调节阀行程检测装置及调节阀系统的制作方法

1.本实用新型属于传感器检测制造技术领域，更具体地说，是涉及一种调节阀行程检测装置及调节阀系统。


背景技术：

2.在工业生产过程中通常采用调节阀作为控制设备，调节阀又称为控制阀，通过改变阀门开度来控制生产工艺的参数，阀位的开度检测对生产操作具有重要的指导作用，影响生产工艺的工作状态。一些传统的调节阀没有配置位置发送器，还有一些调节阀配置的位置发送器容易损坏，由于市场上现有的位置变送器不适合安装导致调节阀配置的位置发送器损坏后没有相应备件，操作人员难以准确地获知阀门开度，影响生产工艺控制调整的准确性和可靠性。为此，需要一种经济实用、准确可靠的检测调节阀阀位并显示阀门开度的装置。但是，目前市场上采用驱动电机来驱动减速器及齿轮副的方式进行调节阀机械行程传递和检测的装置，结构复杂，改造成本较高。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种调节阀行程检测装置及调节阀系统，旨在解决在实现调节阀的阀位检测和开度显示的基础上，并解决市场上采用驱动电机驱动减速器及齿轮副的方式进行调节阀机械行程传递和检测，结构复杂，改造成本较高的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.在第一方面，本实用新型提供一种调节阀行程检测装置，包括：行程传感器，包括用以连接于调节阀阀芯的传动轴，与所述传动轴配合的传动臂，以及与所述传动臂配合的滑动电阻，所述调节阀阀芯的机械行程通过所述传动轴及所述传动臂转换为所述滑动电阻的电量信号；信号转换器，与所述滑动电阻电连接，用以接收所述电量信号，并转换为电流信号；以及阀位显示器，与所述信号转换器电连接，用以接收所述电流信号，并显示调节阀开度。
6.在一种可能的实现方式中，所述传动轴垂直于所述调节阀阀芯的移动平面，且垂直于所述传动臂的移动平面；所述传动臂在其移动平面上开设有滑槽，所述传动轴穿设在所述滑槽中，当所述传动轴伴随所述调节阀阀芯一同移动时，所述传动轴在所述滑槽中移动以使所述传动臂与所述滑动电阻发生联动转动进而改变所述电量信号。
7.在一些实施例中，所述传动轴包括：转轴本体，穿设在所述滑槽中，且一端用以与所述调节阀阀芯连接；以及第一挡部，与所述转轴本体的另一端连接，且其轮廓覆盖所述滑槽的开口宽度。
8.在一些实施例中，所述传动轴还包括用以连接于所述调节阀阀芯与所述转轴本体之间的第二挡部，所述第二挡部与所述第一挡部共同形成限制所述传动臂在所述传动轴轴向上的限位空间。
9.在一种可能的实现方式中，所述滑动电阻采用圆柱形电位器，所述圆柱形电位器
包括与所述传动臂连接的中心转轴及与所述中心转轴连接的滑片，所述传动臂在所述传动轴的带动下而转动时，通过所述中心转轴带动所述滑片转动以形成不同的所述电量信号。
10.在一种可能的实现方式中，所述行程传感器还包括与所述滑动电阻固连的固定架，所述固定架用以固设于调节阀阀体。
11.在一种可能的实现方式中，所述信号转换器包括与所述滑动电阻电连接的电流变送芯片，以及与所述电流变送芯片电连接的转换电路，其中，所述电流变送芯片采用xtr系列4-20ma电流环变送器集成芯片。
12.在一些实施例中，所述电流变送芯片采用xtr105型号芯片，所述转换电路包括第一电阻、第二电阻、调零电位器，调满电位器、第一电容器、第二电容器、第一二极管、第二二极管、三极管、第一接线端子和第二接线端子；
13.其中，所述电流变送芯片的输入正端连接所述滑动电阻的滑动端，所述滑动电阻的一固定端连接所述电流变送芯片的一基准电流端，所述滑动电阻的另一固定端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述电流变送芯片的电流返回端；
14.所述电流变送芯片的输入负端连接所述调零电位器的滑动端，所述调零电位器的一固定端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述电流变送芯片的另一基准电流端，所述调零电位器的另一固定端连接所述滑动电阻的另一固定端；所述第一电容并联在所述第二电阻的两端；所述调满电位器的两个固定端连接所述电流变送芯片的量程电阻端，所述调满电位器的滑动端与其中一个固定端连接；
15.所述电流变送芯片的电源端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接所述第一接线端子，所述第一二极管的两端设有电流测试端子；所述电流变送芯片的电流输出端连接所述第二接线端子；所述三极管的集电极连接所述电流变送芯片的电源端，所述三极管的基极连接所述电流变送芯片的基极控制端，所述三极管的发射极连接所述电流变送芯片的发射极控制端；所述第二二极管的阳极连接所述第二接线端子，所述第二二极管的阴极连接所述第一二极管的阴极；所述第二电容的一端连接所述第二二极管的阴极，另一端连接所述第二二极管的阳极。
16.在一种可能的实现方式中，所述调节阀行程检测装置还包括用以封装所述行程传感器和所述信号转换器的仪表壳，所述仪表壳用以固设于调节阀阀体。
17.本实用新型提供的调节阀行程检测装置至少具有以下技术效果：与现有技术相比，本实用新型提供的调节阀行程检测装置，行程传感器采用连接于调节阀阀芯的传动轴，以及与传动轴配合的传动臂，通过与调节阀阀芯联动的传动轴进而带动传动臂与滑动电阻做联动移动，从而将调节阀阀芯的机械行程转换为滑动电阻的电量信号，通过信号转换器将电量信号转换为电流信号，再通过阀位显示器将电流信号转换为调节阀开度，从而实现调节阀开度的显示，便于操作人员准确及时地获知调节阀开度，为生产操作提供必须的指导和参考，上述行程传感器相对于现有的驱动电机驱动减速器及齿轮副的方式，结构更加简单可靠，生产成本更低。
18.在第二方面，本实用新型还提供一种调节阀系统，包括如上任一实施例所述的调节阀行程检测装置。
19.本实用新型提供的调节阀系统采用如上任一实施例所述的调节阀行程检测装置，二者技术效果相同，在此不再赘述。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型一实施例提供的调节阀行程检测装置的示意图；
22.图2为本实用新型一实施例中行程传感器的安装示意图；
23.图3为图2所示行程传感器的另一角度示意图；
24.图4为本实用新型一实施例中行程传感器应用于直线行程调节阀时的示意图；
25.图5为本实用新型另一实施例中行程传感器应用于角行程调节阀时的示意图；
26.图6为本实用新型一实施例中信号转换器的电路示意图；
27.图7为本实用新型一实施例提供的调节阀系统的示意图。
28.图中：
29.1、调节阀行程检测装置
30.100、行程传感器
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110、传动轴
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112、转轴本体
31.114、第一挡部
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116、第二挡部
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120、传动臂
32.122、滑槽
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130、滑动电阻
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132、中心转轴
33.134、滑片
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140、固定架
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200、信号转换器
34.300、阀位显示器
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2、调节阀系统
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400、调节阀本体
35.410、调节阀阀芯
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420、调节阀阀体
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430、推杆
36.440、转动杆
具体实施方式
37.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
38.需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“固定”、“固连”、“固设”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。当一个元件被认为是“连接于”、“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当元件被称为“设置于”、“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。“多个”指两个及以上数量。可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
39.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
40.请一并参阅图1至图7，现对本实用新型实施例提供的调节阀行程检测装置1及调节阀系统2进行说明。
41.请参阅图1至图6，本实用新型实施例提供了一种调节阀行程检测装置1，包括：行程传感器100，包括用以连接于调节阀阀芯410的传动轴110，与传动轴110配合的传动臂120，以及与传动臂120配合的滑动电阻130，调节阀阀芯410的机械行程通过传动轴110及传
动臂120转换为滑动电阻130的电量信号；信号转换器200，与滑动电阻130电连接，用以接收电量信号，并转换为电流信号；以及阀位显示器300，与信号转换器200电连接，用以接收电流信号，并显示调节阀开度。
42.需要说明的是，本实用新型实施例所提供的调节阀行程检测装置1可以应用于调节阀中，还可以应用于其他需要检测行程的设备中。调节阀可以是直线行程的，也可以是角行程的。
43.具体而言，传动轴110固定连接于调节阀阀芯410，当调节阀阀芯410移动时，联动地带动传动轴110移动，由于传动轴110与传动臂120的配合，进而带动传动臂120与滑动电阻130的配合。本实用新型实施例中，电量信号具体指电阻信号，即，调节阀阀芯410、传动轴110、传动臂120和滑动电阻130的联动，可以改变滑动电阻130的阻值。可以理解的是，传动轴110可以直接或间接地连接于调节阀阀芯410。行程传感器100和信号转换器200可以合称为行程变送器。
44.本实用新型实施例提供的调节阀行程检测装置1至少具有以下技术效果：与现有技术相比，本实用新型实施例提供的调节阀行程检测装置1，行程传感器100采用连接于调节阀阀芯410的传动轴110，以及与传动轴110配合的传动臂120，通过与调节阀阀芯410联动的传动轴110进而带动传动臂120相对于滑动电阻130做联动移动，从而将调节阀阀芯410的机械行程转换为滑动电阻130的电量信号，通过信号转换器200将电量信号转换为电流信号，再通过阀位显示器300将电流信号转换为调节阀开度，从而实现调节阀开度的显示，便于操作人员准确及时地获知调节阀开度，为生产操作提供必须的指导和参考，上述行程传感器100相对于现有的驱动电机驱动减速器及齿轮副的方式，结构更加简单可靠，生产成本更低。在实际应用中，具有经济实用、简单可靠、准确有效的特点。
45.请参阅图2至图5，在一些可能的实施例中，传动轴110垂直于调节阀阀芯410的移动平面，且垂直于传动臂120的移动平面；传动臂120在其移动平面上开设有滑槽122，传动轴110穿设在滑槽122中，当传动轴110伴随调节阀阀芯410一同移动时，传动轴110在滑槽122中移动以使传动臂120与滑动电阻130发生联动移动进而改变电量信号。本实施例中，传动轴110起到连接调节阀阀芯410和传动臂120的作用，使得调节阀阀芯410的移动平面和传动臂120的移动平面平行或大致平行。
46.当调节阀阀芯410带动传动轴110移动时，传动轴110在滑槽122中移动，并带动传动臂120相对于滑动电阻130的外壳发生相对转动，传动臂120具体与滑动电阻130的滑片134连接，能够带动滑片134改变位置，进而改变电量信号。
47.如图2和图4所示，调节阀采用直线行程，直线行程由推杆430推动调节阀阀芯410动作改变阀门开度，推杆430一般与执行机构相连。本实施例中，传动轴110固设于推杆430上实现与调节阀阀芯410的连接关系，进而减少对调节阀阀芯410的改进。在安装时，传动臂120与推杆430十字交叉，推杆430运动带动传动臂120以滑动电阻130的中心转轴132为轴心转动，把推杆430的直线位移传递给滑动电阻130的中心转轴132的转动，中心转轴132带动滑片134转动，从而转换为滑动电阻130的电阻变化。
48.如图5所示，调节阀采用角行程，角行程由转动杆440带动调节阀阀芯410转动改变阀门开度，转动杆440一般通过连杆结构和执行机构相连。本实施例中，传动轴110固设于转动杆440上实现与调节阀阀芯410的连接关系，进而减少对调节阀阀芯410的改进。在安装
时，传动臂120和转动杆440平行安装，转动杆440转动带动传动臂120以滑动电阻130的中心转轴132为轴心转动，把转动杆440的角位移传递给滑动电阻130的中心转轴132的转动，中心转轴132带动滑片134转动，从而转换为滑动电阻130的电阻变化。
49.当然，在其他可能的实施例中，还可以采用传动臂120平移的方式传递动作，与滑动电阻130的种类有关。
50.对于传动轴110的具体组成不做限制，下面举例说明。请参阅图3，在一些可能的实施例中，传动轴110包括：转轴本体112，穿设在滑槽122中，且一端用以与调节阀阀芯410连接；以及第一挡部114，与转轴本体112的另一端连接，且其轮廓覆盖滑槽122的开口宽度。本实施例中，第一挡部114设于转轴本体112远离调节阀阀芯410的一侧，且轮廓覆盖滑槽122的开口宽度，能够形成抵压限位作用，即防止传动臂120脱离传动轴110的配合，提高配合的可靠性。
51.请参阅图3，在一些可能的实施例中，传动轴110还包括用以连接于调节阀阀芯410与转轴本体112之间的第二挡部116，第二挡部116与第一挡部114共同形成限制传动臂120在传动轴110轴向上的限位空间。本实施例中，传动轴110包括转轴本体112、第一挡部114和第二挡部116，构成类似于螺栓的形状构件。第一挡部114和第二挡部116分别设于滑槽122的两侧，使得传动臂120被限制在传动轴110的轴向上，防止传动臂120的脱离，提高配合的可靠性。
52.在上述实施例中的基础上，对于滑动电阻130的类型不做限制，下面举例说明。请参阅图2、图4和图5，在一些可能的实施例中，滑动电阻130采用圆柱形电位器，圆柱形电位器包括与传动臂120连接的中心转轴132及与中心转轴132连接的滑片134，传动臂120在传动轴110的带动下而转动时，通过所述中心转轴132带动滑片134转动以形成不同的电量信号。本实施例中，圆柱形电位器可以采用精密导电塑料电位器。可以理解的是，传动臂120与中心转轴132固定连接，中心转轴132能够相对于圆柱形电位器的外壳发生相对转动，滑片134固定连接于中心转轴132，当传动轴110带动传动臂120转动时，传动臂120带动中心转轴132及滑片134一同转动，通过改变滑片134的位置，从而可以形成不同的电量信号。
53.为了保证滑动电阻130的位置可靠性，请参阅图4和图5，在一些可能的实施例中，行程传感器100还包括与滑动电阻130固连的固定架140，固定架140用以固设于调节阀阀体420。本实施例中，固定架140具体为板状、杆状、片状等结构，通过焊接、螺纹连接、一体形成等方式固设于调节阀阀体420和滑动电阻130之间，当然，可以理解的是，固定架140固连于滑动电阻130的外壳，以保证滑动电阻130的位置可靠性，从而使传动臂120能够带动滑片134相对运动。
54.在一些可能的实施例中，信号转换器200包括与滑动电阻130电连接的电流变送芯片，以及与电流变送芯片电连接的转换电路，其中，电流变送芯片采用xtr系列4-20ma电流环变送器集成芯片。当然，电流变送芯片还可以采用其他系列的集成芯片。本实施例中，电流变送芯片采用两线制，为dc24v供电和4-20ma电流输出模式，共用同一对接线端子。电流变送芯片具体可以采用xtr105型号芯片、xtr101型号芯片等。
55.以常见的xtr105型号芯片为例，对其电路应用场景进行说明。
56.具体而言，请参阅图2和图6，电流变送芯片ic采用xtr105型号芯片，转换电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、调零电位器rz，调满电位器rs、第一电容器c1、第二电容器c2、第一
二极管d1、第二二极管d2、三极管t、第一接线端子1和第二接线端子2。
57.需要说明的是，xtr105是两线制4-20ma电流转换芯片，可以把0-1v的电压输入信号vin转换为4-20ma电流信号输出i
out
，转换关系为i
out
＝4ma+40*vin/rs，rs为量程调整电阻，具体为调满电位器。由于xtr105自带两个0.8ma的基准电流源输出i
ref1
和i
ref2
，可以把电阻信号转换为电压信号，因此xtr105多用来做电阻和热电阻变送器，可以用于行程和温度检测。
58.本实施例中，vin＝i
ref
*(r
pb-rz)，r
pb
为滑动电阻r
p
下部阻值，rz为调零电阻，调整调零电位器rz使机械零位时输出为零。i
ret
为基准电流返回端，第二电阻r2是共模电位提升电阻，把输入端电位提升到合理区间，第一电阻r1为桥路平衡电阻，使两路基准电流负载平衡，r1+rz＝r
p
，三极管t为电流驱动三极管，第一二极管d1和第二二极管d2为保护二极管，第一电容c1和第二电容c2为滤波电容。
59.其中，电流变送芯片ic的输入正端in+连接滑动电阻r
p
的滑动端p，滑动电阻r
p
的一固定端a连接电流变送芯片ic的一基准电流端i
ref1
，滑动电阻r
p
的另一固定端b连接第二电阻r2的一端，第二电阻r2的另一端连接电流变送芯片ic的电流返回端i
ret
。可以理解的是，xtr101型号芯片没有电流返回端，连接至电流输出端。
60.电流变送芯片ic的输入负端in-连接调零电位器rz的滑动端，调零电位器rz的一固定端连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端连接电流变送芯片ic的另一基准电流端i
ref2
，调零电位器rz的另一固定端连接滑动电阻r
p
的另一固定端b；第一电容c1并联在第二电阻r2的两端；调满电位器rs的两个固定端连接电流变送芯片ic的量程电阻端，调满电位器rs的滑动端与其中一个固定端连接。
61.电流变送芯片ic的电源端v+连接第一二极管d1的阴极，第一二极管d1的阳极连接第一接线端子1，第一二极管d1的两端设有电流测试端子；电流变送芯片ic的电流输出端i
out
连接第二接线端子2；三极管t的集电极c连接电流变送芯片ic的电源端v+，三极管t的基极b连接电流变送芯片ic的基极控制端b，三极管t的发射极e连接电流变送芯片ic的发射极控制端e；第二二极管d2的阳极连接第二接线端子2，第二二极管d2的阴极连接第一二极管d1的阴极；第二电容c2的一端连接第二二极管d2的阴极，另一端连接第二二极管d2的阳极。
62.为了保护行程传感器100和信号转换器200的机械结构，在一些可能的实施例中，调节阀行程检测装置1还包括用以封装行程传感器100和信号转换器200的仪表壳，仪表壳用以固设于调节阀阀体420。本实施例中，仪表壳通过焊接、螺纹连接、一体形成等方式固设于调节阀阀体420，能够在使用环境中对行程传感器100和信号转换器200起到保护作用，防止受环境干扰而降低准确度甚至失效。
63.基于同一发明构思，请参阅图7，本实用新型实施例还提供了一种调节阀系统2，包括如上任一实施例所述的调节阀行程检测装置1。可以理解的是，本实用新型实施例所提供的调节阀系统2还包括调节阀本体400，调节阀本体400包括调节阀阀芯410和调节阀阀体420。
64.本实用新型实施例提供的调节阀系统2采用如上任一实施例所述的调节阀行程检测装置1，二者技术效果相同，在此不再赘述。
65.以上所述实施例中所提到的各部分可以进行自由组合或删减以构建成不同的实施例，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用
新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。