CN102235537A - 用于阀门定位器的力矩马达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于阀门定位器的力矩马达装置，其位于利用空压调节阀杆位置的阀门定位器内部，根据控制信号按比例精密调节气压。上述装置包括电磁铁，其包括根据控制单元的调节信号的大小按比例产生磁场的线圈，和分别连接在线圈两端并相互隔离的第一极性部和第二极性部；衔铁，其一端具有安装在第一极性部和第二极性部之间具有第一极性的磁力部，另一端具有以铰链为中心发生旋转时和磁力部反方向动作的挡板；永久磁铁，其与衔铁相接触并磁化衔铁的磁力部，使衔铁的磁力部具有第一极性；喷嘴，其安装在挡板上对应衔铁的位置上，与空压管路连通，向挡板方向喷射空气；弹性部件，电磁铁非磁化时，弹性部件给衔铁提供复原力使挡板开放喷嘴。

Description

用于阀门定位器的力矩马达装置

技术领域

本发明是关于用于阀门定位器的力矩马达装置，更详细的说是有关位于利用空压控制阀杆位置的阀门定位器内部，接收控制信号按比例精密控制气压的用于阀门定位器的力矩马达装置。

背景技术

一般来说阀门定位器是用于自动控制阀门开度的装置。

上述阀门定位器在阀门系统的多种因素发生变化时，按比例调节温度调节装置和动作调节装置的不规则动作，使压力调节装置更精密更迅速的进行调整。

上述阀门定位器根据输入信号分为接收电信号并根据信号百分比按比例控制阀门开度百分比的电气阀门定位器和接收气压信号并根据气压信号百分比按比例控制阀门开度百分比的气动阀门定位器。

本发明是关于电气阀门定位器(Electro-Pneumatic Positioner)，即接收电信号后通过输出气压控制阀门开度装置。

图1是使用电气阀门定位器的阀门系统的略图。

参考图1简要说明一下使用电气阀门定位器的阀门系统。

阀体10内部有流体通过的阀座11，阀杆20的下端有开闭上述阀座11的阀芯21。

上述阀杆20和执行机构气室30内部的隔膜31相结合，根据执行机构气室30的压力和弹簧32的力差，隔膜31发生位移变化，同时阀杆20也发生移动，阀芯21和阀座11的间隙发生变化。

上述阀杆20上安装有感应阀座11的开放量的电位计40，通过电位计40来确认阀杆20的位移量。

上述电位计40是一种可变电阻，根据阀杆20的位移变化，阻值也发生变化，电位计40的阻值输入到阀门定位器50。

上述阀门定位器50通过接收电位计40的输出值来确认阀杆20位置和阀座11的开放量，并和保存有阀杆20位置和阀座11的开放量的设定值进行比较，如果当前位置和设定值不同，那么通过适当调节气源60输入给执行机构气室30的气压来调节阀杆20的位置。

即如果电位计40输入的阻值显示阀杆20过度接近阀座11导致底座11的开放量小，那么阀门定位器50把气源60的空压输入到执行机构气室30使隔膜31向上移动。

图中显示上述空压输入到隔膜31的下方，但对于空压的输入方向可自由设计。另外图中隔膜31的另一边装有弹簧32，这部分也可以改为气压。

上述阀门定位器50大致由控制单元51、力矩马达52、先导阀53构成，本发明是有关其中的力矩马达52。

上述控制单元51接收上述电位计40的输出阻值，给力矩马达52提供控制信号，力矩马达52根据控制单元51提供的控制信号，按比例控制气源60输入到执行机构气室30的气压来精密控制阀杆20的位置。

上述气源60输入到执行机构气室30时通过空压管路70供气，其压力由力矩马达52根据控制单元51的控制信号按比例进行调节，为了增大通过空压管路70给执行机构气室30的气压，空压管路70上装有先导阀53。

上述气源60对先导阀53和力矩马达52作用的是1.7kg/cm²较低的空气压力，上述先导阀53到执行机构气室30的是约7kg/cm²左右比较大的压力。

但是这种通常的阀门定位器内部的上述力矩马达接收控制单元51的控制信号后不能按比例进行精密控制，降低了阀门的调节性能。因此为了更精密控制阀门系统，要求力矩马达能根据控制信号按比例精密动作。

发明内容

本发明是为了解决上述问题，其目的是为了提供精密的用于阀门定位器的力矩马达，来根据控制单元的控制信号，按比例精密调节供往执行机构气室的气压，更准确的控制阀门系统。

为了实现上述目的本发明提供了一种用于阀门定位器的力矩马达装置，其连通在气源给执行机构气室提供气压的空压管路上，使得空压管路上的气压根据控制单元输入的调节信号按比例变化，精密调节与执行机构气室一体的阀杆的位置，其包括：

电磁铁，该电磁铁包括根据控制单元的调节信号的大小按比例产生磁场的线圈，和分别连接在线圈两端并相互隔离的第一极性部和第二极性部；

衔铁，其一端具有安装在第一极性部和第二极性部之间具有第一极性的磁力部，另一端具有以铰链为中心发生旋转时和磁力部反方向动作的挡板；

永久磁铁，其与衔铁相接触并磁化衔铁的磁力部，使衔铁的磁力部具有第一极性；

喷嘴，其安装在所述挡板上对应所述衔铁的位置上，与空压管路连通，向挡板方向喷射空气；

弹性部件，电磁铁非磁化时，该弹性部件给衔铁提供复原力使挡板开放喷嘴。

上述铰链两端具有和周围结构物相连接并具有固定孔的凸缘，所述铰链还具有与凸缘连接并与衔铁相结合根据扭转力起到铰链功能的扭转部。

凸缘连接在通过铰链上部和下部的上方支架和下方支架上，上方支架和下方支架之间安装有调节铰链张力的调节螺丝。

与永久磁铁相对应的衔铁的一端安装有为了增加和永久磁铁的接触面积的折板。

衔铁的挡板的一侧安装有为了调节喷嘴和挡板之间的间距的间距调节组件。

间距调节组件的末端向挡板方向弯曲，末端具有和挡板弹性接触的弹簧的摆臂，摆臂的一侧具有倾斜面，所述间距调节组件还具有调整摆臂和挡板的间距的调节螺丝部。

本发明的用于阀门定位器的力矩马达装置接收控制单元的调节信号，根据这个信号按比例调节输入到执行机构气室的气压，使执行机构能更精密的动作，最终可以精密调节阀门的开度。

附图说明

图1是使用电气阀门定位器的阀门系统略图；

图2是本发明的斜视图；

图3是本发明的分解斜视图；

图4是本发明的平面图；

图5是根据本发明的衔铁作用状态图；

图6和图7是根据本发明的力矩马达和气源以及执行机构气室的作用关系说明图；

图8是根据本发明的衔铁结构部分斜视图；

图9是根据本发明表示间距调节组件的结构图；

图10是根据本发明安装铰链的周边结构斜视图；

图11是根据本发明的表示铰链安装结构的侧断面图。

主要附图标记说明：

10：阀体

11：阀座

20：阀杆

30：执行机构气室

40：电位计

50：阀门定位器

60：气源

70：空压管路

100：本发明的力矩马达

110：电磁铁

111：第一极性部

112：第二极性部

113：线圈部

120：衔铁

121：铰链

122：磁力部

123：挡板

124：折板部

130：永久磁铁

140：喷嘴

150：弹性部件

160：间距调节组件

161：摆臂

162：调节螺丝

具体实施方式

以下根据附图详细说明本发明的实施。

首先参照图2、图3以及图4说明本发明。根据背景技术的说明，本发明是有关用于阀门定位器的力矩马达100，其连通在气源60将气压供给到执行机构气室30的空气空压管路70上，使空气管路70上的压力根据输入到控制单元51的调节信号的变化按比例发生变化，精密调节和上述执行机构气室30互动的阀杆20的位置。

根据本发明的力矩马达100大体由电磁铁110、衔铁120、永久磁铁130、喷嘴140、弹簧150部分构成。

上述电磁铁110在图4中显示地非常清楚，由接收控制单元51的调节信号按比例产生磁力的线圈113，和连接在线圈113的两端传达相异磁性的磁力的相互隔离的第一极性部111和第二极性部112组成。

上述线圈113在图5中所示，具有铁芯113a上缠绕线圈113b的通常电磁铁的结构。上述线圈113b接收控制单元51的控制信号(如1mA以下的低电流)后上述铁芯113a被磁化，根据线圈113b的缠绕方向和电流供给方向一端成为N极，另一端成为S极。

具有不同极性的线圈113的一端连接第一极性部111，另一端连接第二极性部112。第一极性部111和第二极性部112分别被不同极性磁化。这时第一极性部111和第二极性部112像图5所示按一定距离相互隔离。

这时根据供给上述线圈113的控制单元51的控制信号的变化，第一极性部111和第二极性部112的磁力增大。

另外，上述衔铁120可以根据本发明的力矩马达的上铰链121为中心旋转，上述衔铁120的一端具有N极或S极中的某一极性(以下称第一极性)的磁力部122。如图4、图5所示，这个磁力部122安装在上述第一极性部111和第二极性部112中间。

上述第一极性部111和第二极性部112各自被不同磁性磁化，这时具有第一磁性的上述磁力部122和第一极性部111之间产生斥力，和第二极性部112产生引力，如图5所示衔铁120以铰链121为中心发生旋转。

上述衔铁120的另一端具有以上述铰链121为中心发生旋转时和磁力部122反方向运动的挡板123，这个挡板123是为了开闭后面叙述的喷嘴部140而构成。上述挡板123上具有有效关闭喷嘴部140的凸起123a。

上述永久磁铁部130安装在衔铁120的周边并和衔铁120接触，是为了磁化上述衔铁120的磁力部122，使其具有第一极性。如图5、图8所示，永久磁铁部130安装在上述衔铁120的下方。

为了上述衔铁120根据第一极性部111和第二极性部112磁力的大小精密旋转，上述衔铁120的固有磁力越大越有利。为了增大上述衔铁120的固有磁力可提高永久磁铁130的大小，或提高衔铁120的大小，但如果衔铁120的大小增加，那么很难精密控制衔铁120的旋转。

上述衔铁120要根据上述第一极性部111和第二极性部112的磁力大小按比例精密旋转，从而精密开闭后述喷嘴部140，因此最好按重量轻的方向设计，提高灵敏度。

因此为了提高和永久磁铁部130的接触面积，上述永久磁铁部130对面的衔铁120上要安装折板部124。如图5和图8所示，上述折板部124要和衔铁120呈垂直安装，加大和永久磁铁部130的接触面积，从而加大衔铁120的固有磁力。

如图4所示，上述喷嘴部140安装在上述衔铁120的挡板123的对应位置，并且在连接气源60和执行机构气室30(如有先导阀53，那么在连接气源60到先导阀53)的空压管路70上，向挡板123的方向喷射一定量的空气。

上述电磁铁110被磁化后，上述衔铁120的磁力部122受到上述第二极性部112的引力，于此同时上述挡板123挡住喷嘴140，根据上述喷嘴140的开闭程度，上述空压管路70内的气压发生变化，最终阀杆20因上述执行机构气室30内部的压力变化而发生移动。

如图6所示，按照本发明的实施例，上诉喷嘴140完全开放后，气源60供给的气压到达不了执行机构气室30(或先导阀53)，通过上述喷嘴140排放到大气，上述空压管路70中的压力变为最低，这时执行机构气室30的隔膜31达到最低点，同时和隔膜31相连接的阀杆20也在最低位置，阀体10的阀座11被阀芯21完全关闭，通过阀座11的流量变为0％。

并且如图7所示，上述喷嘴140被衔铁120的挡板123完全封闭时，上述空压管路70内的压力变为最大，空压管路70内的压力传达到执行机构气室30，隔膜31达到最高位置，这时上述执行机构气室30内的复原弹簧32被上述空压管路70内的气压压缩。上述隔膜31达到最高点时阀杆20也达到最高点，上述阀体10内的阀芯21远离阀座11，使通过阀座11的流量成为100％。

按照上述过程，根据上述喷嘴140的开放和封闭状态，空压管路70内的空气压力发生变化，通过与此联动的阀杆20移动变化控制阀门的流量。

在此，上述喷嘴140和上述挡板123之间的间隙成为决定上述喷嘴140完全开放状态的重要因素。根据上述喷嘴140的空压喷射量，上述间距不同，因此最好用户能根据要求进行上述间距调节。

因此如图9所示，在上述衔铁120的挡板123的一侧安装有调节喷嘴140和挡板123之间间距的间距调节组件160。

通过细微调节上述间距调节组件160可调整喷嘴140的开闭状态，并可调整阀杆20的移动量。

上述间距调节组件160大体分为摆臂161和调节螺丝162，上述摆臂161的上端向挡板123方向弯曲，并以下方固定销为中心左右摆动。

并且上述摆臂161的上方和上述挡板123的背面之间具有弹簧161a，用一定的弹性力推动衔铁120上的挡板123。

另外上述调节螺丝162上形成和上述摆臂161一侧相接触的倾斜面162a，旋转上述调节螺丝162时，调节螺丝162向调节螺丝162轴方向下行或上行，使倾斜面162a推动摆臂161，可调整摆臂161和挡板123之间的间距。

通过摆臂161和调节螺丝162调整间距的结构，因为调整间距的调节螺丝162和实际提供外力的摆臂161相分离，因此不但抗震性能好，也可精密进行调节。

上述弹簧150给衔铁120提供以下的力：当电磁铁110没有被磁化时，使上述衔铁120和挡板123按一定距离和喷嘴140保持间距，让喷嘴140保持完全开放的状态的力。如图4所示，推动上述衔铁120的一侧，当上述电磁铁110非磁化时，让挡板123和喷嘴140产生间距。

成为上述衔铁120旋转中心的铰链121通常是顶针形，如果把上述铰链121设计成圆柱形顶针状态的话，为了固定顶针两端要有固定孔，顶针和固定孔之间的距离大的话，衔铁120容易产生晃动而无法进行精密控制，顶针和固定孔间距过小，则摩擦力变大，同样衔铁120也不能进行精密控制。另外顶针和固定孔之间如果有异物附着的话也会降低衔铁120的动作性能。

因此本发明的实施例中上述铰链121具有凸缘121a和扭转部121b的板式弹簧形状。

图8和图11所示，上述铰链121本身是一个板式弹簧形状，上述铰链121两端的凸缘121a是为了把铰链121固定在周边结构上，因此凸缘121a上具有可固定在周边结构上的固定孔121c。

上述扭转部121b在连接凸缘121a后，成为衔铁120的摆动中心，通过本身弹性力执行铰链的功能。

即上述铰链121两端的凸缘121a通过固定在周边结构物(如本体上的柱子等)后，上述衔铁120受到磁力后往某一个方向转动时，上述扭曲部121b本身发生扭曲而起到铰链的功能。

上述铰链121设计成板式弹簧结构后，不但具有对于转动区间的滞后度(hysteresis)减小，可进行精密控制，并且耐磨，不受异物质影响的特性，而且根据自身复原力起到弹簧的作用，复原相应也非常快。

上述铰链121形成板式弹簧结构后，为了保持本身弹性力，前提是沿着长度方向要保持紧紧地张力。

如图10、图11所示，为了使上述铰链121的长度方向保持紧紧的张力，凸缘121a的上下方分别固定在上方支架101和下方支架102上。

另外，为了调整上方支架101和下方支架102之间的间距，在上方支架101和下方支架102之间安装有调节螺丝170，通过这个调节螺丝170调节铰链121的张力。

上述调节螺丝170往某一个方向旋转时，上方支架101和下方支架102之间的间距变大，从而调节铰链121的张力。这时上述调节螺丝170通过螺丝孔贯通上方支架101后顶住下方支架102，因此可通过旋转调节螺丝调整上方支架101和下方支架102的间距。

通过上述方法调整铰链121的张力后，不但提高了铰链121的性能，同时也提高了抗震性能，衔铁120可以更精密的旋转。

以上通过实施例详细说明了本发明，但本发明不局限在特定的说明，在相应技术领域具有通常知识的人在本发明范围内可置换、变形构成要素，这也属于本发明权利内。

Claims (6)

1.一种用于阀门定位器的力矩马达装置，连通在气源(60)给执行机构气室(30)提供气压的空压管路(70)上，使得所述空压管路(70)上的气压根据控制单元(51)输入的调节信号按比例变化，精密调节与执行机构气室(30)一体的阀杆(20)的位置，所述用于阀门定位器的力矩马达装置包括：

电磁铁(110)，所述电磁铁(110)包括根据所述控制单元(51)的调节信号的大小按比例产生磁场的线圈(113)，和分别连接在所述线圈(113)两端并相互隔离的第一极性部(111)和第二极性部(112)；

衔铁(120)，所述衔铁(120)一端具有安装在所述第一极性部(111)和所述第二极性部(112)之间具有第一极性的磁力部(122)，另一端具有以铰链(121)为中心发生旋转时和所述磁力部(122)反方向动作的挡板(123)；

永久磁铁(130)，所述永久磁铁(130)与所述衔铁(120)相接触并磁化所述衔铁(120)的所述磁力部(122)，使所述衔铁(120)的所述磁力部(122)具有第一极性；

喷嘴(140)，所述喷嘴(140)安装在挡板(123)上对应所述衔铁(120)的位置上，与所述空压管路(70)连通，向所述挡板(123)方向喷射空气；

弹性部件(150)，所述电磁铁(110)非磁化时，所述弹性部件(150)给所述衔铁(120)提供复原力使所述挡板(123)开放所述喷嘴(140)。

2.根据权利要求1所述的用于阀门定位器的力矩马达装置，所述铰链(121)两端具有和周围结构物相连接并具有固定孔(121c)的凸缘(121a)，所述铰链(121)还具有与所述凸缘(121a)连接并与所述衔铁(120)相结合根据扭转力起到铰链功能的扭转部(121b)。

3.根据权利要求2所述的用于阀门定位器的力矩马达装置，所述凸缘(121a)连接在通过铰链(121)上部和下部的上方支架(101)和下方支架(102)上，所述上方支架(101)和下方支架(102)之间安装有调节铰链(121)张力的调节螺丝(170)。

4.根据权利要求1所述的用于阀门定位器的力矩马达装置，与所述永久磁铁(130)相对应的所述衔铁(120)的一端安装有为了增加和永久磁铁(130)的接触面积的折板(124)。

5.根据权利要求1所述的用于阀门定位器的力矩马达装置，所述衔铁(120)的所述挡板(123)的一侧安装有为了调节所述喷嘴(140)和所述挡板(123)之间的间距的间距调节组件(160)。

6.根据权利要求5所述的用于阀门定位器的力矩马达装置，所述间距调节组件(160)的末端向所述挡板(123)方向弯曲，所述间距调节组件(160)的末端具有和所述挡板弹性接触的弹簧(161a)的摆臂(161)，所述摆臂(161)的一侧具有倾斜面(162a)，所述间距调节组件(160)还具有调整所述摆臂(161)和挡板(123)的间距的调节螺丝部(162)。

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