CN117976349A - 一种智能定位器用模块化先导式i/p转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，涉及仪器仪表领域，包括：上盖、喷嘴、衔铁、弹性金属簧片、永磁体、密封圈、永磁体调节座、线圈、线圈骨架、壳体、控制电路PCB板。所述上盖中心加工有通孔，孔内嵌入有喷嘴，线圈骨架上多层绕制有线圈并通过定位块穿过壳体安装孔与控制电路PCB板固定连接。所述壳体中心螺纹通孔内安装有永磁体调节座，永磁体调节座上安装有永磁体及密封圈，弹性金属簧片上焊接有衔铁，所述上盖、弹性金属簧片、壳体呈三明治结构使用螺钉组装。线圈通电后调节线圈电流大小，可产生不同大小磁力，改变衔铁与喷嘴下端面距离，从而调节输出压力的大小。
Description
技术领域
本发明涉及仪器仪表领域，特别是涉及一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器。
背景技术
I/P转换器属于一种电-机械转换器，是将电能转换为机械能，以改变衔铁位置的装置，是气动阀门定位器的核心功能模块，可实现对气动执行器的精准控制。目前传统的电-机械转换器为杠杆型喷嘴挡板式电-机械转换器，内部设置有杠杆、带铁芯线圈、喷嘴、弹簧等结构。其工作原理为：杠杆两端一端作为挡板设置在喷嘴上方，一端作为衔铁设置在线圈上方，弹簧与线圈分布在杠杆支点两侧。线圈通电后产生磁力吸引衔铁，磁力大小与电流大小正相关，使衔铁运动，最终在杠杆两端形成新的力矩平衡，并将衔铁相对线圈的位置变化通过杠杆放大为挡板与喷嘴间的距离变化，从而产生改变喷嘴处的输出压力。
传统的杠杆型喷嘴挡板式电-机械转换器，其特点为内部设置有杠杆、零件较多、装配精度高、制造成本高、占用体积较大、耗气量大、调试困难。所以如何提供一种能够配套智能定位器使用的具有结构紧凑、调试简单、耗气量小等优点的新型电-机械转换器，是本领域技术人员所要解决的核心技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器,用以解决喷嘴挡板式I/P转换器零件较多、结构较为复杂、装配精度较高、制造成本较高、占用体积较大、耗气量大、调试困难等问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器。包括：上盖1、喷嘴2、衔铁3、弹性金属簧片4、永磁体5、密封圈6、永磁体调节座7、线圈8、线圈骨架9、壳体10、控制电路PCB板11。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述上盖居上，弹性金属簧片居中，壳体居下，弹性金属簧片与壳体上端面保持一定间隙用作外部输入气体出气口，呈三明治结构，通过各零件上的安装孔定位，使用螺钉固定连接。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述上盖为软磁材料制成，中心有进气通孔，四角均布4个沉孔，所述喷嘴凸出于上盖下端面一定距离，通过过盈配合嵌于通孔中。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述弹性金属簧片为不导磁材料制成的圆形薄片，中心处加工有通孔，用于焊接衔铁，4个耳板上分别加工有安装孔，且在弹性金属簧片上加工有一定数量的沿圆周分布的贯穿性圆弧槽。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述衔铁为软磁材料制成，焊接于弹性金属簧片圆心通孔上，衔铁受磁力吸引进行直线运动，带动弹性金属簧片运动，使弹性金属簧片发生形变，储存弹性势能。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述壳体为软磁材料制成，壳体上端面四角有4个凸台用以加工安装孔，安装孔上端面凸出于壳体上端面一定距离，壳体中心有一圆柱结构，圆柱结构中心加工有螺纹孔，高度略低于壳体上端面，为所述弹性金属簧片预留形变空间。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述永磁体调节座为不导磁材料制成以隔绝永磁体对壳体造成磁化现象。所述永磁体调节座为圆柱状，上端面预留有永磁体安装孔，侧壁预留有密封圈槽，并加工有螺纹，下端面留有调节槽。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述永磁体过盈配合嵌入到永磁体调节座上端面预留安装孔中，所述密封圈安装于永磁体调节座预留密封圈槽中，所述永磁体调节座通过螺纹连接安装于壳体中心圆柱结构内壁，通过旋转下端面调节槽，可调节永磁体初始位置，改变永磁体对衔铁的吸力。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述线圈多层绕制在所述线圈骨架上，所述线圈骨架同轴间隙配合于壳体中心圆柱结构外壁，所述线圈骨架下端面伸出有定位块，穿过壳体下端面安装孔与所述控制电路PCB板固定连接，线圈引线焊接到控制电路PCB板上。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，所述控制电路PCB板上具有线圈驱动与控制电路。
优选地，在上述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器中，线圈通电产生的磁场方向与永磁体磁场方向相反。
本发明一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器与现有技术的不同之处在于，本发明一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器在线圈通电时，产生磁力吸引衔铁进行直线运动，从而改变衔铁与喷嘴之间距离，起到调节上游模块先导腔内压力的作用，最终输出合适的压力驱动气动执行机构。
相比于传统的杠杆型喷嘴挡板式I/P转换器，本发明为模块化结构，零件数量较少、结构紧凑、易于装配、调试简单、耗气量小、响应速度较快。因此，本发明具备很高的推广价值及应用前景。
下面结合附图对本发明：一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的外观示意图；
图3为本发明的弹性金属簧片及衔铁的结构示意图；
图4为本发明的装配示意图；
图5为本实施实例在智能定位器中的功能原理示意图；
图1、图2、图3中：上盖1、喷嘴2、衔铁3、弹性金属簧片4、永磁体5、密封圈6、永磁体调节座7、线圈8、线圈骨架9、壳体10、控制电路PCB板11。
实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1、图2、图3所示，本发明的技术方案：一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，包括：上盖1、喷嘴2、衔铁3、弹性金属簧片4、永磁体5、密封圈6、永磁体调节座7、线圈8、线圈骨架9、壳体10、控制电路PCB板11。
如图1、图3所示上盖1中心处加工有进气通孔，所述进气通孔为进气口，供外部气体流入，上盖1上端面为外部气源接触面，外部气体自上而下流入。喷嘴2凸出上盖1下端面一定距离嵌于所述进气通孔中。线圈骨架9上多层绕制有线圈8并通过定位块与壳体10下端面安装孔定位，固定连接到控制电路PCB板11上，线圈8引线焊接到控制电路PCB板11上。壳体10中心圆柱结构内壁安装有永磁体调节座7，永磁体调节座7上端面预留有永磁体安装孔，侧壁预留有密封圈槽并加工有螺纹，孔内嵌入有永磁体，槽内装有密封圈。衔铁3焊接于弹性金属簧片4上。金属上盖1居上，弹性金属簧片4居中，壳体10居下，呈三明治结构分布，通过各零件安装孔定位使用螺钉固定连接。
喷嘴2凸出上盖1下端面一定距离安装，目的在于避免衔铁与上盖的端面吸合，起到隔磁环的作用，并使弹性金属簧片4发生更大的轴向弹性形变储存更多的弹性势能。
壳体10与上盖1之间存在一定距离间隙作为I/P转换器的出气口，永磁体调节座7上装有密封圈使气体无法从壳体10中心的圆柱结构处泄露。外部气源输入的气体自进气口流入，流经喷嘴与衔铁间的缝隙构成的节流口，而后从壳体与上盖之间出气口流出。
控制电路PCB板11用以接收来着前置电路传递的电流。整个装置安装完毕后，进行机械结构初始状态设定：未设定前喷嘴2凸出上盖1下端面，弹性金属簧片4上焊接的衔铁3距离喷嘴2的下端面一定距离。旋转永磁体调节座7下端面的调节槽，改变永磁体与衔铁的间距。衔铁3为软磁性材料制成，受永磁体磁场作用发生磁化，被永磁体吸引，连带弹性金属簧片4向远离喷嘴方向运动，位移量取决于弹性金属簧片4刚度，直至弹性金属簧片4发生形变产生的弹力与衔铁3受到永磁体吸引力达到受力平衡，运动停止，此时喷嘴2下端面无遮挡, 节流口全开，此状态为I/P转换器的初始状态。
壳体10的中心为圆柱结构，由软磁材料制成。永磁体调节座7由不导磁材料制成以隔绝永磁体5对壳体10造成磁化现象。线圈8通电时产生均匀磁场，壳体10中心的圆柱结构被线圈产生的磁场磁化，磁力线全部被约束在圆柱结构中，此时磁感应强度增大，磁场增强，并在圆柱结构上下两个端面产生两种磁极，磁场的方向与电流的方向呈右手螺旋关系，磁场的大小与电流大小呈正相关，调节线圈电流的大小与方向，即可调节圆柱结构两端面的磁极与对衔铁3的产生的磁力大小。
线圈8通电后I/P转换器进入工作状态，线圈8通电时产生的磁场方向与永磁体产生的磁场方向相反，导致线圈产生的磁力方向与永磁体磁力方向相反，根据磁场叠加原理，对永磁体产生的磁力起削弱作用。线圈电流逐渐增大，线圈产生的磁力随之逐渐增大，对永磁体产生的磁力的削弱作用逐渐增强，弹性金属簧片4逐渐向靠近喷嘴2方向运动，衔铁3所受气体冲击力逐渐增大，所受永磁体5磁力逐渐减少，弹性金属簧片4发生形变产生的弹力减少，衔铁3与喷嘴2下端面距离逐渐减少，即节流口的等效开度减小，直至完全将喷嘴2下端面封闭。节流口的开度会影响与I/P转换器连通的气动放大器的先导腔内的压力值。节流口封闭时，先导腔压力最大；节流口开度越大，先导腔压力越小。因此，调节线圈电流值的大小即可调节先导腔压力值的大小，电流越大则先导腔压力值越小。
如图5所示，本技术在智能定位器中具体实施方案：气动放大器内部有两个密闭容腔，主阀腔与先导腔，主阀腔被主阀芯阻隔开，分为上腔与下腔，其中上腔与出气口连通，下腔与进气口连通，先导腔与控制口连通。主阀芯上受到弹簧产生的弹力、先导腔内的气压力与下腔内的气压力并保持受力平衡，通过调节进入控制口的气体流量即可调节先导腔内压力值，从而改变主阀芯的受力平衡，控制主阀芯开度，输出合适的气流驱动执行机构。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于，包括：上盖（1）、喷嘴（2）、衔铁（3）、弹性金属簧片（4）、永磁体（5）、密封圈（6）、永磁体调节座（7）、线圈（8）、线圈骨架（9）、壳体（10）、控制电路PCB板（11）。
2.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述上盖（1）居上，弹性金属簧片（4）居中，壳体（10）居下，弹性金属簧片（4）与壳体（10）上端面保持一定间隙用作外部输入气体出气口，呈三明治结构，通过各零件上的安装孔定位，使用螺钉固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述上盖（1）为软磁材料制成，中心有进气通孔，四角均布4个沉孔，所述喷嘴（2）凸出于上盖（1）下端面一定距离，通过过盈配合嵌于通孔中。
4.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述弹性金属簧片（4）为不导磁材料制成的圆形薄片，中心处加工有通孔，用于焊接衔铁（3），4个耳板上分别加工有安装孔，且在弹性金属簧片（4）上加工有一定数量的沿圆周分布的贯穿性圆弧槽。
5.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述衔铁（3）为软磁材料制成，焊接于弹性金属簧片（4）圆心通孔上，衔铁（3）受磁力吸引进行直线运动，带动弹性金属簧片（4）运动，使弹性金属簧片（4）发生形变，储存弹性势能。
6.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述壳体（10）为软磁材料制成，壳体（10）上端面四角有4个凸台用以加工安装孔，安装孔上端面凸出于壳体（10）上端面一定距离，壳体（10）中心有一圆柱结构，圆柱结构中心加工有螺纹孔，高度略低于壳体（10）上端面，为所述弹性金属簧片（4）预留形变空间。
7.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述永磁体调节座（7）为不导磁材料制成以隔绝永磁体（5）对壳体（10）造成磁化现象。所述永磁体调节座（7）为圆柱状，上端面预留有永磁体（5）安装孔，侧壁预留有密封圈槽，并加工有螺纹，下端面留有调节槽。
8.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述永磁体（5）过盈配合嵌入到永磁体调节座（7）上端面预留安装孔中，所述密封圈（6）安装于永磁体调节座（7）预留密封圈槽中，所述永磁体调节座（7）通过螺纹连接安装于壳体（10）中心圆柱结构内壁，通过旋转下端面调节槽，可调节永磁体（5）初始位置，改变永磁体（5）对衔铁（3）的吸力。
9.根据权利要求1所述的一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述线圈（8）多层绕制在所述线圈骨架（9）上，所述线圈骨架（9）同轴间隙配合于壳体（10）中心圆柱结构外壁，所述线圈骨架（9）下端面伸出有定位块，穿过壳体（10）下端面安装孔与所述控制电路PCB板（11）固定连接，线圈（8）引线焊接到控制电路PCB板（11）上。
10.根据权利要求1所述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述控制电路PCB板（11）上具有线圈（8）驱动与控制电路。
11.根据权利要求8所述一种智能定位器用模块化先导式I/P转换器，其特征在于：所述线圈（8）通电产生的磁场方向与永磁体（5）磁场方向相反。
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