CN201022022Y - 一种电信号到气信号的转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电信号到气信号的转换装置，包括进气通孔、通孔和排气通孔，其特征在于还包括上端盖、下端盖和压电复合圆盘，压电复合圆盘由上压电圆片、下压电圆片和金属电极构成；上压电圆片、下压电圆片分别对称固定在金属电极上、下面上；从上压电圆片、下压电圆片分别引出导线串联到电源的一极，从金属电极引导线连接到电源的另一极上；所述的压电复合圆盘安装在上端盖和下端盖之间；所述的进气通孔、排气通孔分别位于上端盖和下端盖的中间。该新结构电/气转换装置具有高抗振动性、低功耗、低耗气和使用时间更长、更可靠、更安全等特点。由于其结构简单，不仅便于生产，而且成本低廉适于在工业自动化领域广泛推广。

Description

一种电信号到气信号的转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种工业自动化仪器仪表装置，尤其涉及一种电信号到气信号的转换装置。

背景技术

电/气转换器作为电信号转化为气信号的装置，广泛应用于石油、化工等自动化生产部门。无论是电/气阀门定位器还是转换器，电/气转换装置都是相同的，转换装置简称为I/P转换单元，其性能的稳定性直接决定了定位器性或转换器性能好坏，是定位器或转换器的核心技术。电子化、智能化产品的开发关键就是I/P转换元件的研发，按结构形式转换装置可分为：线圈滑阀式、线圈喷嘴挡板式和压电阀式三种结构。线圈滑阀式主要在电磁阀中采用；线圈喷嘴挡板式I/P转换单元，由于结构简单、制造方便，传统转换器一直采用这种结构方式。压电阀式的I/P转换单元最早出现在二十世纪90年代西门子公司推出的SPIART PS智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、低功耗、低耗气等特点，非常适合于电子化、智能化阀门定位器对I/P转换单元的要求，其结构如附图2和图3。图2是压电阀在初始状态下示意图，即不通电时，功能陶瓷片4作用在喷嘴口1上，这时，喷嘴口2与喷嘴口3与先导腔连通，形成为一个整体。如图3所示，当电源5导通后功能陶瓷片4变形向上翘，把喷嘴口3压住，使喷嘴口2与喷嘴口1连通。压电转换元件采用两个压电微型阀，压电阀只有通和断两种状态，需要加大阀门开度，则打开进气阀，否则打开出气阀，状态稳定时，两阀均处于切断状态，将执行器锁定在设定位置，这和传统定位器相比较，气源损耗几乎可以忽略不计。但由图可看出当其动作时功能陶瓷片4的前端必须弯曲压住喷嘴口将其堵住，这样长时间动作会使功能陶瓷片4的前端和喷嘴口的接触面摩擦而受损；功能陶瓷片4的前端弯曲压住喷嘴容易产生缝隙，这就要求压电片变形大同时要有一定的刚度，由于以上的不足，该装置长时间使用后会使电/气转换器失去原有的精度和稳定性。

发明内容

本实用新型的目的是针对以上的不足提供一种具有高抗振动性、低功耗、低耗气的同时使用时间更长、更可靠的一种电信号到气信号的转换装置。本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

一种电信号到气信号的转换装置，包括进气通孔、通孔和排气通孔，其特征在于还包括上端盖、下端盖和压电复合圆盘，压电复合圆盘由上压电圆片、下压电圆片和金属电极构成；上压电圆片、下压电圆片分别对称固定在金属电极上、下面上；从上压电圆片、下压电圆片分别引出导线串联到电源的一极，从金属电极引导线连接到电源的另一极上；所述的压电复合圆盘安装在上端盖和下端盖之间；所述的进气通孔、排气通孔分别位于上端盖和下端盖的中间；在上端盖、下端盖的内表面进气通孔、排气通孔处设有凸台；通孔位于下端盖上靠近边缘；所述的进气通孔、通孔和排气通孔为圆柱通孔；所述的进气通孔、通孔和排气通孔为阶梯形通孔。

所述的压电复合圆盘由上压电圆片固定到金属电极的上面构成；从上压电圆片引出导线串联到电源的一极，从金属电极引导线连接到电源的另一极上。

所述的压电复合圆盘由下压电圆片固定到金属电极的上面构成；从下压电圆片引出导线串联到电源的一极，从金属电极引导线连接到电源的另一极上。

所述的压电复合圆盘由压电圆盘通过粘贴固定在金属电极上构成；所述的压电复合圆盘由压电陶瓷镀膜到金属电极上构成。

所述的上端盖、压电复合圆盘和下端盖通过螺钉进行密封固定；所述的上端盖、压电复合圆盘和下端盖通过粘贴进行密封固定。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的一种电信号到气信号的转换装置，通过一种简单的结构实现了，高抗振动性、低功耗、低耗气和使用时间更长、更可靠、更安全等特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图4为本实用新型的通孔为阶梯形的结构示意图；

图5为本实用新型的实施例2的常态时结构示意图；

图6为本实用新型的实施例2的使用时结构示意图；

图7为本实用新型的实施例3的常态时结构示意图；

图8为本实用新型的实施例3的使用时结构示意图；

图中：1、进气通孔，2、通孔，3、排气通孔，4、金属电极，5、下端盖，6、电源，7、上压电圆片，8、下压电圆片，9、上端盖，10、凸台。

图2为西门子生产的SIPART PS系列中的转换装置初始状态下结构示意图；

图3为西门子生产的SIPART PS系列中的转换装置使用状态下结构示意图；

图中：1、进气通孔，2、通孔，3、排气通孔，4、功能陶瓷片，5、电源。

具体实施方式

实施例1：如图1、图2所示本实用新型的结构示意图，本新结构电信号到气信号转换装置中采用的是压电复合圆盘，由于压电复合圆盘中的上压电圆片7、下压电圆片8分别引出导线串联到电源6的一极，从金属电极4引导线连接到电源6的另一极上，在外电场作用下，压电复合圆盘的上压电圆片7极化方向与电场相同，下压电圆片8极化方向与电场相反，从而导致上压电圆盘7收缩，下压电圆盘8伸长，整个压电复合圆盘向下弯曲，调整好弯曲度使其能够将进气通孔1上的凸台10堵住，通孔2和排气通孔3导通；相反调整电源6的极性，压电复合圆盘的上压电圆片7极化方向与电场相反，下压电圆片8极化方向与电场相同，从而导致上压电圆片7伸长，下压电圆片8收缩，整个压电复合圆盘向上弯曲将排气孔3上的凸台10堵住，通孔2和进气通孔1导通；使用时，要两个阀门同时使用，压电转换元件采用两个压电微型阀，压电阀只有通和断两种状态，需要加大阀门开度，则打开进气阀，否则打开排气阀，状态稳定时，两阀均处于切断状态，将执行器锁定在设定位置。由于压电复合圆盘采用的是圆盘结构，通过改变电压的极性来确定通孔的通断；动作时由于压电复合圆盘四周固定，圆盘中心球面同喷嘴孔接触，同前面悬臂梁结构相比较，密封接触更深、更完全这样就不会由于长时间动作使接触面发生偏移而出现漏气的现象发生，密封性明显要好于悬臂梁结构。

实施例2：如图5所示的本实用新型的工业应用中的结构示意图，其中的下端盖5的周边高度低一些，能使压电复合圆盘将进气通孔1上的凸台10密封住为准。如图只在金属电极4的下端固定下压电圆片8，从下压电圆片8引出导线联到电源6的一极，从金属电极4引导线连接到电源6的另一极上，在外电场作用下，压电复合圆盘上的下压电圆片8极化方向与电场相同，下压电圆片8收缩，整个压电复合圆盘向上弯曲将排气孔3上的凸台10堵住，如图6所示通孔2和进气通孔1导通；电源6停止供电时压电复合圆盘回复到原来的位置将进气通孔1堵住。使用时的工作情况同实施例1。

实施例3：如图7所示的本实用新型的工业应用中的结构示意图，其中的下端盖5的周边高度低一些，能使压电复合圆盘将进气通孔1上的凸台10密封住为准。如图只在金属电极4的上端固定上压电圆片7，从上压电圆片7引出导线联到电源6的一极，从金属电极4引导线连接到电源6的另一极上，在外电场作用下，压电复合圆盘上的上压电圆片7极化方向与电场相反，上压电圆片7伸长，整个压电复合圆盘向上弯曲将排气孔3上的凸台10堵住，如图8所示通孔2和进气通孔1导通；电源6停止供电时压电复合圆盘回复到原来的位置将进气通孔1堵住。使用时的工作情况同实施例1。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电信号到气信号的转换装置，包括进气通孔(1)、通孔(2)和排气通孔(3)，其特征在于还包括上端盖(9)、下端盖(5)和压电复合圆盘，压电复合圆盘由上压电圆片(7)、下压电圆片(8)和金属电极(4)构成；上压电圆片(7)、下压电圆片(8)分别对称固定在金属电极(4)上、下面上；从上压电圆片(7)、下压电圆片(8)分别引出导线串联到电源(6)的一极，从金属电极(4)引导线连接到电源(6)的另一极上；所述的压电复合圆盘安装在上端盖(9)和下端盖(5)之间；所述的进气通孔(1)、排气通孔(3)分别位于上端盖(9)和下端盖(5)的中间；在上端盖(9)、下端盖(5)的内表面进气通孔(1)、排气通孔(3)处设有凸台(10)；通孔(2)位于下端盖(5)上靠近边缘。

2.根据权利要求1所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的进气通孔(1)、通孔(2)和排气通孔(3)为圆柱通孔。

3.根据权利要求1所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的进气通孔(1)、通孔(2)和排气通孔(3)为阶梯形通孔。

4.根据权利要求1所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的压电复合圆盘由上压电圆片(7)固定到金属电极(4)的上面构成；从上压电圆片(7)引出导线串联到电源(6)的一极，从金属电极(4)引导线连接到电源(6)的另一极上。

5.根据权利要求1所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的压电复合圆盘由下压电圆片(8)固定到金属电极(4)的上面构成；从下压电圆片(8)引出导线串联到电源(6)的一极，从金属电极(4)引导线连接到电源(6)的另一极上。

6.根据权利要求1、4或5所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的压电复合圆盘由压电圆盘通过粘贴固定在金属电极(4)上构成。

7.根据权利要求1、4或5所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的压电复合圆盘由压电陶瓷镀膜到金属电极(4)上构成。

8.根据权利要求1所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的上端盖(9)、压电复合圆盘和下端盖(5)通过螺钉进行密封固定。

9.根据权利要求1所述的一种电信号到气信号的转换装置，其特征在于所述的上端盖(9)、压电复合圆盘和下端盖(5)通过粘贴进行密封固定。

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