CN208060967U - 电控气动式位置调节器和具有该位置调节器的现场用仪表 - Google Patents

电控气动式位置调节器和具有该位置调节器的现场用仪表 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种电控气动式位置调节器和具有该位置调节器的现场用仪表。该电控气动式位置调节器用于操作工艺生产设备的调节装置的气动式调节驱动装置，该调节装置例如是调节阀，所述电控气动式位置调节器包括：用于分别供模块式气压部件如电控气动式转换器等占据的至少两个模块式气压插槽，其中所述至少两个模块式气压插槽和气压部件如此以模块形式相互匹配，即它们的气压接口在占据气压插槽时融合，和用于向所述调节驱动装置发出气压调节压力信号的至少一个气压控制出口，所述至少两个模块式气压插槽和至少一个气压控制出口形成气压串联线路。

Description

电控气动式位置调节器和具有该位置调节器的现场用仪表
技术领域
本实用新型涉及用于操作工艺生产设备例如化工设备如石化设备、食品加工设备如啤酒厂、核电厂等的调节装置如调节阀的气动式调节驱动装置的电控气动式位置调节器。本实用新型还涉及具有电控气动式位置调节器和用于操作工艺生产设备的调节装置如调节阀的单向作用或双向作用的气动式调节驱动装置的电控气动式现场用仪表。
背景技术
由DE102012021387B3公开了根据前言的用于控制气动式调节驱动装置的电控气动式位置调节器。位置调节器通过气压管路系统连接至气动式调节驱动装置。在位置调节器的壳体内安装有电线、气压连接管线以及微处理器。微处理器通过在位置调节器壳体上的入口接收来自工艺生产设备的控制中心的额定调节信号。微处理器与四个结构基本相同的且可由外面自由接近的插槽或插口，它们可选地能被构型截然不同的四个单独的电子和/或气动部件占用。插槽如此以模块化形式(modular)被调整，即它根据使用哪个预定的电子部件而通过建立电子和/或气压通讯线路来保证当前电子和/或气压部件的功能。插槽具备气压输入接口，其利用在壳体内延伸的供应管路平行地通过气压现场入口由气压供应源被供应压缩空气。另外，插槽包括电接口，其分别通过电线与微处理器相连。每个插槽一个输出接口，电性质的或气压性质的输出信号通过该输出接口可以被发送给各自的现场用仪表出口。基于微处理器所接收的额定调节信号，电信号传送至I/P变换器，它通过对应的现场出口将气压输出信号转发给气动式调节驱动装置。在现场用仪表的一个插槽中例如可以装入电力输出级，以便电控设于现场用仪表壳体外的外磁阀，例如用于实现强制通风。相比于不带有模块化插槽的已知的位置调节器，因为上述的位置调节器而可以明显降低工艺生产设备运营商的经济成本、现场用仪表的功能调节和设计。但事实表明，尤其是安全关键的几种位置调节器应用场合中，在电控气动式现场用仪表的功能调节和设计时还是需要相对高的设计成本。
实用新型内容
本实用新型的一个任务是如此改进已知的电控气动式位置调节器，即，在尤其针对安全关键的应用场合对电控气动式位置调节器进行功能调节和设计时进一步降低了工艺生产设备运营商的经济成本。
该任务通过一种具有本实用新型第一方面特征的电控气动式位置调节器和一种具有本实用新型第十方面特征的电控气动式现场用仪表完成。
据此，规定一种用于操作工艺生产设备例如化工设备如石化设备、核电厂、食品加工设备如啤酒厂等的调节装置如调节阀的气动式调节驱动装置的电控气动式位置调节器。
根据本实用新型的电控气动式位置调节器包括至少两个模块式气压插槽以分别供模块式气压部件如电控气动式变换器等占据，其中所述至少两个气压插槽和气压部件如此模块化地相互匹配，即其气压接口在占据气压插槽时优选功能运行可靠地融合(uebergehen)。在插槽内的占用位置上，所装入的气压部件的气压接口以及气压插槽的气压接口径向对置，从而建立气压的优选无压力损失的连接。一个模块式气压插槽用于容纳单个模块式气压部件。模块式气压插槽尤其可以从位置调节器的外侧简单接近。模块式气压部件可以没有电气入口和/或出口。尤其是，模块式气压部件可以没有任何电子装置地构成(纯气压部件)。
可选地，一个模块式气压部件可以包括电子装置如电控气动式变换器如电流压力变换器等。具有电子装置组成部分的气压部件可以具有一个或多个电接口且被称为电控气动式部件。一个插槽能以电控气动式插槽形式构成且如此以模块形式匹配协调于电控气动式部件，从而其电接口在占据电控气动式插槽时总是尤其功能运行可靠地融合，以及使其气压接口在占据电控气动式插槽时尤其功能运行可靠地融合。在电控气动式插槽的占用位置上，电控气动式部件的电气接口以及电控气动式插槽的电控气动式接口径向对置，从而建立电接触。
根据本实用新型的电控气动式位置调节器还包括至少一个用于输出气压调节压力信号给调节驱动装置的气压控制输出端。这两个模块化气压插槽之一最好被呈I/P变换器形式的用于产生用于调节驱动装置的气压调节压力信号的模块式气压部件占据。气压控制出口最好可以通过在其中一个所述模块式气压插槽中的其中一个所述气压部件构成。模块式气压插槽被设计用于自一组具有不同功能的气压部件中可更换地容纳单个模块式气压部件，同时建立与各自气压接口的气压连通，例如一个或多个电控气动式变换器、一个或多个尤其是具有或没有节流机构的气压连接模块和/或具有或没有传感器装置、尤其是压力传感器装置、温度传感器装置等的连接模块。因为所述至少两个气压部件是可更换地设置在本实用新型的电控气动式调节装置上，故所述至少一个气压插槽设计成可从外面(相对于控制设备壳体)容易接近。通过这种方式，本实用新型的电控气动式调节仪表具有期望的高模块性，设备运营商或设备构件商可以利用高模块性来调整设备的其它工艺过程状态而无需高安装成本。
根据本实用新型，所述至少两个模块式气压插槽和至少一个气压控制出口形成一个气压串联线路。该气压串联线路可以包括其它模块化气压插槽。例如具有气压控制出口的2、3、4、5或更多的模块化气压插槽可形成一个气压串联线路。显然，至少两个模块式气压插槽全都设置在气压控制出口前方。气压串联线路在气压流体流动方向上以模块式气压插槽中的第一个模块式气压插槽开始，其后面串联设有下游的第二模块式气压插槽。所有的模块式气压插槽在气流流动方向上与电控气动式位置调节器的气压控制输出端串联地跟在下游后方。
在具有多个模块式气压插槽的位置调节器中，它们可能在上游与下游气压插槽之间彼此不同。当一个电控气动式位置调节器具有包括三个以上的模块式气压插槽的气压串联线路时，最前方的模块式气压插槽能被称为最上游气压插槽，最后面的紧接在气压控制出口之前的模块式气压插槽可被称为最下游模块化气压插槽。每个上游的模块化气压插槽总是就气压而言比最下游气压插槽更远离气压控制出口。每个下游气压插槽就气压而言总是比最上游模块式气压插槽更靠近气压控制出口。该串联线路可以由气压源供应气压压缩空气。如果该串联线路由一气压源供应压缩空气，则一个上游气压插槽总是比下游气压插槽更靠近该气压源。下游表示从气压源至气压控制出口或调节驱动装置的气压流体流动方向。上游表示从气动式调节驱动装置或控制出口至气压源的方向。
最好如此实现所述串联路线，即，在至少两个气压插槽之间设有例如呈通道板、管道等形式的气压通道，用于实现两个串联的直接前后衔接的模块式气压插槽的气压连通。当一个气压串联线路包括三个以上的模块化气压插槽时，显然实现总是仅至少两个直接前后相继的模块化气压插槽的气压通道连接。在电控气动式位置调节器的优选实施例中，一个气压插槽的气压接口可以是尤其是通道板的气压通道连接的气压通道入口和/或出口。气压控制出口或者可以通过装入最下游气压插槽中的气压部件实现。该电控气动式位置调节器优选包括在该下游气压插槽的尤其通过通道板和/或管道实现的至少一个气压接口与该气压控制出口之间的气压通道连接。
因为模块式位置调节器在为此设置的和布线的气压插槽内以模块形式配备有可插接更换的气压模块的串联线路，故模块式位置调节器可以实现在已知的模块式位置调节器中做不到的许多附加功能，其气压插槽的气压接口和包括气压现场输出端在内的设于其中的气压模块分别相互并联。通过该串联线路，尤其可以实现整合在模块式位置调节器中的安全功能，其实施在已知的位置调节器如老化的位置调节器中需要外界部件例如上述排气阀。因为气压安全部件可被设计成整合在电控气动式位置调节器中，故工艺生产设备的运营商或构建商可以简单且经济成本低许多地设计具有位置调节器的设备。
在本实用新型的气压位置调节器的一个优选实施例中，至少两个气压插槽中的下游气压插槽被一个气压开关装置如开关阀或关闭阀、尤其是两位两通阀或两位四通阀占据，其或是处于开放状态，在开放状态中其提供用于在至少两个气压插槽中的至少一个上游气压插槽和至少一个气压控制出口之间传输调节压力信号的气压连通，或是处于锁闭状态，在锁闭状态中它关闭气压连通。开关装置优选在操作上或在位置调节器正常运行中处于开通状态或开放状态。该锁闭状态尤其可以作为安全位置被占据。通过优选无压力损耗的接通气压连通，调节压力信号可以在至少一个气压控制出口，其优选紧接在被开关装置占据的气压插槽、优选是最下游气压插槽的下游与在该下游插槽的上游的调节压力信号无关地尤其保持恒定。该开关装置允许例如在通向串联线路的供应管路内的压力源失效或压力损失时防止在气动式调节驱动装置处的压力降，从而例如具有弹簧回位功能的单向作用的气动式调节驱动装置基本保持其位置。显然，在具有恰好包含两个模块式气压插槽的串联线路的电控气动式位置调节器中，下游之后就是最下游气压插槽，上游之后就是最上游气压插槽。即，在其串联线路除了气压控制器出口外只包括两个模块式气压插槽的电控气动式位置调节器中，下游气压插槽可以直接设置在气压控制出口前面。在其串联线路包含超过两个的模块式气压插槽的气压位置调节器中，显然最下游气压插槽肯定不被认为是上游气压插槽，或者说最上游气压插槽肯定不被认为是下游气压插槽。事实表明，利用根据前言的气压位置调节器，尤其是只能以很高的结构成本来实现“阻止调节驱动装置”的安全功能。常见的用于关闭在位置调节器侧的控制输出端和由位置调节器提供气压的调节驱动装置之间的控制压力管路的电磁阀的外侧法兰联接可能导致在控制空气连接机构中的密封问题，从而电磁阀的安全功能可能受到影响。例如在例如有爆炸危险的工艺生产设备的功能故障情况下，在电磁阀功能减弱时，不希望有的气动空气泄漏向有爆炸危险的空间是最成问题的。因为新的电控气动式位置调节器允许气压开关装置的模块式集成，故在控制输出端下游的不希望有的泄漏危险可以被明显降低。
根据本实用新型的一个可以与在先方案组合的改进方案，气压开关装置为了实现锁闭状态和开放状态而包括泄压的滑阀或座阀。这样的锁闭部件需要很少能量以从锁闭状态切换至开放状态并且具有短暂开关时间。替代地或补充地，气压开关装置为了实现锁闭状态包括至少一个软密封的密封件如弹性体密封或热塑性塑料密封，这最好允许气压开关装置在锁闭状态下无泄漏的。
根据本实用新型的另一个可以与在先方案组合的改进方案，该气压开关装置被设计用于在开放状态中该气压连通被如此放开，即在气压开关装置中，尤其通过滑阀或座阀提供一个具有足够大的横截面的连通通道，以便调节压力信号不受限制地经过。此时，该横截面优选比所需尺寸大了不超过20％、优选不超过10％、尤其是不超过5％，以便调节压力信号可不受限制地经过。气压开关装置在此改进方案中在开放状态中优选恰好放开这样的横截面，其就是正好足以避免在开关装置中进行调节压力信号的节制，但其基本上不大于刚好足够的打开横截面。该电控气动式位置调节器可以包括I/P调整器，气压开关装置据此在开放状态中例如可以按比例来调整。为了例如在开放状态中成比例调整该气压开关装置，该气压开关装置例如可以接收与在另一个优选上游的气压插槽中设置的电控气动式调节信号变换器中相同的电控制信号，该电控气动式调节信号变换器优选可以设计用于输出用于控制该调节驱动装置的气压调节压力信号。在本实用新型的一个这样的改进方案中已表明有利的是，因为在开放状态中的气压开关装置的调节部件的调适运动，其也在紧急情况下是活动的。另外已经被证明有利的是，在故障情况下，锁闭件的所需调节位移和其调节时间被减至最小值，因而可以在最短响应时间后达到锁闭状态。
根据本实用新型的可以与在先方案组合的另一改进方案，气压开关装置设计用于例如用位置传感器连续检测锁闭件如气压开关装置的滑阀或阀芯的实际调节位置。通过检测锁闭件实际位置，可以掌握并测量动态行为以便推断出磨损、功能故障或有威胁的故障。
在本实用新型的电控气动式位置调节器的一个替代实施例中，所述至少两个气压插槽的一个下游的气压插槽可以被紧急排风阀占据，其或是处于用于提供从至少两个气压插槽的上游气压插槽至气压控制出口的气压连通的传输状态，或是处于在气压控制出口的调节压力信号尤其是与上游气压插槽的调节压力信号无关地被调至环境压力的排风状态。
在本实用新型的电控气动式位置调节器的一个优选改进方案中，所述气压开关装置(或排风阀)被设计成因为尤其是工艺生产设备、现场用仪表、位置调节器、调节驱动装置和/或调节装置的故障状态或报警状态处于锁闭状态(或排风状态)。该气压开关装置最好被设计用于滞留于锁闭状态，只要存在故障状态或报警状态或者直到开关装置接收到警报解除信号。故障状态或报警状态例如可以存在于控制输出端上游的压力降时。优选该气压开关装置可以设计成自动获知尤其在其上游气压入口、尤其是其上游气压接口的压力降，并且尤其是因为自动获知压力降而处于该锁闭状态。代替地或附加地，该气压开关装置可设计用于因为由压力传感器确定的压力降低、压力测量值和/或低于预定的压力最小阈值和/或高于压力最大阈值而处于锁闭状态。根据可作为上述实施例的补充或替代设置的一个替代实施例，该气压开关装置可以设计用于通过电信号尤其是电紧急信号如报告给位置调节器或开关装置的故障状态或报警状态而处于锁闭状态。例如供应电流和/或控制电流的故障可以表示电控气动式位置调节器的电紧急信号。
根据本实用新型的电控气动式位置调节器的一个优选实施例，气压串联线路在其至少一个气压控制出口的上游只优选可以在至少两个气压插槽的恰好一个上游气压插槽处被排风。气压串联线路优选只能在一个上游气压插槽处被置于与压力降或环境空气相连通。例如一个两位三通阀可以如此设置在上游气压插槽内，即该调节压力信号在上游气压插槽的下游气压出口或下游气压接口处调至环境压力。在模块式位置调节器的正常运行中，在例如在下游气压插槽中装入在操作上处于开放状态的开关装置时，也可以将位置调节器的控制出口处的气压调节压力信号和进而与控制出口相连的调节驱动装置的驱动腔内的压力调至环境压力，从而例如在具有弹簧回位功能的单向作用的气动式调节驱动装置中，其弹簧操作的回复位置可以被占据。在这样的电控气动式位置调节器中，两位三通阀等在电流故障情况下进入其排风位置并且气压开关装置进入其锁闭状态，从而在上游气压插槽中实现排风，而没有执行调节驱动装置的气压驱动腔的排风。
在本实用新型的电控气动式位置调节器的一个优选实施例中，至少两个气压插槽中的上游气压插槽、优选是最上游气压插槽被一个电控气动式调节信号变换器占据，其设计用于输出用于控制调节驱动装置的气压调节压力信号。电控气动式调节信号变换器优选可以例如从调整和/或控制电子装置如微控制器、微处理器、模拟控制电子装置、操控台等接收一电调节信号。电控气动式调节信号变换器优选基于所接收的电调节信号产生气压调节压力信号。电控气动式调节信号变换器实现呈模块式电控气动式部件形式的模块式气压部件。被上游气压插槽占据的电控气动式调节信号变换器优选通过模块式电控气动式插槽的电接口连接接收电调节信号，在电控气动式插槽内装入该电控气动式调节信号变换器。
根据一个优选实施例，该电控气动式位置调节器还包括用于提供气压供应压力信号给气压串联线路的气压供应入口。气压供应压力信号优选源于气压源。气压供应压力信号可以是例如6巴、10巴或更高的压力。
根据可与前述实施例组合的一个优选实施例，电控气动式位置调节器还包括至少一个用于接收供应电流和/或电调节信号如控制电流尤其是4..20mA调节信号的电气现场入口，优选用于控制或许装入上游气压插槽中的电控气动式调节信号变换器。用于促成或许设有的气压开关装置的锁闭状态的故障状态可以由位置调节器的电子装置部件和/或位置调节器的控制电子装置如微控制器识别，并且报告给电控气动式开关装置，例如当在供应入口处的供应电流和/或在现场入口处的电调节信号失效或低于预定的阈值时。
在本实用新型的一个优选实施例中，该电控气动式位置调节器还包括至少一个、优选两个、三个或更多的模块式电子装置插槽用于分别供一个模块式电子装置部件、如传感器尤其是二进制位置传感器、优选二进制电信号入口和/或出口等占据。该至少一个模块式电子装置插槽和电子装置部件如此以模块形式相互协调，即其电接口在一个电子装置插槽占据时相互融合。电子装置部件优选作为纯电子装置部件没有气压功能件地实现。尤其是电子装置插槽没有气压接口地实现或如此设计，当(单纯的)电子装置部件装入时插槽的所有可能有的气压接口被无压力损失地密封或锁闭。该电子装置插槽优选以无电控气动式接口的单纯电子装置插槽形式实现。位置调节器优选包括在位置调节器电子装置尤其是控制电子装置与这个或这些电子装置插槽的电气接口之间的电连接机构用于与所装入的电子装置部件通讯。电子装置部件例如可以是以模块形式实现的紧急断开控制信号，其促使位置调节器电子装置发出排气调节信号和/或紧急状态调节信号至气压插槽和/或气压部件。例如，气压开关装置可以通过接收一个紧急操作信号因由安装在电子装置插槽中的模块式紧急操作控制信号输入端所接收的信号而被置入安全状态或锁闭状态。为了占据电子装置插槽，优选设有由具有不同功能的至少两个模块式电子装置部件例如数据存储器、电信号入口和/或微处理器等构成的组。
根据本实用新型的一个优选实施例，该电控气动式位置调节器可以具有至少另一个尤其关于压力源平行于该串联线路设置的气压插槽和/或包括至少两个气压插槽和至少另一个气压控制信号出口的至少另一个串联线路。具有至少一个气压控制信号出口的至少另一个气压串联线路可以设置用于操作另一个气压驱动装置、尤其是第二气动式调节驱动装置。在包括关于气压源入口与第一串联线路并联的附加串联线路的本实用新型电控气动式位置调节器的一个优选实施例中，双向气压作用的调节驱动装置的两个相反作用的气压工作腔中的各自一个可以通过第一串联线路的气压控制信号出口和第二串联线路的另一控制信号出口被操作。
根据能与前述实施例组合的一个优选实施例，电控气动式位置调节器还可以具有至少一个压力传感器，优选每次一个压力传感器，用于测量气压串联线路内的至少一个实际压力值、优选多个实际压力值。一个或多个压力传感器尤其是可以在下游起点、中间和/或在气压串联线路的上游端测量实际压力值。优选设有至少一个压力传感器、优选是压力传感器用于测量在气压串联线路的控制出口处的控制压力信号和/或测量气压串联线路中的在至少两个气压插槽的上游气压插槽与下游气压插槽之间的调节压力信号和/或测量或许存在于气压串联线路的可能有的气压供应入口处的供应压力信号。在具有超过两个串联的气压插槽的电控气动式位置调节器的情况下，优选可以在两个直接气压串联的气压插槽之间设有一个压力传感器。在具有多个串联线路的气压位置调节器的情况下，可以在不同的气压串联线路中布置每次一个或多个压力传感器。
根据本实用新型的能与上述实施例组合的一个优选实施例，该电控气动式位置调节器包括壳体，该壳体具有所述至少一个气压控制出口并且包括所述串联线路的两个模块式气压插槽在内的串联线路被安装在该壳体中。所述至少两个气压插槽以及全部的的或许其它气压插槽或电子装置插槽可以分别通过尤其是在位置调节器壳体壁内的凹面或凹空部实现。电子装置部件或气压部件能以形状配合方式容纳在在该凹面中。气压插槽或电子装置插槽最好具有对接机构，其包括形状配合机构和/或摩擦配合机构如锁定机构、尤其是可手动操作的夹子或螺纹连接机构用于将各自的电子装置部件或气压部件可分离安装在模块式插槽中。该形状配合机构和/或摩擦配合机构优选可以设计用于传播各自插接件的预紧力，使得电子装置插槽的或气压插槽的各自电气接口和/或气压接口和所装入的部件被相互压紧，以建立电接触或气压连接。优选该壳体尤其是不透流体、不透灰尘和/或气密地可被封闭。该壳体可以在第一隔腔内容纳尤其是固定安装的位置调节器电子装置、尤其是控制电子装置或调整电子装置。在本实用新型的一个优选实施例中，所述至少两个模块式气压插槽以及或许其它气压插槽和/或电子装置插槽最好如此设置在壳体外壁上或隔腔隔壁上，操作者由此可以人工接近所述至少两个气压插槽。所述至少两个模块式气压插槽以及尤其是或许其它的插槽可以借助可取下的壳体部如盖被最好流体密封封闭，尤其是以便形成第二壳体隔腔。
该壳体具有或许设有的电气现场入口和/或或许设有的气压供应入口。尤其是或许设有的模块式电子装置插槽安装在该壳体内。
本实用新型还涉及一种电控气动式现场用仪表，其包括根据本实用新型的电控气动式位置调节器，它尤其是可以根据其中一个上述实施例或改进方案来设计，以及本实用新型涉及与所述至少一个气压控制出口相连的尤其是单向作用的或双向作用的至少一个气动式调节驱动装置。双向作用的气动式调节驱动装置例如可以如上所述由根据本实用新型的电控气动式位置调节器来操作。或者，双向气动式调节驱动装置的气压驱动腔可以用根据本实用新型的电控气动式位置调节器来操作，并且气动式调节驱动装置的另一个气压工作腔用本实用新型的第二个或另一个电控气动式位置调节器来操作。
在本实用新型的电控气动式现场用仪表的一个优选实施例中，在所述至少一个气动式调节驱动装置的上游的气动式现场用仪表在操作上只能在上游气压插槽处被排气。就是说，根据本实用新型的电控气动式现场用仪表的调节装置的控制出口如此与气动式调节驱动装置相连，即在现场用仪表的有序运行中基本上不发生在气压控制出口与气动式调节驱动装置的工作腔之间的压力损失。该电控气动式现场用仪表最好如此设计，至少一个气动式调节驱动装置的泄压在操作上只能借助与调节驱动装置气压相连的电控气动式位置调节器进行。
附图说明
本实用新型的其它性能、特征和优点通过以下结合附图对本实用新型优选实施例的描述变得清楚，其中：
图1是具有本实用新型的电控气动式位置调节器的本实用新型电控气动式现场用仪表的第一实施例的示意图；和
图2是具有替代的本实用新型电控气动式位置调节器的本实用新型电控气动式现场用仪表的第二实施例的示意图。
具体实施方式
在图1中，本实用新型的电控气动式位置调节器总体带有附图标记1。电控气动式位置调节器1是根据本实用新型的总体带有附图标记2的电控气动式现场用仪表的一部分。现场用仪表2可被用于调整未详细示出的工艺生产设备如石化设备、食品加工设备如啤酒厂等的工艺流体流动。电控气动式现场用仪表2作为主要组成部分包括电控气动式位置调节器1和与之相连的单向作用的气动式调节驱动装置3。
电控气动式位置调节器1作为如以下详述的主要组成部分包括第一模块式气压插槽11和与第一模块式气压插槽串联的第二模块式气压插槽21以及就气压而言跟在串联的气压插槽11、21后面的用于发出气压调节压力信号S51给调节驱动装置3的气压控制出口51。
在气压控制出口51与调节驱动装置3或其气压工作腔57之间优选未设置气压功能件或电控气动式功能件，其可能造成气动式调节驱动装置3的气压工作腔57排气。就此而言，在控制出口51处所发出的气压控制信号或调节压力信号S51可以顺利地且优选不受影响地被供给调节驱动装置3的气压工作腔57。调节驱动装置3通过杆或轴与作为原则上任何调节装置的实施例被示出的调节阀5机械连接。尤其是机械式工作的或电动式工作的位置传感器56量取调节阀5的瞬时位置。
位置传感器56向位置调节器电子装置67如微处理器或者微控制器发出位置信号，微处理器或者微控制器安装在调节装置1的壳体71的内腔73中。位置调节器电子装置67通过在现场用仪表壳体71上的电气现场入口(Feldeingang)61从未示出的工艺生产设备的调度台接收理论调节信号w。
位置调节器1在电气现场入口61处所接收的理论调节信号w可以是数字信号和/或模拟信号。当位置调节器1的控制和/或调整电子装置67能以微控制器形式实现时，可以在电气现场入口61与微控制器67之间设有模拟-数字变换器64，以便准备好模拟理论调节信号例如4..20mA信号用于所述控制和/或调整电子装置67。替代地或附加地，可以在位置调节器1的现场入口61与控制和/或调整电子装置67之间提供一个(或多个)其它的通讯单元62例如用于硬通讯、现场总线通讯等。所述位置调节器1的控制和/或调整电子装置67还可以具备用户接口69如触摸显示器等。
电控气动式位置调节器1除了电气现场入口61外还具有气压现场入口53。通过气压现场入口或供应入口53，电控气动式位置调节器1与气压源52相连，气压源可以给位置调节器1提供例如6巴、10巴或更高的气压供应压力信号p。第一或上游模块式气压插槽11具有气压输入接口13a，其与位置调节器1的壳体71上的供应入口53气压相连以获得供应压力信号p。
位置调节器1具有壳体71，该壳体容装位置调节器的部件。壳体71可以具有可流体密封封闭的空腔或内腔73，在该空腔或内腔中尤其安装有电线、尤其呈通道板或通道管形式的气压连接管线和/或微处理器。用于来自操控室等的理论调节信号w的现场入口61、用于自气压源52给位置调节器1提供供应压力p的气压供应入口53、用于操作气动式调节驱动装置3的气压控制出口51和用于传输由位置传感器56测量的调节阀5瞬时位置x的传感器信号入口设置在壳体71壁内。
以下详述的插槽以及装入其中的插接件可以借助可分离安装、尤其是可螺纹连接至壳体71上的盖被封装以保护而免于外界影响。当更换模块式插接件时，所述盖可以被取下以便能进行标准更换过程。位置调节器的内腔73可以通过壁相对于模块式插槽的容座被分隔开。尤其是位置调节器1的内腔73可如此与插槽容座分隔开，即当插槽未被占据时，内腔73相对于环境保持封闭。
电控气动式位置调节器具有两个构造基本相同的、可从外自由接近的气压插槽或推入槽11、21，它们可选地可以供不同构型的气压部件占据。一个气压部件可以是I/P变换器、气压作动的流体发生器、阀组如两位两通阀、两位三通阀等。即，一个气压部件能以不具有阀功能的气压连接模块形式构成，以建立从气压插槽的气压入口13a(23a,23c)至气压出口13b(13d,23b,23d)的连接通路。气压连接模块例如能被设计成具有节流阀以实现相比于简单通道明显增大的气压流体阻力。气压连接模块能可选地设计成具有或不具有传感器装置例如压力传感器、温度传感器装置等。具有整体式传感器装置的连接模块也能被称为气压传感器模块。这种气压传感器模块可用于测量关于气压流体的实际值，以提供位置调节器的尤其是控制电子装置和/或调整电子装置67。
在气压插槽11、21中可装入具有相同的但最好是不同的工作方式的气压部件。每个插槽优选设计用于只容纳一个单独的气压部件。气压插槽11、21如此按照模块形式匹配，其根据装入哪个预定的气压部件通过建立通讯线路来保证所装入的气压部件的功能。每个单独的气压插槽11、21具备气压输入接口13a或23a，各自插槽11或21可借此被提供来自气压源52的气压流体。
在本实用新型的电控气动式位置调节器1中，气压插槽11、21如此串联，从气压源52至气动式调节驱动装置的气压驱动腔57的气压流体必先流过上游气压插槽11，随后才流过下游气压插槽21，以便随后进一步流向气动式调节驱动装置3。
在电控气动式位置调节器1中，气压源52为了传输供应压力信号p通过位置调节器1的供应入口53与气压插槽11的气压入口13a相连。安装在气压插槽11内的在此以IP变换器31形式实现的气压模块具有气压入口33a，其为了气压流体传输而与第一气压插槽11的入口13a密封相连。IP变换器31通过控制和/或调整电子装置67以电控信号来控制。I/P变换器31实现电控气动式调节信号变换器，其设计用于根据由控制和/或调整电子装置67接收的电控制信号s发出气压调节压力信号S11。电控气动式调节信号变换器31根据所接收的电控制信号s影响从调节信号变换器31的气压入口33a到气压出口33b的连通，以便由可供使用的供应压力信号p产生控制压力信号S11，利用该控制压力信号可以促使调节驱动装置3将调节阀5置于期望的理论调节位置。调节信号变换器31的气压出口33b为了气压控制压力传输而与上游气压插槽11的气压出口13b密封相连。气压插槽11的和气压部件31的气压入口13a、33a和出口13b、33b形成插槽11的和所插入的气压部件31的气压接口，气压接口在气压部件插入状态中功能且运行安全地相互融合以实现气压流体连通。
电控气动式调节信号变换器31可以例如以两位三通阀的形式实现以便给调节驱动装置3提供在环境压力与气压供应信号压力之间的调节压力信号S11。
第一插槽11的气压出口13b与第二下游气压插槽21的气压入口23a气压连通。下游气压插槽21具有气压出口23b，其通过位置调节器1的气压控制出口51与气动式调节驱动装置3的气压工作腔57气压连通，以便给调节驱动装置3传输气压调节信号S51。
在第二气压插槽21中，在这里装入呈开关阀41形式的气压开关装置，其或是可以开通并因此开放在气压插槽21的气压入口23a与气压出口23b之间的气压连通，或是可以锁闭并因此断开所述气压连通。只要开关阀41开放从气压插槽21的入口23a至出口23b的气压连通，则气压调节压力信号S51基本对应于来自第一气压插槽11的出口13b的气压调节压力信号S11。在开关阀41关闭的状态中，从插槽21的入口23a至出口23b的连通被如此断开，即，在现场用仪表的控制出口51的调节压力信号S51与由第一气压插槽1发出向调节驱动装置3且尤其是可以是恒定的气压调节压力信号S11无关。当例如从气压源52至第一电控气动式插槽11的气压连通被断开或者出现可能导致在位置调节器1的气压供应入口53处的压力损失的泄漏时，第二气压插槽21内的开关阀41可以被置于关闭的安全位置，使得驱动装置3的气压工作腔57内的压力损失得以避免并且其保持在当前位置上。通过这种方式保证了只有在不希望有的压力降低时在调节驱动装置3中不进行不希望的供应压力降低，使得调节驱动装置3不会不小心地因调节驱动装置的弹簧腔58内的回位弹簧的预置力移入关闭最终位置或打开最终位置。开关阀41可以例如以两位两通阀形式实现。
开关阀41具有气压入口43a和气压出口43b，其分别与开关阀41所就位的气压插槽21的气压入口23a或气压出口23b融合。状态切换即开关装置51的开关例如可以通过由控制和/或调整电子装置67至开关阀41的电紧急信号来触发。优选该电控气动式调节信号变换器以用于控制的比例阀形式实现，其包括具有I/P变换器例如挡板的滑动活塞。
在根据图1的本例子中，气压插槽11和21以电控气动式插槽形式构成，其除了气压接口外也分别具有至少一个电接口15、25。安装在气压插槽11、21内的气压部件31、41以电控气动式部件形式构成且具有电接头35或45，其设计用于过渡至插槽接口15、25中以形成电接触。
控制和/或调整电子装置67可以设计用于当电子装置67确定故障例如在现场入口61或在模拟-数字变换器64等处低于理论调节信号w的电流阈值时或者当压力测量值m低于规定阈值时或者当电子装置67接收另外的信号时将紧急操作信号发出给下游气压接口21，因此，控制和/或调整电子装置67被设计用于发出用于第二气压插槽21的紧急操作信号。
显然，一个开关阀也能以在纯气压插槽上的纯气压部件形式实现，不具有电气接头和/或不具有电连接机构和/或不具有电气部件。例如该开关阀可以具有供应压力(测量)入口43e，其与下游气压插槽21的供应压力(测量)接口23e相连，其中该下游气压插槽21的供应压力(测量)入口23e(未绕过或未与上游气压插槽11串联)直接与位置调节器1的供应压力入口53相连。
该开关阀可以具有气压开关操作件47，如先导阀等，其可以促成开关阀41根据在位置调节器的供应入口53处的供应压力信号p处于关闭位置或打开位置。例如开关阀41的气压开关操作件47可以通过供应压力(测量)接口23接收供应压力p并且在低于供应压力最小阈值时迫使开关阀处于关闭位置。
根据本实用新型的电控气动式位置调节器可以除了至少两个气压插槽11、21外还具有至少一个、两个或更多的纯电气的电子装置插槽63、65，它们不具有气压接口。这样的电子装置插槽63、65可以相比于气压插槽被设计用于容纳相同的或不同成形的插接件。电子装置插槽63、65具有电子装置接口66、76，它们能与电子装置部件68、78的对应电接口接合，以便形成在装入的电子装置部件68、78与被电子装置部件68、78占据的电子装置接口63、65之间的电接触。例如可以在电子装置插槽63中作为电子装置部件68地装入具有二进制入口和/或出口的位置报告机构或者具有二进制入口和/或出口的强制排气通讯单元。
例如，占据电子装置插槽63的电子装置插接件68可以是电子强制卸载通讯单元，其具有至少一个二进制输入端。二进制输入端可以与操控台或传感器相连以便传输报警状态或紧急状态给位置调节器1。
当接收报警状态信号或锁闭状态信号时，由电子装置单元68通过电子接口66发出锁闭信号a至控制和/或调整电子装置67，其发出紧急调节信号n至在下游气压插槽21中的开关阀41以促成其闭锁功能。
还显然的是，例如占据了电子装置插槽65的电子装置部件78包括数据存储器或逻辑电路，其具有如呈软件控制模块形式的控制模块，包括控制和/或调整电子装置67尤其是微控制器用于提供紧急调节功能，其同时提供闭塞功能或者紧急排风功能。电子装置插槽65内的电子装置部件78可以与控制和/或调整电子装置67至少双向交换通讯信号b。
本实用新型的电控气动式位置调节器1可以具备一个或多个压力传感器55，在这里，图1示出了包括多个单独的压力传感器的压力传感器组55。压力传感器组55具有供应压力传感器，其与供应入口53直接气压连通以测量供应压力信号p。此外，压力传感器组55可以具有用于壳体71内的压力的压力传感器。压力传感器组55可以替代地或附加地包括用于测量环境压力或大气压的压力传感器。如图1所示的压力传感器组55优选具有中间压力传感器，其在上游气压插槽11和下游气压插槽21之间测量气压串联线路中的压力。即，压力传感器组55的第二压力传感器测量在用于气压入口23a的气压出口13b所输出的气压控制信号S11的压力。压力传感器组55还具有压力传感器，其测量在该气压控制出口处的气压调节压力信号S51的压力。为了简单起见，在压力传感器组55与控制和/或调整电子装置67之间只示出一个用于传输压力测量值的压力测量信号线。但显然每个个别压力传感器可以具有自己的个别压力测量信号线，其将各自的压力传感器与控制和/或调整电子装置67相连。
当其中一个所述气压插槽11、21或气压插槽11、21的至少一个气压接口未被占据时，这例如可以通过微处理器67被知晓。由此，尤其可以通过微处理器67借助相应的调整信号或通过独立工作的锁闭机构16、26锁闭气压插槽11、21的各自气压输入接口或输出接口。
如图2所示的具有本实用新型位置调节器101的本实用新型现场用仪表102与如图1所示的现场用仪表2的区别基本上在于，图2所示的现场用仪表102的气动式调节驱动装置103是具有两个气压工作腔157a、157b的双向作用的气动式调节驱动装置，即优选不包括弹簧回位机构。此外，本实用新型的位置调节器101根据图2所示的实施例包括双串联线路，其具有两个相互并行设置的气压控制出口151a、151b用于操作双向作用的气动式调节驱动装置103。
对于根据图2的现场用仪表102的或位置调节器101的相同的或相似的构件，为了相比于图1更易于理解本申请，采用了相同的或相似的、加了100的附图标记。现场用仪表2的或位置调节器1的上述结构和功能描述基本上同样适用于现场用仪表102或位置调节器101。
双向作用的调节驱动装置103具有第一气压工作腔157a和第二气压工作腔157b，它们最好通过隔膜被相互气密分隔开。当在被隔膜分隔的气压工作腔157a、157b之间存在控制信号压差时，调节力作用于隔膜和与之相连的用于操作调节阀5的驱动杆或驱动轴。每个气压工作腔157a、157b分别从位置调节器101的其各自对应的控制压力出口151a或151b接收其各自对应的气压控制压力信号S51或S151。第一控制压力出口151a是包括两个气压插槽111、121的第一气压串联线路的一部分。关于气压控制出口151，第一气压串联线路基本与以上关于带有位置调节器1的现场用仪表2所述的串联线路一样地工作。
第二气压调节压力出口151b也是包括两个气压插槽的气压串联线路的一部分。在本实施例中，对于第二控制压力出口151设有也实现了与第一气压控制出口的串联的气压插槽111、121，在此，气压插槽111、121如此设计，这两个串联线路从上游(在此是最上游)插槽111的气压入口13起相互分开并行作用。最好未进行串联线路之间的互动或相互作用。
在第一气压插槽111内的电控气动式部件131如此设计，从气压部件131的第一气压入口33a开始，实现尤其借助回流截止阀的例如呈T交叉形式的划分为两个相互分开的并行气压管路。气压部件131可以包括两个并行的I/P变换器，它们分别配属有个别气压出口33b或33d，以便在气压插槽111的各自气压接口13b或13d输出气压调节压力信号S11或S111。
在图2所示的电控气动式位置调节器101中，上游的气压插槽111具有用于连接电控气动式模块131的电子接口35的电子接口155。通过上游的电控气动式插槽111的接口15、35和占据它的模块化气压部件131，后者可以从控制和/或调整电路67接收一个或多个电调节信号。或者，电控气动式插槽111和位于其中的电控气动式部件131可以具有至控制和/或调整电路67的其它(未示出)电子接口或其它通讯线路，尤其用于单独控制每个单独的I/P变换器。
第二气压插槽121被气压模块141占据，其包含开关阀。该开关阀实现两个并行的具有各自的气压入口43a、43c和各自的气压出口43b、43d的气压连接管线。在所示实施例中，电控气动式模块141的双流开关阀具有开放状态，在开放状态中这两个并行的气压连接机构被断开以分别传输一个气压调节压力信号S11或S51。或者，气压部件141的双流开关阀可以处于锁闭状态，在锁闭状态中这两个气压连接机构被接通。
显然，(未详细示出的)本实用新型的电控气动式位置调节器例如可以在采用其它气压插槽的情况下实现不同地形成的多个串联线路。例如(未详细示出的)位置调节器可以配备有四个气压插槽，它们分别对应于一个串联线路，如关于图1所述，从而可以针对第一控制压力出口51和第二控制压力出口151规定截然不同的气压部件。根据另一个替代的(未详细示出)布置形式，电控气动式双调节信号变换器可以根据气压模块131通过其第一气压出口33b与根据上述的用附图标记41标示的第一气压部件串联，而第二气压出口33d与第二附加气压模块气压串联，根据图1中的带有标记41的第二附加气压模块。显然必须设有相应的气压通道连接机构。也可想到，一个位置调节器包括两个简单的如带有附图标记31的电控气动式调节信号变换器，它们在各自入口13a同时相应接收供应压力p并且各自具有出口13b，在此，如在气压模块141中所示，其中的第一变换器可以与第一入口相连，其中的第二变换器可以与双流开关阀的第二入口相连(未详细示出)。
除了双流结构以外，开关阀141基本上发挥与上述气压部件41的上述的单流开关阀一样的作用。气压电子模块141的双流开关阀优选以两位四通阀形式实现。
压力传感器组155也根据上述的压力传感器组55来设计，即用于在串联线路中的不同测量点上的压力测量值的测量。压力传感器组155可以彼此无关地测量在位置调节器101的气压供应入口53处的第一压力测量值、在第一串联线路和第二串联线路中的两个第二压力值以及在第一气压控制器出口151a以及在第二控制器出口151b处的两个第三压力测量值。优选分别个别地设有用于每个测量位置的压力传感器和/或分别个别设有用于控制和/或调整电子装置67(未详细示出)的压力测量值信号线。
对于所有上述的位置调节器1、101等适用的是，气压连通通道例如可以通过设于位置调节器壳体71、171内的气压通道板或气压通道布管实现。
在之前的说明、附图和权利要求书中公开的特征不仅可能单独地、也可能按照任何组合形式对于以各不同实施方式实现本实用新型来说是有意义的。

Claims (20)

1.一种电控气动式位置调节器(1,101)，该电控气动式位置调节器用于操作工艺生产设备的调节装置的气动式调节驱动装置(3,103)，所述电控气动式位置调节器包括：
-用于分别供模块式气压部件(31,41,131,141)占据的至少两个模块式气压插槽(11,21,111,121)，其中所述至少两个模块式气压插槽(11,21,111,121)和所述气压部件(31,41,131,141)如此以模块形式相互匹配，即它们的气压接口(13,23,33,43)在占据气压插槽(11,21,111,121)时融合，和
-用于向所述调节驱动装置(3,103)发出气压调节压力信号(S11,S51,S111,S151)的至少一个气压控制出口(51,151)，
其特征是，所述至少两个模块式气压插槽(11,21,111,121)和所述至少一个气压控制出口(51,151)形成气压串联线路。
2.根据权利要求1所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述至少两个气压插槽(11,21,111,121)中的下游的气压插槽(21,121)被气压开关装置占据，所述气压开关装置处于开放状态或者处于锁闭状态，所述气压开关装置在所述开放状态中提供用于在所述至少两个气压插槽(11,21,111,121)的至少一个上游气压插槽(11,111)与所述至少一个气压控制出口(51,151)之间传递调节压力信号(S11,S51,S111,S151)的气压连接，在所述锁闭状态中，所述气压开关装置断开所述气压连接。
3.根据权利要求2所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述气压开关装置为了实现锁闭状态和开放状态而具有泄压滑阀或座阀和/或所述气压开关装置为了实现所述锁闭状态而包括至少一个软密封的密封部件。
4.根据权利要求1所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述气压串联线路在所述至少一个气压控制出口(51,151)的上游只能在所述至少两个气压插槽(11,21,111,121)的上游的气压插槽(11,111)处被排气。
5.根据权利要求1所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述至少两个气压插槽(11,21,111,121)中的上游的气压插槽(11,111)被电控气动式调节信号变换器(31,131)占据。
6.根据权利要求1所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该电控气动式位置调节器还包括用于向所述气压串联线路提供气压供应压力信号(p)的气压供应入口(53)和/或至少一个电气现场入口(61)，该至少一个电气现场入口(61)用于接收供应电流和/或电调节信号(w)或用于控制电控气动式调节信号变换器(31,131)的控制电流。
7.根据权利要求1所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该电控气动式位置调节器还包括用于分别供模块式电子装置部件(68,78)占据的至少一个模块式电子装置插槽(63,65)，其中所述至少一个模块式电子装置插槽(63,65)和电子装置部件(68,78)如此以模块形式相互匹配，即它们的电接口在占据电子装置插槽(63,65)时相互融合。
8.根据权利要求1所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该电控气动式位置调节器还包括用于测量在气压串联线路内的至少一个实际压力值的至少一个压力传感器(55,155)。
9.根据权利要求6所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该电控气动式位置调节器具有壳体(71,171)，该壳体具有所述至少一个气压控制出口(51,151)且在所述壳体内安装有包括所述两个模块式气压插槽(11,111,21,121)在内的所述气压串联线路，其中或许所述壳体(71,171)具有所述电气现场入口(61)和/或气压供应入口(53)。
10.根据权利要求1所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述模块式气压部件(31,41,131,141)是电控气动式转换器。
11.根据权利要求2所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述气压开关装置是开关阀(41,141)。
12.根据权利要求6所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述电调节信号(w)是数字控制信号。
13.根据权利要求6所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该至少一个电气现场入口(61)用于从总线系统接收供应电流和/或电调节信号(w)或用于控制电控气动式调节信号变换器(31,131)的4..20mA调节信号。
14.根据权利要求7所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该模块式电子装置部件(68,78)是传感器。
15.根据权利要求8所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该至少一个压力传感器(55,155)用于测量在气压串联线路内的在下游起点、中间和/或在气压串联线路的上游末端处的至少一个实际压力值。
16.根据权利要求8所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，该至少一个压力传感器(55,155)用于测量在所述气压串联线路的所述控制出口(51,151)的控制压力信号(S51,S151)和/或在所述气压串联线路内的在所述至少两个气压插槽的上游气压插槽(11,111)与下游气压插槽(21,121)之间的调节压力信号(S11,S111)和/或或许在所述气压串联线路的气压供应入口(53)处的供应压力信号(p)。
17.根据权利要求9所述的电控气动式位置调节器(1,101)，其特征是，所述模块式电子装置插槽(63,65)安装在所述壳体(71,171)内。
18.一种电控气动式现场用仪表(2,102)，其特征是，该电控气动式现场用仪表包括根据前述权利要求任一项所述的电控气动式位置调节器(1,101)和与所述至少一个气压控制出口(51,151)相连的气动式调节驱动装置(3,103)。
19.根据权利要求18所述的电控气动式现场用仪表(2,102)，其特征是，所述气压现场用仪表(2,102)在所述气动式调节驱动装置(3,103)的上游在操作上只在上游气压插槽(11,111)处被排气。
20.根据权利要求18所述的电控气动式现场用仪表(2,102)，其特征是，该电控气动式现场用仪表包括根据前述权利要求任一项所述的电控气动式位置调节器(1,101)和与所述至少一个气压控制出口(51,151)相连的单向作用或双向作用的气动式调节驱动装置(3,103)。
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