控制閥定位器安裝系統的製作方法
2024-02-02 16:21:15
專利名稱：控制閥定位器安裝系統的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及閥，更具體地講，涉及用於監測閥或閥致動器的移動部件位置的定位器。
背景技術：
過程控制閥在許多工業應用中用於控制流體的流量。例如，在化工廠或煉油廠中，控制閥用於控制流動的流體按照需要對增加或減小進行補償，或者控制其它負荷幹擾，因而可以儘可能地按照所需要的設定點來保持所調節的流量。
控制閥一般是作為包括控制閥、控制閥致動器以及定位器的控制閥組件中的一部分。控制閥包括入口和出口，以及在其間的可動調節裝置。通過改變調節裝置的位置，就可以調節通過閥的流量。控制閥致動器通常包括連接於調節裝置的杆，並向可動調節裝置提供必要的推動力。定位器具有閉環反饋系統，其監測調節裝置的位置，或者更普通是監測致動器杆的位置，然後將此位置與所需要的設定點進行比較。如果檢測到兩者有偏差，將導致通過閥的流量不符合要求，那麼定位器就產生信號給致動器，以相應地改變調節裝置的位置。
這種控制閥組件可以有各種形式。在一種普通的結構中，將控制閥稱作滑杆閥。在這種閥中，滑動塞或滑動活塞在位於閥入口和出口之間的腔體中移動。根據塞的位置，入口和出口之間開口的橫截面積的大小也不同，從而使或多或少的流體通過閥。用於這種控制閥的致動器也有各種形式，但通常具有直接連接於從閥塞伸出的閥杆上的可動杆，並在致動器的薄膜外殼中利用氣壓或其它流體壓力，使致動器杆移動。
這種系統的定位器通常安裝在致動器的外側，包括用於接收安裝在致動器滑杆上的發送器所傳輸信號的傳感器。但是，將接收器安裝在殼體的外側具有一些缺點。例如，在連接到發送器的電源和信號線上會產生一些扭點，這可能會導致故障和錯誤讀數。另外，接收器暴露在閥所安裝的設備的工作環境和元件中，容易受到機械損壞。由於通常使用相對簡單的託架或類似物安裝接收器，因而有可能產生未對準，這種未對準也有可能造成錯誤讀數。由此，必須要進行定期的調整和/或重新校準，因而提高了維護成本。
所以需要有改進的具有定位器的控制閥組件，以減少上述問題。
圖1為根據本發明教導所構成的滑杆控制閥組件的分解圖；圖2為滑杆控制閥的截面圖；圖3為閥致動器的截面圖；圖4為根據本發明教導所構成的定位器的透視圖；圖5為圖4中定位器的側視圖；以及圖6為圖4中定位器的俯視圖。
雖然本說明書還可以有各種修改和變體，圖示為本發明的一些實施例，以下對其進行詳細介紹。但是，應該理解的是，這並不是將本發明限制於所公開的具體形式，相反，其涵蓋落入本發明精神和範圍內的所有修改、替換結構以及對等物。
具體實施例方式
現在參照附圖，特別是參照圖1，根據本發明教導所構成的控制閥組件一般由參考標號20表示如其中所示的那樣，控制閥組件20包括控制閥22，控制閥致動器24與控制閥相連。首先需要指出的是這裡所說明的控制閥組件20將被稱作滑杆型控制閥，本發明的教導可以用於其它類型的閥上，包括但不局限於迴轉閥、蝶閥等。
現在參照圖2，其中進一步詳細地顯示控制閥22，其包括具有入口28和出口30的殼體26。雖然沒有示出，但應該理解的是，閥22適於使流體從入口28流到出口30，並且通過改變調節裝置或可滑動地布置在位於其中的腔體33中的塞32的位置，還可以調節流過閥的流體的體積和流速。通過調節連接於塞32的閥杆34的位置，來調節塞32的位置。更具體地講，通過調節閥杆34的位置，可以看到該塞32相對於入口28和出口30的位置也被調節。
為了如上所述調節閥杆34以及塞32的位置，提供控制閥致動器24。如圖3所示，控制閥致動器24包括殼體36，致動器杆38適於在其中往復運動。更具體地講，在所述實施例中，殼體36包括在底座上的軛40，以及在頂部的薄膜外殼42。如圖1中最好示出的那樣，軛40限定基本上為圓柱形的外圍41，其具有適於安裝在控制閥22的凸肩45上的底部開口44。因為致動器杆38和閥杆34通過聯接器46相連，所以底部開口44可以使閥杆34、致動器杆38通過其中移動。
在這樣的致動器中，彈簧和流體壓力控制致動器杆38的運動。如圖3中最好示出的那樣，致動器杆38被連接到位於薄膜外殼42內的薄膜板48上。卷簧50環繞著致動器杆38設置，並通過作用在板48和彈簧座52上來向上偏壓薄膜板48。由此卷簧50將薄膜板48、致動器杆38、閥杆34和閥塞32向上偏壓，並且閥塞32的位置使閥22處於開啟或者關閉狀態。所以，可以看出控制閥22即能夠正常打開也能夠正常關閉。
為了移動塞32，從而改變閥22的狀態，需要調節薄膜外殼42中的流體壓力。更具體地講，應該注意，薄膜板48將薄膜外殼42分隔為上下室53和54。通過調節通常為氣壓的流體壓力，使下室54中的壓力高於上室53中的壓力，薄膜板48向上移動，從而使塞32也向上移動。相反，通過調節上室53中的流體壓力使其高於下室54中的流體壓力，使薄模板48和塞32向下移動。當然，本領域技術人員容易理解的是，壓差所產生的力必須大到足以克服卷簧50的偏壓力。
理解下一點非常重要，即所描述的致動器24僅為適於調節控制閥22的閥杆和塞的位置的致動器中的一種類型。也可以是其它類型的致動器，均包含在本申請的範圍之內。
使用上述結構，可以看出塞32的位置可以調節，從而可以調節通過閥22的流量。但是，為了精確地定位塞32，也就是精確地控制流體流量，提供有定位器56。現在參照圖4至6，應該注意，該定位器包括殼體58和滑動組件60。如以下將要詳細介紹的那樣，滑動組件60包括發送器62，其適於隨著致動器杆38向上或向下移動而產生信號。而且，殼體58還包括接收器64(圖6)，用於監測發送器62所產生的信號，從而確定致動器杆38的相對位置。然後就可以確定塞32的位置，並且如果塞32定位不合適，則定位器56可以產生相應的校正信號。接著使用該校正信號調節致動器24中的壓差，從而使塞32按照要求定位。更具體地講，由於定位器56可以包括處理器和存儲器(未示出)，處理器將接收到的信號與存儲器中存儲的設定點相比較，然後產生校正信號。或者，定位器可以通過直接連線、RF通訊等將接收到的信號傳送到遠程處理器，然後產生校正信號並將校正信號傳輸到致動器24。
可以使用多種不同的接收器和發送器技術，其中所述實施例的發送器62為磁陣列(magnet array)，接收器64為霍爾效應傳感器。在可替換實施例中，位置傳感器可以有其它多種形式，包括但並不限制於強磁阻裝置(GMR)和電位計。更具體地講，發送器62包括容納多個磁鐵68的磁鐵架66。磁鐵架66安裝在杆連接器70上，而連接器70固定地連接在致動器杆38上。當發送器62隨致動器杆38向上和向下移動時，與磁鐵68相關的磁通量發生變化，該變化可以由霍爾效應傳感器感應到。定位器殼體58包括槽71，用於可滑動地接收滑動組件60。連接器70可以為各種形式，所述實施例包括圍繞致動器杆38安裝的第一和第二半部72、74，它們使用螺釘、螺栓或其它緊固件(未示出)緊固在一起。
與以往技術中的定位器不同的是，本發明的定位器56被設計成完全使其免受外部環境和元件的損壞，從而使其讀數更為可靠。這是通過如下方式實現的將定位器56放入殼體58中，並將殼體58完全安裝在致動器24的軛40中。定位器56的殼體58被固定地安裝在軛40的內表面76上，從而使其靜止並被保護，同時滑動組件60和發送器62隨致動器杆38上下滑動。由此，包括接收器64和發送器62的定位器56得到保護，從而不易受到衝擊、外部因素等的損壞。
如上所述，本領域普通技術人員容易地理解的是，通過本發明的教導，控制閥組件可以構造成具有完全組合到閥的殼體中的閥定位器，由此使其可以最少地暴露在環境因素中並減少損壞。
權利要求
1.一種閥定位系統，包括定位器殼體；至少部分地設置在該殼體內部的非接觸位置接收器；安裝在閥致動器杆上的非接觸位置發送器，用於將該致動器的位置信號傳送給該接收器，該致動器杆外連接於該定位器殼體，並且可操作以在第一位置和第二位置之間移動閥。
2.根據權利要求1的閥定位系統，還包括用於將致動器杆滑動地連接在該定位器殼體上的滑動組件。
3.根據權利要求2的閥定位系統，其中該滑動組件還包括將該致動器杆連接於該滑動組件的連接件。
4.根據權利要求1的閥定位系統，其中該發送器被連接到該滑動組件。
5.根據權利要求4的閥定位系統，其中該定位器殼體內還包括槽，用於使該發送器在其中往復滑動。
6.根據權利要求1的閥定位系統，其中該接收器適於監測由發送器產生的信號，以確定該致動器杆的相對位置。
7.根據權利要求1的閥定位系統，其中該接收器包括霍爾效應傳感器。
8.根據權利要求1的閥定位系統，其中該發送器包括磁陣列。
9.根據權利要求1的閥定位系統，其中該系統包括強磁阻裝置。
10.根據權利要求1的閥定位系統，其中該系統包括電位計。
11.根據權利要求1的閥定位系統，其中該發送器包括磁鐵架。
12.根據權利要求11的閥定位系統，其中該磁鐵架包括多個磁鐵。
13.一種閥定位系統，包括具有形成在其一側的槽的定位器殼體；可滑動地連接於該定位器殼體的致動器杆；位於該殼體內部的位置接收器，適於確定該致動器杆相對於該殼體的相對位置；以及連接於該致動器杆的位置發送器，其至少部分地位於該殼體外部，該發送器可操作以在該槽中滑動，從而將位置信號傳送給該接收器。
14.根據權利要求13的閥定位系統，還包括連接在該殼體和致動器杆之間的滑動組件。
15.根據權利要求14的閥定位系統，其中該滑動組件還包括第一和第二元件，用於圍繞著該致動器杆而將其夾住。
16.根據權利要求13的閥定位系統，其中該接收器為非接觸傳感器。
17.根據權利要求16的閥定位系統，其中該非接觸傳感器為霍爾效應傳感器。
18.根據權利要求13的閥定位系統，其中該發送器包括磁陣列。
19.根據權利要求13的閥定位系統，其中該發送器包括強磁阻裝置。
20.根據權利要求13的閥定位系統，其中該發送器包括電位計。
21.根據權利要求13的閥定位系統，其中該發送器包括磁鐵架。
22.根據權利要求21的閥定位系統，其中該磁鐵架包括多個磁鐵。
23.一種確定傳動裝置位置的方法，包括以下步驟將非接觸發送器連接到該傳動裝置；將非接觸接收器安裝在保護殼體中；由發送器傳送位置信號；用接收器接收該信號；將該位置信號傳送到控制器；確定該裝置相對於該控制器所指令位置的位置；以及將該傳動裝置移動到所指令的位置。
全文摘要
公開了一種用於控制閥組件的定位器，其中該定位器安裝在內部，從而可以防止該定位器受到環境、衝擊或者其它外部因素的損壞。因此，不僅可以精確地測定閥的位置，還能夠避免檢測器件受到損壞或因暴露而帶來的其它缺點。
文檔編號F16K37/00GK1774592SQ200480003433
公開日2006年5月17日 申請日期2004年2月5日 優先權日2003年2月7日
發明者道格拉斯·保羅·蓋斯曼, 巴裡·L·卡德爾 申請人:費希爾控制產品國際有限公司