專利名稱：控制閥定位器安裝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及閥，更具體地講，涉及用于監(jiān)測閥或閥致動器的移動部件位置的定位器。
背景技術(shù)：
過程控制閥在許多工業(yè)應(yīng)用中用于控制流體的流量。例如，在化工廠或煉油廠中，控制閥用于控制流動的流體按照需要對增加或減小進(jìn)行補(bǔ)償，或者控制其它負(fù)荷干擾，因而可以盡可能地按照所需要的設(shè)定點(diǎn)來保持所調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)裝置。通過改變調(diào)節(jié)裝置的位置，就可以調(diào)節(jié)通過閥的流量?？刂崎y致動器通常包括連接于調(diào)節(jié)裝置的桿，并向可動調(diào)節(jié)裝置提供必要的推動力。定位器具有閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其監(jiān)測調(diào)節(jié)裝置的位置，或者更普通是監(jiān)測致動器桿的位置，然后將此位置與所需要的設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較。如果檢測到兩者有偏差，將導(dǎo)致通過閥的流量不符合要求，那么定位器就產(chǎn)生信號給致動器，以相應(yīng)地改變調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)中，將控制閥稱作滑桿閥。在這種閥中，滑動塞或滑動活塞在位于閥入口和出口之間的腔體中移動。根據(jù)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。用于這種控制閥的致動器也有各種形式，但通常具有直接連接于從閥塞伸出的閥桿上的可動桿，并在致動器的薄膜外殼中利用氣壓或其它流體壓力，使致動器桿移動。
這種系統(tǒng)的定位器通常安裝在致動器的外側(cè)，包括用于接收安裝在致動器滑桿上的發(fā)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(cè)具有一些缺點(diǎn)。例如，在連接到發(fā)送器的電源和信號線上會產(chǎn)生一些扭點(diǎn)，這可能會導(dǎo)致故障和錯誤讀數(shù)。另外，接收器暴露在閥所安裝的設(shè)備的工作環(huán)境和元件中，容易受到機(jī)械損壞。由于通常使用相對簡單的托架或類似物安裝接收器，因而有可能產(chǎn)生未對準(zhǔn)，這種未對準(zhǔn)也有可能造成錯誤讀數(shù)。由此，必須要進(jìn)行定期的調(diào)整和/或重新校準(zhǔn)，因而提高了維護(hù)成本。
所以需要有改進(jìn)的具有定位器的控制閥組件，以減少上述問題。


圖1為根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)所構(gòu)成的滑桿控制閥組件的分解圖；圖2為滑桿控制閥的截面圖；圖3為閥致動器的截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)所構(gòu)成的定位器的透視圖；圖5為圖4中定位器的側(cè)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(fā)明的一些實(shí)施例，以下對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。但是，應(yīng)該理解的是，這并不是將本發(fā)明限制于所公開的具體形式，相反，其涵蓋落入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改、替換結(jié)構(gòu)以及對等物。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，特別是參照圖1，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)所構(gòu)成的控制閥組件一般由參考標(biāo)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里所說明的控制閥組件20將被稱作滑桿型控制閥，本發(fā)明的教導(dǎo)可以用于其它類型的閥上，包括但不局限于回轉(zhuǎn)閥、蝶閥等。
現(xiàn)在參照圖2，其中進(jìn)一步詳細(xì)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(yīng)該理解的是，閥22適于使流體從入口28流到出口30，并且通過改變調(diào)節(jié)裝置或可滑動地布置在位于其中的腔體33中的塞32的位置，還可以調(diào)節(jié)流過閥的流體的體積和流速。通過調(diào)節(jié)連接于塞32的閥桿34的位置，來調(diào)節(jié)塞32的位置。更具體地講，通過調(diào)節(jié)閥桿34的位置，可以看到該塞32相對于入口28和出口30的位置也被調(diào)節(jié)。
為了如上所述調(diào)節(jié)閥桿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，致動器桿38適于在其中往復(fù)運(yùn)動。更具體地講，在所述實(shí)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，其具有適于安裝在控制閥22的凸肩45上的底部開口44。因?yàn)橹聞悠鳁U38和閥桿34通過聯(lián)接器46相連，所以底部開口44可以使閥桿34、致動器桿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桿38的運(yùn)動。如圖3中最好示出的那樣，致動器桿38被連接到位于薄膜外殼42內(nèi)的薄膜板48上。卷簧50環(huán)繞著致動器桿38設(shè)置，并通過作用在板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、致動器桿38、閥桿34和閥塞32向上偏壓，并且閥塞32的位置使閥22處于開啟或者關(guān)閉狀態(tài)。所以，可以看出控制閥22即能夠正常打開也能夠正常關(guān)閉。
為了移動塞32，從而改變閥22的狀態(tài)，需要調(diào)節(jié)薄膜外殼42中的流體壓力。更具體地講，應(yīng)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(diào)節(jié)通常為氣壓的流體壓力，使下室54中的壓力高于上室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(diào)節(jié)上室53中的流體壓力使其高于下室54中的流體壓力，使薄模板48和塞32向下移動。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，壓差所產(chǎn)生的力必須大到足以克服卷簧50的偏壓力。
理解下一點(diǎn)非常重要，即所描述的致動器24僅為適于調(diào)節(jié)控制閥22的閥桿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，均包含在本申請的范圍之內(nèi)。
使用上述結(jié)構(gòu)，可以看出塞32的位置可以調(diào)節(jié)，從而可以調(diào)節(jié)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?，F(xiàn)在參照圖4至6，應(yīng)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(xì)介紹的那樣，滑動組件60包括發(fā)送器62，其適于隨著致動器桿38向上或向下移動而產(chǎn)生信號。而且，殼體58還包括接收器64(圖6)，用于監(jiān)測發(fā)送器62所產(chǎn)生的信號，從而確定致動器桿38的相對位置。然后就可以確定塞32的位置，并且如果塞32定位不合適，則定位器56可以產(chǎn)生相應(yīng)的校正信號。接著使用該校正信號調(diào)節(jié)致動器24中的壓差，從而使塞32按照要求定位。更具體地講，由于定位器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(shè)定點(diǎn)相比較，然后產(chǎn)生校正信號?；蛘?，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(yuǎn)程處理器，然后產(chǎn)生校正信號并將校正信號傳輸?shù)街聞悠?4。
可以使用多種不同的接收器和發(fā)送器技術(shù)，其中所述實(shí)施例的發(fā)送器62為磁陣列(magnet array)，接收器64為霍爾效應(yīng)傳感器。在可替換實(shí)施例中，位置傳感器可以有其它多種形式，包括但并不限制于強(qiáng)磁阻裝置(GMR)和電位計(jì)。更具體地講，發(fā)送器62包括容納多個磁鐵68的磁鐵架66。磁鐵架66安裝在桿連接器70上，而連接器70固定地連接在致動器桿38上。當(dāng)發(fā)送器62隨致動器桿38向上和向下移動時，與磁鐵68相關(guān)的磁通量發(fā)生變化，該變化可以由霍爾效應(yīng)傳感器感應(yīng)到。定位器殼體58包括槽71，用于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(shí)施例包括圍繞致動器桿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(shù)中的定位器不同的是，本發(fā)明的定位器56被設(shè)計(jì)成完全使其免受外部環(huán)境和元件的損壞，從而使其讀數(shù)更為可靠。這是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的將定位器56放入殼體58中，并將殼體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(nèi)表面76上，從而使其靜止并被保護(hù)，同時滑動組件60和發(fā)送器62隨致動器桿38上下滑動。由此，包括接收器64和發(fā)送器62的定位器56得到保護(hù)，從而不易受到?jīng)_擊、外部因素等的損壞。
如上所述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易地理解的是，通過本發(fā)明的教導(dǎo)，控制閥組件可以構(gòu)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(huán)境因素中并減少損壞。
權(quán)利要求
1.一種閥定位系統(tǒng)，包括定位器殼體；至少部分地設(shè)置在該殼體內(nèi)部的非接觸位置接收器；安裝在閥致動器桿上的非接觸位置發(fā)送器，用于將該致動器的位置信號傳送給該接收器，該致動器桿外連接于該定位器殼體，并且可操作以在第一位置和第二位置之間移動閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，還包括用于將致動器桿滑動地連接在該定位器殼體上的滑動組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的閥定位系統(tǒng)，其中該滑動組件還包括將該致動器桿連接于該滑動組件的連接件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，其中該發(fā)送器被連接到該滑動組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的閥定位系統(tǒng)，其中該定位器殼體內(nèi)還包括槽，用于使該發(fā)送器在其中往復(fù)滑動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，其中該接收器適于監(jiān)測由發(fā)送器產(chǎn)生的信號，以確定該致動器桿的相對位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，其中該接收器包括霍爾效應(yīng)傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，其中該發(fā)送器包括磁陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括強(qiáng)磁阻裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括電位計(jì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的閥定位系統(tǒng)，其中該發(fā)送器包括磁鐵架。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的閥定位系統(tǒng)，其中該磁鐵架包括多個磁鐵。
13.一種閥定位系統(tǒng)，包括具有形成在其一側(cè)的槽的定位器殼體；可滑動地連接于該定位器殼體的致動器桿；位于該殼體內(nèi)部的位置接收器，適于確定該致動器桿相對于該殼體的相對位置；以及連接于該致動器桿的位置發(fā)送器，其至少部分地位于該殼體外部，該發(fā)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(jù)權(quán)利要求13的閥定位系統(tǒng)，還包括連接在該殼體和致動器桿之間的滑動組件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的閥定位系統(tǒng)，其中該滑動組件還包括第一和第二元件，用于圍繞著該致動器桿而將其夾住。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的閥定位系統(tǒng)，其中該接收器為非接觸傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的閥定位系統(tǒng)，其中該非接觸傳感器為霍爾效應(yīng)傳感器。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的閥定位系統(tǒng)，其中該發(fā)送器包括磁陣列。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的閥定位系統(tǒng)，其中該發(fā)送器包括強(qiáng)磁阻裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的閥定位系統(tǒng)，其中該發(fā)送器包括電位計(jì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13的閥定位系統(tǒng)，其中該發(fā)送器包括磁鐵架。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的閥定位系統(tǒng)，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(fā)送器連接到該傳動裝置；將非接觸接收器安裝在保護(hù)殼體中；由發(fā)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；確定該裝置相對于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
公開了一種用于控制閥組件的定位器，其中該定位器安裝在內(nèi)部，從而可以防止該定位器受到環(huán)境、沖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(diǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者道格拉斯·保羅·蓋斯曼, 巴里·L·卡德爾 申請人:費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國際有限公司