專利名稱：用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及閥門定位器的Ι/P轉(zhuǎn)換單元。
背景技術(shù)：
隨著智能閥門定位器的功能的完善，原有的采用電磁線圈方式的Ι/P轉(zhuǎn)換單元已經(jīng)不能滿足閥門定位器智能化、低功耗、高頻率的要求。目前，智能閥門定位器的I/p轉(zhuǎn)換單元采用壓電閥代替電磁線圈控制要求。在控制系統(tǒng)中，如果Ι/P轉(zhuǎn)換單元的氣源輸入、輸出口有泄漏，就會引起閥門定位不斷振蕩，造成控制管路中輸送介質(zhì)的不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品的質(zhì)量或發(fā)生危險。因此，壓電閥·式Ι/p轉(zhuǎn)換單元的氣源輸入、輸出口必須保證有可靠的密封性能。但是，現(xiàn)有的壓電閥式Ι/P轉(zhuǎn)換單元的腔室與腔室之間的隔斷，通常是由彈簧直接頂住橡膠閥芯或橡膠密封片與閥座接觸，形成密封面來達(dá)到密封的目的。這種結(jié)構(gòu)存在以下不足I、橡膠閥芯和橡膠密封片長期受彈簧力，容易產(chǎn)生變形，影響密封效果；2、因橡膠閥芯的剛度不易把握，限制了產(chǎn)品工作壓力的進(jìn)一步提高；3、由于采用面密封，對密封面表面的質(zhì)量要求較高；4、當(dāng)腔室的壓力較低時，密封處容易出現(xiàn)泄漏；5、對壓緊彈簧的要求較高，彈簧力太大，開啟時不易打開，彈簧力太小，隔斷時又容易泄漏。 另外，現(xiàn)有轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工和裝配難度較大。由于存在上述不足，因此，需要對閥門定位器的Ι/P轉(zhuǎn)換單元作進(jìn)一步改進(jìn)，簡化轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)，同時克服轉(zhuǎn)換單元中閥芯剛度不夠，容易變形的不足，提高氣源輸入、輸出口的密封可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單板式安裝的轉(zhuǎn)換單元，用于智能閥門定位器。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題，是依靠下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元，該轉(zhuǎn)換單元包括一個板式排氣閥座，一個板式進(jìn)氣閥座，兩個內(nèi)置壓電閥的端蓋，兩個驅(qū)動膜片，一個底座。轉(zhuǎn)換單元為從左到右為，端蓋、驅(qū)動膜片、進(jìn)氣閥座、底座、進(jìn)氣閥座、驅(qū)動膜片、端蓋依次層疊排列。進(jìn)氣閥座上設(shè)置有控制氣源連通輸出口的進(jìn)氣閥；排氣閥座設(shè)置有控制輸出口連通排氣口的排氣閥。其中，底座上設(shè)置有連接進(jìn)氣口的第一腔室，第一腔室連通到底座的與進(jìn)氣閥座連接的板面；底座上設(shè)置有連接輸出口的第三腔室，該腔室還分別連通到進(jìn)氣閥座和排氣閥座；底座內(nèi)還設(shè)置有排氣口，該排氣口連通到底座的與排氣閥座連接的板面。其中，排氣閥座上設(shè)置有第四腔室，連通到排氣閥座的與底座的排氣口連通的板面；排氣閥座內(nèi)排氣閥的軸線垂直于排氣閥座的板面；排氣閥的軸向移動，控制第四腔室與底座的第三腔室的導(dǎo)通或隔斷。其中，進(jìn)氣閥座上設(shè)置有第二腔室；進(jìn)氣閥座內(nèi)的進(jìn)氣閥的軸線垂直于進(jìn)氣閥座的板面；進(jìn)氣閥的軸向移動，控制第二腔室與底座的第一腔室的導(dǎo)通或隔斷；進(jìn)氣閥座上還設(shè)置有單向閥，用于第二腔室對底座的第三腔室的單向?qū)?。其中，端蓋內(nèi)設(shè)置有作用在驅(qū)動膜片上的背壓腔，背壓腔的氣壓通過壓電閥的控制，推動驅(qū)動膜片驅(qū)動進(jìn)氣閥或排氣閥的軸向移動。進(jìn)一步的，進(jìn)氣閥包括閥桿、閥芯和閥芯骨架；閥芯的周邊和頂部置于閥芯骨架內(nèi)，閥桿的端部穿入閥芯的中心；閥芯骨架的外部設(shè)置有彈簧，作用于進(jìn)氣閥隔斷的軸向移動。排氣閥包括排氣驅(qū)動板、閥芯；排氣驅(qū)動板的軸端部穿入閥芯的中心；排氣驅(qū)動板的背面由復(fù)位彈簧抵住作用于打開第三腔室向第四腔室的導(dǎo)通。進(jìn)一步的，排氣閥的排氣驅(qū)動板與排氣膜片接觸，對應(yīng)于端蓋(I)內(nèi)的被壓腔在驅(qū)動膜片上的作用面。進(jìn)氣閥的閥桿的尾部設(shè)置有閥墊和進(jìn)氣驅(qū)動板，閥桿的尾部穿入閥墊的中心，閥墊的臺階形周邊置于進(jìn)氣驅(qū)動板的中心；進(jìn)氣驅(qū)動板與進(jìn)氣用的驅(qū)動膜片接觸，對應(yīng)于端蓋內(nèi)的被壓腔在進(jìn)氣膜片上的作用面。進(jìn)一步的，第二腔室的入口處與閥芯接觸的外端面，設(shè)有一環(huán)形凸起；第三腔室通向第四腔室的出口處與排氣閥的閥芯接觸的端面，分別設(shè)有一環(huán)形凸起。進(jìn)一步的，單向閥包括閥套、壓縮彈簧和密封球；密封球由閥套內(nèi)的壓縮彈簧頂在第二腔室P2出口外的密封面上。進(jìn)一步的，閥芯的材料為橡膠；密封球的材料為橡膠；閥芯骨架為金屬材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是I.排氣閥座和進(jìn)氣閥座均為板式結(jié)構(gòu)，層疊安裝，且進(jìn)氣閥、排氣閥的軸線均與閥座的板面垂直。故整體構(gòu)造簡單，機(jī)械加工成本低，部件裝配容易，產(chǎn)品的合格率高。2.閥芯骨架為金屬骨架，用于密封的橡膠閥芯依托在金屬骨架上，其剛度得到增強(qiáng)；而且橡膠不直接受力于彈簧，因此閥芯不易變形，能保證長期使用的密封效果，同時還能提高有效工作壓力。3.由于橡膠閥芯與閥座的密封端面的環(huán)形凸起形成線密封，使密封的可靠性也得到提聞。4.進(jìn)氣閥座內(nèi)的單向閥，由壓縮彈簧頂住的橡膠密封球與腔體形成的線密封，可靠性也得到提高。

圖I為本實(shí)用新型用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元保持狀態(tài)的原理圖。圖2為本實(shí)用新型用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元單作用時的原理圖。圖3為本實(shí)用新型氣于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元復(fù)位狀態(tài)的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)用新型用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元，包括一個板式排氣閥座3，一個板式進(jìn)氣閥座12，兩個內(nèi)置壓電閥13的端蓋1，兩個驅(qū)動膜片2，一個底座6。參見附圖I轉(zhuǎn)換單元的實(shí)施例，圖中可以看到，從左到右依次排列的端蓋I、驅(qū)動膜片2、排氣閥座3、底座6、進(jìn)氣閥座12、驅(qū)動膜片2和端蓋I。它們之間通過螺釘連接，固
定在一起。端蓋I內(nèi)設(shè)置有背壓腔，并安裝有壓電閥13，背壓腔的氣壓通過壓電閥13的控制。壓電閥14在背壓腔產(chǎn)生的壓力作用在驅(qū)動膜片2的一面，驅(qū)動膜片2的另一面與進(jìn)氣或排氣閥座內(nèi)裝配的進(jìn)氣或排氣驅(qū)動板接觸。底座6上設(shè)置有連接進(jìn)氣口 IN的第一腔室Pl，進(jìn)氣閥座12上設(shè)置有的第二腔室P2。底座6的第一腔室Pl的端口，朝向進(jìn)氣閥座12的第二腔室P2的入口處；在進(jìn)氣閥座2內(nèi)，第二腔室P2的入口處設(shè)置有進(jìn)氣閥。 底座6上還設(shè)置有分別與輸出口 OUT連接的第三腔室P3，第三腔室P3連通到底座6朝向進(jìn)氣閥座12的板面上。底座6上還設(shè)置有連通大氣的排氣口 EX。進(jìn)氣閥的軸線垂直于板式進(jìn)氣閥座2的板面；進(jìn)氣閥的軸向移動，控制第二腔室P2與底座6的第一腔室Pl的導(dǎo)通或隔斷。排氣閥座3上設(shè)置有第四腔室P4，第四腔室P4連通到排氣閥座3與底座6接觸的板面，連接底座6的排氣口 EX。在排氣閥座3內(nèi)，底座6上的第三腔室P3通向第四腔室的出口處，設(shè)置有排氣閥。排氣閥的軸線垂直于板式排氣閥座3的板面；排氣閥的軸向移動，控制第三腔室P3與第四腔室P4既與底座6上的排氣口 EX的導(dǎo)通或隔斷。上述進(jìn)氣閥包括閥桿16、閥芯17和閥芯骨架18。閥桿16端部的小圓臺穿入閥芯17的中心，閥芯17的周邊和頂部置于閥芯骨架18內(nèi)。閥桿16、閥芯17和閥芯骨架18呈徑向過盈配合，固定連接在一起。閥芯17的材料一般選用橡膠，閥芯骨架18為金屬材料。進(jìn)氣閥的閥芯17的平面與進(jìn)氣閥座12的第二腔室P2的入口處接觸，入口處的端面設(shè)有一環(huán)形的凸起，使閥芯17與入口處形成環(huán)形線密封。上述排氣閥包括排氣驅(qū)動板21、閥芯17。排氣驅(qū)動板21的軸端部的小圓臺穿入閥芯17的中心，閥芯17的材料一般選用橡膠。排氣閥的閥芯17的兩個平面，分別與底座6的第三腔室P3通向第四腔室P4的出口處的外端或排氣閥座3閥孔的內(nèi)端接觸。該出口處的外端和該閥孔的內(nèi)端，分別設(shè)有一環(huán)形的凸起，使閥芯17與出口處的外端或閥孔的內(nèi)端形成環(huán)形線密封。排氣驅(qū)動板21的背面由復(fù)位彈簧20抵住，與用于排氣的驅(qū)動膜片2接觸。進(jìn)氣閥座2內(nèi)的進(jìn)氣閥的閥桿16的尾部，設(shè)置有閥墊15和進(jìn)氣驅(qū)動板14。閥桿16尾部的小圓臺穿入閥墊15的中心，閥墊15的臺階形周邊置于進(jìn)氣驅(qū)動板14的中心。閥桿16、閥墊15和進(jìn)氣驅(qū)動板14呈徑向過盈配合，固定連接在一起。進(jìn)氣驅(qū)動板14與進(jìn)氣用的驅(qū)動膜片2接觸，對應(yīng)于端蓋內(nèi)I內(nèi)的背壓腔在進(jìn)氣用的驅(qū)動膜片2上的作用面。底座6的第一腔室Pl內(nèi)設(shè)置有錐形彈簧19，該錐形彈簧19頂在進(jìn)氣閥座12內(nèi)進(jìn)氣閥的閥芯骨架18外部，作用于進(jìn)氣閥隔斷時的軸向移動。在進(jìn)氣閥座12內(nèi)，進(jìn)氣閥座2的第二腔室P2通向底座6的第三腔室P3的通道內(nèi)設(shè)置有單向閥，控制第二腔室P2對第三腔室P3的單向?qū)āＴ搯蜗蜷y包括閥套9、壓縮彈簧10、“O”形密封圈8和密封球11。閥套9與進(jìn)氣閥座12之間通過“O”形密封圈8密封，密封球11由閥套9內(nèi)的壓縮彈簧10頂住。密封球11與第二腔室P2通向第三腔室P3的出口處外的密封面充分接觸，形成線密封。密封球11 一般采用橡膠材料。本轉(zhuǎn)換單元是一種壓電閥式Ι/P轉(zhuǎn)換單元，用于智能閥門定位器。當(dāng)該轉(zhuǎn)換單元安裝在整機(jī)上后，接通氣源和電源，壓縮空氣進(jìn)入第一腔室Pl作用在進(jìn)氣閥上。這時在錐形彈簧19和氣源壓力的共同作用下，進(jìn)氣閥密封在第二腔室P2的入口處，即第一腔室Pl與第二腔室P2隔斷。若，通過控制脈沖使圖中左側(cè)端蓋I內(nèi)的壓電閥13開始進(jìn)氣，左側(cè)端蓋I背壓腔內(nèi)有足夠的壓力推動左側(cè)驅(qū)動膜片2。通過排氣驅(qū)動板21驅(qū)動排氣閥座2內(nèi)的排氣閥的軸向移動，克服復(fù)位彈簧20的彈力和摩擦阻力向右軸向移動運(yùn)動，使閥芯17的一個平面與第三腔室P3通向第四腔室的出口處的外端接觸，形成密封。此時，圖中右側(cè)端蓋I內(nèi)的壓電閥13無進(jìn)氣，在錐形彈簧19的作用下，進(jìn)氣閥的閥芯17的與進(jìn)氣閥座12的入口處接觸，形成密封。此時，第一腔室Pl與第二腔室P2隔斷，第三腔室P3與第四腔室P4隔斷。同時，單向閥也處于密封狀態(tài)，即第二腔室P2與第三腔·室P3隔斷，如圖I所示。此時，通過控制脈沖使圖中右側(cè)端蓋I內(nèi)的壓電閥13開始進(jìn)氣，右側(cè)端蓋I背壓腔內(nèi)有足夠的壓力推動右側(cè)驅(qū)動膜片2。通過進(jìn)氣驅(qū)動板14進(jìn)氣閥座12內(nèi)的進(jìn)氣閥的軸向移動，克服錐形彈簧19的彈力、氣源壓力和摩擦阻力向左運(yùn)動，把進(jìn)氣閥座12第二腔室P2的入口處打開，同時右端閥孔被進(jìn)氣閥的閥墊15關(guān)閉。氣源進(jìn)入第二腔室P2，克服壓縮彈簧10的彈力，推開橡膠球進(jìn)入第三腔室P3。此時第三腔室P3與連接排氣口 EX的第四腔室P4保持隔斷狀態(tài)，壓縮空氣通過連接第三腔室P3的輸出口 0UT，推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)指定位置。此時，第一腔室Pl與第三腔室P3接通，第三腔室P3與第四腔室P4隔斷，如圖2所
/Jn ο同理，當(dāng)通過控制脈沖使左側(cè)壓電閥13和右側(cè)壓電閥13同時開始排氣，此時排氣驅(qū)動板21在復(fù)位彈簧20和氣源壓力的作用下復(fù)位。排氣閥的閥芯17和排氣閥座3閥孔的內(nèi)端接觸，形成密封。底座6的第三腔室P3通向第四腔室的出口處被打開，如此底座6的輸出口 OUT經(jīng)過排氣閥座3的第四腔室P4，與底座6的排氣口 EX導(dǎo)通，卸掉第三腔室P3的壓力。此時，第三腔室P3的壓力等于或稍大于外界大氣壓PO，在錐形彈簧19的作用下，進(jìn)氣閥的閥芯17與進(jìn)氣閥座12的第二腔室P2的入口處接觸，形成密封。同時，單向閥的密封球11在壓縮彈簧10的作用下與第二腔室P2通向第三腔室P3的出口處外的密封面接觸，形成密封。即第一腔室Pl與第二腔室P2隔斷，第二腔室P2與第三腔室P3隔斷，第三腔室P3與第四腔室P4導(dǎo)通(輸出口 OUT與排氣口 EX連通)；如圖3所示。本實(shí)用新型用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元，在斷信號的情況下，第三腔室P3連接的輸出口 0UT，因排氣閥的復(fù)位彈簧20的復(fù)位作用，與排氣口 EX導(dǎo)通，可以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)位。
權(quán)利要求1.用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是，所述轉(zhuǎn)換單元包括一個板式排氣閥座(3)，一個板式進(jìn)氣閥座(12)，兩個內(nèi)置壓電閥(14)的端蓋(I)，兩個驅(qū)動膜片(2)，一個底座(6)； 所述轉(zhuǎn)換單元從左到右為，端蓋(I)、驅(qū)動膜片(2)、排氣閥座(3)、底座(6)、進(jìn)氣閥座(12)、驅(qū)動膜片(2)、端蓋(I)依次層疊排列； 所述進(jìn)氣閥座(12)上設(shè)置有控制氣源連通輸出口(OUT)的進(jìn)氣閥；所述排氣閥座(3)上設(shè)置有控制輸出口(OUT)連通排氣口(EX)的排氣閥。
2.如權(quán)利要求I所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述底座(6)上設(shè)置有連接進(jìn)氣口(IN)的第一腔室(P1)，所述第一腔室(Pl)連通到底座(6)的與進(jìn)氣閥座(12)連接的板面； 所述底座(6)上設(shè)置有連接輸出口(OUT)的第三腔室(P3)，所述第三腔室(P3)還分別連通到進(jìn)氣閥座(12)和排氣閥座(3); 所述底座(6)內(nèi)還設(shè)置有排氣口(EX)，所述排氣口(EX)連通到底座(6)的與排氣閥座(2)連接的板面。
3.如權(quán)利要求2所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述排氣閥座(3)上設(shè)置有第四腔室(P4)，所述第四腔室(P4)連通到排氣閥座(3)的與底座(6)的排氣口(EX)連通的板面； 所述排氣閥座(3)內(nèi)的排氣閥的軸線垂直于排氣閥座(3)的板面；排氣閥的軸向移動，控制第四腔室(P4)與底座(6)的第三腔室(P3)的導(dǎo)通或隔斷。
4.如權(quán)利要求2所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述進(jìn)氣閥座(12)上設(shè)置有第二腔室(P2)； 所述進(jìn)氣閥座(12)內(nèi)的進(jìn)氣閥的軸線垂直于進(jìn)氣閥座(12)的板面；進(jìn)氣閥的軸向移動，控制第二腔室(P2)與底座(6)的第一腔室(Pl)的導(dǎo)通或隔斷； 所述進(jìn)氣閥座上還設(shè)置有單向閥，用于控制第二腔室對底座的第三腔室的單向?qū)ā?br> 5.如權(quán)利要求3或4所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述端蓋(I)內(nèi)設(shè)置有作用在驅(qū)動膜片(2)上的背壓腔，所述背壓腔的氣壓通過壓電閥(13)的控制，推動驅(qū)動膜片(2)驅(qū)動進(jìn)氣閥或排氣閥的軸向移動。
6.如權(quán)利要求5所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述進(jìn)氣閥包括閥桿(16)、閥芯(17)和閥芯骨架(18);該閥芯(17)的周邊和頂部置于閥芯骨架(18)內(nèi)，閥桿(16)的端部穿入閥芯(17)的中心；所述閥芯骨架(18)的外部設(shè)置有彈簧，作用于進(jìn)氣閥I隔斷的軸向移動； 所述排氣閥包括排氣驅(qū)動板(21)、閥芯(17);排氣驅(qū)動板(21)的軸端部穿入閥芯(17)的中心；排氣驅(qū)動板(21)的背面由復(fù)位彈簧20抵住作用于打開第三腔室(P3)向第四腔室(P4)的導(dǎo)通。
7.如權(quán)利要求6所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述排氣閥的排氣驅(qū)動板(21)與驅(qū)動膜片(2)接觸，對應(yīng)于端蓋(I)內(nèi)的被壓腔在驅(qū)動膜片(2)上的作用面； 所述進(jìn)氣閥的閥桿(16)尾部設(shè)置有閥墊(15)和進(jìn)氣驅(qū)動板(14)，閥桿(16)的尾部穿入閥墊(15)的中心，閥墊(15)的臺階形周邊置于進(jìn)氣驅(qū)動板(14)的中心；所述進(jìn)氣驅(qū)動板(14)與進(jìn)氣用驅(qū)動膜片(2)接觸，對應(yīng)于端蓋(I)內(nèi)的被壓腔在進(jìn)氣用驅(qū)動膜片(2)上的作用面。
8.如權(quán)利要求6所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述第二腔室(P2)的入口處與進(jìn)氣閥的閥芯(17)接觸的外端面，設(shè)有一環(huán)形凸起； 所述第三腔室(P3)通向第四腔室(P4)的出口處與排氣閥的閥芯(17)接觸的端面，設(shè)有一環(huán)形凸起。
9.如權(quán)利要求6所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述單向閥包括閥套(9)、壓縮彈簧(10)和密封球(11);密封球(11)由閥套(9)內(nèi)的壓縮彈簧(10)頂在第二腔室P2出口外的密封面上。
10.如權(quán)利要求9所述的單作用轉(zhuǎn)換單元，其特征是所述閥芯(17)的材料為橡膠；所述密封球(11)的材料為橡膠；所述閥芯骨架(18)為金屬材料。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單板式安裝的用于閥門定位器的單作用轉(zhuǎn)換單元。排氣閥座和進(jìn)氣閥座均為板式結(jié)構(gòu)，層疊安裝，且進(jìn)氣閥、排氣閥的軸線均與閥座的板面垂直。整體構(gòu)造簡單，機(jī)械加工成本低，部件裝配容易。用于密封的橡膠閥芯依托在金屬骨架上，其剛度得到增強(qiáng)；而且橡膠不直接受力于彈簧，因此閥芯不易變形，能保證長期使用的密封效果，同時還能提高有效工作壓力。由于橡膠閥芯與閥座的密封端面的環(huán)形凸起形成線密封，使密封的可靠性也得到提高。
文檔編號F16K31/12GK202790822SQ201220131919
公開日2013年3月13日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者傅宇晨, 吳杰 申請人:深圳萬訊自控股份有限公司