一種圓形智能閥門(mén)定位器的顯示封裝單元裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種定位機(jī)構(gòu)，更特別地說(shuō)，是指一種圓形智能閥門(mén)定位器。是通過(guò)控 制外部氣源流量來(lái)對(duì)閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣缸的行程進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)型閥門(mén)或開(kāi)關(guān)閥開(kāi) 度的控制的定位器。
【背景技術(shù)】
[0002] 生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)程控制，它在工業(yè)生產(chǎn)中占有極其重要的地位。過(guò)程 控制的質(zhì)量很大程度上決定于過(guò)程控制儀表，它包括變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器以及各種輔助 控制裝置等。一種輔助控制儀表叫做閥門(mén)定位器，是各國(guó)競(jìng)相研究的對(duì)象，它在一定程度上 決定了過(guò)程控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)，且隨著過(guò)程控制水平的發(fā)展，定位器也必須不斷發(fā)展以滿(mǎn)足 現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)過(guò)程控制的要求。
[0003] 閥門(mén)定位器，按結(jié)構(gòu)分氣動(dòng)閥門(mén)定位器、電氣閥門(mén)定位器及智能閥門(mén)定位器，是調(diào) 節(jié)閥的主要附件，通常與氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥配套使用，它接受調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，然后以它的輸出 信號(hào)去控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作后，閥桿的位移又通過(guò)機(jī)械裝置反饋到閥門(mén)定位器， 閥位狀況通過(guò)電信號(hào)傳給上位系統(tǒng)。
[0004] 五十多年前，控制(或自動(dòng)反饋過(guò)程）回路都是氣體驅(qū)動(dòng)的，變送器、調(diào)節(jié)器和最后 控制單元(例如一個(gè)調(diào)節(jié)閥）被連接在一起并通過(guò)一個(gè)20-100KPa的氣動(dòng)信號(hào)相互通訊，這 個(gè)信號(hào)也被作為一個(gè)動(dòng)力源用來(lái)驅(qū)動(dòng)最后控制單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在許多方面，這仍然是正 確的。但在一些情況下，例如閥的位置反應(yīng)或改變速度太慢，較大尺寸的閥所需要的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)太大時(shí)，再使用像20-100KPa-樣低的氣壓信號(hào)就無(wú)法達(dá)到預(yù)期的控制目的和控制精度。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，氣動(dòng)閥門(mén)定位器得到發(fā)展。氣動(dòng)閥門(mén)定位器在調(diào)節(jié)器輸出和閥門(mén)位置 之間扮演容量調(diào)節(jié)器、信號(hào)放大器和關(guān)系控制器的角色。給定位器的氣壓信號(hào)操作一個(gè)氣 體繼動(dòng)器，氣體繼動(dòng)器按順序操作一個(gè)滑閥或噴嘴擋板機(jī)構(gòu)。在定位器中，的位置通過(guò)一個(gè) 凸輪來(lái)確定。在最后的控制單元中之所以要應(yīng)用彈簧，是要在氣壓減小時(shí)保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 逆反應(yīng)。
[0005] 電氣閥門(mén)定位器的輸入信號(hào)為0~IOmA的直流電信號(hào)，輸出為氣壓信號(hào)。它能夠起 到電氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥門(mén)定位器兩種作用。它接受電動(dòng)調(diào)節(jié)器來(lái)的信號(hào)，它和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 配套使用。電氣閥門(mén)定位器可以用于控制氣動(dòng)直行程或角行程調(diào)節(jié)閥；同時(shí)也適用于有彈 簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單作用狀態(tài)和無(wú)彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)的雙作用狀況;它也可為防爆結(jié)構(gòu)和非防爆結(jié) 構(gòu)。它是按力矩平衡原理工作的，它與氣動(dòng)閥門(mén)定位器的最大的區(qū)別是它把氣動(dòng)閥門(mén)定位 器的波紋管換成力矩馬達(dá)。當(dāng)信號(hào)電流通入到力矩馬達(dá)的線圈兩端時(shí)，它與永久磁鋼作用 后，對(duì)主杠桿產(chǎn)生一個(gè)力矩，于是擋板靠近噴嘴，經(jīng)放大器放大后的輸出壓力通入到執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的氣缸，通過(guò)反饋凸輪拉伸反饋彈簧，彈簧對(duì)主杠桿的反饋力矩與輸入電流作用在主杠 桿上的力矩相平衡時(shí)，儀表達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)，一定的輸入電流就對(duì)應(yīng)一定的閥門(mén)位置。
[0006] 70~80年代初，此種定位器在我國(guó)使用范圍約占85%~90%，機(jī)械力平衡結(jié)構(gòu)缺 點(diǎn)是:耐環(huán)境性差，易受溫度、外界振動(dòng)影響，易磨損，手動(dòng)調(diào)整費(fèi)時(shí)且需要中斷控制回路。 但由于其價(jià)格低廉，在傳統(tǒng)企業(yè)里仍在使用。
[0007] 電子式電氣閥門(mén)定位器在80年代初開(kāi)始走向市場(chǎng)，近幾年技術(shù)手段不斷更新。線 性電位器把閥桿位置轉(zhuǎn)換成電信號(hào)和初始設(shè)定值比較，經(jīng)過(guò)PI控制器調(diào)整和信號(hào)放大輸出 至壓電微型閥，控制輸出氣壓，經(jīng)氣動(dòng)放大器輸出。當(dāng)輸入信號(hào)與反饋信號(hào)平衡時(shí)，氣動(dòng)放 大器輸出穩(wěn)定的壓力信號(hào)，保證調(diào)節(jié)閥精確定位。由此可見(jiàn)，控制原理完全不同于過(guò)去的機(jī) 械力平衡原理，給定值與實(shí)際反饋值的比較完全是電信號(hào)，不再是力平衡，減少了中間傳遞 環(huán)節(jié)，消除了力傳遞和轉(zhuǎn)換過(guò)程中一些問(wèn)題，提高了抗干擾能力。其中電氣轉(zhuǎn)換元件采用壓 電微型閥，壓電閥具有動(dòng)作速度快、質(zhì)量小、壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)氣路平衡的同時(shí)，完 成電信號(hào)到氣信號(hào)的精確轉(zhuǎn)換。
[0008] 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成度越來(lái)越高已經(jīng)可以在一塊芯 片上同時(shí)集成CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行和串行接口、甚至A/D轉(zhuǎn)換器等。人們把這 種超大規(guī)模集成電路芯片稱(chēng)作"單片微控制器"，簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)。單片機(jī)的出現(xiàn)，引起了儀器 儀表結(jié)構(gòu)的根本性變革，以單片機(jī)為主體取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)電子線路，可以容易的 將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新一代的所謂"智能化測(cè)量控制儀表"。這 種新型的智能儀表在過(guò)程的自動(dòng)化，數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn) 展。
[0009] 最早是美國(guó)尤他州的VALTEK公司提出智能管理器IVM(Intelligent Valve Manager)的全新概念，現(xiàn)在定位器自診斷和通信等功能不斷加強(qiáng)，智能閥門(mén)定位器已經(jīng)成 為各國(guó)儀器儀表公司研究、開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。智能式電氣閥門(mén)定位器以微處理器(MCU)為核心控 制器，采用先進(jìn)的數(shù)字控制算法完成對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)的精確定位，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行一系 列的功能擴(kuò)展和增強(qiáng)，目前應(yīng)用較廣的閥門(mén)定位器大多是智能式閥門(mén)定位器，它與普通閥 門(mén)定位器在性能、使用情況、性能價(jià)格比等方面進(jìn)行比較有顯著的優(yōu)勢(shì)。
[0010] 目前定位器的研究熱點(diǎn)主要在于智能閥門(mén)定位器，使用的電氣閥門(mén)定位器采用的 是機(jī)械式力平衡原理，存在一些不足且不能滿(mǎn)足過(guò)程控制發(fā)展的需要。智能閥門(mén)定位器集 合了機(jī)械、電子、通訊以及控制理論知識(shí)和相關(guān)軟件知識(shí)，是一個(gè)跨學(xué)科的智能產(chǎn)品。在化 工、制藥、電力、材料、科學(xué)研究、生命科學(xué)、機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)等軍民領(lǐng)域具有非常廣泛的 應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了解決現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥的閥門(mén)開(kāi)度不能有效控制，本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種適用于驅(qū)動(dòng)氣 動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的本安型、圓形智能閥門(mén)定位器。該閥門(mén)定位器通過(guò)氣動(dòng)單元裝置控制外部氣 源的進(jìn)氣量，并與線位移測(cè)量單元裝置所反饋的位移信號(hào)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)型閥 門(mén)或開(kāi)關(guān)閥開(kāi)度的控制。對(duì)外部殼體采用通用密封結(jié)構(gòu)和專(zhuān)用密封圈相結(jié)合，采用組合疊 落形式使各功能塊實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)單作用和雙作用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。本發(fā)明設(shè)計(jì)的閥 門(mén)定位器能夠?qū)崿F(xiàn)線位移和角位移兩種測(cè)量方式，并且能有效提高控制效率和節(jié)省氣量。
[0012] 本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0013] ①各部分連接可靠、牢固、密封性好、定位準(zhǔn)確、易于安裝，滿(mǎn)足在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)氣 動(dòng)控制，可分別實(shí)現(xiàn)單作用和雙作用氣缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于維修和 更換。
[0014] ②觀察窗、位移測(cè)量機(jī)構(gòu)、定位盤(pán)、電路支撐結(jié)構(gòu)、氣路結(jié)構(gòu)便于加工、工藝性好， 易于與電氣控制的兼容和可靠銜接。
[0015] ③密封圈保證了安裝后的密封性，防灰塵，易于旋緊、旋下清理，提高了安裝、調(diào)試 的方便性，也保證了內(nèi)部電氣元件的可靠性。
[0016] ④本發(fā)明設(shè)計(jì)的圓形智能閥門(mén)定位器能夠?qū)崿F(xiàn)線位移和角位移兩種測(cè)量方式。
[0017] ⑤在氣動(dòng)單元裝置中，（1)電磁閥是通用高可靠性電磁閥，分組實(shí)現(xiàn)單作用和雙作 用氣缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于維修和更換；（2)閥板便于加工、工藝性 好，他的空腔易于實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)的緩沖，控制柔度好，易于與電氣控制的兼容和可靠銜 接；（3)濾氣隔圈保證了安裝后的密封性，防灰塵，易于旋緊、旋下清理，提高了安裝、調(diào)試的 方便性，也保證了內(nèi)部電氣元件的可靠性。
[0018] ⑥在線位移測(cè)量單元裝置中，位移傳感器是通用高可靠性傳感器，可分別實(shí)現(xiàn)單 作用和雙作用氣缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于維修和更換，可以實(shí)現(xiàn)線位移 和角位移兩種測(cè)量方式
[0019] ⑦本發(fā)明設(shè)計(jì)的圓形智能閥門(mén)定位器中采用的大型密封圈型號(hào)尺寸相同可以互 相替換，有效提高了零件的通用性。
[0020] ⑧本發(fā)明設(shè)計(jì)的圓形智能閥門(mén)定位器中大量采用塑料模壓件易于大規(guī)模生產(chǎn)時(shí) 降低成本。
[0021] ⑨在本發(fā)明中采用的第一密封圈11和第二密封圈13均具有雙向密封和唇形密封 功能，密封性能優(yōu)異。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的正視圖。
[0023] 圖IA是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的右視圖。
[0024] 圖IB是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的左視圖。
[0025] 圖IC是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的立體圖。
[0026] 圖ID是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的另一視角立體圖。
[0027] 圖IE是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的分解圖。
[0028] 圖IF是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的剖視圖。
[0029] 圖2是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器的位移測(cè)量結(jié)構(gòu)組件的結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖2A是本發(fā)明位移測(cè)量結(jié)構(gòu)組件中支架的結(jié)構(gòu)圖。
[0031 ]圖2B是本發(fā)明位移測(cè)量結(jié)構(gòu)組件中連接件的結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖3是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器中氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件與底座的裝配圖。
[0033] 圖3A是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件的結(jié)構(gòu)圖。
[0034] 圖3B是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件中氣路底板的結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖3C是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件中氣路底板的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
[0036] 圖3D是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件中氣路底板的第一剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖3E是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件中氣路底板的第二剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖3F是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件中氣路底板的第三剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖3G是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件中導(dǎo)氣板的結(jié)構(gòu)圖。
[0040] 圖3H是本發(fā)明氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)組件中導(dǎo)氣板的另一角結(jié)構(gòu)圖。
[0041] 圖4是本發(fā)明圓形智能閥門(mén)定位器中顯示封裝結(jié)構(gòu)組件與底座的