專利名稱：溫度補(bǔ)償?shù)膇/p轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電-壓力轉(zhuǎn)換器，在本領(lǐng)域中更通常地被稱作"I/P轉(zhuǎn)換 器"，其為壓力控制儀器，用于向通常為壓縮空氣的流體提供壓力輸出， 該壓力輸出為線性的或者另外與電輸入信號成正比。
背景技術(shù)：
I/P轉(zhuǎn)換器通常在各種應(yīng)用中的用途與過程控制有關(guān)，例如在運(yùn) 用電信號來對膜片致動的氣動閥、汽缸或定位器進(jìn)行控制的情況下。 為了實(shí)現(xiàn)在運(yùn)用膜片致動器的氣動閥、汽缸或定位器的控制過程中的 一致性，對于一致的輸入電信號，I/P轉(zhuǎn)換器必須提供一致的輸出壓 力，與外部環(huán)境的變化(例如溫度變化)無關(guān)。由外部環(huán)境的變化所造 成的1/P轉(zhuǎn)換器的輸出壓力的預(yù)期值的任何改變將會在控制過程中造 成誤差且因此導(dǎo)致低效率。
通常見于市場上的典型1/P轉(zhuǎn)換器并不具有任何機(jī)構(gòu)來防止由于
溫度改變造成轉(zhuǎn)換器輸出壓力發(fā)生不希望的改變。專利EP0591925 描述了一種使用與閉環(huán)電子裝置相組合的微處理器來對1/P轉(zhuǎn)換器進(jìn) 行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒āＴ摲桨赋杀据^高并且較為復(fù)雜
發(fā)明內(nèi)容
方面
本發(fā)明的一方面包括一種1/P轉(zhuǎn)換器，其包括
撓曲件(flexure);
磁路；
噴嘴，其具有第一端，其中噴嘴在第一部位處聯(lián)接到磁路；以及，
溫度補(bǔ)償環(huán)，其聯(lián)接到磁路和撓曲件。
優(yōu)選地，磁路包括
磁體；
外芯；
以及，內(nèi)芯。優(yōu)選地，溫度補(bǔ)償環(huán)具有比內(nèi)芯更高的熱膨脹系數(shù)。 優(yōu)選地，溫度補(bǔ)償環(huán)具有比磁體更高的熱膨脹系數(shù)。 優(yōu)選地，磁體內(nèi)芯和磁體外芯由鋼制成，磁體由釹制成并且溫度 補(bǔ)償環(huán)由鋁制成。
本發(fā)明的另一方面包括 相對于撓曲件定位噴嘴；
使用溫度補(bǔ)償環(huán)在溫度改變時(shí)維持噴嘴與撓曲件之間的相對位置。
優(yōu)選地，該方法還包括溫度補(bǔ)償環(huán)，該溫度補(bǔ)償環(huán)的熱膨脹系數(shù) 與噴嘴的熱膨脹系數(shù)不同。 本發(fā)明的另一方面包括 將噴嘴聯(lián)接到磁路； 將溫度補(bǔ)償環(huán)附連到磁路的頂側(cè)上；
將撓曲件聯(lián)接到溫度補(bǔ)償環(huán)，其中溫度補(bǔ)償環(huán)被配置成相對于噴
嘴的第一端定位撓曲件并且其中溫度補(bǔ)償環(huán)被配置成在一定溫度范 圍維持噴嘴與撓曲件之間的相對位置。
優(yōu)選地，該方法還包括由鋁制成的溫度補(bǔ)償環(huán)。
優(yōu)選地，該方法還包括磁路，磁路還包括
磁體內(nèi)芯，其中噴嘴聯(lián)接到磁體內(nèi)芯；
磁體，其具有頂側(cè)和底側(cè)，其中底側(cè)附連到磁體內(nèi)芯的頂側(cè)； 磁體外芯，其具有頂側(cè)和底側(cè)，并且其中底側(cè)附連到磁體頂側(cè)且 》茲體外芯的頂側(cè)是磁路的頂側(cè)。


圖1是本發(fā)明的示例實(shí)施例中的1/P轉(zhuǎn)換器100的分解圖。 圖2是在本發(fā)明的示例實(shí)施例中1/P轉(zhuǎn)換器100的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖l至圖2和下文的描述描繪了用以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何來 做出和使用本發(fā)明最佳方式的具體實(shí)例。出于教導(dǎo)本發(fā)明原理的目 的，已簡化或省略了某些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解屬于本 發(fā)明范疇內(nèi)的這些實(shí)例的變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解到下文所述
5的特點(diǎn)可以各種方式組合起來以形成本發(fā)明的多個(gè)變型。因此，本發(fā) 明并不限于下文所述的具體實(shí)例，而是僅受權(quán)利要求書和其等價(jià)物限 制。
圖1是在本發(fā)明的示例實(shí)施例中1/P轉(zhuǎn)換器100的分解圖。I/P 轉(zhuǎn)換器100包括撓曲件1、線圏2、溫度補(bǔ)償環(huán)3、磁體外芯4、磁體 5、磁體內(nèi)芯6和噴嘴7。噴嘴7優(yōu)選地具有管狀構(gòu)造。
圖2是在本發(fā)明的示例實(shí)施例中1/P轉(zhuǎn)換器100的截面圖。噴嘴 7的一端與撓曲件1形成交界。噴嘴7的另一端連接到一腔室，該腔 室包含著壓力將要受到控制的流體(未圖示)。噴嘴7的外表面帶有螺 紋從而能相對于撓曲件l調(diào)整噴嘴7的位置。噴嘴7被磁體內(nèi)芯6內(nèi) 的螺紋界面8相對于撓曲件1而保持在適當(dāng)位置。磁體內(nèi)芯6由鋼或 者另一導(dǎo)磁材料構(gòu)成。磁體5被固結(jié)到磁體內(nèi)芯6上。磁體5由釹或 另一永久磁化材料構(gòu)成。磁體外芯4附連到磁體5上。磁體外芯4由 鋼或另一導(dǎo)磁材料構(gòu)成。磁體內(nèi)芯6、磁體5和磁體外芯4形成磁路。 這個(gè)磁路通過介于磁體內(nèi)芯6與磁體外芯4之間的間隙來傳遞磁通 量。線圏2被定位在介于磁體內(nèi)芯6與磁體外芯4之間的間隙中。
溫度補(bǔ)償環(huán)3附連到磁體外芯4上。溫度補(bǔ)償環(huán)3由鋁或任何其 它熱膨脹系數(shù)不同于磁體外芯4的材料構(gòu)成。撓曲件1附連到溫度補(bǔ) 償環(huán)3上。線圏2包括一匝或更多匝銅或其它導(dǎo)電材料。線圏2附連 到撓曲件1上并且電連接到驅(qū)動電路。撓曲件1的構(gòu)造允許線圈2沿 著噴嘴7的軸線移動，還抑制著線圏2對磁體內(nèi)芯6或磁體外芯4造 成的干涉。
在由磁路 所產(chǎn)生的穿過線圏2的磁場與源自驅(qū)動電路的流經(jīng)線 圏2的電流之間的相互作用用于形成電磁電動力，其繼而經(jīng)過線圏2 被傳送到撓曲件1。由于線圏2的匝數(shù)和幾何形狀基本上是固定的， 并且由磁體內(nèi)芯6、磁體5和磁體外芯4所產(chǎn)生的磁場基本上是恒定 的，則通過線圏2傳送到撓曲件1的力基本上與流經(jīng)線圏2的電流成 比例、且因此與電馬區(qū)動成比例。
撓曲件1的構(gòu)造為使得它與噴嘴形成氣動界面。要控制的流體壓 力通過噴嘴7被轉(zhuǎn)移到撓曲件1。由于噴嘴7和撓曲件1的幾何形狀 基本上是恒定的，則施加到撓曲件1的力基本上與噴嘴1內(nèi)的壓力成 比例、并且繼而與受控流體的壓力成比例。在正常操作期間，在源自電磁的力與源自氣動的力之間維持力平 衡，且因此與電驅(qū)動信號成比例地控制受控流體的壓力，撓曲件l的 任何構(gòu)造將具有有限的彈性，且因此類似于彈簧般起作用來施加力使
撓曲件1回復(fù)到其零位(neutral position )。因此，對決定了介于連 接著撓曲件1的溫度補(bǔ)償環(huán)3的頂部與噴嘴7頂部之間距離的幾何形 狀的任何干擾將造成對撓曲件1的彈性回復(fù)力的干擾并且因此造成 對受控流體壓力的干擾。
對幾何形狀造成這種干擾的一個(gè)已知的原因是溫度。介于連接著 撓曲件1的溫度補(bǔ)償環(huán)3的頂部與噴嘴7頂部之間的距離由噴嘴7、 磁體內(nèi)芯6、磁體5、磁體外芯4和溫度補(bǔ)償環(huán)3決定的，并且繼而 其中的每一個(gè)總是具有相異的熱膨脹系數(shù)。由于相異的熱膨脹系數(shù)， 每個(gè)部件將以不同的速率膨脹且介于溫度補(bǔ)償環(huán)3頂部與噴嘴7頂部 之間的距離將隨著溫度改變而改變。
在優(yōu)選實(shí)施例內(nèi)，設(shè)計(jì)的尺寸以及材料的累加并不造成介于溫度 補(bǔ)償環(huán)3頂部與噴嘴7頂部之間距離的任何變化并且因此溫度并不對 受控的流體的壓力造成任何干擾。實(shí)現(xiàn)這個(gè)結(jié)果是因?yàn)榇朋w5的膨脹 系數(shù)被溫度補(bǔ)償環(huán)3的膨脹系數(shù)抵消，磁體5的膨脹系數(shù)低于磁體內(nèi) 芯6中的鋼的膨脹系數(shù)，溫度補(bǔ)償環(huán)3的膨脹系數(shù)高于磁體內(nèi)芯6中 的鋼的膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)的這兩個(gè)相異彼此抵消。
在設(shè)計(jì)的其它變型內(nèi)，可選擇幾何形狀與材料的任何組合以得到 溫度對受控流體壓力的任何所希望的積極或消極干擾。舉例而言，由 I/P控制器所輸送的壓力可加以調(diào)整從而使得壓力隨著溫度降低而增 加。
權(quán)利要求
1.一種I/P轉(zhuǎn)換器，其包括撓曲件(1)；磁路；噴嘴(7)，其具有第一端，其中所述噴嘴在第一部位處聯(lián)接到磁路；以及，溫度補(bǔ)償環(huán)(3)，其聯(lián)接到所述磁路和所述撓曲件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1/P轉(zhuǎn)換器，其中磁路包括 磁體(5);外芯(4);以及， 內(nèi)芯(6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的1/P轉(zhuǎn)換器，其中溫度補(bǔ)償環(huán)(3)具有比 內(nèi)芯(6)更高的熱膨脹系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的I/P轉(zhuǎn)換器，其中溫度補(bǔ)償環(huán)(3)具有比 磁體(5)更高的熱膨脹系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的1/P轉(zhuǎn)換器，其中磁體內(nèi)芯和磁體外芯 由鋼制成，磁體由釹制成且溫度補(bǔ)償環(huán)由鋁制成。
6. —種使用1/P轉(zhuǎn)換器的方法，其包括 相對于撓曲件定位噴嘴；使用溫度補(bǔ)償環(huán)在溫度改變時(shí)維持噴嘴與撓曲件之間的相對位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用1/P轉(zhuǎn)換器的方法，其中溫度補(bǔ)償 環(huán)的熱膨脹系數(shù)不同于噴嘴的熱膨脹系數(shù)。
8. —種制造I/P轉(zhuǎn)換器的方法，其包括 將噴嘴聯(lián)接到磁路；將溫度補(bǔ)償環(huán)附連到磁路的頂側(cè)上；將撓曲件聯(lián)接到溫度補(bǔ)償環(huán)，其中溫度補(bǔ)償環(huán)被配置成相對于噴 嘴的第一端而定位所述撓曲件并且其中溫度補(bǔ)償環(huán)被配置成在一定 溫度范圍上維持噴嘴與撓曲件之間的相對位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所迷的制造I/P轉(zhuǎn)換器的方法，其中溫度補(bǔ)償 環(huán)由鋁制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造I/P轉(zhuǎn)換器的方法，其中磁路還包括磁體內(nèi)芯，其中噴嘴聯(lián)接到磁體內(nèi)芯；f茲體，其具有頂側(cè)和底側(cè)，其中所述磁體的底側(cè)附連到磁體內(nèi)芯 的頂側(cè)上；磁體外芯，其具有頂側(cè)和底側(cè)且其中所述磁體外芯的底側(cè)附連到 磁體的頂側(cè)并且磁體外芯的頂側(cè)是磁路的頂側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種I/P轉(zhuǎn)換器。該I/P轉(zhuǎn)換器包括聯(lián)接到磁路的噴嘴(7)。溫度補(bǔ)償環(huán)(3)聯(lián)接到磁路的頂側(cè)。撓曲件(1)聯(lián)接到溫度補(bǔ)償環(huán)。溫度補(bǔ)償環(huán)被配置成相對于噴嘴的第一端定位該撓曲件并且該溫度補(bǔ)償環(huán)被配置成在一定溫度范圍維持噴嘴與撓曲件之間的相對位置。
文檔編號G05D16/20GK101681174SQ200780052195
公開日2010年3月24日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者C·惠特, P·哈特利, R·帕馬 申請人:諾格倫有限公司