專(zhuān)利名稱(chēng)：用于流體控制閥的電致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于流體流動(dòng)控制閥的致動(dòng)器，更具體地說(shuō)，是涉及機(jī)電致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
人們使用各種流體流動(dòng)控制閥和相應(yīng)的閥致動(dòng)器來(lái)對(duì)流體的流動(dòng)進(jìn)行打開(kāi)/關(guān)閉控制或節(jié)流流體的流動(dòng)，如在一個(gè)煤氣或油管道系統(tǒng)中，或在其它生產(chǎn)流體系統(tǒng)中。流體流動(dòng)控制閥一般是滑桿控制閥或回轉(zhuǎn)作用閥，并且由一個(gè)諸如電動(dòng)氣動(dòng)式致動(dòng)器活塞或隔膜單元之類(lèi)的閥致動(dòng)器來(lái)操作。在一種流體流動(dòng)控制的情況下，致動(dòng)器對(duì)閥定位器或閥控制儀器的輸出作出反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)閥的精確節(jié)流控制。另一種類(lèi)型的致動(dòng)器是一種機(jī)電閥致動(dòng)器，它包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)、一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制單元以及一個(gè)帶有用來(lái)控制施加在閥軸上的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩限制裝置的驅(qū)動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)。這樣的致動(dòng)器可包括若干選擇的部件，如速度控制器、一個(gè)調(diào)整單元、一個(gè)位置傳送裝置等等。
在這樣的生產(chǎn)流體系統(tǒng)中，各種閥致動(dòng)器、定位器或控制器儀器等(下文稱(chēng)為“外業(yè)儀器(field instrument)”)連接到管道系統(tǒng)以對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行控制和/或?qū)α黧w流動(dòng)作出反應(yīng)。一些目前的外業(yè)儀器是所謂的“靈敏的”儀器，它們包括一個(gè)微處理器，以使這樣的外業(yè)儀器能從遠(yuǎn)端受控，以對(duì)流體流動(dòng)的速率進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，并且還能提供各種流動(dòng)特征以及檢定信息。但是，由于不帶微處理器的標(biāo)準(zhǔn)外業(yè)儀器與“靈敏的”外業(yè)儀器相比成本低廉，所以它們?nèi)员淮罅渴褂谩Ｒ虼?，在許多情況中，生產(chǎn)流體系統(tǒng)在使用標(biāo)準(zhǔn)外業(yè)儀器時(shí)也混合使用“靈敏的”外業(yè)儀器。一般來(lái)說(shuō)，這樣的外業(yè)儀器與從一控制裝置來(lái)的總線連接，以接收從總線引出來(lái)的4-20毫安或伏特的標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)形式的電源。
有時(shí)人們想在這樣的生產(chǎn)流體系統(tǒng)中減少使用大量昂貴的“靈敏的”外業(yè)儀器，而在可行之處使用大量標(biāo)準(zhǔn)的外業(yè)儀器。例如，人們會(huì)想要使用一個(gè)昂貴的“靈敏的”外業(yè)儀器來(lái)控制其它標(biāo)準(zhǔn)外業(yè)儀器，并且人們尤為希望能通過(guò)“靈敏的”儀器控制不同類(lèi)型的其它標(biāo)準(zhǔn)外業(yè)儀器，亦即機(jī)電致動(dòng)器、電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器、閥控制器儀器等等。其次，人們想要控制各種這樣的外業(yè)儀器而無(wú)需將總線與普通的控制信號(hào)相連，因?yàn)榉駝t這些控制信號(hào)會(huì)從供電能力總是有限的總線中取走相當(dāng)大量的電能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理，提供一種用來(lái)操縱一流體控制閥和控制一個(gè)或多個(gè)外業(yè)儀器的操作的機(jī)電致動(dòng)器。特別是提供了一種機(jī)電致動(dòng)器，它包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪，并帶有聯(lián)接到另一個(gè)電動(dòng)氣動(dòng)或機(jī)電致動(dòng)器的輸出。一個(gè)控制單元與一個(gè)電源聯(lián)接，并以控制信號(hào)的形式向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)打開(kāi)和關(guān)閉電平來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉該閥?？刂茊卧ㄝo助輸入和輸出以控制一個(gè)或多個(gè)其它外業(yè)儀器的操作。
本發(fā)明機(jī)電致動(dòng)器的輔助控制輸出可以連接到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)電致動(dòng)器以對(duì)相連的流體控制閥進(jìn)行打開(kāi)/關(guān)控制。此外，輔助控制輸出可以聯(lián)接到一個(gè)電動(dòng)氣動(dòng)定位器以致動(dòng)定位器和提供合適的開(kāi)/關(guān)控制來(lái)相應(yīng)地打開(kāi)和關(guān)閉相連的流體控制閥。
此外，可以設(shè)置相應(yīng)的關(guān)閉和打開(kāi)傳感器，以監(jiān)控外業(yè)儀器的關(guān)閉和打開(kāi)狀態(tài)，并提供一個(gè)表示該狀態(tài)的適合的信號(hào)。一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)或其它的主計(jì)算機(jī)與本發(fā)明的機(jī)電致動(dòng)器連接，并且該計(jì)算機(jī)不僅用來(lái)控制第一機(jī)電致動(dòng)器，還用來(lái)通過(guò)從第一機(jī)電致動(dòng)器發(fā)出的合適的輔助控制信號(hào)來(lái)開(kāi)/關(guān)控制一個(gè)第二機(jī)電致動(dòng)器以及一個(gè)電動(dòng)氣動(dòng)定位器或其它類(lèi)型外業(yè)儀器。因此，各個(gè)外業(yè)儀器的相應(yīng)的關(guān)閉和打開(kāi)限制裝置通過(guò)第一機(jī)電致動(dòng)器向個(gè)人計(jì)算機(jī)或主計(jì)算機(jī)提供相連閥的打開(kāi)/關(guān)閉位置。
因此，本發(fā)明具有使第一機(jī)電致動(dòng)器有為致動(dòng)其它外業(yè)儀器提供輔助控制信號(hào)的能力的明顯的優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述在所附的權(quán)利要求書(shū)中特別地闡明了本發(fā)明具有新穎性的特征。通過(guò)參照下文結(jié)合附圖的描述，就能最佳地理解本發(fā)明。在這些附圖中，用相似的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)了幾幅圖中相似的部件。在這些附圖中

圖1是示出一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的、使用在一個(gè)帶有各種外業(yè)儀器的生產(chǎn)流體系統(tǒng)中的機(jī)電致動(dòng)器的示意方框圖；以及圖2是示出由圖1所示機(jī)電致動(dòng)器所提供的、響應(yīng)一個(gè)人計(jì)算機(jī)或主計(jì)算機(jī)以對(duì)至少兩個(gè)其它外業(yè)儀器進(jìn)行控制的輔助控制信號(hào)線和用來(lái)監(jiān)控其它外業(yè)儀器極限打開(kāi)和極限關(guān)閉移動(dòng)位置的輔助移動(dòng)輸入線的示意方框圖。
具體實(shí)施例方式
可參見(jiàn)示出使用在一生產(chǎn)控制系統(tǒng)中以對(duì)其它外業(yè)儀器的致動(dòng)進(jìn)行控制的本發(fā)明機(jī)電致動(dòng)器的附圖。
圖1示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電致動(dòng)器10，該機(jī)電致動(dòng)器10控制著一生產(chǎn)流體系統(tǒng)中的一個(gè)流體控制閥12以對(duì)一個(gè)管道14中的流體流動(dòng)進(jìn)行控制。機(jī)電致動(dòng)器10包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)16，該電動(dòng)機(jī)16由輸入線18上的一個(gè)適合的電源供電，并通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)聯(lián)接器20與一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪單元22聯(lián)接。驅(qū)動(dòng)單元22可以是一個(gè)諧波驅(qū)動(dòng)齒輪單元或其它適合的驅(qū)動(dòng)齒輪。驅(qū)動(dòng)齒輪單元22的輸出聯(lián)接到流體控制閥12的一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸23上，以打開(kāi)和關(guān)閉閥，并從而對(duì)管道14中的流體流動(dòng)進(jìn)行控制。
一個(gè)控制單元24包含一個(gè)微處理器。一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器26在輸入線28上向致動(dòng)器10供電?？刂茊卧?4接受從諸如在相互連接線32上的所示個(gè)人計(jì)算機(jī)或主計(jì)算機(jī)之類(lèi)的一個(gè)計(jì)算機(jī)30發(fā)來(lái)的控制信號(hào)?？刂茊卧?4響應(yīng)從計(jì)算機(jī)30發(fā)來(lái)的適合的控制信號(hào)，在線路33上向電動(dòng)機(jī)16供應(yīng)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電源，以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪22，并從而打開(kāi)和關(guān)閉流體控制閥12。與電動(dòng)機(jī)16相關(guān)的移動(dòng)位置數(shù)據(jù)在線路35上接回到控制單元24?？梢岳斫?，機(jī)電致動(dòng)器10在控制單元24內(nèi)包括熟知的提供電子軟啟動(dòng)的電路和適合的軟件，從而避免了在電機(jī)16中的高啟動(dòng)電流，以及還包括了熟知的用來(lái)控制通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪單元22施加在流體控制閥12的轉(zhuǎn)動(dòng)軸23上的最大轉(zhuǎn)矩的電路和合適的軟件。
在機(jī)電致動(dòng)器10的工作中，輸入線32上的一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)命令控制單元24在線路33上向電動(dòng)機(jī)16提供一電平以開(kāi)始閥12的移動(dòng)，例如使閥12移向完全打開(kāi)的位置。極限打開(kāi)傳感器對(duì)閥的打開(kāi)進(jìn)行監(jiān)控，并且在閥到達(dá)打開(kāi)的極限閥位置時(shí)，在線路34上向控制單元24提供一個(gè)極限打開(kāi)的信號(hào)。類(lèi)似地，極限關(guān)閉傳感器對(duì)閥的關(guān)閉進(jìn)行監(jiān)控，并且在閥到達(dá)關(guān)閉的極限閥位置時(shí)，在線路36上向控制單元24提供一個(gè)極限關(guān)閉的信號(hào)。
如可在圖1中所見(jiàn)，生產(chǎn)流體系統(tǒng)還包括一個(gè)聯(lián)接著流體控制閥42的第二機(jī)電致動(dòng)器40和一個(gè)聯(lián)接著流體控制閥46的電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器44，以及其它外業(yè)儀器48，如電動(dòng)氣動(dòng)定位器、閥控制器等等。盡管前述的系統(tǒng)部件示于同一管道上，但應(yīng)予理解的是，它們可以在不同的管道或支管上等等。本發(fā)明機(jī)電致動(dòng)器10的一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是能夠控制在輔助控制線50上的其它儀器和致動(dòng)器，并能在輔助移動(dòng)輸入線52上監(jiān)控這些控制行為。各成對(duì)的輔助移動(dòng)輸入線52中都包括一根極限打開(kāi)線52a和一根極限關(guān)閉線52b，與線路34、36類(lèi)似。
因此，響應(yīng)從計(jì)算機(jī)30到達(dá)控制單元24的控制信號(hào)，在一相應(yīng)的線路50上的輔助控制輸出致動(dòng)例如機(jī)電致動(dòng)器40。這樣，機(jī)電致動(dòng)器10就能用來(lái)致動(dòng)該系統(tǒng)中諸如致動(dòng)器40之類(lèi)的另一機(jī)電致動(dòng)器或諸如電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器44和外業(yè)儀器48之類(lèi)的其它類(lèi)型的儀器，并在這些裝置響應(yīng)控制信號(hào)達(dá)到所需要的控制狀態(tài)時(shí)，如閥完全打開(kāi)或閥完全關(guān)閉時(shí)，在各條輔助線路52上進(jìn)行監(jiān)控。
可參見(jiàn)圖2，圖中示出了向諸如控制單元24內(nèi)的一通信總線之類(lèi)的通信接口60提供控制信號(hào)的計(jì)算機(jī)30。一個(gè)輸入/輸出控制器62將從通信接口60來(lái)的控制信號(hào)聯(lián)接到一個(gè)合適的濾波器64或其它合適類(lèi)型的信號(hào)處理器，以致動(dòng)一個(gè)繼電器或其它合適的開(kāi)關(guān)66。在機(jī)電致動(dòng)器10的一根相應(yīng)的輔助控制線50上的所產(chǎn)生控制信號(hào)被聯(lián)接到其它外業(yè)儀器中的一個(gè)，即機(jī)電致動(dòng)器40，或者電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器44或其它致動(dòng)器48，以打開(kāi)或關(guān)閉相連的閥42、46、54。各輔助控制線50與各自的外業(yè)儀器聯(lián)接。
閥的閥完全打開(kāi)或閥完全關(guān)閉狀態(tài)，例如閥46的這些狀態(tài)，分別由一對(duì)輔助移動(dòng)輸入線52進(jìn)行監(jiān)控，以將這些信息接回到機(jī)電致動(dòng)器10的控制單元24。例如，閥46的極限打開(kāi)狀態(tài)在輔助移動(dòng)輸入線52a上聯(lián)接到一個(gè)檢測(cè)極限打開(kāi)傳感器的狀態(tài)或情況的比較器68，并且若需要，可以通過(guò)一個(gè)信號(hào)處理器70聯(lián)接到輸入/輸出控制器62。如果閥46達(dá)到了極限打開(kāi)狀態(tài)，那么在閥中的普通極限傳感器就會(huì)在線路52上提供一個(gè)極限打開(kāi)信號(hào)，以通知輸入/輸出控制器62中止在輔助控制線50上向電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器44發(fā)送的閥打開(kāi)控制信號(hào)。一對(duì)輔助移動(dòng)輸入線52a、52b與各自的外業(yè)儀器聯(lián)接。
對(duì)閥46的極限關(guān)閉狀態(tài)的監(jiān)控也是類(lèi)似的，例如，通過(guò)在閥中的普通極限傳感器在各自的輔助移動(dòng)輸入線52b上提供關(guān)閉極限信號(hào)，以聯(lián)接到輸入/輸出控制器62，以使閥46達(dá)到關(guān)閉極限狀態(tài)時(shí)，中止在各自的輔助控制線50上向電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器44發(fā)送的閥關(guān)閉控制信號(hào)。
因此，本發(fā)明獨(dú)特機(jī)電致動(dòng)器10的一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)這個(gè)獨(dú)特的機(jī)電致動(dòng)器來(lái)對(duì)多個(gè)其它外業(yè)儀器和致動(dòng)器進(jìn)行控制和監(jiān)控。
前述的詳細(xì)描述僅僅是為了理解清楚而給出的，并且由于修改對(duì)那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，故不應(yīng)從這些描述對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行不必要的限制。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)操縱一流體控制閥和控制帶一相連的流體控制閥的一個(gè)或多個(gè)外業(yè)儀器的操作的電致動(dòng)器，所述電致動(dòng)器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，它有聯(lián)接到所述流體控制閥以打開(kāi)和關(guān)閉閥的輸出；一個(gè)電動(dòng)機(jī)，它聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)單元以響應(yīng)打開(kāi)和關(guān)閉電平來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元；一個(gè)控制單元，它與一個(gè)電源聯(lián)接，并向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)用來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉閥的所述打開(kāi)和關(guān)閉電平；以及所述控制單元包括輔助控制裝置，用來(lái)響應(yīng)啟動(dòng)信號(hào)并向一個(gè)或多個(gè)所述外業(yè)儀器提供輔助控制電平，以在所述相連的流體控制閥的打開(kāi)和關(guān)閉方面對(duì)所述外業(yè)儀器的運(yùn)作進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的電致動(dòng)器，其特征在于所述輔助控制裝置包括輔助監(jiān)控裝置，所述輔助監(jiān)控裝置包括用來(lái)監(jiān)控外業(yè)儀器對(duì)所述輔助控制電平的響應(yīng)并向所述控制單元提供所述相連的流體控制閥的關(guān)閉和打開(kāi)狀態(tài)的輔助輸入裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的電致動(dòng)器，其特征在于所述外業(yè)儀器包括多個(gè)機(jī)電致動(dòng)器和電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器，這些致動(dòng)器中的每一個(gè)都帶有一個(gè)相連的流體控制閥。
4.如權(quán)利要求1所述電致動(dòng)器，其特征在于所述輔助控制裝置包括輔助控制輸出線，所述輔助控制輸出線向一外業(yè)儀器提供輔助控制打開(kāi)和關(guān)閉電平以控制與所述外業(yè)儀器相連的一流體控制閥的打開(kāi)和關(guān)閉。
5.如權(quán)利要求4所述的電致動(dòng)器，其特征在于所述輔助控制裝置包括輔助監(jiān)控裝置，它用來(lái)監(jiān)控與所述外業(yè)儀器相連的閥的關(guān)閉和打開(kāi)狀態(tài)，并提供一個(gè)表示所述狀態(tài)的信號(hào)；和一對(duì)輔助輸入線，它們分別將所述關(guān)閉和打開(kāi)信號(hào)狀態(tài)傳送到所述控制單元，以在一旦探知關(guān)閉或打開(kāi)狀態(tài)已達(dá)到時(shí)就中止到達(dá)所述外業(yè)儀器的所述輔助控制電平。
6.如權(quán)利要求5所述的電致動(dòng)器，其特征在于所述外業(yè)儀器包括多個(gè)機(jī)電致動(dòng)器和電動(dòng)氣動(dòng)致動(dòng)器，這些致動(dòng)器中的每一個(gè)都帶有一個(gè)相連的流體控制閥。
7.如權(quán)利要求6所述電致動(dòng)器，其特征在于每個(gè)所述外業(yè)儀器與各自的一根輔助控制輸出線和各自的一對(duì)輔助輸入線聯(lián)接。
全文摘要
一種用來(lái)操縱一流體控制閥和控制一個(gè)或多個(gè)外業(yè)儀器(包括其它致動(dòng)器)的操作的機(jī)電致動(dòng)器。一個(gè)機(jī)電致動(dòng)器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)使驅(qū)動(dòng)單元打開(kāi)和關(guān)閉一流體控制閥，以在監(jiān)控極限打開(kāi)和極限關(guān)閉傳感器的控制下達(dá)到完全打開(kāi)和完全關(guān)閉的狀態(tài)。從機(jī)電致動(dòng)器連接到其它外業(yè)儀器的輔助控制輸出線驅(qū)動(dòng)相連的流體控制閥到達(dá)完全打開(kāi)和完全關(guān)閉的狀態(tài)。極限打開(kāi)傳感器和極限關(guān)閉傳感器對(duì)其它相應(yīng)的外業(yè)儀器的閥的打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并通過(guò)一對(duì)相應(yīng)的輔助移動(dòng)輸入線來(lái)對(duì)該外業(yè)儀器進(jìn)行機(jī)電控制。
文檔編號(hào)A61M39/00GK1430740SQ01810144
公開(kāi)日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2001年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月20日
發(fā)明者F·J·格勒內(nèi)瓦爾德 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國(guó)際公司