[发明专利]用于阀致动器的非接触式转矩传感

说明书

优先权要求

本申请要求于2007年2月16日提交的序号为No.60/902,029的 美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的题目为“用于阀 致动器的非接触式转矩传感”。

技术领域

本发明主要涉及测量转矩的方法、系统和装置，且更特别地，本 发明涉及阀致动器的非接触式转矩传感。

背景技术

阀包括用于液体的装置和用于气体的装置。用于阀的阀致动器是 已公知的且可以机械方式操作所述阀致动器。例如，阀致动器可以手 动方式受到驱动、在流体压力作用下操作，其中轴被直接或间接地连 接至由在流体作用下操作的活塞、或者受到电动液压器件或电流体器 件的驱动。常规的阀致动器包括电动输入轴，所述电动输入轴可以相 对较高的速度在转矩相对较低的情况下进行旋转。输入轴可通过减速 齿轮如蜗轮或螺丝和螺母而使转矩相对较高的低速输出轴进行旋转。

致动器通常被制成一定尺寸，以使得它们能够提供多于必需的转 矩，从而完全地固定给定的阀。确定由阀致动器的输出轴或传动套筒 所产生的转矩是所希望的。例如，当阀被完全关闭和固定时，打开该 阀所需的转矩会相当高。始终如一地监控转矩就会发现阀是否已经发 生磨损或者被卡住。转矩测量结果的趋势曲线使得能够进行预测性维 护。

致动器需要以适用于给定应用场合中的多种运行模式下的方式对 可被施加到载荷上的转矩大小进行控制或限制。更老旧的机械技术通 常通过以下两种模式中的任一种模式运行：主动模式或旁路模式。如 果超过了转矩阈值，则机械转矩传感器将致动器切换至旁路模式。使 得在两种模式之间切换的转矩阈值是由使用者在启动阶段固定下来 的，且在使用者以物理方式改变该值之前，该转矩阈值都会保持固定。

非机械转矩传感器可结合旋转部件使用；然而，这种转矩传感器 需要被置于阀致动器的传动系中的扭力元件上。该传动系在运行过程 中将会产生旋转。因此，从旋转的传感器中取回转矩信息是困难的。

开发一种不需要与阀致动器的旋转构件接触就能测量由阀致动器 产生的转矩的技术将是有利的。

附图说明

图1示出了本发明的实施例所可以使用的表面声波的一个实施例； 和

图2是可使用本发明的实施例的阀致动器的一个实例的剖切视图。

具体实施方式

尽管前面的描述包含多个特定细节，但这些细节不应被视为限制 了本发明的范围，而仅应被视为对一些代表性实施例进行了说明。相 似地，可在不偏离本发明的精神或范围的情况下设想出本发明的其它 实施例。不同实施例中的特征可组合在一起使用。

本发明的一个实施例涉及将用于测量转矩或推力的非接触传感器 安装在电动阀致动器的旋转部件上。

在一个特定实施例中，非接触式传感器包括表面声波(SAW)装置。 SAW装置可包括被沉积在压电基板上的微观结构。该微观结构可由至少 一对交错的梳状电极形成，所述至少一对交错的梳状电极作为薄的金 属导电层被沉积在该基板上。图1示出了SAW装置100的基本示例性 模型，所述SAW装置具有与输出电极120交错设置的输入电极110。电 极110和120(被称作输入电极110和输出电极120)可包括位于压电 基板130的上表面140上的铝沉积物或其它导体。在一个特定实施例 中，电极110和120的厚度级别可以为1000埃级别。许多压电材料都 适用作基板，包括柔性塑料聚合物和硬质材料，如陶瓷和石英。可使 用多种压电晶体形式。适当材料的非限制性实例包括铌酸锂、钽酸锂、 一种铋的化合物(bismuth germanlure oxide)和氧化镓。

在SAW装置100中，将电信号施加到输入电极110上导致电极起 到换能器的作用，该换能器将输入电信号转换成压电基板130上的输 出声波。输出电极120则实施了相反的过程，即在声波到达压电基板 130上的情况下提供输出电信号。