[发明专利]电动气动阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制气动(pneumatisch)调节驱动装置的电动气动(elektropneumatisch)阀(Ventil)，该气动调节驱动装置用于操纵自动化技术设备中的阀门(Armatur)。

背景技术

电动气动阀用于控制调节或调整驱动装置以及对该装置进行位置调节，而且同样地用于单作用的和双作用的实施以及阻塞的和排气的实施。

这种阀在原理上由EP1758007A1公开。根据该文献，该阀至少由控制压力调节器、气动放大器和电动气动换能器(Wandler)组成，并包括供风通道、排风通道以及通向调节驱动装置的连接通道。

在本说明书的范围内，气动放大器要理解为一种借助于气动输入信号控制气动输出信号的技术设备。

在此，从供风通道向电动气动换能器供给工作介质(Betriebsmedium)。该工作介质通常是压缩气体，但是其它任何流体介质都是可行的。馈送给电动气动换能器的工作介质通常具有气动压力，该气动压力是调节驱动装置所需要的。为了内部地控制气动放大器，从供风通道吸取相同工作介质的明显更小的、尽可能恒定的控制压力。为此，该介质被馈送给控制压力调节器，该控制压力调节器将工作介质的压力减小到希望的控制压力并调节为恒定值。利用减小到控制压力的介质来控制气动放大器。借助过滤器防止可能的杂质进入气动系统。

在向电动气动阀供给以工作介质作为气动载能体之后，借助于电能的馈送来实现电动气动阀的启动。为此，电动气动阀配备有电动气动换能器，该换能器被电控制并且操纵控制压力以气动地控制气动放大器。

电动气动换能器是一种根据电输入信号有针对性地影响气动放大器的控制压力回路的转换器。借助该电动气动换能器，可以控制气动放大器，使得在第一工作状态，工作介质被有针对性地从供风通道引导至通向气动调节驱动装置的连接通道，或者在第二工作状态，工作介质被有针对性地从气动调节驱动装置通过排风通道引导至大气中，或者在第三工作状态，工作介质被有针对性地封闭在调节驱动装置中以保持调节驱动装置的当前(momentan)位置。为此，气动放大器具有第一气动阀，用于将供风通道与通向调节驱动装置的连接通道连接，并且具有第二气动阀，用于将排风通道与通向调节驱动装置的连接通道连接。这种结构按照规定被称为具有密封介质位置(Sperrmittelstellung)的3/3换向阀。

EP1758007A1还公开了为电动气动换能器配备压电弯曲换能器(Biegewandlern)，其中可以用很小的电能控制该弯曲换能器。很小的能量需求是对于在自动化技术的双线设备中使用的核心要求，该双线设备通过其控制信号从4到20mA电流回路吸收其能量。

通过传输特征曲线来描述在电动气动换能器处电单元中的电输入信号与作为孔口截面或作为流量单位的通向调节驱动装置的连接通道处的输出信号的对应关系。传输特征曲线通过3个特征区域表征，该传输特征曲线从排气(Entlueften)区域出发经过密封(Dichtschliessen)区域直到送风(Belueften)区域。

密封区域描述电控制的这样的区域，即在该区域中，电动气动阀将位于通向调节驱动装置的连接通道处的一侧相对于所有可能的送风和排气路径进行密封。在送风区域中，通过通向调节驱动装置的连接通道进行的空气输出以恒定斜率基本上与电控制信号成比例地进行，一直到完整的空气输出信号。在排气区域中，排气侧的空气输出信号以恒定斜率基本上与电控制信号成比例地进行，一直到完整的排气功率(Abluftleistung)。

从密封区域到排气区域的过渡是排气的开启点(Oeffnungspunkt)，从密封区域到送风区域的过渡是送风的开启点。对于在电动气动位置调节器中使用电动气动阀，送风的开启点和排气的开启点对于涉及所连接的调节驱动装置的高调节品质有着很大的意义。

高的调节品质在这种电动气动阀中受到正向行程特征曲线和回程特征曲线之间的滞后以及开启点的漂移的阻碍。这种效应在采用压电技术的电动气动换能器的情况下尤其对应于压电陶瓷，并且取决于环境影响，如压电陶瓷的温度和/或压电陶瓷表面上的湿度/污染以及由此产生的泄漏电流。在此，尤其是具有压电弯曲工具(Piezo-Biegern)的阀提供相应的表面。对于磁感应控制，出现类似形式的效应。但是其它可能尤其通过容许的温度范围上的温度循环而引起的影响，如所采用的材料的纵向膨胀(Laengendehnung)、整个结构中和校准装置中的摩擦以及电动气动换能器的机械置位特性(Setzverhalten)也是这种效应的原因。