[发明专利]流体阀组件以及工艺阀定位器

说明书

一种用于控制单动式致动器或双动式致动器的流体阀组件(20)，包括：阀体(201)，具有中心孔(202)，带有用于接收压力下的流体供应的至少一个供应端口、用于将控制流体压力提供到致动器的至少一个致动器端口(C1、C2)、及至少一个排放端口(EX1、EX2)。流体阀组件包括：至少一对操作性地通过杆(203)结合在一起的反向作用计量边缘，杆可在所述中心孔内通过先导力沿轴向方向移动。每对反向作用计量边缘的每个计量边缘包括在阀体或杆上的配合座面(PS1、PS2、PS3、PS4)及提动环(PR1、PR2、PR3、PR4)，按照允许提动环和支撑阀体或杆相对轴向移动且相应计量边缘处于关闭状态的方式，提动环通过柔性元件(SD1、SD2、SD3、SD4)被支撑到阀体或杆。本发明还涉及工艺阀定位器和控制工艺阀的流体阀组件的应用。

技术领域

本发明涉及控制流体致动器，特别是控制气动致动器和液压致动器。

背景技术

致动器时常被用作引进运动或控制运动的机构。这通过能量源(通常为电流、液压流体压力或气动流体压力)来操作且将能量转换为目标机构的运动，如转换为控制阀的关闭元件的移动。

控制阀通常在不同管路和工序中被用于对液体或气体流动进行连续控制。在加工业中，如纸浆和造纸业、石油精炼、石化和化学工业中，不同类型的控制阀被安装在工厂的管道系统中来控制加工中的材料流动。材料流动可以包含任何流体材料，如各种流体、酒、液体、气体和蒸汽。控制阀通常与致动器连接，致动器使阀的关闭元件移动至处在完全打开位置与完全关闭位置之间的所需位置。例如，致动器可以是气动式缸-活塞装置。致动器自身通常由阀定位器(也被称为阀控制器)控制，阀定位器控制着控制阀的关闭元件的位置，因此根据来自加工控制器的控制信号来控制加工中的材料流动。

通常工业中所应用的阀经常借助气动致动器来操作。这类致动器通过作用在连接到杆的隔膜或活塞上的压力来将气动力转换为阀杆运动。致动器可以是单动式(single-acting)或是双动式(double-acting)。对于单动式装置，沿相反方向的移动通过弹簧来执行，压缩空气的作用抵抗弹簧。当气压使阀关闭而弹簧作用使阀打开时，致动器被认为是直接作用。当气压使阀打开而弹簧作用使阀关闭时，致动器被认为是反向作用。双动式致动器具有供应到活塞或隔膜的两侧的空气。隔膜或活塞两侧的压差将阀杆定位。若气动信号是通过管线自动控制的，则提供自动操作。半自动操作是通过在管线中对空气控制阀的手动切换来提供的。另外，液压致动器可以被用于进行阀的定位，这类似于气动致动器，但是此时使用的是液压流体而非空气或气动流体。

阀定位器通常可以通过数字化现场总线(digital fieldbus)接收控制指令或接收控制指令作为模拟4至20mA控制信号。高速通道可定址远程转换器(HighwayAddressable Remote Transducer,HART)协议允许数字数据与传统4至20mA模拟信号一起传输。现场总线的其它示例是Fieldbus及Profibus。通常对于定位器而言，所有电力取自现场总线或4至20mA控制信号。不需要针对定位器的单独的电源，因为这样就需要单独布线。定位器可包括具有电子控制输出的电子单元、以及接收电子控制信号并将其转换为相应的流体压力输出至致动器的气动或液压单元。这通常被称为电流-压力(I/P)转换。气动或液压单元可以包括前置级和输出级。因为可从现场总线或模拟电流回路得到的电力非常有限，所以前置级可先将电子控制信号转换为足以控制输出级的较小先导流体压力(pilotfluid pressure)。输出级被连接到供应流体压力，并将较小先导压力信号放大为由致动器使用的较大流体压力输出信号。输出级通常涉及压力放大器、增压器或压力继电器。