CN101900139A - 具有气动压力调节阀的电动气动变换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动气动变换器(10)，具有气动的压力调节阀，该压力调节阀用于通过调节膜片(11)来调节压力腔室(13)中的控制压力(32)，所述调节膜片支撑在支座上，其中所述支座包括至少一个压盘(15)、调节弹簧(12)和调节螺钉(25)，其中所述调节膜片(11)由所述调节弹簧(12)和所述控制压力(32)保持力平衡，其中所述调节膜片(11)与控制阀(20)耦联，使得所述控制阀(20)根据实际的控制压力(32)而打开或关闭，其中所述支座具有可电控制的执行单元。

Description

具有气动压力调节阀的电动气动变换器 

技术领域

本发明涉及一种具有气动压力调节阀的电动气动变换器，该压力调节阀用于通过调节膜片来调节控制压力，所述调节膜片由基准部件和控制压力保持力平衡。 

背景技术

这种气动的电动气动(elektropneumatisch)变换器是普遍公知的，其用于将电信号转换为气动信号。在此，控制空气的压力借助喷嘴-挡板系统根据电信号来改变。为此，通过压力调节器首先将控制空气调节至恒定压力。接着，所述控制空气经由喷嘴流向挡板。通过对挡板相距喷嘴的间距的调节，可以改变流量，进而还可以改变控制压力(差压)。 

为此所需要的压力调节阀是普遍公知的，并用于与所输送的压力介质的压力波动无关地设置恒定的调节压力。 

由WO 05088417A1已知一种气动的压力调节阀，其流量可随压力自动变化，该压力调节阀具有调节膜片，调节膜片被基准压力、气体压力以及调节弹簧加压，由此在改变差压的情况下使得调节膜片发生位移，且调节膜片本身或者被调节膜片触动的关闭体使得穿过流出截面的通道发生改变，其中在膜片侧与流出截面邻接的结构形成用于调节膜片或者用于关闭体在其关闭位置的止挡。在此规定，在压力调节阀中设置至少一个前止挡，从而在调节膜片沿着关闭方向运动时，调节膜片或关闭体首先与前止挡接触，然后在调节膜片沿着关闭方向继续运动时，调节膜片或关闭体在弹性-柔性形变的情况下或者在进一步弹性-柔性形变的情况下使得通道进一步缩小，且在最终位置还与止挡接触。 

由DE 3305092C2已知一种用于气动的和液压的压力介质的压力调节阀，该压力调节阀由壳体、设置在壳体中的切换阀构成，壳体具有一次接头、二次接头和减压接头，切换阀由带有阀盘的阀活塞和壳体固定的在一次接头和二次接头之间的阀座构成。切换阀通过一次压力而打开。阀活塞穿过阀座。减压阀 的阀盘可被调节磁铁的力加载。存在用于反馈调节参数的设有控制活塞的控制接头。控制活塞通过推杆与减压阀的阀盘牢固地连接。推杆延伸穿过切换阀的空心的阀活塞以及穿过在切换阀的阀盘中的孔。空心的阀体的背离切换阀的一端形成用于减压阀的阀盘的阀座。 

由DE 20 2004 003 860U1已知一种气动的压力调节阀，该压力调节阀设置在气体管路的路径上，气体管路的通道可通过压力调节阀、根据在一个或多个施加在压力调节阀的至少一个输入端上的气体压力之间的差压自动改变。在此，在压力调节阀中设置有调节膜片，调节膜片一方面被差压加载，另一方面被一个或多个气体压力以及被调节弹簧加载。通过在邻接调节膜片的区域之间的差压的变化，使调节膜片移位，且调节膜片本身或者被调节膜片触动的关闭体使得穿过压力调节阀的流出横截面的通道增大或减小。在此，在膜片侧与流出横截面邻接的压力调节阀结构形成用于调节膜片或者用于被调节膜片触动的关闭体的关闭位置的止挡。在压力调节阀中设置有至少一个前止挡，从而在调节膜片沿着关闭方向运动时，调节膜片或被调节膜片触动的关闭体首先与前止挡接触，然后在调节膜片沿着关闭方向继续运动时，调节膜片或被调节膜片触动的关闭体在弹性-柔性形变的情况下使得通道进一步缩小，且在最终位置还与止挡接触。 

关闭体的弹性-柔性形变引起已有的弹性形变更为长久。这对调节压力的恒定性产生不利的影响，因为调节弹簧的预应力的小的变化就已经导致已调节的调节压力出现不允许的偏差。特别不利的是，这种不允许的偏差一开始是隐秘的，且作为对后置的装置的明显的干扰的原因而无法察觉。 

最后，由德国专利申请DE 10 2008 006 407A1已知一种气动的压力调节阀，其用于通过调节膜片来对压力腔室中的控制压力进行压力调节，调节膜片由调节弹簧和控制压力保持力平衡，其中调节膜片与控制阀耦联，从而控制阀根据实际的控制压力而打开或关闭。在此，控制阀由形状稳定的球件构成，球件被弹簧加载，并位于沿着调节膜片的方向变窄的锥形孔中，锥形孔位于以压力腔室为基准与调节膜片对置的壳体壁上，调节膜片在与球件的接触区域中具有增强部分，球件沿着调节膜片的法向跟随调节膜片运动。 

已知的电动气动的由压力调节器和独立的电激励的压力控制部件构成的变换器的缺点在于制造成本高，且占用大量安装空间，这与小型化背道而驰。 

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种紧凑的电动气动变换器，其具有简单的结构，制造成本低，且占用的安装空间小。 

根据本发明，该目的通过权利要求1所述装置得以实现。本发明的有利的改进在从属权利要求中给出。 

本发明从一种气动的压力调节阀出发，其用于通过调节膜片来调节压力腔室中的控制压力，调节膜片支撑在支座上，其中支座包括至少一个压盘、调节弹簧和调节螺钉，其中调节膜片由调节弹簧和控制压力保持力平衡。调节膜片与控制阀耦联，使得控制阀根据实际的控制压力而打开或关闭。在此，控制阀由形状稳定的球件构成，球件被弹簧加载，并位于沿着调节膜片的方向变窄的锥形孔中，锥形孔位于以压力腔室为基准与调节膜片对置的形状稳定的壳体壁上，球件沿着调节膜片的法向跟随调节膜片运动。 

根据本发明，支座具有可电控制的执行单元。在此特别地规定，构造有压盘或调节弹簧，或者调节螺钉支撑在执行单元中。执行单元具有至少一个压电元件，压电元件的至少一个几何维度根据所施加的电压而改变。 

调节压力的额定值由适当的电信号预先给定。根据预先给定的额定值，支座相对于控制阀所处的位置对应于压力腔室中的控制压力。 

当压力腔室中的控制压力下降时，调节弹簧使得调节膜片压靠到球件上，并使得调节膜片移出原位。在此，控制阀打开，并允许输送未调节的压力介质。在达到预定的控制压力时，调节膜片朝向调节弹簧偏移。弹簧的力使得球件压到其原位，且控制阀关闭。为了改变控制压力，根据预先给定的额定值来调节在支座的相应的执行单元上的压力。 

本发明有利地提出一种紧凑的电动气动变换器，其结构简单，制造成本低，且由于已知的静态部件的动态化而占用的安装空间小。 

根据本发明的另一特征，设置有压力传感器，其被实际的控制压力加载，且可根据其所测得的控制压力来影响控制支座的执行单元的电信号。 

有利的是，由此有效地消除了执行单元的压电陶瓷的不精确性以及温度影响和滞后效应。 

附图说明

下面借助实施例详细说明本发明的其它细节和优点。为此所需要的附图示出： 

图1为电动气动变换器的剖视图； 

图2为电动气动变换器的电路原理图。 

具体实施方式

图1为具有气动压力调节阀的电动气动变换器10的剖视图。该压力调节阀具有压力腔室13，该压力腔室被调节膜片11和与调节膜片对置的壳体壁24封闭。 

在壳体壁24中设置有控制阀20，该控制阀由形状稳定的球件21构成，球件被弹簧22加载，并位于沿着调节膜片11的方向变窄的锥形孔23中。朝向球件21的面向弹簧22的一侧输送未调节的压力介质31。 

调节膜片11力配合地支撑在压盘15上，该压盘与旋转对称的调节弹簧12连接。调节弹簧12的重心支撑到调节螺钉25上。 

根据本发明的第一实施方式，压盘15被构造成轴向作用的执行单元。根据本发明的第二实施方式，调节弹簧12被构造成弯曲执行单元。在此可以规定，压盘15力配合地与调节膜片11连接。根据本发明的第三实施方式，调节螺钉25支撑在轴向作用的执行单元中。在此规定，执行单元具有至少一个压电元件，所述压电元件根据控制压力32的预先给定的额定值被电控制。 

球件21的直径与孔23的锥度有关，从而使得球件21的球部分沿着调节膜片11的方向伸入到压力腔室13中。在此，球件21力配合地靠在调节膜片11上，并直接通过调节膜片11根据压力腔室13中的压力被触动。 

调节膜片11在控制阀20的区域中被塑性增强。根据本发明的第一实施方式，可以规定，调节膜片11的在控制阀20的区域中的材料强度大于其边缘。根据一种替代的实施方式，调节膜片11在控制阀20的区域中通过一种固定板被增强。根据本发明的特殊设计，该板由金属板14构成。该实施方式特别适合于用于调节小的控制压力32的软的调节膜片11。 

优选地，金属板14设置在调节膜片11的面向压力腔室13的一侧。在此，控制阀20的球件21靠在调节膜片11的金属板14上。由此避免损伤调节膜片 11，并实现控制压力32的恒定。 

在压力腔室13中的控制压力下降时，调节弹簧12使得调节膜片11压靠到球件21上，并使得调节膜片11移出原位。在此，控制阀20打开，并允许输送未调节的压力介质31。在达到控制压力32时，调节膜片11朝向调节弹簧12偏移。弹簧22的力使得球件21压到其原位，且控制阀20关闭。利用调节螺钉25可对正确的控制压力32进行预先调节。 

在图2中原理性地示出电动气动变换器的电路。电传送给电动气动变换器10的额定值43在信号处理装置41中被处理，并被输送给相应的执行单元12、15、25。 

利用压力传感器42来测量实际的控制压力32。压力传感器42与信号处理装置41连接。根据所测得的控制压力32，借助信号处理装置41来影响电信号，所述电信号控制支座(Gegenlager)的用作执行单元的调节件12、15、25。 

附图标记列表 

10电动气动变换器 

11调节膜片 

12调节弹簧 

13压力腔室 

14增强件 

15压盘 

20控制阀 

21球件 

22弹簧 

23孔 

24壳体壁 

25调节螺钉 

31未调节的压力介质 

32经调节的控制压力 

41信号处理装置 

42压力传感器 

43额定值 。

Claims (7)

1.一种电动气动变换器(10)，具有气动的压力调节阀，该压力调节阀用于通过调节膜片(11)来调节压力腔室(13)中的控制压力(32)，所述调节膜片支撑在支座上，其中所述支座包括至少一个压盘(15)、调节弹簧(12)和调节螺钉(25)，其中所述调节膜片(11)由所述调节弹簧(12)和所述控制压力(32)保持力平衡，其中所述调节膜片(11)与控制阀(20)耦联，使得所述控制阀(20)根据实际的控制压力(32)而打开或关闭，其中所述支座具有可电控制的执行单元。

2.如权利要求1所述的电动气动的变换器，其特征在于，所述压盘(15)被构造成轴向作用的执行单元。

3.如权利要求1所述的电动气动的变换器，其特征在于，所述调节弹簧(12)被构造成弯曲执行单元。

4.如权利要求1所述的电动气动的变换器，其特征在于，所述调节弹簧(12)支撑在调节螺钉(25)上，该调节螺钉支撑在轴向作用的执行单元中。

5.如前述权利要求中任一项所述的电动气动的变换器，其特征在于，所述调节弹簧(12)间接地通过所述压盘(15)力配合地与所述调节膜片(11)连接。

6.如前述权利要求中任一项所述的电动气动的变换器，其特征在于，所述执行单元具有至少一个压电元件。

7.如前述权利要求中任一项所述的电动气动的变换器，其特征在于，设置有压力传感器(42)，其被实际的控制压力(32)加载，且能根据其所测得的控制压力(32)来影响控制所述支座的执行单元(12、15、25)的电信号。

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