专利名称：自力式差压变送调节器的制作方法
技术领域：
本发明属于自动化操作仪表变送单元，与膜式调节伐配合可以组成一个独立的稳压或者是衡温的自力式自动控制系统。
目前已有技术中对于稳压或是衡温的自动化控制，是可以通过气动等自动化控制仪表系统来完成的，这类控制仪表中，是有多种仪表单元组成的，有差压变送器或是温度变送器分别可以将压力信号或是温度信号变换成对控制伐的自动化操作信号，这种控制系统控制精度高，操作系统可以在工艺波动幅度大的情况下工作，但是这个控制系统需要质量高的辅助动力源，系统投资费用大，维护量也大，一般多用于集中控制的生产系统中，而不宜普及使用。
还有一属压力调节器是属于弹簧减压伐的一类，也可以作为温度稳定调节器，其特点是不用辅助能源，而是通过伐的介质压力使仪表伐动作，是一种自力式的调节器，但是它们的性能远不如上述气动等自动化控制系统的调节伐，不能适应在工艺的大幅度波动中工作，适应性差，可用范围窄，控制精度不高，但是其优点是不用辅助动力源，可以独成体系用来安装在控制系统中使用，费用也低。
本发明的目的是要设计出一种可以与膜式调节伐配合组成一个能不用辅助动力源的，可以独成体系的自力式自动化控制系统的差压变送调节器。来实现对流体介质的稳压或是衡温的自力式自动控制操作，使这个自动化控制系的操作质量可以达到精度高，操作平稳、能适应工艺波动幅度大的环境中工作，并能容易普及推广使用。为达到上述目的，本发明所采用的技术措施如下自力式差压变送调节器的构成是由多单元组合成的，首先是有差压感应变送单元和工艺参数给定单元的组合，其功能是将被控对象的工艺压力信号输入值变换成差压信号，进而变换成位移信号，其结构是对一个压缩弹簧[13]根据操作工艺参数以确定一个形变量，由此产生一个相应的弹力，这个弹力作用到一个感应活塞膜头[2]上，另外感应活塞膜头[2]上在接受到被控介质的压力信号时，压力信号也会对感应活塞膜头[2]上产生一个方向相反的信号作用力，弹簧[13]的弹力与信号作用力同时作用在活塞头上由于他们方向相反，则可以进行比较产生一个差压比值，这就形成了一个差压信号，在两力平衡时，差压信号为零。一但被控介质压力信号偏离给定工艺参数时，差压信号即会出现一个不为零的值，这时差压信号会产生一个力使感应活塞膜头[2]位移，由此，使被控介质的压力波动信号变换成差压信号，进而被变换成位移信号，这里的位移信号是以位移量来表示出来的，这时的位移量信号是很弱小的。一般情况下要通过放大单元将之放大才有价值。本发明信号放大单元的特征是这个弱小的位移信号将会带动在充满液压油的油缸[4]中的大活塞[3]的位移。这时液压油在大活塞[3]的位移中可以将位移信号传递给小活塞[6]，使小活塞[6]也发生相应方向的位移，在设计中大小活塞的截面积比就是小活塞将位移量信号放大的倍数。对于控制系统中的膜式调节伐[20]的自力式自动化控制操作是由调节动力信号变送单元来完成的。调节动力信号变送单元的工艺参数输入信号是放大了的小活塞位移量信号，这个信号将会推动这个单元结构中的八通分配伐[12]的伐芯[13]，进行具有相应方向性位移，这个单元的动力源是被控介质的伐[20]前高压端的介质压力，并被引入八通分配伐[12]的其中一些通道中，而八通分配伐[12]中的另一些通道又与控制系统中的膜式调节伐[20]的膜头上下室对应相连接，八通分配伐[12]中还有专门泄压通道与被控介质伐[20]的输出压力低的一端连接，这样伐芯[13]在小活塞位移信号的驱动下，在八通分配伐[12]中发生位移中会有选择地切换八通分配伐[12]中的各通道的开闭情况，将调节动力根据操作工艺参数的要求变换成调节输出信号，而使得控制系统中膜式调节伐[20]的操作，可以根据工艺参数要求在这个调节信号控制下自动进行控制调节。以此达到对操作工艺稳压或是衡温的自力式自动控制的目的。
本发明的效果可以使流体输送中稳压或是衡温的自动化操作控制得到普及，控制质量得到提高，可以广泛地取代现有的功能不全，调节范围有限、精度不高，使用上有很大局限性的弹簧式减压调节器和减压伐。这对于今后的设备维护和节能及优化操作都将有很大的促进作用，可以得到非常大的经济效益。
这里可以例举例子，如深井矿中由于地面供水，井深水压大，井下水管伐门经常爆裂，影响生产，生产单位一直在寻求一种减压调节器来减低和稳定供水压力，但是目前市场上找不到这种产品来解决他们的问题，而本发明就是应这个课题而研究出来的。
下面结合
一个实施例附图1为自力式差压变送调节器的示意图，对自力式差压变送调节器如所说明的是由多单元组成的，首先是由差压感应变送单元与工艺参数给定单元组成，其功能是将输入的被控对象的压力波动信号值变换为差压信号输出值。其结构是由被控对象采样管[21]将被控对象的工艺压力信号输入采样室[1]中，使感应活塞膜头[2]感应到这个压力信号，这个压力信号会对活塞膜头产生一个作用力。而工艺参数给定单元其结构是由弹簧套架[10]和与之连接的给定螺栓[11]以及弹簧套架[10]内的弹簧压座[9]和弹簧[8]及膜头活塞弹簧座[7]组成。给定螺栓[11]以弹簧套架[10]为依托，可以根据被控对象的工艺要求给定操作参数值，通过弹簧压座[9]对弹簧[8]给定其相对应的形变量，这时弹簧[8]会产生一个相对应值的弹力，这个力将通过膜头活塞弹簧座[7]和信号放大单元的大活塞[3]传递给感应活塞膜头[2]，使其得到与压力信号的作用力相反的力，当这两个力相等时，那么这时被控介质的操作工艺是处在给定工艺参数之内，这时感应活塞膜头[2]不发生位移，然而当被控介质的压力信号参数偏离给定工艺参数时，这时作用于感应活塞膜头[2]上的力平衡将遭受破坏，会使感应活塞膜头[2]发生位移。这种被控介质的压力信号参数偏离值，可以被称为差压值信号，而活塞膜头[2]的位移量正是将这个差压值信号变换成为位移量的动力信号。这个位移量的动力信号这时是很弱小的。需要放大，信号放大是由信号放大单元来完成的，其结构是当感应活塞膜头[2]位移时它可以带动与之连接的大活塞[3]位移，大活塞[3]是置在充满液压油的油缸[4]中、大活塞[3]在油缸[4]中的位移这时液压油可以将这个位移信号通过信号放大输油管[5]传递给小活塞油缸[23]，迫使小活塞[6]同时发生位移，设计中大小活塞截面积比即可得出小活塞的位移量信号可以放大的倍数，这时小活塞所得的位移放大信号可以驱动调节动力信号变送单元的八通分配伐[12]的伐芯，[13]使之将调节动力信号传给调节伐[20]。调节动力信号变送单元是可以与膜式调节伐[20]组成一个自力式自动调节控制系统的主要元件，其结构是由一个八通分配伐[12]和伐芯[13]、压簧[14]、压簧套[15]组成，八通分配伐[12]是一个有着八通的活塞缸体，其活塞是带有两个凹槽环的伐芯[13]，伐芯[13]在缸体中移动可以将八通分配伐组成四个通道，如A-B、C-D、E-F、G-I四个通道，两上凹槽环在移动中可以使其中两个通道同时打开，而在这之前另外两个通道已同步关闭，凹槽环在移动中也可以出现四个通道全部关闭状态，在四通道中有二个通道为增压通道，如A-B、G-I、它们一头与调节动力源如调节伐[20]前端压力介质引出信号管[16]相接，可以将调节动力源的被控介质压力导入伐[12]中，而增压通道输出I和B点分别与膜式调节伐[20]的上膜室信号管[18]连接和下膜室信号管[19]连接，另外两个通道为泄压通道，如C-D、E-F它们一头如D和F点分别与下膜室信号管[19]和上膜室信号管[18]连接，它们的另一头都与泄压信号管[17]连接，泄压信号管[17]，可以将调节信号压力泄入调节伐[20]的输出端，或者通过三通伐[22]排空。为此在被控介质工艺参数波动时，伐芯[13]可以接受到放大了的位移动力信号，这时小活塞[6]会带动伐芯[13]位移，这时伐芯[13]上两凹槽环将会切换通道开闭情况，将分配伐[12]的调节动力信号导向膜式调节伐[20]中，使伐[20]可以根据给定调节参数进行最佳调节，使被控对象达到稳压或是衡温的自力式自动控制目的。
自力式差压变送调节器与膜式调节伐可以配合成热交换过程的衡温自动控制系统，作用原理如下，其采样室[1]采的样是温度敏感元件温包输出的蒸汽压力，由于温包内的介质在额定温度下有其相对应的表面蒸汽压力，温度的变化都可以引起输向采样室[1]的压力变化，为此最终这个变化差压值可以通过这个自力式差压变送调节器控制膜式调节伐[20]的输出流量来调节热交换量，从而达到衡温的自力式自动控制目的。
由于上述自力式差压变送调节器是利用被控质介伐前伐后的压力差作为动力源，为此要求这个压差值≥0.02MPa。
上述的调节动力信号变送单元的实施例，也可以是四通分配伐和伐芯上只有一个凹槽环来组成，其工作原理基本相同，只是配合的膜式调节伐是单室膜头。
根据附图[2]，上述的差压信号变换成位移信号时，差压变送调节器另一个实施例是可以不将这位移信号放大，而是直接将此位移信号作用在调节动力信号单元的八通或是四通分配伐的伐芯上，带动伐芯进行位移，来切换输出调节动力信号，这种形式可以用于较低压力的稳压控制系统中。
上述设施再一个实施例也可以用辅助动力源，如压力水或是压力气源作为调节动力信号源，只是调节动力信号泄压时应该排空。
附图1说明1、采样室2、感应活塞膜头3、大活塞4、油缸5、信号放大输油管6、小活塞7、膜头活塞弹簧座8、弹簧9、弹簧压座10、弹簧套架11、给定螺栓12、八通分配伐13、伐芯14、压簧15、弹簧套16、增压信号管17、泄压信号管18、膜头上室信号管19、膜头下室信号管20、膜式调节伐21、采样管22、三通排空伐23、小活塞油缸附图2说明1、采样室2、感应活塞膜头7、弹簧托座8、弹簧9、弹簧压座10、弹簧套架11、给定罗栓12、八通分配伐13、伐芯16、增压信号管17、泄压信号管18、膜头上室信号管19、膜头下室信号管20、膜式调节伐21、采样信号管22、三通排空伐
权利要求
1.一种自动控制仪表的自立式差压变送调节器，其特征是由差压感应变送单元；工艺参数给定单元；信号放大单元；调节动力信号变送单元组成。它们与膜式调节伐配合，可以组成一个稳压或是衡温的，不用辅助动力源的、自力式自动操作控制系统。
2.根据权利要求1所说的差压感应变送器单元其特征是有一个置在采样密封室[1]内的感应膜头活塞[2]，它可以感应到采样密封室[1]中来自被控介质的压力信号，这个信号将以力的形式作用在其之上。
3.根据权利要求1所说的工艺参数给定单元其特征是给定螺栓[11]以弹簧套架[10]为依托，根据工艺给定参数，调整给定螺栓[11]使之推动弹簧压座[9]对弹簧[8]给定一个形变量，由此同时会产生一个相应的弹力作用在膜头活塞弹簧座[7]上，并通过信号放大单元中的大活塞[3]将这个弹力作用到感应活塞膜头[2]上，它与感应活塞膜头[2]上所感应到的信号压力产生的作用力相反。
4.根据权利要求1、2、3中所说的作用于感应活塞膜头[2]上的信号作用力，以及另一个与之相反的给定弹簧[8]产生的弹力之比值是有其特殊作用的，这个比值可以称之差压信号值，当差压信号比值为1时，说明了被控介质的工艺参数与给定参数相吻合，当被控工艺参数偏离给定值时，比值即发生变化，这时这个变化的差压值会产生一种力，能使活塞膜头[2]位移，而使这个差压值变换成了位移信号值，为此活塞膜头[2]其功能特征有二个，一个是将被控参数波动值变换成可以比较的差压信号值，另一个是将差压信号值变换成位移信号值。
5.根据权利要求1、4中所说的信号放大单元，是可以将差压信号所变换成微弱的位移值进行放大。其结构与过程特征是活塞膜头[2]发生位移时，会带动置在充满油的油缸[4]中的大活塞[3]。由于大活塞[3]的位移，油缸[4]中的油会将位移信号传递给小活塞[6]的油缸[23]中，迫使小活塞[6]同时发生位移。设计中大活塞[3]与小活塞[6]的截面积比值就是小活塞[6]与大活塞[3]位移信号值的比值，也是小活塞所能得到的位移信号值的放大倍数，从而实现了将差压信号变换成放大了的位移信号。
6.根据权利要求1、5中所说的调节动力信号变送单元其功能是可以指挥控制调节伐[20]的开度，使输出流量发生变化。其功能是一个可以不需要外来辅助动力源，而能利用被控介质的压力来作动力源的调节动力信号变送单元。其结构与工作原理特征是由一个八通分配伐[12]组成，伐中心是一个缸体，缸体有八个通口，伐芯[13]是一个有两个凹槽环的活塞，在小活塞[6]带动下可以在伐[12]缸中来回位移，两个凹槽环能将伐[12]八通组成四个通道，在伐芯[13]来回移动中，两个凹槽环可以相应切换四个通道的开闭状态，使其中两个通道同步打开，而在这之前另外两通道已同步被关闭，反过来也是如此，四通道中有二个通道是增压通道，它们同时可以将被控介质的高压端介质压力引入伐[20]中，然后根据伐芯位移情况可以通过其中一个通道将介质压力信号输出到膜式调节伐[20]的上膜室或是通过其中另一个通道输出到下膜室，而另二个通道为泄压通道，它们可以将调节伐[20]的上下膜室的介质压根据伐芯移位情况泄到被控介质的低压端或是通过三通伐[22]排空。在切换通道过程中，在一定情况下，一个增压通道被打开的同时，另一个泄压通道同步也会打开，这样输出动力信号输到膜式调节伐[20]时，膜头上一增一减动力信号的压力可以使伐[20]得到调节。由此调节动力信号变送单元在与调节伐[20]组成自动控制系统中，可以将被控介质的压力作为调节动力源，根据操作工艺参数的要求，将这个动力源变换成调节信号输出到调节伐[20]的膜头上，对调节伐[20]进行控制操作。
7.根据权利要求1所说的信号放大单元可以在差压变送调节器中不采用这种形式，而是感应活塞膜头[2]的位移信号不经放大单元进行信号放大，就直接作用于八通分配伐芯[13]上。
全文摘要
自力式差压变送调节器是自动化操作仪表单元，它与膜式调节阀配合可以构成独立的稳压和衡温的自力式自动控制调节系统，调节器不用辅助动力源，而是可以用被控介质的流体压力作为动力源，根据调节器感应到的被控对象的差压信号来指挥膜式调节阀进行流量的调节，进而达到对被控介质的稳压或是衡温的控制，它可以在工艺大幅度波动情况下进行调节，控制精度可达到0.02MPa或是1℃，可以独成体系，配合在各种规格口径的膜式调节阀中使用。
文档编号G05B13/00GK1080069SQ92107598
公开日1993年12月29日 申请日期1992年6月11日 优先权日1992年6月11日
发明者任史勃 申请人:任史勃