專利名稱：控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制在流體流通路徑中的流體流速的電磁閥。
背景技術(shù)：
這種閥特別地用于調(diào)節(jié)供給氣體燃燒器或鍋爐的氣體流速。
本領(lǐng)域中已經(jīng)公知的是通過一個(gè)密封閥連續(xù)調(diào)節(jié)氣體流速，該密封閥軸向移動(dòng)并與一個(gè)支座配合來確定在氣體通道中可在完全打開位置與最小打開位置之間調(diào)節(jié)的氣體通道部分。一般來講，能夠連續(xù)調(diào)節(jié)氣體流速的電磁閥并不提供直到完全切斷的調(diào)節(jié)，必須將它們與一個(gè)切斷閥共同作用。
另外還知道一種使用多個(gè)閥的技術(shù)以用于調(diào)節(jié)氣體流速，這些閥平行連接并分別通過一部分最大氣體流速。在這種情況下，每個(gè)電磁閥能夠完全切斷其自身通道，全部閥的關(guān)閉可完全切斷氣體通道。缺點(diǎn)在于對(duì)氣體流速的調(diào)節(jié)不連續(xù)，每個(gè)電磁閥限定一個(gè)調(diào)節(jié)水平。
在所有的情況下，目前生效的管理氣流控制的標(biāo)準(zhǔn)提出了兩個(gè)彼此先后串聯(lián)的安全系統(tǒng)，以確保在不能向電磁閥供電的情況下安全關(guān)閉。
因此在使用多個(gè)平行連接的閥的技術(shù)中，必須將一個(gè)安全電磁閥串聯(lián)增強(qiáng)到該組平行電磁閥上。
在這種連續(xù)調(diào)節(jié)電磁閥技術(shù)中，當(dāng)連續(xù)調(diào)節(jié)電磁閥與一個(gè)完全切斷電磁閥共同作用時(shí)，還必須增加一個(gè)安全電磁閥，以確保在不能供電的情況下雙重關(guān)閉。
顯然，上面所述的系統(tǒng)使裝置非常復(fù)雜，造成必須同時(shí)使用多個(gè)電磁閥和它們的控制電路。
從DE1806094B中還知道，雙重安全電磁閥以開/關(guān)方式工作。在上述文獻(xiàn)中，密封閥安裝在管狀本體的一端，其中緊固到一個(gè)驅(qū)動(dòng)磁芯上的致動(dòng)桿在該端滑動(dòng)。驅(qū)動(dòng)磁芯由一個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生一個(gè)使該磁驅(qū)動(dòng)芯軸向移動(dòng)的磁場。一個(gè)故障安全/故障保護(hù)的第二磁芯可相對(duì)于第一驅(qū)動(dòng)磁芯軸向移動(dòng)，并通過一個(gè)非磁性環(huán)與其分離。該故障安全的第二磁芯在密封閥的方向彈簧加載，并由一個(gè)故障安全第二線圈磁力驅(qū)動(dòng)，該第二線圈產(chǎn)生一個(gè)使故障安全的第二磁芯軸向移動(dòng)的磁場。該密封閥由一個(gè)彈簧朝閥座推動(dòng)。這種裝置不提供對(duì)面向閥座的密封閥位置的連續(xù)調(diào)節(jié)該閥以開/關(guān)方式工作，根據(jù)線圈的激勵(lì)狀態(tài)，密封閥能夠僅位于一個(gè)完全打開位置和一個(gè)關(guān)閉位置。另外，驅(qū)動(dòng)磁芯不是緊固到密封閥上，而是通過一個(gè)在緊固到密封閥上的缸體中滑動(dòng)的桿連接到密封閥上。另外，為了打開該閥，必須產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場來使磁芯彼此吸附，這樣必須使用大功率和大體積的線圈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是，在同一時(shí)間確保，首先對(duì)流體流通路徑中的流體流速進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，其次在不能向電磁閥供電的情況下安全切斷，并使用少量的電磁閥和控制電路來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，以簡化裝置并降低其成本。
本發(fā)明某些實(shí)施例要解決的另一個(gè)問題是，通過電機(jī)對(duì)調(diào)節(jié)電磁閥進(jìn)行控制，以連續(xù)和精確地調(diào)節(jié)，同時(shí)確保電機(jī)自動(dòng)返回電磁閥切斷位置，而沒有擠壓/壓壞密封件或者將密封件粘附現(xiàn)象放大的危險(xiǎn)，也沒有電機(jī)打滑或突然制動(dòng)/卡住(jam)的危險(xiǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述和其它目的，本發(fā)明提供一種控制和安全裝置，用于流動(dòng)通過裝置主體中的流體流通路徑的流體，該裝置包括-一個(gè)軸向移動(dòng)密封閥，該密封閥與一支座配合，以確定在流體通道中，可在完全打開位置與一切斷位置之間調(diào)節(jié)的流體通道部分，
-一個(gè)線性致動(dòng)器，該線性致動(dòng)器通過一個(gè)軸向移動(dòng)連接桿直接與密封閥機(jī)械連接，用于在其完全打開和切斷位置之間連續(xù)軸向移動(dòng)面向支座的密封閥，從而能夠連續(xù)調(diào)節(jié)面向支座的密封閥的位置；根據(jù)本發(fā)明-該連接桿包括同軸并獨(dú)立的一個(gè)第一區(qū)段和一個(gè)第二區(qū)段，該第一區(qū)段緊固到密封閥上，第二區(qū)段由線性致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)區(qū)段能夠在一個(gè)相對(duì)靠在一起的位置與一個(gè)相對(duì)于氣隙相對(duì)離開的位置之間相對(duì)于彼此軸向移動(dòng)，-連接桿的第一和第二區(qū)段中的每一個(gè)包括至少一個(gè)鐵磁體材料連接部分，這兩個(gè)連接部分的兩個(gè)各自的接觸表面彼此面對(duì)，-一個(gè)復(fù)位彈簧推動(dòng)密封閥和連接桿的第一區(qū)段離開連接桿的第二區(qū)段，從而將密封閥彈簧加載到切斷位置，-一個(gè)帶有勵(lì)磁線圈的磁耦合回路磁耦合到連接桿的區(qū)段的連接部分上，并成形為有選擇地產(chǎn)生一個(gè)在連接桿的區(qū)段的兩個(gè)連接部分之間循環(huán)/流通的磁場，上述磁場使連接桿的區(qū)段克服由復(fù)位彈簧施加的回復(fù)力而朝彼此相互磁吸引，當(dāng)兩個(gè)區(qū)段位于相對(duì)靠在一起的位置時(shí)，上述磁吸引力大于復(fù)位彈簧的回復(fù)力。
因而向勵(lì)磁線圈供電使連接桿的區(qū)段相互吸附，確保密封閥機(jī)械耦合到線性致動(dòng)器上用于其功能移動(dòng)，中斷向勵(lì)磁線圈供電使連接桿的區(qū)段彼此釋放，確保密封閥脫開，然后由復(fù)位彈簧返回到關(guān)閉位置，而不論線性致動(dòng)器的狀態(tài)如何。
在說明書和權(quán)利要求中，短語“線性致動(dòng)器”表示任何這樣的元件，用于軸向和連續(xù)地移動(dòng)密封閥并將其保持在完全打開和關(guān)閉的極限位置之間的任何位置，在中斷供電的情況下，這種元件保持固定在位置上。這種線性致動(dòng)器的一個(gè)例子是與一螺旋千斤頂相互作用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
根據(jù)一種選擇方案，連接桿的區(qū)段的連接部分具有各自的平面接觸面。
可替換地，連接桿的區(qū)段的連接部分具有各自對(duì)應(yīng)的截頭圓錐形接觸表面。
該線性致動(dòng)器優(yōu)選地包括一個(gè)電機(jī)，例如一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。
該裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括-一個(gè)傳感器，該傳感器響應(yīng)在勵(lì)磁線圈中流動(dòng)的電流，并在磁耦合回路由于連接桿的區(qū)段朝彼此移動(dòng)并彼此吸附而關(guān)閉時(shí)，傳感器產(chǎn)生一個(gè)電耦合信號(hào)，及-一個(gè)線性致動(dòng)器的控制電路，該控制電路接收該電耦合信號(hào)，并在接收到上述電耦合信號(hào)之后在關(guān)閉方向中斷對(duì)線性致動(dòng)器的激勵(lì)。
通過這種方式，當(dāng)中斷供電時(shí)，不論線性致動(dòng)器的位置在哪里，線性致動(dòng)器就返回到一個(gè)很好限定的關(guān)閉位置，而不會(huì)導(dǎo)致密封閥過分地夾持到支座上。線性致動(dòng)器的關(guān)閉位置精確地和可重復(fù)地限定。這避免了在密封閥過分壓制到支座上時(shí)會(huì)發(fā)生的線性致動(dòng)器的電機(jī)突然制動(dòng)/卡住的危險(xiǎn)。
在第一個(gè)簡化實(shí)施例中，磁耦合回路和勵(lì)磁線圈是裝置主體的部件，在沒有供電的情況下該組件構(gòu)成一個(gè)安全切斷控制閥。
在這種情況下，為滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)本發(fā)明的裝置必須進(jìn)一步與一個(gè)安全閥相互作用，該安全閥具有一個(gè)由一移動(dòng)磁芯承載的安全密封閥，該移動(dòng)磁芯由一個(gè)復(fù)位彈簧彈簧加載到一個(gè)切斷位置，并受到由一個(gè)安全閥磁回路和一個(gè)致動(dòng)線圈產(chǎn)生的閥打開磁場的作用，安全閥在流體流通路徑中串聯(lián)連接，安全閥致動(dòng)線圈與安全切斷控制閥的勵(lì)磁線圈同時(shí)被激勵(lì)。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例還包括一個(gè)安全閥，該安全閥具有一個(gè)由一移動(dòng)磁芯承載的安全密封閥，該移動(dòng)磁芯由一個(gè)復(fù)位彈簧彈簧加載到一個(gè)切斷位置，并受到由一個(gè)安全閥磁回路和一個(gè)致動(dòng)線圈產(chǎn)生的閥打開磁場的作用，安全閥在流體流通路徑中串聯(lián)連接，該安全閥磁回路成形為同時(shí)構(gòu)成安全關(guān)閉控制閥的磁耦合回路，致動(dòng)線圈同時(shí)完成安全切斷控制閥勵(lì)磁線圈的功能。
附圖簡介本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面參照附圖對(duì)特定實(shí)施例的描述中顯現(xiàn)出來，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種流體流速控制和安全裝置的第一實(shí)施例的示意性剖視圖，位于切斷位置；圖2是圖1中裝置的示意性剖視圖，位于調(diào)節(jié)位置；圖3是圖1中裝置的示意性剖視圖，在中斷供電的情況下位于切斷位置；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種流體流速控制和安全裝置的第二實(shí)施例的示意性剖視圖，位于完全切斷位置；圖5是圖4中裝置的剖視圖，其中安全電磁閥打開，調(diào)節(jié)電磁閥關(guān)閉；圖6是圖4中裝置的示意性剖視圖，位于流速調(diào)節(jié)位置；及圖7是圖4中裝置的示意性剖視圖，在中斷供電的情況下位于雙重安全切斷位置。
優(yōu)選實(shí)施例的描述在圖1至3中所示的實(shí)施例中，流體流速控制和安全裝置首先提供了連續(xù)調(diào)節(jié)流體流速的功能，其次提供了在沒有向裝置供電的情況下自動(dòng)切斷的功能。
該裝置包括一個(gè)主體1，其中在入口2與出口3之間設(shè)有一個(gè)流體流通路徑。在圖1中所示的實(shí)施例中，流體路徑穿過入口2，然后穿過上游室4，一個(gè)下游室5，一個(gè)出口室6，最后到達(dá)出口3。
在上游室4與下游室5之間，一個(gè)密封閥7沿軸線I-I軸向移動(dòng)，并與一支座8配合，以確定在流體通道中可在完全打開位置與切斷位置之間調(diào)節(jié)的流體通道區(qū)段。圖1示出切斷位置。
密封閥7通過一個(gè)連接桿9直接與一個(gè)線性致動(dòng)器10機(jī)械連接。該線性致動(dòng)器10適于在完全打開位置與切斷位置之間軸向移動(dòng)連接桿9和密封閥7，并將它們保持在最遠(yuǎn)位置之間任意選擇的調(diào)節(jié)位置。線性致動(dòng)器10可包括例如通過一控制電路11供電的電機(jī)。
連接桿9是兩個(gè)單獨(dú)部件，包括獨(dú)立的第一和第二同軸區(qū)段12和13。第一區(qū)段12緊固到密封閥7上。第二區(qū)段13由線性致動(dòng)器10驅(qū)動(dòng)。通過沿軸線I-I在主體1中滑動(dòng)，兩個(gè)區(qū)段12和13可在一個(gè)相對(duì)靠在一起的位置(圖1)與一個(gè)相對(duì)離開的位置(圖3)之間相對(duì)于彼此軸向移動(dòng)。
連接桿9的第一區(qū)段12包括至少一個(gè)鐵磁體材料連接部分14。相似地，連接桿9的第二區(qū)段13包括一個(gè)鐵磁體材料連接部分15。該兩個(gè)連接部分14和15具有相互面對(duì)的各接觸表面16和17。
一復(fù)位彈簧18在支座8的方向，即遠(yuǎn)離連接桿9的第二區(qū)段13的方向?qū)⒚芊忾y7和連接桿9的第一區(qū)段12推動(dòng)到電磁閥被切斷的位置。
帶有勵(lì)磁線圈20的一個(gè)磁耦合回路19與連接桿9的區(qū)段12和13的連接部分14和15磁耦合。磁耦合回路19成形為有選擇地產(chǎn)生一個(gè)在區(qū)段12和13的連接部分14和15之間循環(huán)/流通的磁場。圖1中示出，勵(lì)磁線圈20是一個(gè)環(huán)繞連接桿9的鐵磁體材料連接部分14和15的環(huán)形線圈。C形磁耦合回路19閉合兩個(gè)連接部分14和15之間勵(lì)磁線圈20外部的磁力線，一方面在磁耦合回路19的遠(yuǎn)極19a和近極19b之間，另一方面在連接桿9的各連接部分14和15之間，僅留一個(gè)狹窄的氣隙。在連接桿9的連接部分14和15的各接觸表面16和17之間的界面有一個(gè)第三氣隙E，圖3中更清楚地示出位于相對(duì)較遠(yuǎn)的位置。
勵(lì)磁線圈20通過輸入導(dǎo)體21供應(yīng)電流。當(dāng)電流存在時(shí)，勵(lì)磁線圈20產(chǎn)生一個(gè)磁場，該磁場在磁耦合回路19和連接部分14和15中流動(dòng)，使連接桿9的區(qū)段12和13克服由復(fù)位彈簧18施加的回復(fù)力而朝彼此相互磁吸引。勵(lì)磁線圈20及其勵(lì)磁電流選擇成使得位于相對(duì)靠在一起位置的連接桿9的兩個(gè)區(qū)段12和13之間施加的磁引力大于復(fù)位彈簧18的回復(fù)力。
結(jié)果，向勵(lì)磁線圈20供應(yīng)電能可保持連接桿9的區(qū)段12和13吸附在一起，確保在縱向移動(dòng)而調(diào)節(jié)流體流速的情況下密封閥7固定地機(jī)械耦合到線性致動(dòng)器10上。
顯然，當(dāng)區(qū)段12和13相對(duì)于氣隙E位于相對(duì)遠(yuǎn)離的位置時(shí)，由于氣隙的存在，由勵(lì)磁線圈20產(chǎn)生的磁通量較低，因而如果要求勵(lì)磁線圈20為確保區(qū)段12和13的相互磁吸引而進(jìn)行的激勵(lì)大于由復(fù)位彈簧18施加的回復(fù)力，則必須使用高能勵(lì)磁線圈20。該裝置的體積將會(huì)很大地增加，生產(chǎn)成本將更高，激勵(lì)線圈所消耗的能量也是這樣。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地使用一個(gè)低能線圈，該線圈僅具有當(dāng)區(qū)段12和13位于靠在一起的位置時(shí)足夠使它們保持彼此吸附的能量，當(dāng)存在氣隙E時(shí)，磁力吸引變得不足以使區(qū)段12和13朝彼此移動(dòng)。由于線性致動(dòng)器的存在，該裝置這時(shí)可通過勵(lì)磁線圈20的激勵(lì)而回復(fù)到在線性致動(dòng)器與密封閥之間連續(xù)機(jī)械連接的狀態(tài)，該線性致動(dòng)器可使區(qū)段12和13彼此相對(duì)移動(dòng)，使它們?cè)诨謴?fù)供電后彼此接觸。
現(xiàn)在參照附圖1至3進(jìn)一步說明所述裝置的操作。
圖1中，所述裝置位于固定切斷位置密封閥7支承于支座8上，以完全切斷上游室4與下游室5之間的流體流通路徑。密封閥7由連接桿9的第一區(qū)段12保持在該位置，第一區(qū)段12自身由彈簧18和第二區(qū)段13推動(dòng)，第二區(qū)段13自身由線性致動(dòng)器10加載。該裝置保持這種狀態(tài)，而不考慮勵(lì)磁線圈20的激勵(lì)。
圖2中示出處于正常流體流速調(diào)節(jié)操作中的裝置向勵(lì)磁線圈20供應(yīng)電流，使連接桿9的區(qū)段12和13固定地彼此吸附在一起。在這種情況下，線性致動(dòng)器10可相對(duì)于支座8沿連接桿9和密封閥7的縱向軸線I-I移動(dòng)，以連續(xù)調(diào)節(jié)確定流體流通路徑中的流體流速的流體通道部分71。只要?jiǎng)?lì)磁線圈20被激勵(lì)，密封閥7就與線性致動(dòng)器10保持耦合。
如果中斷向勵(lì)磁線圈20供電，則裝置呈現(xiàn)圖3中所示的狀態(tài)由于來自勵(lì)磁線圈20的電力供應(yīng)斷開，磁耦合回路19中的磁場消失，結(jié)果連接桿9的區(qū)段12和13之間的磁吸引力消失。第二區(qū)段13保持固定，其位置由線性致動(dòng)器10確定，線性致動(dòng)器10由于電力不存在而同樣固定。另一方面，第二區(qū)段12通過復(fù)位彈簧18朝切斷位置移動(dòng)，結(jié)果密封閥7自動(dòng)壓靠在支座8上，從而完全切斷電磁閥。
在圖3的位置中，當(dāng)電力供應(yīng)中斷而線性致動(dòng)器10位于完全或部分打開位置時(shí)，較大的第三氣隙E將兩個(gè)區(qū)段12和13分開。因而區(qū)段12和13相對(duì)于氣隙E位于一個(gè)相對(duì)遠(yuǎn)離的位置。
當(dāng)恢復(fù)供電時(shí)，由于該第三氣隙E，由勵(lì)磁線圈E產(chǎn)生的磁場不足以使磁吸引力克服復(fù)位彈簧18的回復(fù)力使區(qū)段12和13彼此吸附在一起。線性致動(dòng)器10必須在第一區(qū)段12的方向移動(dòng)第二區(qū)段13，將接觸表面16和17朝彼此移動(dòng)，直到第三氣隙E充分變小，區(qū)段12和13彼此吸附。然后電磁閥恢復(fù)其流體流速調(diào)節(jié)功能。
圖1中還示出在恢復(fù)供電后，當(dāng)線性致動(dòng)器10返回切斷位置時(shí)用于自動(dòng)指令其停止的裝置。事實(shí)上，從圖3中所示的安全切斷位置，其中致動(dòng)器保持連接桿9的第二區(qū)段13從連接桿9的第一區(qū)段12縮回，該第二區(qū)段12由復(fù)位彈簧18推入切斷位置，當(dāng)恢復(fù)供電時(shí)，必須控制線性致動(dòng)器10，使得它使接觸表面16和17朝彼此移動(dòng)，其間有一個(gè)足夠小的用于磁場的距離，使連接桿9的區(qū)段12和13再次吸附在一起。但此時(shí)必須在實(shí)現(xiàn)該吸附后立即控制線性致動(dòng)器10的停止，否則線性致動(dòng)器10繼續(xù)移動(dòng)并將連接桿9和密封閥7壓靠在支座8上，擠壓/壓壞這些密封件，如密封件70。另外，如果當(dāng)吸附實(shí)現(xiàn)時(shí)線性致動(dòng)器10沒有停止，則線性致動(dòng)器10會(huì)滑動(dòng)而失去其位置對(duì)準(zhǔn)，這會(huì)降低密封閥7的隨后打開調(diào)節(jié)的精度。
圖1實(shí)施例中，在連接桿9的兩個(gè)區(qū)段12和13之間實(shí)現(xiàn)耦合之后，立即中斷向致動(dòng)器供電。
為此，將一個(gè)響應(yīng)在勵(lì)磁線圈20中流動(dòng)的電流的傳感器22插入向勵(lì)磁線圈20供電的輸入導(dǎo)體21中；當(dāng)磁耦合回路19由于連接桿9的區(qū)段12和13朝彼此移動(dòng)并吸附在一起而閉合時(shí)，傳感器22在其輸出端23產(chǎn)生一個(gè)電耦合信號(hào)。傳感器22的輸出端23與控制電路11的輸入端24連接。因而線性致動(dòng)器10的控制電路11接收電耦合信號(hào)，并適于在接收到上述電耦合信號(hào)之后在密封閥7的關(guān)閉方向中斷向線性致動(dòng)器10供電。
在圖1至3中所示的實(shí)施例中，磁耦合回路19和勵(lì)磁線圈20是裝配到裝置主體1上的元件，該組件構(gòu)成了一個(gè)控制閥，該控制閥在沒有供電的情況下可安全切斷。
為滿足可應(yīng)用的安全標(biāo)準(zhǔn)，可將圖1至3中所示的安全切斷控制閥與本領(lǐng)域技術(shù)人員任意已知型號(hào)的安全閥在流體流動(dòng)路徑中串聯(lián)連接。
例如，可將上述安全切斷閥與一個(gè)安全閥相連以共同作用，該安全閥具有一個(gè)由移動(dòng)磁芯承載的密封閥，該移動(dòng)磁芯由一個(gè)復(fù)位彈簧進(jìn)行彈簧加載至一關(guān)閉位置，并受到由一個(gè)磁回路和一個(gè)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的閥打開磁場的作用。在這種情況下，與圖1至3中所示的裝置的勵(lì)磁線圈20同時(shí)向安全閥的致動(dòng)線圈供電。
盡管如此，可以優(yōu)選圖4至7中所示的實(shí)施例，因?yàn)樗箍刂崎y的安全加倍。
在該實(shí)施例中，圖4中右半部所示的安全切斷控制閥A與圖4中左半部所示的一個(gè)安全閥B共同作用。
該安全關(guān)閉控制閥A具有與圖1至3中所示第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。因此它包括由相同的參考數(shù)字表示的相同的部件，特別包括主體1，入口2，出口3，上游室4，下游室5，出口室6，密封閥7，支座8，連接桿9，線性致動(dòng)器10，連接桿9的第一區(qū)段12，連接桿9的第二區(qū)段13，鐵磁體材料連接部分14和15，復(fù)位彈簧18，以及帶有遠(yuǎn)極19a和近極19b的磁耦合回路19。
在圖4至7中所示的實(shí)施例中，安全切斷控制閥A以下面所述的方式在磁耦合回路19以及在磁耦合回路19中產(chǎn)生磁場的勵(lì)磁線圈的結(jié)構(gòu)上有所不同。
安全閥B設(shè)置在同一主體1中，并串聯(lián)到安全切斷控制閥A的主入口25和入口2之間的流體流通路徑中。安全閥B包括一個(gè)由移動(dòng)磁芯27承載的安全密封閥26，該移動(dòng)磁芯27可沿一縱向軸線II-II在主體1中滑動(dòng)，從而在圖4中所示的一個(gè)切斷位置與圖5和6中所示的一個(gè)打開位置之間移動(dòng)安全密封閥26，在該切斷位置，它支承在一個(gè)安全支座28上，以阻止任何流體通過，在該打開位置，它從安全支座28縮回，以允許流體從主入口25流動(dòng)到安全切斷控制閥B的入口2。
移動(dòng)磁芯27由復(fù)位彈簧29朝一個(gè)切斷位置彈簧加載。
移動(dòng)磁芯27與一個(gè)沿軸線II-II同軸設(shè)置的固定磁芯30相連，并通過一個(gè)氣隙31與該固定磁芯30分開。由一個(gè)電源供電的致動(dòng)線圈32環(huán)繞磁芯27和30設(shè)置。
從遠(yuǎn)極19a開始，磁耦合回路19包括一個(gè)遠(yuǎn)極板119a，其一部分位于移動(dòng)磁芯27附近以將其磁耦合到上述移動(dòng)磁芯27上。相似地，從近極19b開始，磁耦合回路19包括一個(gè)近極板19b，其一部分位于固定磁芯30附近用于確保其磁耦合。因此由致動(dòng)線圈32產(chǎn)生的磁場使固定磁芯30和移動(dòng)磁芯27相互吸引，這種吸引會(huì)減小所述氣隙31，并使兩個(gè)磁芯27和30彼此吸附在一起而打開安全閥B。同時(shí)，由致動(dòng)線圈32產(chǎn)生的磁場在磁耦合回路19中擴(kuò)展到遠(yuǎn)至磁極19a和19b，然后在連接桿9的連接部分14和15中擴(kuò)展，使連接桿9的區(qū)段12和13吸附在一起，使線性致動(dòng)器10能夠控制安全切斷控制閥A。
結(jié)果，安全閥B的磁路成形為同時(shí)構(gòu)成安全切斷控制閥A的磁耦合回路19，致動(dòng)線圈32同時(shí)完成安全切斷控制閥A的勵(lì)磁線圈的功能。
下面參照附圖4至7進(jìn)一步說明所述裝置的操作。
在圖4中，該裝置位于一安全關(guān)閉位置安全切斷控制閥A位于完全切斷位置，密封閥7支承在支座8上。相似地，安全閥B位于切斷位置，致動(dòng)線圈沒有被激勵(lì)，從而用將安全密封閥26壓靠在安全支座28上的復(fù)位彈簧29反向推動(dòng)安全密封閥26和移動(dòng)磁芯27。
在圖5中，致動(dòng)線圈32被激勵(lì)，這使得移動(dòng)磁芯27被固定磁芯30吸引，并從安全支座28縮回安全密封閥26，以打開流體通道。但流體通道繼續(xù)由安全切斷控制閥A關(guān)閉，其線性致動(dòng)器10還沒有打開。
在圖6中，裝置處于調(diào)節(jié)狀態(tài)向致動(dòng)線圈32供電，它產(chǎn)生一個(gè)磁場，該磁場同時(shí)打開安全閥B，并使連接桿9的區(qū)段12和13吸附在一起，線性致動(dòng)器10根據(jù)需要有效地相對(duì)于支座8移動(dòng)密封閥7，以調(diào)節(jié)流體通道部分71。
從圖6中所示的調(diào)節(jié)位置開始，如果中斷向致動(dòng)線圈32供電，則所述裝置呈現(xiàn)出圖7中所示的安全關(guān)閉狀態(tài)當(dāng)磁耦合回路19中的磁場消失時(shí)，由復(fù)位彈簧29將移動(dòng)磁芯27和安全密封閥26反向推動(dòng)回到一個(gè)關(guān)閉位置，以提供一第一安全關(guān)閉；同時(shí)，磁耦合回路19中磁場的消失使連接桿9的第一區(qū)段12與第二區(qū)段13分離，結(jié)果連接桿9的第一區(qū)段12和密封閥7由復(fù)位彈簧18反向推動(dòng)到一個(gè)靠在支座8上的切斷位置，以自動(dòng)提供一第二安全關(guān)閉。
當(dāng)恢復(fù)向致動(dòng)線圈32供電時(shí)，安全閥B打開，但安全切斷控制閥A保持關(guān)閉，直到操作員或一適當(dāng)?shù)某绦蚴咕€性致動(dòng)器10在連接桿9的區(qū)段12和13朝彼此移動(dòng)的方向操作，將兩個(gè)區(qū)段吸附在一起，然后在打開安全切斷控制閥A的方向操作。
顯然，該第二實(shí)施例對(duì)于提供雙倍安全切斷控制閥特別經(jīng)濟(jì)。
如圖4至7中所示，移動(dòng)磁芯27與固定磁芯30之間的氣隙31為截頭圓錐形。這種形狀有利于在長行程中吸引移動(dòng)磁芯27。另一方面，如圖3中更好地看到的，位于連接桿9的兩個(gè)區(qū)段12和13之間的第三氣隙E由兩個(gè)平面接觸面16和17限定，因?yàn)榇篌w上在長行程中不需要提供在兩個(gè)區(qū)段12和13之間的拖動(dòng)。盡管如此，可替換地，仍可以與氣隙31相同的方式設(shè)置各對(duì)應(yīng)的截頭圓錐形接觸表面16和17。
本發(fā)明并不限于所明確描述的實(shí)施例，而是包括在下面權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種變型和一般化。
權(quán)利要求
1.一種控制和安全裝置，用于流動(dòng)通過裝置主體(1)中的流體流通路徑的流體，所述裝置包括-一個(gè)軸向移動(dòng)密封閥(7)，所述密封閥(7)與一支座(8)配合作用，以確定在流體通道中可在一完全打開位置與一切斷位置之間調(diào)節(jié)的流體通道部分(71)，-一個(gè)線性致動(dòng)器(10)，所述線性致動(dòng)器(10)通過一個(gè)軸向移動(dòng)連接桿(9)直接與密封閥(7)機(jī)械連接，用于在其完全打開和切斷位置之間連續(xù)軸向移動(dòng)面向支座(8)的密封閥(7)，從而能夠連續(xù)調(diào)節(jié)面向支座(8)的密封閥(7)的位置，其特征在于-所述連接桿(9)包括同軸并獨(dú)立的一個(gè)第一區(qū)段(12)和一個(gè)第二區(qū)段(13)，所述第一區(qū)段(12)緊固到密封閥(7)上，第二區(qū)段(13)由線性致動(dòng)器(10)驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)區(qū)段(12，13)能夠在一個(gè)相對(duì)靠在一起的位置與一個(gè)相對(duì)于氣隙(E)相對(duì)離開的位置之間相對(duì)于彼此軸向移動(dòng)，-連接桿(9)的第一(12)和第二(13)區(qū)段中的每一個(gè)包括至少一個(gè)鐵磁體材料連接部分(14，15)，這兩個(gè)連接部分(14，15)的各自的接觸表面(16，17)彼此面對(duì)，-一個(gè)復(fù)位彈簧(18)推動(dòng)密封閥(17)和連接桿(9)的第一區(qū)段(12)離開連接桿(9)的第二區(qū)段(13)，從而將密封閥(7)彈簧加載到切斷位置，-一個(gè)帶有勵(lì)磁線圈(20)的磁耦合回路(19)磁耦合到連接桿(9)的區(qū)段(12，13)的連接部分(14，15)上，并成形為有選擇地產(chǎn)生一個(gè)在連接桿的區(qū)段(12，13)的兩個(gè)連接部分(14，15)之間循環(huán)的磁場，上述磁場使連接桿(9)的區(qū)段(12，13)克服由復(fù)位彈簧(18)施加的回復(fù)力而朝彼此相互磁吸引，當(dāng)兩個(gè)區(qū)段(12，13)位于相對(duì)靠在一起的位置時(shí)，上述磁吸引力大于復(fù)位彈簧(18)的回復(fù)力，結(jié)果對(duì)勵(lì)磁線圈(20)的激勵(lì)保持連接桿(9)的區(qū)段(12，13)吸附在一起，確保密封閥(7)機(jī)械耦合到線性致動(dòng)器(10)上用于其功能移動(dòng)，中斷向勵(lì)磁線圈(20)的供電使連接桿(9)的區(qū)段(12，13)彼此釋放，確保密封閥(7)脫開，然后由復(fù)位彈簧(18)返回到關(guān)閉位置，而不論線性致動(dòng)器(10)的狀態(tài)如何。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，連接桿(9)的區(qū)段(12，13)的連接部分(14，15)具有各自的平面接觸面(16，17)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，連接桿(9)的區(qū)段(12，13)的連接部分(14，15)具有各自對(duì)應(yīng)的截頭圓錐形接觸表面(16，17)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述線性致動(dòng)器(10)包括一個(gè)電機(jī)。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，它包括-一個(gè)傳感器(22)，所述傳感器(22)響應(yīng)在勵(lì)磁線圈(20)中流動(dòng)的電流，并在磁耦合回路(19)由于連接桿(9)的區(qū)段(12，13)朝彼此移動(dòng)并彼此吸附而關(guān)閉時(shí)，傳感器(22)產(chǎn)生一個(gè)電耦合信號(hào)，及-一個(gè)線性致動(dòng)器(10)的控制電路(11)，所述控制電路(11)接收所述電耦合信號(hào)，并在接收到上述電耦合信號(hào)之后在關(guān)閉方向中斷對(duì)線性致動(dòng)器(10)的激勵(lì)。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，磁耦合回路(19)和勵(lì)磁線圈(20)是裝置主體(1)的部件，在沒有供電的情況下所述組件構(gòu)成一個(gè)安全切斷控制閥(A)。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，它還包括一個(gè)安全閥(B)，所述安全閥(B)具有一個(gè)由移動(dòng)磁芯(27)承載的安全密封閥(26)，所述移動(dòng)磁芯(27)由一個(gè)復(fù)位彈簧(29)彈簧加載到一個(gè)關(guān)閉位置，并受到由一個(gè)安全閥磁回路和一個(gè)致動(dòng)線圈(32)產(chǎn)生的閥打開磁場的作用，安全閥(B)在流體流通路徑中串聯(lián)連接，安全閥致動(dòng)線圈(32)與安全切斷控制閥(A)的勵(lì)磁線圈(20)同時(shí)被激勵(lì)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，它還包括一個(gè)安全閥(B)，所述安全閥(B)具有一個(gè)由移動(dòng)磁芯(27)承載的安全密封閥(26)，所述移動(dòng)磁芯(27)由一個(gè)復(fù)位彈簧(29)彈簧加載到一個(gè)關(guān)閉位置，并受到由一個(gè)安全閥磁路和一個(gè)致動(dòng)線圈(32)產(chǎn)生的閥打開磁場的作用，安全閥(B)在流體流通路徑中串聯(lián)連接，所述安全閥磁路成形為同時(shí)構(gòu)成安全關(guān)閉控制閥(A)的磁耦合回路(19)，致動(dòng)線圈(32)同時(shí)完成安全關(guān)閉控制閥(A)的勵(lì)磁線圈(20)的功能。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，勵(lì)磁線圈(20)及其激勵(lì)電流僅適于當(dāng)區(qū)段(12，13)位于靠在一起的位置時(shí)剛好足夠使它們保持彼此吸附。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)安全切斷控制閥(A)的裝置。可選擇地在流體流動(dòng)路徑中串聯(lián)地將一個(gè)安全閥(B)與上述安全切斷閥連接。在安全切斷控制閥(A)中，通過一個(gè)復(fù)位彈簧(18)將一個(gè)密封閥返回到貼靠于支座(8)上的密封位置，所述密封閥由用于連續(xù)調(diào)節(jié)閥打開的一個(gè)線性致動(dòng)器(10)和一個(gè)連接桿(9)控制。連接桿(9)包括兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)段(12，13)，它們至少部分由鐵磁體材料制成，并與一個(gè)由線圈(32)致動(dòng)的磁耦合回路(19)磁耦合。當(dāng)向線圈(32)供電時(shí)，上述線圈產(chǎn)生的磁場保持連接桿(9)的區(qū)段(12，13)彼此耦合，使得線性致動(dòng)器(10)能夠控制密封閥(7)。一旦中斷向工作線圈(32)供電，區(qū)段(12，13)分開，密封閥(7)返回上述密封位置，而不論線性致動(dòng)器(10)的位置如何。同時(shí)，安全閥(B)的止回閥(26)由一個(gè)復(fù)位彈簧(29)推動(dòng)回到密封位置。通過這種方式，產(chǎn)生了一個(gè)具有雙重安全系統(tǒng)的連續(xù)控制閥。
文檔編號(hào)F23N1/00GK1496460SQ02806171
公開日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2002年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者G·索利耶, G 索利耶 申請(qǐng)人:G.卡梯埃技術(shù)公司