專利名稱：一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)自動化儀器儀表裝置，尤其涉及一種電信號到氣 信號的轉(zhuǎn)換裝置。
技術(shù)背景電/氣轉(zhuǎn)換器作為電信號轉(zhuǎn)化為氣信號的裝置，廣泛應(yīng)用于石油、化工等自 動化生產(chǎn)部門。無論是電/氣閥門定位器還是轉(zhuǎn)換器，電/氣轉(zhuǎn)換裝置都是相同 的，轉(zhuǎn)換裝置簡稱為I/P轉(zhuǎn)換單元，其性能的穩(wěn)定性直接決定了定位器性或轉(zhuǎn) 換器性能好壞，是定位器或轉(zhuǎn)換器的核心技術(shù)。電子化、智能化產(chǎn)品的開發(fā)關(guān) 鍵就是I/P轉(zhuǎn)換元件的研發(fā)，按結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換裝置可分為線圈滑閥式、線圈噴嘴擋板式和壓電閥式三種結(jié)構(gòu)。線圈滑閥式主要在電磁閥中采用；線圈噴嘴擋板式I/P轉(zhuǎn)換單元，由于結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器一直采用這種結(jié)構(gòu)方式。壓電閥式的I/P轉(zhuǎn)換單元最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)90年代西門子公司推出的 SPIART PS智能閥門定位器中，因其具有高抗振動性、低功耗、低耗氣等特點(diǎn)， 非常適合于電子化、智能化閥門定位器對I/P轉(zhuǎn)換單元的要求，其結(jié)構(gòu)如附圖2 和圖3。圖2是壓電閥在初始狀態(tài)下示意圖，即不通電時，功能陶瓷片4作用在 噴嘴口 1上，這時，噴嘴口 2與噴嘴口 3與先導(dǎo)腔連通，形成為一個整體。如 圖3所示，當(dāng)電源5導(dǎo)通后功能陶瓷片4變形向上翹，把噴嘴口 3壓住，使噴 嘴口 2與噴嘴口 1連通。壓電轉(zhuǎn)換元件采用兩個壓電微型閥，壓電閥只有通和 斷兩種狀態(tài)，需要加大閥門開度，則打開進(jìn)氣閥，否則打開出氣閥，狀態(tài)穩(wěn)定 時，兩閥均處于切斷狀態(tài)，將執(zhí)行器鎖定在設(shè)定位置，這和傳統(tǒng)定位器相比較， 氣源損耗幾乎可以忽略不計。但由圖可看出當(dāng)其動作時功能陶瓷片4的前端必 須彎曲壓住噴嘴口將其堵住，這樣長時間動作會使功能陶瓷片4的前端和噴嘴 口的接觸面摩擦而受損；功能陶瓷片4的前端彎曲壓住噴嘴容易產(chǎn)生縫隙，這 就要求壓電片變形大同時要有一定的剛度，由于以上的不足，該裝置長時間使 用后會使電/氣轉(zhuǎn)換器失去原有的精度和穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對以上的不足提供一種具有高抗振動性、低功耗、 低耗氣的同時使用時間更長、更可靠的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置。本實(shí) 用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，包括進(jìn)氣通孔、通孔和排氣通孔，其特 征在于還包括上端蓋、下端蓋和壓電復(fù)合圓盤，壓電復(fù)合圓盤由上壓電圓片、 下壓電圓片和金屬電極構(gòu)成；上壓電圓片、下壓電圓片分別對稱固定在金屬電 極上、下面上；從上壓電圓片、下壓電圓片分別引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源的一極， 從金屬電極引導(dǎo)線連接到電源的另一極上；所述的壓電復(fù)合圓盤安裝在上端蓋 和下端蓋之間；所述的進(jìn)氣通孔、排氣通孔分別位于上端蓋和下端蓋的中間； 在上端蓋、下端蓋的內(nèi)表面進(jìn)氣通孔、排氣通孔處設(shè)有凸臺；通孔位于下端蓋 上靠近邊緣；所述的進(jìn)氣通孔、通孔和排氣通孔為圓柱通孔；所述的進(jìn)氣通孔、 通孔和排氣通孔為階梯形通孔。所述的壓電復(fù)合圓盤由上壓電圓片固定到金屬電極的上面構(gòu)成；從上壓電 圓片引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源的一極，從金屬電極引導(dǎo)線連接到電源的另一極上。所述的壓電復(fù)合圓盤由下壓電圓片固定到金屬電極的上面構(gòu)成；從下壓電 圓片引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源的一極，從金屬電極引導(dǎo)線連接到電源的另一極上。所述的壓電復(fù)合圓盤由壓電圓盤通過粘貼固定在金屬電極上構(gòu)成；所述的 壓電復(fù)合圓盤由壓電陶瓷鍍膜到金屬電極上構(gòu)成。所述的上端蓋、壓電復(fù)合圓盤和下端蓋通過螺釘進(jìn)行密封固定；所述的上 端蓋、壓電復(fù)合圓盤和下端蓋通過粘貼進(jìn)行密封固定。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換 裝置，通過一種簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了，高抗振動性、低功耗、低耗氣和使用時間 更長、更可靠、更安全等特點(diǎn)。

圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的通孔為階梯形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的常態(tài)時結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的使用時結(jié)構(gòu)示意圖7為本實(shí)用新型的實(shí)施例3的常態(tài)時結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本實(shí)用新型的實(shí)施例3的使用時結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、進(jìn)氣通孔，2、通孔，3、排氣通孔，4、金屬電極，5、下端 蓋，6、電源，7、上壓電圓片，8、下壓電圓片，9、上端蓋，10、凸臺。 圖2為西門子生產(chǎn)的SIPART PS系列中的轉(zhuǎn)換裝置初始狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為西門子生產(chǎn)的SIPART PS系列中的轉(zhuǎn)換裝置使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中1、進(jìn)氣通孔，2、通孔，3、排氣通孔，4、功能陶瓷片，5、電源。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:如圖l、圖2所示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，本新結(jié)構(gòu)電信號到 氣信號轉(zhuǎn)換裝置中采用的是壓電復(fù)合圓盤，由于壓電復(fù)合圓盤中的上壓電圓片 7、下壓電圓片8分別引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源6的一極，從金屬電極4引導(dǎo)線連接 到電源6的另一極上，在外電場作用下，壓電復(fù)合圓盤的上壓電圓片7極化方 向與電場相同，下壓電圓片8極化方向與電場相反，從而導(dǎo)致上壓電圓盤7收 縮，下壓電圓盤8伸長，整個壓電復(fù)合圓盤向下彎曲，調(diào)整好彎曲度使其能夠 將進(jìn)氣通孔l上的凸臺IO堵住，通孔2和排氣通孔3導(dǎo)通；相反調(diào)整電源6的 極性，壓電復(fù)合圓盤的上壓電圓片7極化方向與電場相反，下壓電圓片8極化 方向與電場相同，從而導(dǎo)致上壓電圓片7伸長，下壓電圓片8收縮，整個壓電 復(fù)合圓盤向上彎曲將排氣孔3上的凸臺10堵住，通孔2和進(jìn)氣通孔1導(dǎo)通；使 用時，要兩個閥門同時使用，壓電轉(zhuǎn)換元件采用兩個壓電微型閥，壓電閥只有 通和斷兩種狀態(tài)，需要加大閥門開度，則打開進(jìn)氣閥，否則打開排氣閥，狀態(tài) 穩(wěn)定時，兩閥均處于切斷狀態(tài)，將執(zhí)行器鎖定在設(shè)定位置。由于壓電復(fù)合圓盤 采用的是圓盤結(jié)構(gòu)，通過改變電壓的極性來確定通孔的通斷；動作時由于壓電 復(fù)合圓盤四周固定，圓盤中心球面同噴嘴孔接觸，同前面懸臂梁結(jié)構(gòu)相比較， 密封接觸更深、更完全這樣就不會由于長時間動作使接觸面發(fā)生偏移而出現(xiàn)漏 氣的現(xiàn)象發(fā)生，密封性明顯要好于懸臂梁結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2:如圖5所示的本實(shí)用新型的工業(yè)應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的下 端蓋5的周邊高度低一些，能使壓電復(fù)合圓盤將進(jìn)氣通孔1上的凸臺10密封住 為準(zhǔn)。如圖只在金屬電極4的下端固定下壓電圓片8，從下壓電圓片8引出導(dǎo)線 聯(lián)到電源6的一極，從金屬電極4引導(dǎo)線連接到電源6的另一極上，在外電場
作用下，壓電復(fù)合圓盤上的下壓電圓片8極化方向與電場相同，下壓電圓片8 收縮，整個壓電復(fù)合圓盤向上彎曲將排氣孔3上的凸臺10堵住，如圖6所示通 孔2和進(jìn)氣通孔1導(dǎo)通；電源6停止供電時壓電復(fù)合圓盤回復(fù)到原來的位置將 進(jìn)氣通孔l堵住。使用時的工作情況同實(shí)施例l。實(shí)施例3:如圖7所示的本實(shí)用新型的工業(yè)應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的下 端蓋5的周邊高度低一些，能使壓電復(fù)合圓盤將進(jìn)氣通孔1上的凸臺10密封住 為準(zhǔn)。如圖只在金屬電極4的上端固定上壓電圓片7，從上壓電圓片7引出導(dǎo)線 聯(lián)到電源6的一極，從金屬電極4引導(dǎo)線連接到電源6的另一極上，在外電場 作用下，壓電復(fù)合圓盤上的上壓電圓片7極化方向與電場相反，上壓電圓片7 伸長，整個壓電復(fù)合圓盤向上彎曲將排氣孔3上的凸臺IO堵住，如圖8所示通 孔2和進(jìn)氣通孔1導(dǎo)通；電源6停止供電時壓電復(fù)合圓盤回復(fù)到原來的位置將 進(jìn)氣通孔l堵住。使用時的工作情況同實(shí)施例l。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)， 根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、 一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，包括進(jìn)氣通孔(1)、通孔(2)和排 氣通孔(3)，其特征在于還包括上端蓋(9)、下端蓋(5)和壓電復(fù)合圓盤，壓 電復(fù)合圓盤由上壓電圓片(7)、下壓電圓片(8)和金屬電極(4)構(gòu)成；上壓 電圓片(7)、下壓電圓片(8)分別對稱固定在金屬電極(4)上、下面上；從 上壓電圓片(7)、下壓電圓片(8)分別引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源(6)的一極，從 金屬電極(4)引導(dǎo)線連接到電源(6)的另一極上；所述的壓電復(fù)合圓盤安裝 在上端蓋(9)和下端蓋(5)之間；所述的進(jìn)氣通孔(1)、排氣通孔(3)分別 位于上端蓋(9)和下端蓋(5)的中間；在上端蓋(9)、下端蓋(5)的內(nèi)表面 進(jìn)氣通孔(1)、排氣通孔(3)處設(shè)有凸臺(10);通孔(2)位于下端蓋(5) 上靠近邊緣。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所 述的進(jìn)氣通孔(1)、通孔(2)和排氣通孔(3)為圓柱通孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所 述的進(jìn)氣通孔(1)、通孔(2)和排氣通孔(3)為階梯形通孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所 述的壓電復(fù)合圓盤由上壓電圓片(7)固定到金屬電極(4)的上面構(gòu)成；從上 壓電圓片(7)引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源(6)的一極，從金屬電極(4)引導(dǎo)線連接 到電源(6)的另一極上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所 述的壓電復(fù)合圓盤由下壓電圓片(8)固定到金屬電極(4)的上面構(gòu)成；從下 壓電圓片(8)引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源(6)的一極，從金屬電極(4)引導(dǎo)線連接 到電源(6)的另一極上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 4或5所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特 征在于所述的壓電復(fù)合圓盤由壓電圓盤通過粘貼固定在金屬電極(4)上構(gòu)成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 4或5所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特 征在于所述的壓電復(fù)合圓盤由壓電陶瓷鍍膜到金屬電極(4)上構(gòu)成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的上端蓋(9)、壓電復(fù)合圓盤和下端蓋(5)通過螺釘進(jìn)行密封固定。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所 述的上端蓋(9)、壓電復(fù)合圓盤和下端蓋(5)通過粘貼進(jìn)行密封固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換裝置，包括進(jìn)氣通孔、通孔和排氣通孔，其特征在于還包括上端蓋、下端蓋和壓電復(fù)合圓盤，壓電復(fù)合圓盤由上壓電圓片、下壓電圓片和金屬電極構(gòu)成；上壓電圓片、下壓電圓片分別對稱固定在金屬電極上、下面上；從上壓電圓片、下壓電圓片分別引出導(dǎo)線串聯(lián)到電源的一極，從金屬電極引導(dǎo)線連接到電源的另一極上；所述的壓電復(fù)合圓盤安裝在上端蓋和下端蓋之間；所述的進(jìn)氣通孔、排氣通孔分別位于上端蓋和下端蓋的中間。該新結(jié)構(gòu)電/氣轉(zhuǎn)換裝置具有高抗振動性、低功耗、低耗氣和使用時間更長、更可靠、更安全等特點(diǎn)。由于其結(jié)構(gòu)簡單，不僅便于生產(chǎn)，而且成本低廉適于在工業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛推廣。
文檔編號F04B45/047GK201022022SQ20062009406
公開日2008年2月13日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者孫寶元, 李東明, 偉 王, 高云莉 申請人:大連交通大學(xué)