專利名稱：氣動控制器、氣動控制模塊和位置監視器的制作方法
技術領域：
本公開通常涉及氣動促動器控制，尤其涉及用于監視和控制氣動促動器的無線氣動控制器。
背景技術：
閥通常被用于過程控制系統中，以操縱流體的流動。該閥的操作典型地是至少部分通過一個如定位器的過程控制設備來控制。該定位器可以被操作地耦合到一個促動器組件，例如，耦合到一個機械地耦合到該閥的滑動桿促動器。在某些情況下，閥促動器可以提供特殊的安裝孔，安裝板或類似物，它們例如與該促動器的軛成為一體或附著在該促動器的該軛上，使該定位器能夠被安裝到該促動器組件。在某些情況下，無線位置監視器被安裝到該閥/促動器組件，以監視該閥的位置，并提供一個無線反饋信號來指示該促動器組件的位置。然而，為了利用由一個無線位置監視器收集的位置信息來控制該促動器組件，需要額外的設備、器件和連接。
實用新型內容在現有技術中，為了基于由該無線位置監視器收到的該位置信息來控制該促動器組件，該控制系統需要額外地利用氣動控制，該氣動控制被連接到該促動器組件并從該無線位置監視器分離。因此，本實用新型需要解決的技術問題是:無線位置監視器只能收集和傳達位置信息，并且相應地，其不能直接地控制該促動器組件。為了解決該技術問題，本實用新型提供了一種示例的氣動控制器，其特征在于，包括:外殼，該外殼被連接到促動器，并包括帶有無線通信接口的位置監視器；和氣動控制模塊，該氣動控制模塊被連接到該外殼，并操作地耦合到該促動器，其中，該氣動控制模塊包括氣動轉換器，該氣動轉換器被操作地耦合到該位置監視器。優選地，該外殼包括開口以接納該氣動控制模塊。優選地，該氣動控制器還包括蓋子，當該氣動控制模塊被移走時，該蓋子被固定在該開口上。優選地，通過有線連接器，該氣動控制模塊被操作地耦合到該位置監視器。優選地，該位置監視器用于監視該促動器的位置。優選地，該氣動控制器用于通過該無線通信接口向控制系統提供該促動器的位置。優選地，該氣動控制器用于通過該無線通信接口接收來自該控制系統的指令。優選地，該氣動控制模塊用于將該指令轉換為氣動信號。優選地，該氣動控制器用于利用該氣動信號控制該促動器的位置。本實用新型還提供了一種示例的氣動控制模塊，其特征在于，包括:氣動轉換器，其被操作地耦合到帶有無線通信接口的位置監視器；氣動放大器，其被操作地耦合到促動器；和控制模塊基礎，其操作地稱合該氣動轉換器和該氣動放大器。[0015]優選地，通過有線連接器，該氣動轉換器被操作地耦合到該位置監視器。優選地，該氣動轉換器用于將該位置監視器通過該無線通信接口接收的指令轉換為氣動信號。優選地，該氣動轉換器包括壓電先導閥或電磁先導閥中的至少一個。優選地，該氣動放大器包括短管閥、提升閥、氣動隔膜閥或氣動中繼閥中的至少一個。優選地，該控制模塊基礎用于將該氣動信號路由到該氣動放大器。優選地，該氣動放大器放大該氣動信號。優選地，該氣動放大器用于利用該氣動信號控制該促動器的位置。本實用新型也提供了一種示例的位置監視器，其特征在于，包括:外殼，其被連接到促動器；該外殼中的開口，其接納氣動控制模塊；和無線通信接口；其中，該位置監視器被操作地耦接到該氣動控制模塊的氣動轉換器。優選地，該位置監視器進一步包括一個蓋子，當該氣動控制模塊未被連接到該外殼時，該蓋子被固定在該外殼中的該開口上。優選地，該位置監視器用于監視該促動器的位置。優選地，該位置監視器通過該無線通信接口向控制系統提供該促動器的該位置。優選地，該位置監視器用于通過該無線通信接口接收來自該控制系統的指令。本實用新型又提供了一種示例的氣動控制器，其特征在于，包括:外殼，其被操作地耦合到促動器；位置監視器，其被包含在該外殼內，并帶有無線通信接口 ；和氣動控制模塊，其被包含在該外殼內，其中，該氣動控制模塊包括氣動轉換器，該氣動轉換器被操作地耦合到該位置監視器。優選地，通過有線連接器，該氣動控制模塊被操作地耦合到該位置監視器。優選地，該位置監視器用于監視該促動器的位置。優選地，該氣動控制器用于通過該無線通信接口向控制系統提供該促動器的該位置。優選地，該氣動控制器用于通過該無線通信接口接收來自該控制系統的指令。優選地，該氣動控制模塊用于把該指令轉換為氣動信號。優選地，該氣動控制器用于利用該氣動信號控制該促動器的位置。本實用新型的優點在于，該氣動控制器既能夠收集和傳達位置信息，并能夠直接地控制該促動器。
圖1示出了一個已知的促動器控制系統的示例的框圖。圖2示出了一個已知無線位置監視器的示例，該無線位置監視器可被用于與圖1中的該控制系統相連。圖3A示出了為本文所述的一個示例的無線氣動控制器。圖3B示出了圖3A中的該示例的無線氣動控制器的一個局部分解組件視圖。圖3C示出了圖3B中的該示例的無線氣動控制器的一個局部分解組件視圖。圖4A示出了圖3A中的該示例的無線氣動控制器，其中，氣動控制模塊被移除。[0041]圖4B示出了圖4A中的該示例的無線氣動控制器的一個局部分解組件視圖。圖5示出了實現圖3A中該示例的無線氣動控制器的一個促動器控制器系統的示例的框圖。
具體實施方式
通常，本文所述的該示例的無線氣動控制器可以被操作地耦合到一個促動器，以提供一個閥和促動器組件的無線的閥位置監視和氣動控制。更具體地，本文所述的該示例的無線氣動控制器可以監視一個閥和/或閥促動器位置，并可以把閥和/或閥促動器位置信息傳送到一個控制系統用于處理。該控制系統可以接著處理該位置信息(例如，進一步基于一個所需的控制點來決定該閥是否應該被打開/關閉)，并返回合適的指令到該無線氣動控制器。該無線氣動控制器可以處理這些指令以產生一個氣動信號，該氣動信號可被用于依照該控制系統發送的該指令來控制該促動器組件。因此，利用本文所述的該示例的無線氣動控制器的一個促動器控制系統只需要被安裝到該促動器/閥組件上的一個設備，該設備與一個控制系統通信以監視和控制該促動器組件的位置。另外，本文所述的該示例的無線氣動控制器使該氣動控制器能夠從一個無線氣動控制器被轉換為一個無線位置監視器，以滿足特殊應用的需求。該示例的無線氣動控制器的模塊化也使一個氣動控制模塊能夠 從該閥和促動器組件被分離，便于該氣動控制器的維護或保養。在詳細描述該示例的無線氣動控制器之前，結合下圖1對一個示例的已知促動控制系統100進行簡要介紹。如圖1所示，該氣動控制系統100包括一個控制系統102。該控制系統102通過一個有線通信路徑或鏈接106與一個氣動控制104通信(例如，發送指令至氣動控制104)。該氣動控制104通過一個氣動信號110控制一個促動器組件108。隨著該促動器組件108運行，一個無線位置監視器112監視該促動器組件108的位置。例如，該無線位置監視器112收到指示該促動器組件108位置的一個反饋信號114。該無線位置監視器112通過一個無線通信鏈接118把該位置信息傳送到一個網關116。該位置信息接著通過一個有線路徑或鏈接120從該網關116被傳送到該控制系統102。在圖1的該示例的已知促動器控制系統100中，為了基于由該無線位置監視器112收到的該位置信息來控制該促動器組件108，該控制系統102利用該氣動控制104，該氣動控制104被連接到該促動器組件108并從該無線位置監視器112分離。因此，該無線位置監視器112只能收集和傳達位置信息，并且相應地，其不能直接地控制該促動器組件108。圖2示出了一個已知的無線位置監視器200的示例，該位置監視器200可被用于連接圖1的該示例的促動器控制系統100。該示例的位置監視器200可以是，例如，一個Fisher^型號4300系列的位置監視器。該無線位置監視器200可以被操作地耦合到一個促動器組件，例如圖1中的該促動器組件108，以接收和無線地發送該促動器組件108的位置信息到一個控制系統，例如圖1中的該控制系統102。該示例的無線位置監視器200可以被安裝到例如一個旋轉閥或一個滑桿閥，以收集閥位置信息。該示例的無線位置監視器200可以收集和無線地發送該促動器組件108的位置信息到該控制系統102。該控制系統102接著可以利用該分離的氣動控制104控制該促動器組件108的位置。該示例的無線位置監視器200不能直接控制被安裝到其上的該促動器組件 108。圖3A示出了本文所述的一個示例的無線氣動控制器300。該示例的無線氣動控制器300包括一個外殼302，該外殼302包括一個帶有無線通信接口的位置監視器。該外殼302可以被操作地耦合到一個促動器組件，如圖1中的該促動器組件108，以使該氣動控制器300能夠接收該促動器組件108的位置信息。該示例的無線氣動控制器300可以被安裝到例如一個旋轉閥或一個滑桿閥，以收集閥位置信息。該示例的氣動控制器300可以無線地發送該促動器組件108的位置信息到一個控制系統，如圖1中的該控制系統102。該控制系統102接著可以發送一條指令到該示例的氣動控制器300，以控制該促動器組件108的位置。該示例的氣動控制器300包括一個氣動控制模塊304，用以將該指令轉換為一個氣動信號，以控制該促動器組件108。因此，該示例的氣動控制器300能夠收集和傳達位置信息，并能夠直接地控制該促動器組件108。如上所述，該示例的氣動控制器300可以與圖1中的該控制系統102通信。這種通信使該控制系統102能夠作為一個更大的處理系統的一部分來控制該促動器組件108，該更大的處理系統例如是一個帶有多個促動器組件的系統。在一個替代的示例中，該示例的氣動控制器300可以包括一個單獨的處理單元以控制該促動器組件108而不與該控制系統102通信。另外，該示例的無線氣動控制器300可以從一個氣動控制器被轉換為一個位置監視器以滿足特殊應用的需求。該氣動控制模塊304可以從該外殼302被移除，以允許該氣動控制器300只作為一個無線位置監視器來運行。進一步，該示例的氣動控制器300的模塊化使該氣動控制模塊304能夠從促動器組件108被分離，便于該氣動控制器300的維護
或保養。在一個替代的示例中，該無線氣動控制器300可以被包括在或被集成在一個外殼302內，這樣該氣動控制模塊304不可以被從該氣動控制器300移除。圖3B示出了圖3A中的該示例的無線氣動控制器300的一個局部分解組件視圖。該外殼302包括一個無線位置監視器306以收集和傳達該促動器組件108的位置信息到圖1的該控制系統102。另外，該無線位置監視器306從該控制系統102接收電子指令。該示例的無線氣動控制器300的該外殼302包括一個開口 308以接納該氣動控制模塊304。該氣動控制模塊304包括兩個氣動轉換器310，該氣動轉換器310通過一個襯墊312被放入該外殼302的該開口 308中。該襯墊312在該氣動控制模塊304的內部器件與該氣動控制器300的周圍環境之間提供了一個密封。通過兩個有線連接器314，該氣動轉換器310被操作地連接到該氣動控制器300。該有線連接器314利用被母連接器對應件316所接納(例如被插入)的公連接器，該母連接器對應件附著在被包含于該外殼302中的一個印制電路板318上，如圖3C所示。該電路板318運行使各氣動轉換器310能夠被獨立地控制。當該氣動控制器300被組裝時，一個電磁干擾屏蔽320覆蓋在該電路板318上。無需移除該屏蔽320就可接觸到該電路板318上的該母連接器對應件316。該氣動轉換器310把該無線位置監視器306從該控制系統102所接收到的一個電子指令(如一個電壓，一個電流等)轉換為一個氣動信號(如一個成比例的壓力值)。該氣動轉換器310可以是例如一個壓電先導閥或電磁先導閥。兩個氣動轉換器310被用于使該氣動控制器300能夠控制圖1中該促動器組件108的打開和關閉位置。[0057]該氣動控制模塊304包括一個氣動控制模塊基礎322，該氣動控制模塊基礎322操作地將該氣動轉換器310連接到一個氣動放大器，在這個示例中，連接到一個短管閥324。該氣動控制模塊基礎322是一個氣動總管，用以密封和路由被該氣動轉換器310產生的該氣動信號到該短管閥324。通過緊固件326，該氣動轉換器310被附著在該基礎322上。緊固件328被用于連接該基礎322到該外殼302。一個襯墊330被置于該基礎322和該短管閥324之間。緊固件332被置于該短管閥324內以連接該氣動控制模塊304到該氣動控制器300的該外殼302。該緊固件326，328和332可以是如螺絲或其他任何硬件器件，該硬件器件能夠連接該氣動控制模塊304到該外殼302。該氣動控制模塊304包括該短管閥324，以氣動地控制圖1中的該促動器組件108。該短管閥324通過該基礎322接收來自該氣動轉換器310的該氣動信號，并放大該氣動信號。在這個示例中，該短管閥324被用于氣動地控制該促動器組件108。然而，任何其他氣動放大器都可以被用于放大來自該氣動轉換器310的該氣動信號并控制該促動器組件108，例如提升閥、氣動隔膜閥或氣動中繼閥。該短管閥324包括一個供應口 334和兩個排氣口 336。該排氣口 334和336可以被形成螺紋，以使該氣動控制器300能夠通過例如管材被耦合到該促動器組件108。該短管閥324被用于根據接收到的該指令來控制該促動器組件108的位置。在圖3B的該示例中，該無線氣動控制器300可以如上所述地直接控制一個閥/促動器組件的該氣動設備，或者替代地，通過如下圖4A-4B中所述從該氣動控制器300移除該氣動控制模塊304，該氣動控制器300可以被主要用作一個無線位置監視器。圖4A示出了圖3A中的該示例的無線氣動控制器300，其中該氣動控制模塊304被移除。一個可移除的蓋子402被附著在該外殼302上，在圖3A中該氣動控制模塊304曾位于這一附著位置，以允許該氣動控制器300主要作為一個無線位置監視器而操作。通過移除該緊固件332和從該電路板318上的該母連接器對應件316上移除(如拔出)該有線連接器314，圖3A的該氣動控制模塊304被移除。通過移除或打開該外殼302的一個前蓋404，可接觸到該對應的母連接器對應件316。圖4B示出了圖3A中的該示例的無線氣動控制器300的一個局部分解組件視圖，其中該氣動控制模塊304被移除。該外殼302包括圖3A中的該無線位置監視器306以收集和傳達該促動器組件108的位置信息到圖1中的該控制系統102。一旦該氣動控制器模塊304被移除，該前蓋404被替換到該外殼302上。該襯墊312被置于該外殼302的該開口308和該可移除的蓋子402之間，并且該蓋子402被通過該緊固件332附著在該外殼上。圖5示出了實現圖3A中該示例的無線氣動控制器300的一個促動器控制器系統500的示例的框圖。隨著該促動器組件108運行，通過接收指示該促動器組件108位置的該反饋信號114，該氣動控制器300監視該促動器組件108的位置。該氣動控制器300通過該無線通信鏈接118把該位置信息傳送到該網關116。該位置信息接著通過該有線路徑或鏈接120從該網關116被傳送到該控制系統102。該控制系統102通過該有線路徑或鏈接120及該無線通信鏈接118發送電子指令到該氣動控制器300。該氣動控制器300通過將該電子指令轉換為該氣動信號110，來直接控制該促動器組件108。因此，在圖5的該示例中，該控制系統102只需要與圖3A中的該氣動控制器300通信以收集和傳達位置信息，并直接控制該促動器組件108。[0063]雖然某些示例的方法和裝置已在本文描述，但是該專利的覆蓋范圍不僅限于此。反之，本專利涵蓋了無論是從字面上或在等同原則下落入所附權利要求范圍內的所有方法、設備和制品。
權利要求1.一種氣動控制器，其特征在于，包括: 外殼，該外殼被連接到促動器，并包括帶有無線通信接口的位置監視器；和 氣動控制模塊，該氣動控制模塊被連接到該外殼，并操作地耦合到該促動器； 其中，該氣動控制模塊包括氣動轉換器，該氣動轉換器被操作地耦合到該位置監視器。
2.根據權利要求1所述的氣動控制器，其特征在于，該外殼包括開口以接納該氣動控制豐吳塊。
3.根據權利要求2所述的氣動控制器，其特征在于，進一步包括蓋子，當該氣動控制模塊被移走時，該蓋子被固定在該開口上。
4.根據權利要求1所述的氣動控制器，其特征在于，通過有線連接器，該氣動控制模塊被操作地耦合到該位置監視器。
5.根據權利要求1所述的氣動控制器，其特征在于，該位置監視器用于監視該促動器的位置。
6.根據權利要求5所述的氣動控制器，其特征在于，該氣動控制器用于通過該無線通信接口向控制系統提供該促動器的位置。
7.根據權利要求6所述的氣動控制器，其特征在于，該氣動控制器用于通過該無線通信接口接收來自該控制系統的指令。
8.根據權利要求7所述的氣動控制器，其特征在于，該氣動控制模塊用于將該指令轉換為氣動信號。
9.根據權利要求8所述的 氣動控制器，其特征在于，該氣動控制器用于利用該氣動信號控制該促動器的位置。
10.一種氣動控制模塊，其特征在于，包括: 氣動轉換器，其被操作地耦合到帶有無線通信接口的位置監視器； 氣動放大器，其被操作地耦合到促動器；和 控制模塊基礎，其操作地耦合該氣動轉換器和該氣動放大器。
11.根據權利要求10所述的氣動控制模塊，其特征在于，通過有線連接器，該氣動轉換器被操作地耦合到該位置監視器。
12.根據權利要求10所述的氣動控制模塊，其特征在于，該氣動轉換器用于將該位置監視器通過該無線通信接口接收的指令轉換為氣動信號。
13.根據權利要求10所述的氣動控制模塊,其特征在于,該氣動轉換器包括壓電先導閥或電磁先導閥中的至少一個。
14.根據權利要求10所述的氣動控制模塊，其特征在于，該氣動放大器包括短管閥、提升閥、氣動隔膜閥或氣動中繼閥中的至少一個。
15.根據權利要求12所述的氣動控制模塊，其特征在于，該控制模塊基礎用于將該氣動信號路由到該氣動放大器。
16.根據權利要求15所述的氣動控制模塊,其特征在于,該氣動放大器放大該氣動信號。
17.根據權利要求12所述的氣動控制模塊，其特征在于，該氣動放大器用于利用該氣動信號控制該促動器的位置。
18.一種位置監視器，其特征在于，包括:外殼，其被連接到促動器； 該外殼中的開口，其接納氣動控制模塊；和 無線通信接口； 其中，該位置監視器被操作地耦接到該氣動控制模塊的氣動轉換器。
19.根據權利要求18所述的位置監視器，其特征在于，進一步包括一個蓋子，當該氣動控制模塊未被連接到該外殼時，該蓋子被固定在該外殼中的該開口上。
20.根據權利要求18所述的位置監視器，其特征在于，該位置監視器用于監視該促動器的位置。
21.根據權利要求20所述的位置監視器，其特征在于，該位置監視器通過該無線通信接口向控制系統提供該促動器的該位置。
22.根據權利要求21所述的位置監視器，其特征在于，該位置監視器用于通過該無線通信接口接收來自該控制系統的指令。
23.—種氣動控制器,其特征在于,包括: 外殼，其被操作地耦合到促動器； 位置監視器，其被包含在該外殼內，并帶有無線通信接口 ；和 氣動控制模塊，其被包含在該外殼內，其中，該氣動控制模塊包括氣動轉換器，該氣動轉換器被操作地耦合到該位置監視器。
24.根據權利要求23所述的氣動控制器，其特征在于，通過有線連接器，該氣動控制模塊被操作地耦合到該位置監視器。
25.根據權利要求23所述的氣動控制器，其特征在于，該位置監視器用于監視該促動器的位置。
26.根據權利要求25所述的氣動控制器，其特征在于，該氣動控制器用于通過該無線通信接口向控制系統提供該促動器的該位置。
27.根據權利要求26所述的氣動控制器，其特征在于，該氣動控制器用于通過該無線通信接口接收來自該控制系統的指令。
28.根據權利要求27所述的氣動控制器，其特征在于，該氣動控制模塊用于把該指令轉換為氣動信號。
29.根據權利要求28所述的氣動控制器，其特征在于，該氣動控制器用于利用該氣動信號控制該促動器的位置。
專利摘要現有的無線位置監視器只能收集和傳達位置信息，其不能直接地控制該促動器組件。本實用新型提供了氣動控制器、氣動控制模塊和位置監視器，該氣動控制器包括外殼，該外殼被連接到促動器，并包括帶有無線通信接口的位置監視器；和氣動控制模塊，該氣動控制模塊被連接到該外殼，并操作地耦合到該促動器。本實用新型的優點在于，該氣動控制器既能夠收集和傳達位置信息，并能夠直接地控制該促動器。
文檔編號F16K31/12GK203023611SQ20122044552
公開日2013年6月26日 申請日期2012年8月30日 優先權日2011年9月1日
發明者B·L·加德, S·R·克拉澤 申請人:費希爾控制國際公司