專利名稱：一種電信號到氣信號的轉換裝置的制作方法
技術領域：
本實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 信號的轉換裝置。
技術背景電/氣轉換器作為電信號轉化為氣信號的裝置，廣泛應用于石油、化工等自 動化生產部門。無論是電/氣閥門定位器還是轉換器，電/氣轉換裝置都是相同 的，轉換裝置簡稱為I/P轉換單元，其性能的穩(wěn)定性直接決定了定位器性或轉 換器性能好壞，是定位器或轉換器的核心技術。電子化、智能化產品的開發(fā)關 鍵就是I/P轉換元件的研發(fā)，按結構形式轉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構。線圈滑閥式主要在電磁閥中采用；線圈噴嘴擋板式I/P轉換單元，由于結構簡單、制造方便，傳統(tǒng)轉換器一直采用這種結構方式。壓電閥式的I/P轉換單元最早出現(xiàn)在二十世紀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， 非常適合于電子化、智能化閥門定位器對I/P轉換單元的要求，其結構如附圖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與先導腔連通，形成為一個整體。如 圖3所示，當電源5導通后功能陶瓷片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/氣轉換器失去原有的精度和穩(wěn)定性。
發(fā)明內容本實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換裝置。本實 用新型的技術解決方案是這樣實現(xiàn)的一種電信號到氣信號的轉換裝置，包括進氣通孔、通孔和排氣通孔，其特 征在于還包括上端蓋、下端蓋和壓電復合圓盤，壓電復合圓盤由上壓電圓片、 下壓電圓片和金屬電極構成；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線串聯(lián)到電源的一極， 從金屬電極引導線連接到電源的另一極上；所述的壓電復合圓盤安裝在上端蓋 和下端蓋之間；所述的進氣通孔、排氣通孔分別位于上端蓋和下端蓋的中間； 在上端蓋、下端蓋的內表面進氣通孔、排氣通孔處設有凸臺；通孔位于下端蓋 上靠近邊緣；所述的進氣通孔、通孔和排氣通孔為圓柱通孔；所述的進氣通孔、 通孔和排氣通孔為階梯形通孔。所述的壓電復合圓盤由上壓電圓片固定到金屬電極的上面構成；從上壓電 圓片引出導線串聯(lián)到電源的一極，從金屬電極引導線連接到電源的另一極上。所述的壓電復合圓盤由下壓電圓片固定到金屬電極的上面構成；從下壓電 圓片引出導線串聯(lián)到電源的一極，從金屬電極引導線連接到電源的另一極上。所述的壓電復合圓盤由壓電圓盤通過粘貼固定在金屬電極上構成；所述的 壓電復合圓盤由壓電陶瓷鍍膜到金屬電極上構成。所述的上端蓋、壓電復合圓盤和下端蓋通過螺釘進行密封固定；所述的上 端蓋、壓電復合圓盤和下端蓋通過粘貼進行密封固定。由于采用了上述技術方案，本實用新型提供的一種電信號到氣信號的轉換 裝置，通過一種簡單的結構實現(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。

圖l為本實用新型的結構示意圖；圖4為本實用新型的通孔為階梯形的結構示意圖；圖5為本實用新型的實施例2的常態(tài)時結構示意圖；圖6為本實用新型的實施例2的使用時結構示意圖7為本實用新型的實施例3的常態(tài)時結構示意圖； 圖8為本實用新型的實施例3的使用時結構示意圖；圖中1、進氣通孔，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為西門子生產的SIPART PS系列中的轉換裝置初始狀態(tài)下結構示意圖； 圖3為西門子生產的SIPART PS系列中的轉換裝置使用狀態(tài)下結構示意圖； 圖中1、進氣通孔，2、通孔，3、排氣通孔，4、功能陶瓷片，5、電源。
具體實施方式
實施例l:如圖l、圖2所示本實用新型的結構示意圖，本新結構電信號到 氣信號轉換裝置中采用的是壓電復合圓盤，由于壓電復合圓盤中的上壓電圓片 7、下壓電圓片8分別引出導線串聯(lián)到電源6的一極，從金屬電極4引導線連接 到電源6的另一極上，在外電場作用下，壓電復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，從而導致上壓電圓盤7收 縮，下壓電圓盤8伸長，整個壓電復合圓盤向下彎曲，調整好彎曲度使其能夠 將進氣通孔l上的凸臺IO堵住，通孔2和排氣通孔3導通；相反調整電源6的 極性，壓電復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，從而導致上壓電圓片7伸長，下壓電圓片8收縮，整個壓電 復合圓盤向上彎曲將排氣孔3上的凸臺10堵住，通孔2和進氣通孔1導通；使 用時，要兩個閥門同時使用，壓電轉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)行器鎖定在設定位置。由于壓電復合圓盤 采用的是圓盤結構，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，同前面懸臂梁結構相比較， 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構。實施例2:如圖5所示的本實用新型的工業(yè)應用中的結構示意圖，其中的下 端蓋5的周邊高度低一些，能使壓電復合圓盤將進氣通孔1上的凸臺10密封住 為準。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引出導線 聯(lián)到電源6的一極，從金屬電極4引導線連接到電源6的另一極上，在外電場
作用下，壓電復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和進氣通孔1導通；電源6停止供電時壓電復合圓盤回復到原來的位置將 進氣通孔l堵住。使用時的工作情況同實施例l。實施例3:如圖7所示的本實用新型的工業(yè)應用中的結構示意圖，其中的下 端蓋5的周邊高度低一些，能使壓電復合圓盤將進氣通孔1上的凸臺10密封住 為準。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引出導線 聯(lián)到電源6的一極，從金屬電極4引導線連接到電源6的另一極上，在外電場 作用下，壓電復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和進氣通孔1導通；電源6停止供電時壓電復合圓盤回復到原來的位置將 進氣通孔l堵住。使用時的工作情況同實施例l。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范 圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內， 根據(jù)本實用新型的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本 實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、 一種電信號到氣信號的轉換裝置，包括進氣通孔(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)和壓電復合圓盤，壓 電復合圓盤由上壓電圓片(7)、下壓電圓片(8)和金屬電極(4)構成；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)分別引出導線串聯(lián)到電源(6)的一極，從 金屬電極(4)引導線連接到電源(6)的另一極上；所述的壓電復合圓盤安裝 在上端蓋(9)和下端蓋(5)之間；所述的進氣通孔(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)的內表面 進氣通孔(1)、排氣通孔(3)處設有凸臺(10);通孔(2)位于下端蓋(5) 上靠近邊緣。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特征在于所 述的進氣通孔(1)、通孔(2)和排氣通孔(3)為圓柱通孔。
3、 根據(jù)權利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特征在于所 述的進氣通孔(1)、通孔(2)和排氣通孔(3)為階梯形通孔。
4、 根據(jù)權利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特征在于所 述的壓電復合圓盤由上壓電圓片(7)固定到金屬電極(4)的上面構成；從上 壓電圓片(7)引出導線串聯(lián)到電源(6)的一極，從金屬電極(4)引導線連接 到電源(6)的另一極上。
5、 根據(jù)權利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特征在于所 述的壓電復合圓盤由下壓電圓片(8)固定到金屬電極(4)的上面構成；從下 壓電圓片(8)引出導線串聯(lián)到電源(6)的一極，從金屬電極(4)引導線連接 到電源(6)的另一極上。
6、 根據(jù)權利要求l、 4或5所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特 征在于所述的壓電復合圓盤由壓電圓盤通過粘貼固定在金屬電極(4)上構成。
7、 根據(jù)權利要求l、 4或5所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特 征在于所述的壓電復合圓盤由壓電陶瓷鍍膜到金屬電極(4)上構成。
8、 根據(jù)權利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特征在于所述的上端蓋(9)、壓電復合圓盤和下端蓋(5)通過螺釘進行密封固定。
9、 根據(jù)權利要求l所述的一種電信號到氣信號的轉換裝置，其特征在于所 述的上端蓋(9)、壓電復合圓盤和下端蓋(5)通過粘貼進行密封固定。
專利摘要本實用新型公開了一種電信號到氣信號的轉換裝置，包括進氣通孔、通孔和排氣通孔，其特征在于還包括上端蓋、下端蓋和壓電復合圓盤，壓電復合圓盤由上壓電圓片、下壓電圓片和金屬電極構成；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線串聯(lián)到電源的一極，從金屬電極引導線連接到電源的另一極上；所述的壓電復合圓盤安裝在上端蓋和下端蓋之間；所述的進氣通孔、排氣通孔分別位于上端蓋和下端蓋的中間。該新結構電/氣轉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。由于其結構簡單，不僅便于生產，而且成本低廉適于在工業(yè)自動化領域廣泛推廣。
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