1.本公开总体涉及磁力补偿器，特别地涉及用于气动定位器的磁力补偿器。
背景技术：2.现今，用于加工工业的所有致动器的60％以上是基于气动的，这需要定位器来控制致动器的位置。
3.为了操作这种阀定位器，阀定位器的“主级”由“先导级(pilotstage)”驱动。主级是操作气动致动器的单元，其在所需的气动操作压力(例如10巴)下操作处理阀。标准方法是设计包括阀定位器、气动致动器和过程阀的系统，使得主级的操作点接近于力的平衡，导致控制压力的小变化以提供所需的阀的迅速关闭(tripping ofvalve)。阀定位器通常必须符合对低能耗的严格要求。控制阀定位器的控制压力的单元，即“先导级”，表示系统的可控部分。用于运行先导级的压力是气动致动器的气动操作压力的一部分并且由减压器提供。
技术实现要素：4.包括具有气动输出的阀定位器及其相应系统面临两个相反的商业需求。一方面，需要高气动压力来操作气动致动器；另一方面，对于整个系统的低功耗存在严格的要求。为此，传统的定位器包括几个子模块。这些子模块可以被看作力放大器。然而，这种现有技术的布置导致复杂和庞大的设置。为了以低功率，特别是低电功率来操作高气动压力，应用接近平衡的布局，其中气动压力的力通过例如补偿弹簧来平衡。因此，只有很小的力和相应的能量就足以控制过程阀的位置。
5.这种少量的“受控力”通常也基于气动压力。因此，使用“减压器”，其部分地减小总气动压力以向子系统提供低压，所述子系统被配置为用低电功率控制。该“低压子系统”是“先导级”。换句话说，先导级用作力放大器，通过较小的受控力来控制气动压力的较大力。先导级的使用通常是低效且高成本的。以前的功率需求导致了平衡主级和可控子单元(先导级)的设计，该可控子单元用于控制气动压力的一部分。
6.具有气动输出的阀定位器的现有技术系统使用这种先导级来操作，该先导级可以以不同的方式配置并且基于不同的技术，例如基于压电喷嘴或挡板喷嘴。先导级的使用通常导致庞大的设计并且是高成本的。使用用于阀定位器的先导级设计的另一个问题是气动介质的恒定吹离，这导致低效率。
7.这个问题可以通过使用用于控制具有气动输出的阀定位器的定位器驱动器来克服，其中该定位器驱动器被配置为机械地耦合到具有气动输出的阀定位器的阀上以用于控制具有气动输出的阀定位器。
8.换句话说，通过使用这种定位器驱动器，具有气动输出的阀定位器，或具有气动输出系统的阀定位器的主级的单元，由定位器驱动器直接驱动和/或操作，以淘汰先导级和/或减压器，从而节省能量和/或具有体积较小的具有气动输出的阀定位器系统。这意味着，
与现有技术的具有气动输出的阀定位器系统相比，具有由定位器驱动器驱动的气动输出的阀定位器可以导致减小的设计空间。
9.可以通过提供给定位器驱动器的电信号和/或电功率来控制定位器驱动器对主级单元的这种不使用气动压力的直接致动。
10.定位器驱动器可以被配置为直接机械地耦合到具有气动输出的阀定位器的阀的柱塞，以使用这种具有气动输出的阀定位器来建立简单的系统，该气动输出包括可以被直接电驱动的定位器驱动器。
11.利用定位器驱动器直接驱动定位的阀的概念消除了现有技术中的先导级，从而降低了系统复杂性并增加了稳健性。
12.此外，由于与现有技术中控制多个主级元件的一个先导级相反，可以单独控制每个主级组件，所以系统变得更加可控。
13.这种定位的驱动器可以基于电磁致动器，其中，就力和速度而言，将输入电功率转换成输出机械功率是合适的候选致动器技术。
14.直接驱动阀定位器的定位器驱动器意味着致动器可以直接机械地耦合到主级的移动部分而无需任何机械传动装置。
15.对于常规的阀定位器，阀与阀的柱塞机械地耦合，柱塞被可移动地布置在阀定位器内，并且导致施加杆力以将阀的柱塞保持在给定位置处，从而保持一定的阀间隙开口。使用直接驱动阀定位器的定位器驱动器系统，该力必须由定位器驱动器提供，例如由定位器驱动器的致动器提供。
16.如果阀定位器的阀的间隙处于相当打开(fairly open)的位置处，则杆力可以由阀定位器的柔性密封件的刚度控制。当阀间隙较小时，就在阀关闭之前，杆力通常随着剩余的阀间隙而急剧增加，以将阀定位器的阀座驱动到密封位置处。因此，致动器必须在该阶段提供大的力。
17.本发明的各方面涉及一种磁力补偿器，一种用于控制气动定位器的定位器驱动器，一种定位器驱动系统，一种阀定位器系统以及一种具有如独立权利要求所述主题的磁力补偿器的用途。
18.本发明的有利修改在从属权利要求中陈述。说明书、权利要求书和附图中公开的至少两个特征的所有组合都落入本发明的范围内。为了避免重复，根据该方法公开的特征也将根据所述系统应用并且是可要求保护的。
19.在本发明的整个描述中，一些特征具有计数词以提高可读性或使分配更清楚，但这并不暗示某些特征的存在。
20.为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，如在此所体现和广泛描述的，提供了一种磁力补偿器，该磁力补偿器用于至少部分地补偿将气动定位器的阀移动至关闭位置处所需的关闭力，该磁力补偿器具有磁性部件和针对该磁性部件的磁性配合件，该磁性部件包括永磁体，其中该磁性部件和该磁性配合件被配置为相互作用以产生用于至少部分地补偿该关闭力的吸引力；并且其中所述磁力补偿器被配置为机械地耦合到所述气动定位器的阀。
21.吸引力可以通过磁性部件和磁性配合件之间的磁耦合产生。
22.有利地，磁力补偿器可用于代替机械弹簧，以提供补偿所述关闭力所需的力，相应
地为杆力，其中磁力补偿器可被配置为提供关闭力，该关闭力可以刚好足够强以将阀驱动到密封位置处，但关闭力可以被配置为不再更大，使得致动器所需的力可以被最小化。
23.通过使用具有阀定位器和定位器驱动器的磁力补偿器来补偿关闭力，相应地为杆力，可以例如通过附加弹簧来提供和配置系统，其中在定位器驱动器的操作故障的情况下和/或在没有电功率提供给定位器驱动器的情况下，阀定位器的阀打开或关闭。
24.有利地，磁力补偿器可以通过由磁间隙隔开的磁性部件和磁性配合件之间的磁耦合来配置，以提供类似于杆力和阀间隙之间关系的力特性。为了补偿杆力，磁力补偿器可以与定位器驱动器平行地配置和/或布置，该定位器驱动器被配置为操作阀定位器。可备选地，磁性部件或磁性配合件可以直接机械地耦合到阀定位器，用于至少部分地补偿杆力。
25.根据一个方面，该磁性配合件包括被配置为与该磁性部件相互作用的铁磁材料，和/或包括被配置为与该磁性部件相互作用的另一个永磁体。
26.有利地，通过配置如上所述的磁性配合件，磁性耦合可适应于使阀定位器的阀移动所需的杆力与阀的关系。
27.根据一个方面，磁性部件包括磁轭，该磁轭被布置和被配置为增加吸引力和/或使吸引力与阀移动的关系适应于关闭力与阀移动的关系。
28.有利地，通过配置和/或成形和/或布置磁性部件的磁轭，磁性部件和磁性配合件之间的磁耦合关系能够适应于杆力对阀间隙的关系。
29.根据一个方面，磁性部件成形为圆环。
30.磁性部件的磁场能够被定向为垂直于阀的柱塞的移动方向。
31.根据另一方面，磁性部件的磁轭被成形为圆环和/或圆盘。
32.采用磁性部件的磁轭的形式有助于使磁力补偿器适应于补偿杆力的特定需要。
33.根据一个方面，磁性部件包括与永磁体相邻的极面，以使吸引力对阀移动关系适应于关闭力对阀移动关系。
34.将磁性部件与特定形成和布置的极面组合能够使磁力补偿器适应于杆力对阀间隙的关系。
35.根据一个方面，磁性部件包括磁耦合到磁轭的多个永磁体单元。
36.换句话说，磁轭可以嵌入多个永磁体，这些永磁体可以均匀地分布在磁轭内，特别是关于旋转对称性。
37.根据一个方面，磁力补偿器包括调节装置，该调节装置被配置为用于调节磁性部件和磁性配合件之间的磁耦合，以使吸引力对阀移动关系适应于关闭力对阀移动关系。
38.有利地，这种调节装置可以用于补偿实际中出现的组装和材料特性公差。调节装置可用于改变磁力与磁力关系的特性。调节装置的简单示例可以是通过改变磁性部件和/或磁性配合件之间的距离来调节磁性部件和磁性配合件之间的磁间隙的装置。这可用于将阀间隙调节到磁间隙和/或将磁力与磁间隙的关系调节到杆力与阀间隙的关系。
39.根据一个方面，该磁力补偿器相对于该气动定位器的阀被布置并且被配置为在用于控制该气动定位器的定位器驱动器的操作故障的情况下锁定该阀；或在定位器驱动器的操作故障的情况下打开阀以控制气动定位器。
40.磁力补偿器可以相应地由弹簧提供，以在定位器驱动器的操作故障的情况下保持阀打开或关闭，即“不能关闭”，和/或提供定位器驱动器的关机状态。
41.由此，提供了非动力状态下的限定状态，以迫使阀定位器的阀到关闭和密封位置。
42.根据一个方面，气动定位器包括用于控制气动定位器的介电弹性体致动器。
43.有利地，这提供了定位器驱动器的紧凑设计，并且可以与磁力补偿器结合。
44.为此，阀定位器可以包括膜致动器，该膜致动器配置有介电弹性体以控制阀定位器。
45.根据一个方面，具有气动输出的阀定位器包括第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜，其中每个介电弹性体膜被机械地耦合到具有气动输出的阀定位器的阀，以用于控制气动定位器。
46.根据一个方面，膜致动器被配置为直接机械地耦合到气动定位器的阀的柱塞。
47.这种与阀的柱塞的直接机械耦合使得能够使用这种具有气动输出的阀定位器来建立简单的系统，该系统包括定位器驱动器，该定位器驱动器可以由提供给膜致动器的电信号直接驱动。
48.根据一个方面，膜致动器被配置为密封气动定位器的气动室。
49.根据一个方面，膜致动器包括介电弹性体膜；以及与所述介电弹性体膜相邻的至少一个电极，以基于提供给所述电极的电压来控制所述膜致动器。
50.介电弹性体致动器(dea)是基于智能材料的“非常规致动器”组的成员。有利的是，介电弹性体致动器在各种应用中具有经证实的轨迹记录，并且可以适用于所述目的。预期的解决方案是在膜布局中使用dea，其允许压力密封、机械引导和致动两者的功能集成。
51.dea包括弹性膜，例如硅，在每一侧具有用于提供电场的电极。可以看到该布局结构类似于常规电容器，但是在电极之间具有弹性电介质材料。当电场被激活时，电力压缩弹性电介质材料，从而拉伸膜致动器。使用膜致动器布局，由于电场，薄膜可以是细长的，并且允许膜致动器的平面外运动，这可以驱动包括在气动定位器内的主级阀的直接操作。
52.这意味着，具有气动输出的阀定位器或具有主级的气动输出单元的阀定位器可以由“膜布局结构”中的介电弹性体致动器(dea) 直接操作，理想地通过具有由dea的密封和致动的功能集成。
53.根据一个方面，膜致动器包括电反电极(electrical counterelectrode)，该电反电极在介电弹性体膜的与电电极(electricalelectrode)相对的一侧处与介电弹性体膜相邻，用于在向电极提供电压时在电极之间产生电场。
54.根据一个方面，膜致动器包括：电耦合到电极的第一电触；以及具有第二电触的第二电极；用于提供电压以操作膜致动器。
55.根据一个方面，膜致动器被配置为布置在气动定位器的外壳内。
56.气动定位器的构建，其中定位器驱动器位于具有气动输出的阀定位器的外壳内，实现了气动定位器的紧凑设计。
57.根据一个方面，膜致动器被配置为机械地耦合到具有气动输出的阀定位器的外壳，以用于控制气动定位器。
58.膜致动器的外围部分可以连接到具有气动输出的阀定位器的外壳，用于使膜致动器的平面外运动能够移动气动定位器的阀。
59.根据一个方面，介电弹性体膜被配置为相对于气动室内的气动流体将具有气动输出的阀定位器的内部气动室密封隔开具有气动输出的阀定位器的外部环境。
60.提供了一种用于控制阀定位器的定位器驱动系统，该定位器驱动系统包括如上所述的电磁致动器和磁力补偿器，其中该电磁致动器是基于电磁洛伦兹效应和/或电磁磁阻效应。
61.提供了一种阀定位器系统，包括阀定位器和定位器驱动系统，如上所述，其中定位器驱动系统机械地耦合到阀定位器的阀，用于控制阀定位器。
62.提出了一种磁力补偿器的使用，该磁力补偿器包括如上所述的磁性部件和磁性配合件，用于至少部分地补偿关闭力，其中该关闭力是将阀定位器的阀移动到关闭位置所需的。
63.作为本发明的实施例，提供了一种力补偿器，该力补偿器被配置为形成定位器驱动系统的整体部分。
64.因此，备选地或附加地，提供了一种用于控制阀定位器的定位器驱动器，其包括电磁致动器和磁力补偿器，如上所述，其中电磁致动器的致动器－磁轭包括作为致动器－磁轭的整体部分的磁力补偿器的磁性部件。另外，定位器驱动器包括磁力补偿器的磁性配合件，该磁性配合件机械地耦合到阀定位器的阀，用于控制阀定位器。
65.磁性部件可以包括用于在磁性部件和磁性配合件之间产生磁耦合的永磁体。
66.这可以导致包括磁力补偿器的定位器驱动器的紧凑组件，但是由于集成设计，磁力补偿器与定位器驱动器的集成没有考虑将磁力补偿器调节到生产公差。
67.备选地或附加地，用于控制阀定位器的定位器驱动器可以包括如上所述的磁力补偿器，以及包括致动器－磁轭的电磁致动器，该致动器－磁轭被配置为是磁力补偿器的磁性配合件，并且其中磁力补偿器的磁性部件被耦合到阀定位器的阀。磁性部件可以包括用于在磁性部件和磁性配合件之间产生磁耦合的永磁体。
68.这可以导致包括磁力补偿器的定位器驱动器的紧凑组件，但是由于集成设计，磁力补偿器与定位器驱动器的集成没有考虑将磁力补偿器调节到生产公差。然而，具有集成的磁力补偿器的阀定位器的不同功能的单独优化变得更具挑战性。
69.换句话说，通过使用这种定位器驱动器，阀定位器和/或阀定位器系统和/或具有集成的磁力补偿器的阀定位器和/或具有气动输出的阀定位器系统的主级的单元由定位器驱动器直接驱动和/或操作，以淘汰先导级和/或减压器，从而节省能量和/或具有体积较小的具有气动输出的阀定位器系统。这意味着，与现有技术的具有气动输出的阀定位器的系统相比，具有气动输出的阀定位器可设计成具有减小的设计空间。
70.不使用气动压力来操作主级单元的定位器驱动器的这种直接致动可以由提供给定位器驱动器的电信号和/或电功率来控制。
71.有利地，机械地耦合到定位器驱动器的阀定位器可以提供坚固的系统，因为它可以由较不复杂的机械结构来构建。此外，这种具有气动输出的阀定位器可以被配置为比气动先导级对温度变化和外部振动更稳健，并且由此它可以适合于用于多种生产环境。用气动输出来驱动阀定位器直接降低了对整个气动系统的空气质量的要求，因为它对由空气分布的颗粒较不敏感，这些颗粒可能被粘在例如气动先导级内。
72.通过相应的定位器驱动器对具有气动输出的阀定位器系统的各个阀的单独操作可以提高具有气动输出的阀定位器系统的性能。因为不存在先导级所需的稳态空气流，所以消除了该稳态空气消耗。
73.提出了使用具有如上所述的集成的磁力补偿器的定位器驱动器来控制具有气动输出的阀定位器和/或具有气动输出的阀定位器系统和/或用于控制过程阀的气动致动器。
附图说明
74.附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本技术并构成本技术的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图显示：
75.图1a示出了具有包括复位弹簧的气动输出的现有技术阀定位器；
76.图1b是现有技术的阀定位器的力间隙图；
77.图2a示出了包括力补偿器的阀定位器；
78.图2b是包括力补偿器的阀定位器的力间隙图；
79.图3a至图3c，示出了具有定位器驱动器和力补偿器的阀定位器的变型；
80.图4a、图4b磁力补偿器；以及相应的磁力对磁间隙图；
81.图5a至图5c是磁力补偿器的变型的示意图；
82.图6a至图6d是包括磁极面的磁力补偿器的变型的示意图；
83.图7是磁力补偿器的一部分的示意图；以及
84.图8具有定位器驱动器和可调节力补偿器的阀定位器。
具体实施方式
85.图1a示意性地示出了具有机械连接到定位器驱动器100的气动输出的现有技术阀定位器120，定位器驱动器100被直接机械地连接到阀定位器120的阀126，其中阀定位器设置有复位弹簧110，以在定位器驱动器100关闭和/或处于故障模式的情况下关闭阀126。
86.现有技术的具有气动输出的阀定位器120包括阀126和机械地耦合到阀126的阀的柱塞125、第一阀室123和第二阀室124，第一阀室123和第二阀室124可以由阀126和第一密封隔膜121气动地耦合，第一密封隔膜121相对于具有气动输出的阀定位器120的外部密封第一室123，第二密封隔膜122被配置为将阀定位器120的第二室124密封到具有气动输出的阀定位器120的外部。第一和第二密封隔膜121、122被安装在阀定位器120的外壳中，并且被耦合到阀的柱塞220。
87.阀定位器120的应用可能需要阀定位器120的“故障关闭(fail toclose)”功能，以确保阀定位器120的阀126在故障的情况下关闭。该要求可以包括具有被耦合到阀定位器120的致动器的阀定位器 120的功能性，其针对非电功率状态实现限定的状态；这意味着阀定位器120被关闭和密封，例如如果致动器的电功率被切断。
88.这可以通过如图1a所示的复位弹簧110来实现。为了操作阀定位器120，定位器驱动器100必须抵抗弹簧110工作以操作阀126。
89.图1b示出了根据所示的现有技术的阀定位器120，将阀定位器 120的阀126转换到打开位置所需的力f相对于阀定位器120的阀 126的阀间隙绘制的图。
90.复位弹簧110的力140也在图中相对于阀间隙绘制。复位弹簧 110的力140的梯度表明，如果机械地耦合到阀定位器120的阀126，复位弹簧110被配置为确保复位弹簧110的力f足够高，以迫使阀126进入关闭和密封位置，如果例如定位器驱动器100失效。
91.当阀间隙移动到从打开位置开始的关闭位置处时，使阀定位器 120的阀126移动
所需的杆力130(其由阀126的关闭产生)相对于阀间隙曲线以更平坦的倾斜部分130a开始。这是因为第一部分130a 中的杆力主要由阀定位器120的柔性密封件的刚度引起。
92.当阀间隙开始关闭时，驱动阀座进入密封位置的力f急剧增大，如曲线130的较陡的第二段130b所示。因此，定位器驱动器100必须在该较陡部分130b中提供较高的力。
93.从图中可以清楚地看出，由复位弹簧110引起的弹簧力高于杆力130，使得复位弹簧110可以驱动阀126进入密封位置。为了打开和/或保持阀定位器120的阀126的位置，定位器驱动器100可以被配置为提供对应于复位弹簧140的力与杆力130之间的差的力。必须注意，该图没有考虑力的方向，而是绘制力的绝对值。注意，复位弹簧的力朝向阀126的密封位置减小，该密封位置是弹簧驱动运动的结束。
94.必须施加杆力以将移动轴保持在给定位置处，以保持一定的阀间隙开口。该力必须由定位器驱动器100提供。
95.图2a示意性地示出了具有气动输出的阀定位器120，其由定位器驱动器100控制并且被机械地耦合到力补偿器200。
96.力补偿器200被描绘成理想的力补偿器200，其力将恰好足够高以驱动阀126进入密封位置和/或用于补偿对应于杆力阀间隙关系 130的杆力，使得定位器驱动器100控制阀定位器120所需的力可以被最小化。
97.图2b示出了一个图表，其中根据对应于图1b的图表所示的现有技术阀定位器120，绘制了相对于阀定位器120的阀126的阀间隙将阀定位器120的阀126移动到打开位置所需的杆力f曲线130。
98.理想力补偿器200的力曲线140也在图中相对于阀间隙被绘制。与阀间隙240相关的力补偿器200的力对应于杆力阀间隙关系130，使得由定位器驱动器100提供以控制阀定位器120的力可以被最小化。
99.图3a、图3b和图3c示意性地示出了阀定位器120的变型，该阀定位器120具有直接机械耦合的定位器驱动器100以及直接机械耦合的力补偿器200，该力补偿器200被平行地配置并机械地耦合到柱塞125，该柱塞125被耦合到阀定位器120的阀。
100.在图3a中，力补偿器200包括磁性部件410，磁性部件410包括永磁体，磁性部件410被机械地耦合到阀定位器120的阀126，以用于至少部分地补偿使阀定位器120的阀126移动所需的杆力。磁性部件410通过小的磁耦合间隙被磁耦合到磁性配合件420，从而提供磁力对耦合关系，以近似阀定位器120的杆力阀间隙关系130。因此，力补偿器200机械地平行于定位器驱动器100被布置。
101.图3b对应于图3a，但是在此包括永磁体的磁性部件410是固定的，并且磁性配合件420被机械地耦合到阀定位器120的阀126上，用于至少部分地补偿移动阀定位器120的阀126所需的杆力。如上所述，磁性部件410通过小的磁耦合间隙被磁耦合到磁性配合件 420，以提供磁力对磁间隙的关系240，以近似阀定位器120的杆力对阀间隙的关系130。
102.在磁体装置410和磁性配合件420之间存在显著重量差异的情况下，可以考虑磁性部件410和/或磁性配合件420的重量在结合图 3a和图3b描述的实施例之间进行选择。
103.图3c对应于图3a和图3b，但是力补偿器200被配置为形成定位器驱动系统100、200的整体部分。
104.这能够导致定位器驱动系统的紧凑组装。
105.图4a示意性地示出了包括磁性部件410和磁性配合件420的磁力补偿器200的截面的一半部分，磁性部件410和磁性配合件420 的结构关于以点划线画出的z轴旋转对称。磁性部件410的永磁体 430平行于z轴被磁化，并在两个位置处被磁轭412部分地围绕，该两个位置不包括面向磁性配合件420的永磁体430的位置。磁性配合件420被布置为由与磁性部件410相邻的磁间隙隔开，使得磁性部件410和磁性配合件420产生磁耦合，从而在磁性部件410和磁性配合件420之间产生吸引磁力。
106.这种磁力补偿器200可以通过磁性部件410或磁性配合件420 直接机械地耦合到阀定位器120的阀，例如通过将磁力补偿器200 机械地耦合到阀定位器120的阀的柱塞125。磁性部件410或磁性配合件420可以被耦合到阀的柱塞125。
107.图4b示出了与图4a的磁力补偿器200相关的图，其中绘制了相对于磁性部件410和磁性配合件420之间的磁间隙距离由磁性部件 410和磁性配合件420的吸引磁力产生的力f。
108.所得曲线450a、b、c对应于永磁体430的不同的直径，a)4mm； b)3mm；c)2mm，其中较大的直径相应地对应于曲线的较陡形式。为了比较，绘制了相对于阀定位器120的阀126的阀间隙x将阀定位器120的阀126转换为打开位置关系460所需的力f。
109.如图所示，通过调整永磁体430的直径以及通过调整磁力补偿器200的其它结构，例如永磁体的高度，磁力补偿器200的吸引力f 的关系可以被调整到所需的杆力，以移动阀定位器120的阀126。
110.图5a、图5b和图5c示意性地描绘了磁力补偿器200的关于磁性部件410的配置的旋转对称变化的另外的半横截面，如通过有限元模拟所计算的，在磁轭412和磁性配合件420内具有所指示的磁通线。
111.在图5a中，磁装置410的作为“内磁轭”的磁轭412被形成为相对于z轴旋转对称的环，其中磁轭412在内部位置处邻近旋转对称的永磁体430并且与永磁体430的磁性配合件420相对，其中永磁体430也被形成为相对于z轴的环。
112.在图5b中，示出了磁性部件410的磁轭412，其被形成为“外磁轭”，部分地形成为相对于z轴旋转对称的圆盘，其在与磁性配合件 420相对的位置处覆盖l形的永磁体430，并且其中磁轭412的另一部分邻近永磁体430的外侧，永磁体430相对于z轴形成为环。
113.在图5c中，示出了磁性部件410的磁轭412，其被形成为“内和外磁轭”，在三个位置处结合有永磁体430，使得邻近磁性配合件420 的位置敞开，其中永磁体430相对于z轴形成为环。
114.通过调整对应于所示变化的磁力补偿器，使得吸引力对磁间隙距离关系450a，b，c的调整适应于所需的杆力对阀间隙关系130，以将阀定位器120的阀126移动到关闭位置处。
115.图6a、图6b、图6c和图6d示意性地描绘了磁力补偿器200的另外修改，磁力补偿器200另外结合并且配置磁极面414，该磁极面 414用于使由磁性部件410和磁性配合件420产生的吸引力适应于将阀定位器120的阀126移动到关闭位置所需的力。
116.磁力补偿器200的所有四个2-d横截面围绕z轴旋转对称，并且包括轴向磁化的永磁体430，并且提供被称为磁极面414的特定形状的铁磁材料，例如铁。铁磁极面414与永磁体430直接相邻，并且它们可以被用于根据所需的杆力与阀关系130来影响磁力补偿器 200的磁力与磁间隙关系。
117.图7示意性地示出了相对于z轴旋转对称的磁力补偿器200的一部分，其中几个永久圆盘磁体430被插入到磁性部件410的透明画出的磁轭412内的孔中。所画出的磁性配合件420被形成为盘形铁磁部件430。
118.图8示意性地示出了阀定位器120和可调节磁力补偿器200，阀定位器120被直接耦合到位置驱动器100和可调节磁力补偿器200，可调节磁力补偿器200被配置为通过距离调节装置810来调节，以用于调节可调节磁力补偿器200在磁性部件410和磁性配合件420 之间的磁间隙。
119.有利地，可调节磁力补偿器200可以提供组件和材料特性公差的补偿，这可以改变磁力补偿器200的磁力与磁间隙的关系。使用这种调节装置810允许在磁力补偿器200的制造期间调节磁间隙。
120.图8示意性地描绘了这种调节装置810的简单示例，其中磁性部件410机械地耦合到阀定位器120的阀126。磁性配合件420可以被固定在阀定位器120的外壳，该阀定位器120包括调节装置810。由此，可以根据阀定位器120的阀座的阀间隙来调节磁力补偿器200 的磁间隙。
技术特征：1.一种磁力补偿器(200)，用于至少部分地补偿将阀定位器(120)的阀(126)移动到关闭位置处所需的关闭力，包括：磁性部件(410)，包括永磁体(430)；以及磁性配合件(420)；其中所述磁性部件(410)和所述磁性配合件(420)被配置为相互作用以产生吸引力，以用于所述关闭力的至少部分地补偿；并且其中所述磁力补偿器(200)被配置为被机械地耦合到所述阀定位器(120)的所述阀(126)上。2.根据前一权利要求所述的磁力补偿器(200)，其中所述磁性配合件(420)包括铁磁材料和/或包括另一永磁体，，所述铁磁材料被配置为与所述磁性部件(410)相互作用，所述另一永磁体被配置为与所述磁性部件(410)相互作用。3.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，其中所述磁性部件(410)包括磁轭(412)，所述磁轭(412)被布置和被配置为增大所述吸引力和/或使吸引力对阀移动关系适应于关闭力对阀移动关系。4.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，其中所述磁性部件(410)被成形为圆环。5.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，其中所述磁性部件(410)的磁轭(412)被成形为圆环和/或圆盘。6.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，其中所述磁性部件(410)包括与所述永磁体(430)相邻的极面(414)，以使所述吸引力对阀移动关系适应于所述关闭力对阀移动关系。7.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，其中所述磁性部件(410)包括磁耦合到所述磁轭(412)的多个永磁体单元。8.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，包括：调节装置(810)，所述调节装置被配置为用于调节所述磁性部件(410)与所述磁性配合件(420)之间的磁耦合，以使所述吸引力对阀移动关系适应于所述关闭力对阀移动关系。9.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，所述磁力补偿器相对于所述阀定位器(120)的所述阀(126)被布置并且被配置为在用于控制所述阀定位器(120)的定位器驱动器(100)的操作故障的情况下锁定所述阀(126)；或者在用于控制所述阀定位器(120)的所述定位器驱动器(100)的操作故障的情况下打开阀(126)。10.根据前述权利要求中任一项所述的磁力补偿器(200)，其中所述阀定位器(120)包括用于控制所述阀定位器(120)的介电弹性体致动器。11.一种用于控制阀定位器(120)的定位器驱动系统，包括：电磁致动器；根据权利要求1至10中任一项所述的磁力补偿器(200)；其中所述电磁致动器是基于电磁洛伦兹效应和/或电磁磁阻效应的。12.一种阀定位器系统，包括：阀定位器(120)；以及根据权利要求11所述的定位器驱动系统；其中所述定位器驱动系统被机械地耦合到所述阀定位器(120)的阀(126)，以用于控制所述阀定位器(120)。
13.一种磁力补偿器(200)的用途，包括根据权利要求1至10中任一项所述的磁性部件(410)和磁性配合件(420)，用于至少部分地补偿关闭力，其中所述关闭力是将阀定位器(120)的阀(126)移动到关闭位置处所需的关闭力。
技术总结公开了一种磁力补偿器，该磁力补偿器用于至少部分地补偿将气动定位器的阀移动到关闭位置所需的关闭力，该磁力补偿器具有磁性部件，该磁性部件包括永磁体；以及磁性配合件；其中该磁性部件和该磁性配合件被配置为相互作用以产生用于该关闭力的至少部分补偿的吸引力；并且其中所述磁力补偿器被配置为机械地耦合到所述气动定位器的阀。合到所述气动定位器的阀。合到所述气动定位器的阀。
技术研发人员：塞巴斯蒂安
受保护的技术使用者：ABB瑞士股份有限公司
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/11/1
