BELLOFRAM(贝罗孚)电气转换器(以经典 Type 1000 系列为代表)的工作原理是:基于力矩平衡(力平衡)原理,通过 “线圈 - 磁铁" 的电磁力驱动喷嘴挡板机构,将 4-20mA 电信号线性转换成 20-100kPa 气动信号。
一、结构(五大关键部件)
输入线圈与磁铁:产生电磁力的。
柔性支点(Flexure):高弹性支撑,带动线圈与挡板运动。
喷嘴 - 挡板机构:将微小位移转为气压变化。
气动功率放大器(继动器):放大背压,提供足够流量输出。
反馈与校准机构:含零位、量程调节及温度补偿。
二、详细工作流程(五步)
- 电信号输入接收 4-20mA 直流电流信号,通入磁场中的线圈。
- 电磁力产生电流通过线圈,在磁铁磁场中产生与电流成正比的电磁力矩,推动线圈及相连的柔性支点偏转。
- 喷嘴 - 挡板位移线圈偏转 → 挡板靠近 / 远离喷嘴 → 喷嘴间隙改变 → 喷嘴背压(先导压力)线性变化。
- 气动放大输出背压送入内置气动放大器 → 控制气源(一般 0.14–0.69MPa) → 输出与输入电流成正比的气压(标准 20–100kPa)。
- 力平衡闭环(关键)输出气压同时作用于反馈波纹管 / 膜片,产生反向力矩,与电磁力矩平衡。
电流↑ → 电磁力↑ → 挡板靠近喷嘴 → 背压↑ → 输出气压↑ → 反馈力↑ → 平衡
电流↓ → 电磁力↓ → 挡板远离喷嘴 → 背压↓ → 输出气压↓ → 反馈力↓ → 平衡
终实现 4mA → 20kPa、20mA → 100kPa 的线性转换。
三、BELLOFRAM 典型特点
高:线性度可达 ±0.1%~±0.5%。
高流量:内置体积增压器,流量可达 339 SLPM。
稳定可靠:柔性支点无摩擦、抗振动、温度补偿。
调校简便:外部零位 / 量程调节,支持分程控制。
四、一句话总结
电流变电磁力 → 位移变气压 → 放大 + 反馈 → 平衡 → 电信号线性转气信号。
