閥組件和閥致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種閥組件和一種閥致動(dòng)器。用于旋轉(zhuǎn)閥的閥致動(dòng)器包括活塞和殼體組件，其中所述活塞沿所述殼體的孔的軸向移動(dòng)使得致動(dòng)器桿圍繞所述孔的軸線纏繞或旋轉(zhuǎn)。所述致動(dòng)器桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在一些設(shè)置中由所述活塞沿螺旋狀殼體壁的軸向旋轉(zhuǎn)和／或由接合通過所述活塞的中心孔的所述致動(dòng)器桿的大致螺旋形狀的軸向旋轉(zhuǎn)來引起。
【專利說明】閥組件和閥致動(dòng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型大體上涉及閥組件和用于旋轉(zhuǎn)閥的閥致動(dòng)器。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]大多數(shù)閥可被歸類于兩種主要常規(guī)類型:線性閥和旋轉(zhuǎn)閥。線性閥具有流動(dòng)控制部件，該流動(dòng)控制部件可通過沿著線性通路移動(dòng)閥軸來打開和閉合，由此在閥體內(nèi)來回移動(dòng)流動(dòng)控制部件。旋轉(zhuǎn)閥具有閥軸，其連接到流動(dòng)控制部件，通過在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)所述流動(dòng)控制部件來打開和閉合所述流動(dòng)控制部件。
[0004]許多閥致動(dòng)器具有產(chǎn)生直線或軸向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。這些驅(qū)動(dòng)裝置的典型示例包括液壓或氣動(dòng)活塞、隔膜致動(dòng)器和波紋管。因此，為了使用具有直線驅(qū)動(dòng)裝置的致動(dòng)器來致動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥，通常包括將致動(dòng)器的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成打開和閉合所述流動(dòng)控制部件所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)裝置。
[0005]如圖1中示意性所示，一個(gè)常見的已知的示例性閥致動(dòng)器是彈簧和隔膜氣動(dòng)致動(dòng)器。閥致動(dòng)器10包括致動(dòng)器殼體12，其被柔性隔膜組件18分成兩個(gè)隔間14、16。剛性的隔膜板20被連接到柔性隔膜和致動(dòng)器桿22，彈簧24沿著第一方向偏置隔膜板?？諝庀鄬?duì)于彈簧24選擇地注入隔間14，以沿著與第一方向相反的第二方向軸向移動(dòng)隔膜18和致動(dòng)器桿22。為了將致動(dòng)器桿22的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成打開或閉合旋轉(zhuǎn)閥28的流動(dòng)控制部件26所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，杠桿聯(lián)動(dòng)裝置30將閥軸32連接到致動(dòng)器桿22。杠桿聯(lián)動(dòng)裝置30將致動(dòng)器桿22的軸向移動(dòng)轉(zhuǎn)換成所需的閥軸32的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0006]如圖2中示意性所示，另一常見的已知的示例性閥致動(dòng)器40具有位于致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)和閥軸32之間的齒條-齒輪聯(lián)動(dòng)裝置。由已知的驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的軸向運(yùn)動(dòng)通過齒條42經(jīng)過齒輪44的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，來打開和閉合流動(dòng)控制部件26。
[0007]盡管上面描述的各個(gè)已知的閥致動(dòng)器10、40能夠打開和閉合旋轉(zhuǎn)閥，但是致動(dòng)器的殼體通常體積大和/或需要靠近閥的較大空間。然而，在大多的工業(yè)設(shè)置中，例如精煉廠、發(fā)電廠或化工加工廠等，空間是極其有限的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]根據(jù)一個(gè)示例性的方面，閥組件包括具有流動(dòng)控制部件和閥軸的旋轉(zhuǎn)閥，所述流動(dòng)控制部件和所述閥軸被設(shè)置成使得所述閥軸的旋轉(zhuǎn)打開和/或閉合所述流動(dòng)控制部件。閥致動(dòng)器被設(shè)置成旋轉(zhuǎn)所述閥軸。所述閥致動(dòng)器包括殼體和活塞，所述殼體具有限定穿過所述殼體的孔的內(nèi)殼體壁，所述活塞可滑動(dòng)地接合所述內(nèi)殼體壁并設(shè)置在所述孔內(nèi)。所述孔具有第一軸線。所述活塞能夠沿著所述第一軸線在第一位置和第二位置之間滑動(dòng)。所述內(nèi)殼體壁被設(shè)置成在所述活塞沿著所述孔的第一軸線在所述第一位置和所述第二位置之間滑動(dòng)時(shí)控制所述活塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。限定第二軸線的致動(dòng)器桿被設(shè)置在所述孔內(nèi)。所述致動(dòng)器桿延伸穿過所述活塞并被耦接到所述閥軸。所述活塞沿所述第一軸線在所述第一位置和所述第二位置之間的軸向移動(dòng)促使所述致動(dòng)器桿旋轉(zhuǎn)并打開和/或閉合所述流動(dòng)控制部件。[0009]根據(jù)另一個(gè)示例性方面，閥致動(dòng)器包括氣缸，所述氣缸具有限定穿過所述氣缸的孔的內(nèi)殼體壁。所述孔限定第一縱向軸線?？苫瑒?dòng)地接合所述內(nèi)殼體壁的活塞設(shè)置在所述孔內(nèi)。所述活塞能夠沿著所述第一縱向軸線在第一位置和第二位置之間滑動(dòng)。所述內(nèi)殼體壁被設(shè)置成在所述活塞沿著所述第一縱向軸線在所述第一位置和所述第二位置之間滑動(dòng)時(shí)控制所述活塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。致動(dòng)器桿被設(shè)置在所述孔內(nèi)。所述致動(dòng)器桿具有第二縱向軸線。所述致動(dòng)器桿延伸穿過所述活塞并被設(shè)置成耦接到旋轉(zhuǎn)閥的閥軸。所述活塞被設(shè)置成沿著所述致動(dòng)器桿在所述第一位置和所述第二位置之間滑動(dòng)。所述活塞沿著所述孔在所述第一位置和所述第二位置之間的軸向移動(dòng)促使所述致動(dòng)器桿圍繞所述第二縱向軸線旋轉(zhuǎn)。
[0010]根據(jù)另一個(gè)示例性方面，公開了一種打開和/或閉合旋轉(zhuǎn)閥的流動(dòng)控制部件的方法。所述旋轉(zhuǎn)閥具有流動(dòng)控制部件和閥軸，所述流動(dòng)控制部件和所述閥軸被設(shè)置成使得具有閥致動(dòng)器的所述閥軸的旋轉(zhuǎn)打開和/或閉合所述流動(dòng)控制部件。所述閥致動(dòng)器包括殼體、活塞和致動(dòng)器桿，所述殼體形成圍繞軸線的孔，所述孔具有非圓形的軸向橫截面周邊，所述活塞與所述孔互補(bǔ)并被設(shè)置在所述孔內(nèi)，所述活塞沿著所述孔的所述軸線從第一位置平移到第二位置，所述致動(dòng)器桿設(shè)置在所述孔內(nèi)并延伸穿過所述活塞，所述致動(dòng)器桿可操作地耦接到所述閥軸。所述孔和所述致動(dòng)器桿中的至少一個(gè)具有螺旋形狀，其被設(shè)置成促使所述致動(dòng)器桿響應(yīng)于所述活塞沿著所述軸線的軸向移動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。所述方法包括步驟:沿著所述軸線在第一方向上推動(dòng)所述活塞，響應(yīng)于所述活塞在所述第一方向上的移動(dòng)來在第一角度方向上旋轉(zhuǎn)所述致動(dòng)器桿和所述閥軸，響應(yīng)于所述閥軸在所述第一角度方向上的旋轉(zhuǎn)來打開所述流動(dòng)控制部件，沿著所述軸線在與所述第一方向相反的第二方向上推動(dòng)所述活塞，響應(yīng)于所述活塞在所述第二方向上的運(yùn)動(dòng)來在第二角度方向上旋轉(zhuǎn)所述致動(dòng)器桿和所述閥軸，以及響應(yīng)于所述閥軸在所述第二角度方向上的旋轉(zhuǎn)來閉合所述流動(dòng)控制部件。
[0011]根據(jù)前述一個(gè)或多個(gè)示例性方面，閥組件、閥致動(dòng)器和/或方法還可選擇性地包括一個(gè)或多個(gè)下面的優(yōu)選形式。
[0012]在一些優(yōu)選的形式中，所述孔可具有管狀。所述活塞可沿著所述第一縱向軸線平移而不旋轉(zhuǎn)。當(dāng)所述活塞沿著所述第一縱向軸線平移時(shí)，所述致動(dòng)器桿可關(guān)于所述活塞旋轉(zhuǎn)。所述致動(dòng)器桿可具有螺旋形狀。所述致動(dòng)器桿可延伸穿過所述活塞上的開口，所述開口具有在所述活塞的第一側(cè)上的第一徑向角度位置和在所述活塞的第二側(cè)上的第二徑向角度位置。當(dāng)所述活塞在所述第一位置和所述第二位置之間滑動(dòng)時(shí)，所述開口可旋轉(zhuǎn)所述桿。
[0013]在一些優(yōu)選的形式中，管狀孔可在正交于所述第一縱向軸線的平面內(nèi)具有非圓形的外周邊。所述孔的外周邊可具有三個(gè)角部并可大致呈三角形。在其它優(yōu)選的形式中，所述孔的外周邊可具有四個(gè)角部，并可大致呈矩形或方形。所述活塞可具有大致三角形、矩形或方形的環(huán)邊緣，其與所述管狀孔的所述外周邊互補(bǔ)。
[0014]在一些優(yōu)選的形式中，所述致動(dòng)器桿可具有非圓形的桿橫截面。所述活塞的開口可以成形為與所述桿橫截面互補(bǔ)。所述開口可以在所述活塞的第一側(cè)上相對(duì)于所述第二縱向軸線在第一角度定向上對(duì)準(zhǔn)。所述開口可在所述活塞的第二側(cè)上相對(duì)于所述第二縱向軸線在第二角度定向上對(duì)準(zhǔn)。
[0015]在一些優(yōu)選的形式中，所述孔可具有螺旋形狀。所述活塞可沿著所述縱向軸線平移和旋轉(zhuǎn)。當(dāng)所述活塞沿著所述致動(dòng)器桿移動(dòng)使得所述桿隨著所述活塞旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述致動(dòng)器桿關(guān)于所述活塞可旋轉(zhuǎn)地固定。所述內(nèi)殼體壁可具有非圓形的軸向橫截面內(nèi)周邊，其被成形為限定所述孔沿著所述縱向軸線的螺旋形狀。
[0016]在一些優(yōu)選的形式中，所述活塞將所述孔分成在所述活塞的第一側(cè)上的第一腔室和在與第一側(cè)相對(duì)的所述活塞的第二側(cè)上的第二腔室。當(dāng)所述活塞沿著行程移動(dòng)時(shí)，所述第一腔室和第二腔室中的每一個(gè)都被封閉并且改變體積。第一流體端口可敞開到所述第一腔室。第二流體端口可敞開到所述第二腔室。所述流體端口可被設(shè)置成可操作地連接到至少一個(gè)壓縮氣體源，以選擇性地將氣體注入所述第一腔室和/或所述第二腔室，從而選擇性地沿著所述致動(dòng)器桿在相反的方向上移動(dòng)所述活塞。彈簧可設(shè)置在所述第二腔室內(nèi)。所述彈簧可被設(shè)置成朝著所述第一腔室推動(dòng)所述活塞，以及所述第一流體端口可操作地耦接到壓縮氣體源，以將氣體注入所述第一腔室中來朝著所述第二腔室移動(dòng)所述活塞。
[0017]通過閱讀下面的詳細(xì)描述，其它方面和形式將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥和閥致動(dòng)器的剖視圖；
[0019]圖2是另一現(xiàn)有技術(shù)的用于旋轉(zhuǎn)閥的閥致動(dòng)器的剖視圖；
[0020]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一些方面的具有閥致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)閥的局部立體剖視圖；
[0021]圖4是沿著圖3的線4-4的根據(jù)本實(shí)用新型的原理的閥和閥致動(dòng)器的局部橫截面的側(cè)視圖；
[0022]圖5是圖3的閥致動(dòng)器的分解組裝圖；
[0023]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的其它方面的另一閥致動(dòng)器和旋轉(zhuǎn)閥的局部橫截面的側(cè)視圖；以及
[0024]圖7A-7B示出了圖6的閥致動(dòng)器沿線7_7的局部剖視圖，活塞在圖7A中處于第一位置，在圖7B中處于第二位置。
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)在參見圖3-5，閥組件50包括旋轉(zhuǎn)閥52和閥致動(dòng)器54，閥致動(dòng)器54可操作地耦接到旋轉(zhuǎn)閥并被設(shè)置成在打開位置和閉合位置之間旋轉(zhuǎn)所述閥。旋轉(zhuǎn)閥52包括設(shè)置在閥體58中的流動(dòng)控制裝置56，例如閥盤、閥球等，其以本領(lǐng)域內(nèi)熟知的方式限定在閥入口和閥出口之間的流動(dòng)通道。閥軸60連接到流動(dòng)控制裝置56并穿過適當(dāng)?shù)拈y填料、閥蓋等向上延伸出閥體58。(所有的方向修飾語，例如上、下、左、右等都用來便于參照附圖理解，并非用來限制本公開的范圍)。閥軸60是細(xì)長(zhǎng)軸的形式，例如直桿，其具有軸線、連接到流動(dòng)控制裝置56的第一端和延伸出閥填料的第二端。因此，在閥體58中的流動(dòng)通道可通過圍繞閥軸60的軸線沿第一方向(例如，順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)閥軸60和流動(dòng)控制裝置56來打開，并且流動(dòng)通道可通過圍繞所述軸線沿相反的方向?qū)㈤y軸60和流動(dòng)控制裝置56通常旋轉(zhuǎn)90°來閉合，這在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。
[0026]閥致動(dòng)器54包括活塞70，活塞70設(shè)置在致動(dòng)器殼體74的孔72中，并被設(shè)置成沿軸向方向穿過所述孔上下平移滑動(dòng)。閥致動(dòng)器54被設(shè)置成將活塞70的線性軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成閥軸60的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺旋狀致動(dòng)器桿76沿著孔72的軸線78延伸并穿過通過活塞70的中心布置的開口 80。螺旋狀致動(dòng)器桿76以足以允許致動(dòng)器桿旋轉(zhuǎn)的任何已知的方式耦接到閥軸60，來旋轉(zhuǎn)閥軸60和/或打開和/或閉合流動(dòng)控制裝置56。優(yōu)選地，螺旋狀致動(dòng)器桿76的軸線79與孔的軸線78對(duì)準(zhǔn)和/或同軸?；钊?0還被設(shè)置成沿著孔72滑動(dòng)的同時(shí)沿著螺旋狀致動(dòng)器桿76上下軸向滑動(dòng)。優(yōu)選地，活塞70、孔72和螺旋狀致動(dòng)器桿76被設(shè)置成使得活塞70沿孔72的軸向移動(dòng)促使螺旋狀致動(dòng)器桿76圍繞軸線79和/或軸線78旋轉(zhuǎn)，并由此打開和/或閉合流動(dòng)控制裝置56。
[0027]致動(dòng)器殼體74具有限定孔72的殼體壁82。殼體壁82和孔72以足以控制活塞70的軸向旋轉(zhuǎn)的任何方式成形，以根據(jù)需要在活塞70沿著軸線78和/或79平移時(shí)或者旋轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)。在一優(yōu)選的設(shè)置中，孔72具有非圓形的橫截面84。在圖3-5所示的實(shí)施例中，殼體壁82限定了細(xì)長(zhǎng)的方形或矩形的管狀孔；但是，根據(jù)本公開的原理，也可使用其它的非圓形孔，例如，三角形、橢圓形、月形、三葉草形、星形等，只要?dú)んw壁82能夠控制活塞70圍繞軸線78和/或79的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這將在下面進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0028]活塞70具有與孔72的橫截面形狀互補(bǔ)的外圍邊緣86。在所示的設(shè)置中，活塞70具有矩形的外圍邊緣86，使得活塞70完全橫穿孔72，外圍邊緣86密封接合殼體壁82的整個(gè)內(nèi)橫截面周邊。
[0029]如圖5中最佳所示，活塞70在一個(gè)實(shí)施例中包括密封接合殼體壁82的外密封件90、限定開口 80并密封圍繞致動(dòng)器桿76的內(nèi)密封件92、收容內(nèi)密封件92和外密封件90的芯部94、以及連接到活塞芯部并將外密封件90和內(nèi)密封件92保持在活塞芯部94上適當(dāng)位置處的蓋板96。外密封件90形成活塞70和殼體壁82之間的流體密封，以控制下面描述的上腔室120和/或下腔室122中的壓強(qiáng)。外密封件90圍繞活塞的外圍邊緣86。外密封件90可以是例如O形環(huán)，并選擇性地具有扁平條或帶的形式。蓋板96限定活塞的第一側(cè)98，活塞芯部94限定與第一側(cè)相對(duì)的活塞的第二側(cè)100，外密封件90和內(nèi)密封件92被夾持在兩側(cè)之間，例如通過夾緊或機(jī)械緊固件。出于下面解釋的原因，開口 80優(yōu)選限定延伸穿過活塞70并包括沿著軸線78和/或79纏繞的螺旋形狀的孔，使得開口 80具有相對(duì)于穿過活塞的第一側(cè)98的軸線79的第一徑向角度對(duì)準(zhǔn)和相對(duì)于穿過活塞的第二側(cè)100的軸線79的第二徑向角度對(duì)準(zhǔn)，其中，第二徑向角度對(duì)準(zhǔn)在垂直于軸線79的平面內(nèi)有角度地偏離第一徑向角度對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選地，開口 80是細(xì)長(zhǎng)槽的形式，例如，矩形槽，其具有從第一側(cè)98到第二側(cè)100大約1°?15°的螺旋扭角。蓋板96可通過任何方便的裝置連接到活塞芯部94，例如，通過螺釘、螺栓、焊接、粘水等。
[0030]螺旋狀致動(dòng)器桿76具有沿著軸線78扭曲的形狀，優(yōu)選是盤旋形狀。在所示設(shè)置中，螺旋狀致動(dòng)器桿76是矩形桿的形式，包括具有寬度、厚度和沿著軸線78的長(zhǎng)度的矩形軸向橫截面，其中桿的矩形橫截面沿著其長(zhǎng)度在桿相對(duì)的上端和下端之間扭曲大約90°，由此形成盤旋形或螺旋形。優(yōu)選是圓柱形部分的凸柱102、104從螺旋狀致動(dòng)器桿76的相對(duì)兩端突出。凸柱102可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在覆蓋致動(dòng)器殼體74的頂端的上板106的軸向孔105a中，凸柱104可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在布置于致動(dòng)器殼體74的底端處的下板108的軸向孔105b中。如果需要，為了便于致動(dòng)器桿76圍繞軸線78的順暢旋轉(zhuǎn)，軸襯和/或軸承可由凸柱102、104支撐和/或支撐在軸向孔105a、105b中。凸柱102、104與致動(dòng)器桿76的軸線79對(duì)準(zhǔn)，并優(yōu)選與孔72的軸線78對(duì)準(zhǔn)。凸柱104優(yōu)選包括用來直接連接到閥軸60的連接器，例如，方形插座110 (如圖4中最佳所示)，其收容閥軸60的方形末端，使得閥軸60通過螺旋狀致動(dòng)器桿76的旋轉(zhuǎn)來旋轉(zhuǎn)。然而，螺旋狀致動(dòng)器桿76可通過其它和/或附加的連接器可操作地連接到閥軸60。
[0031]上板106和下板108完全覆蓋孔72的上端和下端，優(yōu)選在其上形成壓力密封。上板106和下板108可以與殼體壁82 —體形成，或者通過諸如螺栓等緊固件、焊接和/或粘合劑可移除地連接到殼體壁82。
[0032]活塞70將孔72分成上腔室120和下腔室122。當(dāng)活塞70沿著軸線78根據(jù)其行程順著螺旋狀致動(dòng)器桿76滑動(dòng)時(shí)，各個(gè)腔室120、122改變體積并優(yōu)選基本密封來允許流體壓強(qiáng)積累并作用于活塞70上。上腔室120鄰近活塞的第一側(cè)98并由第一側(cè)98部分限定，下腔室122鄰近活塞的第二側(cè)100并由第二側(cè)100部分限定。當(dāng)活塞70向上移動(dòng)到鄰近上板106的第一位置時(shí),上腔室120的體積減小,而下腔室122的體積增加。當(dāng)活塞70向下移動(dòng)到鄰近下板108的第二位置時(shí)，下腔室122的體積減小，而上腔室120的體積增加。
[0033]為了促使活塞70沿軸線78的向上和/或向下運(yùn)動(dòng)，流體端口 124與上腔室120流體連通，例如穿過上板106，并且流體端口 126與下腔室122流體連通，例如穿過殼體壁82。各個(gè)流體端口 124、126可操作地連接到壓縮供給管道128a、128b，例如由現(xiàn)場(chǎng)裝置提供的氣動(dòng)供給管道，該現(xiàn)場(chǎng)裝置可以是例如愛荷華州費(fèi)希爾控制設(shè)備國際有限公司(FisherControls International LLC of Marshalltown, 1wa)提供的 FIELDVUE ?數(shù)字閥控制器(未示出)。供給管道128a、128b將例如壓縮氣體等壓縮流體驅(qū)動(dòng)到各個(gè)上腔室120和下腔室122。為了將活塞70向上移動(dòng)到第一位置，供給管道128b將壓縮流體注入下腔室122，而上腔室120中的流體通過流體端口 124排出，由此迫使活塞70朝著上板106向上移動(dòng)。為了將活塞70向下移動(dòng)到鄰近下板108的第二位置，供給管道128a將壓縮流體通過流體端口 124注入上腔室120，而流體同時(shí)排出流體端口 126，由此迫使活塞70朝著下板108向下移動(dòng)。
[0034]彈簧130被選擇性地用來沿至少一個(gè)方向，例如，如圖4所示，朝著上板106偏置活塞70。彈簧130優(yōu)選設(shè)置在孔72內(nèi)，例如，在下腔室122中，并壓靠活塞70和相對(duì)的氣缸頭部，例如，下板108。在其它設(shè)置中，彈簧130被設(shè)置來提供收縮力，而不是壓縮力。根據(jù)本公開的一般原理也可使用彈簧130的其它偏置設(shè)置。
[0035]當(dāng)活塞70按照其滑動(dòng)行程沿著孔72的軸線78平移時(shí)，由于開口 80和螺旋狀致動(dòng)器桿76的螺旋形狀之間的接合，螺旋狀致動(dòng)器桿76被驅(qū)使來圍繞軸線78和/或79旋轉(zhuǎn)。當(dāng)活塞70朝著下板106移動(dòng)時(shí)，螺旋狀致動(dòng)器桿76、閥桿60以及流動(dòng)控制裝置56將全部沿第一方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)活塞70沿著孔72的軸線78按照其行程朝著氣缸頭部108移動(dòng)或滑動(dòng)時(shí)，螺旋狀致動(dòng)器桿76、閥桿60以及流動(dòng)控制裝置56將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。因此，閥致動(dòng)器54將致動(dòng)器的線性運(yùn)動(dòng)(活塞70沿致動(dòng)器殼體74的行程的形式)轉(zhuǎn)換成打開和/或閉合流動(dòng)控制裝置56所需的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而不需要現(xiàn)有技術(shù)中的杠桿聯(lián)動(dòng)裝置或齒輪聯(lián)動(dòng)裝置，并能夠因此節(jié)省寶貴的空間。
[0036]現(xiàn)在參見圖6-7B，示出了結(jié)合本公開的其它原理的另一閥組件150。閥組件150包括可操作地耦接到閥致動(dòng)器154的旋轉(zhuǎn)閥152，其中閥致動(dòng)器154被設(shè)置來打開和閉合旋轉(zhuǎn)閥152。旋轉(zhuǎn)閥152包括流動(dòng)控制裝置156，例如，閥盤或閥球，以及連接到流動(dòng)控制裝置156并向上延伸穿過閥填料158的閥軸157。旋轉(zhuǎn)閥152還包括閥體160，閥體160限定在入口 164和出口 166之間延伸的流動(dòng)通道162，其中，流動(dòng)控制裝置156橫越流動(dòng)通道162設(shè)置，并通過在流動(dòng)通道162中的旋轉(zhuǎn)來打開和/或閉合。在一個(gè)設(shè)置中，閥152與閥52基本相同。
[0037]閥致動(dòng)器154直接位于閥填料158和閥軸157的上方。閥致動(dòng)器154包括布置在殼體172中的活塞170，殼體172通過法蘭174連接到閥填料158，法蘭174連接到殼體172的底部并通過例如螺栓等緊固件176連接到閥填料。閥致動(dòng)器154被設(shè)置成將活塞170的線性軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成閥軸157的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。殼體172還包括環(huán)形壁形式的殼體壁178，其沿著軸線180從法蘭174向上延伸到覆蓋殼體壁178的頂端的上殼體板182。殼體壁178限定與軸線180同軸對(duì)準(zhǔn)的孔184，其中活塞170在孔184中沿著軸線180上下平移滑動(dòng)一行程長(zhǎng)度，該行程長(zhǎng)度在鄰近氣缸頭部182的頂部位置和鄰近法蘭174的底部位置或橫越殼體壁178的底端設(shè)置的可選的下殼體板186之間。
[0038]與閥致動(dòng)器54相似，活塞170將孔184分成上腔室190和下腔室192，其中活塞的第一側(cè)194朝向上腔室190和上殼體板182，活塞的第二側(cè)196朝向下腔室192和下殼體板186。當(dāng)活塞170在行程中在孔內(nèi)朝著氣缸頭部182或氣缸頭部186移動(dòng)時(shí)，上腔室190和下腔室192的每一個(gè)的體積都改變。在優(yōu)選的設(shè)置中，活塞170包括密封接合殼體壁178的外密封件和密封接合致動(dòng)器桿200的內(nèi)密封件，致動(dòng)器桿200沿著軸線180在孔184中延伸，外密封件和內(nèi)密封件夾持在蓋板和活塞芯部之間，所有這些與前面描述的活塞70基本相似。
[0039]致動(dòng)器桿200被設(shè)置成隨著活塞170在孔184中沿著其行程移動(dòng)(例如，沿著軸線180向上和/或向下)時(shí)圍繞軸線180旋轉(zhuǎn)。如圖7A-7B中最佳所示，孔184具有非圓形的軸向橫截面形狀，即，在垂直于軸線180的橫截面中的形狀，例如，具有大致三角形的外周邊202，其具有三個(gè)圓角或尖角204a、204b和204c，如圖中所示，或者任何其它非圓形的外圓周，例如，如上所述的。活塞170具有與孔184的外周邊202互補(bǔ)的外圍邊緣206，并優(yōu)選圍繞活塞170的整個(gè)周邊在活塞170和殼體壁178之間形成流體密封。但是，與閥致動(dòng)器54不同，殼體壁178加有來復(fù)線(rifled)，角部204a、204b、204c以及外周邊202的整個(gè)橫截面形狀在氣缸頭部182和氣缸頭部186之間沿著殼體壁178的長(zhǎng)度圍繞軸線180纏繞，由此形成螺旋狀的孔184，例如，盤旋狀。在這種設(shè)置中，角部204a-c形成沿著殼體壁178的徑向內(nèi)表面延伸的螺旋狀凹槽。該凹槽還可具有斜角飛行(angled flight)的形式。該螺旋狀優(yōu)選在殼體壁178的相對(duì)兩端之間圍繞軸線180擺動(dòng)大約90°角。因此，當(dāng)活塞170在孔184中沿著軸線180向上或向下移動(dòng)時(shí)，活塞170還沿著殼體壁178的螺旋形狀圍繞軸線180旋轉(zhuǎn)。
[0040]致動(dòng)器桿200具有非圓形的軸向橫截面形狀，例如，如圖中所示的三角形，活塞170具有穿過內(nèi)密封件的中心部分的開口 210，例如，三角形，其與致動(dòng)器桿200的橫截面形狀互補(bǔ)?；钊?70被設(shè)置成沿著致動(dòng)器桿200軸向滑動(dòng)。因此，當(dāng)活塞170在孔184中向上或向下軸向移動(dòng)并圍繞軸線180旋轉(zhuǎn)時(shí)，活塞170還圍繞軸線180旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器桿200。在一種設(shè)置中，致動(dòng)器桿200的底端可操作地耦接到閥軸157，例如，通過這里前面描述的插頭和插座連接或者任何其它合適的連接器，使得致動(dòng)器桿200的旋轉(zhuǎn)還旋轉(zhuǎn)閥軸157并因此在打開位置和閉合位置之間旋轉(zhuǎn)流動(dòng)控制裝置156。例如，如圖7A中所示，在鄰近氣缸頭部182的行程頂端，活塞170處于相對(duì)于軸線180的第一角度位置，在行程底端，如圖7B所示，活塞處于相對(duì)于軸線180的第二角度位置，優(yōu)選從第一角度位置旋轉(zhuǎn)90°。[0041]活塞170可在孔184中以任何足夠的方式軸向來回推進(jìn)，例如，通過氣動(dòng)或液壓壓力或彈簧。在圖6的設(shè)置中，閥致動(dòng)器154被設(shè)置成由壓縮流體來致動(dòng)，例如，由施加到上腔室190或下腔室192的氣動(dòng)壓力或液壓壓力。因此，例如噴嘴等流體端口 212a、212b分別被引向上腔室190和下腔室192。流體端口 212a被引向上腔室190，并適于如上所述連接到壓縮流體，使得壓縮流體可通過流體端口 212a注入上腔室190，以迫使活塞170朝著下殼體板186沿著軸線180向下。相似地，流體端口 212b被連接到下腔室192，并適于連接到壓縮流體源，例如，壓縮機(jī)，并被設(shè)置成使得通過流體端口 212b注入的壓縮流體進(jìn)入下腔室192，并朝著上殼體板182沿著軸線180向上推動(dòng)活塞170。由此，活塞170可以通過選擇性地經(jīng)由流體端口 212a或流體端口 212b注入壓縮流體來沿著軸線180在任一方向上選擇性地致動(dòng)，并由此旋轉(zhuǎn)流動(dòng)控制裝置156來打開和/或閉合旋轉(zhuǎn)閥152。
[0042]這里詳細(xì)描述的每個(gè)閥致動(dòng)器54、154是如所附權(quán)利要求所限定的本公開的一個(gè)或多個(gè)原理的示例。閥致動(dòng)器54和154在一些設(shè)置中選擇性地取消了以前用在旋轉(zhuǎn)閥的致動(dòng)器中的齒輪或杠桿聯(lián)動(dòng)裝置，并由此可以在一些設(shè)置中比先前已知的閥致動(dòng)器更簡(jiǎn)單并且更緊湊。在一些設(shè)置中，相比其它類型的閥致動(dòng)器，該閥致動(dòng)器可有利地提供更緊湊的用于旋轉(zhuǎn)閥的閥致動(dòng)器和/或需要更少的空間。當(dāng)然，根據(jù)下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的裝置還可實(shí)現(xiàn)其它的用處、好處以及優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0043]根據(jù)前面的描述，關(guān)于這里公開的閥及其閥致動(dòng)器的不同改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，該描述僅僅用作說明，便于本領(lǐng)域技術(shù)人員來制作并使用本實(shí)用新型，并教導(dǎo)實(shí)施本實(shí)用新型的最佳模式。本實(shí)用新型保留對(duì)于落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有改進(jìn)的專有權(quán)利。
【權(quán)利要求】
1.一種閥組件，其特征在于，包括: 旋轉(zhuǎn)閥，其包括流動(dòng)控制部件和閥軸，所述流動(dòng)控制部件和所述閥軸被設(shè)置成使得所述閥軸的旋轉(zhuǎn)打開和/或閉合所述流動(dòng)控制部件；以及 閥致動(dòng)器，其被設(shè)置成旋轉(zhuǎn)所述閥軸，所述閥致動(dòng)器包括: 殼體，其具有限定穿過所述殼體的孔的內(nèi)殼體壁，所述孔具有第一軸線； 活塞，其可滑動(dòng)地接合所述內(nèi)殼體壁并設(shè)置在所述孔內(nèi)，所述活塞能夠沿著所述第一軸線在第一位置和第二位置之間滑動(dòng)，其中，所述內(nèi)殼體壁被設(shè)置成在所述活塞沿著所述第一軸線在所述第一位置和所述第二位置之間滑動(dòng)時(shí)控制所述活塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及致動(dòng)器桿，其限定第二軸線并被設(shè)置在所述孔內(nèi)，所述致動(dòng)器桿延伸穿過所述活塞并被耦接到所述閥軸； 其中，所述活塞沿所述第一軸線在所述第一位置和所述第二位置之間的軸向移動(dòng)促使所述致動(dòng)器桿旋轉(zhuǎn)并打開和/或閉合所述流動(dòng)控制部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥組件，其特征在于，所述孔具有管狀，所述活塞沿著所述第一軸線平移而不旋轉(zhuǎn)，所述致動(dòng)器桿關(guān)于所述活塞旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥組件，其特征在于，所述致動(dòng)器桿具有螺旋形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥組件，其特征在于，所述致動(dòng)器桿延伸穿過所述活塞上的開口，所述開口具有在所述活塞的第一側(cè)上的第一徑向角度位置和在所述活塞的第二側(cè)上的第二徑向角度位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥組件，其特征在于，所述孔具有螺旋形狀，所述活塞沿著所述第一軸線平移和旋轉(zhuǎn)，所述桿`隨著所述活塞旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥組件，其特征在于，當(dāng)所述活塞沿著所述致動(dòng)器桿移動(dòng)時(shí)，所述致動(dòng)器桿關(guān)于所述活塞可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定，其中所述內(nèi)殼體壁具有非圓形的軸向橫截面內(nèi)周邊，并被成形為使得所述孔具有沿所述第一軸線的螺旋形狀。
7.—種閥致動(dòng)器，其特征在于，包括: 氣缸，其具有限定穿過所述氣缸的孔的內(nèi)殼體壁，所述孔限定第一縱向軸線； 活塞，其可滑動(dòng)地接合所述內(nèi)殼體壁并設(shè)置在所述孔內(nèi)，所述活塞能夠沿著所述第一縱向軸線在第一位置和第二位置之間滑動(dòng)，其中所述內(nèi)殼體壁被設(shè)置成在所述活塞沿著所述第一縱向軸線在所述第一位置和第二位置之間滑動(dòng)時(shí)控制所述活塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及致動(dòng)器桿，其具有第二縱向軸線并設(shè)置在所述孔內(nèi)，所述致動(dòng)器桿延伸穿過所述活塞并被設(shè)置成耦接到旋轉(zhuǎn)閥的閥軸，所述活塞被設(shè)置成沿著所述致動(dòng)器桿在所述第一位置和所述第二位置之間滑動(dòng)； 其中，所述活塞和所述致動(dòng)器桿被設(shè)置成使得所述活塞沿著所述孔在所述第一位置和所述第二位置之間的軸向移動(dòng)促使所述致動(dòng)器桿圍繞所述第二縱向軸線旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，當(dāng)所述活塞沿著所述第一縱向軸線平移時(shí)，所述致動(dòng)器桿關(guān)于所述活塞旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述致動(dòng)器桿具有螺旋形狀，其中所述活塞限定收容所述螺旋形狀的開口并在所述活塞在所述第一位置和所述第二位置之間滑動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)所述致動(dòng)器桿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述致動(dòng)器桿具有桿橫截面，所述活塞的開口被成形為與所述桿橫截面互補(bǔ)，其中所述開口在所述活塞的第一側(cè)上相對(duì)于所述第二縱向軸線在第一角度定向上對(duì)準(zhǔn)，以及所述開口在所述活塞的第二側(cè)上相對(duì)于所述第二縱向軸線在第二角度定向上對(duì)準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述內(nèi)殼體壁限定管狀孔，所述管狀孔具有在與所述第一縱向軸線正交的平面內(nèi)的外周邊，所述外周邊是非圓形的，所述活塞沿著所述第一縱向軸線平移而不旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述內(nèi)殼體壁形成矩形的管狀孔，所述活塞具有與所述矩形的管狀孔互補(bǔ)的矩形環(huán)邊緣。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述活塞將所述孔分成在所述活塞的第一側(cè)上的第一腔室和在與所述第一側(cè)相對(duì)的所述活塞的第二側(cè)上的第二腔室，當(dāng)所述活塞沿著行程行進(jìn)時(shí)，所述第一腔室和所述第二腔室中的每一個(gè)被封閉并改變體積，還包括敞開到所述第一腔室的第一流體端口和敞開到所述第二腔室的第二流體端口，所述流體端口被設(shè)置成可操作地連接到至少一個(gè)壓縮氣體源，以選擇性地將氣體注入所述第一腔室或所述第二腔室，來選擇性地沿著所述致動(dòng)器桿在相反方向上移動(dòng)所述活塞。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述活塞將所述孔分成在所述活塞的第一側(cè)上的第一腔室和在與所述第一側(cè)相對(duì)的所述活塞的第二側(cè)上的第二腔室，當(dāng)所述活塞沿著所述第一縱向軸線行進(jìn)時(shí)，所述第一腔室和所述第二腔室中的每一個(gè)被封閉并改變體積，還包括敞開到所述第一腔室的第一流體端口和設(shè)置在所述第二腔室中的彈簧，其中所述彈簧被設(shè)置成朝著所述第一腔室推動(dòng)所述活塞，所述第一流體端口被設(shè)置成可操作地連接到壓縮氣體源，以將氣體注入所述第一腔室來朝著所述第二腔室移動(dòng)所述活塞。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，當(dāng)所述活塞沿著所述第一縱向軸線行進(jìn)時(shí)，所述活塞關(guān)于所述氣缸旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，當(dāng)所述活塞沿著所述第一縱向軸線行進(jìn)時(shí)，所述致動(dòng)器桿關(guān)于所述活塞可旋轉(zhuǎn)地固定。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述內(nèi)殼體壁具有非圓形的軸向橫截面內(nèi)周邊，并被成形為使得所述孔具有沿著所述第一縱向軸線的螺旋形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的閥致動(dòng)器，其特征在于，所述孔的外周邊具有三個(gè)角部。
【文檔編號(hào)】F16K5/08GK203594824SQ201320441078
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】T·F·杰克遜 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制國際公司