带有枢转致动器组件的配给器的制作方法

专利名称：带有枢转致动器组件的配给器的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于多种目的的液体配给装置，尤其是用于粘性液体，比如热熔粘合剂、密封剂、油漆等等。这样的装置还被称作流体控制阀，或者配给枪或者配给单元。
背景技术：
用于供给比如热熔粘合剂等液体的典型配给装置一般都包括一个主体，其上带有一个阀杆，用于打开或者关闭配给孔。一般说来，该阀杆通过压缩空气在至少一个方向上动作，从而配给不连续量的压缩液体。弹簧机构或压缩空气都可以用于使该阀杆在与阀座相反的方向上运动。这就阻止了液体流出配给孔。
具体讲，与本发明总体相关的装置包括一个液体通道，位于所述配给孔旁边，以及一个致动器室或致动器腔，位于该装置另一端。这个致动器室容纳阀杆的一部分，阀杆连接到一个活塞部件，还连接到一个弹簧复位机构，如上所述。当有足够的气压施加于活塞部件的一侧时，阀杆朝离开阀座的方向运动，从而释放流体。当气压降低，所述弹簧机构自动把阀杆带回其相对于阀座常闭的位置。这样的弹簧机构一般包括一个调节器，用于改变弹簧的压力，从而调节打开阀门所需的气压量。调节弹簧压力，也就调节了关闭阀门所需的偏压力。这些装置还包括一个行程调节器，或者该弹簧压力调节器还可通过改变阀杆的行程来调节流速。
尽管如上所述的装置还算成功，但还需改进。例如，大致位于配给器主体与移动阀杆之间的动态密封装置通常会阻止液体漏进致动器室。通常认为动态密封装置是介于两个彼此移动的表面之间的密封件。这些动态密封装置会紧压阀杆，从而导致摩擦，进而导致密封件磨损。较高的摩擦力就要求有更大的气压才能驱动阀杆。另一方面，如果选用了一个较松的动态密封装置，则会导致密封不严，于是让液体粘住活塞，压缩空气进入液体通道，导致不利的配给中断。即便降低摩擦，动态密封装置随着时间流逝也会磨损，从而丧失密封性。
从而要求提供一种配给器，它很少需要或者不需要与压缩液体接触的动态密封装置，从而消除或者减少诸如上述的问题。

发明内容
因此，本发明的实施例所涉及的配给器包括一个致动部分，其具有一个第一可动件，以及一个液压部分，该液压部分同所述致动部分以并排的方式连接，并具有一个第二可动件。液压部分包括一个出口，用于从该处放出液体，该致动部分用于控制液体的配给。该配给器进一步包括一个致动器组件，可操作地把所述第一可动件与第二可动件连接到一起，其中可操作第一可动件以使第二可动件在打开位置与关闭位置之间移动，从而分别打开与停止来自出口处的液流。
在本发明的一个实施例中，所述致动部分为气动部分，其中所述第一可动件被设计为一个活塞，以便由加压的液体所推动。所述配给器还可包含一个螺线管，用于把加压的液体导入活塞。一个偏压元件，比如弹簧，可连接到活塞上，以将活塞偏置在优选的方向。该实施例中，所述液压部分上有一个第二可动件，设计为针状，可在液压部分当中往复运动。该液压部分包含一个入口，其连接液压部分与加压液体源，以及一个出口，用于配给液体。液压部分还包含一个偏压元件，比如弹簧，将所述针偏置于优选的方向。
所述致动器组件包含一个枢转杠杆臂，其上第一端同活塞连接，第二端同所述的针连接。本发明第一方面中，该枢转杠杆臂的第二端在位于所述入口与出口之间的一个点上连接到所述针上。把枢转杠杆臂的一端同第二可动件比如所述的针，连接到一起，在入口与出口之间则便于减少或者消除滞点，从而减少或者消除结焦(char)的形成，以及其他在液压部分中形成的物质。致动器组件还包含一个柔性密封件，同枢转杠杆臂连接在一起，位于致动部分与液压部分之间，以防液体漏入致动部分。该密封件可为一个非隔膜型的密封件，其外围不受限制，有挠曲性，适应枢转杠杆臂的运动，同时还保持流体紧密封。该密封件还可经受大液压操动压强，比如约80psi到至少1500psi，以及其他压强范围。还可提供一个轴衬支撑件，用于连接枢转杠杆臂，并支撑密封件。该轴衬支撑件径向布置在密封件外围内。另外，致动器组件还可包含一个枢转件，比如枢转销，连接到枢转杠杆臂，以便固定一个枢转点，使枢转杠杆臂可围绕其枢转。
上述配给器的各种变型都为本发明之范围所预期。例如，本发明的这些实施例中，致动部分为电气部分，其中第一可动件作为电枢，用于响应电流而动作。枢转杠杆臂的第一端同电枢连接，从而电枢的运动带动第二可动件，比如针，在其打开与关闭的位置之间移动。在本发明另一实施例中，液压部分中的第二可动件构造为一个或多个衬垫。该衬垫用于在液压部分中在打开与关闭位置之间往复运动，从而分别开启与停止从出口处的液流。然而本发明另一个实施例中，包含了一个液压部分，设计为以回吸模式、三路模式、或者两者兼而有之的模式来运转。
本发明上述及其他目的、优点及特征，通过下述进一步的详细说明与附图，将为本领域普通技术人员更容易地理解。


所述的附图，为说明书之一部分，对本发明的实施例进行描述。附图同上述对本发明一般的说明，以及下述对本发明详细的说明一起，对本发明进行描述。
图1为配给器的示意性透视图，其中根据本发明，液压部分与致动部分并排布置；图1A为图1中配给器沿线1A-1A的局部剖视图；图2为一个配给器示例的剖视图，该配给器带有根据本发明的致动器组件；图3为根据本发明的示例致动器组件的局部剖视图；图3A为图3的示例致动器组件的剖视图；图4为示出根据本发明的配给器示例的剖视图，其中所述致动器组件可操作地与一个液体配给通道相连；图5为根据本发明的示例配给器的剖视图，该配给器包含一个再循环口；图6为根据本发明的示例配给器的剖视图，该配给器包含回吸(snuff-back)操作；图7为根据本发明的示例配给器的剖视图，该配给器包含一个自校准针；图8为根据本发明的示例配给器的剖视图，该配给器包含回吸操作与一个再循环口；图9为根据本发明的示例配给器的剖视图，该配给器在根据本发明的液压部分当中使用了一个衬垫；图10与11为根据本发明、用于图9中的示例配给器的另一种枢转杠杆臂；图12为根据本发明的配给器的透视图，其中螺线管与致动部分构成一个整体组件；图12A为图12中的配给器沿线12A-12A的剖视图；图13为根据本发明的示例配给器的剖视图，包括一个压力平衡液压部分；以及图14为根据本发明的示例配给器的剖视图，其中致动部分构造为电气部分。
具体实施例方式
图1为根据本发明的一个示例配给器的示意性示图。与现有的配给器不同，本发明的配给器包括一个液压部分102与一个致动部分104，以并排而非垂直的方式布置。由于液压部分102经常同热的歧管(manifold)或者其他加热部件相连，这种并排布置就使得致动部分104同这样的加热部件进行热隔绝。结果，致动部分104中的O形圈与其他密封件就不会象现有技术的配给器那样暴露在高温下。另外，其他的电气元件，比如螺线管也不会暴露于高温下。这就使螺线管同致动部分更近地连接，使响应时间减少。总之，相对于传统垂直布置的配给器，这种并排布置将增强可靠性与性能。
如图1A，根据本发明的示例配给器一般包括一个液压部分102，一个致动部分104，以及一个致动器组件106。液压部分102从入口103导入加压液体，例如，液态热熔粘合剂，然后通过一个出口，比如喷嘴107配送液体。致动部分104包括一个第一可动件108，所述液压部分包含一个第二可动件110。所述致动器组件106使第一可动件108与第二可动件110可操作地连接，从而可操作第一可动件108以使第二可动件110在打开和关闭的位置之间运动，从而分别开启与停止液体的配给。该第一可动件108同一个致动器112连接，该致动器能使第一可动件108移动。可向第一可动件108施加一个偏压力114，从而把第一可动件偏压到优选的方向上。所述致动部分用于通过液压部分102来控制第一可动件108的运动，从而控制液体的配给。
液压部分102与致动部分104可通过各种方法连到一起。例如图1，四个螺栓116用于将致动部分104与液压部分102连接到一起。而且，液压部分102包括一个表面118，该表面连接到液体配给系统一个配给歧管(图中未示)。例如，通过螺栓孔120，就可把液压部分102同歧管(图中未示)连接起来。当连接时，孔122与所述歧管的一个出口部配合，从而加压液体(如500psi)被导入液压部分102。如下面更详细的描述，该加压液体从喷嘴107以精确并准确的方式配给出。在优选实施例中，液压部分102由导热材料构成，包括非活泼金属，如铝、黄铜或者不锈钢，而致动部分104可以由金属或者隔温塑料构成，包括氟塑料。
下面的图与说明提供了本发明的多种实施例，显示了液压部分102、致动部分104、与致动器组件106的不同设计。例如，下面的说明中，致动部分104可作为气动部分，其中通过加压流体控制活塞的运动，或者致动部分104可作为电气部分，其中通过电流来控制电枢运动。另外，液压部分102可以有很多种不同的设计，比如包含一个针、球或者一个或多个衬垫，只要能在液压部分当中往复运动，并同阀座配合，以开启与关闭液体通过喷嘴107的配给。所述液压部分102也可加上回吸功能、三路功能，或者兼而有之。因此，虽然已经描述了本发明几个实施例，但本发明并不限于此，因为本领域普通技术人员也会发现其他设计方案可适用于本发明。
图2描述了根据本发明实施例的示例配给器的剖视图。所述螺线管206与歧管217用简化的方块来表示，因为任何一个本领域普通技术人员都可清楚地理解其操作。具体说，螺线管206以可控的方式把压缩空气208传送到气动部分204的活塞212。歧管217动作，从而把加压液体216导入液压部分202。该剖面图没有描述螺栓或与其他用于把液压部分202与气动部分204紧固到一起的连接装置。也没有描述阀导承与冲程调节机构，这些通常包括在配给器的液压部分中。
液压部分202包括一个腔室218，用于接纳加压液体216。腔室218当中有一个针220，用于接合阀座221。当针220接合阀座221时，加压液体无法从腔室218通过通道223然后流出喷嘴222上的孔224。但是，当针220位于没有接合阀座221的位置时，加压液体则通过通道223流出腔室218。于是，通过控制针220的位置，就可精确控制加压液体从孔224的配给。除了图2中的针状阀外，球阀和座阀也可用于控制加压液体的配给。
本领域普通技术人员会认识到，除了图2中液压部分202的具体例子之外，该液压部分的多种可选方案都在预期之中。例如，本发明范围内的可选液压部分还可以包括整体制成的加热部件或者加热元件。另外，示例液压部分可同一个歧管或者其他类似的组件整体制成。另外，术语“针”一般意义上包括宽范围的可移动部件，可以是多种形状和轮廓。
气动部分204包括活塞212，活塞被弹簧214向上偏压。当工作时，压缩空气208被导向活塞212，以足够的力量克服弹簧214，压下活塞212。
气动部分204的活塞212和液压部分202的针220，通过一个枢转杠杆臂230可操作地连接在一起。该臂230包括一个端部236，该端部同活塞杆213连接。例如，端部236可以是球形，配合到在活塞杆213上加工的通孔237中。作为通孔237的可替代方案，在该活塞杆上还可加工一个盲孔，以容纳端部236，从而端部236可在该盲孔中自由转动。同样地，臂230的另一端238可以同针220连接。臂230绕枢转点234转动，从而活塞212向下的动作导致针220向上的动作。反之，活塞212向上的动作则导致针220向下的动作。所述的枢转点234可通过多种效果等同的方式来实现，比如，可以包括一个穿过臂230中间的销。销的端部可以由液压部分202上的一个凹部或腔支撑，因此销可自由转动，从而使得臂230可以枢转。
密封件232位于液压部分202和气动部分204之间，用以防止加压液体216漏入气动部分204。和现有技术的配给器不同，密封件232不是围绕往复轴的动态密封件。相反，密封件232为一种柔性密封件，环绕枢转杠杆臂230周围，当枢转杠杆臂230运动时，可挠曲或“摇摆”。因此，该柔性密封件232能更好地发挥作用，寿命也长于现有技术的动态密封件。而且，密封件232不是一种隔膜密封件，不靠其外围支撑，也不在沿其外围运动受限。相反，密封件232优选在其环绕所述臂230的内边缘基本为环形，并且它的外边缘不受限制，但密封接合于液压部分202的外部。以此，密封件232可沿着其外围挠曲，从而适应枢转杠杆臂230的枢转。进而，如下面更详细的说明，密封件232由其内侧支撑，而不是同隔膜密封件中常用的方式一样由其外围支撑。除了环形形状以外，密封件232还可采用其他形状，比如正方形和矩形。如图2所示，液压部分202形成一个空腔，以便使密封件232安放于其中。但是，本领域普通技术人员会认识到，作为替换，空腔也可以形成在致动部分204上。密封件232优选用弹性和柔性材料制成，诸如人造橡胶材料构成，这样的材料可产生形变，从而当气动部分204和液压部分202相互连接时，密封件232被轻压于空腔区域中，从而在两个部分202和204之间达到密封效果。
虽然在图2中并未清楚地解释，腔室218可包括一个所述的针220的调节机构，如在现有技术中所熟知的那样。一般来说，针的冲程调节机构包括一种物理止动器，位于腔室218当中，用于限制针220的位移量。本发明的实施例可与本领域现有技术中多种针冲程调节机构一起使用。
图3和3A描述了致动器组件的例子，其包含柔性密封部件304和一个轴衬支撑件312，比如垫圈，其围绕枢转杠杆臂306。如上所述，密封件304安放在适当形状的空腔中，该空腔通过使液体配给器的致动部分和液压部分的表面相互配合而形成。
枢转销302穿过枢转杠杆臂306，并可同其连接在一起，例如压配合在一起，还穿过柔性密封件304，从而枢转杠杆臂306绕销302所限定的枢转点转动。制成柔性密封件304的材料可以是任何一种适用的人造橡胶或者塑料，比如，商标为Viton的氟橡胶。轴衬支撑件312从中间径向地支撑密封件304，不同于沿外围支撑的隔膜密封件。轴衬支撑件312还对柔性密封件304提供支撑，使其能够承受大致沿枢转杠杆臂306主轴的液压力。以此，密封件304可适用于承受相当大的液压力，比如从约80psi到至少1500psi。密封件304还可设计为其他液压力范围。例如，密封件304可设计为承受从100psi到大约1500psi的液压力。优选地，密封件304承受液压力范围为从约200psi到大约1500psi。更优选地，密封件304设计为承受液压力范围从约300psi到大约900psi。更优选地，密封件304设计为承受液压力范围从约400psi到大约800psi。
因此，在一个优选实施例当中，轴衬支撑件312由刚性材料制成，比如黄铜或者其他金属，并连接到枢转杠杆臂306和柔性密封件304。轴衬支撑件312可以包括一个半圆空腔320，用于容纳销302。轴衬支撑件312可以不同销302刚性连接，从而轴衬支撑件312和销302可彼此相对运动。柔性密封件304可模制于枢转杠杆臂306之上。另外，最佳地，枢转杠杆臂306可以包括在其上具有较大表面积的轮廓，以便柔性部分304夹紧。例如，该轮廓可以包括波纹314或者沟槽。或者，或另外，柔性密封件304还可以粘附于枢转杠杆臂306上。在图3的实施例中，柔性密封件304上有一个凹部305。但是，该形状实质上仅为示例，其他形状也可行。
如图3A，轴衬支撑件312包含一个液压面322和一个致动面324。液压面322紧靠密封件304，并位于穿过销302和枢转杠杆臂306的交叉点所限定的枢转点的平面上。轴衬支撑件312还包含一个孔326，用以容纳穿过其的枢转杠杆臂306。孔326上有一个液压端328，其直径大致为枢转杠杆臂306的直径。以此，液压面322可完全支撑密封件304，进而阻挡密封件304往孔326中扩张。孔326还可在朝致动端330的方向上逐渐增大直径。比如，孔326一般可设计为锥形。孔326的直径从液压端328到致动端330增加，从而提供了空间332，以便枢转杠杆臂306枢转，如图3A中虚线所示。
枢转杠杆臂306包括一个端部308，该端同液压部分中的第二可动件相连，比如图2中的针220，还包括另一端310，该端连接到致动部分中的第一可动件，比如图2中的活塞212。当以这种方式连接时，枢转杠杆臂306绕所述臂306同销302的交叉点转动，于是，端部310向上或者向下的运动转化为端部308反向的运动。枢转杠杆臂306和销302优选由高强度钢构成。但是，也可用其他材料，比如黄铜、铝、或者高强度非金属或者复合材料。
当枢转杠杆臂306运动时，柔性密封件304发生挠曲但保持沿其外围的密封和其自身与枢转杠杆臂306之间的密封。这样小程度的挠曲不会破坏密封件304的密封效果。由Viton或者类似材料制成的柔性密封件304，允许4.5度左右的角偏差，而不会损坏液压部分和致动部分之间的密封。于是，即便柔性部件304可随着枢转杠杆臂306的移动而挠曲，可它依然起到柔性密封件的作用，因此相比现有技术用于往复轴的动态密封件，它的寿命更长，更可靠。如果要求大于约4到5度左右的角偏差的话，不同材料和尺寸的密封件都可适用。
另外，现有技术中液压和致动部分为垂直布置，这样就有了足够的液压力推动第二可动件从液压部分退回致动部分。来自液压部分中加压液体的液压力在同致动部分所施加的力相对的方向上推动第二可动件。于是要求致动部分的尺寸应当能克服额外的液压力。在本发明中，为并排布置，如图2中所述的范例，液压部分202中的加压液体216依然施力于枢转杠杆臂230，但该力横向于活塞212的运动方向。该横向力被传递到支撑件312的支撑面上，而非活塞212上。例如，在图3的实施例中，所述力通过枢转销302传递，还可以构想出其他负载承受装置。轴衬支撑件312把载荷传递到气动部分的主体204，而枢转杠杆臂306的球端308设计为配合入带有一定空间的开口237(见图2)，从而横向负载没有传递到活塞212上。
图4为另一个配给器的实施例，其中液压部分不包含针。如图4的配给器，其包含一个液压部分402，一个气动部分404，和一个螺线管部分403。如上所述，螺线管403以可控的方式将压缩空气406传送到活塞412。作为响应，活塞412要么通过压缩空气406产生向下的位移，要么通过弹簧416被推向上。
依照本实施例，枢转杠杆臂414从气动部分404穿过密封件418，进入液压部分402的腔室410。枢转杠杆臂414在其一端413接合弹簧416，在其另一端415接合通道422。弹簧416对抗活塞412向上推动枢转杠杆臂414。足够的压缩空气406克服弹簧416，活塞412向下推动枢转杠杆臂414。枢转杠杆臂414向下和向上的运动使其绕枢转点419，比如一个销而枢转。枢转杠杆臂414的转动导致相对端415在与端部413相对的方向(向上或者向下)上移动。
液压部分402包括一个入口408，用于接纳加压液体，比如，液态热熔粘合剂。该液体被导入腔室410，并穿过通道422流出孔424。在腔室410当中，枢转杠杆臂414的端部415上附着有一个衬垫420，该衬垫压在通道422上。当端部415下降时，衬垫420覆盖通向通道422的开口，从而通道422被堵住，液体不会从孔424配给出。但是，当端部415上升从而通道422不再被衬垫420所堵时，液体通过孔424离开腔室410。衬垫420可用多种方法粘附于臂414，并优选由一种能密封住通道422的材料制成，比如，塑料、人造橡胶、橡胶、或者高性能碳氟化合物材料。另外，衬垫420还可选用诸如球形等其它形状来替代扁平矩形。
当臂414位于液体能由孔424配给出的位置时，臂414在腔室410当中的部分处于液压平衡状态。即便腔室410中的液体处于压力下，臂414顶部和底部的压力相抵消。一个液压平衡的臂允许端部415快速运动和关闭通道422的动作。另外，移动臂414所需的力量也可减小。例如，处于20-40psi以及0.1cc-0.5cc的量之间的压缩空气406，足够驱动活塞412。结果，可以采用一个较小的活塞，因此配给单元较小。在前述实施例当中(以及后述实施例)，枢转杠杆臂414的端部415有时可用针来替代。另外，在一些实施例中，并排布置的液压部分和气动部分产生了一个液压平衡针，从而当阀门开启时，针上的各液压力彼此抵消，针“浮”在液体中。结果，关闭针的阻力减小，甚至消除，使针很容易关闭。
图5中描述本发明另一个实施例。和先前的附图一样，配给器总的元部件都一样。一个歧管505连接到液压部分502，而502以并排的方式连接到气动部分504。一个柔性密封件520位于两个部分之间，从而防止液体从液压部分502漏入气动部分504。一个枢转杠杆臂518可操作地把气动部分504的活塞512连接到液压部分502的针510。螺线管部分503以可控的方式把压缩空气514导入活塞512，以压下弹簧516，从而控制针510的运动。
图5中的配给器不同于前几个的配给器，因为它包含一个入口部位508，用以接纳加压液体，比如液态热熔粘合剂，还有再循环口506，用于把加压液体送回歧管部分505。这样的配给器一般称之为三路配给器。如图5所示，针510的端部522位于阀座523中，以防止液体通过配给孔526漏入腔室530。相反，腔室530当中的液体向上经过再循环口506回到歧管部分505。如果针510向上移动，比如通过向下移动活塞512，那么针510的端部524将会堵住再循环口506处的阀座525。在这种构型中，端部522不再密封接合阀座523，腔室530中的液体就通过孔526配给。
另一个可选实施例，如前述和图6所示。根据本实施例，液压部分602以并排的方式连接到气动部分604。两部分之间通过它们的配合面形成一空腔，从而紧固一个柔性密封件616，该密封件616使得一个枢转杠杆臂612延伸穿过其中。枢转杠杆臂612把气动部分604的活塞608可操作地连接到液压部分602上的针618，从而活塞608的运动被转化为针618的运动。
和先前的实施例不同，图6中的活塞608响应于提供压缩空气606的螺线管603向上移动，当不提供压缩空气606时，弹簧610下压活塞608。活塞608向上的运动导致针618下降，从而端部624不再接合基座626。当针618处于该位置时，腔室619中的液体(经一个入口部位620接纳)通过孔622排出。当活塞608向下移动，针618则向上移动，导致端部624接合基座626，从而切断腔室619中液体的配给。针618这种类型的运动一般叫做“回吸”，当端部624接合基座626，从而有利于针618倾向于从孔622汲取液体，而非强力把液体排出所述孔622。
图7表示另一个三路液体配给器，能够使液流再循环。液体通过一个入口部分710进入液压部分702的腔室711，并可从配给孔712或者再循环口708流出。根据针715位置不同，端部718密封接合基座719，或者另一端部716密封接合基座717。通过枢转杠杆臂714来控制针715的位置，枢转杠杆臂714从液压部分702伸到气动部分704。枢转杠杆臂714穿过柔性密封件720，绕诸如由销限定的枢转点721转动。臂714的一端部722接合活塞724，另一端723接合针715。弹簧726则向下推压活塞724，螺线管部分703则把压缩空气728导入，以向上推动活塞724。
尤其是，端部723可以是球形，与针715上所钻的通孔730彼此互相作用，而无须刚性固定到彼此上。当端部723向上或者向下，其球面上的一个切点接触通孔730的内表面。另外，基座717和719的形状制作成同针715的端部716和718互补。于是，因为针715可围绕其同枢转杠杆臂714的端部723的连接点自由摇动，因此当端部716和718分别朝基座717和719运动时，针715被迫与基座717和719对准。以此，针715可进行自校准。
与之对照，配给枪当中液压部分和气动部分的标准垂直布置会产生气动部分中的针无法自校准的情况。针和致动活塞之间的刚性连接，和活塞下面的动态密封件一样，会限制针的运动，从而当针进入关闭位置时，不会同阀座自校准。
图8描述了本发明的一个实施例，其中融合了三路配给器和回吸操作。液压部分802包含一个针806，其通过向上的运动关闭配给端部810，从而构成回吸操作。另外，端部808同再循环809面接触，从而产生一个通往歧管805的液体回路。气动部分804和螺线管部分803如前所述运转，则导致活塞811推动枢转杠杆臂812，从而控制针806的运动。
图9和图10说明了本发明两个不同的实施例，其提供了一种三路实施方案，在液压部分中不再需要针。尤其是，液压部分902包括一个再循环口934和入口932。加压液体，比如液体热熔粘合剂，通过入口932从歧管(未示出)导入，并可通过再循环口934回到歧管。这些口932、934可以分别包含O形圈918、916或者类似的装置，当液压部分连接到歧管(未示出)时，以保证液密性。
螺线管903供应压缩空气905，或者其他流体，来推动气动部分904的活塞906。具体说，压缩空气905向下推动活塞906以克服弹簧908的力量，该力量促使活塞906向上。一个枢转杠杆臂910从气动部分904中延伸到液压部分902。该枢转杠杆臂910围绕诸如销的枢转点914枢转。枢转臂910还穿过柔性密封件912，该密封件912防止液压部分902中的加压液体漏入气动部分904。
枢转杠杆臂910一个端部909接合活塞906，从而活塞906的运动带动端部909的运动。当端部909运动，又带动枢转杠杆臂910转动或者枢转，从而导致端部911移动。枢转杠杆臂910的端部911位于液压部分902当中，并与另一端909的运动方向相反。而且，该端部911包括两个衬垫922、924，粘合其上。当端部911向上动作，衬垫922接合基座928并关闭再循环口934。同时，衬垫924脱离基座926，从而允许液体进到通道930，并通过孔920进行配给。当端部911向下动作时，衬垫924和基座926关闭通道930，衬垫922和基座928脱离，从而允许液体通过再循环口934排出。这些衬垫结构上与衬垫420相似，如图4所示。
图10所示实施例大致等同于图9所示，除了液压部分中枢转杠杆臂端部以外。具体是，枢转杠杆臂1010包括一个端部1009，同前述一样接合活塞906。但是，端部1011并不包括附加衬垫。相反，端部1011的形状做成有效地接合基座926和928。于是，转臂1010的端部1011开启和关闭液体通往再循环口934的通道和配给孔920的通道。
图11表示图10中的枢转杠杆臂1010的一个可选实施例。在这个具体实施例当中，柔性密封件1102之构成同于前述，但是有一个部分1104完全包围了枢转杠杆臂1010的端部1011。该部分1104提供了一个弹性表面，这就有利于同阀座926和928匹配，从而达到封住流体的密封，进而堵住液体穿过密封件1102和枢转杠杆臂1010之间。
图12和12A表示一个带有气动部分的配给器的可选实施例，其上包含双作用活塞，该活塞连接到螺线管，用于供给加压流体(如空气)给活塞双侧。图12中可选实施例包含一个螺线管1202，和一个箱体(housing)1203。螺线管1202包含一个线圈1204，和一个包含主体1209和杆1208的电枢。通过电流流向线圈1204，通过接线器1206，则产生一个电场推动电枢1208、1209上或者下。箱体1203包含若干通道和一个线轴或者提升杆(poppet)1217。提升杆1217通过电枢杆1208被下压，弹簧1219推动提升杆1217向上，以克服所述杆1208的力量。一个第一排出口1210，一个第二排出口1214，和一个空气入口1212包含于箱体1203当中。还有一个第一通道1218，和一个第二通道1216，分别与气动部分1207的通道1222和1220流体连通。
箱体1203和螺线管1202通过例如型号为44B-L00-GFDA-1KV的MAC阀分布。由于这是一种市场上供应的产品，提升杆1217密封件的动作和它在其中移动的空腔不再详述。但是其一般的工作过程在此描述。持续供应的压缩空气源接纳于入口1212，并导入通道1216或者1218之一。提升杆1217的垂直位置决定了通道1216或者1218是否与入口1212连通。
例如，如果提升杆1217位于空气能够自入口1212穿过通道1216导入的位置，则空气流进通道1220，进入活塞1230下面的空腔1226。该气流将推动活塞1230向上移动。当活塞1230向上运动时，空气从空腔1224穿过通道1222。由于提升杆1217位于该位置，因此空气得以流出通道1222进入通道1218，并排出第一排出1210。
相反，如果空气从入口部位1212穿过通道1218导入，则空气流进通道1222，并进入活塞1230之上的空腔1224。该气流推动活塞1230向下。从而，空气流出空腔1226，经过通道1220后进入通道1216。由于提升杆1217的该位置，空气得以从通道1216排出到第二排出口1214。
以此，螺线管1202和提升杆1217就可用于推动活塞1230在气动部分1207当中向上或者向下。活塞1230可以包含一个或者更多O形圈1232，如图12所示。气动部分1207一般包含一个敞开的底部，允许活塞1230插入。该底部可用一个塞子1228关闭，该塞子1228上可以螺纹或者以其他方式连接到气动部分1207上。通过利用压缩空气推动活塞1230向上或者向下，气动部分1207不使用其他实施例所述的弹簧。于是，活塞1230的运动就不必克服弹力，从而只需更少的力(即，气压或者气体量)来推动活塞1230。进而，当气压改变时，开启和关闭的力量保持平衡。
根据一个实施例，螺线管部分(1202和1203)同气动部分1207整体形成。因为该整体形成的螺线管和液压部分1205的气动箱体并排布置，因此螺线管1202与箱体1203都是热隔绝于常常伴随液压部分1205的高温。例如，图12中的示范性布置，在测试中找到位于或者接近液压部分1205的温度为大约350，而线圈1204的温度大约为150。热隔绝会带来很多好处。螺线管1202因此比传统的配给单元可要求更少的绝热材料，并且螺线管1202工作更可靠。在箱体1203当中，与传统的热熔配给器相比，各种密封件与O形圈可由更低温的材料构成。这些材料包括橡胶，比如表面硬化腈材料，相对高温橡胶，比如Viton，其有较好的磨耗特性。
活塞1230优选包含一个凹槽1235，围绕着活塞外围中央部延伸，其中枢转杠杆臂1236的一个端部1234同它卡合。枢转杠杆臂1236穿过柔性密封件1239进入液压部分1205的腔室1252。枢转杠杆臂1236绕诸如一个销所限定的枢转点1238转动，从而，当一个端部1234向下运动时，另一端1240向上运动，反之亦然。该端部1240可操作地连接到液压部分1205之中的针1242。于是，当端部1240向上或者向下运动时，所述的针1242也跟随向上或者向下运动。
在液压部分1205当中，加压液体由入口1250导入并进入腔室1252。如果针的1242的端部1256密封接合基座1254，那么液体就留在腔室1252当中。但是，如果针1242上升，脱离其端部1256，那么液体就从腔室1252通过配给孔1243配给而出。针1242可以穿过该孔(即，零形空腔(zero cavity))或者部分穿过它(即，缩小的空腔(reducedcavity)。在本实施例中，一个偏置元件，如一个弹簧1244，把针1242偏置向下，从而活塞1230的运动足以克服弹簧1244的弹力，从而把液体从孔1243排出。本领域普通技术人员还可推知该偏置元件构造为一种活塞，该活塞上一侧或者两侧上都有压缩空气。
图12A清楚地显示，包括一个冲程调节机构1246。该机构1246为一个螺杆，穿过一个螺帽1248，并可顺时针或者逆时针旋转以调整和针1242顶部的距离。该机构1246的位置控制着针1242向上的位移量。
图13表示配给器另一个实施例，其很多方面都相同于前述实施例。下面将简要描述这些相同的方面。液压部分1302和气动部分1304并排布置，气动部分1304同螺线管1303连接。螺线管1303控制着压缩空气1306通往活塞1307的流动，从而克服弹簧1308。活塞1307的运动带动枢转杠杆臂1310，枢转杠杆臂1310围绕枢转点1312转动，并穿过一个柔性密封件1308。枢转杠杆臂1310的运动转化为位于液压部分1302中的针1327的动作。针1327的动作导致液体配给排出，或者液体在液压部分1302中的再循环。本实施例中的针1327包括一个大直径部位1326和一个小直径部位1330。液体通过入口部位1328进入液压部分1302，从孔1324配给排出，或者进入再循环口1325，这取决于针1327的位置。
活塞1307必须克服多种阻力才能在关闭的位置固定针1327。于是，示例的液压部分1302包含了很多优点，以平衡针1327上的压力。大直径的提升阀1314在再循环侧提供一个长流接合(long flowengagement)，从而增大压差。小直径提升杆1322在导入侧提供了一个短流接合(short flow engagement)，从而增大流量。提升杆1322和基座1323的尖端还减小了配给排放时的液体流阻。
本实施例附加特征包含基座1316和1312不同的直径。提升阀1314与其密封接合的基座1316，在直径上大于提升阀1322与其密封接合的基座1312。由于力、压强与面积之间的关系，基座1316上的大直径即便在较小压强下，也可提供一个较大的力。反之，基座1312上小直径即便在较大压强下也只提供较小的力。例如，如果基座为同样的直径，并传递压强为500psi，那么穿过再循环侧基座1316的一个50psi的压差，将会使要求密封住传递侧的力减少10％。但是，如果再循环侧基座1316尺寸两倍于传递侧基座1323的面积，那么同样的50psi压差将使密封住传递侧所要求的力减少20％。
弹性元件1320和1318可以提供更多的好处。这些元部件都可压缩，可由人造橡胶(elastomer)或者同类材料构成，能承受液压部分1302中的热量。当针1327向上运动时，可压缩元件1318扩张，从而减少针1327在再循环侧的有效冲程长度。结果是，有效地增加了再循环侧的压差。独立地，当针被推动从而密封住提升阀1322和基座1323时，可压缩元件1320收缩。可压缩元件1320所提供的附加行程改进了液压部分1302的回吸动作。
举例说，传递侧基座1323可设计为在500psi下关闭。如果该基座出口截面直径为1/16英寸，面积为0.003平方英寸，则下压力为1.5磅。如果穿过再循环侧基座1316的压差为50psi，并且为同样的尺寸(即，0.003平方英寸)，那么上抬力就为0.015磅。要关闭传递基座1323，活塞1307必须给予1.485磅的力。但是，如果50psi的压差穿过再循环侧基座1316，该基座直径为1/8英寸，那么上抬力为0.6磅(即，50psi×0.012平方英寸)。在第二种情况下，活塞1307必须克服0.9磅来关闭传递侧基座1323。结果，与基座直径相等的情况相比，活塞1307需要提供来关闭传递侧基座1323的净力减少约40％。
在一个优先实施例中，压电致动元件可取代气动致动元件。提升阀1314、1312，以及基座1316和1322的尺寸设计为，当致动元件在其中性状态或者不受激励状态时，或者换句话说，液压部分1302有一个常闭的导出阀，使针1327可得以关闭(即，进入再循环模式)。
上述实施例包含一个气动部分和一个螺线管部分，二者一起工作，通过压缩空气推动气动部分中的一个活塞。本发明不限于仅为这样的气动部分。图14的中的例子中的剖面图，表示一个配给器上包含液压部分1402，同电气部分1404并排布置。液压部分1402包括一个腔室1418，从歧管1417接收加压液体1416。在腔室1418中有一个针1420，其接合阀座1421。当针1420接合到阀座1421时，加压液体不会从腔室1418通过通道1423并流出喷嘴1422的孔1424。但是，当针1420位于不接合阀座1421的位置时，加压液体则经过通道1423流出腔室1418。
电气部分1404包括一个电磁线圈1406，其围绕电枢1408设置，该电枢通过一个压缩弹簧1409被向下偏置。工作时，线圈1406经电源(未示出)和接线装置1411通电，则在电枢1408和磁极1410之间产生一个电磁场，从而把电枢1408吸向磁极1410。由于磁极1410不可移动，电枢1408将克服弹簧1409的力而运动，直到碰到磁极1410。
电气部分1404的电枢1408，以及液压部分1402的针1420通过枢转杠杆臂1430可操作地彼此连接。臂1430包括一个端部1436，连接到电枢1408。例如，端部1436可以为球形并配合进在电枢1408上加工成的一个通孔1437。同样地，臂1430上另一端1438可连接到针1420。密封件1432位于液压部分1402和电气部分1404之间，以防止加压液体1416漏入电气部分1404。臂1430绕诸如一个销所限定的枢转点1434枢转，以此，比如当线圈1406的电流切断并且弹簧1409把电枢1408向下偏置时，电枢1408向下运动导致针1420向上运动。反之，比如当电流导通到线圈1406并且电枢1408被吸向磁极1410时，电枢1408向上的运动导致针1420向下运动。
本领域普通技术人员可推知电气部分1404不同的设置，都可用于本发明。例如，电气部分1404可修改为，当没有电流流向线圈1406时，针1420为常闭。另外，本领域普通技术人员还可推知一个电致动器，比如电气部分1404，可以跟上述液压部分的各种实施例一起使用。
可选择地，压电致动器也可进行类似活塞的上下运动。这样的电致动活塞可连接到和上述相似的枢转杠杆臂，而无须脱离本发明的范围。如此，电气部分(替代了气动部分)可以并排的方式同液压部分布置在一起，从而带来上述很多好处。本发明还意图使液压部分包含附加空气入口，一般称之为“工艺用风(process air)”。这样的空气同气动部分中的空气分开并可用于调整液体从配给孔排出的方式，如本领域普通技术人员所熟知。
尽管本发明通过各种优选实施例所描述，尽管这些实施例已通过一定的细节所描述，但申请人并不意图限定权利要求在这些细节所包含的范围内。本领域普通技术人员很容易推知其他的优点与修正方案。本发明各种特征都可根据用户的要求和参数单独使用或者组合使用。这是对本发明目前所知最佳实施方法的表述。
权利要求
1.一种配给器，包含一个致动部分，带有一个第一可动件；一个液压部分，同所述致动部分以并排布置的方式连接，所述液压部分带有一个第二可动件，一个用于把所述液压部分连接到加压液体源的入口，以及一个用于排出该加压液体的出口；和一个致动器组件，可操作地把所述第一可动件连接到所述第二可动件，其中可操作所述第一可动件从而在打开位置与关闭位置之间移动所述第二可动件，以分别开启与停止来自所述出口的加压液流，所述致动器组件在位于所述入口与所述出口之间的一个点连接到所述第二可动件。
2.根据权利要求1的配给器，其中所述致动部分包含一个气动部分，其中所述第一可动件为一个活塞，适于响应加压流体而移动。
3.根据权利要求2的配给器，进一步包括一个螺线管，适于传递加压流体到所述气动部分。
4.根据权利要求1的配给器，其中所述致动部分包含一个电气部分，其中所述第一可动件为一个电枢，适于响应电信号而移动。
5.根据权利要求1的配给器，其中所述致动器组件包括一个枢转杠杆臂，它的第一端部可操作地连接到所述第一可动件，它的第二端部可操作地连接到所述第二可动件。
6.根据权利要求5的配给器，其中所述枢转杠杆臂包括一个固定的枢转点。
7.根据权利要求5的配给器，其中所述致动器组件进一步包含一个销，适于限定一个所述枢转杠杆臂绕其枢转的固定枢转点。
8.根据权利要求5的配给器，其中所述第一可动件在第一方向上的运动使所述第二可动件朝打开位置移动，所述第一可动件在第二方向上的运动使所述第二可动件朝关闭位置移动。
9.根据权利要求1的配给器，其中所述液压部分包括一个偏压件，其可操作以便朝关闭位置偏置所述第二可动件。
10.一种配给器，包括一个致动部分，其具有一个第一可动件；一个液压部分，连接到所述致动部分，并具有一个第二可动件，所述液压部分适于从一个出口配给液体，所述致动部分适于控制液体的配给；一种柔性的、非隔膜式的密封件，位于所述液压部分与所述致动部分之间，适于防止该液体漏进所述致动部分；以及一个枢转杠杆臂，其第一端部可操作地连接到所述致动部分的所述第一可动件，所述枢转杠杆臂从所述第一端部延伸穿过所述密封件并进入所述液压部分，而且所述枢转杠杆臂的第二端部可操作地连接到所述液压部分的所述第二可动件，其中可操作所述第一可动件以在打开与关闭位置之间移动所述第二可动件，从而分别开启与停止来自所述出口的液流。
11.根据权利要求10的配给器，其中所述致动部分包含一个气动部分，其中所述第一可动件为一个活塞，适于响应加压流体而移动。
12.根据权利要求10的配给器，其中所述致动部分包含一个电气部分，其中所述第一可动件为一个电枢，适于响应电信号而移动。
13.根据权利要求10的配给器，其中所述枢转杠杆臂包括一个固定的枢转点。
14.根据权利要求10的配给器，其中所述配给器进一步包含一个销，连接到所述枢转杠杆臂并适于限定一个固定枢转点，所述枢转杠杆臂绕其枢转。
15.根据权利要求10的配给器，其中所述密封件沿所述密封件的外围不受限制。
16.根据权利要求10的配给器，其中所述配给器进一步包含一个轴衬支撑件，连接到所述枢转杠杆臂，并适于支撑所述密封件，所述轴衬支撑件径向布置在所述密封件外围内。
17.一种配给器，包含一个致动部分，其具有一个第一可动件；一个液压部分，连接到所述致动部分，并具有一个第二可动件，所述液压部分适于从一个出口配给液体，所述致动部分适于控制液体的配给；一个柔性密封件，位于所述液压部分与所述致动部分之间，并适于承受大约80psi到至少1500psi的液压操作压力；以及一个枢转杠杆臂，其第一端部可操作地连接到所述致动部分中所述第一动部分，所述枢转杠杆臂从所述第一端部延伸穿过所述密封件进入所述液压部分，进一步，所述枢转杠杆臂的第二端部可操作地连接到所述液压部分中的所述第二可动件，其中可操作所述第一可动件以便使所述第二可动件在打开位置与关闭位置之间移动，用于分别开启与停止来自所述出口的液流。
18.根据权利要求17的配给器，其中所述密封件适于承受大约100psi到大约1500psi的操作压力。
19.根据权利要求17的配给器，其中所述密封件适于承受大约200psi到大约1500psi的操作压力。
20.根据权利要求17的配给器，其中所述密封件适于承受大约300psi到大约900psi的操作压力。
21.根据权利要求17的配给器，其中所述密封件适于承受大约400psi到大约800psi的操作压力。
22.一种配给器，包括一个液压部分，其具有一个通道与一个配给液体的出口；一个致动部分，连接到所述液压部分，并具有一个第一可动件；一个枢转杠杆臂，具有一个固定的枢转点，并可操作地连接所述第一可动件与所述通道，其中所述第一可动件在第一方向上的运动打开所述通道，并允许液体从所述出口流过，所述第一可动件在第二方向上的运动关闭了所述通道，并阻止液体从所述出口流过；以及一个柔性密封件，位于所述液压部分与所述致动部分之间，用于防止液体漏进致动部分，所述枢转杠杆臂穿过所述密封件。
23.根据权利要求22的配给器，其中所述致动部分包含一个气动部分，其中所述第一可动件为一个活塞，适于响应加压流体而移动。
24.根据权利要求22的配给器，其中所述致动部分包含一个电气部分，其中所述第一可动件为一个电枢，用于响应电信号而移动。
25.根据权利要求22的配给器，进一步包含一个第二可动件，位于所述液压部分中，并且可在允许液流流过所述通道的打开位置与阻止液流流过所述通道的关闭位置之间移动，所述枢转杠杆臂可操作地连接所述第一可动件与所述第二可动件，其中所述第一可动件在第一方向上的移动使所述第二可动件朝所述打开位置移动，所述第一可动件在第二方向上的移动使所述第二可动件朝所述关闭位置移动。
26.根据权利要求25的配给器，其中所述第二可动件为一种自校准针。
27.根据权利要求25的配给器，其中所述第二可动件为至少一个衬垫。
28.根据权利要求22的配给器，其中所述液压部分构造为以回吸模式与三路模式之中至少一种模式来工作。
29.一种配给器，包括一个液压部分，使于配给液体；一个整体组件，包含一个螺线管；以及一个气动部分，其具有一个第一可动件，连接到所述螺线管，所述螺线管适于传递加压流体给所述气动部分，以移动所述第一可动件；所述整体组件，以并排布置的方式连接到所述液压部分，从而所述气动部分大致位于所述液压部分与所述螺线管之间。
30.根据权利要求29的配给器，进一步包含一个柔性密封件，位于所述液压部分与所述气动部分之间，适于防止液体漏进所述气动部分。
31.根据权利要求29的配给器，进一步包含一个枢转杠杆臂，具有一个固定的枢转点，并可操作连接所述第一可动件到所述液压部分。
32.一种用于配给器的致动器组件，适于配给液体并具有连接到一个致动部分上的一个液压部分，包含一个枢转杠杆臂，它的第一端部适于可操作地连接到该致动部分，它的第二端部适于可操作地连接到该液压部分；一个柔性密封件，连接到所述第一与第二端部之间的所述枢转臂，并围绕所述枢转杠杆臂形成封住流体的密封，所述密封件适于置于所述液压部分与所述致动部分之间，从而防止液体漏进致动部分；以及一个枢转件，连接到所述枢转杠杆臂并适于限定一个固定枢转点，所述枢转杠杆臂绕该枢转点枢转。
33.根据权利要求32的致动器组件，其中所述枢转件为一个销。
34.根据权利要求32的致动器组件，其中所述密封件同所述枢转杠杆臂整体形成。
35.根据权利要求32的致动器组件，其中所述密封件包围所述枢转杠杆臂的所述第二端部。
36.根据权利要求32的致动器组件，进一步包含一个轴衬支撑件，连接到所述第一和第二端部之间的所述枢转杠杆臂，并适于支撑所述密封件，所述轴衬支撑件径向布置在所述密封件外围内。
37.根据权利要求36的致动器组件，其中所述轴衬支撑件包含一个孔，该孔的第一端部具有第一直径，其第二端部具有大于所述第一直径的第二直径，所述孔适于允许所述枢转杠杆臂的枢转运动。
38.根据权利要求37的致动器组件，其中所述枢转杠杆臂具有一个臂直径，所述第一直径基本等于所述臂直径。
39.一种配给器，包括一个致动部分，其具有一个第一可动件；一个液压部分，同所述致动部分以并排布置的方式连接到一起，所述液压部分具有一个第二可动件，以及一个用于排出该加压液体的出口；和一个致动器组件，可操作地把所述第一可动件连接到所述第二可动件，所述致动器组件包括一个枢转杠杆臂，它的第一端部连接到所述第一可动件，它的第二端部连接到所述第二可动件；一个柔性密封件，连接到所述第一和第二端部之间的所述枢转杠杆臂，并围绕所述枢转杠杆臂形成封住流体的密封，所述密封件适于放置于所述液压部分和所述致动部分之间，以防止液体漏入致动部分；一个枢转件，连接到所述枢转杠杆臂，适于限定一个固定的枢转点，所述枢转杠杆臂绕该枢转点枢转；以及一个轴衬支撑件，连接到所述第一和第二端部之间的所述枢转杠杆臂，并适于支撑所述密封件，所述轴衬支撑件径向布置在所述密封件外围内。
全文摘要
一种配给器包括具有第一可动件的致动部分和连接到致动部分的液压部分，液压部分具有第二可动件。液压部分用于从其出口配给液体，致动部分用于控制液体的配给。一个致动器组件可操作地连接该第一可动件到第二可动件从而可操作第一可动件带动第二可动件在打开和关闭位置之间分别开启与关闭来自该出口的液流。该致动器组件可以包含一个枢转杠杆臂，它的第一端部可操作地连接到第一可动件，它的第二端部可操作地连接到第二可动件，并限定其间的一个固定的枢转点。
文档编号F16K31/122GK1847707SQ20051007400
公开日2006年10月18日 申请日期2005年5月18日 优先权日2005年4月4日
发明者克利斯多弗·R·查斯蒂内, 约翰·M·赖尼, 劳伦斯·B·赛义德曼 申请人:诺信公司