阀致动器扭矩限制器的制造方法
【专利摘要】一种阀致动器扭矩限制器(103)，包括可移动轴(208)，该轴可沿轴向方向双向移动并且在使用中可旋转以使阀致动器驱动轴(202)旋转。该限制器还包括：制动盘(201)，该制动盘安装在所述可移动轴上；第一摩擦装置(216A)，该第一摩擦装置定位至制动盘的第一侧；和第二摩擦装置(216B)，该第二摩擦装置定位至制动盘的第二侧。在使用时，制动盘与第一或第二摩擦装置之间的接触使马达(302)停止旋转所述可移动轴。该限制器还包括：外壳(102)，该外壳至少容纳所述制动盘、第一摩擦装置和第二摩擦装置；和调节装置(224A，224B)，该调节装置用于调节第一摩擦装置和/或第二摩擦装置相对于制动盘的位置。所述调节装置可从所述外壳的外部进行操作。
【专利说明】阀致动器扭矩限制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种扭矩限制器。
【背景技术】
[0002]施加到马达驱动致动机构(例如阀致动器)的作用力通常由扭矩感测装置控制，其中，一旦扭矩到达预定值，致动机构中的扭转反作用用于断开至驱动马达的动力。典型的马达驱动致动机构可以具有蜗杆和蜗轮，其中蜗杆轴能够抵靠弹簧沿轴向方向移动，所述轴的挠曲是施加到蜗轮的扭矩和致动器输出的测量值。所产生的挠曲可以用于通过扭矩限制开关和接触器关闭电动马达，或者通过适当的阀系统断开液压动力马达。这种类型的扭矩限制器的例子在GB1446005中给出。
[0003]通常，扭矩限制器定位在马达的端部上，这是因为在所述位置处可以访问和调节蜗杆轴。然而，在某些情况下，例如采用可分离马达的阀致动器的情况下，扭矩限制器不能被设置在所述位置处，这是因为在马达壳体的封闭端处不能访问马达轴。这要求限制器在内部移动，并且因此不能容易地实现这种调节。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例试图解决上述问题中的至少一些。
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种阀致动器扭矩限制器，该扭矩限制器包含或包括:
[0006]可移动轴，该可移动轴可沿轴向方向双向移动，并且在使用中可旋转以使阀致动器驱动轴旋转；
[0007]制动盘，该制动盘安装在所述可移动轴上；
[0008]第一摩擦装置，该第一摩擦装置定位至制动盘的第一侧；
[0009]第二摩擦装置，该第二摩擦装置定位至制动盘的第二侧；
[0010]其中，在使用时，制动盘与第一摩擦装置或第二摩擦装置之间的接触使马达停止旋转所述可移动轴；
[0011]外壳，该外壳至少容纳所述制动盘、第一摩擦装置和第二摩擦装置，和
[0012]调节装置，该调节装置用于调节第一摩擦装置和/或第二摩擦装置相对于制动盘的位置，其中所述调节装置可从所述外壳的外部进行操作。
[0013]第一和/或第二摩擦装置可以包括具有齿轮的摩擦盘。调节装置可以包括与第一摩擦盘和/或第二摩擦盘的齿轮相关联的蜗杆驱动机构。蜗杆驱动机构可包括具有螺纹部的细长构件，所述螺纹部在使用时与相关联的齿轮啮合。蜗轮驱动机构的一部分可以突出穿过外壳中的孔。突出的所述一部分可以包括在使用中有助于使用诸如螺丝刀的工具进行的蜗杆驱动机构的调节的槽等。锁定装置可以被设置成邻近蜗杆驱动机构的外端部。在某些实施例中，具有两个蜗杆驱动机构，其中一个与第一摩擦盘相关联，另一个与第二摩擦盘相关联。[0014]调节装置在使用中可在所述马达与所述驱动轴之间的位置处通过外壳访问。
[0015]所述可移动轴可以包括蜗杆轴，该蜗杆轴在使用中与驱动轴上的涡轮啮合。
[0016]所述外壳可以在使用中至少部分地容纳所述可移动轴。所述外壳可以包括:用于在使用中容纳马达的第一外壳部件；用于容纳扭矩限制器的部件的第二外壳部件；用于容纳扭矩限制器的部件并且在使用中容纳驱动轴的第三外壳构件。
[0017]根据本发明的另一方面，提供了一种阀致动器，包含或包括:
[0018]用于打开/闭合阀的驱动轴；
[0019]用于旋转所述驱动轴的马达，和
[0020]基本上如本文所述的扭矩限制器。
[0021]所述外壳可以至少部分地容纳阀致动器的部件以及扭矩限制器的部件。
[0022]根据本发明的又一方面，提供了一种阀组件，包括阀和基本上如本文所描述的阀致动器。所述阀组件可以包括第二级变速器。
[0023]本发明延伸至本文描述的任意特征或特征的任意组合，而不管是否在本文中清楚地描述的这种组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]本发明可通过多种方式实现，下文中仅参照附图描述和描绘了一个例子，其中:
[0025]图1示出了包括扭矩限制器的阀致动器的一部分的外部视图；
[0026]图2示出了阀致动器的驱动轴和扭矩限制器的部件；以及
[0027]图3是穿过扭矩限制器的部件的截面图。
【具体实施方式】
[0028]参见图1，其描绘了整体上由附图标记100表示的阀致动器的部件。阀致动器可以是任意适当的装置，诸如从英国巴思市的Rotork PLC公司购买的阀致动器，并且将通常包括手轮104，手轮104代替马达可以用于手动地调节驱动轴203的位置。阀致动器包括外壳102，其中，外壳102在该例子中由通过任意适当装置(例如，螺母/螺栓、焊接等)配合在一起的多个部件(但在可替换的构造中也可以是一个整件)形成。这些部件包括:用于容纳马达(图1中不可见)的外壳部件102A ;用于容纳扭矩限制器(整体由附图标记103示出)的部件的外壳部件102B ;和用于容纳扭矩限制器的部件和致动器的驱动轴的外壳部件102C，其将在下文中加以描述。还具有容纳用于阀组件的开关机构的另一件外壳部件102D。用于该外壳的设计、尺寸和材料可以变化，但通常都是由坚固的材料例如铸铁、铝或硬化钢形成。在本文描述的例子中，扭矩限制器被整体地构造到致动器的主体中，但应当理解，在可替换的实施例中，例如扭矩限制器也可以是装配到预成形致动器的单独模块。
[0029]图2示出了阀致动器的包括最终驱动部的驱动轴202以及扭矩限制器的多个部件。该轴装配有蜗轮204，蜗轮与蜗杆轴208的螺纹部206啮合。因此，蜗杆轴绕(图中的)水平轴线的旋转将导致驱动轴绕垂直轴线的旋转，其中驱动轴的顺时针和逆时针旋转分别对应于例子中的阀的闭合和打开位置。在该组件的一些变形例中，也可以在致动器和阀之间包括第二级变速箱。朝向蜗杆轴的右手侧装配弹簧组210，该弹簧组响应于通过蜗轮204向驱动轴202产生的扭矩而允许蜗杆轴的轴向运动。本文描述的扭矩限制器的一些部件，诸如弹簧组210，对应于可以从Rotork PLC公司购买到的AT、NAT1、NAT5、NAT IE, NAT5E型致动器。
[0030]现在在图2的基础上额外地参见图3，蜗杆轴208的左手端与马达302通过滑动联接器212连通。马达包括中心轴303，中心轴的一端包括适于容纳所述滑动联接器的腔305。轴的另一端穿过弹簧307到达轴承309。中心马达轴307与蜗杆轴208之间的连接是允许蜗杆轴相对于固定的中心马达轴轴向地运动的滑动联接器。制动盘214安装在蜗杆轴上，大致位于驱动轴202和马达外壳102A之间的位置。第一摩擦盘216A定位到制动盘的左手侦牝第二摩擦盘216B定位到制动盘的右手侧。每个摩擦盘都具有可以与制动盘接合的高摩擦表面218A和218B(由复合的温度稳定的刚性成型摩擦材料形成)。每个高摩擦表面都被固定到刚性盘220A、220B上。从每个刚性盘的不与相关联的高摩擦表面相接触的表面延伸出来的是外齿轮222k和222B。
[0031]如图3最清楚地所示，左手侧摩擦盘216A被安装在外壳部件102B的带螺纹的圆柱形内部225上，从而允许所述摩擦盘在该外壳部件内的大致环形腔227内轴向地移动(当如下文所述通过调节蜗杆224B旋转时)。右手侧盘216B被安装在外壳部件102C的类似结构中(未示出)。
[0032]如图2最清楚地所示，每个外齿轮222A、222B都具有相关联的蜗杆驱动传动机构224A、224B，蜗轮传动机构是具有螺纹部分的细长构件，所述螺纹部分在使用时与其外齿轮啮合。每个蜗杆驱动机构的长度使得该蜗杆驱动机构的一部分突出穿过外壳102中的孔，如图1所示。蜗杆驱动机构的另一端可以由外壳内的轴承支撑。突出部分的端部可以包括允许蜗轮能够通过例如使用工具(诸如螺丝刀)而方便地进行可旋转调节的槽等。将会意识到，还可以使用用于调节摩擦盘216A、216B的位置的其他装置，例如棘轮型机构。凹痕式锁定装置226A、226B也可以被设置成邻近每个蜗杆驱动机构的外端部，以提供调节蜗杆224A和224B的确定定位。
[0033]在使用中，蜗杆轴208在马达302的控制下的轴向运动以及安装在蜗杆轴上的制动盘214可以导致与打开方向摩擦盘216A的接触，或与关闭方向摩擦盘216B的接触，从而产生制动效果。蜗杆轴的轴向移动与驱动轴202传递的扭矩直接相关，并且因此，由驱动轴传递的最大扭矩可以通过单独的涡轮驱动装置224A、224B从外部进行调节(即，一个用于打开扭矩，另一个用于关闭扭矩)。旋转涡轮驱动装置将导致相关联的摩擦盘216A、216B旋转并经由外齿轮222A、222B轴向地移动，从而相对于制动盘214重新定位所述摩擦盘。通过使用适当的输出扭矩测量系统，扭矩限制器可由涡轮驱动装置224、224B调节，以在任何操作条件下将被传递的最大扭矩限制到特定值。
[0034]当摩擦盘216A、216B靠近制动盘214定位时，仅需要小的轴向位移即可产生制动效果，从而将在驱动轴202处可获得的扭矩限制到最小。相反，摩擦盘可以被定位成进一步远离制动盘，以便不具有制动效果，从而能够对由致动器的驱动轴产生的最大扭矩进行较宽范围的调节。蜗杆驱动机构可以具有不可逆的传动比，并且蜗杆驱动机构的锁定装置226A、226B能够有助于确保摩擦盘的位置不发生蠕变。
[0035]通过使调节装置定位在马达内部，本文描述的扭矩限制器可提供尺寸方面的优势，藉此因为确保了致动器的最大扭矩能力，阀上的应变可以被降低，从而允许阀的设计者选择适当的材料。因此，可以降低扭矩限制器的成本，同时仍然满足或超出基本安全要求。将会意识到，扭矩限制器可与各种类型的阀致动器以及其他类型的马达驱动致动机构一起使用。
【权利要求】
1.一种阀致动器扭矩限制器(103)，包括: 可移动轴(208)，所述可移动轴能够沿轴向方向双向移动，并且在使用中能够旋转以导致阀致动器驱动轴(202)的旋转； 制动盘(201)，所述制动盘安装在所述可移动轴上； 第一摩擦装置(216A)，所述第一摩擦装置定位至制动盘的第一侧； 第二摩擦装置(216B)，所述第二摩擦装置定位至制动盘的第二侧； 其中，在使用时，制动盘与第一摩擦装置或第二摩擦装置之间的接触使马达(302)停止旋转所述可移动轴； 外壳(102)，所述外壳至少容纳所述制动盘、第一摩擦装置和第二摩擦装置，和调节装置(224A，224B)，所述调节装置用于调节第一摩擦装置和/或第二摩擦装置相对于制动盘的位置，其中所述调节装置能够从所述外壳的外部进行操作。
2.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其中第一摩擦装置和/或第二摩擦装置包括具有齿轮(222A，222B)的摩擦盘(216A，216B)。
3.根据权利要求2所述的扭矩限制器，其中调节装置包括与第一摩擦盘(216A)和/或第二摩擦盘(216B)的齿轮(222A，222B)相关联的至少一个蜗杆驱动机构(224A，224B)。
4.根据权利要求3所述的扭矩限制器，其中蜗杆驱动机构(224A，224B)包括具有螺纹部的细长构件，所述螺纹部在使用时与相关联的所述齿轮(222A，222B)啮合。
5.根据权利要求3或4所述的扭矩限制器，其中蜗轮驱动机构(224A，224B)的一部分突出穿过外壳(102)中的孔。
6.根据权利要求5所述的扭矩限制器，其中突出的所述一部分包括在使用中有助于使用诸如螺丝刀的工具进行蜗杆驱动机构(224A，224B)的调节的槽等。
7.根据权利要求5或6所述的扭矩限制器，其中锁定装置(226A，226B)被设置成邻近蜗杆驱动机构(224A，224B)的外端部。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的扭矩限制器，包括与第一摩擦盘(216A)相关联的第一蜗杆驱动机构(224A)和与第二摩擦盘(216B)相关联的第二蜗杆驱动机构(224B)。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的扭矩限制器，其中调节装置(224A，224B)在使用中在所述马达(302)与所述驱动轴(202)之间的位置处能够通过外壳(102)访问。
10.根据前述任一权利要求所述的扭矩限制器，其中所述可移动轴(208)包括蜗杆轴，所述蜗杆轴在使用中与驱动轴(202)上的蜗轮(204)啮合。
11.根据前述任一权利要求所述的扭矩限制器，其中外壳(102)在使用中至少部分地容纳所述可移动轴(208)。
12.根据前述任一权利要求所述的扭矩限制器，其中外壳(102)包括: 用于在使用中容纳马达的第一外壳部件(102A)； 用于容纳扭矩限制器的部件的第二外壳部件(102B);和 用于容纳扭矩限制器的部件并且在使用中容纳驱动轴(202)的第三外壳部件(102C)。
13.一种阀致动器(100)，包括: 用于打开/闭合阀的驱动轴(202)； 用于旋转所述驱动轴的马达(302)，和 根据前述任一权利要求所述的扭矩限制器(103)。
14.根据权利要求13所述的阀致动器，其中所述外壳(102)至少部分地容纳阀致动器(102)的部件以及扭矩限制器(103)的部件。
15.一种阀组件，包括阀和根据权利要求13或14所述的阀致动器。
16.根据权利要求 15所述的阀组件，还包括第二级变速器。
17.—种基本上如本文中描述和/或参照附图的扭矩限制器。
18.—种基本上如本文中描述和/或参照附图的阀致动器。
【文档编号】F16D7/02GK103987997SQ201180075123
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2011年11月28日 优先权日:2011年11月28日
【发明者】斯图亚特·史蒂文·亚当, 凯文·理查德·斯维特 申请人:罗托克控制有限公司