对气动阀促动器的空气供应的控制的制作方法

本发明涉及对偏置到去激励状态中的气动阀促动器的控制。特别地，其涉及此阀促动器的压力侧和非压力侧的气体的供应和排放的控制。

背景技术：

如今，自动阀系统通常在各种应用中使用。在这些应用中的许多中，阀由气动操作的阀促动器控制，该阀促动器具有缸和在缸内移动的活塞，其中活塞偏置到去激励或静止状态中。典型地，这通过机械器件来实现，例如通过位于缸内且作用于活塞上的螺旋弹簧。压缩空气进入促动器的压力侧，且将活塞移动到激励或触发状态。同时，在促动器的非压力侧上的空气从缸逸出以防止压力累积在非压力侧上。当在压力侧上释放压力时，压缩空气逸出且活塞从激励状态移动到去激励状态。同时，空气进入非压力侧。

在所描述的促动器中，活塞典型地具有防止加压气体在缸内从压力侧泄漏到非压力侧的垫圈。空气从周围大气进入非压力侧。然而，空气典型地含有颗粒和灰尘，它们也进入非压力侧且其累积在缸内，这导致垫圈上的磨损，其减小阀促动器的使用寿命。这认为是垫圈失效的较常见的原因中的一个。

许多现有的阀和促动器安装在几乎不带有用于改进(诸如，额外的管路或额外的构件)的空间的紧凑空间中。因此，需要接近阀促动器定位且需要尽可能小的空间的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目标在于至少部分地克服已知技术的上面确定的局限中的一个或多个。特别地，目标在于防止周围大气的空气进入阀促动器的非压力侧。目标还在于提供阀促动器处的解决方案，其需要很小的额外空间或不需要额外空间且可安装成紧邻于阀促动器。目标还在于提供适于改进的解决方案。

为了达成上面的目标，提供了一种包括阀促动器和用于控制阀促动器的功能的促动器控制器的组件。阀促动器气动地操作，构造成用于可操作地连接至阀，且包括缸和可在缸内移动的活塞。阀促动器具有由活塞分开的压力侧和非压力侧，且活塞偏置到第一位置中且构造成在阀促动器的压力侧上的压力增大的情况下移动到第二位置。

促动器控制器包括导管，其连接阀促动器的压力侧和非压力侧的以用于从阀促动器的压力侧向阀促动器的非压力侧供应气体。促动器控制器还包括控制阀，其在压力侧与非压力侧之间连接至导管以用于控制气体从阀促动器的压力侧到导管中的释放。此外，促动器控制器还包括泄压阀，其在控制阀与阀促动器的非压力侧之间连接至导管以用于减小导管中的压力。

导管具有的效果在于，来自促动器的压力侧的清洁空气在活塞从第二位置移动至第一位置时进入非压力侧。典型地，当活塞在两种状态之间移动时，转移的气体体积在压力侧和非压力侧上是相同的，但其中在一侧上增大且在另一侧上减小。压力在压力侧上较高，这意味着当活塞从第二位置移动至第一位置时，额外的气体源(诸如周围大气)不是填充非压力侧所必需的。因此，防止来自周围大气或任何其它气体源的颗粒和灰尘进入阀促动器的缸。

泄压阀减小导管中的压力，以便非压力侧可具有较低压力。这样，导管对阀促动器的功能将具有很小的影响或不具有影响，这意味着阀促动器可在不考虑导管的情况下构造。因此，促动器控制器适于改进，如下面所描述的那样。

促动器控制器可位于阀促动器处。这是可能的，因为仅需要导管从压力侧伸展到非压力侧且泄压阀可制造得很小。因此，不需要集中的控制或延伸的管路系统。导管可具有与阀促动器的缸的长度相同数量级的长度。例如，导管的长度可为小于缸的长度的两倍、缸的长度的四倍、缸的长度的六倍或缸的长度的八倍。因此，限制了导管所需要的空间。

控制阀可包括：用于连接至压力源且从压力源接收加压气体的入口、组合的出入口以及出口。控制阀还具有第一状态和第二状态，在第一状态中它可将加压气体从入口引导至组合的出入口，在第二状态中它可将加压气体从组合的出入口引导至出口。导管还可包括：第一导管区段，其将控制阀的组合的出入口连接至阀促动器的压力侧；以及第二导管区段，其连接控制阀的出口且连接到阀促动器的非压力侧，其中泄压阀形成第二导管区段的部分。这意味着气体从压力侧到非压力侧的供应可由控制阀促动器的功能的相同控制阀来控制。因此，不需要额外的控制阀(其将在阀促动器处需要空间)。

阀促动器还可包括：用于允许气体进入和逸出阀促动器的压力侧的第一组合的出入口，其中第一组合的出入口连接至第一导管区段。它也还可包括：用于允许气体进入和逸出阀促动器的非压力侧的第二组合的出入口，其中第二组合的出入口连接至第二导管区段。对于指定类型的阀促动器，提出的第一导管区段和第二导管区段最大限度地减小将气体从压力侧供应到非压力侧所需要的导管部分的数量，因此也最大限度地减小所需要的空间。

上面的目标还通过用于控制阀促动器的功能的促动器控制器来达成。阀促动器气动地操作，构造成用于可操作地连接至阀，且包括缸和可在缸内移动的活塞。阀促动器还具有由活塞分开的压力侧和非压力侧，且活塞偏置到第一位置中且构造成在阀促动器的压力侧上的压力增大的情况下移动到第二位置。

促动器控制器包括：导管，其构造成用于连接阀促动器的压力侧和非压力侧以用于从阀促动器的压力侧向阀促动器的非压力侧供应气体。促动器还包括：控制阀，其在压力侧与非压力侧之间连接至导管以用于控制气体从阀促动器的压力侧到导管中的释放。此外，促动器控制器包括：泄压阀，其在控制阀与阀促动器的非压力侧之间连接至导管且构造成用于减小导管中的压力。

促动器控制器的所描述的特征具有与上面关于组件所描述的对应特征相同的效果。

促动器控制器的控制阀可包括：用于连接至压力源且从压力源接收加压气体的入口、组合的出入口以及出口。控制阀还具有第一状态和第二状态，在第一状态中它可将加压气体从入口引导至组合的出入口，在第二状态中它可将加压气体从组合的出入口引导至出口。此外，导管可包括：第一导管区段，其构造成用于将控制阀的组合的出入口连接至促动器的压力侧；以及第二导管区段，其构造成用于连接控制阀的出口且连接到阀促动器的非压力侧，其中泄压阀形成第二导管区段的部分。因此，如上面所描述的那样，对于使气体从压力侧供应到非压力侧，不需要额外的控制阀，且促动器控制器可制造得较小。

阀促动器还可包括：用于允许气体进入和逸出阀促动器的压力侧的第一组合的出入口，且第一导管区段可构造成用于连接至第一组合的出入口。此外，阀促动器还可包括：用于允许气体进入和逸出阀促动器的非压力侧的第二组合的出入口，且第二导管区段可构造成用于连接至第二组合的出入口。如上面所描述的那样，这有助于最大限度地减小将气体从阀促动器的压力侧供应到非压力侧所需要的空间。

为了达成上面的目标，还提供了一种阀系统，其包括阀和可操作地连接至上面所描述的阀的组件。

上面的目标还通过改进组件(其包括阀促动器和用于控制阀促动器的功能的促动器控制器)中的泄压阀的方法来达成。阀促动器气动地操作，构造成用于可操作地连接至阀，且包括缸和可在缸内移动的活塞。阀促动器还具有由活塞分开的压力侧和非压力侧，且活塞偏置到第一位置中且构造成在阀促动器的压力侧上的压力增大的情况下移动到第二位置。

促动器控制器包括控制阀以用于控制气体从阀促动器的压力侧的释放，其中控制阀包括用于连接至压力源且从压力源接收加压气体的入口、组合的出入口以及出口。控制阀具有第一状态和第二状态，在第一状态中它可将加压气体从入口引导至组合的出入口，在第二状态中它可将加压气体从组合的出入口引导至出口。该组件还包括第一导管区段，其将控制阀的组合的出入口连接至促动器的压力侧。

该方法包括：提供第二导管区段和形成第二导管区段的部分的泄压阀，以及利用第二导管区段建立控制阀的出口与阀促动器的非压力侧之间的连接。第一导管区段、控制阀、第二导管区段和泄压阀形成连接阀促动器的压力侧和非压力侧的导管的部分以用于从阀促动器的压力侧向阀促动器的非压力侧供应气体。泄压阀进一步构造成用于减小第二导管区段中的压力。泄压阀可形成第二导管区段的部分。

所描述的方法导致泄压阀在控制阀与阀促动器的非压力侧之间连接至导管。该方法还导致控制阀在阀促动器的压力侧与非压力侧之间连接至导管，从而允许控制气体从阀促动器的压力侧到导管中的释放。因此，所描述的改进泄压阀的方法导致如上面在该方法之前所描述的促动器控制器。

所描述的方法中的阀促动器可包括用于允许气体进入和逸出阀促动器的压力侧的第一组合的出入口，以及用于允许气体进入和逸出阀促动器的非压力侧的第二组合的出入口。第一组合的出入口可连接至第一导管区段，且该方法还可包括：利用第二导管区段建立控制阀的出口与第二组合的出入口之间的连接。如上面所描述的那样，这有助于最大限度地减小将气体从阀促动器的压力侧供应到非压力侧所需要的空间。

在上面提出的技术的不同方面(即，所描述的组件、促动器控制器、阀系统和改进的方法)中，泄压阀可为构造成防止空气从周围大气进入导管的止回阀。当活塞从第二位置移动时，如果在活塞到达第一位置之前在压力侧与非压力侧之间达到压力平衡，止回阀防止来自周围大气的空气(因此还有灰尘和颗粒)进入阀促动器的缸和导管。

泄压阀还可构造成将导管中的压力减小到在周围大气的压力水平下的压力水平。这样，当供有来自压力侧的空气时，或当活塞从第一状态移动到第二状态且非压力侧上的体积减小时，非压力侧上的压力将不会显著升高到环境压力以上。这意味着导管将不会影响阀促动器的功能，该阀促动器原始地构造成用于从非压力侧上的周围环境接收来自周围大气的空气，或就那点而论构造成用于将气体从非压力侧排出至周围大气。因此，所描述的泄压阀适于在该类型的阀促动器上的改进。

在提出的技术的不同方面，泄压阀可包括用于允许气体从导管释放至周围大气的孔口，以及覆盖且压住孔口以用于防止来自周围大气的空气进入导管的柔性膜片。该泄压阀具有的优点在于其需要较小空间。

活塞可机械地偏置到第一位置中。此外，阀促动器可包括位于促动器内且位于促动器的非压力侧上的螺旋弹簧，其中螺旋弹簧接合活塞以用于将活塞偏置到第一位置中。活塞可包括可滑动的垫圈以用于防止压力侧上的加压空气泄漏到缸内的非压力侧中。这与线性膜片促动器不同，线性膜片促动器不依赖在缸内移动的活塞。在上面所描述的不同方面，控制阀可构成导管的一部分。类似地，泄压阀可构成导管的一部分。

本发明的还有其它目标、特征、方面和优点将从以下详细描述和从附图显而易见。

附图说明

现在将参照附随的示意图通过示例来描述本发明的实施例，在附图中：

图1a为具有在第一位置(对应于去激励状态)中的阀促动器的阀系统的示意性截面视图，

图1b为图1a中示出的阀系统的示意性截面视图，但其中阀促动器在第二位置(对应于激励状态)中，

图2a为没有泄压阀且具有在第一位置(对应于去激励状态)中的阀促动器的阀系统的示意性截面视图，

图2b为图2a中示出的阀系统的示意性截面视图，但带有阀促动器，且阀促动器在第二位置(对应于激励状态)中，

图3a为图2a中示出的阀系统的示意性截面视图，带有改进的泄压阀且具有在第一位置(对应于去激励状态)中的阀促动器，以及

图3b为图3a中示出的阀系统的示意性截面视图，但其中阀促动器在第二位置(对应于激励状态)中。

具体实施方式

阀系统10的示意图在图1a和图1b中示出。阀系统10具有阀18和由阀促动器14和促动器控制器16组成的组件12。阀促动器14具有缸20和将阀促动器14分成压力侧24和非压力侧26的活塞22。活塞具有可滑动的垫圈23，其接合缸20的壁72且防止加压气体在缸20内从压力侧24泄漏到非压力侧26。

如图1a和图1b中示出的那样，活塞22具有活塞杆60，其连接至阀18的阀杆62，且当活塞移动时，杆打开和关闭阀18。活塞杆60具有螺纹开孔64，且阀杆62具有相配合的螺纹端66，其拧到螺纹开孔64中，从而将活塞22可操作地连接至阀18。

螺旋弹簧68在缸内位于非压力侧26上且作用于缸14的壁72上和活塞22上，如示出处于去激励状态中的阀促动器14的图1a中所示的那样。活塞杆60在缸20内具有下盘70，其靠在缸20的壁72上且防止活塞22进一步移动。因此，活塞22偏置到第一位置中。活塞杆60在缸内还具有上盘74。当压力在促动器14的压力侧24上增大且超过螺旋弹簧68作用于活塞22上的力时，活塞22从第一位置移动直到上盘74到达缸20的壁72，因此防止活塞22的任何进一步移动。因此，阀促动器14被激励且活塞22移动并且到达第二位置。同时，活塞杆60拉动阀杆62且打开阀18。

阀促动器14具有第一组合的出入口52，其允许气体在阀促动器14的压力侧24上进入和逸出缸20。类似地，阀促动器14具有第二组合的出入口54，其允许气体在阀促动器14的非压力侧26上进入和逸出缸20。

促动器控制器16具有呈电磁阀形式的控制阀30，其控制阀促动器14的功能。控制阀30具有入口38，该入口38连接至压缩空气的外部源76(其不形成阀系统10的部分)。控制阀30还具有组合的出入口40，其通过第一导管区段48连接至阀促动器14的第一组合的出入口52，因此也使组合的出入口40连接至阀促动器14的压力侧24。控制阀30还具有出口42，其通过第二导管区段50连接至阀促动器14的第二组合的出入口54，从而将出口42连接至阀促动器14的非压力侧24。

控制阀30具有在图1b中示意性示出的第一状态44以及在图1a中示意性示出的第二状态。在第一状态中，控制阀30将压缩空气从入口38引导至组合的出入口40，因此增大在促动器14的压力侧24上的压力，这使活塞22从图1a中示出的第一位置移动至图1b中示出的其第二位置。当切换至其第二状态46时，控制阀将压力侧24上的压缩空气从其组合的出入口40引导至其出口42。然后在促动器的压力侧24上的压力减小，因此使活塞22从图1b中示出的第二位置移动至图1a中示出的其第一位置。

如图1a和图1b中示出的那样，泄压阀32位于控制阀30与阀促动器14的非压力侧26之间且构成第二导管区段50的一部分。泄压阀32具有孔口34，其将压缩空气中的一些从控制阀30释放至周围大气，因此减小第二导管区段50中的压力。此外，当活塞22从图1a中示出的第一位置移动至图1b中示出的第二位置时，非压力侧26上的气体通过泄压阀32的孔口34排出。

泄压阀32具有圆形对称的圆柱形中空本体78，其在孔口34的任一侧上带有两个面向外的环形脊部80和82。呈环形橡胶带形式的环形柔性膜片36定位在脊部80和82之间且由脊部80和82保持就位。柔性膜片36具有比本体78的圆周略微小的圆周，因此覆盖且压住孔口34，以便防止来自周围大气的空气进入第二导管区段50。这意味着泄压阀32具有止回阀的功能。柔性膜片36具有允许第二导管区段50内的压力达到周围大气的压力或略微更高的压力的柔性。

第一导管区段48、控制阀30、第二导管区段50和泄压阀32形成导管28的部分，该导管28连接阀促动器14的压力侧24和非压力侧26，阀促动器14从阀促动器14的压力侧24向阀促动器的非压力侧26供应空气。导管28具有的效果在于，阀促动器14的非压力侧26将经由阀促动器14的压力侧24供有来自压缩空气的外部源76的非压缩空气。因此，周围大气的灰尘或颗粒将不会进入阀促动器14的缸20。因此，垫圈23上的磨损减少，且阀促动器14的使用寿命增加。应注意的是，空气典型地在压缩机中压缩时被过滤，且来自周围大气的灰尘或颗粒将不会经由此源进入阀促动器14。

图2a和图2b中示出阀系统10'，其假定为现有的。具有与先前所描述的实施例中相同功能的特征给定相同的数字索引。具有类似或相关功能的特征也给定相同的数字索引，但带有撇号。

促动器控制器16'具有壳体84，壳体84附接至阀促动器14，且带有泄压阀32的第二导管区段50和控制阀30位于壳体84中。壳体84通风，以便周围大气中的空气可进入和逸出壳体84。

阀系统10'与先前实施例的不同在于，促动器控制器16'不具有带有泄压阀的第二导管区段(其将控制阀30的出口42连接至阀促动器54的第二组合的出入口)。替代地，出口导管86联接至控制阀30。出口导管86在一个端部处连接至控制阀30的出口42。其另一个端部在促动器控制器16'的壳体84外且通向周围大气。因此，当控制阀在其第一状态44中时，如图2a中示出的那样，阀促动器14的压力侧24上的压缩空气经由第一导管区段48、控制阀30和出口导管86排出到周围大气中。

组合的出入口导管88联接至阀促动器14。在一个端部处，其连接至阀促动器14的第二组合的出入口54。其另一个端部在促动器控制器16'的壳体84外且通向周围大气。因此，当活塞22从图2a中示出的第一位置移动到图2b中示出的第二位置时，非压力侧26上的气体通过组合的出入口导管88排出到周围大气中。当活塞22从图2b中示出的第二位置移动到图2a中示出的第一位置时，来自周围大气的空气经由组合的出入口导管88在非压力侧26上吸到缸20中，导致灰尘和颗粒在缸20的内部的长期累积，这引起垫圈23上的磨损。

图3a和图3b中示出阀系统10'的另一个实施例。阀系统具有上面关于图2a和图2b中描述的阀系统10'的所有特征。具有与关于图1a和图1b所描述的实施例中相同功能的特征给定相同的数字索引，而具有类似或相关功能的特征给定相同的数字索引，但带有撇号。

如图3a和图3b中示出的那样，泄压阀32连接至在促动器控制器16的壳体84的外侧的组合的出入口导管88以及出口导管86，因此构成泄压阀32对阀系统10'的改进。出口导管86、泄压阀32和组合的出入口导管88形成导管区段50'。因此，该改进导致阀系统10'具有关于图1a和图1b描述的阀系统10的所有功能。实际上，提供带有泄压阀32的第二导管区段50'。同样，利用第二导管区段50'建立控制阀30的出口42与阀促动器14的非压力侧26上的第二组合的出入口54之间的连接。

从上面的描述得出，虽然已描述和示出了本发明的各种实施例，但本发明不限于此，而是还可在以下权利要求中限定的主题的范围内以其它方式体现。

项目列表

10阀系统

12组件

14阀促动器

16促动器控制器

18阀

20缸

22活塞

23垫圈

24压力侧

26非压力侧

28导管

30控制阀

32泄压阀

34孔口

36柔性膜片

38控制阀的入口

40控制阀的组合的出入口

42控制阀的出口

44第一状态

46第二状态

48第一导管区段

50第二导管区段

52阀促动器的第一组合的出入口

54阀促动器的第二组合的出入口

60活塞杆

62阀杆

64螺纹开孔

66螺纹端

68螺旋弹簧

70下盘

72缸壁

74上盘

76压缩空气的外部源

78泄压阀的本体

80脊部

82脊部

84促动器控制器的壳体

86出口导管

88组合的出入口导管。