双驱动致动器的制造方法
【专利说明】双驱动致动器
[0001]相关申请
[0002]本发明要求申请号为N0.13/785，592，题为双驱动致动器的美国专利申请优先权，该专利申请日期为2013年3月5日，其要求专利申请号为61/714，831，于2012年10月17日申请的题为超程致动器的美国临时专利申请的权利，其全部的公开内容这里通过引用完全合并到一起。
技术领域
[0003]本发明涉及用于流量控制阀和其他装置的致动器。本发明更具体地涉及手动操作的致动器以及可以手动操作和/或气动操作的混合致动器。
【背景技术】
[0004]致动器可以用于很多不同的功能和操作中。举个例子来说用于打开和关闭阀或者其他流量控制装置。致动器可以以很多不同的方式进行操作。一个例子是手动操作的致动器，其中致动器的驱动构件例如手柄可以手动地在两个位置之间移动。其他致动器可以是气动操作从而允许对致动器操作进行自动、远程、或者电子控制。
【附图说明】
[0005]图1示出了手动操作致动器和阀门组件在完全关闭位置上的实施例的等轴侧视图。
[0006]图2为图1的致动器和阀门组件的纵向截面图，
[0007]图3为图1的致动器和阀门组件在完全打开位置上的纵向截面图，
[0008]图3A为可以通过在此教导的内容实现的超程概念的典型绘图，
[0009]图4A-4D以简化示意的方式示出了对于图1实施例的超程特性具有受控的螺纹间隙的联结的实施例，
[0010]图5为等轴以及阀门关闭位置上的混合致动器和阀门组件的实施例。
[0011]图6为图5的混合致动器和阀门组件的纵向截面图，
[0012]图7为超程的双驱动手动致动器和阀门组件的另一个实施例，
[0013]图8为超程的双驱动手动致动器和阀门组件的另一个实施例，
[0014]图9为手动致动器和阀门组件的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0015]通过介绍，本发明公开了一些说明关于致动器的几个发明构思的实施例。一个发明构思以手动操作的致动器体现，该致动器具有用于致动杆的双驱动结构。双驱动结构在不增加用于达到关闭位置的驱动力矩的情况下具有增强的致动杆冲程(stroke)。
[0016]另一个发明构思可以以手动操作的致动器体现，该致动器具有致动杆的双驱动结构，利用间接驱动施加第一力到致动杆上，例如通过偏置构件，以及在致动器驱动构件和致动杆之间利用直接驱动施加第二力到致动杆上，例如通过螺纹连接件。
[0017]另一个发明构思可以以手动操作的致动器体现，该致动器具有用于致动杆的双驱动结构，其中致动杆包括第一部分和第二部分，以及第一部分和第二部分之间的联结。在一实施例中，联结可以以螺纹联结形式实现，具有可控或者内设(designed-1n)的螺纹间隙。
[0018]另一个发明构思可以以用于控制流量控制装置例如阀的操作的致动器体现。在一实施例中，提供了用于致动杆的双驱动结构。在另一个实施例中，双驱动结构包括具有提供轴向超程的联结的致动杆。
[0019]另一个发明构思可以以用于控制流量控制装置例如阀的操作的致动器体现。在一实施例中，致动器可以包括超程机构，该机构提供例如致动器相对于阀的打开状态或者关闭状态或者两种状态的轴向超程。在更具体的实施例中，超程机构可以包括受控或者内置的螺纹间隙以提供超程。在另一个实施例中，超程机构可以包括偏置构件，该构件提供或者包括或者不包括具有受控或内置螺纹间隙的联结的超程。
[0020]另一个发明构思可以以用于控制流量控制装置例如阀的操作的混合致动器体现。在一实施例中，混合致动器可以包括气动操作的致动杆，所述杆与使气动致动器无效和有效的手动超控相协作。在另一个实施例中，混合致动器的手动致动器部分可以应用上述任意一个发明构思和实施例进行实现。
[0021]下文给出这些发明构思和实施例的结构、特性和操作的附加可替代和可选实施例。发明还可以用于控制使用除了在此描述的实施例之外的其他配置的阀和致动器，以及除了在此所示的典型设计之外的阀和致动器的应用中。本发明还可以应用于除了阀和流量控制装置之外的装置中。
[0022]参考图1-3，致动器和阀门组件10可以包括致动器组件12以及流量控制装置例如阀门组件14。致动器组件可以以手动操作的致动器形式实现。阀门组件14可以具有很多不同的配置和应用。阀门组件14可以以具有阀体16的隔膜阀形式实现，其中所述阀体具有两个或者更多的流道以便控制流体例如液体或者气体从一个端口到另一个端口的流动。参看图1和图2，入口流道18(隐藏于图2的方向中)通向入口 20。出口 22通向出口流道24。入口通道18和出口通道24都与阀腔26相连通。阀腔26经由环形阀座28通向出口通道18。阀门构件30，例如隔膜30，将阀腔26相对于致动器组件12中密封。隔膜30朝阀座28移动并且接触阀座28以关闭阀(图2)并且从阀座28离开以打开阀(图3)。隔膜30移动受致动器组件12的操作影响。
[0023]众所周知所述隔膜阀的操作，这里不需要对其做进一步描述以理解和实行本发明，流量控制装置也不需要是隔膜阀，值得注意的是除了隔膜阀可以使用很多其他类型的阀，仅例举两个例子如波纹管阀或者插入式断流阀。阀门组件14可以可选地包括附加端口和流道，例如，三通阀，并且流动可选地可以为双向。所述的阀门组件14配置是现有技术下已知的表面贴装式配置，意味着入口 20和出口 22是共面的并且安装阀门组件到支承表面例如气体棒的基板上。但是这仅是一个配置，本发明可以用于在流体回路中以多种不同方式连接的流量控制装置，包括但是不限于通常的入口和出口端部连接，本领域技术人员对于所述内容均已熟知。
[0024]致动器组件12可以包括容置致动器驱动构件32的致动器壳体13。因为是手动操作的致动器，致动器驱动构件32可以以能够手动操作的手柄32的形式实现。然而，可以视情况使用工具来手动操作手柄32。手柄32通过任何方便的技术结合到致动杆34上以使得手柄32的致动引起致动杆34沿着纵轴X的线性运动。例如，示出在手柄32和致动杆34的上端34a之间的花键连接件36，还可以使用可选的连接件。可以使用螺栓38来固定手柄32和致动杆34。因此适合于手动地使手柄32绕着纵轴X旋转。
[0025]致动杆34以两件致动杆34的形式实现。例如，可以存在致动杆34的第一部分或下部40以及致动杆34的第二部分或上部42。第一螺纹连接件44设置在致动杆34的第二部分或上部42的外螺纹部分与致动器壳体13的内螺纹部分之间。联结件46连接致动杆34的第一部分40和致动杆34的第二部分42。联结件46例如可以以第二螺纹连接件48的形式实现。
[0026]偏置构件50配置在致动器壳体13的肩部52和致动杆34第一部分40的表面54之间。偏置构件50可以以多种不同的方式实现，在所述实例中，偏置构件50以螺旋弹簧的形式实现。偏置构件50在适当位置被压缩以使得偏置构件50驱使致动杆34的第一部分40向下(如图所示)或者换句话说朝向隔膜30。
[0027]可以设置抗旋转装置56以阻止致动杆34的下部40绕着X轴旋转，理由在下文中将进行说明。抗旋转装置56允许下部40的轴向平移。抗旋转装置56可以为啮合致动杆34下部40平坦外表面40a的栓。许多其他技术可选地可以用于阻止致动杆第一部分40的旋转。
[0028]可选排气通道59可以设置在阀室56和周围环境之间。在隔膜密封破开的情况下该排气通道允许工艺流体从阀门组件中排出以便工艺流体不会进入致动器组件。
[0029]致动杆34的下部40可以接触按钮58，该按钮58反过来接触隔膜30的非湿润上表面。以此类方式，通过使隔膜30离开阀座28以及朝阀座28移动，致动杆34的轴向平移随着偏置构件50的动作一起进行打开和关闭阀的操作。
[0030]对于很多手动操作的流量控制装置，例如，在此所述的隔膜阀，会受到致动器组件影响的致动杆的冲程是很重要的，从而阀可以完全打开来达到最大流量。但是对于应用致动器驱动构件和致动杆之间的直接驱动的给定的致动器尺寸，给定数量的手柄旋转增加的致动器冲程也增加了驱动力矩。直接驱动意为由致动器驱动构件32的操作引起的致动杆34的轴向平移运动。例如，手柄32的旋转施加力到致动杆上，直接引起致动杆34的轴向运动以打开和关闭阀。力矩增加是由于为了增加直接驱动致动器上确定自由度的手柄旋转的致动杆冲程，线性行程上的平移旋转运动的螺距或者其他机械装置必须被调整以提供每个旋转自由度上的更多的行程，当对线性行程起作用的力相似时这增加了力矩。值得注意的是致动器和阀门组件10在该实施例中是四分之一转阀，意味着手柄32从阀完全打开到完全关闭位