具有稳定内件的增压器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种致动器组件，其包括：流体致动器；定位器；以及增压器，增压器具有多个安装面，其绕纵轴Z呈大致矩形布置，适于可操作地将增压器耦接至致动器。
【专利说明】
具有稳定内件的増压器
技术领域
[0001]本发明涉及一种流体流动控制系统，特别地涉及一种用于增强流体流动控制系统中的控制阀性能的增压器(volume booster)。
【背景技术】
[0002]用于控制诸如压缩空气、天然气、石油、丙烷等流体的流动的系统是本领域众所周知的。这些系统通常包括至少一个用于控制流体的各种流动参数的控制阀。典型的控制阀包括诸如阀塞之类的控制元件，其可移动地设置在用于控制流体流动的流动路径内。正如本领域所公知的，这种控制元件的位置能由定位器通过诸如活塞致动器或是基于隔膜的致动器(diaphragm—based actuator)等气动致动器来控制。例如，常规的定位器是将气动信号经由供应流体输送至该致动器，以使控制阀的控制元件在打开和关闭位置之间往复运动。控制阀能冲击的速度部分地取决于致动器的尺寸和包含在气动信号中的供应流体的流动。例如，在使用相等的流动输出的定位器时，较大的致动器/控制阀通常冲程耗时较长。
[0003]因此，这种系统另外地使用位于定位器与致动器之间的一个或是多个增压器。增压器用于与定位器发送的气动信号相关联地增大供应流体的量，从而增加致动器冲击控制阀的控制元件的速度。具体地，本领域普通技术人员应当理解增压器连接在流体供应与阀致动器之间。在增压器中具有气流限制允许大输入信号改变，从而可比在致动器中更快地反映在增压器输入隔膜上。输入信号的大的、突然的改变会在增压器的输入信号与输出之间出现压差。当发生这种情况时，增压器隔膜移动，以打开供应端口或是排放端口，需要进行任何一个动作来降低压差。该端口保持打开，直至增压器输入和输出压强回到增压器的预定限制内为止。可设置增压器调节装置来提供稳定的操作(即，具有较小的幅度和速率变化的信号经过增压器进入致动器，而不引起增压器运行)。
[0004]但是，常规的增压器内件容易受到因流动引起的振动的影响。这种振动使得增压器不稳定，从而经常会从该增压器中发出听得见的“轰鸣”声。通常地，在阀塞靠近阀座时，这种“轰鸣”声在低扬程(lift)下出现，而振动可在三维轴线上发生。所述不稳定可能会在增压器供应空气时或是增压器排放空气时发生。这种振动或是不稳定会降低增压器能输送预期流速的精度，并会加速增压器内件部件的损耗。所述不平稳的流速会导致可变的或是变化的致动器速度，而这是极其不希望的。
[0005]另外地，存在许多要求高容量增压器的应用(S卩，需要至少提供最大流动容量(Cv)为7.0的增压器的系统)。这种大容量系统可被设计成具有多个增压器。另外地，为了保持较大的Cv，需要较大直径的导管(即直径至少为I”的导管)。
[0006]常规的增压器通过诸如接管(nipple)、三通管(tee)、和十字管(cross)等管道附连至致动器。用于大容量系统的控制阀组件还可使用外部支架来将增压器安装到致动器。这种现有的系统(即所使用的管道部件是结构构件或是安装构件的系统)经常需要很长的导管，以连接多个增压器。在许多应用中，振动是常见的。因而，增压器的数量和常规的连接方法使得典型的高流动容量致动器组件容易受到因振动引起的故障的影响，所述故障由操作过程中的周期运动造成的。也就是说，在需要多个增压器和/或Cv较大的增压器的大型致动器应用中，现有技术安装系统的目前状态不足以在地震活动应用中使增压器稳定(即，安装配置取决于导管的结构完整，且通常不会使增压器相对于致动器的力矩最小化)。也就是说，长导管与多个增压器应用关联地延伸，且常规的支架或是安装件非常容易受到由系统振动产生的周期性应力的影响。此外地，在需要高流动容量的应用中，传统的大直径的导管很重且很难弯曲来进行有效的连接，导致长导管延伸并更容易使传统的安装支架容易受到因振动引起故障的影响。
【发明内容】
[0007]本发明的一实施例提供一种致动器组件，包括:流体致动器;定位器；以及增压器，所述增压器具有多个安装面，其绕纵轴Z呈大致矩形布置，适于可操作地将所述增压器耦接至所述致动器。
[0008]在一实施例中，所述多个安装面在所述增压器的下部限定立方体形的体积。
[0009]在一实施例中，安装板适于可滑动地将所述增压器附连至所述致动器。
[0010]在一实施例中，所述安装板实质减少所述增压器耦接至所述致动器的耦接力矩。
[0011]在一实施例中，管引导件可操作地连接至所述多个安装面的至少一个。
【附图说明】
[0012]图1是根据本专利的原理所构造的具有增压器的单动式弹簧和隔膜致动器组件的示意图；
[0013]图2是根据本专利的原理所构造的增压器的一实施例的侧剖视图；
[0014]图3是取自图2中圈III的图2的增压器的详细图；
[0015]图4是取自图2中圈IV的图2的增压器的详细图；
[0016]图5是根据本专利的原理所构造的增压器的单体增压器模块的详细图；
[0017]图6A是根据本专利的原理所构造的增压器的一实施例的立体图；
[0018]图6B是根据本专利的原理所构造的增压器的立体图；以及
[0019]图7是根据本专利的原理所构造的具有多个增压器的双动式活塞致动器组件的示意图。
【具体实施方式】
[0020]在此描述的实例即实施例不是穷举的或是用来将本专利的范围限制于所记载的精确形式。相反，选择下述说明是为本领域普通技术人员提供一个或是多个优选实施例的实例。
[0021]图1是根据本专利的原理所构造的单动式弹簧和隔膜致动器组件10的示意图。具体地说，致动器组件10包括致动器12、定位器14、和增压器16。在所记载的实施例中，致动器组件10还表示为流体地耦接至调节器18。致动器12适合于可操作地连接至控制阀(未图示)，该控制阀装配有用于对流过诸如流体分配系统或是其它流体管理系统等系统的流体流动进行控制的可动控制元件。
[0022]仍参照图1，增压器16包括入口连接30、出口连接32、控制连接34、以及泄放口 36。定位器14包括入口 38和出口 40。致动器12包括致动器供应端口 42。致动器12、定位器14、增压器16以及调节器18通过多个流体管线彼此连通。具体地说，调节器18通过供应管线LI与定位器14和增压器16连通，所述供应管线LI可分为第一供应管线LI’和第二供应管线L2”。定位器14的出口 40通过输出信号管线L2与增压器16的控制连接34流体连通。增压器16的输出连接32通过控制管线L3与致动器12的供应端口 42流体连通。
[0023]更详细地说，第一供应管线LI’适合于将供应压强输送至定位器14的入口 38，第二供应管线LI”适合于将供应压强输送至增压器16的入口连接30。供应压强能被从诸如压缩机等压强源经由调节器18提供至供应管线LI。另外地，定位器14适合于将气动控制信号经由输出信号管线L2输送至增压器16，用于控制致动器12的操作。
[0024]例如，根据从控制器20经由电连接El接收到的电信号，定位器14将气动信号经由输出信号管线L2传输至增压器16的控制连接34。气动信号经过增压器16，以驱动致动器12来启动控制阀(未图示)。典型地，定位器14适合于产生相对较小流动的气动信号。因此，能根据致动器12的尺寸和/或致动器12冲击控制阀的预期速度来操作增压器16，从而如下所述利用来源于供应管线LI的另外的流体流动增强气动信号。
[0025]在图1所示的实施例中，致动器12包括故障改进(fail-up)致动器，其在隔膜壳体26内具有隔膜22和弹簧24。隔膜壳体26由上壳体26a和下壳体26b形成，它们在隔膜22周围分别形成上腔25a和下腔25b。弹簧24设置在壳体26的下腔25b内，且使隔膜22朝上方偏置。因此，在定位器14经由输出信号管线L2发送气动信号至增压器16时，气动流动会导入致动器12的上腔25a，从而使隔膜22朝下方移动。正如在本领域中可以理解的，该朝下方的移动接着被转移成相关联的控制阀(未图示)的控制元件的相应的移动。
[0026]优选地，壳体26包括一个或是多个导通口28，从而在隔膜22朝下方移动时，使存储在下腔25b内的流体从壳体26中排出。这种导通有助于隔膜22朝上方或是朝下方移动。为了朝上方冲击致动器12，定位器14将气动信号导通至增压器16，以使弹簧24朝上方移动隔膜
22。随着隔膜22朝上方移动，在壳体26的上腔25a中积累的压强经由控制管线L3排放至大气，增压器16的泄放口 36和导通口 28将空气吸入下壳体26b。上述向大气的排放有助于隔膜22朝上方移动。
[0027]现参照图2，描述图1所示的增压器16的一实施例。一般来说，增压器16包括主体44、增压器模块45以及增压器调节装置52。主体44通常包括下部54、盖部56、以及隔板部58。增压器模块45通常包括内件组件46、控制元件48、隔膜组件50、以及偏置组件49。主体44的下部54限定入口连接30和出口连接32。另外地，下部54限定供应内件开口60、流入室62、流出室64、中间区域66、排放室68、以及旁通通道69。中间区域66设置在流入室62与流出室64之间，且通常限定包括下腹板70和上腹板72的圆柱形腔体。如下文所述，上腹板72包括接收内件组件46的对应部的带螺纹的柱状开口。相似地，供应内件开口 60包括接收内件组件46的一部分的带螺纹的柱状开口。主体44的盖部56设置在隔板部58的与下部54相反的一侧，从而如上所述将隔板部58固定在下部54与盖部56之间。如图3所示，盖部56部分限定可滑动地接收偏置组件49的至少一部分的支持孔(seating bore)51。
[0028]回到图2，内件组件46包括供应内件部件74和排放内件部件76。在所记载的实施例中，供应内件部件74包括柱状套管，其可移除地螺入增压器16的主体44的下部54的供应内件开口60。在可替代的实施例中，供应内件部件74可形成为增压器16的主体44的带有排放内件部件76(在下文中详细描述)的单一或是单体零件。如图2所说明的，供应内件部件74包括裙部80、六角螺母部82、以及弹簧座84。另外地，如图4所说明的，供应内件部件74包括引导孔85，其具有第一环状空间71。引导孔85可滑动地将控制元件48的一部分接收在第一环状空间71内，以引导控制元件48并使装置的操作稳定。
[0029]参照图4，引导孔85通过形成于供应内件部件74的开口87导通至供应室62。如上所述，开口 87包括通孔，其以相对于引导孔85的纵轴具有一定角度地在引导孔85与供应室62之间延伸且在引导孔85与供应室62之间连通。在其它实施例中，开口85可进行不同配置。继续参照图4，供应内件部件74还限定周向槽89，其形成在引导孔85的内侧壁85a上。槽89容纳弹性圈91，弹性圈91例如可包括润滑橡胶O型圈。如下文进一步描述的，开口87和弹性圈91协作，以使衰减不希望的振动的增压器16的操作稳定。
[0030]回到图2，裙部80包括大致中空的柱状构件，其从六角螺帽部82延伸进入主体44的下部54的供应室62。裙部80限定径向延伸的多条通道86。在所示的实施例中，通道86包括柱状孔。因而，通道86沿与裙部80的轴大致垂直的轴延伸。如上所述配置，则在供应端口打开时(未图示)，供应内件部件74的裙部80限制从供应室62经过主体44流至流出室64的流体流动。排放内件部件76包括柱状套筒，其可移除地螺入主体44的中间区域66的上腹板72的柱状开口。在其它实施例中，排放内件部件76可形成为与主体44一体。排放内件部件76还可包括六角螺帽部88、限流器部90、裙部92、以及支持部94。
[0031]排放内件部件76的六角螺帽部88被设置在主体44的排放室68内，并抵靠上腹板72。限制器部90包括设置在上腹板72的柱状开口内的大体实心的柱状构件，并限定多个排放通道96和控制开口97。在所示的实施例中，限制器部90内的通道96包括轴向贯穿排放内件部件76延伸的柱状孔。裙部92从限制器部90延伸进入中间区域66，并限定多个窗98。若如上所述配置，则限制器部90内的多个通道96在流出室64与排放室68之间，经由限制器部90内的多个通道96，提供恒定的流体流动。
[0032]排放内件部件76的支持部94包括设置在主体44的下腹板70的柱状开口内的大体柱状构件。支持部94限定中心孔100和阀座102。中心孔100在此限定为增压器16的“供应端口”。在所记载的实施例中，支持部94还包括外部环状凹槽104，其接收诸如O型圈的密封件106。密封件106在排放内件部件76的支持部94与下腹板70之间提供紧密的流体密封。
[0033]如图2所说明的，增压器16的所记载实施例的控制元件48具有控制元件48，其包括供应塞108、排放塞110、和阀杆112。阀杆112具有中心部112a和引导部112b。中心部112a在供应塞108与排放塞110之间延伸且将它们连接，其可滑动地设置在排放内件部件76的限制器部90的控制开口97内。若如上所述配置，则排放塞110设置在主体44的排放室68内，且供应塞108设置在主体44的供应室62内。更具体地，供应塞108设置在供应内件部件74的裙部80的内侧，且被弹簧114偏置远离供应内件部件74。弹簧114抵接在供应内件部件74的弹簧座84上。弹簧114将控制元件48的供应塞108偏置至与排放内件部件76的支持部94的阀座102接合，由此，关闭“供应端口”100。在所记载的实施例中，供应和排放塞108、110均具有锥形柱状体，其限定截头圆锥体(frustoconical)的支持面。当然可以实施其它的形状，以满足预定的功能。
[0034]参照图4，杆112的引导部112b可滑动地设置在供应内件部件74的引导孔85内，以将弹性圈91设置在引导部112b与引导孔85之间。若这样设置，则弹性圈91会在杆112的引导部112b与引导孔85之间产生摩擦，以消除在增压器16中产生的小振动影响控制元件48的轴向位置的能力。此外地，弹性圈91能在杆112的引导部112b与引导孔85之间被径向压缩，以使弹性圈91用来使引导部112b居中，并消除在增压器16中产生的振动，这也可影响杆112的横向位置。第一或是下导通开口 87，其与引导孔85导通，还通过为可以其他方式压缩并在引导孔85内膨胀的任意气体提供逸出口，以帮助衰减振动，其中，系统中因振动而产生的不受控制的压缩和膨胀可能会在杆112上施加不必要的力。
[0035]也就是说，第一导通开口 87和第一环状空间71产生受限的导通，其起到第一空气弹簧或是衰减器的作用，以提供控制元件48的附加的衰减。下导通开口 87和第一环状空间71在引导孔85与供应支持室83之间形成预定的流体限制。例如，下导通开口 87的直径可以是0.035英寸，第一环状空间71的直径余隙可以是0.024英寸。预定的流体限制为在引导孔85与供应支持室83之间抽吸的流体产生过渡延迟(即建立时间常数)。这种过渡延迟产生第一空气弹簧，其可与在控制元件48中引起的振动对抗。本实施例的供应内件部件74已经被描述成包括弹性圈91和下导通开口 87，替代实施例可包括弹性圈91或是下导通开口 87，因为它们每个都用于降低在控制元件48的位置上的振动效果。
[0036]回到图2，如上述所提及的，增压器16的主体44的隔板部58定位在帽部56与下部54之间。一般地，隔板部58包括环状圈，其限定包括增压器16的泄放口 36的径向通孔。另外地，隔板部58限定与主体44的下部54的旁通通道69对齐的轴向通孔116。泄放口 36提供在主体44的下部54的排放室68与大气之间、经由隔膜组件50的流体连通，将在下文进行描述。
[0037]隔膜组件50包括浮动歧管120，其设置在第一与第二隔膜122、124之间。第一隔膜22包括由已知的隔膜材料制造而成的柔性隔膜，并包括外围部122a和中心部122b。外围部122a在帽部56与增压器16的主体44的隔板部58之间被压缩。外围部122a另外地限定开口126，其与隔板部58的轴向通孔116对齐。第二隔膜124相似地包括由已知的隔膜材料制造而成的柔性隔膜，并包括外围部124a和中心部124b。第二隔膜124的外围部124a在隔板部58与主体44的下部54之间被压缩。外围部124a另外地限定开口 129，其与隔板部58的轴向通孔116对齐。中心部124b进一步限定中心开口 131。歧管120被设置在第一和第二隔膜122、124的中心部122b、124b之间，以将环状通道127限定在歧管120与主体44的隔板部58之间。
[0038]歧管120包括盘片形构件，其可移动地设置在主体44的隔板部58内侧。歧管120限定轴向开口 128、内腔130、和多个径向通道132。轴向开口 128与第二隔膜124中的中心开口131对齐，且在此限定为增压器16的“排放端口”。轴向开口 128装设有支持构件135，其限定阀座137。轴向开口 128提供主体44的下部54的排放室68与歧管120的内腔130之间的流体连通。径向通道132提供歧管120的内腔130与环状通道127之间的流体连通，该环状通道127被设置在歧管120与主体44的隔板部58之间。增压器16的主体44的帽部56包括由流体通道140连接的控制连接34和螺纹孔138。
[0039]另外地，帽部56限定信号室142，其设置在隔膜组件50上方且与控制连接34流体连通。螺纹孔138容纳增压器调节装置52，其在一实施例中能具有调节螺杆。增压器调节装置52能因此调节成对从控制连接34至流出室64的流体流动进行调节。也就是说，增压器调节装置52在控制连接34与流出室64之间产生气动限制。由于该限制，将控制连接34上的大输入信号改变反映在增压器16的隔膜组件50上比反映在致动器12的隔膜22上快。例如，输入信号中的大的突然的改变使压差出现在控制连接34与流出室64之间，并使增压器从静止状态开始活动。当出现这种情况时，隔膜组件50与各自的偏置元件54呈反向移动，这将在下文中描述，以打开供应端口或是排放端口，在增压器16中产生“流入”状态或是“排放”状态，无论哪一种动作都是降低压差所需要的。
[0040]还如图2所示，并如上所提及的，本实施例的增压器16包括设置在隔膜组件50与主体44的帽部56之间的偏置组件49。一般来说，偏置组件49将隔膜组件50偏置到远离帽部56，以使设置在歧管120的轴向开口 128中的支持构件135的阀座137接合控制元件46的排放塞110。上述接合靠近排放端口 128。
[0041 ]参照图3，偏置组件49包括弹簧座53和弹簧55。弹簧座53包括支持杯状件57，其具有底壁59和侧壁61，并在它们之间限定腔63。底壁59还包括诸如铆钉之类的附连装置47，以牢牢地将支持杯状件57经由通孔77附连至隔膜组件50。在一实施例中，侧壁61可以是柱状侧壁，由此限定柱状腔63。支持杯状件57设置在主体44的帽部56与隔膜组件50之间，以使底壁59与隔膜组件50的一部分接触，并使侧壁61可滑动地设置在帽部56的支持孔51中。弹簧55包括设置在支持杯状件57的腔63中的螺旋弹簧，且与支持杯状件57的底壁59和主体44的帽部56中的支持孔51的水平末端面51a接合。若如上所述配置，则弹簧55将支持杯状件57和隔膜组件50偏置成远离帽部56。
[0042]还如图3所示，偏置组件49包括设置在支持杯状件57的侧壁61与主体44的帽部56的支持孔51的内侧壁51b之间的弹性圈65。更具体地，支持杯状件57的侧壁61在外表面61a上限定周向槽67。槽67对弹性圈65进行保持，且能包括润滑橡胶O型圈。在其它实施例中，槽67能形成在用于对弹性圈65进行保持的支持孔51的侧壁51a中。若如上所述配置，则弹性圈65在支持杯状件57与支持孔51之间提供摩擦，以消除在操作过程中由隔膜组件50产生的小幅振动。
[0043]另外地，还如图3所说明的，弹簧座53在支持杯状件57的侧壁61上限定第二或是上导通开口 69。上导通开口 69与弹簧杯状件57中的腔63连通，进而与支持孔51连通，以为支持孔51提供导通，支持孔51也可经由第二环状空间70与限定在隔膜组件50上方的信号室142连通，其中，所述第二环状空间70在支持杯状件57的侧壁61的外表面61a与支持孔51的内侧壁51b之间。上导通开口 69和第二环状空间70产生受限的导通，其起到第二空气弹簧或是减震器的作用，以提供控制元件48的附加的衰减，如下文中详细说明的。
[0044]在所记载的实施例中，上导通开口69限定为在底壁59与槽67之间的位置上贯穿支持杯状件57的侧壁61，所述槽67对弹性圈65进行保持。同样地，上导通开口 69也能描述成限定为在底壁59与弹性圈65之间的位置上贯穿支持杯状件57的侧壁。如上所述，上导通开口69的这种配置与弹性圈65协作起作用，以通过使可能以其他方式困在腔63中的任意空气逸出，来对隔膜组件50提供附加的稳定。
[0045]也就是说，如在上述同样地描述，上导通开口69与第二环状空间70协作，在腔63与信号室142之间形成预定的流体限制。例如，上导通开口 69的直径可以是0.035英寸，第二环状空间70的直径余隙可以是0.004英寸。预定的流体限制为在腔63与信号室142之间抽吸的流体产生过渡延迟(即建立时间常数)。上述过渡延迟产生可阻止偏置组件的运动的第二空气弹簧，由此提供抵抗这种运动的衰减力，其随后对隔膜组件50和控制元件48的运动进行衰减。
[0046]还应当理解，附连装置47牢固地将支持杯状件57和第二空气弹簧连接至隔膜组件。第二空气弹簧与隔膜组件的直接耦接基本上消除了在振动过程中空气弹簧与隔膜组件50的去耦，以在不稳定的操作条件下提高衰减(S卩，在腔63中抽至部分真空可将支持杯状件57与隔膜组件50去耦)。此外地，在支持杯状件57与隔膜组件50之间的刚性连接沿着纵轴提供隔膜组件50的引导和另外的定向稳定性，其中，所述纵轴是由控制元件48经由支持杯状件57的侧壁61与支持孔51的内侧壁51b限定的。
[0047]本实施例的偏置组件49包括弹性圈65和上导通开口69及第二环状空间70，以提供对隔膜组件50的稳定性，替代实施例可以只包括弹性圈65或是上导通开口 69及第二环状空间70。
[0048]如上所述，为了朝下方对致动器12进行致动，定位器14发送气动信号至增压器16。根据气动信号的流动，气动信号通过自身对致动器12进行致动，或是气动信号使增压器16启动，其中，该增压器16通过由调节器18供应的流体补充。
[0049]例如，若如上所述，气动信号不足以使增压器16启动，则流体从控制连接34、穿过帽部56中的流体通道140、从增压器调节装置52的下方并经由隔板部58中的轴向通孔116和主体44的下部54中的旁通通道69，进入主体44的下部54的流出室64。流体从那里离开主体44，并经由出口连接32进入致动器12的致动器供应端口42，以使隔膜22朝下方移动。
[0050]气动信号对致动器12进行致动，其还被提供至由主体44的帽部56限定的信号室142。另外地，稳定的气动供应被不变地从调节器18提供至主体44的下部54的供应室62(示于图1)。
[0051]为了描述，通过增压器16的压差被限定成出现在隔膜组件50上、即在信号室142与排放室68之间的压差。由于排放室68与主体44的下部54的输出室64(经由排放内件部件76中的排放通道96)连续地流体连通，因此，也可以说通过增压器16的压差被限定成出现在信号室142与输出室64之间的压差。
[0052]若通过增压器16的压差是非实质的，则如图2所示，增压器维持静止或是中立状态，在该状态下，控制元件48的供应和排放塞108、110保持处于基本零流动或是关闭位置，供应和排放塞108、110与各自的供应和排放端口 100、128的阀座102、137密封地接合。若如上所述设置，隔膜组件50保持在静态的空载或是中立位置。上述位置由弹簧114和弹簧136协助，其中，所述弹簧114将供应塞108偏置成与供应端口 100接合，所述弹簧136将隔膜50偏置成与排放塞110接合。相反，通过增压器16的实质的压差是足够大至影响隔膜组件50的压差，无论相对于图2所示的增压器16的方向朝上或是朝下移动控制元件48。
[0053]当控制器20命令定位器14如图1和图2所示朝上方冲击致动器12时，定位器14通过调整隔膜组件50上的压差来响应，以使增压器16从其静止状态移位。例如，使传输至增压器16的气动信号降低。这使得信号室142内的压强降低至低于流出室64内的压强。隔膜组件50朝上方升起，而弹簧114使控制元件48朝上方偏置，以使供应塞108相对于供应端口 100的阀座102密封，从而确保供应管路关闭。
[0054]在供应管路关闭的情况下，控制元件48不能朝上方移动，但来自流出室64的背压克服弹簧136的力使隔膜组件50进一步朝上方移动。这使隔膜组件50朝远离控制元件48的排放塞110移动，并打开排放端Π128，来产生“排放”状态。在排放端Π128打开的状态下，增压器16在流出室64与泄放口36之间限定“排放路径”。也就是说，流出室64内的被加压后的流体经由排放内件部件76中的通道96流至排放室68，接着经由排放端口 128流至歧管120的中心腔130，并经过歧管120中的径向通道132，从泄放口 36流至大气。
[0055]当控制器20命令定位器14朝下方冲击致动器12时，定位器14通过调整隔膜组件50上的压差来响应，以使增压器16从其静止状态移位。例如，在操作过程中，当信号室142中的压强实质上大于排放室68中的压强，诸如当定位器14输送高流体流动至控制连接34时，能实现正压差环境。这种情况可能是在控制器20驱动定位器14朝下方冲击致动器12时发生，如图1和图2所示。高流体流动朝下方对隔膜组件50施力，其使控制元件48朝下方移动，由此，确保排放塞110相对于排放端口 128关闭，并使供应塞108远离供应端口 100移动。
[0056]因而，增压器16在“流入”状态下操作，随后打开“供应路径”，其提供从调节器18经由增压器16至致动器12的流体流动。具体地，来自调节器18的流体流入供应室62，接着经过供应端口 100和流出室64，经由出口连接32，流至致动器12。此外地，由于流出室64还经由排放内件部件76内的排放通道96与排放室68恒定流体连通，因此，常规室64内的压强也被反映在隔膜组件50的第二隔膜124上。
[0057]当增压器16在供应路径或是排放路径打开的状态下操作时，流体流过装置。在完成诸如朝上方或是下方冲击等所命令的动作之后，增压器16将返回至其静止或是中立状态，在该状态下，控制元件48的供应和排放塞108、110保持处于基本零流动或是关闭位置，如图2所示。但是，在操作过程中，增压器可能快速且临时地从“流入”状态转变至“排放”状态。流体流动中的这种快速改变经常包括压强变动，其能引起增压器16的不同部件不希望地振动。例如，如上述所提及的，经过增压器16的流体流动能使隔膜组件50的位置和/或控制元件48经历较小的波动。这些位置上的波动能进一步引起流体流动，其会在某些操作条件下产生不希望的可闻噪声。同样地，所记载的增压器16可以有利地装设有弹性圈65、91，它们分别设置成围绕偏置组件49的支承杯状件57和杆112的引导部112b。这些弹性圈65、91均用来使各自的部件对齐、对系统中的振动影响进行衰减并且稳定系统。
[0058]此外地，所记载的增压器16可包括第一或是第二空气弹簧，其分别包括上和下导通开口 69、87、在偏置组件49的支承杯状件57中的第一和第二环状余隙70、71和供应内件部件74。如上所述，这些第一和第二空气弹簧对支持孔51和引导孔85提供减震器功能，以进一步对增压器16中的振动效果进行衰减。同样地，在此记载的增压器16有利地对隔膜组件50和/或控制元件48上的振动效果进行衰减，以在操作过程中实质上减少和/或消除不希望的可闻噪声。
[0059]在此描述的增压器16包括弹性圈和导通开口，用于对偏置组件49和杆112的引导部112b进行滑动布置，但增压器16的替代实施例可仅包括弹性圈和/或导通口，用于偏置组件49和杆112中的一个。例如，在一替代实施例中，增压器16可包括偏置组件49中的弹性圈65和/或开口 69，而不包括供应内件部件74中的弹性圈91和/或开口 87。此外地，另一替代实施例可包括供应内件部件74中的弹性圈91和/或开口 87，而不包括偏置组件49中的弹性圈65和开口 69。上述替代中的任意一个均可通过提供至少一定程度的衰减至增压器16来减少振动，这一衰减在其他情况下并不存在。
[0060]此外地，支持杯状件57和供应内件部件74均描述成分别具有一个导通开口69、87，在替代实施例中，这些部件可包括大于一个起到导通功能的开口。相似地，偏置组件49和供应内件部件74的任意一个或是全部可包括比附图中表示的单个弹性圈67、91多的弹性圈。
[0061]在又一实施例中，参照图5，内件组件246包括单体供应排放内件部件276。在所记载的实施例中，供应排放内件部件276包括柱状弹簧座274，其可移除地螺入供应排放内件开口 260。另外地，如图5所说明的，供应排放内件部件276包括引导孔285，其具有环状空间271。引导孔285可滑动地将控制元件248的一部分接收在环状空间271内，以引导控制元件248并使装置的操作稳定。弹簧座274优选具有通孔251，以消除因控制元件248在引导孔285内的移动而产生的任何气动阻力。另外地，说明了用于上空气弹簧的替代实施例。
[0062]还如图5所示，偏置组件249设置在隔膜组件250与主体244的帽部256之间。一般来说，偏置组件249将隔膜组件250偏置到远离帽部256，以使设置在轴向开口 228中的支持构件235的阀座237与控制元件246的排放塞210接合。上述接合关闭排放端口 228。
[0063]参照图5，偏置组件249包括弹簧座253和弹簧255。弹簧座253包括支持杯状件257，其具有底壁259和侧壁261，并在它们之间限定腔263。支持杯状件257被牢固地附连至隔膜组件250。在一实施例中，侧壁261可以是柱状侧壁，由此限定柱状腔263。支持杯状件257设置在主体244的帽部256与隔膜组件250之间，以使底壁259与隔膜组件250的一部分接触，并使侧壁261可滑动地设置在帽部256的支持孔251中。弹簧255包括设置在支持杯状件257的腔263中的螺旋弹簧，且与支持杯状件257的底壁259和主体244的帽部256中的支持孔251的水平端面251a接合。若如上所述配置，则弹簧255将支持杯状件257和隔膜组件250偏置成远离帽部256。
[0064]还如图5所示，偏置组件249包括设置在支持杯状件257的侧壁261与主体244的帽部256的支持孔251的内侧壁251b之间的弹性圈265。更具体地，支持杯状件257的侧壁261在外表面261a上限定周向槽267。槽267对弹性圈265进行保持，且能包括润滑橡胶O型圈。在其它实施例中，槽267能形成在支持孔251的侧壁251a中，用于对弹性圈265进行保持。若如上所述配置，则弹性圈265在支持杯状件257与支持孔251之间提供摩擦，以消除在操作过程中由隔膜组件250产生的较小的振幅。
[0065]另外地，还如图5所说明的，支持孔251在支持孔251的侧壁261上限定第二或是上导通开口 269。上导通开口 269与支持杯状件257中的腔263导通，以在隔膜组件250上方提供用于支持孔251的导通。上导通开口 269产生受限的导通，其起到空气弹簧或是减震器的作用，以提供控制元件248的附加的衰减，如下文中详细说明的。
[0066]在所记载的实施例中，上导通开口269限定为在支持杯状件257和槽267上方的位置上贯穿支持孔251的侧壁261，所述槽267对弹性圈265进行保持。上导通开口 269的这种配置与弹性圈265协作起作用，以通过使可能以其他方式困在在腔263中的任意空气逸出，来对隔膜组件250提供附加的稳定。
[0067]这与如上所述相似地，上导通开口269形成预定的流体限制，其有助于稳定增压器。例如，上导通开口 269的直径可以是0.035英寸。预定的流体限制为在腔263与信号室142之间抽吸的流体产生过渡延迟(即建立时间常数)。上述过渡延迟产生可阻止偏置组件的运动的第二空气弹簧，由此提供抵抗这种运动的衰减力，其随后对隔膜组件250和控制元件248的运动进行衰减，其在增压器26中提供附加的稳定。
[0068]现参照图6A和图6B，如上所述，增压器16的下部54还包括多个安装面27a、27b、27c、27d，其绕纵轴Z呈大致矩形布置，由此在下部54上限定立方体形的体积。安装面27a-27d适于可操作地耦接至安装板23，其可滑动地将增压器16接至致动器12，在下文中将详细说明。下部54可包括多个通孔(未图示)，以将增压器16耦接至安装板23。例如，安装板23可包括螺纹孔31a-31d，以通过紧固件29a-29d将增压器16螺旋连至安装板。如图6A所示，安装板23通过在安装板23上的切孔33a和33b而可适应多种安装位置或是替代类型的致动器。具体地，切孔33a-33b提供增压器/致动器组件，以使供应管能够以最小弯曲闭合地耦接，以实质减少管的长度并减少增压器16耦接至致动器的耦接力矩。另外地，只要安装板适于实质减少增压器相对于致动器的耦接力矩，则安装板可以具有多种几何形状，诸如正方形、矩形、L形，其可根据致动器的类型或是安装位置来确定。应当理解，增压器16也可不需要使用先前描述的安装板，而直接连至致动器。例如，致动器可包括安装面板，其允许增压器直接紧固或是螺至致动器。
[0069]此外，如图6B所示，安装面27a_27d中的至少一个可包括管安装件39，以引导和稳定附加的管，诸如器具或是控制管。管安装件39可包括夹具或是块设置，以通过安装面27a-27d并经由通孔将控制管直接耦接至致动器。所示的实施例提供能实质地使长度最小化的管连接。这种管布置降低成本并增加对振动引起的故障的防护，且可配置成将单一管或是多个管引导到接近增压器16。
[0070]现参照图7，说明根据本发明的原理构造而成的双动式活塞致动器组件210的立体图。具体地说，致动器组件210包括致动器212、定位器214、和增压器216a-216f。致动器212适合于可操作地耦接至控制阀(未图示)，其装配有可动控制元件，用于对流过诸如流体分配系统或是其它流体管理系统等系统的流体流动进行控制。多个增压器216a-216f包括对应的入口连接230&、23013、230(3(未图示)、230(1、23(^、23(^、出口连接2323(未图示)、23213、232(:(未图示)、232(1、2326、232匕控制连接2343、23413、234(3(未图示)、234(1、2346、2341和泄放口236&(未图示)、23613、236(3(未图示)、236(1、2366、236€。定位器214包括流体供应入口(未图示)和双输出240a、240b，以通过增压器216a_216f驱动双动式活塞致动器212。致动器212包括下致动器供应端口 242a、242b、和242c和上致动器供应端口 242d、242e和242f，以接收或是排放用于增压器216a-216f的气动信号。致动器212、定位器214、增压器116a-116f通过多个流体管线连通。定位器214的输出240a-240b通过输出信号管线L2’和L2”与增压器216a-216f的控制连接234a-234f流体连通。增压器216a-216f的输出连接232a-232f通过流体输出管线L3’、L3”、L3” ’(未图示)和L4’、L4”、L4” ’而与致动器212的致动器供应端口242a-242f流体连通。增压器216a-216f可通过供应连接221a、221b、和221c耦接至流体供应。如上所述，较大的阀应用需要高容量增压器，其转而需要较大直径的管，以维持较大的Cv。所记载的实施例提供牢固耦接的高流动容量增压器布置，其可滑动地耦接至致动器，以实质减少由振动相关的故障。
[0071]也就是说，如上所述的布置优选将增压器连至致动器，以使增压器出口连接可以与较大直径的管和致动器端口“轴对齐”，将增压器连接至上或是下致动器端口。应当理解，这种连接不仅使要求将增压器连接至致动器的管的全长最小化，而且实质上消除了管弯曲，以提供增压器与致动器的闭合的耦接。这显著地减少了增压器相对于致动器的总力矩，由此，实质减少了在增压器和其相应的管上的由振动引起的周期应力的效果。
[0072]鉴于如上说明，应当理解，本发明的范围既不局限于参照附图加以描述的特定实施例，也不局限于在此描述的各种替代实施例，而是包括由后文权利要求书中限定的本发明的精神的任何实施例。
【主权项】
1.一种致动器组件，包括: 流体致动器； 定位器；以及 增压器，所述增压器具有多个安装面，其绕纵轴Z呈大致矩形布置，适于可操作地将所述增压器耦接至所述致动器。2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个安装面在所述增压器的下部限定立方体形的体积。3.如前述任一权利要求所述的组件，其特征在于，安装板适于可滑动地将所述增压器附连至所述致动器。4.如前述任一权利要求所述的组件，其特征在于，所述安装板实质减少所述增压器耦接至所述致动器的耦接力矩。5.如前述任一权利要求所述的组件，其特征在于，管引导件可操作地连接至所述多个安装面的至少一个。
【文档编号】F15B3/00GK105889156SQ201610160305
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2011年9月9日
【发明人】M·K·洛弗尔, R·J·杰瓦劳斯科斯, G·L·斯科特, K·W·琼克, M·斯蒂埃尔
【申请人】费希尔控制国际公司