專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電致動(dòng)器的耦接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)大體上涉及電致動(dòng)器，更具體地，涉及用于電致動(dòng)器的耦接裝置
背景技術(shù)：
在過(guò)程控制系統(tǒng)中通常使用控制閥(例如滑動(dòng)桿閥)來(lái)對(duì)エ藝流的流動(dòng)進(jìn)行控制?？刂崎y通常包括可使控制閥的操作自動(dòng)化的致動(dòng)器(例如電致動(dòng)器、液壓致動(dòng)器等)。諸如閘式閥、球心閥、膜板閥、夾管閥和角閥之類(lèi)的滑動(dòng)桿閥通常具有閥桿(例如滑動(dòng)桿)，該閥桿在打開(kāi)位置與關(guān)閉位置之間驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)控制構(gòu)件(例如閥塞)。電致動(dòng)器經(jīng)常采用經(jīng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(例如一個(gè)或多個(gè)齒輪)可操作地耦接至流動(dòng)控 制構(gòu)件的電動(dòng)機(jī)。在操作中，當(dāng)將電源供給至電動(dòng)機(jī)時(shí)，電致動(dòng)器使流動(dòng)控制構(gòu)件在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間移動(dòng)，以對(duì)流過(guò)閥的流體進(jìn)行調(diào)節(jié)。在閥關(guān)閉時(shí)，流動(dòng)控制構(gòu)件通常構(gòu)造成密封地接合設(shè)置在流動(dòng)路徑內(nèi)的環(huán)狀或圓周的密封件(例如閥座)，以防止在閥的入口與出口之間的流體流動(dòng)。在閥處于關(guān)閉位置且電源被提供至電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)通常對(duì)流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供足夠的閥座載荷，以確保流體流動(dòng)控制構(gòu)件與閥的閥座密封接合。在從電動(dòng)機(jī)上撤去電源時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(例如蝸輪)可維持流體流動(dòng)控制構(gòu)件相對(duì)于閥座的位置，并可防止流體流動(dòng)控制構(gòu)件朝相反或相対的方向(例如朝遠(yuǎn)離閥座的方向)的實(shí)質(zhì)移動(dòng)。但是，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能無(wú)法對(duì)流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供充分的或足夠的閥座載荷，以確保流體流動(dòng)控制構(gòu)件與閥座密封接合。其結(jié)果是，流體可能在閥的入口與出口之間經(jīng)由閥泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)例中，耦接裝置包括耦接組件，其可操作地將流體閥的流體流動(dòng)控制構(gòu)件與電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦接。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得該耦接組件朝第一直線方向移動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得該I禹接組件朝與該第一方向相反的第二直線方向移動(dòng)。該耦接組件包括偏置元件，在該流體流動(dòng)控制構(gòu)件與該流體閥的閥座密封接合且撤除對(duì)該電致動(dòng)器的電源時(shí)，該偏置元件被撓曲，從而對(duì)該流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供閥座載荷。在另ー個(gè)實(shí)例中，耦接組件包括驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，其可操作地耦接至電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可使該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件在第一位置、第二位置以及第三位置之間移動(dòng)。殼體可滑動(dòng)地接收該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的至少一部分。偏置元件設(shè)置在表面與該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件之間，從而在該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件處于所述第三位置時(shí)，該偏置元件撓曲，從而在撤除對(duì)該電致動(dòng)器的電源時(shí)，對(duì)與流體閥的閥座密封地接合的流體流動(dòng)控制構(gòu)件施加閥座載荷。在又一個(gè)實(shí)例中，耦接裝置包括用于將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為耦接組件的直線運(yùn)動(dòng)的裝置。該耦接組件包括用于將該用于轉(zhuǎn)換的裝置耦接至閥桿的裝置。該用于耦接的裝置包括開(kāi)ロ，其經(jīng)由該用于耦接的裝置的第一端可滑動(dòng)地接收該用于轉(zhuǎn)換的裝置，并經(jīng)由該用于耦接的裝置的第二端接收該閥桿。該耦接組件還包括用于提供閥座載荷的裝置，其在流體閥的耦接至所述閥桿的流動(dòng)控制構(gòu)件與所述流體閥的閥座密封接合、所述用于提供閥座載荷的裝置撓曲、并撤除對(duì)所述電致動(dòng)器提供的電源時(shí)，對(duì)所述流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供閥座載荷。


圖I示出在此描述的示例性控制閥組件。圖2示出用于實(shí)現(xiàn)圖I的示例性控制閥組件的在此描述的示例性耦接組件。
圖3示出位于打開(kāi)位置的圖I的示例性控制閥組件。圖4示出位于中間位置的圖I的示例性控制閥組件。圖5示出位于關(guān)閉位置的圖I的示例性控制閥組件。圖6A至圖6C示出用于圖I至圖5的示例性致動(dòng)器的另ー示例性控制閥組件。
具體實(shí)施例方式一般來(lái)說(shuō)，在撤去對(duì)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供的電源時(shí)，在此描述的示例性電致動(dòng)器對(duì)流體閥提供閥座載荷。在此描述的示例性電致動(dòng)器可在不耗費(fèi)電カ的情況下提供閥座載荷。更具體地，示例性電致動(dòng)器可包括偏置単元，用以在流體流動(dòng)控制構(gòu)件與閥座密封接合且電致動(dòng)器(例如電動(dòng)馬達(dá))沒(méi)有接收電源時(shí)對(duì)閥的流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供閥座載荷。例如，偏置元件可實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)彈簧，其在流體流動(dòng)控制構(gòu)件與閥座密封接合(例如關(guān)閉位置)且電源無(wú)法對(duì)電致動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)提供電源時(shí)，對(duì)可操作地耦接至電致動(dòng)器的流體流動(dòng)控制構(gòu)件(例如閥塞)提供閥座載荷。相反，某些已知的電致動(dòng)器使用偏置元件、離合器和致動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜組合，以在電致動(dòng)器處于防故障狀態(tài)時(shí)提供足夠的閥座載荷。換言之，已知的電致動(dòng)器可包括偏置元件，用以在例如電源故障時(shí)使閥的流動(dòng)控制構(gòu)件移動(dòng)至關(guān)閉位置。因此，若發(fā)生電源故障時(shí)流體閥處于打開(kāi)位置，則偏置元件使流體流動(dòng)控制構(gòu)件移動(dòng)至關(guān)閉位置。但是，上述已知的致動(dòng)器經(jīng)常包括復(fù)雜的組件。另外地，具有防故障裝置的某些已知的致動(dòng)系統(tǒng)通常包括可使防故障裝置運(yùn)行的離合器式齒輪變速箱。換言之，驅(qū)動(dòng)組件通常必須可操作地與例如齒輪傳動(dòng)器解耦，以使防故障裝置能夠運(yùn)行。但是，離合器式齒輪變速箱相對(duì)昂貴，不易操作，增大了閥和致動(dòng)器組件的外殼尺寸，且在致動(dòng)器中涉及復(fù)雜的組件。另外地，在某些應(yīng)用中，可能不需要和/或不希望有這樣的防故障裝置，由此會(huì)不必要地增加控制閥組件的成本。圖I示出在此描述的示例性控制閥組件100?？刂崎y組件100包括電致動(dòng)器102，其經(jīng)由耦接組件106可操作地耦接至流體閥104。流體閥104包括閥體108，其在入口 112與出口 114之間限定流體流動(dòng)通道110。流體流動(dòng)控制構(gòu)件116 (例如閥塞)設(shè)置在流體流動(dòng)通道110內(nèi)，并包括接合面118，其與閥座120密封接合，以控制在入口 112與出口 114之間經(jīng)由端ロ區(qū)域或孔ロ 122的流體流動(dòng)。閥桿124在第一端126處耦接(例如螺紋耦接)至流體流動(dòng)控制構(gòu)件116，且在第二端128處經(jīng)由耦接組件106可操作地耦接至電致動(dòng)器102。閥帽130耦接至閥體108，且包括孔腔132，以可滑動(dòng)地接收閥桿124。閥帽130容納閥填充組件134，該閥填充組件134提供密封，以對(duì)抗流過(guò)流體閥104的エ藝流的壓力，從而防止流過(guò)閥桿124的エ藝流的泄漏和/或保護(hù)環(huán)境以免危險(xiǎn)或污染流體擴(kuò)散。在本實(shí)施例中，電致動(dòng)器102具有電動(dòng)機(jī)136，其可經(jīng)由例如緊固件140和/或其它任何合適的緊固裝置耦接至電致動(dòng)器102的殼體138。電動(dòng)機(jī)136可以是任何的電動(dòng)機(jī)，諸如交流(AC)電動(dòng)機(jī)、直流(DC)電動(dòng)機(jī)、變頻電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)或任何其它合適的電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。電動(dòng)機(jī)136可操作地耦接至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)142。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)142包括驅(qū)動(dòng)構(gòu)件或輸出軸144，其經(jīng)由設(shè)置在電致動(dòng)器102的殼體138內(nèi)的傳動(dòng)器(未圖示)(例如齒輪傳動(dòng)器)可操作地耦接至電動(dòng)機(jī)136。如圖所示，輸出軸144是螺栓。但是，在其它實(shí)施例中，輸出軸144可以是齒輪系統(tǒng)、滾珠絲杠系統(tǒng)、導(dǎo)螺桿系統(tǒng)和/或任何其它合適的傳動(dòng)系統(tǒng)，以將電動(dòng)機(jī)136的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥桿124的直線運(yùn)動(dòng)。雖未圖示，但傳動(dòng)器可以是具有正齒輪、行星齒輪的齒輪傳動(dòng)器或齒輪箱，或是任何其它合適的傳動(dòng)器。傳動(dòng)器可構(gòu)造成使電動(dòng)機(jī)136產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩放大,并將該放大后的轉(zhuǎn)矩傳送至輸出軸144。傳送至輸出軸144的放大后的轉(zhuǎn)矩可使流動(dòng)控制構(gòu)件116以更大的力與閥座120接合，進(jìn)而提供與閥座120更緊的密封接合，以在流動(dòng)控制構(gòu)件116與閥座120 密封接合且有電源提供至電動(dòng)機(jī)136時(shí)防止流體流過(guò)閥體108。此外，通過(guò)配置成放大電動(dòng)機(jī)136產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)器，可以使用相對(duì)較小尺寸的電動(dòng)機(jī)136對(duì)流動(dòng)控制構(gòu)件116進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。例如，由傳動(dòng)器提供的轉(zhuǎn)矩放大量能夠根據(jù)齒輪的尺寸(例如直徑、齒輪齒數(shù)等)變化。在其它實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)136可直接耦接至輸出軸144或閥桿124的第二端128。在這種直接驅(qū)動(dòng)的構(gòu)造中，電動(dòng)機(jī)136直接驅(qū)動(dòng)輸出軸144或閥桿124，而不需要任何諸如傳動(dòng)件之類(lèi)的中間機(jī)構(gòu)或器件。如圖2所示，耦接組件106包括殼體202、可滑動(dòng)地耦接至該殼體202的驅(qū)動(dòng)耦接器或驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204以及偏置元件206。殼體202具有主體207 (例如圓筒狀主體、長(zhǎng)方形主體等)，其在殼體202的第一端210和殼體202的與第一端210相反的第二端212之間具有孔ロ或開(kāi)ロ 208。如圖所示，靠近第一端210的開(kāi)ロ 208的直徑比靠近第二端212的開(kāi)ロ 208的直徑小，以提供臺(tái)階形表面或肩部214(例如與殼體202 —體形成)。在其它實(shí)施例中，凸緣(未圖示)可耦接至殼體202，以提供臺(tái)階形表面或肩部214。此外，如圖所示，靠近第二端212的開(kāi)ロ 208包括螺紋部216，其可螺紋地接收插入件218 (例如緊固件、螺母等)。插入件218包括主體部220，其具有內(nèi)螺紋孔口和外螺紋外部224，其中，上述內(nèi)螺紋孔ロ用于接收閥桿124的螺紋部222。外螺紋外部224經(jīng)由開(kāi)ロ 208的螺紋部216將插入件218螺紋耦接至殼體202，由此將閥桿124耦接至殼體202。但是，在其它實(shí)施例中，殼體202可構(gòu)造成接收閥桿124的螺紋部222。在另外的實(shí)施例中，插入件218可經(jīng)由緊固件(例如螺栓、鉚釘、銷(xiāo)等)、過(guò)盈配合、壓合配合和/或任何其它合適的緊固裝置緊固至殼體202 (例如殼體202的第二端212)。驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204包括主體部226 (例如圓筒狀主體部)和凸緣部228。主體部226包括螺紋孔230，用以可螺紋地接收輸出軸144的螺紋部232。凸緣部228設(shè)置或捕獲在殼體202的開(kāi)ロ 208內(nèi)，位于偏置元件206與殼體202的肩部214之間。凸緣部228對(duì)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204進(jìn)行保持，以將驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204可操作地耦接至殼體202。偏置元件206設(shè)置在殼體202內(nèi)，位于插入構(gòu)件218 (或閥桿)與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的凸緣部228之間。在本實(shí)施例中，偏置元件206包括一疊蝶形彈簧。通常來(lái)說(shuō)，蝶形彈簧可提供相對(duì)較高的載荷，該載荷與作用在蝶形彈簧上的行程或變形相關(guān)。因此，其結(jié)果是，示例性耦接組件106可構(gòu)造成具有相對(duì)較小的尺寸，因而減小了控制閥組件100的整體外殼或尺寸。在其它實(shí)施例中，偏置元件206可以是螺旋彈簧、彈簧墊圈和/或任何其它合適的偏置元件。
在其它實(shí)施例中，偏置元件206可以設(shè)置殼體202內(nèi)，位于凸緣228與肩部214之間。在其它實(shí)施例中，偏置元件(例如彈簧)可設(shè)置在殼體138的一端234與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204之間。在其它實(shí)施例中，耦接組件106和/或偏置元件206可構(gòu)造成朝與圖2所示的示例性耦接組件106中提供的閥座載荷的方向相反的方向提供閥座載荷。這種構(gòu)造可使耦接組件106用于具有流體控制構(gòu)件和閥座的流體閥，該流體閥在構(gòu)造上與圖I所示的相反(例如推開(kāi)式流體閥)。參照?qǐng)D3，流體閥104被示出為在打開(kāi)位置300上，并且耦接組件106的偏置元件206處于第一或?qū)嵸|(zhì)沒(méi)有撓曲的狀態(tài)302。圖4示出了位于關(guān)閉位置400的流體閥，但示出耦接組件106的偏置元件206處于實(shí)質(zhì)沒(méi)有撓曲的狀態(tài)402。圖5示出了位于關(guān)閉位置500的流體閥，其示出偏置元件206處于實(shí)質(zhì)撓曲的狀態(tài)502，以對(duì)流動(dòng)控制構(gòu)件116提供閥座載荷504。參照?qǐng)D3至圖5，在操作中，如圖3所示，電動(dòng)機(jī)136在圍繞軸306的第一方向304上(例如，順時(shí)針?lè)较?驅(qū)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸144，以使流體閥104朝打開(kāi)位置300移動(dòng)，或如圖4和圖5所示，在圍繞軸306的與第一方向304相反的第二方向404上(例如，逆時(shí)針?lè)较?驅(qū)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸144，以使流體閥104朝關(guān)閉位置400和500移動(dòng)。為了使流體閥104朝打開(kāi)位置300移動(dòng)，將電源提供至電動(dòng)機(jī)136。傳動(dòng)器(未圖示)可使輸出軸144繞軸306朝第一方向304(例如順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出軸144朝第一方向304的轉(zhuǎn)動(dòng)使得耦接組件106以沿著軸306直線運(yùn)動(dòng)的方式朝遠(yuǎn)離流體閥104的方向移動(dòng)。更具體地，在輸出軸144朝第一方向304轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸144的螺紋部232在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的螺紋孔230內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204朝沿軸306的方向直線移動(dòng)，以使凸緣部228與殼體202的肩部214接合。驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的凸緣部228與殼體202的肩部214接合，以使殼體202朝遠(yuǎn)離流體閥104的直線方向移動(dòng)。接著，殼體202使得流動(dòng)控制構(gòu)件116朝遠(yuǎn)離閥座120的方向移動(dòng)，以允許或增加流過(guò)入口 112與出口 114之間的流體流動(dòng)通道110的流體流動(dòng)。為了使流體閥104朝如圖4所示的關(guān)閉位置400移動(dòng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)136提供電源，以使輸出軸114經(jīng)由傳動(dòng)器朝第二方向404(例如逆時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出軸144朝第二方向404的轉(zhuǎn)動(dòng)使得耦接組件106沿著軸306朝閥體108的方向直線移動(dòng)。更具體地，輸出軸144的螺紋部232在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的螺紋孔230內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204在沿軸306的方向直線移動(dòng)。接著，耦接組件106使流動(dòng)控制構(gòu)件116朝閥座120移動(dòng)，以限制或防止在入口 112與出口 114之間的流體流動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204朝流體閥104移動(dòng)時(shí)，偏置元件206提供偏置力，并處于實(shí)質(zhì)沒(méi)有撓曲的狀態(tài)402。由偏置元件206提供的偏置力使得驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204能夠?qū)んw202沿直線方向朝向流體閥104移動(dòng)。另外地，由偏置元件206提供的偏置カ實(shí)質(zhì)減少或消除可能發(fā)生在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204、殼體202、閥桿124等之間的空轉(zhuǎn)。換言之，當(dāng)耦接組件106在圖3所示的位置與圖4所示的位置之間移動(dòng)吋，由偏置元件206提供的偏置力可使耦接組件106作為實(shí)質(zhì)一體結(jié)構(gòu)移動(dòng)。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，偏置元件206可構(gòu)造成在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204使殼體202朝閥體108移動(dòng)之前撓曲，其也可實(shí)質(zhì)減少或防止在殼體202、驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204、閥桿124或控制閥組件100的其它任何組件之間的空轉(zhuǎn)。在閥102處于關(guān)閉位置400時(shí)，流體流動(dòng)控制構(gòu)件116的接合面118與閥座120密封接合，以防止流過(guò)閥102的流體流動(dòng)。在此位置上，由于閥桿124經(jīng)由插入件218剛性耦接至殼體202，且流體流動(dòng)控制構(gòu)件116與閥座120接合(例如行程或沖程位置的一端)，因此，殼體202不再進(jìn)一步朝閥座120移動(dòng)。但是，由于驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204可滑動(dòng)地耦接至殼體202，因此，電動(dòng)機(jī)136繼續(xù)沿直線方向朝向閥座120驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204，以使偏置構(gòu)件206如圖5所示撓曲或壓縮。換言之，殼體202保持在圖4所示的位置上，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的凸緣部228可朝遠(yuǎn)離殼體202的肩部214的直線方向移動(dòng)，以使偏置元件206如圖5所示偏置或壓縮。在如圖5所示位于關(guān)閉位置500時(shí)，在對(duì)電動(dòng)機(jī)136提供電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)136對(duì)流體流動(dòng)控制構(gòu)件116提供閥座載荷。但是，在從電動(dòng)機(jī)136撤除電源時(shí)，流動(dòng)控制構(gòu)件116可能缺乏足夠的或充足的閥座載荷，以與閥座120密封接合。盡管電動(dòng)機(jī)136和/或傳動(dòng) 器的反向驅(qū)動(dòng)阻力保持驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的位置或防止驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的直線運(yùn)動(dòng)，但是，當(dāng)電源從電動(dòng)機(jī)136撤除吋，電動(dòng)機(jī)136和/或傳動(dòng)器的反向驅(qū)動(dòng)阻力可能不夠保持或提供閥座載荷至流動(dòng)控制構(gòu)件116。在流動(dòng)控制構(gòu)件116與閥座120密封接合時(shí)，足夠的或充足的閥座載荷可防止流過(guò)孔ロ 122的流體泄漏。換言之，足夠的或充足的閥座載荷保持流體流動(dòng)控制構(gòu)件116與閥座120密封接合，以實(shí)質(zhì)防止流過(guò)流體閥104的通道210的流體流動(dòng)。若缺少這種閥座載荷，即便在流體流動(dòng)控制構(gòu)件116的密封面118與閥座120接合吋，流體也可能會(huì)流過(guò)孔ロ 122泄漏。若在流動(dòng)控制構(gòu)件116與閥座120密封接合的同時(shí)從電動(dòng)機(jī)136撤除電源，則耦接組件106提供機(jī)械閥座載荷504，以維持或保持流體流動(dòng)控制構(gòu)件116與閥座120密封接合。例如，可能需要將流體閥104保持或維持在關(guān)閉位置400上，以防止在緊急情況、電源故障時(shí)、或是在撤除或關(guān)閉了對(duì)電致動(dòng)器102(例如電動(dòng)機(jī)136)提供的電源供應(yīng)時(shí)的溢出(例如化學(xué)溢出)。否則，例如在停電時(shí)無(wú)法對(duì)流體流動(dòng)控制構(gòu)件116提供足夠的或充足的閥座載荷，可能導(dǎo)致流體流過(guò)在入口 112與出口 114之間的閥104的孔ロ 122。例如，在入ロ 112處的加壓流體的壓カ可能對(duì)流體流動(dòng)控制構(gòu)件116提供力(例如在圖5定向中沿朝閥帽130的方向)，從而可使流體流動(dòng)控制構(gòu)件116的密封面118朝遠(yuǎn)離閥座120的方向移動(dòng)，且允許流體向出ロ 114流動(dòng)或泄漏。因此，在流體閥104處于關(guān)閉位置500且從電致動(dòng)器102撤除電源時(shí)，示例性耦接組件106對(duì)流體流動(dòng)控制構(gòu)件116提供電源載荷504，以防止流過(guò)流體流動(dòng)通道110的流體流動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，耦接組件106提供無(wú)期限時(shí)間的電源載荷。另外地或替代地，耦接組件106在不消耗電カ的情況下(即以基本零電カ消耗)提供電源載荷(例如電源載荷504)。因此，在某些實(shí)施例中，在閥104位于關(guān)閉位置500時(shí)，可撤除對(duì)電動(dòng)機(jī)136的電源以節(jié)約能源，從而提高電致動(dòng)器102的性能和/或效率。另外地，由于耦接組件106不需要離合器機(jī)構(gòu)、偏置元件的復(fù)雜組合和/或致動(dòng)系統(tǒng)來(lái)在撤除對(duì)電致動(dòng)器102的電源時(shí)提供電源載荷，示例的電致動(dòng)器102降低了控制閥組件100的制造成本且簡(jiǎn)化了其維護(hù)。雖未圖示，但示例性耦接組件106可以與具有防故障機(jī)構(gòu)的控制閥組件一起實(shí)施。例如，示例性控制閥組件100可以與偏置元件或系統(tǒng)一起實(shí)施，其使得流動(dòng)控制構(gòu)件116在例如電源故障時(shí)或在沒(méi)有對(duì)電動(dòng)機(jī)136提供電源時(shí)移動(dòng)至圖4的關(guān)閉位置400。這種防故障機(jī)構(gòu)可以經(jīng)由例如離合器機(jī)構(gòu)實(shí)施。示例性電致動(dòng)器102可用于實(shí)施其它類(lèi)型的閥或控制閥。例如，圖6A至圖6C示出了具有耦接至轉(zhuǎn)動(dòng)閥602的圖I至圖5的示例性電致動(dòng)器102的示例性控制閥組件600。轉(zhuǎn)動(dòng)閥602包括具有圓盤(pán)或流動(dòng)控制構(gòu)件606的閥體604，該圓盤(pán)或流動(dòng)控制構(gòu)件606介于入口 610與出ロ 612之間的流體流路608中。流動(dòng)控制構(gòu)件606經(jīng)由閥軸614可相對(duì)于閥體604轉(zhuǎn)動(dòng)地耦接至閥體604。閥軸614的一部分616 (例如花鍵端)從轉(zhuǎn)動(dòng)閥602延伸， 并被杠桿618所接收。杠桿618轉(zhuǎn)而可操作地將電致動(dòng)器102的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204與流動(dòng)控制構(gòu)件606耦接。桿端軸承620耦接(例如螺紋耦接)至閥桿124的第一端126 (圖1A)，并經(jīng)由緊固件624耦接至杠桿618的杠桿臂622，以可操作地將杠桿618與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204耦接。杠桿618將驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的直線位移轉(zhuǎn)換為閥軸614的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。在操作中，電動(dòng)機(jī)136在圍繞軸線628的第一方向626(例如，順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸144。輸出軸144在第一方向626的轉(zhuǎn)動(dòng)使得耦接組件106以直線運(yùn)動(dòng)630的方式沿軸線628移動(dòng)。更具體地，在輸出軸144朝第一方向626轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸144的螺紋部232在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的螺紋孔230內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204朝沿軸線628的第一方向630直線移動(dòng)，以使凸緣部228與殼體202的肩部214接合。驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的凸緣部228與殼體202的肩部214接合，以使殼體202朝第一直線方向630移動(dòng)。接著，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204使得杠桿618繞軸線634朝第一方向632轉(zhuǎn)動(dòng)。閥軸614繞軸線634朝第一方向632的轉(zhuǎn)動(dòng)使得流動(dòng)控制構(gòu)件606朝遠(yuǎn)離密封面636 (例如打開(kāi)位置)轉(zhuǎn)動(dòng)，以允許在入口 610與出ロ 612之間流過(guò)閥體604的流體流動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)136使輸出軸144繞軸線628朝第二方向638 (例如逆時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)吋，輸出軸144的螺紋部232在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的螺紋孔230內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204朝第二直線方向640移動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204朝第二直線方向640移動(dòng)時(shí)，耦接組件106使得杠桿614繞軸線634朝第二方向642轉(zhuǎn)動(dòng)。閥軸614繞軸線634朝第二方向642的轉(zhuǎn)動(dòng)使得流動(dòng)控制構(gòu)件606朝密封面636 (例如關(guān)閉位置)轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止或限制在入口 610與出口 612之間流過(guò)閥體604的流體流動(dòng)。在處于關(guān)閉位置吋，電動(dòng)機(jī)136繼續(xù)使輸出軸144朝第二方向638轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，在流動(dòng)控制構(gòu)件606與密封面636密封接合時(shí)，殼體202無(wú)法朝第二直線方向640進(jìn)ー步移動(dòng)(即売體達(dá)到?jīng)_程位置的一端)。其結(jié)果是，電動(dòng)機(jī)136繼續(xù)使輸出軸144相對(duì)于驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204朝第二方向638轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204朝向沿軸線628并朝向偏置構(gòu)件206的第二直線方向640移動(dòng)，以壓縮耦接組件106的偏置元件206或使其撓曲。換言之，在該例子中，在流動(dòng)控制構(gòu)件606與密封面636密封接合且電動(dòng)機(jī)136繼續(xù)朝第二直線方向640對(duì)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件204的肩部228朝遠(yuǎn)離殼體202的肩部214的方向移動(dòng)，以對(duì)偏置元件206進(jìn)行壓縮，并對(duì)流動(dòng)控制構(gòu)件606提供閥座載荷。盡管傳動(dòng)器和/或電動(dòng)機(jī)136的反向驅(qū)動(dòng)阻力在撤除對(duì)電動(dòng)機(jī)136的電源時(shí)防止杠桿618繞軸線634朝第一方向632轉(zhuǎn)動(dòng),傳動(dòng)器和/或電動(dòng)機(jī)136的反向驅(qū)動(dòng)阻力可能無(wú)法提供足夠的或充足的閥座載荷，以在轉(zhuǎn)動(dòng)閥602位于關(guān)閉位置時(shí)防止流過(guò)通道608的流體泄漏。例如，若對(duì)流動(dòng)控制構(gòu)件606提供不充分的閥座載荷，則入ロ 610處的流體壓カ可能導(dǎo)致在流動(dòng)控制構(gòu)件606與密封面636之間的流體泄漏。但是，在偏置元件206處于撓曲或壓縮的狀態(tài)下，偏置元件206施加力，以提供足夠的或充足的機(jī)械閥座載荷，以在從電動(dòng)機(jī)136撤除電源且流動(dòng)控制構(gòu)件606與密封面636密封接合時(shí)，維持或保持流體流動(dòng)控制構(gòu)件606與密封面636密封接合。換言之，例如，若偏置元件206被撓曲或被壓縮，偏置元件206提供力，在流體流動(dòng)控制構(gòu)件606與密封面636密封接合且撤除對(duì)電動(dòng)機(jī)136的電源吋，上述力實(shí)質(zhì)限制或防止入ロ 610處的高壓流體在流動(dòng)控制構(gòu)件606與密封面636之間泄露并流過(guò)通道608。
盡管在此描述了某些示例性裝置，但本發(fā)明的覆蓋范圍不局限于此。相反，本發(fā)明覆蓋字面上或等同原則下落入所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍中的所有裝置和制造品。
權(quán)利要求
1.一種用于電致動(dòng)器的耦接裝置，包括 耦接組件，其可操作地將流體閥的流體流動(dòng)控制構(gòu)件與所述電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦接，其中，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述耦接組件朝第一直線方向移動(dòng)，并且所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述耦接組件朝與所述第一方向相反的第二直線方向移動(dòng)，并且其中，所述耦接組件包括偏置元件，其在所述流體流動(dòng)控制構(gòu)件與所述流體閥的閥座密封接合且撤除對(duì)所述電致動(dòng)器的電源時(shí)可被撓曲成對(duì)所述流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供閥座載荷。
2.如權(quán)利要求I所述的耦接裝置，其中，所述耦接組件包括殼體和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，其中，所述殼體可滑動(dòng)地接收所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，以及其中，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可螺紋耦接至所述電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的螺紋輸出軸。
3.如權(quán)利要求2所述的耦接裝置，其中，所述殼體包括具有開(kāi)ロ的主體，用以可滑動(dòng)地接收所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，以及其中，所述殼體具有與所述殼體的第一端相鄰的臺(tái)階形表面和與所述殼體的第二端相鄰的螺紋部，用以可螺紋地接收耦接至所述流體流動(dòng)控制構(gòu)件的閥桿。
4.如權(quán)利要求3所述的耦接裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件包括具有內(nèi)螺紋孔的主體，以及與第三端相鄰的凸緣，所述凸緣用于接合所述殼體的所述臺(tái)階形表面，從而可操作地將所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與所述殼體耦接。
5.如權(quán)利要求4所述的耦接裝置，其中，還包括插入構(gòu)件，用于被所述殼體的所述螺紋部接收，以將所述閥桿耦接至所述殼體。
6.如權(quán)利要求5所述的耦接裝置，其中，所述偏置元件設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的所述凸緣與所述插入構(gòu)件之間的所述殼體的所述開(kāi)口內(nèi)，其中，在所述流動(dòng)控制構(gòu)件與所述閥座密封接合且所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的所述凸緣朝遠(yuǎn)離所述殼體的所述臺(tái)階形表面的方向移動(dòng)時(shí)，所述偏置元件發(fā)生撓曲。
7.如權(quán)利要求I所述的耦接裝置，其中，所述偏置元件包括蝶形彈簧。
8.一種用于電致動(dòng)器的耦接裝置，包括 驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，用于可操作地耦接至所述電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于使所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件在第一位置、第二位置和第三位置之間移動(dòng)； 殼體，用于可滑動(dòng)地接收所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的至少一部分；以及 偏置元件，設(shè)置在表面與所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件之間，從而在所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件處于所述第三位置時(shí)，所述偏置元件撓曲，從而在撤除對(duì)所述電致動(dòng)器的電源時(shí)，對(duì)與流體閥的閥座密封地接合的流體流動(dòng)控制構(gòu)件施加閥座載荷。
9.如權(quán)利要求8所述的耦接裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件包括具有螺紋孔的主體，以在第一端接收所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的螺紋輸出軸，并且所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件在第二端處可滑動(dòng)地耦接至所述殼體。
10.如權(quán)利要求9所述的耦接裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件包括與所述主體的所述第二端相鄰的凸緣部。
11.如權(quán)利要求10所述的耦接裝置，其中，所述殼體包括主體；其包括貫穿所述主體的開(kāi)ロ，所述殼體還包括與第一端相鄰的臺(tái)階形表面；以及與第二端相鄰的螺紋部，其可螺紋地接收閥桿。
12.如權(quán)利要求11所述的耦接裝置，其中，在所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的所述凸緣部朝遠(yuǎn)離所述殼體的所述臺(tái)階形表面的方向移動(dòng)時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件用于使所述偏置元件撓曲。
13.如權(quán)利要求11所述的耦接裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的所述凸緣部設(shè)置在所述殼體的所述開(kāi)ロ內(nèi)，并且在所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件使所述殼體在所述第一位置與所述第二位置之間移動(dòng)時(shí)，用于接合所述殼體的所述臺(tái)階部。
14.如權(quán)利要求11所述的耦接裝置， 其中，還包括插入構(gòu)件，用于將所述閥桿耦接至所述殼體的所述螺紋部，其中，所述插入構(gòu)件包括外螺紋主體和內(nèi)螺紋孔，用于可螺紋地接收所述閥桿。
15.如權(quán)利要求14所述的耦接裝置，其中，所述偏置元件包括蝶形彈簧，其在所述插入構(gòu)件與所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的所述凸緣部之間設(shè)置在所述殼體的所述開(kāi)口內(nèi)。
16.一種用于電致動(dòng)器的耦接裝置，包括 用于將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為耦接組件的直線運(yùn)動(dòng)的裝置； 用于將所述用于轉(zhuǎn)換的裝置耦接至閥桿的裝置，其中，所述用于耦接的裝置包括開(kāi)ロ，以經(jīng)由所述用于耦接的裝置的第一端可滑動(dòng)地接收所述用于轉(zhuǎn)換的裝置，并經(jīng)由所述用于耦接的裝置的第二端接收所述閥桿；以及 用于提供閥座載荷的裝置，其在流體閥的耦接至所述閥桿的流動(dòng)控制構(gòu)件與所述流體閥的閥座密封接合、所述用于提供閥座載荷的裝置撓曲、并撤除對(duì)所述電致動(dòng)器提供的電源時(shí)，對(duì)所述流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供閥座載荷。
17.如權(quán)利要求16所述的耦接裝置，其中，所述用于耦接的裝置包括殼體。
18.如權(quán)利要求17所述的耦接裝置，其中，所述殼體包括用于接收插入件的裝置，以將所述閥桿耦接至所述殼體。
19.如權(quán)利要求16所述的耦接裝置，其中，所述用于轉(zhuǎn)換的裝置包括用于接收所述電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出軸的裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件朝第一直線方向移動(dòng)，并且所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件朝與所述第一方向相反的第二直線方向移動(dòng)。
20.如權(quán)利要求19所述的耦接裝置，其中，所述用于提供閥座載荷的裝置包括設(shè)置在所述用于耦接的裝置的表面與所述用于轉(zhuǎn)換的裝置的表面之間的用于偏置的裝置。
全文摘要
在此描述一種用于電致動(dòng)器(102)的耦接裝置。在此描述的示例性耦接裝置包括耦接組件(106)，其可操作地流體閥(104)的流體流動(dòng)控制構(gòu)件(116)與所述電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耦接。所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向(304)的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述耦接組件朝第一直線方向移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述耦接組件朝與所述第一方向相反的第二直線方向移動(dòng)。所述耦接組件包括偏置元件(206)，在所述流體流動(dòng)控制構(gòu)件與所述流體閥的閥座密封接合且撤除對(duì)所述電致動(dòng)器的電源時(shí)，所述偏置元件(206)被撓曲成對(duì)所述流體流動(dòng)控制構(gòu)件提供閥座載荷。
文檔編號(hào)F16K31/04GK102656395SQ201080057063
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者G·D·威爾克, R·A·沙德, T·佩塞克 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制國(guó)際公司