CN102650345B - 带有不需工具的互连件的阀门致动器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有不需工具的互连件的阀门致动器组件。一种阀门致动器组件(10)，可包括具有安装接头(34)和致动器壳体(20)的阀门(30)，该壳体(20)被配置为在不需工具的情况下可释放且不可旋转地附接在安装接头(34)上。该致动器壳体(20)被以多个离散径向取向中的任意一个取向附接。在某些情况下，致动器壳体(20)可包括被配置为接合安装接头(34)的弹簧保持夹(50)，被配置为接合弹簧保持夹(50)以便从安装接头(34)中释放弹簧保持夹(50)的按钮元件(40)。

Description

带有不需工具的互连件的阀门致动器组件
技术领域
本发明主要涉及阀门致动器组件。
背景技术
如今许多系统包括阀门，尤其是可致动的阀门组件。例如，地埋喷淋系统通常包括可致动的阀门用来控制对住宅和商业环境的草坪及其他植物的灌溉。再如，防火喷淋系统通常包括一个或者多个可致动的阀门，还如，许多暖通空调(HVAC)系统包括可致动的阀门，诸如空气调节器、水阀、气阀、通风阀门、气窗和/或其他用于帮助调节或控制在暖通空调(HVAC)系统内流体流动(例如液体或气体)的可致动的阀门。
许多可致动的阀门具有旋转轴或轴杆，它们在使用中被诸如电机或类似的驱动单元所致动。在直接耦合的致动器中，轴杆接头通常被配置为放置在可致动的阀门的轴或轴杆上并与其相连。一旦被安装，驱动单元可以通过轴杆接头传递扭矩到轴或轴杆上用于致动可致动阀门。
在某些情况下，致动器可包括驱动系，驱动系被配置为通过连接到驱动系的马达来沿着从第一位置到第二位置的一系列运动来驱动可致动的阀门。在一些情况下，驱动系可起到一种变速器的作用，从马达中获取相对高速度、低扭矩的输出，将其变为适合用于在两个或多个位置间驱动可致动阀门的相对低速度、高扭矩的输出。该驱动系可以被设计为根据对应的可致动阀门的物理特性和/或要求提供速度和扭矩的适当的平衡。可以这样理解，例如，打开或关闭空气调节阀所需的扭矩与打开和/或关闭诸如球阀的液体阀所需的扭矩会有很大的区别。在一些情况下，驱动系可被构造成具有适当的减速以便提供适当的扭矩水平。上述的可致动的阀门根据应用可以是旋转的、直线型的或者其他任何适合的类型。
大多数暖通空调(HVAC)系统包括一些种类的流体传输和/或循环系统。该流体可以是诸如水的液体或者诸如空气的气体。这些流体传输和循环系统通常包括标称管或管道的网络。在很多情况下，一个或者多个可致动的阀门被用来控制通过分配网络的标称管或管道的所有部分的流体流动。在一些情况下，该标称管或管道的网络被分为多个区域，在这些区域的一些或者全部可被一个或者多个对应的可致动的阀门独立地控制。上述用于控制水(或其他流体)的流动的可致动的阀门可以打开和关闭以允许或者阻止流体流动到特定区域。阀门通常可以被阀门致动器打开和关闭。
很多这样的系统通常被安装在建筑的墙、矮层空间或者阁楼空间内。这些区域有时光照不充分和/或狭窄，几乎没留下空间用于维护或其他改善。在这样狭小且光照不充分的区域中不时要在阀门上安装阀门致动器。进入到这些和其它区域内以使用工具或着甚至是第二只手通常可能是困难的且存在问题的。因此，存在一种需求，用于改进安装和/或维护可致动的阀门的方法，尤其是在狭小和/或光照不充分的区域中。
发明内容
本发明总体涉及阀门致动器组件，且更特别的，涉及具有致动器壳体的阀门致动器组件，该致动器壳体被配置为在无工具的情况下可释放地与阀门接合。本发明的示例性的但非限制性的例子可以是具有致动器壳体的阀门致动器组件，其中致动器壳体被配置为不能旋转地接合围绕着阀门致动轴杆固定地设置的阀门安装凸缘。当这样设置时，致动器壳体可以在免工具的情况下以多个离散的径向取向中的任一个被可释放地连接到安装凸缘。在一些情况下，致动器壳体可在无工具的情况下被连接至安装凸缘和/或从其上被释放。
本发明的另一个示例性但非限制性的例子可以是包括致动器壳体，隔离元件和外部凸缘的阀门致动器机构，外部凸缘被配置为与阀门的安装接头接合。弹簧保持夹被设置在上述隔离元件周围并且与隔离元件协作以在第一侧向上偏置弹簧保持夹。该弹簧保持夹可接合阀门的安装接头的保持凸缘并且将致动器组件锁定在阀门上。弹簧保持夹可以被配置为在无工具的情况下，从阀门的安装接头释放致动器壳体。在某些情况下，被附接至壳体的按钮元件可被使用者激活从而在与第一侧向相反的第二侧向上平移弹簧保持夹，从而在没有工具的情况下将致动器壳体从阀门的安装接头上释放。
本发明可以被用于任何合适的可致动阀门组件上。例如，根据需要本申请可被用于任何合适的暖通空调(HVAC)可致动阀门组件，诸如用于致动在空气输送管内的空气调节器的暖通空调(HVAC)调节器致动器，用于致动在液体循环加热和/或冷却系统中的水阀的暖通空调(HVAC)阀门致动器，其他暖通空调(HVAC)流体或气体阀门，和/或其他系统元件。
上述内容并非意在描述每个公开的实施方式或者本公开的每种实施方式。下面的描述将会更具体地说明这些实施例。
附图说明
下面的描述需要参照相关附图阅读。这些并非一定按比例绘制的附图描绘选定的实施方式，并非意在限制本发明的范围。结合附图并考虑以下多个实施方式的详细说明，将会更全面地理解本发明。其中：
图1是示例性但非限制性的致动器壳体和阀门的透视图。
图1A是示例性但非限制性的致动器壳体和阀门的仰视透视图。
图2是示例性但非限制性的致动器壳体和以不同于图1的离散的径向取向附接的阀门的透视图。
图3是示例性但非限制性的致动器壳体的仰视透视图。
图4和图5是在不同致动阶段的示例性但非限制性的致动器壳体的透视图。
图6A和图6B是分别对应于图4和5的示例性但非限制性的致动器壳体的仰视透视图。
图7A和图7B是分别对应于图6A和6B的示例性但非限制性的致动器壳体沿着间隔元件的剖开的局部剖视图。
图8是示例性但非限制性的从阀门分离的致动器壳体的侧视图。
图9A-图9C是根据本发明，示例性但非限制性的致动器壳体在连接到阀门的不同阶段的局部剖视图。
图10是示例性但非限制性的被连接到阀门的致动器壳体的侧视图；以及
图11是示例性但非限制性的图8的致动器和壳体的透视图。
虽然本发明可以修改为多种变型和替代形式，但是在附图中已经通过举例方式示出了其特征，并且将进行详细的描述。然而，需要理解的是，并非打算将本公开限制为所描述的特定实施例。相反地，意在覆盖所有落在本公开的精神和范围内的修改、等同方式、替代形式。
具体实施方式
以下描述需要参照附图进行阅读，其中，在不同图中的同样的元件以相同的方式被标注数字。并非一定按比例绘制的附图描绘选定的实施例并且并非意在限制本公开的范围。尽管对于多种元件示出了结构、尺寸和材料的实例，但本领域的技术人员应该认识到，所提供的很多例子具有可被使用的合适的替代方式。
图1是包括阀门30和致动器壳体20的阀门致动器组件10的透视图。阀门30可以是任何种类的阀门，诸如闸阀或球阀、旋塞阀或截止阀、或者任何其他种类的阀门(例如用于空气输送管的调节器)。在所例示的实施方式中，阀门30可以被打开或者关闭来允许或者停止诸如水或气体的流体流过阀30。阀门30包括阀门致动轴杆32(例如在图11中看到的)，其可操作地在打开和关闭的位置之间致动阀门30的内部部件。致动器壳体20将诸如致动器(没有明确的示出)的结构容纳在其内，该结构响应于来自诸如自动调温器或类似装置的控制器的命令信号来致动阀门30的阀门致动轴杆32以在打开和关闭的位置之间移动。
在一个示例性的实施方式中，阀门致动器组件10可以用于加热和冷却系统。在加热系统中，诸如燃气型或者电热锅炉的热源可被用于将水加热到合适的温度，并且泵或者其他动力源被用于将热水通过公称管分配网络泵送到一个或多个散热器、热水踢脚板内供暖器、诸如在辐射地板系统中的封装管道等。该分配网络可包括水线或水公称管，该水线或水公称管从热源延伸到一个或一些散热器及类似装置。在一些实施方式中，该分配网络可以在诸如公寓房间或区分所有的建筑物中被部署，而且包括大量的散热器，踢脚板内供暖器或者辐射地板系统，以及在一些情况下包括多个区域。
不管系统的大小，一个或者多个阀门致动器组件10可被管道工人安装进分配网络用于控制经过系统的热水的流动。在某些情况下，单个阀门致动器组件10可以被用于调节经过单个散热器或踢脚板内供暖器的水的流动。在某些具体实施方式中，每个阀门致动器组件10可被用来调节通过若干个散热器或者其他类似设备(例如到一个特定区域)的水的流动。
示例性的阀门30可包括第一流体连接和第二流体连接。经过阀门30的流体流动可在任一方向发生，虽然为了例示的目的，第一流体连接被称为入口，而第二流体连接被称为出口。在某些实施方式中，某些阀门可包括三个或者更多的流体连接。这即使在流动被中断通过分配系统的特定区域时，也可以允许流体转向并继续流动。此外，如果需要，这还可允许从两个入口到第三个入口的流体混合。
示例的阀门30可包括安装接头34。该安装接头34可采用诸如焊接、钎焊、铜焊、机械装配或类似方法被固定附接到阀门30上，或者可能阀30一体成型形成作为一个整体结构。在一些实施方式中，本质上安装接头34大体为圆形的，因此，形成了圆形的安装接头34，但这并不是必需的。安装接头34可包括保持凸缘36，该保持凸缘围绕安装接头34的周长周向延伸，例如从图8和图11中最合适地看出。安装接头34可围绕阀门致动轴杆32的中心轴线被设置，这样阀门致动轴杆32穿过安装接头34，例如图11中所看到的。在某些实施方式中，安装接头34可包括倒角的外缘，原因不言而喻。
在某些情况下，致动器壳体20可包括指示器或者旋钮12，这可以用来显示阀门30的内部部件的当前定位(即，阀门是否在打开或关闭，或是在某些中间位置)。该致动器壳体20可包括设置在其内并可操作地连接到轴接头24以用于致动阀门致动轴杆32和阀门30的内部部件的致动器。旋钮12也可操作地联接到致动器壳体20内的轴接头24。例如，当阀门致动轴杆32被旋转时，旋钮12也可进行等量的旋转来指示阀门30的内部部件的当前位置。在一些实施方式中，如果致动器或者电源出现故障，在诊断或故障检修的过程中，或者因为其它原因，旋钮12可以作为手动致动阀门致动轴杆32从而手动在打开和关闭的位置之间移动阀门30的手段。
致动器壳体20可包括外部凸缘26，在图3-图10中可以很好的看出。外部凸缘26可被固定地附接到致动器壳体20上并通过隔离元件28与致动器壳体20隔离开。在一些实施方式中，本质上隔离元件28大体为环状，因此形成了环状的隔离元件28。在某些情况下，隔离元件28可与致动器壳体20一体成型，但是这并不是必需的。所例示的隔离元件28可包括多个间隔排列的横向开口16(例如，参看7A)，其从隔离元件28的外表面延伸到隔离元件28的内表面，以及设置在隔离元件28内的中央空间18。在某些实施方式中，如图7A和7B所示，可有至少三个间隔排列的贯穿隔离元件28的横向开口16。在某些实施方式中，间隔排列的横向开口16被设置在致动器壳体20和外部凸缘26之间，以便形成横向穿过隔离元件28的封闭通道。
致动器壳体20可包括多个对齐元件22(如图3)，其被构造为与安装接头34接合。在某些实施方式中，该对齐元件22可被配置为被接收在安装接头34中在相应的腔37a、37b中(如图11所示)。该多个对齐元件22与在安装接头34中的相应的腔37a、37b之间的接合可防止致动壳体20相对于阀门30的旋转运动，并允许通过轴接头24从致动器向阀门致动轴杆32传递扭矩。该对齐元件22和安装接头34被配置使得致动器壳体20和安装接头34可在围绕阀门致动轴杆32的多个离散径向取向中的任意一个方向上接合。例如，如图1所述，致动器壳体20和阀门30大致被对齐和/或取向为相对于彼此成0度，如图2所述，致动器壳体20和阀门30大致为横向和/或被取向为相对于彼此成90度，或者为了适应特定的应用，致动器壳体20和阀门30可被配置为被取向为相对于彼此呈其它角度。
致动器壳体20可包括弹簧保持夹50，其被配置为可释放地将致动器壳体20连接、固定和/或锁定到安装接头34上。该弹簧保持夹50被设置在隔离元件28周围，并在致动器壳体20和外部凸缘26之间的凹槽或狭槽内。该弹簧保持夹50可包括至少三个被拐角或弯曲分开的基本直线段52、54、56。在例示性的实施方式中，例如图6A-7B所示，弹簧保持夹50具有大致的三角形，其中第一基本直线段52被设置在另两个基本直线段54和56之间。其他两个基本直线段54、56可包括与它们连接到第一基本直线段52的连接处相对的自由端60。每个自由端60被示为在邻近被设置在自由端60和邻近的基本直线段54、56之间的弯曲部分58处远离彼此地向外延伸。弯曲部分58与隔离元件28协作从而在远离第一基本直线段52朝向自由端60的第一侧向上将弹簧保持夹50偏置到第一位置(如图7A所示)。在第一位置，每个基本直线段52、54、56都至少部分地延伸穿过至少三个间隔排列的横向开口16中的一个(如图7A所示)。当第一基本直线段52在与第一侧向相反的第二侧向上被平移，或者被侧向地远离中央空间18向着第一基本直线段52(如图在6B和7B中通过箭头表明的数字48)到第二位置时，在第二位置，弹簧保持夹50不延伸穿过至少三个间隔排列的横向开口16中的任意一个，弯曲部分58与隔离元件28协作从而在另外两个基本直线段54、56在第二侧向上平移时向外平移这两个基本直线段54、56。
当阀门30的安装接头34轴向插入到中央空间18中，正如图8-图10很好的例示出，弹簧保持夹50可在多个离散位置接合安装接头34的保持凸缘36的倒角外缘(如图9A所示)。在某些实施方式中，弹簧保持夹50可在至少两个离散位置接合安装接头34的保持凸缘36。在某些实施方式中，弹簧保持夹50可在至少三个离散位置接合保持凸缘36。在一些实施方式中，该离散位置可对应于隔离元件28的间隔排列的横向开口16。当安装接头34被插入到中央空间18时，对齐元件22可接合安装接头34，并且弹簧保持夹50的基本直线段52、54、56可被分散开，并移至中央空间18外，因此允许保持凸缘36移动通过弹簧保持夹50。一旦保持凸缘36已经移动通过弹簧保持夹50(如图9C所示)，弹簧保持夹50就可返回到在第一位置中的未展开的结构，从而将保持凸缘36固定在中央空间18内从而将致动器壳体20锁定至阀门30。可以看到，弹簧保持夹50可被配置为使得致动器壳体20可在无工具的情况下被连接到安装接头34上。
为了从安装接头34释放致动器壳体20，致动器壳体20可设有，例如，按钮元件40。在例示的实施方式中，按钮元件40包括两个空间上隔开的臂44，这些臂被配置为在沿着第一基本直线段52的两个空间上隔开的位置上接合弹簧保持夹50，但是这个并不是所有实施方式所需要的。在某些具体实施例中，两个空间上隔开的位置可被设置在外部凸缘26的外侧。施力区域42被设置为与两个空间上隔开的臂44相对，这样当力在第一侧向上被施加到施力区域42时，按钮元件40可绕设置在弹簧保持夹50和施力区域42之间的枢轴线(未明确示出)示出。
在沿第一侧向对施力区域42施力后，两个空间上隔开的臂44可在第二侧向上将第一基本直线段52平移远离中央空间18，如图5、图6B、和图7B所示。在第二侧向上平移第一基本直线段52，可从中央区域18向外且沿第二侧向平移其他两个基本直线段54、56，这样弹簧保持夹50被设置在第二位置，如图6A-7B可以很好的看出，并且弹簧保持夹50没有延伸通过间隔排列的横向开口16中的任一个。当弹簧保持夹50被设置在第二位置时，致动器壳体20可以从安装接头34上被移除。为了简单的用一只手将致动器壳体20从阀门30上移除，按钮元件40可允许在没有工具的情况下从安装接头34上释放致动器壳体20。
在某些具体实施例中，当力沿第一侧向被施加到施力区域42时，按钮元件40可不绕设置在弹簧保持夹50和施力区域42之间的枢轴线枢转。取而代之的是，例如，按钮元件40可包括楔形设计，该设计被配置为接收在相对于第一和第二侧向方向的横向方向上，或者大致朝着阀门30地被施加到施力区域的力。楔形按钮可被可滑动地连接到壳体20，这样当按钮元件在横向方向上朝向阀门30滑动时，第一基本直线段52沿斜面向上移动并在第二侧向上平移弹簧保持夹50。在另一个实施例中，按钮元件40可包括被配置为接收施加到按钮元件的旋转力的旋转设计。在这种情况下，按钮元件可被可旋转地连接到壳体20上，而且包括围绕其圆周逐渐升高的斜面部分，斜面部分被配置为当按钮元件被旋转且斜面部分接合第一基本直线段52时，用于在第二侧向上平移弹簧保持夹50。任何合适的连接到壳体20的且在第二侧向上平移弹簧保持夹50的按钮结构可以被使用。
需要理解的是本发明在很多方面只是示例性的。上述所讨论的各个元件都可被以它们的任意组合被布置或构造，只要不超出本公开的范围。在不超出本公开的范围的情况下，细节可能被改变，尤其是形状、大小和步骤的安排。当然本公开的范围被在权利要求中所表达的语言限定。

Claims (10)

1.一种阀门致动器机构，用于连接至阀门(30)，阀门包括安装接头(34)，安装接头(34)具有绕安装接头(34)周向延伸的保持凸缘(36)，所述阀门致动器机构包括：
致动器组件，包括致动器和壳体(20)，壳体(20)具有固定连接到其上的且通过隔离元件(28)与其隔开的外部凸缘(26)；
其中隔离元件(28)尺寸被设定为在其中央空间(18)内接收安装接头(34)，而且包括至少三个延伸穿过隔离元件到达中央空间(18)的间隔排列的横向开口(16)；
弹簧保持夹(50)，被围绕着隔离元件(28)位于壳体(20)和外部凸缘(26)之间地被设置在第一位置，使得弹簧保持夹(50)至少部分延伸通过至少三个间隔排列的横向开口(16)中的至少三个；
其中，弹簧保持夹(50)与隔离元件(28)协作以在第一侧向上将弹簧保持夹(50)偏置到所述第一位置；而且
其中，当安装接头(34)被配置在中央空间(18)中时，弹簧保持夹(50)接合保持凸缘(36)上并且将壳体(20)锁定到阀门(30)上，而且弹簧保持夹(50)被配置为在无工具的情况下从阀门(30)上释放壳体(20)。
2.如权利要求1所述的阀门致动器机构，进一步包括可枢转地连接到壳体(20)的按钮元件(40)以及两个与弹簧保持夹(50)接合的空间上隔开的臂(44)，使得枢转所述按钮元件(40)会在与第一侧向相反的第二侧向上将弹簧保持夹(50)平移到第二位置，在第二位置，弹簧保持夹(50)没有延伸通过至少三个间隔排列的横向开口(16)中的任意一个。
3.如权利要求2所述的阀门致动器机构，其中，当安装接头(34)被设置在隔离元件(28)的中央空间(18)内时，弹簧保持夹(50)接合保持凸缘(36)并且在所述第一位置将壳体(20)锁定到阀门(30)，而在所述第二位置弹簧保持夹(50)从保持凸缘(36)脱离并且从阀门(30)上释放壳体(20)。
4.如权利要求2所述的阀门致动器机构，其中弹簧保持夹(50)包括三个基本直线段(52、54、56)，而且在所述第一位置中每段至少部分地延伸通过所述至少三个间隔排列的横向开口(16)中的一个。
5.如权利要求4所述的阀门致动器机构，其中两个空间上隔开的臂(44)在沿着上述三个基本直线段的第一个(52)的两个空间上隔开的位置上接合弹簧保持夹(50)，这两个空间上隔开的位置被设置在外部凸缘(26)的外侧。
6.如权利要求5所述的阀门致动器机构，其中弹簧保持夹(50)在至少两个离散位置接合保持凸缘(36)，该保持凸缘(36)在所述至少两个离散位置中的一个上接合上述三个基本直线段的第一个(52)。
7.如权利要求6所述的阀门致动器机构，其中当按钮元件(40)被枢转时，两个空间上隔开的臂(44)被配置为在第二侧向上从中央空间(18)侧向远离地平移开所述三个基本直线段的第一个(52)，并且其他两个基本直线段(54、56)被配置为在第二侧向上且从中央空间(18)向外地平移。
8.如权利要求1所述的阀门致动器机构，其中壳体(20)包括多个对齐元件(22)，其被配置为接合安装接头(34)和阻止壳体(20)相对于阀门(30)的旋转运动。
9.如权利要求8所述的阀门致动器机构，其中壳体(20)在多个离散径向取向中的任一个上接合安装接头(34)。
10.如权利要求1所述的阀门致动器机构，其中，穿过间隔元件(28)进入所述中央空间(18)的所述至少三个间隔排列的横向开口(16)被设置在壳体(20)和外部凸缘(26)之间。
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