CN103574137A - 具有内部通道的致动器装置 - Google Patents

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Abstract

公开了具有内部通道的致动器装置。实例装置包括致动器壳，其具有加载装置用以限定上压强腔和下压强腔。该上压强腔相对于该下压强腔。轭被用以耦接该致动器壳至流体阀。内部通道形成于该轭的主体中，用以流体地耦接控制流体至该第一或该下压强腔至少其中之一。流体连接器组件被置于该致动器壳中，用以流体地耦接该内部通道至该上压强腔。该加载装置位于该轭的该内部通道和该上压强腔之间。

Description

具有内部通道的致动器装置
技术领域
本发明通常涉及致动器，尤其是具有内部通道的致动器装置。
背景技术
控制阀常用于过程控制系统中以控制过程流体的流动。典型的控制阀包括致动器(例如气动致动器，液压致动器等)，它可操作地耦接至流体阀的流动控制组件用以自动化操作控制阀。操作中，控制器(例如定位器)常用于为该致动器提供控制流体(例如空气)，该致动器继而定位该流动控制组件(例如阀门，阀塞，关闭组件等)至相对于阀座的理想位置，以控制或调解通过该阀的流体流动。
在一些例子中，轭可用于耦接该致动器至该流体阀。此外，在一些例子中，该控制器可安装在轭上。在一些例子中，外部管道可被用于流体地耦接该控制器和该致动器的腔(例如压强腔)之间的控制流体。然而，该外部管道可能被损坏或移出，因此影响致动器的准确性，并且因此影响所要求的通过该阀的流体流动。在另一些例子中，内部通道可被限定在轭中，用以在控制器和致动器下压强腔之间流体地耦接控制流体。然而，在这些例子中，需要外部管道以在该控制器和该致动器的上压强腔之间流体地耦接该控制流体。
发明内容
装置实例包括致动器壳，其具有加载装置用以限定上压强腔和下压强腔。该上压强腔相对于该下压强腔。轭用以耦接该致动器壳到流体阀。该轭的主体内形成的内部通道，用以流体地耦接控制流体到该上压强腔和该下压强腔的至少其中之一。流体连接器组件位于该致动器壳内，用以流体地耦接该内部通道至该上压强腔。该加载装置被置于该轭的该内部通道和该上压强腔之间。
致动器装置包括第一端，用以耦接至致动器的外壳，和第二端，用以耦接至流体阀。第一流体通道，在该第一端和该第二端之间的轭中形成。该第一流体通道具有相邻于该轭的该第一端的第一出口，和位于该第一端和该第二端之间的第一入口。该第一流体通道流体地耦接至该致动器的上压强腔。第二流体通道，在该第一端和该第二端之间的该轭中形成。该第二流体通道具有相邻于该轭的该第一端的第二出口，和位于该第一端和该第二端之间的第二入口。该第二流体通道流体地耦接至该致动器的下压强腔。
另一个装置实例包括用于致动流体阀的装置，和用于将该用于致动的装置连接至流体阀的装置。该装置实例包括第一装置，用于流体地耦接控制流体至该致动器壳的第一流体腔。该用于流体地耦接的第一装置和该用于连接的装置一体成型，且为该第一流体腔提供该控制流体，而不用外部管道。该装置实例包括第二装置，用于流体地耦接该控制流体至该致动器壳的第二流体腔。该用于流体地耦接的第二装置至少部分地位于该第一流体腔内。
附图说明
图1A和1B展示了具有外部导管的已知的控制阀。
图2展示了公开的致动器组件实例，其中具有依照本发明的公开的内部通道。
图3A和3B展示了图2中致动器组件实例的轭实例。
图4A和4B展示了另一个具有内部通道的这里公开的轭实例。
图5展示了另一个具有内部通道的这里公开的致动器组件实例。
图6展示了另一个具有内部通道的这里公开的致动器组件实例。
图7展示了另一个具有内部通道的这里公开的致动器实例。
具体实施方式
此处公开的致动器组件实例无需使用外部管道在定位器或控制器和致动器腔(例如压强腔)之间流体地耦接控制流体。特别是，此处公开的致动器实例使用轭在定位器和致动器腔(例如压强腔)之间流体地耦接供应或控制流体。
尤其是，此处公开的轭装置实例使用一个或多个在轭主体内形成的内部通道，用以在该定位器和该致动器的上压强腔和下压强腔至少其中之一之间流体地耦接控制流体(例如气动空气)。此外，此处公开的致动器组件实例使用流体连接器组件，用以流体地耦接一个或多个内部通道至该上和下压强腔的另一个。以这种方式，该定位器可无需使用外部导管，而流体地被耦接至该阀的该上和下压强腔。换而言之，此处公开的该致动器组件不需要在该轭表面和/或致动器壳之外、在定位器和致动器之间使用外部导管。为了流体地耦接该定位器至该上和下压强腔，定位器可通过例如支架而耦接或安装在轭上(例如该轭的外表面)。相应地，在该轭主体中形成的该一个或多个内部通道流体地耦接该定位器的出口端至致动器组件的一个或多个压强腔。不使用外部导管显著减少或消除了对外部导管可能发生的损坏，在其他情况下这种损坏可能发生，因此加强了此处公开的该致动器组件实例的精确度和可靠性。
在更详细描述该致动器实例前，结合图1A和1B，提供了对已知控制阀组件100的简单讨论。参照图1A和1B，该控制阀组件100包括致动器102，其通过轭106耦接至流体阀104。如图1B所示，隔膜108被设置于致动器壳110中，用以限定上压强腔112和第二压强腔114。定位器116(图1A)为该上和下压强腔112和114提供控制流体(例如气动空气)。尤其是，外部导管118a和118b被分别用于在该定位器116和该压强腔112和114之间流体地耦接该控制流体。
在操作中，该定位器116提供了来自压强源120的控制流体至上压强腔112和/或第二压强腔114，以提供跨该隔膜108的压强差。这种压强差导致该隔膜108相对于阀座(图中未示)直线路径地移动阀杆用以控制流体流过该流体阀104，该阀杆是操作性地耦接至该隔膜108。
然而，该外部管道118a和118b可能被损坏或移出，因此限制或阻止该控制流体在该定位器116和/或该上和下压强腔112和114之间流动。该外部导管118a和/或118b的这种损坏或移出可能由对象接触而引起，例如车辆。在一些例子中，过程流体流过该流体阀104可对该控制阀组件100施加频率，该频率其基本等于该致动器102和/或该控制阀组件100的谐振频率，使得该致动器102和/或该控制阀组件100振动，和并且因而使得该导管118a和/或118b振动。在一些这些例子中，例如，该引起的振动可能造成该外部导管118a和118b被移出或损坏，因此影响该致动器102的操作，并且因此影响流体控制组件相对于该阀座的位置的精确性。
图2展示了依照此处公开教导的、具有内部通道202的致动器组件实例200。图2中的该致动器组件实例200包括轭204，用以耦接致动器壳206至流体阀(例如图1A中的该流体阀104)。该致动器组件200使用位于该致动器壳206中的加载装置或隔膜208限定上压强腔212和下压强腔214，该上压强腔212相对于该下压强腔214。
特别地，如下所述，该致动器组件200使用流体连接器组件215，使得该内部通道202被流体地耦接至该上和下压强腔212和214两者和/或其中之一。以这种方式，该内部通道202和该流体连接器组件215向该致动器壳206提供流体连接，不使用相对于该轭204和/或该致动器组件200外部地设置(例如相邻于该致动器组件200的该轭204的外表面)的导管。
在此例中，该隔膜208通过隔膜板210而被耦接至致动器杆216。例如，该隔膜208是固定地被附着、夹紧、紧固或其他形式耦接至该隔膜板210(例如通过夹子和/或紧固件)。该致动器杆216，相应地，操作地耦接流体阀的流体控制组件和该隔膜208。此外，该上压强腔212和该隔膜208的第一侧218流体流通，且该下压强腔214和该隔膜208的第二侧220流体流通。
如图2所示，定位器222被耦接或安装在该轭204上。例如，该定位器222可通过支架组件(图中未示出)被安装到该轭204上。该支架组件可包括，例如，具有多个孔以接纳紧固件的支架或板。例如，至少一个紧固件延伸穿过该支架的一个孔，用以接合至该轭204。
图示实例中的该轭204具有第一端224，其耦接至该致动器壳206，和第二端226，其耦接至，例如，流体阀的阀帽。此外，该内部通道202流体地耦接该定位器222和该致动器组件200和/或该外壳206。换而言之，该内部通道202流体地耦接控制流体至该上压强腔212或该下压强腔214至少其中之一(例如，相邻于该致动器组件200的该轭204的外表面)。更特别地，该内部通道202和该轭204一体成型。如实例所示，该内部通道202限定了第一流体通道228和第二流体通道230。特别地，该第一流体通道228流体地耦接该定位器222(例如该定位器222的第一出口端)或该控制流体至该上压强腔212，且该第二流体通道230流体地耦接该定位器222(例如该定位器222的第二出口端)或该控制流体至该下压强腔214。
此外，该流体连接器组件215使用第一流体通道232用以流体地耦接该第一流体通道228和该上压强腔212。该第一流体通道位于该致动器壳206的该下压强腔214中。为了流体地耦接该第一流体通道232和该上压强腔212，该隔膜208和/或该隔膜板210上形成开口，用以建立该第一流体通道232和该上压强腔212之间的流体流通。特别地，该所示实例中该第一流体通道232通过连接器236(例如软管接头或夹子)被耦接至开口234。
进一步地，为了适应该隔膜208的移动，该所示实例的该第一流体通道232由弹性管道所形成，且具有足够长度，当该致动器组件200在允许流体流通穿过该阀的第一位置(例如该阀的开位置)和限制流体流通穿过该阀的第二位置(例如该阀的关位置)之间移动时，用以防止对该致动器组件200和/或该隔膜208的操作产生干扰。因此，该第一流体通道232和该第一流体通道228的结合无需在该定位器222和该上压强腔212之间使用外部管道(例如图1A中的该外部管道118a)。
此外，该第二流体通道230通过连接器238(例如软管接头或夹子)流体地耦接至该下压强腔214，因此无需在该定位器222和该下压强腔214之间使用外部管道(例如图1A中的该外部管道118b)。因此，该轭实例204和该流体连接器组件215通过大大减少或消除了若使用外部导管可能发生的损坏，从而大大增加了该致动器组件200的可靠性。
图3A是图2中该轭实例204的前视图。图3B是图2中该轭实例204的平面视图。参照图3A和3B，所示该实例中的该轭204具有主体300(例如U型主体)，其限定了第一腿302和第二腿304。该第一流体通道228具有第一入口306(图3A)和第一出口308(图3B)，且该第二流体通道230具有第二入口310(图3A)和第二出口312(图3B)。特别地，在所示实例中，该第一流体通道228的该入口306位于该轭204的该第一端224和该轭204的该第二端226之间，且该第一流体通道228的该出口308相邻于该轭204的该第一端224。更特别地，该第一出口308的位置相对于该轭204的该第一腿302的表面314(例如顶或上表面)，且该入口306的位置相对于该轭204的该第一腿302的表面316(例如侧表面)。换而言之，该表面314是相对于该轭204的该表面316基本垂直的。因此，该第一流体通道228的第一部分318限定了第一轴320，且该第一流体通道228的第二部分322限定了第二轴324，使得该第一轴320相对于该第二轴324不平行。以这种方式，该第一流体通道228的该第一部分318和该第一流体通道228的该第二部分322相交。
同样，该第二流体通道230的该入口310位于该轭204的该第一端224和该轭204的该第二端226之间，且该第二流体通道230的该出口312相邻于该第一端224。特别地，该第二出口312位于该轭204的该表面314上，且该第二入口310位于该表面316上。因此，该第二流体通道230的第一部分限定了第一轴328，且第二部分330限定了第二轴332，使得该第二流体通道230的该第一轴328相对于该第二流体通道230的该第二轴332不平行。以这种方式，该第二流体通道230的该第一部分326和该第二流体通道230的该第二部分330相交。
在该所示实例中，该第一腿302限定了该第一和第二流体通道228和230。特别地，该第一流体通道228相邻于该第二流体通道230。然而，尽管该第一流体通道228相邻于该第二流体通道230，但是该第一流体通道228相对于该第二流体通道230流体地隔离。因此，该第一流体通道228中的该控制流体无法和该第二流体通道230中的该控制流体相流通(例如混合)。
在下述的另一些例子中，该第一流体通道228可形成于该轭204的该第一腿302中，且该第二流体通道230可形成于该该轭的该第二腿304中。此外，在一些例子中，该轭204可只使用单一的流体通道228或230。在另一些例子中，该轭204可使用多于两条流体通道。例如，为了增加响应时间，该第一和第二腿302和304都可包括该第一和第二流体通道228和230。
该所示实例中的该轭204可以由例如铸造或其他任意制造过程而形成。该第一流体通道228和/或该第二流体通道230还可由辅助制造操作，例如，镗，钻和/或其他任意制造过程而形成。
在操作中，参照图2，3A和3B，该定位器222从供应源(例如图1A中的该供应源120)接收控制流体。该定位器222调整该控制流体，并向该上压强腔212和/或该下压强腔306至少其中之一提供该控制流体。特别地，该定位器222的第一出口或端口被耦接至该第一流体通道228的该第一入口306，且该定位器222的第二出口或端口被耦接至该第二流体通道230的该第二入口310。该第一流体通道228流体地耦接至该上压强腔212，且该第二流体通道230流体地耦接至该下压强腔214。
特别地，该定位器222向该上压强腔212和/或该下压强腔214中至少其中之一提供该控制流体，用以产生横跨该隔膜208的压强差，以控制流体流过阀。例如，该上压强腔212中的该控制流体的压强大于该下压强腔214中的该控制流体的压强，提供了压强差用以造成该隔膜208以第一直线路径(例如图2中的向下方向)移动。同样地，该上压强腔212中的该控制流体的压强小于该下压强腔214中的该控制流体的压强，提供了压强差用以造成该隔膜208以和第一直线路径相反的第二直线路径(例如图2中的向上方向)移动。该隔膜208的这种直线移动使得阀流体控制组件相对于阀座移位，用以调整该流体流过阀(例如图1A中的该流体阀106)。
图4A和4B展示了此处公开的另一个轭实例400，其具有内部通道402。特别地，该内部通道402限定了第一流体通道404和第二流体通道406。该第一流体通道404相对于该第二流体通道406流体地隔离。该所示实例中的该轭400具有主体408(例如U型主体)，其限定了第一腿410和第二腿412。参照图4A和4B，该第一流体通道404形成于该第一腿410中，且该第二流体通道406形成于该第二腿412中。该第一和第二流体通道404和406类似于上述图3A和3B中该实例流体通道228和230而被配置。
图5-7展示了此处公开的另一些致动器实例500，600和700，其具有相似于图2，3A和3B中该轭实例204的轭实例。该致动器实例500，600和700中的一些组件基本类似或相同于上述该轭实例204或该致动器组件200的组件，且具有基本类似或相同于这些组件功能的功能，下面将不再详细描述这些组件。替代地，有兴趣的读者可参考上述相应的描述。为了便于这一进程，相同的附图标记将用于相似的结构。
图5中的该致动器实例500使用轭204用以耦接该致动器壳206至流体阀(例如图1A中的该流体阀106)。该致动器500具有置于该致动器壳206中的加载装置或隔膜208，用以限定下压强腔或流体腔502和上压强腔或弹簧腔54。弹簧506被置于该弹簧腔504中，对该隔膜208的该第一侧218施加偏置或力。此外，该流体腔502和该隔膜208的该第二侧流体地流通。
在所示例子中，该轭204的该第二流体通道230流体地耦接至该流体腔502。如图所示，该致动器实例500使用塞、盖或插入件508用以阻止或防止流体在该压强腔502和该弹簧腔504之间通过该隔膜板210和/或该隔膜208的开口234流通。此外，如图所示，可移除的塞、盖或插入件510可被耦接至该第一流体通道228的该第一入口306，用以防止或限制通过该第一入口306至该弹簧腔504的流体流通。在一些例子中，该插入件510可从该第一入口306中被移除，使得当该定位器222的出口端没有耦接至该第一流体通道228时，流体地耦接(例如泄放)该弹簧腔504至大气。
在操作中，定位器(例如图2中的定位器222)通过该第二流体通道230向该流体腔502供应该控制流体，用以产生横跨该隔膜208的压强差，用以控制流体流过该流体阀(例如图1A中的该流体阀106)。例如，提供在该流体腔502中的控制流体的压强在该隔膜208的该第二侧面220上施加的力大于该弹簧506施加在该第一侧面218上的力，使得该隔膜208以第一直线路径移动。同样地，提供在该流体腔502中的压强在该隔膜208的该第二侧面220上施加施加的力小于该弹簧506施加在该第一侧面218上的力，使得该隔膜208以和第一路径相反的第二直线路径移动。
图6展示了此处公开的另一个使用轭204的致动器实例600。在此例中，该轭204的该第一流体通道228流体地将来自定位器(例如图2中的该定位器222)的控制流体耦接至该致动器600的上压强腔或流体腔602。该流体腔602和该隔膜208的该第一侧面218流体地流通。弹簧604被置于该致动器600的下压强腔或弹簧腔606中，其向该隔膜208的该第二侧面220施加力。此外，该流体连接器组件215的该第一流体通道232位于该弹簧腔606中。该第一流体通道232通过该连接器236被耦接至该隔膜208和该隔膜板210的该开口234，用以流体地耦接该第一流体通道228和该流体腔602。该第一流体通道232可使用管道实现，且在操作中不妨碍该弹簧604。特别地，该第一流体通道232位于被该弹簧604限定的中央开口608中。在此例中，该第二流体通道230可以通过，例如，该可移除的塞、盖或插入件510关闭。替代地，该插入件510可被移除，用以流体地耦接(例如泄放)该弹簧腔606至大气。
图7展示了另一种致动器实例700，其使用轭204耦接致动器壳206至流体阀。在此例中，该加载装置是活塞702，其被置于该致动器壳206中，用以限定上压强腔704和下压强腔706。该上压强腔704和该活塞702的第一侧面708相通，且该第二压强腔706和该活塞702的第二侧面710相通。此外，该第一流体通道228流体地将来自定位器的该控制流体耦接至该上压强腔704，且该第二流体通道230流体地耦接该控制流体至该第二压强腔708。该第一流体通道228被流体地耦接至该第一流体通道232。该活塞702包括开口712，用以流体地耦接该第一流体通道232和该上压强腔704。
虽然某些实例方法，装置和制造产品已在此处描述，但是本专利覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了字面地或在等同原则下完全落入所附权利要求的范围的所有的方法，装置和制造产品。

Claims (21)

1.一种装置，包括：
致动器壳，其具有加载装置用以定义限定上压强腔和下压强腔，该上压强腔相对于该下压强腔；
轭，用以耦接该致动器壳到流体阀；
形成在该轭的主体内的内部通道，用以流体地耦接控制流体到该上压强腔或该下压强腔的至少其中之一；和
流体连接器组件，其位于该致动器壳内，用以流体地耦接该内部通道至该上压强腔，该加载装置被置于该轭的该内部通道和该上压强腔之间。
2.如权利要求1所述的装置，还包括可安装到该轭的定位器。
3.如权利要求2所述的装置，其中，该定位器用以为该内部通道供应该控制流体，且其中当该定位器被安装到该轭时，该定位器的出口被耦接至该内部通道的入口。
4.如权利要求1所述的装置，其中，该流体控制组件包括第一流体通道，其置于该致动器壳中，用以流体地耦接该内部通道的第一出口和该上压强腔。
5.如权利要求4所述的装置，其中，该第一流体通道包括管道。
6.如权利要求5所述的装置，其中，该流体连接器组件还包括连接器，用以耦接该管道至该加载装置。
7.如权利要求6所述的装置，其中，该加载装置包括开口，用以流体地耦接该内部通道的该第一出口和该上压强腔。
8.如权利要求7所述的装置，其中，该加载装置包括活塞或隔膜。
9.如权利要求所述1的装置，其中，该上压强腔和该加载装置的第一侧连通，且该下压强腔和该加载装置的第二侧连通，该第一侧相对于该第二侧。
10.如权利要求9所述的装置，其中，该加载装置限定了弹簧腔，该致动器壳还包括置于该上压强腔中的弹簧，用以当该控制流体施加在该加载装置的该第二侧的力小于施加在该加载装置的第一侧的力时偏置该加载装置到预设定的位置。
11.如权利要求9所述的装置，其中，该加载装置限定了弹簧腔，该致动器壳还包括置于该下压强腔中的弹簧，用以当该控制流体施加在该加载装置的该第一侧上的力小于施加在该加载装置的第二侧的力时偏置该加载装置到预设定的位置。
12.一种致动器装置，包括：
第一端，用以耦接至致动器的外壳；
第二端，用以耦接至流体阀，和
第一流体通道，在该第一端和该第二端之间的轭中形成，该第一流体通道具有相邻于该轭的该第一端的第一出口，和位于该第一端和该第二端之间的第一入口，该第一流体通道流体地耦接至该致动器的上压强腔；和
第二流体通道，在该第一端和该第二端之间的该轭中形成，该第二流体通道具有相邻于该轭的该第一端的第二出口，和位于该第一端和该第二端之间的第二入口，该第二流体通道流体地耦接至该致动器的下压强腔。
13.如权利要求12所述的装置，还包括连接器组件，用以流体地耦接该第一流体通道和该上压强腔。
14.如权利要求13所述的装置，其中，该连接器组件至少部分地位于该下压强腔中。
15.如权利要求12所述的装置，其中，该第一流体通道的第一部分限定了第一轴，且该第一流体通道的第二部分限定了第二轴，该第一流体通道的该第一轴和该第一流体通道的该第二轴不平行。
16.如权利要求15所述的装置，其中，该第二流体通道的第一部分限定了第一轴，且该第二流体通道的第二部分限定了第二轴，该第二流体通道的该第一轴和该第二流体通道的该第二轴不平行。
17.如权利要求16所述的装置，其中，该轭具有U型框架，其限定了第一腿和第二腿。
18.如权利要求17所述的装置，其中，该第一流体通道形成于该U型框架的该第一腿中，且该第二流体通道形成于相邻于该第一流体通道的该U型框架的该第一腿中，该第一流体通道和该第二流体通道流体地隔离。
19.如权利要求17所述的装置，其中，该第一流体通道形成于该U型框架的该第一腿中，且该第二流体通道形成于该U型框架的该第二腿中，该第一流体通道和该第二流体通道流体地隔离。
20.一种设备，包括：
用于致动流体阀的装置；
用于将该用于致动流体阀的装置连接至流体阀的装置；
第一装置，用于流体地耦接控制流体至该致动器的壳的第一流体腔，该用于流体地耦接的第一装置和该用于连接的装置一体成型且为该第一流体腔提供该控制流体，而不用外部管道；和
第二装置，用于流体地耦接该控制流体至该致动器的壳的第二流体腔，该用于流体地耦接的第二装置至少部分地位于该第一流体腔内。
21.如权利要求20所述的致动器，还包括用于连接该用于流体地耦接的第二装置的第一端至该用于流体地耦接的该第一装置，且连接该用于流体地耦接的第二装置的第二端至该用于致动的装置的装置。
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