CN104736908A - 双驱动致动器 - Google Patents

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布兰登·W·基皮尔
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Abstract

一种设置有超程特性的手动操作的致动器。所述超程特性可以通过受控螺纹间隙或者偏置构件例如蝶形弹簧实现。当应用流量控制装置例如隔膜阀时，超程特性允许在除了完全停止位置的致动器位置上打开和关闭阀门。呈现了手动致动器和混合致动器的实施例。

Description

双驱动致动器
相关申请
本发明要求申请号为No.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
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
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
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。
图2为图1的致动器和阀门组件的纵向截面图，
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，
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，
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，
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。
图6为图5的混合致动器和阀门组件的纵向截面图，
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，
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，
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
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)。
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。
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-in)的螺纹间隙。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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置仅旋转了九十度。
通过合并应用双驱动概念的致动器组件12，弥补针对冲程关系的所述力矩。双驱动概念可以通过两个驱动元件或者部件体现，所述元件或者部件结合到一起但是相对于彼此在外加负载上变为可操作脱离，例如，通过偏置构件定义或者设置的外加负载。经由可操作脱离，涉及功能性联结或者操作的脱离，双驱动第一部分和第二部分通过所述功能性联结或者操作提供相对于致动器驱动构件旋转的轴向位移。双驱动概念可以，例如，借助于使用致动器驱动构件32和致动杆34的双驱动联结实现。如上所述，致动杆34具有第一部分40和第二部分42，它们通过联结件46联结到一起。致动器驱动构件32和致动杆34双驱动联结的实施例可以通过第一螺纹连接件44和第二螺纹连接件48实现。更具体地，提供具有第一螺纹方向(orientation)的第一螺纹连接件44，例如，右旋螺纹，以及具有相反螺纹方向的第二螺纹连接件48，例如左旋螺纹。可选地，第一螺纹连接件44可以具有左旋螺纹方向，而第二螺纹连接件48可以具有右旋螺纹方向。
假设致动器组件12处于如图1所示的完全上面的位置，其对应于阀完全打开。当致动器驱动构件或者手柄32顺时针旋转时，致动杆上部42经由第一螺纹连接件44的操作向下移动。因为下部40应用相反的螺纹方向联结到上部42上，并且进一步因为经由抗旋转装置56阻止下部40旋转，下部40朝隔膜向下移动或者行进。致动杆34的整个冲程是致动杆34的下部42和上部40的结合冲程。一直处于这种情况下直到隔膜30接触阀座28。在那个点上，阀被关闭并且致动杆34的下部40可以不再轴向移动(忽略由于阀座28压缩引起的一些微小移动)。
在隔膜30与阀座28接触之后，致动杆34的整个冲程基本上等于致动杆34上部42的冲程。因此实现了增加阀门构件30的打开和关闭位置之间的致动器的整个冲程而没有增加螺距。注意的是尽管没有增加螺距，需要促进杆抵靠给定负载的手柄力矩相似于单驱动构件的力矩，所述单驱动构件相比于结合或者联结双驱动部分具有提供每个旋转自由度的可比线性位移或者冲程的螺距。从另一方面来看，已经增加了整个冲程而没有增加螺距，需要关闭阀的手柄力矩等同于直接驱动致动器中的力矩。实质上，经由应用下游螺距构件连续操作的多线螺纹机构重复应用单线螺纹驱动机构而增加的螺距的效果。仅在致动部分期间，其中需要应用抵靠阀座的较高的闭合力，设计致动器以使得下部从上部脱离从而能够直接驱动手柄来关闭阀。
在一些实施例中，可能需要提供一种致动器和阀门组件10的超程特性。超程意为在致动器驱动构件32的完全关闭旋转完成之前，阀门构件30啮合阀座28以关闭阀。称此为关闭超程。同样地，在一些应用中，可能需要阀门构件30从阀座28脱离(unseat)并且使得阀在致动器驱动构件32的完全打开旋转完成之前完全打开。称此为打开超程。这可以按下文理解。致动器12将具有致动器驱动构件32的第一部分，其处于对应于阀打开情况的第一最大位置上。例如，在旋转致动器驱动机构例如图2和3的手柄32实施例的情况下，手柄32将完全逆时针旋转至第一或者完全打开停止位置，该位置将被认为是0°位置(假设第一螺纹连接件44的右旋螺纹方向)。致动器12还将具有致动器驱动构件32的第二位置，其处于对应于阀关闭位置的第二最大位置。例如，在在旋转致动器驱动机构例如手柄32实施例的情况下，手柄32将完全顺时针旋转至第二或者完全关闭停止位置，该位置将是四分之一圈旋转致动器和阀门组件10的90°位置。打开超程特性意为阀门构件30从阀座28脱离(release)并且使得阀在致动器驱动构件30到达0°位置之前完全打开至其优选总流量容量。关闭超程特性意为阀门构件30在致动器驱动构件32到达90°位置之前接触阀座28以阻挡经过阀的流体流动。
例如，致动器驱动构件32的打开和关闭位置的20°超程将意为当致动器驱动构件32已经旋转至第三位置或者70°位置时，阀门构件30啮合阀座28以关闭阀(尽管或许没有以最大关闭力固定)，当致动器驱动构件32已经旋转至70°位置和20°位置之间的位置时，阀门构件30从阀座28释放或者脱离以打开阀(尽管没有完全被打开)。例如，在20°旋转位置和低于20°旋转位置上，阀完全打开。可选地，如果需要在这些位置上实现的功能可以被颠倒。例如，当致动器驱动构件32已经旋转至第四位置或者20°位置时，可以较容易地适用致动器组件12以使得阀门构件30啮合阀座28以关闭阀(尽管或许没有以最大关闭力固定)，当致动器驱动构件32已经旋转至70°位置时，阀门构件30从阀座28释放或者脱离以完全打开阀，因此完全打开手动手柄停止位置为90°位置，完全关闭手动手柄停止位置为0°位置。此外，这些实例中各种旋转度是典型且非限制性的。例如，可以通过调节用于实现超程的结构，例如下文描述的典型结构或者其他结构，在任何需要的旋转角度上设置超程特性。注意对于上文描述的四个位置的任意一个，存在致动杆34的对应的轴向位置。
图3A示出了可以应用在此教导的技术实现的超程概念的例子。该绘图展示了相对于致动器驱动构件32例如手柄32的旋转角度的致动杆34的线性行程或冲程(注意由于手柄32从A旋转到D，手柄按照手动阀常规形式逆时针旋转，但是并不需要这样并且可选地可以为按照本领域技术人员期望的顺时针旋转)。虚线表示致动杆34行程，实线代表阀门构件30打开/关闭状态。对于四分之一旋转致动器，例如，A可以代表完全90°手柄顺时针旋转，或者换句话说手柄处于完全关闭停止位置。D可以代表完全0°手柄逆时针旋转，或者换句话说手柄处于完全打开停止位置。但是从概念上讲，字母A、B、C、D涉及对于特定应用致动器设计者所需的任何角度。
对于如上所述的20°超程的例子，B可以代表20°手柄旋转位置(在该例子中从手柄完全顺时针旋转关闭位置A作为参考)。在A和B之间，阀门构件30接触阀座28并且阀被关闭。由于随着阀座压缩致动杆可能的较小轴向移动(如上文所述)，A和B之间的虚线可以具有较小的倾斜(图3A中为清晰起见被夸大)。C可以代表70°手柄逆时针旋转位置(在该例子中从手柄完全关闭位置A作为参考)。在C和D之间，阀门构件不接触阀座28并且阀对于流量打开。无论阀门构件28在位置C是否提供完全的流动，其可以作为设计选择。在B和C之间阀门构件30处于过渡区域，随着其进一步朝向离开阀座28最大的距离移动。
当超程视情况被包含于致动器和阀门组件时，致动器双驱动概念还可以有利地用于促进执行超程，或者打开超程、关闭超程或者两者都执行。在一实施例中，在第二螺纹连接件48中提供预定或者受控螺纹间隙。注意由于例如较差的容差控制，很多螺纹连接件可能具有不期望或不想要的间隙。根据螺纹连接的应用此类间隙并不一定是问题但是即便有的话，螺纹连接优选地具有较少的间隙。然而发现可以通过特意地设计第二螺纹连接件48的受控或者预定螺纹间隙以及结合内设的间隙与偏置构件50来实现超程。因此受控或者预定螺纹间隙或者内设螺纹间隙意为特意地在螺纹连接件中提供受控间隙以便实现超程。因此这是不同于可归为不太理想的制造过程或者设计或相反地不受控或非特意引入螺纹连接件中的螺纹间隙。
图4A-4D图示地示出了受控或者内设螺纹间隙的实施例，以在致动器和阀门组件10中实现例如20°的超程。这些图作为例子提供了联结件46和相关联的第二螺纹连接件48实施例的放大示意图。图4A代表在0°或者完全打开阀位置上的致动杆34(以及每个图4A-4D的致动器驱动构件32)；图4B代表在0°到70°范围内位置上的致动杆34，其中在70°位置上阀门构件30接触阀座28以关闭阀；图4C代表70°到90°过渡范围内位置上的致动杆34，其中阀门构件30接触阀座28以关闭阀门；以及图4D代表在90°或者完全关闭阀位置上的致动杆34。
图4A-4D为清晰起见些许扩大了内设螺纹间隙。左侧螺纹结构代表致动杆34的下部40，右侧螺纹结构代表致动杆34的上部42。在20°超程的该典型实施例中，下部40的螺纹60与上部42的螺纹62啮合，但是在螺纹60、62的各自波峰部分66和波谷部分68之间具有受控或者内设间隙64(见图4C)。受控间隙64在联结件46上提供了第二螺纹连接件48的受控或者内设受控间隙。
参考图2，回想偏置构件50，例如弹簧，经过致动杆34的下部40在阀门构件30上应用向下的第一力74。伴随受控间隙64，致动杆34下部40的每个螺纹60的下表面70接触致动杆34上部42的每个螺纹62的上表面72或者沿着它滑动。由于偏置构件50在下部40上施加第一动力74，随着致动器驱动构件32从0°顺时针旋转至70°，由于螺纹啮合致动杆的非旋转下部朝阀门构件30轴向移动。由于第一动力74仅仅归因于偏置构件50而不是致动器驱动构件32，认为该移动作为致动杆34的下部40的间隙驱动。在致动器驱动构件32的70°的位置上，阀门构件30或者隔膜接触阀座28，其接触对抗致动杆34下部40进一步的轴向平移。因此，随着致动器驱动构件32从70°顺时针旋转至90°，致动杆34的上部42的旋转和轴向平移继续朝阀门构件30移动，致动杆下部40的非旋转和轴向静止固定在位置上。受控间隙64从而引起螺纹60和62经过致动杆34的旋转从70°到90°的过渡区域，其中螺纹60、62没有相互接触(图4C)并且阀经由第一力74的间接驱动继续保持关闭，所述第一力74通过偏置构件50被施加到致动杆34的下部40上。换言之，从70°的位置到达或者接近90°的位置，经由致动器驱动构件32旋转施加的力克服由偏置构件50定义或者设置的外加负载(第一力74)以使得致动杆34的上部42从致动杆34的下部40脱离。
在或者接近90°的位置上，螺纹60、62重新啮合，但是现在致动杆34下部40的每个螺纹60的上表面76接触至致动杆34上部42的每个螺纹62的下表面78或者沿着它滑动。因此，随着致动杆34旋转至完全关闭的90°位置，致动杆34的上部42直接对致动杆的下部42施加关闭负载或者第二力80，其第二力直接传递至阀门构件30以在阀门构件30上施加关闭负载。由于第二力80仅仅归因于由致动器驱动构件32施加到致动杆34上部42的力，并且该第二例通过致动杆34下部40直接传递至阀门构件30，认为随着致动器驱动构件32达到90°的完全关闭位置，该移动为致动杆34下部40的直接驱动。应了解超程的度数可以经由选择螺纹60、62之间的受控间隙的数目进行控制。间隙可以以多种方式进行控制，包括选择和控制啮合螺纹60、62的直径和节距(pitch)。
致动的直接驱动部分可以用于在阀门构件30上施加所需的关闭力80或者需要的负载以提供紧紧关闭的阀。由于关闭力80是由致动杆34的上部42的直接驱动生成的，并且更具体地，致动杆34现在充当单驱动构件，需要施加关闭力的力矩与当以相同螺距应用单独直接驱动致动器时的力矩相同。因此，可以实现致动器的较大冲程而不增加关闭力80需要的力矩。典型地，关闭或者第二力80将高于由偏置构件50施加的第一力74。例如，偏置构件50的间接驱动第一力可以在阀门构件30上施加七十磅的负载，然而致动杆34的直接驱动第二力可以提供一百二十磅的关闭力。当然这些值全部是典型的。
注意到在该点上尽管典型实施例说明了旋转致动器驱动构件32的应用，在所有的应用中并不都需要。例如，应用受控间隙的超程特性可以通过杠杆式致动器驱动构件或者需要的其他致动器驱动构件设计实现以产生致动杆34的轴向平移。
参考图5和6，示出了混合致动器和阀门组件90的实施例。混合致动器包括手动致动器功能和气动致动器功能。简言之，混合致动器包括气动操作的致动器组件92和手动操作的致动器组件84，手动操作的致动器94堆放于气动操作的致动器92的顶部。手动操作的致动器组件94可以但不需要以与上文所述的手动操作的致动器12相似的方式和功能实现，相同的参考标号用于相同的元件。因此，手动致动器组件94可以伴随超程特性和图1-3的手动操作致动器的预定螺纹间隙概念进行操作。
气动致动器组件92通常包括设置在致动器壳体98内的活塞组件96。如示，致动器壳体可以为组合式壳体或者可选地为单件壳体。在典型的实施例中，可以应用两个活塞96a和96b，可选地可以应用单活塞致动器或者根据需要应用多于两个的活塞。弹簧100用于在第一方向上推进活塞组件96，其推动阀门构件102或者阀门组件104的隔膜与阀座106密封啮合，从而提供常闭阀。活塞组件96可以包括致动杆108，其具有穿过其中的气道110。气道110与进气口配件流体连通(未示出)，经过壳体气道112，其容置来自压缩气源的压缩空气(未示出)。气道110经由气道116在活塞96a和96b中与活塞腔室114相连通。当供应压缩空气至气动致动器组件92时，气压克服弹簧100的偏差且移动活塞组件96抵靠弹簧100至第二位置(未示出)，这使得阀门构件102移动至远离阀座106的打开位置。当移除气压时，弹簧100使得活塞组件96返回至第一位置(图1)且阀关闭。O型环118或者其他合适的密封件向致动器压缩空气提供压力安全壳以移动活塞组件96。
尽管手动操作的致动器94可以基本上与上文所述一致，值得注意的是致动杆34的下部40还可以提供进入用于气动操作致动器92的气道110。还要注意致动器壳体120相对于单独的手动操作致动器可以延伸以便容纳一部分气动操作致动器92。除了致动杆34的下部40与阀门构件102或者按钮58啮合外，下部40可以与还接触活塞组件96的蝶形弹簧122相啮合。蝶形弹簧122可以用于提供偏置力，对于图2的手动致动器由弹簧50提供该偏置力。因此，手动操作致动器94可以用于手动操控(override)气动操作致动器92。例如，当关闭手动致动器94时，即使压缩空气施加于壳体气道112上，气动致动器92会被阻止打开阀门构件102。在气动致动器92被激活以及阀门构件102处于打开位置的情况下，当致动器驱动构件或者手柄32旋转至关闭位置时手动致动器94可以用于推动气动致动器92至关闭位置。在典型的实施例中，手动致动器94不能打开阀除非气动致动器92也被激活至允许打开状态。
图7和8示出了手动操作致动器的附加可选实施例。在图7中，示出了使用偏置构件132例如蝶形弹簧的双驱动致动器130的实施例。在该实施例中，可以预压缩蝶形弹簧132以使得在阀门构件150接触阀座154之后，蝶形弹簧132相对于致动杆136的下部138在致动杆136上部134的预定冲程中将转至平坦状态。第一螺纹连接件140连接上部134至壳体142，第二螺纹连接件144连接下部138至螺母146。注意在该实例中，由于螺母146的选择应用，使得致动杆136是单件杆。如在第一实施例所述，第一和第二螺纹连接件140、144可以具有不同的螺纹方向。例如，第一螺纹连接件140可以具有右旋螺纹方向，第二螺纹连接件144可以具有左旋螺纹方向。蝶形弹簧132用于提供超程特性，以使得第二螺纹连接件144不需要包括内设螺纹间隙，尽管可选地它可以按需求包括内设螺纹间隙。下部138可以直接接触按钮148或者阀门构件150例如隔膜，或者可以通过中间件152接触阀门构件150。在该实例中，中间件152与螺母146协作用来预压缩弹簧132。
图7展示了阀打开位置下的组件。由于手柄148顺时针旋转，在蝶形弹簧132预压缩的影响下上部134和致动杆136的下部138一样向下移动，所述蝶形弹簧施加第一力到阀门构件150上。当阀门构件150接触阀座154时，上部134进一步的轴向移动将引起蝶形弹簧132转到平坦状态以使得上部134提供直接驱动以施加第二力到阀门构件150上。在弹簧132转到平坦状态之前设计为蝶形预压缩的冲程的数量可以用于控制超程的数量。
图8示出了包括超程特性的直接驱动手动操作致动器160。超程特性可以按需要以蝶形弹簧或者其他偏置机构162的形式实现。蝶形弹簧可以是如图7的实施例所示的预压缩以使得蝶形弹簧162在转到平坦状态之前，设计为蝶形弹簧预压缩的冲程的数量可以用于控制超程的数量。在图8的实施例中，致动器160是常规地专门设计为提供致动杆164和阀门构件166之间的直接驱动，具有可选按钮168。然而，在该实施例中，偏置构件162可以设置在致动杆164和阀门构件166或者可选按钮168之间。由于直接驱动致动器杆164朝阀门构件166轴向移动，第一力通过预压缩偏置构件162的操作施加到阀门构件166上。当阀门构件162接触阀座170时，在预压缩蝶形弹簧或者偏置构件162转到平坦状态之前将存在预定冲程。该冲程提供超程特性。在蝶形弹簧转到平坦状态后，致动杆164的直接驱动施加第二关闭力到阀门构件166上以抵靠阀座170。注意由于是直接驱动手动操作实施例，仅存在致动杆164的单螺纹连接件172。
图9示出了上面图1-3手动致动器的可选实施例。手动致动器和阀门组件200可以以与图1-3实施例基本上相同的方式操作，因此，不需要重复进行描述。对于类似的部件使用类似的参考标号但是从200系列开始。因此，244对应于图2中的第一螺纹连接件44。对图9中的组件200在阀关闭位置上进行了说明，并且组件200从图2的角度来看旋转了九十°。
通过比较图2和图9，使用带有定位环252的表面52的来取代内肩(inner shoulder)，弹簧250压缩所述表面。对于致动杆234的第二部分或下部240，抗旋转装置56(图2)已经由穿孔六角件256几何体替代。穿孔六角件256容置于致动器壳体213的六角形凸缘中。
已经对在典型的实施例中以不同组合体现的本发明的各种方面、特性和概念进行了详述和说明，这些不同的方面、特性和概念可以或者单独地或者以多种组合以及其子组合的形式通过多种可选实施例实现。除非这里明显排除，否则在本发明的范围内包括所有这些组合和子组合。更进一步地，当对关于本发明多种方面和特性的多种可选实施例这里可以进行描述时，例如可选的材料、结构、配置、方法、装置等等，此类描述不是可选实施例的完整或者详细清单，无论是已经知晓的或者后面研究的。本领域技术人员在本发明的范围内可以容易地应用多种发明的一个或者更多的方面、概念或者特性至附加实施例中，即使此类实施例在这里没有明显地进行公开。此外，尽管本发明的一些特性、概念或者方面可以在这里描述为优选设置或者方法，除非明确陈述否则此类描述不是用于建议需要此类特性或者其是必需的。更进一步地，典型的或者代表的值和范围可以认为是辅助理解本发明，然而除非明确陈述，否则此类值和范围不能解释为限制概念并且是临界值和范围。此外，尽管一些特性和方面和其组合可以描述或者说明为具有特定格式、适合度、功能、设置或者方法，除非明确陈述此类描述不是用于建议需要此类描述或者说明的设置或者其是必需的。本领域技术人员将更容易地理解附加和可替换的形式、功能、设置或者方法，它们作为这里所述的实施例和发明的替代方案或可选方案或者是已知的或者是后面研发的。
已经参考典型实施例对本发明进行了描述。根据对说明书和附图的阅读和理解修改和改动将发生于其他实施例中。在附加的权利要求或者其等同方案的范围内适用于包括所有这些修改和改动。

Claims (33)

1.一种致动器，包括在第一位置和第二位置之间可移动的致动杆，联结到所述致动杆上以在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述致动器杆的致动器驱动构件，当所述致动杆处于所述第一位置时施加第一力到所述致动杆上的偏置构件，当所述致动杆处于所述第二位置时所述致动器驱动构件施加第二力到所述致动杆上。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述致动杆包括第一部分和第二部分，以及在所述第一部分和所述第二部分之间的联结件，当所述致动杆处于所述第一位置时，所述联结件从所述偏置构件传送所述第一力至所述致动杆的所述第一部分。
3.根据权利要求2所述的致动器，其中，当所述致动杆处于所述第二位置时，所述联结件将所述第二力从所述致动器驱动构件传递至所述致动杆的所述第二部分。
4.根据权利要求3所述的致动器，其中，当所述致动杆处于所述第二位置时，所述致动器驱动构件为所述致动杆的第二部分提供直接驱动。
5.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器驱动构件包括绕着轴可旋转的手柄。
6.根据权利要求1所述的致动器，其与由所述致动杆运动操作的阀相结合。
7.根据权利要求6所述的致动器，其中，所述阀包括隔膜阀。
8.根据权利要求6所述的致动器，其包括可操作以打开和关闭所述阀的气动致动器。
9.根据权利要求8所述的致动器，其中，所述致动器驱动构件可操作以操控所述气动致动器的操作。
10.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述联结构件包括处于所述偏转构件和所述致动杆的所述第一部分之间的螺纹连接件，所述螺纹连接件包括受控的螺纹间隙。
11.根据权利要求10所述的致动器，其中，所述受控螺纹间隙引起所述致动器驱动构件和所述致动杆位置之间的超程状态。
12.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述偏置构件引起所述致动器驱动构件和所述致动杆位置之间的超程状态。
13.根据权利要求12所述的致动器，其中，所述偏置构件包括偏置构件。
14.根据权利要求1所述的致动器，其中所述致动杆包括第一部分和第二部分，以及处于所述第一部分和第二部分之间的联结件，所述联结件包括处于所述偏置构件和所述第一部分之间的螺纹连接件，所述螺纹连接件包括受控的螺纹间隙。
15.根据权利要求14所述的致动器，其中，所述受控螺纹间隙引起所述致动器驱动构件和所述致动杆位置之间的超程状态。
16.根据权利要求14所述的致动器，其与由所述致动杆运动操作的阀相结合。
17.一种阀和致动器的组件，所述阀和致动器可以被连接以使得致动器控制阀的操作，包括：
一种包括阀门构件的阀，具有阀门打开位置和阀门关闭位置，
所述致动器包括在致动杆第一位置和致动杆第二位置之间可移动的致动杆，所述第一位置对应于所述阀的打开位置，所述第二位置对应于所述阀的关闭位置，致动器驱动构件被结合到所述致动杆上以在所述致动杆第一位置和所述致动杆第二位置之间移动所述致动杆，当所述致动杆处于所述致动杆第一位置时，还包括施加第一力到所述致动杆上的偏置构件，当所述致动杆处于所述致动杆第二位置时所述致动器驱动构件施加第二力到所述致动杆上。
18.根据权利要求17所述的组件，其中，所述致动杆可移动至从所述阀关闭位置提供超程的第三位置。
19.根据权利要求18所述的组件，其中，所述致动杆可移动至从所述阀关闭位置提供超程的第四位置。
20.根据权利要求17所述的组件，其中，所述致动杆包括第一部分和第二部分，以及处于所述第一部分和第二部分之间的联结件，所述联结件包括处于所述偏置构件和所述第一部分之间的螺纹连接件，所述螺纹连接件包括受控的螺纹间隙。
21.根据权利要求17所述的组件，其中，所述偏置构件引起所述致动器驱动构件和所述致动杆位置之间的超程状态。
22.根据权利要求21所述的组件，其中，所述偏置构件包括弹簧。
23.根据权利要求17所述的组件，其中，所述阀包括隔膜阀。
24.根据权利要求17所述的组件，其中，所述致动器包括气动致动器，所述气动致动器可操作移动处于所述阀打开位置和所述阀关闭位置之间的所述阀。
25.根据权利要求24所述的组件，其中，所述致动器驱动构件手动可操作并且可用于操控所述气动致动器的操作。
26.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述致动杆的所述第二部分螺纹联结到致动器壳体上并且所述联结件提供处于所述致动杆的所述第一部分和所述致动杆的所述第二部分之间的螺纹连接件。
27.根据权利要求26所述的致动器，其中，所述致动杆的所述第二部分以第一螺纹方向螺纹联结到致动器壳体上，并且所述联结件包括与所述第一螺纹方向相反的螺纹方向。
28.根据权利要求20所述的致动器，其中，所述致动杆的所述第二部分螺纹联结到致动器壳体上并且所述联结件提供处于所述致动杆的所述第一部分和所述致动杆的所述第二部分之间的螺纹连接件
29.根据权利要求28所述的致动器，其中，所述致动杆的所述第二部分以第一螺纹方向螺纹联结到致动器壳体上，并且所述联结件包括与所述第一螺纹方向相反的螺纹方向。
30.一种致动器和阀门组件包括：
一种包括阀门构件的阀，所述阀门构件可以轴向上运动，
一种包括致动杆和致动器驱动构件的致动器，所述致动器驱动构件与所述致动杆可手动操作以移动所述阀门构件，
一种用于所述致动器驱动构件和所述致动杆的双驱动联结件，其与没有所述双驱动联结件的所述致动杆的轴向冲程相比，提供了所述致动杆更大的轴向冲程。
31.根据权利要求30所述的组件，其中，所述双驱动构件包括第一螺纹连接件和第二螺纹连接件，所述第一螺纹连接件包括第一螺纹方向，所述第二螺纹连接件包括与所述第一螺纹方向相反的第二螺纹方向。
32.一种包括致动杆的致动器，所述致动杆在第一位置和第二位置之间可移动，所述致动杆包括第一部分和第二部分，致动器驱动构件联结到所述致动杆上以在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述致动杆，一种处于所述致动杆第一位置和所述致动杆第二位置之间的螺纹联结件，所述螺纹联结件包括受控螺纹间隙。
33.根据权利要求32所述的致动器，其与具有打开和关闭位置的流量控制装置相结合，其中，所述受控螺纹间隙提供所述阀打开和关闭位置之一或者两个位置的轴向超程。
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