CN108138987B - 用于控制阀的致动器 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于控制具有阀杆的阀的致动器(1)。致动器包括用于手动地移动所述致动器主轴(3)的手动超控装置，手动超控装置包括锁定元件(80)、容纳致动器主轴的至少一部分的致动器主轴保持器(70)。引导装置(92、94)适于沿致动器主轴保持器引导致动器主轴。在正常操作模式中，致动器主轴保持器被锁定到所述锁定元件，并且所述致动器主轴是经由所述引导装置沿着所述致动器主轴保持器可引导的。在手动超控操作模式中，所述致动器主轴保持器从所述锁定元件解锁，并且所述致动器主轴保持器是经由所述引导装置与所述致动器主轴一起可旋转的。

Description

用于控制阀的致动器

发明的技术领域

本发明涉及一种用于控制具有阀杆的阀的致动器。

发明背景

用于例如加热、冷却和供水的流体分配系统被设计用于将流体从源头供给到消耗点。每个消耗点通常具有计算和设计的流量或差压要求。然而，根据液体循环系统的类型，流量要求经常随时间变化并且可以随着比如改变了来自消耗点的载荷的季节性(例如，夏季或冬季)、系统流体的温度变化、系统流体的消耗上的变化(例如，对于饮水)的因素改变。

控制阀经常用于流体分配系统中，并且具有可变的开口，使得流动速率可以得到控制。常常提供用于控制这种阀的位置的致动器。这种致动器通常通过驱动致动器主轴的马达来驱动。致动器主轴进而又连接到阀杆以用于控制阀的打开程度。在一些情况下，例如在致动器已经连接到电网之前或者在安装期间，可能希望通过断开致动器主轴的马达驱动操作并且代替地允许手动驱动致动器主轴来手动超控正常操作模式。因此，一些致动器设置有手动超控机构。

尽管现有的手动超控机构对其目的有用，但是将希望提供一种紧凑而可靠的手动超控机构。

发明概述

本发明的目的是提供一种具有紧凑且可靠的手动超控装置(manual overridearrangement)的致动器。通过在所附权利要求书中限定的致动器来实现将在下面变得明显的该目的和其它目的。

本发明构思基于以下认识：致动器主轴可以获得马达驱动的正常操作模式中的非旋转轴向运动以及手动超控操作模式中的旋转和轴向前进运动。使致动器主轴前进的这两种不同方式可以以紧凑的方式实现。具体地，发明人已经认识到，在正常操作模式中，致动器主轴可以沿着至少部分地容纳致动器的致动器保持器移位，而在手动超控操作模式中，致动器主轴可以与致动器主轴保持器一起旋转以便同时使两个部件轴向前进。此外，已经认识到，通过可释放地锁定致动器主轴保持器，致动器可以以一种方式从正常操作模式切换到手动超控操作模式，该方式使得容纳在致动器主轴保持器中的致动器主轴被防止在正常操作模式中旋转并且仅基于马达驱动装置在致动器主轴保持器中执行轴向移动，并且当致动器主轴保持器从锁定状态释放时，在手动超控操作模式中可与致动器主轴保持器一起旋转地前进。致动器主轴保持器的锁定和解锁例如可以通过致动器主轴保持器的轻微轴向移动来实现。

根据本发明构思的一个方面，提供一种用于控制具有阀杆的阀的致动器，所述致动器包括：

壳体；

致动器主轴，所述致动器主轴至少部分地布置在所述壳体内，所述致动器主轴布置成控制阀杆的移动；

手动超控装置，其用于手动地移动所述致动器主轴，所述手动超控装置包括：

锁定元件，

致动器主轴保持器，其容纳所述致动器主轴的至少一部分，和

锁定装置，其具有包括在所述锁定元件中的第一接合部分和包括在所述致动器主轴保持器中的第二接合部分，所述第二接合部分被布置成与所述第一接合部分接合，

引导装置，其用于引导所述致动器主轴，所述引导装置具有包括在所述致动器主轴保持器中的第一引导器和包括在所述致动器主轴中的第二引导器，

使得在所述致动器的正常操作模式中，所述第一接合部分与所述第二接合部分接合，由此所述致动器主轴保持器锁定到所述锁定元件，并且所述致动器主轴是经由所述引导装置沿着所述致动器主轴保持器可引导的；

其中在手动超控操作模式中，所述第二接合部分与所述第一接合部分脱离，由此所述致动器主轴保持器从所述锁定元件解锁，并且所述致动器主轴保持器是经由所述引导装置与所述致动器主轴一起可旋转的。

在正常操作模式中，第一接合部分和第二接合部分旋转地锁定致动器主轴保持器，然而在一些示例性实施方案中，可以想到的是，接合部分还提供致动器主轴保持器的轴向锁定。

第一接合部分和第二接合部分可从彼此释放，即从它们的接合状态中释放。因此，致动器主轴保持器可释放地锁定到锁定元件。换句话说，当所述第一接合部分与所述第二接合部分接合时，所述锁定元件防止所述致动器主轴保持器移动。例如，通过使两个部件中的一个轴向远离另一个移动，可以将致动器主轴保持器从锁定元件释放。例如，第一接合部分和第二接合部分可以具有相互匹配的齿，该相互匹配的齿在轴向移动时脱离。适当地，致动器保持器主轴远离锁定部分并沿轴向方向朝向阀杆移动。因此，在一个示例性实施方案中，致动器主轴保持器通过两者中的任一个的轴向分离移动而从锁定元件解锁/脱离(在手动超控操作模式中)。轴向分离移动在这种情况下被认为是沿着平行于致动器主轴的纵向延伸部的方向。

根据至少一些示例实施方案，致动器主轴保持器可以以不同的可设想的方式从锁定元件脱离(从而将致动器的操作模式从正常操作模式改变为手动超控操作模式)。适当地，可以通过将轴向指向的推力施加到致动器主轴保持器上来实现致动器主轴保持器的轴向脱离移动。致动器主轴保持器的移动可以被直接或间接控制。如果致动器主轴保持器的移动被间接控制，则例如其可以经由工具接纳元件的移动，如稍后将在本公开内容中举例说明的那样。此外，致动器主轴保持器上的向下指向的推力也可以直接或间接实现。例如，元件可以沿非轴向方向移动，但是所述元件的移动可以传递直接或间接施加到致动器主轴保持器的轴向指向的推力。这也稍后将在本公开中更详细地被举例说明。

包括在所述锁定元件中的第一接合部分可以设置在锁定元件的作为内表面和/或下表面的表面上。包括在所述致动器主轴保持器中的第二接合部分可以设置在致动器主轴保持器的作为外表面和/或上表面的表面上。

根据至少一个示例实施方案，包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分包括齿，并且包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分包括匹配的齿。这种相互匹配或接合的齿在一些实施方案中可以从相应的部件轴向延伸，并且在其它实施方案中，相互匹配的齿可以从相应的部件径向延伸。旋转锁定致动器主轴保持器的其它方式也是可以设想的。例如，代替齿，致动器主轴保持器可以具有多边形外表面，该多边形外表面可以通过锁定元件的对应的多边形内表面变得旋转锁定。

根据至少一个示例实施方案，致动器包括弹簧元件，该弹簧元件布置成将包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分朝包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分按压。

锁定元件适当地布置在致动器的壳体的内部，并且例如附接到所述壳体内的基座或基部部分。这反映在至少一个示例实施方案中，根据该实施方案，致动器包括至少部分地设置在所述壳体内部的基部部分，其中所述锁定元件附接到所述壳体内的所述基部部分，其中弹簧元件设置在所述基部部分和所述致动器主轴保持器之间，所述弹簧元件被偏置以将包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分朝向包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分按压。适当地，锁定元件被固定到基部部分，使得锁定元件相对于基部部分不可旋转。

根据至少一个示例实施方案，致动器主轴具有沿轴向方向的主延伸部，其中包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分布置在垂直于所述轴向方向的表面上，并且包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分布置在垂直于所述轴向方向的表面上。如上文所提到的，第一接合部分可以设置在锁定元件的内表面和/或下表面上，而第二接合部分可以设置在致动器主轴保持器的外表面和/或上表面上。

根据至少一个示例实施方案，所述锁定元件径向向外并且与所述致动器主轴保持器同轴地布置。

根据至少一个示例性实施方案，致动器包括具有带内螺纹的通孔的主驱动齿轮，其中所述致动器主轴包括匹配的外螺纹并且适于在主驱动齿轮的所述通孔中且沿着主驱动齿轮的所述通孔被引导。

在正常操作模式中，当主驱动齿轮旋转时，主驱动齿轮的内螺纹也将旋转，并且将由于与致动器主轴的匹配外螺纹的接合而导致致动器主轴轴向移动。致动器主轴的这种轴向移动可以在不使致动器主轴围绕其自身轴线旋转的情况下实现。特别地，如果致动器主轴旋转地(但不轴向地)锁定到致动器主轴保持器，并且致动器主轴保持器处于由锁定元件锁定的不可移动状态中，则致动器主轴将沿着致动器主轴保持器在其轴向方向行进。

在手动超控操作模式中，当主齿轮不旋转时，解锁的致动器主轴保持器的旋转移动将导致致动器主轴旋转，并且由于配合的螺纹，致动器主轴将沿主驱动齿轮的通孔前进，类似于螺钉或螺栓穿过螺纹固定螺母旋转那样。

因此，根据至少一个示例实施方案，在正常操作模式中，主驱动齿轮的旋转导致致动器主轴的轴向移动，而在手动超控操作模式中，致动器主轴的旋转导致致动器主轴的轴向移动。

根据至少一个示例实施方案，所述引导装置包括阳-阴联接器。特别地，所述第一引导器和所述第二引导器可以是阳-阴联接器，诸如在长形凹槽中引导的销或突起，或者相反地，由长形脊部引导的凹口。

因此，根据至少一个示例实施方案，所述引导装置包括：

长形凹槽，其设置在所述致动器主轴保持器的内表面中，以及

销，其设置在所述致动器主轴的外表面上，所述销适于突出到所述长形凹槽中，以便沿着所述长形凹槽引导所述致动器主轴。

在其它可设想的实施方案中，长形凹槽可以设置在致动器主轴的外表面中，并且销可以设置在致动器主轴保持器的内表面上。

此外，在上述实施方案中的任一个中，可以设想具有多于一个的销和多于一个匹配的凹槽，例如在相应的凹槽中被引导的两个或更多个销。

适当地，在正常操作模式和手动超控操作模式两者中，致动器主轴保持器和致动器主轴相对于彼此旋转锁定。换句话说，通过控制致动器主轴保持器，致动器主轴也可以被控制。例如，通过上述举例说明的销/凹槽的相互作用，可以实现致动器主轴和致动器主轴保持器之间的恒定的旋转锁定。

根据至少一个示例性实施方案，所述致动器主轴保持器径向向外并与所述致动器主轴同轴地布置。

适当地，致动器主轴保持器部分地包围致动器主轴，例如包围致动器主轴的大约10％-60％的长度。

根据至少一个示例实施方案，所述手动超控装置还包括适于接纳工具的工具接纳元件，所述工具接纳元件可操作地连接到所述致动器主轴保持器，并且在所述手动超控操作模式中，所述工具接纳元件能够与所述致动器主轴保持器一起可旋转地移动。

当致动器主轴保持器从锁定元件解锁以将致动器置于手动超控操作模式中时，致动器主轴和致动器主轴保持器两者的移动通常将是旋转移动，因为工具接纳元件的旋转将被转换成致动器主轴保持器的旋转，并且由于致动器主轴和致动器主轴保持器如以上所例示的那样连接。

如之前所提到的，致动器主轴可以具有在致动器的轴向方向上的主延伸部。根据至少一个示例实施方案，所述工具接纳元件和所述致动器主轴保持器适于在所述轴向方向上移动。换言之，工具接纳元件和致动器主轴保持器可沿轴向方向一起移动，以便使致动器主轴保持器与锁定元件脱离或使致动器主轴保持器与锁定元件接合。

适当地，在正常操作模式中，工具接纳元件是不可旋转的，而是旋转锁定。这意味着，在正常操作模式中，可操作地连接到工具接纳元件的致动器主轴也相对于其纵向轴线旋转锁定。换句话说，在正常操作模式中，致动器主轴不围绕其自身的轴旋转。

根据至少一个示例实施方案，所述手动超控装置还包括布置在所述工具接纳元件和所述致动器主轴保持器之间的离合器装置。换句话说，所述工具接纳元件经由所述离合器装置可操作地连接到所述致动器主轴保持器。所述离合器装置适当地是过载保护离合器装置，使得工具接纳元件的旋转移动仅被传递至致动器主轴保持器，达到某个阈值力或扭矩。例如，如果致动器主轴已经到达终点位置(例如已经将阀杆推入阀座中以关闭阀)，为了避免致动器主轴通过其继续旋转而使致动器主轴过载，离合器装置将以所述阈值力或扭矩暂时可操作地将工具接纳元件与致动器主轴保持器分离。这可以例如通过具有与第二嵌齿啮合的第一嵌齿(cog)的离合器装置来实现，其中以所述阈值力或扭矩或者在所述阈值力或扭矩以上，第一嵌齿将在第二嵌齿上方通过而不是在旋转移动中使它们接合。

根据至少一个示例实施方案，所述工具接纳元件与所述致动器主轴保持器一体制成。然而，根据其它示例实施方案，所述工具接纳元件被制成为单独的件。此外，根据至少一些示例实施方案，所述工具接纳元件可以经由中间元件可操作地连接到致动器主轴保持器。例如，上述离合器装置可以位于致动器主轴保持器和中间元件之间的接口处。

例如，根据至少一个示例实施方案，所述手动超控装置还包括设置在所述工具接纳元件和所述致动器主轴保持器之间的中间元件，其中所述离合器装置包括：

包括在所述中间元件的内表面中的第一离合器接合部分，和

包括在所述致动器主轴保持器的外表面中的第二离合器接合部分。

中间元件的所述内表面可适当地包围致动器主轴保持器的所述外表面，例如两个同轴设置的大体上圆柱形表面。第一离合器接合部分可以设置有从中间元件的内表面径向向内延伸(即，沿着朝致动器主轴的中心/纵向轴线的方向延伸)的嵌齿。第二离合器接合部分可以设置有从致动器主轴保持器的外表面径向向外延伸(即沿远离致动器主轴的中心/纵向轴线的方向延伸)的配合嵌齿。

根据至少一个示例实施方案，致动器还包括布置在中间元件和致动器主轴保持器之间的间隔元件和偏置弹簧。此外，间隔元件优选地设置有用于接合设置在中间元件上的第一离合器接合部分的外离合器接合部分和用于接合设置在致动器主轴保持器上的第二离合器接合部分的内离合器接合部分。偏置弹簧优选地布置在间隔元件和致动器主轴保持器之间，以便在间隔元件上提供偏置力。由此，间隔元件起到附加的齿轮结构的作用，该附加的齿轮结构与偏置弹簧一起有助于在从手动超控模式切换到正常操作模式(即回到用于正常操作模式的间隔元件和偏置弹簧的原始位置)时使手动超控装置的离合器装置和其它齿轮或部件返回。因此，当从手动超控模式改变到正常操作模式时，存在粘附问题的风险降低。

根据至少一个示例实施方案，致动器包括适于将所述第一离合器接合部分朝向所述第二离合器接合部分按压的离合器弹簧。换言之，离合器弹簧适于将所述中间元件的一部分朝着所述致动器主轴保持器的一部分按压。因此，如果过载保护被激活使得配合嵌齿暂时彼此脱离，则离合器弹簧适于随后使嵌齿回到接合位置。然后可以通过旋转工具接纳元件来旋转致动器主轴保持器(当然，除非离合器装置处的力或扭矩太高，使得过载保护再次被激活)。

因此，从上面可以理解的是，根据至少一个示例实施方案，所述工具接纳元件适于接纳旋转移动并且经由所述中间元件、所述离合器和所述致动器主轴保持器将旋转移动从工具传递到所述致动器主轴。

发明人还认识到，从致动器的正常操作模式改变为致动器的手动超控模式(即，将致动器主轴保持器从锁定元件解锁)可以通过将保护元件从第一位置移动到第二位置来实现，其中这样的移动导致工具接纳元件将致动器主轴保持器从锁定位置(相对于锁定元件)移动到解锁位置。该移动适当地在致动器主轴的轴向方向上。这反映在至少一个示例实施方案中，根据该实施方案，所述工具接纳元件具有用于接纳工具的接纳孔，其中所述手动超控装置还包括具有用于接纳工具的通孔的保护元件，其中，所述保护元件在其中所述通孔与所述接纳孔不对准的第一位置和其中所述通孔与所述接纳孔对准的第二位置之间是可移动的，使得工具可以延伸穿过所述通孔并进入所述接纳孔中，以便旋转所述工具接纳元件以将旋转传递到所述致动器主轴。

因此，当保护元件处于所述第一位置时，致动器处于正常操作模式中，但是当保护元件移动至所述第二位置时，致动器元件处于手动超控操作模式中。在未对齐的第一位置中，保护元件可以保护/覆盖工具接纳元件的接纳孔，由此避免致动器主轴保持器和致动器主轴被错误地操纵。

根据至少一个示例实施方案，所述保护元件布置在致动器的壳体上，和/或是所述壳体的一部分。根据至少一个示例性实施方案，所述保护元件是与壳体分离的零件。在至少一些示例实施方案中，保护元件可以在所述第一位置和所述第二位置之间可滑动地移动。在至少一些示例实施方案中，保护元件可以在所述第一位置与所述第二位置之间可旋转或可枢转地移动。

当保护元件的通孔与工具接纳元件的接纳孔对准时，至少一些部分重叠足以使工具穿过通孔和接纳孔两者而插入。适当地，在保护元件的所述第二位置中，所述通孔与接纳孔同轴，通孔相对于接纳孔轴向移位。

在至少一些示例实施方案中，通孔和接纳孔具有大体上相同的直径。在至少一些示例性实施方案中，接纳孔可以小于通孔，只要工具可进入接纳孔中。

接纳孔可以适当地为在底部处具有某种键(key)的盲孔形式，用于接合所接纳的配合工具。例如，键可以是多边形的，诸如方形、六边形或八边形，或者具有任何其它合适的形状，诸如星形或叶片(lobe)形状。在至少一些示例性实施方案中，接纳孔的整个或至少一部分可以具有与工具的横截面互补的横截面，而不是仅具有用于匹配地接合工具的底部。例如，整个接纳孔可以具有六边形横截面。

在其它示例性实施方案中，接纳孔不是盲孔的形式，而是可以代替地是从工具接纳元件的一端到工具接纳元件的相对端的贯通通道。

当操作者将工具与接纳孔中的工具接纳部分配合时，操作者可以通过工具使工具接纳元件围绕其轴线旋转。因此，在手动超控操作模式中，工具接纳元件是可旋转的。适当地，在正常操作模式中，工具接纳元件是不可旋转的，而是代替地旋转锁定的。因此，当保护元件从第一位置移动到第二位置时，该移动可能导致工具接纳元件的旋转锁定被释放。尽管这可以在不同设计的实施方案中实现，例如保护元件的移动导致锁定元件远离工具接纳元件移动，但是在至少一些示例实施方案中，保护元件的移动导致工具接纳元件移动，因此也导致致动器保持器移动，因为致动器保持器可操作地(直接或间接)连接到工具接纳元件。

因此，根据至少一个示例实施方案，保护元件从其第一位置到其第二位置的移动导致工具接纳元件移动，由此建立手动超控操作模式。

从以上所述，现在应该清楚的是，根据至少一个示例性实施方案，工具接纳元件适当地可操作地连接到所述致动器主轴保持器并且与所述致动器主轴保持器一起可旋转地移动，其中当所述保护元件处于其第一位置时，所述致动器主轴保持器被锁定到所述锁定元件，并且当所述保护元件处于其第二位置时，所述工具接纳元件和所述致动器主轴保持器以这样的方式移动，即包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分与包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分脱离，由此所述致动器主轴保持器从所述锁定元件解锁。

一旦建立了手动超控操作模式，使用者可以借助于接合并旋转工具接纳元件的工具经由所述工具接纳元件移动致动器主轴。在一些实施方案中，工具接纳元件和致动器主轴保持器可以彼此刚性连接。

根据至少一个示例性实施方案，所述保护元件包括至少部分地面对所述工具接纳元件的倾斜表面，并且其中所述倾斜表面布置成当所述保护元件从其第一位置移动到其第二位置时移动所述工具接纳元件。

壳体可适当地设置有凹痕(indentation)或凹部，保护元件布置在该凹痕或凹部中。例如，保护元件可以在所述凹痕或凹部中可滑动或可旋转。

在保护元件的第一位置中，可以在所述工具接纳元件的外表面与所述保护元件的内表面之间形成间隙。在保护元件的第二位置中，倾斜表面(在保护元件的内表面处)可以通过例如沿轴向方向推动而移动所述工具接纳元件来至少部分地闭合间隙。可选择地，在保护元件的第一位置中，可以存在轻微接触，其不在工具接纳元件上施加压力，而在第二位置中(类似于第一替代方案)，倾斜表面向工具接纳元件提供轴向力分量。换句话说，保护元件的非轴向移动可以转换成工具接纳元件的轴向移动。例如，保护元件从第一位置到第二位置的滑动径向移动(相对于工具接纳元件的中主轴线的径向移动)将导致工具接纳元件的轴向移动。

如之前所提到的，根据至少一个示例性实施方案，所述保护元件可以通过可滑动地移动或可旋转地移动而从其第一位置移动到其第二位置。这允许对工具接纳元件及其接纳孔的实际保护。例如，使用者可以使用他/她的拇指或其它手指将保护元件滑入第二位置，以移除保护元件的保护/封盖部分并将保护元件的通孔与工具接纳元件的接纳孔对齐。在获得接近接纳孔的通路的同时，通过工具接纳元件的轴向移动以及因此致动器主轴的轴向移动使致动器处于手动超控操作模式中。在手动超控操作模式中，致动器主轴变成可旋转的。因此，当操作者用工具旋转工具接纳元件时，致动器主轴将被旋转。致动器主轴的这种手动旋转可通过致动器主轴上的外螺纹与另一部件上的内螺纹(例如，诸如齿轮的驱动装置部件的内螺纹)协作来引起致动器主轴在其轴向方向上行进。在正常操作模式中，所述其它部件可以被旋转，使得致动器主轴通过致动器主轴的所述外螺纹与所述旋转的其它部件的内螺纹协作而轴向移动(致动器主轴不旋转)。

附图简述

图1a是根据本发明的至少一个示例实施方案的致动器的部分的剖面图，致动器处于正常操作模式中。

图1b是图1a中的所述致动器的部分的剖面图，致动器处于正常操作模式中。

图2是示出根据本发明的至少一个示例实施方案的致动器主轴和致动器主轴保持器之间的协作的详细视图。

图3a是图1a中的所述致动器的手动超控装置的部分的详细视图，致动器处于正常操作模式中。

图3b是图3a中的手动超控装置的所述部分的详细视图，该致动器处于手动超控操作模式中。

图4a是图1a中的所述致动器的所述手动超控装置的其它部分的详细视图，所述致动器处于正常操作模式中。

图4b是所述手动超控装置的所述其它部分的详细视图，该致动器处于手动超控操作模式中。

附图详述

参考附图，本发明构思的上述以及另外目标、特征和优点将通过本发明构思的示例实施方案的下列说明性且非限制性的详细描述得到更好理解，其中，相同的参考标号将用于相似的元件。在下面的描述中，参考用于控制阀的致动器来描述本发明构思。

图1a示出用于控制具有阀杆的阀的致动器1。不属于本发明构思的一部分的阀和阀杆未在附图中示出，但可以是用于流体分配系统的任何合适类型的阀。致动器1包括致动器主轴3，致动器主轴3至少部分地布置在致动器壳体4内。致动器主轴3可操作地连接到阀的阀杆，以便移动阀杆并由此改变阀的开口。致动器1还包括经由齿轮装置连接到致动器主轴3的马达(未示出)。齿轮装置的主齿轮5示于图4a和图4b中。在正常操作模式中，马达(例如电驱动马达)驱动包括所述主齿轮5的齿轮装置，所述主齿轮5将其旋转移动转换成致动器主轴3的往复移动。

尽管未示出，但齿轮装置通常可以包括布置成与马达旋转连接的第一齿轮，所述主齿轮5与致动器主轴3直接连接，并且至少一个中间齿轮布置在第一齿轮和主齿轮5之间，该至少一个中间齿轮因此布置成将旋转移动从第一齿轮传递到主齿轮5。然而，其它的齿轮装置也是可以想到的，例如具有更少或更多的齿轮。

主齿轮5包括布置在主齿轮5的外表面上的齿轮齿7，齿轮齿7布置成与另一个齿轮(比如，上文所述的中间齿轮)的对应齿轮齿配合(并且被其作用)。主齿轮5还包括内部布置的螺纹(未示出)，该内部布置的螺纹适于与外部设置在致动器主轴3上的匹配螺纹9(见图1a-图2)接合。当主齿轮5由马达驱动时，它在锁定在轴向位置的同时旋转。因此，主齿轮5不沿其中主轴线移动。由于主齿轮5被轴向锁定，因此在主齿轮5的旋转移动经由与主齿轮5的内螺纹和致动器主轴3的外部匹配螺纹9的接合而转换成致动器主轴3的轴向移动时，致动器主轴3沿轴向方向移动。换句话说，当主齿轮5在被锁定在轴向位置的同时旋转时，与外部匹配螺纹9接合的内螺纹的旋转移动被转换成致动器主轴3的轴向移动，这是因为主齿轮5的内螺纹在致动器主轴3的外部匹配螺纹9上施加轴向力。因此应该理解，内螺纹和外部匹配螺纹9具有匹配的导程和螺距。

图1a-图1b中的致动器包括允许操作者手动地操纵致动器主轴3的手动超控装置10。手动超控装置10包括至少部分地布置在壳体4外部并且具有用于接纳工具16的通孔14的保护第一元件12以及邻近保护元件12布置的工具接纳第二元件18，工具接纳元件18包括用于接纳工具16的接纳孔20。如可以在图1b、图3b和图4b中看到的，当致动器1处于手动超控操作模式时，使用工具16。工具接纳元件18经由中间元件50、离合器装置60和致动器主轴保持器70可操作地连接到致动器主轴3。手动超控装置10还包括锁定元件80，锁定元件80布置成在正常操作模式期间将致动器主轴保持器70锁定在适当位置。

如在图1b中最佳地看到的，特别是锁定元件80和致动器主轴保持器70的放大的详细视图，锁定元件80具有显示第一组齿82的第一接合部分，该第一组齿82在朝向致动器主轴保持器70的方向上轴向突出。致动器主轴保持器70具有显示第二组齿72的第二接合部分，该第二组齿72在朝向锁定元件的方向上轴向突出。第一组齿82和第二组齿72适于在正常操作模式下彼此啮合，以锁定致动器主轴保持器70并防止致动器主轴保持器70的旋转移动。因此，第二接合部分适于与所述第一接合部分接合，使得当所述第一接合部分与所述第二接合部分接合时，所述致动器主轴保持器70被锁定到所述锁定元件80。接合部分因此位于垂直于致动器主轴轴线延伸的相应表面处。虽然具有齿72、82的接合部分被示出为位于致动器主轴保持器70的上表面/外表面上和锁定元件80的下表面/内表面上，但是其它构造也是可能的。例如，代替轴向突出的齿，可以设想具有径向突出的相互匹配的齿。此外，不用齿，而是可以设想防止致动器主轴保持器70轴向旋转的其它装置。一个这样的例子是致动器主轴保持器70的多边形外表面可旋转锁定到锁定元件80的配合多边形内表面。

在保护元件12处，壳体4弯曲并且与保护元件12的L形部分一起形成空间22，在空间22中，保护元件12和工具接纳元件18适于彼此接合。换句话说，空间22形成在壳体4的外表面的至少一部分和保护元件12的内表面的至少一部分之间。在正常操作模式(图1a和图3a)中，工具接纳元件18的顶部部分24延伸到空间22中。保护元件12包括面向空间22并且至少部分面向工具接纳元件18或者更精确地至少部分地面向工具接纳元件18的顶部部分24的倾斜表面26。

现在将更详细地描述致动器1的正常操作模式和手动超控操作模式。首先将描述正常操作模式，然后将描述手动超控操作模式。

从图2中最佳地看出，致动器1还包括用于在致动器主轴保持器70内引导致动器主轴3的引导装置90。引导装置90包括第一引导器92和第二引导器94，第一引导器92包括在致动器主轴保持器70中，第二引导器94包括在致动器主轴3中。在图1a、图1b和图2中，第一引导器92被示出为设置在致动器主轴保持器70的内表面中的长形凹槽92。在剖视图中，只有一个长形凹槽92是可见的，另一个凹槽与致动器主轴保持器的内表面上的第一个凹槽相对。长形凹槽92在致动器1的轴向方向上具有主延伸部。第二引导器94被示出为设置在致动器主轴3的外表面上的两个销94，销94适于径向突出到相应的长形凹槽92中，以便在正常操作模式中在轴向方向上引导致动器主轴3。

致动器主轴3的往复移动通常转换成其可操作地连接到的阀杆的往复移动，以便控制阀杆和阀的打开或关闭。应该理解的是，致动器主轴3可以朝向和远离其连接到的阀移动，以分别关闭或打开阀。

此外，在正常操作模式下，通过保护元件12的阻挡壁部分28防止工具16与工具接纳元件18的接纳孔20接合。换句话说，在正常操作模式中，保护元件12的布置确保了保护元件12的通孔14与工具接纳元件18的接纳孔20不对齐。由此，防止操作者手动操作致动器1而不采取动作以移动保护元件12且从而使通孔14与接纳孔20对齐。此外，保护元件12和保护元件12的壁阻挡部分28降低了在正常操作模式中存在进入致动器1的颗粒和碎屑的风险。

在电网损失的情况下，或者例如在将致动器1安装到阀期间，在致动器1已经连接到电网之前或者由于在正常操作模式期间使用的一个或更多个部件的故障(例如，马达或齿轮装置的故障)，可以使用手动超控操作模式。在手动超控操作模式下，假定电机不能驱动致动器主轴3。

在图1b、图3b和图4b中，致动器1被设置在手动超控操作模式中。这里，手动超控装置10允许操作者手动地操纵致动器主轴3。与图1a、图3a和图4a相比，保护元件12已经例如通过可滑动移动而移动，使得保护元件12的倾斜表面26已经在空间22内移动并且现在经由工具接纳元件18的顶部部分24与工具接纳元件18接合。由此，工具接纳元件18已经通过保护元件12及其倾斜表面26朝向致动器主轴3在轴向方向上被推动，并且现在已经进一步移动到致动器1的壳体4中并且在空间22的外部，如可以在图1b和图3b中看到的。

如图1b中所示，与图1a中相比，中间元件50和致动器主轴保持器70也已经在轴向方向上进一步远离空间22移动，因此工具接纳元件18经由中间元件50连接到致动器主轴保持器70。因此，在图1b中，由于致动器主轴保持器70的齿72已经与锁定元件80的齿82轴向地分离，即锁定装置的第一接合部分和第二接合部分已经从其相互接合位置分离，因此致动器主轴保持器70不旋转锁定(与图1a中相比)到锁定元件80。由此，致动器主轴保持器70可以在垂直于轴向方向的方向上移动。特别是，致动器主轴保持器70现在可以围绕其中主轴线旋转。

该致动器还包括弹簧元件86，该弹簧元件86被偏置成朝着锁定元件80的齿82按压致动器主轴保持器70的齿72。锁定元件80设置在致动器1的壳体4的内部，并且固定地附接到所述壳体4内的基座或基部部分88。弹簧元件86设置在基部部分88和致动器主轴保持器70之间。当保护元件12移动使得工具接纳元件18并且因此致动器主轴保持器70轴向移位时，弹簧元件86的偏置力被克服并且致动器主轴保持器70从锁定元件18和旋转锁定位置释放。因此，通过克服弹簧元件86的偏置力，获得手动超控操作模式。

与在保护元件12的通孔14未与工具接纳元件18的接纳孔20对齐并由此防止工具16与工具接纳元件18接合的情况下的图1a相比，在图1b中，保护元件12已经移动，使得通孔14和接纳孔20对齐。由此，工具16可以经由通孔14插入到致动器1中并且插入到接纳孔20中，使得工具接纳元件18可以由工具16手动地操作。优选地，接纳孔20具有非圆形横截面，例如六边形横截面，并且优选地，工具16具有匹配的非圆形横截面，例如六边形横截面。由此，当工具16位于接纳孔20内时，工具16的旋转移动将导致工具接纳元件18的旋转移动。该工具可以例如是六角扳手(hex-key)或艾伦扳手(Allen-key)。

通过利用工具16旋转工具接纳元件18，中间元件50将相应地旋转，因为中间元件50可旋转地连接/附接到工具接纳元件18。取决于致动器主轴保持器旋转的磁阻(例如由于致动器主轴3已经将阀杆推动到阀的关闭位置中)，并且取决于离合器装置60，中间元件50的旋转移动将被进一步传递到致动器主轴保持器70和致动器主轴3。

如图1a、图1b、图4a和图4b中所示，离合器装置60布置在中间元件50与致动器主轴保持器70之间。离合器装置60包括离合器弹簧62、包括在中间元件50的内表面中的第一离合器接合部分64(见图4b中的中间元件50的单独放大的详图)以及包括在致动器主轴保持器70的外表面中的第二离合器接合部分66。第一离合器接合部分64和第二离合器接合部分66被布置成彼此接合，并且离合器弹簧62被布置为朝向第二离合器接合部分66按压第一离合器接合部分64。离合器装置60可以例如被设计为使得中间元件50的旋转移动仅被传递至致动器主轴保持器70达到某个阈值力。例如，如果致动器主轴3已经将阀杆推动到阀的阀座中(即，推动到阀的关闭位置)，则不希望将致动器主轴3进一步朝向阀移动，因为这可能损坏阀中的部件(例如，阀塞或阀座)和/或致动器1中的部件(例如，致动器主轴保持器70或致动器主轴3)。因此，离合器装置60、更具体地离合器弹簧62优选地以这样的方式适配，即，当达到阈值力时，离合器弹簧偏转，由此第一离合器接合部分64和第二离合器接合部分66脱离并且不允许旋转移动从中间元件50传递到致动器主轴保持器70。换句话说，离合器装置60可以被称为过载保护离合器装置60。

然而，在一个示例性实施方案中，如虚线框100中所示，离合器装置60还可以包括布置在中间元件50与致动器主轴保持器70之间的间隔元件51和偏置弹簧52。间隔元件51设置有用于接合中间元件50的第一离合器接合部分64的外离合器接合部分53和用于接合布置在致动器主轴保持器70的外表面上的第二离合器接合部分66的内离合器接合部分(未示出)。相应地，致动器主轴保持器70可以通过提供支撑表面而在结构上稍微进行修改，以确保偏置弹簧52被固定在期望的位置。例如，通过在致动器主轴保持器70的顶表面上具有轴向延伸的圆柱形支撑结构，其中偏置弹簧52围绕轴向延伸的圆柱形支撑结构布置。

间隔元件51用作附加齿轮，该附加齿轮与偏置弹簧52一起促进离合器装置60和手动超控装置10的其它齿轮或部件返回到它们的初始位置，即正常操作模式的位置，并由此降低了在改变操作模式时发生粘滞问题的风险。假设来自中间元件50的旋转移动经由离合器装置60传递至致动器主轴保持器70(即，假设未达到阈值力)，则致动器主轴保持器70将与致动器主轴3一起旋转，因为致动器主轴保持器70的长形凹槽92的内表面将作用在致动器主轴3的销94上，从而将致动器主轴保持器70的旋转移动传递到致动器主轴3。由此致动器主轴3将旋转。

从上面应该理解的是，致动器主轴3根据其在正常操作模式中经由主齿轮5由马达驱动还是在手动超控操作模式中由工具16驱动而被不同地移动。在正常操作模式中，致动器主轴3在轴向方向上往复移动(即，上下移动)而不旋转(当主齿轮5在锁定在其轴向位置的同时顺时针或逆时针旋转时)。在手动超控操作模式中，致动器主轴3通过工具16(经由工具接纳元件18、中间元件50、离合器装置60和致动器主轴保持器70)旋转且主齿轮5的内部布置的螺纹与致动器主轴3的外部布置的匹配螺纹9接合，这允许致动器主轴3在轴向方向上在主齿轮5的内部移动。

然而，由于阀杆通常被往复地移动以控制阀的打开和关闭(即与致动器1是在手动操作模式还是在手动超控操作模式中操作无关)，所以通常使用将致动器主轴3的旋转移动(在手动超控操作模式中)转换成阀杆的往复移动的旋转调节装置。这种旋转调节装置可以以各种方式实现。例如，参考图2，致动器主轴3可以具有第一主轴部分3a和第二主轴部分3b。第一主轴部分3a可以仅轴向地但不旋转地锁定到第二主轴部分3b。第二主轴部分3b相对于壳体4旋转地锁定。例如，第二主轴部分3b可以具有内部隔室，第一主轴部分3a的凸缘(未示出)可以在该内部隔室中旋转。因此，无论第一主轴部分3a仅仅轴向移动(正常操作模式)还是旋转和轴向移动(手动超控操作模式)，第二主轴部分3b将仅执行轴向移动而不执行旋转移动。

在其它示例性实施方案中，参考图2，第一致动器主轴部分3a和第二致动器主轴部分3b可以制成单件或至少不可旋转地彼此连接。在这种情况下，可以提供例如如下的旋转调节装置。第二致动器主轴部分3b或其至少一部分可延伸到联接器壳体(未示出)中，联接器壳体具有可连接到阀杆的联接器壳体相对端。联接器壳体旋转锁定，但可以例如沿着导轨或类似物轴向地移动。在联接器壳体中可以设置负载衬套，该负载衬套在联接器壳体内可旋转。第二致动器主轴部分3b的端部部分可以例如借助于连接销连接到负载衬套(在图2中，在第二致动器主轴部分3b的下端部处示出了圆圈，并且在该圆圈处可以提供销并且销可以连接到负载衬套)。因此，在手动超控操作模式中，致动器主轴3旋转并且刚性地连接到联接器壳体内的负载衬套。如上面在本申请中所述，在手动超控操作模式中，致动器主轴3的旋转将由于其螺纹9而轴向推进致动器主轴。由于所连接的负载衬套将与致动器主轴3一起旋转，并且特别是在旋转固定的联接器壳体内旋转，因此只有致动器主轴的轴向前进(或退回)将被传递到联接器壳体并且因此传递到连接到联轴器壳体的阀杆。

根据至少一个示例实施方案，保护元件12和工具接纳元件18可以被称为工具接纳装置。然而，根据至少一个示例实施方案，保护元件12可以被省略。

Claims (18)

1.一种致动器，其用于控制具有阀杆的阀，所述致动器包括：

壳体；

致动器主轴，所述致动器主轴至少部分地布置在所述壳体内，所述致动器主轴布置成控制阀杆的移动；

手动超控装置，其用于手动地移动所述致动器主轴，所述手动超控装置包括：

锁定元件，

致动器主轴保持器，其容纳所述致动器主轴的至少一部分，和

锁定装置，其具有包括在所述锁定元件中的第一接合部分和包括在所述致动器主轴保持器中的第二接合部分，所述第二接合部分被布置成与所述第一接合部分接合，

引导装置，其用于引导所述致动器主轴，所述引导装置具有包括在所述致动器主轴保持器中的第一引导器和包括在所述致动器主轴中的第二引导器，

使得在所述致动器的正常操作模式中，所述第一接合部分与所述第二接合部分接合，由此所述致动器主轴保持器锁定到所述锁定元件，并且所述致动器主轴是经由所述引导装置沿着所述致动器主轴保持器可引导的；

其中在手动超控操作模式中，所述第二接合部分与所述第一接合部分脱离，由此所述致动器主轴保持器从所述锁定元件解锁，并且所述致动器主轴保持器是经由所述引导装置与所述致动器主轴一起可旋转的，并且

其中所述锁定元件布置在所述致动器的所述壳体的内部并且附接到所述壳体内的基部部分。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分包括齿，并且其中包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分包括匹配齿。

3.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述引导装置包括阳-阴联接器。

4.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述引导装置包括阳-阴联接器。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的致动器，其中，所述引导装置包括：

长形凹槽，其设置在所述致动器主轴保持器的内表面中，以及

销，其设置在所述致动器主轴的外表面上，所述销适于突出到所述长形凹槽中，以便沿着所述长形凹槽引导所述致动器主轴。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的致动器，包括弹簧元件，所述弹簧元件布置成将包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分朝向包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分按压。

7.根据权利要求5所述的致动器，包括弹簧元件，所述弹簧元件布置成将包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分朝向包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分按压。

8.根据权利要求6所述的致动器，其中，所述弹簧元件设置在所述基部部分和所述致动器主轴保持器之间。

9.根据权利要求7所述的致动器，其中，所述弹簧元件设置在所述基部部分和所述致动器主轴保持器之间。

10.根据权利要求1-4和7-9中任一项所述的致动器，其中，所述致动器主轴具有沿轴向方向的主延伸部，并且其中包括在所述锁定元件中的所述第一接合部分布置在垂直于所述轴向方向的表面上，并且包括在所述致动器主轴保持器中的所述第二接合部分布置在垂直于所述轴向方向的表面上。

11.根据权利要求1-4和7-9中任一项所述的致动器，其中，所述手动超控装置还包括适于接纳工具的工具接纳元件，所述工具接纳元件可操作地连接到所述致动器主轴保持器，并且在所述手动超控操作模式中，所述工具接纳元件能够与所述致动器主轴保持器一起可旋转地移动。

12.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述手动超控装置还包括布置在所述工具接纳元件和所述致动器主轴保持器之间的离合器装置。

13.根据权利要求12所述的致动器，其中，所述手动超控装置还包括设置在所述工具接纳元件和所述致动器主轴保持器之间的中间元件，并且其中所述离合器装置包括：

第一离合器接合部分，其包括在所述中间元件的内表面中，和

第二离合器接合部分，其包括在所述致动器主轴保持器的外表面中。

14.根据权利要求13所述的致动器，还包括离合器弹簧，所述离合器弹簧适于将所述第一离合器接合部分朝向所述第二离合器接合部分按压。

15.根据权利要求13-14中任一项所述的致动器，其中，所述工具接纳元件适于接纳旋转移动并将所述旋转移动经由所述中间元件、所述离合器和所述致动器主轴保持器从工具传递至所述致动器主轴。

16.根据权利要求1-4、7-9和12-14中任一项所述的致动器，其中，所述致动器主轴保持器径向向外地并且与所述致动器主轴同轴地布置。

17.根据权利要求1-4、7-9和12-14中任一项所述的致动器，其中，所述锁定元件径向向外地并且与所述致动器主轴保持器同轴地布置。

18.根据权利要求1-4、7-9和12-14中任一项所述的致动器，还包括具有带内螺纹的通孔的主驱动齿轮，其中所述致动器主轴包括匹配的外螺纹并且适于在所述主驱动齿轮的所述通孔中且沿着所述主驱动齿轮的所述通孔被引导。

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