CN108350913B - 具有旋转位置输出的线性致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种线性致动器，该线性致动器具有限定了气缸轴线的气缸。活塞可沿气缸轴线在气缸内移动，并且活塞杆从活塞轴向地延伸以连接至机构，由此在使用中活塞的移动使该机构致动。旋转输出机构包括旋转输出元件，旋转输出元件大体上从气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着输出轴线旋转，输出轴线大体上垂直于所述气缸轴线。旋转输出机构响应于活塞的移动，并且旋转输出元件适于与被安装至气缸的仪表可操作地接合，使得活塞的轴向移动实现旋转输出元件的相应旋转位移，由此该仪表在使用中提供指示活塞在气缸内的位置的输出信号。

Description

具有旋转位置输出的线性致动器
技术领域
本发明大体上涉及致动器，并且更具体地，涉及线性致动器。本发明主要被开发用于便于阀门的致动，以在各种各样的工业过程中对通过相关管线、导管、通道或者管道的流体流动进行调节，并且本发明将主要从这方面进行描述。然而，应当理解的是，本发明并不限于此特定应用。还应当理解的是，尽管主要结合液压致动器和气动致动器描述了本发明，但是本发明还可能适用于任何形式的线性致动器，包括机械致动器和机电致动器。
背景技术
下面的关于现有技术的讨论旨在将本发明置于适当的技术背景下，并且使得本发明的优点能够被更加充分地理解。然而，贯穿整个说明书对现有技术的任何引用都不应当被认为是明示或者暗示地承认这种技术是公知的或者这种技术是相关领域中的公知常识。
已知的是，各种各样的阀门用于在包括以下项的各种行业中调节管线中的流体流动：化工工业、石化工业、矿业、矿产品加工业、食品加工和包装业、配水业、污水处理业以及其他工业。在这种情况下用于各种目的的阀门的示例包括蝶阀、闸阀、刀阀、球阀、提升阀，旋塞阀、飞镖阀、夹管阀、隔膜阀等。用于工业和商业规模操作中的流量控制的绝大多数阀室旋转式阀，诸如，蝶阀和球阀，其中，所期望的流量控制通过流量控制元件在阀体内在打开位置和关闭位置之间的旋转移动来实现。
为了在自动化过程控制系统或者半自动化过程控制系统的背景下实现对这些阀的精确控制，通常需要或者非常期望生成下述输出信号，该输出信号准确地指示流量控制元件在阀内的实际位置。至少地，通常期望提供阀位置的可视化指示，以能够通过视觉检查进行及时且可靠的验证。
出于这些目的，已经开发了许多仪表，包括：限制开关、定位器以及局部指示器，限制开关适于当阀门完全打开或者关闭时生成控制信号，定位器适于响应于过程控制信号而准确地对阀门进行定位，以及局部指示器适于提供阀门位置的直接视觉指示。然而，由于大多数工业控制阀是按设计进行旋转的，绝大多数易于进行位置指示和控制的仪表和传感器同样是按设计进行旋转的，意义在于适于直接地接收指示阀门位置的旋转输入。
例如，本文中的蝶阀和球阀通常包括输出轴，该输出轴从阀体突出并且被直接地或间接地连接至主体内的流体控制元件，使得流体控制元件在打开位置和关闭位置之间的旋转带来输出轴的相应旋转。然后，所需要的限制开关、定位器、指示器或者感测仪表被安装至阀体上，以直接与输出轴接合，并且根据流量控制元件在阀内的位置进行校准以根据需要进行响应。在大多数情况下，完全打开的位置和完全关闭的位置之间的移动对应于旋转流量控制元件旋转移动了90°。这会使得输出轴在相同的90°范围内进行相应的旋转移动，并且相关的定位器或者传感器被相应地校准。
尽管大多数工业规模的阀门是旋转式的，但是诸如闸阀、刀阀、滑阀、夹管阀、旋塞阀、飞镖阀之类的多种阀都是线性的，从这个角度来讲，流量调节是基于流量控制元件在打开位置和关闭位置之间的线性位移或平移位移。这种类型的阀门通过线性致动器最高效地且有效地控制。然而，在这种情况下，由于阀门和相应的致动器二者的操作移动本质上是线性的，因此先前描述的最容易获得的传感器、定位器和指示器，诸如Namur型仪表无法直接使用，因为所述传感器、定位器和指示器取决于旋转输入。这使得相关过程控制无论是自动的、半自动的还是手动的，该相关过程控制都不太准确、不太可靠和/或更复杂且昂贵。
为了改善这个问题，已经提出了在线性致动器中提供线性到旋转的转换机构。然而，这种类型的已知机构本质上在气缸的顶部提供外部旋转输出部件。在许多装置中，特别是在涉及位于护栏、安全挡板等后面的大容量致动器的大型装置中，这种定向使得能够根据周围的空间限制和接近条件来接近常规类型困难且可能危险的任何仪表或者指示器。
本发明的目的在于克服或改善现有技术中的一个或多个缺点，或者至少提供有用的替代方案。
发明内容
因此，在第一方面，本发明提供了线性致动器，该线性致动器包括：-
气缸，所述气缸限定了气缸轴线；
活塞，所述活塞可在所述气缸内沿着所述气缸轴线移动；
活塞杆，所述活塞杆从所述活塞轴向延伸用于连接至机构，由此在使用中所述活塞的移动使所述机构致动；
旋转输出机构，所述旋转输出机构包括旋转输出元件，所述旋转输出元件大体上从所述气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着输出轴线旋转，所述输出轴线大体上垂直于所述气缸轴线；
所述旋转输出机构响应于所述活塞的移动，并且所述旋转输出元件适于与被安装至所述气缸的仪表可操作地接合；
使得所述活塞的轴向移动实现所述旋转输出元件的相应旋转位移，由此所述仪表在使用中提供指示所述活塞在所述气缸中的位置的输出信号。
优选地，所述线性致动器是液压致动器或者气动致动器。优选地，所述仪表是定位器或者位置指示器。在一个实施例中，与致动器连接的机构是阀机构，并且优选地是诸如闸阀、刀阀、镖阀、塞阀或者夹管阀之类的线性类型的阀。
优选地，所述旋转输出元件包括旋转驱动主轴，所述旋转驱动主轴适于与所述仪表的互补旋转输入元件可操作地接合。
在一个实施例中，所述仪表适于通过中间安装托架组件安装到气缸的侧壁上。在一些实施例中，该仪表是Namur型仪表。
在一些实施例中，输出信号时基于观测计，所述观测计适于所述活塞在所述气缸内的位置的视觉指示。在一些实施例中，输出信号是电控制信号，优选地是Namur兼容控制信号。在一些实施例中，所述仪表提供视觉输出显示和电输出控制信号二者。
优选地，所述旋转输出元件的旋转位移的操作范围被校准，以与所述仪表的旋转输入元件的旋转位移的操作范围相匹配。这可以例如通过旋转输出机构的固有设计、辅助齿轮箱或者中间运动转换机构来实现。在一些优选实施例中，操作范围约为90°，以与传统的Namur型仪表直接兼容。在其他实施例中，操作范围约为55°，以与其他标准形式的仪表兼容。
在致动器被连接到阀机构的实施例中，旋转输出机构优选地被校准成使得旋转输出元件的旋转位移的操作范围以及仪表的相关旋转输入元件的旋转位移的操作范围，与流量控制元件在阀内在完全打开位置和完全关闭位置之间的移动的全部操作范围相对应。通过这种方式，仪表优选地提供了输出信号(视觉的和/或电子的)，该输出信号直接指示阀自身的操作位置。
在一些实施例中，旋转输出机构与致动器一体地制造，而在其他实施例中，旋转输出机构适于改造传统的致动器。
在一个实施例中，旋转输出机构包括剪式或缩放式连杆机构，该剪式或缩放式连杆机构包括多个细长连杆元件，该多个细长连杆元件在气缸内以十字形或“X”形结构可枢转地相互连接，并且所述多个细长连杆元件的每个端部处具有枢轴。优选地，连杆机构的可移动端被连接至所述活塞的顶部，并且连杆机构的相对的固定端被支撑成在气缸内，靠近气缸盖。连杆元件中的在固定端处的一个连杆元件优选地可操作成连接至旋转输出元件，连杆机构在固定端处的枢轴与旋转输出元件同轴，由此，活塞的轴向位移实现了旋转输出元件的相应旋转位移。
在一个实施例中，旋转输出机构包括相对较硬的带齿传动带，该相对较硬的带齿传动带可以与容纳在气缸内的互补的带齿小齿轮接合。传动带优选地一端被连接至活塞顶，并且小齿轮优选地被支撑成在气缸内靠近气缸盖。小齿轮优选地与旋转输出元件同轴连接，并且引导装置优选地保持传动带与小齿轮可操作地接合，使得活塞的轴向位移实现传动带的相应位移，这又导致小齿轮的旋转以实现旋转输出元件的相应旋转位移。在一个实施例中，引导装置采取气缸盖的相邻内表面的形式。优选地，传动带足够硬以将大体上与活塞位移成比例的驱动力传送至小齿轮，同时足够柔性使得自由端在操作移动的正常范围内被包含在气缸内。
在一个实施例中，旋转输出机构包括齿形结构或在活塞杆上、活塞顶下方的齿条，齿形结构或在活塞杆上、活塞顶下方的齿条与容纳在气缸内的互补的带齿的小齿轮接合。优选地，小齿轮与旋转输出元件连接，由此活塞的轴向位移实现旋转输出元件的相应旋转位移。
在一个实施例中，旋转输出机构包括压力管和转换机构，该压力管可滑动地延伸穿过所述活塞顶，进入活塞杆内的压力室中，以及转换机构适于响应于压力管内的压力的变化使得旋转输出元件进行旋转移动，使得活塞的轴向位移引起压力管内的压力的相应变化，从而实现旋转输出元件的相应旋转位移。在一个实施例中，转换机构包括布尔顿管。
在一个实施例中，旋转输出机构包括截头圆锥形结构和斜坡接合结构，截头圆锥形结构位于活塞杆上并且限定了相对于气缸轴线倾斜的斜坡表面，以及该斜坡接合结构被定向成垂直于气缸轴线，并且适于与斜坡表面滚动或滑动接合，使得活塞的轴向位移引起接合结构的相应的横向或径向位移。在该实施例中，旋转输出机构包括转换机构，通过该转换机构接合结构的横向位移被转换为旋转输出元件的相应旋转移动，使得活塞的轴向位移实现旋转输出元件的相应旋转位移。在一个优选实施例中，转换机构包括齿轮系或者齿轮箱。
在一个实施例中，旋转输出机构包括弹簧加载驱动线轴和柔性缆线，所述弹簧加载驱动线轴支撑在气缸内，用于围绕横向轴线旋转，以及柔性缆线从所述活塞顶延伸到驱动线轴。驱动线轴优选地联接至驱动主轴，该驱动主轴则优选地被连接至旋转输出元件，使得活塞的轴向位移引起驱动线轴和驱动主轴的旋转位移，以实现旋转输出元件的相应旋转位移。
在一些实施例中，旋转输出机构可能需要限制活塞或者活塞杆仅以一个自由度(即，轴向位移)进行移动，并且特别是防止在气缸内相对旋转位移。在这样的情况下，在本发明的一些形式中，包含了防旋转机构。该机构可以在气缸的内部或者在气缸的外部，或者是活塞或气缸的设计中固有的。通过其他形式，旋转输出机构被附接或构造成独立于活塞或者活塞杆在气缸内的任何旋转位移而操作。
在一些实施例中，活塞和气缸具有相应的非圆形横截面轮廓，由此使得能够进行相对轴向位移，同时防止活塞和气缸之间的相对旋转。
在一个优选实施例中，活塞和气缸具有相应的方形或矩形横截面轮廓。在另一实施例中，活塞和气缸具有相应的卵形或椭圆形横截面轮廓。在其他实施例中，横截面轮廓为三角形、五角形、六角形、八角形或其他多边形形状。在一个实施例中，活塞和气缸具有相应的主要为圆形的横截面轮廓，但还包括互补的轴向延伸的键和键槽结构，以防止相对旋转。
优选地，具有相应形状的密封件受约束地保持在活塞的外周侧壁或侧裙部内，以便与气缸的内壁可滑动地密封接合。
在另一方面，本发明提供了一种如先前所限定的旋转输出机构，该旋转输出机构适于连接至线性致动器，使得活塞在致动器的气缸内的轴向移动实现输出机构的旋转输出元件的相应旋转位移，由此在使用时被安装至气缸或者被安装至旋转输出机构的旋转仪表提供指示活塞在气缸内的位置的输出信号。
在另一方面，本发明提供了一种用于指示活塞在线性致动器的气缸中的位置的方法，所述线性致动器包括：-
气缸，所述气缸限定了气缸轴线；
活塞，所述活塞可在所述气缸内沿着所述气缸轴线移动；
活塞杆，所述活塞杆从所述活塞轴向延伸用于连接至机构，由此在使用中所述活塞的移动使所述机构致动；
该方法包括以下步骤：-
设置旋转输出机构，所述旋转输出机构包括旋转输出元件，所述旋转输出元件大体上从所述气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着大体上垂直于所述气缸轴线的输出轴线旋转，使得旋转输出机构响应于活塞的移动；以及
连接所述旋转输出元件移以与被安装到气缸的仪表可操作地接合，由此活塞的轴向移动实现旋转输出元件的相应旋转位移；
使得所述仪表提供指示所述活塞在气缸内的位置的输出信号。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式对本发明的优选实施例进行描述，在附图中：
图1是根据本发明的致动器的透视图；
图2是图1中所示的致动器的剖面侧视图；
图3是图1和图2的致动器的放大分解透视图，更详细地示出了旋转输出机构和相关的定位仪表；
图4是根据本发明的第一实施例的与致动器的气缸内的活塞连接的旋转输出机构的剖面正视图；
图5是图4的致动器的剖面侧视图，其更详细地示出了旋转输出机构；
图6是示出了根据本发明的第二实施例的包含旋转输出机构的致动器的剖面正视图；
图7是图6的致动器的剖面侧视图；
图8是根据本发明的第三实施例的包括旋转输出机构的致动器的剖面正视图；
图9是图8所示的致动器的剖面侧视图；
图10是根据本发明第四实施例的包括旋转输出机构的致动器的剖面侧视图；
图11是根据本发明的第五实施例的包括旋转输出机构的致动器的剖面正视图；
图12是根据本发明的第六实施例的包括旋转输出机构的致动器的剖面正视图；以及
图13是图12所示的致动器的剖面侧视图。
具体实施方式
首先参考图1至图3，第一方面，本发明提供了一种线性致动器(1)，该线性致动器(1)包括气缸(2)和活塞(4)，气缸(2)限定了气缸轴线(3)，活塞(4)可滑动地在气缸(2)内沿着气缸轴线移动。活塞杆(10)从活塞轴向延伸以通过杆端配件连接至诸如阀组件(未示出)的外部机构。在使用时，活塞的移动由此致动或控制外部阀或者可操作地连接至致动器的其他机构。在所示出的实施例中，致动器是液压致动器或者气动致动器，其适于通过流体入口-出口端口(12)从液压回路或气动回路接收流体压力。然而，应当理解的是，本发明可以适用于其他形式的线性致动器，包括电气致动器、电磁致动器、机电致动器以及机械致动器。此外，本发明可以适于结合单作用或者双作用液压致动器或者气动致动器使用。
旋转输出机构(15)包括旋转输出元件，该旋转输出元件优选为输出驱动主轴(18)的形式，该输出驱动主轴(18)大体上横向或径向地从汽缸(2)延伸、穿过轮毂或凸台(20)，以绕着大体上垂直于气缸轴线的旋转输出轴旋转。旋转输出机构15通过下面更详细地描述的各种装置来响应于活塞的移动，并且旋转输出驱动主轴(18)适于与被直接地或间接地安装到气缸的仪表(22)接合。通过这种方式，活塞(4)的轴向移动实现驱动主轴(18)的相应旋转位移，由此仪表在使用中提供指示活塞在气缸中的位置的输出信号。
在一些优选实施例中，仪表是定位器或者位置指示器，并且优选地包括旋转输入元件，该旋转输入元件适于与旋转输出机构的驱动主轴可操作地接合。如图3中所最佳看出的那样，在一些实施例中，仪表适于通过安装托架组件(26)被安装到气缸的侧壁(25)。
在优选实施例中，致动器和相关的旋转输出机构适于结合“Namur”型仪表使用，并且根据Namur标准进行构造。所示的特定仪表包括测量计(28)，该测量计适于通过旋转刻度盘或其他合适形式的标记或显示来显示活塞在致动器的气缸内的位置的视觉指示。在所示出的实施例中，仪表还适于生成电控制信号，优选地为Namur兼容控制信号，以用于控制系统的一部分来对致动器的定位进行监测或调节。为此，仪表包括螺纹连接端口(30)，其适于接收本领域技术人员所熟知的类型的互补的Namur传感器或探针。
有利地，诸如驱动主轴(18)之类的旋转输出元件的旋转位移的操作范围被校准，以通过该仪表的相关旋转输入元件与仪表的旋转位移的操作范围相匹配。这可以例如通过旋转输出机构的产生所期望的旋转位移范围的固有设计来实现，或者可替代地，通过辅助齿轮箱、中间转换模块或者类似的机构来实现。在一些优选实施例中，操作范围约为90°，以与传统的Namur型仪表直接兼容。在其他实施例中，操作范围约为55°，以与其他标准形式的仪表(包括一些Namur仪表)兼容。
在本发明的致动器被连接到阀组件的应用中，旋转输出机构(15)理想地被校准成使得驱动主轴(18)的旋转位移的操作范围以及监测或定位仪表(22)的相关旋转输入元件的旋转位移的操作范围，与流量控制元件在阀内在完全打开位置和完全关闭位置之间的移动的全部操作范围相对应。通过这种方式，应当理解的是，仪表提供了(用于监测或控制视觉的和/或电子的)输出信号，该输出信号直接指示阀自身的操作位置。
现在参考图4，其中，相似的特征有相应的附图标记表示，在第一实施例中，旋转输出机构(15)包括剪式或缩放式连杆机构(32)，该剪式或缩放式连杆机构(32)包括多个细长连杆元件(33)，所述多个细长连杆元件在气缸内以十字形或“X”形结构相互连接，其每端都具有枢轴。更具体地，连杆机构的可移动端被连接至活塞顶(36)，并且连杆机构的相对的固定端被支撑成靠近气缸盖(38)的内表面。连杆元件(33)中的在上面的固定端处的一个连杆元件可操作地连接至驱动主轴(18)，连杆机构在固定端处的枢轴与驱动主轴同轴。通过这种方式，活塞在气缸中的轴向位移实现驱动主轴的相应旋转位移，驱动主轴则被连接至仪表(22)，通常为定位器或者位置指示器。
在该实施例中，连杆机构通常需要对活塞进行约束以防止在气缸内进行相对旋转位移。为了提供该约束，可以结合防旋转机构，诸如键槽和互补键，该键槽从气缸的内壁轴向延伸，以及互补键从活塞径向地向外突出、用于与键槽滑动接合。通过其他形式，活塞和气缸可以具有相应的非圆形横截面轮廓，由此使得能够进行相对轴向位移，同时防止活塞和气缸之间的相对旋转。
然而，这种以任何形式的防旋转机构通常会增加复杂度和成本。为了避免需要该防旋转机构，在连杆机构(32)与活塞顶(36)之间插入了旋转组件(39)。旋转组件使得连杆机构和活塞之间能够相对旋转移位，因此避免了防止活塞和气缸之间的相对旋转的需要。
图6和图7示出了又一实施例，其中，旋转输出机构(15)包括相对较硬的带齿传动带(40)，该相对较硬的带齿传动带可与互补小齿轮(42)接合。传动带(40)的一端被连接至活塞顶(36)，并且小齿轮(42)可旋转地支撑成在气缸内，靠近气缸盖(38)。小齿轮(42)与旋转输出元件或驱动主轴(18)同轴连接，并且如果需要的话，引导装置被使用以用于保持传动带与小齿轮可操作地接合。通过这种方式，活塞在气缸内的轴向位移实现了传动带(40)的相应位移，这则引起小齿轮的旋转，从而实现输出驱动主轴(18)的相应旋转位移。在所示出的实施例中，引导装置有效地采取气缸盖的相邻内表面的形式。然而，在其他实施例中，可以使用辅助导向轨道、导向表面、导向通道或导向轮来将传动带支撑并且精确定位在气缸内。应当理解的是，在该结构中，传动带需要足够硬以将大体上与活塞位移成比例的驱动力传送至小齿轮，同时足够柔性以使得自由端在操作移动的正常范围内被卷绕且包含在气缸内。再次，在该实施例中，插入在传动带与活塞之间的旋转机构(39)使得旋转输出结构和活塞之间能够进行相对旋转位移，从而避免了需要放置活塞和气缸之间的相对旋转。
图8和图9示出了又一实施例，其中，同样地，类似的特征由相应的附图标记表示。在这种情况下，旋转输出机构(15)包括齿形结构(46)或者齿条，齿形结构(46)直接形成在活塞杆(10)上，齿条被附接至活塞杆、位于活塞顶下方。活塞上的齿(46)可与容纳在气缸内的互补小齿轮(48)接合。小齿轮(48)被连接至旋转输出驱动主轴(18)，由此活塞的轴向位移实现了驱动主轴的相应旋转位移，以与被连接至该驱动株洲的仪表(22)相互作用。
在又一实施例中，如图10所示，旋转输出机构(15)包括压力管(50)，该压力管轴向地定向在气缸中并且可滑动地延伸穿过活塞顶(36)进入限定在活塞杆(10)中的压力室(52)。压力管(50)的上端径向向外延伸穿过气缸到达转换机构(54)，该转换机构(54)适于响应于压力管内的压力变化而引起输出驱动主轴(18)的旋转移动。在一个优选实施例中，转换机构(54)包括布尔顿管装置(56)，如图10的放大细节所最佳看到的那样。转换机构被设置在壳体(58)内，该壳体适于安装至气缸的外壁。定位器或者其他仪表(22)通过中间安装支架组件(59)可操作地连接至壳体(58)，以与驱动主轴接合。通过这种方式，活塞的轴向位移引起压力管内的压力的相应变化，进而影响输出驱动主轴(18)的相应旋转位移，从而向仪表提供旋转控制输入。有利地，该实施例实质上能够调节活塞在气缸内的旋转位移，而不会影响旋转输出机构的操作。
图11示出了本发明的又一实施例。在这种情况下，旋转输出机构(15)包括在活塞杆(10)上的截头圆锥形结构(60)，该截头圆锥形结构限定了相对于气缸轴线倾斜的斜坡表面(62)。在远端上结合了辊子(65)的斜坡接合组件(64)被支撑以与斜坡表面(62)滚动接合，由此活塞的轴向位移引起斜坡接合组件(64)的相应横向或径向位移。在该实施例中，旋转输出机构(15)还包括转换机构(66)，斜坡接合组件(64)的横向位移通过该转换机构被转换为输出驱动主轴(18)的相应旋转移动。该实施例实质上还能够调节活塞在气缸内的旋转位移，而不会影响旋转输出机构的操作。
更具体地，在该实施例中，斜坡接合组件包括致动杆(67)，该致动杆横向或径向向外延伸穿过汽缸壁。致动杆的远端包括齿形结构(68)，该齿形结构适于与小齿轮(70)接合。小齿轮(70)被连接至第一锥齿轮72，该第一锥齿轮72，该第一锥齿轮与第二锥齿轮(73)结合，第二锥齿轮(73)被定向成相对于第一锥齿轮成90°。第二锥齿轮(73)则被连接至输出驱动主轴(18)。这个齿轮系被支撑在壳体(74)内，壳体(74)被安装至气缸的侧壁，驱动主轴(18)从壳体(74)向外延伸。仪表(22)通过中间支架组件(59)被安装用于与转换机构(66)可操作地接合，中间支架组件(59)被附接至壳体(74)，以使得活塞的轴向位移影响输出驱动主轴的相应旋转位移，从而为仪表提供相应的旋转输入。
图12和图13示出了另一实施例，其中，再次地，类似的特征由相应的附图标记表示。在该实施例中，旋转输出机构(15)包括弹簧加载驱动线轴(80)，该弹簧加载驱动线轴(80)被支撑在气缸内，用于绕着横向轴线旋转。柔性缆线或线绳(82)从活塞顶部(66)延伸至驱动线轴。当活塞上升时，弹簧机构将缆线逐渐地缠绕到线轴上，并且使得缆线能够在活塞下降时松开，同时在整个活塞冲程中保持缆线中的张力。驱动线轴被联接至驱动轴(84)，该驱动轴(84)则被直接连接到输出驱动主轴(18)。通过这种方式，活塞的轴向位移引起驱动线轴和驱动轴的旋转位移，以影响输出驱动轴的旋转，从而向定位器或其他仪表(22)提供相应的旋转输入。
在这些说明性示例中的每个说明性示例中，应当理解的是，被连接至输出旋转机构的仪表，不论是指示器、定位器，还是其他形式的仪表，都能够被直接或间接地安装至致动器的一侧。这使得仪表在检查时容易被看到，并且从紧挨着致动器的位置能够容易进行更换、维护或修理。这在涉及大容量致动器的较大规模安装中具有显著的优势，所述大容量致动器出于安全原因通常位于护栏或屏幕后面，气缸盖通常被抬高。在这样的安装中，致动器的顶部特别不易于被察看，并且不便于进行维护、检查或监测，或者任何顶部安装或向上定向的仪表都特别难以接近和读取。在某些构造中，这可能对系统操作员和监测人员或维护人员会构成安全隐患。
此外，使得系统与常规Namur和类似的被成旋转式输入的仪表兼容的旋转输出机构通常是不可行的或者不容易适于(在没有显著的复杂度或者费用的情况下)结合线性致动器使用。
还应当理解的是，有利的是，旋转输出机构可以与致动器一体地制造或者可以适于改造成现有的致动器，这受限于基本设计和配置约束。此外，在各种优选实施例中，输出旋转机构是不受固有致动器活塞在气缸内的旋转位移的影响，或者输出旋转机构可以容易地与这样的位移隔离，从而避免了需要潜在的复杂且昂贵的防旋转机构。这是重要的，因为多种阀门设计并非固有地约束了活塞杆以防止活塞在正常使用中进行相对旋转。在这些方面和其他方面，应该理解的是，本发明代表了对现有技术的实际的和商业上的重大的改进。
虽然已经参考具体示例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，本发明可以通过许多其他形式来体现。

Claims (10)

1.一种线性致动器，包括：
气缸，所述气缸限定了气缸轴线；
活塞，所述活塞能够在所述气缸内沿着所述气缸轴线移动；
活塞杆，所述活塞杆从所述活塞轴向延伸用于连接至机构，由此在使用中所述活塞的轴向移动使所述机构致动；
旋转输出机构，所述旋转输出机构包括旋转输出元件，所述旋转输出元件大体上从所述气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着输出轴线旋转，所述输出轴线大体上垂直于所述气缸轴线；
所述旋转输出机构响应于所述活塞沿气缸轴线的轴向移动，并且所述旋转输出元件适于与被安装至所述气缸的仪表可操作地接合；
所述旋转输出元件的旋转位移的操作范围被校准，以与所述仪表的旋转输入元件的旋转位移的操作范围相匹配；旋转输出元件的旋转位移的操作范围为等于或小于90°；
使得所述活塞的轴向移动实现所述旋转输出元件的相应旋转位移，由此所述仪表在使用中提供指示所述活塞在所述气缸中的位置的输出信号；
所述旋转输出机构包括剪式连杆机构，所述剪式连杆机构包括多个细长连杆元件，所述多个细长连杆元件能够在所述气缸内以十字形结构枢转地互连，所述多个细长连杆元件的每个端部处都具有枢轴；
在剪式连杆机构与活塞顶之间插入了旋转组件；旋转组件使得剪式连杆机构和活塞之间能够相对旋转移位，使得所述旋转输出机构被构造成独立于所述活塞和所述活塞杆在所述气缸内的任何旋转位移而操作。
2.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，所述旋转输出元件包括旋转驱动主轴，所述旋转驱动主轴适于与所述仪表的互补旋转输入元件可操作地接合。
3.根据权利要求1所述的线性致动器，所述线性致动器被连接到阀机构，其中，所述旋转输出机构被校准，以使得所述旋转输出元件的旋转位移的操作范围以及所述仪表的相关旋转输入元件的旋转位移的操作范围，与流量控制元件在阀内在完全打开位置和完全关闭位置之间的移动的全部操作范围相对应。
4.根据权利要求3所述的线性致动器，其中，所述操作范围为90°。
5.根据权利要求3所述的线性致动器，其中，所述操作范围为55°。
6.根据前述权利要求中任一项所述的线性致动器，其中，所述旋转输出机构与所述致动器一体地制造。
7.根据权利要求6所述的线性致动器，所述连杆机构的可移动端被连接至所述活塞的顶部，并且所述连杆机构的相对的固定端被支撑在所述气缸内，靠近该气缸的气缸盖。
8.根据权利要求7所述的线性致动器，其中，所述连杆元件中的在所述固定端处的一个连杆元件可操作成连接至所述旋转输出元件，所述连杆机构在所述固定端处的枢轴与所述旋转输出元件同轴，由此所述活塞的轴向位移实现了所述旋转输出元件的相应旋转位移。
9.根据权利要求8所述的线性致动器，其中，所述仪表适于通过中间安装托架组件安装到所述气缸的侧壁上。
10.一种旋转输出机构，所述旋转输出机构适于连接至根据权利要求1至9中任一项所述的线性致动器，使得所述活塞在所述致动器的所述气缸内的轴向移动实现所述旋转输出机构的所述旋转输出元件的相应旋转位移，由此在使用时被安装至所述气缸或者被安装至所述旋转输出机构的旋转仪表提供指示所述活塞在所述气缸内的位置的输出信号。
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