CN109891129A - 用于调节器导向阀的致动器 - Google Patents

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Abstract

一种用于调节气体供应调节器中的导向阀的致动器，该致动器包括驱动电动机，其配置为向第一驱动轴提供旋转运动；应急电动机，其配置为向第二驱动轴提供旋转运动；差速齿轮布置，其联接到第一驱动轴且联接到第二驱动轴，且配置为从第一驱动轴和第二驱动轴中的一个提供的旋转运动产生致动器驱动轴的旋转运动；以及旋转到线性装置，其联接到致动器驱动轴且配置为将致动器驱动轴的旋转运动转换为线性运动以调节压力阀。差速齿轮布置配置为，当驱动电动机或应急电动机中的一个通电以向第一驱动轴或第二驱动轴中的一个提供驱动扭矩且驱动电动机和应急电动机中的另一个未通电时，驱动致动器驱动轴。通过相对于由驱动电动机和应急电动机提供的致动器驱动轴的阻力扭矩和驱动扭矩配置驱动电动机和应急电动机中的每一个的反向驱动扭矩，驱动电动机和应急电动机可通过差速齿轮布置永久连接到致动器驱动轴，从而避免了对闩锁或制动布置的要求。

Description

用于调节器导向阀的致动器
技术领域
本技术涉及用于控制调节器内的导向阀的致动器，例如由气体分配网络(GDN)使用的将气体从较高压力减少到较低压力的调节器。
背景技术
这种调节器的输送压力或设定点通常通过改变导向阀内的固定止动件的位置来调节，形成导向阀的一部分的弹簧与该固定止动件反作用。固定止动件控制的导向阀的精度一般良好。但是，如果需要对输送压力进行任何调节，则需要访问调节器以手动调节导向固定止动位置。这限制了GDN可以进行的调节次数，而不会产生大量成本。
为了提供远程调节装置并使得可以更容易地进行调节，可以采用气动控制的偏压室。其附接到导向阀，代替固定止动件。作用在隔膜上的偏压室内的压力作用在导向阀弹簧上，代替固定止动件。调节器上游的气体压力通常在偏压室中提供必要的压力。然后通过电磁阀控制该压力，电磁阀进而可以使用电子控制器进行远程控制。然而，增加气动室可能对调节器性能产生不利影响，并且还需要连续操作多个电磁阀以便保持必要的偏压。这可能对系统寿命有害。
为了提供远程调节装置以便可以更容易地进行调节，有时将装置附接到调节器以代替固定止动件。安装在气体分配网络上的装置可能会暴露于爆炸性气体和空气的混合物的风险，也必须满足相关的欧盟和国际指令规定的要求，以确保装置不会点燃气体混合物，因此造成破坏性爆炸。为了满足这些要求，通常要求装置必须被归类为“本质安全(intrinsically safe)”，使其不能释放能量，否则可能产生点火火花或产生足以点燃气体混合物的任何组分的温度升高。
装配到气体调节器以允许远程调节的任何装置的进一步要求是，在装置控制器或电源发生故障的情况下，提供独立的装置以使调节器自动返回到已知位置，例如维持气体网络的供应的连续性。
US2016/0017974公开了一种用于附接到气体阀的装置，其使用电致动器来调节控制气体阀开口的轴的位置。如上所述，任何远程调节系统的必要特征是必须包括故障下回已知位置(fail to known position)特征，如果电源或控制机构发生故障，它将将调节器的设定点从其瞬时位置自动返回到预设位置。这种类型的已知致动器通过使用弹簧的存储能量将致动器移动到已知位置来提供故障下回已知位置特征。在故障之后，锁定装置被停用，允许弹簧内的存储能量通过传动布置与主驱动装置连接。这种类型的缺点是必须将大量能量存储在弹簧中，使得满足装置本质安全的要求非常困难。另一个缺点也适用于锁定装置的设计，其中可能以其他方式使用的电磁铁或其他高能装置对于本质安全分类而言将是有问题的。
发明内容
本技术的实施例可以提供一种致动器，用于调节气体供应调节器中的导向阀，该致动器包括驱动电动机，其配置为向第一驱动轴提供旋转运动；应急电动机，其配置为向第二驱动轴提供旋转运动；差速齿轮布置，其联接到第一驱动轴且联接到第二驱动轴，且配置为从第一驱动轴和第二驱动轴中的一个提供的旋转运动产生致动器驱动轴的旋转运动；以及旋转到线性装置，其联接到致动器驱动轴且配置为将致动器驱动轴的旋转运动转换为线性运动，以调节压力阀。差速齿轮布置配置为，当驱动电动机或应急电动机中的一个通电以向第一驱动轴或第二驱动轴中的一个提供驱动扭矩且驱动电动机和应急电动机中的另一个未通电时，驱动致动器驱动轴。通过相对于由驱动电动机和应急电动机提供的致动器驱动轴的阻力扭矩和驱动扭矩配置驱动电动机和应急电动机中的每一个的反向驱动扭矩，驱动电动机和应急电动机可通过差速齿轮布置永久连接到致动器驱动轴，从而避免了闩锁或制动装置的要求。结果，致动器驱动轴可以由驱动电动机或应急电动机驱动。
本技术的实施例可以提供一种电动致动器，其解决了上述现有技术的问题。体现本技术的致动器可以被布置成避免或至少减少需要储存能量或者有可能点燃气体混合物的部件，并且允许根据单独的电子控制器的指示来调节调节器设定点，并且包括如果电子控制器发生故障则将调节器的设定点自动返回到预设的已知压力的机构。这是因为，例如，本技术的实施例除了主或驱动电动机之外还包括第二或应急电动机，它们都通过差速齿轮布置连接到致动器驱动轴。在第一或正常操作模式中，驱动电动机经由差速齿轮布置驱动致动器驱动轴，并且在第二故障下回已知位置或应急模式下，应急电动机可经由差速齿轮布置独立地驱动致动器驱动轴，在例如驱动电动机发生故障的情况下将压力阀返回到已知位置。差速齿轮布置配置为与驱动电动机和应急电动机中的每一个的相对的驱动扭矩和反向驱动扭矩组合，使得当一个通电而另一个未通电时，驱动电动机或应急电动机中的任一个可以向致动器驱动提供驱动扭矩。
如将在下文所解释的，本技术的实施例可以体改优于常规气动调节系统的优点，因为在正常操作期间，在调节之间，导向阀继续操作，如同它是固定止动件类型那样，因此保持完全调节器精度。此外，在正常操作期间和调整之间，不需要任何部件的移动，因此系统的寿命大大延长。
本技术的第二方面涉及一种气体供应调节器，其具有包括弹簧的可调节的导向阀，并且包括根据第一方面的致动器并且可操作以通过作用在弹簧上来调节压力阀。
本技术的第三方面涉及一种包括第三方面的气体供应调节器的分配网络。
在所附权利要求中限定了本技术的各种其他方面和特征。
附图说明
为了更好地理解本技术的示例实施例并且示出如何实现本技术，现在通过示例的方式参考附图，其中：
图1是根据本技术的示例实施例的致动器的简化表示的示意图；
图2a至2i是图1中所示的致动器的简化表示的示意图，示出了驱动通过差速齿轮布置连接到致动器轴的驱动电动机或应急电动机的致动器驱动轴的示例实施例的输入扭矩的路径和配置；
图3是在第一正常操作模式下的根据本技术的示例实施例的致动器的更详细表示的示意图；
图4是在第二故障下回已知位置操作模式下的图3所示的根据示例实施例的致动器的详细表示的示意图；
图5是根据本技术的示例实施例的差速齿轮布置的另一示例的示意表示；
图6是提供根据另一示例实施例的致动器的详细表示的示意图，其中致动器驱动轴与旋转到线性装置的联接在旋转到线性装置的外部；
图7是致动器的截面图的示意图，提供了包括示例外壳和支撑结构的示例实施例；以及
图8是根据图7中的示例实施例的致动器的截面图的示意图，该致动器适用于在潮湿环境中应用时耐潮湿。
具体实施方式
本技术的实施例可以提供一种用于致动器阀的布置，其满足安全要求并解决上述技术问题。致动器的示例实施例在图1中示出。如图1所示，驱动电动机1经由致动器驱动轴17旋转第一驱动轴8，第一驱动轴8经由常规的差速齿轮布置3(类似于在汽车应用中常用的那些)联接到旋转到线性装置2(例如，滚珠丝杠或进给丝杠)。然后，使用来自滚珠丝杠或进给丝杠的线性输出影响形成受控导向阀4的一部分的止动件的位置，从而影响气体调节器的出口压力。为了将故障提供至已知的位置应急驱动部，具有独立电源的第二电动机5也使用第二驱动轴5.d连接到所述差速齿轮布置，使得应急电动机也可以独立地旋转致动器驱动轴18以驱动所述旋转到线性装置2等，并因此影响气体调节器下游压力。这与其他致动器故障下回已知位置机构(其使用存储在弹簧中的能量来使受控阀运动)不同，因为使用电动机而不是弹簧消除了来自装置的储存能量，因此提供了更适合于本质安全应用的系统。
根据差速齿轮布置的性质，存在这样的可能性：当处于未通电状态时，驱动电动机或应急电动机可以通过施加来自另一电动机的扭矩来反向驱动。通常，通过在主电机和差速器之间以及在应急电机和差速器之间增加制动器或闩锁机构来防止这种可能性。通过控制相应的制动器或闩锁机构的接合，由任一电动机产生的扭矩然后总是可以被引导到致动器驱动轴18以驱动旋转到线性装置2并且防止反向驱动相对的电动机。如上所述，这种制动器和闩锁机构的使用对于本质安全装置是有问题的，因为难以获得或构造满足本质安全性的所有要求的制动器和机构。本发明使用的解决方案是通过仔细选择每个电动机的输出和反向驱动扭矩来控制每个电动机产生的扭矩的路径，两者彼此相关且与旋转所述旋转到线性装置所需的扭矩相关。通过这种方式，可以消除或至少减少对制动器或闩锁装置的要求。
根据本技术的示例实施例，为了对每个电动机进行输出和反向驱动扭矩的选择，可以应用以下规则：
1.驱动电动机的输出扭矩必须大于差速齿轮、旋转到线性装置和导向阀组合的最大阻力扭矩(Tdm>RTp/ηdiff)。通过这种方式，驱动电动机可以操作导向阀。
2.驱动电动机/齿轮箱组合的反向驱动扭矩必须大于旋转到线性装置/导向阀产生的扭矩和差速齿轮效率的商(BDTdm>RTp/ηdiff)。通过这种方式，应急驱动电动机的操作将优选地操作导向阀而不是反向驱动驱动电动机。
3.应急电动机的输出扭矩必须大于差速齿轮、旋转到线性装置和导向阀组合的最大阻力扭矩(Tem>RTp/ηdiff)。通过这种方式，应急电动机可以操作导向阀。
4.应急驱动电动机/齿轮箱组合的反向驱动扭矩必须大于旋转到线性装置/导向阀产生的扭矩和差速齿轮效率的商(BDTem<RTp/ηdiff)。通过这种方式，驱动电动机的操作将优选地操作导向阀而不是反向驱动应急电动机。
此外，还可以应用以下规则中的至少一个：
1.驱动电动机的输出扭矩必须小于应急电动机齿轮箱组合反向驱动扭矩和差速效率的商(Tdm<BDTem/ηdiff).通过这种方式，驱动电动机不能反向驱动应急电动机。
2.应急电动机的输出扭矩必须小于驱动电动机齿轮箱组合反向驱动扭矩和差速效率的商(Tem<BDTdm/ηdiff)。通过这种方式，驱动电动机不能反向驱动应急电动机。
3.驱动电动机和应急电动机的反向驱动扭矩必须大于旋转到线性装置和受控的导向阀组合产生的扭矩(BDTdm>RTP&BDTem>RTP)。通过这种方式，当处于未通电状态时，导向阀不能反向驱动驱动电动机或应急电动机中的任一个。
本技术的实施例，例如图1中的示例所示，可以被认为是具有到差速齿轮布置3的三个输入的系统。差速齿轮布置3允许任何一个输入将扭矩传递到另外两个输入中的每一个，如图2a到2i所示。如图2a所示，输入1.1可以被认为是由旋转到线性装置2提供的扭矩，由受控阀施加在旋转到线性装置上的力产生。必须将输入1视为变量，因为受控阀施加的力取决于调节器下游压力。
输入2.1是驱动电动机施加的扭矩。电动机可以根据需要打开或关闭，因此扭矩输入也可以被认为被打开或关闭。
输入3.1是应急电动机施加的扭矩。该电动机也可以根据需要打开或关闭，因此该扭矩输入也可以被认为被打开或关闭。
由于差速齿轮布置允许任何或所有输入同时传输到每个其他输入，可以看出系统对特定输入的合成旋转运动可以以多种不同方式输出。例如，可以根据需要将来自驱动电动机的扭矩输入作为旋转到线性装置的旋转进行传递，或者作为未通电的应急电动机的反向驱动旋转进行传递。这是不需要的状况，因为这种不需要的运动会减小施加到受控阀的扭矩的大小，如图2b所示。
类似地，应急电动机的扭矩输入可以根据需要作为旋转到线性装置的旋转进行传递，或者作为未通电的驱动电动机的反向驱动旋转进行传递，这出于同样的原因是不需要的状况，如图2c所示。
同样地，当处于未通电状况时，由受控阀产生的旋转到线性装置的扭矩输入可导致驱动和应急电动机中的任一个或两者的反向驱动旋转，这是不需要的情况，因为这种运动会导致失去对阀位置的控制，如图2d所示。
为了防止这些不希望的可能性，常规的解决方案是为驱动器和应急电动机的输出提供制动或闩锁机构，如图2e所示。通过根据需要接通或断开制动器或闩锁机构，可以根据需要将来自驱动电动机或应急电动机中的任一个的扭矩引导通过旋转到线性装置到控制阀，并防止影响未通电的电动机。如上所述，对于本质安全系统而言，使用这种制动器或闩锁不是优选的。
本技术的实施例提供的替代解决方案是利用齿轮电动机的特性，当驱动电动机关闭时，它将对电动机输入轴的任何外部施加的运动施加阻力。这种阻力通常被描述为电动机的“反向驱动扭矩”。该反向驱动扭矩的大小通常是固定值，并且取决于电动机的参数，例如磁阻和装配在电动机上的齿轮头的齿轮比。现在可以绘制布置的重新布置的示意图，示出输入和反向驱动扭矩，如图2f所示。
输入1.2再次被认为是由旋转到线性装置提供的扭矩(RTp)-由受控阀施加在旋转到线性装置上的力产生-并且是变量，因为受控阀施加的力取决于调节器下游压力。
输入2.2再次是驱动电动机施加的扭矩。电动机可以根据需要打开或关闭，因此扭矩输入也可以被认为被打开或关闭。当驱动电动机在此输入上时，扭矩将具有取决于电动机的最大扭矩输出的值(Tdm)。然而，当驱动电动机关闭时，它仍将对描述为反向驱动扭矩(BDTdm)的运动施加阻力。
以相同的方式，输入3.2是由应急电动机施加的扭矩。该电动机也可以根据需要打开或关闭，因此该扭矩输入也可以被认为被打开或关闭。与驱动电动机一样，应急电动机也将具有最大输出扭矩(Tem)和固定的反向驱动扭矩(BDTem)。应急电动机驱动扭矩和反向驱动扭矩的值可能与驱动电动机的值不同。和电动机一样，由于布置内的机械损失(例如可能在啮合齿轮齿和旋转轴承之间发生)，差速齿轮布置也必然会对运动产生阻力。这些损失通常表示为效率(ηdiff)。来自驱动电动机或应急电动机的扭矩必须通过差速齿轮布置。因此，来自差速器的的合成电动机输出扭矩将是电动机扭矩(Tdm或Tem)和差速效率(ηdiff)的乘积。同样地，克服阻力的旋转到线性装置扭矩所需的驱动电动机或应急电动机扭矩将是阻力扭矩Rtp和差速效率(ηdiff)的商。在驱动电动机和应急电动机之间通过的扭矩仅通过差速齿轮布置的一个小阶段。该小路径的效率将远远大于从电机到旋转到线性装置的较长路径的效率，因此根据需要可能会被忽略或考虑，以便创建最坏情况状况。现在可以看出，如果应急电动机(BDTem)的反向驱动扭矩大于旋转到线性装置(RTp)的最大阻力扭矩和ηdiff的商，那么根据需要，来自驱动电动机的扭矩路径将始终在旋转到线性装置和受控阀的方向上强制通过差速布置。显然，驱动电动机扭矩必须也大于阻力扭矩RTp和ηdiff的商，以便迫使旋转到线性装置的运动，如图2g所示。
类似地，如果驱动电动机(BDTdm)的反向驱动扭矩大于旋转到线性装置(RTp)的最大阻力扭矩和ηdiff的商，那么根据需要，来自应急电动机的扭矩路径将始终在旋转到线性装置和受控阀的方向上强制通过差速布置。以相同的方式，应急电动机扭矩(Tem)也必须大于阻力扭矩RTp和ηdiff的商，以便迫使旋转到线性装置的运动，如图2h所示。
如果驱动电动机和应急电动机(BDTdm和BDTem)的反向驱动扭矩也被布置为大于受控阀(RTp)产生的最大扭矩，那么受控阀将无法反向驱动驱动电动机或应急电动机中的任一个。因此，当驱动电动机和应急电动机未通电时，受控阀将保持在固定位置，从而防止调节器出口压力的任何不希望的漂移，如图2i所示。
总之，参考图2a至2i考虑到上述说明，当未通电时，电动机必然总是对其转子的旋转产生一些阻力。因此，必须对电机轴施加小的扭矩才能使电机旋转。如果连接到齿轮头，则经由齿轮头输出轴使转子旋转的扭矩乘以齿轮头比和齿轮头效率的商。该结果可以被认为是特定电动机齿轮头组合的反向驱动扭矩，其大小可以通过选择齿轮头比来改变。
通过根据这些规则适当选择电动机/齿轮头输出扭矩和电动机/齿轮头反向驱动扭矩，可以使致动器始终使用任一电动机操作受控阀，而无需使用任何额外的制动器、闩锁或其他控制机构。
图3中示出了本技术的更详细的示例性实施例，其中相同的部件具有相同的数字标记。在图3中，由控制装置6和外部电源7控制的电动机和齿轮头组件1使轴8旋转。轴穿过但未连接到载具9。轴8连接到太阳齿轮10，太阳齿轮10形成差速齿轮系统3的一部分。
差速齿轮系统3由太阳齿轮10、两个行星齿轮11和12以及另一个太阳齿轮13形成。行星齿轮11和12安装在载具9上，载体9布置成经由轴承14围绕电动机轴8旋转，轴承14安装在载具和轴之间。载具9具有切入其圆周的齿轮15，并且通常通过与连接到应急电动机齿轮头组件2的正齿轮16接合而保持在固定位置。
然后，在齿轮系统的正常操作中，太阳齿轮10旋转行星齿轮11。行星齿轮11然后旋转行星齿轮12，行星齿轮12进而旋转太阳齿轮13。太阳齿轮13附接到致动器轴17，致动器轴17经由联接器18连接到旋转到线性装置RLD 2。联接器18的动作是允许旋转到线性装置2的线性运动而不影响致动器轴17的线性位置。因此，电动机1的旋转被转换为旋转到线性装置的旋转。旋转到线性装置2的旋转将其旋转运动转换为线性运动，并且该线性运动被传递到调节器止动件19，调节器止动件19进而根据需要影响受控阀气体调节器的出口压力。旋转到线性装置2的位置由监视编码器轮22的角度或线性位置的编码器23感测。
应急电动机2提供了故障下回已知位置特征。应急电动机5具有独立于主电源的电源，其由独立的备用电池20和常闭继电器21形成。继电器21通常通过控制器6的动作保持在打开位置。在控制器6发生故障的情况下，继电器21移动到其默认关闭状态并将备用电池20连接到应急电动机5和齿轮头组件2。然后，应急电动机齿轮头5通过正齿轮16和载具环形齿轮15使载具9旋转。因为现在假定控制器是非活动的并且主电动机因此未通电，所以太阳齿轮10保持在固定位置。然后现在是到旋转到线性装置2的驱动路径；应急电动机，和齿轮头5，正齿轮16，环形齿轮15和载具9，行星11，行星12，太阳齿轮13，轴17，连接器18旋转到线性装置2。然后应急电动机的操作将导向止动件从第一位置30向下驱动到其最大位置32，分别如图3和4中所示，从而将受控的调节器出口压力提高到其已知的安全高水平，如以下段落所解释的。
可以使用替代的差速齿轮布置，其使用锥齿轮作为太阳和行星而不是如图3和4所示的正齿轮。图5提供了表示相对于图3和4中所示的布置具有优点的布置的图，因为随着齿轮接合和支撑轴承的数量减少，它可以提供比正齿轮布置更高的效率。
根据上述实施例，电致动器可以如所提出的那样调节导向阀固定止动件在气压调节器内的位置。电动致动器能够被远程控制，以便使调节方便和高效。根据实施例，致动器被操作以在需要时调节导向阀位置，但在不需要调节的时段期间保持被动。这具有优于常规气动调节系统的优点，因为在正常操作期间，在调节之间，导向阀继续操作，如同它是固定止动件类型那样，因此保持完全导向精度。另外，在正常操作期间和调整之间，需要很少或不需要部件的移动，因此可以大大延长系统的寿命，并且降低了故障的可能性。
电致动器可以通过简单的配置实现。然而，远程调节系统的一个重要考虑因素是，在启用远程操作的电子系统控制器发生故障的情况下，导向阀的设定点优选地可以从其在故障时的瞬时位置返回到预先确定的已知位置。通常，这将提供高于发生故障的先前控制的压力的气体压力。例如，如果在低气体需求期间，需要降低调节器设定点压力，则可能出现这种情况。如果在稍后时段期间气体需求变得更高但由于电子控制器的故障而不能增加压力，那么在调节器下游的气体分配网络中可能产生不希望的低压。增加压力的故障下回已知压力特征解决了这个问题。在基本的电致动器设计中，可能是在控制器发生故障的情况下，致动器将保持固定在其最后的命令位置，而无法移动到已知的压力设定。因此，实施例具有在控制器故障的情况下采取未知的压力位置的能力。
因此，一些实施例允许在单独的电子控制器的指导下调节导向阀设定点，并且包括机构以在电子控制器发生故障的情况下则将导向阀的设定点自动地返回到预设的已知压力。然而，未知的压力功能是可选的，并且实施例可仅包括电致动。
提出可以采用扭矩来实现未知的压力容量。已经发现，在未通电时反向驱动许多齿轮电动机所需的扭矩量小于在通电时可从电动机输出的扭矩。这种差异提供了为导向阀提供故障下回已知位置特征的机会。调节导向阀位置的电动机可以配置成在供电时在扭矩高于反向驱动扭矩时操作，然后提供一个或多个扭转元件以总是施加单独的扭矩，略微高于反向驱动扭矩，在将系统移动到其已知压力位置的方向上。与发动机一起操作的制动器可以在调节之间的时段期间防止不期望的运动。如在控制器故障期间可能发生的，从电动机和制动器移除电力将总是导致系统移动到其已知的压力设定而无需任何其他动作。
可以使用滚珠丝杠和滚珠螺母配置以及任何扭矩弹簧配置来实现电池选项。可以使用替代的制动布置，其可以如所描述的那样作用在驱动轴上，但是可以替代地或附加地作用在其他移动部件上以防止或阻止导向止动件或载具或作用在导向弹簧上的其他部件的移动，以压缩它并从而固定弹簧的位置和阀允许的压力。除了所描述的驱动轴，滚珠螺母和滚珠丝杠之外的机械配置可以被实施为将电动机联接到导向止动件或载具，以便将由电动机提供的旋转转换成导向止动件或载具所需的线性轴向运动，以作用于导向弹簧并调节其压缩。类似地，致动器的各种部件可以以与详细示例不同的方式配置，但是以对应的电气和机械方式起作用以实现相同的结果和效果。
外部联接示例
根据另一个实施例，可以使用替代的联接布置，其将联接器(18)置于旋转到线性装置2(滚珠丝杠)的外部。图6提供了致动器的截面的示意图，示出了以下布置，当将线性到旋转装置联接到驱动轴17时，线性到旋转装置2的联接在线性到旋转装置的外部。这种布置的优点在于它允许使用较小的滚珠丝杠直径，同时仍保持大滚珠丝杠内部连接布置的扭矩容量。
外壳结构示例
根据示例实施例的致动器的部件可以安装在外壳内，该外壳提供能够保持部件的位置的支撑结构，它们彼此相关且与要控制的导向阀相关。应选择用于构建支撑结构的材料，以满足控制爆炸性气体环境的适用指令的要求。
图7中示出了示出支撑结构或外壳的本技术的示例实施例。在图7中，根据前述实施例的致动器由支撑结构容纳，该支撑结构包括由不锈钢40形成的第一部分和由铝形成的第二部分42，该第二部分42配置为与导向阀结构44配合。电绝缘结构46被示出为将第一不锈钢部分40与第二铝部分42分开。第一不锈钢支撑结构还包括支撑差速齿轮布置9的下部48。
还应选择用于构造支撑结构的材料，以便具有足够的耐腐蚀性，以允许在易腐蚀环境中使用致动器。还应选择用于构造支撑结构的材料，以便在安装到要控制的导向阀中时不会产生破坏性的腐蚀原电池。
用于控制爆炸性气体环境的适用指令要求围绕电动机和差速齿轮布置的致动器的支撑结构由以下材料构成：如果受到冲击，其不会产生能够点燃爆炸性气体环境的火花。这种材料包括不锈钢。
因此，围绕电动机和差速齿轮布置的致动器的支撑结构可以使用不锈钢作为材料40来构造。导向阀和调节器支撑结构通常使用铝作为其支撑结构44的材料来构造。当安装在易腐蚀环境中时，与不锈钢接触的铝将产生破坏性的电偶型腐蚀原电池。本技术的实施例可以提供一种布置，其中作为用于构造致动器支撑结构的材料的不锈钢不安装成与导向阀或调节器直接接触。因此，与铝导向阀或调节器材料直接接触的铝不会产生有害的电偶型腐蚀原电池，因为两个部件之间的任何电势都是可以忽略的。
因此，可以使用铝作为材料42来构造与导向阀或调节器相接的致动器的支撑结构。根据一些实施例，为了防止在致动器支撑结构的不锈钢和铝部件之间产生破坏性腐蚀原电池，在两种材料之间放置绝缘材料以提供电绝缘。因此，可以使用尼龙、ABS或任何其他电绝缘材料46来构造放置在致动器的不锈钢和铝结构之间的致动器的绝缘结构。
密封实施例
致动器可用于将其浸没在地下水中的应用中。为了防止地下水进入致动器壳体，可以为致动器上添加密封系统。
图8提供了适用于潮湿环境的本技术的示例实施例的进一步说明。图8基本上对应于图7中所示的示例实施例，因此仅描述不同之处。然而，如图8所示，O形环密封件50设置在下安装支架48和不锈钢支撑结构40之间。第二O形环密封件52设置在安装支架48的下部和由铝制成的支撑结构42的第二部分之间。此外，柔性波纹管53位于控制阀25的端部和旋转到线性装置2的顶部之间。在组合中，O形环密封件50、52和柔性波纹管53用于提供根据示例性实施例的致动器的基本上不透水的布置。
为了防止地下水在致动器支撑和封闭结构的不锈钢和铝部件之间的接口处进入致动器，可以在铝和不锈钢部件之间放置两个或更多个O形环型密封件50、52。为了防止地下水在致动器的滚珠丝杠、滚珠螺母与铝支撑和封闭结构部件之间的接口处进入致动器，可以在支撑结构和调节器导向阀止动件之间放置柔性波纹管53。
根据本技术的示例实施例，提供了一种致动器，其包括容纳差速齿轮布置的第一支撑结构、以及第二支撑结构，其联接到第一支撑结构，用于容纳旋转到线性装置且用于将致动器安装在导向阀上，其中第一支撑结构由不锈钢制成，且第二支撑结构由铝制成，且支撑结构包括使第一支撑结构与第二支撑结构绝缘的电绝缘结构。
根据本技术的另一实施例，提供一种致动器，其中在第一支撑结构和第二支撑结构之间设置至少一个O形环密封件，并且在旋转到线性装置和导向阀之间设置柔性波纹管。
所附权利要求范围内的各种替代方案对于技术人员而言是显而易见的。
在所附权利要求中限定了本发明的其他方面和特征。应当理解，示例实施例不限制要求保护的发明的范围，并且可以对示例实施例进行各种修改，例如将电动机和差速齿轮水平定位或以倒置方式或旋转到线性装置的某些其它取向定位，差速齿轮布置和电动机可以在电动机的垂直安装的明确示例之外形成，差速齿轮装置在旋转到线性装置和导向阀上方。
为便于参考，以下提供了用于附图中所示的每个部件的附图标记的概述：
1.驱动电动机/齿轮头
2.旋转到线性装置
3.差速齿轮布置
4.受控阀
5.应急电动机/齿轮头
6.控制器
7.电源
8.轴
9.载具
10.太阳齿轮
11.行星齿轮
12.行星齿轮
13.太阳齿轮
14.轴承
15.环形齿轮
16.正齿轮
17.轴
18.联接
19.调节器/导向止动件
20.备用电池
21.继电器
22.编码器轮
23.编码器
24.屏障
25.受控阀
26.锥太阳齿轮
27.锥行星齿轮
28.锥太阳齿轮
30.导向止动件第一位置
32.导向止动件最大位置
40.致动器的第一不锈钢支撑结构
42.致动器的第二铝支撑结构
44.由铝制成的导向阀结构
46.电绝缘结构
50.O型环密封件
52.O型环密封件
53.柔性波纹管
以下编号的段落提供了示例实施例的进一步示例方面和特征：
第1段.一种用于调节气体供应调节器中的导向阀的致动器，所述致动器包括：
驱动电动机，配置为向第一驱动轴提供旋转运动，
应急电动机，配置为向第二驱动轴提供旋转运动，
差速齿轮布置，联接到所述第一驱动轴且联接到所述第二驱动轴，且配置为从所述第一驱动轴和所述第二驱动轴中的一个提供的旋转运动产生致动器驱动轴的旋转运动，以及
线性装置的旋转装置，其联接到所述致动器驱动轴且配置为将所述致动器驱动轴的旋转运动转换成线性运动以调节压力阀，其中所述差速齿轮布置配置为，当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电以向所述第一驱动轴或所述第二驱动轴中的一个提供驱动扭矩且所述驱动电动机和所述应急电动机中的另一个未通电时，驱动所述致动器驱动轴。
在一个示例中，在通电时由所述驱动电动机和所述应急电动机提供的驱动扭矩相对于所述驱动电动机和所述应急电动机的回驱动扭矩布置，使得当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机可以克服所述致动器驱动轴的阻力扭矩以驱动所述致动器驱动轴，并且在未通电时不驱动所述驱动电动机或所述应急电动机中的另一个。
第2段.如第一段所述的致动器，其中由所述驱动电动机提供的驱动扭矩大于所述差速齿轮布置的阻力扭矩和驱动所述旋转到线性装置的所述致动器驱动轴的组合，以调节所述压力阀。
第3段.如第1段或第2段所述的致动器，其中，当所述驱动电动机处于未通电状态时，所述驱动电动机的反向驱动扭矩大于由所述旋转到线性装置产生的施加到所述致动器驱动轴的驱动扭矩与所述差速齿轮布置的效率的商。
第4段.如第1段至第4段中任一项所述的致动器，其中所述应急电动机的驱动扭矩大于所述差速齿轮布置和驱动所述旋转到线性装置的致动器驱动轴的组合的最大阻力扭矩，以调节所述压力阀。
第5段.如第3段或第4段所述的致动器，其中所述应急驱动电动机的反向驱动扭矩大于由所述旋转到线性装置和所述压力阀的组合产生的所述致动器的扭矩与所述差速齿轮布置的效率的商。
第6段.如第3、4或5段中任一项所述的致动器，其中所述驱动电动机的驱动扭矩小于所述应急电动机的反向驱动扭矩的组合与所述差速齿轮布置的效率的商。
第7段.如第4、5或6段所述的致动器，其中所述应急电动机的驱动扭矩小于所述驱动电动机的反向驱动扭矩的组合与所述差速齿轮布置的效率的商。
第8段.如第2段或第3段所述的致动器，其中所述驱动电动机和所述应急电动机的反向驱动大于由驱动所述旋转到线性装置以调节所述压力阀的致动器驱动轴产生的扭矩的商。
第9段.如第1段至第8段中任一项所述的致动器，其中所述驱动电动机和所述应急电动机中的每一个包括齿轮头，每个齿轮头配置为向所述驱动电动机和所述应急电动机提供所述反向驱动扭矩。
第10段.如第1段至第9段中任一项所述的致动器，包括第一电源、控制器和应急电源，所述控制器配置为以第一模式操作所述致动器，其中所述第一电源连接到所述驱动电动机以控制所述压力阀，且在第二故障下回已知位置模式操作将所述应急电动机连接到所述应急电动机的应急电源。
第11段.如第1段至第10段中任一项所述的致动器，包括容纳所述差速齿轮布置的第一支撑结构，以及第二支撑结构，其联接到所述第一支撑结构，用于容纳所述旋转到线性装置且配置为将所述致动器联接到所述导向阀，其中所述第一支撑结构由不锈钢制成，所述第二支撑结构由铝制成，且所述支撑结构包括使所述第一支撑结构与所述第二支撑结构电绝缘的电绝缘结构。
第12段.如第11段所述的致动器，其中至少一个O型环密封件设置在所述第一支撑结构和所述第二支撑结构之间，且柔性波纹管设置在所述旋转到线性装置和所述导向阀之间。
第13段.一种用于调节气体供应调节器中的导向阀的致动器，所述致动器包括：
驱动电动机，配置为向第一驱动轴提供旋转运动，
应急电动机，配置为向第二驱动轴提供旋转运动，
差速齿轮布置，联接到所述第一驱动轴且联接到所述第二驱动轴，且配置为从所述第一驱动轴和所述第二驱动轴中的一个提供的旋转运动产生致动器驱动轴的旋转运动，以及
旋转到线性装置，其联接到所述致动器驱动轴且配置为将所述致动器驱动轴的旋转运动转换为线性运动以调节所述压力阀，其中所述差速齿轮布置配置为与所述驱动电动机和所述应急电动机中的每一个的相对的驱动扭矩和反向驱动扭矩组合，使得当一个通电而另一个未通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机中的任一个可以向所述致动器驱动提供驱动扭矩，且在通电时，由所述驱动电动机和所述应急电动机提供的驱动扭矩相对于所述驱动电动机和所述应急电动机的反向驱动扭矩布置，使得当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机可以克服所述致动器驱动轴的阻力扭矩以驱动所述致动器驱动轴，且在未通电时不驱动所述驱动电动机或所述应急电动机中的另一个。
第14段.一种操作致动器以调节气体供应调节器中的导向阀的方法，所述方法包括向驱动电动机供电，所述驱动电动机配置为向第一驱动轴提供旋转运动，或
向应急电动机供电，所述应急电动机配置为向第二驱动轴提供旋转运动，所述第一驱动轴和所述第二驱动轴由差速齿轮布置连接到致动器驱动轴，所述致动器驱动轴从由所述第一驱动轴和所述第二驱动轴中的一个提供的旋转运动驱动致动器驱动轴，以驱动旋转到线性装置，其联接到所述致动器驱动轴以将所述致动器驱动轴的旋转运动转换成线性运动以调节导向阀，其中所述差速齿轮布置配置为，当所述驱动电动机或所述应急电动机中的任一个通电以向所述第一驱动轴或所述第二驱动轴中的一个提供驱动扭矩且所述驱动电动机和所述应急电动机中的另一个未通电时，驱动所述致动器驱动轴，且在通电时由所述驱动电动机和所述应急电动机提供的驱动扭矩相对于所述驱动电动机和所述应急电动机的反向驱动扭矩布置，使得当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机可以克服所述致动器驱动轴的阻力扭矩以驱动所述致动器驱动轴，并且在未通电时不驱动所述驱动电动机或所述应急电动机中的另一个。
第15段.一种气体供应调节器，具有可调节的导向阀和如第1至11段所述的可操作为调节所述压力阀的致动器。
第16段.一种分配网络，包括如第15段所述的气体供应调节器。

Claims (16)

1.一种用于调节气体供应调节器中的导向阀的致动器，所述致动器包括：
驱动电动机，配置为向第一驱动轴提供旋转运动，
应急电动机，配置为向第二驱动轴提供旋转运动，
差速齿轮布置，联接到所述第一驱动轴且联接到所述第二驱动轴，且配置为从所述第一驱动轴和所述第二驱动轴中的一个提供的旋转运动产生致动器驱动轴的旋转运动，以及
旋转到线性装置，联接到所述致动器驱动轴，且配置为将所述致动器驱动轴的旋转运动转换成线性运动以调节压力阀，其中，所述差速齿轮布置配置为，当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电以向所述第一驱动轴或所述第二驱动轴中的一个提供驱动扭矩并且所述驱动电动机和所述应急电动机中的另一个未通电时，驱动所述致动器驱动轴，并且，在通电时由所述驱动电动机和所述应急电动机提供的驱动扭矩相对于所述驱动电动机和所述应急电动机的反向驱动扭矩布置，使得当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机能够克服所述致动器驱动轴的阻力扭矩以驱动所述致动器驱动轴，并且在未通电时不驱动所述驱动电动机或所述应急电动机中的另一个。
2.如权利要求1所述的致动器，其中由所述驱动电动机提供的驱动扭矩大于所述差速齿轮布置和驱动所述旋转到线性装置以调节所述压力阀的所述致动器驱动轴的阻力扭矩的组合。
3.如权利要求1所述的致动器，其中当所述驱动电动机处于未通电状态时，所述驱动电动机的反向驱动扭矩大于由所述旋转到线性装置产生的施加到所述致动器驱动轴的驱动扭矩与所述差速齿轮布置的效率的商。
4.如权利要求1所述的致动器，其中所述应急电动机的驱动扭矩大于所述差速齿轮布置和驱动所述旋转到线性装置以调节所述压力阀的致动器驱动轴的组合的最大阻力扭矩。
5.如权利要求3所述的致动器，其中所述应急驱动电动机的反向驱动扭矩大于由所述旋转到线性装置和所述压力阀的组合产生的所述致动器的扭矩与所述差速齿轮布置的效率的商。
6.如权利要求3所述的致动器，其中所述驱动电动机的驱动扭矩小于所述应急电动机的反向驱动扭矩的组合与所述差速齿轮布置的效率的商。
7.如权利要求4所述的致动器，其中所述应急电动机的驱动扭矩小于所述驱动电动机的反向驱动扭矩的组合与所述差速齿轮布置的效率的商。
8.如权利要求2所述的致动器，其中所述驱动电动机和所述应急电动机二者的反向驱动大于由驱动所述旋转到线性装置以调节所述压力阀的致动器驱动轴产生的扭矩的商。
9.如权利要求1所述的致动器，其中所述驱动电动机和所述应急电动机中的每一个包括齿轮头，每个齿轮头配置为向所述驱动电动机和所述应急电动机提供所述反向驱动扭矩。
10.如权利要求1所述的致动器，包括第一电源、控制器和应急电源，所述控制器配置为以第一模式操作所述致动器，其中所述第一电源连接到所述驱动电动机以控制所述压力阀，并且所述控制器配置在第二故障下回已知位置模式中将所述应急电动机连接到所述应急电动机的应急电源。
11.如权利要求1所述的致动器，包括容纳所述差速齿轮布置的第一支撑结构，以及第二支撑结构，其联接到所述第一支撑结构，用于容纳所述旋转到线性装置且配置为将所述致动器联接到所述导向阀，其中所述第一支撑结构由不锈钢制成，所述第二支撑结构由铝制成，且所述支撑结构包括使所述第一支撑结构与所述第二支撑结构电绝缘的电绝缘结构。
12.如权利要求11所述的致动器，其中至少一个O型环密封件设置在所述第一支撑结构和所述第二支撑结构之间，且柔性波纹管设置在所述旋转到线性装置和所述导向阀之间。
13.一种用于调节气体供应调节器中的导向阀的致动器，所述致动器包括：
驱动电动机，配置为向第一驱动轴提供旋转运动，
应急电动机，配置为向第二驱动轴提供旋转运动，
差速齿轮布置，联接到所述第一驱动轴且联接到所述第二驱动轴，且配置为从所述第一驱动轴和所述第二驱动轴中的一个提供的旋转运动产生致动器驱动轴的旋转运动，以及
旋转到线性装置，其联接到所述致动器驱动轴且配置为将所述致动器驱动轴的旋转运动转换为线性运动以调节所述压力阀，其中所述差速齿轮布置配置为与所述驱动电动机和所述应急电动机中的每一个的相对的驱动扭矩和反向驱动扭矩组合，使得当一个通电而另一个未通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机中的任一个能够向所述致动器驱动提供驱动扭矩，且在通电时，由所述驱动电动机和所述应急电动机提供的驱动扭矩相对于所述驱动电动机和所述应急电动机的反向驱动扭矩布置，使得当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机能够克服所述致动器驱动轴的阻力扭矩以驱动所述致动器驱动轴，且在未通电时不驱动所述驱动电动机或所述应急电动机中的另一个。
14.一种操作致动器以调节气体供应调节器中的导向阀的方法，所述方法包括
向驱动电动机供电，所述驱动电动机配置为向第一驱动轴提供旋转运动，或者
向应急电动机供电，所述应急电动机配置为向第二驱动轴提供旋转运动，所述第一驱动轴和所述第二驱动轴由差速齿轮布置连接到致动器驱动轴，所述致动器驱动轴从由所述第一驱动轴和所述第二驱动轴中的一个提供的旋转运动驱动，以驱动旋转到线性装置，所述旋转到线性装置联接到所述致动器驱动轴以将所述致动器驱动轴的旋转运动转换成线性运动以调节导向阀，其中，所述差速齿轮布置配置为，当所述驱动电动机或所述应急电动机中的任一个通电以向所述第一驱动轴或所述第二驱动轴中的一个提供驱动扭矩且所述驱动电动机和所述应急电动机中的另一个未通电时，所述差速齿轮驱动所述致动器驱动轴，且在通电时由所述驱动电动机和所述应急电动机提供的驱动扭矩相对于所述驱动电动机和所述应急电动机的反向驱动扭矩布置，使得当所述驱动电动机或所述应急电动机中的一个通电时，所述驱动电动机或所述应急电动机能够克服所述致动器驱动轴的阻力扭矩以驱动所述致动器驱动轴，并且在未通电时不驱动所述驱动电动机或所述应急电动机中的另一个。
15.一种气体供应调节器，具有可调节的导向阀和如权利要求1所述的可操作为调节所述压力阀的致动器。
16.一种分配网络，包括如权利要求15所述的气体供应调节器。
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