[发明专利]具有内部线性至旋转转换和外部旋转式部件的线性致动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有内部线性至旋转转换和外部旋转式部件的线性致动器。

背景技术

迄今为止，发明人未发现应用于本发明中所体现的原理和目的的任何现有技术。下文中的若干现有技术使用相似的部件来实现不同的最终结果。

US4121504 NOWAk提供了使用线轴和线材的旋转式外部作用的装置，但是未提供任何外部直接标准安装。

US5488860提供了一种外部指示的装置，但机构不同，没有标准安装。

US6968771使用了一种扭转棒，但是用于不同的应用场合。

需求

在工业过程中使用阀门，以改变生产条件，即完全关闭管道中的流量，也许打开阀门以允许全流量，或者按需改变流量。这些阀门可由本地操作员手动操作，但是当阀门需要从控制系统进行操作时，阀门装配有致动器，所述致动器通常为气动、液动或者电动的，并且取决于过程需要，从远程控制器接收信号以打开或者关闭阀门。为了控制系统，致动器装配有控制附件，比如：

开关箱：向控制器发送信号告知阀门何时关闭或打开；

定位器：这些设备从控制器接收信号，并且能将致动器定位在打开或关闭之间的任何位置，以控制过程变量，比如穿过管线的流量；

本地指示器：安装在致动器的顶部，并且提供阀门位置的本地视觉指示。

这些附件的一个共同特征是它们被具体设计成用于旋转式致动器，并且使用工业标准安装模式。

为什么？

到目前为止，在当今的过程中使用的绝大部分的阀门都是旋转式的设计。即，阀门以旋转运动进行操作，并且几乎无例外的，从打开到关闭从0度旋转至90度，反之亦然。因此，致动器控制附件的生产商设计用于旋转式致动器的控制附件，并且当今所有的生产商按照安装模式的通用标准生产，以允许不同生产商的设备能用在其他生产商的致动器上。第12页图1A所示的安装尺寸是最常见的。

图1A显示致动器和附件的标准尺寸，无论附件的作用如何，它们将大体上遵守该通用安装模式。附件具有大致宽为3.9mm的凸起，致动器具有从主体伸出、高为19至20mm的驱动轴，以及宽为4mm、接纳该凸起的凹槽。

第13页图1B显示图1A所示的两个旋转式设备的配合的简化图。甚至连接两者的安装支架也是标准的现成零件。

本发明的原因是线性致动器和附件存在的问题

尽管绝大部分的阀门为旋转式、并且通过致动器和附件得到良好地供给、以及易于安装，然而仍存在较大数量被设计成线性的阀门，并且为了远程打开或关闭阀门，阀门必须装配有线性致动器。

没有用于这些致动器的标准附件设备，一般规则是使用标准的旋转式附件，且必须使用线性至旋转转换机构以将线性运动转换成相当的旋转动作，从而可以使用旋转式附件。

第14页图2A显示用于这些线性阀门的常规线性缸。图2A示出常规的线性气动/液动缸/致动器，所述缸/致动器由圆筒、两个端盖、活塞和实心驱动轴组成。这种类型的致动器通常用于在过程控制系统中驱动线性阀门。

致动器运动

每当空气或其他加压介质被引入腔室P1或P2且在两个腔室之间存在压力差或不平衡时，取决于哪个腔室处于最高压，活塞将驱动轴从左侧移动到右侧。致动器连接到阀门，并且生产控制系统改变施加到腔室P1和P2的压力，以控制阀门的位置。

正如旋转式致动器，为了控制阀门，附件必须安装到致动器上以接收控制信号，或者传送轴的位置，以便控制系统能够根据过程需要改变对致动器的控制压力。能够使用标准的旋转式附件，但是将线性运动转换成旋转运动的机构安装在致动器的外侧，以实现这点，如第15页图2B所示。

作用

图2B显示标准的旋转式定位器，所述旋转式定位器安装在操作刀型闸门阀的常规缸的那侧，这是当今最常用的布置结构。

缸轴的任何线性运动推动轴连接棒(A)沿相同方向运动。连接棒(A)通过固定枢轴连接到连接棒(B)上，而连接棒(B)通过滑销(d)连接到带槽的延伸臂(E)上，线性行程以与致动器轴的线性运动成比例的旋转运动传送到定位器。

通过改变轴连接棒(B)的长度来实现零位置的校准，以及通过在带槽的延伸臂(D)中移动滑销(D)的位置来实现跨距(行程)的校准。请注意，附图显示了定位器，然而，相同的附件可以是标准的限位开关箱、位置指示器、重传模块等。

不足

1)没有用于此的标准布置结构，组件必须定制以匹配每个缸和附件的组合，这很耗时且成本高。

2)组件在外部的事实使其易受损坏。