[发明专利]具有旋转位置输出的线性致动器

说明书

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。

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。