彈簧復位致動器的制造方法
【專利說明】彈簧復位致動器
[0001]相關申請
[0002]本申請要求了提交于2013年3月15日的美國專利申請第13/831，851號的、基于35U.S.C.§ 120的優先權，其公開內容通過引用被包含到本文。
技術領域
[0003]本實施方式涉及彈簧復位致動器。
【背景技術】
[0004]在現有技術中已知多種類型的彈簧復位致動器。它們通常包含置于負載腔中的活塞和在安全腔中的一套彈簧。導閥將加壓的流體(諸如氣體或液體)引入負載腔，以產生使負載腔中的活塞移動的力，并且同時壓縮在安全腔中的彈簧。導閥在正常操作時將流體從負載腔釋放，以致復位彈簧松開并且產生使負載活塞復位到其安全位置的力。在流體操作壓力損失的情況下，復位彈簧自動地松開，以使負載活塞復位到其安全位置。致動器活塞的初始、安全位置通常是與活塞耦合的負載被認為在負載的對應的初始、“良性”位置處的位置。耦合元件，諸如活塞桿或者齒條和齒輪傳動裝置的齒條，使得在負載腔中的活塞的運動與負載耦合，以將力施加到負載，并且從而控制負載的運動。
【發明內容】
[0005]實施方式的方面涉及一種彈簧復位致動器，其用于移動彈簧復位致動器所耦合的負載，并且其采用安全系統，以用于在負載活塞施加了用于移動負載的動力沖程之后將負載活塞從運轉位置復位到初始安全位置。運轉位置被定義為負載活塞不在初始安全位置處的位置。
[0006]安全系統包括被容納于第一活塞缸體腔(在下文中為安全腔)的復位彈簧和安全活塞，第一活塞缸體腔與容納有負載活塞的另一活塞缸體腔(在下文中為負載腔)相互密封。當安全腔中的壓力下降到低于安全壓力閾值時，通過將安全活塞從裝備位置推到解除位置，復位彈簧將負載活塞從其運轉位置復位到其初始安全位置。
[0007]彈簧復位致動器包含差分流體通道，差分流體通道被配置為使得加壓流體以比被弓丨入到負載腔中的流速更高的流速被引入到安全腔中，以致在負載活塞的動力沖程期間負載活塞和安全活塞分離。結果是，在動力沖程期間，當負載活塞從初始安全位置移動到運轉位置以移動負載時，由動力活塞提供以移動負載的力與壓縮和裝備復位彈簧所需的力相獨立。
[0008]負載活塞在動力沖程期間保持與復位彈簧分離的致動器在下文中可指分動致動器(SPA) ο
[0009]差分流體通道可被包含到彈簧復位致動器的殼體中和/或可以具有安全腔和負載腔共用的進口。
[0010]實施方式的進一步方面可涉及提供一種彈簧復位致動器，在下文中為“雙SPA (D-SPA) ”致動器，其包含至少一組成對的SPA致動器。根據本發明的實施方式的D-SPA致動器包含容納了一對負載活塞(第一和第二負載活塞)的共享的負載腔，以用于控制負載的運動。根據實施方式的D-SPA致動器進一步包含兩個安全腔，每個安全腔都分別容納第一安全活塞和第二安全活塞，并且被配置為裝備對應的安全系統。第一負載活塞和第一安全活塞為串聯結構，并且相對于也為串聯結構的第二負載活塞和第二安全活塞鏡像。
[0011]當停止給導閥供能時，或當流體操作壓力下降到低于安全壓力閾值時，安全活塞從裝備位置移動到解除位置，并且將兩個負載活塞從運轉位置復位到初始安全位置。
[0012]結果是，對于給出的施加于負載的力，負載活塞或上述彈簧復位致動器的活塞以比在傳統彈簧復位致動器中的負載活塞更高的效率操作。
[0013]在某些實施方式中，加壓流體是氣體。可選地，加壓流體是液體。
[0014]在某些實施方式中，負載腔容納了傳動裝置，諸如齒條和齒輪傳動裝置，以用于傳遞負責活塞的運動，以移動負載。在某些其他實施方式中，負載腔容納了止轉棒軛傳動裝置。
[0015]在討論中，除非另外說明，諸如“基本上”和“大約”的、修飾本發明的實施方式的特征或多個特征的條件或關系特性的形容詞理解為表示條件或特性被限定在對于實施方式所指的應用的實施方式的操作的可接受的限度內。除非另外說明，在描述和權利要求中的詞語“或者”被認為是包含的而不是排他的“或者”，并且表示其連接的術語的至少一個或任何組合。
[0016]提供本概述以引入對于在下面被進一步詳細地描述的、簡化形式的概念的選擇。本概述不旨在確定要求保護的主題的主要特征或重要特征，也不旨在被使用于限制要求保護的主題的范圍。
【附圖說明】
[0017]下面將參考附圖描述實施方式的非限制性的示例，所附的附圖被列于本段下面。出現在多于一張的附圖中的相同的結構、元件或部分在它們所出現的所有附圖中通常被標記為相同的附圖標記。為了表述的方便和清晰而選擇圖中所示的部件和特征的尺寸，并且不一定按比例示出。
[0018]圖1是根據本發明的實施方式的、包含不同的流體通道的D-SPA致動器的示意性的剖視圖；
[0019]圖2A和2B示出了根據本發明的實施方式的、被包含在不同的流體通道中的節流器的示意性的放大的剖視圖；
[0020]圖3A至3D示出了根據本發明的實施方式的、D-SPA致動器的示意性剖視圖，示出了其操作；并且
[0021]圖4A至4B示出了根據本發明的實施方式的、D-SPA致動器的示意性剖視圖，示出了其與3/2導閥協作的操作。
【具體實施方式】
[0022]現在對圖1進行參考，其示意性地示出了根據本發明的實施方式的D-SPA致動器100的剖視側視圖。
[0023]D-SPA致動器100包含殼體110，殼體110被形成為具有在第一安全腔130A和第二安全腔130B之間的負載腔120。從而，負載腔120與第一安全腔130A和第二安全腔130B均串聯。第一隔壁145A將第一安全腔130A與負載腔120隔開，并且第二隔壁145B將第二安全腔130B與負載腔120隔開。
[0024]負載腔120容納了一對負載活塞:第一負載活塞125A和第二負載活塞125B，第一負載活塞125A和第二負載活塞125B被負載腔120可滑動地容納，并且被配置為基本上與負載腔120的內壁151相互密封。例如，第一和第二負載活塞125A和125B可以各自具有槽141A和141B，槽141A和141B被形成在邊緣中，以用于分別安置第一密封元件142A和第二密封元件142B，例如O型環或活塞環。
[0025]負載活塞125A和125B可被附接于傳動裝置160，傳動裝置160將它們的運動與D-SPA致動器100控制的負載(未示出)耦合。例如，傳動裝置160可以是旋轉驅動軸161的齒條和齒輪傳動裝置，驅動軸161通過被形成在殼體110中的間隙孔(未不出)延伸出殼體110。例如，驅動軸161可通過O型環而與間隙孔相互密封以防止流體滲漏，O型環可被安置于間隙孔的被形成在殼體110中的槽(未示出)中。在齒條和齒輪傳動裝置中，負載活塞125A和125B各自都被耦合到齒條齒牙165，齒條齒牙165與被形成在驅動軸161上的齒輪齒牙162嚙合。負載活塞在負載腔120中的運動產生轉動驅動軸161的轉矩。例如，驅動軸161可為由D-SPA致動器100旋轉以打開或關閉閥的軸。
[0026]安全腔130A和130B分別容納了安全活塞135A和135B以及復位彈簧139A和139B。復位彈簧139A和139B在安全活塞135A和135B之間被置于分別的安全腔130A和130B中，并且面對對應的安全腔的端蓋部155A和155B。柱塞180A和180B被分別連接到安全活塞135A和135B，并且當復位彈簧139A和139B在安全腔中完全延伸且負載活塞在它們各自的安全位置時，柱塞180A和180B被置于負載活塞125A和125B上。如下面討論的，如果在負載腔120中的壓力降低到壓力閾值之下，則復位彈簧139A和139B操作為將對應的負載活塞125A和125B從其運轉位置復位到其各自的初始安全位置。
[0027]安全活塞135A和135B可被配置為通過采用密封布置被而基本上密封地抵靠對應的安全腔的內壁152。例如，密封布置可包含第一和第二槽187A和187B，第一和第二槽187A和187B被分別形成在安全活塞135A和135B的邊緣中，并且密封元件188A和188B (例如O形環或活塞環)被置于槽中。
[0028]加壓操作流體通過可選的、相同的差分流體通道170被引入到負載腔120以及安全腔130A和130B中。流體的壓力將負載活塞125A和125B從它們各自的安全位置驅動到各自的運轉位置，以旋轉驅動軸161，并且驅動安全活塞壓縮復位彈簧139A和139B。流體流動通道和負載腔120、安全腔130A和130B的容量被配置為在安全活塞壓縮復位