閥促動器的制作方法

專利名稱：閥促動器的制作方法
技術領域：
根據第一方面，本發明涉及閥促動器。根據第二方面，本發明涉及緊急閥促動器設備。根據第三方面，本發明涉及閥促動器設備。
背景技術：
閥促動器可以用來控制閥操作，例如打開或關閉閥。在大多數情況下，例如在包括 閥的系統正常操作過程中，希望以受控方式實施這些操作。但是，在緊急情況下，可能需要 自動打開或關閉閥，即使在電力缺失的情況下。在用作水下閥系統的一部分的情況下，這是 非常重要的，這種情況下流體泄漏可能造成嚴重環境危害。EP1210538公開了一種水下閥促動器，該閥促動器包括從殼體延伸的促動器桿，所 述促動器桿包括套筒。所述促動器桿受到驅動而導致套筒壓縮殼體內的彈簧疊片，直到螺 栓接合套筒。然后，這些彈簧被鎖止在壓縮狀態。與此同時，促動器桿上的銜鐵被吸引到殼 體內的電磁鐵。然后，促動器桿受到驅動，從而以受控方式打開或關閉閥，而不會首先壓縮 或釋放彈簧。在緊急情況下，電磁鐵斷電，釋放銜鐵，因此將彈簧疊片解鎖。釋放的彈簧推 動活塞，活塞將促動器桿部分縮回殼體，導致閥關閉。但是，這種方案存在若干缺陷。由于存在馬達，所以在彈簧疊片激勵和消能過程 中，軸承設備和套筒進行平移運動，因此要求較高精度的公差。此外，由于馬達必須來回運 動，因此需要允許馬達的電連接件也能運動，這增加了電纜斷裂的風險。彈簧疊片直接作用 在馬達和軸承設備上，因此導致它們承受巨大的載荷。另一個缺陷是鎖止裝置，通過阻擋包 括彈簧、套筒、馬達、軸承等的設備的線性運動，該鎖止裝置需要直接承受該設備的全部載 荷。因此，鎖止裝置的尺寸設計為承受巨大的載荷，因此需要更為昂貴的磁鐵，而且可能還 需要更多的空間。W02004/065832公開了一種用來調節閥的馬達控制的促動器。促動器元件由電 動馬達控制在兩個極限位置之間進行線性運動，其旋轉運動借助絲杠和螺母轉化為直線運 動。彈簧作用在促動器元件的運動方向，導致電動馬達和促動器元件在電力缺失的情況下 向兩個位置其中之一移動。該設計方案的缺陷在于，可移動的馬達導致類似于EP1210538方案的問題。另一 項缺陷在于，作用在彈簧力相反方向上的保持設備。在W02004/065832中，說明了電磁鐵作 為保持設備，但是還建議使用插銷。但是，如果閥促動器的尺寸較大，例如深水應用所需的 尺寸，則這種設計方案需要較大的力和/或較大的能量消耗來保持電動馬達。

發明內容
本發明的目標是提供一種緊湊且可靠性高的閥促動器。根據本發明的第一方面，該目標通過一種閥促動器來實現，所述閥促動器包括殼 體和帶有螺母的螺母螺絲設備，所述螺母接收穿過其延伸的螺絲。所述螺母螺絲設備為非自鎖設備，即導入角大于摩擦角。所述螺母螺絲設備進一步具有第一和第二部分。第一部分是螺母和螺絲其中之一，而第二設備是螺母和螺絲其中的另一個。螺母螺絲設備的第一 部分由電動馬達操作，用來在螺母和螺絲之間產生相對旋轉，并且電動馬達固定到殼體。電 動馬達固定到所述殼體，以便其無法在殼體內移動，但是仍然能作為馬達操作，即產生螺母 螺絲設備第一部分的旋轉。一元件與螺母螺絲設備的第二部分接觸。該元件優選但不是 必須固定到螺母螺絲設備第二部分。該元件鎖止在殼體中，不能旋轉。這種效果例如通過 線性心軸、凹槽內的銷、鍵槽內的鍵來實現，或者通過形狀鎖合來實現，例如該元件和殼體 以配合關系安裝，并且所述元件具有不同于殼體內部形狀的形狀。彈性裝置作用在所述元 件和殼體之間。所述彈性裝置在激勵狀態(energized state)和消能狀態(de-energized state)之間操作，并且螺母和螺絲的相對旋轉導致所述元件平移和所述彈性裝置激勵或消 能。所述閥促動器進一步包括鎖止裝置，通過鎖住螺母和螺絲的相對旋轉而將所述彈性裝 置鎖在激勵狀態。在釋放所述鎖止裝置時，所述彈性裝置在消能時作用在所述元件上，導致 所述元件平移。所述元件平移進一步導致螺母和螺絲之間相對旋轉和平移。將電動馬達固定在殼體中并與其接觸，改善了電動馬達的冷卻效果。如果閥促動 器置于水下，則提高了這種冷卻效果。而且，所述閥促動器良好地適合在水上操作。固定電 動馬達還意味著需要較少的運動部件，增加了閥促動器的可靠性。在一種實施方式中，螺母螺絲設備包括任意數量的輥子螺絲或球形螺絲。在一種實施方式中，彈性裝置是彈簧、線圈彈簧、螺旋壓縮彈簧、盤形彈簧或彈簧 墊片中的任意一種。在一種實施方式中，鎖止裝置是齒式離合器、齒式制動器、扭矩鎖或摩擦制動器中 的任意一種。齒式離合器或齒式制動器可以由電磁鐵激活或去活(deactivated)，并且是一 種緊湊的方案。扭矩鎖優選應用于電動馬達，優選經由與電動馬達關聯的電子控制單元或 程序應用。通過使用扭矩鎖，可以減少部件數量，因此縮減尺寸和重量并增加設計自由度。 鎖止裝置可以布置成作用在螺絲、螺母或電動馬達中任意一個上。通過使用旋轉鎖作為鎖 止裝置，只需要較小的鎖止力和能量。在一種實施方式中，鎖止裝置鎖止電動馬達、螺絲或螺母至少其中之一的旋轉。在一種實施方式中，所述殼體進一步包括支撐部分，所述彈性裝置作用在該支撐 部分上。所述支撐部分例如可以是軸環、軸頸或加厚部分。支撐部分可以用來加強或改善 彈性裝置作用在其上的殼體部分的接觸狀況。還可以選擇在殼體中，彈性裝置應該作用在 哪里。在一種實施方式中，閥促動器進一步包括連接到所述元件的延伸裝置，并且所述 延伸裝置具有用來接收閥部件的連接裝置。所述延伸裝置例如可以是管件、管道或缸體。此 夕卜，所述延伸裝置可以與所述螺絲整體形成，例如它們可以通過焊接或者其他接合過程接 合在一起，或者所述延伸裝置可以是所述螺絲的延伸部。所述連接裝置例如可以是搭扣連接部、形狀鎖合連接部或者螺絲連接部。在一種實施方式中，所述延伸裝置穿過殼體中的孔延伸。在一種實施方式中，所述元件是板件、盤件、套筒或缸體中的任一種。 在一種實施方式中，所述元件是阻尼裝置。所述元件可以設計成對所述平移運動 具有阻尼效果。例如，在所述元件和所述殼體的內側之間可以存在間隙，在所述元件運動時，產生阻尼效果。所述元件還可以具有一個或多個通孔，取決于期望的阻尼程度。在一種實施方式中，所述閥促動器殼體以流體填充。所述流體可以是空氣、氣體或 液體。根據填充到殼體中的流體，可以增加阻尼效果。此外，如果閥促動器用在高壓環境中， 諸如深水中，則與周圍流體具有類似粘性的油料或流體將防止閥促動器殼體內爆。在一種實施方式中，所述閥促動器包括固定到所述連接裝置的閥部件。根據本發明第二方面，公開了一種緊急閥促動器設備。該緊急閥促動器設備包括 符合本發明第一方面的閥促動器，并進一步包括控制閥的閥部件。本發明第一方面的全部 特征和實施方式適用于本發明第二方面，反之亦然。在一種實施方式中，在所述彈性裝置消能時，所述閥部件關閉所述閥。在需要自動 關斷例如管道中的流體流或者類似場合，這樣設置是具有優勢的，從而防止泄露、浪費等。在一種實施方式中，在所述彈性裝置消能時，所述閥部件打開所述閥。在需要自動 釋放例如管道中的流體流或類似應用場合，這樣設置具有優勢。這種設置期望用來降低系 統壓力、再次導流等。根據本發明第三方面，公開了一種法促動器設備。該閥促動器設備包括符合本發 明第一方面的閥促動器，并進一步包括控制閥的閥部件。本發明第一方面的全部特征和實 施方式適用于本發明第三方面，反之亦然。在一種實施方式中，在電動馬達7在螺母3和螺絲4之間產生沿著第一方向的相 對旋轉時，閥部件13以受控方式向第一方向移動。在一種實施方式中，在電動馬達7在螺母3和螺絲4之間產生沿著第二方向的相 對旋轉時，閥部件13以受控方式向第二方向移動。通過控制電動馬達7的操作，閥部件13可以以受控方式移動到期望位置。因此， 可以以受控方式完全打開和關閉閥并移動閥部件13，以便所述閥部分打開/關閉。


圖1是符合本發明實施方式的閥促動器的示意圖；圖2是符合本發明實施方式的閥促動器的示意圖；圖3是符合本發明實施方式的閥促動器的示意圖；圖4是符合本發明實施方式的緊急閥促動器設備的示意圖；圖5是符合本發明實施方式的緊急閥促動器設備的示意圖；圖6是符合本發明實施方式的緊急閥促動器設備的示意圖。
具體實施例方式在圖1中，示出了符合本發明實施方式的閥促動器的示意圖。閥促動器1包括殼 體2和帶有螺母3和螺絲4的螺母螺絲設備。螺絲4穿過螺母3延伸，并且所述螺母螺絲設 備具有第一部分5和第二部分6。在該實施方式中，第一部分5是螺絲4，第二部分6是螺 母3。螺母螺絲設備的第一部分5，即螺絲4由電動馬達7操作，從而在螺母3和螺絲4之 間產生相對旋轉。電動馬達7固定到殼體2，因此無法在殼體2內移動。電動馬達7和螺絲 4由一個或多個軸承15支撐。元件8與螺母3接觸。在該實施方式中，元件8固定到螺母 3。彈性 裝置9作用在元件8和殼體2之間。彈性裝置9在激勵和消能狀態之間操作，并且螺母3和螺絲4之間的相對旋轉導致元件8平移并且激勵彈性裝置9或使之消能。在該實施方式中，彈性裝置9處于基本上消能狀態。延伸裝置11連接到元件8。延伸裝置11還具 有用來接收閥部件(未示出)的連接裝置(未示出)。在操作電動馬達7時，螺絲4旋轉， 使得螺母3相對于螺絲4和殼體2進行平動。根據如何操作電動馬達7，螺絲4將向不同方 向旋轉，因此使得螺母3向不同方向移動。如果螺絲4旋轉使得螺母3受到驅動而遠離電 動馬達7，則螺母3導致元件8向相同方向移動，進一步導致彈性裝置9在壓縮的同時開始 激勵。與此同時，延伸裝置11也被迫與元件8和螺母3沿著相同方向移動。在元件8處于 期望位置時，鎖止裝置10被激活，鎖住螺母3和螺絲4之間的相對旋轉，并且將彈性裝置9 鎖在激勵狀態。鎖止裝置10例如由電磁鐵(未示出)或者另一個電動馬達(未示出)激 活和去活。在電力缺失時，鎖止裝置10被自動去活，因此釋放螺母3和螺絲4的鎖止關系， 允許它們相對旋轉。彈性裝置9則消能并作用在元件8上，導致元件8向電動馬達7方向 平移。應該理解，閥促動器可以包括其他部件，例如密封件、潤滑件、軸承。在圖2中，示出了符合本發明實施方式的閥促動器示意圖。閥促動器1包括殼體2 和帶有螺母3和螺絲4的螺母螺絲設備。螺絲4穿過螺母3延伸，并且螺母螺絲設備具有 第一部分5和第二部分6。在該實施方式中，第一部分5是螺母3，而第二部分6是螺絲4。 螺母螺絲設備的第一部分5，即螺母3由電動馬達7操作，從而在螺母3和螺絲4之間產生 相對旋轉。電動馬達7固定到殼體2，因此無法在殼體2內移動。電動馬達7和螺母3由一 個或多個軸承15支撐。元件8與螺絲4接觸。在該實施方式中，元件8固定到螺絲4。彈 性裝置9作用在元件8和殼體2之間。彈性裝置9在激勵和消能狀態之間操作，并且螺母3 和螺絲4之間的相對旋轉導致元件8平移以及彈性裝置9激勵或消能。在該實施方式中， 彈性裝置9處于基本上消能狀態。延伸裝置11連接到元件8。在該實施方式中，延伸裝置 11與螺絲4整體形成。延伸裝置11還具有用來接收閥部件(未示出)的連接裝置(未示 出)。在電動馬達7操作時，螺母3旋轉，導致螺絲4相對于螺母3和殼體2進行平移運動。 根據電動馬達7如何操作，螺母3將向不同方向旋轉，因此導致螺絲4向不同方向旋轉。如 果螺母3旋轉使得螺絲4受到驅動而遠離電動馬達7，則螺絲4導致元件8向相同方向運 動，進而導致彈性裝置9在壓縮的同時激勵。與此同時，延伸裝置11還被迫與元件8和螺 母3向相同方向運動。當元件8位于期望位置時，鎖止裝置10被激活，鎖住螺母3和螺絲 4之間的相對旋轉，并且還將彈性裝置9鎖在激勵狀態。鎖止裝置10例如由電磁鐵(未示 出)或另一個電動馬達(未示出)激活或去活。在電力缺失時，鎖止裝置10自動去活，因 此釋放螺母3和螺絲4的鎖止關系，允許它們相對旋轉。彈性裝置9則消能并作用在元件 8上，導致元件8向電動馬達7的方向平移。在圖3中，示出了符合本發明實施方式的閥促動器的示意圖。該閥促動器包括與 圖1所述閥促動器相同的特征和部件。但是，在該實施方式中，彈性裝置9作用在元件8和 固定到殼體2的支撐部分12之間。彈性裝置9在激勵和消能狀態之間操作，并且螺母3和 螺絲4之間的相對旋轉導致元件8平移和彈性裝置9的激勵或消能。在該實施方式中，彈 性裝置9處于基本上消能狀態。延伸裝置11連接到元件8。延伸裝置11還具有用來接收 閥部件(未示出)的連接裝置(未示出)。在電動馬達7操作時，螺絲4旋轉，導致螺母3 相對于螺絲4和殼體2進行平移運動。根據電動馬達7如何操作，螺絲4向不同方向旋轉，因此導致螺母3在不同方向上運動。如果螺絲4旋轉使得螺母3受到驅動而遠離電動馬達 7，螺母3使得元件8向相同方向移動，進而導致彈性裝置9在擴展的同時激勵。與此同時， 延伸裝置11還被迫與元件8和螺母3在向相同方向上移動。在元件8處于期望位置時，鎖 止裝置10被激活，鎖住螺母3和螺絲4之間的相對旋轉，而且還將彈性裝置9鎖在激勵狀 態。鎖止裝置10例如由電磁鐵(未示出)或另一個電動控制件(未示出)激活或去活。在 電力缺失時，鎖止裝置10自動去活，因此釋放螺母3和螺絲4的鎖止關系，允許它們相對旋 轉。彈性裝置9則消能并作用在元件8上，導致元件8向電動馬達7的方向平移。在圖4中，示出了符合本發明實施方式的緊急閥促動器設備的示意圖。該閥促動 器設備包括與圖1所示閥促動器相同的特征和部件。此外，閥部件13連接到延伸裝置11的 連接裝置(未示出)。閥部件13是控制管道14內的流動的閥(未示出)的一部分。在該 實施方式中，附圖示出了閥部件13受到調節，使得閥打開，允許例如流體流過。彈性裝置9 受到激勵，即處于壓縮狀態，并且連同元件8 一起被鎖止在位置上。在電力缺失時，鎖止裝 置10自動去活，因此釋放螺母3和螺絲4的鎖止關系，允許它們相對旋轉。彈性裝置9則 消能并作用在元件8上，使得元件8向電動馬達7方向平移。元件8經由延伸裝置11迫使 閥部件13在與元件8相同的方向上移動，導致閥關閉，如圖5所示。
在圖6中，示出了符合本發明實施方式的緊急閥促動器設備的示意圖。該閥促動 器包括與圖4所示緊急閥促動器相同的特征和部件。但是，在該實施方式中，管道14穿過 殼體2中的孔運行。在該實施方式中，彈性裝置9作用在元件8和固定到殼體2內壁的支 撐部分12之間。
權利要求
一種閥促動器(1)，包括殼體(2)；帶有螺母(3)的螺母螺絲設備，所述螺母接收螺絲(4)，所述螺絲(4)穿過所述螺母(3)延伸；所述螺母螺絲設備具有第一部分(5)和第二部分(6)，第一部分是螺母(3)和螺絲(4)其中之一，而第二設備是螺母(3)和螺絲(4)其中另一個，螺母螺絲設備的第一部分(5)由電動馬達(7)操作，用來在螺母(3)和螺絲(4)之間產生相對旋轉，電動馬達(7)固定到殼體(2)，與螺母螺絲設備的第二部分(6)接觸的元件(8)；作用在所述元件(8)和殼體(2)之間的彈性裝置(9)；所述彈性裝置(9)在激勵和消能狀態之間操作；其中螺母(3)和螺絲(4)之間的相對旋轉導致所述元件(8)平移和所述彈性裝置(9)的激勵或消能；鎖止裝置(10)，通過鎖住螺母(3)和螺絲(4)之間的相對旋轉而將所述彈性裝置(9)鎖在激勵狀態；其中在釋放所述鎖止裝置(10)時，所述彈性裝置(9)在消能時作用在所述元件(8)上，導致所述元件(8)平移。
2.如權利要求1所述的閥促動器(1)，其特征在于，鎖止裝置(10)是齒式離合器、齒式 制動器、扭矩鎖或摩擦制動器中的任意一種。
3.如權利要求1所述的閥促動器(1)，其特征在于，鎖止裝置(10)鎖止電動馬達(7)、 螺絲(4)或螺母(3)中的任意一個。
4.如權利要求1所述的閥促動器(1)，其特征在于，所述殼體(2)進一步包括支撐部分 (12)，所述彈性裝置(9)作用在該支撐部分上。
5.如權利要求1所述的閥促動器(1)，其特征在于，所述閥促動器進一步包括連接到所 述元件(8)的延伸裝置(11)，并且所述延伸裝置(11)具有用來接收閥部件(13)的連接裝 置。
6.如權利要求5所述的閥促動器(1)，其特征在于，所述延伸裝置(11)穿過殼體(2) 中的孔延伸。
7.如權利要求1所述的閥促動器(1)，其特征在于，所述元件(8)是阻尼裝置。
8.如權利要求1所述的閥促動器(1)，其特征在于，所述殼體(2)以流體填充。
9.如權利要求5所述的閥促動器(1)，其特征在于，所述閥促動器包括固定到所述連接 裝置的閥部件(13)。
10.一種緊急閥促動器設備(16)，包括權利要求9和前述權利要求任一所述的閥促動 器(1)，所述閥部件(13)控制一閥。
11.如權利要求10所述的緊急閥促動器設備(16)，其特征在于，在所述彈性裝置(9) 消能時，所述閥部件(13)關閉所述閥。
12.如權利要求10所述的緊急閥促動器設備(16)，其特征在于，在所述彈性裝置(9) 消能時，所述閥部件(13)打開所述閥。
13.一種閥促動器設備(16)，包括權利要求9和前述權利要求任一所述的閥促動器(1)，所述閥部件(13)控制一閥。
14.如權利要求13所述的閥促動器設備(16)，其特征在于，在電動馬達(7)在螺母(3) 和螺絲(4)之間產生沿著第一方向的相對旋轉時，閥部件(13)以受控方式向第一方向移動。
15.如權利要求13所述的閥促動器設備(16)，其特征在于，在電動馬達(7)在螺母(3) 和螺絲(4)之間產生沿著第二方向的相對旋轉時，閥部件(13)以受控方式向第二方向移動。
全文摘要
本發明涉及一種閥促動器(1)，包括殼體(2)和螺母螺絲設備。螺母螺絲設備的第一部分(5)由電動馬達(7)操作，電動馬達(7)固定到殼體(2)。元件(8)與螺母螺絲設備的第二部分(6)接觸，彈性裝置(9)作用在所述元件(8)和殼體(2)之間。螺母(3)和螺絲(4)之間的相對旋轉導致所述元件(8)平移和所述彈性裝置(9)激勵或消能。鎖止裝置(10)通過鎖住螺母螺絲設備的相對旋轉而將所述彈性裝置(9)鎖在激勵狀態。在釋放所述鎖止裝置(10)時，所述彈性裝置(9)在消能時作用在所述元件(8)上，導致所述元件(8)平移。
文檔編號F16K31/04GK101849127SQ200880115009
公開日2010年9月29日 申請日期2008年9月23日 優先權日2007年10月2日
發明者龐圖斯·克利森, 托布喬恩·洛夫格倫 申請人:Skf公司