用于線性致動器故障保護裝置的制作方法

本公開內容大體上涉及線性致動器，并且更具體地，涉及用于線性致動器的故障保護裝置。

背景技術：
電氣線性致動器經常用來操作設備，諸如閥中的流動控制構件。通常，線性致動器的桿耦合到設備(諸如閥)的桿。如果線性致動器失去電源，則線性致動器可能維持它的最后位置并且將設備的桿保持在非合乎需要的位置。備用電源系統可以用來驅動線性致動器的馬達以將設備的桿移向故障保護位置。然而這些備用電源系統可能出故障而未被察覺、具有溫度限制并且引起點燃危險。

技術實現要素：
一種用于線性致動器的示例故障保護裝置包括：框架，其耦合到將由線性致動器操作的設備的第一桿或者線性致動器的第二桿中的一個桿。示例故障保護裝置還包括第一鉗夾和第二鉗夾。每個鉗夾可移動地耦合到框架，并且該些鉗夾用于接合或者脫離第一桿或者第二桿中的另一桿。彈簧用于朝著故障保護位置推進第一桿。彈簧在該些鉗夾脫離第一桿或者第二桿中的另一桿時朝著故障保護位置移動第一桿。用于線性致動器的另一示例故障保護裝置包括：彈簧，用于朝著故障保護位置推進將由線性致動器操作的設備的第一桿；以及離合器，用于將線性致動器的第二桿操作地耦合到第一桿。離合器包括耦合到第一桿或者第二桿中的一個桿的框架和可移動地耦合到框架的多個鉗夾。該些鉗夾用于接合第一桿或者第二桿中的另一桿以使線性致動器能夠操作設備，并且用于脫離第一桿或者第二桿中的另一桿以使彈簧能夠朝著故障保護位置移動第一桿。用于線性致動器的另一示例故障保護裝置包括：用于朝著故障保護位置推進將由線性致動器操作的設備的第一桿的裝置。示例故障保護裝置包括用于將線性致動器的第二桿操作地耦合到第一桿的裝置。用于操作地耦合的裝置包括用于支撐用于接合的裝置的裝置。用于支撐的裝置耦合到第一桿或者第二桿中的一個桿。用于接合的裝置用于接合第一桿或者第二桿中的另一桿以使線性致動器能夠操作設備，并且用于脫離第一桿或者第二桿中的另一桿以使用于推進的裝置能夠朝著故障保護位置移動第一桿。附圖說明圖1示出了將設備的桿操作地耦合到線性致動器的桿的示例故障保護裝置。圖2示出了圖1的示例故障保護裝置的放大圖。圖3示出了處于故障保護位置的圖1的示例故障保護裝置。圖4示出了另一示例故障保護裝置。圖5示出了處于故障保護位置的圖4的示例故障保護裝置。具體實施方式盡管結合電氣線性致動器和閥描述用于線性致動器的以下示例故障保護裝置，但是示例故障保護裝置也可以用于任何其它線性致動器和任何其它設備(例如阻尼器)。電氣線性致動器經常用來操作設備。例如電氣線性致動器可以用來在第一位置(例如打開位置)與第二位置(例如閉合位置)之間移動閥的流動控制構件。電氣線性致動器可以包括電馬達、傳動裝置(例如齒輪鏈)和致動器桿(例如驅動軸桿)。致動器桿通常剛性地耦合(例如經由螺母)到閥桿，該閥桿耦合到流動控制構件。有時候，電氣線性致動器面臨失去電源。在無電源時，致動器中的馬達抓住或者維持它的最后位置，這阻止致動器桿的移動并且可能使流動控制構件懸置于非合乎需要的位置。因此，備用電源(例如電池、電容器等)經常耦合到線性致動器的電馬達。備份電源通常向電馬達提供暫時電源(例如以將致動器桿移向故障保護位置)直至解決停電。然而這些備用電源經常出故障而未被察覺、具有溫度限制并且引起點燃危險。這里描述的用于線性致動器的示例故障保護裝置將線性致動器操作的設備的桿移向故障保護位置(例如全開、全閉等)而無需向線性致動器的馬達提供電源。這里描述的示例故障保護裝置包括用于朝著故障保護位置推進由線性致動器操作的設備的第一桿的彈簧和用于將線性致動器的第二桿操作地耦合到第一桿的離合器。離合器包括框架，并且第一鉗夾和第二鉗夾可移動地耦合(例如樞軸地耦合、可滑動地耦合等)到框架。框架耦合到第一桿或者第二桿中的一個桿。該些鉗夾接合第一桿或者第二桿中的另一桿以使線性致動器能夠操作設備，并且脫離第一桿或者第二桿中的另一桿以使彈簧能夠將第一桿移向故障保護位置。致動器(例如螺線管)定位于該些鉗夾的相應末端之間以推進該些鉗夾以與第一桿或者第二桿中的另一桿接合。離合器也可以包括用于推進該些鉗夾以脫離第一桿或者第二桿中的另一桿的第二彈簧。當致動器停止推進該些鉗夾以接合第一桿或者第二桿中的另一桿時，第二彈簧移動該些鉗夾以從第一桿或者第二桿中的另一桿脫離鉗夾，并且彈簧向故障保護位置推進第一桿。圖1示出了用于線性致動器102的示例故障保護裝置100。示例故障保護裝置100包括用于將由線性致動器102操作的設備108的第一桿106操作地耦合到線性致動器102的第二桿110的離合器104。線性致動器102可以是包括電馬達(未示出)和傳動裝置(例如齒輪鏈)(未示出)的電氣線性致動器。離合器104包括框架112。在圖1中描繪的例子中，框架112耦合到設備108的第一桿106。然而如下文更具體描述的那樣，在示例故障保護裝置100的一些實施方式中，框架112可以耦合到線性致動器102的第二桿110。在圖1的所示例子中，設備108是閥108。然而示例故障保護裝置100可以用于其它設備而不脫離本公開內容的范圍。在圖1中，第一桿106耦合到閥108中的流動控制構件(例如閥塞)(未示出)。第一鉗夾114和第二鉗夾116可移動地耦合(例如樞軸地耦合、可滑動地耦合等)到框架112。致動器(例如螺線管)118定位于第一鉗夾114和第二鉗夾116的相應末端120與122之間。在圖1中所示的示例故障保護裝置100中的鉗夾114和116接合線性致動器102的第二桿110。如下文更具體描述的那樣，在示例故障保護裝置100的一些實施方式中，鉗夾112可以接合第一桿110。在圖1中所示例子中，在線性致動器102的殼126與框架112之間壓縮彈簧124以向故障保護位置推進第一桿106，并且所示的示例的故障保護位置是全閉位置。空心圓柱形殼128耦合到線性致動器102的殼126和閥108以至少部分地圍繞故障保護裝置100。故障保護位置可以替代地是全開位置。在該情況下，示例故障保護裝置100可以通過配置彈簧124以處于拉伸狀態并且耦合到框架112和線性致動器102的殼126來將設備108的第一桿106移向打開的故障保護位置。替代地，可以在設備108與框架112之間壓縮彈簧124以提供全開故障保護位置。如下文更具體描述的那樣，在圖1的例子中，鉗夾114和116接合第二桿110以使線性致動器102能夠操作設備108，并且脫離第二桿110以使彈簧124朝著故障保護位置移動第一桿106。圖2描繪圖1的示例故障保護裝置100的放大圖。然而在圖2中，未示出彈簧124。框架112在框架112的基部202的中點200耦合到第一桿106。框架112限定基本上方形或者矩形孔204，該孔在與第一桿106的縱軸垂直的方向上延伸穿過框架112。間隙206等分框架112的與基部202相對的部分以提供第一支點部分208和第二支點部分210。每個支點部分208和210包括與間隙206相鄰的通道212和213。框架112的上述形狀僅為例子，因此不脫離本公開內容的范圍可以使用其它形狀。第一鉗夾114和第二鉗夾116各自部分地設置于通道212和213之一中并且可移動地耦合到一對相對的壁214和215。圖2中描繪的鉗夾114和116各自樞軸地耦合到一對相對的壁214和215。在一些例子中，鉗夾114和116各自可滑動地耦合到一對對的壁214和215。鉗夾114和116包括相應杠桿部分216和218。杠桿部分216和218與支撐部分220和222相鄰。支撐部分220和222在圖2的定向中朝著彼此彎曲并且在框架112的支點部分208和210上支撐鉗夾114和116。另外，鉗夾114和116包括與支撐部分220和222相鄰的握持部分224和226。握持部分224和226的縱軸與鉗夾114和116的相應杠桿部分216和218的縱軸基本上平行。每個鉗夾114和116的上述形狀僅為一個例子，因此不脫離本公開內容的范圍可以使用其它形狀。如下文更具體描述的那樣，定位于鉗夾114和116的杠桿部分216和218的末端120與122之間的致動器118推進鉗夾114和116以與第一或者第二桿110接合。鉗夾114和116的杠桿部分216和218設置于孔204內，并且鉗夾114和116的握持部分224和226至少部分地設置于框架112外以接合第二桿110。每個鉗夾114和116可以經由穿過支點部分208和210的相應樞軸銷232和234耦合到框架112。樞軸銷232和234在鉗夾114和116上的位置可能影響鉗夾114和116的機械優點。例如，如果樞軸銷232和234比圖2中所示更近于鉗夾114和116的末端120和122而定位于鉗夾114和116上，則為了推進鉗夾114和116以與第二桿110接合而需要的力可能增加。鉗夾114和116的握持部分224和226的面236和238彼此相向，以在定位于杠桿部分216和218的末端120與122之間的致動器118向外推進杠桿部分216和218并且向內推進面236和238以與第二桿110接合時使鉗夾114和116能夠握持第二桿110。面236和238凹入或者彎曲以基本上對應于第二桿110的外彎曲表面242。面236和238可以包括用于握持第二桿110的鋸齒240和241和/或摩擦材料(未示出)。第二桿110的外彎曲表面242也可以包括用于接合面236和238的鋸齒240和241的鋸齒244和/或用于握持鉗夾114和116的摩擦材料。摩擦材料可以使第二桿110能夠如需要的那樣在鉗夾114和116的抓握內滑移以抑制設備108的振動。在圖2中所示的示例故障保護裝置100中定位于鉗夾114和116的杠桿部分216和218的末端120與122之間的致動器118是電氣線性螺線管246。然而其它示例故障保護裝置100可以包括氣動供能的致動器。螺旋管246包括鐵芯248和250，并且每個鐵芯248和250樞軸地耦合到鉗夾114和116之一。在鉗夾114與116之間壓縮第二彈簧252以偏置或者推進鉗夾114和116離開第二桿110。如下文更具體描述的那樣，當向螺旋管246提供電源時，鐵芯248和250從螺線管246的中心移開以推進鉗夾114和116以與第二桿110接合。圖2示出了示例故障保護裝置100的鉗夾114和116與第二桿110接合。在設備108的運行期間，向螺線管246提供電源以使螺線管246的鐵芯248和250從螺線管246的中心移開。因而鐵芯248和250推進每個鉗夾114和116的杠桿部分216和218離開螺線管246，以使鉗夾114和116中的每個鉗夾繞著相應的樞軸銷232和234軸樞轉動并且接合第二桿110。當鉗夾114和116接合第二桿110時，每個面236和238的鋸齒240和241接合第二桿110的鋸齒244。一旦鉗夾114和116接合第二桿110，線性致動器102可以操作設備108。圖3示出了圖1和圖2的示例故障保護裝置100的鉗夾114和116從第二桿110脫離。在圖3中未示出用于向故障保護位置推進第一桿106的彈簧124。當去除供給線性致動器102的電源時，線性致動器102中的電馬達可以將第二桿110保持于它的最后位置。在基本上相同時間，去除供給螺線管246的電源以使螺線管246的鐵芯248和250停止推進鉗夾114和116離開螺線管246并且與第二桿110接合。第二彈簧252然后使鉗夾114和116脫離第二桿110。一旦鉗夾114和116脫離第二桿110，彈簧124將第一桿106移向故障保護位置(例如全閉位置)。在圖3中，第一桿106在全閉故障保護位置。示例故障保護裝置100也可以響應于電源減少朝著故障保護位置移動第一桿106。傳感器(未示出)可以耦合到電源(未示出)以檢測電源向線性致動器102提供的功率的值。傳感器可以向連接到螺線管246的控制器(未示出)傳達功率值。如果電源向線性致動器102供應的功率降至閾值水平以下，則控制器向螺線管246發送信號，該信號通知螺線管246停止推進鉗夾114和116以與第二桿110接合。因而第二彈簧252使鉗夾114和116脫離第二桿110并且彈簧124將第一桿106移向故障保護位置。當向線性致動器102恢復足夠電源時，可以移動第二桿110以對應于故障保護位置(例如全開、全閉等)以對準第二桿110的鋸齒244與鉗夾114和116的鋸齒240和241。一旦第二桿110的位置對應于故障保護位置，向螺線管246恢復電源以推進鉗夾114和116以與第二桿110接合。線性致動器102然后可以操作設備108。圖4和圖5示出了示例故障保護裝置100的另一實施方式。在圖4中描繪的示例故障保護裝置100中，框架112耦合到線性致動器402的第二桿400，并且螺線管246用于推進鉗夾114和116以與設備406的第一桿404接合。第一桿404包括用于握持鉗夾114和116的鋸齒240和241的鋸齒410。第一桿404也包括底座408。示例底座408可以是板、銷或者用于彈簧124的任何適當支撐。在圖4的例子中，在框架112與底座408之間壓縮彈簧124以朝著全閉故障保護位置推進第一桿404。在一些例子中，殼128的內壁可以包括用于支撐彈簧124的突起，并且可以在突起與底座408之間壓縮彈簧124以朝著全閉故障保護位置推進第一桿404。在一些例子中，彈簧124可以在底座408與設備406之間處于拉伸狀態以朝著全閉故障保護位置推進第一桿404。圖5示出了示例故障保護裝置100的鉗夾114和116從第一桿404脫離。因而彈簧124(未示出)在圖5的定向中下移第一桿404。因此，圖5的例子中的第一桿404在全閉故障保護位置。圖4和圖5中描繪的故障保護裝置也可以朝著全開故障保護位置移動第一桿404。在這樣的例子中，在設備406與底座408之間壓縮彈簧124以推進底座408、并且因此朝著全開故障保護位置推進第一桿404。在一些其它例子中，彈簧124在框架112與底座408之間處于拉伸狀態以朝著全開故障保護位置推進第一桿404。雖然這里已經描述某些示例裝置，但是本專利的覆蓋范圍不限于此。恰好相反，本專利覆蓋合理地落入本專利的權利要求范圍內的所有裝置。