[發(fā)明專利]致動(dòng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280035114.9
• 申請(qǐng)日: 2012-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN103765017B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊夫·加馬什
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 機(jī)械解析有限公司
• 主分類號(hào): F15B11/16
• 分類號(hào): F15B11/16;F16K31/126;F16K31/42;F15B11/10
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 周晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及致動(dòng)器，更具體地涉及一種用以致動(dòng)閥內(nèi)的柱塞或活塞的氣動(dòng)致動(dòng)器。

背景技術(shù)

氣動(dòng)致動(dòng)器用于不同類型的應(yīng)用中，并用以致動(dòng)或移動(dòng)例如閥的不同類型裝置中的柱塞、軸等。

致動(dòng)器可以包括在相同組件內(nèi)的通常閉合的活塞、通常打開的活塞或兩者。包括通常閉合的活塞的致動(dòng)器通常設(shè)有偏壓元件，例如彈簧或貝爾維爾墊圈（Belleville?washer），其將活塞偏壓在閉合位置。為了將活塞從閉合位置移動(dòng)至打開位置，在致動(dòng)器內(nèi)注入氣體，抵消彈簧的偏壓作用，并允許活塞朝向打開位置移動(dòng)。類似地，通常打開的活塞可以被偏壓在它們的打開位置并通過作用其上的氣壓的影響被移動(dòng)至閉合位置。

為了隔離和密封注入氣體的腔室，通常使用動(dòng)力密封。基于這種原理的閥構(gòu)造的一個(gè)示例在圖1（現(xiàn)有技術(shù)）中示出。在該示例中，致動(dòng)機(jī)構(gòu)10的通常閉合的和通常打開的活塞12、14沿它們的外周邊設(shè)有聚合物、硅樹脂或橡膠O型環(huán)16。當(dāng)活塞在閥內(nèi)向上和向下移動(dòng)時(shí)，O型環(huán)16滑動(dòng)并摩擦閥的圓柱形體18的內(nèi)壁。

當(dāng)致動(dòng)器用于高溫應(yīng)用中時(shí)，有時(shí)高達(dá)350度，隨著時(shí)間的逝去動(dòng)力密封容易變得粘性和易脆。這提高了密封和致動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)壁之間的摩擦，不利于活塞的移動(dòng)。可以使用潤(rùn)滑劑減小這種摩擦，但是它們的使用產(chǎn)生其它的問題：基于油脂的潤(rùn)滑劑（例如Krytox（商標(biāo)）或Torr-lube(商標(biāo)））最終會(huì)干，甚至增大摩擦并且使得活塞更難移動(dòng)。使用干的潤(rùn)滑劑通常不被看作備選方式，因?yàn)樗鼈冏罱K會(huì)被所用的致動(dòng)氣體吹掉。在使用電流致動(dòng)活塞的螺線管閥中也面臨類似的困難。

動(dòng)力密封的弱化不僅發(fā)生在高溫應(yīng)用中。在低溫應(yīng)用中也存在問題，在低溫應(yīng)用中在極低溫度條件下使用閥。在這種情況下，致動(dòng)氣體中存在的潮氣容易在活塞和致動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)壁的交界處結(jié)晶，不利于活塞的運(yùn)動(dòng)。

因此，需要一種致動(dòng)器，其可以幫助減小或消除移動(dòng)部件之間的摩擦。對(duì)于某些應(yīng)用，還希望這種致動(dòng)器能夠賦予較大的力給其致動(dòng)的軸或柱塞，同時(shí)保持低的致動(dòng)壓力。對(duì)于某些應(yīng)用，機(jī)構(gòu)也將需要具有長(zhǎng)的操作壽命并且能夠在高速條件下移動(dòng)軸或柱塞。

已經(jīng)提出許多解決方案以便解決這樣的問題。美國(guó)專利5755428示出一種具有金屬對(duì)金屬的動(dòng)態(tài)放置的閥。雖然上述類型的致動(dòng)器可以適于環(huán)境或相對(duì)適中的溫度，但是不能用于高溫或低溫應(yīng)用中。在該設(shè)計(jì)中涉及到6個(gè)O型環(huán)。如果在低溫或高溫（例如350°C）條件下使用，這些環(huán)的高摩擦和脆化容易發(fā)生。

還已知的現(xiàn)有技術(shù)有US5131627、US5215286、US5653419、US6508453、US7159839以及US20100090151。這些解決方案的一些使用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪-凸輪以及小齒輪機(jī)構(gòu)、或多個(gè)活塞，以便提高總的有效重量或至被致動(dòng)的軸或桿的力。這些解決方案需要使用若干個(gè)小的難以加工的部件，這導(dǎo)致機(jī)構(gòu)復(fù)雜并難以組裝和維護(hù)，以及提高制造成本。

由于上述原因，需要改進(jìn)的氣動(dòng)致動(dòng)器。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于致動(dòng)柱塞的氣動(dòng)致動(dòng)器。致動(dòng)器可以用于不同的應(yīng)用中，例如但是不限于分析、處理、設(shè)備或工業(yè)應(yīng)用。其還可以用于從低溫應(yīng)用到高溫應(yīng)用。

致動(dòng)器包括主入口和主出口，以及彼此面對(duì)的中空的第一和第二帽。第二帽設(shè)有延伸通過它的帽通道。

致動(dòng)器還包括主致動(dòng)組件，主致動(dòng)組件設(shè)置在中空的第一和第二帽之間。主致動(dòng)組件包括具有相對(duì)的第一和第二隔膜表面的可變形隔膜，第一腔室和第二腔室。第一腔室通過第一隔膜表面限制，并且與所述主入口流體連通。第二腔室通過第二隔膜表面限制，并且與所述主出口流體連通。

致動(dòng)器還包括靜態(tài)密封元件，用于流體地密封所述第一腔室和第二腔室。

致動(dòng)器還包括主活塞和致動(dòng)桿。主活塞能夠在被致動(dòng)位置和未被致動(dòng)位置之間移動(dòng)，并且包括能夠操作地連接至第二隔膜表面的活塞表面。致動(dòng)桿能夠滑動(dòng)地配合在所述帽通道內(nèi)，桿的一部分延伸到第二帽的外部，桿的所述部分能夠連接至柱塞。當(dāng)主活塞在被致動(dòng)位置和未被致動(dòng)位置之間移動(dòng)時(shí)所述致動(dòng)桿與主活塞協(xié)作以便在帽通道內(nèi)滑動(dòng)。

致動(dòng)器還包括偏壓在未被致動(dòng)位置處的活塞的偏壓機(jī)構(gòu)。

當(dāng)加壓流體被驅(qū)使通過主入口或從主出口被抽取中或兩者時(shí)，主致動(dòng)組件的第一腔室膨脹，將主活塞從未被致動(dòng)位置移動(dòng)至被致動(dòng)位置，致動(dòng)桿因此在帽通道內(nèi)滑動(dòng)。

通過彈性隔膜表示適于變形的彈性薄膜或部件。