[发明专利]具有弹簧回位活塞的致动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有弹簧回位活塞的致动器，所述致动器特别但不排它地用作流体驱动的阀致动器。

背景技术

已公知的单作用致动器包括压力室和与压力室轴向对准的外室。活塞被罩在压力室中且在受力进入压力室内的受压流体的作用下沿第一方向朝向外室受力。回位弹簧被罩在外室中，且被安装在外室端部与活塞之间。当活塞沿第一方向受力时弹簧被压缩，且当压力室中的压力降低时，弹簧使活塞受力沿第二方向返回。安装在活塞上的齿条和横向于齿条的齿轮被罩在压力室中，且由此压力室有时被称作“内室”。活塞进行的前后移动使齿条移动，这使齿轮产生旋转。

单作用致动器的这些已公知构造存在一些缺点。首先，由于齿轮被罩在压力室中，因此有必要在齿轮离开压力室的两端处设置压力密封件。与活塞上的密封件结合来看，这意味着已公知的致动器必须包括三个密封件。由于这些部件在使用过程中可能出现故障，因此，与如果需要更少密封件的情况相比，失灵的几率更高。

其次，已公知的致动器必须足够大以便包含压力室和外室。外室的尺寸由弹簧受到压缩时的尺寸决定。致动器的尺寸可能是首要关注的问题，特别是当其必须被安装到有限空间中的阀上时情况更是如此。

发明内容

本发明旨在克服一些上述问题。

因此，根据本发明，一种致动器包括汽缸和设有联动装置的弹簧回位活塞，其中一个或多个回位弹簧与联动装置位于活塞的相同侧部上。

(在已公知的致动器中，其中设置有联动装置的室被称作“内室”，而其中罩有回位弹簧的室被称作“外室”。然而，由于联动装置和回位弹簧被罩在相同的室中，因此这些术语不再适用于本发明的致动器。因此，在下面的描述和权利要求中，术语“压力室”指的是在使用过程中受压的室，且术语“内室区域”指的是位于与压力室相对的活塞侧部上的室区域，所述室区域在已公知的致动器中出于其并非压力室的事实而被称作“外室”。由于弹簧有必要位于与压力室相对的活塞侧部上，因此在本发明中罩住联动装置和一个或多个回位弹簧的是“内室区域”。)

(术语“联动装置”指的是可将活塞的线性运动转变成致动器的旋转输出的任何机械联动器。阀动器中最常见的布置是如下所述的齿条和齿轮，但应该意识到，本发明不限于这种布置。)

因此，由于不需要为被压缩的弹簧提供额外的轴向长度，因此本发明的致动器可比已公知的布置更小。被压缩的弹簧现在位于联动装置侧部。此外，由于齿轮不再被设置在受压室中，因此根据本发明的致动器不需要在齿轮的每个端部处设置压力密封件。

因此，一个或多个回位弹簧优选可被布置在内室区域内，所述内室区域的直径可与由汽缸限定出的压力室的直径轴向对准。一个或多个回位弹簧可包括一个或多个盘簧，所述一个或多个盘簧可与汽缸大体上平行。这是本发明最简单且最适宜的布置。

应该意识到，如果使用一个或多个盘簧，则它们可需要在长度上相当以便提供足够的回位力。由于上述内室区域相当有限，因此可有必要确保一个或多个盘簧在使用过程中不会产生横向弯曲。因此，在优选构造中，一个或多个回位弹簧可设有支承装置，所述支承装置适于沿一个或多个弹簧的部分或所有轴向长度支承所述一个或多个弹簧。

在本发明的一种布置中，支承装置可包括设置在所述一个或多个盘簧的每个盘簧内部的杆。一个或多个杆可从内室区域的底部进行延伸，且如果这样的话，则可在一个或多个杆与活塞下侧的最低行程位置之间提供间隙，以使得活塞在使用过程中不会撞击杆。活塞的“下侧”是与压力室相对的侧部。

在另一种可选构造中，一个或多个杆可从活塞的下侧进行延伸，且如果这样的话，则当活塞处于其最低行程位置处时可在一个或多个杆与内室区域的底部之间提供间隙，以使得杆在使用过程中不会撞击内室区域的底部。

在本发明的一个实施例中，本体可被设置在内室区域内，且支承装置可包括在所述本体中形成的一个或多个室，每个所述室可适于接收所述一个或多个弹簧中的一个弹簧。可在本体与活塞的下侧的最低行程位置之间提供间隙，以使得活塞在使用过程中不会撞击本体。

无论支承装置具有什么构造，联动装置可包括齿条和齿轮布置。齿条可从活塞的下侧进行延伸，且其可与安装在内室区域中且被布置垂直于齿条的可旋转齿轮协同作用。因此，除了在内室区域内的齿条和齿轮布置周围布置了一个或多个弹簧之外，齿条和齿轮布置与在一些已公知构造中的布置几乎一样。