具有可替換致動器的配給器及相關方法

2023-09-13 18:27:50 2

專利名稱：具有可替換致動器的配給器及相關方法
技術領域：
本發明總體涉及用於多種目的的液體配給裝置，尤其是用於粘性液體，比如熱熔 粘合劑、密封劑、油漆等等。這樣的裝置還被稱作流體控制閥，或者配給槍或者配給單元。
背景技術：
用於供給比如熱熔粘合劑等液體的典型配給裝置一般都包括一個主體，其上帶有 一個閥杆，用於打開或者關閉配給孔。一般說來，該閥杆通過壓縮空氣在至少一個方向上動 作，從而配給不連續量的壓縮液體。彈簧機構或壓縮空氣都可以用於使該閥杆在與閥座相 反的方向上運動。這就阻止了液體流出配給孔。具體講，與本發明總體相關的裝置包括一個液體通道，位於所述配給孔旁邊，以及 一個致動器室或致動器腔，位於該裝置另一端。這個致動器室容納閥杆的一部分，閥杆連接 到一個活塞部件，還連接到一個彈簧復位機構，如上所述。當有足夠的氣壓施加於活塞部件 的一側時，閥杆朝離開閥座的方向運動，從而釋放流體。當氣壓降低，所述彈簧機構自動把 閥杆帶回其相對於閥座常閉的位置。這樣的彈簧機構一般包括一個調節器，用於改變彈簧 的壓力，從而調節打開閥門所需的氣壓量。調節彈簧壓力，也就調節了關閉閥門所需的偏壓 力。這些裝置還包括一個行程調節器，或者該彈簧壓力調節器還可通過改變閥杆的行程來 調節流速。儘管如上所述的裝置還算成功，但還需改進。例如，大致位於配給器主體與移動閥 杆之間的動態密封裝置通常會阻止液體漏進致動器室。通常認為動態密封裝置是介於兩個 彼此移動的表面之間的密封件。這些動態密封裝置會緊壓閥杆，從而導致摩擦，進而導緻密 封件磨損。較高的摩擦力就要求有更大的氣壓才能驅動閥杆。另一方面，如果選用了一個 較松的動態密封裝置，則會導緻密封不嚴，於是讓液體粘住活塞，壓縮空氣進入液體通道， 導致不利的配給中斷。即便降低摩擦，動態密封裝置隨著時間流逝也會磨損，從而喪失密封 性。從而要求提供一種配給器，它很少需要或者不需要與壓縮液體接觸的動態密封裝 置，從而消除或者減少諸如上述的問題。

發明內容
因此，本發明的實施例所涉及的配給器包括一個致動部分，其具有一個第一可動 件，以及一個液壓部分，該液壓部分同所述致動部分以並排的方式連接，並具有一個第二可動件。液壓部分包括一個出口，用於從該處放出液體，該致動部分用於控制液體的配給。該 配給器進一步包括一個致動器組件，可操作地把所述第一可動件與第二可動件連接到一 起，並且包括密封件和延伸通過所述密封件的樞轉槓桿臂，所述樞轉槓桿臂的第一端部可 操作地連接到所述第一可動件，樞轉槓桿臂的第二端部可操作地連接到所述第二可動件， 其中可操作第一可動件以使第二可動件在打開位置與關閉位置之間移動，從而分別打開與 停止來自出口處的液流。在本發明的一個實施例中，所述致動部分為氣動部分，其中所述第一可動件被設 計為一個活塞，以便由加壓的液體所推動。所述配給器還可包含一個螺線管，用於把加壓的 液體導入活塞。一個偏壓元件，比如彈簧，可連接到活塞上，以將活塞偏置在優選的方向。該 實施例中，所述液壓部分上有一個第二可動件，設計為針狀，可在液壓部分當中往復運動。 該液壓部分包含一個入口，其連接液壓部分與加壓液體源，以及一個出口，用於配給液體。 液壓部分還包含一個偏壓元件，比如彈簧，將所述針偏置於優選的方向。
所述致動器組件包含一個樞轉槓桿臂，其上第一端同活塞連接，第二端同所述的 針連接。本發明第一方面中，該樞轉槓桿臂的第二端在位於所述入口與出口之間的一個點 上連接到所述針上。把樞轉槓桿臂的一端同第二可動件比如所述的針，連接到一起，在入口 與出口之間則便於減少或者消除滯點，從而減少或者消除結焦(Char)的形成，以及其他在 液壓部分中形成的物質。致動器組件還包含一個柔性密封件，同樞轉槓桿臂連接在一起，位 於致動部分與液壓部分之間，以防液體漏入致動部分。該密封件可為一個非隔膜型的密封 件，其外圍不受限制，有撓曲性，適應樞轉槓桿臂的運動，同時還保持流體緊密封。該密封件 還可經受大液壓操動壓強，比如約SOpsi到1500psi，以及其他壓強範圍。還可提供一個軸 襯支撐件，用於連接樞轉槓桿臂，並支撐密封件。該軸襯支撐件徑向布置在密封件外圍內。 另外，致動器組件還可包含一個樞轉件，比如樞轉銷，連接到樞轉槓桿臂，以便固定一個樞 轉點，使樞轉槓桿臂可圍繞其樞轉。上述配給器的各種變型都為本發明之範圍所預期。例如，本發明的這些實施例中， 致動部分為電氣部分，其中第一可動件作為電樞，用於響應電流而動作。樞轉槓桿臂的第 一端同電樞連接，從而電樞的運動帶動第二可動件，比如針，在其打開與關閉的位置之間移 動。在本發明另一實施例中，液壓部分中的第二可動件構造為一個或多個襯墊。該襯墊用於 在液壓部分中在打開與關閉位置之間往復運動，從而分別開啟與停止從出口處的液流。然 而本發明另一個實施例中，包含了一個液壓部分，設計為以回吸模式、三路模式、或者兩者 兼而有之的模式來運轉。本發明上述及其他目的、優點及特徵，通過下述進一步的詳細說明與附圖，將為本 領域普通技術人員更容易地理解。


所述的附圖，為說明書之一部分，對本發明的實施例進行描述。附圖同上述對本發 明一般的說明，以及下述對本發明詳細的說明一起，對本發明進行描述。圖1為配給器的示意性透視圖，其中根據本發明，液壓部分與致動部分並排布置；圖IA為圖1中配給器沿線1A-1A的局部剖視圖；圖2為一個配給器示例的剖視圖，該配給器帶有根據本發明的致動器組件；
圖3為根據本發明的示例致動器組件的局部剖視圖；圖3A為圖3的示例致動器組件的剖視圖；圖4為示出根據本發明的配給器示例的剖視圖，其中所述致動器組件可操作地與 一個液體配給通道相連；圖5為根據本發明的示例配給器的剖視圖，該配給器包含一個再循環口 ；圖6為根據本發明的示例配給器的剖視圖，該配給器包含回吸(snuff-back)操 作；圖7為根據本發明的示例配給器的剖視圖，該配給器包含一個自校準針；圖8為根據本發明的示例配給器的剖視圖，該配給器包含回吸操作與一個再循環 Π ；圖9為根據本發明的示例配給器的剖視圖，該配給器在根據本發明的液壓部分當 中使用了一個襯墊；圖10與11為根據本發明、用於圖9中的示例配給器的另一種樞轉槓桿臂；圖12為根據本發明的配給器的透視圖，其中螺線管與致動部分構成一個整體組 件；圖12Α為圖12中的配給器沿線12Α-12Α的剖視圖；圖13為根據本發明的示例配給器的剖視圖，包括一個壓力平衡液壓部分；以及圖14為根據本發明的示例配給器的剖視圖，其中致動部分構造為電氣部分。
具體實施例方式圖1為根據本發明的一個示例配給器的示意性示圖。與現有的配給器不同，本發明的配給器包括一個液壓部分102與一個致動部分104，以並排而非垂直的方式布置。由於 液壓部分102經常同熱的歧管(manifold)或者其他加熱部件相連，這種並排布置就使得致 動部分104同這樣的加熱部件進行熱隔絕。結果，致動部分104中的0形圈與其他密封件 就不會象現有技術的配給器那樣暴露在高溫下。另外，其他的電氣元件，比如螺線管也不會 暴露於高溫下。這就使螺線管同致動部分更近地連接，使響應時間減少。總之，相對於傳統 垂直布置的配給器，這種並排布置將增強可靠性與性能。如圖1A，根據本發明的示例配給器一般包括一個液壓部分102，一個致動部分 104，以及一個致動器組件106。液壓部分102從入口 103導入加壓液體，例如，液態熱熔粘 合劑，然後通過一個出口，比如噴嘴107配送液體。致動部分104包括一個第一可動件108， 所述液壓部分包含一個第二可動件110。所述致動器組件106使第一可動件108與第二可 動件110可操作地連接，從而可操作第一可動件108以使第二可動件110在打開和關閉的 位置之間運動，從而分別開啟與停止液體的配給。該第一可動件108同一個致動器112連 接，該致動器能使第一可動件108移動。可向第一可動件108施加一個偏壓力114，從而把 第一可動件偏壓到優選的方向上。所述致動部分用於通過液壓部分102來控制第一可動件 108的運動，從而控制液體的配給。液壓部分102與致動部分104可通過各種方法連到一起。例如圖1，四個螺栓116 用於將致動部分104與液壓部分102連接到一起。而且，液壓部分102包括一個表面118， 該表面連接到液體配給系統一個配給歧管(圖中未示)。例如，通過螺栓孔120，就可把液壓部分102同歧管(圖中未示)連接起來。當連接時，孔122與所述歧管的一個出口部配合，從而加壓液體(如500psi)被導入液壓部分102。如下面更詳細的描述，該加壓液體從 噴嘴107以精確並準確的方式配給出。在優選實施例中，液壓部分102由導熱材料構成，包 括非活潑金屬，如鋁、黃銅或者不鏽鋼，而致動部分104可以由金屬或者隔溫塑料構成，包 括氟塑料。下面的圖與說明提供了本發明的多種實施例，顯示了液壓部分102、致動部分 104、與致動器組件106的不同設計。例如，下面的說明中，致動部分104可作為氣動部分， 其中通過加壓流體控制活塞的運動，或者致動部分104可作為電氣部分，其中通過電流來 控制電樞運動。另外，液壓部分102可以有很多種不同的設計，比如包含一個針、球或者一 個或多個襯墊，只要能在液壓部分當中往復運動，並同閥座配合，以開啟與關閉液體通過噴 嘴107的配給。所述液壓部分102也可加上回吸功能、三路功能，或者兼而有之。因此，雖 然已經描述了本發明幾個實施例，但本發明並不限於此，因為本領域普通技術人員也會發 現其他設計方案可適用於本發明。圖2描述了根據本發明實施例的示例配給器的剖視圖。所述螺線管206與歧管 217用簡化的方塊來表示，因為任何一個本領域普通技術人員都可清楚地理解其操作。具 體說，螺線管206以可控的方式把壓縮空氣208傳送到氣動部分204的活塞212。歧管217 動作，從而把加壓液體216導入液壓部分202。該剖面圖沒有描述螺栓或與其他用於把液壓 部分202與氣動部分204緊固到一起的連接裝置。也沒有描述閥導承與衝程調節機構，這 些通常包括在配給器的液壓部分中。液壓部分202包括一個腔室218，用於接納加壓液體216。腔室218當中有一個針 220，用於接合閥座221。當針220接合閥座221時，加壓液體無法從腔室218通過通道223 然後流出噴嘴222上的孔224。但是，當針220位於沒有接合閥座221的位置時，加壓液體 則通過通道223流出腔室218。於是，通過控制針220的位置，就可精確控制加壓液體從孔 224的配給。除了圖2中的針狀閥外，球閥和座閥也可用於控制加壓液體的配給。本領域普通技術人員會認識到，除了圖2中液壓部分202的具體例子之外，該液壓 部分的多種可選方案都在預期之中。例如，本發明範圍內的可選液壓部分還可以包括整體 製成的加熱部件或者加熱元件。另外，示例液壓部分可同一個歧管或者其他類似的組件整 體製成。另外，術語「針」一般意義上包括寬範圍的可移動部件，可以是多種形狀和輪廓。氣動部分204包括活塞212，活塞被彈簧214向上偏壓。當工作時，壓縮空氣208 被導向活塞212，以足夠的力量克服彈簧214，壓下活塞212。氣動部分204的活塞212和液壓部分202的針220，通過一個樞轉槓桿臂230可操 作地連接在一起。該臂230包括一個端部236，該端部同活塞杆213連接。例如，端部236 可以是球形，配合到在活塞杆213上加工的通孔237中。作為通孔237的可替代方案，在該 活塞杆上還可加工一個盲孔，以容納端部236，從而端部236可在該盲孔中自由轉動。同樣 地，臂230的另一端238可以同針220連接。臂230繞樞轉點234轉動，從而活塞212向下 的動作導致針220向上的動作。反之，活塞212向上的動作則導致針220向下的動作。所 述的樞轉點234可通過多種效果等同的方式來實現，比如，可以包括一個穿過臂230中間的 銷。銷的端部可以由液壓部分202上的一個凹部或腔支撐，因此銷可自由轉動，從而使得臂 230可以樞轉。
密封件232位於液壓部分202和氣動部分204之間，用以防止加壓液體216漏入 氣動部分204。和現有技術的配給器不同，密封件232不是圍繞往復軸的動態密封件。相 反， 密封件232為一種柔性密封件，環繞樞轉槓桿臂230周圍，當樞轉槓桿臂230運動時，可 撓曲或「搖擺」。因此，該柔性密封件232能更好地發揮作用，壽命也長於現有技術的動態密 封件。而且，密封件232不是一種隔膜密封件，不靠其外圍支撐，也不在沿其外圍運動受限。 相反，密封件232優選在其環繞所述臂230的內邊緣基本為環形，並且它的外邊緣不受限 制，但密封接合於液壓部分202的外部。以此，密封件232可沿著其外圍撓曲，從而適應樞 轉槓桿臂230的樞轉。進而，如下面更詳細的說明，密封件232由其內側支撐，而不是同隔 膜密封件中常用的方式一樣由其外圍支撐。除了環形形狀以外，密封件232還可採用其他 形狀，比如正方形和矩形。如圖2所示，液壓部分202形成一個空腔，以便使密封件232安 放於其中。但是，本領域普通技術人員會認識到，作為替換，空腔也可以形成在致動部分204 上。密封件232優選用彈性和柔性材料製成，諸如人造橡膠材料構成，這樣的材料可產生形 變，從而當氣動部分204和液壓部分202相互連接時，密封件232被輕壓於空腔區域中，從 而在兩個部分202和204之間達到密封效果。雖然在圖2中並未清楚地解釋，腔室218可包括一個所述的針220的調節機構，如 在現有技術中所熟知的那樣。一般來說，針的衝程調節機構包括一種物理止動器，位於腔室 218當中，用於限制針220的位移量。本發明的實施例可與本領域現有技術中多種針衝程調 節機構一起使用。圖3和3A描述了致動器組件的例子，其包含柔性密封部件304和一個軸襯支撐件 312，比如墊圈，其圍繞樞轉槓桿臂306。如上所述，密封件304安放在適當形狀的空腔中，該 空腔通過使液體配給器的致動部分和液壓部分的表面相互配合而形成。樞轉銷302穿過樞轉槓桿臂306，並可同其連接在一起，例如壓配合在一起，還穿 過柔性密封件304，從而樞轉槓桿臂306繞銷302所限定的樞轉點轉動。製成柔性密封件 304的材料可以是任何一種適用的人造橡膠或者塑料，比如，商標為Viton 的氟橡膠。軸 襯支撐件312從中間徑向地支撐密封件304，不同於沿外圍支撐的隔膜密封件。軸襯支撐 件312還對柔性密封件304提供支撐，使其能夠承受大致沿樞轉槓桿臂306主軸的液壓力。 以此，密封件304可適用於承受相當大的液壓力，比如從約SOpsi到至少1500psi。密封件 304還可設計為其他液壓力範圍。例如，密封件304可設計為承受從IOOpsi到大約1500psi 的液壓力。優選地，密封件304承受液壓力範圍為從約200psi到大約1500psi。更優選地， 密封件304設計為承受液壓力範圍從約300psi到大約900psi。更優選地，密封件304設計 為承受液壓力範圍從約400psi到大約800psi。因此，在一個優選實施例當中，軸襯支撐件312由剛性材料製成，比如黃銅或者其 他金屬，並連接到樞轉槓桿臂306和柔性密封件304。軸襯支撐件312可以包括一個半圓空 腔320，用於容納銷302。軸襯支撐件312可以不同銷302剛性連接，從而軸襯支撐件312 和銷302可彼此相對運動。柔性密封件304可模製於樞轉槓桿臂306之上。另外，最佳地， 樞轉槓桿臂306可以包括在其上具有較大表面積的輪廓，以便柔性部分304夾緊。例如，該 輪廓可以包括波紋314或者溝槽。或者，或另外，柔性密封件304還可以粘附於樞轉槓桿臂 306上。在圖3的實施例中，柔性密封件304上有一個凹部305。但是，該形狀實質上僅為 示例，其他形狀也可行。
如圖3A，軸襯支撐件312包含一個液壓面322和一個致動面324。液壓面322緊 靠密封件304，並位於穿過銷302和樞轉槓桿臂306的交叉點所限定的樞轉點的平面上。軸 襯支撐件312還包含一個孔326，用以容納穿過其的樞轉槓桿臂306。孔326上有一個液壓 端328，其直徑大致為樞轉槓桿臂306的直徑。以此，液壓面322可完全支撐密封件304，進 而阻擋密封件304往孔326中擴張。孔326還可在朝致動端330的方向上逐漸增大直徑。 比如，孔326 —般可設計為錐形。孔326的直徑從液壓端328到致動端330增加，從而提供 了空間332，以便樞轉槓桿臂306樞轉，如圖3A中虛線所示。
樞轉槓桿臂306包括一個端部308，該端同液壓部分中的第二可動件相連，比如圖 2中的針220，還包括另一端310，該端連接到致動部分中的第一可動件，比如圖2中的活塞 212。當以這種方式連接時，樞轉槓桿臂306繞所述臂306同銷302的交叉點轉動，於是，端 部310向上或者向下的運動轉化為端部308反向的運動。樞轉槓桿臂306和銷302優選由 高強度鋼構成。但是，也可用其他材料，比如黃銅、鋁、或者高強度非金屬或者複合材料。當樞轉槓桿臂306運動時，柔性密封件304發生撓曲但保持沿其外圍的密封和其 自身與樞轉槓桿臂306之間的密封。這樣小程度的撓曲不會破壞密封件304的密封效果。 由Viton 或者類似材料製成的柔性密封件304，允許4. 5度左右的角偏差，而不會損壞液 壓部分和致動部分之間的密封。於是，即便柔性部件304可隨著樞轉槓桿臂306的移動而 撓曲，可它依然起到柔性密封件的作用，因此相比現有技術用於往復軸的動態密封件，它的 壽命更長，更可靠。如果要求大於約4到5度左右的角偏差的話，不同材料和尺寸的密封件 都可適用。另外，現有技術中液壓和致動部分為垂直布置，這樣就有了足夠的液壓力推動第 二可動件從液壓部分退回致動部分。來自液壓部分中加壓液體的液壓力在同致動部分所施 加的力相對的方向上推動第二可動件。於是要求致動部分的尺寸應當能克服額外的液壓 力。在本發明中，為並排布置，如圖2中所述的範例，液壓部分202中的加壓液體216依然 施力於樞轉槓桿臂230，但該力橫向於活塞212的運動方向。該橫向力被傳遞到支撐件312 的支撐面上，而非活塞212上。例如，在圖3的實施例中，所述力通過樞轉銷302傳遞，還可 以構想出其他負載承受裝置。軸襯支撐件312把載荷傳遞到氣動部分的主體204，而樞轉槓 杆臂306的球端308設計為配合入帶有一定空間的開口 237 (見圖2)，從而橫向負載沒有傳 遞到活塞212上。圖4為另一個配給器的實施例，其中液壓部分不包含針。如圖4的配給器，其包含 一個液壓部分402，一個氣動部分404，和一個螺線管部分403。如上所述，螺線管403以可 控的方式將壓縮空氣406傳送到活塞412。作為響應，活塞412要麼通過壓縮空氣406產生 向下的位移，要麼通過彈簧416被推向上。依照本實施例，樞轉槓桿臂414從氣動部分404穿過密封件418，進入液壓部分 402的腔室410。樞轉槓桿臂414在其一端413接合彈簧416，在其另一端415接合通道422。 彈簧416對抗活塞412向上推動樞轉槓桿臂414。足夠的壓縮空氣406克服彈簧416，活塞 412向下推動樞轉槓桿臂414。樞轉槓桿臂414向下和向上的運動使其繞樞轉點419，比如 一個銷而樞轉。樞轉槓桿臂414的轉動導致相對端415在與端部413相對的方向(向上或 者向下)上移動。液壓部分402包括一個入口 408，用於接納加壓液體，比如，液態熱熔粘合劑。該液體被導入腔室410，並穿過通道422流出孔424。在腔室410當中，樞轉槓桿臂414的端部415上附著有一個襯墊420，該襯墊壓在通道422上。當端部415下降時，襯墊420覆蓋通 向通道422的開口，從而通道422被堵住，液體不會從孔424配給出。但是，當端部415上 升從而通道422不再被襯墊420所堵時，液體通過孔424離開腔室410。襯墊420可用多種 方法粘附於臂414，並優選由一種能密封住通道422的材料製成，比如，塑料、人造橡膠、橡 膠、或者高性能碳氟化合物材料。另外，襯墊420還可選用諸如球形等其它形狀來替代扁平 矩形。當臂414位於液體能由孔424配給出的位置時，臂414在腔室410當中的部分處於 液壓平衡狀態。即便腔室410中的液體處於壓力下，臂414頂部和底部的壓力相抵消。一 個液壓平衡的臂允許端部415快速運動和關閉通道422的動作。另外，移動臂414所需的 力量也可減小。例如，處於20-40psi以及0. lcc-0. 5cc的量之間的壓縮空氣406，足夠驅動 活塞412。結果，可以採用一個較小的活塞，因此配給單元較小。在前述實施例當中(以及 後述實施例)，樞轉槓桿臂414的端部415有時可用針來替代。另外，在一些實施例中，並排 布置的液壓部分和氣動部分產生了一個液壓平衡針，從而當閥門開啟時，針上的各液壓力 彼此抵消，針「浮」在液體中。結果，關閉針的阻力減小，甚至消除，使針很容易關閉。圖5中描述本發明另一個實施例。和先前的附圖一樣，配給器總的元部件都一樣。 一個歧管505連接到液壓部分502，而502以並排的方式連接到氣動部分504。一個柔性密 封件520位於兩個部分之間，從而防止液體從液壓部分502漏入氣動部分504。一個樞轉槓 杆臂518可操作地把氣動部分504的活塞512連接到液壓部分502的針510。螺線管部分 503以可控的方式把壓縮空氣514導入活塞512，以壓下彈簧516，從而控制針510的運動。圖5中的配給器不同於前幾個的配給器，因為它包含一個入口部位508，用以接納 加壓液體，比如液態熱熔粘合劑，還有再循環口 506，用於把加壓液體送回歧管部分505。這 樣的配給器一般稱之為三路配給器。如圖5所示，針510的端部522位於閥座523中，以防 止液體通過配給孔526漏入腔室530。相反，腔室530當中的液體向上經過再循環口 506回 到歧管部分505。如果針510向上移動，比如通過向下移動活塞512，那麼針510的端部524 將會堵住再循環口 506處的閥座525。在這種構型中，端部522不再密封接合閥座523，腔 室530中的液體就通過孔526配給。另一個可選實施例，如前述和圖6所示。根據本實施例，液壓部分602以並排的方 式連接到氣動部分604。兩部分之間通過它們的配合面形成一空腔，從而緊固一個柔性密封 件616，該密封件616使得一個樞轉槓桿臂612延伸穿過其中。樞轉槓桿臂612把氣動部分 604的活塞608可操作地連接到液壓部分602上的針618，從而活塞608的運動被轉化為針 618的運動。和先前的實施例不同，圖6中的活塞608響應於提供壓縮空氣606的螺線管603 向上移動，當不提供壓縮空氣606時，彈簧610下壓活塞608。活塞608向上的運動導致針 618下降，從而端部624不再接合基座626。當針618處於該位置時，腔室619中的液體(經 一個入口部位620接納)通過孔622排出。當活塞608向下移動，針618則向上移動，導致 端部624接合基座626，從而切斷腔室619中液體的配給。針618這種類型的運動一般叫做 「回吸」，當端部624接合基座626，從而有利於針618傾向於從孔622汲取液體，而非強力把 液體排出所述孔622。
圖7表示另一個三路液體配給器，能夠使液流再循環。液體通過一個入口部分710 進入液壓部分702的腔室711，並可從配給孔712或者再循環口 708流出。根據針715位置 不同，端部718密封接合基座719，或者另一端部716密封接合基座717。通過樞轉槓桿臂 714來控制針715的位置，樞轉槓桿臂714從液壓部分702伸到氣動部分704。樞轉槓桿臂 714穿過柔性密封件720，繞諸如由銷限定的樞轉點721轉動。臂714的一端部722接合活 塞724，另一端723接合針715。彈簧726則向下推壓活塞724，螺線管部分703則把壓縮空 氣728導入，以向上推動活塞724。尤其是，端部723可以是球形，與針715上所鑽的通孔730彼此互相作用，而無須 剛性固定到彼此上。當端部723向上或者向下，其球面上的一個切點接觸通孔730的內表 面。另外，基座717和719的形狀製作成同針715的端部716和718互補。於是，因為針715 可圍繞其同樞轉槓桿臂714的端部723的連接點自由搖動，因此當端部716和718分別朝 基座717和719運動時，針715被迫與基座717和719對準。以此，針715可進行自校準。
與之對照，配給槍當中液壓部分和氣動部分的標準垂直布置會產生氣動部分中的 針無法自校準的情況。針和致動活塞之間的剛性連接，和活塞下面的動態密封件一樣，會限 制針的運動，從而當針進入關閉位置時，不會同閥座自校準。圖8描述了本發明的一個實施例，其中融合了三路配給器和回吸操作。液壓部分 802包含一個針806，其通過向上的運動關閉配給端部810，從而構成回吸操作。另外，端部 808同再循環口 809面接觸，從而產生一個通往歧管805的液體迴路。氣動部分804和螺線 管部分803如前所述運轉，則導致活塞811推動樞轉槓桿臂812，從而控制針806的運動。圖9和圖10說明了本發明兩個不同的實施例，其提供了一種三路實施方案，在液 壓部分中不再需要針。尤其是，液壓部分902包括一個再循環口 934和入口 932。加壓液 體，比如液體熱熔粘合劑，通過入口 932從歧管(未示出)導入，並可通過再循環口 934回 到歧管。這些口 932、934可以分別包含0形圈918、916或者類似的裝置，當液壓部分連接 到歧管(未示出)時，以保證液密性。螺線管903供應壓縮空氣905，或者其他流體，來推動氣動部分904的活塞906。具 體說，壓縮空氣905向下推動活塞906以克服彈簧908的力量，該力量促使活塞906向上。 一個樞轉槓桿臂910從氣動部分904中延伸到液壓部分902。該樞轉槓桿臂910圍繞諸如 銷的樞轉點914樞轉。樞轉臂910還穿過柔性密封件912，該密封件912防止液壓部分902 中的加壓液體漏入氣動部分904。樞轉槓桿臂910 —個端部909接合活塞906，從而活塞906的運動帶動端部909的 運動。當端部909運動，又帶動樞轉槓桿臂910轉動或者樞轉，從而導致端部911移動。樞 轉槓桿臂910的端部911位於液壓部分902當中，並與另一端909的運動方向相反。而且， 該端部911包括兩個襯墊922、924，粘合其上。當端部911向上動作，襯墊922接合基座928 並關閉再循環口 934。同時，襯墊924脫離基座926，從而允許液體進到通道930，並通過孔 920進行配給。當端部911向下動作時，襯墊924和基座926關閉通道930，襯墊922和基 座928脫離，從而允許液體通過再循環口 934排出。這些襯墊結構上與襯墊420相似，如圖 4所示。圖10所示實施例大致等同於圖9所示，除了液壓部分中樞轉槓桿臂端部以外。具 體是，樞轉槓桿臂1010包括一個端部1009，同前述一樣接合活塞906。但是，端部1011並不包括附加襯墊。相反，端部1011的形狀做成有效地接合基座926和928。於是，轉臂1010 的端部1011開啟和關閉液體通往再循環口 934的通道和配給孔920的通道。圖11表示圖10中的樞轉槓桿臂1010的一個可選實施例。在這個具體實施例當 中，柔性密封件1102之構成同於前述，但是有一個部分1104完全包圍了樞轉槓桿臂1010 的端部1011。該部分1104提供了一個彈性表面，這就有利於同閥座926和928匹配，從而 達到封住流體的密封，進而堵住液體穿過密封件1102和樞轉槓桿臂1010之間。圖12和12A表示一個帶有氣動部分的配給器的可選實施例，其上包含雙作用活 塞，該活塞連接到螺線管，用於供給加壓流體(如空氣)給活塞雙側。圖12中可選實施例 包含一個螺線管1202，和一個箱體(housing) 1203。螺線管 1202包含一個線圈1204，和 一個包含主體1209和杆1208的電樞。通過電流流向線圈1204，通過接線器1206，則產生 一個電場推動電樞1208、1209上或者下。箱體1203包含若干通道和一個線軸或者提升杆 (poppet) 1217。提升杆1217通過電樞杆1208被下壓，彈簧1219推動提升杆1217向上， 以克服所述杆1208的力量。一個第一排出口 1210，一個第二排出口 1214，和一個空氣入口 1212包含於箱體1203當中。還有一個第一通道1218，和一個第二通道1216，分別與氣動部 分1207的通道1222和1220流體連通。箱體1203和螺線管1202通過例如型號為44B-L00-GFDA-1KV的MAC閥分布。由 於這是一種市場上供應的產品，提升杆1217密封件的動作和它在其中移動的空腔不再詳 述。但是其一般的工作過程在此描述。持續供應的壓縮空氣源接納於入口 1212，並導入通 道1216或者1218之一。提升杆1217的垂直位置決定了通道1216或者1218是否與入口 1212連通。例如，如果提升杆1217位於空氣能夠自入口 1212穿過通道1216導入的位置，則 空氣流進通道1220，進入活塞1230下面的空腔1226。該氣流將推動活塞1230向上移動。 當活塞1230向上運動時，空氣從空腔1224穿過通道1222。由於提升杆1217位於該位置， 因此空氣得以流出通道1222進入通道1218，並排出第一排出口 1210。相反，如果空氣從入口部位1212穿過通道1218導入，則空氣流進通道1222，並進 入活塞1230之上的空腔1224。該氣流推動活塞1230向下。從而，空氣流出空腔1226，經 過通道1220後進入通道1216。由於提升杆1217的該位置，空氣得以從通道1216排出到第 二排出口 1214。以此，螺線管1202和提升杆1217就可用於推動活塞1230在氣動部分1207當中 向上或者向下。活塞1230可以包含一個或者更多0形圈1232，如圖12所示。氣動部分 1207 —般包含一個敞開的底部，允許活塞1230插入。該底部可用一個塞子1228關閉，該 塞子1228上可以螺紋或者以其他方式連接到氣動部分1207上。通過利用壓縮空氣推動活 塞1230向上或者向下，氣動部分1207不使用其他實施例所述的彈簧。於是，活塞1230的 運動就不必克服彈力，從而只需更少的力(即，氣壓或者氣體量)來推動活塞1230。進而， 當氣壓改變時，開啟和關閉的力量保持平衡。根據一個實施例，螺線管部分(1202和1203)同氣動部分1207整體形成。因為該 整體形成的螺線管和液壓部分1205的氣動箱體並排布置，因此螺線管1202與箱體1203都 是熱隔絕於常常伴隨液壓部分1205的高溫。例如，圖12中的示範性布置，在測試中找到位 於或者接近液壓部分1205的溫度為大約350° F，而線圈1204的溫度大約為150° F。熱隔絕會帶來很多好處。螺線管1202因此比傳統的配給單元可要求更少的絕熱材料，並且螺線管1202工作更可靠。在箱體1203當中，與傳統的熱熔配給器相比，各種密封件與O形 圈可由更低溫的材料構成。這些材料包括橡膠，比如表面硬化腈材料，相對高溫橡膠，比如 Viton ，其有較好的磨耗特性。活塞1230優選包含一個凹槽1235，圍繞著活塞外圍中央部延伸，其中樞轉槓桿臂 1236的一個端部1234同它卡合。樞轉槓桿臂1236穿過柔性密封件1239進入液壓部分 1205的腔室1252。樞轉槓桿臂1236繞諸如一個銷所限定的樞轉點1238轉動，從而，當一 個端部1234向下運動時，另一端1240向上運動，反之亦然。該端部1240可操作地連接到 液壓部分1205之中的針1242。於是，當端部1240向上或者向下運動時，所述的針1242也 跟隨向上或者向下運動。在液壓部分1205當中，加壓液體由入口 1250導入並進入腔室1252。如果針的 1242的端部1256密封接合基座1254，那麼液體就留在腔室1252當中。但是，如果針1242上 升，脫離其端部1256，那麼液體就從腔室1252通過配給孔1243配給而出。針1242可以穿過 該孔(即，零形空腔(zero cavity))或者部分穿過它(即，縮小的空腔(reducedcavity)) 0 在本實施例中，一個偏置元件，如一個彈簧1244，把針1242偏置向下，從而活塞1230的運動 足以克服彈簧1244的彈力，從而把液體從孔1243排出。本領域普通技術人員還可推知該 偏置元件構造為一種活塞，該活塞上一側或者兩側上都有壓縮空氣。圖12A清楚地顯示，包括一個衝程調節機構1246。該機構1246為一個螺杆，穿過 一個螺帽1248，並可順時針或者逆時針旋轉以調整和針1242頂部的距離。該機構1246的 位置控制著針1242向上的位移量。圖13表示配給器另一個實施例，其很多方面都相同於前述實施例。下面將簡要描 述這些相同的方面。液壓部分1302和氣動部分1304並排布置，氣動部分1304同螺線管 1303連接。螺線管1303控制著壓縮空氣1306通往活塞1307的流動，從而克服彈簧1308。 活塞1307的運動帶動樞轉槓桿臂1310，樞轉槓桿臂1310圍繞樞轉點1312轉動，並穿過一 個柔性密封件1308。樞轉槓桿臂1310的運動轉化為位於液壓部分1302中的針1327的動 作。針1327的動作導致液體配給排出，或者液體在液壓部分1302中的再循環。本實施例中 的針1327包括一個大直徑部位1326和一個小直徑部位1330。液體通過入口部位1328進 入液壓部分1302，從孔1324配給排出，或者進入再循環口 1325，這取決於針1327的位置。活塞1307必須克服多種阻力才能在關閉的位置固定針1327。於是，示例的液壓部 分1302包含了很多優點，以平衡針1327上的壓力。大直徑的提升閥1314在再循環側提供 一個長流接合(long flowengagement)，從而增大壓差。小直徑提升杆1322在導入側提供 了一個短流接合(short flow engagement)，從而增大流量。提升杆1322和基座1323的尖 端還減小了配給排放時的液體流阻。本實施例附加特徵包含基座1316和1323不同的直徑。提升閥1314與其密封接 合的基座1316，在直徑上大於提升閥1322與其密封接合的基座1323。由於力、壓強與面積 之間的關係，基座1316上的大直徑即便在較小壓強下，也可提供一個較大的力。反之，基座 1323上小直徑即便在較大壓強下也只提供較小的力。例如，如果基座為同樣的直徑，並傳遞 壓強為500psi，那麼穿過再循環側基座1316的一個50psi的壓差，將會使要求密封住傳遞 側的力減少10%。但是，如果再循環側基座1316尺寸兩倍於傳遞側基座1323的面積，那麼同樣的50psi壓差將使密封住傳遞側所要求的力減少20%。
可壓縮元件1320和1318可以提供更多的好處。這些元部件都可壓縮，可由人造 橡膠(elastomer)或者同類材料構成，能承受液壓部分1302中的熱量。當針1327向上運 動時，可壓縮元件1318擴張，從而減少針1327在再循環側的有效衝程長度。結果是，有效 地增加了再循環側的壓差。獨立地，當針被推動從而密封住提升閥1322和基座1323時，可 壓縮元件1320收縮。可壓縮元件1320所提供的附加行程改進了液壓部分1302的回吸動 作。舉例說，傳遞側基座1323可設計為在500psi下關閉。如果該基座出口截面直徑為 1/16英寸，面積為0. 003平方英寸，則下壓力為1. 5磅。如果穿過再循環側基座1316的壓 差為50psi，並且為同樣的尺寸(即，0.003平方英寸)，那麼上抬力就為0.015磅。要關閉 傳遞基座1323，活塞1307必須給予1. 485磅的力。但是，如果50psi的壓差穿過再循環側 基座1316，該基座直徑為1/8英寸，那麼上抬力為0.6磅(即，50psi χ 0. 012平方英寸)。 在第二種情況下，活塞1307必須克服0. 9磅來關閉傳遞側基座1323。結果，與基座直徑相 等的情況相比，活塞1307需要提供來關閉傳遞側基座1323的淨力減少約40%。在一個優先實施例中，壓電致動元件可取代氣動致動元件。提升閥1314、1322，以 及基座1316和1323的尺寸設計為，當致動元件在其中性狀態或者不受激勵狀態時，或者 換句話說，液壓部分1302有一個常閉的導出閥，使針1327可得以關閉(即，進入再循環模 式)O上述實施例包含一個氣動部分和一個螺線管部分，二者一起工作，通過壓縮空氣 推動氣動部分中的一個活塞。本發明不限於僅為這樣的氣動部分。圖14的中的例子中的 剖面圖，表示一個配給器上包含液壓部分1402，同電氣部分1404並排布置。液壓部分1402 包括一個腔室1418，從歧管1417接收加壓液體1416。在腔室1418中有一個針1420，其接 合閥座1421。當針1420接合到閥座1421時，加壓液體不會從腔室1418通過通道1423並 流出噴嘴1422的孔1424。但是，當針1420位於不接合閥座1421的位置時，加壓液體則經 過通道1423流出腔室1418。電氣部分1404包括一個電磁線圈1406，其圍繞電樞1408設置，該電樞通過一個壓 縮彈簧1409被向下偏置。工作時，線圈1406經電源(未示出)和接線裝置1411通電，則 在電樞1408和磁極1410之間產生一個電磁場，從而把電樞1408吸向磁極1410。由於磁極 1410不可移動，電樞1408將克服彈簧1409的力而運動，直到碰到磁極1410。電氣部分1404的電樞1408，以及液壓部分1402的針1420通過樞轉槓桿臂1430 可操作地彼此連接。臂1430包括一個端部1436，連接到電樞1408。例如，端部1436可以 為球形並配合進在電樞1408上加工成的一個通孔1437。同樣地，臂1430上另一端1438可 連接到針1420。密封件1432位於液壓部分1402和電氣部分1404之間，以防止加壓液體 1416漏入電氣部分1404。臂1430繞諸如一個銷所限定的樞轉點1434樞轉，以此，比如當 線圈1406的電流切斷並且彈簧1409把電樞1408向下偏置時，電樞1408向下運動導致針 1420向上運動。反之，比如當電流導通到線圈1406並且電樞1408被吸向磁極1410時，電 樞1408向上的運動導致針1420向下運動。本領域普通技術人員可推知電氣部分1404不同的設置，都可用於本發明。例如， 電氣部分1404可修改為，當沒有電流流向線圈1406時，針1420為常閉。另外，本領域普通技術人員還可推知一個電致動器，比如電氣部分1404，可以跟上述液壓部分的各種實施例
一起使用。可選擇地，壓電致動器也可進行類似活塞的上下運動。這樣的電致動活塞可連接 到和上述相似的樞轉槓桿臂，而無須脫離本發明的範圍。如此，電氣部分(替代了氣動部 分)可以並排的方式同液壓部分布置在一起，從而帶來上述很多好處。本發明還意圖使液 壓部分包含附加空氣入口，一般稱之為「工藝用風(process air)」。這樣的空氣同氣動部 分中的空氣分開並可用於調整液體從配給孔排出的方式，如本領域普通技術人員所熟知。儘管本發明通過各種優選實施例所描述，儘管這些實施例已通過一定的細節所描 述，但申請人並不意圖限定權利要求在這些細節所包含的範圍內。本領域普通技術人員很 容易推知其他的優點與修正方案。本發明各種特徵都可根據用戶的要求和參數單獨使用或 者組合使用。這是對本發明目前所知最佳實施方法的表述。
1權利要求
一種配給器，包含密封流體腔室，所述密封流體腔室具有流體入口和閥座；閥部件，所述閥部件構造為能夠相對於所述閥座往復運動；致動器接口；第一致動器，構造為與所述致動器接口相連接，用於使所述閥部件往復運動；和第二致動器，構造為與所述致動器接口相連接，用於使所述閥部件往復運動，所述第一致動器被構造為通過與所述第二致動器不同的動力來操作，其中所述第一致動器能夠被移除和替換為所述第二致動器。
2.根據權利要求1的配給器，其中所述第一致動器是氣動致動器。
3.根據權利要求2的配給器，還包括螺線管，被構造用於控制供給到所述氣動致動器的加壓流體。
4.根據權利要求3的配給器，還包括與所述閥部件相連接的活塞，所述活塞適於響應於在所述螺線管的控制下供給到所述 氣動致動器的加壓流體來往復運動所述閥部件。
5.根據權利要求2的配給器，其中所述第二致動器是電驅動致動器。
6.根據權利要求5的配給器，其中所述電驅動致動器是電磁致動器，所述電磁致動器 包括電樞，所述電樞與所述閥部件相連接。
7.根據權利要求5的配給器，其中所述電驅動致動器是壓電致動器。
8.根據權利要求7的配給器，還包括樞轉槓桿臂，所述樞轉槓桿臂可操作地將所述壓電致動器與所述閥部件相連接。
9.根據權利要求8的配給器，其中所述樞轉槓桿臂包括一個固定的樞轉點。
10.一種方法，包括操作第一致動器以使閥部件相對於閥座往復運動； 從配給器的致動器接口移除所述第一致動器；將第二致動器與所述配給器的致動器接口相連接，以替換所述第一致動器；和 操作所述第二致動器以使所述閥部件相對於所述閥座往復運動， 其中所述第一致動器被構造為通過與所述第二致動器不同的動力來操作。
11.根據權利要求10的方法，其中所述第一致動器是可操作地與所述閥部件相連接的 氣動致動器，並且操作第一致動器以使閥部件相對於閥座往復運動包括將加壓流體供給到所述氣動致動器，以使得所述閥部件相對於所述閥座往復運動。
12.根據權利要求11的方法，進一步包括利用螺線管控制供給到所述氣動致動器的加壓流體。
13.根據權利要求12的方法，其中活塞可操作地與所述閥部件相連接，並且操作第一 致動器以使閥部件相對於閥座往復運動包括利用由所述螺線管供給到所述氣動致動器的加壓流體來使所述活塞往復運動，從而使 得所述閥部件相對於所述閥座往復運動。
14.根據權利要求10的方法，其中所述第二致動器是電磁致動器，所述電磁致動器包 括可操作地與所述閥部件相連接的電樞，並且操作所述第二致動器以使所述閥部件相對於 所述閥座往復運動包括操作所述電磁致動器來使所述電樞往復運動，從而使得所述閥部件相對於所述閥座往 復運動。
15.根據權利要求10的方法，其中所述第二致動器是壓電致動器，所述壓電致動器可 操作地與所述閥部件相連接，並且使用所述第二致動器以使所述閥部件相對於所述閥座往 復運動包括操作所述壓電致動器以使所述閥部件相對於所述閥座往復運動。
16.根據權利要求15的方法，其中槓桿臂可操作地將所述壓電致動器與所述閥部件相 連接，並且所述方法進一步包括通過所述壓電致動器的操作來樞轉所述槓桿臂，以使得所述閥部件相對於所述閥座往復運動。
全文摘要
具有可替換致動器的配給器及相關方法。一種代表性配給器包括密封流體腔室，該密封流體腔室具有流體入口和閥座；閥部件，該閥部件構造為能夠相對於所述閥座往復運動；和致動器接口。該配給器包括第一和第二致動器，該第一和第二致動器構造為與所述致動器接口相連接，用於使所述閥部件往復運動。第一致動器被構造為通過與第二致動器不同的動力來操作。第一致動器能夠被移除和替換為第二致動器。所述方法具有將第一致動器替換為第二致動器的能力。
文檔編號F16K1/00GK101858438SQ20101019387
公開日2010年10月13日 申請日期2005年5月18日 優先權日2005年4月4日
發明者克利斯多弗·R·查斯蒂內, 勞倫斯·B·賽義德曼, 約翰·M·賴尼 申請人:諾信公司