閥致動器扭矩限制器的製造方法

2023-07-28 00:55:16 6

閥致動器扭矩限制器的製造方法
【專利摘要】一種閥致動器扭矩限制器(103)，包括可移動軸(208)，該軸可沿軸向方向雙向移動並且在使用中可旋轉以使閥致動器驅動軸(202)旋轉。該限制器還包括：制動盤(201)，該制動盤安裝在所述可移動軸上；第一摩擦裝置(216A)，該第一摩擦裝置定位至制動盤的第一側；和第二摩擦裝置(216B)，該第二摩擦裝置定位至制動盤的第二側。在使用時，制動盤與第一或第二摩擦裝置之間的接觸使馬達(302)停止旋轉所述可移動軸。該限制器還包括：外殼(102)，該外殼至少容納所述制動盤、第一摩擦裝置和第二摩擦裝置；和調節裝置(224A，224B)，該調節裝置用於調節第一摩擦裝置和/或第二摩擦裝置相對於制動盤的位置。所述調節裝置可從所述外殼的外部進行操作。
【專利說明】閥致動器扭矩限制器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種扭矩限制器。
【背景技術】
[0002]施加到馬達驅動致動機構(例如閥致動器)的作用力通常由扭矩感測裝置控制，其中，一旦扭矩到達預定值，致動機構中的扭轉反作用用於斷開至驅動馬達的動力。典型的馬達驅動致動機構可以具有蝸杆和蝸輪，其中蝸杆軸能夠抵靠彈簧沿軸向方向移動，所述軸的撓曲是施加到蝸輪的扭矩和致動器輸出的測量值。所產生的撓曲可以用於通過扭矩限制開關和接觸器關閉電動馬達，或者通過適當的閥系統斷開液壓動力馬達。這種類型的扭矩限制器的例子在GB1446005中給出。
[0003]通常，扭矩限制器定位在馬達的端部上，這是因為在所述位置處可以訪問和調節蝸杆軸。然而，在某些情況下，例如採用可分離馬達的閥致動器的情況下，扭矩限制器不能被設置在所述位置處，這是因為在馬達殼體的封閉端處不能訪問馬達軸。這要求限制器在內部移動，並且因此不能容易地實現這種調節。

【發明內容】

[0004]本發明的實施例試圖解決上述問題中的至少一些。
[0005]根據本發明的第一方面，提供了一種閥致動器扭矩限制器，該扭矩限制器包含或包括:
[0006]可移動軸，該可移動軸可沿軸向方向雙向移動，並且在使用中可旋轉以使閥致動器驅動軸旋轉；
[0007]制動盤，該制動盤安裝在所述可移動軸上；
[0008]第一摩擦裝置，該第一摩擦裝置定位至制動盤的第一側；
[0009]第二摩擦裝置，該第二摩擦裝置定位至制動盤的第二側；
[0010]其中，在使用時，制動盤與第一摩擦裝置或第二摩擦裝置之間的接觸使馬達停止旋轉所述可移動軸；
[0011]外殼，該外殼至少容納所述制動盤、第一摩擦裝置和第二摩擦裝置，和
[0012]調節裝置，該調節裝置用於調節第一摩擦裝置和/或第二摩擦裝置相對於制動盤的位置，其中所述調節裝置可從所述外殼的外部進行操作。
[0013]第一和/或第二摩擦裝置可以包括具有齒輪的摩擦盤。調節裝置可以包括與第一摩擦盤和/或第二摩擦盤的齒輪相關聯的蝸杆驅動機構。蝸杆驅動機構可包括具有螺紋部的細長構件，所述螺紋部在使用時與相關聯的齒輪嚙合。蝸輪驅動機構的一部分可以突出穿過外殼中的孔。突出的所述一部分可以包括在使用中有助於使用諸如螺絲刀的工具進行的蝸杆驅動機構的調節的槽等。鎖定裝置可以被設置成鄰近蝸杆驅動機構的外端部。在某些實施例中，具有兩個蝸杆驅動機構，其中一個與第一摩擦盤相關聯，另一個與第二摩擦盤相關聯。[0014]調節裝置在使用中可在所述馬達與所述驅動軸之間的位置處通過外殼訪問。
[0015]所述可移動軸可以包括蝸杆軸，該蝸杆軸在使用中與驅動軸上的渦輪嚙合。
[0016]所述外殼可以在使用中至少部分地容納所述可移動軸。所述外殼可以包括:用於在使用中容納馬達的第一外殼部件；用於容納扭矩限制器的部件的第二外殼部件；用於容納扭矩限制器的部件並且在使用中容納驅動軸的第三外殼構件。
[0017]根據本發明的另一方面，提供了一種閥致動器，包含或包括:
[0018]用於打開/閉合閥的驅動軸；
[0019]用於旋轉所述驅動軸的馬達，和
[0020]基本上如本文所述的扭矩限制器。
[0021]所述外殼可以至少部分地容納閥致動器的部件以及扭矩限制器的部件。
[0022]根據本發明的又一方面，提供了一種閥組件，包括閥和基本上如本文所描述的閥致動器。所述閥組件可以包括第二級變速器。
[0023]本發明延伸至本文描述的任意特徵或特徵的任意組合，而不管是否在本文中清楚地描述的這種組合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發明可通過多種方式實現，下文中僅參照附圖描述和描繪了一個例子，其中:
[0025]圖1示出了包括扭矩限制器的閥致動器的一部分的外部視圖；
[0026]圖2示出了閥致動器的驅動軸和扭矩限制器的部件；以及
[0027]圖3是穿過扭矩限制器的部件的截面圖。
【具體實施方式】
[0028]參見圖1，其描繪了整體上由附圖標記100表示的閥致動器的部件。閥致動器可以是任意適當的裝置，諸如從英國巴思市的Rotork PLC公司購買的閥致動器，並且將通常包括手輪104，手輪104代替馬達可以用於手動地調節驅動軸203的位置。閥致動器包括外殼102，其中，外殼102在該例子中由通過任意適當裝置(例如，螺母/螺栓、焊接等)配合在一起的多個部件(但在可替換的構造中也可以是一個整件)形成。這些部件包括:用於容納馬達(圖1中不可見)的外殼部件102A ;用於容納扭矩限制器(整體由附圖標記103示出)的部件的外殼部件102B ;和用於容納扭矩限制器的部件和致動器的驅動軸的外殼部件102C，其將在下文中加以描述。還具有容納用於閥組件的開關機構的另一件外殼部件102D。用於該外殼的設計、尺寸和材料可以變化，但通常都是由堅固的材料例如鑄鐵、鋁或硬化鋼形成。在本文描述的例子中，扭矩限制器被整體地構造到致動器的主體中，但應當理解，在可替換的實施例中，例如扭矩限制器也可以是裝配到預成形致動器的單獨模塊。
[0029]圖2示出了閥致動器的包括最終驅動部的驅動軸202以及扭矩限制器的多個部件。該軸裝配有蝸輪204，蝸輪與蝸杆軸208的螺紋部206嚙合。因此，蝸杆軸繞(圖中的)水平軸線的旋轉將導致驅動軸繞垂直軸線的旋轉，其中驅動軸的順時針和逆時針旋轉分別對應於例子中的閥的閉合和打開位置。在該組件的一些變形例中，也可以在致動器和閥之間包括第二級變速箱。朝向蝸杆軸的右手側裝配彈簧組210，該彈簧組響應於通過蝸輪204向驅動軸202產生的扭矩而允許蝸杆軸的軸向運動。本文描述的扭矩限制器的一些部件，諸如彈簧組210，對應於可以從Rotork PLC公司購買到的AT、NAT1、NAT5、NAT IE, NAT5E型致動器。
[0030]現在在圖2的基礎上額外地參見圖3，蝸杆軸208的左手端與馬達302通過滑動聯接器212連通。馬達包括中心軸303，中心軸的一端包括適於容納所述滑動聯接器的腔305。軸的另一端穿過彈簧307到達軸承309。中心馬達軸307與蝸杆軸208之間的連接是允許蝸杆軸相對於固定的中心馬達軸軸向地運動的滑動聯接器。制動盤214安裝在蝸杆軸上，大致位於驅動軸202和馬達外殼102A之間的位置。第一摩擦盤216A定位到制動盤的左手偵牝第二摩擦盤216B定位到制動盤的右手側。每個摩擦盤都具有可以與制動盤接合的高摩擦表面218A和218B(由複合的溫度穩定的剛性成型摩擦材料形成)。每個高摩擦表面都被固定到剛性盤220A、220B上。從每個剛性盤的不與相關聯的高摩擦表面相接觸的表面延伸出來的是外齒輪222k和222B。
[0031]如圖3最清楚地所示，左手側摩擦盤216A被安裝在外殼部件102B的帶螺紋的圓柱形內部225上，從而允許所述摩擦盤在該外殼部件內的大致環形腔227內軸向地移動(當如下文所述通過調節蝸杆224B旋轉時)。右手側盤216B被安裝在外殼部件102C的類似結構中(未示出)。
[0032]如圖2最清楚地所示，每個外齒輪222A、222B都具有相關聯的蝸杆驅動傳動機構224A、224B，蝸輪傳動機構是具有螺紋部分的細長構件，所述螺紋部分在使用時與其外齒輪嚙合。每個蝸杆驅動機構的長度使得該蝸杆驅動機構的一部分突出穿過外殼102中的孔，如圖1所示。蝸杆驅動機構的另一端可以由外殼內的軸承支撐。突出部分的端部可以包括允許蝸輪能夠通過例如使用工具(諸如螺絲刀)而方便地進行可旋轉調節的槽等。將會意識到，還可以使用用於調節摩擦盤216A、216B的位置的其他裝置，例如棘輪型機構。凹痕式鎖定裝置226A、226B也可以被設置成鄰近每個蝸杆驅動機構的外端部，以提供調節蝸杆224A和224B的確定定位。
[0033]在使用中，蝸杆軸208在馬達302的控制下的軸向運動以及安裝在蝸杆軸上的制動盤214可以導致與打開方向摩擦盤216A的接觸，或與關閉方向摩擦盤216B的接觸，從而產生制動效果。蝸杆軸的軸向移動與驅動軸202傳遞的扭矩直接相關，並且因此，由驅動軸傳遞的最大扭矩可以通過單獨的渦輪驅動裝置224A、224B從外部進行調節(即，一個用於打開扭矩，另一個用於關閉扭矩)。旋轉渦輪驅動裝置將導致相關聯的摩擦盤216A、216B旋轉並經由外齒輪222A、222B軸向地移動，從而相對於制動盤214重新定位所述摩擦盤。通過使用適當的輸出扭矩測量系統，扭矩限制器可由渦輪驅動裝置224、224B調節，以在任何操作條件下將被傳遞的最大扭矩限制到特定值。
[0034]當摩擦盤216A、216B靠近制動盤214定位時，僅需要小的軸向位移即可產生制動效果，從而將在驅動軸202處可獲得的扭矩限制到最小。相反，摩擦盤可以被定位成進一步遠離制動盤，以便不具有制動效果，從而能夠對由致動器的驅動軸產生的最大扭矩進行較寬範圍的調節。蝸杆驅動機構可以具有不可逆的傳動比，並且蝸杆驅動機構的鎖定裝置226A、226B能夠有助於確保摩擦盤的位置不發生蠕變。
[0035]通過使調節裝置定位在馬達內部，本文描述的扭矩限制器可提供尺寸方面的優勢，藉此因為確保了致動器的最大扭矩能力，閥上的應變可以被降低，從而允許閥的設計者選擇適當的材料。因此，可以降低扭矩限制器的成本，同時仍然滿足或超出基本安全要求。將會意識到，扭矩限制器可與各種類型的閥致動器以及其他類型的馬達驅動致動機構一起使用。
【權利要求】
1.一種閥致動器扭矩限制器(103)，包括: 可移動軸(208)，所述可移動軸能夠沿軸向方向雙向移動，並且在使用中能夠旋轉以導致閥致動器驅動軸(202)的旋轉； 制動盤(201)，所述制動盤安裝在所述可移動軸上； 第一摩擦裝置(216A)，所述第一摩擦裝置定位至制動盤的第一側； 第二摩擦裝置(216B)，所述第二摩擦裝置定位至制動盤的第二側； 其中，在使用時，制動盤與第一摩擦裝置或第二摩擦裝置之間的接觸使馬達(302)停止旋轉所述可移動軸； 外殼(102)，所述外殼至少容納所述制動盤、第一摩擦裝置和第二摩擦裝置，和調節裝置(224A，224B)，所述調節裝置用於調節第一摩擦裝置和/或第二摩擦裝置相對於制動盤的位置，其中所述調節裝置能夠從所述外殼的外部進行操作。
2.根據權利要求1所述的扭矩限制器，其中第一摩擦裝置和/或第二摩擦裝置包括具有齒輪(222A，222B)的摩擦盤(216A，216B)。
3.根據權利要求2所述的扭矩限制器，其中調節裝置包括與第一摩擦盤(216A)和/或第二摩擦盤(216B)的齒輪(222A，222B)相關聯的至少一個蝸杆驅動機構(224A，224B)。
4.根據權利要求3所述的扭矩限制器，其中蝸杆驅動機構(224A，224B)包括具有螺紋部的細長構件，所述螺紋部在使用時與相關聯的所述齒輪(222A，222B)嚙合。
5.根據權利要求3或4所述的扭矩限制器，其中蝸輪驅動機構(224A，224B)的一部分突出穿過外殼(102)中的孔。
6.根據權利要求5所述的扭矩限制器，其中突出的所述一部分包括在使用中有助於使用諸如螺絲刀的工具進行蝸杆驅動機構(224A，224B)的調節的槽等。
7.根據權利要求5或6所述的扭矩限制器，其中鎖定裝置(226A，226B)被設置成鄰近蝸杆驅動機構(224A，224B)的外端部。
8.根據權利要求3至7中任一項所述的扭矩限制器，包括與第一摩擦盤(216A)相關聯的第一蝸杆驅動機構(224A)和與第二摩擦盤(216B)相關聯的第二蝸杆驅動機構(224B)。
9.根據權利要求3至8中任一項所述的扭矩限制器，其中調節裝置(224A，224B)在使用中在所述馬達(302)與所述驅動軸(202)之間的位置處能夠通過外殼(102)訪問。
10.根據前述任一權利要求所述的扭矩限制器，其中所述可移動軸(208)包括蝸杆軸，所述蝸杆軸在使用中與驅動軸(202)上的蝸輪(204)嚙合。
11.根據前述任一權利要求所述的扭矩限制器，其中外殼(102)在使用中至少部分地容納所述可移動軸(208)。
12.根據前述任一權利要求所述的扭矩限制器，其中外殼(102)包括: 用於在使用中容納馬達的第一外殼部件(102A)； 用於容納扭矩限制器的部件的第二外殼部件(102B);和 用於容納扭矩限制器的部件並且在使用中容納驅動軸(202)的第三外殼部件(102C)。
13.一種閥致動器(100)，包括: 用於打開/閉合閥的驅動軸(202)； 用於旋轉所述驅動軸的馬達(302)，和 根據前述任一權利要求所述的扭矩限制器(103)。
14.根據權利要求13所述的閥致動器，其中所述外殼(102)至少部分地容納閥致動器(102)的部件以及扭矩限制器(103)的部件。
15.一種閥組件，包括閥和根據權利要求13或14所述的閥致動器。
16.根據權利要求 15所述的閥組件，還包括第二級變速器。
17.—種基本上如本文中描述和/或參照附圖的扭矩限制器。
18.—種基本上如本文中描述和/或參照附圖的閥致動器。
【文檔編號】F16D7/02GK103987997SQ201180075123
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2011年11月28日 優先權日:2011年11月28日
【發明者】斯圖亞特·史蒂文·亞當, 凱文·理察·斯維特 申請人:羅託克控制有限公司