力放大驅動系統，噴射分配器，以及分配流體的方法
2023-12-06 12:04:21
力放大驅動系統，噴射分配器，以及分配流體的方法
【專利摘要】一種力放大驅動系統，包括具有被安裝用於沿著第一距離「X」移動的動力致動構件（22）的致動器（12）。從動構件（46）被安裝用於沿著小於第一距離「X」的第二距離或工作距離「Y」移動。所述動力致動構件（24）在與所述從動構件（46）機械地聯接之前能夠在距離範圍「Ｚ」中移動並且隨後與所述從動構件（46）一起沿著第二距離「Ｙ」移動。能量沿著第二距離或工作距離「Y」從所述動力致動構件（24）傳遞到所述從動構件（46）。所述力放大驅動系統可用於致動流體噴射分配器（14）。
【專利說明】力放大驅動系統，噴射分配器，以及分配流體的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2009年12月8日提交的序號為61/267，583的(待審)美國臨時專利申請的優先權，所述臨時專利申請的公開內容通過引用合併於此。
【技術領域】
[0003]總的來說，本發明涉及用於以迅速而短暫的加速來移動從動元件的驅動系統，並且更具體地，涉及噴射分配器或閥，閥構件在所述噴射分配器或閥中被迅速地加速，以將材料分配或噴射到基體上。
【背景技術】
[0004]用於執行各種作業的驅動器可以以許多方式被供以動力，諸如氣動的，液壓的，電動的，磁力的，或者它們的組合。經常地，用於分配液體諸如熱熔材料的驅動器包括氣動致動器或電磁螺線管。
[0005]已知各種類型的噴射分配器，諸如在序號為5，320，250,5, 747，102和6，253，957的美國專利以及序號為2006/0157517的美國公布中所示，其公開內容通過引用全部合併於此。對於許多閥和泵設備來說，設備的尺寸是重要的，且假定設備能實現所需功能，那麼通常優選地是較小的尺寸。通常，閥元件或活塞被直接聯接，以與致動器諸如空氣馬達或氣動致動器或螺線管致動器一起移動。在這樣的設計中，當縮小設備的總尺寸時，通常地是，可用於實現有用作業(即閥元件或活塞的運動)的力也被減小了。因此，如果所要實現的工作量需要，那麼可能要將致動器的尺寸設計成比期望的大。如果致動器不夠大，那麼可能要損害設備的性能。如果致動器不耐熱而從動元件是加熱系統的組成部分，那麼將致動器直接聯接到執行作業的的設備也可能面臨挑戰。這發生在熱熔材料分配的領域中，例如，在被分配的材料可能被加熱到250° F以上的溫度的情形中。
【發明內容】
[0006]本發明總地提供包括致動器的力放大驅動系統，該致動器具有被安裝用於沿著第一距離移動的動力致動構件。從動構件被安裝用於沿著小於第一距離的第二距離移動。動力致動構件在與從動構件機械地聯接之前移動經過一定間隔距離，且隨後以機械聯接的方式與從動構件一起沿著第二距離移動。在該方式中，能量沿著第二距離從動力致動構件傳遞到從動構件。在動力致動構件行進經過所述間隔距離期間，動力致動構件加速並且創造動能，隨後所述動能在機械聯接(即接觸)時且在沿著第二距離移動期間被傳遞給從動構件。由此，動力致動構件和從動構件只在動力致動構件總行進距離的一部分中被機械地聯接。因此，致動器將與在傳統的直接聯接驅動機構中較大的致動器傳動的能量相等的能量傳遞到被致動設備或從動構件。另外，將致動器與從動構件分離使從動構件的行程長度縮短，並且使被致動設備或從動構件的總長度縮短。
[0007]從動構件可以包括各種元件，且在一個優選實施例中，包括閥元件。閥元件可以進一步包括具有能夠與閥座接合的尖端的閥杆。閥座位於流體室中且在第二距離的端點處，尖端與閥座接合，以排出流體射流或小的、斷續量的流體。致動器可以以任何適合的方式被驅動，諸如通過使用基於氣動或電動的致動器。可以使用偏壓返回機構諸如螺旋彈簧，以將從動構件返回至開始位置且可以設置止動件，用於將從動構件停止在設計用以產生與動力致動構件的間隔距離的開始位置處。因為與傳遞相同力的直接聯接的閥杆和致動器相比，所述閥杆移動較短行程，所以可以分配較小的流體液滴。這在期望分配較小的、斷續量的流體的各種應用中也能夠是有益的。
[0008]本發明還涉及致動從動構件的方法,包括使致動構件在動力下作用移動經過一定間隔距離。致動構件隨後與從動構件在所述間隔距離的端點處接觸。一旦致動構件和從動構件機械地聯接，兩者就沿著工作距離一起移動，由此將能量從致動構件傳遞到從動構件。所述方法的其它細節基於上述的設備的使用以及下面的進一步描述將變得顯而易見。
[0009]結合附圖，在閱讀以下說明性實施例的詳細描述後，各種另外的特徵以及細節將變得更加顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是結合本發明的說明性實施例的流體噴射分配器的示意性的縱向截面圖，且示出處於分配狀態的分配器。
[0011]圖2是相似於圖1的示意性描繪圖，但圖示了重置於未分配狀態下的分配器。
[0012]圖3是相似於圖1的流體噴射分配器的示意圖，但示出替代性的代替氣動致動器的電動致動器。
【具體實施方式】
[0013]在示意性地描繪流體噴射分配器的背景下將給出以下詳細描述，以便闡明本發明的原理。然而，所述原理在以下情形中可以適用於用於執行其他類型作業的其他驅動系統，所述情形例如期望迅速加速從動構件的情形，以及可能期望最小化所使用的致動器的尺寸以移動從動構件或以提供其他好處的情形。
[0014]參考圖1和2，流體噴射分配器10被圖示且通常包括致動器12和噴射閥部分14。分配器10隻是示意性地圖示，但是可以包括任何所期望的設計特徵，諸如在以上合併的專利或公開中圖示的或討論的任何特徵。如上所述，致動器12可以包括例如以氣動或電動為動力的多種類型的致動器，但是為了圖示目的，致動器12在此示意性地示為氣動類型。氣動致動器12通常包括通過兩個蓋18，20而被封閉在相對的兩端處的氣缸16。活塞22被安裝用於在氣缸16內線性運動且與氣缸16的內壁形成氣密密封。活塞杆24被剛性地聯接到活塞22且延伸穿過下蓋20，並且具體地說是穿過動態空氣密封件26。通過使用合適的緊固件28，活塞杆24被剛性地聯接到活塞22。致動器12被圖示為具有兩個分別在活塞22上和活塞22下的可增壓的空氣空間30，32的雙作用致動器。如現有技術所知，被增壓的空氣通過孔31被引入到上部空氣空間30中，以驅動活塞22向下，而同時通過孔33從下部空氣空間32排出空氣。相反地，被增壓的空氣通過孔33被引入到下部空氣空間32中，以驅動活塞22向上，而同時通過孔31從上部空氣空間30排出空氣。驅動活塞22的其他方式可以包括使用傳統的彈簧返回機構。[0015]噴射閥部分14被示意性地圖示為包括外殼40，該外殼40用於容納下述的以非接觸方式待被分配的流體42。外殼40包括用於接納受壓流體的流體入口 44。閥部分14還包括閥杆46，該閥杆46具有能夠與閥座50接合以打開和關閉出口 52的尖端48。通常地，當閥杆46處於上部位置(圖2)時，流體42被增壓到將不導致流體滲漏或被分配的程度，而是將外殼40的流體室維持在充滿的狀態中。如同已知的某些類型的噴射分配器，當閥尖端48對著閥座50被加速時，少量的流體42將迅速排出，以在基體(未示出)上形成小液滴。閥杆46的相對端包括表面54,該表面54適合於接觸如圖1中所不的杆24的表面56。螺旋彈簧58位於法蘭60和外殼40的上部表面之間，以將具有止動構件62的閥杆46維持在圖2中所示的上升位置中，止動構件62則抵靠外殼40的內部上部表面接合。閥杆46接合動態密封件64，以防止在所述閥杆46行進穿過外殼40期間流體的洩漏。
[0016]在操作中，流體噴射分配器10從在圖2中所示的起始位置開始，其中表面54與表面56分離開一個間隔距離「Z」。活塞22和所附接的活塞杆24被安裝且構造為移動經過第一距離「X」，而閥杆46被構造且安裝為移動經過小於第一距離「X」的第二距離「Y」。第二距離「Y」可被視為工作距離，所述工作距離在該情形中為噴射閥14的行程長度。在這點上，距離「X」等於距離或間隔距離「Z」加上工作距離或行程長度「Y」。當被增壓空氣通過孔31被引入到上部空氣空間30中，而同時通過孔33從空氣空間32排出空氣時，活塞22和活塞杆24開始沿著距離「X」加速，直到當表面56與表面54接觸時且在行進經過間隔距離或距離「Z」後活塞22和活塞杆24達到最大加速度為止。此時，活塞杆24被機械地聯接到閥杆46且兩者都沿著距離「Y」行進。由此活塞22及其所連接的活塞杆24的動能被傳遞到閥杆46，直到尖端48接合閥座50為止。因而發生的尖端48的通過距離「Y」的加速和發生在閥座50處的突然停止導致分配流體42的射流，如圖1中所示。除了在上述合併的專利及公開中所述的示例外，取決於應用，流體42可以是任何粘性流體。隨後，通過穿過孔33引入被增壓空氣到空氣空間32中且穿過孔31從空氣空間30排出空氣，以上升活塞22。隨著活塞杆24上升，彈簧58在其正常偏壓作用下伸長，達到圖2中所示的位置，由此上升閥杆46，以為另一個分配循環做好準備。活塞22和所附接的活塞杆24上升直到到達圖2中所示的開始位置為止，在所述開始位置處，另一個分配循環可以開始。
[0017]圖3圖示了流體噴射分配器10』的替代性的實施例。在該實施例中，第一實施例的氣動致動器12被取代為呈螺線管70形式的電動致動器。示意性地圖示的螺線管70通常包括圍繞芯體或提升閥74的電磁線圈72。螺線管70的致動與不致動(包括線圈72通電與不通電的動作)將導致芯體或提升閥74在兩個位置之間往復。所述兩個位置在前述的距離「X」的兩個相對端點處。在致動期間，提升閥74將向下移動經過間隔距離「Z」，且隨後在提升閥74的表面76與閥杆46的表面54之間接觸期間沿著閥行程長度「Y」行進，同時分配流體小液滴42。在圖3中所示的所有其他的附圖標記都與參考圖1和2中所示和所描述的相同結構的附圖標記相同。要理解的是，提升閥74類似於前述活塞杆24，而且除了涉及用電動致動器70代替氣動致動器12的變化外，所有其他的與流體噴射分配器10』有關的操作都如以上關於流體噴射分配器10的操作所述。
[0018]儘管本發明已通過優選實施例的描述被圖示且儘管該實施例被略為詳細地描述，但 申請人:並非意圖將所附權利要求書的範圍限制或以任何方式約束至這樣的細節。另外的優點和變型對於本領域技術人員將是顯而易見的。在此討論的各種特徵可以被單獨使用或以任何組合使用，這取決於使用者的需要和偏好。本文已經描述本發明的實施例和內容，連同實施作為已知的本發明的優選方法。然而，本發明本身僅由所附權利要求書限定。
【權利要求】
1.一種力放大驅動系統，包括: 致動器，所述致動器包括動力致動構件，所述動力致動構件被安裝用於沿著第一距離移動；以及 從動構件，所述從動構件被安裝用於沿著小於所述第一距離的第二距離移動，所述動力致動構件在與所述從動構件機械地聯接之前能夠移動經過一定間隔距離且隨後與所述從動構件一起沿著所述第二距離移動，由此能量沿著所述第二距離從所述動力致動構件傳遞到所述從動構件。
2.根據權利要求1所述的力放大驅動系統，其中所述從動構件包括閥構件。
3.根據權利要求2所述的力放大驅動系統，其中所述閥構件還包括閥杆，所述閥杆具有能夠與閥座接合的尖端，所述閥座則位於流體室中，由此所述尖端在所述第二距離的端點處接合所述閥座並且排出流體射流。
4.根據權利要求1所述的力放大驅動系統，其中所述致動器是氣動驅動的。
5.根據權利要求1所述的力放大驅動系統，其中所述致動器是電動驅動的。
6.根據權利要求1所述的力放大驅動系統，還包括能夠操作用以將所述從動構件返回至開始位置的偏壓返回機構，以及用於將所述從動構件停止在開始位置處的止動件。
7.一種包括力放大驅動系統的流體噴射分配器，包括: 致動器，所述致動器包括動力致動構件，所述動力致動構件被安裝用於沿著第一距離移動；以及 閥，其包括閥構件，所述閥構件被安裝用於沿著小於所述第一距離的第二距離移動，所述動力致動構件在與所述閥構件機械地聯接之前能夠移動經過一定間隔距離且隨後與所述閥構件一起沿著所述第二距離移動，由此能量沿著所述第二距離從所述動力致動構件傳遞到所述閥構件，且所述閥構件運行用以通過移動經過所述第二距離而從所述閥分配流體射流。
8.根據權利要求7所述的分配器，其中所述閥構件還包括閥杆，所述閥杆具有能夠與閥座接合的尖端，所述閥座則位於流體室中，由此所述尖端在所述第二距離的端點處接合所述閥座並且排出所述流體射流。
9.根據權利要求7所述的分配器，其中所述致動器是氣動驅動的。
10.根據權利要求7所述的分配器，其中所述致動器是電動驅動的。
11.根據權利要求7所述的分配器，還包括能夠操作用以將所述閥構件返回至開始位置的偏壓返回機構，以及用於將所述閥構件停止在開始位置處的止動件。
12.—種致動從動構件的方法，包括: 使致動構件在動力作用下移動經過一定間隔距離； 在所述間隔距離的端點處將所述致動構件與從動構件機械地聯接；以及 沿著一工作距離一起移動所述致動構件和所述從動構件，由此從所述致動構件傳遞能量到所述從動構件。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述從動構件包括閥構件且所述方法還包括: 通過沿著所述工作距離移動所述致動構件和所述閥構件，分配流體射流。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述閥構件還包括具有能夠與閥座接合的尖端的閥杆，所述閥座則位於流體室中，且所述方法還包括:在所述工作距離的端點處將所述尖端與所述閥座接合，以排出所述流體射流。
15.根據權利要求12所述的方法，其中移動所述致動構件還包括在氣動動力作用下移動所述致動構件。
16.根據權利要求12所述的方法，其中移動所述致動構件還包括在電力作用下移動所述致動構件。
17.根據權利要求12所述的方法，還包括: 使用彈簧偏壓機構將所述從動構件返回至開始位置。
18.—種從閥分配流體射流的方法，所述方法包括: 使致動構件在動力作用下沿軸線移動一定間隔距離； 在所述間隔距離的端點處將所述致動構件與閥構件機械地聯接； 沿著所述軸線一起移動所述致動構件和所述閥構件，由此從所述致動構件傳遞能量到所述從動構件；以及 沿著所述軸線移動所述閥構件的尖端通過流體室，以從所述閥分配流體射流。
【文檔編號】G01F11/04GK103502781SQ201080055894
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2010年12月7日 優先權日:2009年12月8日
【發明者】勞倫斯·B·賽義德曼, 愛德華·C·泰勒 申請人:諾信公司