具有旋转位置输出的线性致动器制造技术

本发明专利技术提供了一种线性致动器，该线性致动器具有限定了气缸轴线的气缸。活塞可沿气缸轴线在气缸内移动，并且活塞杆从活塞轴向地延伸以连接至机构，由此在使用中活塞的移动使该机构致动。旋转输出机构包括旋转输出元件，旋转输出元件大体上从气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着输出轴线旋转，输出轴线大体上垂直于所述气缸轴线。旋转输出机构响应于活塞的移动，并且旋转输出元件适于与被安装至气缸的仪表可操作地接合，使得活塞的轴向移动实现旋转输出元件的相应旋转位移，由此该仪表在使用中提供指示活塞在气缸内的位置的输出信号。

Linear actuator with rotating position output

The present invention provides a linear actuator having a cylinder defining a cylinder axis. The piston can move along the cylinder axis, and the piston rod extends from the piston axially to the mechanism, thereby causing the mechanism to move in the use of the piston. The rotating output mechanism includes a rotating output element. The rotating output element generally extends horizontally from the cylinder and is supported to rotate around the output axis, and the output axis is generally perpendicular to the cylinder axis. The rotating output mechanism is responsive to the movement of the piston, and the rotating output element is adapted to be operably connected to the instrument mounted to the cylinder, so that the axial movement of the piston realizes the corresponding rotation displacement of the rotating output element, thereby providing an output signal indicating the position of the piston in the cylinder in use.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有旋转位置输出的线性致动器
本专利技术大体上涉及致动器，并且更具体地，涉及线性致动器。本专利技术主要被开发用于便于阀门的致动，以在各种各样的工业过程中对通过相关管线、导管、通道或者管道的流体流动进行调节，并且本专利技术将主要从这方面进行描述。然而，应当理解的是，本专利技术并不限于此特定应用。还应当理解的是，尽管主要结合液压致动器和气动致动器描述了本专利技术，但是本专利技术还可能适用于任何形式的线性致动器，包括机械致动器和机电致动器。
技术介绍
下面的关于现有技术的讨论旨在将本专利技术置于适当的技术背景下，并且使得本专利技术的优点能够被更加充分地理解。然而，贯穿整个说明书对现有技术的任何引用都不应当被认为是明示或者暗示地承认这种技术是公知的或者这种技术是相关领域中的公知常识。已知的是，各种各样的阀门用于在包括以下项的各种行业中调节管线中的流体流动：化工工业、石化工业、矿业、矿产品加工业、食品加工和包装业、配水业、污水处理业以及其他工业。在这种情况下用于各种目的的阀门的示例包括蝶阀、闸阀、刀阀、球阀、提升阀，旋塞阀、飞镖阀、夹管阀、隔膜阀等。用于工业和商业规模操作中的流量控制的绝大多数阀室旋转式阀，诸如，蝶阀和球阀，其中，所期望的流量控制通过流量控制元件在阀体内在打开位置和关闭位置之间的旋转移动来实现。为了在自动化过程控制系统或者半自动化过程控制系统的背景下实现对这些阀的精确控制，通常需要或者非常期望生成下述输出信号，该输出信号准确地指示流量控制元件在阀内的实际位置。至少地，通常期望提供阀位置的可视化指示，以能够通过视觉检查进行及时且可靠的验证。出于这些目的，已经开发了许多仪表，包括：限制开关、定位器以及局部指示器，限制开关适于当阀门完全打开或者关闭时生成控制信号，定位器适于响应于过程控制信号而准确地对阀门进行定位，以及局部指示器适于提供阀门位置的直接视觉指示。然而，由于大多数工业控制阀是按设计进行旋转的，绝大多数易于进行位置指示和控制的仪表和传感器同样是按设计进行旋转的，意义在于适于直接地接收指示阀门位置的旋转输入。例如，本文中的蝶阀和球阀通常包括输出轴，该输出轴从阀体突出并且被直接地或间接地连接至主体内的流体控制元件，使得流体控制元件在打开位置和关闭位置之间的旋转带来输出轴的相应旋转。然后，所需要的限制开关、定位器、指示器或者感测仪表被安装至阀体上，以直接与输出轴接合，并且根据流量控制元件在阀内的位置进行校准以根据需要进行响应。在大多数情况下，完全打开的位置和完全关闭的位置之间的移动对应于旋转流量控制元件旋转移动了90°。这会使得输出轴在相同的90°范围内进行相应的旋转移动，并且相关的定位器或者传感器被相应地校准。尽管大多数工业规模的阀门是旋转式的，但是诸如闸阀、刀阀、滑阀、夹管阀、旋塞阀、飞镖阀之类的多种阀都是线性的，从这个角度来讲，流量调节是基于流量控制元件在打开位置和关闭位置之间的线性位移或平移位移。这种类型的阀门通过线性致动器最高效地且有效地控制。然而，在这种情况下，由于阀门和相应的致动器二者的操作移动本质上是线性的，因此先前描述的最容易获得的传感器、定位器和指示器，诸如Namur型仪表无法直接使用，因为所述传感器、定位器和指示器取决于旋转输入。这使得相关过程控制无论是自动的、半自动的还是手动的，该相关过程控制都不太准确、不太可靠和/或更复杂且昂贵。为了改善这个问题，已经提出了在线性致动器中提供线性到旋转的转换机构。然而，这种类型的已知机构本质上在气缸的顶部提供外部旋转输出部件。在许多装置中，特别是在涉及位于护栏、安全挡板等后面的大容量致动器的大型装置中，这种定向使得能够根据周围的空间限制和接近条件来接近常规类型困难且可能危险的任何仪表或者指示器。本专利技术的目的在于克服或改善现有技术中的一个或多个缺点，或者至少提供有用的替代方案。
技术实现思路
因此，在第一方面，本专利技术提供了线性致动器，该线性致动器包括：-气缸，所述气缸限定了气缸轴线；活塞，所述活塞可在所述气缸内沿着所述气缸轴线移动；活塞杆，所述活塞杆从所述活塞轴向延伸用于连接至机构，由此在使用中所述活塞的移动使所述机构致动；旋转输出机构，所述旋转输出机构包括旋转输出元件，所述旋转输出元件大体上从所述气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着输出轴线旋转，所述输出轴线大体上垂直于所述气缸轴线；所述旋转输出机构响应于所述活塞的移动，并且所述旋转输出元件适于与被安装至所述气缸的仪表可操作地接合；使得所述活塞的轴向移动实现所述旋转输出元件的相应旋转位移，由此所述仪表在使用中提供指示所述活塞在所述气缸中的位置的输出信号。优选地，所述线性致动器是液压致动器或者气动致动器。优选地，所述仪表是定位器或者位置指示器。在一个实施例中，与致动器连接的机构是阀机构，并且优选地是诸如闸阀、刀阀、镖阀、塞阀或者夹管阀之类的线性类型的阀。优选地，所述旋转输出元件包括旋转驱动主轴，所述旋转驱动主轴适于与所述仪表的互补旋转输入元件可操作地接合。在一个实施例中，所述仪表适于通过中间安装托架组件安装到气缸的侧壁上。在一些实施例中，该仪表是Namur型仪表。在一些实施例中，输出信号时基于观测计，所述观测计适于所述活塞在所述气缸内的位置的视觉指示。在一些实施例中，输出信号是电控制信号，优选地是Namur兼容控制信号。在一些实施例中，所述仪表提供视觉输出显示和电输出控制信号二者。优选地，所述旋转输出元件的旋转位移的操作范围被校准，以与所述仪表的旋转输入元件的旋转位移的操作范围相匹配。这可以例如通过旋转输出机构的固有设计、辅助齿轮箱或者中间运动转换机构来实现。在一些优选实施例中，操作范围约为90°，以与传统的Namur型仪表直接兼容。在其他实施例中，操作范围约为55°，以与其他标准形式的仪表兼容。在致动器被连接到阀机构的实施例中，旋转输出机构优选地被校准成使得旋转输出元件的旋转位移的操作范围以及仪表的相关旋转输入元件的旋转位移的操作范围，与流量控制元件在阀内在完全打开位置和完全关闭位置之间的移动的全部操作范围相对应。通过这种方式，仪表优选地提供了输出信号(视觉的和/或电子的)，该输出信号直接指示阀自身的操作位置。在一些实施例中，旋转输出机构与致动器一体地制造，而在其他实施例中，旋转输出机构适于改造传统的致动器。在一个实施例中，旋转输出机构包括剪式或缩放式连杆机构，该剪式或缩放式连杆机构包括多个细长连杆元件，该多个细长连杆元件在气缸内以十字形或“X”形结构可枢转地相互连接，并且所述多个细长连杆元件的每个端部处具有枢轴。优选地，连杆机构的可移动端被连接至所述活塞的顶部，并且连杆机构的相对的固定端被支撑成在气缸内，靠近气缸盖。连杆元件中的在固定端处的一个连杆元件优选地可操作成连接至旋转输出元件，连杆机构在固定端处的枢轴与旋转输出元件同轴，由此，活塞的轴向位移实现了旋转输出元件的相应旋转位移。在一个实施例中，旋转输出机构包括相对较硬的带齿传动带，该相对较硬的带齿传动带可以与容纳在气缸内的互补的带齿小齿轮接合。传动带优选地一端被连接至活塞顶，并且小齿轮优选地被支撑成在气缸内靠近气缸盖。小齿轮优选地与旋转输出元件同轴连接，并且引导装置优选地保持传动带与小齿轮可操作地接合，使得活塞的轴向位移实现传动带的相应位移，这又导致小齿轮的旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性致动器，包括：气缸，所述气缸限定了气缸轴线；活塞，所述活塞能够在所述气缸内沿着所述气缸轴线移动；活塞杆，所述活塞杆从所述活塞轴向延伸用于连接至机构，由此在使用中所述活塞的移动使所述机构致动；旋转输出机构，所述旋转输出机构包括旋转输出元件，所述旋转输出元件大体上从所述气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着输出轴线旋转，所述输出轴线大体上垂直于所述气缸轴线；所述旋转输出机构响应于所述活塞的移动，并且所述旋转输出元件适于与被安装至所述气缸的仪表可操作地接合；使得所述活塞的轴向移动实现所述旋转输出元件的相应旋转位移，由此所述仪表在使用中提供指示所述活塞在所述气缸中的位置的输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 AU 20159036701.一种线性致动器，包括：气缸，所述气缸限定了气缸轴线；活塞，所述活塞能够在所述气缸内沿着所述气缸轴线移动；活塞杆，所述活塞杆从所述活塞轴向延伸用于连接至机构，由此在使用中所述活塞的移动使所述机构致动；旋转输出机构，所述旋转输出机构包括旋转输出元件，所述旋转输出元件大体上从所述气缸横向地延伸并且被支撑用于绕着输出轴线旋转，所述输出轴线大体上垂直于所述气缸轴线；所述旋转输出机构响应于所述活塞的移动，并且所述旋转输出元件适于与被安装至所述气缸的仪表可操作地接合；使得所述活塞的轴向移动实现所述旋转输出元件的相应旋转位移，由此所述仪表在使用中提供指示所述活塞在所述气缸中的位置的输出信号。2.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，所述旋转输出元件包括旋转驱动主轴，所述旋转驱动主轴适于与所述仪表的互补旋转输入元件可操作地接合。3.根据权利要求2所述的线性致动器，其中，所述旋转输出元件的旋转位移的操作范围被校准，以与所述仪表的旋转输入元件的旋转位移的操作范围相匹配。4.根据权利要求3所述的线性致动器，所述线性致动器被连接到阀机构，其中，所述旋转输出机构被校准，以使得所述旋转输出元件的旋转位移的操作范围以及所述仪表的相关旋转输入元件的旋转位移的操作范围，与流量控制元件在阀内在完全打开位置和完全关闭位置之间的移动的全部操作范围相对应。5.根据权利要求3或权利要求4所述的线性致动器，其中，所述操作范围约为90°。6.根据权利要求3或权利要求4所述的线性致动器，其中，所述操作范围约为55°。7.根据前述权利要求中任一项所述的线性致动器，其中，所述旋转输出机构与所述致动器一体地制造。8.根据权利要求1至6中任一项所述的线性致动器，其中，所述旋转输出机构适于改装成所述致动器。9.根据前述权利要求中任一项所述的线性致动器，其中，所述旋转输出机构包括剪式连杆机构，所述剪式连杆机构包括多个细长连杆元件，所述多个细长连杆元件能够在所述气缸内以十字形结构枢转地互连，所述多个细长连杆元件的每个端部处都具有枢轴。10.根据权利要求9所述的线性致动器，所述连杆机构的可移动端被连接至所述活塞的顶部，并且所述连杆机构的相对的固定端被支撑在所述气缸内，靠近所述气缸盖。11.根据权利要求9或者权利要求10所述的线性致动器，其中，所述连杆元件中的在所述固定端处的一个连杆元件可操作成连接至所述旋转输出元件，所述连杆机构在所述固定端处的枢轴与所述旋转输出元件同轴，由此所述活塞的轴向位移实现了所述旋转输出元件的相应旋转位移。12.根据权利要求1至8中任一项所述的线性致动器，其中，所述旋转输出机构包括相对较硬的带齿传动带，所述相对较硬的带齿传动带能够与容纳在所述气缸内的互补的带齿小齿轮接合。13.根据权利要求12所述的线性致动器，其中，所述传动带的一端被连接至所述活塞顶，并且所述小齿轮被支撑成在所述气缸内，靠近所述气缸盖。14.根据权利要求12或权利要求13所述的线性致动器，其中，所述小齿轮与所述旋转输出元件同轴连接，并且引导装置保持所述传动带与所述小齿轮能够可操作地接合，使得所述活塞的轴向位移实现所述传动带的相应位移，所述传动带的相应位移则导致所述小齿轮的旋转，以实现所述旋转输出元件的相应旋转位移。15.根据权利要求1至8中任一项所述的线性致动器，其中，所述旋转输出机构包括位于活塞的顶部下方、在所述活塞杆上的齿形结构，所述齿形结构能够与容纳在所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·弗朗西斯·福勒，米切尔·戈登，大卫·约翰·布坎农·泰勒，
申请(专利权)人：金德思有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU