具有一體的密封件的致動(dòng)器襯套的制作方法
【專利摘要】本文描述了具有一體的密封件的致動(dòng)器襯套。示例性的裝置包括具有容納桿的中心孔的襯套和在所述襯套的一端的環(huán)形凹槽。所述環(huán)形凹槽圍繞所述中心孔來(lái)限定柔性環(huán)以緊靠所述桿形成密封。
【專利說(shuō)明】具有一體的密封件的致動(dòng)器襯套

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及致動(dòng)器，更具體地，涉及具有一體的密封件的致動(dòng)器襯套。

【背景技術(shù)】
[0002]流體控制閥通常分布在過(guò)程控制系統(tǒng)中，用以控制不同流體(例如，液體、氣體等)的流速和/或壓力。流體控制閥組件典型地包括閥體、閥桿和致動(dòng)器(例如，氣動(dòng)致動(dòng)器)，致動(dòng)器用于移動(dòng)閥桿以操作流體控制閥。典型地，致動(dòng)器桿的移動(dòng)使得閥桿移動(dòng)，以將閥塞或流動(dòng)控制部件定位于閥內(nèi)。在隔膜致動(dòng)器的情形下，輸入壓力被施加到致動(dòng)器的腔室以移動(dòng)隔膜。可操作地耦接到隔膜的致動(dòng)器桿隨著隔膜并沿著襯套的中心孔移動(dòng)。當(dāng)桿在襯套內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，襯套維持致動(dòng)器桿和腔室之間的密封。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一個(gè)描述的示例性的裝置包括具有用于容納桿的中心孔的襯套和位于所述襯套的一端的環(huán)形凹槽。所述環(huán)形凹槽圍繞所述中心孔來(lái)限定柔性環(huán)以緊靠所述桿形成密封。
[0004]另一個(gè)描述的示例性的裝置包括具有用于容納桿的開口的襯套、固定到所述襯套的一端并圍繞所述開口的一體的柔性部件以及圍繞所述柔性部件的凹槽。所述凹槽用于接收力以朝著所述桿偏置所述柔性部件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1示出了已知的隔膜致動(dòng)器。
[0006]圖2示出了圖1的已知的襯套和致動(dòng)器軸組件的一部分的放大橫截面視圖。
[0007]圖3示出了示例性的襯套的橫截面視圖。
[0008]圖4示出了另一示例性的襯套的橫截面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]附圖并非按照規(guī)定比例。相反地，為了說(shuō)明多個(gè)層和區(qū)域，層的厚度可以在附圖中放大。只要可能，在附圖和下面的說(shuō)明中使用的相同附圖標(biāo)記表示相同或相似的部分。如本發(fā)明中所使用的，應(yīng)聲明任何部分(例如，層、薄膜、區(qū)域或板)以任何方式布置于(例如，布置于、定位于、設(shè)置于或者形成于)另一部分上，意味著所涉及的部分或者與另一部分接觸，或者所涉及的部分位于另一部分上，其間布置一個(gè)或多個(gè)中間部分。應(yīng)聲明任何部分與另一部分接觸意味著這兩部分之間沒(méi)有中間層。
[0010]許多已知的致動(dòng)器利用襯套來(lái)在致動(dòng)器內(nèi)引導(dǎo)桿并利用單獨(dú)的柔性密封件諸如O形環(huán)來(lái)提供桿和襯套的內(nèi)表面之間的密封，桿緊靠襯套滑動(dòng)。然而，當(dāng)在相對(duì)冷的環(huán)境中操作時(shí)，O形環(huán)收縮并可能具有更少的柔性。因此，在這種冷環(huán)境中，O形環(huán)變得不能有效地提供密封。另外，在相對(duì)高溫度的環(huán)境中，O形環(huán)可能表現(xiàn)永久壓縮變形或者可能隨著時(shí)間發(fā)生材料退化。
[0011]這里描述的示例性的襯套可用來(lái)在隔膜致動(dòng)器或任何其它具有滑桿或軸的裝置中引導(dǎo)桿并緊靠桿密封。更具體地，示例性的襯套取消了對(duì)于單獨(dú)的密封件諸如O形環(huán)或其它類似部件的需求，由此充分地改進(jìn)了緊靠桿的密封，特別是在相對(duì)冷或者高溫度的環(huán)境中操作時(shí)。另外，部件數(shù)目的減少可以減小設(shè)計(jì)復(fù)雜性和相關(guān)的成本。在一些示例中，襯套可以基本上是整體的，并且襯套的一端可具有凹槽或溝槽，其圍繞襯套的孔形成一體的柔性環(huán)形結(jié)構(gòu)。具體地，凹槽或溝槽可限定襯套的較薄的環(huán)形部分，該環(huán)形部分可響應(yīng)于壓力(例如，控制致動(dòng)器或其它裝置的流體壓力)而彎曲，以使柔性環(huán)接合并密封桿，相對(duì)于O形環(huán)具有減小的摩擦。為了增強(qiáng)由襯套提供的密封，柔性環(huán)形結(jié)構(gòu)可以被成形為逐漸變窄，使得柔性環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面與桿的外表面形成邊緣接觸。
[0012]在一些示例中，襯套的凹槽可包括彈簧或其它偏置元件，以推動(dòng)柔性環(huán)形結(jié)構(gòu)來(lái)接合桿。這種彈簧可附加地使用，或者替換加壓流體以在柔性環(huán)形結(jié)構(gòu)和桿之間產(chǎn)生足夠的密封力。在一些示例中，襯套可另外在襯套的外表面上包括凸起的環(huán)形部分，以緊靠襯套被壓入其中的孔形成密封。例如，凸起的環(huán)形部分可與襯套的本體一體形成，并且尺寸適于提供與襯套被壓入其中的孔(例如，致動(dòng)器軛部的孔)的過(guò)盈配合。
[0013]在描述上面提到的示例性的襯套之前，下面結(jié)合圖1和圖2提供已知的密封裝置的簡(jiǎn)要描述。轉(zhuǎn)向圖1，提供了隔膜致動(dòng)器100的橫截面視圖。致動(dòng)器100包括上殼體102和下殼體104，上殼體102以常規(guī)方式通過(guò)沿著上殼體102和下殼體104的外邊緣間隔的多個(gè)緊固件108、110耦接到下殼體104。隔膜112被限制在上殼體102和下殼體104之間并將上殼體102和下殼體104中的空間分成控制壓力腔室114和大氣壓力腔室116。入口117供給加壓流體到控制壓力腔室114。上隔膜板118和下隔膜板120通過(guò)緊固件124將隔膜112耦接到致動(dòng)器桿122。軛部125通過(guò)多個(gè)緊固件126、128耦接到下殼體104。彈簧130被限制在下彈簧座132和上彈簧座133之間。致動(dòng)器桿122通過(guò)彈簧調(diào)節(jié)器134耦接到下彈簧座132，并且如結(jié)合圖2更詳細(xì)所述，致動(dòng)器桿122被密封以防止經(jīng)由密封組件150從控制壓力腔室114的泄漏。
[0014]圖2是圖1的隔膜致動(dòng)器100的密封組件150的放大橫截面視圖。如圖2中所示，襯套200通過(guò)卡環(huán)202被保持在軛部125的孔201中。致動(dòng)器桿122被迫在襯套200的中心孔204中滑動(dòng)。當(dāng)致動(dòng)器桿122沿著中心孔204的軸線移動(dòng)時(shí)，限制在襯套200的各個(gè)環(huán)形凹口 210、212中的潤(rùn)滑的O形環(huán)被壓縮并緊靠致動(dòng)器桿122維持密封。另外，襯套200通過(guò)壓縮限制在襯套200的另一個(gè)環(huán)形凹口 216中的另一個(gè)O形環(huán)214來(lái)密封軛部125。
[0015]圖3是示例性的襯套300的橫截面視圖，其取消了使用例如圖1和圖2中所示的已知的密封組件150中所示的O形環(huán)等單獨(dú)密封件的需求。參見圖3，襯套300具有容納致動(dòng)器桿122的中心孔302，致動(dòng)器桿122被迫沿著中心孔302的軸線滑動(dòng)。襯套300在表面304、306和307處被保持在軛部125中。襯套300的頂表面308由卡環(huán)202限制。
[0016]襯套300還包括在一端的環(huán)形凹槽310，以限定圍繞孔302的柔性環(huán)312并緊靠致動(dòng)器桿122形成密封。環(huán)形凹槽312可接收偏置元件和/或力，例如加壓流體，以朝著致動(dòng)器桿122偏置柔性環(huán)312。該偏置使得在本實(shí)施例中與襯套300 —體的密封部分313密封接合致動(dòng)器桿122，并由此基本消除了襯套300和致動(dòng)器桿122之間的泄漏。柔性環(huán)312可具有逐漸變窄部314，如圖3中所示，使得柔性環(huán)312的密封部分313與致動(dòng)器桿122形成邊緣接觸。柔性環(huán)312還可包括附加的切口 316，以增加柔性環(huán)312的柔性。在一些示例中，例如當(dāng)使用隔膜致動(dòng)器時(shí)，施加到入口 117以移動(dòng)隔膜的輸入壓力還可用來(lái)同時(shí)移動(dòng)柔性環(huán)312，以在致動(dòng)器100的操作中形成(或者幫助形成)致動(dòng)器桿122和柔性環(huán)312的密封部分313之間密封。
[0017]襯套300還提供緊靠軛部125的密封。在一個(gè)示例中，凸起的環(huán)形部分318可被設(shè)置來(lái)通過(guò)過(guò)盈配合緊靠軛部125的孔201提供密封。在另一個(gè)示例中，環(huán)形凹槽310的深度可被增加，以將環(huán)形凹槽310布置在凸起的環(huán)形部分318附近，從而在環(huán)形凹槽310中存在加壓流體或者其它偏置元件時(shí)提供附加的密封力。襯套300可由許多材料制成，包括但不限于金屬、塑料或者任何其它合適的材料。
[0018]圖4示出了另一個(gè)示例性的襯套400的橫截面視圖。如圖4中所示,襯套400具有容納致動(dòng)器桿122的中心孔402和圍繞中心孔402以限定柔性環(huán)406的環(huán)形凹槽404。環(huán)形凹槽404容納彈簧408，彈簧408保持在凹口 410中。彈簧408的尺寸適于通過(guò)充足的力來(lái)相對(duì)致動(dòng)器桿122向內(nèi)推動(dòng)柔性環(huán)406，以在柔性環(huán)406和致動(dòng)器桿122之間形成密封。彈簧408可以是任何適當(dāng)類型的彈簧，包括但不限于盤簧或者杯型彈簧。可替換地，使用O形環(huán)來(lái)替換彈簧408。圖4的示例描述了用于將O形環(huán)限制在外表面414和軛部125之間的外表面414中的外部環(huán)形凹口 412。然而，可代替使用其它的密封技術(shù)，包括結(jié)合圖3的示例性的襯套300描述的示例性的凸起的環(huán)形部分318。
[0019]如上所述，彈簧408通過(guò)這樣的方式由環(huán)形凹槽404中的凹口 410保持，使得彈簧408展開并因此保持彈簧408受拉。彈簧408中的拉力朝著致動(dòng)器桿122移動(dòng)柔性環(huán)406，以推動(dòng)在本實(shí)施例中與襯套400 —體的密封部分416緊靠致動(dòng)器桿122，由此當(dāng)致動(dòng)器桿122沿著中心孔402移動(dòng)時(shí)，基本消除了襯套400和致動(dòng)器桿122之間的泄漏。在一個(gè)實(shí)施例中，柔性環(huán)406還可具有逐漸變窄部418，其限定密封部分416與致動(dòng)器桿122形成邊緣接觸。在另一個(gè)實(shí)施例中，柔性環(huán)406還可包括切口 420，以增加柔性環(huán)406的柔性。
[0020]盡管這里已經(jīng)描述了某些示例性的裝置，但是本發(fā)明的范圍并不限于此。相反地，本發(fā)明覆蓋了在文字上或者在等同原則下落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有方法、裝置和制造物品。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 襯套，其具有容納桿的中心孔；以及 環(huán)形凹槽，其位于所述襯套的一端并圍繞所述中心孔以限定柔性環(huán)，所述柔性環(huán)緊靠所述桿形成密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形凹槽用于容納加壓流體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形凹槽用于容納彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形凹槽包括用于保持所述彈簧的凹口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括外表面，所述外表面具有凸起的環(huán)形部分以緊靠軛部的孔形成密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述凸起的環(huán)形部分與所述襯套一體地形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柔性環(huán)被成形為逐漸變窄以與所述桿形成邊緣接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柔性環(huán)被成形以與所述桿形成表面接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柔性環(huán)包括切口，以增加所述柔性環(huán)的柔性。
10.一種裝置，包括: 襯套，其包括容納桿的開口 ；以及 一體的柔性部件，其固定到所述襯套的一端并圍繞所述開口 ；以及 凹槽，其圍繞所述柔性部件，其中所述凹槽用于接收力以朝著所述桿偏置所述柔性部件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述力由流體壓力提供。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述力由彈簧提供。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述凹槽包括用于保持所述彈簧的凹□。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括外表面，所述外表面具有凸起的環(huán)形部分以緊靠軛部的孔形成密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述凸起的環(huán)形部分與所述襯套一體地形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述柔性部件被成形為逐漸變窄。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述柔性部件包括鉸鏈部分。
18.一種裝置，包括: 用于引導(dǎo)桿的裝置，所述用于引導(dǎo)桿的裝置具有用于密封所述桿的表面的一體的柔性>j-U ρ?α裝直。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述用于密封的裝置包括用于接收力的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，還包括用于密封軛部的裝置。
【文檔編號(hào)】F16K41/10GK104235486SQ201410264879
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月10日
【發(fā)明者】T·F·杰克遜, M·J·貝爾 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制國(guó)際公司