高流量电液致动器的制造方法

高流量电液致动器的制造方法
【专利摘要】本发明的实施例提供了一种可靠性高、符合成本效益的电液伺服阀组件，其不易受污染流体所致的故障影响。在某些具体实施例中，电液伺服阀组件包括旋转阀(22)，该旋转阀可通过直接耦合式有限转角力矩(LAT)电机、带齿轮的无刷直流电机或一些具有集成式驱动电路的其他电致动构件(32)致动。在某些具体实施例中，旋转阀构件由外套筒构件(24)和内阀芯构件(26)构成，外套筒构件和内阀芯构件分别具有相互匹配的开口和槽(30)。
【专利说明】局流垔电液致动器【技术领域】
[0001 ] 本发明总体上涉及电液致动器或伺服阀。
【背景技术】
[0002]电液伺服阀广泛用于控制流入动力缸或从动力缸流出的液流流量，所述动力缸例如用来控制燃料、空气或蒸汽的流量或压力。但是，在调节受污染流体的流量时，某些传统伺服阀并不十分高效地运行或会出现故障。另外，传统伺服阀会由于振动而受到不利影响。阀芯在轴向上的振动能使其从合适位置移开，引起致动器出现位置误差。另外，传统伺服阀通常不符合Div.1/1区(Zonel)危险位置(防爆)要求。通常，防爆伺服阀被认为是“专用装置”，通常价格昂贵，需要较长的研制周期。
[0003]另外，许多传统伺服阀是两级式，使用线性阀芯式流量控制阀作为主液流流量控制构件。通常，采用小径向间隙有助于保持滑动阀芯位于外构件内的中央位置上，并可减少流体泄露。如果没有将流体过滤达到非常高的清洁度，那么流体流中的污染物将会引起阀芯被卡住，这种情况下，可能需要进一步限制这些小间隙。由于需要保持小间隙，因此，制造过程和装置测试耗时，提高了传统伺服阀的成本。
[0004]另外，在某些情况下，流体流中的污染物会阻碍流体流流经伺服阀的第一级中的喷嘴。在其他情况下，用于扭矩电机的小直径线会出现应变断裂，是导致可靠性低的另一个原因。某些传统伺服阀需要液压来将阀芯移动到其故障保护位置上。如果满足第一级构件需求的过滤器堵塞，或由于某些其他原因出现压力损耗，会出现伺服阀将不能容易地移动到故障保护位置上的危险。
[0005]在某些情况下，传统的直`接驱动阀或比例阀(旋转式或线性式)通常具有“湿的”驱动电机，其能从油中收集铁颗粒，从而最终会降低阀的性能。另外，传统的直接驱动阀或比例阀(旋转式或线性式)具有产生高流量的能力，能使高流动力作用在移动构件上。这需要被高作用力地供电的第一级，由此导致该第一级要求高功率和/或对于有效的动力控制而言太慢。另外，传统的直接驱动阀或比例阀通常仅具有一个控制信号输入和一个动力输入。任何输入出现故障均会导致伺服阀不再工作。
[0006]相对于电液致动器领域的现有技术状态而言，本发明的实施例进行了改进。通过文中在此对本发明的描述，可明显看出本发明的这些和其他优点、以及其他创新性特征。

【发明内容】

[0007]在一个方面，本发明的实施例提供了一种可靠性高、符合成本效益的伺服阀组件，其不易受污染流体所致的故障影响。在某些具体实施例中，旋转控制阀可通过直接耦合式有限转角力矩(LAT,Limited Angle Torque)电机、带齿轮的无刷直流电机或一些具有集成式驱动电路的其他旋转式电致动构件致动。
[0008]本发明的实施例包括旋转式控制阀构件，该控制阀构件由外套筒构件和内阀芯构件构成，外套筒构件和内阀芯构件分别具有相互匹配的开口和/或槽。内阀芯构件通过减摩构件基本上同心配合到外套筒构件上。在本发明的某实施例中，减摩构件是深沟滚珠轴承。在某些具体实施例中，阀流量控制开口基本上径向等间距地布置，使得阀芯上的压力载荷被平衡，从而不会让阀芯向一侧或另一侧被偏载。
[0009]例如，如果旋转式控制阀具有两个控制开口，那么这两个控制开口将保持180度间距布置；如果阀具有三个控制开口，那么这些开口将保持120度间距布置，依此类推。该旋转式控制阀可被配置成两通、三通、四通或其他复合功能阀结构。在某具体实施例中，四通阀的实施例包括连接到被控构件上的第一和第二控制液流开口，被控构件可以是液压动力缸。在另一种结构中，从零位置(即，没有液流从任何开口中流出)开始在任何方向上的旋转将引导液流从供应部流入第一控制液流开口中、然后从第二控制液流开口流入出口中，或引导液流从供应部流入第二控制液流开口中、然后从第一液流开口流入出口中。
[0010]旋转式控制阀的位置可通过旋转式电致动构件控制，在本发明的某些实施例中，该电致动构件是有限转角力矩构件(LAT)。在某些实施例中，通过采用可检测阀位置的电动旋转位置传感器，旋转式电致动构件可通过集成式驱动电路板控制。在某些具体实施例中，回位弹簧连接到内阀构件上，从而，在发送给旋转式电致动构件的信号出现损耗时，可让阀芯进行自动防故障旋转。
[0011]在另一方面，本发明的实施例提供了一种电液致动器组件，其包括壳体和设置在该壳体内的旋转控制阀，该旋转控制阀具有一个或更多个控制液流开口。在某些具体实施例中，旋转控制阀可通过有限转角力矩电机和带齿轮的无刷直流电机中的一种电机而被致动。在另一实施例中，壳体符合DiV.1/1区危险位置要求。
[0012]在一个实施例中，本发明提供了 一种电液致动器组件。该电液致动器组件包括具有至少一个开口的壳体。旋转控制阀设置在壳体内。旋转控制阀包括具有至少一个开口的外套筒，外套筒的所述至少一个开口与壳体的至少一个开口对齐。阀芯可旋转地设置在外套筒内。阀芯包括轴和沿该轴设置的至少一个阀构件。所述至少一个阀构件上形成有至少一个开口。第一和第二减摩构件支撑阀芯轴的相对端。旋转式电致动装置连接到所述轴的端部上。可操作该旋转式电致动装置而使阀芯旋转，从而使阀芯的所述至少一个开口选择性地与套筒的所述至少一个开口对齐。
[0013]在其他的某些附属实施例中，在外套筒的至少一个开口附近，该外套筒组合有径向朝外的开口面导入区域(spot face lead -1n area)。至少一个阀构件的至少一个开口附近，该至少一个阀构件包括径向朝内的波形开口面导入区域(contoured spot facelead-1n area)。
[0014]在某些实施例中，阀芯是由单一坯料加工而成的整体式结构。在某些其他实施例中，阀芯是组合式结构，使至少一个阀构件机械连接到阀芯轴上。对于该实施例的附属结构而言，阀芯轴上包括至少一种引导直径，从而可接收至少一个阀构件的毂。在某些实施例中，该旋转式电致动装置是有限转角力矩电机、带齿轮的无刷直流电机或螺线管中的一种。
[0015]在某些实施例中，致动器组件还包括回位弹簧，在旋转式电致动装置出现故障的情况下，该回位弹簧可用于将阀芯偏压到故障保护位置上。回位弹簧可连接到阀芯轴的一端上，该端与所述轴的连接到旋转式电致动装置上的那一端相反。
[0016]在某附属实施例中,第一和第二减摩构件是第一和第二轴承。第一轴承沿阀芯轴轴向地设置在回位弹簧内侧。第二轴承沿阀芯轴轴向地设置在旋转式电致动装置内侧。[0017]在根据本发明的另一实施例中，提供了一种电液致动器组件。该电液致动器组件包括壳体。旋转式控制阀设置在壳体内。旋转式控制阀包括基本上为圆筒形的外套筒，该外套筒中贯穿有孔。阀芯旋转地同心设置在所述孔内。该阀芯包括轴和沿该轴设置的至少一个阀构件。还配置有第一和第二减摩构件，其中，第一减摩构件支撑所述轴的一端，第二减摩构件支撑所述轴的另一端。所述至少一个阀构件介置在第一减摩构件和第二减摩构件之间。阀芯通过第一减摩构件和第二减摩构件相对于所述外套筒同心装配且与所述外套筒保持一定间距。旋转式电致动装置连接到所述轴的靠近第一减摩构件和第二减摩构件之一的端部上。可操作该旋转式电致动装置以选择性地使阀芯旋转。在某附属实施例中，阀/致动器壳体符合Div.1/1区(Zonel)危险位置防爆保护要求。
[0018]在某附属实施例中，第一减摩构件和第二减摩构件是深沟球轴承。在另一附属实施例中，壳体符合Div.1/1区(Zonel)危险位置要求。在某些其他附属实施例中，该旋转式电致动装置是有限转角力矩电机、带齿轮的无刷直流电机或螺线管中的一种。
[0019]在某些实施例中，阀芯是由单一坯料加工而成的整体结构。在某些其他实施例中，阀芯是组合式结构，且所述至少一个阀构件机械连接到所述轴上。
[0020]在根据本发明的另一实施例中，提供了 一种电液致动器组件。根据该实施例的电液致动器组件包括壳体。旋转式控制阀设置在该壳体内。该旋转式控制阀包括外套筒，夕卜套筒具有多个开口并界定旋转式控制阀的中心线。阀芯沿所述外套筒的中心线可旋转地同心设置在所述外套筒内。该阀芯包括多个开口。外套筒的所述多个开口以及阀芯的所述多个开口径向等间距布置，使得阀芯上的压力载荷平衡。还配置有第一和第二减摩构件。第一和第二减摩构件支撑所述轴的相对端。还配置有旋转式电致动装置，其连接到所述轴的靠近第一和第二减摩构件之一的端部上。该旋转式电致动装置可被操作以选择性地使阀芯旋转。
[0021]在某附属实施例中，阀/致动器壳体符合Div.1/1区(Zonel)危险位置防爆保护要求。在某附属实施例中，第一和第二减摩构件是深沟球轴承。在另一附属实施例中，该旋转式电致动装置是有限转角力矩电机、带齿轮的无刷直流电机或螺线管中的一种。
[0022]在某些实施例中，阀芯是由单一坯料加工成的整体结构。在某些其他实施例中，阀芯是组合式结构，且所述至少一个阀构件机械连接到所述轴上。
[0023]通过下面结合附图对本发明的详细描述，可明显看出本发明的其他方面、目的和优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]附图组合在本说明书中构成说明书的一部分，这些附图与下面的描述内容用于阐释本发明的几个方面，用于解释本发明的基本原理。附图如下:
[0025]图1是根据本发明的某实施例构造的电液致动器组件的透视图；
[0026]图2是图1中的电液致动器组件的截面图；
[0027]图3是根据本发明的某实施例构造的旋转式控制阀的一部分的透视图；
[0028]图4是根据本发明提供的相关技术知识构造的电液致动器组件的另一实施例的截面图；
[0029]图5是图4中所示的实施例的旋转式控制阀的阀芯的分解透视图；[0030]图6是图5中所示的阀芯的局部透视截面图；
[0031]图7是图4中所示的实施例的旋转控制阀的套筒的局部透视图；
[0032]图8是根据本发明提供的相关技术知识构造的阀芯的另一实施例的透视图。
[0033]尽管将结合某些优选实施例描述本发明，但是本发明并不局限于这些实施例。相反地，本发明覆盖了包含在本发明的实质范围内的所有替换形式、改进形式和等同形式，所附的权利要求书界定本发明的实质范围。
【具体实施方式】
[0034]图1是具有集成电致动器18的伺服阀组件的透视图，该电致动器18根据本发明的实施例构造。该组件包括壳体20，旋转式控制阀22 (参看图2)位于壳体20中，可操作旋转式控制阀22以选择性地将流体流引入组件的各开口中、将流体流从各开口引出。壳体18 (以及其各种内部件)是防爆等级为Div.1/1区(Zonel)的IP56壳体。如下更详细解释，该组件的流量控制装置稳定性高、流量大、驱动力低，不易受压力影响、抗震、抗污染物，因此该组件能克服现有技术中存在的问题。文中公开的致动器18可使用在速闭阀、泄压阀、减压阀的应用场合中，也可使用在控制液压流体(如开/关控制、流量调节、方向控制、压力控制等)的情况下。
[0035]现在转向图2，本发明的实施例包括由外套筒构件24和内阀芯构件26构成的旋转式控制阀22，外套筒构件和内阀芯构件分别具有相互匹配的开口 28和槽30。请注意，槽30起到液流开口的作用，因此在此称之为开口 30。开口 28、30基本上径向等间距布置，使得内阀芯构件26上承载的压力平衡，从而不会让内阀芯构件26向一侧或另一侧偏载。旋转式控制阀22可通过旋转式电致动构件32致动，在图2所示的实施例中该旋转式电致动构件是连接到内阀芯构件26上的直接耦合式有限转角力矩(LAT)电机。阀芯26的每个槽型开口 30形成在阀芯的阀构件上，包括底缘和相对的侧缘，相对的侧缘从所述底缘延伸。
[0036]由于通过使用隔离密封件36、38使旋转式致动构件32与流体分开并保持干燥，因此旋转式电致动构件的可靠性高。这样能使旋转式电致动构件32中不会聚集会阻碍运动的污染物。另外，在具体实施例中，旋转式电致动构件32使用大直径线用于线圈绕组。这种大直径线能抵抗引起小力矩电动机绕组出现故障的应力和微小运动。在替换实施例中，旋转式控制阀可通过带有齿轮的无刷直流电机、螺线管或具有集成式驱动电路的其他旋转式电致动构件致动。在某具体实施例中，内阀芯构件26通过减摩构件34基本上同心地配合到外套筒构件24上。在更具体的实施例中，减摩构件34是深沟球轴承。
[0037]图3是图2所示的旋转式控制阀22的一部分的透视图。在旋转式控制阀22具有两个控制开口的实施例中，这两个开口保持180度间距布置，在旋转式控制阀22具有三个控制开口的实施例中，这些开口保持120度间距布置，依此类推。旋转式控制阀可被配置成三通或四通控制阀结构。图3中示出了四通控制阀的实施例，第一控制液流开口(图3中的“Cl”)、第二控制液流开口(图3中的“C2”)均连接到被控构件上，该被控构件可以是液压动力缸。
[0038]在另一结构中，从零位置(没有液流从任一开口中流出)开始在任一方向上的旋转将会将液流从供应部(图3中的“S”)引入Cl中、然后从C2引入排泄口(图3中的“D”)中，或将液流从供应部引入C2中、然后从Cl引入排泄口中。请注意，通过使用设置在套筒24上的密封件58使被标识的开口 D、Cl、C2、S相互隔开。
[0039]现在返回到图2，通过旋转式电致动构件32(在图2所示的实施例中为有限转角力矩电机)控制旋转式控制阀22的位置。通过使用用于检测阀位置的电动旋转式位置传感器44，集成式驱动电路板42可控制旋转式致动构件32。在某些实施例中，回位弹簧46连接到内阀芯构件26上，从而，在发送给旋转式电致动构件32的信号出现损耗的情况下，使内阀芯构件26进行自动防故障旋转。一旦出现功率损耗，回位弹簧46就将使阀(尤其使内阀芯构件26)关闭或移动到故障保护位置上，该回位弹簧并不依赖于液压而保证阀到达故障保护位置上。
[0040]文中所述装置中的伺服阀被设计成通过清洁度为ISO 4406 20/18或更清洁的流体运行。伺服阀仅具有唯一一个旋转阀(与线性阀完全不同)，该旋转阀通过与静止的外套筒构件24同心的旋转式减摩轴承34支撑，从而驱动力低。移动的和静止的阀构件24、26之间的间隙大于污染颗粒，从而可防止污染物堵塞阀。在某典型实施例中，径向间隙，即，内阀芯构件的外围半径和贯穿外套筒构件24的孔半径之差大致为0.0005〃至0.005"。但是，本领域的普通技术人员将能意识到，根据应用场合，尤其根据预期的污染颗粒尺寸，可以考虑采用其他径向间隙。
[0041]旋转式控制阀22上的压力载荷在径向上是平衡的，从而消除了径向偏移，这种径向偏移会引起拖动而会使旋转式控制阀与非旋转的外套筒构件24的一些部分接触。另外，旋转式控制阀22上的压力载荷在轴向上是平衡的，从而消除了来自轴承34的摩擦或拖动。另外，在某些具体实施例中，可采用流动力减小技术来保证流动力小，从而保证:无论系统压力如何，均可保持驱动力极限高。由于旋转式控制阀22上的作用力小，因此，通过使用低功率旋转式电致动构件32，在不需要多个放大级的情况下伺服阀能实现较高的流量。
[0042]在本发明的某具体实施例中，电致动器组件集成了用于伺服阀的电子构件和最终输出致动器位置控制件(其为驱动电路42的结构形式)。另外，电致动器组件18支撑双重控制设定值输入构件和双电源输入构件，从而能从独立电源和独立控制器供送电能给该组件，因此提高了整体可靠性。电致动器组件18具有用于高速装置/装置冗余度有效监测链接的装置。从而可在十分重要的应用场合中使用冗余伺服阀，在这种情况下，如果第一伺服阀或电子元件出现故障，第二伺服阀可保持运行。可使用双重的最终致动器位置反馈回路，这样，即使反馈式传感器出现故障也可保持运行。在本发明的某实施例中，电液致动器组件中的电子构件能在85°C的情况下保持运行，85°C要高于传统比例阀中的电子元件所能承受的温度。
[0043]现在转向图4，示出了具有集成式电致动器118的伺服阀组件的另一实施例。除了下述几个不同之处以外，该实施例与图1-3中所示的实施例相同。实际上，组件118包括壳体120，该壳体中支撑有旋转式控制阀122。与图1-3中所示的实施例相同的是，壳体120可以是防爆等级为Div.1/1区(Zonel)的IP56壳体。
[0044]旋转式控制阀122包括静止套筒124，静止套筒124具有多个开口 128，所述静止套筒包围也具有多个开口 130的可旋转式阀芯126。开口 128、130在径向上等间距布置，从而可平衡该旋转式控制阀122。另外，与图1-3中所示的实施例相同的是，多个密封件158沿套筒124设置以使各开口 128、130相互隔开。通过使用减摩构件134，阀芯126可精确地同心保持在套筒124内。阀芯126连接到旋转式电致动装置132上，通过使用隔离密封件136,138使所述旋转式电致动装置保持干燥状态。
[0045]旋转式电致动装置132在该设计结构中是旋转螺线管。这种装置可靠性高，由于致动功率低，因此能大大节省电力成本。这种特定的旋转式电致动装置132可以是常闭式旋转螺线管，通过将电能供应给旋转式电致动装置132，可使旋转式控制阀120保持在常闭位置上。一中断电力供应，旋转式电致动装置132将使阀芯126旋转至所需位置上。本领域的普通技术人员将能意识到，用于电致动装置132的螺线管同样也可以是常开式结构。另夕卜，回位弹簧146也可被设置成，一旦出现功率损耗就使阀芯126返回到故障保护位置上。
[0046]现在参照图5，该设计结构中的阀芯126是组合式结构，与图1至3中的整体结构不同。阀芯126包括多个杯形阀构件150，它们通过焊接或足以保证阀芯126的功能性的任何其他机械连接方式连接到阀芯轴152上。阀芯轴152包括引导直径(pilot diameter)154，从而能接收每个杯形阀构件150的连接毂156连接到阀芯轴152上的部分。应认识到，从加工角度看，阀芯126的这种组合式组件比图1至3中所示的整体结构更容易制造、成本更低。
[0047]参照图6，每个杯形阀构件150包括光滑的内表面轮廓160，当引导流体流入每个杯形阀构件150中时，这种光滑内表面轮廓可使流动力降低。另外，阀芯126的每个开口 130均配置有径向朝内的波形开口面导入区域162，其也能降低流动力。每个波形开口面基本上光滑、圆弧过渡，这与界定开口外围的尖形边缘不同。导入区域162在薄的控制边缘190处终止，该控制边缘的厚度减小以降低流动力。在某些实施例中，控制边缘190的厚度大致为
0.015英寸至0.060英寸,优选大致为0.030英寸。已经发现,如果控制边缘的厚度小于大致0.015英寸，将会引起偏移和腐蚀，如果控制边缘的厚度大于大致0.060英寸，将会不适宜地引起流动力大。
[0048]类似地，现在参照图7，套筒124的每个开口 130包括径向朝外的开口面导入区域164，其也能降低流动力。与图1至3中所示的实施例相同的是，旋转式控制阀122可以被构造成具有两个控制开口，它们以180度间距布置。在旋转式控制阀122具有三个控制开口 122的实施例中，这些开口将以120度间距布置，依此类推。旋转式控制阀122可以配置成三通或四通阀结构。图4-7中示出了四通阀的实施例。
[0049]现在转向图8，示出了阀芯226的另一实施例。阀芯226的该实施例也可由单一坯料加工成整体式结构，这与阀芯26类似。与阀芯126类似，阀芯226的该实施例还包括厚度减小的控制边缘290，下面将对此进行更详细描述。
[0050]阀芯226包括形成在轴252上的多个阀构件250。最外侧的阀构件250包括基本上为槽型的开口 230a，位于中央的内侧阀构件250包括基本上为槽型的开口 230b。从图8所示，可看出开口 230a和230b均为不规则形状，下面将依次对它们进行讨论。
[0051]槽230a包括底缘270以及远离底缘270而延伸的侧缘272、274。侧缘272、274相对布置并间隔一定距离，一侧缘274包括沿其长度范围形成的小凹口 276。从图8中的最右侧阀构件250可看出，每个槽230a (更具体而言，侧缘274)是厚度减小的控制边缘290，其厚度大致为0.015英寸至0.060英寸,优选大致为0.030英寸。
[0052]槽230b也包括底缘280以及相对布置的侧缘282、284，两相对布置的侧缘282、284远离底缘280而延伸。一侧缘284包括沿其长度范围形成的小凹口 286。另外，侧缘284为厚度减小的控制边缘290，其厚度大致为0.015英寸至0.060英寸，优选大致为0.030英寸。另外，侧缘282不与侧缘284平行，其在圆角288处终止。
[0053]本领域的普通技术人员将能意识到，图1至3中所示的旋转式电致动装置32同样可与图4至7中的组合式阀芯126或图8中的阀芯266 —起使用。另外，具体体现为图4至7中的旋转式电致动装置132的旋转螺线管同样可与图1至3中的整体式阀芯结构26或图8中的阀芯226 —起使用。
[0054]如文中所述，与传统伺服阀相比，电致动器的设计结构精度要求更低、组装/测试时间更短，因此制造成本低。旋转式控制阀(整体)以旋转方式被平衡，因此其位置不会受到振动的不利影响。可使用双向、高力矩旋转式电致动构件来使旋转式控制阀旋转。由于力矩高且阀驱动力小，因此，在剪切油中的尘埃颗粒(污染物)的两个方向上的作用力极限高。因此，不需要回位弹簧在反向上产生力矩；或者，与线性电致动器相比，不需要回位弹簧在反向上产生作用力。
[0055]所有参考文献(包括在此引证的公开出版物、专利申请和专利)组合到文中作为参考，其效果正如每篇参考文献被单独、特别提到引入文中作为参考且在文中对每篇参考文献进行阐述一样。
[0056]在描述本发明的过程中(尤其在描述下面的权利要求书的过程中)，使用的“一”、“一个”、“所述”以及类似术语应解释为覆盖了单数和复数意义，除非文中另有所指或与文中内容明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”应解释为开放式术语(即，意为包括但并局限于)，除非另有所指。在文中对数值范围的描述仅是一种简略的表达方法，单独表示每个单独值落入该范围内，除非文中另有所指；每个单独值组合到说明书中正如其在文中被单独提到一样。可采用任何合适次序执行文中所述的所有方法，除非文中另有所指或与文中内容明显矛盾。文中使用的任何或所有实例或示例性术语(如，“例如”)仅用于更清楚阐明本发明，并没有限制本发明的范围，除非文中另有声明。说明书中的语言不应解释为表示实践本发明所必须的但未声明的任何构件。
[0057]在文中描述了本发明的优选实施例，包括本发明人已知的实施本发明的最佳方式。本领域的普通技术人员在阅读了前述内容之后将能明显看出这些优选实施例的变形形式。本发明人期望本领域的普通技术人员能合适地使用这些变形形式，本发明人期望能以不同于在此具体所述的方式来实施本发明。因此，在适用法律的允许范围内，本发明包括所附权利要求书中涉及的主题的所有改进形式和等同形式。另外，本发明包括上述元素的所有可能变形形式的任意组合，除非文中另有所指或与文中内容明显矛盾。
【权利要求】
1.一种阀组件，其包括: 壳体，其包括至少一个开口 ；以及 旋转阀，其设置在壳体内，该旋转阀包括: 外套筒，其具有至少一个开口，外套筒的所述至少一个开口与壳体的所述至少一个开口对齐； 阀芯，其可旋转地设置在所述外套筒内，该阀芯包括轴和沿该轴设置的至少一个阀构件，所述至少一个阀构件上形成有至少一个开口； 第一和第二减摩构件，它们支撑阀芯的所述轴的相对端；以及 旋转式电致动装置，其连接到所述轴的端部上，该旋转式电致动装置可被操作而使阀芯旋转，以使阀芯的所述至少一个开口选择性地与外套筒的所述至少一个开口对齐。
2.根据权利要求1的阀组件，其中，所述壳体、旋转式电致动装置、以及靠近旋转式电致动装置的集成式驱动电路板均符合Div.1/1区危险位置要求。
3.根据权利要求1的阀组件，其中，在所述外套筒的所述至少一个开口附近，该外套筒组合有径向朝外的波形开口面导入区域；在所述至少一个阀构件的所述至少一个开口附近，所述至少一个阀构件具有径向朝内的波形开口面导入区域；所述至少一个阀构件的所述至少一个开口的径向朝内的波形开口面导入区域在厚度减小的控制边缘处终止，该控制边缘的厚度大致为0.015英寸至0.060英寸。
4.根据权利要求3的阀组件，其中，该控制边缘的厚度大致为0.030英寸。
5.根据权利要求1的阀组件，其中，该阀芯是由单一坯料加工成的整体结构。
6.根据权利要求5的阀组件，其中，阀芯的所述至少一个开口包括底缘和一对相对的侧缘，该对侧缘远离底缘延伸。
7.根据权利要求6的阀组件，其中，该相对的侧缘中的一个侧缘是厚度减小的控制边缘，其厚度大致为0.015英寸至0.060英寸。
8.根据权利要求7的阀组件，其中，该控制边缘的厚度大致为0.030英寸。
9.根据权利要求1的阀组件，其中，阀芯为组合式结构，所述至少一个阀构件机械连接到所述轴上。
10.根据权利要求9的阀组件，其中，阀芯的所述轴包括至少一种引导直径，从而用于接收所述至少一个阀构件的毂。
11.根据权利要求1的阀组件，其中，所述旋转式电致动装置是有限转角力矩电机、带齿轮的无刷直流电机或螺线管中的一种。
12.根据权利要求1的阀组件，还包括回位弹簧，在旋转式电致动装置出现故障的情况下，该回位弹簧用于将阀芯偏压到故障保护位置上。
13.根据权利要求12的阀组件，其中，该回位弹簧连接到阀芯的所述轴的一端上，该端与所述轴的连接到旋转式电致动装置的那一端相对。
14.根据权利要求13的阀组件，其中，第一和第二减摩构件是第一和第二轴承，第一轴承沿阀芯的所述轴轴向设置在回位弹簧内侧，第二轴承沿阀芯的所述轴轴向设置在旋转式电致动装置内侧，其中，第一和第二轴承将阀芯同心地定位于所述外套筒内，使阀芯与所述外套筒之间的径向间隙大致为0.0005英寸至0.005英寸。
15.根据权利要求1的 阀组件，其中，旋转式电致动装置通过一个或更多个密封构件与阀组件的所有流体腔隔离开。
16.—种阀组件,其包括: 壳体；以及 设置在该壳体内的旋转阀，该旋转阀包括: 基本上为圆筒形的外套筒，该外套筒中贯穿有孔； 阀芯，其可旋转地同心设置在所述孔内，该阀芯包括轴和沿该轴设置的至少一个阀构件； 第一和第二减摩构件，第一减摩构件支撑所述轴的一端，第二减摩构件支撑所述轴的另一端，所述至少一个阀构件介置在第一减摩构件和第二减摩构件之间，其中，所述阀芯通过第一减摩构件和第二减摩构件相对于所述外套筒同心装配，使阀芯与外套筒之间的间隙大致为0.0005英寸至0.005英寸；以及 旋转式电致动装置，其连接到所述轴的靠近第一减摩构件和第二减摩构件之一的端部上，该旋转式电致动装置可被操作以选择性地使阀芯旋转。
17.根据权利要求16的阀组件，其中，第一减摩构件和第二减摩构件是深沟球轴承。
18.根据权利要求16的阀组件，其中，所述壳体、旋转式电致动装置、以及靠近旋转式电致动装置的集成式驱动电路板均符合Div.1/1区危险位置要求。
19.根据权利要求18的阀组件，其中，该旋转式电致动装置是有限转角力矩电机、带齿轮的无刷直流电机或螺线管中的一种。
20.根据权利要求16的阀组件，其中，该阀芯是由单一坯料加工而成的整体结构，阀芯的所述至少一个阀构件上形成有至少一个开口，该至少一个开口包括厚度大致为0.015英寸至0.060英寸的控制边缘。
21.根据权利要求16的阀组件，其中，该阀芯是组合式结构，所述至少一个阀构件机械连接到所述轴上，所述至少一个构件包括至少一个开口，该至少一个开口具有厚度大致为0.015英寸至0.060英寸的控制边缘。
22.根据权利要求16的阀组件，其中，旋转式电致动装置通过一个或更多个密封构件与阀组件的所有液流腔隔离开。
23.—种阀组件，其包括: 壳体；以及 设置在该壳体内的旋转阀，该旋转阀包括: 外套筒，其具有多个开口并界定旋转阀的中心线； 阀芯，其沿所述外套筒的中心线可旋转地同心设置在该外套筒内，该阀芯包括多个开口，外套筒的所述多个开口以及阀芯的所述多个开口径向等间距布置，使得阀芯上的压力载荷得以平衡； 第一减摩构件和第二减摩构件，第一减摩构件和第二减摩构件支撑轴的相对端；以及 旋转式电致动装置，该旋转式电致动装置连接到所述轴的靠近第一旋转式电致动装置和第二减摩构件之一的端部上，该旋转式电致动装置可被操作以选择性地使阀芯旋转。
24.根据权利要求23的阀组件，其中，第一旋转式电致动装置和第二减摩构件是深沟球轴承。
25.根据权利要求23的阀组件，其中，所述壳体、旋转式电致动装置、以及靠近所述旋转式电致动装置的集成式驱动电路板均符合Div.1/1区危险位置要求。
26.根据权利要求23的阀组件，其中，该旋转式电致动装置是有限转角力矩电机、带齿轮的无刷直流电机或螺线管中的一种。
27.根据权利要求23的阀组件，其中，该阀芯是由单一坯料加工而成的整体结构。
28.根据权利要求23的阀组件，其中，该阀芯是组合式结构，至少一个阀构件机械连接到所述轴上。
29.根据权利要求23的阀组件，其中，旋转式电致动装置通过一个或更多个密封构件与阀组件的所有液流 腔隔离开。
【文档编号】F15B13/04GK103814224SQ201280043501
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年9月9日
【发明者】K·E·格林伯, P·A·拉弗勒, J·P·沃克曼, J·J·比恩 申请人:伍德沃德公司