具有一体的密封件的致动器衬套组件的制作方法
【专利摘要】本文描述了具有一体的密封件的致动器衬套组件。示例性的致动器衬套组件包括具有容纳杆的中心孔的衬套和在所述衬套的一端的环形凹槽。所述环形凹槽围绕所述中心孔来限定柔性环以紧靠所述杆形成密封。
【专利说明】具有一体的密封件的致动器衬套组件
【技术领域】
[0001]本实用新型大体上涉及致动器，更具体地，涉及具有一体的密封件的致动器衬套。
【背景技术】
[0002]流体控制阀通常分布在过程控制系统中，用以控制不同流体(例如，液体、气体等)的流速和/或压力。流体控制阀组件典型地包括阀体、阀杆和致动器(例如，气动致动器)，致动器用于移动阀杆以操作流体控制阀。典型地，致动器杆的移动使得阀杆移动，以将阀塞或流动控制部件定位于阀内。在隔膜致动器的情形下，输入压力被施加到致动器的腔室以移动隔膜。可操作地耦接到隔膜的致动器杆随着隔膜并沿着衬套的中心孔移动。当杆在衬套内滑动时，衬套维持致动器杆和腔室之间的密封。
实用新型内容
[0003]为了解决现有技术中存在的当在相对冷的环境中操作时，O形环收缩并可能具有更少的柔性从而变得不能有效地提供密封以及在相对高温度的环境中，O形环可能表现永久压缩变形或者可能随着时间发生材料退化的技术问题，本实用新型的一个描述的示例性的装置包括具有用于容纳杆的中心孔的衬套和位于所述衬套的一端的环形凹槽。所述环形凹槽围绕所述中心孔来限定柔性环以紧靠所述杆形成密封。
[0004]有利的，所述环形凹槽用于容纳加压流体。
[0005]有利的，所述环形凹槽用于容纳弹簧。
[0006]有利的，所述环形凹槽包括用于保持所述弹簧的凹口。
[0007]有利的，所述装置还包括外表面，所述外表面具有凸起的环形部分以紧靠轭部的孔形成密封。
[0008]有利的，所述凸起的环形部分与所述衬套一体地形成。
[0009]有利的，所述柔性环被成形为逐渐变窄以与所述杆形成边缘接触。
[0010]有利的，所述柔性环被成形以与所述杆形成表面接触。
[0011]有利的，所述柔性环包括切口，以增加所述柔性环的柔性。
[0012]另一个描述的示例性的装置包括具有用于容纳杆的开口的衬套、固定到所述衬套的一端并围绕所述开口的一体的柔性部件以及围绕所述柔性部件的凹槽。所述凹槽用于接收力以朝着所述杆偏置所述柔性部件。
[0013]有利的，所述力由流体压力提供。
[0014]有利的，所述力由弹簧提供。
[0015]有利的，所述凹槽包括用于保持所述弹簧的凹口。
[0016]有利的，所述装置还包括外表面，所述外表面具有凸起的环形部分以紧靠轭部的孔形成密封。
[0017]有利的，所述凸起的环形部分与所述衬套一体地形成。
[0018]有利的，所述柔性部件被成形为逐渐变窄。
[0019]有利的，所述柔性部件包括铰链部分。
[0020]另一个描述的示例性的装置包括:用于引导杆的装置，所述用于引导杆的装置具有用于密封所述杆的表面的一体的柔性装置。
[0021 ] 有利的，所述用于密封的装置包括用于接收力的装置。
[0022]有利的，所述装置还包括用于密封轭部的装置。
[0023]本实用新型的示例性的装置取消了对于单独的密封件诸如O形环或其它类似部件的需求，由此充分地改进了紧靠杆的密封，特别是在相对冷或者高温度的环境中操作时。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1示出了已知的隔膜致动器。
[0025]图2示出了图1的已知的衬套和致动器轴组件的一部分的放大横截面视图。
[0026]图3示出了示例性的衬套的横截面视图。
[0027]图4示出了另一示例性的衬套的横截面视图。
【具体实施方式】
[0028]附图并非按照规定比例。相反地，为了说明多个层和区域，层的厚度可以在附图中放大。只要可能，在附图和下面的说明中使用的相同附图标记表示相同或相似的部分。如本实用新型中所使用的，应声明任何部分(例如，层、薄膜、区域或板)以任何方式布置于(例如，布置于、定位于、设置于或者形成于)另一部分上，意味着所涉及的部分或者与另一部分接触，或者所涉及的部分位于另一部分上，其间布置一个或多个中间部分。应声明任何部分与另一部分接触意味着这两部分之间没有中间层。
[0029]许多已知的致动器利用衬套来在致动器内引导杆并利用单独的柔性密封件诸如O形环来提供杆和衬套的内表面之间的密封，杆紧靠衬套滑动。然而，当在相对冷的环境中操作时，O形环收缩并可能具有更少的柔性。因此，在这种冷环境中，O形环变得不能有效地提供密封。另外，在相对高温度的环境中，O形环可能表现永久压缩变形或者可能随着时间发生材料退化。
[0030]这里描述的示例性的衬套可用来在隔膜致动器或任何其它具有滑杆或轴的装置中引导杆并紧靠杆密封。更具体地，示例性的衬套取消了对于单独的密封件诸如O形环或其它类似部件的需求，由此充分地改进了紧靠杆的密封，特别是在相对冷或者高温度的环境中操作时。另外，部件数目的减少可以减小设计复杂性和相关的成本。在一些示例中，衬套可以基本上是整体的，并且衬套的一端可具有凹槽或沟槽，其围绕衬套的孔形成一体的柔性环形结构。具体地，凹槽或沟槽可限定衬套的较薄的环形部分，该环形部分可响应于压力(例如，控制致动器或其它装置的流体压力)而弯曲，以使柔性环接合并密封杆，相对于O形环具有减小的摩擦。为了增强由衬套提供的密封，柔性环形结构可以被成形为逐渐变窄，使得柔性环形结构的内表面与杆的外表面形成边缘接触。
[0031]在一些示例中，衬套的凹槽可包括弹簧或其它偏置元件，以推动柔性环形结构来接合杆。这种弹簧可附加地使用，或者替换加压流体以在柔性环形结构和杆之间产生足够的密封力。在一些示例中，衬套可另外在衬套的外表面上包括凸起的环形部分，以紧靠衬套被压入其中的孔形成密封。例如，凸起的环形部分可与衬套的本体一体形成，并且尺寸适于提供与衬套被压入其中的孔(例如，致动器轭部的孔)的过盈配合。
[0032]在描述上面提到的示例性的衬套之前，下面结合图1和图2提供已知的密封装置的简要描述。转向图1，提供了隔膜致动器100的横截面视图。致动器100包括上壳体102和下壳体104，上壳体102以常规方式通过沿着上壳体102和下壳体104的外边缘间隔的多个紧固件108、110耦接到下壳体104。隔膜112被限制在上壳体102和下壳体104之间并将上壳体102和下壳体104中的空间分成控制压力腔室114和大气压力腔室116。入口117供给加压流体到控制压力腔室114。上隔膜板118和下隔膜板120通过紧固件124将隔膜112耦接到致动器杆122。轭部125通过多个紧固件126、128耦接到下壳体104。弹簧130被限制在下弹簧座132和上弹簧座133之间。致动器杆122通过弹簧调节器134耦接到下弹簧座132，并且如结合图2更详细所述，致动器杆122被密封以防止经由密封组件150从控制压力腔室114的泄漏。
[0033]图2是图1的隔膜致动器100的密封组件150的放大横截面视图。如图2中所示，衬套200通过卡环202被保持在轭部125的孔201中。致动器杆122被迫在衬套200的中心孔204中滑动。当致动器杆122沿着中心孔204的轴线移动时，限制在衬套200的各个环形凹口 210、212中的润滑的O形环被压缩并紧靠致动器杆122维持密封。另外，衬套200通过压缩限制在衬套200的另一个环形凹口 216中的另一个O形环214来密封轭部125。
[0034]图3是示例性的衬套300的横截面视图，其取消了使用例如图1和图2中所示的已知的密封组件150中所示的O形环等单独密封件的需求。参见图3，衬套300具有容纳致动器杆122的中心孔302，致动器杆122被迫沿着中心孔302的轴线滑动。衬套300在表面304,306和307处被保持在轭部125中。衬套300的顶表面308由卡环202限制。
[0035]衬套300还包括在一端的环形凹槽310，以限定围绕孔302的柔性环312并紧靠致动器杆122形成密封。环形凹槽312可接收偏置元件和/或力，例如加压流体，以朝着致动器杆122偏置柔性环312。该偏置使得在本实施例中与衬套300 —体的密封部分313密封接合致动器杆122，并由此基本消除了衬套300和致动器杆122之间的泄漏。柔性环312可具有逐渐变窄部314，如图3中所示，使得柔性环312的密封部分313与致动器杆122形成边缘接触。柔性环312还可包括附加的切口 316，以增加柔性环312的柔性。在一些示例中，例如当使用隔膜致动器时，施加到入口 117以移动隔膜的输入压力还可用来同时移动柔性环312，以在致动器100的操作中形成(或者帮助形成)致动器杆122和柔性环312的密封部分313之间密封。
[0036]衬套300还提供紧靠轭部125的密封。在一个示例中，凸起的环形部分318可被设置来通过过盈配合紧靠轭部125的孔201提供密封。在另一个示例中，环形凹槽310的深度可被增加，以将环形凹槽310布置在凸起的环形部分318附近，从而在环形凹槽310中存在加压流体或者其它偏置元件时提供附加的密封力。衬套300可由许多材料制成，包括但不限于金属、塑料或者任何其它合适的材料。
[0037]图4示出了另一个示例性的衬套400的横截面视图。如图4中所示,衬套400具有容纳致动器杆122的中心孔402和围绕中心孔402以限定柔性环406的环形凹槽404。环形凹槽404容纳弹簧408，弹簧408保持在凹口 410中。弹簧408的尺寸适于通过充足的力来相对致动器杆122向内推动柔性环406，以在柔性环406和致动器杆122之间形成密封。弹簧408可以是任何适当类型的弹簧，包括但不限于盘簧或者杯型弹簧。可替换地，使用O形环来替换弹簧408。图4的示例描述了用于将O形环限制在外表面414和轭部125之间的外表面414中的外部环形凹口 412。然而，可代替使用其它的密封技术，包括结合图3的示例性的衬套300描述的示例性的凸起的环形部分318。
[0038]如上所述，弹簧408通过这样的方式由环形凹槽404中的凹口 410保持，使得弹簧408展开并因此保持弹簧408受拉。弹簧408中的拉力朝着致动器杆122移动柔性环406，以推动在本实施例中与衬套400 —体的密封部分416紧靠致动器杆122，由此当致动器杆122沿着中心孔402移动时，基本消除了衬套400和致动器杆122之间的泄漏。在一个实施例中，柔性环406还可具有逐渐变窄部418，其限定密封部分416与致动器杆122形成边缘接触。在另一个实施例中，柔性环406还可包括切口 420，以增加柔性环406的柔性。
[0039]尽管这里已经描述了某些示例性的装置，但是本实用新型的范围并不限于此。相反地，本实用新型覆盖了在文字上或者在等同原则下落入所附权利要求的范围内的所有方法、装置和制造物品。
【权利要求】
1.一种具有一体的密封件的致动器衬套组件，其特征在于，包括: 衬套，其具有容纳杆的中心孔；以及 环形凹槽，其位于所述衬套的一端并围绕所述中心孔以限定柔性环，所述柔性环紧靠所述杆形成密封。
2.根据权利要求1所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述环形凹槽用于容纳加压流体。
3.根据权利要求1所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述环形凹槽用于容纳弹簧。
4.根据权利要求3所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述环形凹槽包括用于保持所述弹簧的凹口。
5.根据权利要求1所述的致动器衬套组件，其特征在于，还包括外表面，所述外表面具有凸起的环形部分以紧靠轭部的孔形成密封。
6.根据权利要求5所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述凸起的环形部分与所述衬套一体地形成。
7.根据权利要求1所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述柔性环被成形为逐渐变窄以与所述杆形成边缘接触。
8.根据权利要求1所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述柔性环被成形以与所述杆形成表面接触。
9.根据权利要求1所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述柔性环包括切口，以增加所述柔性环的柔性。
10.一种具有一体的密封件的致动器衬套组件，其特征在于，包括: 衬套，其包括容纳杆的开口 ；以及 一体的柔性部件，其固定到所述衬套的一端并围绕所述开口 ；以及 凹槽，其围绕所述柔性部件，其中所述凹槽用于接收力以朝着所述杆偏置所述柔性部件。
11.根据权利要求10所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述力由流体压力提供。
12.根据权利要求10所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述力由弹簧提供。
13.根据权利要求12所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述凹槽包括用于保持所述弹簧的凹口。
14.根据权利要求10所述的致动器衬套组件，其特征在于，还包括外表面，所述外表面具有凸起的环形部分以紧靠轭部的孔形成密封。
15.根据权利要求14所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述凸起的环形部分与所述衬套一体地形成。
16.根据权利要求10所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述柔性部件被成形为逐渐变窄。
17.根据权利要求10所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述柔性部件包括铰链部分。
18.一种具有一体的密封件的致动器衬套组件，其特征在于，包括: 用于引导杆的装置，所述用于引导杆的装置具有用于密封所述杆的表面的一体的柔性>j-U ρ?α装直。
19.根据权利要求18所述的致动器衬套组件，其特征在于，所述用于密封的装置包括用于接收力的装置。
20.根据权利要求18所述的致动器衬套组件，其特征在于，还包括用于密封轭部的装置。
【文档编号】F16K41/04GK203979630SQ201420317318
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2013年6月10日
【发明者】T·F·杰克逊, M·J·贝尔 申请人:费希尔控制国际公司