具有可調(diào)節(jié)的致動(dòng)力的薄膜致動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及致動(dòng)器，并且更具體地涉及具有可調(diào)節(jié)的致動(dòng)力的薄膜致動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]流體控制閥通常被分布在過程控制系統(tǒng)中，以便控制各種流體(例如，液體、氣體等)的流速和/或壓強(qiáng)。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)，以便移動(dòng)閥桿從而操作流體控制閥。典型地，致動(dòng)器桿的移動(dòng)使閥桿移動(dòng)從而將閥塞或流動(dòng)控制元件定位于閥內(nèi)。對(duì)于薄膜致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，輸入壓力(例如，加壓氣體、流體等)被施加到致動(dòng)器的腔以使得薄膜移動(dòng)。使得薄膜移動(dòng)必要的輸入壓力通常由多個(gè)參數(shù)來(lái)加以限定，該多個(gè)參數(shù)包括薄膜和彈簧選擇、元件公差、組件變化等。典型地，由致動(dòng)器控制的流量很大程度上被元件選擇和公差限定，因此導(dǎo)致致動(dòng)響應(yīng)(例如，致動(dòng)薄膜致動(dòng)器必要的輸入壓力)的顯著可變性。此外，由于通過流體控制閥的流量可能隨著時(shí)間變化(例如漂移)，由流體控制閥控制的操作流量需要在致動(dòng)器的使用壽命期間對(duì)致動(dòng)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種描述的示例性裝置包括耦接到致動(dòng)器的薄膜的彈簧座。該彈簧座接觸彈簧并耦接到桿上。該薄膜基于提供給薄膜的力移動(dòng)桿并且該桿用于控制流體閥。示例性裝置還包括調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)由彈簧提供給彈簧座的力的大小。
[0004]另一種描述的示例性裝置包括閥致動(dòng)器的薄膜。該薄膜基于提供給該薄膜的力移動(dòng)桿并且該桿控制流體閥。示例性裝置還包括耦接到薄膜的第一彈簧座以及與第一彈簧座相對(duì)的第二彈簧座接觸的調(diào)節(jié)器。該示例性裝置還包括在相對(duì)端接觸第一彈簧座和第二彈簧座的彈簧以及具有螺紋孔口用于容納調(diào)節(jié)器的螺紋部分的殼體。該調(diào)節(jié)器移動(dòng)第二彈簧座。
[0005]另一種描述的示例性裝置包括流體致動(dòng)器的閥桿，該閥桿基于提供給薄膜的力由薄膜移動(dòng)。該薄膜耦接到第一彈簧座。第一彈簧座被耦接到薄膜。示例性裝置還包括與調(diào)節(jié)器接觸的第二彈簧座。該調(diào)節(jié)器具有用于容納閥桿的中心孔口。示例性裝置還包括彈簧以在相對(duì)端接觸第一彈簧座和第二彈簧座以及具有螺紋中心孔口以容納調(diào)節(jié)器的螺紋部分的殼體。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1A為已知的反推式薄膜致動(dòng)器的橫截面圖。
[0007]圖1B為另一種反推式薄膜致動(dòng)器的橫截面圖，其具有可調(diào)節(jié)的彈簧。
[0008]圖2為已知的直接作用式薄膜致動(dòng)器的橫截面圖。
[0009]圖3為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例性反推式薄膜致動(dòng)器的橫截面圖。
[0010]圖4為示例性的直接作用式薄膜致動(dòng)器的橫截面圖。
[0011]圖5為另一種示例性雙作用式薄膜且彈簧伸長(zhǎng)的致動(dòng)器的橫截面圖。
[0012]圖6為另一種示例性雙作用式薄膜且彈簧縮回的致動(dòng)器的橫截面圖。
[0013]圖7為另一種示例性反推式薄膜致動(dòng)器的橫截面圖，該反推式薄膜致動(dòng)器具有可調(diào)節(jié)擋塊以限制彈簧座的行程。
[0014]附圖并不是按比例縮放的。相反的，為了使多個(gè)層和部位清楚，層的厚度可以在圖中被放大。在可能情形下，在附圖以及其說(shuō)明書中會(huì)使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或相似的部件。如本專利所使用的，任何部件(例如，層、薄膜、面積或板)為以任何方式定位(例如，定位、坐落、布置或形成在...之上等)在另一部件上意指該參考部件或者與另一部件接觸或者該參考部件在另一部件之上且一個(gè)或多個(gè)中間部件位于其間。任何部件與另一部件接觸意指沒有中間部件位于該兩個(gè)部件之間。
【具體實(shí)施方式】
[0015]許多已知的薄膜致動(dòng)器采用薄膜來(lái)接收輸入力以使閥桿移動(dòng)，這控制流體閥，因此改變通過流體閥的流體流動(dòng)特性。在直接作用式薄膜致動(dòng)器中，施加來(lái)自流體(例如，氣體、空氣等)輸入控制壓力使薄膜移動(dòng)從而使致動(dòng)器桿伸出。在反推式薄膜致動(dòng)器中，施加來(lái)自流體(例如，氣體、空氣等)的輸入控制壓力使薄膜向上移動(dòng)從而使致動(dòng)器桿縮回。一些已知的薄膜致動(dòng)器包括彈簧用以提供(例如，保持)給薄膜力以在控制壓力和致動(dòng)器桿位移之間限定希望的關(guān)系。歸因于包括彈簧和/或薄膜選擇、元件公差、制造差異等因素，這種關(guān)系可以變化。當(dāng)使用薄膜致動(dòng)器時(shí)，薄膜致動(dòng)器的特性還可以隨著時(shí)間改變(例如，漂移等)。此外，由于在致動(dòng)器被開啟用于服務(wù)和/或維護(hù)之前這些已知的系統(tǒng)缺少機(jī)構(gòu)或部件來(lái)降低彈簧負(fù)載，故當(dāng)薄膜致動(dòng)器拆裝時(shí)已知的薄膜致動(dòng)器將服務(wù)/維護(hù)人員暴露于完全或部分承載的彈簧。經(jīng)由外部露出的彈簧，一些已知的致動(dòng)器是能調(diào)節(jié)的。在惡劣環(huán)境條件(例如，高溫、高腐蝕性等)下，這種暴露于外部環(huán)境可能是不利的。
[0016]此處公開的示例性薄膜致動(dòng)器能以內(nèi)部定位的調(diào)節(jié)彈簧調(diào)節(jié)薄膜致動(dòng)器力。更具體地，此處描述的示例性裝置消除了為了通過薄膜和/或彈簧位移而調(diào)節(jié)力的需求，因此允許在現(xiàn)場(chǎng)和/或在制造場(chǎng)景中調(diào)節(jié)致動(dòng)力而不將調(diào)節(jié)彈簧暴露于例如外部環(huán)境。此外，公開的示例還使現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)能補(bǔ)償示例性薄膜致動(dòng)器的性能變化(例如，性能漂移、性能變化等)。結(jié)果，此處公開的示例消除了備有和/或庫(kù)存很多不同的彈簧和/或薄膜的需求來(lái)適應(yīng)不同應(yīng)用，從而潛在地改進(jìn)了利潤(rùn)邊際和/或供應(yīng)鏈的靈活性。此處公開的示例可以通過內(nèi)部定位調(diào)節(jié)彈簧提高調(diào)節(jié)彈簧的可靠性和/或使用壽命。通過將多種配置合并為單個(gè)庫(kù)存單元(SKU)而降低獨(dú)特元件的數(shù)量使存貨復(fù)雜性降低并簡(jiǎn)化了零件數(shù)量管理以及物料清單(BOM)跟蹤。SKU的降低還可使備件存貨減少以及使許多配置的供應(yīng)鏈管理綜合化。此外，此處公開的示例允許施加到薄膜的彈簧加載力在拆裝薄膜致動(dòng)器之前減小從而降低服務(wù)和/或維護(hù)員工被暴露于負(fù)載下的彈簧的可能性。
[0017]在一些示例中，彈簧可以接觸彈簧座，其可以被耦接到薄膜。彈簧座可具有調(diào)節(jié)器(例如，調(diào)節(jié)旋鈕)以移動(dòng)彈簧座，因此改變施加到薄膜上的彈簧力并因此改變需要移置薄膜的力的大小。為了易于接近該調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器可具有在薄膜致動(dòng)器外的接近點(diǎn)。例如，該接近點(diǎn)可以為例如到工具界面的六角形插座。
[0018]在一些示例中，薄膜致動(dòng)器可具有耦接到彈簧座的兩個(gè)或多個(gè)薄膜。其他示例可具有可調(diào)節(jié)的機(jī)械擋塊以限制彈簧座和/或薄膜移動(dòng)的范圍。
[0019]在描述上述的示例性薄膜致動(dòng)器之前，下面根據(jù)圖1A、圖1B和圖2簡(jiǎn)要地描述已知的薄膜致動(dòng)器。轉(zhuǎn)到圖1A，其示出了薄膜致動(dòng)器100的橫截面圖。致動(dòng)器100為反推式(例如，氣開式)薄膜致動(dòng)器，其包括上蓋(例如，殼體)102，該上蓋102以多個(gè)緊固件(例如，螺釘、螺栓、鉚釘?shù)?108、110耦接到下蓋(例如，殼體)104，前述緊固件沿著蓋102和104的外部邊緣以常規(guī)方式間隔開。薄膜112將蓋102、104內(nèi)的空間分成控制壓力腔114和大氣壓力腔116。該薄膜112在薄膜112的端部耦接到彈簧座118并且由蓋102、104定位(例如，限制(captured)、保持)。在一些示例中，緊固件108、110可穿過薄膜112的各自孔口。彈簧座118經(jīng)由緊固件122耦接到致動(dòng)器桿120。在示出的示例中，致動(dòng)器桿120耦接到流體控制閥的桿。具體地，致動(dòng)器桿120的位移使閥桿移動(dòng)從而通過定位或移動(dòng)流體控制閥的閥塞或流動(dòng)控制元件改變流體控制閥內(nèi)的流體流動(dòng)。
[0020]操作中，