專利名稱：致動(dòng)器、閥和方法
致動(dòng)器、閥和方法本發(fā)明涉及致動(dòng)器、閥和方法，具體地但不排他地涉及用于選擇性地引導(dǎo)液壓流體(hydraulic fluid)的旋轉(zhuǎn)閥。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器和閥是已知的且一種常見的應(yīng)用是將高壓液壓流體從液壓流體輸入口引導(dǎo)到多個(gè)不同輸出口中的一個(gè)，每個(gè)對應(yīng)于不同的應(yīng)用。為此，閥上的杠桿被手動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，以旋轉(zhuǎn)分配器，而分配器則將液壓流體引導(dǎo)到所期望的液壓輸出口。盡管相當(dāng)?shù)亓钊藵M意，但是能夠遠(yuǎn)程地操作致動(dòng)器將是優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種致動(dòng)器，包括內(nèi)構(gòu)件；外構(gòu)件，其圍繞內(nèi)構(gòu)件；內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件相對于彼此可旋轉(zhuǎn)；內(nèi)構(gòu)件包括與外構(gòu)件鄰接的向外延伸的突起；外構(gòu)件包括與內(nèi)構(gòu)件鄰接的向內(nèi)延伸的突起，所述突起在所述突起之間界定室； 且致動(dòng)器還包括與所述室連通的流體口。因而，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了液壓激活的致動(dòng)器，其可被遠(yuǎn)程激活。在本發(fā)明的特別的實(shí)施方式中，以空間高效率(space efficient)和成本有效的方式了提供了該致動(dòng)
ο內(nèi)構(gòu)件(不包括突起)優(yōu)選地為基本上圓形形狀，更優(yōu)選地為圓環(huán)形的。外構(gòu)件優(yōu)選地為圓環(huán)形的。
通常，內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件中僅一個(gè)旋轉(zhuǎn)并且另一個(gè)相對于外部主體靜止。優(yōu)選地，內(nèi)構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)，而優(yōu)選地外構(gòu)件相對于外部主體靜止。內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件中旋轉(zhuǎn)的那一個(gè)被稱為“旋轉(zhuǎn)構(gòu)件”。致動(dòng)器通常具有將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件耦合到外部裝置的機(jī)構(gòu)。例如，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可通過定位鍵固定到驅(qū)動(dòng)軸，而驅(qū)動(dòng)軸可延伸到外部主體之外且驅(qū)動(dòng)軸的端部在使用時(shí)固定到外部裝置。突起典型地延伸至內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件的整個(gè)軸向高度，軸線由內(nèi)構(gòu)件或外構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線定義。通常，圍繞內(nèi)構(gòu)件的周邊(circumference)界定兩個(gè)室，且這兩個(gè)室由兩個(gè)突起界定。例如，在一個(gè)位置，突起可間隔開90度，因而界定在突起之間的以大約90度延伸的第一室和以大約270度延伸的第二室。實(shí)際上，室將較少地取決于突起的徑向長度。優(yōu)選地，每個(gè)突起延伸30-60度，優(yōu)選地，40-50度。實(shí)際上，優(yōu)選地，內(nèi)構(gòu)件具有典型地彼此相對的兩個(gè)(或更多個(gè))向外延伸的突起，而且優(yōu)選地，外構(gòu)件具有典型地彼此相對的兩個(gè)(或更多個(gè))向內(nèi)延伸的突起。因而對于這樣的實(shí)施方式，在突起之間界定了四個(gè)(或更多個(gè))室。優(yōu)選地，流體口與每個(gè)室連通。典型地，該流體口或每個(gè)流體口是控制流體口 (control fluid port)。流體口可為入口或出口但兩者可優(yōu)選地為可操作的。在使用時(shí)，能通過所述口將液壓流體注入所述室或從所述室移走液壓流體。在正常操作中，這驅(qū)動(dòng)內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件的相對于彼此的旋轉(zhuǎn)。所產(chǎn)生的下文被稱為轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)與室的面積成比例，特別是與室的寬度，即內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件之間的距離成比例。通過在不同室之間交替注入，能使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)。然而，在可選的操作模式中，致動(dòng)器可被操作成逆向地工作，接收外力來使內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件相對于彼此旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生來自室的流體波動(dòng)(surge offluid)。在內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件中的每個(gè)中使用兩個(gè)突起是優(yōu)選的，因?yàn)檫@在使用時(shí)提供更平衡的旋轉(zhuǎn)力。也可增加另外的突起。經(jīng)常，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件被限于采用與室的數(shù)量對應(yīng)的數(shù)量的位置，并且因此對于需要轉(zhuǎn)子(rotor)采用更多位置的應(yīng)用來說，可以采用另外的突起。也能通過在內(nèi)構(gòu)件或外構(gòu)件內(nèi)或外套入另外的構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)另外的位置，如下文更詳細(xì)地描述的。優(yōu)選地，向內(nèi)延伸的突起和向外延伸的突起被布置成使得它們在向內(nèi)延伸的突起和向外延伸的突起之間交替。也就是說，優(yōu)選地，沒有相繼的兩個(gè)向內(nèi)延伸的突起或兩個(gè)向外延伸的突起。為了清楚起見，當(dāng)提到外構(gòu)件的向內(nèi)延伸的突起，或者內(nèi)構(gòu)件的向外延伸的突起時(shí)，下文提到的“另一構(gòu)件”為突起所鄰接的構(gòu)件，即分別為內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件。突起的鄰接另一構(gòu)件的部分被稱為(突起的)支承面。典型地，突起的支承面具有與另一構(gòu)件的形狀互補(bǔ)的形狀，通常為弧形。外構(gòu)件的向內(nèi)延伸的突起優(yōu)選地具有從其向外延伸的臺肩(shoulder)，優(yōu)選地從每個(gè)端部向外延伸的兩個(gè)臺肩。臺肩優(yōu)選地是突起的支承面的延續(xù)。因而，每個(gè)臺肩在臺肩、突起和外構(gòu)件之間界定槽。典型地，內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件為同心的。本文所用的旋轉(zhuǎn)通常指部分旋轉(zhuǎn)，即小于360度，因?yàn)槿D(zhuǎn)至少由內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件上的彼此鄰接的突起限制。優(yōu)選地，設(shè)置了保持機(jī)構(gòu)以在不打算旋轉(zhuǎn)時(shí)保持轉(zhuǎn)子處于靜止位置。保持機(jī)構(gòu)可為彈簧承載球(spring loaded ball)和止動(dòng)器(detent)，各設(shè)置在致動(dòng)器的靜止部分和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的一個(gè)上。例如，彈簧承載球可設(shè)置在下部主體上并且止動(dòng)器設(shè)置在轉(zhuǎn)子上。在激活轉(zhuǎn)子時(shí)，典型地產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩來克服由保持機(jī)構(gòu)施加的力?？蛇x地，包括了手動(dòng)杠桿作為備用件以在需要時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子。對于某些實(shí)施方式，加入了另外的構(gòu)件，其具有朝向內(nèi)構(gòu)件或外構(gòu)件延伸的突起且因而在另外的構(gòu)件和具有朝向另外的構(gòu)件延伸的額外的突起的內(nèi)構(gòu)件或外構(gòu)件之間界定了另外的室。應(yīng)意識到，另外的構(gòu)件的突起的方向?qū)⑷Q于另外的構(gòu)件是處在所謂的內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部還是處在所謂的外構(gòu)件外部。離另外的構(gòu)件最近的構(gòu)件，例如在另外的構(gòu)件被置于內(nèi)構(gòu)件內(nèi)部時(shí)所謂的內(nèi)構(gòu)件，被稱為其“毗鄰的構(gòu)件”。另外的構(gòu)件和其毗鄰的構(gòu)件之間的相對旋轉(zhuǎn)以與上面關(guān)于內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件描述的相同的方式動(dòng)作，且它們的優(yōu)選的和可選的特征應(yīng)被理解為是另外的構(gòu)件和其毗鄰的構(gòu)件的優(yōu)選的和可選的特征。實(shí)際上，可加入每個(gè)都相對于其毗鄰的構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的任何數(shù)量的另外的構(gòu)件。這樣的實(shí)施方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是增加了致動(dòng)器可利用的總的旋轉(zhuǎn)程度，因?yàn)閮H具有內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件且在每個(gè)上面具有優(yōu)選的兩個(gè)突起的較簡單的實(shí)施方式通常能旋轉(zhuǎn)小于180度。而且，能實(shí)現(xiàn)對于輸出口(output)的更離散的位置以控制外部裝置，例如閥。在使用時(shí)，由旋轉(zhuǎn)構(gòu)件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通常直接由跨越突起產(chǎn)生的壓差控制，并且因此通常直接由在突起和另一構(gòu)件之間實(shí)現(xiàn)的密封控制，該密封則取決于突起和另一構(gòu)件之間的間隙(clearance)。通常，間隙由使用彈性體密封件而消除，但是本發(fā)明的發(fā)明人優(yōu)選緊密地控制突起和另一構(gòu)件的尺寸，同時(shí)能管理任何泄流(leakage flow)和壓力損失。本發(fā)明的實(shí)施方式的一些益處在于它們在小的空間包圍中提供旋轉(zhuǎn)致動(dòng)，而不需要在內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件上的彈性體密封。因而，優(yōu)選地，在向外延伸的突起和外構(gòu)件之間不設(shè)置另外的密封件。而且優(yōu)選地，在向內(nèi)延伸的突起和內(nèi)構(gòu)件之間不設(shè)置另外的密封件。這與本領(lǐng)域中所接受的實(shí)踐形成明顯的對比，該實(shí)踐在兩個(gè)部件鄰接且相對于彼此運(yùn)動(dòng)的地方設(shè)置諸如0形圈密封件的密封件。本發(fā)明的實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)椴话ㄟ@樣的密封件，且這些密封件往往會在致動(dòng)器的其他部件之前磨損，所以可提高致動(dòng)器的壽命ο本發(fā)明人已經(jīng)提到，因?yàn)橹聞?dòng)器在性質(zhì)上是脈動(dòng)的，所以對于旋轉(zhuǎn)的持續(xù)僅需要壓差，因此僅需要臨時(shí)的動(dòng)態(tài)密封。因而，通過增加對突起的公差控制以及轉(zhuǎn)子和定子 (stator)的厚度和平度，這輔助致動(dòng)器提供充分高的轉(zhuǎn)矩和快速運(yùn)動(dòng)而不需要在轉(zhuǎn)子上使用彈性體密封件。每個(gè)突起和另一構(gòu)件之間的鄰接通常為非常緊密的公差(tolerance)。優(yōu)選地，突起和另一構(gòu)件之間小于0. 254cm,更優(yōu)選地小于0. 0254cm,特別是小于0. 00254cm,且可達(dá)到0. 000254cm或更小。間隙也可隨轉(zhuǎn)子直徑的尺寸(包括突起計(jì)算的)而改變。優(yōu)選地，突起和另一構(gòu)件之間的間隙小于轉(zhuǎn)子直徑的0. 25%，更優(yōu)選地小于0. 025%，且可小于0. 0025%。在使用時(shí)，可將致動(dòng)器連接到另一裝置以致動(dòng)所述裝置。致動(dòng)器可設(shè)置在套筒、機(jī)械鎖、閥或其他裝置上。致動(dòng)器也可用于通過凸輪軸將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還提供了包括致動(dòng)器以及至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口的閥。通常有一個(gè)入口。如果致動(dòng)器設(shè)置有閥，那么典型地，內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件中的至少一個(gè)包括分配器，分配器與入口和出口中的一個(gè)流體連通，且在第一位置和第二位置之間可旋轉(zhuǎn)，在第一位置， 分配器還與入口和出口中的另一個(gè)流體連通，并且在第二位置，與入口和出口中的所述另一個(gè)的流體連通被減小。因而，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了閥，包括至少一個(gè)入口 ；至少一個(gè)出口 ；內(nèi)構(gòu)件；外構(gòu)件，其圍繞內(nèi)構(gòu)件；其中內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件中的至少一個(gè)包括分配器，分配器與入口和出口中的一個(gè)流體連通，且在第一位置和第二位置之間可旋轉(zhuǎn)，在第一位置，分配器還與入口和出口中的另一個(gè)流體連通，并且在第二位置，與入口和出口中的所述另一個(gè)的流體連通被減小，內(nèi)構(gòu)件包括與外構(gòu)件鄰接的向外延伸的突起；
外構(gòu)件包括與內(nèi)構(gòu)件鄰接的向內(nèi)延伸的突起，所述突起在它們之間界定室；且閥還包括與所述室連通的流體口。通常，有一個(gè)入口。通常，分配器與入口流體連通，且在第一位置和第二位置之間可旋轉(zhuǎn)，在第一位置，分配器與出口連通，并且在第二位置，與所述出口的流體連通被減小。然而，對于較不優(yōu)選的可選的實(shí)施方式，分配器與出口流體連通，且在第一位置和第二位置之間可旋轉(zhuǎn)，在第一位置，分配器與入口連通，并且在第二位置，與所述入口的流體連通被減小。優(yōu)選地，內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件中的至少一個(gè)包括分配器，且優(yōu)選地內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件中的另一個(gè)為定子。定子典型地在使用時(shí)保持靜止。優(yōu)選地，外構(gòu)件為定子。優(yōu)選地，內(nèi)構(gòu)件包括分配器。在任何情況下，優(yōu)選地，包括分配器的構(gòu)件以兩個(gè)部分形成，一個(gè)部分包括分配器而另一個(gè)部分包括突起。各部分典型地在使用時(shí)保持在一起， 使得各部分之間的相對運(yùn)動(dòng)被防止。這樣的實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是突起的優(yōu)選的精確尺寸能在一個(gè)部分中被制造而分配器的內(nèi)部構(gòu)造可以在另一部分中被制造；本發(fā)明人認(rèn)為這比形成作為單一制造件的分配器和包括突起的部分效率更高。與所述至少一個(gè)入口 /出口的流體連通被減小的第二位置可為任何在使用中調(diào)節(jié)流體流出或流入入口 /出口的位置且因而閥可作為比例閥工作。然而，更優(yōu)選的實(shí)施方式，即流體連通被減小的位置，為分配器不與所述至少一個(gè)入口 /出口流體連通的位置且因此為基本上閥關(guān)閉的位置(valve-closed position)。因而，本發(fā)明的閥可起到開/關(guān)閥 (on/off valve)的作用。然而，更優(yōu)選地，有多于一個(gè)出口，且第二位置也打開與第二出口的流體連通，同時(shí)減小與第一出口的流體連通，優(yōu)選地停止與第一出口的流體連通。盡管通常有一個(gè)輸入口，但是可提供多個(gè)分離的出口，且優(yōu)選地加入分配器以旋轉(zhuǎn)，使得其能占據(jù)多于兩個(gè)位置，每個(gè)位置選擇性地與出口中的任一個(gè)連通。優(yōu)選地，內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件從同一個(gè)材料件(the same piece of material)切割。 以這種方式，厚度、平度和/或表面光潔度中的任何變化被最小化。因而，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了制造致動(dòng)器或閥的方法，該方法包括提供材料件(apiece of material)；從所述材料件切割第一構(gòu)件；以及從同一個(gè)材料件切割第二構(gòu)件。優(yōu)選地，通過輪廓切割(profile cutting)來切割材料。優(yōu)選地，切割是在單一的直線或平面中，即直接從任意位置“a”到任意位置“b”，進(jìn)入并典型地穿過材料件，且優(yōu)選地因此不會偏離所述直線或平面?？蛇M(jìn)行多次分別的切割。典型地，第一構(gòu)件在由被切割以形成第二構(gòu)件的區(qū)域包圍的區(qū)域從材料切割。優(yōu)選地，不需要研磨。優(yōu)選地，不需要銑削。優(yōu)選地，不需要刮面。優(yōu)選地，不進(jìn)行其他可能引入設(shè)置的不精確性和錯(cuò)位(set-up inaccuraciesand misalignment)并需要延長的加工時(shí)間的過程。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的公差，優(yōu)選地使用稱為放電加工(Electrical DischargeMachining) (EDM)的技術(shù)切割用于形成第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的材料件。該已知的但高度專業(yè)的技術(shù)能在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間提供合適的公差。EDM機(jī)器可從英國的考文垂的 Agie Charmilles Ltd 獲得。優(yōu)選地，由標(biāo)準(zhǔn)研磨工具鋼料切割材料件。該板材料容易利用(例如，來自英國的科比的RS Components)，其被預(yù)先制造為具有厚度、平度和粗糙度的非常緊密的公差。優(yōu)選地，已經(jīng)從同一個(gè)材料件切割的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件被標(biāo)記為一對且在同一個(gè)致動(dòng)器或同一個(gè)閥中使用。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的第三方面的致動(dòng)器包括相對于彼此可運(yùn)動(dòng)的，優(yōu)選地可旋轉(zhuǎn)的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的第三方面的致動(dòng)器包括第一構(gòu)件，第一構(gòu)件包括與第二構(gòu)件鄰接的突起。優(yōu)選地，第二構(gòu)件包括與第一構(gòu)件鄰接的突起。優(yōu)選地，所述突起在它們之間界定室，且優(yōu)選地，致動(dòng)器包括與所述室連通的流體□。優(yōu)選地，第一構(gòu)件為內(nèi)構(gòu)件。優(yōu)選地，第二構(gòu)件為外構(gòu)件。優(yōu)選地，因而致動(dòng)器或閥為根據(jù)本發(fā)明的較早方面的致動(dòng)器或閥，且根據(jù)本發(fā)明的第一方面和第二方面的優(yōu)選的和其他可選的特征被認(rèn)為是根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施方式的優(yōu)選的和可選的特征。對于包括相對于毗鄰的構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)的另外的構(gòu)件的實(shí)施方式，所有另外的構(gòu)件優(yōu)選地也由與所謂的內(nèi)構(gòu)件和所謂的外構(gòu)件相同的同一個(gè)材料件切割。這樣的技術(shù)的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于厚度、平度和/或表面光潔度中的任何變化被最小化。優(yōu)選地，該方法完全自動(dòng)化，因此內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件能容易地由大料板批量制造而不需要重新設(shè)定機(jī)器，從而最小化人工成本。通常，實(shí)施方式利用范圍為100-10，OOOpsi，優(yōu)選地200-5，OOOpsi，更優(yōu)選地 300psi至3，OOOpsi的室內(nèi)壓力操作?，F(xiàn)將僅通過示例且參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括致動(dòng)器的閥的分解圖；圖加是圖1閥的第二分解圖，沒有上部主體；圖2b是圖1閥的部分組裝視圖，沒有上部主體；圖2c是處于組裝狀態(tài)的圖1閥的透視圖；圖2d是處于第一旋轉(zhuǎn)位置的圖1閥的平面圖，其中為了圖示目的移除了上部主體；圖2e是處于第二旋轉(zhuǎn)位置的圖2d閥的平面圖；圖2f是處于第三旋轉(zhuǎn)位置的圖2e閥的平面圖；圖3是圖1閥的轉(zhuǎn)子元件的平面圖；圖如是圖1閥的定子元件的平面圖；圖4b是圖如中的區(qū)域B的放大視圖；圖fe是根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的可選的實(shí)施方式的分解圖；圖恥是處于組裝狀態(tài)的圖fe致動(dòng)器的透視圖；圖5c是處于第一旋轉(zhuǎn)位置的圖fe致動(dòng)器的平面圖，其中為了圖示目的移除了上部主體；圖5d是處于第二旋轉(zhuǎn)位置的圖5c致動(dòng)器的平面圖；以及圖k是處于第三旋轉(zhuǎn)位置的圖5c致動(dòng)器的平面圖。圖6示出一系列轉(zhuǎn)子220和定子226。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的包括致動(dòng)器12的閥10的分解圖。閥10具有與外部裝置 A和B (未顯示)的激活相對應(yīng)的兩個(gè)輸入或供給線路14a、14b;來自液壓泵(未顯示)的加壓線路13 ；和返回線路16。分配器18在其底面中接收線路13、Ha、14b、16并具有內(nèi)部管路(未顯示)，該內(nèi)部管路允許這些線路根據(jù)分配器18的旋轉(zhuǎn)位置而流體地連通，以選擇性地引導(dǎo)流體來激活外部裝置A或B中的一個(gè)。分配器18設(shè)置在基本上環(huán)形的轉(zhuǎn)子20中且分配器18的外周邊緣上的凹槽22位于設(shè)置在轉(zhuǎn)子20的內(nèi)面上的切口 M中以防止兩個(gè)部件之間的旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子20位于基本上環(huán)形的定子沈內(nèi)。轉(zhuǎn)子20具有從其外周邊緣向外延伸的兩個(gè)相對的突起觀，其鄰接定子26的內(nèi)面并與定子沈的內(nèi)面形成密封。定子沈具有兩個(gè)向內(nèi)延伸的突起30，這兩個(gè)向內(nèi)延伸的突起30與轉(zhuǎn)子20的外面形成密封。值得注意地，不需要諸如0形圈密封件的另外的密封件。因而，在轉(zhuǎn)子20和定子沈的各自的突起之間界定了室32a-32d(如圖2a-2d所示)，可從控制流體口 33a_33d將液壓流體加入室32a_32d中以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)，如下文更詳細(xì)地描述的。閥10固定于具有彈簧和彈簧承載球36的下部主體34，彈簧朝分配器推流體線路 13、Ha、14b、16，彈簧承載球36用于在分配器18的止動(dòng)器(未顯示)中的定位并且作用是當(dāng)轉(zhuǎn)矩未被激活時(shí)將分配器保持在靜止位置。在致動(dòng)機(jī)構(gòu)12上設(shè)置了上部主體40，且閥利用多個(gè)六角螺栓38固定在一起。設(shè)置了杠桿42作為備用件以在需要時(shí)允許手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子 20。圖加為閥10的進(jìn)一步的分解圖，并且圖2b示出部分組裝視圖。在圖2c中，示出了組裝過的閥10。能在圖2d中看到由轉(zhuǎn)子20的向外延伸的突起28和定子沈的向內(nèi)延伸的突起30 界定的室32a-32d。在圖2d所示的位置中，分配器18使輸入口 1 與進(jìn)給線路13對準(zhǔn)以及使輸入口 14b與返回線路16對準(zhǔn)，以激活外部裝置A而外部裝置B不活動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子20 靜止時(shí)，室32a-32d不受壓。為了旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子20和被包圍的分配器18，對控制口 32a、32c加壓且使口 32b、32d排氣。這產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩并使轉(zhuǎn)子20和分配器18在順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如圖加所示。定子沈和其上的向內(nèi)延伸的突起30在轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)期間保持靜止。轉(zhuǎn)子20繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到向外延伸的突起觀與向內(nèi)延伸的突起30鄰接，如圖加所示。隨后，可以使室32a、32c減壓。隨轉(zhuǎn)子20轉(zhuǎn)動(dòng)的分配器18因而對準(zhǔn)其內(nèi)部口以允許輸入口 14b與供給線路13連通，以及輸入口 1 與返回線路16連通，從而停止外部裝置A并激活外部裝置B。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式能用于液壓地激活旋轉(zhuǎn)閥以將供給流體從對應(yīng)于輸入口 14a的一個(gè)目的轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于輸入口 14b的另一目的。圖3更詳細(xì)地示出了轉(zhuǎn)子20，顯示了用于與分配器18和突起28的定位的切口 24。 圖如示出了具有向內(nèi)延伸的突起30的定子沈。在外周邊緣中設(shè)置了切口 45以用于定位用于組裝整個(gè)閥10的六角螺栓。如圖4b的放大視圖所示，突起30具有從其外邊緣延伸從而界定槽46的臺肩44。槽46和臺肩44防止當(dāng)在使用期間向內(nèi)延伸的突起和向外延伸的突起彼此鄰接時(shí)控制口 3加-32(1被堵住。為了制造定子沈和轉(zhuǎn)子20，根據(jù)本發(fā)明的另外的方面的特定的制造工藝是優(yōu)選的。定子沈和轉(zhuǎn)子20由同一個(gè)材料件或塊形成。該材料為精密研磨的扁材(具有各種厚度)，被充分地退火且適合于硬化而具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和耐磨性。厚度和平度公差典型地為+0.001〃 -0.001"。轉(zhuǎn)子20從研磨的工具鋼材的塊(未顯示)輪廓切割(profile-cut)而成，并且定子沈從圍繞已經(jīng)從其切割了轉(zhuǎn)子而留下的空隙的同一個(gè)塊輪廓切割而成。定子沈的外面的一部分(其代表在最初的材料塊中轉(zhuǎn)子件和定子件之間的縫隙)隨后被輪廓切割掉以留下定子26。這確保厚度、平度和表面光潔度中的變化最小。不需要研磨、銑削、刮面或其他過程。利用能在材料件中產(chǎn)生非常精確的輪廓切割的放電加工技術(shù)來執(zhí)行切割。圖6示出一系列轉(zhuǎn)子220和定子226，每對從同一個(gè)材料件上切割。在可選的實(shí)施方式中，首先從材料切割定子沈且隨后切割轉(zhuǎn)子20。在使用時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施方式是有益的，因?yàn)榕c定子或轉(zhuǎn)子20相接(interface) 的臺肩非?？拷?。這消除了對0形圈密封件的需要，且因此延長了致動(dòng)器的持久性。盡管在臺肩和相接的轉(zhuǎn)子20或定子之間需要某些非常小的間隙以允許其移動(dòng)， 但是通過該相接的任何泄漏能被控制，值得注意的是，致動(dòng)器將在旋轉(zhuǎn)期間僅處于動(dòng)壓力下。例如在上文的圖中顯示的本發(fā)明的實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)中的另一個(gè)是，突起圍繞轉(zhuǎn)子 20/定子沈的周邊均勻地間隔開。在可選的實(shí)施方式中，可在定子和轉(zhuǎn)子中的每個(gè)上設(shè)置三個(gè)或更多個(gè)突起。該均勻的間隔允許轉(zhuǎn)子和定子相對于其他部分是“浮起的(floating)，， 并且使驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的力在中心點(diǎn)平衡。轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)被致動(dòng)的部分，例如分配器，但是這兩個(gè)部分之間的間隙縫隙可比轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙大一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)數(shù)量級。這確保轉(zhuǎn)子/ 定子對是較大的組件內(nèi)的“浮起的”實(shí)體且確保諸如軸同心度、承載位置及其他的方面獨(dú)立于該設(shè)計(jì)。這極大地簡化了致動(dòng)器設(shè)計(jì)。而且，這降低了部件的磨損而且也降低了轉(zhuǎn)子將在旋轉(zhuǎn)期間粘住(stick)的可能性。而且，不需要可更換的彈性體密封件。由于轉(zhuǎn)子和定子對的浮起的性質(zhì)，部件磨損被顯著降低，結(jié)果是極大地延長了使用壽命。盡管優(yōu)選的是具有從轉(zhuǎn)子和定子中的每個(gè)延伸的多個(gè)突起，但是這不是必要的， 且圖fele示出了其中僅使用了從轉(zhuǎn)子和定子中的每個(gè)延伸的單個(gè)突起的致動(dòng)器的實(shí)施方式。圖5還涉及可耦合到其他物品而不只是耦合到閥的致動(dòng)器。應(yīng)意識到，上文圖中所示的實(shí)施方式能夠同等地適合于作為用于除了閥之外的物品的致動(dòng)器。圖fe示出了致動(dòng)器100的分解圖，包括具有向內(nèi)延伸的突起130的定子1 和具有向外延伸的突起128的轉(zhuǎn)子120，因而在突起1觀、130之間界定室13h、132b。其他部件包括軸137、側(cè)螺栓138、控制流體輸入口 135、上部主體140和下部主體134。
圖恥示出了已組裝的致動(dòng)器而圖5c為平面圖。致動(dòng)器5以相似于上文對于較前面的實(shí)施方式描述的的方式操作，即液壓流體通過控制口 133被加入且相對的控制口 13 被排氣。這使轉(zhuǎn)子120如所觀察到的在逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并旋轉(zhuǎn)軸137。圖5d示出10度旋轉(zhuǎn)并且圖5c示出90度旋轉(zhuǎn)。軸137能被附接到外部裝置，且旋轉(zhuǎn)用于激活開關(guān)、塊、套環(huán)或用于其他目的。因而，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了在有限空間中的能產(chǎn)生大量轉(zhuǎn)矩強(qiáng)度的低成本旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。能進(jìn)行改進(jìn)和修改而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種致動(dòng)器，包括內(nèi)構(gòu)件；外構(gòu)件，其圍繞所述內(nèi)構(gòu)件；所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件相對于彼此可旋轉(zhuǎn)；所述內(nèi)構(gòu)件包括與所述外構(gòu)件鄰接的向外延伸的突起；所述外構(gòu)件包括與所述內(nèi)構(gòu)件鄰接的向內(nèi)延伸的突起，所述突起在所述突起之間界定室；且所述致動(dòng)器還包括與所述室連通的流體口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中，所述內(nèi)構(gòu)件為可旋轉(zhuǎn)的，而所述外構(gòu)件相對于外部主體靜止。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其中，每個(gè)突起延伸30至60度，優(yōu)選地 40至50度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其中，所述內(nèi)構(gòu)件具有兩個(gè)或更多個(gè)向外延伸的突起，并且所述外構(gòu)件具有兩個(gè)或更多個(gè)向內(nèi)延伸的突起。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其中，所述突起和所述突起所鄰接的所述構(gòu)件之間小于0. 0025km，優(yōu)選地小于0. 000254cmo
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其中，加入了另外的構(gòu)件，所述另外的構(gòu)件具有朝所述內(nèi)構(gòu)件或所述外構(gòu)件延伸的突起且因而在所述另外的構(gòu)件和具有朝所述另外的構(gòu)件延伸的額外的突起的所述內(nèi)構(gòu)件或所述外構(gòu)件之間界定另外的室。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其中，所述致動(dòng)器用于通過凸輪軸將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成線性運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其中，在使用時(shí)，液壓流體被注入所述室以驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件的相對于彼此的旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其中，在使用時(shí)，外力使所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件相對于彼此旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生來自所述室的流體波動(dòng)。
10.一種閥，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，所述閥包括至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥，其中，所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件中的至少一個(gè)包括分配器，所述分配器與所述入口和所述出口中的一個(gè)流體連通，且在第一位置和第二位置之間可旋轉(zhuǎn)，在所述第一位置，所述分配器還與所述入口和所述出口中的另一個(gè)流體連通，并且在所述第二位置，與所述入口和所述出口中的所述另一個(gè)的流體連通被減小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥，其中，所述流體連通被減小的位置為所述分配器不與所述至少一個(gè)入口/出口流體連通的位置且因此基本上為閥關(guān)閉的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12中一項(xiàng)所述的閥，其中，所述分配器與所述入口流體連通，且在第一位置和第二位置之間可旋轉(zhuǎn)，在所述第一位置，所述分配器與所述出口連通，并且在所述第二位置，與所述出口的流體連通被減小。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的閥，其中，所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件中的至少一個(gè)包括分配器，且所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件中的另一個(gè)為定子，所述定子在使用時(shí)保持靜止。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的閥，其中，所述內(nèi)構(gòu)件包括所述分配器，而所述外構(gòu)件為所述定子。
16.一種制造致動(dòng)器或閥的方法，所述方法包括 提供材料件；從所述材料件切割第一構(gòu)件；以及從同一個(gè)材料件切割第二構(gòu)件， 所述材料通過輪廓切割進(jìn)行切割。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述切割是在單一的直線或平面中，直接從任意位置“a”到任意位置“b”，進(jìn)入并穿過所述材料件。
18.根據(jù)權(quán)利要求16和17中一項(xiàng)所述的方法，其中，進(jìn)行多次分別的切割。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中，利用稱為放電加工(EDM)的技術(shù)切割所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的方法，包括閥和分配器，其中，包括所述分配器的所述構(gòu)件以兩個(gè)部分形成，所述構(gòu)件的一個(gè)部分包括所述分配器并且所述構(gòu)件的另一部分包括所述突起。
全文摘要
本發(fā)明涉及致動(dòng)器、閥和方法。致動(dòng)器或閥包括內(nèi)構(gòu)件；圍繞通常可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)構(gòu)件的外構(gòu)件；內(nèi)構(gòu)件通常包括與外構(gòu)件鄰接的兩個(gè)間隔開的向外延伸的突起；外構(gòu)件通常包括與內(nèi)構(gòu)件鄰接的兩個(gè)向內(nèi)延伸的突起，所述突起在它們之間界定室；且致動(dòng)器還包括與所述室連通的流體口。致動(dòng)器/閥通常通過直的輪廓切割制成。實(shí)施方式提供了可遠(yuǎn)程操作的緊湊的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
文檔編號F16K11/06GK102162551SQ201110039168
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月15日
發(fā)明者喬治·申克拜爾, 卡爾·伍德, 魯尼·約恩森 申請人:國民油井華高英國有限公司