概括地說(shuō)，本公開內(nèi)容涉及運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，更具體地說(shuō)，涉及用于具有封閉構(gòu)件的流動(dòng)控制閥中的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，其中封閉構(gòu)件沿與致動(dòng)器所提供的輸出力不平行的軸移動(dòng)。

背景技術(shù)：

商業(yè)和工業(yè)過(guò)程通常使用控制閥的系統(tǒng)來(lái)控制通過(guò)過(guò)程工廠的過(guò)程流體的流動(dòng)。許多過(guò)程控制閥(包括帶螺紋的內(nèi)部閥、調(diào)節(jié)器或其它控制裝置)需要致動(dòng)器，以將閥內(nèi)部的流動(dòng)控制元件置于期望位置?？刂圃D(zhuǎn)而控制通過(guò)閥的過(guò)程流體的流動(dòng)。在許多應(yīng)用中，致動(dòng)器直接安裝到閥主體并連接到閥桿，閥桿轉(zhuǎn)而操作地耦接到流動(dòng)控制元件(例如，封閉構(gòu)件)。取決于閥的類型，閥致動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿或者在線性方向上移動(dòng)閥桿。

在各種應(yīng)用中，閥設(shè)計(jì)者可能期望將一種類型的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成另一種類型的運(yùn)動(dòng)。例如，一些應(yīng)用需要將在一個(gè)方向上的平移移動(dòng)轉(zhuǎn)換成在另一個(gè)方向上的平移移動(dòng)。一個(gè)此類應(yīng)用的示例是軸向流動(dòng)閥，其中軸向流動(dòng)閥需要將流動(dòng)通道外部的電源所生成的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成流動(dòng)通道內(nèi)部的部件的軸向移動(dòng)。其它的示例在行業(yè)中已知。

圖1示出了已知的軸向流動(dòng)閥100的示例。軸向流動(dòng)閥100包括延伸通過(guò)閥主體120的流動(dòng)通道110。封閉構(gòu)件130位于流動(dòng)通道110內(nèi)部，以選擇性地開啟和閉合流動(dòng)通道110。封閉構(gòu)件130可沿流動(dòng)通道110的中心軸在閉合位置與開啟位置之間移動(dòng)，其中閉合位置防止通過(guò)流動(dòng)通道110的流體流動(dòng)，開啟位置允許通過(guò)流動(dòng)通道110的流體流動(dòng)。由位于流動(dòng)通道110內(nèi)的驅(qū)動(dòng)線性齒條140和被驅(qū)動(dòng)線性齒條150的相互作用來(lái)提供封閉構(gòu)件130的軸向移動(dòng)。殼體155保護(hù)驅(qū)動(dòng)齒條140和被驅(qū)動(dòng)線性齒條150免受流動(dòng)通過(guò)流動(dòng)通道110的流體。由流動(dòng)通道110外部的線性致動(dòng)器(沒(méi)有示出)來(lái)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒條140。驅(qū)動(dòng)齒條140的齒輪160嚙合地接合被驅(qū)動(dòng)線性齒條150的齒輪170。驅(qū)動(dòng)齒條140的線性運(yùn)動(dòng)使被驅(qū)動(dòng)線性齒條150沿軸向方向移動(dòng)。

將封閉構(gòu)件130置于圖1的開啟位置需要使被驅(qū)動(dòng)線性齒條150的后端175遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)齒條140移動(dòng)。需要?dú)んw155的擴(kuò)大的后端180，以在該位置中容納被驅(qū)動(dòng)線性齒條150的后端175。殼體155的擴(kuò)大的后端180影響流動(dòng)通道110中的流體流動(dòng)，并且還增加了制造殼體155和/或閥主體120的成本和復(fù)雜性。圖1中所示出的布置的另一結(jié)果是丟失了對(duì)齒條160、170的軸向運(yùn)動(dòng)，并且在該布置中所產(chǎn)生的摩擦使得需要更大的線性致動(dòng)器。因此，延長(zhǎng)齒條140、150的長(zhǎng)度，以便達(dá)到封閉構(gòu)件130的期望的行程距離。這進(jìn)一步增加了殼體155和閥主體120的大小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)第一示例性方面，一種閥包括：閥主體，所述閥主體包括流動(dòng)通道；以及封閉構(gòu)件，所述封閉構(gòu)件能夠在閉合位置與開啟位置之間移動(dòng)，其中所述封閉構(gòu)件位于所述閉合位置時(shí)，防止通過(guò)所述流動(dòng)通道的流體流動(dòng)，所述封閉構(gòu)件位于所述開啟位置時(shí)，允許通過(guò)所述流動(dòng)通道的流體流動(dòng)。所述閥還包括第一孔口，所述第一孔口與第二孔口流體連通；以及第三孔口，所述第三孔口與所述第二孔口流體連通。第一單作用氣缸能夠在所述第一孔口內(nèi)沿第一軸移動(dòng)。雙作用氣缸耦接到所述封閉構(gòu)件并且能夠在所述第二孔口內(nèi)沿第二軸移動(dòng)。第二單作用氣缸能夠在所述第三孔口內(nèi)沿第三軸移動(dòng)。所述第二軸不平行于所述第一軸和所述第三軸。所述第一單作用氣缸被配置為：在所述雙作用氣缸的一側(cè)上施加液壓或氣動(dòng)壓力，以在使得所述封閉構(gòu)件移動(dòng)到所述閉合位置和所述開啟位置中的一個(gè)位置的方向上、沿所述第二軸移動(dòng)所述雙作用氣缸。所述第二單作用氣缸被配置為：在所述雙作用氣缸的相對(duì)側(cè)上施加液壓或氣動(dòng)壓力，以在使得所述封閉構(gòu)件移動(dòng)到所述閉合位置和所述開啟位置中的另一個(gè)位置的相對(duì)方向上、沿所述第二軸移動(dòng)所述雙作用氣缸。

根據(jù)第二示例性方面，公開了一種用于與控制閥一起使用的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。所述運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置包括：第一孔口，所述第一孔口與第二孔口流體連通；第一液壓氣缸，所述第一液壓氣缸能夠在所述第一孔口內(nèi)沿第一軸移動(dòng)；以及第二液壓氣缸，所述第二液壓氣缸能夠在所述第二孔口內(nèi)沿第二軸移動(dòng)。所述第一軸與所述第二軸不平行。所述第一液壓氣缸液壓地耦接到所述第二液壓氣缸，以使得所述第一液壓氣缸沿所述第一軸的移動(dòng)引起所述第二液壓氣缸沿所述第二軸的移動(dòng)。第三孔口與所述第二孔口流體連通。第三液壓氣缸能夠在所述第三孔口內(nèi)沿第三軸移動(dòng)。所述第三液壓氣缸液壓地耦接到所述第二液壓氣缸并且機(jī)械地耦接到所述第一液壓氣缸。

根據(jù)第三示例性方面，公開了一種用于對(duì)閥進(jìn)行操作的方法。所述方法包括：沿第一軸移動(dòng)第一單作用氣缸，以在雙作用氣缸的一側(cè)上施加液壓或氣動(dòng)壓力，以便沿第二軸移動(dòng)所述雙作用氣缸，從而所述閥閉合。所述方法還包括：沿第三軸移動(dòng)第二單作用氣缸，以在所述雙作用氣缸的相對(duì)側(cè)上施加液壓或氣動(dòng)壓力，以便沿所述第二軸移動(dòng)所述雙作用氣缸，從而使所述閥開啟。所述第二軸不平行于所述第一軸和所述第三軸。

進(jìn)一步根據(jù)前述第一、第二或第三方面中的任何一個(gè)或多個(gè)方面，所述閥、所述運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置和/或所述方法可以進(jìn)一步包括以下優(yōu)選形式中的任何一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選形式。

在一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第一單作用氣缸機(jī)械地耦接到所述第二單作用氣缸，以使得：(i)所述第一單作用氣缸朝向所述第二軸的移動(dòng)引起所述第二單作用氣缸遠(yuǎn)離所述第二孔口的移動(dòng)，以及(ii)所述第一單作用氣缸遠(yuǎn)離所述第二孔口的移動(dòng)引起所述第二單作用氣缸朝向所述第二軸的移動(dòng)。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第一單作用氣缸通過(guò)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件機(jī)械地耦接到所述第二單作用氣缸。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第三孔口包括與所述第二孔口流體連通的第一端和排放到大氣的第二端。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，在所述第一單作用氣缸中形成槽并且所述槽被配置為能夠滑動(dòng)地接收所述至少一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件的端部。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述至少一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件具有被布置在所述第一軸與所述第三軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述雙作用氣缸包括活塞和桿，所述桿在所述活塞與所述封閉構(gòu)件之間延伸，并且所述第一孔口與所述第二孔口的第一端流體連通，所述第三孔口與所述第二孔口的第二端流體連通，并且所述雙作用氣缸的所述活塞被布置在所述第二孔口的第一端與所述第二孔口的第二端之間。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第一軸與所述第三軸平行。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，致動(dòng)器被配置為沿所述第一軸移動(dòng)所述第一單作用氣缸。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第一液壓氣缸機(jī)械地耦接到所述第三液壓氣缸，以使得：(i)所述第一液壓氣缸朝向所述第二軸的移動(dòng)引起所述第三液壓氣缸遠(yuǎn)離所述第二孔口的移動(dòng)，以及(ii)所述第一液壓氣缸遠(yuǎn)離所述第二孔口的移動(dòng)引起所述第三液壓氣缸朝向所述第二軸的移動(dòng)。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第一液壓氣缸通過(guò)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件機(jī)械地耦接到所述第三液壓氣缸。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述至少一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件具有被布置在所述第一軸與所述第三軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，在所述第一液壓氣缸中形成槽并且所述槽被配置為能夠滑動(dòng)地接收所述至少一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件的端部。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第三孔口包括與所述第二孔口流體連通的第一端和排放到大氣的第二端。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第一軸與所述第三軸平行。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，將所述第一單作用氣缸機(jī)械地耦接到所述第二單作用氣缸，以使得在一個(gè)方向上移動(dòng)所述第一單作用氣缸引起所述第二單作用氣缸在相對(duì)方向上移動(dòng)。

在另一個(gè)優(yōu)選形式中，所述第一單作用氣缸通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件機(jī)械地耦接到所述第二單作用氣缸。

附圖說(shuō)明

圖1描繪了包含驅(qū)動(dòng)齒條140的、已知的軸向流動(dòng)閥100的橫截面視圖。

圖2a示出了在柱塞向下操作期間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200。

圖2b示出了在柱塞向上操作期間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200。

圖3是軸向流動(dòng)閥300的剖視圖，其中軸向流動(dòng)閥300包含兩個(gè)雙作用氣缸320、330以用于開啟和閉合軸向流動(dòng)閥300。

圖4a描繪了在用于閉合軸向流動(dòng)閥300的柱塞向下操作的開始處圖3的軸向流動(dòng)閥300的橫截面視圖。

圖4b是在用于開啟軸向流動(dòng)閥300的柱塞向上操作的開始處圖3的軸向流動(dòng)閥300的橫截面視圖。

圖5a是在柱塞向下操作期間運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。

圖5b是在柱塞向上操作期間運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400的橫截面視圖。

具體實(shí)施方式

概括地說(shuō)，本公開內(nèi)容涉及用于將在一個(gè)方向上的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成在另一個(gè)方向上的移動(dòng)的裝置和方法。如下面更詳細(xì)描述的，可以通過(guò)各種液壓和/或機(jī)械耦接來(lái)完成該轉(zhuǎn)換，并且可以涉及閉合液壓回路和/或排放液壓回路?？梢栽诟鞣N應(yīng)用中(其中驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(例如，致動(dòng)器)所提供的力與被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(例如，閥封閉構(gòu)件)的移動(dòng)路徑不對(duì)準(zhǔn))實(shí)現(xiàn)本文所公開的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置和方法。以下描述應(yīng)當(dāng)被解釋為僅是示例性的，并不描述本發(fā)明的每個(gè)可能的實(shí)施例，這是因?yàn)槊枋雒總€(gè)可能的實(shí)施例即使有可能也將是不實(shí)際的。可以使用現(xiàn)有技術(shù)或者本專利的遞交日之后開發(fā)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)替代的實(shí)施例，其中這些替代的實(shí)施例將仍然落入限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

現(xiàn)在參考附圖，圖2a和圖2b描繪了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200將沿第一軸a1的平移移動(dòng)轉(zhuǎn)換成沿第二軸a2的平移移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200包括主體210，其中主體210具有第一孔口212、第二孔口214和第三孔口216?？卓?12、214和216彼此流體連通并且形成閉合回路。第一雙作用氣缸220位于第一孔口212中，并且第二雙作用氣缸230位于第二孔口214中。第一雙作用氣缸220沿第一軸a1移動(dòng)，并且第二雙作用氣缸230沿第二軸a2移動(dòng)。致動(dòng)器240沿第一軸a1驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸220。液體(例如，液壓液體)或氣體填充第一孔口212、第二孔口214和第三孔口216。第一雙作用氣缸220充當(dāng)柱塞，該柱塞將液體或氣體推抵在第二雙作用氣缸230，并且由此使第二雙作用氣缸230沿第二軸a2移動(dòng)。

第一雙作用氣缸220包括沿第一軸a1對(duì)準(zhǔn)的第一桿222和第一活塞224。第一桿222和第一活塞224可以一體式地形成或者形成為通過(guò)例如螺紋連接來(lái)附接的單獨(dú)部件。第一活塞224可以是圓柱形并且具有d1的直徑?；钊?24具有面向相對(duì)方向的第一端表面226和第二端表面228。如圖2a中所示出的，當(dāng)線性致動(dòng)器240在向下方向上驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸220時(shí)，第一端表面226推動(dòng)第一孔口212中的液體或氣體。如圖2b中所示出的，當(dāng)線性致動(dòng)器240在向上方向上驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸220時(shí)，第一活塞224的第二端表面228推動(dòng)第一孔口212中的液體或氣體。氣缸220是雙作用氣缸，這是因?yàn)闅飧?20采用第一端表面226和第二端表面228在相對(duì)方向上推動(dòng)第一孔口212中的液體或氣體。

第一活塞224密封地并且可滑動(dòng)地接合第一孔口212的周向表面242。這是通過(guò)例如圍包在第一活塞224的周向表面246周圍的o形環(huán)244來(lái)實(shí)現(xiàn)的。周向表面246可以包括環(huán)形槽以用于保持o形環(huán)244。在一個(gè)實(shí)施例中，第一活塞224包括位于多個(gè)對(duì)應(yīng)的環(huán)形槽中的多個(gè)o形環(huán)244。o形環(huán)244阻止液體或氣體在第一活塞224周圍通過(guò)。這使得第一活塞224能夠在第一活塞224的一側(cè)上產(chǎn)生正壓力，并且在第一活塞224的另一側(cè)上產(chǎn)生負(fù)壓力，反之亦然。

以與第一雙作用氣缸220類似的方式來(lái)配置第二雙作用氣缸230。第二雙作用氣缸230包括沿第二軸a2對(duì)準(zhǔn)的第一桿232和第二活塞234。第一桿232和第二活塞234可以例如通過(guò)螺紋連接來(lái)附接，或者它們可以一體式地形成為單一結(jié)構(gòu)。第二活塞234可以具有圓柱形并且具有d2的直徑。第二活塞234的相對(duì)端包括第一端表面236和第二端表面238。如圖2a中所示出的，當(dāng)在向下方向上驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸230時(shí)，第二孔口214中的液體或氣體推動(dòng)第一端表面236。當(dāng)以如圖2b中所示出的方式在向上方向上驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸230時(shí)，第二孔口214中的液體或氣體推動(dòng)第二端表面238。第一雙作用氣缸230是雙作用氣缸，這是因?yàn)榈谝欢吮砻?36和第二端表面238允許在相對(duì)方向上推動(dòng)第一雙作用氣缸230。

第二活塞234密封地并且可滑動(dòng)地接合第二孔口214的周向表面252?？梢蕴峁﹐形環(huán)254，以密封地并且可滑動(dòng)地接合第二活塞234和第二孔口214的周向表面252。o形環(huán)254可以位于第二活塞234的周向表面256中的環(huán)形槽中。在一個(gè)實(shí)施例中，第二活塞234包括多個(gè)環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽保持對(duì)應(yīng)的o形環(huán)254。o形環(huán)阻止液體或氣體在第二活塞234周圍通過(guò)，并且由此允許跨第二活塞234存在壓力差。

圖2a和圖2b中所示出的第一孔口212、第二孔口214和第三孔口216由材料塊(即，主體210)加工或者鑄造成材料塊。在一個(gè)實(shí)施例中，在單獨(dú)的部件中形成孔口212、214、216。第一孔口212包括閉合端260和開啟端262。閉合端260可以由主體210的一部分或者由位于第一孔口212的端部中的閥塞264形成，如圖2a和圖2b中所示出的。第一雙作用氣缸220的第一桿222延伸通過(guò)第一孔口212的閉合端260中的孔?？梢蕴峁﹐形環(huán)或其它密封裝置(沒(méi)有示出)，以密封第一桿222和閉合端260中的孔。第一孔口212的開啟端262將第一孔口212與第二孔口214流體地耦接。第一孔口212的開啟端262可以直接地開啟到第二孔口214中，如圖2a和圖2b中所描繪的，或者可以由流體通道連接到第二孔口212。

第二孔口214包括閉合端270和開啟端272。主體210的一部分可以形成第二孔口214的閉合端270，或者位于第二孔口214中的閥塞274可以以圖2a和圖2b中所示出的方式形成閉合端270。第二雙作用氣缸230的第二桿232延伸通過(guò)第二孔口214的閉合端270中的孔。第二桿232可以通過(guò)o形環(huán)或其它密封裝置(沒(méi)有示出)的方式密封地接合閉合端270。第二孔口214的開啟端262將第二孔口214與第一孔口212流體地耦接。開啟端272可以直接地開啟到第一孔口212中，如圖2a和圖2b中所描繪的，或者可以由液體通道(沒(méi)有示出)連接到第一孔口212。

第三孔口216包括與第一孔口212流體連通的第一開啟端280、以及與第二孔口214流體連通的第二開啟端282。圖2a和圖2b示出第一開啟端280和第二開啟端282分別直接地開啟到第一孔口212和第二孔口214中。在一個(gè)實(shí)施例中，第一開啟端280和第二開啟端282可以經(jīng)由對(duì)應(yīng)的液體通道連接到第一孔口212和第二孔口214。第三孔口216流體地耦接第一孔口212的由閉合端260和第一活塞224限定的部分與第二孔口214的由閉合端270和第二活塞234限定的部分。

第一孔口212沿第一軸a1延伸，并且沿第一軸a1引導(dǎo)第一雙作用氣缸220。第二孔口214沿第二軸a2延伸，并且因此沿第二軸a2引導(dǎo)第二雙作用氣缸230。第一軸a1和第二軸a2形成角度α。圖2a和圖2b中所示出的第一軸a1和第二軸a2彼此正交，以使得角度α等于大約(例如，±10％)90度。角度α可以是0–180度之間的任何角度，精確地0度和180度除外，以使得第一軸a1和第二軸a2彼此不平行。第一雙作用活塞220和第二雙作用活塞230以基本上相同的方式操作，而不管角度α如何。因此，可以在具有不同尺寸約束的各種不同應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200。

提供泄放閥286以從第一孔口212、第二孔口214和/或第三孔口216中排放壓力。泄放閥286可以提供用于排放被捕獲在第一孔口212、第二孔口214和/或第三孔口216中的污染氣體的方法。雖然圖2a和圖2b示出單個(gè)泄放閥286附接到第一孔口212，但可以提供多個(gè)泄放閥以排放孔口212、214、216的各個(gè)部分。

線性致動(dòng)器240提供沿第一軸a1來(lái)回移動(dòng)第一雙作用氣缸220所必需的力。線性致動(dòng)器240包括致動(dòng)器桿241，其中致動(dòng)器桿241通過(guò)連接件254(例如，螺母)可移除地耦接到第一桿222。線性致動(dòng)器240可以包括機(jī)動(dòng)裝置，例如電動(dòng)機(jī)?？删幊炭刂破骺梢赃B接到電動(dòng)機(jī)以控制線性致動(dòng)器240的輸出，并且由此控制第一雙作用氣缸220的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器240是可由用戶手動(dòng)操作的手柄。線性致動(dòng)器240可以部分地(或完全地)位于第一孔口212內(nèi)，或者線性致動(dòng)器240可以在第一孔口212的外部，如圖2a和圖2b中所示出的。

在一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器240可以是彈簧和隔膜致動(dòng)器，其中，外殼243內(nèi)部的液壓壓力推抵隔膜(沒(méi)有示出)，以抵抗彈簧(沒(méi)有示出)所提供的偏置力。線性致動(dòng)器240可以是直接作用致動(dòng)器，以使得當(dāng)隔膜上的液壓壓力增加時(shí)致動(dòng)器桿241朝向主體210延伸。替代地，線性致動(dòng)器240可以是反向作用致動(dòng)器，以使得當(dāng)隔膜上的液壓壓力增加時(shí)致動(dòng)器桿241從主體210縮回。在另一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器240可以是雙作用活塞致動(dòng)器，該雙作用活塞致動(dòng)器向外殼243內(nèi)部的致動(dòng)器活塞(沒(méi)有示出)的任一側(cè)提供單獨(dú)的液壓壓力，以產(chǎn)生選擇性地朝向和遠(yuǎn)離主體210移動(dòng)致動(dòng)器桿241的壓力差。

圖2a和圖2b中所示出的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200的實(shí)施例被配置為使得第一雙作用氣缸220的行程距離通常等于第二雙作用氣缸230的行程距離。因此，第一雙作用氣缸220與第二雙作用氣缸230之間的移動(dòng)比率是大約(例如，±10％)1:1。該移動(dòng)比率是由于第一活塞224的第一直徑d1與第二活塞226的第二直徑d2相同或基本上相同?？梢酝ㄟ^(guò)改變第一直徑d1和第二直徑d2的相對(duì)大小來(lái)實(shí)現(xiàn)其它的移動(dòng)比率?？梢允沟谝恢睆絛1大于第二直徑d2，以使得第二雙作用氣缸230所行進(jìn)的距離大于第一雙作用氣缸220所行進(jìn)的距離。替代地，可以使第一直徑d1小于第二直徑d2，以使得第二雙作用氣缸230所行進(jìn)的距離小于第一雙作用氣缸220所行進(jìn)的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，可以提供調(diào)節(jié)器(沒(méi)有示出)以調(diào)節(jié)流體的不同體積。

填充孔口212、214、216的液體或氣體可以是任何液體或氣體，并且可以是通常用于氣缸技術(shù)中的液體或氣體。例如，液體可以是液壓液體，例如石油。液體可以是不可壓縮的，以有助于確保在第一雙作用氣缸220與第二雙作用氣缸230之間有很少的空動(dòng)或沒(méi)有空動(dòng)。如果要利用氣體來(lái)填充孔口，則可以使用氮。

以下描述運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置200的操作。圖2a示出了在柱塞向下操作期間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換氣缸200。這里，致動(dòng)器240沿第一軸a1在向下方向上移動(dòng)第一雙作用氣缸220。第一活塞224的第一端表面226將第一孔口212中的液體或氣體推動(dòng)到第二孔口214中。這轉(zhuǎn)而使得第二孔口214中的液體或氣體推抵在第二活塞234的第一端表面236。圖2a中的陰影箭頭表示在柱塞向下操作期間液體或氣體的移動(dòng)。液體或氣體對(duì)第二活塞234的第一端表面236施加壓力，并且因此使得第二雙作用氣缸230沿第二軸a2移動(dòng)到圖2a中的右側(cè)。

圖2b示出了在柱塞向上操作期間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。這里，致動(dòng)器240沿第一軸a1在向上方向上移動(dòng)第一雙作用氣缸220。第一活塞224的第二端表面228將第一孔口212中的液體或氣體推動(dòng)到第三孔口216中。因此，第三孔口216中的液體或氣體移位到第二孔口214中。這轉(zhuǎn)而將第二孔口214中的液體或氣體推動(dòng)到第二活塞234的第二端表面238中。圖2b中的陰影箭頭表示在柱塞向上操作期間液體或氣體的移動(dòng)。液體或氣體對(duì)第二活塞234的第二端表面238施加壓力，并且因此使得第二雙作用氣缸230沿第二軸a2在圖2b中向左移動(dòng)。

在柱塞向下操作和柱塞向上操作中，第一雙作用氣缸230沿第二軸a2液壓地或氣動(dòng)地推動(dòng)第二雙作用氣缸240?？卓?12、214、216中的液體或氣體將第一雙作用氣缸220沿第一軸a1的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成第二雙作用氣缸230沿第二軸a2的移動(dòng)。第一活塞224所行進(jìn)的距離大約(例如，±10％)等于第二活塞234所行進(jìn)的距離，從而得到1:1的移動(dòng)比率?？梢酝ㄟ^(guò)使第一活塞224和第二活塞234的直徑不同來(lái)實(shí)現(xiàn)其它的移動(dòng)比率(例如，1:2或2:1比率)。

可以在各種不同的應(yīng)用(包括但不限于，軸向流動(dòng)閥)中實(shí)現(xiàn)上面所描述的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。軸向流動(dòng)閥通常用于工業(yè)應(yīng)用中，例如石油和天然氣管道、化學(xué)管道、水管道等等。圖3示出了包含與上面所描述的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置類似的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的軸向流動(dòng)閥300的剖視圖。軸向流動(dòng)閥300包括閥主體301，其具有在入口303與出口304之間沿縱向軸a3延伸的流動(dòng)通道302。閥主體302的端部可以包括連接件305以用于將軸向流動(dòng)閥300固定到管道(沒(méi)有示出)。流動(dòng)通道302包括大直徑部分306和小直徑部分307。封閉構(gòu)件或閥塞308位于流動(dòng)通道302的大直徑部分306中。封閉構(gòu)件308可沿縱向軸a3在閉合位置與開啟位置之間移動(dòng)。在閉合位置(圖3)中，封閉構(gòu)件308密封地接合圍繞流動(dòng)通道302的閥主體301的內(nèi)表面309，并且由此阻隔通過(guò)軸向流動(dòng)閥300的流體流動(dòng)。在開啟位置(沒(méi)有示出)中，封閉構(gòu)件308沿縱向軸a3縮回，以使得封閉構(gòu)件308不再接觸閥主體301的內(nèi)表面309。這允許流體自由地流動(dòng)通過(guò)流動(dòng)通道302。

致動(dòng)器340提供用于沿縱向軸a3移動(dòng)封閉構(gòu)件306的力。致動(dòng)器340在流動(dòng)通道302的外部，并且生成沿軸a4的平移移動(dòng)，其中軸a4相對(duì)于縱向軸a3成角度。為了將沿軸a4的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成沿縱向軸a3的移動(dòng)，提供了運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置包括殼體310，其封閉第一孔口312、第二孔口314和第三孔口316。殼體310位于流動(dòng)通道302的大直徑部分305中。流動(dòng)通道302中的流體在經(jīng)過(guò)流動(dòng)通道302的大直徑部分306時(shí)圍繞殼體310流動(dòng)。殼體310的外表面的形狀被設(shè)置為減小流動(dòng)阻力。例如，殼體310可以具有橢球體的形狀(即，足球形狀)，其中橢球體的尖部指向軸向流動(dòng)閥300的入口303。

殼體310包括中空?qǐng)A柱形延伸部317，其沿縱向軸a3朝向出口304延伸。中空?qǐng)A柱形延伸部317容置封閉構(gòu)件308，其中封閉構(gòu)件308也可以具有圓柱形。o形環(huán)318圍包在封閉構(gòu)件308周圍，以密封地并且可滑動(dòng)地接合封閉構(gòu)件308和中空?qǐng)A柱形延伸部317的內(nèi)表面。另一個(gè)o形環(huán)319可以與封閉構(gòu)件308面向出口304的一端相鄰地圍包在封閉構(gòu)件308周圍，以在封閉構(gòu)件308被布置在閉合位置時(shí)產(chǎn)生封閉構(gòu)件308與閥主體301的內(nèi)表面309之間的密封。

第一孔口312、第二孔口314和第三孔口316形成殼體310內(nèi)的閉合回路。第一雙作用氣缸320位于第一孔口312中，并且第二雙作用氣缸330位于第二孔口314中。第一雙作用氣缸320沿軸a4移動(dòng)，并且第二雙作用氣缸330沿縱向軸a3移動(dòng)。第二雙作用氣缸330和第二孔口314與流動(dòng)通道302的縱向軸a3同軸。在一些實(shí)施例中，第二雙作用氣缸330沿與縱向軸a3偏離的軸移動(dòng)。

致動(dòng)器340沿軸a4驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸320。與流動(dòng)通過(guò)流動(dòng)通道302的流體不同的液壓液體或氣體填充第一孔口312、第二孔口314和第三孔口316。第一雙作用氣缸320充當(dāng)柱塞，該柱塞將液壓液體或氣體推抵在第二雙作用氣缸330。這使得第二雙作用氣缸330沿縱向軸a3移動(dòng)。第二雙作用氣缸330連接到封閉構(gòu)件308，以使得第二雙作用氣缸330的移動(dòng)引起封閉構(gòu)件308的移動(dòng)。

第一雙作用氣缸320包括沿軸a4對(duì)準(zhǔn)的第一桿322和第一活塞324。第一桿322和第一活塞324可以一件式地形成或者形成為通過(guò)例如螺紋連接來(lái)附接的單獨(dú)部件。第一活塞324的形狀可以是圓柱形并具有d3的直徑。第一活塞324具有面向相對(duì)方向的第一端表面326和第二端表面328。當(dāng)致動(dòng)器340在圖3中的向下方向上驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸320時(shí)，第一端表面326推動(dòng)第一孔口312中的液壓液體或氣體。當(dāng)致動(dòng)器340在圖3中的向上方向上驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸320時(shí)，第一頭部324的第二端表面328推動(dòng)第一孔口312中的液壓液體或氣體。氣缸320是雙作用氣缸，這是因?yàn)闅飧?20采用第一端表面326和第二端表面328在相反方向上推動(dòng)第一孔口312中的液壓液體或氣體。

第一活塞324密封地并且可滑動(dòng)地接合第一孔口312的周向表面342。這是通過(guò)例如圍包在第一活塞224的周向表面346周圍的o形環(huán)344來(lái)實(shí)現(xiàn)的。周向表面346可以包括環(huán)形槽以用于保持o形環(huán)344。在一個(gè)實(shí)施例中，第一活塞324包括位于多個(gè)對(duì)應(yīng)環(huán)形槽中的多個(gè)o形環(huán)344。o形環(huán)344阻止液體或氣體在第一活塞324周圍通過(guò)。這使得第一活塞324能夠在第一活塞324的第一側(cè)上產(chǎn)生正壓力，并且在第一活塞324的另一側(cè)上產(chǎn)生負(fù)壓力，反之亦然。

第二雙作用氣缸330具有與第一雙作用氣缸320類似的布置。第二雙作用氣缸330包括沿縱向軸a3對(duì)準(zhǔn)的第一桿332和第二活塞334。第一桿332和第二活塞334可以例如通過(guò)螺紋連接來(lái)附接，或者它們可以一體式地形成為單一結(jié)構(gòu)。第二活塞334可以具有圓柱形并具有d4的直徑。第二頭部334的相對(duì)端包括第一端表面336和第二端表面338。當(dāng)在圖3中的向下方向上驅(qū)動(dòng)第一雙作用氣缸320時(shí)，第二孔口314中的液體或氣體推動(dòng)第一端表面336。當(dāng)在圖3中的向上方向上推動(dòng)第一雙作用氣缸320時(shí)，第二孔口314中的液體或氣體推動(dòng)第二端表面338。由于第一端表面336和第二端表面338允許在相對(duì)方向上推動(dòng)氣缸330，因此氣缸330是雙作用氣缸。

第二活塞334密封地并且可滑動(dòng)地接合第二孔口314的周向表面352?？梢蕴峁﹐形環(huán)354以密封地并且可滑動(dòng)地接合第二活塞334和第二孔口314的周向表面352。o形環(huán)354可以位于第二活塞334的周向表面356中的環(huán)形槽中。在一個(gè)實(shí)施例中，第二活塞334包括多個(gè)環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽保持對(duì)應(yīng)的o形環(huán)254。o形環(huán)阻止液壓液體或氣體在第二活塞334周圍通過(guò)，并且由此允許跨第二活塞334存在壓力差。

圖3中所示出的殼體310和閥主體301一體式地形成為單一結(jié)構(gòu)。殼體310和閥主體301還可以形成為單獨(dú)的、可移除地連接的部件。殼體310可以不是如圖3中所示出的單個(gè)材料塊。殼體310可以包括若干個(gè)可移除地連接的元件，其中每個(gè)元件容置孔口312、314和316中的一個(gè)。

第一孔口312包括閉合端360和開啟端362。閉合端360可以由主體310的一部分或者由位于第一孔口312的端部中的閥塞364形成。第一雙作用氣缸320的第一桿322延伸通過(guò)第一孔口312的閉合端320中的孔?？梢蕴峁﹐形環(huán)(沒(méi)有示出)以密封第一桿322和閉合端360中的孔。第一孔口312的開啟端362將第一孔口312與第二孔口314流體地耦接。第一孔口312的開啟端362可以直接地開啟到第二孔口314中，如圖3中所描繪的，或者可以由流體通道連接到第二孔口312。

第二孔口314包括閉合端370和開啟端372。主體310的一部分可以形成第二孔口314的閉合端370，或者位于第二孔口314中的閥塞374可以形成閉合端370，如圖3中所示出的。第二雙作用氣缸330的第二桿332延伸通過(guò)第二孔口314的閉合端370中的孔并附接到封閉構(gòu)件308。第二桿332可以可移除地附接到封閉構(gòu)件308。第二桿332可以通過(guò)o形環(huán)373的方式密封地接合閉合端370。第二孔口314的開啟端362將第二孔口314與第一孔口312流體地耦接。第二孔口314的開啟端372可以直接地打開到第一孔口312中，如圖3，或者可以由液體通道(沒(méi)有示出)連接到第一孔口312。

第三孔口316包括與第一孔口312流體連通的第一開啟端380、以及與第二孔口314流體連通的第二開啟端382。圖3示出第一開啟端380和第二開啟端382分別直接地開啟到第一孔口312和第二孔口314中。在一個(gè)實(shí)施例中，第一開啟端380和第二開啟端382可以經(jīng)由對(duì)應(yīng)的液體通道連接到第一孔口312和第二孔口314。第三孔口316液體地耦接第一孔口312的由閉合端360和第一活塞324限定的部分與第二孔口314的由閉合端370和第二活塞334限定的部分。

圖3中所示出的軸a3和a4彼此正交，以使得角度α等于大約(例如，±10％)90度。然而，角度α可以是0–180度之間的任何角度。第一雙作用氣缸320和第二雙作用氣缸330以基本上相同的方式操作，而不管角度α如何。

提供泄放閥386以從第一孔口312、第二孔口314和/或第三孔口316中排放壓力。泄放閥386可以提供用于排放被捕獲在第一孔口312、第二孔口314和/或第三孔口316中的污染氣體的方法。圖3示出了單個(gè)泄放閥386附接到第一孔口312，但是還可以提供其它泄放閥以排放孔口314、316。

線性致動(dòng)器340提供沿第一軸a4來(lái)回移動(dòng)第一雙作用氣缸320所必需的力。線性致動(dòng)器340可以包括致動(dòng)器桿341，該致動(dòng)器桿341通過(guò)連接件345(例如，螺母)可移除地耦接到第一桿322。線性致動(dòng)器340可以包括機(jī)動(dòng)裝置，例如電動(dòng)機(jī)?？删幊炭刂破骺梢赃B接到電動(dòng)機(jī)以控制線性致動(dòng)器340的輸出，并且由此控制第一雙作用氣缸320的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器340是可由用戶手動(dòng)操作的手柄。例如，線性致動(dòng)器340可以是可由用戶轉(zhuǎn)動(dòng)的輪。線性致動(dòng)器340可以部分地(或完全地)容置在第一孔口312內(nèi)，或者致動(dòng)器340可以在第一孔口312外部，如圖3中所示出的。

在一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器340可以是彈簧和隔膜致動(dòng)器，其中，外殼343內(nèi)部的液壓壓力推抵隔膜(沒(méi)有示出)，以抵抗彈簧(沒(méi)有示出)所提供的偏置力。線性致動(dòng)器340可以是直接作用致動(dòng)器，以使得當(dāng)隔膜上的液壓壓力增加時(shí)致動(dòng)器桿341朝向主體310延伸。替代地，線性致動(dòng)器340可以是反向作用致動(dòng)器，以使得當(dāng)隔膜上的液壓壓力增加時(shí)致動(dòng)器桿341從主體310縮回。在另一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器340可以是雙作用活塞致動(dòng)器，該雙作用活塞致動(dòng)器向外殼343內(nèi)部的致動(dòng)器活塞(沒(méi)有示出)的任一側(cè)提供單獨(dú)的液壓壓力，以產(chǎn)生選擇性地朝向和遠(yuǎn)離殼體310移動(dòng)致動(dòng)器桿341的壓力差。

圖3中所示出的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例被配置為使得第一雙作用氣缸320的行程距離通常等于第二雙作用氣缸330的行程距離。因此，第一雙作用氣缸320與第二雙作用氣缸330之間的移動(dòng)比率是大約(例如，±10％)1:1。該移動(dòng)比率是由于第一活塞324的直徑d3與第二活塞326的直徑d4相同或基本上相同?？梢酝ㄟ^(guò)改變第一直徑d3和第二直徑d4的相對(duì)大小來(lái)實(shí)現(xiàn)其它移動(dòng)比率?？梢允怪睆絛3大于直徑d4，以使得第二雙作用氣缸330所行進(jìn)的距離大于第一雙作用氣缸320所行進(jìn)的距離。替代地，可以使直徑d3小于直徑d4，以使得第二雙作用氣缸330所行進(jìn)的距離小于第一雙作用氣缸320所行進(jìn)的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，可以提供調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)流體的不同體積。

填充孔口312、314、316的液壓液體或氣體可以是任何液體或氣體，并且可以是通常用于活塞技術(shù)中的液體或氣體。例如，液體可以是液壓液體，例如石油。液體可以是不可壓縮的，以有助于確保第一雙作用氣缸320與第二雙作用氣缸330之間有很少的空動(dòng)或沒(méi)有空動(dòng)。如果要利用氣體來(lái)填充孔口，則可以使用氮。

第一雙作用氣缸320和第二雙作用氣缸330的操作類似于上面所描述的第一雙作用氣缸220和第二雙作用氣缸230的操作。關(guān)于第一雙作用氣缸220和第二雙作用氣缸230的操作的以上描述因此等效地適用于第一雙作用氣缸320和第二雙作用氣缸330的操作。圖4a和圖4b示出了圖3中所描繪的閥300的橫截面。為清楚起見，線性致動(dòng)器340從圖4a和圖4b中省略，并且可以用與如上面參考圖3所示出并討論的相同方式來(lái)實(shí)現(xiàn)線性致動(dòng)器340。圖4a示出了與圖2a中所示出的柱塞向下操作相對(duì)應(yīng)的第一雙作用氣缸320的柱塞向下操作。圖4a中第二雙作用氣缸330的移動(dòng)將封閉構(gòu)件308從開啟位置移動(dòng)到閉合位置。圖4b示出了與圖2b中所示出的柱塞向上操作類似的第一雙作用氣缸320的柱塞向上操作。圖4b中第二雙作用氣缸330的移動(dòng)將封閉構(gòu)件308從閉合位置移動(dòng)到開啟位置。

與圖1中所示出的已知軸向流動(dòng)閥100的殼體155相比，軸向流動(dòng)閥300的殼體310更小。這是因?yàn)楫?dāng)封閉構(gòu)件在開啟位置時(shí)，殼體310不需要擴(kuò)大的后端來(lái)容納朝向閥入口突出的齒輪或其它機(jī)構(gòu)。較小的殼體減小了材料和制造成本，并且也減小了由殼體引起的流動(dòng)阻力。軸向流動(dòng)閥300的雙作用氣缸布置也不需要往往隨時(shí)間磨損的嚙合地接合的齒輪、齒條或螺紋。因此，軸向流動(dòng)閥300可以需要較少的維護(hù)并且可以具有比已知軸向流動(dòng)閥更長(zhǎng)的操作壽命。

雖然運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的前述實(shí)施例包括被布置在閉合液壓回路中的一對(duì)雙作用氣缸，但可以不同地配置替代的實(shí)施例，例如其中一個(gè)或多個(gè)單作用氣缸液壓地耦接到雙作用氣缸。在此類替代的實(shí)施例中，可能不需要閉合液壓回路來(lái)操作氣缸。因此，可以避免或者至少阻止通常與在閉合液壓回路中移動(dòng)氣缸相關(guān)聯(lián)的真空壓力。在不存在這種真空壓力的情況下，可以更容易地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)氣缸與被驅(qū)動(dòng)氣缸之間的1:1運(yùn)動(dòng)。下面更詳細(xì)地描述了省略閉合液壓回路的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例。

圖5a和圖5b示出了包括一對(duì)單作用氣缸的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400，其中每個(gè)單作用氣缸液壓地耦接到雙作用氣缸，以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中沿與單作用氣缸的軸中的任一軸不平行的軸驅(qū)動(dòng)雙作用氣缸。因此，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400將沿一個(gè)軸(例如，單作用氣缸中的一個(gè)或二者的軸)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成沿不同的軸(例如，雙作用氣缸的軸)的運(yùn)動(dòng)。如下面更詳細(xì)描述的，單作用氣缸可以例如通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件機(jī)械地彼此耦接，以使得單作用氣缸中的一個(gè)單作用氣缸在一個(gè)方向上的移動(dòng)引起單作用氣缸中的另一個(gè)單作用氣缸在相對(duì)方向上的移動(dòng)。以此方式機(jī)械地耦接單作用氣缸減小了對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400的操作的空動(dòng)的可能性。此外，機(jī)械地耦接單作用氣缸使得能夠使用單個(gè)致動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)單作用氣缸中的二者。此外，使用兩個(gè)單作用氣缸來(lái)驅(qū)動(dòng)雙作用氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)消除了對(duì)氣缸之間的閉合液壓回路的需要。因此，可以避免通常與閉合液壓回路相關(guān)聯(lián)的真空壓力，并且可以實(shí)現(xiàn)氣缸之間的1:1運(yùn)動(dòng)。

參考圖5a，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400包括主體410，其中主體410具有第一孔口412、第二孔口414和第三孔口416。第一孔口412和第三孔口416與第二孔口414流體連通，但第一孔口412和第三孔口416彼此不流體連通。因此，與上面結(jié)合圖1-圖4所描述的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例不同，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400的孔口412、414和416可能不形成閉合液壓回路。如下面所描述的，第一孔口412和第三孔口416與第二孔口414的相對(duì)端流體連通，以使得第一孔口412和第三孔口416向被布置在第二孔口414中的雙作用氣缸的活塞的相對(duì)側(cè)提供液壓壓力，從而實(shí)現(xiàn)雙作用氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

單作用氣缸420位于第一孔口412中，雙作用氣缸430位于第二孔口414中，并且單作用氣缸440位于第三孔口416中。單作用氣缸420沿第一軸a5往復(fù)運(yùn)動(dòng)，雙作用氣缸430沿第二軸a6往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且單作用氣缸440沿第三軸a7往復(fù)運(yùn)動(dòng)。致動(dòng)器450沿第一軸a5驅(qū)動(dòng)單作用氣缸420。第一液體(例如，液壓液體)或氣體填充位于單作用氣缸420與雙作用氣缸430之間的第一孔口412的一部分和第二孔口414的一部分。第二液體(例如，液壓液體)或氣體填充位于單作用氣缸440與雙作用氣缸430之間的第二孔口414的一部分和第三孔口416的一部分。第一液體或氣體在組成上可以與第二液體或氣體相同或不同。

通常，單作用氣缸420充當(dāng)柱塞，該柱塞將第一液體或氣體推抵在雙作用氣缸430的一側(cè)，以使得雙作用氣缸430在遠(yuǎn)離第一軸a5(即，朝向第三軸a7)的方向上沿第二軸a6移動(dòng)。單作用氣缸440充當(dāng)另一個(gè)柱塞，該柱塞將第二液體或氣體推抵在雙作用氣缸430的相對(duì)側(cè)，以使得雙作用氣缸430在遠(yuǎn)離第三軸a7(即，朝向第一軸a5)的方向上沿第二軸a6移動(dòng)。

單作用氣缸420包括沿第一軸a5對(duì)準(zhǔn)的桿422和活塞424。桿422和活塞424可以一體式地形成或者形成為通過(guò)例如螺紋連接來(lái)附接的單獨(dú)部件。桿422可以耦接到線性致動(dòng)器450?；钊?24可以是圓柱形并且具有直徑d5?；钊?24還可以具有面向相對(duì)方向的第一端表面426和第二端表面428。如圖5a中所示出的，當(dāng)線性致動(dòng)器450在向下方向上驅(qū)動(dòng)單作用氣缸420時(shí)，第一端表面426推動(dòng)第一孔口412中的液體或氣體。由于氣缸420僅采用第一端表面426來(lái)移位第一孔口412中的液體或氣體，因此氣缸420是單作用氣缸。

活塞424密封地并且可滑動(dòng)地接合第一孔口412的周向表面452。這是通過(guò)例如圍包在活塞424的周向表面456周圍的o形環(huán)425來(lái)實(shí)現(xiàn)的。周向表面456可以包括環(huán)形槽以用于保持o形環(huán)454。在一個(gè)實(shí)施例中，活塞424包括位于多個(gè)對(duì)應(yīng)環(huán)形槽中的多個(gè)o形環(huán)425。o形環(huán)425阻止液體或氣體在活塞424周圍通過(guò)。

以與單作用氣缸420類似的方式來(lái)配置單作用氣缸440，不同之處在于，單作用氣缸440不直接連接到致動(dòng)器450。單作用氣缸440包括沿第三軸a7對(duì)準(zhǔn)的桿442和活塞444。桿442和活塞444可以一體式地形成或者形成為通過(guò)例如螺紋連接來(lái)附接的單獨(dú)部件?；钊?44可以是圓柱形并且具有d7的直徑?；钊?44具有面向相對(duì)方向的第一端表面446和第二端表面448。當(dāng)在向下方向上驅(qū)動(dòng)單作用氣缸440時(shí)，第一端表面446推動(dòng)第三孔口416中的液體或氣體，如圖5b中所描繪的。由于氣缸440僅采用第一端表面446來(lái)移位第三孔口416中的液體或氣體，因此氣缸440是單作用氣缸。在替代的實(shí)施例(沒(méi)有示出)中，第二單作用氣缸440可以包括沿第三軸a7布置的兩個(gè)或更多個(gè)活塞。

活塞444密封地并且可滑動(dòng)地接合第三孔口416的周向表面472。這是通過(guò)例如圍包在活塞444的周向表面476周圍的o形環(huán)445來(lái)實(shí)現(xiàn)的。周向表面476可以包括環(huán)形槽以用于保持o形環(huán)445。在一個(gè)實(shí)施例中，活塞444包括位于多個(gè)對(duì)應(yīng)環(huán)形槽中的多個(gè)o形環(huán)445。o形環(huán)445阻止液體或氣體在活塞444周圍通過(guò)。

雙作用氣缸430包括沿第二軸a6對(duì)準(zhǔn)的桿432和活塞434。桿432和活塞434可以例如通過(guò)螺紋連接來(lái)附接，或者它們可以一體式地形成為單一結(jié)構(gòu)。活塞434可以具有圓柱形并具有直徑d6?；钊?34的相對(duì)端包括第一端表面436和第二端表面438。當(dāng)在如圖5a中所示出的向下方向上驅(qū)動(dòng)單作用氣缸420時(shí)，第二孔口414中的第一液體或氣體推動(dòng)第一端表面436。當(dāng)以圖5b中所示出的方式在向下方向上驅(qū)動(dòng)單作用氣缸440時(shí)，第二孔口414中的第二液體或氣體推動(dòng)第二端表面438。由于第一端表面436和第二端表面438允許在相對(duì)方向上推動(dòng)雙作用氣缸430，因此氣缸430是雙作用氣缸。

活塞434密封地并且可滑動(dòng)地接合第二孔口414的周向表面462?？梢蕴峁﹐形環(huán)435，以密封地并且可滑動(dòng)地接合活塞434和第二孔口414的周向表面462。o形環(huán)435可以位于第二活塞434的周向表面466中的環(huán)形槽中。在一個(gè)實(shí)施例中，第二活塞434包括多個(gè)環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽保持對(duì)應(yīng)的o形環(huán)435。o形環(huán)阻止液體或氣體超出第二活塞434通過(guò)，并且由此允許跨第二活塞434存在壓力差。

第一孔口412、第二孔口414和第三孔口416都由單個(gè)材料塊(即，主體410)加工或者鑄造成單個(gè)材料塊。在替代的實(shí)施例中，孔口412、414和416形成為單獨(dú)的部件。第二孔口414包括與第一孔口412流體連通的第一端488以及與第三孔口416流體連通的第二端489。雙作用氣缸430的活塞434可移除地被布置在第二孔口414的第一端488與第二端489之間。第一孔口412包括排放到大氣的第一端490(例如，通孔端口495)以及與第二孔口414的第一端488流體連通的第二端491。第三孔口416包括排放到大氣的第一端492(例如，通孔端口496)以及與第二孔口414的第二端489流體連通的第二端493。將第一孔口412的第一端490和/或第三孔口416的第一端492排放到大氣可以防止或阻止真空壓力在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400內(nèi)部積聚。因此，有可能實(shí)現(xiàn)氣缸420、430與440之間的1:1移動(dòng)，或者至少在單作用氣缸420與雙作用氣缸430之間的1:1移動(dòng)。

圖5a和圖5b示出第三孔口416的第一端492和第二端493分別直接地開啟到第一孔口412和第二孔口414中。在替代的實(shí)施例中，第一端492和第二端493可以經(jīng)由對(duì)應(yīng)的流體通道(例如，液壓管線)連接到第一孔口412和第二孔口414。

第一孔口412沿第一軸a5延伸，并且沿第一軸a5引導(dǎo)單作用氣缸420。第二孔口414沿第二軸a6延伸，并且因此沿第二軸a6引導(dǎo)雙作用氣缸430。第三孔口416沿第三軸a7延伸，并且因此沿第三軸a7引導(dǎo)單作用氣缸440。

第一軸a5和第二軸a6形成角度α。圖5a和圖5b中所示出的第一軸a5和第二軸a6彼此正交，以使得角度α等于大約(例如，±10％)90度。角度α可以是0–180度之間的任何角度，精確地0度和180度除外，以使得第一軸a5和第二軸a6彼此不平行。

第二軸a6和第三軸a7形成角度β。圖5a和圖5b中所示出的第二軸a6和第三軸a7彼此正交，以使得角度α等于大約(例如，±10％)90度。角度β可以是0–180度之間的任何角度，精確地0度和180度除外，以使得第二軸a6和第三軸a7彼此不平行。

如圖5a和圖5b中所示出的，第一軸a5和第三軸a7可以彼此平行，并與第二軸a6正交。在其它實(shí)施例中，取決于單作用氣缸420與單作用氣缸440之間的機(jī)械耦接，第一軸a5和第三軸a7可以彼此不平行。

線性致動(dòng)器450提供了沿第一軸a5來(lái)回移動(dòng)單作用氣缸420所必需的力。線性致動(dòng)器450包括致動(dòng)器桿451，該致動(dòng)器桿451通過(guò)連接件(例如，螺母)可移除地耦接到桿422。線性致動(dòng)器450可以由電動(dòng)機(jī)供電?？删幊炭刂破骺梢赃B接到電動(dòng)機(jī)以控制線性致動(dòng)器450的輸出，并且由此控制單作用氣缸420的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器450包括手柄，從而使得人員能夠手動(dòng)地操作線性致動(dòng)器450。線性致動(dòng)器450可以部分地(或完全地)位于第一孔口412內(nèi)，或者線性致動(dòng)器450可以被布置在第一孔口412的外部，如圖5a和圖5b中所示出的。

在一些實(shí)施例中，線性致動(dòng)器450可以是彈簧和隔膜致動(dòng)器，其中，外殼453內(nèi)部的液壓或氣動(dòng)壓力推抵隔膜(沒(méi)有示出)，以抵抗彈簧(沒(méi)有示出)所提供的偏置力。線性致動(dòng)器450可以是直接作用致動(dòng)器，以使得當(dāng)隔膜上的液壓或氣動(dòng)壓力增加時(shí)致動(dòng)器桿451朝向主體410延伸。替代地，線性致動(dòng)器450可以是反向作用致動(dòng)器，以使得當(dāng)隔膜上的液壓或氣動(dòng)壓力增加時(shí)致動(dòng)器桿451從主體410縮回。在另一個(gè)實(shí)施例中，線性致動(dòng)器450可以是雙作用活塞致動(dòng)器，該雙作用活塞致動(dòng)器向外殼453內(nèi)部的致動(dòng)器活塞(沒(méi)有示出)的任一側(cè)提供單獨(dú)的液壓或氣動(dòng)壓力，以產(chǎn)生選擇性地朝向和遠(yuǎn)離主體410移動(dòng)致動(dòng)器桿451的壓力差。

運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置400被配置為使得單作用氣缸420的行程距離通常等于雙作用氣缸430和單作用氣缸440的行程距離。因此，單作用氣缸420與雙作用氣缸430之間的移動(dòng)比率是大約(例如，±10％)1:1。此外，單作用氣缸440與雙作用氣缸430之間的移動(dòng)比率是大約(例如，±10％)1:1。此外，單作用氣缸420與單作用氣缸440之間的移動(dòng)比率可以等于大約(例如，±10％)1:1。

1:1移動(dòng)比率部分是由于活塞424、434和444的直徑d5、d6和d7相同或基本上相同。在替代的實(shí)施例中，可以通過(guò)改變直徑d5、d6和d7的相對(duì)大小來(lái)實(shí)現(xiàn)與1:1不同的移動(dòng)比率。例如，可以使活塞424的直徑d5和活塞444的直徑d7大于活塞434的直徑d6，以使得雙作用氣缸430所行進(jìn)的距離大于單作用氣缸420或單作用氣缸440所行進(jìn)的距離。替代地，可以使活塞424的直徑d5和活塞444的直徑d7小于活塞434的直徑d6，以使得雙作用氣缸430所行進(jìn)的距離小于單作用氣缸420或單作用氣缸440所行進(jìn)的距離。

如上面提到的，單作用氣缸420機(jī)械地耦接到單作用氣缸440，以使得單作用氣缸420在一個(gè)方向上的移動(dòng)引起單作用氣缸440在相對(duì)方向上的移動(dòng)。圖5a和圖5b示出單作用氣缸420和440通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500機(jī)械地耦接。可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500可以圍繞具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的樞軸501轉(zhuǎn)動(dòng)，其中轉(zhuǎn)動(dòng)軸被布置在第一軸a5與第三軸a7之間的中間。

單作用氣缸420朝向第二軸a6的移動(dòng)(即，柱塞向下操作)可以引起單作用氣缸420在逆時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500?？赊D(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可以轉(zhuǎn)而在遠(yuǎn)離第二軸a5的方向上拉動(dòng)單作用氣缸440。此外，單作用氣缸420朝向第二軸a6的移動(dòng)可以在雙作用氣缸430上施加液壓或氣動(dòng)壓力，從而沿第二軸a6在第一方向上移動(dòng)雙作用氣缸430。在雙作用氣缸430連接到閥封閉構(gòu)件(例如，圖3中所示出的封閉構(gòu)件或閥塞308)的實(shí)施例中，雙作用氣缸430在第一方向上的移動(dòng)可以將封閉構(gòu)件移動(dòng)到開啟位置。

相比之下，單作用氣缸420遠(yuǎn)離第二軸a6的移動(dòng)(即，柱塞向上操作)可以使得單作用氣缸420在順時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500?？赊D(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可以在朝向第二軸a5的方向上推動(dòng)單作用氣缸440。單作用氣缸440朝向第二軸a6的移動(dòng)可以在雙作用氣缸430上施加液壓或氣動(dòng)壓力，從而沿第二軸a6在第二方向(與第一方向相對(duì))上移動(dòng)雙作用氣缸430。在雙作用氣缸430連接到閥封閉構(gòu)件(例如，圖3中所示出的封閉構(gòu)件或閥塞308)的實(shí)施例中，雙作用氣缸430在第二方向上的移動(dòng)可以將封閉構(gòu)件移動(dòng)到閉合位置。

因此，單作用氣缸420和440以及可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500一起工作，以提供雙作用氣缸430和附接到雙作用氣缸430的任何其它結(jié)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

雖然本實(shí)施例的可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500由具有單個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿形成，但在替代的實(shí)施例中，可以使用多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件將單作用氣缸420機(jī)械地耦接到單作用氣缸440。多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件可以連接在一起和/或每個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件圍繞其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件可以具有在可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)平移的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

在一些實(shí)施例中，在可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500與單作用氣缸420之間的連接中可以存在間隙，以使得單作用氣缸420的移動(dòng)與單作用氣缸440的移動(dòng)之間存在延遲。例如，在圖5a和圖5b中所示出的實(shí)施例中，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502可滑動(dòng)地被接收到單作用氣缸420中的槽504中。槽504大于可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502。因此，當(dāng)單作用氣缸420初始地在向下方向上朝向第二軸a6移動(dòng)時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502可以沿槽504的壁滑動(dòng)。因此，單作用氣缸420初始地可以不轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500?？赡苤钡娇赊D(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502滑動(dòng)到槽504的端壁中，單作用氣缸420才開始轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500。該布置有助于確保在雙作用氣缸430推動(dòng)第三孔口430中的第二液體或氣體之前，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500不會(huì)移動(dòng)單作用氣缸440。因此，單作用氣缸440的活塞444可以與第三孔口416中的第二液體或氣體的表面保持接觸。因此可以防止或阻止真空壓力。

另外地或替代地，可以在單作用氣缸440中形成第二槽508，以便可滑動(dòng)地接收可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第二端506。第二槽508可以大于可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第二端506。與可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502與第一槽504之間的相互作用類似，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第二端506在單作用氣缸440的初始移動(dòng)期間可以沿第二端506滑動(dòng)，直到第二端506到達(dá)第二槽508的端壁為止。這也可以有助于防止或阻止真空壓力。

如圖5a和圖5b中所示出的，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502可以沿第一軸a5在朝向第二軸a6的方向上，遠(yuǎn)離可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的中間部分503突出。另外地或替代地，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502可以沿第一軸a5在遠(yuǎn)離第二軸a6的方向上，遠(yuǎn)離可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的中間部分503突出。換種說(shuō)法，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502可以在朝向和/或遠(yuǎn)離第二軸a6的方向上伸長(zhǎng)。

類似地，如圖5a和圖5b中所描繪的，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第二端506可以沿第三軸a7在朝向第二軸a6的方向上，遠(yuǎn)離可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的中間部分503突出。另外地或替代地，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第二端506可以沿第三軸a7在遠(yuǎn)離第二軸a6的方向上，遠(yuǎn)離可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的中間部分503突出。換種說(shuō)法，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第二端506可以在朝向和/或遠(yuǎn)離第二軸a6的方向上伸長(zhǎng)。

以下闡述的是對(duì)柱塞向下操作(圖5a)和柱塞向上操作(圖5b)的描述。在圖5a中所示出的柱塞向下操作期間，致動(dòng)器450在向下方向上沿第一軸a5移動(dòng)雙作用氣缸420。因此，活塞424的第一端表面426可以將第一孔口412中的第一液體或氣體推動(dòng)到第二孔口414中。這轉(zhuǎn)而使得第二孔口414中的液體或氣體推抵活塞434的第一端表面436。圖5a中的陰影箭頭表示在柱塞向下操作期間第一液體或氣體的移動(dòng)。第一液體或氣體對(duì)活塞434的第一端表面436施加壓力，從而使得雙作用氣缸430移動(dòng)到圖5a中的右側(cè)。在雙作用氣缸430連接到閥封閉構(gòu)件(例如，圖3中所示出的封閉構(gòu)件或閥塞308)的實(shí)施例中，雙作用氣缸430的該移動(dòng)可以使得閥封閉構(gòu)件移動(dòng)到開啟位置。

在柱塞向下操作期間雙作用氣缸430的移動(dòng)可以使得活塞434的第二端表面438將第二孔口414中的第二流體或氣體推動(dòng)到第三孔口416中。第二流體或氣體因此可以沿第三軸a7在向上方向上推動(dòng)單作用氣缸440。由于第三孔口416的第一端492排放到大氣通孔端口496，因此很少或沒(méi)有背壓會(huì)限制單作用氣缸440在向上方向上的移動(dòng)。

同樣在柱塞向下操作期間，單作用氣缸420可以在逆時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500，這轉(zhuǎn)而可以沿第三軸a7在向上方向上拉動(dòng)單作用氣缸440。在可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502與單作用氣缸420之間存在滑動(dòng)槽連接的實(shí)施例中(見上文)，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)于單作用氣缸420的向下移動(dòng)的開始可能延遲。這可以有助于確保單作用氣缸440在第三孔口416中的第二流體或氣體的液位開始上升之前不會(huì)開始在向上方向上移動(dòng)。因此，有可能保持第三孔口416中的第二流體或氣體與活塞444的第一端表面446之間的接觸，這減小了真空壓力的可能性。

在圖5b中所示出的柱塞向上操作期間，致動(dòng)器450在向上方向上沿第一軸a5移動(dòng)單作用氣缸420。因此，單作用氣缸420在順時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500。在可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的第一端502與單作用氣缸420之間存在滑動(dòng)槽連接的實(shí)施例中(見上文)，可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)于單作用氣缸420的向上移動(dòng)的開始可能延遲。

可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件500的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可以朝向第二軸a6在向下方向上推動(dòng)單作用氣缸440。因此，活塞444的第一端表面446可以將第三孔口416中的第二液體或氣體推動(dòng)到第二孔口414中，以推抵活塞434的第二端表面438。圖5b中的陰影箭頭表示在柱塞向上操作期間第二液體或氣體的移動(dòng)。第二液體或氣體對(duì)活塞434的第二端表面438施加壓力，從而使得雙作用氣缸430在圖5b中向左移動(dòng)。在雙作用氣缸430連接到閥封閉構(gòu)件(例如，圖3中所示出的封閉構(gòu)件或活塞308)的實(shí)施例中，雙作用氣缸430的該移動(dòng)可以使得閥封閉構(gòu)件移動(dòng)到閉合位置。

雖然結(jié)合圖5a和圖5b所描述的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置采用可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件將單作用氣缸中的一個(gè)單作用氣缸的平移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單作用氣缸中的另一個(gè)單作用氣缸的平移運(yùn)動(dòng)，但在替代的實(shí)施例中，可以省略可轉(zhuǎn)動(dòng)鏈接構(gòu)件。相反，單作用氣缸中的每個(gè)單作用氣缸可以由其自身對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，以使得運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置采用至少兩個(gè)致動(dòng)器。當(dāng)致動(dòng)器中的一個(gè)致動(dòng)器在向下方向上驅(qū)動(dòng)單作用氣缸中的一個(gè)單作用氣缸時(shí)，致動(dòng)器中的另一個(gè)致動(dòng)器在向上方向上驅(qū)動(dòng)單作用氣缸中的另一個(gè)單作用氣缸，反之亦然。

雖然結(jié)合各個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā)明，但將理解的是，本發(fā)明可以進(jìn)一步修改。本申請(qǐng)旨在覆蓋本發(fā)明的任何變型、用途或適應(yīng)性變化，這些變型、用途或適應(yīng)性變化大體遵循本發(fā)明的原理并包括偏離本公開內(nèi)容但在本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段內(nèi)的內(nèi)容。