CN101189465B - 人工阀操作器 - Google Patents

Abstract

枢转组件(100)提供一种经济的装置，其用于通过在连接棒的主体上提供枢转点以允许更大程度的运动而减少在人工操作的手动起重器上的负载。枢转组件可以包括止推轴承(120)以进一步减少在连接棒上的摩擦力。

Description

人工阀操作器

技术领域

本发明涉及用于人工操作流体阀的手动起重器。

背景技术

通过滑杆致动的具有节流元件的流体阀在现有技术中通常是已知的，其用于在工艺控制系统中调节流体流量。这些流体阀可包括控制阀和调节器。流体阀通常连接到致动器，所述致动器可通过液压、气动或电动方式产生力。在致动器失效的情况下，可使用人工操作的手动起重器移动阀杆组件，从而使节流元件在紧急情况下被置于安全的打开或关闭位置。先前所知的手动起重器可包括架，杆，枢转销以及棒。手轮可连接到棒上以利于将人工扭转力施加到棒上。棒的旋转可使杆绕销枢转。杆接合阀杆、致动器或阀杆组件的一些其他部件，使得杆的旋转使阀杆升高或降低，从而打开或关闭阀。

传统的手动起重器的不利之处在于，其在操作过程中可产生不希望发生的摩擦和弯曲力。当杆从打开位置枢转至关闭位置或从关闭位置枢转至打开位置时，棒连接到杆的点可沿着大致弓形路线。架通常接合棒的其他部分，使得棒被保持在相对于阀杆的大致不变的姿态。当棒的一个部分大致就位而棒的自由端沿弓形路线可移动时，手动起重器的操作导致在棒上产生相当大的弯曲力。在棒/杆的连接结构处的弯曲力因而增加了在操作过程中的摩擦以及操作手动起重器所需的力。这些在棒上的应力还可能会加大在诸如安装螺栓的将手动起重器紧固到阀的连接机构上的载荷，并可能会增加在设备上的磨损和破裂。而且，在安装螺栓上的载荷可能会增加结构性失效的风险。

附图说明

图1图示了具有侧部安装人工操作的手动起重器的流体控制阀的立体图；

图2图示了图1中流体控制阀的侧截面图；

图3图示了图1中流体控制阀和人工操作手动起重器的另一立体图，其中移除了特定部件以清楚显示；

图4图示了人工操作手动起重器的放大仰视图；

图5图示了根据一个实施例的与枢转衬垫和止推轴承结合的人工操作手动起重器的侧截面图；

图6图示了根据一个实施例的用于人工操作的手动起重器的枢转衬垫和架的外表面的立体图；和

图7图示了枢转衬垫和架的可替代实施例。

具体实施方式

虽然在下文中对于各种不同实施例进行了详细描述，但应理解的是，其描述的法律范围由在本专利最后部分所提出的权利要求书的陈述所限定。所进行的详细描述被认为仅为示例性的，而并未描述每种可能的实施例，因为描述每种可能的实施例即使有可能也并没有实际意义。使用现有技术或在本专利申请日之后开发的技术，可以实现各种可替代实施例，这些实施例仍然处于权利要求书的范围内。

图1图示了可用于诸如加工厂这样的工艺控制系统的控制阀组件10的元件。控制阀组件包括阀12，阀12具有阀体14、入口端口16、出口端口18以及阀帽20。阀杆32可设置为穿过阀帽20并可用于操作阀12。轭30可连接到或设置有阀帽20。虽然轭30可如图1中所示连接到阀帽20，但在其他实施例中，轭30可安装到阀体14的另一部分。轭30可用于将致动器40连接到阀体14。阀杆32可形成为阀杆组件的一部分，并可适于将来自致动器40的力传送至阀12，从而控制阀12的操作。定位器34可连接到轭30。定位器34可用于电控致动器40。定位器34可选择由用于调节器阀实施例中的流体反馈控制机构(在图1中未示出)所替代。在所示实施例中，手动起重器组件50可连接到轭30并连接到阀杆组件。手动起重器组件50可大致包括棒52、手轮54、架56和杆组件58。

图2图示了图1中的控制阀组件10的截面图。应该注意的是，类似的部件具有类似的标识。图2图示了阀体14，阀体14限定了入口端口16、出口端口18以及在入口端口16与出口端口18之间连通的通路11。阀座13可设置在阀体14内，并使通路11穿过其中。节流组件15可包括节流元件17，节流元件17设置在所述通路中并相对于阀座13可移动，从而控制通过阀体14的流体流动。节流组件15进一步包括阀杆32，阀杆32连接到节流元件17并延伸通过在阀帽20中的孔19。当节流组件15升起以加宽在节流元件17与阀座13之间的间隙时，通过通路11的流体流量增加。降下节流组件15将关闭所述间隙并减少流体流量，直到节流元件17完全接合阀座13(如图2中所示)，从而阻止任何进一步通过通路11的流体流量。

节流组件1 5可连接到用于升起和降下节流组件的致动器40。如图2中所示，阀杆32可通过阀杆连接器33连接到致动器棒35。致动器40可液压、气动或电动操作以升起或降下致动器棒35，并由此升起或降下节流组件15。致动器40可通过轭30被支撑和定位在阀体上。

在阀组件10出现故障的情况下，例如当致动器40变得不可操作时，可能需要打开或关闭阀12的可替代装置。图3图示了人工操作的手动起重器50可用于升起或降下阀杆组件70，从而使阀12可处于安全的打开或关闭位置。在此使用的术语“阀杆组件”可包括与节流组件相关的所有部件。在图3中的实施例中，这可包括阀杆32、致动器棒35以及用于将阀杆32连接到致动器棒35的杆连接器33。

人工操作的手动起重器50可包括用于支撑手动起重器50并将其连接到阀杆组件70的架56。在示例性实施例中，架56通常为U形，并包括具有用于连接到阀组件10的法兰的近端。架56的相反的远端设置为远离阀组件10并邻近手轮54。架56可通过多种不同的紧固方法连接到阀组件10，所述方法包括粘接、焊接、铆接、夹接、栓接、螺纹连接，等。在图1所示的实施例中，架56通过安装螺栓51连接到轭30。

如图3所示，手动起重器50可包括：可移动的杆组件58，杆组件58连接到架56并接合阀杆组件70；和连接棒52，用于使用手轮54移动杆组件58。如图1-3所示，连接棒52可被架56轴颈(journally)支撑并可延伸穿过架56，并在其一端处可具有外螺纹53。螺母55可被可旋转地安装到杆组件58的一端，并包括与外螺纹53互补的内螺纹。螺母55因而将棒52与杆组件58螺纹连接。螺母55可采用多种不同形式的结构，其中具有螺纹内通道用于承接螺纹杆52，以及与该结构成一体或相连的配件，用于可旋转地安装到杆组件58。

手轮54有利于将人工扭转力施加于连接棒52。可产生所需旋转力的可替代机构，例如，不同形状的杆、另外的自动致动器、带和滑轮系统，等，可用于替代所示手轮。

图4图示了手动起重器组件60的放大图。杆组件58可包括通过分隔件62、64以及螺母55相连两个板71、72。该两个板71、72可形成一对分开的延伸臂73、74。这样的杆组件58可具有第一端，通过接触阀杆组件70的尺寸大于分开的杆组件臂73、74之间长度的部件，例如杆连接器33(见图3)，该第一端可接合阀杆组件70。可选择地，杆组件58可按照多种不同的方式接合阀杆组件70，例如通过使用紧固装置、销、轴承、夹具，或者在其上施加力时简单地将其压靠在阀杆组件上。杆组件58的第二端可设置有螺母55。

手动阀的操作

在操作中，阀的工作情况大致如下。参见图4，手轮54的旋转使连接棒52旋转，并使螺母55沿连接棒的轴线A-A’移动。手轮54沿顺时针方向的旋转使螺母55沿连接棒52的轴线A-A’以第一轴向移动，而手轮54沿逆时针方向的旋转使螺母55沿轴线A-A’以相反的第二轴向移动。杆组件58通过诸如枢转销67的轴被可枢转地安装到架56上。

螺母55沿连接棒52的轴线A-A’的移动，使得杆组件58绕枢转销67枢转。具体而言，当螺母55以第一轴向移动时，杆组件以第一旋转方向旋转，当螺母55以第二轴向移动时，杆组件以与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。如图3所示，杆组件的旋转运动可导致杆组件58的延伸臂73、74接触阀杆连接器33并降低阀杆组件70。虽然在所示实施例中阀杆组件70的竖直动作关闭阀12，但阀12可被定向为，使得降低阀杆组件70将打开所述阀。而且，杆组件58的取向可相反设置，从而使其接合并升起阀杆组件70，以根据其设置而打开或关闭阀12。

图4更清楚地图示出，在螺母55沿连接棒的轴线A-A’移动的同时，将垂直于连接棒的轴线A-A’的力施加于连接棒52的与螺母55的相连处。此力使螺母55沿着由销67与螺母55之间的半径所限定的弧形路线移动，其中销67的轴线为中心点。螺母55沿弧形路线的移动使得连接棒52的轴线产生角位移。此角位移，或棒52的偏位角，可由棒52与架56的连接而阻止，这是因为连接棒52围绕其与架56的连接而固定。施加在连接棒52与螺母55的连接部处的连接棒52上增加的垂直力，使在螺母55与棒52之间的摩擦力增加，从而使旋转手轮54更困难。所述垂直力结合来自架连接部的阻力，形成了在连接棒52上的弯曲应力，这最终可使棒52变形。而且，所述垂直力通过连接棒52和架56传送，并使将手动起重器50紧固到阀组件的螺栓51上的载荷增大。

图5-6图示了根据权利要求书的实施例的具有枢转衬垫100的人工操作的手动起重器。根据权利要求书的本实施例，枢转衬垫100设置在手轮54与架56的外表面102之间。进一步如图6所示，枢转衬垫100在一侧上可具有隆起的或鼓起的表面104，以装配到架56的外表面102上对应形状的凹部106或槽中。这种隆起表面104可为手动起重器提供另外的枢转点。所述枢转点为连接棒52提供了额外的自由度，例如，连接棒52现在可绕枢转衬垫100的枢转点旋转，从而减轻了由在连接棒52上的垂直力所致的弯曲应力。例如，图5图示了连接棒52从水平位置逆时针旋转以适应在连接棒52与螺母55之间的连接点沿向下弧形路线的运动。

图5还图示了根据权利要求书的实施例的具有枢转衬垫100并结合以止推轴承120的人工操作的手动起重器。止推轴承120可与枢转衬垫100结合，以进一步较少摩擦并减小来自手轮54用于操作阀12的所需载荷。这种在轴上的减小的旋转载荷还使得施加于架56与阀组件10的连接部上的应力减小。枢转衬垫和轴承的组合可显著减小操作阀所需的载荷(例如，从大约65尺磅减小至大约20尺磅)。

图7图示了权利要求的手动起重器的可替代实施例。图7图示出，隆起的枢转点110可一体形成在架56的外表面102上，而非形成在枢转衬垫100上。在枢转衬垫上的对应凹部112可用于相应地定位所述衬垫。隆起表面的取向可使得，隆起表面为连接棒52的移动提供类似于前述实施例的额外的自由度。

尽管在此公开的示例性枢转组件的实施例包括互补的隆起和凹部，但应理解在不偏离本公开范围的情况下，可提供其他结构。

虽然在上文中对于各种不同的实施例进行了详细描述，但应理解本专利的范围由在本专利最后部分提出的权利要求书的陈述所限定。上文中的详细描述被认为仅为示例性的，并未描述每种可能的实施例，因为描述每种可能的实施例即使有可能也并没有实际意义。使用现有技术或在本专利申请日之后开发的技术，可以实现各种可替代实施例，这些实施例仍然处于权利要求书的范围内。

因此，在不偏离所述权利要求书的精神和范围的情况下，对于在此图示和描述的技术和结构，可进行各种修改和变化。因此，应理解的是，在此描述的方法和装置仅为示例性的，而非用于限制所述权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种手动起重器，用于人工致动一阀组件的阀杆组件，所述手动起重器包括：

架，其具有远端和适于连接到所述阀组件的近端；

杆组件，其通过绕一轴枢转而紧固到所述架上，其中所述杆组件的第一端适于接合阀杆组件；

螺母，其连接到所述杆组件的第二端；

连接棒，其延伸穿过所述架且被轴颈地由所述架支撑，该连接棒具有第一端和第二端，所述连接棒的第一端接合所述螺母，其中所述连接棒的顺时针旋转使所述螺母沿所述连接棒以第一轴向移动，从而以第一旋转方向旋转所述杆组件，而所述连接棒的逆时针旋转使所述螺母沿所述连接棒以与所述第一轴向相反的第二轴向移动，从而以与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转所述杆组件；和

枢转组件，其设置在所述连接棒的所述第二端与所述架的所述远端之间，其中所述连接棒可以绕所述枢转组件枢转。

2.根据权利要求1所述的手动起重器，其中所述枢转组件包括形成在所述架表面上的隆起表面。

3.根据权利要求2所述的手动起重器，其中所述枢转组件包括枢转衬垫，所述枢转衬垫具有对应于所述隆起表面的凹部，使得所述隆起表面与所述凹部相配合。

4.根据权利要求1所述的手动起重器，其中所述枢转组件包括枢转衬垫，所述枢转衬垫具有隆起表面，所述架的表面包括对应于所述隆起表面的凹部。

5.根据权利要求1所述的手动起重器，进一步包括设置在所述连接棒的所述第二端与所述枢转组件之间的止推轴承。

6.根据权利要求1所述的手动起重器，其中所述螺母被可旋转地连接到所述杆组件。

7.根据权利要求6所述的手动起重器，其中所述杆组件包括连接到至少一个分隔件的第一杆板和第二杆板，所述螺母被可旋转地连接到所述第一杆板和第二杆板，用于绕垂直于所述连接棒长度的轴线旋转。

8.根据权利要求1所述的手动起重器，进一步包括连接到所述连接棒的第二端的手轮。

9.一种侧面安装的手动起重器，用于人工致动一阀组件的阀杆组件，所述手动起重器包括：

U形架，其具有远端和近端，所述架在所述近端处具有适于将所述架连接到所述阀组件的法兰；

杆组件，其设置在所述架的内部中，所述杆组件通过绕一轴枢转而紧固到所述架上，其中所述杆组件的第一端适于接合所述阀杆组件；

螺母，其连接到所述杆组件的第二端；

连接棒，其延伸通过并被轴颈地支撑在所述架远端中的孔中，并具有第一端和第二端，所述连接棒的第一端接合所述螺母，其中所述连接棒的顺时针旋转使所述螺母沿所述连接棒以第一轴向移动，从而以第一旋转方向旋转所述杆组件，所述连接棒的逆时针旋转使所述螺母沿所述连接棒以与所述第一轴向相反的第二轴向移动，从而以与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转所述杆组件；

枢转衬垫，其设置在所述连接棒与所述架的外表面之间；

隆起表面，其设置在所述架的外表面上，其中所述枢转衬垫可以绕所述隆起表面枢转；和

止推轴承，其设置在所述连接棒与所述枢转衬垫之间。

10.根据权利要求9所述的手动起重器，进一步包括连接到所述连接棒并接触所述架的内表面的止推衬垫，和用于将所述止推衬垫保持在所述连接棒上并靠紧所述架的内表面的卡环。

11.根据权利要求9所述的手动起重器，其中所述杆组件包括通过至少一个分隔件连接的两个杆板。

12.根据权利要求9所述的手动起重器，其中所述连接棒的枢转面平行于所述杆组件的枢转面。

13.根据权利要9所述的手动起重器，其中所述螺母被可旋转地连接到所述杆组件。

14.一种流体控制阀组件，包括：

阀体，其具有流体入口、流体出口、在所述流体入口与流体出口之间连通的通路以及在所述通路中的阀座；

节流元件，其设置在所述通路中，并相对于所述阀座可移动以控制通过所述阀的流体流量；

阀帽，其安装到所述阀体，并具有中心孔；

阀杆，其连接到所述节流元件并延伸通过所述阀帽中心孔；

轭，其连接到所述阀帽；

致动器，其连接到所述轭并具有致动器棒；

阀杆连接器，用于将所述阀杆连接到所述致动器棒，其中所述阀杆、致动器棒以及阀杆连接器限定一阀杆组件，其中所述阀体、阀帽、轭以及致动器限定一阀组件；

手动起重器，其适于接合并人工操作所述阀杆组件，所述手动起重器包括：

架，其具有远端和适于连接到所述阀组件的近端；

杆组件，其通过绕一轴枢转而紧固到所述架，其中所述杆组件的第一端适于接合阀杆组件；

螺母，其连接到所述杆组件的第二端；

连接棒，其延伸穿过所述架且由所述架轴颈地支撑，该连接棒具有第一端和第二端，所述连接棒的第一端轴颈地接合所述螺母，其中所述连接棒的顺时针旋转使所述螺母沿所述连接棒以第一轴向移动，从而以第一旋转方向旋转所述杆组件，而所述连接棒的逆时针旋转使所述螺母沿所述连接棒以第二轴向移动，从而以与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转所述杆组件；和

枢转组件，其设置在所述连接棒的所述第二端与所述架的所述远端之间，其中所述枢转组件紧邻所述架的所述远端，以使所述连接棒可以绕所述枢转组件枢转。

15.根据权利要求14所述的流体控制阀组件，其中所述枢转组件包括形成在所述架的表面上的隆起表面。

16.根据权利要求15所述的流体控制阀组件，其中所述枢转组件包括枢转衬垫，所述枢转衬垫具有对应于所述隆起表面的凹部，使得所述隆起表面与所述凹部相配合。

17.根据权利要求14所述的流体控制阀组件，其中所述枢转组件包括枢转衬垫，所述枢转衬垫具有隆起表面，所述架的表面包括对应于所述隆起表面的凹部。

18.根据权利要求14所述的流体控制阀组件，进一步包括设置在所述连接棒的所述第二端与所述枢转组件之间的止推轴承。

19.根据权利要求14所述的流体控制阀组件，其中所述螺母被可旋转地连接到所述杆组件。

20.根据权利要求19所述的流体控制阀组件，其中所述杆组件包括连接到至少一个分隔件的第一杆板和第二杆板，所述螺母被可旋转地连接到所述第一杆板和第二杆板，用于绕垂直于所述连接棒长度的轴线旋转。

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