CN101487545A - 用于调节致动器中的弹簧载荷的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于调节致动器中的弹簧载荷的方法和装置。一种示例性致动器包括壳体和板。进一步，该示例性致动器包括设置在所述壳体中以向所述板施加力的一个或多个弹簧。另外，该示例性致动器包括弹簧载荷调节器，其具有延伸穿过并能移动地与所述板接合的套环，以实现所述套环相对于所述板的位置调节，从而改变由所述一个或多个弹簧提供的载荷。

Description

用于调节致动器中的弹簧载荷的方法和装置

技术领域

本公开一般涉及致动器，更具体而言，涉及用于调节致动器中的弹簧载荷的方法和装置。

背景技术

控制阀在系统中通常用于控制流体(例如气体、液体等)或任何其它物质通过管道和/或与其相连的容器的流动。控制阀典型地包括一个或多个入口和出口，并包括流量控制元件或构件(例如阀门、活塞、阀塞、闭合件等)，该流量控制元件或构件用于控制通过将入口流体连接至出口的孔的流体流动。流量控制构件典型地被连接至与阀体机械连接(例如栓接、夹紧、螺纹连接等)的阀罩组件。典型地，流量控制构件被构造为与围绕通过阀的流动路径的密封结构(例如座环)接合。

致动器典型地被连接至阀罩，并包括致动器杆，该致动器杆与阀杆接合，从而在流量控制构件上产生力矩和/或推力，以控制通过阀的流体流动。致动器通常包括一个或多个弹簧，所述弹簧对致动器杆施加偏压力，以在没有控制信号的情况下使流量控制构件移动至例如打开或关闭状态。由弹簧提供的加载力确定致动器杆的位置，从而针对给定的控制信号确定可操作地连接至致动器杆的任意流量控制构件的位置。另外，对于给定的输入或控制信号，弹簧载荷被设置为当阀处于闭合位置时实现目标阀座载荷(valve seat load)，当阀处于打开位置时实现目标阀后座载荷(valve back seat load)。

当制造阀致动器时，弹簧可基于理论上的弹簧性能来选择。然而，由于与弹簧和/或弹簧套部件有关的制造公差，实际的弹簧性能通常偏离理论上的弹簧性能，这会引起过低或过高的阀座载荷。不足或过度的阀座载荷会导致不适当的阀操作。根据与理论上的弹簧性能的偏离，弹簧载荷可被增大或减小，以试图实现目标阀座载荷和目标阀后座载荷。

在某些已知致动器中，为了调节实际的弹簧性能与所需的目标或理论上的弹簧性能之间的偏差，必须拆卸致动器，以通过增加或者移除垫片和/或间隔件然后重新装配致动器来调节弹簧载荷。在致动器被重新装配之后，致动器会被重新测试，以确定实际的弹簧性能是否提供所需的目标阀座载荷和目标阀后座载荷。如果没有，必须重复拆卸致动器以调节弹簧载荷的费力过程。进一步，由于垫片和/或间隔件典型地在不同于装配和测试致动器的其他地点和不同于安装致动器的其他地点的专门装配车间进行制造，所以用户或其它使用者可能没有适当的资源(例如适当的工具、受过培训的员工等)来制造垫片和/或间隔件以适当地调节弹簧载荷。

附图说明

图1表示已知致动器的放大剖视图。

图2表示包括示例性弹簧载荷调节器的示例性致动器的一部分的放大剖视图。

图3表示图2的包括示例性弹簧载荷调节器的所述示例性致动器的剖视图。

图4表示图2的包括示例性弹簧载荷调节器的所述示例性致动器的俯视图。

图5表示包括可替换示例性弹簧载荷调节器的可替换示例性致动器的放大剖视图。

图6表示图5的包括可替换示例性弹簧载荷调节器的所述可替换示例性致动器的俯视图。

具体实施方式

特定实例被表示在上述附图中并在下文详细描述。在描述这些实例时，相似或相同的附图标记用于标识共同或相似的元件。附图未必按比例绘制，并且为了清晰，附图中的某些特征和某些视图可能按比例放大或示意性示出。

在此描述的示例性装置和方法可用于调节致动器中的弹簧载荷。在此描述的一个示例性致动器包括示例性弹簧载荷调节器、壳体、多个拉杆、第一板和第二板。所述壳体可被定位在第一板与第二板之间。所述拉杆可基本平行于壳体的外部定位，并可被连接至第一板和第二板。在一些实例中，弹簧载荷调节器可包括套环，该套环与第一板、调节器和锁定装置中的孔至少部分地同心。该套环的边缘可与包含在壳体中的多个弹簧(即偏压件)中的至少一个接合。

在一个示例性致动器中，示例性弹簧载荷调节器可经过至少一个或多个调节装置被连接至第一板。进一步，弹簧载荷调节器可包括一个或多个锁定装置，该一个或多个锁定装置可与第一板的端面接合。为了调节弹簧载荷，锁定装置可被松脱，并且一个或多个调节装置可被调节。调节一个或多个调节装置可改变弹簧载荷调节器与第一板之间的距离，并由此改变弹簧载荷，如下文更为详细描述。调节装置可用于对弹簧载荷进行基本连续的调节。通过将锁定装置中的至少一个与第一板接合，套环可相对于第一板被基本锁定(即固定)就位。将锁定装置中的至少一个与第一板接合可防止由操作条件造成的振动使调节装置松脱。

在可替换的示例性致动器中，可替换的示例性弹簧载荷调节器包括带有螺纹外表面的套环，从而与该致动器的第一板中的螺纹孔接合。进一步，该弹簧载荷调节器可包括一个或多个锁定装置以与第一板的端面接合，从而将套环相对于第一板基本锁定或固定。为了调节弹簧载荷，所述一个或多个锁定装置被松脱且套环被旋转。旋转套环改变该套环的凸缘与第一板之间的距离，并由此改变弹簧载荷，如下文更为详细描述。再一次，该套环可用于对弹簧载荷进行基本连续的调节。通过将所述一个或多个锁定装置中的至少一个与第一板接合，该套环可相对于第一板被基本锁定(即固定)就位。

图1表示已知致动器2的放大剖视图。图1图示出弹簧套4、外侧板6和内侧板8之间的关系。弹簧套4被定位在外侧板6与内侧板8之间。

弹簧套4包含多个盘簧10和柱塞12。多个盘簧10相对于弹簧套4的中心轴线基本共轴。多个盘簧10中的每一个包括多个孔(未示出)中的相应一个孔。弹簧10的端面与柱塞12的端面14接合。进一步，弹簧10中的至少一个的端面与多个间隔件或垫片18中的至少一个的端面16接合。柱塞14具有圆柱部20和凸缘22。柱塞14的圆柱部20被弹簧10的孔至少部分地围绕。柱塞14经过活塞杆26和包含在液压缸28中的其它致动器部件(未示出)被可操作地连接至转接器24。阀杆30的端部经过转接器24被可操作地连接至致动器2。

随着压力(例如液压力)在液压缸28内变化，弹簧10压缩或膨胀，且柱塞14和转接器24移动至指定位置。弹簧10提供弹簧载荷，当转接器24被连接至阀杆时，弹簧10被构造为针对不同压力在阀闭合位置时提供阀座载荷以及在阀打开位置时提供阀后座载荷。当实际的弹簧载荷偏离理论上的所需载荷时，可能必须调节图1中致动器2的弹簧载荷，以实现目标或所需的载荷值。为了调节弹簧载荷，必须拆卸致动器2，增加或移除垫片或间隔件18，然后重新装配致动器2。在致动器2被重新装配之后，会重新测试致动器2，以确定实际的弹簧性能是否提供目标阀座载荷。如果在调节后没有达到目标值，那么可能会重复拆卸过程。另外，垫片或间隔件18典型地在不同于装配和测试致动器的其他地点和不同于安装致动器的其他地点进行制造，从而用户、现场技术人员等可能没有适当的资源(例如适当的工具、受过培训的员工等)来制造垫片或间隔件18和/或以其他方式调节弹簧载荷。

图2表示包括示例性弹簧载荷调节器202的示例性致动器200的一部分的放大剖视图；图3表示图2中包括弹簧载荷调节器202的示例性致动器200的剖视图；且图4表示图2中包括示例性弹簧载荷调节器202的示例性致动器200的俯视图。示例性致动器200可被连接至任何合适的阀(未示出)，例如，任何需要偏压弹簧以进行安全可靠操作的阀、球阀、蝶阀、滑杆阀、旋塞阀等。进一步，尽管示例性致动器200被示为弹簧延伸式致动器，但示例性致动器200不限于在此描述的具体实例。例如，示例性致动器200可为弹簧收缩式致动器等。

示例性致动器200还可包括壳体204、多个拉杆206、第一板208和第二板302(图3)。壳体204例如可为弹簧套，并可被定位在第一板208与第二板302(图3)之间。多个拉杆206的每一个可在其一个端部被连接至第一板208，而在其另一个端部被连接至第二板302(图3)。多个拉杆206中的至少一个可基本平行于壳体204定位。可使用任意数目(例如1、3、4、5、6等)的拉杆206。第一板208可包括孔210，该孔210例如可被基本定位在第一板208的中心。弹簧载荷调节器202可包括延伸穿过第一板208的能移动的套环212。套环212可包括圆柱部或套筒213和开口215处的凸缘214。套环212能滑动地与第一板208中的孔210接合。套环212的边缘216可与垫圈217(例如硬化垫圈等)接合，并可相对于垫圈217共轴。凸缘214可基本平行于第一板208的端面218。图3清楚地图示出壳体204、多个拉杆206、第一板208、第二板302和套环212之间的关系。

弹簧载荷调节器202可包括用于将套环212连接至第一板208的一个或多个调节装置219。多个调节装置219可使用诸如下拉螺钉(pull downscrew)、销钉、双头螺栓的任意合适的调节装置或者任何其他装置来实现，以改变或调节套环212相对于第一板208的位置，如下文更为详细描述。多个调节装置219中的每一个可具有螺纹部，其与套环212和/或第一板208的螺纹部接合。进一步，弹簧载荷调节器202可包括一个或多个锁定装置220，其可与第一板208的端面218接合。锁定装置220可使用诸如顶起螺丝、固定螺丝的任意合适的锁定装置或者任何其它装置来实现，以沿至少一个方向紧固、保持或固定套环212相对于第一板208的位置，如下文所述。锁定装置220可具有螺纹部以与套环212的螺纹部接合。进一步，锁定装置220可延伸穿过套环212，并接合和/或驱使抵靠第一板208。图4图示出多个调节装置219、锁定装置220和套环214之间的关系。尽管在所示实例中示出八个调节装置219，但可包括任意数目(例如1、2、3、4、5等)的调节装置来替代。进一步，尽管在所示实例中示出四个锁定装置220，但可包括任意数目(例如1、2、3、4、5等)的锁定装置来替代。进一步，调节装置219和锁定装置220可相对于致动器200的纵向轴线以不同距离并围绕该纵向轴线以不同角度来设置。

返回图2，壳体204可包括柱塞222和一个或多个弹簧224。多个弹簧224可为环形，并可相对于壳体204基本共轴。弹簧224可相对于柱塞222的至少一部分基本同心，并且柱塞222的外表面225可用作弹簧224的导向部。柱塞222可具有圆柱部或套筒226和凸缘306(图3)。进一步，弹簧224中的至少一个可被容纳在壳体204内，且弹簧224中的一个或多个可包括围绕柱塞222的至少一部分的孔。示例性弹簧224可使用以串联排列方式堆叠的多个贝氏盘簧实现，但可以使用任意合适的下述弹簧来替代：例如并联排列的多个螺旋弹簧、套叠弹簧排列的多个螺旋弹簧、单一的螺旋弹簧等。

弹簧224中的至少一个的端面与垫圈217的端面接合，且弹簧224中的至少另一个(其中至少有两个弹簧)的端面或至少一个弹簧224(其中有一个弹簧)的另一端面与柱塞222的端面304(图3)接合。弹簧224提供弹簧载荷，其可被构造为在阀闭合位置实现目标或所需的阀座载荷以及在阀打开位置实现目标或所需的阀后座载荷(即目标载荷值)。当制造致动器200时，根据设计规范和/或目标载荷值，弹簧224可基于理论上的弹簧性能(即弹簧224理论上在致动器200中应该如何运行)来选择。然而，由于制造公差，实际的弹簧性能(即，当致动器200被装配时，弹簧224实际上在致动器200中如何运行)可能偏离理论上的弹簧性能，因此弹簧载荷可能需要被调节，以基本实现目标载荷值或所需的弹簧载荷。

为了调节示例性致动器200的弹簧载荷，锁定装置220可被松脱(例如，锁定装置220可被旋转以与第一板208脱离接合)，且多个调节装置219可被调节(例如被转动或被旋转)。在该实例中，当锁定装置220被松脱且调节装置219被调节时，套环212可相对于第一板208移动(例如朝向或远离)。更具体而言，套环212可通过旋转、扭转、拉伸、滑动或者以其他方式移动套环212而相对于第一板208移动。弹簧载荷调节器202可通过诸如手工、利用工具等任何方式被调节。调节装置219可被调节为将套环212相对于第一板208连续移动至所需位置，其中该所需位置可对应于目标载荷值。在图2的实例中，随着多个调节装置219被拧紧，套环212的凸缘214朝向第一板208连续移动，且套环212的边缘216远离第一板208连续移动，从而压缩弹簧224，并由此增大弹簧载荷。另一方面，松脱多个调节装置219使得凸缘214远离第一板208连续移动，并使得边缘216和垫圈217朝向第一板208连续移动，这使得弹簧224膨胀且弹簧载荷减小。

通过拧紧多个锁定装置220中的至少一个，套环212可被基本锁定(即基本紧固)至所需的调节位置，从而，锁定装置220与第一板208接合，并沿至少一个方向相对于第一板208固定(例如保持、限制等)套环212。在该实例中，锁定装置220的位置确定套环212的凸缘214可朝向第一板208移动多近。在一些示例性实施中，当锁定装置220没有与第一板208接合且调节装置219被连接至套环212和第一板208时，调节装置219的运动对套环212相对于板208的位置进行连续的调节，这影响弹簧224提供的弹簧载荷的连续设置。连续调节和/或连续设置可经过例如多个递增量、多个增量调节、多个微调等来实现。多个调节装置219中的至少一个和/或多个锁定装置220中的至少一个可从外部使用(即可从致动器200的外部使用)，从而在不拆卸致动器200的情况下实现弹簧载荷的调节。

如果调节装置219中的一个或多个被连接至套环212和第一板208，那么弹簧载荷基本不会减小或增大，即使其他的调节装置219和/或锁定装置220被松脱(即没有接合第一板220)亦是如此。

图5表示包括可替换示例性弹簧载荷调节器502的可替换示例性致动器500的一部分的放大剖视图，且图6为图5中包括示例性弹簧载荷调节器502的示例性致动器500的俯视图。示例性致动器500可被连接至任何合适的阀(未示出)，例如，任何需要偏压弹簧以进行安全可靠操作的阀、球阀、蝶阀、滑杆阀、旋塞阀等。进一步，尽管示例性致动器500被示为弹簧延伸式致动器，但示例性致动器500并不限于在此描述的具体实例，例如，示例性致动器500可为弹簧收缩式致动器(未示出)等。图5中壳体204可包括与在图2和图3的示例性致动器200中描述的结构类似的结构。图5中与图2和图3中所用的附图标记相同的附图标记对应于与结合图2和图3描述的结构类似或相同的结构。

示例性致动器500还可包括壳体204、多个拉杆206、第一板506和第二板302(图3)。第一板506可包括螺纹孔508，其例如可被基本定位在第一板506的中心。弹簧载荷调节器502可包括延伸穿过第一板506的能移动的套环510。套环510可包括圆柱部或套筒512和开口516处的凸缘514。套环510还包括螺纹外表面518，其与第一板506的螺纹孔508接合，从而共同用作调节器。

弹簧载荷调节器502可包括一个或多个锁定装置520，其可与第一板506的端面522接合。锁定装置520可使用诸如顶起螺丝、固定螺丝的任意合适的锁定装置或者任何其它装置来实现，以沿至少一个方向紧固、保持或固定套环510相对于第一板506的位置，如下文所述。锁定装置520可具有螺纹部以与套环510的螺纹部接合。进一步，锁定装置520可延伸穿过套环510，并接合和/或驱使抵靠第一板506。图6图示出多个锁定装置520和套环514之间的关系。尽管在所示实例中示出两个锁定装置520，但可包括任意数目(例如1、2、3、4、5等)的锁定装置来替代。进一步，锁定装置520可相对于致动器500的中心以不同距离并围绕该中心以不同角度来设置。

返回图5，为了调节示例性致动器500的弹簧载荷，锁定装置520可被松脱(例如，锁定装置520可被旋转以与第一板506脱离接合)，且套环510可相对于第一板506被调节(例如被转动或被旋转)。弹簧载荷调节器502可通过诸如手工、利用工具等任何方式被调节。调节套环510可使套环510相对于第一板506移动至相对于第一板506的所需位置，其中该所需位置可对应于目标弹簧载荷值。在图5的实例中，随着套环510被拧紧(例如顺时针旋转)，套环510的凸缘514朝向第一板506连续移动，且套环510的边缘524远离第一板506连续移动，从而压缩弹簧224，并由此增大弹簧载荷。另一方面，松脱套环510使得凸缘514远离第一板506移动，并使得边缘524和垫圈217朝向第一板506移动，这使得弹簧224膨胀且弹簧载荷减小。

通过拧紧多个锁定装置520中的至少一个，套环510可被基本锁定(即基本紧固)至所需的调节位置，从而使锁定装置520与第一板506接合，并沿至少一个方向相对于第一板506固定套环510。在该实例中，锁定装置520的位置确定套环510的凸缘514可朝向第一板506移动多近。在一些示例性实施中，当锁定装置520没有接合第一板506时，套环510的运动(例如旋转)对套环510相对于第一板506的位置进行连续的调节，这影响弹簧224提供的弹簧载荷的连续设置。连续调节和/或连续设置可经过例如多个递增量、多个增量调节、多个微调等来实现。多个锁定装置520中的至少一个和/或套环510可从外部使用(即可从致动器500的外部使用)，从而在不拆卸致动器500的情况下实现弹簧载荷的调节。

在此描述的示例性装置和方法能够用于调节致动器中的弹簧载荷。在此描述的实例可节省时间并简化致动器的装配和测试。所述实例可使人能够在不必须拆卸致动器的情况下使用弹簧，并在不增加/或移除垫片、间隔件或包括常规或专门制造部件的任何其它组件的情况下调节致动器的弹簧载荷。进一步，在此描述的锁定装置可确保不会发生致动器弹簧载荷的疏忽调节。

尽管在此描述了某些方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围并不限于此。相反，本专利覆盖文字上或等同原则下完全属于所附权利要求范围的所有方法、装置和制品。

Claims (17)

1、一种用于阀的致动器，该致动器包括：

壳体；

板；

一个或多个弹簧，其被设置在所述壳体中以向所述板施加力；以及

弹簧载荷调节器，其具有延伸穿过并且能移动地与所述板接合的套环，以实现所述套环相对于所述板的位置的调节，从而改变由所述一个或多个弹簧提供的载荷。

2、如权利要求1所述的致动器，其中所述套环相对于所述板的位置的调节为基本连续的调节。

3、如权利要求1所述的致动器，进一步包括至少一个锁定装置，以固定所述套环相对于所述板的位置。

4、如权利要求3所述的致动器，其中所述至少一个锁定装置在不必须拆卸所述致动器的情况下能够使用。

5、如权利要求1所述的致动器，其中所述弹簧载荷调节器从外部能够使用，以在不必须拆卸所述致动器的情况下能够改变所述套环的位置。

6、如权利要求1所述的致动器，其中所述弹簧载荷调节器包括螺钉、销钉、双头螺栓或下拉螺钉其中之一，以改变所述套环的位置。

7、如权利要求1所述的致动器，其中所述套环被螺纹接合至所述板，以使所述套环相对于所述板的旋转改变所述套环相对于所述板的位置。

8、如权利要求1所述的致动器，其中改变由所述一个或多个弹簧提供的载荷改变阀座载荷。

9、一种用于改变阀致动器中弹簧的载荷的方法，包括：

松脱锁定装置使套环能够运动；

相对于板移动所述套环，以改变由所述弹簧提供的载荷；以及

拧紧所述锁定装置，以相对于所述板基本固定所述套环。

10、如权利要求9所述的方法，其中移动所述套环包括使所述套环相对于所述板滑动。

11、如权利要求10所述的方法，其中移动所述套环包括使所述套环相对于所述板旋转。

12、如权利要求9所述的方法，进一步包括从外部使用所述锁定装置或所述套环中的至少一个。

13、一种用于阀的致动器，该致动器包括：

壳体；

板；

用于向所述板施加力以提供阀座载荷的装置；以及

用于调节由向所述板施加力的装置提供的阀座载荷的装置。

14、如权利要求13所述的致动器，进一步包括这样的装置，以基本上阻止用于改变所述座载荷的装置。

15、如权利要求13所述的致动器，进一步包括这样的装置，其从外部使用所述装置，以基本上阻止用于改变所述座载荷的装置。

16、如权利要求13所述的致动器，进一步包括这样的装置，其从外部使用所述用于调节由向所述板施加力的装置提供的所述阀座载荷的装置。

17、如权利要求13所述的致动器，进一步包括这样的装置，以实现对所述用于向所述板施加力以提供所述阀座载荷的装置进行连续的调节。

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