CN101680563A - 用于自闭式截止阀的流量控制致动器装置 - Google Patents
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Abstract
本文公开了一种用于操作诸如自闭式内阀(20)等设备的装置。该装置包括外壳组件(40),该外壳组件具有内腔(42)、与所述内腔流体连通的流体入口(64)、和从所述外壳组件延伸的致动器杆。所述致动器杆(52)能够响应流体进入所述内腔或离开所述内腔而移动。为了控制流体进入和离开所述内腔的流速,该装置包括与所述外壳组件的所述流体入口(64)流体连通的流体控制阀(32),其中该流体控制阀适于限制流体流入所述外壳组件的所述内腔的流速。
Description
技术领域
本公开内容大体上涉及流量控制致动器,更具体而言涉及用于自闭式截止阀(self-closing stop valve)的流量控制致动器装置。
背景技术
内部、自闭式截止阀(“内阀”)经常被用作小容量泵浦系统上的的主阀或货车上的蒸汽回收管线中的主阀,以提供蒸汽均衡(vapor equalization)。尽管通常被设计用于处于环境温度下的丙烷、丁烷或NH3储罐,但这些阀也可被用于其它压缩液体和/或气体。运输部门规章一般规定货车储罐上的每个液体或蒸汽释放出口均需使用内阀。例如,运输部门规章规定运输丙烷、无水氨和其它液态压缩气体的特定货车储罐需要配备有无源紧急排放控制设备,该无源紧急排放控制设备在因输送软管的分离导致的意外释放的20秒内会在没有人为干预的情况下自动切断产品的流动。
典型的内阀包含溢流功能或集成的溢流阀,其会在流量超过设定的流量额定值时关闭。安装在货车储罐上的内阀通常在联接到内阀上的泵和/或管件断裂和/或破裂的情况下提供防止在卸载操作中释放危险物质的保护。类似地,安装在固定储罐上的内阀会在联接到内阀上的泵和/或管件断裂和/或破裂的情况下提供防止在卸载操作中释放危险物质的保护。
内阀经常需要使用远程操作控制系统,例如,电缆控制和/或动力致动器系统。典型地,使用的操作连接机构允许操作杆在完全关闭位置和完全打开位置之间移动。在一个示例中,例如弹簧回位制动致动器等气动致动器可用于远程操作所述内阀。尽管这些致动器为内阀在完全关闭位置和完全打开位置之间提供了快速操作,但不受控的运动允许阀处于中点或快速泄放位置的时间较短,从而导致需要较长的时间来均衡压力并允许阀打开。
附图说明
图1为用于示例性自闭式截止阀的流量控制致动器的前视图。
图2为用于示例性自闭式截止阀的图1的示例性流量控制致动器的剖视图,其中自闭式截止阀处于关闭位置。
图3为用于示例性自闭式截止阀的图1的示例性流量控制致动器的剖视图,其中流量控制致动器已将自闭式截止阀移动到快速泄放位置。
图4为用于示例性自闭式截止阀的图1的示例性流量控制致动器的剖视图,其中流量控制致动器已将自闭式截止阀移动到打开位置。
图5为用于示例性自闭式截止阀的图1的示例性流量控制致动器的剖视图,其中自闭式截止阀的操作位置处于完全打开位置,并且其中自闭式截止阀的内部溢流阀关闭。
图6为用于示例性自闭式截止阀的图1的示例性流量控制致动器的剖视图,其中流量控制致动器已将自闭式截止阀移动到完全关闭位置。
图7为可用于图1的流量控制致动器的另一示例性流体控制阀的剖视图。
具体实施方式
以下所公开实施例的描述并不致力于将本发明的范围限制为详细记载于本文的特定形式。相反,以下描述致力于阐释本发明的原理以使他人可以遵循本发明的教导。
现在参见附图,具体参见图1和图2,其示出一种示例性远程操作的蒸汽均衡组件10。示例性组件10大体上包括自闭式截止阀,例如,内阀20,该内阀被可操作地联接到流量控制致动器22。在该示例中,流量控制致动器22与阀20的操作杆24相联接,用于在至少第一操作位置和第二操作位置之间对阀20进行操作。示出的流量控制致动器22包括流体致动器30(例如,气动致动器)和流体控制阀,该流体控制阀举例而言例如为有限安全阀(limited reliefvalve)32,其被可操作地联接到流体致动器30的进口34以向流体致动器30提供流体流量控制。
在该示例中,阀20为C系列类型的内阀,例如来自费希控制产品国际(Controls International)的C407-10内阀。然而,可理解的是,阀20可以是任何合适类型的可致动器件,包括不属于阀的器件。示例性阀20包括外壳100,外壳100具有被螺纹部106分隔的上部102和下部104。螺纹部106可与储罐122或其它合适的储存容器的相应螺纹孔120螺纹接合,由此将阀20的上部102布置在储罐122内。储罐122可以包含将要向下游输送通过阀20的排出口126到目的地的压缩气体或液体(即,流体)124。为了便于使流体从储罐122流动,示例性阀20包括均衡构件108、主阀帽110、溢流弹簧112和闭合弹簧114,该闭合弹簧打开和关闭以允许流体124以变化的流速流过阀20。阀20包括至少第一操作位置和第二操作位置,其中阀20被分别关闭和打开。在该示例中,阀20包括第三操作位置,快速泄放位置,大约位于第一和第二操作位置之间的一半路程。如以下进一步所述,阀20的阀操作位置可以通过使操作杆24移位以旋转凸轮来选择。另外,如以下进一步所述,打开和关闭均衡构件108和主阀帽110可能受阀20上的压差所影响。
如上所述,可以通过将操作杆24联接到流量控制致动器22来影响操作杆24的运动。例如,可以通过将操作杆24可操作地联接到流量控制致动器22的输出构件(例如,致动器杆)使得输出构件的运动转化为操作杆24的运动来影响操作杆24的运动。在所示示例中,流量控制致动器22的流体致动器30为检修箱制动致动器(service chamber brake actuator),其具有限定腔42的外壳40。腔42被包含杆密封部46和隔膜板48的柔性隔膜44划分为第一腔42a和第二腔42b。柔性隔膜44可通过例如偏压元件(例如延伸在腔42的壁和隔膜板48之间的弹簧50)在腔42内被偏压。杆密封部46保持致动器杆52相对于隔膜44流体密封,并使致动器杆52沿外壳40的纵向轴线54大致对准。致动器杆52延伸超过外壳40以用作输出构件并可操作地连接到操作杆24。可替代地,致动器杆52可被可操作地联接以连接到任意数量的机械连接机构和/或器件,从而执行各种期望的操作。
外壳40限定与第一腔42a流体连通的至少一个通过口(例如,进口34),和与第二腔42b流体连通的至少一个通过口62。在该示例中,进口34的敞口端通过例如流体供应管道64被可操作地联接到有限安全阀32。接着,有限安全阀32被可操作地联接到例如高压泵等外部流体供应源65。由外部源65供应的流体可以是例如油、水、空气、和/或任何其它合适的流体。
流量控制致动器22的示例性有限安全阀32为具有有限泄放能力的单向流动阀。具体而言,示例性有限安全阀32包括外壳70,外壳70限定沿纵向轴线71延伸穿过外壳70的通孔72,并具有入口74和出口76。在该示例中,阀32的纵向轴线71和致动器30的纵向轴线54同轴对准。入口74适于被联接到致动器操作流体源65,出口76适于通过流体供应管道64被联接到致动器30。可理解的是,虽然有限安全阀32、致动器30和流体供应管道64被图示为单独的部件,但这些部件的一些或全部可以根据需要被整体式制造。
在该示例中,有限安全阀32被设计为控制流体沿从入口74向出口76的方向通过通孔72的流速,但允许流体沿从出口76向入口74的方向实质上不受控地流动。
为了实现该流体控制,有限安全阀32包括减小直径部分或肩部73、安装在通孔72内的泄放阀座80和泄放盘82。具体而言,泄放阀座80安装在通孔72内靠近入口74,泄放盘82安装在通孔72内在肩部73和泄放阀座80之间。在该示例中,泄放盘82能在通孔72内在肩部73和泄放阀座80之间移动。此外,泄放盘82通过例如弹簧84等偏压元件被偏压向泄放阀座80。
泄放阀座80包括多个孔,例如,延伸穿过泄放阀座80与通孔72的纵向轴线71大致同轴的第一孔80a,以及延伸穿过泄放阀座80大致横切于通孔72的纵向轴线71的第二孔80b。泄放盘82包括延伸穿过泄放盘82与通孔72的纵向轴线71大致同轴的孔82a。在该示例中,孔82a包含减小直径部分或节流孔86以控制和/或减小流体通过孔82a的流速。
现在具体参见图2至图6,组件10被示出处于正常操作中。在图2中,阀20被保持在第一操作位置,例如关闭位置,从而通过储罐压力和阀20的闭合弹簧114来允许紧密密封。具体而言,储罐压力和闭合弹簧114将均衡构件108和主阀帽110二者偏压向阀20的上部102,从而防止通过阀20的流动。
在图3中,流量控制致动器22被图示为受到压力作用将阀20的操作杆24移动到中间操作位置,例如快速泄放位置,该位置允许储罐和排出口126之间的压力均衡。具体而言,在所示示例中,压缩流体通过外部供应源以第一流速R被供应到入口74。压缩流体通过入口74进入有限安全阀32并将泄放盘82驱向肩部73,由此驱使流体流动通过节流孔86。这减缓流体经过节流孔86之后的流速,以在出口76处形成第二流速r。在该示例中,第二流速r小于第一流速R,并可通过添加其它减速孔、通过改变弹簧84的偏压力、和/或通过改变减速孔86的尺寸来控制或更改。流体然后通过出口76离开有限安全阀32,进入腔42a且对腔42a加压,导致力被作用在隔膜46上。一旦压力足以克服弹簧50的偏压力和弹簧114的力以及作用在阀20顶部的任何压力,隔膜46和附接的致动器杆52朝向图示的致动位置移动。将致动器杆24移动到近似中点而允许凸轮116将均衡构件108移动到打开位置。与操作杆24开始就被直接移动至如图4所示的完全打开位置相比,这允许储罐122内较大量的流体124向下游泄放通过排出口126。
在图4中,流量控制致动器22被图示为受到压力作用以将阀20的操作杆24移动到第二操作位置,或完全打开位置,该位置允许储罐122内的流体124向下游流动通过排出口126。具体而言,在图示示例中,压缩流体通过外部供应源以第一流速R继续被供应到入口74。压缩流体继续通过入口74进入有限安全阀32并行进通过节流孔86,由此在出口76处将流速减小到第二流速r并继续增加腔42a内的压力,导致操作杆24移向完全致动位置。在该位置,当储罐122和位于排出口126处的下游压力平衡时,溢流弹簧112推开主阀帽110并且阀20做好传输准备。
在图5中,流量控制致动器22被图示为充分受压,其中阀20的操作杆24维持在完全打开位置。在该图示示例中,致动器30内的压力和有限安全阀32内的压力相对恒定,由此将操作杆24保持在完全致动位置。在该位置,流体124通过阀20的流量或流动波动(flow surge)大于溢流弹簧112的弹簧比率(spring ratio)而驱使主阀帽110如所示关闭。在这种情况下,少量的流体124将继续通过均衡构件108向下游泄放。另外在这种情况下,经常希望将阀20回复到其如图2和图6所示的关闭位置以检查和/或重置传输操作。
在图6中,流量控制致动器22被图示为快速卸压,从而将阀20回复到完全关闭位置。在该示例中,压缩流体源被从流量控制致动器22中有源地(例如,通过泵)和/或无源地(例如,通过偏压力)移除,从而允许弹簧50将隔膜46回复到其偏压位置。具体而言,弹簧50驱使腔42a中的流体通过有限安全阀32的出口76返回,从而产生大于弹簧84的弹簧比率的流速R’,并将泄放盘82驱向泄放阀座80。一旦泄放盘82被移动,通过避开泄放盘82的节流孔82,流体以相对较高的流速R’畅通地围绕泄放盘82流动并流出入口74。以这种方式,致动器杆52可以被快速移动,从而将操作杆24回复到完全关闭位置。
图7示出可以与有限安全阀32结合使用和/或替代有限安全阀32使用的另一示例性流体控制阀。具体而言,图7示出一种示例性溢流阀(excessflow valve)200。溢流阀200包括外壳210,外壳210限定延伸穿过外壳210的通孔220并具有入口224和出口222。入口适于被联接到致动器操作流体源65,出口适于通过流体供应管道64被联接到致动器30。同样,虽然溢流阀200、致动器30和流体供应管道64被图示为单独的部件,但这些部件的一些或全部可以根据需要被整体式形成。
溢流阀200包括第一减小直径部分或肩部230、第二肩部232、和安装在通孔220内在肩部230和232之间的阀座240。阀座240能响应入口22和出口224之间的压差在两个肩部230、232之间移动,并且阀座240可以根据需要通过例如弹簧242等偏压元件而被偏压向肩部230、232中的任一个。阀座240包括延伸穿过阀座240的孔250。类似于有限安全阀32,在操作中,阀座240可以在使操作杆24从关闭位置向打开位置致动时朝向肩部232移位,以通过位于肩部232和阀座240之间的有限泄放孔或间隔(未示出)来减小流体流入致动器30的流速,从而允许通过溢流阀200的有限流动,由此将减缓从关闭位置向打开位置的致动。类似地,当操作杆24从打开位置向关闭位置回复时,阀座240可以朝向肩部230移位,以允许流体实质上不受控地流出致动器30。
虽然流量控制致动器22被图示为被联接到阀20,但本领域普通技术人员可理解的是,流量控制致动器22可以与需要控制流动致动的任意数量的器件结合使用。此外,虽然图示的致动器22被展示为具有受控入口流速和相对不受控的出口流速,可以理解的是沿入口和出口方向的任何之一的流速或者沿入口和出口方向二者的流速均可以根据需要受控或不受控。
尽管结合特定实施例对本发明的教导进行了说明,这并不意味将本发明限于这些实施例。相反,本申请致力于覆盖文字地或在等同原则下公正地落入所附权利要求的范围内的所有变更和实施例。
Claims (19)
1、一种装置,包括:
外壳组件,具有内腔、与所述内腔流体连通的流体入口、和从所述外壳组件延伸的致动器杆,其中所述致动器杆能够响应流体进入所述内腔或离开所述内腔而移动;和
与所述外壳组件的所述流体入口流体连通的流体控制阀,其中所述流体控制阀适于限制流体流入所述外壳组件的所述内腔的流速,并允许流体不受限地流出所述外壳组件的所述内腔。
2、根据权利要求1所述的装置,其中所述流体控制阀与所述外壳组件整体式形成。
3、根据权利要求1所述的装置,其中所述致动器包括隔膜,用于将所述内腔划分为第一腔和第二腔,所述第一腔与所述流体入口流体连通,所述第二腔具有延伸穿过该第二腔的所述致动器杆。
4、根据权利要求3所述的装置,其中所述隔膜被偏压向所述流体入口。
5、根据权利要求4所述的装置,其中所述隔膜通过弹簧被偏压。
6、根据权利要求1所述的装置,进一步包括具有与所述致动器杆可操作地联接的操作杆的自闭式截止阀。
7、根据权利要求1所述的装置,其中流体流入所述内腔的受限的流速小于流体流出所述内腔的不受限的流速。
8、根据权利要求1所述的装置,其中所述流体控制阀为溢流阀。
9、根据权利要求1所述的装置,其中所述流体控制阀为有限安全阀。
10、一种流体控制装置,包括:
具有第一操作位置和第二操作位置的自闭式截止阀;和
适于使所述自闭式截止阀在所述第一操作位置和所述第二操作位置之间移位的致动器,其中所述致动器包括:
外壳组件,具有内腔、与所述内腔流体连通的流体入口、和从所述外壳组件延伸的致动器杆,其中所述致动器杆能够响应流体进入所述内腔或离开所述内腔而移动;和
与所述外壳组件的所述流体入口流体连通的流体控制阀,其中所述流体控制阀适于控制流体流入所述内腔的流速,并适于允许流体实质上不受控地流出所述外壳组件的所述内腔。
11、根据权利要求10所述的流体控制装置,其中所述致动器将所述自闭式截止阀从所述第一操作位置向所述第二操作位置移位的速率慢于所述致动器将所述自闭式截止阀从所述第二操作位置向所述第一操作位置移位的速率。
12、根据权利要求10所述的流体控制装置,其中所述流体控制阀与所述外壳组件整体式形成。
13、根据权利要求10所述的流体控制装置,其中所述致动器包括隔膜以将所述内腔划分为第一腔和第二腔,所述第一腔与所述流体入口流体连通,所述第二腔具有延伸穿过该第二腔的所述致动器杆。
14、根据权利要求10所述的流体控制装置,其中所述隔膜被偏压向所述流体入口。
15、根据权利要求10所述的流体控制装置,进一步包括适于将所述自闭式截止阀在所述第一操作位置和所述第二操作位置之间移位的操作杆。
16、根据权利要求15所述的流体控制装置,其中所述操作杆与所述致动器杆可操作地连接。
17、根据权利要求10所述的流体控制装置,其中流体流入所述内腔的流速小于流体流出所述内腔的流速。
18、根据权利要求10所述的流体控制装置,其中所述流体控制阀为溢流阀。
19、根据权利要求10所述的流体控制装置,其中所述流体控制阀为有限安全阀。
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