CN101849128A - 具有可互换的轴适应器插入件的旋转阀杠杆装置 - Google Patents

Abstract

描述了具有可移动的轴适应器插入件的旋转阀杠杆装置。示例性杠杆装置包括杠杆臂(202)，以可旋转地安装于致动器的杆上。杠杆装置还包括第一开口(206)，该第一开口(206)具有第一花键内表面(208)来容纳花键轴；以及第二开口(224)，该第二开口(224)与第一开口相邻，且具有第二花键内表面(226)来容纳具有花键外表面的插入部件的至少一部分。

Description

具有可互换的轴适应器插入件的旋转阀杠杆装置

技术领域

本公开内容大体上涉及控制阀，且具体地，涉及具有可互换的轴适应器插入件(interchangeable shaft adaptor insert)的旋转阀致动杠杆装置。

背景技术

工艺控制设备或系统经常采用旋转阀，如球阀、蝶阀、偏心盘阀、偏心柱塞阀等来控制工艺流体的流动。通常，旋转阀一般包括流体流动控制部件，该流体流动控制部件安置在流体通道中，并通过轴可旋转地连接到旋转阀的主体。通常，从旋转阀延伸的轴的一部分可操作地连接到旋转控制阀的致动器(如气压致动器、电子致动器、液压致动器等)的阀杆。

通常采用杠杆或杠杆臂来将致动器杆连接到阀轴。杠杆将致动器杆的直线位移转化为阀轴的旋转位移。因而，杠杆的旋转引起阀轴和流动控制部件(如盘、球等)的旋转以增加或者限制通过阀的流体的流动。操作中，控制器用于控制致动器杆的位移来旋转杠杆和阀轴，并因此控制阀的流体控制部件达到理想的角度位置，以产生通过旋转阀的理想的流体流动。

许多已知的阀轴设置有带花键的端部，用于连接到致动器，例如，如上所述的杠杆。花键轴提供连接，以均匀分布扭矩载荷，并阻止滑动或空转(lostmotion)，以增强阀的节流性能。虽然许多阀轴采用花键连接，但许多其它阀轴具有设置成不同几何形状的端部，如方形端部、双D形端部、键端部等。

在杠杆臂或者杠杆用来将线性致动器杆连接到旋转阀轴的情况下，具体地，杠杆通常设定为容纳阀轴的一端(如方形阀轴需要杠杆设置来容纳方形阀轴)。因而，不同的杠杆通常需要连接如上所述的具有不同端部形状的阀轴。需要大量不同的杠杆来连接各种类型的阀轴，这明显增加了制造和库存的费用。

发明内容

在一实施例中，一种用于旋转阀杠杆的插入部件(insert member)包括具有花键外表面的主体和成形为容纳阀的轴的孔。

在另一实施例中，一种用于旋转控制阀的杠杆装置包括可旋转地安装在致动器的杆上的杠杆臂。杠杆装置还包括第一开口，该第一开口具有第一花键内表面来容纳花键阀轴；以及第二开口，该第二开口与第一开口相邻，且具有第二花键内表面来容纳具有花键外表面的插入部件的至少一部分。

在又一实施例中，一种旋转控制阀装置包括壳体和安装在壳体上并具有轴的阀。致动器部件放置在壳体内。杠杆可旋转地连接致动器部件，并且具有带有第一花键内表面的第一孔。杠杆还包括第一端部，该第一端部具有带有第二花键内表面的第二孔，用于容纳具有第三孔和花键外表面的插入部件的至少一部分。

附图说明

图1A是已知旋转控制阀组件的截面图。

图1B是已知旋转阀的截面视图，其可用于执行图1A旋转控制阀组件。

图1C是图1A的示例性旋转控制阀组件的放大的截面视图，是沿图1A线A-A观察的。

图2A是本文所描述的示例性杠杆装置的透视图。

图2B阐释了图2A的示例性杠杆装置的另一视图。

图3是示例性花键阀轴的透视图。

图4A是具有圆柱形主体的示例性插入部件的透视图。

图4B是具有锥形主体的另一示例性插入部件的透视图。

图5是示例性旋转控制阀组件的一部分的截面视图，其与图1A、1B和1C所示相类似，但采用图2A和2B的示例性杠杆装置执行。

具体实施方式

通常，本文所描述的示例性杠杆装置可用于旋转控制阀。已知的杠杆臂或杠杆，如图1A所示的杠杆106，设置成可容纳(即连接)一种类型的阀轴(如花键轴或短轴(stub shaft))。可能需要制造大量不同的杠杆来使不同的致动器能够连接到具有不同轴类型的各种阀，如方形短轴、键短轴等。但是，制造相对大量的不同的杠杆将会增加制造和库存的费用。

与已知的杠杆臂或者杠杆相比，本文所描述的示例性杠杆装置可连接到各种或许多类型的阀轴。具体地，通过插入部件或使杠杆适合于容纳轴的轴适应器(shaft adaptor)，本文所描述的示例性杠杆装置可容纳花键阀轴，或者可选择地，可容纳方形短轴、双D短轴、键短轴等。

当杠杆连接到非花键轴时，可能会发生滑动或空转，而将杠杆可旋转地连接到花键阀轴则可阻止滑动或空转，从而增加阀的节流性能。另外，通过消除对制造和库存设置成容纳如上所述的那些各种类型的阀轴的各种类型的杠杆的需要，本文所描述的示例性杠杆装置减少了制造和库存的费用。

在详细描述示例性杠杆装置之前，将结合图1A、1B和1C对已知的旋转控制阀组件100简单说明如下。图1A是已知的旋转控制阀组件100的截面图，而图1B是示例性旋转阀110的横截面视图，其可用于执行图1A的旋转控制阀组件100。图1C阐释了图1A旋转控制阀组件100的描述了示例性杠杆106的那一部分的放大的横截面视图，是沿图1A的剖线A-A观察的。

详细地参照图1A、1B和1C，旋转控制阀组件100包括致动器102(如隔膜致动器、活塞致动器等)，致动器102连接到旋转控制阀的壳体。壳体104包含杠杆106，并且包括安装轭(mounting yoke)108，该安装轭108将旋转阀110连接到旋转控制阀组件100。致动器102可操作地通过杠杆106连接到旋转阀110，以操纵流量控制部件或旋转阀110的节流部件112(如球、盘、柱塞等)。

致动器102包括外壳114，外壳114在上部外壳部分115和下部外壳部分117之间设置有隔膜116。外壳部分115和117使用多个沿外壳114的外边缘分布的螺纹紧固件118连接到一起。隔膜116将外壳114内的空间分成控制压力室120，经由入口122，使受控压力通过该控制压力室120，以使隔膜116移动。隔膜板124为隔膜116提供刚性的背衬，并且将隔膜116连接到致动器杆或棒126(如通过螺纹)。致动器弹簧128围绕致动器杆126，并且放置在隔膜板124和弹簧座130之间。弹簧128提供抵抗隔膜板124的偏压力，以在不存在施加到隔膜116的控制压力的情况下，使致动器杆126和流体控制部件112或其它连接到致动器杆126的操作器回复到已知位置。致动器杆126包括棒端轴承132，以可旋转地将致动器杆126连接到杠杆106的杠杆臂134。旋转控制阀组件100的壳体104包含杠杆106，并且，如清晰地显示在图1C中的，壳体104的安装轭108将旋转阀110连接到旋转控制阀组件100。

参考图1B，旋转阀110包括可容纳流量控制部件112的阀体136和具有座表面(seating surface)或密封环140的孔口138。流量控制部件112连接到阀轴142上，阀轴142再连接到杠杆106。流量控制部件112接合密封环140来控制流体通过孔口138的流动，流体可经由孔口138从入口通道144流到出口通道145。因而，通过旋转阀110的流体流动的速率可通过流量控制部件112相对于密封环140的位置来控制。流量控制部件112的位置可以从流量控制部件112与密封环140密封接合的关闭位置变化到流量控制部件112远离密封环140的完全打开或最大流速位置。

如上所述，流量控制部件112的位置由致动器102通过杠杆106来控制，而杠杆106与阀轴142相连。如图1C清晰所示，杠杆106包括具有花键内表面152以容纳花键阀轴142的孔150。花键阀轴142的端部154也被轮毂156容纳，该轮毂156具有花键内表面158。轮毂156通过轴套160可旋转地安装在致动器壳体104上，以便轮毂156、阀轴142和杠杆106可围绕轴162相对于致动器壳体104旋转。

在操作中，旋转控制阀组件100通过入口122接受控制信号，如控制压力室120中的压缩空气。逆着弹簧128，压缩空气移动隔膜116和隔膜板124。隔膜116的位移导致致动器杆126的相应的线性位移。致动器杆126的线性位移转化为杠杆106的旋转位移，由此，杠杆106的旋转导致阀轴142和流量控制部件112旋转到期望的角度位置，以改变或控制流动通过旋转阀110的流体。

虽然图1A的旋转控制阀组件100是用气动致动器(即，致动器102)来阐述的，但示例性旋转控制阀组件100可使用任何其它式样的致动器，如电子致动器、液压致动器等。同样，虽然流量控制部件112在图1B中被阐释为偏心柱塞阀，但流量控制部件112可使用任何类型的阀来实施，如蝶阀、球阀、偏心盘阀等，这些阀可通过诸如旋转控制阀组件100的旋转控制阀来旋转。

图2A和2B阐述了本文描述的示例性杠杆装置200。如上所述，经由插入部件或使杠杆适合于容纳轴的轴适应器，本文描述的示例性杠杆装置可容纳花键阀轴，或可选择地，可容纳方形短轴、双D短轴、键短轴等，前述花键阀轴可通过螺栓和窄缝夹紧，以提供实质上的紧配合或间隙配合。

杠杆200包括具有孔或安装孔204的杠杆臂202，杠杆200穿过该孔或安装孔204可旋转地连接到致动器杆或棒502(图5)。经由安装孔204，示例性杠杆200通过带螺栓的U型夹轴承(bolted clevis bearing)或者用其它任何合适的固定装置可操作地连接到致动器杆502。杠杆200还包括制动臂205，该制动臂205接合位移制动件(travel stop)505(如螺纹)(图5)，以限制杠杆200的旋转位移，并因此限制流量控制部件的旋转位置(如流量控制部件112)。

杠杆200具有开口或孔206，该开口或孔206大体上位于杠杆200中心的附近。开口或孔206包括花键内表面208，以容纳和/或配合花键阀轴，如图3所示的阀轴300。杠杆200包括紧固件或夹紧螺钉210，当紧固时，紧固件或夹紧螺钉210可将杠杆200夹紧到花键轴，如图3的花键轴300，以提供杠杆和轴之间的实质上的紧配合或间隙配合。

示例性杠杆装置200也包括第一端220和第二端222。第一端220和第二端222中的每一个可各包括开口或孔224，开口或孔224具有相比于开口或孔206较大的直径。开口或孔224具有花键内表面226，以容纳和/或配合插入部件的至少一部分或者以下将讨论的图4A所示的轴适应器400。

示例性杠杆装置200可由各种材料制造，如钢、铝或其它任何合适的材料，并且可通过如机加工、注塑成型等任何工艺来成型。花键内表面208和226可以是平行的带键的花键(parallel keyed spline)、渐开线花键，冠状花键(crown spline)、锯齿状突起等，并且可通过拉削、成型等或其它任何合适的工艺加工而成。

如上所述，图3阐述了示例性阀轴，其可连接到示例性杠杆200。阀轴300包括花键端部302，该花键端部302被插入到和/或配合杠杆200的花键内表面208，以可旋转地将杠杆200连接到阀轴300。作为举例，阀轴300在图3中作为夹紧花键轴来阐述。但是，在其它的示例性实施方式中，阀轴300可以是任何具有花键部分的轴。

图4A阐述了示例性插入部件或轴适应器400，其可将具有方形轴、双D轴等的阀轴连接到示例性杠杆装置200。杠杆200的第一端220和/或第二端222的开口或孔224可容纳插入部件或轴适应器400的至少一部分。但是，在其它的示例性实施方式中，杠杆200的开口或孔206可容纳插入部件或轴适应器400的至少一部分。

图4A阐述的示例性插入部件或轴适应器400包括圆柱形的花键外表面402和开口或孔404。插入部件400的开口或孔404将插入部件400连接到阀轴406。如图4A所示，作为举例，插入部件400的开口或孔404可容纳被描述为具有方形端部408的阀轴406。但是，在其它的示例性实施方式中，插入部件400的开口或孔404的大小和/或形状可容纳具有诸如双D短轴、键短轴等的轴端部分的阀轴。在所阐释的例子中，阀轴406的端部408滑入开口或孔404，以将阀轴406连接到插入部件400。但是，在其它示例性实施方式中，插入部件400可通过机械紧固或任何其它合适的紧固装置来连接阀轴(即，阀轴406)。

在示例性的阐述中，插入部件或轴适应器400的至少一部分被插入杠杆200的第一端220的凹入的开口或孔224。插入部件400的花键外表面402配合和/或接合杠杆200的凹入的开口或孔224的花键内表面226，以将插入部件400和阀轴406连接到杠杆200，使得杠杆200的旋转驱动阀轴406并因此驱动旋转阀的流量控制部件(如，流量控制部件112)的旋转。

图4B阐述了另一示例性杠杆装置201，其可容纳具有锥形花键外表面403的插入部件或轴适应器401。插入部件401可具有开口或孔405，以容纳具有诸如双D短轴、键短轴等的轴端部分409的阀轴407。插入部件401可压入和/或插入杠杆201的第二开口或孔225。杠杆201的开口或孔225的花键内表面227是锥形的，以配合和/或容纳插入部件401的锥形外表面403。当与杠杆201相连时，锥形外表面403提供了更有效的表面区域，以提供牢固的连接，且特别地，当它使用在需要高操作扭矩应用以打开或关闭阀的流体控制部件时，是有利的。

插入部件400和401可由各种材料制造，如钢、铝或其它任何合适的材料，并且可通过如机加工、注塑成型的任何工艺或其他适合的成型工艺来成型。外表面402和403的花键可以是平行的带键的花键、渐开线花键、冠状花键、锯齿状突起等，并且可通过拉削、铣削、滚铣等或任何其它合适的工艺加工而成。

图5是示例性旋转控制阀组件500的一部分的横截面视图，其与图1A、1B和1C的旋转控制阀组件100大体上相似，但是采用图2A和2B的示例性杠杆装置200执行。不再重复描述图5中的与图1A、1B和1C中的部件相似或相同的那些部件，且有关那些部件的细节，感兴趣的读者可参考图1A、1B和1C的描述。在其它的示例性实施方式中，图4B的示例性杠杆201和插入部件401可与图4A的示例性杠杆200和插入部件400互换，且可实施为带有图5的示例性旋转控制阀组件500，该旋转控制阀组件500与杠杆200和插入部件400大体上相似。

参考图5，杠杆臂202可操作地将杠杆200连接到致动器杆502。进而，通过图3和图4A中作为举例显示的任一构造(即，图3中作为举例显示的连接到杠杆200的花键阀轴，或可选择地，如图4A中作为举例显示的通过插入部件400连接到杠杆200的方轴)，杠杆200可操作地连接到阀轴，如阀轴300(图3)或阀轴406(图4A)。杠杆200的第一端220和第二端222分别通过轴套506和508可旋转地连接到致动器(如，致动器102)的壳体504，这样，杠杆200和阀轴300或406可相对于壳体504旋转。

在操作中，旋转控制阀组件500接受控制信号，如压缩空气，来移动隔膜(如，图1A的隔膜116)，从而产生致动器杆502的相应的位移。致动器杆502的位移引起杠杆200的旋转。阀轴300，或者可选择地，阀轴406的旋转使流量控制部件(如，图1B的流量控制部件)旋转，以改变或控制通过旋转阀(如，图1B的旋转阀110)的流体流动。可调整的制动器505可调整来接合杠杆制动器205(图2A)，从而限制杠杆200的旋转位移。当流量控制部件关闭时，流量控制部件通常设置成接合密封环(如，图1B的密封环140)，该密封环环绕通过旋转阀的流体通道，以阻止流体流过阀。

当杠杆200连接到阀轴300时，杠杆200的花键208接合阀轴300的花键302。这种夹紧的花键连接使杠杆200能够旋转阀轴，而不滑动或空转，从而增加阀的节流性能。同样，当通过插入部件或轴适应器400，杠杆200连接到阀轴406时，随着杠杆200使阀轴406旋转，花键226以逐渐的干涉配合接合花键402，从而最小化滑动或空转，并且增强阀的节流性能。

这里描述的示例性杠杆装置可有利地容纳花键阀轴，或者可选择地，可容纳插入部件或轴适应器，以使杠杆适合于容纳方形轴、双D轴、键轴等。以这种方式，这里描述的示例性杠杆装置消除了对制造和库存各种类型的杠杆以容纳各种类型的如这里所描述的阀轴的需要，从而减少了制造和库存的费用。

虽然，这里描述了某种装置，但本专利覆盖的范围并不局限于此。相反，该专利覆盖了所有字面上或者等同原则下落入到附加的权利要求范围内的所有装置。

Claims (21)

1.一种用于旋转阀杠杆的插入部件，包括：

主体，其具有花键外表面；以及

孔，其被成形来容纳阀的轴。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述阀的轴容纳在所述旋转阀杠杆中，具有实质上的紧配合或者间隙配合。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，由一夹紧装置提供阀轴和旋转阀杠杆之间的实质上的紧配合或者间隙配合。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述插入部件的至少一部分可插入式地连接到所述旋转阀杠杆。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述孔成形为用于容纳方形轴、双D形轴，或者键连接类型的轴。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述阀的轴是方形短轴。

7.一种用于旋转控制阀的杠杆装置，包括：

杠杆臂，其可旋转地安装在致动器的杆上；

第一开口，其具有第一花键内表面来容纳花键阀轴；以及

第二开口，其与所述第一开口相邻，且具有第二花键内表面来容纳具有花键外表面的插入部件的至少一部分。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第二开口比第一开口具有较大的直径。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述阀的轴容纳在旋转阀杠杆中，具有实质上的紧配合或者间隙配合。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，由一夹紧装置提供阀轴和旋转阀杠杆之间的实质上的紧配合或者间隙配合。

11.根据权利要求7所述的装置，其中，所述插入部件具有第三开口。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述插入部件的第三开口用于容纳方形轴。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述插入部件具有圆柱形的主体。

14.根据权利要求7所述的装置，还包括具有第三花键内表面的第四开口。

15.根据权利要求7所述的装置，其中，所述杠杆装置还包括制动臂。

16.一种旋转控制阀装置，包括：

壳体；

阀，其被安装在所述壳体上，并具有轴；

致动器部件，其放置在所述壳体内；以及

杠杆，其可旋转地连接到所述致动器部件，并且具有带有第一花键内表面的第一孔，其中，所述杠杆包括第一端部，所述第一端部具有带有第二花键内表面的第二孔，用于容纳具有第三孔和花键外表面的插入部件的至少一部分。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述第一孔用于容纳所述阀的花键轴。

18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述插入部件的第三孔用于容纳方形短轴。

19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述插入部件具有锥形的主体。

20.根据权利要求16所述的装置，还包括可操作地连接到所述轴的流量控制部件。

21.根据权利要求16所述的装置，其中，所述致动器部件是致动器杆。

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