CN102203482A - 用于阀门的套爪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于将旋转致动器耦接至阀门的套爪。一个示例的套爪包括多个挠性部件(228a-d)，该多个挠性部件(228a-d)被配置为与细长部件(220)相耦接，每一个挠性部件具有形成实质上为矩形的孔(232)的至少一部分的内表面(230a-d)，该矩形的孔(232)被配置为容纳矩形轴。该多个挠性部件形成渐开的外表面(234a-d)，用于与杠杆(210)的开口(206)的渐开的内表面(208)接合。杠杆的开口被配置为使该多个挠性部件朝该细长部件的轴(242)移位，以使得该多个挠性部件中的每一个的内表面与该矩形轴的一个或多个表面接合。

Description

用于阀门的套爪
技术领域
本发明通常涉及控制阀门，更具体地涉及用于阀门的套爪。
背景技术
流体过程系统通常使用阀门，诸如，例如用于控制过程流体的流动的旋转阀门。一般地，旋转阀门典型地包括流体流动控制部件，其位于流体的路径上并且通过轴可旋转地耦接至旋转阀门的主体。典型地，该轴的从旋转阀门伸出的一部分可操作地耦接至致动器(例如，一个气动致动器，一个电致动器，一个液压致动器等)，该致动器操作流动控制部件。为了将致动器耦接至阀轴，通常采用杠杆或者杠杆臂。该杠杆将致动棒的直线位移转换为阀轴的旋转位移。因此，杠杆的旋转使得阀轴和流动控制部件(碟，球，等)旋转，从而增加或者限制流过阀门的流体的流动。在操作中，控制器可以被用于控制致动器的位移，以旋转杠杆和阀轴，并且因此控制阀门的流动控制部件达到所希望的角度位置，以实现所希望的通过旋转阀门的流体流动。
然而，将线性移动转换为阀轴的旋转移动的联轴，诸如，例如杠杆，通常易于后冲。后冲发生在当杠杆的尺寸与轴的尺寸不合适时，它在杠杆和轴的接触表面留下空隙，该空隙引起空动并降低通过阀门的流体流动控制的精确度。此外，工业标准(例如，标准化国际组织)可要求致动器耦接至不同尺寸的阀轴。符合ISO标准就要求由多个或者不同的制造商所制造的致动器和阀门可以互换地彼此耦接，而不需要修改致动器或者阀门。为了实质上地减少由不精确尺寸的耦接引起的后冲，以及为了便于控制阀门与多种致动器兼容，许多现有的致动器具有联轴，诸如，例如配有用于容纳阀轴的套爪的杠杆。特别地，许多成品的致动器提供具有方形的孔或者开口的多个套爪，该孔或者开口用于容纳不同尺寸的方形的阀轴。
然而，为了防止在杠杆和方形阀轴之间发生空动，套爪必须为阀轴的方形端提供足够的夹持力。未能在套爪和阀轴之间提供足够的夹持力通常会造成松散的机械耦接，并且因此造成杠杆和阀轴之间的空动。这种空动可造成流动控制部件的定位不精确，并且因此造成对通过阀门的流体流动的控制不良。
发明内容
在一个例子中，用于旋转阀的联轴组件包括细长部件，该细长部件具有第一末端和第二末端，其中，该第一末端包括具有渐开外表面的耦接部分以及被配置为容纳矩形轴的第一开口。该耦接部分包括至少一个挠性部件，其具有至少部分地限定该第一开口的第一表面和具有至少部分地限定该渐开外表面的第二表面。该联轴组件还包括套筒，该套筒含有用于容纳该细长部件的第二开口以及具有渐开的半径的第三开口，该第三开口被配置为容纳该耦接部分的该渐开外表面。
在另一个实施例中，用于矩形轴的套爪包括多个挠性部件，该挠性部件被配置为与细长部件相耦接，每一个挠性部件具有内表面，该内表面形成实质上的矩形孔的至少一部分以容纳该矩形轴。该多个挠性部件形成渐开的外表面，用于与杠杆的开口的渐开的内表面接合。该杠杆的该开口被配置为使得该多个挠性部件朝该细长部件的轴移位，以使得该多个挠性部件中的每一个的内表面与该矩形轴的一个或多个表面接合。
在又一个实施例中，旋转控制阀门包括安装于外壳并具有轴的阀门。致动器可操作地耦接至该阀门并被设置于该外壳内。套爪具有与细长部件一体成型的多个挠性部件，使得该多个挠性部件的外表面形成渐开的外表面，且该多个挠性部件的内表面形成第一开口以容纳该轴。可操作地耦接至该致动器的杠杆含有以容纳该套爪的该细长部件的第二开口及具有锥形渐开表面的第三开口，该第三开口以与由该多个挠性部件的该外表面限定的该渐开的外表面接合。
附图说明
图1A示出了具有此处描述的示例的套爪和杠杆的旋转控制阀门组件的一个例子；
图1B示出了可以用于实现图1A的旋转控制阀门组件的旋转阀门；
图2A示出了图1A和图1B中示例的套爪和杠杆；
图2B示出了图2A中示例的套爪的端视图；
图3A示出了此处描述的另一个示例的套爪；
图3B示出了图3A中示例的套爪的端视图。
具体实施方式
此处披露的示例的套爪可以用于将不同尺寸的、实质上方形或矩形的阀联轴至控制阀门致动器。如此处所使用地，术语“实质上矩形的”包括实质上方形的形状。相反于已知的耦接技术，此处描述的示例的套爪被配置为提供在杠杆和实质上矩形(例如，方形)的轴之间的实质上紧密的耦接，而不需要使用楔子、轴键或者类似物。在操作中，此处描述的示例的套爪实质上消除了致动器和闭合部件(例如，阀门塞)之间的空动。此外，此处描述的示例的套爪可有利于致动器和阀轴之间为了例如安装过程、维修过程等目的的耦接和去耦接。
如在以下将要详细描述的，示例的套爪可包括至少一个挠性部件(例如，柄脚，指状突起，等)，其具有被配置为与矩形或者方形轴接合的、实质上平坦的内表面。此外，该挠性部件还包括实质上渐开外表面，该外表面被配置为与例如杠杆或者套筒的耦接部件的锥形渐开表面接合。该挠性部件可以与细长部件的第一末端耦接，并被该耦接部件向着该细长部件的轴移位。一般地，此处描述的示例的套爪可以采用任何数量的挠性部件实现。例如，如下图2A和图2B的描述，示例的套爪122包括四个挠性部件228a-d。然而，如下参照图3A和3B所描述的，另一个示例的套爪300包括8个挠性部件或者夹持元件306a-h。
此处描述的示例的套爪的渐开的外表面有利地提供了在其角处具有较厚尺寸材料的挠性部件，在该角处产生在套爪和该套爪耦接到的阀轴之间的、最有效的扭矩传动。在该挠性部件的该角处的这种较厚的材料使得该挠性部件可以向阀轴(例如方形轴)施加足够的或者更有效的夹持力。此外，此处描述的该示例的挠性部件的该渐开的表面与该耦接部件(例如杠杆)的渐开的内表面接合，以在该耦接部件和该套爪之间提供实质上紧密的配合或者连接，以进一步防止或者最小化该耦接部件和该套爪之间的空动，以及因此防止或最小化该致动器和与该耦接部件及该套爪相关联的阀门的流动控制部件之间的空动。
图1A示出了示例的具有此处描述的示例的耦接组件102的旋转控制阀门组件100。图1B示出了可以用于实现图1A的旋转控制阀门组件100的旋转阀门104。一般地，该示例的阀门组件100包括通过耦接组件102可操作地耦接至旋转阀门104的致动器106。致动器106被配置为致动(即旋转、转动等)以开启或者关闭旋转阀门104从而控制通过阀门104的流体流动。
参照图1A，致动器106(例如，隔膜致动器，活塞致动器，等)耦接至旋转控制阀门100的外壳108。外壳108包括第一面板112和与第一面板112相对的第二面板(未示出)(也即，致动器106的背面)。第一面板112和第二面板实质上相似或相同，从而允许致动器106的现场可配置故障保护操作。第一面板112包括多个安装孔114，用于将旋转阀门104安装至致动器106。安装支架116(图1B)通过多个紧固件118(图1B)或任何其他合适的、穿入和/或穿过安装孔114的紧固装置将旋转阀门104安装至面板112。
如图1A所示，第一面板112被从致动器106上移除，以露出耦接组件102。耦接组件102包括示例的杠杆120，其与示例的套爪122耦接或者接合。杠杆120和套爪122的组装将在下文中更详细地描述。套爪122可操作地将旋转阀门104耦接至致动器106。致动器106包括具有与杠杆120耦接的杆端轴承124的致动杆(未示出)。
参照图1B，旋转阀门104包括阀门主体126，其容纳流动控制部件128和密封表面或者密封环130。流动控制部件128与密封环130接合，以控制通过阀门104的流体流动。流动控制部件128耦接至阀轴132，其依次地通过套爪122耦接至杠杆120。阀轴132具有实质上方形的端134且可符合ISO的方形轴标准。然而，阀轴132可以使用任何其他形状(例如，任何多边形)和/或尺寸实现。如将在下文中更详细描述地，当套爪122耦接至杠杆120时，套爪122被配置为向旋转阀门104的阀轴132施加夹持力。
如图1B所示，杠杆120的第一末端136提供第一套筒138，该第一套筒被配置为容纳或者接合示例的套爪122，以形成耦接组件102。以相似的方式，杠杆120的第二末端140提供第二套筒142，示例的套爪122可以被插入以通过该第二套筒形成第二耦接144。示例的套爪122可被拉至杠杆120中，使得第一套筒138或者第二套筒142接合示例的套爪122。如下文中将更详细描述地，杠杆120接合垫圈146且一个紧固件148将套爪122拉至杠杆120中，以使得套爪122向阀轴132施加夹持力。
在操作中，旋转控制阀门组件100收到控制信号，诸如，例如，压缩气体，以移动致动器106。致动器106的位移引起致动杆的相应的线性位移。致动杆的线性位移被转换为杠杆120的旋转位移，从而杠杆120通过套爪122向阀轴132传递旋转力。例如，当杠杆120旋转时，套爪122转动阀轴132，引起流动控制部件128旋转至一个希望的角位置，以改变或者控制通过旋转阀门104的流体流动。当流动控制部件128关闭时，流动控制部件128与环绕着通过旋转阀门104的流动路径的密封环130接合，以阻止通过阀门104的流体的流动。
节流该流动控制部件128可包括调整和控制流动控制部件128在完全打开位置和完全关闭位置之间的位置，以获得希望的过程流体流动和/或压强。此外，节流该流动控制部件128可以与被配置为持续测量过程流体的流动和/或压强的反馈系统(未示出)一起进行。然后，反馈系统可响应于过程流体流动和/或压力的变化，引起例如致动器106至少部分地致动杠杆120。在节流应用中，最小化或者降低杠杆120和阀轴132之间的空动对于实现流动控制部件128的精确定位是重要的。这种空动典型地引起流动控制部件的实际位置偏离所希望的位置。实质上地降低或者防止这种空动发生提供了更精确的和改进的阀门性能。
图2A示出了图1A中示出的示例的杠杆120和示例的套爪122。图2B示出了图1A和图2A中示例的套爪122的正视图。如上所述，在已组装的配置中，示例的杠杆120和示例的套爪122形成耦接，诸如，例如，如图1A和1B所示。杠杆120包括主体202，其具有实质上靠近主体202的中心的第一开口或者孔204。套筒138包括第二开口206，其直径大于开口204的直径。第二开口206具有渐开的半径，以形成渐开形状的内表面208，该内表面向第一开口204逐渐变细。在一些例子中，该杠杆120的第二套筒142可以还包括一个相对于第二开口206的第三开口(未示出)，该第三开口具有渐开的半径，以形成渐开形状的内表面，该内表面向第一开口204逐渐变细。在该示出的例子中，套筒138和142是与杠杆120一体成型的。然而，在其他例子中，套筒138和/或142可以以任何其他合适的方式被杠杆120容纳或者耦接至杠杆120。
杠杆120包括从主体202伸出的杠杆臂210和212。臂210和212分别包括孔或者安装洞214和216，以容纳紧固件(未示出)以将杠杆120与致动棒的杆端轴承124(图1A)可旋转地耦接。此外，主体202可包括可操作地耦接至定位器(未示出)的凸轮218，其基于在凸轮218上的位置提供反馈用于控制阀门100。
仍参照图2A，套爪122包括细长部件220，其具有第一末端222和第二末端224。第一末端222包括耦接部分226，其包括多个挠性部件228a-d，挠性部件228a-d具有各自的内表面230a-d，该内表面形成实质上方形的孔232，该方形孔232被配置为容纳方形的阀轴，诸如，例如图1B所示的阀轴132。在示出的例子中，耦接部分226与细长部分220是一体成型的，以形成实质上单一块或者单一结构。然而，在其他例子中，耦接部分226通过任何合适的一个或多个紧固装置耦接至细长部件220。
多个挠性部件228a-d中的每一个包括形成各自的渐开外表面234a-d的渐开的外半径。渐开外表面234a-d与第二开口206的渐开的内表面208接合。此外，挠性部件228a-d的外表面234a-d是锥形的，以可配合地接合第二开口206的锥形表面208。多个挠性部件228a-d可由狭缝236a-d形成。渐开外表面234a-d有利地为挠性部件228a-d在其角238a-d处提供较厚尺寸的材料，当致动器106致动以旋转杠杆120时，在这些角处产生套爪122和阀轴132之间的最有效的扭矩传递。因此，角238a-d处的较厚的材料允许挠性部件228a-d在与阀轴耦接时，提供更有效的夹持力。
示例的套爪122可通过牵引或者拉技术被牵引至杠杆120中。如上结合图1A和图1B的描述，垫圈146和紧固件(例如牵引螺母)148可用于将示例的套爪122牵引或拉向/入套筒138。例如，细长部件220可具有在第二末端224的外螺纹部分240，其可延伸穿过杠杆120的开口204和垫圈146，与牵引螺母148螺纹接合。以这种方式，紧固牵引螺母148会将示例的套爪122拉至杠杆120中，其结果是，第二开口206的内渐开表面208配合地接合渐开外表面234a-d，以引起挠性部件228a-d向内移动，以接合孔232中的轴，如下所述。在一个替代的配置中，细长部件220可包括内螺纹(未示出)和牵引螺栓(代替牵引螺母148)，该牵引螺栓可与该内螺纹接合以将示例的套爪122牵引至杠杆120之中。
当套爪120被牵引至杠杆120中时，第二开口206的锥形表面208接合锥形渐开外表面234a-d，以使得挠性部件228a-d向细长部件220的轴242被弯曲或者推动，其引起挠性部件弯曲以减小方形孔232的尺寸。以这种方式，示例的套爪122可直接地接合，例如，阀轴132，从而减少和/或消除方形孔232与阀轴132的表面之间的任何间隙。当轴(例如，图1B所示的阀轴132)被置于孔232中时，内夹持表面230a-d直接与阀轴132接合，并向阀轴132施加夹持力，从而得到在内夹持表面230a-d与阀轴132的一个或多个表面之间的实质上紧密的配合。通过经由示例的套爪122消除方形孔232与阀轴132之间的间隙，杠杆120与阀轴132之间的旋转空动(也即，空动)实质上地减少或者消除。此外，因为套爪122被牵引螺母148牵引或者拉至杠杆120中，套筒138的渐开内表面208配合地接合挠性部件228a-d的渐开外表面234a-d，以提供在杠杆120与套爪122之间的紧密耦接，从而进一步减少或者最小化杠杆120与套爪122之间的空动。
随着时间过去以及阀门(例如，图1A和1B中的阀门100)的持续运转，阀轴的表面可磨损。这可能引起轴与致动器之间的初始耦接松动。然而，采用此处描述的示例的套爪，诸如，例如示例的套爪122，通过紧固牵引螺母148或者螺栓以将示例的套爪122进一步牵引至杠杆120的套筒138中并使挠性部件228a-d进一步向轴移动，致动器(例如，致动器106)与阀轴(例如，轴132)之间的实质上紧密的配合或耦接可以被保持或者被容易地恢复。
示例的套爪122和/或套筒138的渐开半径可通过熔模铸造或者任何其他合适的一个或多个工序形成。此外，尽管示例的套爪122以具有四个挠性部件228a-d来示出，示例的套爪122可能使用更少的或者更多的挠性部件实现。例如，示例的套爪122可以采用单独的挠性部件实现，该挠性部件向阀轴132的一个表面施加力。在该例子中，挠性部件的内表面至少部分地限定套爪的矩形孔的一部分，且挠性部件的外表面至少部分地限定套爪的渐开外表面的一部分。
图3A示出了此处描述的另一个示例的套爪300，相比于图1A，2A和2B中的示例的套爪122，该套爪300采用更多的挠性部件来实现。图3B是图3A中示例的套爪300的端视图。参照图3A和图3B，示例的套爪300包括细长部件302和耦接部分304。耦接部件304包括多个挠性部件306a-h。该多个挠性部件306a-h各自具有锥形的渐开的外表面308a-h和多个实质上平坦的内夹持表面310a-h。该多个挠性部件306a-h可由狭缝或者开口312a-d和314a-d形成。挠性部件306a-h中的每一个提供内夹持表面310a-h中的对应的一个和渐开的外表面308a-h中的对应的一个。在该例子中，内夹持表面310a-h形成实质上矩形或方形的孔316，该孔被配置以容纳实质上方形的轴(例如，图1B中的阀轴132)。
示例的套爪300被杠杆120接纳的方式与如结合附图1A、1B、2A和2B描述的套爪122被杠杆120接纳的方式实质上相同。耦接部分304接合至杠杆120的第二开口206，使得第二开口206的渐开内表面208接合至挠性部件306a-h的渐开外表面308a-h。当套爪300被牵引至杠杆120中时，第二开口206的锥形的内部渐开表面208接合锥形的渐开外表面308a-h，以向套爪300的轴318弯曲或者移动挠性部件306a-h。以这种方式，当套爪300被牵引至套筒138中时，挠性部件306a-h向阀轴移动并与阀轴直接接合，例如，图1B中的阀轴132。
特别地，当套筒138容纳示例的套爪300(也即，套爪300被牵引至套筒138中)时，内表面310a-h可直接与阀轴132的表面接合，以向阀轴132提供夹持力。此外，开口314a-d允许挠性部件306a-h比例如示例的套爪122的挠性部件228a-d更柔韧。这种柔韧引起挠性部件306a-h被迫使向外朝着套筒138的渐开内表面308。以这种方式，挠性部件306a-h有利地形成独立运作的楔面，其与杠杆120接合，以进一步减小套爪300和杠杆120之间的空动。
如上描述的，渐开的外表面308a-h有利地为挠性部件306a-h在其角320a-h处提供更厚尺寸的材料，当致动器(例如，致动器106)旋转杠杆120时，这些角是在杠杆120和阀轴(例如阀轴132)之间的最有效的转矩传递发生的地方。在被耦接至阀轴时，角320a-h处的较厚的材料允许挠性部件306a-h提供更有效的夹持力。此外，渐开的外表面308a-h配合地耦接渐开的内表面208，以提供杠杆120和套爪300之间的改进的连接，以进一步降低套爪300和杠杆120之间的空动。
杠杆120，示例的套爪122和300，和套筒138或者紧固部件是示例描述的，并且可以由任何合适的杠杆、轴夹具和紧固部件实现，该紧固部件被配置为提供对轴的直接接合，并提供在套爪、轴和杠杆之间的最小的或者实质上为零的空动。
虽然某些示例的方法、设备以及产品已经被描述，但是本专利的覆盖范围并不限于此。相反，本专利覆盖字面地或以等同原则正当地落入所附权利要求的范围之内的所有方法、设备以及产品。

Claims (21)

1.一种用于旋转阀门的联轴组件，包括：
细长部件，具有第一末端和第二末端，其中，该第一末端包括具有渐开外表面的耦接部分以及被配置为容纳矩形轴的第一开口，其中，该耦接部分包括至少一个挠性部件，该挠性部件具有至少部分地限定该第一开口的第一表面并具有至少部分地限定该渐开外表面的第二表面；以及
套筒，该套筒含有用于容纳该细长部件的第二开口以及具有渐开的半径的第三开口，该第三开口被配置为容纳该耦接部分的该渐开外表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该第三开口的该渐开表面向该第二开口逐渐变细。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该耦接部件的该外表面向该细长部件的该第二末端逐渐变细。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该第三开口的该锥形的表面使得该至少一个挠性部件向该细长部件的轴移动，以引起该至少一个挠性部件的该内表面与该矩形轴的一个或多个表面接合。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括至少另一个挠性部件，其具有与该至少一个挠性部件的该第一表面相对的第三表面，其中，该至少一个挠性部件与该至少另一个挠性部件被配置为在它们之间容纳该矩形轴，并且其中，当该渐开外表面与该第三开口接合时，该至少一个挠性部件与该至少另一个挠性部件被配置为朝着彼此移动。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该细长部件的该第二末端将该细长部件耦接至该套筒。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该细长部件的该第二末端被配置为接合螺母或者螺栓中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该套筒与被配置为可旋转地耦接至致动器的杠杆一体成型。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括多个挠性部件，其中该多个挠性部件和该至少一个挠性部件限定了被配置为容纳该矩形轴的该第一开口。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该至少一个挠性部件在其角处具有较厚尺寸的材料。
11.一种用于矩形轴的套爪，该套爪包括：
多个挠性部件，该挠性部件被配置为与细长部件相耦接，每一个挠性部件具有内表面，该内表面形成实质上为矩形的孔的至少一部分，该矩形孔被配置为容纳该矩形轴，其中，该多个挠性部件形成渐开的外表面，该外表面用于与杠杆的开口的渐开的内表面接合；且其中，该杠杆的该开口被配置为使该多个挠性部件朝该细长部件的轴移位，以使得该多个挠性部件中的每一个的该内表面与该矩形轴的一个或多个表面接合。
12.根据权利要求11所述的套爪，其特征在于，该多个挠性部件被配置为耦接至与致动器相关联的杠杆。
13.根据权利要求11所述的套爪，其特征在于，该细长部件与该多个挠性部件一体成型。
14.根据权利要求11所述的套爪，其特征在于，当该多个挠性部件的该内表面与该矩形轴接合时，该多个挠性部件向该矩形轴施加夹持力。
15.根据权利要求11所述的套爪，其特征在于，该细长部件包括被配置为接合螺母或者螺栓中的至少一个的螺纹部分。
16.一种旋转控制阀门，包括：
阀门，安装至外壳并具有轴；
致动器，可操作地耦接至该阀门并被设置于该外壳内；
套爪，具有与细长部件一体成型的多个挠性部件，其中，该多个挠性部件的外表面形成渐开的外表面，且其中该多个挠性部件的内表面形成第一开口以容纳该轴；以及
杠杆，可操作地耦接至该致动器，该杠杆含有用于容纳该套爪的该细长部件的第二开口以及具有锥形渐开表面的第三开口，该第三开口以与由该多个挠性部件的该外表面限定的该渐开的外表面接合。
17.根据权利要求16所述的阀门，其特征在于，该多个挠性部件被配置为在该第三开口中滑动，且其中，该第三开口的锥形表面接合该多个挠性部件的外表面，以使得该多个内表面接合该矩形轴。
18.根据权利要求17所述的阀门，其特征在于，该多个挠性部件的该外表面是锥形的。
19.根据权利要求16所述的阀门，其特征在于，该细长部件包括螺纹端，该螺纹端被配置为延伸通过该第二开口，并与螺母或者螺栓中的至少一个接合以将该套爪耦接至该杠杆。
20.根据权利要求16所述的阀门，其特征在于，该轴和该第一开口是实质上矩形的。
21.根据权利要求16所述的阀门，其特征在于，该致动器是电致动器、气动致动器、液压致动器、或者手动操作致动器中的一个。
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