CN108361396B - 螺栓阀控制元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于流体流量控制设备的控制元件，控制元件包括：阀杆，阀杆包括具有第一末端和第二末端的细长组件，第一末端被适配为可操作地耦接到致动器并且第二末端包括紧固件凹进处，紧固件凹进处包括多个内螺纹；塞子，塞子被布置为与阀杆的第二末端相邻，塞子包括压缩冠、塞子主体以及布置在压缩冠与塞子主体之间的密封组件；以及紧固件，紧固件将塞子固定到阀杆，并且紧固件包括从塞子延伸并且接合紧固件凹进处的多个内螺纹的螺纹部分；其中，紧固件与紧固件凹进处之间的接合将密封组件压缩到压缩冠与塞子主体之间。

Description

螺栓阀控制元件

本发明是申请日为2013年7月05日、申请号为201310285395.X的发明专利申请“螺栓阀控制元件”的分案申请。

技术领域

本公开涉及滑动阀杆流体流量控制设备，并且更具体而言涉及用于滑动阀杆流体流量控制设备的控制元件。

背景技术

用于滑动阀杆流体流量控制设备的常规控制元件包括塞子/阀杆连接件，其利用固定到内螺纹孔的阀杆的外螺纹轴，其中该内螺纹孔接进塞子的顶端。在将该两个组件拧在一起之后，实施某种类型的防旋转设备以保持接合处不松动。典型的防旋转设备包括预焊或销子，将该预焊或销子压入或者冲压入穿过阀杆打的孔并且被压入或者冲压入与内孔相邻的塞子。过程振动可能导致这些销子型连接件松动和这些焊接连接件破裂。

发明内容

用于流体流量控制设备的控制元件包括阀杆、塞子和紧固件。该阀杆包括具有第一末端和第二末端的细长组件。该第一末端被适配为被可操作地耦接到致动器并且该第二末端包括紧固件凹进处，该紧固件凹进处包括多个内螺纹。该塞子被布置为与该阀杆的该第二末端相邻。该紧固件将该塞子固定到该阀杆并且包括从该塞子延伸并且接合该紧固件凹进处的该多个内螺纹的螺纹部分。

附图说明

图1是包括根据本发明的原理构造的控制元件的流体流量控制设备的横截面侧视图；

图2是根据本发明的原理构造的控制元件的一个实例的横截面侧视图；

图3是根据本发明的原理构造的控制元件的另一个实例的横截面侧视图；

图4是根据本发明的原理构造的控制元件的另一个实例的横截面侧视图；

图5是根据本发明的原理构造的控制元件的另一个实例的横截面侧视图。

具体实施方式

图1是包括根据本公开的原理所构造的螺栓阀控制元件12的流体流量控制设备10(例如控制阀)的一个实例的横截面侧视图。如图所示，控制设备10包括阀体14、阀笼16和控制元件12。如下文将更详细地描述的，控制设备10的控制元件12包括阀杆18和利用紧固件22固定到阀杆18的塞子配件20，其中紧固件22螺纹连接到在阀杆18中形成的阀杆凹进处24。如下所述，在本公开的图1-4中，塞子20是指包括塞子和压缩冠的两件式塞子组件。该配置有利地便于控制元件16的装配并且在所述的具体实例中轴向地压缩并且放射状地扩展由塞子20携带的密封组件26并密封阀笼16。

仍然参考图1，所公开的实例的阀体14包括球形阀体，该球形阀体包括入口28、出口30和布置在入口28与出口30之间的通道32。基于这样区分入口28和出口30，阀体14被任意地安排成沿着向上流向的配置，这仅为了讨论的目的。在不脱离本公开的精神的前提下，还可以通过交换入口和出口，将阀体14安排并且配置成沿着向下流向的配置。

用常规的方式将阀笼16安装在阀体14的通道32中并且阀笼16包括用于限定多个开口34的中空圆柱形组件，其中该多个开口34允许流体流经阀体14并且更具体而言流经通道32。控制元件12的塞子20可滑动地布置在阀笼16中，用于控制经过阀体14的流体的流量。控制元件12的阀杆18延伸出阀体14之外，以便例如附接到致动器(未显示)。控制设备10还包括阀帽冠36，阀帽冠36以常规的方式固定到与通道32相邻的阀体14上以保持阀笼16在原位并且以常规的方式辅助引导控制元件12。

将参考图2更完整地描述本实例的控制元件12。如上所述，控制元件12包括阀杆18，阀杆18包括阀杆凹进处24、塞子20和紧固件22。

如图所示，阀杆18包括大体上细长的坚硬的杆，该杆沿滑动轴A延伸并且具有第一末端18a和第二末端18b。第一末端18a被适配为布置在阀体14和阀帽36外部，如图1中所示，以便例如被可操作地连接到制动器。第二末端18b，如图2中所示，限定阀杆凹进处24，阀杆凹进处24包括用于限定多个内螺纹38的圆柱形凹进处。

塞子20被布置为与阀杆18的第二末端18b相邻并且包括如上文关于图1所述的通孔40、塞子主体42、压缩冠44和密封组件26。塞子20限定与阀杆18的第二末端18b相邻放置的第一水平表面20a以及与阀杆18的第二末端18b间隔的第二水平表面20b。在所述实例中，通孔40包括穿过压缩冠44的第一部分40a以及穿过塞子主体42的第二部分40b。塞子20的所示实例还包括压力注册开口21，因而图1中的阀10可以作为平衡阀来操作。该说明书中所包括的其他塞子20可以被构造为没有这种开口21。

塞子主体42包括大体上圆柱形的主体，该主体包括密封部分42a和从密封部分42a向下延伸的裙部分42b。密封部分42a限定塞子20的第二水平表面20b并且包括与压缩冠44相邻的直径减小的部分46。如图所示，该直径减小的部分46包括外圆柱形表面60，并且塞子主体42进一步限定压缩表面48，压缩表面48放射状地从直径减小的部分46的外圆柱形表面60向外延伸。压缩冠44还包括与塞子主体42匹配的大体上圆柱形的组件并且，更具体地，包括圆柱形侧壁50和平坦帽板52，因而压缩冠44类似倒扣的杯子形。在所示实例中，压缩冠44的平坦帽板52限定塞子20的第一水平表面20a。压缩冠44的圆柱形侧壁50从平坦帽板52向下延伸并且限定压缩表面54。

如图所示，压缩冠44被布置为与阀杆18的第二末端18b相邻并且在阀杆18的第二末端18b与塞子主体42之间。通过如此配置，压缩冠44的压缩表面54面对塞子主体42的与塞子主体42的直径减小的部分46的外圆柱形表面60相邻的压缩表面48，以限定用于接收密封组件26的环形密封间隙56。因此，如图所示，密封组件26被轴向地布置在压缩冠44的压缩表面54与塞子主体42的压缩表面48之间。通过这样配置，通过将压缩冠44和塞子主体42轴向地压缩在一起来压缩密封组件26，这又使得密封组件26放射状地扩张并且密封地接合如图1中所示的阀笼16的内表面16a以及塞子主体42的直径减小的部分46的外圆周表面60。该放射状的扩张提供塞子20与阀笼16之间的流体紧密密封。密封组件26可以是石墨密封件、O形环、包装材料或者任意其他材料或适用于实现预期目的的多种材料的构造。

仍然参考图2，本示例性控制元件12的紧固件22包括通过塞子20的通孔40的第一部分40a和第二部分40b布置并且沿与阀杆18相同的滑动轴A布置的细长钉杆62。细长钉杆62包括第一末端62a和第二末端62b。第一末端62a包括向上并且远离塞子20延伸的螺纹部分64，并且包括可螺纹地接合阀杆18的阀杆凹进处24中所限定的多个内螺纹38的多个外螺纹66。钉杆62的第二末端62b包括头部68，头部68具有比钉杆62更大的半径大小，以使塞子主体42依靠在塞子20的第二水平表面20b上或与塞子20的第二水平表面20b相邻，从而相对于塞子20轴向地定位钉杆62。在所示实例中，头部48可以包括六边形的形状，并且塞子主体42可以限定头部凹进处70，头部凹进处70具有一个或多个用于接收头部48的平坦表面。头部凹进处70可以例如包括六边形的形状或圆形的形状，单个平坦侧壁用于依靠紧固件22的六边形头部48的一个或多个平坦壁。通过如此配置，头部凹进处70的一个或多个平坦表面防止紧固件22的头部68旋转，从而防止整个紧固件22相对于塞子20旋转。头部68和对应的头部凹进处70还有利地协作，以辅助维持紧固件22和阀杆18相对于塞子20对齐。

图2的控制元件12还包括用于相对于塞子20对齐紧固件22和阀杆18的附加特征。具体地，如图2中所示的，塞子20的第一表面20a包括圆形凹进处72，圆形凹进处72具有带角度侧壁74，带角度侧壁74从塞子20的第一表面20a延伸到在或靠近通孔40的位置。侧壁74被布置为与滑动轴A成锐角，滑动轴A沿阀杆18和紧固件22的纵轴延伸。因此，圆形凹进处72作为沉孔。阀杆18的第二末端18b位于圆形凹进处72中并且具体地在该实例中包括具有锥形表面78的突出件76。与塞子20的带角度表面74类似，阀杆18的锥形表面78被布置为与滑动轴A成锐角，滑动轴A沿阀杆18和紧固件22的纵轴延伸。突出件76被布置在圆形凹进处72中并且锥形表面78以面接触接合带角度表面74。带角度表面74和锥形表面78之间的线接触也是可能的。在所公开的实例中，阀杆18的第二末端18b还包括平坦环形表面80，平坦环形表面80围绕突出件76并且被布置在与滑动轴A大体上垂直的平面中。这样，平坦环形表面80如图所示向塞子20的第一表面20a施加力。在该实例中，带角度表面74和锥形表面78之间的接合以及由平坦环形表面80向塞子20的第一表面20a施加的力，在螺纹接合阀杆凹进处24的紧固件22的影响之下，单独并组合地辅助维持阀杆18与塞子20的对齐。

如本文所述的，本示例性控制元件12的紧固件22的头部68被布置在塞子20的头部凹进处70中，以防止紧固件22相对于塞子20旋转。为了防止阀杆18相对于塞子20旋转，本实例的控制元件12可以包括布置在阀杆18的第二末端18b与塞子20的第一表面20a之间的防旋转设备82。在该实例中，防旋转设备82包括垫圈84，垫圈84具有圆形主体以及一个或多个从该圆形主体放射状地向外延伸的锁定补翼86。另外，阀杆18的第二末端18b包括一个或多个平坦表面88，用于当锁定补翼86远离塞子20的第一表面20a向上弯曲时接收一个或多个锁定补翼86。在该实例中，通过紧固件22螺纹地接合阀杆凹进处24，垫圈84被压缩在阀杆18的第二末端18b与塞子20的第一表面20a之间。因此，阀杆18的平坦环形表面80向塞子20的第一表面20a施加经过垫圈84传递的力。然而，在其他实例中，控制元件12可以不包括垫圈84，这样，平坦环形表面80可以直接接合塞子20的第一表面20a并且向塞子20的第一表面20a施加力。

虽然图1和图2中的控制元件12被描述为包括用于助于不同组件对齐和旋转布置的各种各样的特征，但是图3描述了可替换的实施方式。

图3描述了与控制元件12基本上类似的控制元件112，控制元件112包括阀杆118、塞子120和将塞子120固定到阀杆118的紧固件122。阀杆118沿滑动轴A延伸并且包括第一末端118a和第二末端118b。第二末端限定具有多个内螺纹138的阀杆凹进处124。塞子120限定与阀杆118的第二末端118b相邻布置的第一水平表面120a以及与阀杆118的第二末端118b远离或间隔布置的第二水平表面120b。塞子120还包括通孔140、塞子主体142、压缩冠144和密封组件126。通孔140包括穿过压缩冠144的第一部分140a以及穿过塞子主体142的第二部分140b。紧固件122包括细长钉杆162，钉杆162包括第一末端162a和第二末端162b并且以类似于上文参考图2所述的方式延伸经过通孔140。第一末端162a包括螺纹部分164，螺纹部分164向上远离塞子120延伸并且包括多个外螺纹166，外螺纹166与阀杆118的阀杆凹进处124的多个内螺纹138螺纹接合。第二末端162b包括与塞子120的第二水平表面120b相邻布置的头部168，用于根据需要定位紧固件122。与上文参考图2所述的控制元件12类似，塞子主体142包括形成在第二水平表面120b中用于接收紧固件122的头部168并且防止紧固件122的头部168旋转的头部凹进处170。

图3中的控制元件112与图2中的控制元件12的主要区别涉及如何沿滑动轴A对齐紧固件122、塞子120和阀杆118。例如在图3中，紧固件122的细长钉杆162的第二末端162b具有比细长钉杆162的第一末端162a更大的直径。这样，钉杆162进一步限定在第一末端162a与第二末端162b之间延伸的钉杆台肩190。类似地，在图3中，通孔140的第二部分140b具有比通孔140的第一部分140a更大的直径。这样，在该实例中，塞子120，并且更具体而言在该实例中，塞子120的压缩冠144，限定由钉杆台肩190接合的塞子台肩192。钉杆台肩190和塞子台肩192可以包括在横穿滑动轴A的平面中延伸的大体上平面的表面，或者台肩190、192可以是沿着地势建立的、锥形的或其他配置的。例如如图3中所示的，塞子台肩192可以是环形延伸凸起弯曲外圆型表面，钉杆台肩190可以是对应的环形延伸凹面型表面，以便于这两个台肩190、192之间对齐和接合，从而对齐紧固件122和塞子120。

与参考图2所述的控制元件12的额外区别在于阀杆118的第二末端118b和塞子120的第一表面120a中的对应的圆形凹进处172的具体配置。即，圆形凹进处172被形成为与通孔140的第一部分140a相邻并且包括带角度侧壁174和平坦底表面175。带角度侧壁174围绕平坦底表面175并且平坦底表面175围绕通孔140。带角度侧壁174相对滑动轴A成一角度，同时平坦底表面175被布置在与滑动轴A大体上垂直的平面中。阀杆118的第二末端118b包括从它延伸并且限定锥形表面178和平坦环形表面180的突出部176。在该实例中，锥形表面178围绕平坦环形表面180。通过如此配置，并且如图3中所示，当紧固件122推动阀杆118与塞子120接合时，阀杆118的突出部176的平坦环形表面180接合塞子120的圆形凹进处172的平坦底表面175，并且阀杆118的突出部176的锥形表面178接合塞子120的圆形凹进处172的带角度侧壁174。这些接合表面有助于最初沿滑动轴A对齐阀杆118和阀塞120并且维持该对齐。

虽然控制元件112未被描述为在阀杆118与塞子120之间包括具体的防旋转设备，但是其可以包括与参考图2所述的防旋转设备82类似的防旋转设备或者任意其他合适的类型的防旋转设备。

虽然到目前为止所公开的控制元件12、112被描述为包括类似于螺栓组件并且作为与塞子20、120独立的并且不同的组件的紧固件12、112，但是紧固件可以可替换地与塞子的至少一部分形成为一个部件(例如集成)。例如图4描述了另一个控制元件212，该控制元件212包括塞子220和与塞子220的塞子主体242形成为一个部件并且延伸经过压缩冠224中的通孔240的紧固件222。更具体而言，紧固件222包括向上并且远离塞子220延伸并且进入阀杆218中的对应的阀杆凹进处240的螺纹部分264。在图4中所示的实例中，塞子主体242自身限定钉杆台肩290，并且压缩冠244限定塞子台肩292，因而控制元件212以类似于参考图3所述的方式便于各种组件的对准。但是应该认识到，这种一体式(例如集成)构造也可以实现到图2中所示的实例中。

虽然到目前为止各种控制元件12、112、212的塞子20、120、220中的每一个被描述为包括塞子主体42、142、242和用于压缩放射状地扩张的密封组件的压缩冠44、144、244，但是在图5中示出了在本公开的范围内构造的控制元件312的简化版本。在图5中，控制元件312包括具有紧固件322的简化的一体式平衡塞子320，其中紧固件322具有向上并且远离紧固件322延伸并且与阀杆318的阀杆凹进处324螺纹接合的螺纹部分362。在该实例中，塞子320可以可选择地在它的外侧壁中装配有由一个或多个凹槽所携带的一个或多个密封件326，用于密封阀笼，如图1所示。

从前文应该认识到，本文所述的控制元件12、112、212、312中的每一个提供易于在工厂中或者在现场中通过从对应的流体流量控制设备去除控制元件来装配的简单构造。即本文公开的底部安装的紧固件22、122、222、322与两性螺栓类似地进行操作，以简单地并且安全地将塞子安装到阀杆。本文公开的控制元件12、112、212、312的一个优点在于它们不需要在本领域中可能难以实现的焊接或冲压销连接。然而，本公开的保护范围意在包括该特征。例如，作为本文参考图2所述的防旋转设备82的替换，本文所述的或以其他方式落入本文的范围中的控制元件12、112、212、312中的任意一个可以包括焊珠、冲压销、独立的螺旋销、固定夹或任意其他可能合适的可替换的防旋转设备。本文公开的控制元件12、112、212、312的另一个优点在于建立在紧固件、塞子和阀杆中的自对齐特征。这确保这些组件沿滑动轴A精确地对齐，以降低切削组件的磨损并且增加使用寿命。

虽然前文的公开提供了本发明的设备和系统的各种实例，但是本公开不限于所公开的具体实例。相反，可以混合、互换或组合任意一个或多个实例的一个或多个特征以得到未明确公开的另一个实例。在一个实例中公开一个特征并不排除在其他实例中包括该特征，而是相反地明确规定可以在任意其他实例中实现该特征。

Claims (10)

1.一种用于流体流量控制设备的控制元件，所述控制元件包括：

阀杆，所述阀杆包括具有第一末端和第二末端的细长组件，所述第一末端被适配为可操作地耦接到致动器并且所述第二末端包括紧固件凹进处，所述紧固件凹进处包括多个内螺纹；

塞子，所述塞子被布置为与所述阀杆的所述第二末端相邻，所述塞子包括压缩冠、塞子主体以及布置在所述压缩冠与所述塞子主体之间的密封组件；以及

紧固件，所述紧固件将所述塞子固定到所述阀杆，并且所述紧固件包括从所述塞子延伸并且接合所述紧固件凹进处的所述多个内螺纹的螺纹部分；

其中，所述紧固件与所述紧固件凹进处之间的接合将所述密封组件压缩到所述压缩冠与所述塞子主体之间并将所述密封组件放射状地扩张以密封地接合所述流体流量控制设备的阀笼的内表面，进而在所述塞子和所述阀笼之间提供流体紧密密封。

2.如权利要求1所述的控制元件，其中所述压缩冠被布置在所述阀杆的所述第二末端与所述塞子主体之间。

3.如权利要求1所述的控制元件，其中所述紧固件与所述塞子的所述塞子主体形成为一个部件。

4.如权利要求1或2所述的控制元件，其中，

所述塞子限定通孔、与所述阀杆的所述第二末端相邻的第一表面以及与所述阀杆间隔的第二表面；并且

所述紧固件包括被布置为经过所述塞子中的所述通孔并且具有第一末端和第二末端的细长钉杆，所述钉杆的第一末端包括布置在所述紧固件凹进处中的所述紧固件的所述螺纹部分，所述钉杆的第二末端包括与所述塞子的所述第二表面相邻布置的头部。

5.如权利要求4所述的控制元件，还包括被布置在所述塞子的所述第二表面中的头部凹进处，所述紧固件的所述头部被布置在所述头部凹进处，以防止所述头部相对于所述塞子旋转。

6.如权利要求4所述的控制元件，其中，所述紧固件的所述钉杆的第一末端包括第一直径，所述紧固件的所述钉杆的第二末端包括比所述第一直径更大的第二直径。

7.如权利要求4所述的控制元件，其中，所述钉杆进一步包括布置在所述第一末端与所述第二末端之间的钉杆台肩，并且所述塞子包括塞子台肩，所述塞子台肩与所述钉杆台肩接合以将所述紧固件与所述塞子对齐。

8.如权利要求1所述的控制元件，其中，所述塞子包括具有带角度侧壁的圆形凹进处，并且所述阀杆的所述第二末端包括锥形表面，其与所述圆形凹进处的所述带角度侧壁接合以将所述阀杆与所述塞子对齐。

9.如权利要求8所述的控制元件，其中，所述塞子中的所述圆形凹进处进一步包括由所述带角度侧壁围绕的平坦底表面，并且所述阀杆的所述第二末端进一步包括由所述锥形表面环绕的平坦环形表面，所述阀杆的所述平坦环形表面接合所述塞子中的所述圆形凹进处的所述平坦底表面。

10.一种流体流量控制设备，其包括权利要求1至9中任一项的控制元件，所述流体流量控制设备还包括：

阀体，所述阀体包括入口、出口以及布置在所述入口和所述出口之间的通道；

阀笼，所述阀笼被安装在所述通道中并且包括用于允许流体经过所述阀笼和所述通道的多个开口；

所述塞子被可滑动地布置在所述阀笼中，以控制经过所述阀体的流体的流量。

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