CN1711430A - 密封控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从主轴(3)向副轴(5)传送旋转运动的密封控制装置(1)，使得容纳主轴(3)的体积(P)与容纳副轴(5)的体积(S)以密封的方式被分隔，所述装置包括一对倾斜平行的旋转板(7，11)，为使所述板(7，11)在其中旋转，每一个旋转板被固定到所述轴(3，5)的对应的一个上，所述旋转板利用摆动平行杆(9)被相互连接，所述平行杆(9)铰接到围绕所述板(7，11)设置的对应C形保持器(13，21)。

Description

密封控制装置

技术领域

本发明涉及一种密封控制装置(tight control device)。

更具体地讲，本发明涉及一种用于将旋转运动(即扭矩)从主轴传送到副旋转轴、并保证容纳所述主轴的体积与容纳副轴的体积之间密封的装置。

根据本发明的装置能够适用于：尤其在其中加工流体为有毒、有害或危险流体的工厂中，将旋转运动从控制部件的轴(例如控制杆或操纵轮)向流体阀杆或球的传送。

背景技术

当制造密封旋转控制装置时，在密封磨损时，如何及时确定静和动部件之间适合的密封的问题是已知的。

美国专利第5,165,657涉及一种用于旋转杆阀的致动器，其中保证致动器密封的波纹管密封未被扭曲。为实现这种结果，第一凸轮介于主轴和波纹管被安装在其上的致动器之间，而第二凸轮介于所述致动器和副轴之间。致动器的轴向运动对应于与主轴成整体的第一凸轮的旋转，该致动器的轴向运动反过来涉及与副轴成整体的第二凸轮的旋转。因此，致动器和设置在其上的波纹管仅受到轴向应力。

然而，所述的方案不适合用于其中施加高转矩的应用。实际上，在这些场合中，需要适当地确定控制部件的大小，而如此形成的装置将具有与指定的应用不相适应的尺寸。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种能够支持高扭矩的密封控制装置。

此外，在上述专利中描述的装置不适合应用于凸杆阀(salient stermvalves)，而它需要进行修改以适合此种阀，这会便其体积庞大和昂贵。目前，提出的其它解决方案也具有类似的缺点。为此，在凸杆阀领域，密封波纹管的使用被局限于其中它确实必不可少(有毒或毒性很强的生产线流体)的场合，而它不能在其中它被推荐的场合实现。

因此，本发明的另一目的在于提供一种减小尺寸的密闭控制装置，该装置能够用于实现任何类型的液体阀，包括旋转杆和凸杆阀。

利用如所附权利要求所述的根据本发明的控制装置，可以实现各种目的。

根据本发明的装置使用一对通称为“斜盘”或“防波板”(swashplate)的平行摆动板，而使旋转运动被转换为交替的平移运动，反之亦然。

在根据本发明的装置中，波纹管和包括在其中的杆仅受到轴向应力而非扭矩。

优选地，传送的负载被均等地分配在所有杆之间，对杆本身的尺寸具有很大的益处，所述杆能够具有与旋转轴的和与其关联的波纹管的截面可比的直径截面。

应该指出：在每个主轴旋转时，所有杆同时操作，根据板的各自角度位置，一些在牵引，而另一些在压缩，基于此，可实现了均匀的负载分布。

除了另的优点以外，几个杆之间的负载分布使得允许使用壁更薄和寿命更高的更小的波纹管。

在旋转杆阀、所谓直角转弯阀(球、限流、旋塞阀)的情况中，副轴可直接与阀杆相符。在凸杆阀(球心、闸门阀)的情况中，副轴可以是中空而具有内螺纹，并且它可用作阀螺纹杆的螺母螺纹，以便所述杆的提升/下降运动对应于副轴的旋转。

优选地，考虑到减小装置尺寸，可以使用在杆上串联设置的几个隔板和波纹管，从而采取冗余密封系统。特别地，通过使用每个均具有其本身一组波纹管的两个隔板，可以创造一个与外部环境和处理线(process line)隔离的室。所述室可优选地连接到指示装置的可能密封损失的泄漏探测器。

附图说明

通过非限制性实例，以下将参照附图详细描述根据本发明的控制装置的一些优选实施例，其中：

图1为根据本发明第一实施例的密封控制装置的纵向断面；

图2显示了图1装置的细节；

图3显示了可选实施例中的图1装置的细节；

图4为本发明的第二实施例的示意纵断面；

图5为本发明的第三实施例的示意纵断面。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的密封控制装置由标号1总体标示，例如利用操纵盘或手柄(未示出)，经所述密封控制装置被传送到主轴3的旋转运动，可被传送到以密封方式与所述主轴3分离并与其实质同轴的旋转副轴5上。

根据本发明，主轴3的一端被固定到相对于主轴3倾斜设置的主圆板7的中央。一组“C”形断面保持器13被设置在主板7的外周，其中利用介于所述保持器13和板7的两个表面之间的球和辊子15，板7能够旋转。

类似地，副轴5的一端被固定到相对于轴5倾斜设置以与主板7平行的第二圆板11的中央。

一组“C”形断面的保持器21被设置在副板11的外周，其中利用介于所述保持器21和板11的两个表面之间的球和辊子23，板11能够旋转。

通过利用关节或铰链17连接到相应保持器13和21的多个平行杆9，主板7的保持器13和副板11的保持器21被相互连接。应该指出：由于保持器可以相对于板摆动，如果板不是非常倾斜，所述铰链或关节能够是不必要的。

通过旋转主轴3，所示结构允许副轴5旋转。由倾斜板7的旋转导致并由副板11的旋转的协助，利用保持器13和21的摆动，从而平行杆9的摆动，可实现主轴3和副轴5之间的运动传送。

根据本发明的控制装置还提供了一个隔板25，通过它其中主轴3和主板7操作的体积P与其中副轴5和副板11被容纳的体积S被分隔开。

所述隔板25设置有一系列孔27用于杆9穿过，它被设置得实质上与所述杆9垂直，它使得所述杆的轴向运动被引导，而防止围绕主轴3和副轴5的轴旋转。根据本发明，所述杆9为穿过由隔板25分隔的体积P和S的唯一的控制装置部件。

杆9也被局部封闭在对应的密封套管或波纹管29内，所述套管或波纹管29的一端围绕每个孔27被密闭地固定到隔板25上，而相对端围绕相应的杆9密封地封闭。因此，可以保证主体积P和副体积S之间的密封。

如图1中所示，优选地，由于包含在副体积S内的流体处理的压力，套管29总从外部被压缩。

如图2中可以更好地看出，套管29包括圆柱体41，优选地为例如通过空心模(pot die)取得的波状轮廓的多层体。

利用例如在49中通过焊接，套管29的外壁41a被固定到其上的外环43，套管29对应于孔27被固定到隔板25上。例如通过在50中焊接，该套管29的内壁41b被固定到内环53和外环43上。

外环43优选地包括环形槽51，其中更进一步由于外壁41a的破裂导致泄漏，最终存在于套管29的两个壁41a和41b之间的气体在环形槽51中流动。

在优选的多层密封情况中，也能够在不同层之间产生真空状态，而槽51能够连接到用作泄漏探测器的压力探测器。

内环53具有对应的杆9经其被引导的中央孔44。

例如通过焊接，套管29的相对端被固定到在47中中央钻孔以允许对应的杆9穿过的圆形盘45。盘45的中央孔47优选地具有内部螺纹，与所述盘45对应的杆9的部分48也具有螺纹。因此，盘45能够被拧紧而密封在杆9上，以防止气体在杆9和盘45之间流动。

根据所描述的结构，杆9的摆动或“上下”运动借助于盘45的轴向运动，通过轴向运动盘45的轴向运动导致套管29的变形。

优选地，根据本发明，可以控制诸如流体阀的旋转副部件，用于保证阀位于其中的环境与主控制部件位于其中的环境之间有效地密封。

优选地，根据板7和11的角度位置及其旋转的方向，轴向负载均匀地分布在所有杆9上，杆9同时操作，一些牵引，而其它的压缩。

为了避免跳动问题而保持确保应力均匀分布的杆9的均匀角度分布，所述杆9的数量应优选地为奇数，例如5或7。

回到图1，根据本发明的装置优选地被封闭在包括两个可拆卸部件31和33的封套内，所述两个可拆卸部件31和33包围装置1部件并允许主轴3和副轴5穿过容纳相应轴承39和40的相应孔55和57。为了也起到止推轴承的作用，所述轴承39和40将优选地为圆锥形。应该指出：可选择地，所述轴承也应该与隔板对应地被设置。

利用多个螺栓35a和螺母35b，沿一个推靠在另一个上或推向另一个的各个L形弯曲的外周边缘31a和33a，封套的两部件31和33被相互结合。

利用一对环形垫圈37，隔板25的外周部被密封地锁定在所述边缘之间，所述隔板25的外周部优选地被容纳在封套的两部件31和33的所述外部边缘31a和33a之间。

可选地，也可以规定隔板25与所述外部边缘31a和33a之间的结合通过焊接取得。

图3有关正在描述的实施例的一种可选形式，它用于确保相关的杆9与套管29总受到单纯的轴向应力。

实际上，在正描述的结构中，隔板25在板旋转期间起到杆9导向的作用；因此，由它们对应孔27而经隔板25引导的事实，所述杆9受到由此导致的横向应力。该横向应力能够导致杆9弯曲的后果。

为了克服这一缺点，代替在其摆运动中直接引导杆9，可以引导所述杆9铰接到其上的保持器13，21。

出于此目的，可以在装置1的外封套的内壁中构造的合适槽中，实现主和副板7，11的保持器13，21的容纳和滑动。

一直参照图3，所述封套的部件31的内壁配置有轴向槽31b，其中容纳相应的保持器13。在配置球36的适合导轨上滑动的板7的旋转引发的摆动的“上和下”运动中，保持器13在所述槽31b中滑动。

所述球也可以由适合材料形成的滑动插入物代替，以限制摩擦引起的泄漏。

类似的结构被用于副板11的保持器21。

优选地，这种结构包括由摩擦引起的可忽略不计的负载损失，而它可以避免杆9上的弯曲应力的形成。

图4为特别适合凸杆阀的应用的根据本发明的第二实施例。

在凸杆阀的情况中，由于控制系统必须包括螺母螺旋系统以将副轴的旋转运动转换为阀杆的上升/下降运动，控制系统通常具有更大的轴向尺寸。

为了限制凸杆阀应用中的轴向扩张，可以使用阀杆65被容纳在装置1中的图4的实施例。

在该实施例中，隔板26具有外壳26a，其中阀杆65可以在其上升/下降运动中滑动。

与操纵盘71成整体的主轴3′具有容纳所述外壳26a的对应的空腔3′a，所述阀杆65容纳在所述外壳26a中。

同时也在此种情况中，通过隔板26和设置在杆9上的套管29可以保证主轴3′的体积P与副轴5′的体积S之间的密封分离。

在本发明的第二实施例中，与主轴3′相关的倾斜板7’与轴3’相交叉。所述轴3′一直延伸到隔板26，与之相应地设置了止推轴承67。

反过来，副轴5′设置有其中接合阀螺纹杆65的螺纹孔70。从而形成了螺母螺旋系统，该系统使轴5′的旋转运动被转换为杆65的平移运动，因此使阀开启和关闭。

因此，所述外壳26a将具有足够的长度，以包括杆65的螺纹部，以使阀被充分开启。

分别为68a和68b的止推轴承也被设置在所述轴5′和所述隔板26之间和所述所述轴5′和封套部33′之间。

类似于主板7′，副板11′也与副轴5′相交。

保持13，21在装置1的两个封套部31′，33′中制造的合适的槽31′b，33′b中滑动。此外，由于并不非常倾斜的板7′，11′，并未设置保持器13，21和杆9之间的铰链。

优选地，由于杆65被完全包含在外壳26a中的事实，所以无需提供与所述杆相应的气密性。因此，杆65可以全部带螺纹，而其长度限限于有用部分的长度以控制阀的开启，从而可相应的减小尺寸。

也应该指出：对应于为65穿过封套部33′而设置的孔57，设置了一个圆锥接合部33′c，该接合部反过来与具有相应圆锥形接合部73的阀开闭器69紧密或密封地接合。因此，通过使阀中的杆65处于完全开启位置，为替换装置1的可能的损坏件，而不会有泄漏的危险，可以在所述封套部33′与所述开闭器69之间形成密封。

图5为根据本发明的装置的另一实施例，其中为进一步确保装置密封，而设置了一个密封冗余。

根据本发明该实施例，设置了与第一隔板25平行并配置有对应的一组密封套管29′的第二隔板25′。

始终根据本发明的该实施例，包围装置的封套具有环形中间件32，在其外周处，配置有与封套部31和33的各自边缘31a和33b结合的弯曲边缘32a和32b，在其中间通过相应的垫圈37密封地锁定着隔板25和隔板25’。

根据本发明的该实施例，两个屏障而不是一个被优选地介于主体积P和副体积S之间。

此外，与两个体积P和S密闭地隔离的室59被确定在两个隔板25和25’之间。

优选地，通过利用导管63与室59连通的合适的探测器61，所述室S9可以被用于及时地定位可能的气体泄漏。

该可选实施例允许重叠几个隔板25，25′，每个均与对应杆9的密封套管29，29′相关联，而将装置的总体尺寸保持在可接受的限度内。

也应该指出：可以规定密封套管29，29′均被设置在中间室59内。在这种情况中，为了限制两个隔板之间的距离，从而限制装置的尺寸，同一杆9的套管29，29′可以局部地重叠。

由于使旋转运动从主轴传送到副轴，而保持密封的分隔，所述装置可以实现预定目标。由于存在负载被均匀分配的多个杆，这使得传送装置尺寸减小，而所述装置也可用于高扭矩的传输。

Claims (26)

1.一种密封控制装置(1)，包括：

旋转主轴(3)；

与所述旋转主轴(3)同轴的旋转副轴(5)；

倾斜地固定到所述旋转主轴(3)的第一圆板(7)；

固定到所述副轴(5)且平行于所述第一圆板(7)的第二圆板(11)；

多个第一保持器(13)，所述第一保持器(13)围绕所述第一板(7)周向设置且所述第一板能够相对于所述第一保持器(13)旋转，和多个第二保持器(21)，所述第二保持器(21)围绕所述第一板(11)周向设置且所述第二板能够相对于所述第二保持器(21)旋转，利用铰接到所述保持器(13，21)并与所述轴(3，5)平行的摆动杆(9)，每个所述第一保持器(13)与对应的一个所述第二保持器(21)相互连接；

位于所述倾斜板之间配置有所述摆动杆穿过的孔(27)的隔板(25)；

密封套管(29)，所述密封套管(29)围绕对应于所述孔(27)的每个所述摆动杆(9)设置，在由所述主轴(3)的旋转导致的所述第一板(7)的旋转给予的所述杆(9)的摆动运动期间，以防止气体流过所述孔，所述摆动运动被传送到所述第二保持器(21)以引起所述第二板(11)的旋转，从而引起所述第二轴(5)的旋转。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中：所述套管(29)的一端围绕每个孔(27)被密封地固定到隔板(25)，而相对端围绕对应的摆动杆(9)被密封地封闭。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其中：所述套管(29)包括设置有外壁(41a)和内壁(41b)并具有波纹轮廓的多层圆柱体或圆筒体(41)。

4.根据权利要求3所述的装置(1)，其中：利用套管(29)的外壁(41a)和内壁(41b)被固定到其上的外环(43)，套管(29)对应于孔(27)被固定到隔板(25)。

5.根据权利要求4所述的装置(1)，其中：外环(43)包括环形槽(51)，其中更进一步由于外(41a)壁或内(41b)壁的破裂而导致泄漏，最终存在于套管(29)的两个壁(41a，41b)之间的气体在环形槽(51)中流动。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其中在所述多层套管(29)的所述外(41a)壁和内(41b)壁之间实现真空，而其中所述环形槽(51)与压力探测器连通。

7.根据权利要求4、5或6所述的装置(1)，其中：内环(53)被设置，所述内环(53)与所述外环(43)同心且被密封地固定到其上，通过内环(53)摆动杆(9)被引导。

8.根据权利要求2到7的任意一项所述的装置(1)，其中：套管(29)的相对端被固定到在中央钻孔以允许相应的摆动杆(9)穿过的圆形盘(45)，所述圆形盘(45)被密封地固定到摆动杆(9)。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其中：所述盘(45)中的所述中央孔(47)内部带有螺纹，对应于所述盘(45)的摆动杆(9)的部分(48)也带有螺纹，所述摆动杆接合所述螺纹以确保所述盘(45)与所述摆动杆(9)之间的密封。

10.根据权利要求1所述的装置(1)，其中：对应的球或辊子(15，23)介于所述第一保持器(13)和所述第一板(7)之间和所述第二保持器(21)和所述副板(11)之间。

11.根据权利要求1到10的任意一项所述的装置(1)，其中：设置了与第一隔板(25)实质平行并配置有对应组套管(29′)的第二隔板(25′)。

12.根据权利要求1到11的任意一项所述的装置(1)，其中：设置了封套，所述封套包括至少两个可拆卸部件(31，33)，所述两个可拆卸部件(31，33)围绕装置(1)部件而允许主轴(3)与/或副轴(5)经容纳各自的轴承(39，40)的对应孔(55，57)向外伸出。

13.根据权利要求12所述的装置(1)，其中：利用多个螺栓(35a)和螺母(35b)沿一个靠着另一个地关闭的各个L形弯曲外周边缘(31a，31b)，封套的所述至少两个部件(31，33)被相互连接，利用密封(37)被密封地锁定在所述边缘之间的隔板(25)的外周部被容纳在封套的两部件(31，33)的所述外周边缘(31a，31b)之间。

14.根据权利要求11或12所述的装置(1)，其中封套中间部件(32)被设置在封套的所述至少两个部件(31，33)之间，而其中沿利用多个螺栓(35a)和螺母(35b)，靠在封套中间部件(32)的对应L形弯曲的边缘(32a，32b)关闭的各个L形弯曲的外周边缘(31a，33a)，两部件(31，33)被连接到所述中间部件(32)，其中所述第一隔板(25)和所述第二隔板(25′)的外周部分分别被容纳在两部件(31，33)和封套中间部件(32)的所述外周边缘(31a，33a，32a，32b)之间，所述部分和所述边缘之间的密封由相应的密封(37)确保。

15.根据权利要求14所述的装置(1)，其中：密封隔离室(59)被确定在所述两个隔板(25，25)之间，而其中设置与所述室(59)连通的压力探测器(61)，以便及时地指示其中由经密封套管(29，29)泄漏导致的可能的压力变化。

16.根据权利要求15所述的装置，其中：对于每个所述摆动杆(9)，相应的密封套管(29，29′)均被设置在所述中间室(59)内。

17.根据权利要求16所述的装置，其中：对应于相同的摆动杆(9)的所述密封套管(29，29′)局部地相互交迭。

18.根据权利要求12所述的装置，其中：所述封套的内部包括所述保持器(13，21)滑动地容纳在其中的轴向直槽(31′b，33′b)。

19.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置，其中：所述隔板(26)包括其中容纳轴向滑动控制杆(65)的外壳(26a)，所述外壳在所述主轴(3′)中同心地设置。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述控制杆(65)为用于流体的凸阀的螺纹控制杆，而其中所述副轴(5′)被钻孔并内部具有螺纹以与所述控制杆(65)接合。

21.根据权利要求20所述的装置，其中：所述倾斜板(7′，11′)分别由所述主(3)和副(5)轴相交。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述副轴(5)完全被容纳在装置封套中，而其中所述副轴(5′)被保持在对应于所述隔板(26)和所述封套(33)分别装配的两个止推轴承之间。

23.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置(1)，其中：所述摆动杆(9)为奇数。

24.根据前述权利要求中的任意一项所述的装置(1)，其中：所述第一保持器(13)和所述第二保持器(21)围绕对应的倾斜板(7，11)均匀地分布。

25.一种流体阀，其特征在于：它包括根据前述权利要求中的任意一项的控制装置(1)。

26.根据权利要求25所述流体阀，其中：所述阀为球、节流、旋塞、球心或闸式阀。

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