CN1975225A - 用于马达致动阀的密封毂 - Google Patents

Abstract

为具有阀杆凸台和可转动地接收在阀杆凸台中的阀杆的阀提供了一种密封毂组件。阀杆一般由马达/致动器转动。为了密封泄漏阀杆，一毂主体连接到阀杆凸台上，阀杆凸台也用来可释放地安装马达/致动器。一适配器螺纹旋入毂主体内。阀杆延长部可转动地支撑在适配器中，所述阀杆延长部在第一端与阀杆耦合在一起，用于共同转动，在第二端耦合于马达/致动器。为了提供对泄漏阀杆的外部流体密封，第一密封位于阀杆延长部和适配器之间，第二密封位于适配器和阀杆凸台之间。

Description

用于马达致动阀的密封毂

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年11月14日提交的美国临时申请No.60/736,535的优先权。上述申请的内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明总的来说涉及马达致动阀，更具体地说涉及一种用于密封阀与阀致动器之间的连接的装置和方法。

背景技术

阀通常通过安装的马达驱动的致动器来工作，所述马达驱动的致动器安装在阀上，在外部通过接插件连接到阀的阀杆或阀杆延长部上。某些阀构造提供的阀杆几何形状需要阀杆穿过阀内部空腔装载。所以为了能够维修阀杆和/或阀杆密封，必须拆解阀。在某些应用中包括但不局限于制冷设施阀的阀具有主体连接装置，所述主体连接装置以不允许以后接近阀的内部件来更换诸如垫圈、密封或内部件的零件的方式焊接或密封。在这些应用中，如果阀杆密封泄漏，穿过阀体接近阀杆密封不是成本低廉的选择方案。

所以对马达致动阀来说，需要在外部密封泄漏阀杆区域的方法和装置。对马达驱动阀来说，检修泄漏阀杆时还必须考虑致动器的移动和重新组装，以为了阀的正常运行确保能够重新组装和重新对齐致动器。

发明内容

依照本发明的一些实施例，密封毂组件适于安装到马达致动阀上。密封毂组件包括适于接合阀的阀杆凸台的毂主体，密封毂组件可操作以释放地安装马达/致动器。适配器元件在内部接收在毂主体内部。阀杆延长部由适配器元件保持。阀杆延长部在第一端与阀的阀杆耦合在一起，用于共同转动，在第二端耦合于马达/致动器。第一密封设置在阀杆延长部和适配器之间。

依照进一步的实施例，为具有阀杆凸台和可转动地接收在阀杆凸台中的阀杆的阀提供了一种密封毂组件。阀杆一般由马达/致动器转动。为了密封泄漏阀杆，一毂主体连接到阀杆凸台上，阀杆凸台也用来可释放地安装马达/致动器。一适配器螺纹旋入毂主体内。一阀杆延长部可转动地支撑在适配器中，所述阀杆延长部在第一端与阀杆耦合在一起，用于共同转动，在第二端耦合于马达/致动器。为了提供对泄漏阀杆的外部流体密封，第一密封位于阀杆延长部和适配器之间，第二密封位于适配器和阀杆凸台之间。

依照更进一步的实施例，提供了一种在阀和阀马达/致动器之间安装密封组件的方法，密封组件可操作在外部密封泄漏阀杆密封。密封组件具有圆筒部分、凸缘部分、可与圆筒部分接合的适配器和阀杆延长部。阀具有可转动地接收在阀杆凸台内部的阀杆。该方法包括在阀杆延长部上设置第一密封元件。该方法还包括将阀杆延长部插入适配器中，以可操作地接合阀杆延长部与适配器之间的第一密封元件。该方法进一步包括促使适配器与凸缘部分相接合。该方法更进一步包括将第二密封元件设置在适配器和阀杆凸台之间。该方法又进一步包括将圆筒部分可释放地接合阀杆凸台，以将第二密封元件可操作地接合到适配器和阀杆凸台两者上。

本发明的密封毂组件具有几个优点。由于利用了位于阀组件外部的密封元件，已有的阀的任何泄漏密封都被隔离，要不然就会常压泄漏。本发明的密封毂组件也提供了与已有的主体阀杆凸台的简单机械连接，不需要进一步修改或加工主体阀杆凸台。这使得本发明的密封毂组件可以快速安装到主体阀杆凸台52的已有的连接件上。进一步的优点是由阀杆延长部38提供的，所述阀杆延长部38适合于已有的或其它已知的马达致动器，功率损耗最小。如果随后出现通过这些密封元件的泄漏，还可以很容易地更换本发明的密封毂组件的各种密封元件。

从下文提供的详细说明中，本发明进一步的适用性特点将变得显而易见。应当明白，虽然这些详细说明和特定例子显示了本发明的几个实施例，但是这些详细说明和特定例子仅仅用于示例目的，不用于限定本发明的范围。

附图说明

从详细说明和附图中将更加全面地理解本发明，其中：

图1是包括本发明的密封毂的阀组件的透视图；

图2是图1的阀组件的侧视图；

图3是图2的阀组件的横截面侧视图；

图4是在图2的端部4的端视图；

图5是从图4的截面5-5剖开的平面顶视图；

图6是从图3的区域6剖开的放大横断面视图；

图7是本发明的阀杆延长部的侧视图；和

图8是本发明的适配器的横截面侧视图。

具体实施方式

本发明的几个实施例的下列说明本质上仅仅是示例性的，决不是用于限制本发明、它们的应用或用途。

依照本发明的几个实施例并参照图1，阀组件10包括具有相连的马达/致动器14的阀12。马达/致动器14可以是电动马达、液压马达或气动马达。密封毂组件15将马达/致动器14相适应地连接到阀12上，并提供附加的密封性能，以防止通过第一级阀杆密封的系统流体泄漏逸出到环境中。

阀12进一步包括具有进口适配器20的进口支管18和具有出口适配器24的出口支管22。“进口”和“出口”支管的标识只是为了方便起见，因为阀12的结构可以包括在阀12的任一端部的进口或出口。支管接头口26连接于例如进口支管18。支管接头口26为临时或永久连接于阀12的软管或管道提供机械连接。所以支管接头口26允许系统流体添加到与阀12连接的流体系统，或者从该流体系统排出。如果软管或管道(未显示)没有连接到支管接头口26上，安装一密封盖27，充当流体系统边界。

密封毂组件15包括与阀体16连接的毂主体28。毂主体28包括径向凸缘30。通过将马达第一面或马达底面32与径向凸缘30的凸缘第一面或凸缘顶面34连接在一起，马达/致动器14连接到径向凸缘30上。马达/致动器14通常还设置有调节装置36。调节装置36可用于控制阀杆延长部38的总转动角位移，从而控制设置在阀体16内部的隔离元件(例如带有流动口的球体)的转动程度。马达/致动器14通常还设置有动力源管线40。在有些实施例中，动力源管线40是电源线，用于提供例如运行马达/致动器14的交流电压或直流电压。在有些实施例中，动力源管线40可以提供一个或多个液压或气动管道，以支持马达/致动器14的液压或气动操作。

参照图2可更清楚地看到，密封毂组件15有利地被用于阀12，阀12具有密封主体连接装置。例如，端配件42用密封接头44密封到阀体16上，在某些实施例中，所述密封接头44为焊接接头或铜焊接头。进口支管18利用进口支管密封接头46密封到阀体16上，在某些实施例中，所述进口支管密封接头46为焊接接头或铜焊接头。同样，出口支管22利用出口支管密封接头48密封到端配件42上，在某些实施例中，所述出口支管密封接头48也可以包括焊接接头或铜焊接头。阀12还可以设置有主体支撑元件50，所述主体支撑元件50通常作为阀12附着到结构或其它系统部件上的主体安装附着装置。具有如上所述的密封接头的阀12通常用于禁止常压泄漏的流体场合。例如，这种流体场合包括制冷设施。密封阀12的各种各样的接头带来的困难包括以后对在阀12内部使用的密封元件的移动和维修的困难。

当阀12如上所述进行密封时，系统流体在主体阀杆凸台52的区域内的泄漏可以建立系统流体直接流到环境中的流动路径。设置密封毂组件15能够部分地修正或消除这个泄漏路径。密封毂组件15进一步包括毂主体28的圆筒部分，所述圆筒部分利用保持元件56机械地连接到主体阀杆凸台52上。例如，保持元件56包括螺纹销元件、贯通销元件或类似的紧固件。

进一步参照图2，通过从径向凸缘30的凸缘下面60插入一个或多个紧固件58，紧固件58将马达/致动器14机械地连接到径向凸缘30上。调节装置36还可设置有调节元件62。例如，调节元件62包括带有六边形或正方形端部的螺纹紧固件，可利用工具(未显示)对调节元件62施加扭矩，以有效地将调节装置36锁定在适当位置。

现在基本上参考图3，仅仅是为了示例目的，在下文中，阀12描述为一种具有可转动地设置在阀体16内部的球体64的球阀。阀12不局限于球阀，也可以使用其它可转动运行的阀，例如闸阀、球形阀和节流阀。球体64设置有紧邻用于进口支管18和出口支管22的流动口接头的第一球体密封66和第二球体密封68。球体通孔70包括球体通孔直径“A”，在某些实施例中，所述球体通孔直径“A”的尺寸大体上等于进口支管18的进口支管孔径“B”和出口支管22的出口支管孔径“C”中的每一个孔径。球体64通过主阀杆72的转动而被转动致动。主阀杆72包括一凸元件74，所述凸元件74可连接地装配在在球体64上形成的切口76中。主阀杆72设置有第一密封元件78，例如O形环，以在主阀杆72和主体阀杆凸台52之间提供第一级流体边界密封。

在阀体16内部的高压可能不利地趋向于向外驱动主阀杆72的场合中，通常设置一阀杆径向凸缘80。阀杆径向凸缘80抵接在内部位于主体阀杆凸台52内部的台肩区域，以防止主阀杆72的向外位移。但是，当使用阀杆径向凸缘80的时候，尤其是与具有密封端连接装置的阀构造一起使用的时候，第一密封元件78的泄漏需要拆解阀12的各种密封接头，以允许移动球体64和主阀杆72，更换第一密封元件78。由于如此拆解阀12带来的显然的高成本和困难，提供密封毂组件15来增加附加的外部密封，以防止通过第一密封元件78逸出的系统流体逸出到环境中。

为了提供这个附加的外部密封功能，密封毂组件15进一步包括适配器套筒82，所述适配器套筒82在内部位于毂主体28内部，并可转动地支撑阀杆延长部38。适配器套筒82利用例如螺纹接头84保持在毂主体28内部。事先在主阀杆72上形成的孔86接收保持元件56，所述保持元件56具有一延伸超过主阀杆72的部分，该部分被接收在阀杆凸台52的端面上的一个或多个凹进部分内。保持元件56接合凹进部分的端面(未显示)，以限制主阀杆72转动一预定转动圆弧，对于球阀来说通常为90度。适配器套筒82的台肩部分88充当保持阀杆延长部38的延长阀杆径向凸缘90的保持元件。台肩部分88防止沿阀杆延长部38的位移方向“D”向外位移。所以延长阀杆径向凸缘90具有类似于阀杆径向凸缘80的功能。至少一个第二密封元件92位于阀杆延长部38周围，以在阀杆延长部38和适配器套筒82的内孔壁之间提供附加的流体密封，在几个实施例中设置了多个第二密封元件92。在有些实施例中，第二密封元件92为聚合类型的材料或橡胶材料制成的O形环。第二密封元件92也允许阀杆延长部38转动角位移，同时提供流体边界密封。阀杆延长部38和主阀杆72中的每一个通常绕球体-阀杆转动轴线94转动。

现在大体上参考图4，适配器套筒82的套筒元件96如图所示延伸超过径向凸缘30，并可转动地接收阀杆延长部38。马达/致动器14设置有轴承套筒98，所述轴承套筒98也可转动地接收阀杆延长部38。在本发明的几个实施例中包括螺纹接头的连接接头100设置在主体阀杆凸台52上，以将毂主体28的圆筒部分54耦合到主体阀杆凸台52上。圆筒部分54适于与事先设置在阀12上的连接接头100相接合，否则就接收通常保持主阀杆72的端盖。在安装密封毂组件15的圆筒部分54之前，移动该盖(未显示)。类似于主阀杆72的凸元件74的凸元件102可以设置在阀杆延长部38的远端。例如，凸元件102可以用于在调节调节装置36期间附着保持工具。凸元件102还可以在功能上接收诸如扳手的工具，所述工具可用于手动地转动阀杆延长部38，从而转动主阀杆72，以在马达/致动器14不能得到动力的情况下手动地致动球体64。虽然所示的支管接头口26大体上与球体/阀杆转动轴线94同轴对齐，但是，支管接头口26可以绕进口支管18从所示位置转动到备用位置。

现在大体上参考图5，第一、第二、第三和第四紧固件孔104、106、108、110形成在径向凸缘30上，它们的尺寸设计成接收用来将马达/致动器14连接到阀体16上的紧固件58。径向凸缘30与阀纵向轴线112对齐。

现在大体上参考图6，显示了密封毂组件15的更多细节。所示的一个或多个环形槽114也形成在主阀杆72周围，所述环形槽114接收每个第一密封元件78。所以第一密封元件78承座在主体阀杆凸台52的内面116上。通过任一第一密封元件78的流体泄漏由密封毂组件15保持。为了使阀杆延长部38与主阀杆72可转动地接合，阀杆延长部38的带有切口的端部118与主阀杆72的凸端部119相接合。由聚合材料或类似的密封材料制成的第一垫圈式密封元件120可以设置在主体阀杆凸台52的端面与适配器套筒82的相应端面之间。在其它实施例中，替代第一垫圈式密封元件120的第二垫圈式密封元件122可以设置在适配器套筒82的外部径向面123与紧邻在径向凸缘30中形成的孔125的径向凸缘30的内面124之间。当使用第二垫圈式密封元件122时，也在圆筒部分54和阀杆凸台52之间提供了附加的密封(未显示)。第一垫圈式密封元件120的使用不需要进一步密封圆筒部分54，所以是一种复杂性较少/成本较低的选择方案。为了进一步控制通过第一密封元件78的流体的任何泄漏，以及为了控制第二密封元件92的定位，在阀杆延长部38中形成了至少一个环形槽126，在某些实施例中形成了多个环形槽126，每个环形槽126接收其中一个第二密封元件92。所以第二密封元件92在允许阀杆延长部38转动的同时，提供了阀杆延长部38和适配器套筒82的内面128之间的流体密封。

所以第一或第二垫圈式密封元件120、122和第二密封元件92限定了用于防止流过第一密封元件78的流体逸出到环境中的外部界限。通过在主阀杆72外部设置各个密封元件，为了修理泄漏的阀12，不必移动阀12的内部件。通过利用连接接头100和螺纹接头84将毂主体28与主体阀杆凸台52在接合方向“E”相接合提供用于第一或第二垫圈式密封元件120、122的密封压力。

现在参考图7，阀杆延长部38进一步包括位于凸元件102与带有切口的端部118之间的圆柱形轴130。圆柱形轴130的轴径“F”的尺寸使其可转动地接收在适配器套筒82的内径面128上。带有切口的端部118包括在圆柱形头部134中形成的端面132。圆柱形头部134的头部直径“G”大于轴径“F”。相对的第一和第二切口壁136、138垂直于端面132延伸。第一和第二切口壁136、138接合主阀杆72的凸端119，以将马达/致动器14的转动扭矩传递给主阀杆72。环形槽126紧邻圆柱形头部134。

现在参照图8和并且进一步参照图6和图7，适配器套筒82包括可转动地接收阀杆延长部38的圆柱形轴130的孔140。多个阳螺纹142螺纹接合圆筒部分54的相应阴螺纹，以形成螺纹接头84。具有套筒直径“H”的外套筒144接收在径向凸缘30的孔125中。第一和第二接合面146、147形成在外套筒144上，充当用于可转动地紧固毂主体28的圆筒部分54中的适配器套筒82的工具接合面。内台肩148接合延长阀杆径向凸缘90，以保持阀杆延长部38。

本发明的密封毂组件具有几个优点。由于利用了位于阀组件外部的密封元件，已有的阀的任何泄漏密封都被隔离，要不然就会常压泄漏。本发明的密封毂组件也提供了与已有的主体阀杆凸台的简单机械连接，不需要进一步修改或加工主体阀杆凸台。这使得本发明的密封毂组件可以快速安装到主体阀杆凸台52的已有的连接件上。进一步的优点是由阀杆延长部38提供的，所述阀杆延长部38适合于已有的或其它已知的马达致动器，功率损耗最小。如果随后出现通过这些密封元件的泄漏，还可以很容易地更换本发明的密封毂组件的各种密封元件。

本发明的说明书本质上仅仅是示例性的，因而，不背离本发明的大意的变形都落入本发明的范围之内。这样的变形被认为没有偏离本发明的精神和范围。

Claims (30)

1.一种适于安装到马达致动阀的密封毂组件，所述密封毂组件包括：

毂主体，其适于接合阀的阀杆凸台，并可操作来释放地安装马达/致动器；

适配器元件，其在内部接收在毂主体内部；

由适配器元件保持的阀杆延长部，所述阀杆延长部在第一端与阀的阀杆耦合在一起，用于共同转动，在第二端耦合于马达/致动器；和

第一密封，其设置在阀杆延长部和适配器之间。

2.如权利要求1所述的组件，其中，第一密封包括O形环。

3.如权利要求2所述的组件，其中，阀杆延长部还包括适于接收O形环的环形槽。

4.如权利要求1所述的组件，还包括设置在适配器和阀杆凸台之间的第二密封。

5.如权利要求4所述的组件，其中，第二密封还包括垫圈式密封。

6.如权利要求1所述的组件，还包括：

阀杆凸台的多个阳螺纹；

毂主体的圆筒部分，其具有适于与阀杆凸台的阳螺纹螺纹接合的内阴螺纹。

7.如权利要求6所述的组件，其中，毂主体还包括相对于圆筒部分向外且横向延伸的径向凸缘，所述径向凸缘具有适于接收马达/致动器的凸缘面。

8.如权利要求7所述的组件，还包括：

在径向凸缘上形成的孔；和

插入所述孔以可释放地用径向凸缘接合马达/致动器的紧固件。

9.如权利要求1所述的组件，还包括：

适配器元件的台肩部分；和

从阀杆延长部的第一端向外径向延伸的凸缘，所述凸缘可与适配器的台肩部分接合，并可操作以将凸缘保持在阀杆和适配器之间。

10.如权利要求1所述的组件，其中，阀杆延长部的第一端还包括适于与阀杆的凸端接合的切口。

11.一种密封毂组件，其包括：

阀，其具有阀杆凸台和可转动地接收在阀杆凸台中的阀杆，所述阀杆适于由马达/致动器转动；

毂主体，其连接于阀杆凸台，并可操作以可释放地安装马达/致动器；

适配器元件，其可螺纹接合毂主体；

由适配器保持的阀杆延长部，所述阀杆延长部在第一端与阀杆耦合在一起，用于共同转动，在第二端耦合于马达/致动器；

第一密封位于阀杆延长部和适配器之间；和

第二密封位于适配器和阀杆凸台之间。

12.如权利要求11所述的组件，其中，第一密封包括O形环。

13.如权利要求12所述的组件，其中，阀杆延长部还包括适于接收O形环的环形槽。

14.如权利要求11所述的组件，其中，第二密封还包括垫圈式密封。

15.如权利要求11所述的组件，还包括：

阀杆凸台的多个阳螺纹；和

毂主体的圆筒部分，其具有适于与阀杆凸台的阳螺纹螺纹接合的内阴螺纹。

16.如权利要求15所述的组件，其中，毂主体还包括相对于圆筒部分向外且横向延伸的径向凸缘，所述径向凸缘具有适于接收马达/致动器的凸缘面。

17.如权利要求16所述的组件，还包括：

在径向凸缘上形成的第一孔；和

插入所述第一孔以可释放地用径向凸缘接合马达/致动器的紧固件。

18.如权利要求17所述的组件，还包括：

在径向凸缘上形成的第二孔；和

适配器的外套筒，其尺寸设计成可滑动地接收在所述第二孔；

其中第二密封设置成用于接合所述外套筒的内孔壁。

19.如权利要求11所述的组件，还包括：

适配器的台肩部分；和

从阀杆延长部的第一端向外径向延伸的凸缘，所述凸缘可与适配器的台肩部分接合，以将凸缘保持在阀杆和适配器之间。

20.如权利要求11所述的组件，其中，阀杆延长部的第一端还包括适于与阀杆的凸端接合的切口。

21.如权利要求11所述的组件，其中，所述阀还包括：

阀体；

焊接到阀体上的进口支管；

焊接到阀体上的出口支管；

穿过进口支管、阀体和出口支管限定的阀流动路径；

可转动地位于流动路径内部并可操作以有选择地打开和关闭流动路径的球体。

22.一种用于在阀和阀马达/致动器之间安装密封组件以可操作地在外部密封泄漏阀杆密封的方法，密封组件具有圆筒部分、凸缘部分、可与圆筒部分接合的适配器和阀杆延长部，所述阀具有可转动地接收在阀杆凸台内部的阀杆，所述方法包括：

在阀杆延长部上设置第一密封元件；

将阀杆延长部插入适配器中，以可操作地接合阀杆延长部与适配器之间的第一密封元件；

促使适配器与凸缘部分相接合；

将第二密封元件设置在适配器和阀杆凸台之间；和

将圆筒部分可释放地接合阀杆凸台，以将第二密封元件可操作地接合到适配器和阀杆凸台两者上。

23.如权利要求22所述的方法，还包括将马达/致动器可释放地紧固到密封组件的凸缘部分上。

24.如权利要求23所述的方法，还包括将阀杆延长部耦合到马达/致动器上。

25.如权利要求22所述的方法，还包括在接合步骤期间将阀杆延长部的切口端耦合到阀杆上。

26.如权利要求22所述的方法，还包括将紧固件插入圆筒部分，以将圆筒部分可释放地锁定到阀杆凸台上。

27.如权利要求22所述的方法，还包括在插入步骤之前，在阀杆延长部上形成环形槽，以可操作地接收第二密封元件。

28.如权利要求22所述的方法，还包括：

在圆筒部分内部形成阴螺纹；和

在适配器上形成外阳螺纹，以可操作地螺纹接合阴螺纹。

29.如权利要求22所述的方法，还包括同轴地对齐阀杆延长部和阀杆。

30.如权利要求22所述的方法，还包括：

从阀杆延长部延伸径向凸缘；和

在插入步骤期间，在适配器上形成台肩，以可操作地抵接接收径向凸缘。

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