NO342247B1 - Apparat for kobling av en ventil og en aktuator - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører et apparat for kobling av en ventil og en aktuator, hvor apparatet omfatter en valgbar, fjernbar koblingsanordning som koaksialt flukter en distal ende av en vekselgang lineær virkende aktuatoraksel og en proksimal ende av en ventilstamme eller et ventilstammeforlengelseselement; og et grensesnitthus som har en første ende montert til en aktuator og en andre ende montert til et ventillegeme, hvor grensesnitthuset omgir koblingsanordningen og har minst ett vindu i en side av grensesnitthuset for å tilveiebringe tilgang til koblingsanordningen; hvorved aksial vekselgang av aktuatorakselen bringer koblingsanordningen til vekselgang i grensesnitthuset og derved beveger ventilstammen.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen relaterer seg til et amodulært arrangement for montasjen av en mangfoldighet av ventil og spjeldaktuatorer på en rekke ventiler og spjeld som har standard montasjer for aktuatorene. Spesielt tillater et montasjearrangement som er felles for de forskjellige aktuatorene og de forskjellige ventilene og spjeldene en svært enkel prosedyre for erstatning eller utbytting av utstyrsenhetene basert på denne design.

Utstyr som benyttes på oljeområdet er utsatt for svært vanskelige driftsforhold, slik at utstyrsfeil er vanlig. Gitt de høye kostnadene ved nedetid på oljefeltet, er det nødvendig å være i stand til å betjene eller erstatte feilaktige utstyrsenheter. I det normale tilfellet er det mer praktisk å erstatte eller bytte ut utstyret enn å reparere det på stedet. Siden en svært stor mengde av oljefeltutstyr blir leid ut til riggoperatørene snarere enn å bli solgt, er det i tillegg nødvendig å være i stand til hurtig å bytte ut utstyrsenhetsubmontasjer for å kunne tilveiebringe en leieenhet som er passende konfigurert for kravene til riggoperatøren. Tradisjonelt har utstyrsenheter slik som ventiler og spjeld og deres aktuatorer blitt reparert på feltet. Disse utstyrsenheter har ikke vært lette å betjene gitt at ventilene eller spjeldene og deres aktuatorer har vært nært integrert, snarere enn modulære i konstruksjon. Som en konsekvens, krever utskiftning av en aktuator typisk delvis demontasje av den tilknyttede ventilen eller spjeldet for å kunne separere stykket. Naturligvis har erstatning av ventilen eller spjeldet på en god aktuator krevd det samme involverte nivået av demontasje og gjenmontasje.

Det har blitt forsøk på å forenkle koblingen av aktuatorer og roterende ventiler slik som beskrevet i US-patentene 4,633,897; 5,203,370; 5,564,461; 6,062,539 og 6,450,477B1. Disse løsninger har imidlertid ikke tilveiebragt en enkel demonterbar kobling for sammenføyning av utgangsstangen til en lineær aktuator med akselen til en ventil eller et spjeld.

US 4493336 A beskriver en hydraulisk strupeanordning til styring av fluidstrøm fra en olje- eller gassbrønn som omfatter en strupekroppsammenstilling og en strupeaktuatorsammenstilling som har en strupeaktuatorsammenstilling med forbedrede tetningsmidler og strupepluggkonstruksjon, og også unike strupeaktuatorkjøremidler.

US 3361240 A beskriver et koblingsmiddel for å forbinde en omstillbar elektrisk motor til en roterbar ventil. Koblingsmiddelet omfatter teleskopisk monterte hylseelementer som ved hjelp av den elektriske motoren automatisk kan positivt frakobles ventilstammen etter at en forhåndsbestemt aksiell forskyvning har blitt nådd.

Det eksisterer et behov for maskinvare som lettere kan betjenes ved enkle, hurtige utbyttinger av den problematiske eller uønskede utstyrsenheten med en funksjonell enhet av den ønskede typen. Ved å tilveiebringe utstyrssubenheter med felles grensesnitt eller overgangdesigner kan i tillegg produsentene og utleiefirmaene og andre utstyrseiere opprettholde mindre lagere, med tilhørende kostnadsbesparelser.

Oppfinnelsen vedrører en ukomplisert, enkel innretning for å koble aktuatorer med lineærbevegelseutganger for ventiler og hydrauliske spjeld slik at en hvilken som helst av enhetene i et par som består av en aktuator og dens ventil eller spjeld kan bli hurtig, sikkert og effektivt utbyttet. Innretningen til den foreliggende oppfinnelsen er bredt anvendbar til et vidt mangfold av aktuatortyper som har rettlinjet bevegelseutganger, slik at den kan bli brukt med aktuatorer som er manuelle eller effektdrevne. I tillegg kan aktuatorene bli drevet med enten roterende innretninger, slik som en motor, eller alternativt av lineære innretninger, slik som en sylinder. I tillegg kan innretningen til den foreliggende oppfinnelsen lett også anvendes på et stort mangfold av ventil og spjeldtyper som blir drevet av lineære bevegelser, innbefattende portventiler med eller uten balanserte stammer.

Et aspekt beskriver et apparat for kobling av en strupeinnretning eller spjeld og en aktuator, hvilket apparat omfatter: en valgbar fjernbar koblingsanordning som koaksialt flukter en distal ende av en resiproserende lineær påvirkningsaktuatoraksel og en proksimal ende av en strupeinnretning eller spjeldstamme; og et grensesnitt eller koblingshus som har en første ende montert på en aktuator og en andre ende montert på et spjeldlegeme, hvor grensesnitthuset omgir koblingsanordningen og har minst ett vindu i en side av grensesnitthuset for å tilveiebringe tilgang til koblingsanordningen; hvorved vekselgang av aktuatorakselen bringer koblingsanordningen i grensesnitthuset til vekselgang og derved beveger spjeldstammen.

Et aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er et apparat for å koble en ventil og en aktuator, hvilket apparat omfatter: en valgbar fjernbar koblingsanordning som koaksialt flukter en distal ende av en vekselganf lineær virkende aktuatoraksel og en proksimal ende av en ventilstamme eller et ventilstammeforlengelseselement; og et grensesnitthus som har en første ende montert til en aktuator og en andre ende montert til et ventillegeme, hvor grensesnitthuset omgir koblingsanordningen og har minst ett vindu i en side av grensesnitthuset for å tilveiebringe tilgang til koblingsanordningen; hvorved aksial vekselgang av aktuatorakselen bringer koblingsanordningen til vekselgang i grensesnitthuset og derved beveger ventilstammen.

Et apparat for å koble en strupeinnretning eller et spjeld og en aktuator er også beskrevet, hvilket apparat omfatter; et grensesnitthus som har en første ende montert på en aktuator og en andre ende montert på et spjeldlegeme, hvor grensesnitthuset har et hult indre og et vindu i en side av grensesnitthuset; og en koblingsanordning omgir en distal ende av en vekselgangbevegende lineær påvirkningsaktuatoraksel og en proksimal ende av en spjeldstamme eller en spjeldstemmeforlengelse, hvori koblingsanordningen sikrer den distale enden av aktuatorakselen og den proksimale enden av en posisjon inne i det hule indre av grensesnitthuset.

Det forutgående har skissert temmelig bredt flere aspekter for at den detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen som følger lettere kan forstås. Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bli beskrevet i det etterfølgende som danner formålet for kravene ved oppfinnelsen. Det må forstås av fagkyndige på området at angivelsen av den spesifikke utførelsen som er beskrevet lett kan benyttes som en basis for å modifisere eller redesigne strukturene for å utføre de samme formålene som oppfinnelsen. Det må derfor forstås av fagkyndige på området at slik ekvivalente konstruksjoner ikke forlater rammen for oppfinnelsen slik den er angitt i de medfølgende patentkravene.

For en mer fullstendig forståelse av den foreliggende oppfinnelsen, og fordelene ved denne, skal det nå refereres til den følgende beskrivelse tatt sammen med de medfølgende tegningene, hvor:

Fig. 1 er en skråtegning av en hydraulisk strupeinnretning eller spjeld med dens aktuator montert ved bruk av monteringsinnretningen til den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 2 er en profiltegning av strupeinnretningen og aktuatoren på fig. 1 fra innløpssiden til strupeinnretningen;

Fig. 3 er en bunnplantegning av strupeinnretningen og aktuatorkombinasjonen vist på fig. 1;

Fig. 4 er en profiltegning av aktuatoren på fig.1;

Fig. 5 er en profiltegning av strupeinnretningen vist på fig.1 med aktuatoren fjernet;

Fig. 6 er et vertikalt langsgående snitt tatt langs tverrsnittslinjen 6-6 på fig.5;

Fig. 7 er en adskilt perspektivtegning av koblingen for sammenføyning av aktuatorakselen og strupeinnretningsakselen på fig.1.

Fig. 8 er et langsgående tverrsnitt av den sammenmonterte koblingen på fig.7 som forbinder aktuatorakselen og strupeinnretningsakselen;

Fig. 9 er et vertikalt langsgående tverrsnitt av en andre type aktuator som kan tilpasses den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 10 er et vertikalt langsgående tverrsnitt av en tredje type av aktuator som kan tilpasses den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 11 er et vertikalt langsgående tverrsnitt av aktuatoren på fig.10 koblet med en portventil; og

Fig. 12 er et vertikalt langsgående tverrsnitt av aktuatorakselen på fig.7 posisjonert i aktuatoren.

Under henvisning til fig.1 til 3 er en hydraulisk strupeinnretning eller spjeld koblet til en elektrisk drevet aktuator ved bruk av koblingsinnretningen til den foreliggende oppfinnelsen. På fig.1 og 2 ses det aktiverte strupeinnretningssystemet 10 å bestå av en strupeinnretning 18 og aktuator 59, som er sammenføyd ved hjelp av en grensesnittmonteringsflens 85, også referert til som et grensesnitthus, som kobler strupeinnretningslegemet 20 og aktuatorlegemet 60. I tillegg er aktuatorakselen og strupeinnretningakselen sammenføyd ved hjelp av en kobling 100. Strømningsinnløpet til strupeinnretningen er passasje 21, og strømningsutløpet er passasje 22.

Legemet 20 til strupeinnretningen 18 er en tung vegget stålkube med en tung vegget fremspringende sentral sylindrisk hals som inneholder koaksial utløpspassasje 22 som strekker seg nedover og en andre koaksial sylindrisk hals 28 som strekker seg oppover. Både den respektive innløps og utløpsstrømningspassasje 21 og 22 er tilveiebragt med konsentriske monteringsspor 23 for metallringpakningsforseglinger (ikke vist) og konsentrisk borret og tappet hull 24 sirkel for montasje av gjengede bolter.

Utløpsstrømningspassasjen har en terminalflens. De boltede og ringforseglede forbindelsene er tilpasset til standard American Petroleum Institute (API) flensforbindelser som typisk brukes for høyt trykk på oljeområdet.

Den øvre flaten til kuben av legemet 20 har et borret og tappet bolthull 29 sirkelkonsentrisk med den andre sylindriske halsen 28. Disse hull 29 tjener til å montere grensesnitthuset 85 som blir brukt for å forbinde legemet 20 til strupeinnretningen 18 og legemet 60 til aktuatoren 59. Den oppoverstrekkende halsen 28 til legemet 20 har hanngjenger på dens øvre ende.

Fig. 5 og spesielt fig.6 illustrerer arrangementet av strupeinnretningen 18.

Innløpsstrømningspassasje 21 inn i legemet 20 er radial til aksen til det lange sentralt posisjonert gjennom hullet som strekker seg fra aktuatorenden til utløpsenden av legemet 20. Et koaksialt avtrappet gjennomgående hull med mange trinn strekker seg fra aktuatorenden til utløpsenden, med motborret ringformet, omtrentlig sylindrisk innløpskammer 25 som befinner seg sentralt i kuben til legemet 20. Innløpskammer 25 blir radialt krysset av innløpsstrømningspassasjen 21. Øvre boring 26 er rett unntatt for et lite trinn til en litt større diameter på dens ytre ende ved omtrent halvparten av dens lengde.

Et høyere sirkulært ringformet sylindrisk strypeinnretningssete 32 og utløpsforing 33 er montert i den nedre boringen 27 av det gjennomgående hullet på utløpsenden av kammer 25. Setet 32 er tettende innført i en motboring umiddelbart tilstøtende innløpskammer 25, mens utløpsforingen er tettende innført i utløpsboringen til den sentrale passasjen. O-ringer blir brukt for å avtette det ytre av setet 32 mot setemotboringen i legemet. Strupeinnretningsporten 40 begrenser strømningspassasjen fra hulrommet 25 til utløpet av strupeinnretningen 18.

Strupeinnretningsporten 40 har en omtrent sylindrisk form med et aksialt gjennomgående hull som har en motboret utvidelse på hver ande av det gjennomgående hullet. Strupeinnretningsporten 40 er symmetrisk om dens tverrgående horisontale midtplan, slik at den kan konverteres og en ny nedre forseglingsflate kan bli brukt når den første begynner å lekke. Strupeinnretningsporten 40 kan ha vertikale indre strømningspassasjer som forbinder fra en side til den andre for at den ikke skal låse fluid og vil bli utsatt for balanserte åpningskrefter når den enten er fullt lukket eller nesten lukket.

Strupeinnretningsporten 40 befinner seg på stamme 41, som blir styrt inn i den øvre motborede lommen til porten gjennom hull, og festet til denne ved hjelp av skrue 45. Stamme 41 er en avtrappet sylindrisk stang som strekker seg oppover mot lineær aktuator 59. Den forstørrede nedre ende av stamme 41 er boret og gjenget for gjenget inngrep med skrue 45, mens den øvre ende har en hanngjenge. Delene av strupeinnretningen som blir utsatt for høyhastighetsstrømning, slik som porten 40, setet 32 og utløpsforingen 33 er konstruert for å tilveiebringe forlenget slitasje og er laget av materiale slik som sintret Wolfram karbid, en kjeramikk, eller hardflatebehandlet med et robust materiale.

Portføring 35 er en tynnvegget sylindrisk rørformet struktur med en kort forstørret sylindrisk øvre ende sammenføyd med hovedlegemet og har en nedovervendende ytre tverrgående skulder ved overgangen til ytre diametere. Den tverrgående skulderen til portføring 35 har et antall hann O-ringspor på dens ytre ved omtrent midtlengden som inneholder O-ringer som forsegler mellom det ytre av føring 35 og den øvre boringen 26 av legemet 20. Den nedre indre sylindriske flaten til portføring 35 har et antall hunn O-ringspor som forsegler mellom portføringen og den ytre sylindriske overflaten til spjeld eller strupeinnretningsporten 40. Ved omtrent en fjerdedel av lengden til portføring 35 ned fra dens øvre ende roterer en tykk indre tverrgående skillevegg med et koaksialt gjennomgående hull multiple retetningssatspakninger 36 i en motboring på den øvre siden av det gjennomgående hullet. Retetningssatsene 36 er konfigurert for å forhindre utslippet av indre trykk i det ringformede gapet mellom portføring 35 og stamme 41, som er forbundet i det sentrale gjennomgående hullet til føring 35.

Pakningskompressor 37 er en tungvegget sylinder med et gjennomgående hull som har en kort sylindrisk motboring på dens nedre ende. Den ytre diameteren til pakningskompressoren 37 er redusert ved den nedre ende med en tverrgående skulder slik at den kan entre den øvre seksjonen av boringen til portføringen 35 og butte mot den øvre enden av føringen 35. Den indre diameteren til pakningskompressoren tilveiebringer en glidepasning til stammen 41. Den øvre tverrgående enden av pakningskompressoren 37 springer frem litt over den øvre enden til hals 28 av strupeinnretningslegemet 20.

En kort ringformet sylindrisk ring med en redusert ytre diametertupp på dens nedoverside tjener som en pakningskontaktor 39 for pakningene 36. Boringen til pakningskontaktor 39 er en nær pasning til stammen 41, og den tverrgående tuppen til pakningskontaktoren 39 ligger an på hælen til den øverste av stabelen av pakninger 36. Multiple utluftningshull forkjøvet fra og parallelt med aksen til pakningskontaktoren 39 hjelper til ved unngåelsen av fluidlås i pakningshulrommet.

Hul holdermutter 48 er montert på den eksternt gjengede aktuatorsidehalsen til legemet 20 og tjener til å holde de interne komponentene til strupeinnretningen, som inkluderer strupeinnretningsporten 40 og stammen 41, portføring 35, pakningskompressor 37 og pakninger 36. Holdermutteren 48 har et tynt ringformet sylindrisk legeme som er åpent ved dens nedre ende og med en hunngjenge i gjenget tilpasning til hanngjengen på den øvre halsen 28 til strupeinnretningslegemet 20 på dens indre. Ved den øvre enden av holdemutteren 48 er det en tverrgående membran med et sentralt gjennomgående hull som tilveiebringer en skulder for å gripe inn med den øvre tverrgående enden av pakningskompressoren 37.

Stammeforlengelse 42 er en sylindrisk stang med en nedovervendende hunngjenge som befinner seg koaksialt på dens nedre ende og et stuket hode 43 på dens øvre ende. Den ytre diameteren til stammeforlengelse 42 er den samme som den store diameteren til stammen 41, og stammeforlengelsen er lagret inne i boringen til pakningskompressoren 37. Den øvre enden av stammeforlengelsen 42 strekker seg utover over halsen 28 til legemet 20 og holdermutteren 48. Det stukede hodet 43 til stammeforlengelsen tjener til å gripe inn med koblingen 100 som blir brukt for å feste aktuatorstangen til strupeinnretningsenheten 18.

Aktuatoren 59 er ikke beskrevet detaljert siden slike aktuatorer er mye brukt og er vel kjent for fagkyndige på området. Det er bare gitt en generell beskrivelse her. Aktuatoren 59 kan være drevet manuelt, elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk. I de fleste tilfeller vil aktuatoren 59 bli kraftdrevet og er også tilveiebragt med en separat manuell overstyring, som vist på fig. 4. Med henvisning til fig.4 er aktuatorboksen 60 en rektangulær prismatisk hul boks med et fjernbart lokk og ytre montasjeknapper hvorpå aktuatordrivinnretningen 61 og grensesnitt- eller overgangmonteringsflensen 85 er montert.

Aktuatordrivinnretningen 61 er en roterende anordning kraftdrevet av kraftledning eller ledninger 91. Dersom aktuatoren er hydraulisk eller pneumatisk, er ledningene 91 forbundet med rør; mens dersom aktuatoren 61 er elektrisk, er ledningen 91 en kabel. Koaksialt med og på den motsatte siden av boksen 60 fra aktuatordrivinnretningen 61 er det et valgbart manuelt inngripbart håndhjul 62 som normalt er frakoblet, men som kan brukes for å drive den indre snekkehjuldrivinnretningen (ikke vist) til aktuatoren dersom aktuatordrivinnretningen feiler. Håndhjulakselen er opplagret i et lager (ikke vist) i den eksterne knappen som springer frem fra aktuatorlegemet 60 på håndhjulsiden. Internt til legemet 60 er det montert et snekkehjul drevet av inngangsakselen felles med drivinnretningen 61 og håndhjulet 62. En hul aksel (ikke vist) med en indre skruegjenge og et festet gir drevet av snekkehjulet tilveiebringer utgangskraft for aktuatoren.

Snekkehjuldrivinnretningen blir brukt for å tilveiebringe en dreiemomentmultiplikasjon og hastighetsreduksjon for driften og også motstå bakoverdrift av aktuatoren ved støt på aktuatorakselen.

Slik det ses på fig. 7 og 8 er en ikke-roterende sylindrisk utgangsaksel 120 med en ekstern gjenge montert inne i den hule akselen til aktuatoren. Den eksterne gjengen til aktuatorutgangsakselen 120 er i inngrep med den indre gjengen til den hule akselen til aktuatoren. Den øvre ende av utgangsakselen er en oppoverfremspringende redusert diametersylinder med et forlenget kilespor 125 parallelt med dens akse. Slik det ses på fig. 12 har en antirotasjonshylse 148 en ikke roterende kile 149 montert inne i aktuatorlegemet 60 for å gripe inn med kilesporet 125. Kilen 149 har en glidepasning med kilesporet 125 til utgangsakselen 120 slik at ettersom akselen blir skrudd nedover av aktuatoren blir utgangsakselen forhindret i å rotere.

Ved den nedre enden av utgangsaksel 120 er det en redusert diameter, langstrakt aktuatorakselende 121. Den nedre enden av aktuatorakselenden 121 har et stuket hode 122 hovedsakelig identisk med det stukede hodet 43 til stammeforlengelsen 42, men som vender nedover snarere enn å vende oppover.

Fig. 7 og 8 indikerer hvordan aktuatorutgangsakselen 120 til aktuatoren 59 og stammeforlengelsen 42 til strupeinnretningen 18 er koblet av kobling 100. Kobling 100 består av to identiske halvdeler 101 som er formet fra et høyere sirkulært sylindersegment som har et konsentrisk gjennomgående hull og en symmetrisk indre motboring som kan tett passe med de oppovervendende skuldrene til de tilpassede stukede hodene 43 og 122 til henholdsvis stammeforlengelse 42 og aktuatorakselende 121. Det ytre av sylinderen for å danne halvdelene 101 har et eksternt V-spor 108 ved dens øvre ende. En sag med en liten sagsnittbredde splitter sylinderen diametralt for å danne klemmehalvdelene 101. Klemmehalvdelene 101 har borede og gjengede hull for å gripe inn og borede og motborede hull for tilbaketrukket hodemontasje for klemmeskruene 102. Skruehullene er perpendikulære på planet til delingen av sylinderen for klemmehalvdeler 101. Montasjeretningen til skruene 102 er slik at de to klemmehalvdelene 101 er identiske og kan byttes med hverandre.

Holdehylse 103 er et kort ringformet sylindrisk segment med en forsenkning som er en tett pasning til det halvsylindriske ytre til de monterte klammehalvdelene 101. Den gjennomgående boringen til holderhylse 103 er større enn den ytre diameter til de stukede hodene 43 og 102 til henholdsvis forlengelsen 42 og aktuatorakselen 121. På dens øvre ende har holderhylsen en kort oppoverstrekkende knapp eller boss som har en hanngjenge. Adskilt fra den tverrgående indre skulderen til forsenkningen til holderhylsen 103 er det multiple radielt borede og gjengede hull for montasjen av konuspunkt settskruer 105. Posisjoneringen av de radielle hullene i holderhylsen er slik at konuspunktsettskruene 105 kan gripe inn med V-sporet 108 til de monterte klemmehalvdelene 101 for å hjelpe til i å holde klemmehalvdelene sammen og forhindre rotasjon av holderhylsen 103 i forhold til klemmehalvdelene 101.

Ved hjelp av gjenger montert på hanngjengen til den oppoverfremspringende knotten til holderhylsen 103 er kort internt gjenget ringformet justeringsmutter 104.

Justeringsmutteren 104 har multiple radielle settskruehull for montasje av mykspiss settskruer 106 som kan bli brukt til å låse justeringsmutterposisjonen slik at mutteren kan bli aksielt justert til å butte mot enten bunnen til aktuatorboksen 60 eller en indre skulder til grensesnittmonteringsflensen 85 for å begrense spjeldåpningsslaget til aktuatorakselen.

Grensesnitthuset eller grensesnittmonteringsflensen 85 er en hul sylindrisk hylse med en innovervendende tverrgående membran som har et indre gjennomgående hull ved dens øvre ende og en utovervendende ekstern flens 86 ved dens nedre ende. Monteringshull er tilveiebragt i både den øvre membranen og i den nedre flensen 86 slik at monteringsflensen 85 kan bli montert ved hjelp av disse til henholdsvis bunnsiden av aktuatorboksen 60 til aktuatoren 59 og til boltehull 29 sirkelen på toppen av legemet 20 til strupeinnretningen 18. Bolter 88 blir brukt til å montere monteringsflensen 85 til legemet 20 til strupeinnretningen 18.

Ett eller flere vinduer 87 er tilveiebragt i de sylindriske sidene til grensesnitthuset eller grensesnittmonteringsflensen 85 slik at det indre av monteringsflensen 85, hvor koblingen 100 befinner seg, er tilgjengelig. Vinduene 87 tillater tilgang for montasje og demontasje av koblingen 100 slik at stammeforlengelsen 42 og aktuatorakselen kan bli koblet for å overføre de aksiale belastningene fra aktuatoren 59 som er nødvendige for å drive strupeinnretningen 18. Normalt blir grensesnitthuset eller grensesnittmonteringsflensen 85 forbundet med aktuatoren 59 og strupeinnretningen 18 før koblingen 100 blir utført.

Det refereres til fig.9 hvor en alternativ aktuator 159 er vist. Aktuator 159 bruker enten pneumatikk eller hydraulikk for å drive en fluiddrevet sylinder for å produsere de aksiale belastningene som er nødvendige for å få enten ventil eller strupeinnretningen 18 til å fungere. Aktuatoren 159 kan bli brukt vekslende med aktuatoren 59. Aktuator 159 er en modifisert fluiddrevet sylinder 160 som har en sylindrisk hylse 161 som huser et stempel 170 og er lukket med både en nedre stangendehette, som også er grensesnittmonteringsflensen 185, for aktuatoren 159 og en øvre endehette 168. Hylse 161 har radielle innløpsporter ved hver ende med hydrauliske eller pneumatiske strømningsporter 134 og 175 festet henholdsvis til de uttrukne og tilbaketrukne portene til sylinderen 160.

Stangen 220 for sylinderen 160 har en sylindrisk lagringsflate og en tverrgående flate med en kopp for et kulelager for å sende skyvekraftbelastninger ved dens øvre ende, en hanngjenge tilstøtende dens øvre ende, og et forlenget sylindrisk stanglegeme, og en ås tilstøtende den nedre enden som danner en stukeende 222 som har tilsvarende dimensjonen som aktuatorstangens stukeende 122. Mutteren 221, på den øvre siden av stempel 170, tjener til å holde stangen 220 i stempelet.

Den øvre enden til sylinderen 160 er avtettet med en hann O-ring montert i øvre endehette 168. Øvre endehette 168 er en hul sylinder med en stuket nedre ende og en utvidet internt gjenget øvre ende som monterer manuelt drivbar lukkeoverstyringsskrue 169. Tilstøtende bunnenden til endehetten 168 er det en hanngjenge på det ytre av endehetten. Svivel 167 er festet til den nedre enden av overstyringsskrue 169 og er i inngrep med den øvre enden av stempelstangen 220 slik at den kan påtrykke en lukkekraft til stempelet i tilfellet en feil i den hydrauliske eller pneumatiske trykkilden som brukes for å drive aktuatoren 159.

Grensesnittmonteringsflensen 185 er tilsvarende i konstruksjon som grensesnittmonteringsflensen 85, men ved tilføyelsen av en utoverfremspringende flens 184 ved dens øvre ende og en oppoverstrekkende sylindrisk knott på dens øvre flate som monterer O-ringer for å avtette mot hylsen 161 og stangen 220 til sylinderen 160. En boret og gjenget symmetrisk rekke av hull tjener til å montere festestangknotter 165, som er gjenget og på hver ende. En flenset indre gjenget ringformet krave 171 skrus på hanngjengen til endehetten 168 og blir brukt for aksielt å utvide sylinderen 160. Et mønster av bolthull er tilveiebragt i flensen til kraven 171 for å gripe inn med de øvre endene til festestengene 165 slik at mutterne 166 kan bli brukt til å holde sylinderen 160 sammen.

Det vendes nå tilbake til grensesnittmonteringsflensen 185 som har en nedre tverrgående flens 186 og tilgangsvinduer 187, hovedsakelig tilsvarende flensen 86 og tilgangsvinduer 87 til aktuatoren 59. Dekseldører kan være tilveiebragt for tilgangsvinduene 187, men er ikke vist her. Aktuatoren 159 kan lett monteres til strupeinnretningen 18 ved montasje av monteringsflensen 185 til legemet 20 til strupeinnretningen 18 ved hjelp av boltene 88. Stangen 220 til aktuatoren 159 kan bli koblet til stammeforlengelsen 42 til strupeinnretningen 18 ved bruk av den samme koblingen 100 som tidligere. Aktuatoren 159 kan således lett veksles med aktuatoren 59 for strupeinnretningen 18.

Fig. 10 viser en tredje type aktuatorsystem 259 som kan bli brukt i den foreliggende oppfinnelsen. Denne spesielle aktuatoren 259 er en kuleskrueanordning som enten blir drevet av en hydraulisk eller pneumatisk roterende motor 261 eller er tilveiebragt med en manuell overstyring med håndhjulet 62. Utgangsakselen som strekker seg nedover fra kuleskruen 271 til aktuatoren 259 er begrenset mot rotasjon av et kilespor 272 på det ytre av dens reduserte diameter øvre ende. Den roterende aktuatoren 261 er tilveiebragt med driftsfluid via forbindelser 280 og 281 og tilveiebringer innmating til reduksjonsgir 258. Reduksjonsgir 258 roterer i sin tur hovedakselen (ikke vist) som monterer et snekkedrev (ikke vist). Hovedakselen er koaksial med reduksjonsgirakselen 267 og håndhjulsakselen 266.

På den ytre enden av håndhjulakselen 266 er det montert en aksial glideskjøt med en indre fjær som tvinger tannhjulakselen 266 utover. Glideskjøten er huset i en rørformet forlengelse 264 til boksen 260. Den indre enden av håndhjulakselglideskjøten har en klokoblingsflate som kan passe med den korresponderende klokoblingsflaten til enden av hovedakselen. Dette arrangement tillater håndhjulet å bli selektivt inngrepet for manuelt å drive aktuatorsystemet 259.

Snekkedrevet driver et drivtannhjul 268 med en intern koaksialt montert ikkeoverførende kulemutter 269, som i sin tur ligner den ikke-roterende kuleskruen 271 til å bevege seg opp eller ned. Snekkedrevet og det drevne tannhjulet 268 er montert på aktuatorlegemet 260 som hovedakselen, håndhjul 62 og et glideskjøt, reduksjonsgir 258, og roterende aktuator 261 er montert.

På den øvre siden av aktuatorlegemet 260 er det montert et kuleskruebeskyttende hus 273. Det kuleskruebeskyttende huset 273 er et sylindrisk rør med en tverrgående flens ved dets nedre ende og en tverrgående horisontal membran med et sentralt hull i dets øvre ende. Kuleskruehuset 273 er montert på den øvre siden av lokket 257 som i sin tur er posisjonert på den øvre siden av aktuatorlegemet 260. Den øvre enden av kuleskruehuset 273 har en sylindrisk uttagning for å oppta den forstørrede øvre enden av en lineær posisjonssensor 275. Den nedre enden av kuleskruehuset 273 har en kort første forsenking og en andre, mindre forsenking med en kile 274 som strekker seg parallelt til aksen av delen og griper inn med kilesporet 272 til kuleskruen 271.

Sensoren 275 er montert i den gjennomgående boringen i den tverrgående membranen til huset 273 og strekker seg inn i og har dens bevegbare element bundet i den borede boringen i den øvre enden av kuleskrue 271. Sensoren 275 blir brukt for å overvåke aktuatorposisjonen og muliggjøre fjernstyring av aktuatoren 259. Integrert med og nedhengende fra den nedre enden av kuleskruen 271 er nedoverhengende utstrakt sylindrisk aktuatorstang 277. Aktuatorstangen 277 har en endeflens 278 som strekker seg utover ved dens nedre ende og med lignende dimensjoner til dimensjonene til aktuatorstangendestuking 122 til den første aktuatorutførelsen 59.

Grensesnittmonteringsflensen 285 til aktuatoren 259 har dens nedre ende konstruert hovedsakelig identisk med grensesnittmonteringsflensen 185, men den øvre enden skiller seg på grunn av den lange slaglengden tilveiebragt av aktuatoren 259. Istedenfor O-ring bossen til monteringsflensen 185 strekker en oppoverutstrakt sylindrisk rørformet forlengelse over den tverrgående membranen til grensesnittmonteringsflensen 285 og tjener til å huse nedoverforlengelsen 277 til kuleskruen 271. Den øvre tverrgående enden til monteringsflensen 285 er tilveiebragt med en boret og gjenget bolthullsirkel ved hjelp av hvilken monteringsflensen er festet til bunnen av aktuatorlegemet 260. Istedenfor den rørformede oppoverforlengelsen til monteringsflensen 285 kan et separat rørformet avstandselement være tilveiebragt slik at grensesnittmonteringsflensen 185 kan bli brukt istedenfor grensesnittmonteringsflensen 285. Bunnflensen 286 og vinduene 287 korresponderer med tilsvarende konstruerte komponenter til grensesnittmonteringsflensen 185.

Tilgangsdører for vinduene 287 er ikke vist, men kan lett være innbefattet i denne utførelsen.

Aktuatoren 259 kan lett monteres på strupeinnretningen 18 ved montasje av monteringsflensen 285 på legemet 20 til strupeinnretningen 18 ved hjelp av boltene 88. Stangen 277 til aktuatoren 259 kan bli koblet til stammeforlengelsen 42 til strupeinnretningen 18 ved bruk av den samme koblingen 100 som tidligere. Således kan aktuatoren 259 lett veksles med aktuatoren 59 for strupeinnretningen 18.

Fig. 11 viser kuleskrueaktuatoren 259 på fig.10 montert på en balansert stammeportventil 300. den balanserte stammeportventilen 300 har et portlegeme 301 med en gjennomgående boring som har flensede montasjer tilveiebragt ved dens ytre ender for forbindelse i en strømningslinje. Et sentralt ventilhulrom krysser den gjennomgående boringen og huser port 302 og identiske oppstrøms og nedstrømsseter 307 som tettende passer til både porten 302 og legemet 301. Den øvre tverrgående siden av ventillegemeendeflaten er tilveiebragt med en pakning eller tetningsring (ikke vist) konsentrisk med ventilhulromshullet. I tillegg, er den øvre tverrgående flaten til ventillegemet 301 tilveiebragt med en konsentrisk boret og gjenget bolthullsirkel. Den nedre enden av ventillegemet 301 har et avtettet sentralt hull som opptar sylindrisk balansestang 305. Balansestangen 305 er integrert med porten 302.

Det øvre ventildekselet 310 er montert til den øvre endeflaten av ventillegemet 301 ved hjelp av bolter 312 og muttere 311. Den øvre enden av det øvre ventildekselet 310 har en tverrgående flate tilveiebragt med en boret og gjenget bolthullsirkel hovedsakelig identisk med bolthullsirkelen 92 til strupeinnretningen 18. Øvre ventildeksel 310 har et sentralt avtettet hull som opptar den sylindriske stammen 342. Stammen 342 har den samme diameter som balansestang 305, slik at de to stengene, og derved portventilen 300, er trykkbalansert. Den nedre enden av stamme 342 har en sylindrisk stuking i inngrep i en tverrgående te-spalte i den øvre enden av ventilporten 302. Stammen 342 er ikke-roterende. Den øvre enden til ventilstammen 342 har et gjenget feste til stukehodet 343, og er utformet tilsvarende stukehodet på den nedre enden av kuleskrueforlengelsen 277, slik at koblingen 100 kan bli brukt for å sammenføye aktuatorstangen og ventilstammen.

Ventilaktuator 259 er montert til den øvre enden til øvre deksel 310 til ventil 300 ved hjelp av skruer 88 som griper inn med bolthullene i flensen 286 til monteringsflens 285 og bolthullsirkelen til øvre deksel 310. Kobling 100 blir brukt for å forbinde aktuatorstangen til aktuatoren 259 med stammen 342 til ventil 300 på måten som tidligere er beskrevet.

Ventilene og strupeinnretninger eller spjeld som er vist i denne oppfinnelsen blir alle drevet av ikke-roterende lineære opp- og nedoverslag av aktuatorene som er vist her. Ved å tilveiebringe felles monteringsflatemønster 92 og 392 på toppen av strupeinnretningene 18 og ventilene 300 for grensesnittmonteringsflensene 85, 185 og 285, kan de tre prøvetypene av aktuatorer alle lett bli montert på prøvene av strømningsstyremaskinvare vist her for illustrasjonsformål. Likeledes, ved å tilveiebringe felles endemønstere for ventilstammene eller stammeforlengelser og aktuatorstenger (dvs. stukehodene 43, 243, 122,222,343 som er vist her), blir koblingen av de aksielt vekselgangstyreinnretningene til den beskrevne strømningsstyringsmaskinvaren og aktuatorene lett besørget ved bruk av kobling 100.

Når man erfarer ventiler eller aktuatorer med uvanlige montasjemønstere, kan adapterplater med både standard og uvanlig bolthullmønstere lett bli brukt for å koble sammen mønstrene og fremdeles tillate bruken av den standard grensesnittmonteringsflensen 85, 185 eller 285. Likeledes kan koblingen 100 være tilveiebragt med et utvalg av avstandshylser eller fyllestykker for å tillate tilpasning av koblingen til stangender forskjellig fra standardtypen. Montasjene for aktuatorstengene, stammene eller stammeforlengelser kan også lett justeres ved hjelp av gjengede innretninger for lett å tillate tilpasning av denne oppfinnelse til forskjellige aksiale avstander når stengene sammenføyd med kobling 100.

Oppfinnelsen angir en enkel, lett innretning for å danne grensesnitt mellom aktuatorer og ventiler og hydrauliske strupeinnretninger eller spjeld slik at en hvilken som helst av enhetene i et par som består av en aktuator og dens ventil eller strupeinnretning kan byttes eller veksles hurtig, sikkert og effektivt. Innretningen til den foreliggende oppfinnelsen er bredt anvendbart på en rekke forskjellige aktuatortyper som har rettlinjet bevegelseutgangseffekt, slik at den kan bli brukt med aktuatorer som er manuelle eller kraftdrevne. Kraftdrevne aktuatorer kan bli drevet av enten roterende innretninger, slik som en motor eller alternativt av en lineær innretning, slik som en sylinder.

I tillegg er den foreliggende oppfinnelsen bredt anvendbar på en rekke forskjellige ventil- og strupeinnteningstyper som blir drevet ved ikke-roterende lineær bevegelse, innbefattende portventiler med eller uten balanserte stammer. Til og med ikkestandardventil, strupeinnretning og aktuatorbolthullsirkelmontasjer kan lett håndteres ved hjelp av adapterplater eller bruken av innsatser i koblingen til den foreliggende oppfinnelsen. Den foreliggende oppfinnelsen utøver således enkel utbyttbar modularitet til kombinasjonen av strømningsstyreutstyr og aktuatorer ved hjelp av en felles grensesnittinnretning.

Installasjonen og fjerning av en av et sett av strømningskontrollutstyr og en aktuator krever bare installasjon eller fjerning av et begrenset antall skruer og bolter.

Forenklingen av aktuatortilpasning til strømningskontrollutstyr resulterer i en vesentlig reduksjon i servicetid og kostnader. Videre tillater den brede adaptiviteten til den modulære fremgangsmåten til den foreliggende oppfinnelsen en minimalisering av beholdning og gjør det lett å skreddersy et stykke leiemaskinvare.

Selv om den foreliggende oppfinnelsen og dens fordeler er blitt beskrevet detaljert, må det forstås at forskjellige endringer, substitusjoner og vekslinger kan utføres i denne uten å forlate rammen for oppfinnelsen som definert av de medfølgende patentkravene.

Claims (12)

Patentkrav

1.

Apparat for kobling av en ventil og en aktuator (59; 159), k a r a k -t e r i s e r t v e d at det omfatter: en valgbar, fjernbar koblingsanordning (100) som koaksialt flukter en distal ende av en vekselgang lineær virkende aktuatoraksel (120) og en proksimal ende av en ventilstamme (41) eller et ventilstammeforlengelseselement (42); og et grensesnitthus (85) som har en første ende montert til en aktuator og en andre ende montert til et ventillegeme, hvor grensesnitthuset omgir koblingsanordningen og har minst ett vindu i en side av grensesnitthuset for å tilveiebringe tilgang til koblingsanordningen; hvorved aksial vekselgang av aktuatorakselen bringer koblingsanordningen til vekselgang i grensesnitthuset og derved beveger ventilstammen.

2.

Apparat ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at koblingsanordningen (100) har to hovedsakelig identiske halvdeler (101).

3.

Apparat ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at koblingsanordningen (100) omslutter og posisjonerer fast den distale enden til aktuatorakselen slik at den butter mot den proksimale enden til ventilstammen eller en proksimal ende av ventilstammeforlengelseselementet (42).

4.

Apparat ifølge krav 3, k a r a k t e r i s e r t v e d at den distale enden til aktuatorakselen (61) har et flatt stuket hode (43) som butter mot et flatt stuket hode (122) på den proksimale enden av ventilstammen eller den proksimale enden av ventilstammeforlengelseselementet (42).

5.

Apparat ifølge krav 4, k a r a k t e r i s e r t v e d at koblingsanordningen (100) er sylindrisk med en symmetrisk indre forsenkning eller motboring som sikrer og griper inn med de stukede hodene til den distale enden til aktuatorakselen og den proksimale enden til ventilstammen eller ventilstammeforlengelseselementet (42).

6.

Apparat ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at aksial vekselgang av aktuatorakselen blir kopiert av den koblede ventilstammen eller ventilstammeforlengelseselementet (42), slik at aksial vekselgang av aktuatorakselen er tilstrekkelig til å bevege ventilen mellom en fullt åpen og en fullt lukket posisjon.

7.

Apparat ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at koblingsanordningen (100) innbefatter en justeringsinnretning (104) for å justere en slaglengde til aktuatorakselen.

8.

Apparat ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at ventilen er en portventil.

9.

Apparat ifølge krav 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at halvdelene (101) blir holdt sammen av en festeanordning, hvor festeanordningen er tilgjengelig gjennom minst ett vindu i grensesnitthuset.

10.

Apparat ifølge krav 5, k a r a k t e r i s e r t v e d at koblingsanordningen (100) videre innbefatter en avstandshylse.

11.

Apparat ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at aktuatoren blir kraftdrevet av en roterende motor.

12.

Apparat ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at aktuatoren blir drevet av en hydraulisk sylinder.