專利名稱：用于無(wú)潤(rùn)滑雙隔斷排水柱塞閥的具有負(fù)載平衡滾子的緊湊閥桿裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及柱塞閥領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及無(wú)潤(rùn)滑雙隔斷排水柱塞閥。
當(dāng)前在這些操縱機(jī)構(gòu)中可以執(zhí)行六個(gè)基本功能。
1)輸入-轉(zhuǎn)動(dòng)手輪或馬達(dá)輸入-提供轉(zhuǎn)動(dòng)力；2)“L”狹槽-防止操縱機(jī)構(gòu)行程過(guò)大/行程不充分/過(guò)早運(yùn)動(dòng)/不正確運(yùn)動(dòng)；3)轉(zhuǎn)換-進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)；4)螺紋-提供線性力；5)指示器-提供在操縱機(jī)構(gòu)的頂部處柱塞位置的可視指示；6)柱塞連接-使操縱機(jī)構(gòu)與柱塞連接。
在已授權(quán)的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中可以看出，這種現(xiàn)有技術(shù)在多個(gè)不同的部位中使用這六個(gè)功能。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)嘗試通過(guò)合并輸入和螺紋段來(lái)使閥桿裝置“緊湊”。還采用轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置以有助于使閥桿長(zhǎng)度最小化，但是該裝置只允許閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈(轉(zhuǎn)動(dòng)1/4圈抬升3/4圈)，這就限制了應(yīng)用在高節(jié)距閥桿上。而且該閥桿還兼作指示器軸。這就將六個(gè)功能減少到四個(gè)不同部位上。
具有多個(gè)不同且分開(kāi)位置的用來(lái)完成所列出的六個(gè)功能的閥桿裝置的問(wèn)題在于長(zhǎng)度。長(zhǎng)的操縱機(jī)構(gòu)本來(lái)就更容易損壞，不方便將閥定位在緊密的空間中，容易不穩(wěn)定并且撓曲，而且不利于用更高強(qiáng)度的材料鑄造。而且，制造會(huì)需要更多的勞力，因此使得該閥價(jià)格更高。
如果可以提供一種使閥操縱機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度顯著減小的閥桿裝置結(jié)構(gòu)的話，就非常理想了。
本發(fā)明采用了一種螺紋部分的新穎嵌套，從而用由轉(zhuǎn)換部分包圍的嵌套外螺紋來(lái)替代普通的內(nèi)螺紋。該轉(zhuǎn)換部分在嵌套外螺紋的內(nèi)側(cè)容納有指示段，從而將三個(gè)功能結(jié)合進(jìn)一個(gè)部位中。該設(shè)計(jì)有助于很好地應(yīng)用熔模鑄造技術(shù)，從而消除了普通加工車間的操作。本發(fā)明還通過(guò)使用長(zhǎng)柱塞閥桿銷來(lái)將柱塞連接和L狹槽功能合并在一個(gè)部位中。但是，輸入功能仍然保持分離，從而最終將所有功能合并在只有三個(gè)不同部位上，并且此時(shí)的布置為最終緊湊的或嵌套的布置。
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，內(nèi)閥桿的輸入軸與手輪的方向一致地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，手輪的轉(zhuǎn)矩由鍵傳遞。該輸入軸依靠其凸緣和外殼以及固定板所以能夠只進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(沒(méi)有線性運(yùn)動(dòng))。
當(dāng)滾子孔與滾道轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)并且輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠其外螺紋使得輸出軸線性地上下運(yùn)動(dòng)(手輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向下，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向上)。當(dāng)滾子孔轉(zhuǎn)動(dòng)地且垂直地與內(nèi)閥桿凹口對(duì)準(zhǔn)時(shí)，由于三個(gè)滾子將軸“鎖在”一起，所以輸入軸和外閥桿成為一個(gè)整體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
在線性運(yùn)動(dòng)到轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換處，滾子從外殼滾道/外閥桿運(yùn)動(dòng)到外閥桿/內(nèi)閥桿。這些滾子被構(gòu)成為正好在L狹槽的角部處只能支撐一個(gè)位置。但是，這些滾子要求引導(dǎo)，這是L狹槽銷的功能。
總之本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下比以前的裝置更緊湊；它裝配在更緊密的位置中；在旁道上具有更多的空間并且便于維護(hù)；緊湊的設(shè)計(jì)使得能夠用強(qiáng)度更高的材料構(gòu)成，從而使得操縱機(jī)構(gòu)能夠直接被驅(qū)動(dòng)而無(wú)須齒輪，所以相應(yīng)的體積和成本降低；該緊湊的設(shè)計(jì)降低了重量。高強(qiáng)度材料使得更小的操縱機(jī)構(gòu)能夠在更大的負(fù)載下工作；緊湊的設(shè)計(jì)和改進(jìn)的更硬的鑄造材料使得能夠自由進(jìn)行維護(hù)(用長(zhǎng)期的潤(rùn)滑劑)；由于撓曲/穩(wěn)定性不再象大型且特別長(zhǎng)的鑄造中那樣成為問(wèn)題，所以緊湊的尺寸使得能夠采用熔模鑄造技術(shù)；優(yōu)選用在本發(fā)明中的高強(qiáng)度、高耐磨性、熱穩(wěn)定材料需要進(jìn)行實(shí)踐中的緊湊設(shè)計(jì)；緊湊的尺寸可以在無(wú)須增加長(zhǎng)度的情況下取得額外的成功。
本發(fā)明的另一個(gè)顯著特征為在閥桿裝置中新穎地采用了至少三個(gè)均勻布置的滾子。間隔120度設(shè)置的三個(gè)滾子提供了一種力平衡布置，這減少了磨損并增加了可靠性。發(fā)明目的因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種供雙隔斷排水柱塞閥使用的更緊湊的操縱裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，通過(guò)在用于容納可轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)閥桿的可轉(zhuǎn)換的外閥桿中采用嵌套的外螺紋，從而提供一種用于柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)的縮短的閥桿裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種柱塞閥操縱裝置，該裝置被設(shè)計(jì)成在長(zhǎng)度上足夠緊湊，從而能夠通過(guò)將非常硬的材料鑄造成實(shí)際的最終形狀來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供一種在用于雙隔斷排水柱塞閥的閥桿裝置操縱機(jī)構(gòu)中的力平衡且均勻布置的滾子裝置。


圖1顯示出現(xiàn)有技術(shù)的閥操縱機(jī)構(gòu)10，它具有外殼12、手輪14、指示器軸16和指示器18。手輪14通過(guò)軸承28與上閥桿20連接，上閥桿具有螺紋部分24。螺紋部分24嚙合并選擇地鎖住上閥桿20和下閥桿22以便耳軸式銷26轉(zhuǎn)動(dòng)。彈簧負(fù)載的銷17可以伸進(jìn)的L狹槽15確保了耳軸式銷26的線性和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)順序，從而控制柱塞(未示出)的位置和取向。現(xiàn)有技術(shù)的操縱機(jī)構(gòu)10的關(guān)鍵點(diǎn)在于其整體長(zhǎng)度，該裝置10是所有普通柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)的典型。普通操縱機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)是由所有不同功能(即輸入、轉(zhuǎn)換、L狹槽控制、螺紋嚙合、指示和與柱塞連接)都設(shè)置在分開(kāi)的不同部位上的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的。
本發(fā)明通過(guò)將不同的功能合并在相同的部位上來(lái)提供一種明顯更短的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中通過(guò)在閥桿與閥桿之間采用獨(dú)特的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)操縱機(jī)構(gòu)的緊湊結(jié)構(gòu)，這些閥桿在現(xiàn)有技術(shù)中被稱為上下閥桿但在本發(fā)明中被稱為內(nèi)外閥桿。而且，通過(guò)將連接功能(耳軸式銷)和L狹槽合并在與兩個(gè)閥桿相同的部位中，從而可以實(shí)現(xiàn)一種沿著操縱機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度上的單一部位處具有多個(gè)功能的獨(dú)特的緊湊操縱機(jī)構(gòu)。從優(yōu)選實(shí)施方案的以下說(shuō)明中并結(jié)合附圖2-12將更好地理解該獨(dú)特的緊湊性。
可以看出，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案的所發(fā)明的操縱機(jī)構(gòu)40包括外殼42、外閥桿44和內(nèi)閥桿46。外閥桿44包括嵌套的內(nèi)部圓筒50，其徑向外部設(shè)有指示器軸41，該軸通過(guò)手輪52向上延伸并且連接在指示器57上。內(nèi)閥桿46通過(guò)鍵53嚙合手輪。
外殼42具有下凸緣43和上凸緣45，后者固定在蓋子凸緣47上，蓋子凸緣防止內(nèi)閥桿46在操縱機(jī)構(gòu)40的操作期間進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。外殼42在相對(duì)的徑向表面上還具有兩個(gè)L形狹槽58，通過(guò)該狹槽設(shè)有閥桿銷56。外殼42還包括三個(gè)均勻隔開(kāi)的軸向?qū)虻陌疾?4，這些凹槽沿著外殼的徑向表面形成外部隆脊49。在下面可以看出，通過(guò)允許三個(gè)相應(yīng)滾子55沿著外殼的內(nèi)部表面軸向運(yùn)動(dòng)，從而使凹槽54有助于外閥桿44的線性運(yùn)動(dòng)。滾子55還與內(nèi)閥桿46中的相應(yīng)凹口60和外閥桿44中的三個(gè)相應(yīng)孔62協(xié)同操作。
通過(guò)參照?qǐng)D7-12將最好地理解用于將手輪52的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成閥桿銷56順序的線性和1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)40的操作，這些圖顯示出在三個(gè)不同位置處的閥桿滾子和銷結(jié)構(gòu)。在圖7和10中，閥桿銷56位于L狹槽58中其最低位置上，滾子55停留在孔62中并且位于凹槽54內(nèi)其行程的最低位置上，閥桿44和46各自處于完全伸展開(kāi)的狀態(tài)并且閥桿46實(shí)際上已從嵌套的圓筒50的螺紋48中脫開(kāi)。
在圖8和11中，閥桿銷56位于L狹槽58中其最高位置上，滾子55已經(jīng)向內(nèi)移出凹槽54并進(jìn)入凹口60，并且閥桿44和46完全擰在一起。因?yàn)闈L子55不再位于凹槽54中，所以閥桿44和46此時(shí)就可以在手輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用下在外殼42中一起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，圖9和12顯示出位于其1/4圈位置處的閥桿銷56，并且閥桿44和46轉(zhuǎn)動(dòng)了90度，從而使三個(gè)均勻分布的滾子55離開(kāi)了凹槽54。
優(yōu)選實(shí)施方案的顯著方面是使用了三個(gè)均勻分布的滾子，它們使負(fù)載集中并且因此平衡了破壞性向量，這些向量會(huì)在普通單個(gè)和雙個(gè)滾子構(gòu)成的操縱機(jī)構(gòu)中嚴(yán)重磨損滾子和其它的閥桿承載表面。
現(xiàn)在已經(jīng)披露了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但要理解的是，對(duì)于那些普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在上述說(shuō)明的啟示下可以想到各種改進(jìn)和添加。
權(quán)利要求
1.一種柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，用于將轉(zhuǎn)動(dòng)輸入運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成順序的線性運(yùn)動(dòng)和1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)并且控制柱塞在雙隔斷排水柱塞閥中的位置；該操縱機(jī)構(gòu)包括中空的圓柱形外殼，具有在所述圓柱形外殼的壁上的一對(duì)對(duì)稱相對(duì)的L形狹槽以及用于在所述狹槽中運(yùn)動(dòng)的細(xì)長(zhǎng)銷；一對(duì)同心閥桿，一個(gè)閥桿可以螺紋嵌套在另一個(gè)中以便在一個(gè)所述閥桿相對(duì)于另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在它們之間進(jìn)行相關(guān)轉(zhuǎn)換，所述閥桿的第一個(gè)具有一對(duì)用來(lái)容納所述銷的孔并且具有帶有外螺紋的內(nèi)部嵌套圓筒，所述閥桿的第二個(gè)具有用于嚙合所述外螺紋的內(nèi)螺紋；以及多個(gè)滾子，設(shè)置在所述外殼的內(nèi)部和所述第二閥桿的外部之間的所述第一閥桿中的相應(yīng)孔中，用來(lái)選擇地施加所述線性運(yùn)動(dòng)并且允許所述1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，其中，所述第二閥桿具有多個(gè)用來(lái)容納所述滾子的凹口，以允許所述1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，還包括用來(lái)指示所述銷的位置的指示器以及將所述指示器連接在所述嵌套圓筒上的指示器軸。
4.如權(quán)利要求1所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，其中，所述外殼包括多個(gè)沿著其內(nèi)表面的軸向滾子凹槽，用來(lái)在所述線性運(yùn)動(dòng)期間引導(dǎo)所述滾子。
5.如權(quán)利要求1所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，還包括鎖在所述第二閥桿上的輸入轉(zhuǎn)矩部件，用來(lái)將轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩傳遞給所述第二閥桿。
6.一種柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，用來(lái)將輸入轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成順序的線性運(yùn)動(dòng)和1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)；所述操縱機(jī)構(gòu)包括具有帶有外螺紋的內(nèi)部圓筒的外閥桿；具有帶有內(nèi)螺紋的內(nèi)表面的內(nèi)閥桿，用來(lái)嚙合所述帶有外螺紋的圓筒，從而所述內(nèi)閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使得所述外閥桿進(jìn)行轉(zhuǎn)換；中空?qǐng)A柱形外殼，在其徑向表面中具有至少一個(gè)L形狹槽并且容納同心的所述內(nèi)閥桿和外閥桿；穿過(guò)所述外殼的L形狹槽以及在所述外閥桿中的孔延伸的細(xì)長(zhǎng)銷；以及用于引起所述銷進(jìn)行限定的轉(zhuǎn)換然后使所述銷響應(yīng)于所述內(nèi)閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)1/4圈的促動(dòng)裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的操縱機(jī)構(gòu)，其中，所述促動(dòng)裝置包括多個(gè)固定在所述外閥桿的孔中并可以徑向移動(dòng)的滾子，用來(lái)根據(jù)所述內(nèi)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)的程度和方向來(lái)選擇地要求進(jìn)行所述線性運(yùn)動(dòng)或所述1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，其中，所述內(nèi)閥桿包括多個(gè)用來(lái)容納所述滾子的凹口，以允許所述1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求6所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，還包括用來(lái)指示所述銷的位置的指示器和將所述指示器連接在所述圓筒上的指示器軸。
10.如權(quán)利要求7所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，其中，所述外殼包括多個(gè)沿著其內(nèi)表面的軸向滾子凹槽，用來(lái)在所述線性運(yùn)動(dòng)期間引導(dǎo)所述滾子。
11.如權(quán)利要求6所述的柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，還包括鎖在所述內(nèi)閥桿上的輸入扭矩部件，用來(lái)將轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩傳遞給所述內(nèi)閥桿。
12.一種柱塞閥操縱機(jī)構(gòu)，用來(lái)將轉(zhuǎn)動(dòng)輸入運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成順序的閥柱塞的線性運(yùn)動(dòng)和1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)；該操縱機(jī)構(gòu)包括具有至少一個(gè)L形狹槽的中空?qǐng)A柱形外殼；一對(duì)閥桿，同心地裝在所述外殼內(nèi)，用來(lái)在所述輸入轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)下在所述閥桿裝置之間選擇相關(guān)的轉(zhuǎn)換；三個(gè)均勻設(shè)置在所述閥桿裝置中的一個(gè)上的三個(gè)相應(yīng)孔中的滾子，根據(jù)所述線性運(yùn)動(dòng)和1/4圈轉(zhuǎn)動(dòng)，所述滾子的徑向延伸量決定所述閥桿裝置是進(jìn)行相關(guān)轉(zhuǎn)換還是同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
在用于雙隔斷排水柱塞閥的閥桿裝置結(jié)構(gòu)中,提供一種改進(jìn)的操縱機(jī)構(gòu),該操縱機(jī)構(gòu)明顯比用于這種閥的普通操縱機(jī)構(gòu)更短并且更緊湊。本發(fā)明采用了一種螺紋部分的新穎嵌套,從而用由轉(zhuǎn)換部分圍繞的嵌套外螺紋來(lái)代替普通的內(nèi)螺紋。轉(zhuǎn)換部分又在嵌套外螺紋的內(nèi)部容納了指示段,從而將三個(gè)功能合并進(jìn)一個(gè)部位。該設(shè)計(jì)有助于很好地采用熔模鑄造技術(shù),從而消除了普通機(jī)加工車間的操作。本發(fā)明還采用長(zhǎng)柱塞閥桿銷將柱塞連接和L狹槽功能合并進(jìn)一個(gè)部位。但是,輸入功能仍然保持分離,從而最終將所有功能合并在只有三個(gè)不同部位中,這時(shí)該布置就成為最終的緊湊或嵌套的布置。
文檔編號(hào)F16K31/44GK1386176SQ01801992
公開(kāi)日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月11日
發(fā)明者戈登·M·史密斯, 凱文·W·莉莉 申請(qǐng)人:通用閥門(mén)公司