閥門位置轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】一種用于確定閥門是完全打開還是關(guān)閉的設(shè)備。在一個實施例中，閥門位置轉(zhuǎn)換器包括凸輪管和桿。所述凸輪管具有圓柱形壁。所述壁中的第一槽沿著所述管子的徑向弧而設(shè)置。所述壁中的第二槽從所述第一槽的末端并以與所述第一槽成銳角延伸。所述桿貫穿所述壁，并且使所述凸輪管在所述第二槽中沿著所述凸輪管線性移動并且在所述第一槽中以弧線移動時旋轉(zhuǎn)。
【專利說明】閥門位置轉(zhuǎn)換器
【背景技術(shù)】
[0001]旋塞閥門通常用于控制在管道和其他流容納結(jié)構(gòu)中流體的流動，諸如烴類流體。一些旋塞閥門包括在閥座配置和復(fù)位配置中的滑套和密封件?；妆话惭b到中心旋塞上。當(dāng)閥門關(guān)閉時，滑套和密封件操作以阻礙在進口和出口端口處通過閥門的流體流動。此雙重密封作用有利地允許在閥門關(guān)閉時閥體的滲出。
[0002]當(dāng)閥門打開時，滑套密封件完全從通過閥門的流體流動移除。當(dāng)閥門從打開位置轉(zhuǎn)換到關(guān)閉位置時，旋塞和附接滑套首先旋轉(zhuǎn)90°。在整個旋轉(zhuǎn)中維持滑套與閥體之間的間隙以減小驅(qū)動扭矩并且防止密封磨損。當(dāng)滑套與進口和出口端口徑向?qū)?zhǔn)時，旋塞被降低，從而迫使滑套抵靠著閥體并且密封進口和出口端口。
[0003]當(dāng)閥門從關(guān)閉位置轉(zhuǎn)換到打開位置時，上述次序顛倒。首先，旋塞被升高，從而使滑套從閥體中縮回。其后，旋塞和滑套旋轉(zhuǎn)90°以使通過旋塞的流動通道與進口和出口端口對準(zhǔn)。因此，旋塞的線性和旋轉(zhuǎn)運動都需要用來打開或關(guān)閉閥門。
[0004]旋塞閥門裝配可以包括切換單元，所述切換單元監(jiān)視閥門位置并且提供視覺閥門位置指示和/或閥門位置的電信號指示以控制和/或監(jiān)視以通信方式耦合到切換單元上的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文揭示了用于準(zhǔn)確確定閥門是完全打開還是關(guān)閉的設(shè)備。在一個實施例中，閥門位置轉(zhuǎn)換器包括凸輪管和桿。凸輪管具有圓柱形壁。壁中的第一槽沿著管子的徑向弧而設(shè)置。壁中的第二槽從第一槽的末端并與第一槽成銳角延伸。桿貫穿壁，并且使凸輪管在第二槽中沿著凸輪管線性移動并且在第一槽中進行弧移動時旋轉(zhuǎn)。
[0006]在另一實施例中，閥門裝配包括閥門、閥門位置轉(zhuǎn)換器，以及閥門位置指示器。閥門包括線性并且旋轉(zhuǎn)移動以打開和關(guān)閉閥門的旋塞。閥門位置轉(zhuǎn)換器安裝到閥門上。閥門位置指示器安裝到閥門位置轉(zhuǎn)換器上。閥門位置指示器可以旋轉(zhuǎn)來表示基于提供到閥門位置指示器的旋轉(zhuǎn)運動的閥門的位置。閥門位置轉(zhuǎn)換器組合旋塞的線性和旋轉(zhuǎn)運動以產(chǎn)生指示閥門完全打開或關(guān)閉的旋轉(zhuǎn)運動，并且將產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動提供給閥門位置指示器。
[0007]在另一實施例中，閥門運動轉(zhuǎn)換器包括設(shè)置在凸輪管中的桿。管子的第一引導(dǎo)特征經(jīng)設(shè)置以將桿的線性運動轉(zhuǎn)換成管子的旋轉(zhuǎn)運動。管子的第二引導(dǎo)特征以一定角度從第一引導(dǎo)特征延伸。第二引導(dǎo)特征經(jīng)設(shè)置以將桿的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)移到管子上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0009]圖1示出了根據(jù)各實施例的閥門裝配，其中閥門裝配包括閥門位置轉(zhuǎn)換器；
[0010]圖2示出了根據(jù)各實施例的閥門位置轉(zhuǎn)換器裝配的爆炸視圖； [0011]圖3Α到3C示出了根據(jù)各實施例，當(dāng)閥門打開或關(guān)閉時的閥門位置轉(zhuǎn)換器組件的位置；以及[0012]圖4A到4C示出了根據(jù)各實施例的閥門位置轉(zhuǎn)換器的凸輪管的視圖。
[0013]符號和命名法:
[0014]在以下整個描述和權(quán)利要求書中，特定的術(shù)語被用來指代特定的系統(tǒng)組件。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，各公司可以利用不同的名稱來指代組件。此文檔并不意欲區(qū)分開在名稱不同但并非功能上不同的組件。在以下論述中并且在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”以及“包含”以一種開放式方式使用，并且因此應(yīng)理解為意指“包括但不限于…”。此外，術(shù)語“耦合”意指間接或直接連接。因此，如果第一裝置耦合到第二裝置，那么該連接可能通過直接連接，或通過經(jīng)過其他裝置和連接件的間接連接。
【具體實施方式】
[0015]以下論述針對本發(fā)明的各實施例。盡管這些實施例中的一者或多者可以是優(yōu)選的，但所揭示的實施例不應(yīng)被理解為，或其他方式限制包括權(quán)利要求書的本發(fā)明的范圍。此外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，以下描述具有廣泛的應(yīng)用，并且任何實施例的論述僅意指該實施例的示例性描述，且并不表示包括權(quán)利要求書的本發(fā)明的范圍限于該實施例。
[0016]線性和旋轉(zhuǎn)運動都可能需要用來打開或關(guān)閉閥門。不幸的是，耦合到閥門上的切換單元僅可以響應(yīng)于旋塞旋轉(zhuǎn)，而非同時響應(yīng)旋塞的線性和旋轉(zhuǎn)運動兩者。因此，當(dāng)同時需要線性和旋轉(zhuǎn)旋塞運動時，此類切換單元不能準(zhǔn)確確定閥門是完全打開還是關(guān)閉。
[0017]出于各種原因，準(zhǔn)確確定閥門是完全打開還是關(guān)閉是非常重要的。例如，流量校準(zhǔn)的執(zhí)行要求閥門完全關(guān)閉。否則，通過閥門的流量會令校準(zhǔn)不可靠，因而得出不準(zhǔn)確的流體流量測量。
[0018]本發(fā)明的實施例并入閥門位置轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器允許通過切換單元顧及線性和旋轉(zhuǎn)旋塞運動兩者，所述切換單元經(jīng)配置以僅基于旋塞旋轉(zhuǎn)運動確定閥門位置。因此，使用此類切換單元使各實施例能準(zhǔn)確確定閥門位置。
[0019]圖1示出了根據(jù)各實施例而包括閥門位置轉(zhuǎn)換器102的閥門裝配100。閥門裝配100還包括閥門104、閥門操縱器106，以及切換單元(閥門位置指示器)108。閥門104包括閥體110和旋塞120。在圖1中，閥體110的各部分和操縱器106被切開以示出內(nèi)部特征。閥體110包括進口和出口端口 112。旋塞120包括通道118，當(dāng)端口 112與通道118對準(zhǔn)時，流體通過所述通道118在進口與出口端口 112之間穿過?；?14固定到旋塞120的相對側(cè)面上。密封件116緊固到每一個滑套114上?；?14通過密封進口和出口端口 112來關(guān)閉閥門。
[0020]操縱器106耦合到閥體104上并且控制旋塞120的移動。圖1中示出的操縱器106的實施例包括手輪122。手輪122轉(zhuǎn)動與軸126嚙合的在操縱器106中的齒輪以在閥門104打開或關(guān)閉時使旋塞120旋轉(zhuǎn)、升高，及降低。操縱器106的其他實施例可以提供除了手輪122之外的構(gòu)件以驅(qū)動操縱器106，例如，電動馬達、液壓馬達等。
[0021]軸124從操縱器106延伸。軸124對應(yīng)于旋塞120的移動而旋轉(zhuǎn)、延伸，或縮回。因此，軸124的移動反映了旋塞120的移動。當(dāng)操縱器106使旋塞120旋轉(zhuǎn)時，軸124在與旋塞相同的弧線上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)操縱器垂直移動旋塞120，軸124垂直地位移等價于旋塞120垂直移動的數(shù)量。
[0022]閥門位置轉(zhuǎn)換器102耦合到操縱器106上。軸124以其旋轉(zhuǎn)和線性運動的形式將旋塞運動輸入提供給閥門位置轉(zhuǎn)換器102。閥門位置轉(zhuǎn)換器102還耦合到切換單元108上。在一些實施例中，切換單元108可以為由套普沃克斯(TOPWORX)公司制造的閥門頂部(VALVET0P)旋轉(zhuǎn)位置監(jiān)視器，或其他閥門位置指示器。閥門位置轉(zhuǎn)換器102將軸124的線性運動轉(zhuǎn)換成驅(qū)動切換單元108的旋轉(zhuǎn)運動，并且將軸124的旋轉(zhuǎn)運動的至少一部分轉(zhuǎn)移到切換單元108中。閥門位置轉(zhuǎn)換器102經(jīng)配置以將旋轉(zhuǎn)弧提供給切換單元108，所述旋轉(zhuǎn)弧對切換單元108指示在打開與關(guān)閉的閥門位置之間的完全轉(zhuǎn)換。閥門位置轉(zhuǎn)換器基于軸124的總組合線性和旋轉(zhuǎn)位移產(chǎn)生此旋轉(zhuǎn)弧。因此，僅當(dāng)軸124 (和旋塞120)已經(jīng)被完全線性并且旋轉(zhuǎn)位移時，閥門位置轉(zhuǎn)換器102才提供旋轉(zhuǎn)以指示在閥門104的打開與關(guān)閉位置之間的完全轉(zhuǎn)換。例如，如果切換單元108的輸入處需要90°的旋轉(zhuǎn)來指示在閥門104的打開與關(guān)閉位置之間的完全轉(zhuǎn)換，那么只有在軸124旋轉(zhuǎn)90°并且軸124被操縱器106完全延伸或縮回(根據(jù)打開或關(guān)閉的閥門位置所需)時，閥門位置轉(zhuǎn)換器102才會將90°的旋轉(zhuǎn)提供給切換單元108。
[0023]圖2示出了根據(jù)各實施例的閥門位置轉(zhuǎn)換器102的爆炸視圖。閥門位置轉(zhuǎn)換器102包括安裝托架，所述安裝托架包括下部部分202和上部部分204。安裝托架的下部部分202通過螺栓或其他附接構(gòu)件附接到操縱器106上。下部部分202中的開口 216使軸124穿過安裝托架。安裝托架的上部部分204通過螺栓或其他附接構(gòu)件附接到下部部分202上。
[0024]連接器206借助于固定螺釘或其他附接裝置緊固到軸124上。穿過連接器206的通道232所形成的尺寸足以將從通道232延伸的桿208固持在連接器206的相對側(cè)面上。桿208可以通過固定螺釘或所述領(lǐng)域公知的其他附接裝置緊固在連接器206中。
[0025]連接器206設(shè)置在凸輪管210的孔徑內(nèi)。連接器206和凸輪管210的孔徑所形成的尺寸，足以使連接器206響應(yīng)于軸124的旋轉(zhuǎn)和線性位移在凸輪管210的孔徑內(nèi)旋轉(zhuǎn)并且縱向移動。
[0026]凸輪管210包括一組槽，從連接器206延伸的桿208的端設(shè)置在所述槽內(nèi)。第一槽220沿著凸輪管210的徑向弧設(shè)置。第二槽222與第一槽220成銳角而設(shè)置。第一槽220和第二槽222在每一個槽的一個端處相交。
[0027]位置指示器適配器212通過安裝托架的上部部分204中的通道224延伸。適配器212的一個部分226形成所需尺寸以安裝在凸輪管210的孔徑內(nèi)。適配器212可以通過焊接或所述領(lǐng)域中已知的其他附接方法緊固到凸輪管210上。適配器212的凸緣230通過固定板214固定在安裝托架的上部部分204的埋頭孔228內(nèi)。固定板214通過螺栓或其他附接裝置緊固到安裝托架的上部部分204上。適配器212在通道224和埋頭孔228內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。
[0028]現(xiàn)在參考圖3A到3C，概述了閥門位置轉(zhuǎn)換器102的操作。當(dāng)閥門104完全關(guān)閉時，桿208定位在位置302處(也即，第二槽222的底部)，如圖3A中所示。當(dāng)閥門104開始打開，旋塞120在閥體110內(nèi)升高，從而導(dǎo)致軸124從操縱器106線性延伸。當(dāng)桿208在凸輪管210內(nèi)朝上移動，桿208維持其側(cè)向位置并且凸輪管210逆時針旋轉(zhuǎn)(當(dāng)從凸輪管210的頂部觀察)。當(dāng)軸124完全延伸時，桿208定位在位置304處(也即，槽220與222的交點)，如圖3B中所示，并且凸輪管210已經(jīng)逆時針旋轉(zhuǎn)了一定的量，所述量由槽222的斜率確定。在凸輪管210的一些實施例中，配置槽222從而軸124從位置302到位置304的線性運動使得凸輪管210旋轉(zhuǎn)約45°。在其他實施例中，軸124的線性位移可以引起不同量的凸輪管旋轉(zhuǎn)。
[0029]當(dāng)旋塞120已經(jīng)完全升高(也即，軸124完全延伸)時，操縱器106開始使旋塞120旋轉(zhuǎn)。在閥門打開期間，旋塞120和軸124沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)桿208在槽220中側(cè)向移動時，凸輪管210保持靜止，直到桿208在位置306處與槽220的端嚙合，如圖3C中所示。在一些實施例中，槽220的長度等價于由槽222導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)弧。
[0030]在桿208與槽220的端嚙合之后，在整個剩余的部分旋塞/軸旋轉(zhuǎn)中，凸輪管210與軸124—起旋轉(zhuǎn)。因此，凸輪管210將軸124的旋轉(zhuǎn)運動的終端部分轉(zhuǎn)移到切換單元108，而軸旋轉(zhuǎn)運動的初始部分被忽視。在凸輪管210的一些實施例中，軸124的旋轉(zhuǎn)僅在終端的45°的軸(旋塞)旋轉(zhuǎn)期間被轉(zhuǎn)移到切換單元108中。通過軸124的線性和旋轉(zhuǎn)移動所產(chǎn)生的總的凸輪管旋轉(zhuǎn)，等價于旋轉(zhuǎn)弧，切換單元108需要所述旋轉(zhuǎn)弧來視為閥門完全打開。
[0031]當(dāng)閥門104從完全打開轉(zhuǎn)換到完全關(guān)閉位置時，上述操作的順序基本上顛倒。當(dāng)閥門104完全打開時，桿208在位置306處定位在槽220的端處。操縱器106通過使旋塞120沿順時針方向旋轉(zhuǎn)啟動閥門104的關(guān)閉。當(dāng)軸124沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，從而在槽220中側(cè)向移動桿208時，凸輪管210保持靜止直到桿208達到槽220與222的交點。當(dāng)桿208達到槽220與222的交點時，在軸旋轉(zhuǎn)的剩余部分中，凸輪管208沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。
[0032]當(dāng)操縱器106已經(jīng)完全使旋塞120旋轉(zhuǎn)到與進口和出口端口 112對準(zhǔn)時，操縱器106降低旋塞120以將滑套114移動到密封位置中。當(dāng)旋塞120降低時，軸124縮回到操縱器106中，從而導(dǎo)致凸輪管210在桿208從位置304移動到位置302時沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。因此，凸輪管210在軸124的旋轉(zhuǎn)的終端部分中并且在軸124的線性縮回中旋轉(zhuǎn)。通過軸124的線性和旋轉(zhuǎn)移動而產(chǎn)生的總的凸輪管旋轉(zhuǎn)等價于旋轉(zhuǎn)弧，切換單元108需要所述旋轉(zhuǎn)弧來認為閥門完全關(guān)閉。
[0033]圖4A到4C示出了根據(jù)各實施例的閥門位置轉(zhuǎn)換器102的凸輪管210和適配器212的視圖。圖4A示出了經(jīng)接合的凸輪管210和適配器212的前視圖。凸輪管210和適配器212包括對準(zhǔn)件402，所述對準(zhǔn)件指定了用于接合的管210和適配器212的相對定向。圖4A還示出了在凸輪管210的相對側(cè)面上的槽220和222。桿208在凸輪管210的兩個側(cè)面上通過槽220、222延伸。
[0034]圖4B示出了經(jīng)接合的凸輪管210和適配器212的橫截面圖。在凸輪管210的背部中的槽220、222被示出。適配器212包括空腔404以固持切換單元108的配合部。空腔404的底部包括凹槽406或其他特征，通過所述特征，旋轉(zhuǎn)從適配器212轉(zhuǎn)移到切換單元108中。根據(jù)NAMUR標(biāo)準(zhǔn)，空腔404和凹槽406形成所需尺寸以接收由切換單元108提供的軸。適配器212的其他實施例可以支持不同的耦合標(biāo)準(zhǔn)或布置。圖4C示出了包括空腔404和凹槽406的適配器212的俯視圖。還示出了凹槽相對于對準(zhǔn)件402以及槽220、222的定向。
[0035]上述論述意指說明本發(fā)明的各實施例的原理。對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員，一旦完全了解上述揭示，許多變體和修改將變得顯而易見。例如，盡管各實施例在本文中描述為包括使桿208穿過凸輪管210的壁的槽，但在一些實施例中，槽可能為凹槽或凸輪管壁中的其他引導(dǎo)特征，并且桿208設(shè)置在該引導(dǎo)特征中。此外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，各實施例涵蓋線性和旋轉(zhuǎn)旋塞運動的不同次序、不同量的線性位移到旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，以及將各種量的旋轉(zhuǎn)提供到切換單元中。以下權(quán)利要求書旨在解釋以包涵所有此類變體和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種閥門位置轉(zhuǎn)換器(102)，其特征在于，所述閥門位置轉(zhuǎn)換器包含: 凸輪管(210)，所述凸輪管(210)包含圓柱形的壁、在所述壁中的第一槽(220)以及第二槽(222)，所述第一槽(220)被沿著所述凸輪管(210)的徑向弧而設(shè)置，所述第二槽(222)與所述第一槽(220)成銳角從所述第一槽(220)的末端而延伸；以及 桿(208 )，所述桿(208 )被設(shè)置成穿過所述壁，所述桿(208 )在所述第二槽(222 )中沿著所述凸輪管(210)進行線性移動時以及在所述第一槽(220)中進行弧移動時，所述桿使所述凸輪管(210)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其進一步包含接合到所述凸輪管(210)的一端上的指示器適配器(212)，所述適配器(212)經(jīng)配置以與閥門位置指示器(108)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述指示器適配器(212)和所述凸輪管(210)分別包含對準(zhǔn)件(402)以對準(zhǔn)所述管(210)和所述適配器(212)的閥門位置指示器的配合部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其進一步包含安裝托架(204)，所述安裝托架包含凹入式頂部表面(228)，所述凹入式頂部表面(228)制止以及允許所述指示器適配器(212)的旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述凸輪管(210)具有沿圓周與所述第一槽和所述第二槽(220、222)相對的第三槽和第四槽，所述第三槽在所述壁中沿著所述凸輪管(210)的徑向弧而設(shè)置，而所述第四槽在所述壁中與所述第三槽成銳角從所述第三槽的末端而延伸；以及其中所述桿(208)設(shè)置在所述第三槽中以用于閥門旋塞(120)的旋轉(zhuǎn)運動，且設(shè)置在所述第四槽中以用于所述閥門旋塞(120)的線性運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，設(shè)置所述第一槽(220)的尺寸，以抑制所述凸輪管(210)在閥門旋塞(120)的旋轉(zhuǎn)弧的初始部分上的旋轉(zhuǎn)，并且在所述閥門旋塞(120)的旋轉(zhuǎn)的最后部分上使所述凸輪管旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二槽使所述凸輪管在閥門旋塞(120)的整個線性運動期間旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，由所述桿(208)在所述第二槽(222)中的運動導(dǎo)致的所述凸輪管(210)旋轉(zhuǎn)的弧，等價于在所述凸輪管(210)的旋轉(zhuǎn)被所述第一槽(220)抑制期間所述閥門旋塞(120)旋轉(zhuǎn)的弧。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，由所述桿(208)在所述第一槽和所述第二槽(220、222)中的線性運動和旋轉(zhuǎn)運動而導(dǎo)致的所述凸輪管(210)的旋轉(zhuǎn)，等價于所述閥門旋塞(120)的旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門位置轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其進一步包含設(shè)置在所述凸輪管(210 )內(nèi)的連接器(206 )，所述連接器(206 )將所述桿(208 )耦合到閥門旋塞(120 )上。
【文檔編號】F16K37/00GK103890470SQ201280051321
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月18日
【發(fā)明者】W·T·凱斯, R·H·沃爾夫 申請人:卡梅倫國際有限公司