可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥及致動(dòng)方法
【專利摘要】一種可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥及方法，該瓣閥包括：一擋板；繞擋板周邊的彎曲邊緣；和配置在閥的另一部件上的適配的彎曲邊緣，所述部件可旋轉(zhuǎn)，使該適配的彎曲邊緣不與擋板的彎曲邊緣對(duì)齊，由此，將擋板推出關(guān)閉位置。
【專利說明】可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥及致動(dòng)方法
[0001]本申請(qǐng)是名稱為“可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥及致動(dòng)方法”、國(guó)際申請(qǐng)日為2010年4月15日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2010/031146、國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?01080026291.1的發(fā)明專利申請(qǐng)的
分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請(qǐng)涉及閥門領(lǐng)域，特別涉及可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥及其相關(guān)的致動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0003]閥門，例如流體損耗控制閥、安全閥、截止閥等等，在井下工業(yè)特別是烴類開采工業(yè)中都是眾所周知的。通常，閥門(其包括但不限于安全閥)包括一擋板和一流管，所述擋板和流管可操作地配置成在一外殼中一起工作。通過使流管延伸過擋板，可以驅(qū)動(dòng)擋板離開其支座。雖然傳統(tǒng)的安全閥配置普遍使用，而且能夠很好達(dá)到所想要的目的，但是，由材料體積、機(jī)加工作業(yè)等引起的制造成本仍然很高。如何在保持瓣閥功能的同時(shí)減少成本是本領(lǐng)域所歡迎的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥，包括:一擋板，該擋板上具有非平面的相互作用表面；該瓣閥的適配部件，該相互作用表面和該適配部件可有選擇地對(duì)齊和不對(duì)齊，當(dāng)不對(duì)齊時(shí)，擋板至少部分打開。
[0005]一種可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥，包括:一擋板；繞擋板周邊的彎曲邊緣；和配置在瓣閥的另一部件上的適配的彎曲邊緣，所述部件可旋轉(zhuǎn)，使該適配的彎曲邊緣不與擋板的彎曲邊緣對(duì)齊，由此，將擋板推出關(guān)閉位置。
[0006]一種用于致動(dòng)閥的擋板的方法，包括:使該閥的一個(gè)部件相對(duì)于該閥的另一部件旋轉(zhuǎn)，在對(duì)齊的情況下，該旋轉(zhuǎn)使擋板或閥的另一部件中的一個(gè)上的非平面表面不對(duì)齊，在不對(duì)齊的情況下，該旋轉(zhuǎn)使擋板或閥的另一部件中的一個(gè)上的非平面表面對(duì)齊；和依照旋轉(zhuǎn)，促使擋板至另一位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]現(xiàn)在參照附圖，其中，幾個(gè)附圖中同樣的元件標(biāo)記相同的數(shù)字:
[0008]圖1是可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥的一實(shí)施例在關(guān)閉位置的局部截面視圖；
[0009]圖2是圖1所示瓣閥在部分打開位置的視圖；
[0010]圖3是圖1所示瓣閥在全開位置的視圖；
[0011]圖4是瓣閥的透視圖，示出了閥樞軸；
[0012]圖5是可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥的替換實(shí)施例在部分打開位置的視圖；
[0013]圖6是圖5所示瓣閥在全開位置的視圖；
[0014]圖7是可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥的另一替換實(shí)施例在全開位置的透視圖；[0015]圖8是圖7所示瓣閥在部分打開位置的截面視圖；
[0016]圖9是圖7所示瓣閥在全開位置的另一截面視圖；
[0017]圖10是可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的閥的另一替換實(shí)施例在部分打開位置的截面視圖；
[0018]圖11是圖10中所示閥的一部分的視圖，部件處于閥全開的位置中。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參照?qǐng)D1，圖中示出了可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥10的一實(shí)施例，其處于完全關(guān)閉的位置，擋板12與擋板支座14接合。擋板12和擋板支座14分別具有一彎曲邊緣16、18。這些邊緣繞擋板和擋板支座周邊，并為大體上適配的形狀，在一個(gè)實(shí)施例中，為互補(bǔ)形狀。當(dāng)擋板和擋板支座對(duì)齊時(shí)，擋板可靠著擋板支座關(guān)閉，在有些實(shí)施例中，擋板將密封抵靠擋板支座。擋板支座或擋板的旋轉(zhuǎn)引起擋板和擋板支座分開，從而使擋板12打開一定程度。擋板打開的程度在某種程度上取決于彎曲邊緣16和18的傾斜角度。接近45度的角度將容許擋板產(chǎn)生最大偏移，由此容許相對(duì)于擋板支座14變化最大角度。當(dāng)擋板12上的彎曲邊緣16的最聞點(diǎn)與擋板支座14上的彎曲邊緣18的最聞點(diǎn)對(duì)齊時(shí)，擋板由于彎曲邊緣16和18之間的接觸而達(dá)到最大運(yùn)動(dòng)。
[0020]擋板和擋板支座的不對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)致密封能力失效，實(shí)際上可用于使擋板打開，正如該實(shí)施例中的目的那樣。彎曲邊緣16和18的高點(diǎn)彼此干涉，以使擋板12繞樞軸20(參見圖4)進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0021]在圖1-4所示的實(shí)施例中，所示的瓣閥10分別處于關(guān)閉、部分打開和打開位置，以提供對(duì)瓣閥10的清晰了解。在該實(shí)施例中，這種配置依賴于彎曲邊緣16和18的細(xì)節(jié)、螺旋槽22和槽隨動(dòng)件24以及由適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器28驅(qū)動(dòng)的螺旋直齒輪26。
[0022]參照?qǐng)D1-3，將清楚地順序描述操作。在圖1中，擋板12關(guān)閉，擋板支座14相對(duì)于外殼和擋板位于使得擋板與擋板支座14成密封關(guān)系地接合的位置。在驅(qū)動(dòng)器28致動(dòng)時(shí)(該驅(qū)動(dòng)器可以是電動(dòng)機(jī)(如圖1所示，帶有電接頭30和32)、液壓馬達(dá)(如圖2所示，帶有液壓流體入口 34和出口 36)等，該驅(qū)動(dòng)器與直齒輪26驅(qū)動(dòng)相聯(lián))，擋板支座14繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)，從而使擋板支座14的彎曲邊緣18不與擋板12的彎曲邊緣16對(duì)齊。這導(dǎo)致軸向推動(dòng)擋板12而使其遠(yuǎn)離擋板支座14。因?yàn)閾醢?2鉸接地連接于外殼38，擋板支座14在該外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所以擋板將根據(jù)作用于其上的軸向負(fù)荷繞樞軸20樞轉(zhuǎn)。如上所述，擋板12的樞轉(zhuǎn)程度與彎曲邊緣的角度有關(guān)，但是，由于可能的斜度的限制，其通常小于全開的程度。這種限制可能單獨(dú)與幾何形狀有關(guān)，或者可能與隨著斜度變大而增加的摩擦有關(guān)。為了有效實(shí)現(xiàn)如圖3所示的全開狀態(tài)，擋板支座14在其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行軸向移動(dòng)。這依賴在驅(qū)動(dòng)器28強(qiáng)制擋板支座14旋轉(zhuǎn)時(shí)處于螺旋槽22中的隨動(dòng)件24來實(shí)現(xiàn)。直齒輪26成螺旋形配置，以便在擋板支座14軸向改變其位置時(shí)，保持該直齒輪與驅(qū)動(dòng)器28的接合。因?yàn)閾醢逯ё?4在擋板的方向上移動(dòng)，所以，擋板支座14與擋板12之間的接觸點(diǎn)40繼續(xù)推動(dòng)擋板12，直至其完全打開，如圖3所示。
[0023]在該實(shí)施例中，擋板由復(fù)位彈簧42關(guān)閉，在圖4中可見該復(fù)位彈簧。
[0024]現(xiàn)在參見圖5和6,示出了同時(shí)旋轉(zhuǎn)地致動(dòng)兩個(gè)相對(duì)的瓣閥的替換實(shí)施例。對(duì)讀過上文的人來說，顯而易見的是，該實(shí)施例包括所述的第一實(shí)施例中部件的鏡像。單個(gè)驅(qū)動(dòng)器28致動(dòng)鏡像配置的兩個(gè)構(gòu)造，所述兩個(gè)構(gòu)造操作相同但彼此方向相反。為了清楚起見，鏡像部分中的每個(gè)部件都賦予與在所述的第一實(shí)施例中所使用數(shù)字相對(duì)應(yīng)的100序列數(shù)字。
[0025]參見圖7-9，示出了可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥的又一個(gè)實(shí)施例。在圖7中，瓣閥打開的透視圖提供了該配置的概況。瓣閥210包括擋板212和擋板支座214。該實(shí)施例的擋板支座與前述實(shí)施例的不同在于，它采用一坡道套筒250，該坡道套筒可旋轉(zhuǎn)以引起擋板212全開運(yùn)動(dòng)。擋板最初仍由擋板支座214的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)，但是，為了將擋板移動(dòng)至全開狀態(tài)，增加了該坡道套筒。坡道套筒250也是擋板支座214的操縱機(jī)構(gòu)，其通過指狀物251連接于擋板支座214。在一個(gè)實(shí)施例中，坡道套筒250包括一繞該坡道套筒250環(huán)狀延伸的環(huán)齒輪(或至少一部分環(huán)齒輪)252。采用環(huán)齒輪252使坡道套筒250旋轉(zhuǎn)，從而打開或關(guān)閉擋板212。可以采用任何適合的驅(qū)動(dòng)器來致動(dòng)該環(huán)齒輪，例如在上文實(shí)施例中示出的驅(qū)動(dòng)器28。在坡道套筒250中形成有一傾斜的凹槽或開口 254。如圖所示,該配置為完全貫穿坡道套筒250延伸的開口，但是，根據(jù)需要，它也可以配置成從坡道套筒250的內(nèi)部尺寸表面凹入該坡道套筒的凹部。無論在何種情況，在一個(gè)實(shí)施例中，凹槽254都具有合成形狀，其中，凹槽254既相對(duì)于套筒軸向方向螺旋配置，并且還相對(duì)于該軸向方向傾斜，如圖9所示。數(shù)字256和258表示凹槽254的特定壁。在圖9中，觀察者可以看見這些壁的角度。在圖9中所看到的角度相對(duì)較陡，而在圖8看到的壁的區(qū)域中相同壁的角度顯然沒那么陡。這是因?yàn)檫@些壁配置成提供一表面，一凸輪利用擋板212運(yùn)動(dòng)過程中垂直于壁的負(fù)荷支承在該表面上，所述凸輪可以是如圖所示的凸輪滾子260。參照?qǐng)D8，凸輪滾子相對(duì)于擋板212的位置是很明顯的。凸輪滾子260由擋板212的相對(duì)于樞軸220位于擋板主體相反的位置的延長(zhǎng)部262支撐。所以，延長(zhǎng)部262在一個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)將引起擋板212在相反方向上的運(yùn)動(dòng)。通過從凹槽的中心區(qū)域推動(dòng)凸輪滾子260至凹槽254的任一端，使得凸輪滾子爬上傾斜的凹槽，并推動(dòng)擋板212至打開位置。在擋板212繞樞軸220運(yùn)動(dòng)過程中(依次參見圖8和9)，凸輪滾子260移動(dòng)到截然不同的方位。凹槽254配置成通過使壁256和258保持與凸輪滾子260的垂直而與凸輪滾子的運(yùn)動(dòng)匹配，以便提高機(jī)械運(yùn)動(dòng)的效率。通過推動(dòng)凸輪滾子260返回至凹槽254的中央部位264，坡道套筒250的反向運(yùn)動(dòng)將使擋板212關(guān)閉。
[0026]現(xiàn)在參照?qǐng)D10和11，示出了可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥310的另一替換實(shí)施例。在該實(shí)施例中，擋板314類似于上文實(shí)施例中的擋板，其中包含有一彎曲邊緣316。當(dāng)擋板對(duì)齊并關(guān)閉時(shí)，彎曲邊緣316與配置在一流管370 —端的適配的邊緣318 (或者在一個(gè)實(shí)施例中，為互補(bǔ)的邊緣)相配合，在有些實(shí)施例中二者密封配合。流管370在外殼372內(nèi)可旋轉(zhuǎn)且可軸向移動(dòng)，并由偏壓部件374例如所示的卷簧偏壓至閥關(guān)閉位置。流管370包括一偏壓部件附著部376，例如所示的凸緣。當(dāng)瓣閥處于關(guān)閉位置時(shí)，該流管370被約束套筒380中的凹槽378約束而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便旋轉(zhuǎn)一定度數(shù)。應(yīng)當(dāng)明白，凹槽378配置成沿著約束套筒380橫向延伸一定度數(shù)，然后沿著套筒380軸向延伸。這確保流管370必須根據(jù)下面進(jìn)一步闡明的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)，首先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，然后縱向延伸。流管370的運(yùn)動(dòng)首先由于彎曲邊緣316和318的不對(duì)齊而開始打開擋板312，這與上文實(shí)施例的情況相同，然后通過流管延伸經(jīng)過支座314而能夠完全打開擋板，在全開位置，擋板自然被保護(hù)在流管之后。流管370的延伸只在約束套筒380允許該運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)。這需要在流管上與凹槽378接合的凸耳382已經(jīng)充分旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，使得該凸耳已經(jīng)移動(dòng)到凹槽378的軸向部分中。
[0027]—驅(qū)動(dòng)器328啟動(dòng)剛剛所述的運(yùn)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)器可以是電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等，正如上文實(shí)施例中所述的，其與齒輪352相嚙合。仔細(xì)參照?qǐng)D10和11，圖中揭示了流管370與驅(qū)動(dòng)管384緊密、同心地連通。流管370包括一螺旋輪廓386，驅(qū)動(dòng)管384包括一螺旋輪廓388。螺旋輪廓386和螺旋輪廓388是相互適配的，在一個(gè)實(shí)施例中，兩者彼此互補(bǔ)。在任何情況下都配置成使得:由驅(qū)動(dòng)管384的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給流管370，并且在被所述約束套筒380允許時(shí)，引起軸向運(yùn)動(dòng)。該軸向運(yùn)動(dòng)是由于各輪廓相對(duì)于另一個(gè)輪廓的爬升所致，類似于大螺距鎖定螺母起重螺桿配置。
[0028]運(yùn)行時(shí)，從擋板的關(guān)閉位置開始，驅(qū)動(dòng)器328被致動(dòng)，以賦予驅(qū)動(dòng)管384旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于約束套筒的凹槽378的約束作用，流管的軸向運(yùn)動(dòng)受到限制，所以，流管的運(yùn)動(dòng)僅僅是旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使彎曲邊緣316和彎曲邊緣318不對(duì)齊，由此使擋板312部分打開。當(dāng)剛才所述的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)成功地使得凸耳382移動(dòng)至凹槽378的軸向定向的部分時(shí)，約束套筒380阻止流管進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在此位置，當(dāng)致動(dòng)瓣閥310時(shí)，在螺旋輪廓386和螺旋輪廓388的作用下，驅(qū)動(dòng)管384的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成流管370的軸向運(yùn)動(dòng)。然后，流管370軸向延伸過擋板314—充足的距離，以完全打開擋板312，并對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。該位置顯示在圖11中，其中，所示的擋板314處于完全打開位置，并位于流管370之后，彈簧374顯示為被壓縮。此夕卜，可以看到，從圖10到圖11，凸緣376與齒輪352之間的軸向距離增大了。依據(jù)所希望的擋板打開的程度，可以采用或不采用該實(shí)施例的軸向延伸部分。通過直接用一驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)流管，可以只采用旋轉(zhuǎn)部分。
[0029]雖然已經(jīng)顯示和描述了一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，但是，在沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)此進(jìn)行修改和替換。因此，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的描述是說明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥，其包括: 一擋板，其上具有非平面的相互作用表面； 該瓣閥的適配部件，所述相互作用表面和該適配部件能夠有選擇地對(duì)齊和不對(duì)齊，當(dāng)不對(duì)齊時(shí)，擋板至少部分打開。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)的瓣閥，其中，所述適配部件是一擋板支座。
3.一種用于致動(dòng)閥的擋板的方法，其包括: 使該閥的一個(gè)部件相對(duì)于該閥的另一部件旋轉(zhuǎn)，在所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的一個(gè)上的非平面表面與所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的另一個(gè)上的非平面表面對(duì)齊的情況下，該旋轉(zhuǎn)使所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的一個(gè)上的非平面表面與所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的另一個(gè)上的非平面表面不對(duì)齊，在所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的一個(gè)上的非平面表面與所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的另一個(gè)上的非平面表面不對(duì)齊的情況下，該旋轉(zhuǎn)使所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的一個(gè)上的非平面表面與所述擋板與閥的所述一個(gè)部件中的另一個(gè)上的非平面表面對(duì)齊；以及依照旋轉(zhuǎn)，促使擋板至另一位置。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，該方法進(jìn)一步包括使所述一個(gè)部件軸向運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述一個(gè)部件在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F16K1/18GK103821951SQ201410097412
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2009年4月15日
【發(fā)明者】T·R·比索爾 申請(qǐng)人:貝克休斯公司