閥桿連接器和流體控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型整體涉及閥桿力測量設(shè)備，并且更具體地涉及具有集成的桿力測量設(shè)備的閥桿連接器。
【背景技術(shù)】
[0002]測壓單元或應(yīng)變計傳感器是在各種工業(yè)中通常使用的示例性的力測量設(shè)備?？辜舾拱鍦y壓單元或應(yīng)變計設(shè)計或配置一般用于大力水平的測壓單元中。在測壓單元或應(yīng)變計傳感器中的重要的組件通常是彈簧元件。一般地說，彈簧元件的功能是作為對所施加的負載的反作用。定義暗示假設(shè)彈簧元件的計量區(qū)域中的應(yīng)變水平以線性彈性方式響應(yīng)于所施加的負載。換句話說，理想的傳感器的特征將在于應(yīng)變與負載之間的不變的比例關(guān)系。參見測量集團公司的 Strain Gage Based Transducers, Chapter 2, “Load Cells”(1998)。
[0003]更具體而言并且如圖1A中所示的，測壓單元或應(yīng)變計的基于抗剪腹板的彈簧元件可以采取懸梁的形式，該懸梁已被設(shè)計為具有大的橫截面以最小化偏轉(zhuǎn)。在梁的截面A-A處，在側(cè)面中已機器制造了凹部，使得在中央留下相對薄的腹板。由負載施加的剪力的大部分由腹板承載，而由法蘭抵抗燒矩(bending moment)。
[0004]現(xiàn)在參考圖1B，其描述了橫截面A-A，以及在該橫截面中剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力分布。在彎曲應(yīng)力為零的中性軸(neutral axis)處，在腹板上的應(yīng)力的狀態(tài)是沿垂直方向和水平方向作用的純剪力中的一個。
[0005]抗剪腹板彈簧元件不限于懸梁配置。例如，圖1C示出了由于在兩個末端的彎曲或切削部分的簡單支撐梁。換句話說，圖1C描述了橫梁配置中的雙抗剪腹板，其被設(shè)計為消除離軸和側(cè)向負載的影響。
[0006]可應(yīng)用于所有測壓單元彈簧元件的多個設(shè)計考慮包括:(I)在額定負載上計量區(qū)域中的合適的應(yīng)變水平；(2)在應(yīng)變計量區(qū)域中統(tǒng)一的應(yīng)變分布；(3)在彈簧元件的其余部分的較低應(yīng)變水平；(4)單片(一件式)構(gòu)造；(5)易于機器加工和計量安裝的設(shè)計；(6)彈簧元件偏轉(zhuǎn)；和(7)熱考慮。參見測量集團公司的Strain Gage BasedTransducers, Chapter 2, “Load Cells”(1998)。
[0007]在核電廠和其他閥設(shè)施中，希望能夠獨立驗證由致動器對閥桿上施加的力或負載，以允許更精確的診斷。多個技術(shù)方案可用。一個是在閥桿上直接安裝已知的應(yīng)變計或測壓單元。然而，該過程耗費時間并且需要特殊的化學(xué)物質(zhì)和技術(shù)來實現(xiàn)一致的、準確的計量安裝。測量的力值必須根據(jù)閥桿的材料的特性推斷出，并且沒有由于環(huán)境溫度或蠕變而做出修正的措施。
[0008]第二種方法涉及購買已經(jīng)在內(nèi)部安裝應(yīng)變計的閥桿。該方法允許校準以及在測壓單元配置中常見的許多補償特征，但是對于被焊接到閥塞上的桿不可行。另外，定制桿配置的成本較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]可以看出，上述已有方案對于安裝有應(yīng)變計或測壓單元的閥桿設(shè)計具有諸多的材料和性能限制。針對上述問題，提供了本實用新型的方案。
[0010]根據(jù)第一示例性方面，提供了一種閥桿連接器，其特征在于，包括:第一半部和固定到該第一半部的第二半部，第一半部和第二半部中的每一個均包括被適配為接收致動器的一部分的頂部部分和被適配為接收閥桿的一部分的底部部分；設(shè)置在第一半部和第二半部的每個頂部部分中的一對切除部分，每對切除部分具有設(shè)置在第一半部和第二半部的中心的左邊的第一切除部分和設(shè)置在第一半部和第二半部的中心的右邊的第二切除部分；設(shè)置在第一半部和第二半部的每個底部部分中的第三切除部分；設(shè)置在第一半部和第二半部的每個上的一對抗剪腹板安裝位置，每對抗剪腹板安裝位置包括設(shè)置在第一切除部分與第三切除部分之間的第一位置以及設(shè)置在第二切除部分與第三切除部分之間的第二位置；以及設(shè)置在第一半部和第二半部的每個抗剪腹板安裝位置中的力測量設(shè)備，其中，每個抗剪腹板安裝位置具有可由所述力測量設(shè)備測量的剪應(yīng)變，并且所述第一切除部分、第二切除部分和第三切除部分中的至少一個產(chǎn)生靠近每個抗剪腹板安裝位置的彎曲梁以將偏轉(zhuǎn)最小化。
[0011]在一種實現(xiàn)中，第一半部和第二半部的頂部部分和底部部分中的每一個均包括螺紋部分，以允許所述致動器與所述閥桿之間的連接。
[0012]在一種實現(xiàn)中，所述力測量設(shè)備是應(yīng)變儀，并且每個應(yīng)變儀與桿力方向成近似45度角安裝在每個抗剪腹板安裝位置中，以測量所述閥桿的剪應(yīng)變。
[0013]在一種實現(xiàn)中，該閥桿連接器進一步包括設(shè)置在第一半部和第二半部的每個的頂部部分上的第一對孔洞和設(shè)置在第一半部和第二半部的每個的底部部分上的第二對孔洞，每個孔洞被適配為接收用于將第一半部固定到第二半部的緊固件。
[0014]在一種實現(xiàn)中，每個彎曲梁和每個抗剪腹板安裝位置設(shè)置在孔洞外部，以允許第一半部和第二半部被固定在一起而不改變該抗剪腹板安裝位置上的應(yīng)力。
[0015]在一種實現(xiàn)中，緊固件包括螺栓、螺母、釘子、銷或能夠?qū)⒌谝话氩抗潭ǖ降诙氩康钠渌o固件。
[0016]在一種實現(xiàn)中，每個抗剪腹板安裝位置是具有長度并且沿該長度具有均勻的應(yīng)變分布的凹處。
[0017]在一種實現(xiàn)中，第一半部和第二半部進一步包括側(cè)邊緣，并且其中，第一切除部分和第二切除部分中的每一個均是設(shè)置在第一半部和第二半部的每一個的側(cè)邊緣中的狹縫。
[0018]在一種實現(xiàn)中，所述第三切除部分是設(shè)置在第一半部和第二半部的每一個的底部部分中、靠近第一半部和第二半部的中心的狹縫。
[0019]在一種實現(xiàn)中，所述第三切除部分進一步包括設(shè)置在第一半部和第二半部的中心的左邊的第一末端和設(shè)置在第一半部和第二半部的中心的右邊的第二末端，并且所述第一切除部分設(shè)置在所述第三切除部分的第一末端上方，并且所述第二切除部分設(shè)置在所述第三切除部分的第二末端上方。
[0020]在一種實現(xiàn)中，所述第一切除部分和所述第二切除部分位于所述第三切除部分的相對的末端。
[0021]根據(jù)第二示例性方面，提供了一種流體控制設(shè)備，其特征在于，包括:致動器；具有閥桿的閥組件；以及可移除地設(shè)置在所述致動器與所述閥桿之間并且將所述致動器連接到所述閥組件的閥桿連接器，所述閥桿連接器包括:主體，所述主體包括第一半部和固定到該第一半部的第二半部，第一半部和第二半部中的每一個均包括用于接收所述致動器的一部分的頂部部分和用于接收所述閥桿的一部分的底部部分；設(shè)置在第一半部和第二半部中的多個切除部分；設(shè)置在所述多個切除部分之間的一對凹處；以及設(shè)置在所述主體的第一半部和第二半部的每個凹處中的應(yīng)變儀；其中，所述多個切除部分產(chǎn)生靠近每個凹處的彎曲梁，以將偏轉(zhuǎn)最小化，并且每個凹處產(chǎn)生具有可由所述應(yīng)變儀測量的剪應(yīng)變的抗剪腹板安裝位置。
[0022]在一種實現(xiàn)中，所述主體進一步包括多個孔洞，每個孔洞被適配為接收用于將第一半部固定到第二半部的緊固件。
[0023]在一種實現(xiàn)中，所述多個孔洞包括設(shè)置在第一半部和第二半部的每個的頂部部分上的第一對孔洞。
[0024]在一種實現(xiàn)中，所述多個孔洞還包括設(shè)置在第一半部和第二半部的每個的底部部分上的第二對孔洞。
[0025]在一種實現(xiàn)中，所述多個切除部分包括設(shè)置在第一半部和第二半部的每個頂部部分中的一對切除部分，每對切除部分具有設(shè)置在所述主體的中心的左邊的第一切除部分和設(shè)置在所述主體的中心的右邊并且鄰近所述第一切除部分的第二切除部分。
[0026]在一種實現(xiàn)中，所述多個切除部分還包括設(shè)置在第一半部和第二半部的每個底部部分上的第三切除部分，每個第三切除部分設(shè)置在所述主體的中心的下方。