專利名稱：用于位置指示裝置的聯(lián)接件的制作方法
技術領域：
本文描述的實施例大體涉及位置指示系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及用于在位置指示系統(tǒng)中使用的耐振承載機構。
背景技術：
線性促動器的閉環(huán)控制典型地需要精確地感測的位置反饋信號。線性促動器設置在許多民用和商用應用中。例如，可使用線性促動器來調節(jié)設置在蒸汽輪機內的閥的位置。另外，可使用位置指示裝置(例如線性可變差動變換器(LVDT))來測量閥的位置。蒸汽閥位置指示系統(tǒng)可結合桿端部承載組件來利用聯(lián)接到蒸汽閥上的螺柱，以將LVDT的線性換能器桿固定到蒸汽閥上。桿端部承載組件可包括承載滾珠和承載殼體。在大型蒸汽輪機閥上遇到的顯著振動水平可導致桿端部承載組件有嚴重的磨損，例如，在承載滾珠和承載殼體之間。磨損的嚴重性可允許桿端部承載殼體與承載滾珠脫開。桿端部承載組件的自由度還可允許繞著線性換能器桿的軸線有顯著的旋轉振動，這會促進増加磨損。在金屬-金屬的涂脂的桿端部承載組件和非涂脂的桿端部承載組件兩者上可出現(xiàn)這個磨損。另外，承載滾珠襯套(例如在承載滾珠和承載殼體之間的Teflon 編織襯套)不能防止這種磨損。Teflon .是E. I. du Pont de Nemours and Company的注冊■商標。此夕卜，由于過度的振動的原因，襯套可變得變形，從而在承載滾珠和承載殼體之間造成過度的間隙。桿端部承載組件的磨損可導致桿端部承載組件和螺柱有不可靠的聯(lián)接。這允許在金屬螺柱和金屬桿端部承載殼體之間發(fā)生相對運動。相對運動可導致螺柱有微動磨損，并且最終導致螺柱失效。相對運動還可導致從LVDT到控制系統(tǒng)有有噪聲的反饋信號。為了提高位置指示系統(tǒng)的使用壽命，可對桿端部承載組件涂脂，以及/或者，可改變用來形成承載滾珠和承載殼體的材料。例如，可在商業(yè)上獲得彈性桿端部承載組件，但是，不能基于預載擠壓水平來調節(jié)典型的彈性桿端部承載組件的特性。

發(fā)明內容
在一方面，提供了一種用于測量設備的位置的位置指示系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括聯(lián)接到 設備上且包括第一連接部件的支架。該系統(tǒng)還包括包含第二連接部件的位置指示裝置。該系統(tǒng)還包括構造成將第一連接部件聯(lián)接到第二連接部件上的承載裝置。承載裝置包括承載殼體，該承載殼體包括限定在其中的第一開ロ。承載裝置還包括墊環(huán)，該墊環(huán)包括限定在其中的第二開ロ。墊環(huán)構造成定位在第一開ロ內，第一部件構造成延伸通過第二開ロ，以及將承載裝置聯(lián)接到支架上。在另一方面，提供了ー種用于將位置指示裝置聯(lián)接到設備上以測量設備的位置的承載裝置。該設備包括第一連接部件。承載裝置包括承載殼體，承載殼體包括限定在其中的、構造成接納第一連接部件的第一開ロ，以及限定在其中的、構造成接納位置指示裝置的至少一部分的第二開ロ。承載裝置還包括構造成定位在第一開ロ內以及定位在第一連接部件的周圍的墊環(huán)。在另一方面，提供了一種用于使用承載裝置來將設備聯(lián)接到位置指示裝置上的方法。該設備包括從設備延伸的、構造成與協(xié)作部件相互作用的懸臂式螺柱。承載裝置包括承載殼體和墊環(huán)。承載殼體包括限定在其中的承載殼體開ロ，而墊環(huán)包括限定在其中的墊環(huán)開ロ。該方法包括將墊環(huán)和承載殼體構造成接納懸臂式螺柱，其中，墊環(huán)定位在懸臂式螺柱和承載殼體之間。該方法還包括將協(xié)作部件和懸臂式螺柱構造成在墊環(huán)上施加擠壓カ。


圖I是包括示例性承載裝置的位置指示系統(tǒng)的例圖。圖2是圖I中顯示的承載裝置的例圖。
圖3是圖I中顯示的承載裝置的分解圖。圖4是用于聯(lián)接設置在圖I中顯示的位置指示系統(tǒng)中的構件的方法的流程圖。部件列表10位置指示系統(tǒng)12坐標系14X 軸16Y 軸18Z 軸20控制閥22多個位置指示裝置24控制閥殼體26第一位置指示裝置28第二位置指示裝置30第三位置指示裝置32控制閥支架50第一線性換能器桿60第一螺柱70承載裝置72承載殼體74 墊環(huán)86 第一開ロ88 第二開ロ90墊環(huán)開ロ100帶螺紋的部分102約束部分104協(xié)作部件106 第一墊圈108 第二墊圈110 第一凸肩
112 第二凸肩114緊定螺釘116 第二螺柱118 第二螺柱150流程圖152用于聯(lián)接設置在位置指示系統(tǒng)中的構件的方法160構造墊環(huán)162構造協(xié)作部件164調節(jié)承載裝置的固有頻率166構造位置指示裝置開ロ168調節(jié)承載殼體的位置170將墊環(huán)構造成防止承載殼體和第一連接部件之間有接觸
具體實施例方式本文描述的方法、系統(tǒng)和裝置以允許位置指示裝置和設備恰當?shù)膶实姆绞绞褂贸休d裝置來促進將位置指示裝置聯(lián)接到設備上。恰當?shù)膶蚀龠M位置指示裝置精確地運行和減小磨損。另外，本文描述的方法、系統(tǒng)和裝置促進調節(jié)承載裝置的固有頻率，以便防止固有頻率與設備的受迫頻率匹配。另外，當與不包括振動阻抑能力的其它承載裝置比較時，本承載裝置的使用壽命得到増加。描述了本公開應用于示例性實施例，即，用于將位置反饋裝置聯(lián)接到與蒸汽輪機相關聯(lián)的控制閥上的方法、系統(tǒng)和裝置。但是，構想了本公開可一般地應用于與任何適當?shù)脑O備相關聯(lián)的位置指示裝置。本文描述的方法、系統(tǒng)和裝置的技術效果包括下者中的至少ー個(a)將墊環(huán)和承載殼體構造成使得承載殼體開ロ和墊環(huán)開ロ對準，以限定單個螺柱開ロ，其中，懸臂式螺柱構造成延伸通過單個螺柱開ロ ；以及(b)將協(xié)作部件和懸臂式螺柱構造成在墊環(huán)上施加擠壓力。圖I是示例性位置指示系統(tǒng)10的例圖。提供了包括X軸14、Y軸16和Z軸18的笛卡兒坐標系12，以用于描述位置指示系統(tǒng)10。在該示例性實施例中，位置指示系統(tǒng)10設置在蒸汽輪機內，以測量蒸汽閥20的位置。在該示例性實施例中，位置指示系統(tǒng)10包括聯(lián)接到控制閥殼體24上的多個位置指示裝置22。例如，該多個位置指示裝置22可包括第一位置指示裝置26、第二位置指示裝置28和第三位置指示裝置30。位置指示裝置26、28和30可包括例如線性可變差動變換器(LVDT)、旋轉可變差動變換器(RVDT)和/或任何其它位移測量裝置。在該示例性實施例中，該多個位置指示裝置22還聯(lián)接到控制閥支架32上?？刂崎y支架32聯(lián)接到蒸汽閥20上。在該示例性實施例中，在蒸汽閥20在打開位置和關閉位置之間被促動時，控制閥支架32沿著Y軸16平移。雖然在本文中被描述成設置在蒸汽輪機內，但是位置指示系統(tǒng)10可設置在任何系統(tǒng)和/或裝置內，用于測量該系統(tǒng)和/或裝置內的構件的位置。在該示例性實施例中，第一位置指示裝置26包括第一連接部件，例如，第一線性換能器桿50。在該示例性實施例中，第一線性換能器桿50沿平行于Y軸16的方向從第一位置指示裝置26延伸?？刂崎y支架32包括第二連接部件，例如，第一螺柱60。在該示例、性實施例中，第一螺柱60沿平行于X軸14的方向從控制閥支架32延伸。在該示例性實施例中，位置指示系統(tǒng)10包括用于將第一線性換能器桿50聯(lián)接到第一螺柱60上的承載裝置70。圖2是承載裝置70的另ー個例圖。圖3是承載裝置70的分解圖。如上面描述的那樣，承載裝置70可用于位置指示系統(tǒng)10 (在圖I中顯示)。在該示例性實施例中，承載裝置70將位置指示裝置(例如位置指示裝置26)聯(lián)接到設備上，例如控制閥支架32。在該示例性實施例中，承載裝置70包括承載殼體72和墊環(huán)74。承載殼體72包括限定在其中的第一開ロ 86和第二開ロ 88。墊環(huán)74包括限定在其中的墊環(huán)開ロ 90。在該示例性實施例中，墊環(huán)74定位在承載殼體72的第一開ロ 86內。第一螺柱60延伸通過墊環(huán)開ロ 90。當組裝好吋，墊環(huán)74定位在承載殼體72和第一螺柱60之間。 在該示例性實施例中，第一螺柱60包括帶螺紋的部分100和約束部分102。例如，約束部分102可呈從第一螺柱60沿徑向向外延伸的凸緣的形式。備選地，約束部分102可包括沿徑向延伸通過第一螺柱60且從第一螺柱60向外延伸的銷(未顯示)。另外，約束部分102還可包括第一墊圈106，第一墊圈106與凸緣和/或銷結合來相對于第一螺柱60而固定墊環(huán)74的位置。另外，在該示例性實施例中，帶螺紋的部分100構造成延伸通過墊環(huán)開ロ 90。此外，例如呈鎖定螺母或任何其它適當?shù)木o固件的形式的協(xié)作部件104與第一螺柱60的帶螺紋的部分100相互作用，以將承載裝置70固定到第一螺柱60上。在該示例性實施例中，墊環(huán)74定位在約束部分102和協(xié)作部件104之間。在ー些實施例中，承載裝置70還可包括定位在協(xié)作部件104和墊環(huán)74之間的第二墊圈108。對協(xié)作部件104和第一螺柱60中的至少ー個施加的扭矩被轉換成在墊環(huán)74上的擠壓力。擠壓力在墊環(huán)74上沿平行于X軸14的方向起作用。改變對墊環(huán)74施加的擠壓カ會促進對承載裝置70的固有頻率的控制。如果承載裝置70的固有頻率基本類似于例如控制閥20和/或控制閥殼體24對承載裝置70施加的受迫頻率，則可引起問題。如果承載裝置70的固有頻率與受迫頻率匹配，則共振可增加位置指示系統(tǒng)10內的振動，這可增加系統(tǒng)10內的構件上的磨損。另外，墊環(huán)74可包括用以防止承載殼體72接觸約束部分102的第一凸肩110和/或用以防止承載殼體72接觸或者第二墊圈108或者協(xié)作部件104的第二凸肩112。備選地，墊環(huán)74可為平滑的無凸肩的墊環(huán)。作用于墊環(huán)74上的擠壓カ將導致承載殼體72和約束部分102之間的墊環(huán)從X軸14沿徑向向外膨脹，這也將防止承載殼體72接觸約束部分 102。在該示例性實施例中，將第一線性換能器桿50插入到第二開ロ 88中，以將第一線性換能器桿50聯(lián)接到承載殼體72上。第一線性換能器桿50可為帶螺紋的，并且構造成與設置在第二開ロ 88內的協(xié)作螺紋(未顯示)聯(lián)接。備選地，承載殼體72可包括用于將線性換能器桿50固定在第二開ロ 88內的緊定螺釘114。另外，第一線性換能器桿50可以任何適當?shù)姆绞铰?lián)接到承載殼體72上。在該示例性實施例中，第一螺柱60構造成沿平行于X軸14的方向為承載殼體72的位置提供可調性。沿平行于X軸14的方向調節(jié)承載殼體72，使得第二開ロ 88恰當?shù)貙蕮Q能器桿50。換能器桿50和第二開ロ 88的恰當?shù)膶试试S換能器桿50沿平行于Y軸16的方向自由地運動。另外，在該示例性實施例中，除了第一位置指示裝置26和第一螺柱60之外，位置指示系統(tǒng)10還包括第二位置指示裝置28、第三位置指示裝置30和多個承載裝置70?？刂崎y支架32還包括第二螺柱116和第三螺柱118。例如，承載裝置70將第二位置指示裝置28聯(lián)接到第二螺柱116上，而另ー個承載裝置70則將第三位置指示裝置30聯(lián)接到第三螺柱118上。在該示例性實施例中，墊環(huán)74防止承載殼體72和第一螺柱60之間有接觸。在該示例性實施例中，承載殼體72和第一螺柱60是金屬。在高振動應用(例如蒸汽輪機閥促動器)中的金屬-金屬接觸可導致構件有過早磨損。在該示例性實施例中，墊環(huán)74由構造成消除承載殼體72和第一螺柱60之間的金屬-金屬接觸的聚合物制成。例如，墊環(huán)74可由含氟彈性體制成，例如(但不限于)Viton 。Viton 是DuPont Performance ElastomersLLC的注冊商標。另外，墊環(huán)74對來自第一螺柱60的振動提供阻抑。減小對第一位置指示裝置26施加的振動會提高裝置26所得到的測量結果的精確性。另外，墊環(huán)74所提供的柔性會補償換能器桿50和承載殼體72之間的微小的失準。但是，墊環(huán)74有足夠的剛度，以便限制承載殼體72繞著Y軸16旋轉，以及以便不將噪聲引入到位置指示裝置26的輸出中。另外，墊環(huán)74可抗輻射，以允許在核應用(例如設置在核動カ發(fā)生設施內的蒸汽輪機) 中使用承載裝置70。此外，墊環(huán)74可抵抗存在于蒸汽輪機應用中的流體所造成的損害，例如，抵抗磷酸酯液壓流體所造成的損害。圖4是用于聯(lián)接設置在位置指示系統(tǒng)(例如位置指示系統(tǒng)10 (在圖I中顯示))中的構件且更具體而言用于使用承載裝置來將設備聯(lián)接到位置指示裝置上的方法152的流程圖150。如上面描述的那樣，在該示例性實施例中，位置指示系統(tǒng)10包括承載裝置70，承載裝置70包括承載殼體72和墊環(huán)74 (全部在圖2中顯示)。承載殼體72包括限定在其中的第一開ロ 86，而墊環(huán)74包括限定在其中的墊環(huán)開ロ 90 (全部在圖2中顯示)。在該示例性實施例中，方法152包括將墊環(huán)74和承載殼體72構造160成接納連接部件，例如第一螺柱60。墊環(huán)74定位在第一螺柱60和承載殼體72之間。在該示例性實施例中，方法152還包括將協(xié)作部件(例如協(xié)作部件104 (在圖2中顯示))和第一螺柱60構造162成在墊環(huán)74上施加擠壓力。例如，墊環(huán)74定位在約束部分(例如第一螺柱60的約束部分102(在圖2中顯示))和協(xié)作部件104之間。協(xié)作部件104構造162成使得約束部分102和協(xié)作部件104對墊環(huán)74施加擠壓力。在該示例性實施例中，墊環(huán)74的硬度值(durometer)經選擇以避免承載裝置70的固有頻率與例如蒸汽閥20(在圖I中顯示)的受迫頻率匹配。更具體而言，在蒸汽輪機的運行期間，蒸汽閥20經受具有若干主頻率的振動。墊環(huán)74的硬度值經選擇以避免承載裝置70的固有頻率與主頻率中的至少ー個匹配，以便防止承載裝置70和蒸汽閥20之間有共振。在該示例性實施例中，方法152還可包括通過調節(jié)墊環(huán)74上的擠壓カ來調節(jié)164承載裝置70和位置指示裝置26中的至少ー個的固有頻率。例如，増大墊環(huán)74上的擠壓カ會提高承載裝置70的固有頻率，這至少部分地是因為墊環(huán)74的剛度在擠壓下被提高。相反，減小墊環(huán)74上的擠壓カ會降低承載裝置70的固有頻率。在至少ー個實例中，通過使協(xié)作部件104旋轉完整的一圈來增大墊環(huán)74上的擠壓カ會使承載裝置70的固有頻率提高超過一百赫茲。雖然在該示例性實施例中，墊環(huán)74的硬度值最初經選擇以避免承載裝置70的固有頻率與蒸汽閥20的主頻率中的至少ー個匹配，但是承載裝置70的固有頻率的可調性允許在例如蒸汽輪機和/或蒸汽閥20的改變導致蒸汽閥20的受迫頻率改變的情況下進行調節(jié)。通過防止共振狀況，在承載裝置70的固有頻率和蒸汽閥20的受迫頻率之間保持差異會減小蒸汽輪機的構件的損傷和/或磨損。另外，方法152還可包括在承載殼體72內構造166位置指示裝置開ロ，以接納位置指示裝置26的至少一部分。例如，第二開ロ 88 (在圖2中顯示)構造166成接納線性換能器桿50 (在圖2中顯示)。此外，方法152還可包括相對于第一螺柱60沿平行于X軸14的方向來調節(jié)168承載裝置70的位置。沿平行于X軸14的方向來調節(jié)168承載殼體72的位置促進第二開ロ 88和換能器桿50的恰當?shù)膶?。換能器桿50和第二開ロ 88的恰當?shù)膶试试S換能器桿50沿平行于Y軸16的方向自由地運動。此外，方法152可包括將墊環(huán)74構造170成防止承載殼體72和第一螺柱60之間有接觸，阻抑來自第一螺柱60和位置指示裝置26中的至少ー個的振動，以及限制承載殼體72的旋轉。
具體而言，本文描述的方法、系統(tǒng)和裝置以允許位置指示裝置和設備恰當?shù)膶实姆绞绞?用承載裝置來促進將位置指示裝置聯(lián)接到設備上。恰當?shù)膶蚀龠M位置指示裝置精確地運行。另外，本文描述的方法、系統(tǒng)和裝置促進調節(jié)承載裝置的固有頻率，以便防止固有頻率與設備的受迫頻率匹配。另外，當與不包括振動阻抑能力的其它承載裝置比較時，本承載裝置的使用壽命得到増加。本文描述的方法、系統(tǒng)和裝置促進在位置指示系統(tǒng)內高效且經濟地聯(lián)接構件。在本文中詳細描述和/或示出了方法、系統(tǒng)和裝置的示例性實施例。方法、系統(tǒng)和裝置不限于本文描述的具體實施例，而是相反，各個系統(tǒng)或裝置的構件以及各個方法的步驟可獨立地并且與本文描述的其它構件和步驟分開來使用。各個構件和各個方法步驟也可與其它構件和/或方法步驟組合起來使用。當介紹本文描述和/或示出的方法和設備的元件/構件等時，冠詞“ー個”、“ー種”、“該”和“所述”意圖表示存在ー個或多個元件/構件等。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性，并且意味著除了列出的元件(ー個或多個)/構件(ー個或多個)等之夕卜，可存在另外的元件(ー個或多個)/構件(ー個或多個)等。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域任何技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有不異于權利要求的字面語言的結構元素，或者如果這樣的其它實例包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構元素，則它們意圖處于權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種用于測量設備(20)的位置的位置指示系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括 聯(lián)接到所述設備上且包括第一連接部件￠0)的支架(32)； 包括第二連接部件(50)的位置指示裝置(26);以及 構造成將所述第一連接部件聯(lián)接到所述第二連接部件上的承載裝置(70)，所述承載裝置包括 包括限定在其中的第一開口(86)的承載殼體(72);以及 包括限定在其中的第二開口(90)的墊環(huán)(74)，所述墊環(huán)構造成定位在所述第一開口內，所述第一連接部件構造成延伸通過所述第二開口，以及將所述承載裝置聯(lián)接到所述支架上。
2.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述墊環(huán)(74)構造成定位在所述承載殼體(72)和所述第一連接部件￠0)之間。
3.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一連接部件￠0)包括帶螺紋的部分(100)和約束部分(102)，所述帶螺紋的部分構造成延伸通過所述第二開口(90)。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進一步包括協(xié)作部件(104)，其中，所述墊環(huán)(74)構造成定位在所述約束部分(102)和所述協(xié)作部件之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)作部件(104)和所述第一連接部件(60)構造成將對所述協(xié)作部件施加的扭矩轉換成所述墊環(huán)(74)上的擠壓力。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述承載裝置(70)構造成至少部分地基于所述墊環(huán)(74)上的所述擠壓力而提供可調的固有頻率。
7.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置指示裝置(26)包括線性可變差動變換器，其包括換能器桿(50)，其中，所述線性可變差動變換器設置在包括至少一個蒸汽閥(20)的蒸汽輪機內，并且用來確定所述至少一個蒸汽閥的位置。
8.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述墊環(huán)(74)構造成 防止在所述承載殼體(72)和所述第一連接部件￠0)之間有接觸； 阻抑來自所述第一連接部件和所述第二連接部件(50)中的至少一個的振動；以及 限制繞著平行于所述第二連接部件的軸線(16)的旋轉。
9.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一連接部件(60)構造成沿第一方向提供所述承載裝置(70)的可調性，其中，所述第一方向沿著平行于所述第一連接部件的長度的軸線(14)。
10.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述墊環(huán)(74)具有經選擇以防止所述承載裝置(70)和所述至少一個蒸汽閥(20)之間有共振的硬度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于位置指示裝置的聯(lián)接件。描述了一種用于將位置指示裝置(26)聯(lián)接到設備(20)上來測量該設備的位置的承載裝置(70)。該設備包括第一連接部件(60)。承載裝置包括承載殼體(72)，承載殼體(72)包括限定在其中的、構造成接納第一連接部件的第一開口(86)。承載裝置還包括構造成定位在第一開口內且定位在第一連接部件的周圍的墊環(huán)(74)。
文檔編號F01D25/28GK102678202SQ20121007072
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權日2011年3月10日
發(fā)明者B·A·迪特里奇, I·J·漢森, P·D·貝利斯, P·N·曼扎諾 申請人:通用電氣公司