專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制閥的電接地裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里所述的電接地裝置公布一種充分消除控制閥內(nèi)部件之間的電勢(shì)差的設(shè)備。更具體地說(shuō)，公開(kāi)一種電接地裝置，其具有通過(guò)在控制閥內(nèi)絕緣的控制閥部件之間形成共享的電連接，從而顯著減少安裝費(fèi)用和充分減少維護(hù)時(shí)間的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
控制閥通常用于控制管內(nèi)流體流動(dòng)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變控制閥內(nèi)可動(dòng)操作件或閥調(diào)節(jié)件(trim)的位置，控制閥可調(diào)節(jié)流體流動(dòng)的速率。某些過(guò)程流體對(duì)于控制閥具有很強(qiáng)的腐蝕性。為了消除腐蝕性過(guò)程流體的影響，控制閥制造商可選擇那些一般不受過(guò)程流體的腐蝕性影響的特殊材料。例如，已知鎳合金UNS N10276是一種具有優(yōu)良的抗腐蝕性的材料，其所抵抗的腐蝕劑范圍廣。對(duì)于像蝶型控制閥這類(lèi)不太貴的閥，使用特殊抗腐蝕合金成本太高，特別是對(duì)于閥體而言。閥制造商一般通過(guò)提供帶有抗腐蝕、不導(dǎo)電的襯墊的閥體來(lái)降低成本。
使用有襯墊的閥的優(yōu)點(diǎn)是閥體不會(huì)被過(guò)程流體侵濕。這樣，在腐蝕條件下使用時(shí)，閥體可用不太貴的材料制成。閥體襯墊可典型地用諸如乙丙三元聚物(EPDM)之類(lèi)的彈性體(elastomer)來(lái)制成。這些彈性體典型地是非傳導(dǎo)性的并且具有絕緣性能。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，電介質(zhì)材料把閥調(diào)節(jié)件與閥體充分地絕緣開(kāi)，從而有效地形成一個(gè)可存儲(chǔ)靜電荷的電容器。另外，眾多控制閥應(yīng)用中不使用有導(dǎo)電特性的填充材料、密封件和/或?qū)蜉S襯。因此，如果閥調(diào)節(jié)件不能確實(shí)地將地用共享的電連接接到閥體，那么，通過(guò)閥體并越過(guò)閥調(diào)節(jié)件的流體流動(dòng)可能產(chǎn)生靜電荷轉(zhuǎn)移，靜電荷類(lèi)似于電容器聚積靜電荷那樣聚積。聚積的電荷可在閥體和閥調(diào)節(jié)件之間建立幾千伏的電勢(shì)差。眾所周知，當(dāng)聚積的電荷超過(guò)電介質(zhì)或絕緣體的擊穿電壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧。而且，如果在閥體和閥調(diào)節(jié)件之間形成瞬間放電電路，例如維修人員在例行維修時(shí)使用扳手，電弧就會(huì)放電。結(jié)果，眾多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和政府規(guī)定要求用于易爆炸環(huán)境中的設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)成在這種環(huán)境中能夠安全操作。包括諸如閥等機(jī)械裝置在內(nèi)的設(shè)備，必須沒(méi)有可能引起周?chē)諝馄鸹鸬幕鹪础?br> 典型的解決方案包括在閥部件和導(dǎo)電填料之間使用外部接地帶。然而，由于成本的原因，這些方案不適用于所有控制閥設(shè)計(jì)。外部接地帶在操作過(guò)程中也可能被切斷，形成在控制閥上的點(diǎn)火源。最后，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)已知的，在閥體的外表面和執(zhí)行機(jī)構(gòu)上典型地涂上粉末涂漆，這種涂漆提供耐用而且防刮擦的涂層，并且該涂層具有絕緣功能。因此，傳統(tǒng)的裝置要求人工從導(dǎo)電表面去除漆，以便在閥部件之間提供共享的電連接。在制造過(guò)程中，這些人工操作不僅耗時(shí)而且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，電接地裝置的目的是充分消除在用在潛在易爆炸環(huán)境中的控制閥部件之間的電勢(shì)。更具體地講，本電接地裝置在控制閥的外側(cè)軸承孔中安置彈性接地連接器，從而在閥調(diào)節(jié)件和閥體之間形成共享的電連接。
根據(jù)本電接地裝置的一個(gè)方面，導(dǎo)電的、可變形的球位于閥體內(nèi)的孔內(nèi)。該可變形的球由絞合(stranded)金屬線(xiàn)制成。裝配時(shí)，閥調(diào)節(jié)件擠壓可變形的球，使之與閥調(diào)節(jié)件和閥體接觸，從而在該閥調(diào)節(jié)件和閥體之間形成共享的電連接。
根據(jù)本電接地裝置的另一方面，一圓錐形金屬?gòu)椈晌挥谠陂y調(diào)節(jié)件和閥體之間的閥體內(nèi)的孔內(nèi)，從而在控制閥內(nèi)形成共享的電連接。


本電接地裝置的特征被確信具有新穎性并在所附權(quán)利要求書(shū)中被詳細(xì)闡述。結(jié)合附圖參照下面實(shí)施例可以最好地理解本電接地裝置，其中相同的附圖標(biāo)號(hào)表示各個(gè)圖中相同的元件，其中圖1是帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的橫截面圖，該控制閥內(nèi)帶有提供共享電連接的可變形絞合金屬球。
圖2是帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的部分橫截面圖，該控制閥使用圓錐形彈簧與絞合金屬球相結(jié)合，以便在控制閥內(nèi)形成共享的電連接。
圖3是帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的部分橫截面圖，該控制閥使用單個(gè)圓錐形彈簧以在控制閥內(nèi)形成共享的電連接。
具體實(shí)施例方式
為了完全理解本電接地裝置的優(yōu)點(diǎn)，采用蝶形控制閥來(lái)說(shuō)明它的功能和特征。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)知道，本電接地裝置可用于其它類(lèi)型的閥中。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1，描述了帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的橫截面圖，并且可變形的絞合金屬球在控制閥內(nèi)提供共享的電連接。蝶形控制閥10包括閥體12和閥調(diào)節(jié)件15。閥調(diào)節(jié)件15通常被定義為調(diào)節(jié)過(guò)程流體流動(dòng)的控制閥10的內(nèi)部部件。在本實(shí)施例中，閥調(diào)節(jié)件15包括閥軸18和控制盤(pán)或葉輪20，兩者都用諸如UNS S31600之類(lèi)的抗腐蝕不銹鋼材料制造而成。通過(guò)被壓入到閥軸18和控制盤(pán)20中的對(duì)準(zhǔn)孔(未示出)里的兩個(gè)錐形銷(xiāo)22a和22b，將控制盤(pán)20和閥軸18相連接。通過(guò)不導(dǎo)電的閥填料25和不導(dǎo)電的O-型密封件26a和26b把過(guò)程流體容納在閥體12內(nèi)。在閥體12內(nèi)側(cè)上的不導(dǎo)電的導(dǎo)向軸襯30和外側(cè)軸承孔32使調(diào)節(jié)件15在閥體12內(nèi)成直線(xiàn)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)(未示出)由穿過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝孔38a和38b實(shí)現(xiàn)連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)螺栓(未示出)固定在閥體12的內(nèi)側(cè)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接連接在閥軸18的內(nèi)側(cè)端19，并使閥調(diào)節(jié)件15繞閥軸18所限定的縱向軸線(xiàn)50旋轉(zhuǎn)。典型地，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外部和閥體12用不導(dǎo)電的粉末涂漆工藝進(jìn)行涂漆，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體12和閥調(diào)節(jié)件15絕緣。
不導(dǎo)電的彈性體襯墊42自身會(huì)產(chǎn)生適于控制盤(pán)20在操作時(shí)嚙合的軟的環(huán)形支持面27，并且在閥體12和過(guò)程流體之間形成屏障。接著，由彈性體襯墊42提供的屏障將閥調(diào)節(jié)件15與閥體12電絕緣開(kāi)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的，彈性體襯墊42的介電特性有效地在閥體12和閥調(diào)節(jié)件15之間形成可存儲(chǔ)靜電荷的電容器。當(dāng)在潛在易爆炸環(huán)境中使用時(shí)，電荷的聚積可能產(chǎn)生著火的安全隱患。因此，必須在彈性體襯墊42所形成的電容器周?chē)a(chǎn)生電接地來(lái)防止電荷聚積。
如圖1所示，優(yōu)選的電接地裝置包括導(dǎo)電的絞合金屬球45，形成該金屬球以填充閥體12的外側(cè)軸承孔32。絞合金屬球45由類(lèi)似慣用鋼絲棉的基本不規(guī)則的絞合金屬線(xiàn)圈形成。在優(yōu)選實(shí)施例中，絞合金屬球45由諸如不銹鋼S31600的抗腐蝕金屬制成，但也可以由其它抗腐蝕導(dǎo)電材料制成。在裝配控制閥10時(shí)，閥軸18穿過(guò)不導(dǎo)電的導(dǎo)向軸襯30和閥填料25而放置。絞合金屬球45在最后安裝閥軸18之前放置在外側(cè)軸承孔32內(nèi)。在最后安裝時(shí)，閥軸18被裝載入外側(cè)軸承孔32，隨后擠壓絞合金屬球45。由于絞合金屬的彈性，絞合金屬球45固有地在絞合金屬球內(nèi)形成彈性區(qū)域，在控制閥工作時(shí)，該彈性區(qū)域使絞合金屬球的導(dǎo)電表面、閥體12中外側(cè)軸承孔32的裸露金屬壁面和穿過(guò)閥軸18的閥調(diào)節(jié)件15之間保持接觸。通過(guò)消除閥調(diào)節(jié)件15和閥體12之間的電絕緣，這種共享的電連接使靜電荷聚積接地。
不像慣用的提供單一連接點(diǎn)的外部接地帶，絞合金屬球45內(nèi)無(wú)數(shù)股金屬線(xiàn)使外側(cè)軸承孔32和閥調(diào)節(jié)件15之間保持多個(gè)電接觸點(diǎn)，從而提供改進(jìn)的共享電連接。另外，通過(guò)保持控制閥10內(nèi)的內(nèi)部共享電連接，由于物理分離而引起的連接災(zāi)難性故障的潛在性被有效地消除。優(yōu)選的電接地裝置也可減少裝配時(shí)間和節(jié)約制造成本，這是因?yàn)椴恍枰斯とコ醽?lái)暴露導(dǎo)電表面，也不用為連接外部接地帶而攻螺紋打螺栓孔。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，描繪了根據(jù)本電接地裝置的另一實(shí)施例的彈性接地連接器。對(duì)于所述的帶有深的外側(cè)軸承孔132的蝶型控制閥110，絞合金屬球145可被偏壓向帶有螺旋狀偏壓彈簧148的閥軸118的外側(cè)端。螺旋狀偏壓彈簧148可補(bǔ)償外側(cè)軸承孔132在深度上的變化，并且在閥軸118沿它的縱向軸線(xiàn)150振動(dòng)的應(yīng)用中，螺旋狀偏壓彈簧148能確保絞合金屬球145保持與閥軸118接觸。
在圖3中，圖示了本電接地裝置的彈性接地連接器的另一實(shí)施例。單個(gè)圓錐形彈簧248被放置在外側(cè)軸承孔232內(nèi)。彈簧248使閥軸218的外側(cè)端225和閥體212之間通過(guò)外側(cè)軸承孔232的裸露金屬表面相接觸。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的，彈簧248的圓錐形線(xiàn)圈被形成為，使得彈簧248的外側(cè)端255比外側(cè)軸承孔232的直徑略大一些，以便在裝配時(shí)，將彈簧248保持在外側(cè)軸承孔232內(nèi)。
前面給出的詳細(xì)描述僅用于清楚理解本發(fā)明，并且不應(yīng)從中理解為任何不必要的限制，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行各種改進(jìn)。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本電接地裝置不限于球面或球形，可用采用任意可裝入外側(cè)軸承孔以形成共享電連接的形狀。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可理解，彈性接地連接器可通過(guò)螺釘或鉚釘永久連接到閥軸的外側(cè)端，以確保閥調(diào)節(jié)件和閥體恒定接觸。
權(quán)利要求
1.一種用于控制閥的電接地裝置，包括閥體；與該閥體電絕緣的閥調(diào)節(jié)件；和彈性接地連接器，該彈性接地連接器具有相結(jié)合的彈性區(qū)域和在該閥體和閥調(diào)節(jié)件之間受擠壓的導(dǎo)電表面，以便形成和保持閥體和閥調(diào)節(jié)件之間的內(nèi)部電接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的電接地裝置，其中所述閥體具有與閥調(diào)節(jié)件相鄰、用于容納彈性接地連接器的孔。
3.如權(quán)利要求1所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器由可變形的絞合金屬組成。
4.如權(quán)利要求3所述的彈性接地連接器裝置，其中所述可變形的絞合金屬通常形成為球形。
5.如權(quán)利要求1所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器由圓錐形彈簧組成。
6.如權(quán)利要求4所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器包括偏壓彈簧，使得該偏壓彈簧將可變形的絞合金屬球置于與閥調(diào)節(jié)件和閥體連續(xù)接觸。
7.一種實(shí)質(zhì)上減少控制閥裝置上的電勢(shì)的方法，其中所述控制閥裝置至少包括閥體和閥調(diào)節(jié)件，該閥調(diào)節(jié)件與閥體之間電絕緣，該方法包括提供彈性導(dǎo)電接地連接器，形成至少包括閥軸和控制元件的閥調(diào)節(jié)件，該閥軸有一外側(cè)端；形成帶有孔的閥體，該孔的尺寸形成為可容納該彈性導(dǎo)電接地連接器和閥軸的外側(cè)端；將該彈性接地連接器裝入該孔內(nèi)；將該閥調(diào)節(jié)件放置在閥體內(nèi)，并且閥軸的外側(cè)端位于閥體的孔內(nèi)，使得該閥軸的外側(cè)端擠壓該彈性導(dǎo)電接地連接器，從而在閥體和閥調(diào)節(jié)件之間形成共享的電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述彈性接地連接器由可變形的絞合金屬組成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述可變形的絞合金屬通常形成為球形。
10.如權(quán)利要求7所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器由圓錐形彈簧組成。
11.如權(quán)利要求9所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器包括偏壓彈簧，使得該偏壓彈簧將可變形的絞合金屬球置于與閥調(diào)節(jié)件和閥體連續(xù)接觸。
全文摘要
用于控制閥的電接地裝置在閥體(12)和閥調(diào)節(jié)件(15)之間提供共享的電連接。具有彈性區(qū)域和導(dǎo)電表面的彈性接地連接器(45)被放置在該閥體和閥調(diào)節(jié)件之間。該閥調(diào)節(jié)件擠壓該彈性接地連接器的導(dǎo)電表面，以使該彈性接地連接器的彈性區(qū)域變形，從而在該閥體和閥調(diào)節(jié)件之間形成共享的電連接。
文檔編號(hào)F16K1/22GK1806473SQ200480016128
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者彼得·K·梅里爾, 約耳·R·安德森 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國(guó)際有限公司