專利名稱：用于自閉式截止閥的流量控制致動(dòng)器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容大體上涉及流量控制致動(dòng)器，更具體而言涉及用于自閉式截
止閥(self-closing stop valve )的流量控制致動(dòng)器裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)部、自閉式截止閥("內(nèi)閥")經(jīng)常被用作小容量泵浦系統(tǒng)上的的主 閥或貨車上的蒸汽回收管線中的主閥，以提供蒸汽均衡(vap0r equalization )。 盡管通常被設(shè)計(jì)用于處于環(huán)境溫度下的丙烷、丁烷或NH3儲(chǔ)罐，但這些閥 也可被用于其它壓縮液體和/或氣體。運(yùn)輸部門規(guī)章一般規(guī)定貨車儲(chǔ)罐上的 每個(gè)液體或蒸汽釋;^文出口均需使用內(nèi)閥。例如，運(yùn)輸部門規(guī)章規(guī)定運(yùn)輸丙烷、 無水氨和其它液態(tài)壓縮氣體的特定貨車儲(chǔ)罐需要配備有無源緊急排放控制 設(shè)備，該無源緊急排放控制設(shè)備在因輸送軟管的分離導(dǎo)致的意外釋放的20 秒內(nèi)會(huì)在沒有人為干預(yù)的情況下自動(dòng)切斷產(chǎn)品的流動(dòng)。
典型的內(nèi)閥包含溢流功能或集成的溢流閥，其會(huì)在流量超過設(shè)定的流量 額定值時(shí)關(guān)閉。安裝在貨車儲(chǔ)罐上的內(nèi)閥通常在聯(lián)接到內(nèi)閥上的泵和/或管 件斷裂和/或破裂的情況下提供防止在卸載操作中釋放危險(xiǎn)物質(zhì)的保護(hù)。類 似地，安裝在固定儲(chǔ)罐上的內(nèi)閥會(huì)在聯(lián)接到內(nèi)閥上的泵和/或管件斷裂和/或 破裂的情況下提供防止在卸載操作中釋放危險(xiǎn)物質(zhì)的保護(hù)。
內(nèi)閥經(jīng)常需要使用遠(yuǎn)程操作控制系統(tǒng)，例如，電纜控制和/或動(dòng)力致動(dòng) 器系統(tǒng)。典型地，使用的操作連接機(jī)構(gòu)允許操作桿在完全關(guān)閉位置和完全打 開位置之間移動(dòng)。在一個(gè)示例中，例如彈簧回位制動(dòng)致動(dòng)器等氣動(dòng)致動(dòng)器可 用于遠(yuǎn)程操作所述內(nèi)閥。盡管這些致動(dòng)器為內(nèi)閥在完全關(guān)閉位置和完全打開 位置之間提供了快速操作，但不受控的運(yùn)動(dòng)允許閥處于中點(diǎn)或快速泄放位置的時(shí)間較短，從而導(dǎo)致需要較長的時(shí)間來均衡壓力并允許岡打開。


圖1為用于示例性自閉式截止閥的流量控制致動(dòng)器的前視圖。
圖2為用于示例性自閉式截止閥的圖1的示例性流量控制致動(dòng)器的剖視 圖，其中自閉式截止閥處于關(guān)閉位置。
圖3為用于示例性自閉式截止閥的圖1的示例性流量控制致動(dòng)器的剖視 圖，其中流量控制致動(dòng)器已將自閉式截止閥移動(dòng)到快速泄放位置。
圖4為用于示例性自閉式截止閥的圖1的示例性流量控制致動(dòng)器的剖視 圖，其中流量控制致動(dòng)器已將自閉式截止閥移動(dòng)到打開位置。
圖5為用于示例性自閉式截止閥的圖1的示例性流量控制致動(dòng)器的剖視 圖，其中自閉式截止閥的操作位置處于完全打開位置，并且其中自閉式截止 閥的內(nèi)部溢流閥關(guān)閉。
圖6為用于示例性自閉式截止閥的圖1的示例性流量控制致動(dòng)器的剖視 圖，其中流量控制致動(dòng)器已將自閉式截止閥移動(dòng)到完全關(guān)閉位置。
圖7為可用于圖1的流量控制致動(dòng)器的另一示例性流體控制閥的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下所公開實(shí)施例的描述并不致力于將本發(fā)明的范圍限制為詳細(xì)記載 于本文的特定形式。相反，以下描述致力于闡釋本發(fā)明的原理以使他人可以 遵循本發(fā)明的教導(dǎo)。
現(xiàn)在參見附圖，具體參見圖1和圖2，其示出一種示例性遠(yuǎn)程操作的蒸
汽均;衡組件io。示例性組件io大體上包括自閉式截止閥，例如，內(nèi)閥20，
該內(nèi)閥被可操作地聯(lián)接到流量控制致動(dòng)器22。在該示例中，流量控制致動(dòng) 器22與閥20的操作桿24相聯(lián)接，用于在至少第一操作位置和第二操作位 置之間對(duì)閥20進(jìn)行操作。示出的流量控制致動(dòng)器22包括流體致動(dòng)器30(例如，氣動(dòng)致動(dòng)器)和流體控制閥，該流體控制閥舉例而言例如為有限安全閥
(limited relief valve ) 32，其一皮可^喿作地聯(lián)4^到流體致動(dòng)器30的進(jìn)口 34以 向流體致動(dòng)器30提供流體流量控制。
在該示例中，閥20為C系列類型的內(nèi)閥，例如來自費(fèi)希爾⑧控制產(chǎn)品 國際(Fisher Controls International)的C407-10內(nèi)閥。然而，可理解的是， 閥20可以是任何合適類型的可致動(dòng)器件，包括不屬于閥的器件。示例性閥 20包括外殼100,外殼100具有被螺紋部106分隔的上部102和下部104。 螺紋部106可與儲(chǔ)罐122或其它合適的儲(chǔ)存容器的相應(yīng)螺紋孔120螺紋接 合，由此將閥20的上部102布置在儲(chǔ)罐122內(nèi)。儲(chǔ)罐122可以包含將要向 下游輸送通過閥20的排出口 126到目的地的壓縮氣體或液體(即，流體) 124。為了便于使流體從儲(chǔ)罐122流動(dòng)，示例性閥20包括均衡構(gòu)件108、主 閥帽110、溢流彈簧112和閉合彈簧114,該閉合彈簧打開和關(guān)閉以允許流 體124以變化的流速流過閥20。呵20包括至少第一操作位置和第二操作位 置，其中閥20被分別關(guān)閉和打開。在該示例中，閥20包括第三操作位置， 快速泄放位置，大約位于第一和第二操作位置之間的一半路程。如以下進(jìn)一 步所述，閥20的閥操作位置可以通過使操作桿24移位以旋轉(zhuǎn)凸輪來選擇。 另外，如以下進(jìn)一步所述，打開和關(guān)閉均衡構(gòu)件108和主閥帽110可能受閥 20上的壓差所影響。
如上所述，可以通過將操作桿24聯(lián)接到流量控制致動(dòng)器22來影響操作 桿24的運(yùn)動(dòng)。例如，可以通過將操作桿24可操作地聯(lián)接到流量控制致動(dòng)器 22的輸出構(gòu)件(例如，致動(dòng)器桿)使得輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為操作桿24的 運(yùn)動(dòng)來影響操作桿24的運(yùn)動(dòng)。在所示示例中，流量控制致動(dòng)器22的流體致 動(dòng)器30為檢4務(wù)箱制動(dòng)致動(dòng)器(service chamber brake actuator )，其具有限定 腔42的外殼40。腔42被包含桿密封部46和隔膜板48的柔性隔膜44劃分 為第一腔42a和第二腔42b。柔性隔膜44可通過例如偏壓元件(例如延伸在 腔42的壁和隔膜板48之間的彈簧50 )在腔42內(nèi)#1偏壓。桿密封部46保 持致動(dòng)器桿52相對(duì)于隔膜44流體密封，并使致動(dòng)器桿52沿外殼40的縱向軸線54大致對(duì)準(zhǔn)。致動(dòng)器桿52延伸超過外殼40以用作輸出構(gòu)件并可操作 地連接到操作桿24?？商娲?，致動(dòng)器桿52可被可操作地聯(lián)接以連接到任 意數(shù)量的機(jī)械連接機(jī)構(gòu)和/或器件，從而執(zhí)行各種期望的操作。
外殼40限定與第一腔42a流體連通的至少一個(gè)通過口(例如，進(jìn)口 34), 和與第二腔42b流體連通的至少一個(gè)通過口 62。在該示例中，進(jìn)口34的敞 口端通過例如流體供應(yīng)管道64被可操作地聯(lián)接到有限安全閥32。接著，有 限安全閥32被可操作地l關(guān)接到例如高壓泵等外部流體供應(yīng)源65。由外部源 65供應(yīng)的流體可以是例如油、水、空氣、和/或任何其它合適的流體。
流量控制致動(dòng)器22的示例性有限安全閥32為具有有限泄放能力的單向 流動(dòng)閥。具體而言，示例性有限安全閥32包括外殼70，外殼70限定沿縱 向軸線71延伸穿過外殼70的通孔72,并具有入口 74和出口 76。在該示例 中，閥32的縱向軸線71和致動(dòng)器30的縱向軸線54同軸對(duì)準(zhǔn)。入口 74適 于被聯(lián)接到致動(dòng)器操作流體源65,出口 76適于通過流體供應(yīng)管道64被聯(lián) 接到致動(dòng)器30?？衫斫獾氖牵m然有限安全閥32、致動(dòng)器30和流體供應(yīng)管 道64被圖示為單獨(dú)的部件，但這些部件的一些或全部可以根據(jù)需要被整體 式制造。
在該示例中，有限安全閥32 ^^皮設(shè)計(jì)為控制流體沿乂人入口 74向出口 76 的方向通過通孔72的流速，但允許流體沿從出口 76向入口 74的方向?qū)嵸|(zhì) 上不受控地流動(dòng)。
為了實(shí)現(xiàn)該流體控制，有限安全閥32包括減小直徑部分或肩部73、安 裝在通孔72內(nèi)的泄;故閥座80和泄;故盤82。具體而言，泄i丈閥座80安裝在 通孔72內(nèi)靠近入口 74，泄放盤82安裝在通孔72內(nèi)在肩部73和泄放閥座 80之間。在該示例中，泄放盤82能在通孔72內(nèi)在肩部73和泄放閥座80 之間移動(dòng)。此外，泄放盤82通過例如彈簧84等偏壓元件被偏壓向泄放閥座 80。
泄放閥座80包括多個(gè)孔，例如，延伸穿過泄放閥座80與通孔72的縱 向軸線71大致同軸的第一孔80a，以及延伸穿過泄;改閥座80大致沖黃切于通
7孔72的縱向軸線71的第二孔80b。泄放盤82包括延伸穿過泄放盤82與通 孔72的縱向軸線71大致同軸的孔82a。在該示例中，孔82a包含減小直徑 部分或節(jié)流孔86以控制和/或減小流體通過孔82a的流速。
現(xiàn)在具體參見圖2至圖6，組件IO被示出處于正常操作中。在圖2中， 閥20被保持在第一操作位置，例如關(guān)閉位置，從而通過儲(chǔ)罐壓力和閥20的 閉合彈簧114來允許緊密密封。具體而言，儲(chǔ)罐壓力和閉合彈簧114將均衡 構(gòu)件108和主閥帽IIO二者偏壓向閥20的上部102, 乂人而防止通過閥20的 流動(dòng)。
在圖3中，流量控制致動(dòng)器22被圖示為受到壓力作用將閥20的操作桿 24移動(dòng)到中間操作位置，例如快速泄放位置，該位置允許儲(chǔ)罐和排出口 126 之間的壓力均tf。具體而言，在所示示例中，壓縮流體通過外部供應(yīng)源以第 一流速R被供應(yīng)到入口 74。壓縮流體通過入口 74進(jìn)入有限安全閥32并將 泄放盤82驅(qū)向肩部73,由此驅(qū)使流體流動(dòng)通過節(jié)流孔86。這減緩流體經(jīng)過 節(jié)流孔86之后的流速，以在出口 76處形成第二流速r。在該示例中，第二 流速r小于第一流速R，并可通過添加其它減速孔、通過改變彈簧84的偏 壓力、和/或通過改變減速孔86的尺寸來控制或更改。流體然后通過出口 76 離開有限安全閥32，進(jìn)入腔42a且對(duì)腔42a加壓，導(dǎo)致力^皮作用在隔膜46 上。 一旦壓力足以克服彈簧50的偏壓力和彈簧114的力以及作用在閥20頂 部的任何壓力，隔膜46和附接的致動(dòng)器桿52朝向圖示的致動(dòng)位置移動(dòng)。將 致動(dòng)器桿24移動(dòng)到近似中點(diǎn)而允許凸輪116將均衡構(gòu)件108移動(dòng)到打開位 置。與操作桿24開始就被直接移動(dòng)至如圖4所示的完全打開位置相比，這 允許儲(chǔ)罐122內(nèi)較大量的流體124向下游泄》丈通過排出口 126。
在圖4中，流量控制致動(dòng)器22被圖示為受到壓力作用以將閥20的操作 桿24移動(dòng)到第二操作位置，或完全打開位置，該位置允許儲(chǔ)罐122內(nèi)的流 體124向下游流動(dòng)通過排出口 126。具體而言，在圖示示例中，壓縮流體通 過外部供應(yīng)源以第 一 流速R繼續(xù)被供應(yīng)到入口 74 。壓縮流體繼續(xù)通過入口 74進(jìn)入有限安全閥32并行進(jìn)通過節(jié)流孔86,由此在出口 76處將流速減小到第二流速r并繼續(xù)增加腔42a內(nèi)的壓力，導(dǎo)致操作桿24移向完全致動(dòng)位 置。在該位置，當(dāng)儲(chǔ)罐122和位于排出口 126處的下游壓力平衡時(shí)，溢流彈 簧112推開主閥帽110并且閥20做好傳輸準(zhǔn)備。在圖5中，流量控制致動(dòng)器22被圖示為充分受壓，其中閥20的操作桿 24維持在完全打開位置。在該圖示示例中，致動(dòng)器30內(nèi)的壓力和有限安全 閥32內(nèi)的壓力相對(duì)恒定，由此將操作桿24保持在完全致動(dòng)位置。在該位置， 流體124通過閥20的流量或流動(dòng)波動(dòng)(flow surge )大于溢流彈簧112的彈 簧比率(spring ratio )而驅(qū)使主閥帽110如所示關(guān)閉。在這種情況下，少量 的流體124將繼續(xù)通過均衡構(gòu)件108向下游泄放。另外在這種情況下，經(jīng)常 希望將閥20回復(fù)到其如圖2和圖6所示的關(guān)閉位置以檢查和/或重置傳輸操 作。在圖6中，流量控制致動(dòng)器22被圖示為快速卸壓，從而將閥20回復(fù)到 完全關(guān)閉位置。在該示例中，壓縮流體源被從流量控制致動(dòng)器22中有源地 (例如，通過泵)和/或無源地(例如，通過偏壓力)移除，從而允許彈簧 50將隔膜46回復(fù)到其偏壓位置。具體而言，彈簧50驅(qū)使腔42a中的流體通 過有限安全閥32的出口 76返回，從而產(chǎn)生大于彈簧84的彈簧比率的流速 R，，并將泄放盤82驅(qū)向泄放閥座80。 一旦泄放盤82被移動(dòng)，通過避開泄 ;改盤82的節(jié)流孔82,流體以相對(duì)4交高的流速R，暢通地圍繞泄方丈盤82流動(dòng) 并流出入口 74。以這種方式，致動(dòng)器桿52可以被快速移動(dòng)，從而將操作桿 24回復(fù)到完全關(guān)閉位置。圖7示出可以與有限安全閥32結(jié)合使用和/或替代有限安全閥32使用 的另一示例性流體控制閥。具體而言，圖7示出一種示例性溢流閥(excess flow valve) 200。溢流閥200包括外殼210，夕卜殼210限定延伸穿過外殼210 的通孔220并具有入口 224和出口 222。入口適于凈皮聯(lián)接到致動(dòng)器4喿作流體 源65，出口適于通過流體供應(yīng)管道64被聯(lián)接到致動(dòng)器30。同樣，雖然溢流 閥200、致動(dòng)器30和流體供應(yīng)管道64 #皮圖示為單獨(dú)的部件，但這些部件的 一些或全部可以根據(jù)需要被整體式形成。溢流閥200包括第一減小直徑部分或肩部230、第二肩部232、和安裝 在通孔220內(nèi)在肩部230和232之間的閥座240。閥座240能響應(yīng)入口 22 和出口 224之間的壓差在兩個(gè)肩部230、 232之間移動(dòng)，并且閥座240可以 根據(jù)需要通過例如彈簧242等偏壓元件而被偏壓向肩部230、 232中的任一 個(gè)。閥座240包括延伸穿過閥座240的孔250。類似于有限安全閥32，在操 作中，閥座240可以在使操作桿24從關(guān)閉位置向打開位置致動(dòng)時(shí)朝向肩部 232移位，以通過位于肩部232和閥座240之間的有限泄放孔或間隔(未示 出)來減小流體流入致動(dòng)器30的流速，從而允許通過溢流閥200的有限流 動(dòng)，由此將減緩從關(guān)閉位置向打開位置的致動(dòng)。類似地，當(dāng)操作桿24從打 開位置向關(guān)閉位置回復(fù)時(shí)，閥座240可以朝向肩部230移位，以允許流體實(shí) 質(zhì)上不受控地流出致動(dòng)器30。雖然流量控制致動(dòng)器22被圖示為被聯(lián)接到閥20,但本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員可理解的是，流量控制致動(dòng)器22可以與需要控制流動(dòng)致動(dòng)的任意數(shù)量的 器件結(jié)合使用。此外，雖然圖示的致動(dòng)器22被展示為具有受控入口流速和 相對(duì)不受控的出口流速，可以理解的是沿入口和出口方向的4壬何之一的流速 或者沿入口和出口方向二者的流速均可以根據(jù)需要受控或不受控。盡管結(jié)合特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行了說明，這并不意味將本發(fā)明 限于這些實(shí)施例。相反，本申請(qǐng)致力于覆蓋文字地或在等同原則下公正地落 入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有變更和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種裝置，包括外殼組件，具有內(nèi)腔、與所述內(nèi)腔流體連通的流體入口、和從所述外殼組件延伸的致動(dòng)器桿，其中所述致動(dòng)器桿能夠響應(yīng)流體進(jìn)入所述內(nèi)腔或離開所述內(nèi)腔而移動(dòng)；和與所述外殼組件的所述流體入口流體連通的流體控制閥，其中所述流體控制閥適于限制流體流入所述外殼組件的所述內(nèi)腔的流速，并允許流體不受限地流出所述外殼組件的所述內(nèi)腔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述流體控制閥與所述外殼組件整體 式形成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述致動(dòng)器包括隔膜，用于將所述內(nèi) 腔劃分為第一腔和第二腔，所述第一腔與所述流體入口流體連通，所述第二腔 具有延伸穿過該第二腔的所述致動(dòng)器桿。其中所述隔膜被偏壓向所迷流體入口 。 其中所述隔膜通過彈簧被偏壓。 進(jìn)一步包括具有與所述致動(dòng)器桿可操作地其中流體流入所述內(nèi)腔的受限的流速小于其中所述流體控制閥為溢流閥。 其中所述流體控制閥為有限安全閥。具有第一操作位置和第二操作位置的自閉式截止闊；和 適于使所述自閉式截止閥在所述第一操作位置和所述第二操作位置之間移 位的致動(dòng)器，其中所述致動(dòng)器包括外殼組件，具有內(nèi)腔、與所述內(nèi)腔流體連通的流體入口、和從所述外
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置,
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 聯(lián)接的操作桿的自閉式截止閥。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 流體流出所述內(nèi)腔的不受限的流速。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,
10、 一種流體控制裝置，包括殼組件延伸的致動(dòng)器桿，其中所述致動(dòng)器桿能夠響應(yīng)流體進(jìn)入所述內(nèi)腔或離開所述內(nèi)腔而移動(dòng)；和與所述外殼組件的所述流體入口流體連通的流體控制閥，其中所述流 體控制閥適于控制流體流入所述內(nèi)腔的流速，并適于允許流體實(shí)質(zhì)上不受控地 流出所述外殼組件的所述內(nèi)腔。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體控制裝置，其中所述致動(dòng)器將所述自閉式截止閥從所述第 一操作位置向所述第二操作位置移位的速率慢于所述致動(dòng)器將 所述自閉式截止閥從所述第二操作位置向所述第 一操作位置移位的速率。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體控制裝置，其中所述流體控制閥與所述外 殼組件整體式形成。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體控制裝置，其中所述致動(dòng)器包括隔膜以將 所述內(nèi)腔劃分為第一腔和第二腔，所述第一腔與所述流體入口流體連通，所述 第二腔具有延伸穿過該第二腔的所述致動(dòng)器桿。
14、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體控制裝置，其中所述隔膜被偏壓向所述流 體入口 。
15、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體控制裝置，進(jìn)一步包括適于將所述自閉式 截止閥在所述第一操作位置和所述第二操作位置之間移位的操作桿。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的流體控制裝置，其中所述操作桿與所述致動(dòng)器 桿可操作地連接。
17、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體控制裝置，其中流體流入所述內(nèi)腔的流速 小于流體流出所述內(nèi)腔的流速。
18、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的流體控制裝置，其中所述流體控制閥為溢流閥。
19、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流體控制裝置，其中所述流體控制閥為有限安 全閥。
全文摘要
本文公開了一種用于操作諸如自閉式內(nèi)閥(20)等設(shè)備的裝置。該裝置包括外殼組件(40)，該外殼組件具有內(nèi)腔(42)、與所述內(nèi)腔流體連通的流體入口(64)、和從所述外殼組件延伸的致動(dòng)器桿。所述致動(dòng)器桿(52)能夠響應(yīng)流體進(jìn)入所述內(nèi)腔或離開所述內(nèi)腔而移動(dòng)。為了控制流體進(jìn)入和離開所述內(nèi)腔的流速，該裝置包括與所述外殼組件的所述流體入口(64)流體連通的流體控制閥(32)，其中該流體控制閥適于限制流體流入所述外殼組件的所述內(nèi)腔的流速。
文檔編號(hào)F16K27/07GK101680563SQ200880020340
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者露 倉, 君凡健, 殷 莊, 椿 林 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國際有限公司