CN102913675B - 用于阀组件的连接器以及包括该连接器的阀组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于阀组件的连接器和包括该连接器的阀组件。该阀组件包括：阀体，其具有入口和出口；阀座，其在该入口和出口之间限定开口；阀杆组件，其包括具有相对的第一和第二端的阀杆和耦接到阀杆的第二端的阀塞；致动器，其包括耦接到阀杆组件的致动器杆，用于驱动阀塞接合阀座或离开阀座从而阻止或允许入口和出口之间的流体流动；以及连接器。该连接器包括：弹性部，其包括相对的第一和第二端；第一连接部，其被设置在弹性部的第一端并且被配置为接纳致动器杆；第二连接部，其被设置在弹性部的第二端并且被配置为接纳阀杆的第一端；多个应变片，其被贴附在弹性部上并且被配置为当阀塞被驱动以接合阀座时，响应于弹性部的变形而产生电信号。

Description

用于阀组件的连接器以及包括该连接器的阀组件

技术领域

本发明一般涉及阀组件，特别涉及包括连接器的阀组件。

背景技术

在流体流动控制阀，特别是那些用于核领域的控制阀中，通常需要测量阀杆上的应力，并由此而获得阀杆上的推力。一种现有的方式是使用在其上贴附有应变片的加长的阀杆。该方法能够测量到阀杆上的应力和/或推力，但是测量的准确性较低。另一种现有的方式是使用由TTS(Teledyne Test Services)公司制造的智能阀杆SMARTSTEM，其通过使用直接贴附在阀杆上的电阻应变片来测量阀杆推力。SMARTSTEM能够实现较高精度的测量，但是其成本较高。此外，现有的两种方式均需要对已有的阀杆进行再加工，这将导致阀杆强度和稳定性的降低。

发明内容

因此，获得一种用于阀组件的单元，该单元能够实现对阀杆应力和/或推力的较高测量精度并且具有较低的制造成本，是有利的。此外，获得一种包括该单元的阀组件也是令人期待的。

一方面，本发明的一个实施例提供了一种用于阀组件的连接器，该阀组件包括阀体，其具有入口和出口；阀座，其在该入口和出口之间限定开口；阀杆组件，其包括具有相对的第一和第二端的阀杆和耦接到阀杆的第二端的阀塞；以及致动器，其包括耦接至阀杆组件的致动器杆，用于驱动阀杆组件中的阀塞接合阀座或者离开阀座从而阻止或者允许在入口和出口之间的流体流动；其中，该连接器包括：弹性部，其包括相对的第一和第二端；第一连接部，其被设置在弹性部的第一端并且被配置为接纳致动器杆；第二连接部，其被设置在弹性部的第二端并且被配置为接纳阀杆的第一端；多个应变片，其被贴附在弹性部上并且被配置为当阀杆组件中的阀塞被驱动以接合阀座时，响应于弹性部的变形而产生电信号。

另一方面，本发明的一个实施例提供了一种阀组件，包括：阀体，其具有入口和出口；阀座，其在该入口和出口之间限定开口；阀杆组件，其包括具有相对的第一和第二端的阀杆和耦接到阀杆的第二端的阀塞；致动器，其包括耦接至阀杆组件的致动器杆，用于驱动阀杆组件中的阀塞接合阀座或者离开阀座从而阻止或者允许在入口和出口之间的流体流动；以及连接器，其中，该连接器包括：弹性部，其包括相对的第一和第二端；第一连接部，其被设置在弹性部的第一端并且被配置为接纳致动器杆；第二连接部，其被设置在弹性部的第二端并且被配置为接纳阀杆的第一端；多个应变片，其被贴附在弹性部上并且被配置为当阀杆组件中的阀塞被驱动以接合阀座时，响应于弹性部的变形而产生电信号。

上述本发明的发明内容并不旨在描述本发明的每个公开的实施例或者每个实现方式。以下的详细的描述和附图更具体地示例了本发明的示例性的实施例。

附图说明

在下文中将参照以下附图仅通过例子更具体地描述本发明的优选实施例：

图1示出了根据本发明的阀组件的一个实施例的剖视图；

图2a示出了可以用于图1的阀组件的连接器的一个实施例的立体图；

图2b示出了图2a的连接器的剖视图；

图3a示出了可以用于图1的阀组件的连接器的另一个实施例的立体图；

图3b示出了图3a的连接器的主视图；

图4a示出了可以用于图1的阀组件的连接器的另一个实施例的立体图；

图4b示出了图4a的连接器的主视图；

图5a示出了可以用于图1的阀组件的连接器的另一个实施例的立体图；

图5b示出了图5a的连接器的主视图；

图6a示出了可以用于图1的阀组件的连接器的另一个实施例的立体图；

图6b示出了图6a的连接器的俯视图。

在上述的各附图中，相似的附图标记应被理解为表示相同、相似或者相应的特征或功能。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

在以下的具体描述中，参考了所附的附图。附图构成了本发明的一部分，在附图中通过示例的方式示出了能够实施本发明的特定的实施例。就这一点而言，方向性的术语，例如“左”、“右”“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“引导”、“向前”、“拖后”等，参考附图中描述的方向使用。因此本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

参照图1，阀组件10包括具有入口112和出口114的阀体11，阀座12，具有阀杆132和阀塞134的阀杆组件13，具有致动器杆142的致动器14，以及耦接阀杆132和致动器杆142的连接器15。

阀帽17通过紧固件172被固定在阀体11上，并且阀帽17将阀体11耦接至致动器14的轭144。

阀座12被设置在阀体11内，并且限定开口16，通过该开口16流体可以在入口112和出口114之间流动。阀塞134的下端配备有斜面135，该斜面135适于密封地接合阀座12的密封面122。阀杆132的第二端139与阀塞134连接，其第一端138通过连接器15耦接至致动器14的致动器杆142。响应于外部指令，致动器14可以驱动阀杆132，并且由此驱动阀塞134朝向阀座12移动以接合阀座12从而限制或阻止在入口112和出口114之间的流体流动，或者驱动阀塞134远离阀座12以允许在入口112和出口114之间的流体流动。

仍参照图1，连接器15包括具有相对的第一和第二端的弹性部151，第一连接部152，第二连接部153以及多个应变片154。

第一连接部152被设置在弹性部151的第一端并且被配置为接纳致动器14的致动器杆142。第二连接部153被设置在弹性部151的第二端并且被配置为接纳阀杆132的第一端138。多个应变片154被贴附在弹性部151上并且被配置为当阀塞134被驱动以接合阀座12时，响应于弹性部151的变形而产生电信号。有利地，多个应变片154被贴附在弹性部151上的最大应力处。

弹性部151可以由具有高强度，高弹性极限和低弹性模量的任何适合的材料制成，例如35CrMnSiA，40Cr，40CrNiMoA，1Cr18Ni9，QBe2或LY12。

在操作中，响应于指示关闭阀的外部指令，致动器14驱动阀杆132，并且由此驱动阀塞134朝向阀座12移动。当阀塞134接合阀座12时，由阀塞134与阀座12的接合而产生的力经由阀杆132施加在连接器15的弹性部151上，从而引起弹性部151的变形。响应于弹性部151的变形，多个应变片154产生指示弹性部151上的应变大小的电信号。基于该电信号，可以获得当阀塞134接合阀座12时阀杆132上的应力，从而也可以获得阀杆132上的推力。

有利地，由多个应变片154产生的电信号还可被提供给一个控制器(未示出)以进行进一步的处理，从而获得所需要的与阀组件10的性能相关联的参数，以实现自诊断。

阀组件10的连接器15可以由多种结构实现。例如，如图2a和2b所示，连接器25的弹性部251是中空的圆柱形。在本例子中，应变片254的个数为四个。该四个应变片254被等间距地贴附在圆柱形弹性部251的圆周的中部。

连接器25的第一连接部252包括中空的圆柱体282用于接纳致动器杆142以及设置在中空的圆柱体282底部的凸缘284。凸缘284通过紧固件，例如四个螺钉被耦接至弹性部251的第一端。同样的，第二连接部253包括中空的圆柱体292用于接纳阀杆132的第一端138以及设置在中空的圆柱体292底部的凸缘294。凸缘294通过紧固件，例如四个螺钉被耦接至弹性部251的第二端。

在另一个例子中，如图3a和3b所示，连接器35的弹性部351是S形，并且该S形弹性部351的梁372包括两个平行孔374和376。在本例子中，应变片354的个数为四个。该四个应变片354被对称地贴附在两个平行孔374和376的内壁上。

连接器35的第一连接部352包括第一子部3521，其具有用于接纳致动器杆142的通道3522。第一子部3521可以与弹性部351一体成型。第一连接部352还包括第二子部3523，其具有用于接纳致动器杆142的通道3524。当致动器杆142被接纳在第一子部3521的通道3522内时，将第二子部3523覆盖到第一子部3521上，从而使得第一子部3521的通道3522朝向第二子部3523的通道3524。然后，第一子部3521和第二子部3523通过紧固件，例如两个螺钉被紧固在一起，从而将致动器杆142固定在第一连接部352中。

第二连接部353可以与第一连接部352具有相同的结构，为简明起见，在此不作赘述。

在另一个例子中，如图4a和4b所示，连接器45的弹性部451是S形，并且S形弹性部451的梁472的每一侧包括一个凹陷473。在本例子中，应变片454的个数为四个。每个凹陷473的底部对称地贴附有两个应变片454并且两个应变片454中的每个相对于梁473的中心轴A具有45°的倾斜角。

在本例子中，连接器45的第一和第二连接部452和453可以与图3a和3b中的第一连接部352具有相同的结构，为简明起见，在此不作赘述。

在另一个例子中，如图5a和5b所示，连接器55的弹性部551是S形，并且S形弹性部551的梁572包括矩形开口573。在本例子中，应变片554的个数为四个。该四个应变片554被对称地贴附在矩形开口573的内壁上。

在本例子中，连接器55的第一和第二连接部552和553可以与图3a和3b中的第一连接部352具有相同的结构，为简明起见，在此不作赘述。

在另一个例子中，如图6a和6b所示，连接器65的弹性部651是轮辐形，并且轮辐形弹性部651具有四根辐条672。在本例子中，应变片654的个数为八个。每根辐条672在其两个侧壁的中部贴附有两个应变片。

在本例子中，连接器65的第一和第二连接部652和653可以与图2a和2b中的第一和第二连接部252和253具有相同的结构，为简明起见，在此不作赘述。

可以理解，图2-6中的连接器仅是示例性的，任何能够达到相同目的的适合的连接器都可以应用于本发明。

应用于阀组件10的连接器的结构可以根据阀杆132上的应力的范围来确定。例如，当阀杆132的应力的范围位于[10N，3kN]之间，可以选用图3和图5所示的连接器。当阀杆132的应力的范围位于[3kN，100kN]之间，可以选用图4和图6所示的连接器。当阀杆132的应力的范围大于100kN，可以选用图2，图4和图6所示的连接器。

应当理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本发明，本领域技术人员可以理解，可以对本发明进行修改和变形，只要不偏离本发明的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本发明和所附权利要求的范围。本发明的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本发明的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排除出现多个这样的元件或步骤。

Claims (5)

1.一种用于阀组件的连接器，所述阀组件包括阀体，其具有入口和出口；阀座，其在所述入口和所述出口之间限定开口；阀杆组件，其包括具有相对的第一和第二端的阀杆和耦接到所述阀杆的所述第二端的阀塞；以及致动器，其包括耦接至所述阀杆组件的致动器杆，用于驱动所述阀杆组件的所述阀塞接合所述阀座或者离开所述阀座从而阻止或者允许在所述入口和所述出口之间的流体流动；

其特征在于，所述连接器包括：

弹性部，其包括相对的第一和第二端；

第一连接部，其被设置在所述弹性部的所述第一端并且被配置为接纳所述致动器杆；

第二连接部，其被设置在所述弹性部的所述第二端并且被配置为接纳所述阀杆的所述第一端；

多个应变片，其被贴附在所述弹性部上并且被配置为当所述阀杆组件的所述阀塞被驱动以接合所述阀座时，响应于所述弹性部的变形而产生电信号；

其中，所述弹性部是S形，并且所述S形弹性部的梁的每一侧包括一个凹陷，其中所述多个应变片的个数为四个，每个凹陷的底部对称地贴附有两个应变片并且所述两个应变片中的每个相对于所述梁的中心轴具有45°的倾斜角。

2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述连接器的所述弹性部由以下材料中的一种制成：35CrMnSiA，40Cr，40CrNiMoA，1Cr18Ni9，QBe2和LY12。

3.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述第一连接部包括：

第一子部，其具有用于接纳所述致动器杆的通道；

第二子部，其具有用于接纳所述致动器杆的通道，所述第二子部被配置为当所述致动器杆被接纳在所述第一子部的所述通道内时，覆盖到所述第一子部上，从而使得所述第一子部的所述通道朝向所述第二子部的所述通道；以及

紧固件，其被配置为紧固所述第一子部和所述第二子部，

其中，所述第二连接部包括：

第一子部，其具有用于接纳所述阀杆的通道；

第二子部，其具有用于接纳所述阀杆的通道，所述第二子部被配置为当所述阀杆被接纳在所述第一子部的所述通道内时，覆盖到所述第一子部上，从而使得所述第一子部的所述通道朝向所述第二子部的所述通道；以及

紧固件，其被配置为紧固所述第一子部和所述第二子部。

4.一种阀组件，包括：

阀体，其具有入口和出口；

阀座，其在所述入口和所述出口之间限定开口；

阀杆组件，其包括具有相对的第一和第二端的阀杆和耦接到所述阀杆的所述第二端的阀塞；

致动器，其包括耦接至所述阀杆组件的致动器杆，用于驱动所述阀杆组件的所述阀塞接合所述阀座或者离开所述阀座从而阻止或者允许在所述入口和所述出口之间的流体流动；以及

连接器，其特征在于，所述连接器包括：

弹性部，其包括相对的第一和第二端；

第一连接部，其被设置在所述弹性部的所述第一端并且被配置为接纳所述致动器杆；

第二连接部，其被设置在所述弹性部的所述第二端并且被配置为接纳所述阀杆的所述第一端；

多个应变片，其被贴附在所述弹性部上并且被配置为当所述阀杆组件的所述阀塞被驱动以接合所述阀座时，响应于所述弹性部的变形而产生电信号；

其中，所述弹性部是S形，并且所述S形弹性部的梁的每一侧包括一个凹陷，其中所述多个应变片的个数为四个，每个凹陷的底部对称地贴附有两个应变片并且所述两个应变片中的每个相对于所述梁的中心轴具有45°的倾斜角。

5.根据权利要求4所述的阀组件，其特征在于，所述连接器的所述弹性部由以下材料中的一种制成：35CrMnSiA，40Cr，40CrNiMoA，1Cr18Ni9，QBe2和LY12。