CN209483956U - 压力保持设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压力保持设备。所述压力保持设备包括流体控制本体和耦接到所述流体控制本体的焊接螺柱。所述焊接螺柱用于接收要被耦接到所述流体控制本体的结构。

Description

压力保持设备

技术领域

本公开内容涉及压力保持设备。

背景技术

压力保持设备通常包括两个本体，所述两个本体经由螺栓连接件彼此附接以保持相对于大气的压力。螺纹螺柱和螺母通常用于将两个本体连接在一起。例如，诸如流体控制阀之类的压力保持设备通常包括阀体和接合到阀体的阀帽。阀体包括用于接纳螺纹螺柱的螺纹孔，并且阀帽包括供螺柱穿过的穿通孔。螺母拧在穿过阀帽的螺栓的端部上，以将阀帽保持到阀体。为符合行业标准，阀体必须在螺纹螺柱周围具有最小的壁厚。这增加了阀体的显著高度和重量(并因此增加了成本)。在某些情况下，螺纹螺柱在插入阀体之前还必须润滑并双螺母固定(double nutted)，这进一步增加了与流体控制阀的制造相关联的时间和成本。

实用新型内容

本文所公开的示例压力保持设备包括流体控制本体和耦接到所述流体控制本体的焊接螺柱。所述焊接螺柱用于接收(accept)要被耦接到所述流体控制本体的结构。

本文所公开的另一个示例压力保持设备包括：流体控制本体，延伸到所述流体控制本体的表面中的孔，以及在所述孔中耦接到流体控制本体的焊接螺柱。所述焊接螺柱的第一分段设置在所述孔中，并且所述焊接螺柱的第二分段从所述孔向外延伸。所述第二分段包括螺纹。

本文所公开的又一示例压力保持设备包括：阀体；焊接螺柱，所述焊接螺柱耦接到所述阀体。该示例压力保持设备还包括阀帽，所述阀帽焊接到所述阀体。所述阀帽包括通道，并且所述焊接螺柱延伸穿过所述通道。该示例压力保持设备还包括螺母，所述螺母拧在所述焊接螺柱上以将所述阀帽固定到所述阀体。

附图说明

图1示出了已知的流体控制阀。

图2A示出了显示已知螺纹螺柱的图1的流体控制阀的局部剖视图。

图2B示出了显示已知螺纹螺柱中的一个螺纹螺柱的图2A的放大部分。

图3示出了根据本公开内容的用于耦接流体控制阀的两个结构的示例焊接螺柱。

图4是表示用于安装图3的示例焊接螺柱的示例性方法的流程图。

图5A-5D示出了安装图3的示例焊接螺柱的示例顺序，并且是结合图 4的示例方法来描述的。

图6A-6C示出了可以根据本公开内容的教导使用的其它示例焊接螺柱。

图7示出了其中图3的示例焊接螺柱设置在形成于示例流体控制阀的孔中的示例。

附图不一定按照比例绘制。相反，为了阐明多个层和区域，可以在附图中放大层的厚度。只要可能，在整个附图和所附的书面描述中将使用相同的参考标号来表示相同或相似的部件。如在本专利中所使用的，声明任何部件(例如，层、膜、面积或板)以任何方式定位在(例如，定位在其上，位于其上，设置在其上或形成在其上等)另一个部件上，意味着所引用的部件与另一个部件接触，或者所引用的部件在另一个部件的上方，其中一个或多个中间部件位于其间。声明任何部件与另一个部件接触意味着两个部件之间没有中间部件。

具体实施方式

诸如流体控制设备(例如，阀、压力调节器等)之类的压力保持设备通常包括至少两个本体部分，所述至少两个本体部分紧固在一起以创建保持相对于大气压力的压力的密封腔体。许多已知的压力保持设备使用螺纹螺柱和螺母将本体部分彼此固定。这些已知的设计需要大量的过程来将螺纹螺柱插入本体部分中的一个本体部分中。例如，螺纹螺柱通常包括止动螺纹，该止动螺纹用于控制螺柱可以行进到本体部分中的深度，使得螺纹螺柱的特定长度被设置在本体部分中，并且特定长度从本体部分向外延伸。这导致螺柱具有要被螺旋进入本体部分的特定方向。在一些情况下，螺柱可能无意中向后安装。这样，必须移除螺柱并以正确的方向重新安装该螺柱。另外，螺纹螺柱在插入之前必须经常润滑，以增加安装和拆卸的便利性。在一些情况下，螺纹螺柱还必须是便于安装的双螺母，以使止动螺纹能够正确接合。这些过程减慢了螺柱安装到本体部分中的速度，这引起了时间和成本。此外，在一些情况下，诸如对于阀体，在阀体内在螺纹螺柱周围必须有最小壁厚以符合行业标准(例如，美国机械工程师协会(ASME)、美国国家标准协会(ANSI)等)，这增加了相当大的阀体的高度、重量，并因此增加了成本。

本文所公开的示例压力保持设备使用焊接螺柱代替上述已知的螺纹螺柱。通过使用焊接螺柱代替螺纹螺柱来固定压力保持设备的本体部分，减少了制造和组装时间。此外，不再需要对止动螺纹的使用，因此消除了向后插入螺柱的可能性。而且，焊接螺柱在插入之前不必润滑。另外，焊接螺柱明显比螺纹螺柱短，并且不像螺纹螺柱那样一直延伸到压力保持设备的本体中(如果有的话)。因此，符合最小壁厚要求不增加本体部分的额外高度和重量。

在结合附图描述本文所公开的示例焊接螺柱的细节之前，下面结合图1、 2A和2B提供已知的流体控制阀100的简要描述。如图1所示，流体控制阀100包括阀体102、阀帽104和致动器106。已知的螺纹螺柱108(其中的两个参见图1)用于将阀帽104固定到阀体102。

如图2A所示，阀体102限定在第一入口/出口202到第二入口/出口204 之间的流体流动路径200。控制构件206(例如，塞子)设置在阀体102的腔体208内并且被耦接到阀杆210。阀杆210被耦接到致动器106(图1)，致动器106移动阀杆210以改变控制构件206在腔体208内的位置，并且从而修改流体流过在第一入口/出口202和第二入口/出口204之间的流体流动路径200的速率。具体地，控制构件206能够朝向或远离座环212移动。为了关闭阀100，控制构件206移动到与座环212接合，从而防止流体流过阀体102。为了打开阀100，控制构件206远离座环212移动，这允许流体流经在第一入口/出口202和第二入口/出口204之间的流体流动路径200。如图2A所示，腔体208由阀体102和阀帽104限定，阀体102和阀帽104通过螺纹螺柱108进行耦接，以将腔体208与周围环境密封隔开，并将压力(和流体)保持在阀体102内。图2A的流体控制阀100还包括填密螺柱 (packing stud)213，根据本公开内容以及在本文中进一步详细公开的一个或多个原理，该填密螺柱可以由示例焊接螺柱来代替。

图2B示出了图2A中的螺纹螺柱108中的一个的放大视图。如图2B 所示，螺纹螺柱108将阀帽104固定到阀体102。螺纹螺柱108部分地设置在形成于阀体102的表面216中的螺纹孔214内。螺纹螺柱108从螺纹孔 214向外延伸并且穿过阀帽104的凸缘220中的通道218(例如，穿通孔)。螺母222被耦接到螺纹螺柱108以将阀帽104紧固到阀体102。

通过在阀体10中钻孔和攻丝来形成螺纹孔214。如图2B所示，螺纹孔214相对较深以确保螺纹螺柱108和螺纹孔214之间的充分螺纹接合。此外，螺纹孔214由先导孔/导管孔形成的一部分比螺纹孔214的螺纹部分延伸得更远。因此，阀体102需要具有更大的厚度以确保在螺纹孔214周围存在足够量的材料以符合工业标准(例如，ASME、ANSI等)。具体地，在图2B中，螺纹螺柱108与阀体102的壁224间隔第一材料厚度226。第一材料厚度226表示螺纹螺柱108和壁224之间必须被提供以满足工业标准的最小厚度。该工业标准必须被满足，因为铸件可能包含在熔融金属凝固期间中出现的孔隙或空隙。具体地，当在铸造材料中钻孔和攻丝时，有可能钻入具有空隙或孔隙面积的区域。这些空隙可能导致使得压力保持设备中泄漏的密封腔体。因此，遵守工业标准要求将附加的高度和重量增加到阀体中，这增加了制造流体控制阀100的成本。

在一些情况下，螺纹螺柱108包括止动螺纹，该止动螺纹用于防止螺纹螺柱拧到螺纹孔214的底部。然而，如果螺纹螺柱108无意地向后安装，则螺纹螺柱108可以被拧到螺纹孔214太深或不够，从而在螺纹孔214的内部和外部留下错误的螺纹螺栓108的长度。在这种情况下，螺纹螺柱108 必须被移除并以正确的方向重新安装。当制造流体控制阀100时，该过程需要附加的时间和成本。

在一些情况下，可能需要拆卸阀帽104和阀体102(例如，以替换流体控制阀100中的垫圈)。在这种情况下，螺母222将从螺纹螺柱108中拧下。然而，通常螺母被腐蚀和/或以其它方式粘在螺纹螺柱108上。这样，在螺母222转动时，螺纹螺柱108从阀体中拧下。在一些情况下，在移除螺母 222和螺纹螺柱108之后，必须使用单独的工艺从螺纹螺柱108移除螺母 222并且适当地重新安装螺母222。这些任务还增加了流体控制阀100的制造和组装时间。在其它情况下，阀的悬垂部分可以直接设置在螺母和螺纹螺柱108的上方，这可以防止螺纹螺柱108被移除。在这种情况下，需要大量机加工来拆卸这些部件。

图3示出了根据本公开内容的教导的使用示例焊接螺柱302的示例流体控制阀300。示例焊接螺柱302可以用于将流体控制阀300的两个结构(例如，本体)进行耦接。在所示示例中，示例焊接螺柱302用于将示例阀帽 304固定到示例阀体306(例如，流体控制本体)，以形成密封腔体308来保持压力。例如，可以使用示例焊接螺柱302来代替图1-2B的流体控制阀 100的螺纹螺柱108中的任一个。所示的示例仅显示了将示例阀帽304固定到示例阀体306的一个示例焊接螺柱302。然而，在其它示例中，可以存在多个环形间隔的焊接螺柱302以将阀帽304固定到阀体306。

在图3所示的示例中，阀体306包括表面312，阀帽304将被耦接到该表面312。焊接螺柱302从表面312向外延伸并穿过形成在阀帽304中的通道318(也称为穿通孔或通孔)。在所示的示例中，通道318形成阀帽304 的在下凸缘表面328和上凸缘表面330之间的凸缘326中。然而，在其它示例中，通道318可以形成在阀帽304的另一个部分中。

在所示的示例中，焊接螺柱302的第一端332焊接到阀体306的表面312。在一些示例中，利用焊接螺柱枪将示例焊接螺柱302焊接到阀体306 的表面312。然而，在其它示例中，焊接螺柱302可以使用另一个焊接设备焊接到表面312。在该示例中，阀体306由金属构成。然而，在其它示例中，阀体306可以由适于保持压力的任何其它材料构成。

焊接螺柱302的与第一端332相对的第二端334从阀帽304的通道318 向外延伸并且接收螺纹螺母336。例如，螺纹螺母336可以拧到焊接螺柱 108上直到它接触阀帽304的上凸缘表面330。可以进一步拧紧螺母336以进一步紧固阀帽304和阀体306。

在所示的示例中，焊接螺柱302包括第一部分338和第二部分340：第一部分338不包括螺纹并且具有光滑的圆柱形表面，并且第二部分340包括螺纹342。然而，在其它示例中，焊接螺柱302的第一部分338可以是带螺纹的。换句话说，整个焊接螺柱302可以是带螺纹的。

在所示的示例中，阀帽304包括延伸部344，延伸部344延伸到形成在阀体306的表面312中的凹口346中。如图3所示，延伸部344和凹口346 形成用于密封件350(例如，O形环、垫圈等)的密封压盖348，其有助于使密封腔体308密封。在所示的示例中，延伸部344和凹口346的尺寸被设计为使得当阀帽304被耦接到阀体306时，在阀体306的表面312和阀帽304的下凸缘表面328之间形成具有间隙高度354的间隙352。换句话说，当阀帽304组装到阀体306时，表面312和下凸缘表面328彼此间隔开。在该示例中，间隙352包围焊接螺柱302。然而，在其它示例中，延伸部 344和凹口346的尺寸可以设计为使得间隙高度354可以更小或更大。在一些示例中，阀体306的表面312和阀帽304的下凸缘表面328可以接触。

如图3所示，材料的第二厚度356限定在阀体306的表面312和阀体 306的壁358之间。根据应用，第二厚度356必须满足与图2A和2B的螺纹螺柱108相同的工业要求。然而，因为焊接螺柱302没有延伸到阀体306 中，所以阀体306可以明显更小(例如，更窄、更短等)，同时仍然满足工业标准(例如，ASME、ANSI等)。这导致在制造过程期间降低的高度、重量和成本。因此，尽管阀体306在图3中可能看起来较宽，阀体306可以变窄或缩短，以减少用于制造阀体306的材料量。

而且，与当尝试移除螺母时可能无意中拧下的已知螺纹螺柱不同，示例焊接螺柱302固定地耦接到阀体306，并且因此当拧下螺纹螺母336时该示例焊接螺柱302不会转动。因此，当执行这种任务时引起更少的时间和成本。此外，因为焊接螺柱302不像图2B中的螺纹螺柱那样被拧入孔中，因此消除了对止动螺纹的需要并且避免了相关联的缺点(例如，必须重新安装螺纹螺柱)。

图4是表示用于安装示例性焊接螺柱302并将阀体306和阀帽304进行耦接的示例方法400的流程图。结合图5A-5D中所示的序列描述图4的示例方法。

在框402处，焊接螺柱302被耦接到阀体306的表面312。在一些示例中，如图5A中所示，焊接螺柱302通过使用焊接螺柱枪502将焊接螺柱 302焊接到表面312而被耦接到表面312。在图5A所示的示例中，焊接螺柱枪502是弧螺柱焊机。焊接螺柱枪502包括卡盘504，焊接螺柱302和套圈506(例如，陶瓷环)被手动或自动插入该卡盘504中。套圈506聚集由电流产生的热量，防止氧化，并在焊接区域中保持熔融金属。焊接螺柱枪 502包括支撑底部(foot)512的立柱508、510。如图5A中的放大标注所示，底部512抵靠阀体306的表面312进行放置，使得焊接螺柱302的第一端332和套圈506接触表面312。当焊接螺柱枪502上的触发器514被激活时(例如，被推动或拉动)，卡盘504提升焊接螺柱302(例如，远离表面312)并启动熔化焊接螺柱的第一端332和阀体306的表面312的一部分的受控电弧。在焊接螺柱302的第一端332和阀体306的表面312被熔化时，焊接螺柱枪502被插入到表面312上。因此，如图5B所示，金属凝固，并在焊接螺柱302和阀体306的表面312之间形成焊接段516。尽管在所示的示例中，焊接螺柱枪502是弧螺柱焊机，但在其它示例中，可以使用其它类型的焊接，诸如电容器-放电(CD)焊接或任何其它螺柱焊接技术。此外，在其它示例中，可以使用非便携式焊接机器将焊接螺柱302焊接到阀体306。

在示例方法400的框404处，如图5C所示，示例阀帽304组装到示例阀体306。阀帽304包括通道318。阀帽304放置在阀体306上方，使得焊接螺柱302延伸穿过通道318。当组装时，阀体306和阀帽304形成密封压盖348，其可以用于保持密封件350。在示例方法400的框406处，如图5D 所示，将螺纹螺母336拧到焊接螺柱302上，以将阀帽304固定到阀体306 上。

在一些示例中，示例性方法400被执行多次。例如，当构造流体控制阀300时，示例方法400可以包括将多个焊接螺柱耦接到阀体306的表面 312(例如，在表面312周围环形地间隔开)，经由焊接螺柱将阀帽304组装到阀体306(使得焊接螺柱延伸穿过阀帽304的凸缘326中的通道)，并将螺母拧到每一个焊接螺柱上来将阀帽304固定到阀体306上。

图6A-6C示出了可以作为焊接螺柱302的补充或替换用于将压力保持设备的两个结构(诸如图3的流体控制阀300的阀帽304和阀体306)进行耦接的示例焊接螺柱。图6A示出了用于CD焊接的示例凸缘焊接螺柱600。带凸缘的焊接螺柱600在第一端604包括凸缘602。带凸缘的焊接螺柱600 还包括贯穿带凸缘的焊接螺柱600的整个长度上延伸的螺纹606。图6B示出了通常用于弧螺柱焊接的示例性全螺纹焊接螺柱608(例如，如结合图 4-5D所描述的)。全螺纹焊接螺柱608包括贯穿整个长度延伸的螺纹610。图6C示出了可以用于CD焊接的示例性环焊接螺柱612。环焊接螺柱612 包括通常位于环焊接螺柱612的中间的环凸缘614。环焊接螺柱612的第一长度616包括从环凸缘614延伸到环焊接螺柱612的第一端620的螺纹618。从环凸缘614到第二端624的第二长度622不包括螺纹。可以使用任何焊接螺柱或焊接方法将示例性阀帽304固定到如根据本公开内容构造的示例阀体306。

在图3所示的示例中，焊接螺柱302未设置在阀体306的表面312中形成的孔中。因此，不需要在阀体306中机加工孔。然而，在其它示例中，可以使用孔来帮助将焊接螺柱302与阀帽304的通道318对齐。例如，图7 示出了另一个示例布置，其中焊接螺柱302可以用于将阀帽304和阀体306 进行耦接。在该示例中，阀体306包括延伸到阀体306的表面312中的孔 702。孔702由侧壁704和底壁706限定。焊接螺柱302部分地设置在孔702 中并与阀体306耦接。具体地，焊接螺柱302的第一分段708设置在孔702 中，并且焊接螺柱302的第二分段710从孔702向外延伸并穿过阀帽304 中的通道318。在该示例中，第二分段710包括螺纹。

在所示的示例中，焊接螺柱302的第一端332焊接到孔702的底壁706。在一些示例中，示例焊接螺柱302利用焊接螺柱枪焊接到底壁706。然而，在其它示例中，焊接螺柱302可以使用另一个焊接设备焊接到底壁706。在所示的示例中，孔702的直径或宽度与焊接螺柱302的第一分段708大约相同(例如，±0.10英寸)。在一些示例中，焊接螺柱302的第一分段708 与孔702的侧壁704接触。在其它示例中，孔702可以比第一分段708的直径或宽度宽，使得在焊接螺柱302的第一分段708与孔702的侧壁704 之间形成间隙。在所示的示例中，孔702没有螺纹。这样，与图1-2B的流体控制阀100中的螺纹孔214相比，需要更少的制造过程。

如图7所示，第三材料厚度712限定在孔702和阀体306的壁358之间。根据应用，第三材料厚度712必须满足与图2A和2B的螺纹螺柱108 相同的工业要求(例如，ASME、ANSI等)。然而，与图2B的螺纹孔214 相比，孔702延伸到阀体306中更少，所以阀体306可以明显更小(例如，更窄，更短等)，同时仍然满足工业标准。这导致在制造过程期间降低的高度、重量和成本。因此，尽管阀体306在图7中可能看起来更宽，但是阀体306可以变窄或缩短以减少孔702周围的材料量。此外，在一些示例中，使用示例孔702来帮助将焊接螺柱302对齐在适当位置以便于接收阀帽304 的通道318。在该示例中安装焊接螺柱302的示例方法可以类似于图4的示例方法400。然而，在将焊接螺柱302焊接到表面312之前，该方法可以包括在阀体306的表面312中钻孔702。

在上面所公开的示例中，结合将结构(例如，阀帽304、容器等)固定到阀体306来描述焊接螺柱302。然而，应当理解，本文所公开的示例性焊接螺柱和/或焊接螺柱方法中的任一种都可以类似地用于固定其中传统上使用螺纹接头的其它结构。例如，可以使用本文所公开的示例性焊接螺柱和/ 或技术来代替图2A中标记的填密螺柱213。另外的示例可以包括用示例焊接螺柱来替换致动器壳体紧固件(例如，图1顶部处所示的螺纹螺柱)、致动器杆连接器、阀杆连接器紧固件或附件手轮安装件。其它的示例可以包括用示例焊接螺柱来替换在压力保持设备上的任何螺纹螺柱、紧固件等。

根据前述内容，将理解的是，上面所公开的焊接螺柱使得压力保持设备(诸如流体控制阀)能够以比已知螺纹螺柱明显更少的材料构造。因此，制造和组装流体控制本体产生更少的时间和成本。

虽然本文已经公开了某些示例方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖了完全落入本专利的权利要求范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (20)

1.一种压力保持设备，其特征在于，包括：

流体控制本体；以及

耦接到所述流体控制本体的焊接螺柱，所述焊接螺柱用于接收要被耦接到所述流体控制本体的结构。

2.根据权利要求1所述的压力保持设备，其特征在于，所述流体控制本体是阀体。

3.根据权利要求2所述的压力保持设备，其特征在于，所述结构是阀帽。

4.根据权利要求1所述的压力保持设备，其特征在于，所述流体控制本体由金属构成。

5.根据权利要求1所述的压力保持设备，其特征在于，所述流体控制本体和所述结构形成密封腔体。

6.根据权利要求1所述的压力保持设备，其特征在于，所述焊接螺柱包括不具有螺纹的第一部分和包括螺纹的第二部分，所述第二部分用于接收螺纹螺母以将所述结构固定到所述流体控制本体。

7.根据权利要求1所述的压力保持设备，其特征在于，所述焊接螺柱被耦接到所述流体控制本体的表面，所述焊接螺柱未设置在形成于所述流体控制本体的表面中的孔中。

8.一种压力保持设备，其特征在于，包括：

流体控制本体；

孔，所述孔延伸到所述流体控制本体的表面中；以及

焊接螺柱，所述焊接螺柱在所述孔中耦接到所述流体控制本体，所述焊接螺柱的第一分段设置在所述孔中，所述焊接螺柱的第二分段从所述孔向外延伸，所述第二分段包括螺纹。

9.根据权利要求8所述的压力保持设备，其特征在于，所述流体控制本体是阀体。

10.根据权利要求8所述的压力保持设备，其特征在于，所述孔不带有螺纹。

11.根据权利要求8所述的压力保持设备，其特征在于，还包括要被耦接到所述流体控制本体的结构，所述焊接螺柱的第二分段用于接收所述结构。

12.根据权利要求11所述的压力保持设备，其特征在于，所述结构是阀帽。

13.根据权利要求11所述的压力保持设备，其特征在于，所述焊接螺柱的第二分段延伸穿过所述结构中的通道，还包括螺纹螺母，所述螺纹螺母拧在所述焊接螺柱的第二分段上以将所述结构固定到所述流体控制本体。

14.一种压力保持设备，其特征在于，包括：

阀体；

焊接螺柱，所述焊接螺柱耦接到所述阀体；

阀帽，所述阀帽耦接到所述阀体，所述阀帽包括通道，所述焊接螺柱用于延伸穿过所述通道；以及

螺母，所述螺母拧在所述焊接螺柱上以将所述阀帽固定到所述阀体。

15.根据权利要求14所述的压力保持设备，其特征在于，所述焊接螺柱焊接到所述阀体。

16.根据权利要求14所述的压力保持设备，其特征在于，所述焊接螺柱的第一部分不具有螺纹，并且所述焊接螺柱的第二部分带有螺纹。

17.根据权利要求14所述的压力保持设备，其特征在于，所述阀体和所述阀帽形成密封腔体。

18.根据权利要求14所述的压力保持设备，其特征在于，所述通道延伸穿过所述阀帽的在下凸缘表面和上凸缘表面之间的凸缘。

19.根据权利要求18所述的压力保持设备，其特征在于，所述焊接螺柱耦接到所述阀体的表面，并且其中，所述阀体的表面和所述阀帽的下凸缘表面彼此间隔开。

20.根据权利要求14所述的压力保持设备，其特征在于，所述焊接螺柱包括多个焊接螺柱。