阀、包括阀的能量转换设备/流体分配网络及拆卸阀方法与流程

本发明有关于一种阀，其在使用配置中整合到流体分配网络内，尤其在液压机的上游侧，并且能够以受控方式中断或准许流体在管中流动。液压机表示涡轮、泵或涡轮-泵。

背景技术：
这种阀包括用于阻挡流体的被称作闭塞器(obturator)的部件，其被阀的促动装置驱动旋转以交替地阻挡或准许流体通过。阀可为球型，其中被称作闭塞器的阻挡部件具有球形形状，或者为蝶型，其中闭塞器为简单的圆盘。闭塞器由轴颈连接到阀的促动装置，从而使得能够传输旋转移动。轴颈因此在位于阀主体中的接纳孔内。此外，光滑轴承用于相对于阀主体中的孔来支承、引导和对中旋转中的每个轴承。此外，已知液压设备可包括多个液压机，它们均被上游侧的管并行地供给。因此，在对阀进行维护操作期间，需要对干燥的阀(即其内无流体的阀)进行作业。这具有以下缺点：必须切断在管中阀上游侧的流体的到达，且因此必须停止设备的其它液压机的供给。而且该缺陷与安装于其它流体分配网络上的阀完全相同。这在经济上是不利的，因为在对阀进行维护操作期间停止了流体的生产或分配。安置于轴颈周围的光滑轴承由于轴颈而经受摩擦力，该摩擦力由水在闭塞器上的力且由重量生成。因此在液压设备的使用寿命期间需要维修它或替换它。对于用于其它流体分配网络中的阀，产生同样的问题。EP-A-0834032描述了一种阀，其被设计成使得在维护操作期间，可能接近支承轴颈的一些构件，诸如光滑轴承。上述文献描述了一种阀，其中可能替换轴承零件而并不排出在上游侧的全部水。为此目的，所描述的阀使用上游密封环和下游密封环，这些环在闭塞器与阀主体之间提供密封。通过对阀主体与阻挡部件之间的空间加压，这些密封环可在阀内在流体流动的方向上沿轴向移动，这推动密封环与阻挡部件和与阀主体接触。这种技术仅可适用于阻挡部件为球(即，仅用于球型阀)的情况。此外，在此文献所描述的方法中，为了移除支承轴颈的零件和轴颈本身，必须拆卸下游密封环以便将覆盖物安装到阀的下游侧上，因为这使得可能平衡在阀的上游侧和下游侧上的流体压力且因此防止轴颈或支承轴颈的零件经受在闭塞器上由流体压力造成的推力。这种装置的问题在于，如果上游密封环不够紧密，即，如果该环的加压不充分，则流体侵入到主体内部，并且维护操作是不可能的。此外，拆除支承轴颈的零件和/或轴颈需要对阀主体与闭塞器之间的空间减压，这可导致上游密封环移动且造成泄露。此外，该阀并不包括允许轴颈保持在孔中完全对中的任何机械装置。这可导致轴颈偏心且因此使闭塞器偏心，并且可因而导致维护操作期间泄露给人员带来危险。本发明更特定地通过提出一种整合到阀内的系统而意图补救这些缺陷，由此便于更可靠地对轴承进行维护操作，并且可适用于任何类型的闭塞器。

技术实现要素：
为此目的，本发明有关于一种阀，其整合到流体分配网络中且能够选择性地中断或准许流体在供给管中的流通，该阀包括：流体阻挡部件，其由阀的促动装置驱动旋转以交替地阻挡或准许流体通过，并且其包括至少一个轴颈；中空主体，阻挡部件可在其内移动，并且其限定用于接纳轴颈的至少一个孔；轴承，其安置于轴颈周围和主体的孔内，以支承轴颈并引导其相对于孔的旋转，从而将轴颈对中。该阀的特征在于，其还包括用来使轴颈相对于阀主体固定的装置，该固定装置在与中空主体的内部体积相同的所述轴承的侧部上，并且可经由为轴承的部分的衬里移动以从未夹持的第一配置转到夹持的第二配置和从第二配置转到第一配置，在未夹持的第一配置，其不对抗轴颈在孔中的旋转，在夹持的第二配置，其使轴颈固定于孔中。由于本发明，可能移除安置在轴颈与任何类型阀中的阀的主体之间的轴承，而不必拆卸在阀的下游侧上的支承零件且不必在替换轴承后将轴颈再对中。根据本发明的有利但非必需的方面，阀可以以任何技术上容许的组合并入以下特征中的一个或多个：-固定装置包括至少一个可弹性变形的套管和控制套管的弹性变形的环，套管和环安置于轴颈周围和孔内，而环包括凸轮表面，在固定装置的第二配置，该凸轮表面适于在套管(或)上施加变形力，变形力将套管锁定到限定孔的元件上或轴颈上。-环的凸轮表面为截头圆锥形，并且沿径向面朝环的套管的表面为截头圆锥形且以与环的截头圆锥形表面互补的方式倾斜。-固定装置包括分别安置于促动环的径向内侧和外侧的两个可弹性变形的套管。-当固定装置从其第一配置转到其第二配置时，促动环可沿着平行于轴颈的旋转轴线的轴线在轴向上移动并且在径向上将每个套管分别推靠到限定孔的元件和到轴颈上。-借助多个螺钉-螺母系统来移动促动环，环包括螺纹以用于接纳螺纹部件，经由衬里来控制螺纹部件的旋转，螺纹和螺纹部件围绕轴颈的旋转轴线分布。-阀还包括密封机构，该密封机构包括密封件支承件，其安置在与中空主体的内部体积相同的促动环和套管的侧部上，并且其支承密封件，且其中，密封件支承件可沿着平行于轴颈的旋转轴线的轴线在轴向上从打开的第一位置移动到闭合的第二位置，在打开的第一位置，流体可在固定装置内流动，在闭合的第二位置，密封件邻靠着轴颈的肩部，从而密封固定装置，并且相反地，密封件支承件可从第二位置移动到第一位置。-借助沿轴向紧固到密封件支承件的多个夹持螺钉来移动密封件支承件。-该阀包括至少一个指示器，其安置于阀外部且能够指示固定装置处于其第一配置。-阀主体配备有通路和至少一个针阀，其能够平衡流体在固定装置的任一侧上的压力。-在固定装置的第一配置中，在该或每个可延伸套管与轴颈或限定孔的元件之间的径向空隙分别严格大于轴承的径向空隙且小于一毫米。-可利用至少一个操纵部件来操纵固定装置以从其第一配置转到其第二配置，且反之亦然，操纵部件沿轴向穿过为轴承的部分的衬里。该操纵部件可永久地安装在阀上。备选地，操纵部件为杆，当需要时，该杆插入固定到孔的轴承的衬里中的轴向孔中。本发明还关于一种流体分配网络，其包括安装到管上的如上文所描述的至少一个阀。本发明进一步关于一种用于将液压能转换为电能或机械能或者反之的设备，其特征在于，其包括如上文所描述的流体分配网络，其中管是向为该设备的部分的液压机供给的管。本发明最后关于一种部分地拆卸如上文所描述的阀的方法，该方法包括以下步骤：a)将阻挡部件放置于中空主体的下游部分；b)平衡在阻挡部件的任一侧上的水压。其特征在于该方法还包括以下步骤：c)操纵固定装置，使得其从其第一配置转到其第二配置；d)移除轴承。根据本发明的有利但非必需的方面，这种部分地拆卸阀的方法可并入以下步骤中的一个或多个：-该阀包括如上文所设想到的密封装置，并且该方法还包括在步骤b)之后和在步骤c)之前的步骤e)，该步骤e)包括允许流体在固定装置内流动以便清洁它，并且然后停止该流动。-该阀包括如上文所设想到的密封装置，并且该方法还包括在步骤c)之后和步骤d之前的步骤f)，该步骤f)包括操纵密封机构，使得其从其第一位置转到其第二位置。附图说明鉴于根据仅以举例说明的方式给出的本发明的两个实施例的阀的以下描述，并且参考附图，本发明将会被更好地理解，并且本发明的其它优点将会变得更加显而易见，在附图中：图1是包括根据本发明的阀的液压设备的示意图；图2是为图1设备的部分的根据本发明的阀的截面图；图3是图2的细节III的更大比例尺的视图；图4是当阀处于第一配置时图3的细节IV的更大比例尺的视图；图5和图6是在拆卸期间阀处于其它配置时类似于图4但为更小比例尺的细节图；图7是符合第二实施例的阀的类似于图3的视图。具体实施方式在图1中展示了根据本发明的用于将液压能转换为电能的设备1的示例，该液压设备1包括坝B、上游水池R1、多个液压机M1和M2、以及下游水池R2。其中，这种类型的液压设备提供储存电能的简单方式：在白天，每个液压机充当涡轮，即，使用由上游保持器R1与液压机M1或M2之间的高度差所造成的液压能，例如以旋转交流发电机和因此发电，并且在夜晚充当泵，从而将包含在下游保持器R2中的水供给到上游保持器R1。为此目的，液压设备还包括连接到上游保持器R1的供给管C，其借助位于全部液压机上游侧上的分叉D来允许全部液压机被并行地供给。在此情况下常规地使用两种类型的阀。被称作管头阀的第一阀4停止或交替地准许管C中的流动。被称作安全阀的第二阀2位于分叉的下游侧和每个液压机的上游侧。其停止或供给该阀的下游侧上的液压机。注意液压机M1的供给管C1和液压机M2的供给管C2。管C和管C1和C2一起形成流体分配网络。因此下文给出的描述更特别地有关于被设计成允许或停止供给液压机M1的安全阀2。然而其可被调换到管头阀上，本发明也适用于管头阀。所有这些也可被调换到没有液压机的流体分配网络。安全阀2在直接供给液压机M1的管C1中，并且水因此在由轴线Y-Y限定的方向中穿过它。还将轴线Z-Z限定为垂直于图1的平面中的轴线Y-Y的轴线，轴线Z-Z为竖直的，并且轴线X-X垂直于轴线Y-Y和Z-Z且垂直于图1的平面。轴线X-X、Y-Y和Z-Z在阀2的中心相交。如从图2显见，图2为从下游侧观察的阀2的更详细展示，该阀包括相对于轴线Y-Y对中的中空圆柱形或球形的主体24和被称作闭塞器的阻挡部件22，阻挡部件22能够绕轴线X-X转动90°的角度以允许或中断流体朝向液压机M1的流动。在图2中，在该图的右手侧，仅展示了阀2的固定部分的一半。为圆柱形状且也相对于轴线X-X对中的轴颈20由螺钉21紧固到促动装置，在相关的示例中，促动装置为杠杆23，该杠杆23能够围绕轴线X-X施加扭矩以驱动轴颈20和阻挡部件22围绕轴线X-X和因此在阀的通过位置与阻挡位置之间旋转。阀2包括限定内部体积V24的固定主体24，在内部体积V24中接纳阻挡部件22。轴颈20容纳于在圆柱形元件26内侧限定的孔A26中，圆柱形元件26具有为阀2的主体24的部分的圆形基部。孔A26和元件26也相对于轴线X-X对中且沿径向安置于轴颈20周围。孔A26包括在轴承31的前端(即在与主体24的内部体积V24相同的侧部上)的肩部。阀2还包括沿径向插入到轴颈20与元件26之间的光滑轴承31。轴承31由被固定成对抗绕轴颈20旋转的第一衬里32和被固定成对抗在孔A26中旋转(即抵靠元件26)的第二衬里33形成。第一衬里32为轴承环，并且第二衬里33为轴承衬套。衬里33包围衬里32，并且在与这些衬里接触的表面之间的界面处出现滑动。该轴承31一方面保持轴颈20相对于轴线X-X对中，并且另一方面引导轴颈20绕轴线X-X的旋转。因此应清楚，轴承31的构成零件32和33具有低相互摩擦系数，这使得阻挡部件22能够容易地操纵且防止与摩擦有关的损坏。维持轴颈20相对于轴线X-X精确地对中是重要的，因为如果紧固到轴颈20上的阻挡部件22偏心，则会发生泄漏，因为阻挡部件22不再完全阻挡管。因此应清楚，轴承31的功能为至关重要的，这就是为什么在液压机的使用寿命期间数次验证轴承31的衬里32和33未受损且在需要的情况下替换它们是很重要的。现在，如果移除轴承31的衬里之一而不采取预防措施，那么轴颈20将不再被固定且因此将不能使之相对于轴线X-X再对中。因此阀2包括总体上环形的固定装置30，固定装置30相对于轴线X-X对中(在图3中更佳地看出)，并且沿径向安置于轴颈20与孔26之间。固定装置30包括多个机械零件，并且在与主体24的内部体积V24相同的轴承31的侧部上，即，在孔A26的内侧或前方。在固定装置30的外部且在其后部，即在与内部体积V24相反的侧部上，安置操纵部件34和36。相反，固定装置30在操纵部件34和36的前方，即在与体积V24相同的它们的侧部上。这些操纵部件34和36为杆，在此实施例中，杆永久地安装在阀2上。在描述的其余部分中，一个零件如果在另一零件的与主体24的内部体积V24相同的侧部上，其因此被认为在前方。在杆34和36的后部设有指示器38，其用于指示轴颈是否被固定。实际上，如果操纵杆34和36并未完全缩回，则试图打开闭塞器是被禁止的，因为这将有损坏固定装置的风险。也被称作环的第一光滑衬里32包括多个通孔35，每个通孔35在平行于轴线X-X的轴线X30上对中。也被称作衬套的第二衬里33因此在衬里32与孔A26之间。为了使轴颈20相对于轴线X-X尽可能准确地对中，通过使用多个孔35使得将固定装置30压在轴颈20上的力围绕轴线X-X均匀地分布。此处，衬里32中的十六个孔35围绕轴线X-X分布以便使得固定均匀。为了清楚地理解固定装置30的操作，在图4、图5和图6中以三种不同的配置展示了固定装置30。在图4中以第一所谓的放松配置展示了固定装置30，因为其并不对轴颈20或主体26中的孔施加任何径向压力。固定装置30包括沿径向安置于轴颈20周围和孔A26内侧、相对于轴线X-X对中的促动环304，其包括与衬里32中的孔35沿轴向对准的十六个螺纹305，即，每个螺纹相对于轴线X30对中。促动环304具有外径向表面316和内径向表面312。相对于轴线X-X，外表面316朝向前方会聚，并且内表面312朝向前方发散，这赋予它们中的每一个截头圆锥形状。该促动环304沿径向承靠在可弹性变形的套管314和322上。可弹性变形的套管314和322中的每一个具有开口环的总体形状，相对于轴线X-X对中，并且沿径向安置于孔A26中，分别在促动环304的内侧和外侧。此外，使用开口套管314和322的事实使得它们制得更有弹性。这些套管314和322为装置30的部分，并且具有与促动环304的表面312和316互补形状的相应内径向表面313和321。套管314还包括位于外部和前方(即在与内部体积V24相同的侧部上)的转位凸缘(indexingflange)315。套管322也包括位于内部且也在前方的转位凸缘323。凸缘315和323在套管314和322的圆周上可为连续的或中断的。这些转位凸缘沿径向接合于设置在环318中的对应形状的凹槽中，环318也为装置30的部分且相对于促动环304安置于前方，并且也具有相对于轴线X-X对中的总体上环形的形状。由此得出，转位凸缘允许环318与套管314和322沿轴向紧固在一起。因此，套管314和322也借助凸缘315和323沿轴向固定。环318由凸缘323上的轴承在一个方向并且由轴承衬套33上的轴承在另一方向沿轴向固定于孔A26中。在促动环304朝向图4至图6中的左边移动时，表面312和316分别在表面313和321上滑动，而由环318中的凸缘315和323沿轴向阻止套管314和322。因此，环304朝向图4至图6中的左边(即朝向体积V24)的平移移动被转换为面朝凸缘315和323的套管314和322的端部的径向移动。因此表面312、313、316和321为固定装置30用的凸轮和滑动表面。固定装置30使用两个可弹性变形的套管314和322。在未图示的变型中，固定装置30也可仅利用一个套管314或322起作用，该套管在外部承载于孔A26或轴颈20上。在促动环304的每个螺纹305内侧安置螺母302、夹持螺钉310和螺栓330，它们均相对于轴线X30对中且形成装置30的部分。螺钉310接纳于螺栓330内，螺栓330本身接纳于螺母302的中心螺纹内。螺母302包括具有外螺纹的前部和具有多边形外表面334的后部，前部的外螺纹带有与促动环304的螺纹305的螺距互补的螺距，后部的多边形外表面334类似于螺母的功能表面那样起作用。螺母302在后部安置于固定装置30内侧，沿轴向面朝每个夹持键34。螺钉310定位于该螺母302和螺栓330的内侧，该螺钉310在纵向上沿着轴线X30延伸，并且包括位于螺钉310后部(即沿轴向面朝每个杆36定向)的外螺纹，螺丝头311，以及位于螺钉310前部的肩部309。在其前端，夹持螺钉310沿着轴线X30承载于密封件支承件324上，密封件支承件324相对于轴线X-X对中，安置于环318的环形外壳319中并且支承密封件326。该密封件支承件324还限定用于接纳螺钉310的前端或肩部309的体积V324。螺栓330沿轴向位于螺钉310与螺母302之间，并且包括与螺钉310的螺纹互补的内螺纹。此外，密封件328沿径向安置于环318与孔A26之间。在此配置中，对于直径D20等于1000mm的轴颈20而言，在弹性套管314与轴颈20之间的径向间隙J小于1mm。类似地，对于相同直径值而言，在套管322与孔A26之间的径向空隙J'小于1mm。空隙J和J'大于轴承31的径向空隙，即，在0.2mm与1mm之间的现有空隙。空隙J和J'必须相等以使环304能够均匀向前移动。实际上，径向空隙J和J'取决于阀的尺寸。它们被限定成使得当释放固定装置30时套管314和322并不阻碍轴颈的旋转。上文所描述的所有构件，除了密封件之外，均由不锈钢制成以防止腐蚀。所用的密封件为O形环或唇缘密封件，并且由腈类或聚氨酯型弹性体材料制成。此外，尽管在该实施例中使用十六个夹持螺钉310、十六个螺栓330和十六个螺母302，但用于固定的螺钉、螺栓和螺母的数量根据管的直径和内侧的流体压力而调适。类似地，孔35和螺纹305的数量也可调适且可不同于十六。操纵夹持杆34使得固定装置能被带入图5所展示的第二配置。轴颈20由夹持杆34相对于孔A26固定，夹持杆34由于拧紧三个螺母40而放置于螺母302的功能表面334周围并且围绕轴线X30转动，因此驱动螺母302绕轴线X30旋转。螺母302的外螺纹与促动环304的螺纹305合作，以便驱动促动环304在平行于轴线X30的方向F1上平移。已经与套管314和322的表面313和321接触的促动环304的凸轮表面312和316相对于轴线X30在两个径向方向F2和F3上推动这些套管，分别抵靠元件26和抵靠轴颈20。在此配置中，在套管314和322与轴颈20和元件26之间的径向空隙J和J'分别为零。在套管314与轴颈20之间和在套管322与元件26之间的接触压力造成的粘附使固定装置30、元件26和轴颈20紧固在一起。总之，固定装置30可从未夹持的第一配置操纵到夹持的第二配置和相反地从第二配置到第一配置，在未夹持的第一配置，其并不对抗轴颈20在孔A26中的旋转，在夹持的第二配置，其将轴颈20固定在孔A26中。因为套管322和314由环318的转位凸缘315和323紧固在一起，所以阻挡了套管314和322的轴向移动。因此，由促动环304施加的轴向力完全转换为施加在套管314和322上的径向力。以此方式，当围绕轴线X-X分布的所有螺母302被拧紧时，轴颈20保持固定且相对于轴线X-X对中。如果对阀2内仍存在流体的阀进行操作，那么需要密封轴承31以便移除它或替换它。因此固定装置30还包括密封机构，其在被促动时将固定装置30带入图6中所展示的配置。为了从图5所展示的配置转到图6的配置，简单地需要使第二杆36围绕轴线X30旋转。实际上，第一杆34已经在先前前移，第二杆36随着第一杆34在轴向上移动。后者因此处于围绕螺钉310的头部311的功能表面的位置。由于夹持螺钉310的外螺纹与螺栓330的内螺纹的互补性质，这种旋转导致螺钉310在平行于轴线X30的方向F4上平移移动。当它沿轴向平移移动时，夹持螺钉310驱动密封件支承件324抵靠轴颈20的肩部202。承载于密封件支承件324前方的密封件326因此抵靠轴颈20的肩部202压缩，从而密封促动装置30。相反，为了释放系统，即从图6的配置转到图4的配置，必需在与上文所述相反的方向上转动杆36，以便使夹持螺钉310在轴向平移中朝向后部移动。实际上，这种移动伴有施加在前部上的水压，这倾向于使杆36缩回。当它平移移动时，夹持螺钉310通过在密封件支承件324中的接纳体积V324与螺钉310的肩部309之间的接触而驱动密封件支承件324的向后轴向移动。因此密封件326不再与轴颈20的肩部202接触。然后需要在相反方向上转动夹持杆34，以便使促动环304在轴向平移中朝向后部移动。这允许释放由套管314和322的促动环304沿径向施加的压力。由于它们的弹性，开口套管314和322恢复其初始径向空隙J和J'。在下文中解释用于从阀2移除轴承31的方法。首先，在任何其它操作之前，至关重要的是，将下游管从阀2分开且将覆盖物(或者在此特定情形下凸形拱顶)安装于阀2的下游侧上，并且然后通过将流体喷射到阻挡部件与覆盖物之间的空间内来平衡上游压力和下游压力。该操作未在附图中示出，因为其是本身已知的。这具有以下优点：阻挡部件22和因此更加轴颈20不必经受流体压力。因此轴承31仅支承阻挡部件22的重量。如果穿过阀2的流体是不纯的，即，包含泥或沙，那么有利的是能够清除固定装置30内侧的杂质。这防止对固定装置30的长期损坏。更确切而言，流体从阀2的内部体积V24通过固定装置30内的第一通路264和然后第二通路266流动。通路264和266形成于元件26中。使用第一针阀262，其能打开或闭合在通路264与266之间的连通，即选择性地打开在内部体积V24与装置30之间的连通。当针阀262打开时注入到固定装置30内的水然后借助也位于元件26的主体中的疏放通路268排出。通过打开第二针阀或小手动阀270来实现排出。实际上，在维护操作期间评估排出留在固定装置30内侧的残留物的清洁时间。最后，阀270必须闭合。当该操作已进行时，随后启用固定装置30。如上文所描述的那样，操纵该夹持杆34使得螺钉/螺母系统302/304能将两个可变形的套管314和322分别压靠在轴颈20和元件26上。这借助套管314和322的弹性变形来实现。如果需要促动密封机构，例如在其中流体将与光滑轴承31接触的蝶型阀的情况下，需要操纵螺钉/螺母系统310/330用的杆36，以将密封件326压靠在轴颈202的肩部上且因此密封轴承31。当完成这种操作时，可阻止流体经由针阀262注入到固定装置30内，并且经由疏放通路268来清除剩余流体。在球型阀的情况下，密封机构无需被启用，因为留在锁定部件22内侧的流体被疏放掉。在固定了轴颈20后，为了接近轴承31，在首先移除螺母40和锁定指示器38之后，需要移除杆34和36，并且然后通过松开螺钉21来拆除杠杆23。最后，如果没有观察到泄漏，则轴承31可从阀2自由移除。应当指出，导致轴承31移除的所有步骤都不需要外部能量的输入，例如通过压缩空气或通过液压动力系统，并且可使用诸如管扭矩扳手的简单工具来执行。因此，当将新轴承31装配于阀2内侧时，首先需要将该轴承31定位于孔A26内侧，然后通过拧紧螺钉21而重新定位杠杆23，并且最后将杆34和36再次插入于孔35内。之后利用螺母40来固定杆34和36，且替换锁定指示器38。仅在第二阶段可以停用固定装置30，以便防止轴颈20相对于轴线X-X偏心。在图7中，展示了阀的另一实施例，其中光滑轴承31'包括沿径向安置于轴颈20外侧的第一衬里33'和沿径向安置于第一平滑衬里33'外侧的第二衬里32'。更确切而言，第一衬里33'为薄的自润滑环，而第二衬里32'为厚衬套。这个配置的特别特点在于，夹持键34和36不再永久地安装于阀2上，而是在需要时通过操作而装配。已知这种结构特点并不影响到本发明具体的固定装置30的功能，因此前文的描述涵盖这两个实施例中的任何一个。利用未展示的变型，可能将键插入到套管314和322的开口区域中以防止其绕轴线X-X旋转。类似地，可设想到使用单个套管314或322，当促动环304前移时，其被往回推。然而，这种解决方案的效率低于使用两个套管。