用于阀致动器的引导元件和设置有所述引导元件的致动器的制作方法

本发明涉及用于控制阀门的致动器的引导元件。

更具体地，本发明涉及适于沿着卡接机构(glyph mechanism)(其为致动器的一部分)的导轨对销进行支撑和引导的引导元件。本发明还涉及设置有所述引导元件的致动器。

关注的领域是对中型和大型系统(例如，输气管道、输油管道等)的阀门的开启—关断进行控制以及对所述阀门进行调节的领域。

背景技术：

如已知的，在此类型的系统中，开启—关断及控制式的阀门设置有用于例如在紧急状况下开启或关断这些阀门的远程控制措施。

通常，这些阀门的控制交由液压致动器并且可选地交由设置有弹簧的机械系统来完成，所述控制通过一杠杆机构使得阀塞从完全开启的位置通过中间位置转动到完全关断的位置(反之亦然)来实现。

本发明的引导元件能够有效地(但不排他地)应用到阀致动器上。

更具体地，本发明特别适于用在阀塞的操作角度为90°(也被称为“四分之一转”)的阀致动器中。

现有技术的可以应用于这些阀门的示例在专利US 3,671,262中进行了描述。

这些阀门包括与阀塞成一体的阀杆，该阀杆延伸到阀壳的外侧，以连接到致动器上。

致动器通常包括连接到阀杆上的套筒以及与所述套筒一体地转动的一对卡接元件，所述一对卡接元件具有层叠设置并且相互竖直对准的槽。

每个槽中容纳有块状形式的一引导元件，所述引导元件能够与所述槽的侧壁滑动接触。一销在其两端部由两个引导元件支撑。

所述销直接或间接地连接到至少一个液压或气动缸的杆上，或者连接到弹簧容器的杆上，该杆施加推力到该销上，导致引导元件沿所述槽滑动，并且随后使得与套筒成一体的卡接元件和阀杆转动。

现有技术的引导元件通常包括具有两个平直的平行面的单个主体，所述两个平直的平行面所处间距与槽的侧壁之间的距离一致。

所述销容纳于圆筒形的基座中，该基座允许该销与引导元件的主体之间的转动。

现有技术的引导元件的配置因此具有一些问题。

在这些问题中，最相关的问题涉及到引导元件的耐久性，特别地是在引导元件因为相对于槽的侧壁的摩擦而磨损的这种方式下的耐久性。

更具体地，现有技术的引导元件的问题涉及到在一定时长的操作之后，同一侧面的表面上所发生的不均匀磨损。

此问题是已知的，其由于销随着通过致动器产生的推力发生弹性弯曲而造成。

此弯曲尽管很微小，但是会造成引导元件的主体的转动而使得该引导元件的滑动面不再完全地平行于卡接机构的侧壁。

为了更好地理解此现象，图1示意性地示出了现有技术的致动器的一部分，其中销P随着致动器杆R的推力而弯曲。

如能够看到的，杆R的推力导致销从端部(该端部被固定到引导元件G上)朝向中部(致动器的力F施加到该中部)弯曲。

此弯曲使得销P的轴线产生变形，该变形牵涉到了该销直到端部的整个长度。端部的变形则会导致引导元件在卡接机构M的槽A内的转动。

随着引导元件G的主体的转动，滑动面S也转动到了不再与卡接元件的槽的侧壁L相平行的位置。

更具体地，如图1所示，滑动面S仅在有限的区域ZC中保持与侧壁相接触。

应当注意，在该图中，对变形和运动进行了刻意地强调，使得所述现象更容易看到和理解；在实际情况中，这些变形是很微小的，其处于毫米的几十分之一的量级。

除了上述问题以外，卡接元件的侧壁与引导元件的滑动面之间产生的高的压力导致主要接触区域ZC中所述滑动面的过早老化，直至该引导元件不再能使用为止。

事实上，引导元件通常由相对于卡接机构的材料(通常为经过表面处理的钢材)更柔性的材料(通常为黄铜、青铜或其合金，或者为诸如聚四氟乙烯或其衍生物这样的合成材料)制成，或者覆置有所述更柔性的材料。

在引导元件变得过度磨损的情况下，这使得该引导元件被单独地周期性更换，而保留卡接元件，更换该卡接元件的费用则极为昂贵。

引导元件的单独更换，除了购买新部件的花费之外，还涉及拆卸或移除致动器的更多花费，以及为了执行此操作而导致的生产线中的不期望停工。

很清楚：由于所述滑动面的异常磨损，超过必要的对引导元件进行频繁地更换会毫无疑问地导致花费的不期望增加。

此外，在引导元件渐进的磨损过程期间，该引导元件将逐渐失去上面所指出的材料的滑动特性。

由于引导元件与卡接元件的侧壁之间增加的摩擦而导致通过致动器传递的力增加的分散性，这对于通过卡接元件向阀塞传递的扭矩具有负面的影响。

专利EP 2242946 B1描述了一种阀致动器，该阀致动器中的引导元件铰接在可连接到阀致动器装置的滑动件上。所述滑动件通过与致动器壳体成一体的线性引导部沿着直线方向被引导。

由于滑动件(其中设置有用于容纳线性引导部的基座)的尺寸，此类现有技术的致动器具有相对较大的整体尺寸。此外，这些基座和这些线性引导部成为更多的会承受故障和磨损的元件，因此这使得对装置的维护操作复杂化。

此外，此致动器的结构更加复杂，因而相对于如上所述的那些其他的现有技术的致动器会更加昂贵。

技术实现要素：

为此，本发明的目的是提供克服了现有技术的上述问题的阀致动器的卡接元件中的销的引导元件。

因此，本发明的目的是提供一种引导元件，该引导元件允许使得滑动表面的磨损减少，从而使得所述滑动表面的耐久性提高。

本发明的另一目的是提供一种引导元件，该引导元件是结构简单的、低成本的，并且能够利用与现有技术的引导元件所用材料相同的材料制成。

本发明的另一目的是提供一种引导元件，该引导元件能够应用于现有的致动器中，而不需要对致动器进行修改或适配。

本发明的又一目的是提供一种引导元件，该引导元件允许使得要被更换的磨损部件的材料量减少，从而允许维护成本进一步降低。

除了上述目的以外，本发明的目的还在于提供一种阀制动器，该阀致动器更高效、更可靠，且需要维护的频率更低。

这些目的通过具有主体的引导元件来实现，所述主体不同于现有技术的单个主体，而是包括至少两个部分。第一部分能够连接到卡接元件的销上，而第二部分具有与槽的壁滑动接触的滑动表面。根据本发明，这两个部分能够相对运动，使得第一部分不会将在卡接机构的操作期间因销的弯曲而施加的转动传递到第二部分。具有滑动表面的第二部分能够因此保持与槽的侧壁完全接触，即，基本平行于所述槽的侧壁。

在本发明的优选实施方式中，引导元件包括至少三个部分，其中两个部分的每一个具有滑动表面，所述两个部分的滑动表面相对。所描述的引导元件因此用于卡接元件的销在机构运动的两个方向上承受巨大推力的情形中。

为了允许使得引导元件对销的支撑没有窜动或振动，引导元件的所述部分在弧形的支承表面处相互连接，允许使得所述部分在保持相互接触的同时能够在这些部分之间进行相对转动。

本发明因此涉及阀致动器中的销的引导元件，该引导元件在卡接元件的槽中沿滑动方向对销进行支撑和引导，所述引导元件包括中心主体和至少一个侧部，所述中心主体设置有基座，所述基座适于容纳所述销的一部分，所述至少一个侧部具有滑动表面，所述滑动表面适于与所述槽的相应的侧壁滑动接触。

根据本发明，所述中心主体和所述至少一个侧部配置成绕平行于所述滑动方向的轴线相对转动。

所述中心主体因此在绕所述轴线转动的运动上从所述侧部释放。

当所述卡接元件的销因为由阀致动器施加的力而弯曲时，所述中心主体能够与所述销一体地转动，而所述侧部(该侧部相对于所述中心主体转动)则能够保持在最优的操作位置上，在该位置上所述滑动表面平行于所述槽的侧壁。

在本发明的一方面中，所述中心主体可以具有至少一个外支承表面，所述外支承表面至少部分为圆柱表面。圆柱表面的轴线平行于所述滑动方向。所述侧部在其内部面上具有对应的内支承表面，所述内支承表面部分为圆柱表面，并且适于与所述外支承表面转动接触。

这两个表面具有基本相同的半径且共享相同的轴线，并且在基本整个重叠的区域中保持接触，这给所述侧部带来稳定性。

所述中心主体的外支承表面可以在该中心主体的一部分上延伸，或者在该中心主体的整个长度上延伸。

相反，所述内支承表面的张角能够作为引导元件的尺寸的函数而变化，但是其通常介于60°到120°之间。

为了防止所述侧部沿平行于所述滑动方向的方向相对于所述中心主体平移，该引导元件设置有专门的限制机构。

这些限制机构可以包括，例如：两个挡部，即，一个前挡部和一个后挡部。在一变体中，这些挡部伸出到所述内支承表面之外，使得其分别至少部分地重叠在所述中心主体的前部面和后部面上。

在一替代的变体中，所述限制机构可以包括从所述内支承表面伸出的至少一个元件，所述元件适于被插入到形成于所述中心主体的外支承表面上的槽中。

在本发明的另一方面中，所述引导元件包括两个侧部，所述两个侧部设置有相应的滑动表面。所述两个侧部及其相应的滑动表面设置成相对于引导元件的对称面镜像对称。

这样，当作用于所述销上的力的方向朝向毗邻的槽的相应的侧壁推挤一个或另一个滑动表面时，所述引导元件能够进行有效地操作。

第二侧部的转动发生在第二外支承表面上，该第二外支承表面至少部分为圆柱面，并且其轴线平行于所述滑动方向。

根据本发明的另一方面，所述中心主体的两个外支承表面的轴线重合。

这允许使得所述中心主体同时相对于所述两个侧部转动，而不会将力传递到所述两个侧部中的任一个，所述力为诸如绕平行于所述滑动方向的轴线的转矩或者沿所述销的轴线方向的力。

上述目的还通过用于控制阀门的致动器来实现，该致动器包括：

-卡接元件，该卡接元件能够连接到阀塞上；

-销，该销沿所述卡接元件的槽滑动；

-致动装置，该致动装置作用在所述销上，使得所述卡接元件转动；和

-引导元件，该引导元件连接到所述销上，并且容纳于所述槽中，该引导元件能够与所述槽的至少一个侧壁滑动接触。

所述引动元件根据本发明的一个或多个前述特征而制造。

附图说明

如在附图中所示出的，从卡接元件中的销的引导元件的优选但不排他的实施方式的示例说明将更加显而易见本发明的更多特征和优势，其中：

-图2是根据本发明的引导元件的透视图；

-图3是根据本发明的引导元件的分解视图；

-图4是图2的引导元件的剖视图；

-图5是图2的引导元件的俯视图；

-图6是设置有根据本发明的引导元件的致动器的透视图；

-图7是根据图6的致动器的线A-A的剖视图。

具体实施方式

参考附图，总体上用附图标记1指代引导元件，该引导元件包括中心主体10、第一侧部20和第二侧部30。

侧部20、30与中心主体10相分离，并且能够紧靠该中心主体放置，以形成引导元件1的装配体。

当中心主体10与侧部20、30相互连接时，引导元件1具有大致平行六面体的形状。

在一变体中(未示出)，侧部20、30能够被连接到中心主体上，使得所述侧部能够相对于所述中心主体移动或转动。

根据本发明，侧部的数量可以超过两个。

例如，在中心主体10的每侧上可以放置并排的多个侧部，所述侧部部分地或完全地覆盖中心主体10的长度。

在实际中，每个侧部20、30可以为单个元件，或者可以分为多个分离的元件。

中心主体10由前部面10a、后部面10b、侧壁10c、10d、上部面10e以及下部面10f来限定。

在中心主体10中形成有基座11，该基座通常为圆筒形，并且适于容纳卡接机构的销P(图6、7)，将在下面更好地描述。

该基座11沿轴线Z竖直延伸，并且优选地穿过主体10的整个高度。

在中心主体的侧壁10c、10d处，该中心主体10具有相应的第一外支承表面12和第二外支承表面13。这些外支承表面12、13至少部分为圆柱形的表面。

术语“至少部分为圆柱形的表面”指的是由沿着一圆弧的轴线投影来限定的表面，所述圆弧可以具有等于或小于360°的张角。

根据本发明的优选的变体，两个外支承表面12、13共享相同的轴线X。

该轴线X设置成平行于引导元件在卡接机构的槽中的滑动方向。

优选地，外支承表面12、13相对于中心主体10的对称面S(其穿过前述的轴线X)镜像对称。

这些外支承表面12、13可以沿轴线X仅仅在中心主体10的一部分上延伸，或者如在优选的变体中，在该中心主体的整个长度上延伸。

侧部20、30分别包括前部面20a、30a、后部面20b、30b、侧面20c、20d、30c、30d、上部面20e、30e以及下部面20f、30f。

在外侧面20d、30d上形成有相应的平直的滑动表面21、31，所述滑动表面适于与卡接机构的槽的相应的侧壁滑动接触。

为此，侧部20、30优选地由具有低摩擦系数的金属(例如黄铜、青铜或其合金)制成。

替代地，侧部可以由不同的金属制成，并且在滑动表面21、31处设置有覆层或者由合成材料(例如聚四氟乙烯及其衍生物)制成的嵌入体。

中心主体10可以由钢材制成，或者与侧部20、30一样，也可以由黄铜、青铜等制成。

侧部20、30在内侧面20c、30c处连接到中心主体10。

在第一侧部20的内侧面20c上形成有第一内支承表面22；在第二侧部30的内侧面30c上形成有第二内支承表面32。

内支承表面22、32与相应的外支承表面12、13互补，即，这些表面具有相同的曲率半径。

当内支承表面22、32与外支承表面12、13相接触时，这些表面共享相同的轴线X。

如已经提到的，该特征允许中心主体10相对于侧部20、30绕轴线X自由地转动。

在转动期间，内支承表面22、32和外支承表面12、13相互滑动接触。

优选地，侧部20、30的内支承表面22、32的张角α可以作为引导元件的尺寸的函数而变化，但是其通常介于60°到120°之间。

外支承表面12、13的张角大于相应的内支承表面22、32的张角。这样，当侧部20绕轴线X相对于中心主体10转动时，内支承表面可以保持完全重叠在相应的外支承表面12、13上。

例如，外支承表面12、13的张角β介于100°到150°之间。

根据本发明，引导元件设置有限制机构，所述限制机构适于阻挡侧部20、30沿轴线X相对于中心主体10平移。

在优选的实施方式中，所述限制机构包括前挡部23、33和后挡部24、34，这些挡部伸出到内支承表面22、32之外。

这些挡部23、33、24、34被构造成使得所述挡部至少部分地重叠在中心主体10的前部面10a和后部面10b上。

在本发明的一变体中(未在图中示出)，这些限制机构可以包括从内支承表面20、30伸出的至少一个元件，所述元件适于在形成于中心主体10的外支承表面12、13上的竖直槽中滑动。

下面将参考图6和7描述引导元件1的操作，图中示出了用于控制蝶形阀、球阀等的致动器100的一部分。

致动器100包括壳体101，在该壳体中容纳有卡接机构，用附图标记102总体上指代该卡接机构。

卡接机构102包括套筒103，该套筒能够直接地或间接地连接到阀塞(图中未示出)上。

套筒103与一对平行的板104成一体，每个板中形成有槽105。两个板的两个槽105层叠设置并且相互对准。

销106插入到两板104之间，且该销的端部位于槽105处。

该销的每个端部在槽105中由根据本发明的引导元件1所支撑。

更具体地，销106的端部插入到引导元件的中心主体10的基座11中。侧部20、30与槽105的侧壁108充分接触。

在销106上设置有杆107，该杆连接到液压的、机械的或者混合型的致动装置(图中未示出)上。

致动器可选地产生分别用于关断和开启阀门的力F1或F2。

如已经提到的，这些力倾向于使销106弯曲而使得该销成为弧形形状。

随着弯曲，中心主体10由销106的端部驱动旋转。

因此，中心主体10能够相对于侧部20、30转动而保持所述侧部的位置。

引导元件能够因此沿槽滑动，而侧部的滑动表面21、31则完全地平行，并且完全地与槽105的相应的侧壁相接触。

如将显而易见的，本发明的引导元件1达到了预期目的。

由于中心主体与侧部之间相对转动的存在，这些部件绝不会受到卡接机构的销的弯曲的影响(甚至在高变形的状况下)。

这允许使得所述侧部在任何情况下与卡接机构的侧壁滑动接触，从而获得两个表面上均匀的磨损。

这样，可以显著降低与引导元件的更换(其频率更低)相关的花费以及与要求在系统中执行操作的低效相关的花费。

本发明的引导元件还具有简单的结构，其有利于限制制造和实施的成本。

为了说明性和非限制性的目的，已经根据本发明的一些优选的实施方式描述了本发明。本领域技术人员可以找到各种其他的实施方式和变体，所有这些实施方式和变体均落入下面的权利要求的保护范围内。