阀杆连接器和流体控制设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型整体涉及阀杆力测量设备，并且更具体地涉及具有集成的杆力测量设备的阀杆连接器。
【背景技术】
[0002]测压单元或应变计传感器是在各种工业中通常使用的示例性的力测量设备。抗剪腹板测压单元或应变计设计或配置一般用于大力水平的测压单元中。在测压单元或应变计传感器中的重要的组件通常是弹簧元件。一般地说，弹簧元件的功能是作为对所施加的负载的反作用。定义暗示假设弹簧元件的计量区域中的应变水平以线性弹性方式响应于所施加的负载。换句话说，理想的传感器的特征将在于应变与负载之间的不变的比例关系。参见测量集团公司的 Strain Gage Based Transducers, Chapter 2, “Load Cells”(1998)。
[0003]更具体而言并且如图1A中所示的，测压单元或应变计的基于抗剪腹板的弹簧元件可以采取悬梁的形式，该悬梁已被设计为具有大的横截面以最小化偏转。在梁的截面A-A处，在侧面中已机器制造了凹部，使得在中央留下相对薄的腹板。由负载施加的剪力的大部分由腹板承载，而由法兰抵抗烧矩(bending moment)。
[0004]现在参考图1B，其描述了横截面A-A，以及在该横截面中剪应力和弯曲应力分布。在弯曲应力为零的中性轴(neutral axis)处，在腹板上的应力的状态是沿垂直方向和水平方向作用的纯剪力中的一个。
[0005]抗剪腹板弹簧元件不限于悬梁配置。例如，图1C示出了由于在两个末端的弯曲或切削部分的简单支撑梁。换句话说，图1C描述了横梁配置中的双抗剪腹板，其被设计为消除离轴和侧向负载的影响。
[0006]可应用于所有测压单元弹簧元件的多个设计考虑包括:(I)在额定负载上计量区域中的合适的应变水平；(2)在应变计量区域中统一的应变分布；(3)在弹簧元件的其余部分的较低应变水平；(4)单片(一件式)构造；(5)易于机器加工和计量安装的设计；(6)弹簧元件偏转；和(7)热考虑。参见测量集团公司的Strain Gage BasedTransducers, Chapter 2, “Load Cells”(1998)。
[0007]在核电厂和其他阀设施中，希望能够独立验证由致动器对阀杆上施加的力或负载，以允许更精确的诊断。多个技术方案可用。一个是在阀杆上直接安装已知的应变计或测压单元。然而，该过程耗费时间并且需要特殊的化学物质和技术来实现一致的、准确的计量安装。测量的力值必须根据阀杆的材料的特性推断出，并且没有由于环境温度或蠕变而做出修正的措施。
[0008]第二种方法涉及购买已经在内部安装应变计的阀杆。该方法允许校准以及在测压单元配置中常见的许多补偿特征，但是对于被焊接到阀塞上的杆不可行。另外，定制杆配置的成本较高。
【实用新型内容】
[0009]可以看出，上述已有方案对于安装有应变计或测压单元的阀杆设计具有诸多的材料和性能限制。针对上述问题，提供了本实用新型的方案。
[0010]根据第一示例性方面，提供了一种阀杆连接器，其特征在于，包括:第一半部和固定到该第一半部的第二半部，第一半部和第二半部中的每一个均包括被适配为接收致动器的一部分的顶部部分和被适配为接收阀杆的一部分的底部部分；设置在第一半部和第二半部的每个顶部部分中的一对切除部分，每对切除部分具有设置在第一半部和第二半部的中心的左边的第一切除部分和设置在第一半部和第二半部的中心的右边的第二切除部分；设置在第一半部和第二半部的每个底部部分中的第三切除部分；设置在第一半部和第二半部的每个上的一对抗剪腹板安装位置，每对抗剪腹板安装位置包括设置在第一切除部分与第三切除部分之间的第一位置以及设置在第二切除部分与第三切除部分之间的第二位置；以及设置在第一半部和第二半部的每个抗剪腹板安装位置中的力测量设备，其中，每个抗剪腹板安装位置具有可由所述力测量设备测量的剪应变，并且所述第一切除部分、第二切除部分和第三切除部分中的至少一个产生靠近每个抗剪腹板安装位置的弯曲梁以将偏转最小化。
[0011]在一种实现中，第一半部和第二半部的顶部部分和底部部分中的每一个均包括螺纹部分，以允许所述致动器与所述阀杆之间的连接。
[0012]在一种实现中，所述力测量设备是应变仪，并且每个应变仪与杆力方向成近似45度角安装在每个抗剪腹板安装位置中，以测量所述阀杆的剪应变。
[0013]在一种实现中，该阀杆连接器进一步包括设置在第一半部和第二半部的每个的顶部部分上的第一对孔洞和设置在第一半部和第二半部的每个的底部部分上的第二对孔洞，每个孔洞被适配为接收用于将第一半部固定到第二半部的紧固件。
[0014]在一种实现中，每个弯曲梁和每个抗剪腹板安装位置设置在孔洞外部，以允许第一半部和第二半部被固定在一起而不改变该抗剪腹板安装位置上的应力。
[0015]在一种实现中，紧固件包括螺栓、螺母、钉子、销或能够将第一半部固定到第二半部的其他紧固件。
[0016]在一种实现中，每个抗剪腹板安装位置是具有长度并且沿该长度具有均匀的应变分布的凹处。
[0017]在一种实现中，第一半部和第二半部进一步包括侧边缘，并且其中，第一切除部分和第二切除部分中的每一个均是设置在第一半部和第二半部的每一个的侧边缘中的狭缝。
[0018]在一种实现中，所述第三切除部分是设置在第一半部和第二半部的每一个的底部部分中、靠近第一半部和第二半部的中心的狭缝。
[0019]在一种实现中，所述第三切除部分进一步包括设置在第一半部和第二半部的中心的左边的第一末端和设置在第一半部和第二半部的中心的右边的第二末端，并且所述第一切除部分设置在所述第三切除部分的第一末端上方，并且所述第二切除部分设置在所述第三切除部分的第二末端上方。
[0020]在一种实现中，所述第一切除部分和所述第二切除部分位于所述第三切除部分的相对的末端。
[0021]根据第二示例性方面，提供了一种流体控制设备，其特征在于，包括:致动器；具有阀杆的阀组件；以及可移除地设置在所述致动器与所述阀杆之间并且将所述致动器连接到所述阀组件的阀杆连接器，所述阀杆连接器包括:主体，所述主体包括第一半部和固定到该第一半部的第二半部，第一半部和第二半部中的每一个均包括用于接收所述致动器的一部分的顶部部分和用于接收所述阀杆的一部分的底部部分；设置在第一半部和第二半部中的多个切除部分；设置在所述多个切除部分之间的一对凹处；以及设置在所述主体的第一半部和第二半部的每个凹处中的应变仪；其中，所述多个切除部分产生靠近每个凹处的弯曲梁，以将偏转最小化，并且每个凹处产生具有可由所述应变仪测量的剪应变的抗剪腹板安装位置。
[0022]在一种实现中，所述主体进一步包括多个孔洞，每个孔洞被适配为接收用于将第一半部固定到第二半部的紧固件。
[0023]在一种实现中，所述多个孔洞包括设置在第一半部和第二半部的每个的顶部部分上的第一对孔洞。
[0024]在一种实现中，所述多个孔洞还包括设置在第一半部和第二半部的每个的底部部分上的第二对孔洞。
[0025]在一种实现中，所述多个切除部分包括设置在第一半部和第二半部的每个顶部部分中的一对切除部分，每对切除部分具有设置在所述主体的中心的左边的第一切除部分和设置在所述主体的中心的右边并且邻近所述第一切除部分的第二切除部分。
[0026]在一种实现中，所述多个切除部分还包括设置在第一半部和第二半部的每个底部部分上的第三切除部分，每个第三切除部分设置在所述主体的中心的下方。