用于清洁控制阀的阀体的工具的制作方法

本公开内容总体上涉及控制阀，具体而言，涉及用于清洁控制阀的阀体的工具和方法。

背景技术：

过程控制系统通常包括用于控制各种过程参数的各种部件。例如，流体过程控制系统可以包括多个控制阀，用于控制流经系统的流体的流率、温度和/或压力。最终产品取决于这些参数的控制的精确度，而这又取决于控制阀的几何形状和特性。控制阀例如被专门设计和选择以提供特定的流量和压力变化。当这些特性受到损害时，最终产品的质量可能会受到影响。

控制阀通常包括各种部件，诸如阀体，设置在阀体中的阀内件组件(例如，流动控制构件、阀杆、阀座)，以及各种密封元件(例如，垫圈、密封件)，布置在阀内件组件的部件和阀体内的密封表面之间以防止它们之间的流体泄漏。在控制阀的操作期间，通常有必要修理或更换阀内件组件的部件和/或更换一个或多个密封元件。此时，将阀内件组件和密封元件从阀体移除并根据需要进行维修或更换。

为了确保最终产品的质量不受影响，并且为了确保安装在阀体中的任何密封元件正常工作，在从阀体移除阀内件组件和密封元件以进行维修或更换时通常清洁阀体的各种密封表面。通常，这通过使控制阀的操作员单独地手动擦洗每个密封表面来实现。在许多情况下，该清洁过程不能有效且一致地清洁可能难以接近和查看的阀体的密封表面。但即使清洁过程是有效的，该过程也会使操作员暴露于可能存在于阀体中的潜在危险化学品、材料或尖锐部件。另外，该过程可能是耗时的。

技术实现要素：

鉴于通过使控制阀的操作员单独地手动擦洗每个密封表面不能有效且一致地清洁可能难以接近和查看的阀体的密封表面，而且也会使操作员暴露于可能存在于阀体中的潜在危险化学品、材料或尖锐部件的问题，提供了用于清洁控制阀的阀体的工具。

根据本公开内容的第一示例性方面，提供了一种用于清洁阀体的密封表面的工具。所述工具包括：适于设置在阀体中的杆、耦接到所述杆的至少一个清洁元件、以及经由所述杆可操作地耦接到所述至少一个清洁元件的手柄。所述至少一个清洁元件包括至少一个清洁表面，所述至少一个清洁表面适于在所述杆设置在所述阀体中时接合所述密封表面。所述至少一个清洁元件可响应于所述手柄的致动而移动，使得所述至少一个清洁表面清洁所述阀体的所述密封表面。

根据本公开内容的第二示例性方面，提供了一种用于清洁阀体的第一密封表面和第二密封表面的工具。所述工具包括：适于设置在阀体中的杆、耦接到所述杆的第一部分的至少一个第一清洁元件、耦接到所述杆的第二部分的至少一个第二清洁元件、以及经由所述杆可操作地耦接到所述至少一个第一清洁元件和所述至少一个第二清洁元件的手柄。所述至少一个第一清洁元件包括至少一个第一清洁表面，所述至少一个第一清洁表面适于在所述杆设置在所述阀体中时接合所述第一密封表面。所述至少一个第二清洁元件包括至少一个第二清洁表面，所述至少一个第二清洁表面适于在所述杆设置在所述阀体中时接合所述第二密封表面。所述至少一个第一清洁元件和所述至少一个第二清洁元件可响应于所述手柄的致动而移动，使得所述至少一个第一清洁元件和所述至少一个第二清洁元件清洁所述阀体的所述第一密封表面和所述第二密封表面。

进一步根据前述第一和/或第二方面，工具还可包括以下优选形式中的任何一个或多个。

根据一个优选形式，杠杆耦接到手柄和轴。所述杠杆可以包括开口，并且所述杆可以具有可移除地设置在所述杠杆的所述开口中的端部。所述杆可以包括分别与所述杆相对于所述手柄的第一位置和第二位置相对应的第一孔和第二孔，并且可以提供锁定元件，所述锁定元件被配置为可移除地设置在所述第一孔或所述第二孔中以将所述杆分别固定在所述第一位置或所述第二位置。

根据另一个优选形式，至少一个支腿耦接到所述杆并从所述杆向外延伸，所述至少一个清洁元件经由所述至少一个支腿耦接到所述杆。套环可以耦接到所述杆并且可以承载所述至少一个支腿。至少一个第一支腿可相对于所述套环旋转，以使所述至少一个第一清洁元件在与所述阀体的所述第一密封表面间隔开的缩回位置和与所述阀体的所述第一密封表面接合的展开位置之间移动。

根据另一个优选形式，杠杆耦接到所述手柄和所述杆，所述至少一个清洁元件包括具有至少一个槽的套筒，并且所述杠杆包括至少一个向外延伸的突出部，所述突出部被布置为可移除地设置在所述至少一个槽中。

根据另一个优选形式，所述杠杆耦接到所述手柄和轴，所述杠杆包括开口，并且所述杆具有可移除地设置在所述杠杆的所述开口中的端部。

根据另一个优选形式，所述杆包括分别与所述杆相对于所述手柄的第一位置和第二位置相对应的第一孔和第二孔，并且锁定元件被配置为可移除地设置在所述第一孔或所述第二孔中以将所述杆分别固定在所述第一位置或所述第二位置。

根据另一个优选形式，所述至少一个第二清洁元件包括具有基部的套筒，至少一个第二支腿从所述基部向外延伸，所述基部承载所述至少一个第二清洁表面。

根据另一个优选形式，杠杆耦接到所述手柄和所述杆，所述至少一个第二清洁元件包括形成在所述套筒的所述基部中的至少一个槽，并且所述杠杆包括至少一个向外延伸的突出部，所述突出部被布置为可移除地设置在所述至少一个槽中。

根据本实用新型的用于清洁控制阀的阀体的工具，允许控制阀的操作员有效地清洁阀体而不必到达阀体的内部并用手手动地和单独地擦洗阀体的密封表面，使得操作员不暴露于阀体中可能存在的潜在危险化学品，材料或尖锐特征。另外，所公开的工具有助于更加一致且更省时的清洁阀体的过程。

附图说明

图1是根据本公开内容的教导来构造的工具的横截面视图；

图2是图1的工具的杆、套环和第一清洁元件的横截面视图；

图3是图1的工具的第二清洁元件的横截面视图；

图4是图1的工具的控制机构的横截面视图；

图5是图1的工具的锁定元件的横截面视图；

图6是与阀体的示例结合使用但处于预清洁配置的工具的横截面视图；以及

图7类似于图6，但示出了处于清洁配置的工具，其中，该工具可以用于清洁阀体的密封表面。

具体实施方式

本公开内容涉及一种用于在已经移除控制阀的阀内件组件和/或密封元件以进行维修或更换后清洁控制阀的阀体的工具和方法。所公开的工具和方法允许控制阀的操作员有效地清洁阀体而不必到达阀体的内部并用手手动地和单独地擦洗阀体的密封表面，使得操作员不暴露于阀体中可能存在的潜在危险化学品，材料或尖锐特征。另外，所公开的工具和方法有助于更加一致且更省时的清洁阀体的过程。

图1-图5示出了根据本公开内容的原理来构造的工具100的一个示例。因此，工具100通常被配置用于在已从阀体移除控制阀的阀内件组件(包括例如阀座、阀杆和流动控制构件)和控制阀中使用的任何密封元件(例如，垫圈、密封件)以进行更换或维修后，容易、安全、有效且一致地清洁控制阀(例如，滑杆式控制阀、旋转式控制阀或另一类型的控制阀)的阀体。还应当理解，可以想到的是，工具100可以替代地或者也可以用于在控制阀已经投入运行之前并且在已经在其中设置阀内件组件之前，清洁控制阀的阀体。

如图所示，该示例中的工具100通常包括：杆104，耦接到杆104的套环108，由套环108承载的一对第一清洁元件116，耦接到杆104的第二清洁元件120，耦接到杆104的控制机构124，用于控制第一清洁元件116和第二清洁元件120的位置，以及锁定元件128，用于可释放地将工具100锁定在各种位置。在其它示例中，工具100可以包括更多、更少或不同的部件。作为示例，工具100可以仅包括一个第一清洁元件116和/或多个第二清洁元件120。作为另一个示例，工具100可以不包括锁定元件128。

杆104通常适于设置在控制阀的阀体中。如图1和图2所示，杆104 通常沿纵向轴线132从第一端136延伸到第二端140。在该示例中，杆104 具有四个部分—第一部分144、第二部分148、第三部分152、第四部分156，各自都具有矩形横截面。第一部分144限定第一端136并且具有至少在该示例中不带螺纹的外表面。第二部分148具有至少在该示例中带有螺纹的外表面，并且其外径大于第一部分144的外表面的外径。第三部分152具有至少在该示例中不带螺纹的外表面，并且其外径略大于或等于第二部分 148的外表面的外径。第四部分156限定第二端140并且具有至少在该示例中带有螺纹的外表面。在其它示例中，杆104可以不同地成形、确定尺寸或定向，包括更多或更少的部分，第二部分148和第四部分156可以不带螺纹，和/或第一部分144和第三部分152可以带有螺纹。

如图2中最佳示出的，第一部分144具有第一长度L1，第二部分148 具有小于第一长度L1的第二长度L2，第三部分152具有大于第一长度L1和第二长度L2的第三长度L3，第四部分156具有小于第一长度L1、第二长度L2和第三长度L3中的每一个长度的第四长度L4。然而，在其它示例中，第一长度L1、第二长度L2、第三长度L3和第四长度L4可以变化。此外，在其它示例中，杆104的总长度(L1+L2+L3+L4)可以是可调节的，以便适应不同尺寸的控制阀。在一个这样的示例中，第一部分144的长度L1可以通过相对于第二部分148旋转第一部分144而增大或减小。

如图2中最佳示出的，杆104还包括第一孔160和第二孔162，它们分别沿着横向轴线164、166延伸穿过第一部分144的不同部分，横向轴线164、 166垂直于纵向轴线132(并且彼此平行)。第一孔160定位成靠近第一端 136但与第一端136间隔开，而第二孔162定位成更靠近第二端140并且定位成靠近第二部分148但与第二部分148间隔开。如将在下面更详细描述的，第一孔160和第二孔162的尺寸设计成容纳锁定元件128以将杆104，以及更一般地工具100，锁定在相应的期望位置。

仍然参考图1和图2，套环108可移除地耦接到杆104的一部分并从杆 104的一部分向外延伸，使得套环108沿着垂直于纵向轴线132的横向轴线 176从第一端168延伸到第二端172。该示例中的套环108具有主体180，主体180具有内表面，该内表面限定孔口182，孔口182的尺寸设计成容纳杆104的一部分。在该示例中，主体180具有矩形形状的横截面并且主体 180的内表面带有螺纹，使得可以通过将套环108的内表面螺纹接合到杆 104的第四部分156的(带螺纹的)外表面而将套环108耦接到杆104。然而，在其它示例中，套环108可以具有不同的尺寸和/或形状，可以螺纹连接到杆104的不同部分，或者可以以不同的方式耦接到杆104(例如，套环 108可以固定到杆104)。

如图1和图2所示，该示例中的第一清洁元件116采用一对矩形清洁垫(cleaning pad)的形式，这对清洁垫由套环108分别经由一对第一支腿 184承载。每个清洁垫具有外表面186，该外表面186包括并且优选地涂覆有清洁物质，例如金刚砂，其有助于清洁阀体的密封表面。因此，每个第一清洁元件116的外表面186在本文中可以称为相应的第一清洁元件116 的清洁表面。在一些情况下，清洁表面186可以分别可移除地耦接到清洁垫，以使得清洁表面186可以被移除并用新的第二清洁表面186(当原始清洁表面186磨损时)替换，第二清洁表面186包括一种或多种不同的清洁物质(以有效地清洁由不同材料制成的控制阀)，和/或比原始清洁表面186 更大或更小(以便有效地清洁不同尺寸的控制阀)。每个第一支腿184具有第一端188，与第一端188相对的第二端192，以及在它们之间延伸的第一中间部分196和第二中间部分200。每个第一支腿184的第一端188经由销 204可旋转地耦接到套环108，并且每个第一支腿184的第二端192经由销 208固定地耦接到相应的一个清洁元件116。同时，中间部分196、200相对于彼此成角度。

如此布置，第一清洁元件116可相对于套环108分别围绕销204以弧形方式旋转。因此，第一清洁元件116可以在展开位置(图1中示出)和缩回位置(图6中示出)之间朝向或远离纵向轴线132移动，缩回位置至少在该示例中是第一清洁元件116的默认位置。当第一清洁元件116处于展开位置时，第一中间部分196沿着与纵向轴线132同轴的轴线延伸，第二中间部分200沿着以相对于纵向轴线132大约0度至大约90度之间的角度定向的轴线延伸，使得第一清洁元件116从套环108的轮廓径向地向外布置并且沿着平行于纵向轴线132的轴线延伸。然而，当第一清洁元件116 处于缩回位置时，第一中间部分196和第二中间部分200各自沿着相对于纵向轴线132成一定角度定向的轴线延伸，使得第一清洁元件116沿着以相对于纵向轴线132大约0度至大约90度之间的角度定向的轴线延伸，并且每个第一清洁元件116的至少一部分布置在套环108的第一端168和第二端172之间(即，在套环108的轮廓内)。

在其它示例中，第一清洁元件116的数量、形状、尺寸或布置可以变化。作为示例，可以采用一个第一清洁元件116或多于两个第一清洁元件 116，在这种情况下，可以利用一个或多于两个外表面186。此外，在其它示例中，第一清洁元件116可以由套环108经由单个支腿184、多于两个支腿184或一个或多个不同尺寸或形状的物体承载。

如图1和图3所示，该示例中的第二清洁元件120采用套筒的形式，该套筒具有基部250和从基部250向外(图1和图3中向下)延伸的一对支腿254。基部250具有由顶表面251和与顶表面251相对的底表面252限定的矩形形状。底表面252包括并且优选地涂覆有清洁物质，例如金刚砂，其有助于清洁阀体的密封表面。因此，底表面252在本文中也可以称为第二清洁元件120的清洁表面。与清洁表面186类似，清洁表面252可以分别被移除并用不同的清洁表面替换。支腿254各自具有不规则形状，其沿着与纵向轴线132同轴的纵向轴线258延伸，随着腿部254延伸远离基部 250的底面252而变宽，然后在终止于端部262之前逐渐变细。在其它示例中，基部250可以具有不同的形状(例如，圆柱形状)和/或支腿254可以具有不同的形状。

第二清洁元件120还包括孔口266和一对槽270。孔口266沿着纵向轴线268延伸穿过套筒112。孔口266具有第一部分274和第二部分278，第一部分274形成在基部250中并且其尺寸适于容纳杆104的一部分，第二部分278形成在一对支腿204之间并且其尺寸适于容纳杆104的另一部分。如图所示，孔口266的第一部分274的直径小于孔口266的第二部分278 的直径，但不一定是这种情况。一对槽270形成在基部250中，更具体地，形成在基部250的顶表面251中。这对槽270彼此相对地形成，其中一个槽270在第一方向上偏离纵向轴线268，另一个槽270在与第一方向相反的第二方向上偏离纵向轴线268。如图所示，该示例中的每个槽270具有基本上矩形的横截面形状，但是在其它示例中，槽270的形状可以变化(例如，可以是圆柱形的)。

在其它示例中，第二清洁元件120的尺寸、形状或布置可以变化。作为示例，基部250可以具有不同的形状，或者第二清洁元件120可以包括仅一个支腿254，多于两个支腿254，或者一个或多个不同的支腿。作为另一示例，第二清洁元件120可包括多个清洁表面252。作为又一示例，第二清洁元件120可以仅包括一个槽270或可以包括多于两个槽270。

现在参考图1和图4，该示例中的控制机构124包括杠杆300和耦接到杠杆300的手柄304。该示例中的杠杆臂300是L形臂，其沿着横向轴线 308从第一端312延伸到第二端316。在杠杆300中靠近杠杆300的第二端 316处形成孔口320和开口324。孔口320沿着垂直于横向轴线308的纵向轴线328延伸，并且其尺寸适于容纳杆104的一部分。开口324也沿着纵向轴线328延伸，因为开口324在孔320和从杠杆300向外(图4中向下) 延伸的一对突出部332之间延伸或限定。如图所示，开口324的直径大于孔320的直径。因此，开口324的尺寸设计成比孔口320容纳杆104的更大直径部分。该示例中的手柄304是手动致动的手柄，其在靠近杠杆300 的第一端312处耦接到杠杆300，使得手柄304沿着与纵向轴线328间隔开且平行的纵向轴线336从杠杆300向外(图4中向上)延伸。如图4所示，手柄304可以经由延伸穿过手柄304并设置在形成于杠杆300中的孔(未示出)中的杆340或以某种其它方式耦接到杠杆300。

应当理解，控制机构124可以与所示出的不同。杠杆300和/或手柄304 可以例如在形状、尺寸和/或配置上变化。在一些示例中，图1和图4中示出的手动控制机构124可以用自动控制机构代替。在一个这样的示例中，卡盘(chuck)特征可以固定到杆104的第一部分144上，以便于将动力工具或其它自动控制机构附接到杆104。在一些示例中，手动控制机构124可以是可伸展的或可收缩的，以便适应各种设计、各种环境和各种操作员。

如图1和图5所示，该示例中的锁定元件128采用具有轴344的锁定销的形式。轴344具有沿轴线356从第一端348延伸到第二端352的矩形或大致矩形形状。轴344具有在第一端348处的扩大的头部360，以及在第二端352处或附近形成的一对向外突出的鳍部364。鳍部364通常布置成当锁定元件128设置在孔160、162中的一个中时与杆300的一部分干涉地接合，以便将锁定元件128牢固地耦接到杆104(反之亦然)。可选地，锁定销还可以包括夹持元件368(例如，环)，该夹持元件368耦接到扩大的头部360，以便于将锁定销插入期望的孔160、162中并且从孔160、162中移除锁定销。

虽然可以如图1所示地组装工具100的各种部件，但可以理解的是，工具100的部件通常被配置为在已经移除控制阀的阀内件组件以进行更换或维修之后与控制阀的阀体(例如图6和图7中所示的阀体400)相结合地组装。

阀体400通常包括入口404、出口408以及在入口404和出口408之间延伸的流体流动通道412。阀体400通常还包括第一环形密封表面416和第二环形密封表面416。尽管本文未示出，但是第一密封表面416通常布置成容纳阀盖的环形表面，该阀盖未被示出但是当阀内件组件被安装在阀体400 中时承载阀内件组件。第二密封表面420限定环形阀口424，流经流体流动通道412的流体通过该环形阀口424。虽然本文未示出，但是环形阀口424 布置成当阀内件组件被安装在阀体400中时容纳阀内件组件的阀座。

在已经从阀体400移除控制阀的阀内件组件以进行更换或维修之后，工具100的部件可以在预清洁或组装配置下组装在一起，如图6所示。一旦组装好，工具100可以从图6所示的组装配置移到图7所示的清洁配置。当工具100处于图7所示的清洁配置时，工具100可以用于安全、高效、有效且一致地清洁阀体400的第一密封表面416和第二密封表面420。

在该示例中，以如下所述的顺序组装工具100的部件，虽然在其它示例中，但是可以以不同的方式组装这些部件。第一，将第二清洁元件120 松弛地耦接到杆104，具体地是杆104的第二部分148，使得将第二清洁元件120保持在杆104上，并且轴线268与轴线132同轴，但是第一清洁元件116处于其缩回位置。在该示例中，这通过将第二清洁元件120的内表面松弛地螺纹连接到杆104的第二部分148的外表面来实现。第二，将松弛地耦接在一起的杆104和第二清洁元件120设置在阀体400中，以使得第二清洁元件120的清洁表面252抵靠阀体400的第一密封表面416，但第一清洁元件116与阀体400的第二密封表面420间隔开(未示出)。第三，将杆104(其松弛地耦接到第二清洁元件120)耦接到控制机构124，使得轴线132与轴线328同轴并且与轴线336平行但是间隔开。在该示例中，这通过将杆104或控制机构124定位成使得杆104的第一部分144设置在杆300的孔口320中或由杆300的孔口320容纳，并且将锁定元件128设置在(例如，插入到)杆104的第一孔160中来实现，如图6所示。继而，杆104的第二部分148设置在杠杆300的开口324中或由杠杆300的开口 324容纳，并且突出部332与形成在第二清洁元件120中的槽270对准但是间隔开，同样如图6中所示。

在工具100的部件如此组装并且工具100耦接到阀体400的情况下，可以将工具100从图6所示的预清洁配置操纵到图7所示的清洁配置，以清洁阀体400的第一密封表面416和第二密封表面420。应当理解，在该示例中，工具100由工具100的操作员操纵。然而，在其它示例中，可以自动执行一个或多个步骤(例如，通过自动控制机构)。

在任何情况下，工具100最初以紧固(tighten)杆104和第二清洁元件 120之间的连接的方式移动，并且驱动第一清洁元件116朝向阀体400的第二密封表面420并与之接合。在该示例中，这通过以逆时针方向致动(例如，旋转)手柄304，这又使杠杆300和杆104(耦接到杠杆300)以逆时针方向旋转，相对于第二清洁元件120(向上)移动杆104来实现。随着杆 104相对于第二清洁元件120向上移动，第一支腿184的第一端188分别向上、朝向第二清洁元件120的基部250并且沿着第二支腿254的锥形部分移动。该移动将第一清洁元件116从图6所示的缩回位置驱动到图7所示的展开位置。换句话说，该移动驱动每个清洁元件116的清洁表面186朝向阀体400的第二密封表面420并与之接合。手柄304以所描述的方式移动，直到清洁元件116紧密地接合阀体的第二密封表面420为止，使得有足够的压力或力来有效地清洁第二密封表面420。接着，将锁定元件128从第一孔160移除，例如，通过拉动锁定元件128的夹持元件368。随着锁定元件128从杆104移除，可以操纵手柄304，使得从杠杆300延伸的突出部 332朝向第二清洁元件120的槽270移动并进入槽270中，如图7所示。在该示例中，工具100的操作员通过降低手柄304使突出部332朝向槽270 移动并进入槽270中。当突出部332设置在槽270中时，锁定元件128插入到杆104的第二孔162中，从而将控制机构124固定在图7所示的位置。当控制机构124被固定在该位置时，操作员可以以顺时针或逆时针方向旋转手柄304(无论哪个方向提供最佳清洁和/或对操作员最方便)。随着手柄 304旋转，第一清洁元件116的清洁表面186擦洗阀体400的第二密封表面 420，并且第二清洁元件120的清洁表面252擦洗阀体400的第一密封表面 416，从而清洁第一密封表面416和第二密封表面420。

当已经充分清洁了阀体400的密封表面416、420时，工具100可以与阀体400分离并以类似但相反的方式拆卸。具体而言，将锁定元件128从第二孔162移除，这允许操纵杠杆300和手柄304(例如，提升)，使得突出部332从槽270移除并移动远离槽270。锁定元件128转而可以插回到第一孔160中，此时，可以以松开杆104和第二清洁元件120之间的连接的方式移动工具100，并驱动第一清洁元件116脱离与阀体400的第二密封表面420的接合并远离阀体400的第二密封表面420。在该示例中，这通过以顺时针方向旋转手柄304，这又使杠杆300和杆104(连接到杠杆300)以顺时针方向旋转，相对于第二清洁元件120(向下)移动杆104来实现。随着杆104相对于第二清洁元件120向下移动，第一支腿184的第一端188 向下移动，远离第二清洁元件120的基部250。当杆104和第二清洁元件 120之间的连接被充分松开(例如，第一清洁元件116处于其缩回位置)，可以从阀体400移除工具100的部件。移除工具100的部件的过程可以在一个步骤中或在多个步骤中完成(例如，通过首先将控制机构124与杆104 分离，然后从阀体400移除杆104和第二清洁元件120)。

最后，尽管出于清洁阀体400的密封表面416、420的目的而结合阀体 400来实施工具100，但工具100可以用于清洁密封表面416、420中的仅一个、阀体400的其它密封表面、阀体400的其它表面(例如，阀体400 的导向面，例如与第二清洁元件120的周边接合的导向面)、或其它阀体的一个或多个密封表面。例如，当结合其它阀体来实施工具100时，工具100 的部件可以在形状和/或尺寸上变化，以便适应那些不同的阀体(和/或适应不同的阀内件组件)。