专利名称：阀行程指示器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及阀，更具体地讲，涉及阀行程指示器。
背景技术：
在许多工业中，将阀用于控制液体和气体的流动。许多阀是自动化的，从而能够从远处，例如通过计算机控制系统打开和关闭阀。因此，许多这种阀只能通过人工定期检查，例如，一年检查一次，或在解决阀操作问题的同时检查。阀行程指示器已被用在许多阀系统中，指示阀是否打开、关闭或部分打开。这些阀行程指示器通常位于用于将阀连接到诸如致动器之类的控制机构的轭的开口部分。
发明内容
根据本发明的一个实施例，描述一种与控制阀结合的阀行程指示器。该阀行程指示器包括显示阀指示器刻度尺上位置的指示器部分。该阀指示器刻度尺代表阀塞相对于阀座的位置，以指示控制阀是否打开、部分打开或是关闭。该阀行程指示器还包括以预定的断开力固定到阀塞杆上的保持部分。对此断开力进行选择，以在控制阀正常操作期间防止指示器相对于阀杆运动，而在超过该断开力时允许阀行程指示器相对于阀杆运动。本发明具有各种不同的技术优点。本发明的各实施例可以提供这些技术优点的全部、一些或没有这些技术优点。一个技术优点是通过沿阀塞杆滑动指示器不用工具就能在阀杆上人工操纵阀行程指示器。例如，可以对断开力进行选择，使得人能够将阀行程指示器与阀指示器刻度尺对准，或完全拆除阀行程指示器，而不使用工具。另一个技术优点是，如果在靠近阀行程指示器或阀指示器刻度尺处遇到障碍，阀行程指示器能够相对于阀杆移动。此外，通过使用铸造成阀和/或轭的一部分的阀指示器刻度尺，来代替使用带有固定到阀杆的阀行程指示器的、分离的可调节指示器刻度尺，可以降低制造成本。
通过以下结合附图所作的详细说明，可以对本发明有更好的理解，其中图1是图示根据本发明一个实施例的阀的横截面图；图2是图示与根据本发明一个实施例的阀关联的阀行程指示器的进一步细节的横截面图；图3是根据本发明一个实施例的阀行程指示器的横截面图；图4是根据本发明一可选实施例的阀行程指示器的横截面图；图5是根据本发明另一可选实施例的阀行程指示器的俯视图；以及图6是根据本发明再一个可选实施例的阀行程指示器的横截面图。
具体实施例方式
图1是图示根据本发明一个实施例的控制阀组件10的横截面图。控制阀组件10可以包括阀12和致动器14(局部示出)。
阀12可以包括阀体20和包含连接到阀杆26上以控制液体和气体之类材料流动的阀塞24的可动操作器22。此外，阀体20包括阀填料箱28和阀填料29，以建立阀杆26的流体密封和导向表面。如本领域技术人员所知道的那样，阀杆一般抛光到大约4微米Ra(算术平均值)的光洁度，以减小阀填料的损坏和提高控制阀组件的使用寿命。
阀杆26被机械连接到(未示出)致动器14上，致动器14向阀杆26施加轴向力，以控制阀塞24相对于阀座30的相对位置。阀塞24的相对位置在控制阀组件10内产生可变的孔，以调节和控制流过控制阀组件10的流体。如本领域技术人员所知道的那样，致动器14施加的轴向力可以由供给惯用的弹簧和膜片致动器的压缩空气提供。在一个实施例中，阀杆26包括具有通常为平滑表面的总体上为圆柱形的杆。在一个实施例中，阀塞杆26的外径是0.375英寸，并且外径的可选范围是从0.375英寸到2英寸。
致动器轭(yoke)32中的轭开口31提供到阀杆26和阀行程指示器34(将在下面进行更详细的说明)的通路。在一个实施例中，轭开口31的高度是1英寸到2英寸，宽度是2英寸到3英寸。作为选择，轭开口31的高度范围可以从1英寸到26英寸，宽度范围可以从2英寸到7英寸。
指示器刻度尺36构成控制阀组件10的一部分，该部分与阀行程指示器34一同使用，以指示阀12是否打开、半开或是关闭。在一个实施例中，指示器刻度尺36可以具有在内表面38上的分度或标记，以近似地量化阀塞24相对于阀座30的相对位置。阀行程指示器34包括可动地连接到阀杆26的总体上为圆形的元件。结合图2至6说明阀行程指示器34的各种不同实施例。
如本领域技术人员所理解的那样，阀12是通过沿阀杆26限定的纵轴线40，轴向滑动阀杆26来打开和关闭的。随着阀杆26从阀体20离开，向上拉动阀塞24并打开阀12。随着阀杆26向阀体20移动，向下推动阀塞24并关闭阀12。阀杆26的运动将改变阀行程指示器34相对于指示器刻度尺36的位置。阀行程指示器34相对于指示器刻度尺36的位置，提供对阀塞24在阀12中的相对位置的可见的和/或机械的指示。此外，可以使用阀行程指示器34来确定阀12的状态。如果阀行程指示器34不对应于指定的行程，那么它可以指示控制阀组件10内产生了保养或操作问题。例如，可以将阀12设定在仅允许使用阀流通能力的一部分的，例如30％的部分打开位置。随着阀12的使用，阀12的磨损会改变获得希望的流量所需的阀塞24的位置。技术人员可以通过视觉、机械、电子或其它方式检查阀行程指示器34。例如，如果技术人员注意到阀行程指示器34没有指示对应于30％流量的位置，那么技术人员可以断定阀塞24已经受到腐蚀，因此需要维修或更换。
用于阀控制的自动化系统需要相对于自动化系统控制的各个阀校准。例如，通用控制和监测系统可以用于控制不同大小的阀。可以使用阀行程指示器34来校准该自动化系统。例如，技术人员可以通过视觉或机械方式确定特定阀的阀行程指示器34的位置，并且将该信息通知负责校准用于控制该特定阀的自动化系统的另一个技术人员。
图2是图示根据本发明一个实施例的阀行程指示器34的进一步细节的横截面图。阀行程指示器34进一步包括指示器部分50和保持部分52。
指示器部分50包括带有从中通过的中心开口的通常为圆锥形的盘。指示器部分50进一步包括用于指示阀塞24相对于指示器刻度尺36的当前位置的阀行程指示器34的部分。
在一个实施例中，指示器部分50进一步包括空腔54。保持部分52可以放置在空腔54内，并且保持在空腔54内。保持部分52可以通过摩擦力保持在空腔54内，和/或将保持部分52设计成使得它在指示器部分50相对于阀杆26运动过程中通常不能从空腔54逸出。
保持部分52包括可以操作以可动地将指示器部分50连接到阀杆26的阀行程指示器34的部分。在一个实施例中，保持部分52可以包括在指示器部分50与阀杆26之间提供摩擦连接的元件，例如O形环。可以对保持部分52进行选择，使得阀行程指示器34在阀杆26的正常使用和操作过程中能够相对地固定在阀塞杆26上，同时允许阀行程指示器34响应于作用在阀行程指示器34上的预定水平的力而移动。可以利用适当的标准确定此力的水平。例如，可以选择力的水平，以允许通过人工不用工具移动阀行程指示器34，而不允许阀行程指示器34在阀杆26的正常操作过程中移动。在一个实施例中，需要大约4-25磅的力使得阀行程指示器34相对于阀杆26移动，但是也可以使用其它适当的力的水平。
在操作中，将阀行程指示器34与指示器刻度尺36初始对准。例如，可以将阀12完全关闭，并且人工将阀行程指示器34与指示器刻度尺36上的完全关闭的标记对准；不过，可以使用任何适当的技术来对准阀行程指示器34和指示器刻度尺36。当阀行程指示器34随阀杆26运动时，可以将指示器部分50的锥形末端与指示器刻度尺36上的标记一同使用，以确定阀12是否打开、关闭或者仅是部分打开。允许人工对准，例如，通过现场的人对准阀行程指示器34，来提供改进的功能性，并降低阀12的成本。
随着阀杆26向上和向下运动以打开和关闭阀12，阀行程指示器34相对于指示器刻度尺36向上和向下运动。阀行程指示器34相对于指示器刻度尺36的位置，提供阀12的状态的可见的和/或机械的指示。例如，目视检查阀12状态的技术人员可以看到阀12是打开、关闭或部分打开。
一种传统的阀行程指示器涉及将槽(groove)蚀刻到阀杆上，然后将指示器刻度尺与槽对准。这种技术增加了阀的成本，因为需要通常要求使用螺丝刀或其它工具对准的、分离的可动指示器刻度尺。相反，阀行程指示器34的一个实施例可以允许人通过将阀行程指示器34在光滑的阀杆26上滑动到适当的位置，并且依靠阀杆26与保持部分52之间的摩擦力将阀行程指示器34固定到位，而不用工具校准行程指示器34。此外，阀行程指示器34可以允许将指示器刻度尺36形成为阀12和/或致动器14的一部分，这能够通过取消传统设计的分离的可动指示器刻度尺的使用和制造，降低阀12的成本。
由于阀行程指示器34是可动地连接到阀杆26的，因此也可以提高控制阀组件10的分解简易性。更具体地说，当把可动操作器22从控制阀组件10拆除时，可以不用工具容易地沿阀杆26滑动阀行程指示器34。在重新组装过程中，可以将阀杆26穿过保持部分52重新插入到阀12中，然后将阀行程指示器34相对于指示器刻度尺36重新对准。
此外，阀行程指示器34可以减小操作控制阀组件10的技术人员受到伤害的可能性。如本领域技术人员所知道的那样，传统的阀行程指示器是刚性地连接到阀杆上的，并且在技术人员对阀进行操作时可能会夹住技术人员的手或手的一部分。相反，阀行程指示器34通过在阀杆26上滑动，可以避免技术人员的手的伤害，而不是对手造成损害。更具体地说，由于阀行程指示器34是可动地连接到阀杆26的，因此，如果阀行程指示器34在其路途中遇到障碍物，阀行程指示器34可以开始沿阀杆26滑动，而不是压碎障碍物。例如，障碍物可以包括冰之类积累的碎片，或位置发送器或压力调节器之类的不适当安装的阀附件。此外，阀行程指示器34通过响应障碍物沿阀杆滑动，而不是撞击障碍物并且可能由于撞击损伤控制阀组件10，从而可以延长控制阀组件10的操作寿命。
图3是根据本发明一个实施例的阀行程指示器34的横截面图。在一个实施例中，指示器部分50具有1.5英寸的外径和0.8英寸的内径。作为选择，指示器部分50可以具有从1.5英寸至7英寸的外径，和从0.375英寸至2英寸的内径。锥度在相对靠近内径处开始，并且向外径逐渐减小。在一个实施例中，指示器部分50的锥形部分从外径延伸0.7英寸。指示器部分50高度是0.21英寸，并且高度在锥形部分的端部减小到0.06英寸。作为选择，指示器部分50可以具有从0.21英寸到0.5英寸的高度范围，并且锥形边缘部分可以具有范围从0.05英寸至0.1英寸的高度。在一个实施例中，指示器部分50具有稍小于轭开口31的内径的外部长度，使得指示器部分50的边缘靠近指示器刻度尺36。例如，如果轭开口31的内径是2英寸，那么指示器部分50可以具有稍小于2英寸的外径，以便能够更容易地确定指示器部分50相对于指示器刻度尺36的位置。
空腔54具有0.673英寸的外径，0.5英寸的内径，和0.135英寸的高度。作为选择，空腔54可以具有范围从0.673英寸至2.2英寸的外径，范围从0.5英寸至2英寸的内径，和范围从0.135英寸至0.145的高度。
指示器部分50可以根据阀行程指示器34要使用的环境、价格和其它适当标准，用任何适当的材料制造，例如塑料或金属制成。在一个实施例中，指示器部分50由紫外线稳定化的丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)制成。作为选择，指示器部分50可以由黄铜、铝或其它适当金属或塑料制成。一般地，可以根据阀12预期的使用环境选择指示器部分50的材料，以延长指示器部分50的寿命。例如，指示器部分50可能暴露于诸如腐蚀性和非腐蚀性流体、极端温度、高或低的湿度水平、雨雪和臭氧之类的环境因素。
在一个实施例中，保持部分52包括O形环。根据阀杆26的直径选择保持部分52的外径、材料和厚度，以便保持部分52在阀杆26的正常操作过程中，能够以足够的力抓住阀杆26，以支撑指示器部分50和保持指示器部分50相对于阀杆26的位置。也可以选择保持部分52的外径、材料和厚度，使得在拆卸过程中，保持部分52不会以过大的力抓住阀杆26，该过大的力会妨碍人不用工具移动指示器部分50，或妨碍从阀12中取出阀塞杆26。在这个实施例中，保持部分52具有0.5英寸的内径、0.6875英寸的外径和0.09375英寸的横截面直径，并且由肖氏硬度A70(70durometer-shore-A)的腈制成。作为选择，保持部分52可以具有从0.480英寸至2英寸的内径，0.6875英寸至2.1875英寸的外径，0.09375英寸至0.106英寸范围的横截面直径，并且可以由含氟弹性体、乙烯-丙烯或具有能够适应诸如臭氧和极端温度变化之类的预期环境因素的适当硬度的任何适当橡胶类材料制成。
在另一个实施例中，阀行程指示器34可以包括能够在阀杆26与阀行程指示器34之间提供静压配合(interference fit)的通常为均质材料的零件。由于用于形成指示器部分50的材料提供了相对于阀杆26的静压配合，并且指示器部分50构成整个阀行程指示器34，因此，这个实施例可以不使用保持部分52和空腔54。例如，指示器部分50可以包括单件的硬橡胶，例如肖氏硬度A 90(90durometer-shore-A)乙烯-丙烯。指示器部分50可以由一个或多个适合于连接在一起的单独件形成。在这个实施例中，可以为指示器部分50选择适当的材料，这种材料可提供足够的摩擦力，以允许阀行程指示器34能够如上所述地操作。
此外，阀行程指示器34与光滑的阀杆一同使用，可以避免损伤光滑的阀杆。例如，在一个实施例中，可以将阀杆抛光到4微米Ra的光洁度。更具体地讲，当遇到障碍物时和当把阀杆26从阀12中取出时，通过沿阀杆26滑动阀行程指示器34，避免损伤阀杆26。当光滑的阀杆被划伤、刻痕或受到其它损伤时，光滑阀杆的损伤可能会在正常操作过程中损伤阀。例如，随着阀杆进出阀，刻痕的光滑阀杆可能会损伤阀中的填料，并且损伤的填料可能造成阀泄漏。
图4是根据本发明一个实施例的阀行程指示器34的横截面图。根据本发明的一个实施例，保持部分52可以选择地包括定位螺钉56。定位螺钉56布置成穿过指示器部分50，垂直于阀杆26，并且可动地将指示器部分50连接到阀杆26。更具体地讲，通过将定位螺钉56拧紧到阀杆26，能够将指示器部分50可动地连接到阀杆26。由定位螺钉56的拧紧度，可以确定移动阀行程指示器34所需的力量。定位螺钉56可以包括适合于在围绕阀行程指示器34环境下使用的适当定位螺钉，例如，尼龙镶顶的塑料定位螺钉或其它适当的紧固件。
图5是根据本发明一个实施例的阀行程指示器34的俯视图。在这个实施例中，指示器部分50进一步包括沟槽(channel)60。沟槽60可以包括从指示器部分50的外缘延伸到内缘，并且从指示器部分50的顶部延伸到底部的适当尺寸的切口。沟槽60的尺寸可以根据指示器部分50的外径的希望的可调节量来确定。例如，设计与各种不同直径的阀杆26一同使用的指示器部分50可以具有使得指示器部分50能够配合不同尺寸的阀杆26的足够宽度的沟槽60。
在一个实施例中，保持部分52可以包括第一凸缘62、第二凸缘64和挤压元件66。第一和第二凸缘62和64包括指示器部分50的、能够接收挤压元件66的延伸部分。挤压元件66包括可以拉紧第一和第二凸缘62和64，减小指示器部分50的内径，从而使得指示器部分50能够抓紧阀杆26的适当元件。在一个实施例中，挤压元件66包括螺钉。作为选择，挤压元件66可以包括用于可调节地靠拢凸缘62和64的适当元件。在这个实施例中，通过拉紧挤压元件66，保持部分52将指示器部分50可动地连接到阀杆26。
通常，传统的阀行程指示器是结合较大的阀组件设计的。随着阀组件变小，使用不同设计的阀行程指示器是更适当的。例如，阀行程指示器34可以用于相对较小的控制阀组件10。
图6以单片(single-piece)的阀行程指示器134的形式，显示本发明的再一个可选实施例。单片的阀行程指示器134可以使用注模工艺进行制造，并且可以由热塑性橡胶制成，例如可以从美国俄亥俄州的阿克伦地区的先进弹性体系统公司获得的Santoprene blend 121-87。
通过由热塑性橡胶形成单片的阀行程指示器134，可以使用单片的阀行程指示器134和阀杆26之间的静压配合将单片的阀行程指示器134保持在阀杆26上所需要的位置。
单片的阀行程指示器134可以包括指示器部分150，该指示器部分包括与环形圆筒状的保持部分152整体形成的大致圆锥形盘。环形圆筒状的保持部分152可以形成这样的尺寸和形状，以便包括大小合适的内径尺寸，这样，当保持部分被设置在阀杆26上时，保持部分与阀杆26将具有过盈。例如，如果阀杆26具有半英寸的直径，那么，环形圆筒状的保持部分152可以具有大约0.475英寸到大约0.480英寸的内径、大约0.67英寸的外径和大约0.39英寸的总体高度。指示器部分150可以在指示器部分150与环形圆筒状的保持部分152的外径相接处的附近，具有大约0.14英寸的厚度，并且指示器部分150可以在指示器部分150的圆周上，直径从大约0.85英寸开始逐渐变化到0.6英寸的厚度。指示器部分可以具有大约1.5英寸的总直径。环形圆筒状的保持部分152可以包括上部内边缘部分154和下部内边缘部分156，每个部分具有大约0.3英寸的曲率半径。
为了沿着阀杆26移动单片的阀行程指示器134，使用者可以抓住指示器部分150，并且如图6中箭头158所示的那样略微旋转或者摇动单片的阀行程指示器134。单片的阀行程指示器134的旋转运动，允许阀杆26和单片的阀行程指示器134之间摩擦的减小，以便获得摩擦的充分减小，从而允许将单片的阀行程指示器134移动到阀杆26上所需要的位置。
在不脱离权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下，可以对本发明进行其它的改变、替代和变换。
权利要求
1.一种阀行程指示器，包括可以操作以指示阀指示器刻度尺上的位置的指示器部分；和固定地连接到该指示器部分和可动地连接到阀杆上的保持部分，该保持部分形成为与该阀杆有静压配合的大小和形状，从而在该阀杆运动过程中将该指示器部分固定地连接到该阀杆上，并且响应于作用在指示器部分上预定水平的力将该指示器部分可动地连接到该阀杆上。
2.根据权利要求1所述的阀行程指示器，其中该保持部分与该指示器部分形成为一体。
3.根据权利要求1所述的阀行程指示器，其中该保持部分由热塑性橡胶材料形成。
4.根据权利要求1所述的阀行程指示器，其中该保持部分具有环形圆筒形状。
5.一种阀行程指示器，包括用于指示阀指示器刻度尺上的位置的装置；用于将该阀行程指示器保持在阀杆上的装置，该保持装置可以操作，以在该阀杆运动过程中将该阀行程指示器固定地连接到该阀杆上，并且响应于作用在该阀行程指示器上预定水平的力，将该阀行程指示器可动地连接到该阀杆上。
6.一种沿着阀杆移动阀行程指示器的方法，该阀行程指示器被安装在该阀杆上，该方法包括抓住该阀行程指示器；相对于该阀杆摇动该阀行程指示器，并且在摇动该阀行程指示器的同时，沿着该阀杆移动该阀行程指示器。
全文摘要
本发明描述了一种阀行程指示器。指示器部分(34)指示阀指示器刻度尺(36)上的位置。保持部分被固定地连接到指示器部分(34)上，并且可动地连接到阀杆(26)上。该保持部分在阀杆(26)运动过程中将指示器部分(34)固定地连接到阀杆(26)上，并且响应于作用在指示器部分(34)上的预定水平的力，将指示器部分(34)可动地连接到阀杆(26)上。
文档编号F16K37/00GK1738988SQ200380108655
公开日2006年2月22日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年1月29日
发明者迈克尔·K·洛弗尔 申请人:费希尔控制产品国际有限公司