专利名称：致动器壳体的制作方法
技术领域：
本公开一般涉及流体控制设备，更具体地说，涉及与置于阀体中的流体调节器一起使用的煅铝的致动器壳体。
相关申请本申请要求已于2004年7月23日提交的美国临时专利申请序列号60/590,741的申请日权益。
背景技术：
过程控制工厂或系统通常采用流体控制设备(例如控制阀、压力调节器等)来控制诸如液体或气体之类的过程流体的流动和压力。一种尤其重要的流体阀应用包括天然气的分配和输送。典型地，天然气分配系统的许多部分被配置为，在相对高的压力下运送或分配相对大量的气体。运送气体时的相对高的压力，会降低输送期望气体量所需要的流速，从而最小化由于管道限制、阀限制等所导致的分配效率损耗(例如压降)。
除了被配置为控制相对高压力的气体之外，天然气分配系统中所使用的流体阀还必须被配置为，最小化或者清除天然气向周围环境或大气中的泄漏。从流体阀泄漏的天然气会导致诸如爆炸、火灾、人员窒息之类的危险状况。
因此，用于控制通过流体阀体的天然气流动的致动器必须被设计为，能够承受与天然气分配有关的高规格的压力。此外，所述致动器必须被设计为，使很少的气体，如果有的话，渗透到或排放到周围大气或环境中。其结果是，用于致动器的壳体被典型地设计为，能提供高强度并且能最小化或者消除气体向大气的渗透或者排放。
被设计为与天然气控制设备(例如压力减少调节器)一起使用的某些致动器壳体，其利用压制的或煅制的钢半壳体。钢致动器壳体提供相对高的强度，并且能在相对长的服务寿命中承受极高规格的压力。而且，钢致动器壳体基本上是无孔隙的(non-porous)，从而不易于使受控的气体渗透到或者排放到大气中。虽然钢致动器壳体针对大范围的控制压力提供了优良的安全、可靠的性能，但是这种钢壳体的成本是令人望而却步的，并且对许多较低压力的气体分配应用来说过于笨重。举例来说，在天然气分配系统中对天然气的控制典型地涉及更接近输送或使用点的较低压力。
铸铝的致动器壳体通常被用来实现在气体分配系统中控制较低压力气体的流体阀。铸铝壳体相对比较便宜，但却通常是多孔的，而且在壳体壁中具有空隙。所述多孔结构和空隙要求使用较高的安全系数(即，最大或突发压力对额定工作压力的比率)，从而需要更大的壁厚度。有些铸铝的致动器壳体设计需要高达4比1的安全系数。所需要的更大的壁厚导致更多的材料的使用，这增加了铸铝壳体的重量和成本。
此外，铸铝壳体的多孔结构需要两半壳体通过二次加工而被密封。一种已知的加工包括，使用诸如粘合剂或者密封剂来化学地浸渍铸铝的半壳体。不过，这种二次加工步骤昂贵并且易于造成一定程度的生产损耗(即，有些部分可能未被充分密封就用在了可装运的阀中)。
图1示出与流体阀一起使用的一示例煅铝致动器壳体。
图2为一使用图1中示例致动器壳体的示例气体阀的剖视图。
图3示出图1中示例煅铝致动器壳体的上半致动器壳体。
图4为图3中上半致动器壳体的详细俯视图。
图5为图3中上半致动器壳体的详细横截面图。
图6示出图1中示例煅铝致动器壳体的下半致动器壳体。
图7为图6中下半致动器壳体的详细俯视图。
图8为图6中下半致动器壳体的详细横截面图。
具体实施例方式
与传统的铸铝致动器壳体相比，此处所描述的示例煅铝致动器壳体可提供重量明显较低的部分。尤其是，制造此处描述的示例煅铝致动器壳体所使用的材料和加工工艺，可产生基本上无孔隙的和非铁(non-ferrous)的，并且较之铸铝致动器壳体基本上更具有延展性的壳体。此处所描述的示例煅铝致动器壳体的充分延伸性(以及该示例壳体的无孔特性)可明显降低设计安全系数(即，该致动器壳体的最大安全压力对额定工作压力的比率)。例如，在设计铸铝致动器壳体时，典型地使用约4比1的安全系数，而对于此处所描述的示例煅铝致动器壳体，可以使用约1.5比1的安全系数。
与此处所描述的示例煅铝致动器壳体相关的降低后的安全系数，使得能够生产较之铸铝壳体具有明显降低的壁厚的铝壳体。而降低后的壁厚度进一步导致这样一种致动器壳体，其较之性能可比的铸铝致动器壳体而言由明显较少的材料组成(并且重量明显较小)。与铸铝致动器壳体相比，除了重量较小之外，此处所描述的煅铝致动器壳体基本上是无孔隙的，因此，不需要二次密封处理(例如已知的铸铝致动器壳体中传统地使用的那种二次密封处理)。
此外，此处所描述的示例煅铝致动器壳体可使用符合美国机械工程师协会(ASME)标准SB 247 CL.T4的材料制成，该材料可以由金属和合金统一编号系统(UNS)标准A92014铝形成。在许多国际市场中，使用这种符合ASME的材料，能够极大简化使用该示例煅铝致动器的应用的批准过程。例如，上述材料(即ASME SB 247 CL.T4)与ASME锅炉编号符合，这极大简化了此处所描述的示例煅铝致动器壳体的批准过程。
现在转到图1，其示出与流体阀一起使用的一示例煅铝致动器壳体100。该示例煅铝致动器壳体100包括上半壳体102和下半壳体104。术语“上”和“下”仅用于区分该致动器壳体100第一半和第二半，并不意图限制使用该示例致动器壳体100的方式。例如，致动器壳体100可以任何期望的方位而被现场固定，以满足特定应用的需要，而且半壳体102和104仍可以被分别称作“上”半和“下”半壳体。
半壳体102和104通过紧固件110而在相应的法兰部106和108处紧密地连接。紧固件110可以为任何适合的紧固机件，例如螺母、螺栓、垫圈等。
如图2所示，下壳体104包括安装法兰部112，其使得致动器壳体100被固定(例如被拧紧)在阀体上。安装法兰部112可包括孔或其它开孔114的图案，该图案使致动器壳体100能够被固定到多个不同阀体中的任何一个上。下壳体104还包括毂部116，如图2中更详细所示，其用于将致动器壳体100对准并连接到阀体、引导阀杆的操作，并且促进将致动器壳体100紧密密封到阀体，等等。
图2是一使用图1中示例致动器壳体100的示例气体阀200的剖视图。图2一般表示示例致动器壳体100与阀体202以及阀杆204之间的示例关系。阀体202和阀杆204可以是任何已知的或者其它适合的阀体和杆，因此这里不再进行进一步说明。如图2所示，可以将隔膜206和隔膜板208置于致动器壳体100中。
图3示出图1中示例煅铝致动器壳体100的上半致动器壳体102。如图3所示，上半致动器壳体102包括围绕法兰部106沿圆周分隔开的多个孔302。第一倾斜壁部304在法兰部106与肩部306之间延伸。肩部306可被配置为用作机械支撑器或制动器，通过该支撑器或制动器可以支撑和/或制动隔膜板208和/或隔膜206。壁部304的深度和角度可以被选择来实现隔膜运动的期望量，和/或控制在使用致动器100(图1)的过程中施加到隔膜206的应力。上半壳体102还包括毂308，其用于引导阀杆204和/或偏置弹簧(未示出)的操作。
图4为图3中上半致动器壳体102的详细俯视图，而图5为图3中上半致动器壳体102的详细横截面图。
图6示出图1中示例煅铝致动器壳体100的下半致动器壳体104。该下半致动器壳体104包括多个开孔602，其被配置为容纳如图1所示的紧固件110。
图7为图6中下半致动器壳体104的详细俯视图，而图8为图6中的下半致动器壳体104的详细横截面图。
在诸如矿井应用的一些应用中，致动器半壳体102和104可以被阳极氧化，从而保护半壳体102和104免于遭受腐蚀等等。
尽管此处已经描述特定的示例方法、装置和制造品，不过本发明的覆盖范围并不局限于此。相反，本发明覆盖了在字面上或者在等同原则下落入所附权利要求书的范围之内的所有方法、装置和制造品。
权利要求
1.一种与阀一起使用的基本无孔隙的非铁的致动器壳体，所述致动器壳体包括第一煅铝壳体部，其具有一环绕在所述第一部周围的第一法兰；和第二煅铝壳体部，其具有一环绕在所述第二部周围的第二法兰；以及在第一和第二法兰的每个中的多个开孔，其中所述第一法兰中的至少一些开孔对应于所述第二法兰中的至少一些开孔，并且其中所述对应的开孔被配置为容纳紧固件，以将所述第一和第二致动器壳体部相连接，从而形成所述致动器壳体。
2.如权利要求1所述的致动器壳体，其中所述第一壳体部进一步包括煅铝制成的第一毂，并且所述第二壳体部进一步包括煅铝制成的第二毂。
3.如权利要求2所述的致动器壳体，其中所述毂被配置为以下之一将所述致动器壳体与阀体对准、引导阀杆的操作或者促进所述致动器壳体与阀体的紧密密封。
4.如权利要求1所述的致动器壳体，其中所述第一和第二壳体部被配置为密封地连接。
5.如权利要求1所述的致动器壳体，其中所述第一壳体部具有背部和倾斜部。
6.如权利要求5所述的致动器壳体，其中所述背部用作隔膜的制动器。
7.如权利要求5所述的致动器壳体，其中所述倾斜部分具有能够达到隔膜运动的期望量的尺寸和倾角。
8.如权利要求1所述的致动器壳体，其中所述第一和第二壳体部是基本上无孔隙的。
9.如权利要求1所述的致动器壳体，其中所述煅铝壳体部由符合美国机械工程师协会(ASME)标准SB 247 CL.T4的煅铝制成。
10.一种与阀一起使用的基本上无孔隙的非铁的致动器壳体，所述致动器壳体包括第一铝壳体部，其具有一环绕在所述第一铝壳体部周围的第一法兰；第二铝壳体部，其具有一环绕在所述第二铝壳体部周围的第二法兰；在每个第一和第二法兰的每个中的至少一个开孔；和至少一个紧固装置，其通过第一和第二法兰的对应的开孔将所述第一和第二法兰相连接，使得当所述铝壳体部被连接时，所述致动器壳体具有小于大约2的安全系数。
11.如权利要求10所述的致动器壳体，其中所述第一铝壳体部和第二铝壳体部由煅铝制成。
12.如权利要求11所述的致动器壳体，其中所述煅铝符合美国机械工程师协会(ASME)标准SB 247 CL.T4。
13.如权利要求11所述的致动器壳体，其中所述铝壳体部包括毂，其将所述铝壳体部与所述阀的其它部分对准。
14.如权利要求10所述的致动器壳体，其中所述第一和第二铝壳体部被密封地连接。
15.如权利要求10所述的致动器壳体，其中所述第一壳体部具有背部和倾斜部。
16.如权利要求15所述的致动器壳体，其中所述背部用作隔膜的制动器。
17.如权利要求15所述的致动器壳体，其中所述倾斜部具有能够达到隔膜运动的期望量的尺寸和倾角。
18.一种与阀一起使用的用于容纳隔膜和隔膜板的致动器壳体，所述致动器壳体包括第一部；环绕所述第一部周围的第一法兰；第二部；环绕所述第二部周围的第二法兰；在第一和第二法兰的每个中的至少一个孔；至少一个紧固装置，其通过第一和第二法兰的对应的孔将所述第一和第二法兰相连接；以及其中所述第一和第二部的形状和厚度被配置为紧密形成所述隔膜和隔膜板的轮廓。
19.如权利要求18所述的致动器壳体，其中所述第一和第二部以及所述第一和第二法兰具有一定的厚度并由一定的材料制成，使得当所述壳体被组装时提供给所述壳体约1.5比1的安全系数。
20.如权利要求18所述的致动器壳体，其中所述第一部进一步包括第一毂，所述第二部进一步包括第二毂，而且所述第一和第二毂由与所述第一和第二部以及所述第一和第二法兰相同的材料制成。
21.如权利要求20所述的致动器壳体，其中所述毂被配置为促进将所述壳体与所述阀的其它部分对准。
22.如权利要求18所述的致动器壳体，其中所述第一和第二部被密封地连接。
23.如权利要求18所述的致动器壳体，其中所述第一部具有背部和倾斜部。
24.如权利要求23所述的致动器壳体，其中所述背部用作所述隔膜的制动器。
25.如权利要求23所述的致动器壳体，其中所述倾斜部具有能够达到隔膜运动的期望量的尺寸和倾角。
全文摘要
针对非铁的致动器壳体(100)公开了方法和装置，该致动器壳体与阀一起使用并且基本上是无孔隙的，所述壳体用于容纳隔膜(208)和隔膜板。该致动器壳体包括煅铝的第一部(102)和第二部(104)，以及分别环绕在该第一和第二部周围的第一法兰(106)和第二法兰(108)。每个所述法兰均进一步具有至少一个开孔。而且，具有至少一个紧固装置(110)，其通过第一和第二法兰的对应的开孔将所述第一和第二法兰相连接。
文档编号G05D16/06GK1985117SQ200580023572
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月20日 优先权日2004年7月23日
发明者保罗·理查德·安德森, 约瑟夫·大卫·弗劳尔, 小詹姆斯·里曼·格里芬, 道格拉斯·克里格·普范茨, 安德鲁·贾德·卢肯斯迈耶, 丹尼尔·冈德·罗珀, 加里·林恩·斯考特 申请人:费希尔控制产品国际有限公司