具有补偿致动器的阀操作器组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阀以及手动操作阀的领域，例如闸阀、控制或调节阀或节流阀。更具体 地说，本发明涉及一种用于闸阀的阀操作器组件。
【背景技术】
[0002] 阀用于各种行业来控制流体的流动。特别地，闸阀广泛用于石油和天然气工业，以 在生产的不同阶段控制所产生的流体的流动。用于该行业的大多数闸阀包括的阀体具有纵 向流动孔以及与该流动孔相交的的横向闸腔(gate cavity)。闸具有的闸开口横向延伸穿 过其中，设置在闸腔中。阀杆被提供用于在打开位置与关闭位置之间移动闸，其中在打开位 置闸开口与流动孔对齐，其中在关闭位置，闸开口从流动孔偏移。阀体的闸腔由具有阀杆从 中穿过的轴向孔的阀盖覆盖。
[0003] 这样的闸阀与阀操作器组件相关，用于选择性地向上和向下驱动阀杆，以便关闭 和打开闸阀。闸阀可被手动致动。在这种情况下，阀操作器组件通常包括传动机构，以将手 轮的旋转运动转换成阀杆的轴向运动。为了采用最小数量的转动快速地打开和关闭闸阀， 传动机构可以是滚珠丝杠机构或行星滚柱丝杠机构，以便降低操作转矩，例如人工手轮转 矩，或者采用用于表面阀门的电力驱动或用于水下阀门的远程操作潜水器(ROV)或电致动 而被启动。更多细节例如可以参考专利EP-B1-1419334(SKF)。
[0004] 平衡系统通常设置在闸阀的阀体上，以防止采用由流体施加的向上力反向驱动传 动机构。在流体压力下，闸阀可以有效地被无意打开或关闭。平衡系统可以包括平衡杆，其 设置在阀体上并且暴露于流体压力，以抵消或平衡施加在闸上的力。
[0005] 当在不使用这样的平衡杆来操作闸阀时，流体的力有助于阀杆和传动机构的丝杠 在一个方向上运动，而所述力抵抗在相反方向上的运动。例如，当阀垂直且驱动输入在最上 面时，流体的向上力有助于阀杆和丝杠的向上运动。因此，在旋转驱动输入比如人工手轮上 的所需转矩在一个方向上的运动相比于在相反方向上的运动通常要高得多。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的是克服这个缺点。
[0007] 本发明的特别目的是提供一种用于阀的阀操作器组件，例如闸阀、控制或调节阀 或节流阀，其中，用于操作所述阀所需的转矩是有限的。
[0008] 在一实施例中，提供了一种用于阀的阀操作器组件，所述阀包括阀体和可轴向移 动的阀平移构件。所述组件包括适于安装在所述阀上的壳体、相对于所述壳体旋转安装并 包括旋转驱动输入的输入构件、以及连接到所述输入构件并包括适于连接到所述阀的阀平 移构件的平移元件的传动机构。所述传动机构适于将所述旋转驱动输入的施加旋转转换成 所述平移元件的轴向平移。所述组件还包括至少一个弹性致动器，其沿轴向位于所述输入 构件与所述平移元件之间，以在所述平移元件朝向所述输入构件的轴向平移期间获得所述 致动器的压缩以及在相反方向上的轴向平移期间获得所述致动器的释放。
[0009] 优选地，所述弹性致动器沿轴向抵靠着所述平移元件。所述弹性致动器可以与所 述平移元件的轴线是同轴的。在一个实施例中，所述弹性致动器包括至少一个压缩弹簧。
[0010] 所述传动机构和所述输入构件可以一起限制其内设置有所述弹性致动器的空间。 所述传动机构还可以包括安装在所述输入构件上的至少一个推力滚动轴承，所述弹性致动 器沿轴向抵靠着所述推力滚动轴承。
[0011] 可替代地，所述传动机构和所述壳体可以一起限制其内设置有所述弹性致动器的 空间。所述弹性致动器可以沿轴向抵靠着所述壳体的突出部。
[0012] 在一实施例中，所述传动机构包括丝杠、围绕并且与所述丝杠同轴的螺母、以及沿 径向设置在所述丝杠与螺母之间且每个接合设置在所述丝杠和螺母上的外螺纹和内螺纹 的多个滚动元件。
[0013] 在一实施例中，所述丝杠形成所述平移元件，且所述螺母连接到所述输入构件。可 替代地，所述螺母可形成所述平移元件，且所述丝杠连接到所述输入构件。
[0014] 优选地，所述滚动元件与所述丝杠或所述螺母之间的接触直径(?*)被定义为：
[0015]
[0016]其中L对应于所述丝杠机构的导程，以及
[0017]其中Φ对应于确定的非反向驱动因子，其被选择为从0°〈Φ < 1°，所述接触直径被 提供以便防止所述机构的反向驱动。
[0018] 所述非反向驱动因子被选择为从0°〈φ <0.5°，优选的是被选择为从0°〈Φ < 0.4。。
[0019] 在一实施例中，当滚动元件是滚柱时，所述接触直径设置在滚动元件和螺母之间， 且所述滚柱相对于螺母与丝杠沿轴向一起移动。在另一实施例中，当滚动元件是滚柱时，所 述接触直径设置在滚动元件和丝杠之间，且所述滚柱相对于丝杠与螺母沿轴向一起移动。
[0020] 在另一实施例中，当所述滚动元件是滚柱并且包括其中接合有所述丝杠的外螺纹 和所述螺母的内螺纹的凹槽时，所述接触直径设置在所述滚动元件与丝杠之间，所述滚柱 相对于所述丝杠和螺母沿轴向移动。
[0021 ]在另一实施例中，当所述滚动元件是滚珠时，所述接触直径设置在所述滚动元件 与丝杠之间。
[0022] 在一实施例中，所述阀操作器组件还包括至少一个滚动轴承，其沿径向布置在所 述传动机构与所述壳体之间。所述滚动轴承可以安装在所述传动机构的外表面上。
[0023] 有利地，所述输入构件包括连接到所述传动机构的连接套筒和连接到所述套筒的 旋转驱动输入。
[0024] 本发明还涉及一种阀，特别是闸阀、控制或调节阀或节流阀，其包括阀体、可轴向 移动的阀平移构件以及如前面所定义的阀操作器组件。所述阀平移构件例如可以是阀杆或 活塞。
【附图说明】
[0025] 下面通过研究由非限制性示例给出的且由所附附图示出的【具体实施方式】的详细 描述，本发明及其优点将得到更好地理解，其中：
[0026] -图1是根据本发明第一示例的用于闸阀的阀操作器组件的横截面，
[0027] -图2是图1组件的反转滚柱丝杠机构的横截面，以及
[0028] -图3是根据本发明第二示例的阀操作器组件的横截面。
【具体实施方式】
[0029]图1所示的阀操作器组件10适于闸阀12,其设置有阀盖14、由所述阀盖覆盖的阀体 (未示出）以及具有轴线16a的可动阀杆16。传统上，阀体具有流动孔以及与该流动孔相交的 横向闸腔。闸阀还包括闸，其具有的闸开口横向延伸穿过其中，设置在闸腔中。关于这种闸 阀的更多细节，可以参照EP-B1-1419334(SKF)，其通过引用并入本文。
[0030] 阀操作器组件10包括:管状壳体18，其安装在闸阀的阀盖14上；输入构件20，其相 对于所述壳体可转动地安装；以及反转滚柱丝杠机构22,其介于所述输入构件与所述阀的 阀杆16之间，以将输入构件20的旋转运动转换成阀杆的轴向运动。反转滚柱丝杠机构22被 安装到壳体的孔18a中并且连接到输入构件20。壳体18的一个轴向端部通过螺纹(未标记） 固定到阀盖14。在图示的例子中，孔18a具有阶梯形式。
[0031] 如图2更清楚地所示，机构22包括设置有外螺纹26的丝杠24,其中轴线24a与阀杆 16的轴线16a同轴，螺母28围绕丝杠24同轴安装并且设置有内螺纹30,该内螺纹的内径大于 外螺纹26的外径，以及多个纵向滚柱32沿径向布置在丝杠24和螺母28之间。如后面所述，机 构22还包括弹性弹簧33，以在丝杠24朝向闸阀12的平移过程中减少在输入构件20上的所需 施加的转矩。
[0032] 丝杠24沿纵向延伸穿过其上形成有内螺纹30的螺母28的圆柱形孔。螺母28具有管 状形式，并且被延长以容纳丝杠行进的全部范围。沿轴向在与输入构件20(图1)相对的侧 上，凹部24b形成在丝杠12的正面径向表面上且闸阀的阀杆16的端部被固定在其中。阀杆16 通过任何适当的装置例如通过螺纹和/或销连接到丝杠24。
[0033]各滚柱32彼此相同，并且围绕丝杠24规则分布。每个滚柱32沿与丝杠的轴线24a同 轴的轴线32a延伸，并且包括接合丝杠的螺纹26和螺母的螺纹30的外螺纹34。在每个轴向端 部，每个滚柱20还包括外齿轮齿36、38,它们沿轴向向外螺纹34外延伸并且它们本身通过向 外延伸的圆柱形螺栓40、42沿轴向延伸。每个齿轮齿36、38沿轴向位于相关的螺栓40、