專利名稱：用于閥組件的連接器以及包括該連接器的閥組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及閥組件，特別涉及包括連接器的閥組件。
背景技術(shù)：
在流體流動(dòng)控制閥，特別是那些用于核領(lǐng)域的控制閥中，通常需要測(cè)量閥桿上的應(yīng)力，并由此而獲得閥桿上的推力。一種現(xiàn)有的方式是使用在其上貼附有應(yīng)變片的加長的閥桿。該方法能夠測(cè)量到閥桿上的應(yīng)力和/或推力，但是測(cè)量的準(zhǔn)確性較低。另一種現(xiàn)有的方式是使用由TTS(Teledyne Test Services)公司制造的智能閥桿SMARTSTEM,其通過使用直接貼附在閥桿上的電阻應(yīng)變片來測(cè)量閥桿推力。SMARTSTEM能夠?qū)崿F(xiàn)較高精度的測(cè)量，但是其成本較高。此外，現(xiàn)有的兩種方式均需要對(duì)已有的閥桿進(jìn)行再加工，這將導(dǎo)致閥桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性的降低
發(fā)明內(nèi)容
·因此，獲得一種用于閥組件的單元，該單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)閥桿應(yīng)力和/或推力的較高測(cè)量精度并且具有較低的制造成本，是有利的。此外，獲得一種包括該單元的閥組件也是令人期待的。一方面，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于閥組件的連接器，該閥組件包括閥體，其具有入口和出口 ；閥座，其在該入口和出口之間限定開口 ；閥桿組件，其包括具有相對(duì)的第一和第二端的閥桿和耦接到閥桿的第二端的閥塞；以及致動(dòng)器，其包括耦接至閥桿組件的致動(dòng)器桿，用于驅(qū)動(dòng)閥桿組件中的閥塞接合閥座或者離開閥座從而阻止或者允許在入口和出口之間的流體流動(dòng)；其中，該連接器包括彈性部，其包括相對(duì)的第一和第二端；第一連接部，其被設(shè)置在彈性部的第一端并且被配置為接納致動(dòng)器桿；第二連接部，其被設(shè)置在彈性部的第二端并且被配置為接納閥桿的第一端；多個(gè)應(yīng)變片，其被貼附在彈性部上并且被配置為當(dāng)閥桿組件中的閥塞被驅(qū)動(dòng)以接合閥座時(shí)，響應(yīng)于彈性部的變形而產(chǎn)生電信號(hào)。另一方面，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種閥組件，包括閥體，其具有入口和出口 ；閥座，其在該入口和出口之間限定開口 ；閥桿組件，其包括具有相對(duì)的第一和第二端的閥桿和耦接到閥桿的第二端的閥塞；致動(dòng)器，其包括耦接至閥桿組件的致動(dòng)器桿，用于驅(qū)動(dòng)閥桿組件中的閥塞接合閥座或者離開閥座從而阻止或者允許在入口和出口之間的流體流動(dòng)；以及連接器，其中，該連接器包括彈性部，其包括相對(duì)的第一和第二端；第一連接部，其被設(shè)置在彈性部的第一端并且被配置為接納致動(dòng)器桿；第二連接部，其被設(shè)置在彈性部的第二端并且被配置為接納閥桿的第一端；多個(gè)應(yīng)變片，其被貼附在彈性部上并且被配置為當(dāng)閥桿組件中的閥塞被驅(qū)動(dòng)以接合閥座時(shí)，響應(yīng)于彈性部的變形而產(chǎn)生電信號(hào)。上述本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容并不旨在描述本發(fā)明的每個(gè)公開的實(shí)施例或者每個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。以下的詳細(xì)的描述和附圖更具體地示例了本發(fā)明的示例性的實(shí)施例。


在下文中將參照以下附圖僅通過例子更具體地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的閥組件的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖2a示出了可以用于圖I的閥組件的連接器的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖2b示出了圖2a的連接器的剖視圖；圖3a示出了可以用于圖I的閥組件的連接器的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖3b示出了圖3a的連接器的主視圖；圖4a示出了可以用于圖I的閥組件的連接器的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖；
圖4b示出了圖4a的連接器的主視圖；圖5a示出了可以用于圖I的閥組件的連接器的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖5b示出了圖5a的連接器的主視圖；圖6a示出了可以用于圖I的閥組件的連接器的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖6b示出了圖6a的連接器的俯視圖。在上述的各附圖中，相似的附圖標(biāo)記應(yīng)被理解為表示相同、相似或者相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施例方式在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例?？梢岳斫猓诓黄x本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。在以下的具體描述中，參考了所附的附圖。附圖構(gòu)成了本發(fā)明的一部分，在附圖中通過示例的方式示出了能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的特定的實(shí)施例。就這一點(diǎn)而言，方向性的術(shù)語，例如“左”、“右” “頂部”、“底部”、“前”、“后”、“引導(dǎo)”、“向前”、“拖后”等，參考附圖中描述的方向使用。因此本發(fā)明的實(shí)施例的部件可被置于多種不同的方向，方向性的術(shù)語是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。參照?qǐng)D1，閥組件10包括具有入口 112和出口 114的閥體11，閥座12，具有閥桿132和閥塞134的閥桿組件13，具有致動(dòng)器桿142的致動(dòng)器14，以及耦接閥桿132和致動(dòng)器桿142的連接器15。閥帽17通過緊固件172被固定在閥體11上，并且閥帽17將閥體11耦接至致動(dòng)器14的軛144。閥座12被設(shè)置在閥體11內(nèi)，并且限定開口 16，通過該開口 16流體可以在入口 112和出口 114之間流動(dòng)。閥塞134的下端配備有斜面135，該斜面135適于密封地接合閥座12的密封面122。閥桿132的第二端139與閥塞134連接，其第一端138通過連接器15耦接至致動(dòng)器14的致動(dòng)器桿142。響應(yīng)于外部指令，致動(dòng)器14可以驅(qū)動(dòng)閥桿132，并且由此驅(qū)動(dòng)閥塞134朝向閥座12移動(dòng)以接合閥座12從而限制或阻止在入口 112和出口 114之間的流體流動(dòng)，或者驅(qū)動(dòng)閥塞134遠(yuǎn)離閥座12以允許在入口 112和出口 114之間的流體流動(dòng)。仍參照?qǐng)D1，連接器15包括具有相對(duì)的第一和第二端的彈性部151，第一連接部152，第二連接部153以及多個(gè)應(yīng)變片154。第一連接部152被設(shè)置在彈性部151的第一端并且被配置為接納致動(dòng)器14的致動(dòng)器桿142。第二連接部153被設(shè)置在彈性部151的第二端并且被配置為接納閥桿132的第一端138。多個(gè)應(yīng)變片154被貼附在彈性部151上并且被配置為當(dāng)閥塞134被驅(qū)動(dòng)以接合閥座12時(shí)，響應(yīng)于彈性部151的變形而產(chǎn)生電信號(hào)。有利地，多個(gè)應(yīng)變片154被貼附在彈性部151上的最大應(yīng)力處。彈性部151可以由具有高強(qiáng)度，高彈性極限和低彈性模量的任何適合的材料制成，例如 35CrMnSiA, 40Cr, 40CrNiMoA, lCrl8Ni9, QBe2 或 LY12。在操作中，響應(yīng)于指示關(guān)閉閥的外部指令，致動(dòng)器14驅(qū)動(dòng)閥桿132，并且由此驅(qū)動(dòng)閥塞134朝向閥座12移動(dòng)。當(dāng)閥塞134接合閥座12時(shí)，由閥塞134與閥座12的接合而產(chǎn) 生的力經(jīng)由閥桿132施加在連接器15的彈性部151上，從而引起彈性部151的變形。響應(yīng)于彈性部151的變形，多個(gè)應(yīng)變片154產(chǎn)生指示彈性部151上的應(yīng)變大小的電信號(hào)。基于該電信號(hào)，可以獲得當(dāng)閥塞134接合閥座12時(shí)閥桿132上的應(yīng)力，從而也可以獲得閥桿132上的推力。有利地，由多個(gè)應(yīng)變片154產(chǎn)生的電信號(hào)還可被提供給一個(gè)控制器(未示出)以進(jìn)行進(jìn)一步的處理，從而獲得所需要的與閥組件10的性能相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)自診斷。閥組件10的連接器15可以由多種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。例如，如圖2a和2b所示，連接器25的彈性部251是中空的圓柱形。在本例子中，應(yīng)變片254的個(gè)數(shù)為四個(gè)。該四個(gè)應(yīng)變片254被等間距地貼附在圓柱形彈性部251的圓周的中部。連接器25的第一連接部252包括中空的圓柱體282用于接納致動(dòng)器桿142以及設(shè)置在中空的圓柱體282底部的凸緣284。凸緣284通過緊固件，例如四個(gè)螺釘被耦接至彈性部251的第一端。同樣的，第二連接部253包括中空的圓柱體292用于接納閥桿132的第一端138以及設(shè)置在中空的圓柱體292底部的凸緣294。凸緣294通過緊固件，例如四個(gè)螺釘被耦接至彈性部251的第二端。在另一個(gè)例子中，如圖3a和3b所示，連接器35的彈性部351是S形，并且該S形彈性部351的梁372包括兩個(gè)平行孔374和376。在本例子中，應(yīng)變片354的個(gè)數(shù)為四個(gè)。該四個(gè)應(yīng)變片354被對(duì)稱地貼附在兩個(gè)平行孔374和376的內(nèi)壁上。連接器35的第一連接部352包括第一子部3521，其具有用于接納致動(dòng)器桿142的通道3522。第一子部3521可以與彈性部351 —體成型。第一連接部352還包括第二子部3523，其具有用于接納致動(dòng)器桿142的通道3524。當(dāng)致動(dòng)器桿142被接納在第一子部3521的通道3522內(nèi)時(shí)，將第二子部3523覆蓋到第一子部3521上，從而使得第一子部3521的通道3522朝向第二子部3523的通道3524。然后，第一子部3521和第二子部3523通過緊固件，例如兩個(gè)螺釘被緊固在一起，從而將致動(dòng)器桿142固定在第一連接部352中。第二連接部353可以與第一連接部352具有相同的結(jié)構(gòu)，為簡明起見，在此不作贅述。在另一個(gè)例子中，如圖4a和4b所示，連接器45的彈性部451是S形，并且S形彈性部451的梁472的每一側(cè)包括一個(gè)凹陷473。在本例子中，應(yīng)變片454的個(gè)數(shù)為四個(gè)。每個(gè)凹陷473的底部對(duì)稱地貼附有兩個(gè)應(yīng)變片454并且兩個(gè)應(yīng)變片454中的每個(gè)相對(duì)于梁473的中心軸A具有45°的傾斜角。在本例子中，連接器45的第一和第二連接部452和453可以與圖3a和3b中的第一連接部352具有相同的結(jié)構(gòu)，為簡明起見，在此不作贅述。在另一個(gè)例子中，如圖5a和5b所示，連接器55的彈性部551是S形，并且S形彈性部551的梁572包括矩形開口 573。在本例子中，應(yīng)變片554的個(gè)數(shù)為四個(gè)。該四個(gè)應(yīng)變片554被對(duì)稱地貼附在矩形開口 573的內(nèi)壁上。在本例子中，連接器55的第一和第二連接部552和553可以與圖3a和3b中的第一連接部352具有相同的結(jié)構(gòu)，為簡明起見，在此不作贅述。在另一個(gè)例子中，如圖6a和6b所示，連接器65的彈性部651是輪輻形，并且輪輻形彈性部651具有四根輻條672。在本例子中，應(yīng)變片654的個(gè)數(shù)為八個(gè)。每根輻條672在 其兩個(gè)側(cè)壁的中部貼附有兩個(gè)應(yīng)變片。在本例子中，連接器65的第一和第二連接部652和653可以與圖2a和2b中的第一和第二連接部252和253具有相同的結(jié)構(gòu)，為簡明起見，在此不作贅述?？梢岳斫?，圖2-6中的連接器僅是示例性的，任何能夠達(dá)到相同目的的適合的連接器都可以應(yīng)用于本發(fā)明。應(yīng)用于閥組件10的連接器的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)閥桿132上的應(yīng)力的范圍來確定。例如，當(dāng)閥桿132的應(yīng)力的范圍位于[10N，3kN]之間，可以選用圖3和圖5所示的連接器。當(dāng)閥桿132的應(yīng)力的范圍位于[3kN，IOOkN]之間，可以選用圖4和圖6所示的連接器。當(dāng)閥桿132的應(yīng)力的范圍大于IOOkN,可以選用圖2，圖4和圖6所示的連接器。應(yīng)當(dāng)理解，上述描述的實(shí)施例僅用于描述而非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和變形，只要不偏離本發(fā)明的精神和范圍。上述的修改和變形被認(rèn)為是本發(fā)明和所附權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求所限定。此夕卜，權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明的限制。動(dòng)詞“包括”和其變形不排除出現(xiàn)權(quán)利要求中聲明以外的其他的元件或步驟。在元件或步驟之前的不定冠詞“一”不排除出現(xiàn)多個(gè)這樣的元件或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于閥組件的連接器，所述閥組件包括閥體，其具有入口和出口 ；閥座，其在所述入口和所述出口之間限定開口 ；閥桿組件，其包括具有相對(duì)的第一和第二端的閥桿和耦接到所述閥桿的所述第二端的閥塞；以及致動(dòng)器，其包括耦接至所述閥桿組件的致動(dòng)器桿，用于驅(qū)動(dòng)所述閥桿組件的所述閥塞接合所述閥座或者離開所述閥座從而阻止或者允許在所述入口和所述出口之間的流體流動(dòng)； 其中，所述連接器包括 彈性部，其包括相對(duì)的第一和第二端； 第一連接部，其被設(shè)置在所述彈性部的所述第一端并且被配置為接納所述致動(dòng)器桿； 第二連接部，其被設(shè)置在所述彈性部的所述第二端并且被配置為接納所述閥桿的所述弟觸; 多個(gè)應(yīng)變片，其被貼附在所述彈性部上并且被配置為當(dāng)所述閥桿組件的所述閥塞被驅(qū)動(dòng)以接合所述閥座時(shí)，響應(yīng)于所述彈性部的變形而產(chǎn)生電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接器，其特征在于，所述連接器的所述彈性部由以下材料中的一種制成35CrMnSiA，40Cr，40CrNiMoA，lCrl8Ni9, QBe2 和 LY12。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接器，其特征在于，所述多個(gè)應(yīng)變片被貼附在所述彈性部上的最大應(yīng)力處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接器，其特征在于，所述彈性部是中空的圓柱形，其中所述多個(gè)應(yīng)變片的個(gè)數(shù)為四個(gè)，所述四個(gè)應(yīng)變片被等間距地貼附在所述圓柱形彈性部的圓周的中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接器，其特征在于，所述彈性部是S形，并且所述S形彈性部的梁包括兩個(gè)平行孔，其中所述多個(gè)應(yīng)變片的個(gè)數(shù)為四個(gè)，所述四個(gè)應(yīng)變片被對(duì)稱地貼附在所述兩個(gè)平行孔的內(nèi)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接器，其特征在于，所述彈性部是S形，并且所述S形彈性部的梁的每一側(cè)包括一個(gè)凹陷，其中所述多個(gè)應(yīng)變片的個(gè)數(shù)為四個(gè)，每個(gè)凹陷的底部對(duì)稱地貼附有兩個(gè)應(yīng)變片并且所述兩個(gè)應(yīng)變片中的每個(gè)相對(duì)于所述梁的中心軸具有45°的傾斜角。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接器，其特征在于，所述彈性部是S形，并且所述S形彈性部的梁包括矩形開口，其中所述多個(gè)應(yīng)變片的個(gè)數(shù)為四個(gè)，所述四個(gè)應(yīng)變片被對(duì)稱地貼附在所述矩形開口的內(nèi)壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接器，其特征在于，所述彈性部是輪輻形，并且所述輪輻形彈性部具有四根輻條，其中所述多個(gè)應(yīng)變片的個(gè)數(shù)為八個(gè)，每根輻條在其兩個(gè)側(cè)壁的中部貼附有兩個(gè)應(yīng)變片。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的連接器，其特征在于，所述第一連接部包括 第一子部，其具有用于接納所述致動(dòng)器桿的通道； 第二子部，其具有用于接納所述致動(dòng)器桿的通道，所述第二子部被配置為當(dāng)所述致動(dòng)器桿被接納在所述第一子部的所述通道內(nèi)時(shí)，覆蓋到所述第一子部上，從而使得所述第一子部的所述通道朝向所述第二子部的所述通道；以及 緊固件，其被配置為緊固所述第一子部和所述第二子部， 其中，所述第二連接部包括第一子部，其具有用于接納所述閥桿的通道； 第二子部，其具有用于接納所述閥桿的通道，所述第二子部被配置為當(dāng)所述閥桿被接納在所述第一子部的所述通道內(nèi)時(shí)，覆蓋到所述第一子部上，從而使得所述第一子部的所述通道朝向所述第二子部的所述通道；以及 緊固件，其被配置為緊固所述第一子部和所述第二子部。
10.一種閥組件,包括 閥體，其具有入口和出口 ； 閥座，其在所述入口和所述出口之間限定開口； 閥桿組件，其包括具有相對(duì)的第一和第二端的閥桿和耦接到所述閥桿的所述第二端的閥塞； 致動(dòng)器，其包括耦接至所述閥桿組件的致動(dòng)器桿，用于驅(qū)動(dòng)所述閥桿組件的所述閥塞接合所述閥座或者離開所述閥座從而阻止或者允許在所述入口和所述出口之間的流體流動(dòng)；以及 連接器，其中，所述連接器包括 彈性部，其包括相對(duì)的第一和第二端； 第一連接部，其被設(shè)置在所述彈性部的所述第一端并且被配置為接納所述致動(dòng)器桿； 第二連接部，其被設(shè)置在所述彈性部的所述第二端并且被配置為接納所述閥桿的所述弟觸; 多個(gè)應(yīng)變片，其被貼附在所述彈性部上并且被配置為當(dāng)所述閥桿組件的所述閥塞被驅(qū)動(dòng)以接合所述閥座時(shí)，響應(yīng)于所述彈性部的變形而產(chǎn)生電信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥組件，其特征在于，所述連接器的所述彈性部由以下材料中的一種制成35CrMnSiA，40Cr，40CrNiMoA，lCrl8Ni9, QBe2 和 LY12。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥組件，其特征在于，所述多個(gè)應(yīng)變片被貼附在所述彈性部上的最大應(yīng)力處。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于閥組件的連接器和包括該連接器的閥組件。該閥組件包括閥體，其具有入口和出口；閥座，其在該入口和出口之間限定開口；閥桿組件，其包括具有相對(duì)的第一和第二端的閥桿和耦接到閥桿的第二端的閥塞；致動(dòng)器，其包括耦接到閥桿組件的致動(dòng)器桿，用于驅(qū)動(dòng)閥塞接合閥座或離開閥座從而阻止或允許入口和出口之間的流體流動(dòng)；以及連接器。該連接器包括彈性部，其包括相對(duì)的第一和第二端；第一連接部，其被設(shè)置在彈性部的第一端并且被配置為接納致動(dòng)器桿；第二連接部，其被設(shè)置在彈性部的第二端并且被配置為接納閥桿的第一端；多個(gè)應(yīng)變片，其被貼附在彈性部上并且被配置為當(dāng)閥塞被驅(qū)動(dòng)以接合閥座時(shí)，響應(yīng)于彈性部的變形而產(chǎn)生電信號(hào)。
文檔編號(hào)F16K37/00GK102913675SQ20111022601
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者郭浩, 陳征宇 申請(qǐng)人:艾默生過程管理(天津)閥門有限公司