本發(fā)明涉及閥和能手動操作的閥(例如閘閥、控制或調(diào)節(jié)閥或者節(jié)流閥)的領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及一種閘閥用的閥操作器組件。

背景技術(shù)：

閥被用于各種行業(yè)中以控制流體的流動。特別地，閘閥被廣泛用于石油和天然氣行業(yè)以控制在生產(chǎn)的各個階段產(chǎn)生的流體的流動。在該行業(yè)中使用的大多數(shù)閘閥包括閥體，閥體具有縱向流孔和與流孔相交的橫向閘腔。具有橫向延伸貫通的閘門開口的閘門設(shè)置在閘腔內(nèi)。閥桿被設(shè)置用于在閘門開口與流孔對準(zhǔn)的打開位置與閘門開口偏離流孔的關(guān)閉位置之間移動閘門。閥體的閘腔被具有供閥桿穿過的與流動相橫向的軸向孔的閥蓋覆蓋。

這種閘閥被與閥操作器組件相關(guān)聯(lián)，用于選擇性地驅(qū)動閥桿上下以便開閉閘閥。閥操作器組件通常包括傳動機(jī)構(gòu)，用于將驅(qū)動輸入的轉(zhuǎn)動運(yùn)動轉(zhuǎn)換成閥桿的軸向運(yùn)動。為了以最小的轉(zhuǎn)圈數(shù)(turns)快速開閉閘閥，傳動機(jī)構(gòu)可以是球絲杠機(jī)構(gòu)或行星滾子絲杠機(jī)構(gòu)，以便減小操作扭矩，例如手動手輪扭矩，或者用電力、液壓或氣動驅(qū)動器供給能量的水面閥(surfacevalve)或者用遠(yuǎn)程操作載具扭矩工具供給能量或電動或液壓致動的水下閥。更多詳情，例如可以參見專利ep-b1-1419334(skf)。

通常，傳統(tǒng)的閥操作器組件所需的軸向空間很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目標(biāo)是克服該缺陷。

本發(fā)明的一個特別目的是提供一種具有良好的軸向緊湊性的閥(例如閘閥、控制或調(diào)節(jié)閥或者節(jié)流閥)用的閥操作器組件。

本發(fā)明的還一個目的是提供一種具有有限數(shù)量的組成部件的閥操作器組件。

在一個實(shí)施方式中，提供了一種閥用的閥操作器組件，所述閥包括閥體和能夠軸向移動的閥平移構(gòu)件。所述組件包括：殼體，其被適配成安裝在閥上；可操作的輪，其相對于所述殼體可轉(zhuǎn)動地安裝；和傳動機(jī)構(gòu)，所述傳動機(jī)構(gòu)包括：平移元件，所述平移元件被適配成連接到閥的閥平移構(gòu)件并設(shè)置有螺紋；和轉(zhuǎn)動元件，所述轉(zhuǎn)動元件連接到輪并設(shè)置有螺紋。所述傳動機(jī)構(gòu)被適配成將施加的輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成所述平移元件的軸向平移。輪直接安裝在傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動元件上。

歸因于輪在傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動元件上的直接連接，閥操作器組件所需的軸向空間得到限制。此外，還減少了組件的組成部件的數(shù)量。輪直接聯(lián)接到傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動元件。之間沒有裝置介入，諸如(沒有)在軸向上介于輪與傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動元件之間的適配套筒或適配軸。

優(yōu)選的是，輪直接安裝在轉(zhuǎn)動元件的外表面上。有利的是，輪直接安裝在轉(zhuǎn)動元件的外表面的位于殼體外部的一部分上。

在一個實(shí)施方式中，輪包括直接安裝在轉(zhuǎn)動元件上的安裝輪轂和連接到所述輪轂的可操作的輪輞。輪可以是手輪。作為一種選擇，輪可以是機(jī)電輪(electro-mechanicalwheel)。

組件還可以包括布置在轉(zhuǎn)動元件和輪上以將所述輪固定于轉(zhuǎn)動元件的鎖定裝置。在一個實(shí)施方式中，鎖定裝置包括接合在轉(zhuǎn)動元件的內(nèi)鍵槽內(nèi)并且接合在對應(yīng)的輪的外鍵槽內(nèi)的至少一個鍵?？蛇x擇地或組合地，鎖定裝置可以包括延伸到輪內(nèi)和轉(zhuǎn)動元件內(nèi)的至少一個螺絲。所述螺絲可以在徑向或軸向上延伸。

傳動機(jī)構(gòu)可以包括設(shè)置有外螺紋的螺桿和包圍所述螺桿并與所述螺桿同軸的螺母，所述螺母設(shè)置有內(nèi)螺紋。在這種情況下，螺桿形成平移元件，螺母形成轉(zhuǎn)動元件，或反之亦然。在一個實(shí)施方式中，傳動機(jī)構(gòu)還包括在徑向上設(shè)置在螺桿與螺母之間的滾動體。

本發(fā)明還涉及一種閥，包括閥體、能軸向移動的閥平移構(gòu)件和如前面限定的閥操作器組件。

附圖說明

通過研究由非限制性示例給出并由附圖示出的具體實(shí)施方式的詳細(xì)說明，將更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例的閘閥用的閥操作器組件的截面，

-圖2是圖1的詳細(xì)圖，

-圖3是圖1的iii-iii處的截面，

-圖4是圖3的iv-iv處的截面的詳細(xì)圖，

-圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二示例的閥操作器組件的截面，以及

-圖6是圖5的vi-vi處的截面。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的閥操作器組件10被適配用于閘閥12，閘閥12設(shè)置有閥蓋(bonnet)14、被所述閥蓋覆蓋的閥體(未示出)和具有軸線16a的可移動的閥桿16。傳統(tǒng)上，閥體具有流孔和與流孔相交的橫向閘腔(gatecavity)。閘閥還包括閘門(gate)，閘門具有橫向延伸貫通的閘門開口，閘門布置在閘腔內(nèi)。關(guān)于這種閘閥的更多詳細(xì)情況，可以參照ep-b1-1419334(skf)。

閥操作器組件10包括：管狀殼體(housing)18，其安裝在閘閥的閥蓋14上；輸入可操作輪20，其能夠相對于所述殼體轉(zhuǎn)動地安裝；和能反轉(zhuǎn)的滾子絲杠機(jī)構(gòu)(invertedrollerscrewmechanism)22，其介于所述輪與所述閥的閥桿16之間以將輪20的轉(zhuǎn)動運(yùn)動轉(zhuǎn)換成閥桿的軸向運(yùn)動。能反轉(zhuǎn)的滾子絲杠機(jī)構(gòu)22安裝在殼體的孔18a內(nèi)并連接到輪20。殼體18的一個軸向端部通過螺紋或螺栓固定于閥蓋14。在所示的示例中，孔18a具有階梯形式(form)。作為一種選擇，孔18a可以具有不同形狀。

如圖2更清楚地示出的，機(jī)構(gòu)22包括：螺桿(screw)24，其具有與閥桿的軸線同軸的軸線24a，螺桿24設(shè)置有外螺紋26；螺母28，其繞著螺桿24同軸地安裝并設(shè)置有內(nèi)螺紋30，內(nèi)螺紋30的內(nèi)徑大于外螺紋26的外徑；和多個縱向滾子32，其在徑向上布置在螺桿24與螺母28之間。螺桿24縱向延伸穿過螺母28的形成內(nèi)螺紋30的圓柱形孔。螺桿的外螺紋26的導(dǎo)程(lead)是恒定的。螺母28具有管狀形式并且是長型的以容納(accommodate)螺桿行程的全部范圍。螺母28被制成一體。螺母28在殼體18內(nèi)軸向延伸并軸向向外突出。

滾子32彼此相同并圍繞螺桿24均勻(regularly)分布。各滾子32均沿著與螺桿的軸線24a同軸(coaxial)的軸線32a延伸，并且包括與螺桿的螺紋26和螺母的螺紋30接合的外螺紋34。每個滾子32在各軸向端部還包括外齒輪齒(outergearteeth)36、38，外齒輪齒36、38從外螺紋34向軸向外側(cè)延伸，且外齒輪齒36、38自身通過向外延伸的圓柱形螺柱(stud)40、42(的形式)軸向延伸。每個齒輪齒36、38在軸向上位于相關(guān)聯(lián)的螺柱40、42與外螺紋34之間。每個滾子的外螺紋34在軸向上位于兩個齒輪36、38之間。

滾子絲杠機(jī)構(gòu)22還包括兩個環(huán)形齒輪(gearwheels)44、46，這兩個環(huán)形齒輪44、46設(shè)置在螺桿24的外表面上并且每個環(huán)形齒輪44、46均包括分別與滾子32的齒輪齒36、38嚙合以用于使其同步的外齒輪齒。每個齒輪44、46在軸向上定位在螺桿的外螺紋26的端部附近。所述外螺紋26在軸向上位于這兩個齒輪44、46之間。在所公開的實(shí)施方式中，齒輪44、46直接形成在螺桿24的外表面上。作為一種選擇，齒輪可以是固定在螺桿24上的單獨(dú)部件。

機(jī)構(gòu)22還包括布置在螺桿24的外表面上的兩個環(huán)形引導(dǎo)件或間隔環(huán)(spacerrings)48、50。所述間隔環(huán)48、50在徑向上布置在螺桿24與螺母的內(nèi)螺紋30之間，而不與所述螺紋接觸。各間隔環(huán)48、50均安裝在螺桿24的在軸向上挨著相關(guān)聯(lián)的齒輪44、46的外表面上。各間隔環(huán)48、50相對于相關(guān)聯(lián)的齒輪44、46而言朝向螺母28的外側(cè)軸向偏移(offset)。各間隔環(huán)48、50均包括多個圓柱形貫通凹部(through-recesses)(未標(biāo)出)，所述多個圓柱形貫通凹部在周向上均勻分布并且在內(nèi)部容納滾子的螺柱40、42。間隔環(huán)48、50使得能夠承載滾子32并且能夠保持其均勻的(regular)周向間隔。機(jī)構(gòu)22還包括彈性保持環(huán)52、54，各彈性保持環(huán)52、54安裝在形成于螺桿24的外表面上的槽(未標(biāo)出)內(nèi)，以便軸向保持相應(yīng)的間隔環(huán)48、50。

再次參照圖1，在輪20的軸向反向側(cè)，在螺桿24的前徑向表面上形成有凹部24c，閘閥的閥桿16的端部安裝在凹部24c內(nèi)。閥桿16通過任何適當(dāng)?shù)氖侄?means)(例如通過螺紋和/或銷和/或夾緊裝置和/或t形槽)連接到螺桿24。

閥操作器組件10還包括滾動軸承56至58，以引導(dǎo)能反轉(zhuǎn)的滾子絲杠機(jī)構(gòu)的螺母28的轉(zhuǎn)動。滾動軸承56至58在徑向上安裝在螺母28的外表面28a與殼體的階梯孔18a之間。滾動軸承56至58在徑向上安裝成與螺母的外表面28a和殼體的階梯孔18a的大直徑部分相接觸。在所公開的示例中，滾動軸承56至58為角接觸推力球軸承并且在軸向上彼此接觸地布置。作為一種選擇，軸承可以是另一種類型，例如圓錐滾子軸承，或者是具有球或滾子的任何類型的推力滾動軸承(thrustrollingbearing)或徑向軸承。

保持環(huán)59固定在螺母的外表面28a上并在軸向上抵靠滾動軸承56。在軸向反向側(cè)，滾動軸承58在軸向上抵靠螺母的外表面28a的徑向肩部(未標(biāo)出)地安裝。凸緣在軸向上位于螺母的軸向端部。在所公開的示例中，螺母的外表面28a具有階梯形式。作為一種選擇，外表面28a可以具有不同的形狀。

轉(zhuǎn)動驅(qū)動輪20直接安裝在傳動機(jī)構(gòu)的螺母28上，而在這二者之間沒有附加元件介入。輪20與螺母28直接徑向接觸地安裝。輪20直接安裝在螺母的外表面28a上。輪20直接安裝在外表面28a的位于殼體18外部的一部分上。如將稍后說明的，輪20直接固定于螺母28。

輪20包括直接安裝在螺母的外表面28a上的環(huán)形安裝輪轂(hub)20a和連接到所述輪轂的可操作的輪輞(rim)20b。輪轂20a的孔與螺母的外表面28a徑向接觸地安裝。輪轂20a的孔形成輪20的孔?？刹僮鞯妮嗇y20b在這里為圓形形式。在所示的示例中，可操作的輪輞20b被適配成手動操作。作為一種選擇，輪20的輪輞可以用電動、液壓或氣動驅(qū)動的方式自動操作。

輪20還包括將輪轂20a連接到輪輞20b的多個徑向臂或分支(branches)20c。分支20c從輪轂20a徑向向外延伸。輪20還包括向輪轂20a的徑向內(nèi)側(cè)延伸的徑向部分20d。徑向部分20d在軸向上抵靠螺母28的端部。輪20被制成一體。

如圖1和圖3所示，閥操作器組件10還包括兩個鍵60、62，所述兩個鍵60、62在徑向上設(shè)置在螺母28與輪20之間以可轉(zhuǎn)動地連接所述螺母與輪。各鍵60、62接合于設(shè)置在螺母的外表面28a上的軸向內(nèi)鍵槽64、66內(nèi)、并且接合于形成在輪20的孔上的對應(yīng)的軸向外鍵槽68、70內(nèi)。輪的各外鍵槽68、70在徑向上面對螺母的對應(yīng)的內(nèi)鍵槽64、66。鍵槽64至70軸向延伸。各內(nèi)鍵槽64、66從螺母的外表面28a徑向向內(nèi)地形成。各鍵槽64、66延伸到螺母28的厚度內(nèi)。各鍵槽64、66形成在螺母的外表面28a的有限長度上。類似地，各外鍵槽68、70從輪20的孔徑向向外地形成。各鍵槽68、70延伸到輪的輪轂20a的厚度內(nèi)。各鍵槽68、70形成在輪轂20a的孔的有限長度上。各鍵槽64至70均以槽的形式成形(shaped)。在所示的示例中，設(shè)置了兩個鍵60、62并且鍵60、62在直徑上(diametrically)相對。作為一種選擇，鍵的數(shù)量可以增加或減少。

如圖3所示，閥操作器組件10還包括多個螺絲(screw)72，以將輪20沿軸向固定于螺母28。螺絲72軸向延伸到輪20和螺母28內(nèi)。螺絲72延伸到輪的徑向部分20d內(nèi)，并且各螺絲72均螺接于形成在螺母28的厚度中的內(nèi)軸向螺紋(未標(biāo)出)內(nèi)。在所示的示例中，設(shè)置了四個螺絲72。作為一種選擇，螺絲的數(shù)量可以增加或減少。鍵60、62和螺絲72形成了設(shè)置在輪20和螺母28上以將所述輪固定于螺母的鎖定裝置。

當(dāng)操作者在輪20上施加扭矩時(shí)，該扭矩直接傳遞到能反轉(zhuǎn)的滾子絲杠機(jī)構(gòu)的螺母28。在螺母28轉(zhuǎn)動的情況下，滾子32自身繞著螺桿24轉(zhuǎn)動并在螺母28內(nèi)軸向移動并額外(additionally)轉(zhuǎn)動。滾子32被設(shè)置在螺桿上并與滾子的齒輪齒嚙合的外齒輪44、46轉(zhuǎn)動地引導(dǎo)。滾子32和螺桿24兩者均能夠在軸向或縱向上在螺母28內(nèi)移動。因此，輪20的轉(zhuǎn)動運(yùn)動被轉(zhuǎn)換成螺桿24的移位。

在圖5和圖6所示的第二示例中(在圖5和圖6中相同的部件被給予相同的附圖標(biāo)記)，閥操作器組件10的區(qū)別僅在于：被設(shè)置用于將輪20固定于螺母28的鎖定裝置是不同類型的。在本示例中，組件10包括多個螺絲74，以將輪20成角度地連接于螺母28并軸向固定于螺母28。螺絲74徑向延伸到輪20和螺母28內(nèi)。螺絲74延伸到輪的輪轂20a內(nèi)并且各螺絲均螺接于形成在螺母28的厚度中的內(nèi)徑向螺紋(未標(biāo)出)內(nèi)。在所示的示例中，設(shè)置了六個螺絲74。作為一種選擇，螺絲的數(shù)量可以增加或減少。在另一個變型中，還可以預(yù)見如在第一示例中所示的軸向螺絲的組，但未設(shè)置鍵。

在所述的示例中，輪利用鍵和螺絲或僅利用螺絲直接連接或聯(lián)接于傳動機(jī)構(gòu)的螺母。作為一種選擇，可以預(yù)見另一種類型的輪與螺母之間的直接連接，例如通過設(shè)置在螺母的外表面上并延伸到形成于輪的孔中的對應(yīng)的槽內(nèi)的花鍵(splines)或齒(而實(shí)現(xiàn)的直接連接)。在另一個變型中，輪可以通過任何其它合適的手段直接固定于螺母，例如通過螺接、壓配、膠合或焊接等。

已基于包括了能反轉(zhuǎn)的滾子絲杠機(jī)構(gòu)的閘閥用的閥操作器組件闡述了本發(fā)明。本發(fā)明還可適用于具有其它類型的滾子絲杠機(jī)構(gòu)(諸如標(biāo)準(zhǔn)行星(standardplanetary)滾子絲杠機(jī)構(gòu))的閥操作器組件。本發(fā)明還可適用于具有標(biāo)準(zhǔn)或能反轉(zhuǎn)的球絲杠機(jī)構(gòu)的閥操作器組件。另外，本發(fā)明還可適用于具有其它類型的被適配成將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)(例如直接螺紋連接)的閥操作器組件。在這種情況下，螺桿的外螺紋直接接合螺母的內(nèi)螺紋，而在中間沒有滾動體。然而，這種傳動機(jī)構(gòu)需要大的致動力。

雖然已基于包括了連接到閘門的閥桿的螺桿和直接安裝在螺母上的輪的閥操作器闡述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以應(yīng)用直接安裝在螺桿上的輪和連接到閥桿的螺母。在這種情況下，螺母用作平移元件，螺桿用作轉(zhuǎn)動元件。

盡管已基于閘閥用的閥操作器組件闡述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明還可以與其它類型的閥一起使用，例如控制或調(diào)節(jié)閥或者節(jié)流閥(chokevalve)。輪可以手動操作，或者例如用電動、液壓或氣動驅(qū)動來自動操作。閥操作器組件可以與例如可由遠(yuǎn)程操作載具(remoteoperatingvehicle)扭矩工具或致動器致動的水面閘門或水下閥門(asurfacegateorasubseavalvegate)一起使用。