[发明专利]具有反转滚柱丝杠的阀操作器组件

说明书

技术领域

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阀的阀操作器组件。

背景技术

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(gatecavity)。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。

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。由于传动机构易于采用由流体施加的向上力在流体压力下反向驱动，所以阀可被无意地打开或关闭。这种反向驱动不仅可以导致具有所需流量调节的问题，而且还会导致伤害到操作者，例如被旋转的手轮击打。因此，平衡系统通常设置在闸阀的阀体上来防止这些缺点。所述系统可以包括平衡杆，其设置在阀体上并且其暴露于流体压力，以抵消或平衡施加在闸上的力。

阀操作器组件的传动机构可以是滚珠丝杠机构或行星滚柱丝杠机构，以便减少所需的手轮转矩来采用最小数目的转动快速地打开和关闭闸阀。更多细节例如可以参考专利EP-B1-1419334(SKF)。

采用当前设计的阀操作器组件，手轮上打开或关闭闸阀所需的转矩可能够降低得还不够。否则，对于传统阀操作器组件所需的空间会很大。

发明内容

本发明的一个目的是克服这些缺点。

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，且具有良好的紧凑性。

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、连接到所述阀体的阀盖以及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的阀盖上的壳体、相对于所述壳体可旋转地安装的输入构件以及适于连接到所述阀平移构件和连接到所述输入构件的反转滚柱丝杠机构。所述机构包括：丝杠；螺母，其围绕并且与所述丝杠同轴；以及多个滚柱，其沿径向设置在所述丝杠和螺母之间，且每个设置有与设置在所述丝杠和螺母上的外螺纹和内螺纹接合的外螺纹并且设置有两个外齿轮齿。所述机构还包括两个齿轮，其设置在所述丝杠上，并且每个设置有与滚柱的所述齿轮齿啮合的齿轮齿。

由于使用反转滚柱丝杠机构来将输入构件的转动转换成丝杠的轴向平移，所以在所述输入构件上需要有限施加的转矩，以便致动丝杠。阀操作器组件的负荷能力变大。组件的寿命也增加。否则，对于阀操作器组件的所需空间减小。在一实施例中，丝杠可连接到阀的阀杆，且螺母可连接到输入构件。可替代地，丝杠可连接到输入构件，且螺母可连接到阀的阀杆。

所述阀操作器组件还可以包括至少一个滚动轴承，其沿径向布置在所述螺母和所述壳体之间。优选地，所述滚动轴承安装在所述螺母的外表面上。采用所述至少一个滚动轴承的这种布置，阀操作器组件的径向尺寸进一步减小。

在一实施例中，所述滚动轴承是推力角接触球轴承。可替代地，所述滚动轴承例如可以是圆锥滚子轴承或推力轴承。

在一实施例中，所述输入构件包括安装在所述螺母的连接套筒和连接到所述套筒的可操作轮。

优选地，所述滚柱与所述螺母之间的接触直径D_接触被定义为：

其中L对应于所述反转滚柱丝杠机构的导程，以及

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°。

所述非反向驱动因子可被选择为从0°<Φ≤0.5°，优选的是被选择为从0°<Φ≤0.4°。

所述滚柱与所述丝杠之间的接触直径d_接触可以被定义为：

其中N对应于所述丝杠螺纹的头数，

其中L对应于所述反转滚柱丝杠机构的导程，以及

其中Φ对应于所述确定的非反向驱动因子。

所述机构的导程可以为从2至20毫米。

在一实施例中，所述丝杠螺纹的头数可以为从1至5。有利地，所述数量等于3。优选地，所述螺母螺纹的头数等于所述丝杠螺纹中的一个。在一实施例中，每个滚柱的外螺纹具有一个头。