УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2009 года по МПК F16B7/04 F16K1/32 F16K1/48 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству и способу механического соединения двух стержней, более конкретно к соединительному устройству для штока клапана и способу соединения тяги привода со штоком регулирующего клапана. Соединительное устройство значительно снижает асимметричные усилия, оказываемые штоком на уплотнение клапана вследствие неточного осевого совмещения тяги привода и штока клапана.

Уровень техники

Обычно регулирующие клапаны приводятся в действие пневматическими приводными устройствами, такими как пружинные или мембранные приводы, которые непосредственно соединены с клапаном. Пневматическое приводное устройство обеспечивает усилие, необходимое для перемещения затвора клапана с целью управления потоком текучей среды, проходящей через клапан. Как это понятно специалистам в данной области, повышение или понижение давления воздуха в полости давления, образованной подпружиненной мембраной и корпусом привода, создает движущую силу, которая перемещает мембрану. Тяга привода прикреплена к центру мембраны и направляется при движении вдоль своей оси через корпус привода с помощью подшипника скольжения. За счет прикрепления тяги к мембране непосредственные изменения давления воздуха в приводе вызывают соответствующие изменения осевого положения тяги.

Тяга привода прикреплена к штоку клапана, который выступает из тела клапана через крышку. Благодаря механическому соединению тяги со штоком прикрепленный затвор клапана может управлять потоком текучей среды через клапан. Обычно соединительное устройство для штока клапана представляет собой жесткий соединитель, в котором имеются две выточки с резьбой для завинчивания тяги и штока. Обычный соединитель штока клапана имеет определенные недостатки, обусловленные изготовлением, и конструктивные ограничения, как это будет описано далее.

На фиг.1 показан в разрезе типовой соединитель 10 штока клапана для механического соединения тяги 30 привода со штоком 40 клапанного устройства 100. Привод 48 (показан частично в виде вилки привода) прикреплен к корпусу 50 клапана посредством винтового соединения стопорной гайки 70 вилки к крышке 64 клапана. При изменении давления воздуха, подаваемого к приводу 48, тяга 30 перемещается соответственно вдоль продольной оси 90. Соединитель 10 штока клапана передает осевое движение тяги 30 штоку 40 и затвору 46 клапана, тем самым изменяя положение затвора 46 относительно седла 60 клапана. Так, например, если затвор 46 находится на расстоянии от седла 60, текучие среды могут течь от впуска 52 к выпуску 54, как показано стрелками.

В клапанном устройстве 100 имеется уплотнение 58, которое обеспечивает жидкостное уплотнение в корпусе 50 клапана, а также создает направляющую поверхность, по существу параллельную штоку 40 клапана. Уплотнение 58 поджато в сальнике 61, установленном в крышке 64 клапана с помощью уплотнительного фланца 72, уплотнительных штырей 69а, 69b и уплотнительных гаек 66а, 66b. Нагрузка сжатия, оказываемая на уплотнение 58, вызывает его расширение в радиальном направлении для создания жидкостного уплотнения и направляющей поверхности для штока 40 клапана.

Соответственно любые асимметричные усилия, передаваемые штоком 40 клапана на уплотнение 58, могут усиливать трение в уплотнении на участках с ассиметричным усилием и вызывать разрушение и истирание уплотнения 58, значительно снижая срок его службы. Обычные соединители 10 штока клапана неспособны устранять эти ассиметричные усилия. Наличие ассиметричных усилий может повышать затраты на техническое обслуживание и экологический риск утечки текучих сред в окружающую атмосферу.

Как показано на фиг.1 и 2, обычный соединитель 10 штока клапана состоит из двух половин 12а, 12b, соединяемых винтами 14а, 14b, которые проходят через сквозные отверстия 13а, 13b с зазором и завинчиваются в отверстия 15а, 15b под винты для образования жесткого соединителя. В соединителе 10 имеется верхняя резьбовая полость 20 для приема тяги 30 привода, как будет описано далее. Нижняя резьбовая полость 22 предназначена для приема штока 40 клапана. Тяга 30 и шток 40 соединяются, когда верхняя резьба 62 и нижняя резьба 68 механически сцепляются с соответствующей наружной резьбой 32 и 38 на тяге 30 и штоке 40. Коническая внутренняя поверхность 18, полученная в результате механической обработки и имеющая конусность около 45°, соединяет верхнюю полость 20 с нижней полостью 22. Тяга 30 привода обычно больше по диаметру, чем шток 40 клапана, как показано на фиг.1.

При обычной методике проектирования соединитель 10 штока клапана может компенсировать лишь небольшие изменения по длине тяги 30 и штока 40. Как известно специалисту в области описанных соединительных устройств, изготовители клапанов и приводов обычно разрешают это ограничение путем создания широкой производственной линии для изготовления множества комбинаций клапанов и приводов с целью удовлетворения конкретных запросов.

Для завершения сборки клапанного устройства 100 тягу 30 и шток 40 завинчивают во взаимно противоположных направлениях в полости 20 и 22 до достижения желаемой длины. Ход клапанного устройства 100 должен быть установлен до этой операции обычно путем регулировки соединителя 10. Соединитель 10 может быть отрегулирован в одном направлении до упора торцевой поверхности 44 штока 40 клапана в торцевую поверхность 24 тяги 30 привода. В противоположном направлении ограничение обусловлено минимальным числом витков резьбы, которое должно быть задействовано для обеспечения надежного и безопасного механического соединения. В обычных соединителях 10 диапазон осевой регулировки составляет примерно от 0,635 см до 1,27 см. Однако в процессе использования возможен поворот тяги 30, или штока 40, или обоих вместе, что нарушает диапазон осевой регулировки. В заключение винты 14а, 14b затягивают для создания дополнительной сжимающей нагрузки между резьбой 32, 38, 62 и 68 и обеспечения надежного соединения между тягой 30 и штоком 40.

Поскольку шток 40 клапана и тяга 30 привода соединяются путем завинчивания в единый жесткий соединитель 10, при изготовлении соединителя 10 должны выдерживаться жесткие допуски. Любое неточное совмещение, вызванное несоблюдением допусков при изготовлении половин 12а, 12b соединителя 10, может дополнительно увеличивать асимметричные усилия, следовательно, и трение, которому подвергается уплотнение 58. Жесткие производственные допуски имеют следствием более высокие затраты на изготовление и повышенную трудность сборки. Что еще более важно, при использовании обычного соединителя 10 штока клапана соединение между тягой 30 и штоком 40 получается жестким. Жесткость соединения требует, чтобы тяга 30 и шток 40 были точно выровнены вдоль общей продольной оси 90, чтобы предотвратить износ уплотнения 58 клапана. Как это ясно специалистам в данной области, стандартные допуски на изготовление и типовые способы сборки привода 48 и корпуса 50 клапана не могут обеспечивать точного выравнивания тяги 30 и штока 40.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании устройства для соединения стержней, которое способно компенсировать результат осевого несовпадения между двумя стержнями, удобным образом компенсировать переменную длину стержней и предотвращать значительный поворот двух стержней вокруг их общей оси. Кроме того, устройство для соединения стержней значительно снижает трение, вызываемое асимметричными боковыми нагрузками, оказываемыми штоком клапана на уплотнение, которое в ином случае имело бы место в регулирующем клапане.

В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается устройство для соединения штока клапана, содержащее узел тяги привода, имеющий по существу плоскую торцевую поверхность, по существу перпендикулярную определяемой тягой привода продольной оси, и выемку вблизи указанной торцевой поверхности для обеспечения первой наклонной сопрягаемой поверхности, проходящей под острым углом относительно указанной торцевой поверхности и завершающейся на первом фланце многоугольной формы, расположенном между наклонной сопрягаемой поверхностью и указанной торцевой поверхностью; узел штока клапана, состоящий из штока клапана и адаптера штока клапана, причем адаптер штока клапана снабжен средствами для крепления к штоку клапана и имеет по существу плоскую торцевую поверхность, по существу перпендикулярную определяемой штоком клапана продольной оси, и выемку вблизи указанной торцевой поверхности для обеспечения второго фланца многоугольной формы; соединитель штока для охвата узла тяги привода и узла штока клапана, содержащий две по существу одинаковые половины, образующие первую внутреннюю полость многоугольной формы, имеющую первый диаметр, и образующие два отверстия, имеющие второй диаметр, который меньше первого диаметра, для обеспечения первой закраины и второй закраины для приема первого и второго сопрягаемых фланцев многоугольной формы узла тяги привода и адаптера штока клапана; а также крепежные средства для соединения двух указанных половин с обеспечением механической связи между узлом тяги привода и узлом штока клапана, при которой торцевая поверхность узла тяги привода и торцевая поверхность узла штока клапана входят по существу в плоский контакт.

В предпочтительном варианте устройства узел тяги привода состоит из тяги привода и адаптера тяги привода, причем адаптер тяги привода снабжен средствами для крепления к тяге привода, выемкой для обеспечения первой наклонной сопрягаемой поверхности и первым фланцем многоугольной формы, при этом адаптер тяги привода содержит вторую внутреннюю полость, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части штока клапана.

Диаметр второй внутренней полости предпочтительно превышает диаметр штока клапана для компенсации результата осевого несовпадения между узлом тяги привода и узлом штока клапана.

Узел тяги привода может быть образован тягой привода, которая содержит вторую внутреннюю полость, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части штока клапана, при этом диаметр второй внутренней полости предпочтительно превышает диаметр штока клапана для компенсации результата осевого несовпадения между узлом тяги привода и узлом штока клапана.

В дальнейшем предпочтительном варианте первый диаметр превышает диаметр первой и второй сопрягаемых поверхностей для компенсации результата осевого несовпадения между узлом тяги привода и узлом штока клапана.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается способ снижения трения между узлом штока клапана и уплотнением клапана, возникающего в результате осевого несовпадения узла тяги привода и узла штока клапана, в котором изготавливают узел тяги привода по существу с плоской торцевой поверхностью, по существу перпендикулярной определяемой тягой привода продольной оси, и с выемкой вблизи первого сопрягаемого фланца многоугольной формы, расположенного между выемкой и указанной торцевой поверхностью; соединяют адаптер штока клапана со штоком клапана, причем адаптер штока клапана имеет по существу плоскую торцевую поверхность, по существу перпендикулярную определяемой штоком клапана продольной оси, и выемку вблизи указанной торцевой поверхности со вторым сопрягаемым фланцем многоугольной формы, расположенным между выемкой и указанной торцевой поверхностью; формируют соединитель штока, состоящий из двух по существу одинаковых половин, содержащий первую внутреннюю полость многоугольной формы для обеспечения соответствующих сопрягаемых поверхностей для первой сопрягаемой поверхности узла тяги привода и второй сопрягаемой поверхности адаптера штока клапана, причем первую внутреннюю полость многоугольной формы выполняют с возможностью приема первого фланца многоугольной формы узла тяги привода и второго фланца многоугольной формы адаптера штока клапана и с размерами, достаточными для компенсации результата существенного осевого несовпадения узла тяги привода и штока клапана; и закрепляют соединитель штока вокруг узла тяги привода и адаптера штока клапана с приведением торцевой поверхности узла тяги привода и торцевой поверхности адаптера штока клапана по существу в плоский контакт.

В предпочтительном варианте способа на этапе изготовления узла тяги привода формируют выточку в тяге привода, проходящую по существу параллельно определяемой тягой привода продольной оси вблизи по существу плоской торцевой поверхности тяги привода. На этапе изготовления узла тяги привода может также быть выполнена вторая внутренняя полость для приема по меньшей мере части штока клапана, причем вторая внутренняя полость имеет диаметр, превышающий диаметр штока клапана.

В следующем предпочтительном варианте предусмотрена сборка узла тяги привода, в которой соединяют адаптер тяги привода с тягой привода, причем указанный адаптер снабжен выемкой для обеспечения первой сопрягаемой поверхности, по существу параллельной определяемой тягой привода продольной оси, и второй внутренней полостью для приема по меньшей мере части штока клапана. При этом на этапе соединения адаптера тяги привода с тягой привода предпочтительно выполняют участок с внутренней резьбой в адаптере тяги привода для регулируемого навинчивания указанного адаптера на резьбовой конец тяги привода, а на указанном резьбовом конце закрепляют гайку с упором в адаптер тяги привода для закрепления указанного адаптера на тяге привода.

На этапе соединения адаптера штока клапана со штоком клапана может также быть выполнен резьбовой участок в адаптере штока клапана для регулируемого навинчивания указанного адаптера на резьбовой конец штока клапана, а на указанном резьбовом конце закреплена гайка с упором в адаптер штока клапана для закрепления указанного адаптера на штоке клапана.

В соответствии с третьим аспектом изобретения предлагается регулирующее клапанное устройство, содержащее клапан, имеющий корпус клапана с впуском для текучей среды и выпуском для текучей среды, причем впуск и выпуск для текучей среды сообщаются между собой каналом для текучей среды; подвижный управляющий орган, установленный в корпусе клапана для управления потоком текучей среды через указанный канал, причем подвижный управляющий орган содержит узел управляющего штока, выступающий из корпуса клапана; приводные средства, непосредственно прикрепленные к корпусу клапана для сообщения тягового усилия подвижному управляющему органу, причем приводные средства содержат узел тяги привода; и устройство для соединения стержней, выполненное с возможностью осевого соединения узла управляющего штока с узлом тяги привода, причем узел управляющего штока содержит регулируемый адаптер, прикрепленный к узлу управляющего штока для компенсации переменной длины узла управляющего штока, при этом регулируемый адаптер имеет первый фланец многоугольной формы, а узел тяги привода имеет второй фланец многоугольной формы и снабжен первой внутренней полостью для приема части управляющего штока, и соединитель, снабженный второй внутренней полостью многоугольной формы для взаимодействия соответственно с первым и вторым фланцами многоугольной формы, при этом первая внутренняя полость узла тяги привода и вторая внутренняя полость многоугольной формы соединителя образуют зазор для компенсации результата осевого несовпадения узла управляющего штока и узла тяги привода.

Краткое описание чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы:

фиг.1 изображает в разрезе известный из уровня техники соединитель штока клапана, встроенный в регулирующее клапанное устройство,

фиг.2 изображает соединитель штока клапана по фиг.1 в перспективе,

фиг.3А изображает в перспективе в разобранном виде соединитель штока устройства для соединения стержней по изобретению,

фиг.3В изображает на виде спереди половину соединителя по фиг.3А,

фиг.4А изображает в разрезе устройство для соединения стержней, механически связывающее несоосные тягу привода и шток клапана,

фиг.4В изображает устройство для соединения стержней по фиг.4А в перспективе в разобранном виде,

фиг.5А изображает в разрезе тягу привода, обладающую конструктивными особенностями компонента устройства по изобретению,

фиг.5В изображает устройство для соединения стержней по фиг.5А в перспективе в разобранном виде,

фиг.6 изображает на виде сбоку устройство для соединения стержней в другом примере выполнения с использованием системы вертикального зажима в соединителе,

фиг.7 изображает на виде сбоку устройство для соединения стержней в альтернативном примере выполнения с использованием системы вертикального зажима в соединителе.

Осуществление изобретения

Для более полного изложения преимуществ, функций и конструктивных особенностей устройства для соединения стержней оно описано на примере использования для соединения тяги привода со штоком клапана. Однако специалистам в данной области понятно, что данное устройство может использоваться для соединения стержней и в устройствах другого назначения.

Основным компонентом усовершенствованного соединительного устройства для штока клапана является соединитель или муфта 204 штока, показанная на фиг.3А и 3В. Муфта 204 образуется соединением двух по существу одинаковых соединительных половин 205а, 205b, которые формируют соединитель для обеспечения механической связи между тягой 230 привода и штоком 260 клапана, как это показано в разрезе на фиг.4. Соединенные половины 205а, 205b создают фасонную внутреннюю полость 211 с двумя отверстиями 203а, 203b. В фасонной внутренней полости 211 имеется несколько вертикальных стенок 210, а ее поперечное сечение больше размера отверстий 203а, 203b, в результате чего в составе муфты 204 образована верхняя закраина 206а и нижняя закраина 206b. Как будет подробно описано далее, при соединении половин 205а, 205b верхняя закраина 206а и нижняя закраина 206b создают в фасонной внутренней полости 211 расклинивающий эффект, связывающий тягу 230 со штоком 260. Соединительные половины 205а, 205b прикрепляют друг к другу винтами 219а, 219b, которые пропускают через сквозные отверстия 214а, 214b с зазором в первой половине 205а и вводят в отверстия 215а, 215b для приема винтов во второй половине 205b. Отверстия 214а, 214b с зазором не соединяются с винтами 219а, 219b резьбой, в отличие от отверстий 215а, 215b, и позволяют стягивать соединительные половины 205а, 205b для создания расклинивающего эффекта. Специалисту в данной области понятно, что крепление соединительных половин 205а, 205b может осуществляться другими известными средствами.

Как было описано выше, в обычных клапанных устройствах на тяге привода и штоке клапана имеются участки с резьбой для обеспечения их механической связи при помощи обычного соединителя. Жесткое крепление, обеспечиваемое обычным соединителем штока клапана между резьбовыми участками, неспособно каким-либо образом компенсировать результат осевого несовпадения тяги привода и штока клапана.

На фиг.4А и 4В в перспективе в разобранном виде показано усовершенствованное соединительное устройство 200 для штока клапана. Соединительное устройство 200 содержит муфту 204 штока клапана, адаптер 240 штока клапана, зажимную гайку 241 штока клапана, адаптер 235 тяги привода и зажимную гайку 250 тяги привода. Адаптер 240 штока клапана и адаптер 235 тяги привода создают соответствующие сопрягаемые поверхности, которые в комбинации с муфтой 204 могут компенсировать результат осевого несовпадения, как это будет описано ниже. Адаптер 240 штока клапана имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 244 с резьбой для сопряжения с резьбовым участком 262 штока 260 клапана. Кроме того, адаптер 240 снабжен фасонным фланцем 247, который размещается внутри фасонной внутренней полости 211 и перекрывает нижнюю закраину 206b муфты 204, как это лучше всего видно на фиг.4В. Адаптер 235 тяги привода имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 220 с резьбой для сопряжения с резьбовым участком 237 тяги 230. Кроме того, адаптер 235 снабжен конической выемкой 221, образованной тремя наружными поверхностями 239, 238 и 209, для взаимодействия с верхней закраиной 206а муфты 204, фиг.4А.

Первоначальная сборка соединительного устройства 200 производится следующим образом. Адаптер 235 тяги привода прикрепляют к тяге 230. Вначале зажимную гайку 250 навинчивают на резьбовой участок 237 тяги 230. Затем навинчивают адаптер 235 на тягу 230 до упора торцевой поверхности 265 тяги 230 в переднюю кромку внутренней конической поверхности 213 в адаптере 235, как показано на фиг.4А и 4В. В заключение зажимную гайку 250 затягивают с упором в верхнюю поверхность 252 адаптера 235 для фиксации его положения на тяге 230.

На следующем этапе сборки адаптер 240 штока клапана соединяют со штоком 260 клапана. Для этого зажимную гайку 241 навинчивают на резьбовой участок 262 штока 260. Затем навинчивают адаптер 240 на резьбовой участок 262 штока 260. Как показано на фиг.4А, соединительное устройство 200 обеспечивает улучшенную регулируемость для компенсации широкого диапазона изменения длины штока 260. Адаптер 240 регулируют путем его навинчивания до желаемого положения на резьбовой участок 262 штока 260. Внутренняя полость 236, образованная внутри адаптера 235, может принимать часть штока 260 клапана. Диаметр внутренней полости 236 примерно на 0,152 см больше диаметра штока 260 клапана для компенсации значительного отклонения продольной оси 291 штока 260 от продольной оси 290 тяги 230. Шток 260 может быть завинчен через адаптер 240 до упора своим торцом 264 в торец 265 тяги. В зависимости от комбинации привода и регулирующего клапана шток 260 может выступать через верхнюю поверхность 248 адаптера 240, как лучше всего видно на фиг.4А. Кроме того, длина штока клапана может быть эффективно увеличена, если он короток и не выступает за верхнюю поверхность 248 адаптера 240. Это удлинение достигается за счет того, что оставляют минимальное число витков (обычно 6-8 витков) для надежного соединения сопрягаемых внутренней поверхности 244 и резьбового участка 262. Эти элементы обеспечивают экономичность соединительного устройства 200, поскольку для установки штоков различной длины предусмотрена единственная деталь. Соединительное устройство 200 обеспечивает возможность регулирования длины штока клапана в диапазоне примерно ±3,81 см.

Как это понятно специалисту в данной области, для регулировки хода клапана, в котором использовано соединительное устройство 200, вначале выбирают крайние положения хода (не показано). Затем адаптер 240 штока клапана приближают завинчиванием к адаптеру 235 тяги привода до тех пор, пока верхняя поверхность 248 адаптера 240 не упрется в нижнюю поверхность 234 адаптера 235. При плотном контакте по существу плоских поверхностей 234, 248 устраняется какой-либо свободный ход внутри устройства. Дополнительно торцевые поверхности 234 и 248 могут образовывать поверхность фрикционного контакта между тягой 230 и штоком 260 при установке и затяжке муфты 204 (описано далее). Эта поверхность фрикционного контакта создает значительное сопротивление повороту штока 260 во время работы. Диаметры образующей цилиндрической поверхности 239 и фланца 247 по существу равны, так что наружные кромки торцевых поверхностей 234 и 248 будут выровнены, если тяга 230 и шток 260 клапана выровнены по оси, то есть соосны. Однако если они не соосны, как показано на фиг.4А, муфта 204 может выгодным образом поглощать или компенсировать это отклонение от оси, как будет подробно описано далее.

После того как ход клапана отрегулирован должным образом, зажимную гайку 241 затягивают с упором в нижнюю поверхность 242 адаптера 240, эффективно фиксируя положение адаптера 240 на штоке 260. Специалисту в данной области ясно, что в пределах сущности соединительного устройства 200 для штока клапана адаптер 240 штока клапана или адаптер 235 тяги может быть прикреплен к соответствующему стержню с использованием других средств, таких как стопорный винт и шлицевой паз. Так, например, такой альтернативный способ крепления может использоваться для фиксации адаптеров на тяге или стержне некруглого поперечного сечения. Кроме того, в показанном примере выполнения шток 260 клапана имеет диаметр меньше диаметра тяги 230 привода, однако эти шток и тяга могут иметь по существу одинаковые диаметры.

На следующем этапе соединительные половины 205а, 205b накладывают таким образом, чтобы они охватывали адаптер 235 тяги и адаптер 240 штока клапана, как это показано на фиг.3А и 4А. Диаметр отверстий 203а, 203b муфты 204 больше диаметра взаимодействующей поверхности 238 адаптера 235 и взаимодействующей поверхности 249 адаптера 240 на величину, примерно равную 0,152 см. Кроме того, полость 211, ограниченная стенкой 210 и образованная между конической поверхностью 208 и горизонтальной поверхностью 212, имеет диаметр больше диаметра образующей цилиндрической поверхности 239 адаптера 235 тяги привода и диаметра фланца 247 адаптера 240 штока клапана. Образованные благодаря этому зазоры в сочетании с увеличенной внутренней полостью 236 адаптера 235 позволяют поглощать или компенсировать результат любого несовпадения по оси между тягой 230 привода и штоком 260 клапана. Так, например, если продольная ось 290 тяги была смещена влево от продольной оси 291 штока примерно на 0,0762 см, как показано на фиг.4А, шток 260 клапана будет контактировать с левой стенкой внутренней полости 236. Кроме того, левая кромка фланца 247 будет контактировать с левой стенкой 210а полости 211 муфты 204, в то время как правая кромка адаптера 235 будет находиться в контакте с правой стенкой 210b полости 211 муфты. Специалисту в данной области понятно, что фактический диаметр полости 211 муфты может изменяться для компенсации результата несовпадения по оси различной величины.

Для того чтобы муфта надлежащим образом охватывала адаптер 235 тяги привода и адаптер 240 штока клапана, длина вертикальной стенки 210 полости 211 должна быть примерно равна суммарной длине по вертикали фланца 247 адаптера 240 и образующей цилиндрической поверхности 239 адаптера 235. Кроме того, длина по вертикали верхней закраины 206а должна быть меньше длины по вертикали взаимодействующей поверхности 238 адаптера 235. Подобным же образом длина по вертикали нижней закраины 206b должна быть меньше длины по вертикали взаимодействующей поверхности 249 адаптера 240. Как это понятно специалисту в данной области, описанные геометрические соотношения размеров между фасонной внутренней полостью 211 и адаптерами 235 и 240 обеспечивают правильное приложение нагрузки к компонентам муфты штока клапана. Это правильное приложение нагрузки создает требуемый расклинивающий эффект для обеспечения жесткой связи между тягой 230 привода и штоком 260 клапана.

В продолжение сборки после того, как соединительные половины 205а, 205b должным образом наложены вокруг адаптеров 235 и 240, винты 219а, 219b затягивают, так что соединительные половины 205а, 205b сводятся еще плотнее, заставляя тягу 230 привода и адаптер 235 тяги привода слегка сдвинуться вниз относительно муфты 204 к адаптеру 240 штока клапана. Это происходит в результате формирования точки контакта на конической поверхности 208 в фасонной полости 211 во время посадки этой конической поверхности на коническую контактную поверхность 209 адаптера 235 тяги привода.

Коническая поверхность 208 расположена под углом величиной примерно 47° относительно верхней упорной поверхности 218а. Коническая контактная поверхность 209 расположена под углом величиной примерно 45° относительно торцевой нижней поверхности 234 адаптера 235 тяги привода. Расхождение углов, определяемое разностью углов двух конических поверхностей 208-209, составляет примерно 2°. Как это понятно специалисту в данной области, расхождение углов величиной больше 0° вызывает прессовую посадку двух конических поверхностей 208-209 под действием давления сжатия, оказываемого муфтой 204. Прессовая посадка создает в соединительном устройстве 200 расклинивающий эффект, который связывает друг с другом и удерживает вместе адаптер 240 штока клапана и адаптер 235 тяги привода при нагрузках как сжатия, так и растяжения во время работы клапана. Следует заметить, что для осуществления описанного способа крепления могут использоваться другие величины углов, например в пределах от 40° до 60°, или другая геометрия, например сферическая поверхность, имеющая радиус.

При дальнейшем сжатии соединительных половин 205а, 205b создается расклинивающий эффект, затягивающий торцевую нижнюю поверхность 234 адаптера тяги привода вниз к адаптеру 240 штока клапана. Это перемещение вниз создает линию контакта между внутренней горизонтальной контактной поверхностью 212 муфты и горизонтальной контактной поверхностью 246 адаптера 240 штока клапана с образованием второй фрикционной поверхности. Эта вторая фрикционная поверхность, образованная на контактной поверхности 212, также способствует предотвращению нежелательного поворота штока 260 клапана. В данном примере выполнения горизонтальные поверхности 212 и 246 по существу горизонтальны и образуют прямые углы соответственно с цилиндрической вертикальной стенкой 210 и фланцем 247. Однако специалисту в данной области понятно, что для создания линии контакта могут использоваться другие углы, например углы меньше 10°. Наружные конические поверхности 217 и 243 обоих адаптеров имеют произвольные углы наклона для создания удобных монтажных зазоров с верхней и нижней упорными поверхностями 218а, 218b муфты 204. Дополнительно верхняя и нижняя упорные поверхности 218а, 218b создают область упора для ручного привода клапана в действие в обоих направлениях хода. Таким образом, данное устройство для соединения стержней является усовершенствованным в том отношении, что оно допускает осевое несовпадение между тягой привода и штоком клапана в обычных клапанных устройствах.

На фиг.5А и 5В показано устройство для соединения стержней в другом примере выполнения. В этом частном примере используются такие же компоненты и операции сборки, как это было описано выше, за исключением особенностей, относящихся конкретно к адаптеру 235 тяги привода. Адаптер 235, имеющий описанные особенности геометрии, в данном случае интегрирован непосредственно в тягу 330 привода. Это позволяет сэкономить затраты на дополнительный компонент и упрощает процесс сборки. На тяге 330 привода выполнена выемка 321 с конической поверхностью 308, которая взаимодействует с верхней закраиной 206а муфты 204. Как уже было описано, при сборке и затяжке муфты 204 коническая поверхность 308, имеющая угол конусности величиной 45° для образования желаемого расхождения углов, создает расклинивающий эффект, который прижимает торцевую поверхность 334 тяги привода к торцевой верхней поверхности 248 адаптера 240 штока клапана. Дополнительно в тяге 330 вдоль ее продольной оси 390 предусмотрена внутренняя полость 336, имеющая диаметр примерно на 0,152 см больше диаметра штока 260 клапана. Во внутренней полости размещается любая выступающая часть штока 260 клапана после регулировки хода клапана. Коническая поверхность 337 внутренней полости 336 ограничивает длину выступающей части штока 260 клапана до величины, примерно равной 3,81 см. Специалисту в данной области понятно, что в рамках изобретения в соединительном устройстве 300 для штока клапана может быть предусмотрена полость другой длины.

Как показано на фиг.5В, фланцы 339 и 247 тяги 330 привода и адаптера 240 штока клапана имеют восьмиугольную или многоугольную форму для размещения в фасонной полости 211 муфты 240, что препятствует относительному повороту штока 330 и адаптера 240.

Приведенное подробное описание дано только для пояснения изобретения и не является ограничивающим. Специалисту в данной области понятно, что возможны различные модификации и варианты выполнения. Так, например, геометрия и ориентация физических элементов, связывающих узел штока клапана и узел тяги привода, могут быть выполнены взаимно обратным образом без изменения описанных форм. Кроме того, как показано на фиг.6 и 7, возможны другие варианты выполнения устройства для соединения стержней, также обеспечивающие компенсацию результата осевого несовпадения тяги привода и штока клапана (не показаны). В устройстве 400 для соединения стержней, показанном на фиг.6, использованы технические преимущества адаптера 235 тяги привода и адаптера 240 штока клапана по фиг.4А и 4В при альтернативном выполнении муфты 404. Как было описано выше, линия контакта на конической поверхности 209 адаптера 235 тяги привода создает усилие сжатия для механической связи адаптера 235 с адаптером 240 штока клапана. В этом примере выполнения прижимное усилие, создаваемое модифицированной муфтой 404, обеспечивается вертикальным зажимом половин 405а, 405b муфты с помощью крепежных винтов 417а, 417b. И наконец, предпочтительно, чтобы фланцы 239, 247 имели многоугольную форму для входа сопрягаемым образом в половины 411а, 411b полости соответствующей формы.

На фиг.7 показано устройство 500 для соединения стержней в следующем примере выполнения, также обеспечивающем компенсацию результата осевого несовпадения между тягой привода и штоком клапана (не показаны). Этот частный пример выполнения основывается на значительном зазоре в отверстиях 503а, 503b муфты 404, чтобы компенсировать результат осевого рассогласования адаптера 535 тяги привода и адаптера 240 штока клапана. Как показано на чертеже, система вертикального зажима позволяет компенсировать указанное рассогласование тяги и штока без использования конической сопрягаемой поверхности на адаптере 535 для создания прижимного взаимодействия. В этом примере также предпочтительно, чтобы фланцы 239, 247 имели многоугольную форму для входа сопрягаемым образом в половины 411а, 411b полости многоугольной формы.

Изобретение относится к усовершенствованному устройству для соединения стержней, к способу механического соединения двух стержней и к регулирующему клапанному устройству, в котором используется устройство для соединения стержней. По существу плоские сопрягаемые поверхности узла первого стержня и узла второго стержня соединяются посредством прижима с помощью соединителя. Прижимная нагрузка соединителя создается конической поверхностью, которая обеспечивает расхождение углов с соответствующей конической поверхностью на узле первого стержня. Диаметры зазоров в соединителе компенсируют результат осевого несовпадения узла первого стержня и узла второго стержня. Узел второго стержня содержит регулируемый адаптер для обеспечения соединения со стержнями переменной длины. Узел первого стержня содержит внутреннюю полость для приема части второго стержня, которая может выступать из регулируемого адаптера. Фасонные сопрягаемые поверхности адаптеров стержней входят в полость соединителя, имеющую ответную форму. В результате удобным образом компенсируется переменная длина стержней, предотвращается значительный поворот стержней вокруг их общей оси. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для соединения штока клапана, содержащее узел тяги привода, имеющий по существу плоскую торцевую поверхность, по существу перпендикулярную определяемой тягой привода продольной оси, и выемку вблизи указанной торцевой поверхности для обеспечения первой наклонной сопрягаемой поверхности, проходящей под острым углом относительно указанной торцевой поверхности и завершающейся на первом фланце многоугольной формы, расположенном между наклонной сопрягаемой поверхностью и указанной торцевой поверхностью; узел штока клапана, состоящий из штока клапана и адаптера штока клапана, причем адаптер штока клапана снабжен средствами для крепления к штоку клапана и имеет по существу плоскую торцевую поверхность, по существу перпендикулярную определяемой штоком клапана продольной оси, и выемку вблизи указанной торцевой поверхности для обеспечения второго фланца многоугольной формы; соединитель штока для охвата узла тяги привода и узла штока клапана, содержащий две по существу одинаковые половины, образующие первую внутреннюю полость многоугольной формы, имеющую первый диаметр, и образующие два отверстия, имеющие второй диаметр, который меньше первого диаметра, для обеспечения первой закраины и второй закраины для приема первого и второго сопрягаемых фланцев многоугольной формы узла тяги привода и адаптера штока клапана; и крепежные средства для соединения двух указанных половин с обеспечением механической связи между узлом тяги привода и узлом штока клапана, при которой торцевая поверхность узла тяги привода и торцевая поверхность узла штока клапана входят по существу в плоский контакт.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел тяги привода состоит из тяги привода и адаптера тяги привода, причем адаптер тяги привода снабжен средствами для крепления к тяге привода и выемкой для обеспечения первой наклонной сопрягаемой поверхности, и первым фланцем многоугольной формы, при этом адаптер тяги привода содержит вторую внутреннюю полость, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части штока клапана.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что диаметр второй внутренней полости превышает диаметр штока клапана для компенсации результата осевого несовпадения между узлом тяги привода и узлом штока клапана.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел тяги привода образован тягой привода, которая содержит вторую внутреннюю полость, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части штока клапана.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что диаметр второй внутренней полости превышает диаметр штока клапана для компенсации результата осевого несовпадения между узлом тяги привода и узлом штока клапана.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый диаметр превышает диаметр первой и второй сопрягаемых поверхностей для компенсации результата осевого несовпадения между узлом тяги привода и узлом штока клапана.

7. Способ снижения трения между узлом штока клапана и уплотнением клапана, возникающего в результате осевого несовпадения узла тяги привода и узла штока клапана, в котором изготавливают узел тяги привода по существу с плоской торцевой поверхностью, по существу перпендикулярной определяемой тягой привода продольной оси, и с выемкой вблизи первого сопрягаемого фланца многоугольной формы, расположенного между выемкой и указанной торцевой поверхностью; соединяют адаптер штока клапана со штоком клапана, причем адаптер штока клапана имеет по существу плоскую торцевую поверхность, по существу перпендикулярную определяемой штоком клапана продольной оси, и выемку вблизи указанной торцевой поверхности со вторым сопрягаемым фланцем многоугольной формы, расположенным между выемкой и указанной торцевой поверхностью; формируют соединитель штока, состоящий из двух по существу одинаковых половин, содержащий первую внутреннюю полость многоугольной формы для обеспечения соответствующих сопрягаемых поверхностей для первой сопрягаемой поверхности узла тяги привода и второй сопрягаемой поверхности адаптера штока клапана, причем первую внутреннюю полость многоугольной формы выполняют с возможностью приема первого фланца многоугольной формы узла тяги привода и второго фланца многоугольной формы адаптера штока клапана, и с размерами, достаточными для компенсации результата существенного осевого несовпадения узла тяги привода и штока клапана; и закрепляют соединитель штока вокруг узла тяги привода и адаптера штока клапана с приведением торцевой поверхности узла тяги привода и торцевой поверхности адаптера штока клапана по существу в плоский контакт.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что на этапе изготовления узла тяги привода формируют выточку в тяге привода, проходящую по существу параллельно определяемой тягой привода продольной оси вблизи по существу плоской торцевой поверхности тяги привода.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что на этапе изготовления узла тяги привода выполняют вторую внутреннюю полость для приема по меньшей мере части штока клапана, причем вторая внутренняя полость имеет диаметр, превышающий диаметр штока клапана.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что предусматривает сборку узла тяги привода, в которой соединяют адаптер тяги привода с тягой привода, причем указанный адаптер снабжен выемкой для обеспечения первой сопрягаемой поверхности, по существу параллельной определяемой тягой привода продольной оси, и второй внутренней полостью для приема по меньшей мере части штока клапана.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что на этапе соединения адаптера тяги привода с тягой привода выполняют участок с внутренней резьбой в адаптере тяги привода для регулируемого навинчивания указанного адаптера на резьбовой конец тяги привода, причем на указанном резьбовом конце закрепляют гайку с упором в адаптер тяги привода для закрепления указанного адаптера на тяге привода.

12. Способ по п.7, отличающийся тем, что на этапе соединения адаптера штока клапана со штоком клапана выполняют резьбовой участок в адаптере штока клапана для регулируемого навинчивания указанного адаптера на резьбовой конец штока клапана, причем на указанном резьбовом конце закрепляют гайку с упором в адаптер штока клапана для закрепления указанного адаптера на штоке клапана.

13. Регулирующее клапанное устройство, содержащее клапан, имеющий корпус клапана с впуском для текучей среды и выпуском для текучей среды, причем впуск и выпуск для текучей среды сообщаются между собой каналом для текучей среды; подвижный управляющий орган, установленный в корпусе клапана для управления потоком текучей среды через указанный канал, причем подвижный управляющий орган содержит узел управляющего штока, выступающий из корпуса клапана; приводные средства, непосредственно прикрепленные к корпусу клапана для сообщения тягового усилия подвижному управляющему органу, причем приводные средства содержат узел тяги привода; и устройство для соединения стержней, выполненное с возможностью осевого соединения узла управляющего штока с узлом тяги привода, причем узел управляющего штока содержит регулируемый адаптер, прикрепленный к узлу управляющего штока для компенсации переменной длины узла управляющего штока, при этом регулируемый адаптер имеет первый фланец многоугольной формы, а узел тяги привода имеет второй фланец многоугольной формы и снабжен первой внутренней полостью для приема части управляющего штока, и соединитель, снабженный второй внутренней полостью многоугольной формы для взаимодействия соответственно с первым и вторым фланцами многоугольной формы, при этом первая внутренняя полость узла тяги привода и вторая внутренняя полость многоугольной формы соединителя образуют зазор для компенсации результата осевого несовпадения узла управляющего штока и узла тяги привода.