專利名稱：可旋轉致動的瓣閥及致動方法
可旋轉致動的瓣閥及致動方法
背景技術：
閥門，例如流體損耗控制閥、安全閥、截止閥等等，在井下工業特別是烴類開采工業中都是眾所周知的。通常，閥門(其包括但不限于安全閥)包括一擋板和一流管，所述擋板和流管可操作地配置成在一外殼中一起工作。通過使流管延伸過擋板，可以驅動擋板離開其支座。雖然傳統的安全閥配置普遍使用，而且能夠很好達到所想要的目的，但是，由材料體積、機加工作業等引起的制造成本仍然很高。如何在保持瓣閥功能的同時減少成本是本領域所歡迎的。
發明內容
一種可旋轉致動的瓣閥，包括一擋板，該擋板上具有非平面的相互作用表面；該瓣閥的適配部件，該相互作用表面和該適配部件可有選擇地對齊和不對齊，當不對齊時，擋板至少部分打開。一種可旋轉致動的瓣閥，包括一擋板；繞擋板周邊的彎曲邊緣；和配置在瓣閥的另一部件上的適配的彎曲邊緣，所述部件可旋轉，使該適配的彎曲邊緣不與擋板的彎曲邊緣對齊，由此，將擋板推出關閉位置。一種用于致動閥的擋板的方法，包括使該閥的一個部件相對于該閥的另一部件旋轉，在對齊的情況下，該旋轉使擋板或閥的另一部件中的一個上的非平面表面不對齊，在不對齊的情況下，該旋轉使擋板或閥的另一部件中的一個上的非平面表面對齊；和依照旋轉，促使擋板至另一位置。
現在參照附圖，其中，幾個附圖中同樣的元件標記相同的數字圖1是可旋轉致動的瓣閥的一實施例在關閉位置的局部截面視圖；圖2是圖1所示瓣閥在部分打開位置的視圖；圖3是圖1所示瓣閥在全開位置的視圖；圖4是瓣閥的透視圖，示出了閥樞軸；圖5是可旋轉致動的瓣閥的替換實施例在部分打開位置的視圖；圖6是圖5所示瓣閥在全開位置的視圖；圖7是可旋轉致動的瓣閥的另一替換實施例在全開位置的透視圖；圖8是圖7所示瓣閥在部分打開位置的截面視圖；圖9是圖7所示瓣閥在全開位置的另一截面視圖；圖10是可旋轉致動的閥的另一替換實施例在部分打開位置的截面視圖；圖11是圖10中所示閥的一部分的視圖，部件處于閥全開的位置中。
具體實施例方式參照圖1，圖中示出了可旋轉致動的瓣閥10的一實施例，其處于完全關閉的位置，擋板12與擋板支座14接合。擋板12和擋板支座14分別具有一彎曲邊緣16、18。這些邊緣繞擋板和擋板支座周邊，并為大體上適配的形狀，在一個實施例中，為互補形狀。當擋板和擋板支座對齊時，擋板可靠著擋板支座關閉，在有些實施例中，擋板將密封抵靠擋板支座。擋板支座或擋板的旋轉引起擋板和擋板支座分開，從而使擋板12打開一定程度。擋板打開的程度在某種程度上取決于彎曲邊緣16和18的傾斜角度。接近45度的角度將容許擋板產生最大偏移，由此容許相對于擋板支座14變化最大角度。當擋板12上的彎曲邊緣 16的最高點與擋板支座14上的彎曲邊緣18的最高點對齊時，擋板由于彎曲邊緣16和18 之間的接觸而達到最大運動。擋板和擋板支座的不對準導致密封能力失效，實際上可用于使擋板打開，正如該實施例中的目的那樣。彎曲邊緣16和18的高點彼此干涉，以使擋板12繞樞軸20 (參見圖 4)進行樞轉運動。在圖1-4所示的實施例中，所示的瓣閥10分別處于關閉、部分打開和打開位置，以提供對瓣閥10的清晰了解。在該實施例中，這種配置依賴于彎曲邊緣16和18的細節、螺旋槽22和槽隨動件M以及由適當的驅動器觀驅動的螺旋直齒輪26。參照圖1-3，將清楚地順序描述操作。在圖1中，擋板12關閉，擋板支座14相對于外殼和擋板位于使得擋板與擋板支座14成密封關系地接合的位置。在驅動器觀致動時 (該驅動器可以是電動機(如圖1所示，帶有電接頭30和3 、液壓馬達(如圖2所示，帶有液壓流體入口 34和出口 36)等，該驅動器與直齒輪沈驅動相聯)，擋板支座14繞其自身的軸線旋轉，從而使擋板支座14的彎曲邊緣18不與擋板12的彎曲邊緣16對齊。這導致軸向推動擋板12而使其遠離擋板支座14。因為擋板12鉸接地連接于外殼38，擋板支座14 在該外殼內旋轉，所以擋板將根據作用于其上的軸向負荷繞樞軸20樞轉。如上所述，擋板 12的樞轉程度與彎曲邊緣的角度有關，但是，由于可能的斜度的限制，其通常小于全開的程度。這種限制可能單獨與幾何形狀有關，或者可能與隨著斜度變大而增加的摩擦有關。為了有效實現如圖3所示的全開狀態，擋板支座14在其旋轉運動的同時進行軸向移動。這依賴在驅動器觀強制擋板支座14旋轉時處于螺旋槽22中的隨動件M來實現。直齒輪沈成螺旋形配置，以便在擋板支座14軸向改變其位置時，保持該直齒輪與驅動器觀的接合。 因為擋板支座14在擋板的方向上移動，所以，擋板支座14與擋板12之間的接觸點40繼續推動擋板12，直至其完全打開，如圖3所示。在該實施例中，擋板由復位彈簧42關閉，在圖4中可見該復位彈簧。現在參見圖5和6，示出了同時旋轉地致動兩個相對的瓣閥的替換實施例。對讀過上文的人來說，顯而易見的是，該實施例包括所述的第一實施例中部件的鏡像。單個驅動器觀致動鏡像配置的兩個構造，所述兩個構造操作相同但彼此方向相反。為了清楚起見，鏡像部分中的每個部件都賦予與在所述的第一實施例中所使用數字相對應的100序列數字。參見圖7-9，示出了可旋轉致動的瓣閥的又一個實施例。在圖7中，瓣閥打開的透視圖提供了該配置的概況。瓣閥210包括擋板212和擋板支座214。該實施例的擋板支座與前述實施例的不同在于，它采用一坡道套筒250，該坡道套筒可旋轉以引起擋板212全開運動。擋板最初仍由擋板支座214的旋轉運動推動，但是，為了將擋板移動至全開狀態，增加了該坡道套筒。坡道套筒250也是擋板支座214的操縱機構，其通過指狀物251連接于擋板支座214。在一個實施例中，坡道套筒250包括一繞該坡道套筒250環狀延伸的環齒輪(或至少一部分環齒輪)252。采用環齒輪252使坡道套筒250旋轉，從而打開或關閉擋板 212。可以采用任何適合的驅動器來致動該環齒輪，例如在上文實施例中示出的驅動器觀。 在坡道套筒250中形成有一傾斜的凹槽或開口 254。如圖所示，該配置為完全貫穿坡道套筒250延伸的開口，但是，根據需要，它也可以配置成從坡道套筒250的內部尺寸表面凹入該坡道套筒的凹部。無論在何種情況，在一個實施例中，凹槽2M都具有合成形狀，其中，凹槽邪4既相對于套筒軸向方向螺旋配置，并且還相對于該軸向方向傾斜，如圖9所示。數字 256和258表示凹槽254的特定壁。在圖9中，觀察者可以看見這些壁的角度。在圖9中所看到的角度相對較陡，而在圖8看到的壁的區域中相同壁的角度顯然沒那么陡。這是因為這些壁配置成提供一表面，一凸輪利用擋板212運動過程中垂直于壁的負荷支承在該表面上，所述凸輪可以是如圖所示的凸輪滾子260。參照圖8，凸輪滾子相對于擋板212的位置是很明顯的。凸輪滾子沈0由擋板212的相對于樞軸220位于擋板主體相反的位置的延長部262支撐。所以，延長部262在一個方向上的運動將引起擋板212在相反方向上的運動。 通過從凹槽的中心區域推動凸輪滾子260至凹槽254的任一端，使得凸輪滾子爬上傾斜的凹槽，并推動擋板212至打開位置。在擋板212繞樞軸220運動過程中(依次參見圖8和 9)，凸輪滾子260移動到截然不同的方位。凹槽2M配置成通過使壁256和258保持與凸輪滾子沈0的垂直而與凸輪滾子的運動匹配，以便提高機械運動的效率。通過推動凸輪滾子260返回至凹槽254的中央部位沈4，坡道套筒250的反向運動將使擋板212關閉。現在參照圖10和11，示出了可旋轉致動的瓣閥310的另一替換實施例。在該實施例中，擋板314類似于上文實施例中的擋板，其中包含有一彎曲邊緣316。當擋板對齊并關閉時，彎曲邊緣316與配置在一流管370 —端的適配的邊緣318(或者在一個實施例中， 為互補的邊緣)相配合，在有些實施例中二者密封配合。流管370在外殼372內可旋轉且可軸向移動，并由偏壓部件374例如所示的卷簧偏壓至閥關閉位置。流管370包括一偏壓部件附著部376，例如所示的凸緣。當瓣閥處于關閉位置時，該流管370被約束套筒380中的凹槽378約束而進行旋轉運動，以便旋轉一定度數。應當明白，凹槽378配置成沿著約束套筒380橫向延伸一定度數，然后沿著套筒380軸向延伸。這確保流管370必須根據下面進一步闡明的旋轉致動，首先進行旋轉，然后縱向延伸。流管370的運動首先由于彎曲邊緣 316和318的不對齊而開始打開擋板312，這與上文實施例的情況相同，然后通過流管延伸經過支座314而能夠完全打開擋板，在全開位置，擋板自然被保護在流管之后。流管370的延伸只在約束套筒380允許該運動時出現。這需要在流管上與凹槽378接合的凸耳382已經充分旋轉移動，使得該凸耳已經移動到凹槽378的軸向部分中。一驅動器3 啟動剛剛所述的運動，該驅動器可以是電動機、液壓馬達等，正如上文實施例中所述的，其與齒輪352相嚙合。仔細參照圖10和11，圖中揭示了流管370與驅動管384緊密、同心地連通。流管370包括一螺旋輪廓386，驅動管384包括一螺旋輪廓388。 螺旋輪廓386和螺旋輪廓388是相互適配的，在一個實施例中，兩者彼此互補。在任何情況下都配置成使得由驅動管384的旋轉運動而將旋轉運動傳遞給流管370，并且在被所述約束套筒380允許時，引起軸向運動。該軸向運動是由于各輪廓相對于另一個輪廓的爬升所致，類似于大螺距鎖定螺母起重螺桿配置。運行時，從擋板的關閉位置開始，驅動器3 被致動，以賦予驅動管384旋轉運動。 由于約束套筒的凹槽378的約束作用，流管的軸向運動受到限制，所以，流管的運動僅僅是旋轉。旋轉運動使彎曲邊緣316和彎曲邊緣318不對齊，由此使擋板312部分打開。當剛才所述的旋轉運動成功地使得凸耳382移動至凹槽378的軸向定向的部分時，約束套筒380 阻止流管進一步旋轉運動。在此位置，當致動瓣閥310時，在螺旋輪廓386和螺旋輪廓388 的作用下，驅動管384的旋轉運動被轉換成流管370的軸向運動。然后，流管370軸向延伸過擋板314—充足的距離，以完全打開擋板312，并對其進行保護。該位置顯示在圖11中， 其中，所示的擋板314處于完全打開位置，并位于流管370之后，彈簧374顯示為被壓縮。此夕卜，可以看到，從圖10到圖11，凸緣376與齒輪352之間的軸向距離增大了。依據所希望的擋板打開的程度，可以采用或不采用該實施例的軸向延伸部分。通過直接用一驅動器旋轉流管，可以只采用旋轉部分。 雖然已經顯示和描述了一個或更多個實施例，但是，在沒有背離本發明的精神和范圍的情況下，可以對此進行修改和替換。因此，應當明白，本發明的描述是說明性的而非限制性的。
權利要求
1.一種可旋轉致動的瓣閥，其包括一擋板；繞擋板周邊的彎曲邊緣；和配置在該瓣閥的另一部件上的適配的彎曲邊緣，該部件能夠旋轉，使該適配的彎曲邊緣不與擋板的彎曲邊緣對齊，由此，將擋板推出關閉位置。
2.如權利要求1所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，在瓣閥的關閉位置，擋板的彎曲邊緣是擋板的密封邊緣。
3.如權利要求1所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，所述適配的彎曲邊緣是一擋板支座的一部分。
4.如權利要求3所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，所述擋板支座是能夠旋轉的，并且能夠相對于瓣閥的外殼軸向延伸。
5.如權利要求4所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，擋板支座的延伸使擋板進一步打開。
6.如權利要求4所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，擋板支座由一馬達進行驅轉。
7.如權利要求4所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，所述擋板進一步包括延伸到擋板的樞軸的相對一側的延長部。
8.如權利要求7所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，所述延長部包括一凸輪滾子。
9.如權利要求7所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，該瓣閥進一步包括坡道套筒。
10.如權利要求9所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，該坡道套筒包括凹槽。
11.如權利要求10所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，所述凹槽包括壁，所述壁是傾斜的，以提供所述壁與延長部之間的垂直交點。
12.如權利要求9所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，所述坡道套筒能夠旋轉地被限制于一擋板支座。
13.如權利要求1所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，該瓣閥包括兩個擋板，每個擋板均具有繞擋板周邊的彎曲邊緣；和配置在瓣閥的其他部件上的兩個適配的彎曲邊緣，所述其他部件能夠旋轉，使該適配的彎曲邊緣不與擋板的彎曲邊緣對齊，由此，將擋板推出關閉位置。
14.如權利要求1所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，瓣閥的所述另一個部件是流管。
15.如權利要求14所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，瓣閥進一步包括與流管可操作地連通的驅動管，所述驅動管能夠賦予流管旋轉運動和軸向運動。
16.如權利要求15所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，驅動管和流管均包括配置成彼此相互作用的輪廓。
17.如權利要求14所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，該瓣閥進一步包括約束套筒， 所述約束套筒配置成在約束流管的軸向運動的同時允許流管進行旋轉運動，以便旋轉所選定的度數，然后在允許流管進行軸向運動的同時約束流管的旋轉。
18.—種可旋轉致動的瓣閥，其包括一擋板，其上具有非平面的相互作用表面；該瓣閥的適配部件，所述相互作用表面和該適配部件能夠有選擇地對齊和不對齊，當不對齊時，擋板至少部分打開。
19.如權利要求18所述的一種可旋轉致動的瓣閥，其中，所述適配部件是一擋板支座。
20.一種用于致動閥的擋板的方法，其包括使該閥的一個部件相對于該閥的另一部件旋轉，在對齊的情況下，該旋轉使擋板或閥的另一部件中的一個上的非平面表面不對齊，在不對齊的情況下，該旋轉使擋板或閥的另一部件中的一個上的非平面表面對齊；以及依照旋轉，促使擋板至另一位置。
21.如權利要求19所述的方法，其中，該方法進一步包括使所述部件軸向運動。
22.如權利要求20所述的方法，其中，旋轉運動和軸向運動同時進行。
全文摘要
一種可旋轉致動的瓣閥及方法，該瓣閥包括一擋板；繞擋板周邊的彎曲邊緣；和配置在閥的另一部件上的適配的彎曲邊緣，所述部件可旋轉，使該適配的彎曲邊緣不與擋板的彎曲邊緣對齊，由此，將擋板推出關閉位置。
文檔編號F16K31/528GK102459971SQ201080026291
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月15日 優先權日2009年4月15日
發明者T·R·比索爾 申請人:貝克休斯公司