專利名稱：用于控制閥的電接地裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里所述的電接地裝置公布一種充分消除控制閥內(nèi)部件之間的電勢差的設(shè)備。更具體地說，公開一種電接地裝置，其具有通過在控制閥內(nèi)絕緣的控制閥部件之間形成共享的電連接，從而顯著減少安裝費用和充分減少維護時間的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
控制閥通常用于控制管內(nèi)流體流動。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，隨著執(zhí)行機構(gòu)改變控制閥內(nèi)可動操作件或閥調(diào)節(jié)件(trim)的位置，控制閥可調(diào)節(jié)流體流動的速率。某些過程流體對于控制閥具有很強的腐蝕性。為了消除腐蝕性過程流體的影響，控制閥制造商可選擇那些一般不受過程流體的腐蝕性影響的特殊材料。例如，已知鎳合金UNS N10276是一種具有優(yōu)良的抗腐蝕性的材料，其所抵抗的腐蝕劑范圍廣。對于像蝶型控制閥這類不太貴的閥，使用特殊抗腐蝕合金成本太高，特別是對于閥體而言。閥制造商一般通過提供帶有抗腐蝕、不導(dǎo)電的襯墊的閥體來降低成本。
使用有襯墊的閥的優(yōu)點是閥體不會被過程流體侵濕。這樣，在腐蝕條件下使用時，閥體可用不太貴的材料制成。閥體襯墊可典型地用諸如乙丙三元聚物(EPDM)之類的彈性體(elastomer)來制成。這些彈性體典型地是非傳導(dǎo)性的并且具有絕緣性能。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，電介質(zhì)材料把閥調(diào)節(jié)件與閥體充分地絕緣開，從而有效地形成一個可存儲靜電荷的電容器。另外，眾多控制閥應(yīng)用中不使用有導(dǎo)電特性的填充材料、密封件和/或?qū)蜉S襯。因此，如果閥調(diào)節(jié)件不能確實地將地用共享的電連接接到閥體，那么，通過閥體并越過閥調(diào)節(jié)件的流體流動可能產(chǎn)生靜電荷轉(zhuǎn)移，靜電荷類似于電容器聚積靜電荷那樣聚積。聚積的電荷可在閥體和閥調(diào)節(jié)件之間建立幾千伏的電勢差。眾所周知，當聚積的電荷超過電介質(zhì)或絕緣體的擊穿電壓時，會產(chǎn)生電弧。而且，如果在閥體和閥調(diào)節(jié)件之間形成瞬間放電電路，例如維修人員在例行維修時使用扳手，電弧就會放電。結(jié)果，眾多工業(yè)標準和政府規(guī)定要求用于易爆炸環(huán)境中的設(shè)備應(yīng)設(shè)計成在這種環(huán)境中能夠安全操作。包括諸如閥等機械裝置在內(nèi)的設(shè)備，必須沒有可能引起周圍空氣起火的火源。
典型的解決方案包括在閥部件和導(dǎo)電填料之間使用外部接地帶。然而，由于成本的原因，這些方案不適用于所有控制閥設(shè)計。外部接地帶在操作過程中也可能被切斷，形成在控制閥上的點火源。最后，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說已知的，在閥體的外表面和執(zhí)行機構(gòu)上典型地涂上粉末涂漆，這種涂漆提供耐用而且防刮擦的涂層，并且該涂層具有絕緣功能。因此，傳統(tǒng)的裝置要求人工從導(dǎo)電表面去除漆，以便在閥部件之間提供共享的電連接。在制造過程中，這些人工操作不僅耗時而且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，電接地裝置的目的是充分消除在用在潛在易爆炸環(huán)境中的控制閥部件之間的電勢。更具體地講，本電接地裝置在控制閥的外側(cè)軸承孔中安置彈性接地連接器，從而在閥調(diào)節(jié)件和閥體之間形成共享的電連接。
根據(jù)本電接地裝置的一個方面，導(dǎo)電的、可變形的球位于閥體內(nèi)的孔內(nèi)。該可變形的球由絞合(stranded)金屬線制成。裝配時，閥調(diào)節(jié)件擠壓可變形的球，使之與閥調(diào)節(jié)件和閥體接觸，從而在該閥調(diào)節(jié)件和閥體之間形成共享的電連接。
根據(jù)本電接地裝置的另一方面，一圓錐形金屬彈簧位于在閥調(diào)節(jié)件和閥體之間的閥體內(nèi)的孔內(nèi)，從而在控制閥內(nèi)形成共享的電連接。


本電接地裝置的特征被確信具有新穎性并在所附權(quán)利要求書中被詳細闡述。結(jié)合附圖參照下面實施例可以最好地理解本電接地裝置，其中相同的附圖標號表示各個圖中相同的元件，其中圖1是帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的橫截面圖，該控制閥內(nèi)帶有提供共享電連接的可變形絞合金屬球。
圖2是帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的部分橫截面圖，該控制閥使用圓錐形彈簧與絞合金屬球相結(jié)合，以便在控制閥內(nèi)形成共享的電連接。
圖3是帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的部分橫截面圖，該控制閥使用單個圓錐形彈簧以在控制閥內(nèi)形成共享的電連接。
具體實施例方式
為了完全理解本電接地裝置的優(yōu)點，采用蝶形控制閥來說明它的功能和特征。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會知道，本電接地裝置可用于其它類型的閥中。
現(xiàn)在參見圖1，描述了帶彈性體襯墊的蝶形控制閥的橫截面圖，并且可變形的絞合金屬球在控制閥內(nèi)提供共享的電連接。蝶形控制閥10包括閥體12和閥調(diào)節(jié)件15。閥調(diào)節(jié)件15通常被定義為調(diào)節(jié)過程流體流動的控制閥10的內(nèi)部部件。在本實施例中，閥調(diào)節(jié)件15包括閥軸18和控制盤或葉輪20，兩者都用諸如UNS S31600之類的抗腐蝕不銹鋼材料制造而成。通過被壓入到閥軸18和控制盤20中的對準孔(未示出)里的兩個錐形銷22a和22b，將控制盤20和閥軸18相連接。通過不導(dǎo)電的閥填料25和不導(dǎo)電的O-型密封件26a和26b把過程流體容納在閥體12內(nèi)。在閥體12內(nèi)側(cè)上的不導(dǎo)電的導(dǎo)向軸襯30和外側(cè)軸承孔32使調(diào)節(jié)件15在閥體12內(nèi)成直線。執(zhí)行機構(gòu)(未示出)由穿過執(zhí)行機構(gòu)安裝孔38a和38b實現(xiàn)連接的執(zhí)行機構(gòu)螺栓(未示出)固定在閥體12的內(nèi)側(cè)。執(zhí)行機構(gòu)直接連接在閥軸18的內(nèi)側(cè)端19，并使閥調(diào)節(jié)件15繞閥軸18所限定的縱向軸線50旋轉(zhuǎn)。典型地，執(zhí)行機構(gòu)的外部和閥體12用不導(dǎo)電的粉末涂漆工藝進行涂漆，從而使執(zhí)行機構(gòu)與閥體12和閥調(diào)節(jié)件15絕緣。
不導(dǎo)電的彈性體襯墊42自身會產(chǎn)生適于控制盤20在操作時嚙合的軟的環(huán)形支持面27，并且在閥體12和過程流體之間形成屏障。接著，由彈性體襯墊42提供的屏障將閥調(diào)節(jié)件15與閥體12電絕緣開。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的，彈性體襯墊42的介電特性有效地在閥體12和閥調(diào)節(jié)件15之間形成可存儲靜電荷的電容器。當在潛在易爆炸環(huán)境中使用時，電荷的聚積可能產(chǎn)生著火的安全隱患。因此，必須在彈性體襯墊42所形成的電容器周圍產(chǎn)生電接地來防止電荷聚積。
如圖1所示，優(yōu)選的電接地裝置包括導(dǎo)電的絞合金屬球45，形成該金屬球以填充閥體12的外側(cè)軸承孔32。絞合金屬球45由類似慣用鋼絲棉的基本不規(guī)則的絞合金屬線圈形成。在優(yōu)選實施例中，絞合金屬球45由諸如不銹鋼S31600的抗腐蝕金屬制成，但也可以由其它抗腐蝕導(dǎo)電材料制成。在裝配控制閥10時，閥軸18穿過不導(dǎo)電的導(dǎo)向軸襯30和閥填料25而放置。絞合金屬球45在最后安裝閥軸18之前放置在外側(cè)軸承孔32內(nèi)。在最后安裝時，閥軸18被裝載入外側(cè)軸承孔32，隨后擠壓絞合金屬球45。由于絞合金屬的彈性，絞合金屬球45固有地在絞合金屬球內(nèi)形成彈性區(qū)域，在控制閥工作時，該彈性區(qū)域使絞合金屬球的導(dǎo)電表面、閥體12中外側(cè)軸承孔32的裸露金屬壁面和穿過閥軸18的閥調(diào)節(jié)件15之間保持接觸。通過消除閥調(diào)節(jié)件15和閥體12之間的電絕緣，這種共享的電連接使靜電荷聚積接地。
不像慣用的提供單一連接點的外部接地帶，絞合金屬球45內(nèi)無數(shù)股金屬線使外側(cè)軸承孔32和閥調(diào)節(jié)件15之間保持多個電接觸點，從而提供改進的共享電連接。另外，通過保持控制閥10內(nèi)的內(nèi)部共享電連接，由于物理分離而引起的連接災(zāi)難性故障的潛在性被有效地消除。優(yōu)選的電接地裝置也可減少裝配時間和節(jié)約制造成本，這是因為不需要人工去除漆來暴露導(dǎo)電表面，也不用為連接外部接地帶而攻螺紋打螺栓孔。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，描繪了根據(jù)本電接地裝置的另一實施例的彈性接地連接器。對于所述的帶有深的外側(cè)軸承孔132的蝶型控制閥110，絞合金屬球145可被偏壓向帶有螺旋狀偏壓彈簧148的閥軸118的外側(cè)端。螺旋狀偏壓彈簧148可補償外側(cè)軸承孔132在深度上的變化，并且在閥軸118沿它的縱向軸線150振動的應(yīng)用中，螺旋狀偏壓彈簧148能確保絞合金屬球145保持與閥軸118接觸。
在圖3中，圖示了本電接地裝置的彈性接地連接器的另一實施例。單個圓錐形彈簧248被放置在外側(cè)軸承孔232內(nèi)。彈簧248使閥軸218的外側(cè)端225和閥體212之間通過外側(cè)軸承孔232的裸露金屬表面相接觸。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的，彈簧248的圓錐形線圈被形成為，使得彈簧248的外側(cè)端255比外側(cè)軸承孔232的直徑略大一些，以便在裝配時，將彈簧248保持在外側(cè)軸承孔232內(nèi)。
前面給出的詳細描述僅用于清楚理解本發(fā)明，并且不應(yīng)從中理解為任何不必要的限制，因為本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以對所描述的實施例進行各種改進。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本電接地裝置不限于球面或球形，可用采用任意可裝入外側(cè)軸承孔以形成共享電連接的形狀。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可理解，彈性接地連接器可通過螺釘或鉚釘永久連接到閥軸的外側(cè)端，以確保閥調(diào)節(jié)件和閥體恒定接觸。
權(quán)利要求
1.一種用于控制閥的電接地裝置，包括閥體；與該閥體電絕緣的閥調(diào)節(jié)件；和彈性接地連接器，該彈性接地連接器具有相結(jié)合的彈性區(qū)域和在該閥體和閥調(diào)節(jié)件之間受擠壓的導(dǎo)電表面，以便形成和保持閥體和閥調(diào)節(jié)件之間的內(nèi)部電接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的電接地裝置，其中所述閥體具有與閥調(diào)節(jié)件相鄰、用于容納彈性接地連接器的孔。
3.如權(quán)利要求1所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器由可變形的絞合金屬組成。
4.如權(quán)利要求3所述的彈性接地連接器裝置，其中所述可變形的絞合金屬通常形成為球形。
5.如權(quán)利要求1所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器由圓錐形彈簧組成。
6.如權(quán)利要求4所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器包括偏壓彈簧，使得該偏壓彈簧將可變形的絞合金屬球置于與閥調(diào)節(jié)件和閥體連續(xù)接觸。
7.一種實質(zhì)上減少控制閥裝置上的電勢的方法，其中所述控制閥裝置至少包括閥體和閥調(diào)節(jié)件，該閥調(diào)節(jié)件與閥體之間電絕緣，該方法包括提供彈性導(dǎo)電接地連接器，形成至少包括閥軸和控制元件的閥調(diào)節(jié)件，該閥軸有一外側(cè)端；形成帶有孔的閥體，該孔的尺寸形成為可容納該彈性導(dǎo)電接地連接器和閥軸的外側(cè)端；將該彈性接地連接器裝入該孔內(nèi)；將該閥調(diào)節(jié)件放置在閥體內(nèi)，并且閥軸的外側(cè)端位于閥體的孔內(nèi)，使得該閥軸的外側(cè)端擠壓該彈性導(dǎo)電接地連接器，從而在閥體和閥調(diào)節(jié)件之間形成共享的電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述彈性接地連接器由可變形的絞合金屬組成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述可變形的絞合金屬通常形成為球形。
10.如權(quán)利要求7所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器由圓錐形彈簧組成。
11.如權(quán)利要求9所述的彈性接地連接器裝置，其中所述彈性接地連接器包括偏壓彈簧，使得該偏壓彈簧將可變形的絞合金屬球置于與閥調(diào)節(jié)件和閥體連續(xù)接觸。
全文摘要
用于控制閥的電接地裝置在閥體(12)和閥調(diào)節(jié)件(15)之間提供共享的電連接。具有彈性區(qū)域和導(dǎo)電表面的彈性接地連接器(45)被放置在該閥體和閥調(diào)節(jié)件之間。該閥調(diào)節(jié)件擠壓該彈性接地連接器的導(dǎo)電表面，以使該彈性接地連接器的彈性區(qū)域變形，從而在該閥體和閥調(diào)節(jié)件之間形成共享的電連接。
文檔編號F16K1/22GK1806473SQ200480016128
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者彼得·K·梅里爾, 約耳·R·安德森 申請人:費希爾控制產(chǎn)品國際有限公司