节流阀制造技术

本发明专利技术涉及一种节流阀（１，２５），带有壳体（２），该壳体具有用于入流压力下的流体的流入口（３），一节流器（４，２７），借助于该节流器可将所述流体节流至流出压力，和用于所述流体的流出口（５），以及带有在所述壳体（２）外部的调节元件（１１，３２），带有可旋转的轴（１３）和活塞（１６），该活塞可在所述壳体（２）内部在管状的节流保持架（１５）中轴向移动，其中，借助于所述调节元件（１１，３２）可导致所述轴（１３）的旋转，并且通过所述轴（１３）的旋转可导致所述活塞（１６）的轴向移动，并且可通过所述活塞（１６）的轴向移动调节所述节流器（４，２７）的节流横截面。为了海底应用，尤其是在大管界面的石油和天然气开采中，按照本发明专利技术如此地进一步发展所述节流阀（１），即，在所述调节元件（１１，３２）上设置初级磁体，在所述轴（１３）上设置次级磁体以及在所述轴（１３）上设置滚动体－丝杠传动机构（２０），其中，所述调节元件（１１，３２）的旋转借助于所述初级磁体与所述次级磁体的磁耦合传递到所述轴（１３）上，并且借助于所述滚动体－丝杠传动机构（２０）转化为所述活塞（１６）的轴向移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种节流阀，带有一壳体，该壳体具有用于入流压力下的流体的流入口， 一节流器，借助于该节流器可将流体调节到流出压力，和用于所述流体的流出口，以及在壳体外部带有一调节元件，带有可旋转的轴和活塞，该活塞可在壳体内部在管状的保持架中轴向移动，其中，借助于调节元件可导致轴旋转并通过轴的旋转使得活塞轴向移动，并且可通过活塞的轴向 移动调节节流器的节流横截面。
技术介绍
前述类型的节流阀有多种结构型式，例如由本申请人的供货品种单就公 知。这种具有可调节的节流横截面的节流阀由于在安装状态用于更换磨损部 件的良好的可接近性以及由于机械上相对简单的调节机构通常大多以角形 结构方式(角型阀)设计，也就是设计具有垂直于活塞的轴线以及垂直于流出 方向流入的;充体。最近，尤其是在不希望流动方向转向的情形下，节流阀也以轴向结构方 式(轴向式阀)应用，也就是带有可与流入和流出方向同轴地移动的活塞。此 外，这种节流阀在流动技术方面的参数相同时具有较小的外部尺寸，并且由 于轴向式结构方式，流动的流体造成的材料负荷较小，因此具有减小的磨损。在公知的节流阀中，可旋转的轴与调节元件机械地，例如通过凸缘固定 连接。轴的旋转运动在壳体外部通过互相滑动的螺紋(根据螺栓和螺母的原 理)要么在角形结构方式中直接转化为活塞的直线运动，要么转化为控制轴 的直线运动。在轴向式结构中，控制轴和活塞分别设有相互啮合的斜齿，该 斜齿使得可以实现直线运动的转向。在近海开采石油和天然气的框架内，第一处理步骤-例如压缩所输送的 天然气-越来越多地直接在海底的开采位置进行。随着该趋势，对适于海底使用的部件，如对节流阀的要求随之提高这些部件不仅出于环保原因必须没有排放，也就是保证流动的流体(石油、天然气)与周围的海水隔离，并且防止流体流出到周围环境中。此外， 也要在所有情况下避免高度腐蚀性且带有微生物的海水侵入阀本身或调节 元件。最后，尤其是调节元件的电子部件与输送的流体的各个接触是不希望 的，尤其^U充化氢污染的流体同样是非常腐蚀的。一方面将节流阀的元件与流动的流体和周围环境隔开，另 一方面完全没 有排放，以公知的节流阀的设计方案仅在显著提高用于密封的耗费以及加强 对材料和表面质量要求的情况下才能实现。此外，在使用者方面部分对于将 非金属密封系统和密封器件应用在海底有显著的保留。EP0308878A1和EP0681130A1公开了 一种带有可旋转的球头的截止阀， FR2536825A1公开了带有直线运动的、通过调节螺紋驱动的活塞，阀体中可 旋转的轴和阀体外面的调节元件分别通过磁耦合连接在该活塞上。因此不需 要密封可运动的、穿过阀体的部件就可以将流动的流体与环境隔开。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，建议一种用于海底应用的节流阀，尤其 是石油和天然气开采中具有大的管截面的节流阀。从公知的节流阀出发，本专利技术建议，节流阀具有设置在调节元件上的初 级石兹体、设置在轴上的次级石兹体以及设置在轴上的滚动体-丝杠传动机构， 其中，调节元件的旋转借助于初级J兹体与次级》兹体的》兹耦合传递到轴上，并 借助于滚动体-丝杠传动机构转化为活塞的轴向移动。如在按DE8712878U1的现有技术那样，通过磁耦合，调节元件和阀体 内腔在无需密封运动部件的情况下完全相互分开。可旋转的轴(以及在轴向 式结构方式中另外还有的控制轴)完全由流动的流体包围，并因此在轴向减 压。通过磁耦合从调节元件传递到可旋转的轴上的调节扭矩较小，并且尤其 不能达到公知的、在海底使用的典型大体积的部件所需要的值。通过使用滚 动体-丝杠传动机构明显减小轴的旋转运动转换到平动运动的功率损耗，并 因此在设计原理基本上不变的情形下明显减小了轴所需要的调节扭矩。滚动体-丝杠传动机构尤其是应用在金属加工机器上的公知的驱动系统: 为了实现在旋转和平动之间的转换，采用滚珠或螺杠("滚柱")，它们至少在 平动运动的部件上滚动。与螺紋之间的滑动摩擦相比，滚动元件明显更小的滚动阻力使得可以非常小损耗地实现所述转换。滚柱丝杠传动机构和滚珠丝 杠传动机构的效率基本上类似。 一方面，滚柱丝杠传动机构明显比滚珠丝杠 传动机构更紧凑地构造，另一方面，滚柱丝杠传动机构既可实现从平动到旋 转的转换又可实现从转动到平移运动的转换。一方面，按本专利技术的节流阀可以具有控制轴，其中，调节元件的旋转借 助于滚动体-丝杠传动机构首先转换为控制轴的直线运动，另一方面，按本 专利技术的节流阀可以具有斜齿的齿条机构，所述直线运动借助于该齿条机构转 化为活塞的轴向移动。这种节流阀的流入方向和流出方向在轴向式结构方式 中朝向相同，并且与活塞同轴。作为上述措施的替代措施，在按本专利技术的节流阀中，调节元件的旋转也 可以借助于滚动体-丝杠传动机构直接转换为活塞的轴向移动。在这种方式 中，滚动体-丝杠传动^L构按本专利技术尤其应用在角形结构类型的节流阀中。在一种优选的实施形式中，按本专利技术的节流阀具有用于调节节流横截面 的电动驱动元件。然后，按本专利技术的节流尤其适于应用在自动控制的系统中。 作为上述措施的替代措施，按本专利技术的节流阀的调节元件也可以气动、液压 或人工地通过手动轮或操纵杆驱动。在这种按本专利技术的、电动驱动的节流阀中，尤其可以将调节元件设计为 定子，轴设计为驱动元件的转子，以及初级磁体设计为电磁体，而次级磁体 设计为永^磁体。通过将调节元件和轴集成在这种电动驱动器中，可明显简化 按本专利技术的节流阀的结构。按本专利技术的节流阀的结构尺寸以及制造耗费和费 用得到减小。在一种尤其优选的实施形式中，按本专利技术的节流阀具有一弹簧元件，从 活塞的基本位置出发，通过调节元件的旋转可张紧该弹簧元件，并且活塞可 借助于该弹簧元件回复到基本位置。因此，按本专利技术的节流阀具有用于驱动 器失效的保险件。通常公知的、带有失效保险件的节流阀具有可直线移动的调节装置。失 效保险件可以简单地通过在这种阀上安置螺旋弹簧实现。磁耦合要求可在两 个方向上旋转的调节装置，亦即运行方向的转向，与带有螺紋和螺母的调节丝杆(Stellgewinde)相反，滚动体丝杠传动机构的调节装置可以实现这一点: 作用在控制杆上的轴向力通过滚动体可转化为转矩，并且传递到丝杠传动壳 体上，使该壳体旋转。在轴向式结构的、按本专利技术的节流阀中，弹簧元件可以设置在控制轴上， 并且通过控制轴的直线运动张紧。在驱动器失效时，弹簧元件首先直接作用 在控制轴上，并且通过斜齿间接地作用在活塞上，以及通过滚动体-丝杠传 动机构间接地作用在调节元件上。在这种结构类型中，弹簧元件尤其可以直 接被设置在壳体内部。然后，用于张紧螺旋弹簧的力必须由调节装置通过》兹耦合和滚动体丝杠 传动纟几构传递到控制轴上。相应地，》兹耦合和滚动体丝杠传动才几构都必须设 计用于传递相应的力和扭矩。此外，设置在控制轴上的螺旋弹簧与流过节流 阀的流体接触(因为该螺旋弹簧设置在阀体内部)。因此，螺旋弹簧的材料选 4奪要受到这样的限制(如其它所有在阀体内部的部件一样)，即，该材料不能 与流体反应，尤其是不允许被流体腐蚀。作为上述措施的替代手段，也可以在这种按本专利技术的节流阀(轴向式结 构或角形结构)中将弹簧元件设置在调节元件上，并且通过调节元件的旋转 张紧弹簧元件。在驱动器失效时，弹簧元件直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节流阀（１，２５），　带有壳体（２），该壳体具有用于入流压力下的流体的流入口（３），可将所述流体节流至流出压力的节流器（４，２７）和用于所述流体的流出口（５），　以及带有在所述壳体（２）外部的调节元件（１１，３２），带有可旋 转的轴（１３）和活塞（１　６），该活塞可在所述壳体（２）内部在管状的节流保持架（１５）中轴向移动，其中，借助于所述调节元件（１１，３２）可导致所述轴（１３）的旋转，并且通过所述轴（１３）的旋转可导致所述活塞（１６）的轴向移动，并且可通过所述活塞（１６）的轴向移动调节所述节流器（４，２７）的节流横截面，其特征在于，在所述调节元件（１１，３２）上设置有初级磁体，在所述轴（１３）上设置次级磁体以及在所述轴（１３）上设置滚动体－丝杠传动机构（２０），其中，所述调节元件（１１，３２）的旋转借助于所述初级磁体与所述次级磁体的磁耦合传递到所述轴（１３）上，并且借助于所述滚动体－丝杠传动机构（２０）转化为所述活塞（１６）的轴向移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森特埃斯维尔特，
申请(专利权)人：莫克维尔德阀门公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]