用于控制阀的电接地装置.pdf

用于控制阀的电接地装置在阀体(12)和阀调节件(15)之间提供共享的电连接。具有弹性区域和导电表面的弹性接地连接器(45)被放置在该阀体和阀调节件之间。该阀调节件挤压该弹性接地连接器的导电表面，以使该弹性接地连接器的弹性区域变形，从而在该阀体和阀调节件之间形成共享的电连接。

1.  一种用于控制阀的电接地装置，包括：
阀体；
与该阀体电绝缘的阀调节件；和
弹性接地连接器，该弹性接地连接器具有相结合的弹性区域和在该阀体和阀调节件之间受挤压的导电表面，以便形成和保持阀体和阀调节件之间的内部电接触。

2.  如权利要求1所述的电接地装置，其中所述阀体具有与阀调节件相邻、用于容纳弹性接地连接器的孔。

3.  如权利要求1所述的弹性接地连接器装置，其中所述弹性接地连接器由可变形的绞合金属组成。

4.  如权利要求3所述的弹性接地连接器装置，其中所述可变形的绞合金属通常形成为球形。

5.  如权利要求1所述的弹性接地连接器装置，其中所述弹性接地连接器由圆锥形弹簧组成。

6.  如权利要求4所述的弹性接地连接器装置，其中所述弹性接地连接器包括偏压弹簧，使得该偏压弹簧将可变形的绞合金属球置于与阀调节件和阀体连续接触。

7.  一种实质上减少控制阀装置上的电势的方法，其中所述控制阀装置至少包括阀体和阀调节件，该阀调节件与阀体之间电绝缘，该方法包括：
提供弹性导电接地连接器，
形成至少包括阀轴和控制元件的阀调节件，该阀轴有一外侧端；
形成带有孔的阀体，该孔的尺寸形成为可容纳该弹性导电接地连接器和阀轴的外侧端；
将该弹性接地连接器装入该孔内；
将该阀调节件放置在阀体内，并且阀轴的外侧端位于阀体的孔内，使得该阀轴的外侧端挤压该弹性导电接地连接器，从而在阀体和阀调节件之间形成共享的电连接。

8.  如权利要求7所述的方法，其中所述弹性接地连接器由可变形的绞合金属组成。

9.  如权利要求8所述的方法，其中所述可变形的绞合金属通常形成为球形。

10.  如权利要求7所述的弹性接地连接器装置，其中所述弹性接地连接器由圆锥形弹簧组成。

11.  如权利要求9所述的弹性接地连接器装置，其中所述弹性接地连接器包括偏压弹簧，使得该偏压弹簧将可变形的绞合金属球置于与阀调节件和阀体连续接触。

用于控制阀的电接地装置
技术领域
这里所述的电接地装置公布一种充分消除控制阀内部件之间的电势差的设备。更具体地说，公开一种电接地装置，其具有通过在控制阀内绝缘的控制阀部件之间形成共享的电连接，从而显著减少安装费用和充分减少维护时间的结构。
背景技术
控制阀通常用于控制管内流体流动。如本领域的技术人员所知，随着执行机构改变控制阀内可动操作件或阀调节件(trim)的位置，控制阀可调节流体流动的速率。某些过程流体对于控制阀具有很强的腐蚀性。为了消除腐蚀性过程流体的影响，控制阀制造商可选择那些一般不受过程流体的腐蚀性影响的特殊材料。例如，已知镍合金UNS N10276是一种具有优良的抗腐蚀性的材料，其所抵抗的腐蚀剂范围广。对于像蝶型控制阀这类不太贵的阀，使用特殊抗腐蚀合金成本太高，特别是对于阀体而言。阀制造商一般通过提供带有抗腐蚀、不导电的衬垫的阀体来降低成本。
使用有衬垫的阀的优点是阀体不会被过程流体侵湿。这样，在腐蚀条件下使用时，阀体可用不太贵的材料制成。阀体衬垫可典型地用诸如乙丙三元聚物(EPDM)之类的弹性体(elastomer)来制成。这些弹性体典型地是非传导性的并且具有绝缘性能。如本领域的技术人员所知，电介质材料把阀调节件与阀体充分地绝缘开，从而有效地形成一个可存储静电荷的电容器。另外，众多控制阀应用中不使用有导电特性的填充材料、密封件和/或导向轴衬。因此，如果阀调节件不能确实地将地用共享的电连接接到阀体，那么，通过阀体并越过阀调节件的流体流动可能产生静电荷转移，静电荷类似于电容器聚积静电荷那样聚积。聚积的电荷可在阀体和阀调节件之间建立几千伏的电势差。众所周知，当聚积的电荷超过电介质或绝缘体的击穿电压时，会产生电弧。而且，如果在阀体和阀调节件之间形成瞬间放电电路，例如维修人员在例行维修时使用扳手，电弧就会放电。结果，众多工业标准和政府规定要求用于易爆炸环境中的设备应设计成在这种环境中能够安全操作。包括诸如阀等机械装置在内的设备，必须没有可能引起周围空气起火的火源。
典型的解决方案包括在阀部件和导电填料之间使用外部接地带。然而，由于成本的原因，这些方案不适用于所有控制阀设计。外部接地带在操作过程中也可能被切断，形成在控制阀上的点火源。最后，对于本领域的技术人员来说已知的，在阀体的外表面和执行机构上典型地涂上粉末涂漆，这种涂漆提供耐用而且防刮擦的涂层，并且该涂层具有绝缘功能。因此，传统的装置要求人工从导电表面去除漆，以便在阀部件之间提供共享的电连接。在制造过程中，这些人工操作不仅耗时而且成本高。
发明内容
因此，电接地装置的目的是充分消除在用在潜在易爆炸环境中的控制阀部件之间的电势。更具体地讲，本电接地装置在控制阀的外侧轴承孔中安置弹性接地连接器，从而在阀调节件和阀体之间形成共享的电连接。
根据本电接地装置的一个方面，导电的、可变形的球位于阀体内的孔内。该可变形的球由绞合(stranded)金属线制成。装配时，阀调节件挤压可变形的球，使之与阀调节件和阀体接触，从而在该阀调节件和阀体之间形成共享的电连接。
根据本电接地装置的另一方面，一圆锥形金属弹簧位于在阀调节件和阀体之间的阀体内的孔内，从而在控制阀内形成共享的电连接。
附图说明
本电接地装置的特征被确信具有新颖性并在所附权利要求书中被详细阐述。结合附图参照下面实施例可以最好地理解本电接地装置，其中相同的附图标号表示各个图中相同的元件，其中：
图1是带弹性体衬垫的蝶形控制阀的横截面图，该控制阀内带有提供共享电连接的可变形绞合金属球。
图2是带弹性体衬垫地蝶形控制阀的部分横截面图，该控制阀使用圆锥形弹簧与绞合金属球相结合，以便在控制阀内形成共享的电连接。
图3是带弹性体衬垫的蝶形控制阀的部分横截面图，该控制阀使用单个圆锥形弹簧以在控制阀内形成共享的电连接。
具体实施方式
为了完全理解本电接地装置的优点，采用蝶形控制阀来说明它的功能和特征。然而，本领域的技术人员将会知道，本电接地装置可用于其它类型的阀中。
现在参见图1，描述了带弹性体衬垫的蝶形控制阀的横截面图，并且可变形的绞合金属球在控制阀内提供共享的电连接。蝶形控制阀10包括阀体12和阀调节件15。阀调节件15通常被定义为调节过程流体流动的控制阀10的内部部件。在本实施例中，阀调节件15包括阀轴18和控制盘或叶轮20，两者都用诸如UNS S31600之类的抗腐蚀不锈钢材料制造而成。通过被压入到阀轴18和控制盘20中的对准孔(未示出)里的两个锥形销22a和22b，将控制盘20和阀轴18相连接。通过不导电的阀填料25和不导电的O-型密封件26a和26b把过程流体容纳在阀体12内。在阀体12内侧上的不导电的导向轴衬30和外侧轴承孔32使调节件15在阀体12内成直线。执行机构(未示出)由穿过执行机构安装孔38a和38b实现连接的执行机构螺栓(未示出)固定在阀体12的内侧。执行机构直接连接在阀轴18的内侧端19，并使阀调节件15绕阀轴18所限定的纵向轴线50旋转。典型地，执行机构的外部和阀体12用不导电的粉末涂漆工艺进行涂漆，从而使执行机构与阀体12和阀调节件15绝缘。
不导电的弹性体衬垫42自身会产生适于控制盘20在操作时啮合的软的环形支持面27，并且在阀体12和过程流体之间形成屏障。接着，由弹性体衬垫42提供的屏障将阀调节件15与阀体12电绝缘开。如本领域的技术人员所已知的，弹性体衬垫42的介电特性有效地在阀体12和阀调节件15之间形成可存储静电荷的电容器。当在潜在易爆炸环境中使用时，电荷的聚积可能产生着火的安全隐患。因此，必须在弹性体衬垫42所形成的电容器周围产生电接地来防止电荷聚积。
如图1所示，优选的电接地装置包括导电的绞合金属球45，形成该金属球以填充阀体12的外侧轴承孔32。绞合金属球45由类似惯用钢丝棉的基本不规则的绞合金属线圈形成。在优选实施例中，绞合金属球45由诸如不锈钢S31600的抗腐蚀金属制成，但也可以由其它抗腐蚀导电材料制成。在装配控制阀10时，阀轴18穿过不导电的导向轴衬30和阀填料25而放置。绞合金属球45在最后安装阀轴18之前放置在外侧轴承孔32内。在最后安装时，阀轴18被装载入外侧轴承孔32，随后挤压绞合金属球45。由于绞合金属的弹性，绞合金属球45固有地在绞合金属球内形成弹性区域，在控制阀工作时，该弹性区域使绞合金属球的导电表面、阀体12中外侧轴承孔32的裸露金属壁面和穿过阀轴18的阀调节件15之间保持接触。通过消除阀调节件15和阀体12之间的电绝缘，这种共享的电连接使静电荷聚积接地。
不像惯用的提供单一连接点的外部接地带，绞合金属球45内无数股金属线使外侧轴承孔32和阀调节件15之间保持多个电接触点，从而提供改进的共享电连接。另外，通过保持控制阀10内的内部共享电连接，由于物理分离而引起的连接灾难性故障的潜在性被有效地消除。优选的电接地装置也可减少装配时间和节约制造成本，这是因为不需要人工去除漆来暴露导电表面，也不用为连接外部接地带而攻螺纹打螺栓孔。
现在转向图2，描绘了根据本电接地装置的另一实施例的弹性接地连接器。对于所述的带有深的外侧轴承孔132的蝶型控制阀110，绞合金属球145可被偏压向带有螺旋状偏压弹簧148的阀轴118的外侧端。螺旋状偏压弹簧148可补偿外侧轴承孔132在深度上的变化，并且在阀轴118沿它的纵向轴线150振动的应用中，螺旋状偏压弹簧148能确保绞合金属球145保持与阀轴118接触。
在图3中，图示了本电接地装置的弹性接地连接器的另一实施例。单个圆锥形弹簧248被放置在外侧轴承孔232内。弹簧248使阀轴218的外侧端225和阀体212之间通过外侧轴承孔232的裸露金属表面相接触。如本领域的技术人员所知的，弹簧248的圆锥形线圈被形成为，使得弹簧248的外侧端255比外侧轴承孔232的直径略大一些，以便在装配时，将弹簧248保持在外侧轴承孔232内。
前面给出的详细描述仅用于清楚理解本发明，并且不应从中理解为任何不必要的限制，因为本领域的技术人员显然可以对所描述的实施例进行各种改进。例如，本领域的技术人员可以理解，本电接地装置不限于球面或球形，可用采用任意可装入外侧轴承孔以形成共享电连接的形状。此外，本领域的技术人员还可理解，弹性接地连接器可通过螺钉或铆钉永久连接到阀轴的外侧端，以确保阀调节件和阀体恒定接触。