具有咬合连接器的阀 供参考的相关申请
本申请要求于2001年4月26日申请的、申请号为No.60/286,505的美国临时申请以及于2001年4月30日申请的、申请号为No.60/287,544的美国临时申请的优先权。
【技术领域】
本发明涉及一种模块化致动器阀以及安装结构、阀组件，本发明特别涉及一种咬合组装阀致动器壳体和模块化阀装配架布置。这两个部件可独立使用或结合使用。
背景技术
当设计包括一个或多个阀的流体流动系统时，期望使阀容易安装。在系统中安装阀可能是件麻烦的过程，尤其是当安装期间设计布置方案改变时。现有技术所涉及的流体流动系统通常具有多个阀，当布置管路时所述阀被布置承遍及整个系统。当设计人员建造系统并且需要对流体流动通道进行修正时，设计人员必须重新设计所述布置方案，从而移动阀的设置位置。另外，在系统就位后，通常期望通过改变流动路径、增加管线、减少管线、改变器具或端口的位置而修改管路。在这种情况下，阀必须被移除、重新安放或增加。在现有技术中，移除、增加或重新安放阀是件麻烦的过程。另外，为了检查、更换或修理所述阀，必须常常从系统上移除阀。此外，特别是如果在安装前或安装期间需要进一步装配不同的阀部件的话，阀本身可能是难于安装、移除或更换的。
因此，期望提供一种用于阀的装配架，所述装配架可容易地被预放置于系统中并且当期望或需要时能够移动，并且在阀安装之后还能够容易地安装和更换所述阀。还期望提供一种可以预装配的方式储存以简化阀的安装的阀致动器。
【发明内容】
一种阀装配架用于将阀固定于流体流动系统中。在一个实施例中，所述阀装配架具有：装配架底板；固定夹，以及用于以咬合接合地方式固定阀的机构。位于装配架上的咬合翼可被如此定位，即，使其能够与位于阀上的元件之间进行咬合接合。
本发明的另一个方面是以咬合接合的方式固定的阀致动器壳体。在一个实施例中，咬合致动器壳体具有：第一致动器壳体、与第一致动器壳体相联系并且用于提供第一致动器壳体与第二致动器壳体的互锁装配的机构，以及布置于壳体中的致动器。位于第一致动器壳体上的一组咬合翼可被如此定位，即，能够提供第一与第二致动器壳体之间的互锁装配。
本发明的另一个方面是提供一种设计流体流动系统的方法。在一个实施例中，阀装配架定位于流体流动系统中，并被固定于其中。通过咬合接合的机构将阀接附于每个阀装配架上，所述咬合接合的机构诸如为定位在阀装配架上以与位于阀上的元件相接合的咬合翼。
在一个实施例中，咬合致动器壳体、阀装配架以及设计流体流动系统的方法结合使用，以便在流体管道系统中容易地安装、维修、重新安放、更换和修理阀。在本发明的另一个实施例中，阀装配架、咬合致动器壳体以及设计流体流动系统的方法可以独立使用或以不同的组合方式使用。
【附图说明】
在包含于说明书中并构成说明书一部分的附图中，示出了本发明的实施例，所述附图以及上面给出的本发明概述和下面所给出的详细描述用于解释本发明的原理。
图1是本发明阀组件的透视图；
图2是本发明阀组件的分解图；
图3是咬合的阀致动器组件的透视图；
图4是咬合的阀致动器组件的横截面图；
图5是咬合的阀致动器组件的横截面图；
图6是接合之前的阀装配架和阀组件；
图7是局部接合的阀装配架和阀组件；
图8是互锁接合状态下的阀装配架和阀组件；
图9A是阀装配架另一个实施例的等距视图；
图9B是图9A中所示的阀装配架的顶视图；
图9C是沿线A-A所截的图9B的横截面图。
【具体实施方式】
参照图1，本发明所涉及的用附图标记10表示的阀组件装有阀体20、致动器组件30以及阀装配架40。阀体20可为任何数量的本领域普通技术人员已知的阀。用于解释本发明的附图示出了径向隔膜阀；然而，本领域普通技术人员应该理解和明白的是，本发明可结合在不同的阀体类型和形状。
根据本发明的一个方面，致动器壳体由互锁咬合机构固定。在一个实施例中，致动器组件30为咬合组件，它包括底部壳体32a、顶部壳体32b以及用于底部和顶部壳体32a、32b的咬合组装的互锁机构。在所示出的实施例中，该机构体现为两个或多个咬合翼34的形式，在图3中所示的实施例中示出了四个这样的咬合翼34a、34b、34c和34d。该致动器组件还包括致动装置35。
顶部壳体32b具有顶表面36、底表面37以及侧表面38。顶表面36具有一组贯通的螺栓孔39，所述螺栓孔39用于将接收螺栓41，螺栓41用于在安装阀和致动器后将顶部壳体32b固定于底部壳体32a上以及将致动器壳体32固定于阀体20和所述板42上。咬合翼34将顶部壳体32b固定于底部壳体32a直到螺栓被拧紧，因此螺栓41减轻了咬合翼34上的压力。
致动器壳体32包括通常沿致动器壳体的侧面布置的一个或多个端口44。如下面更详细地描述的，端口44提供通向致动装置35的通路并与致动装置35相互作用。在图3中所示的实施例中，端口44示为布置于致动器壳体32侧部上的两个空气入口，在壳体的各个半部上各有一个，并且两个空气入口与具有用作致动装置35的汽缸活塞48的腔室流体连通。端口44可采用多种形状、尺寸和结构。例如，图3中所示的端口44呈具有凸脊的圆形，所述凸脊用于接收空气供给线路。此外，图3中的端口44是交错排列的以适应所述供给线路。本领域普通技术人员应该明白的是，可将这些端口排成直线或以更远间隔散布，并且根据供给线路的尺寸、位置和类型以及阀的结构，端口可采用多种不同形状和尺寸。此外，如下面将进一步详细描述的，端口可位于致动器壳体的相对侧或相邻侧上以适应供给线路的位置。
咬合翼34为从顶部壳体32b的底表面处伸出并被接收于底部壳体中所形成的狭缝46中的塑料薄片。在一个实施例中，咬合翼34为与顶部壳体32b整体形成的模制塑料薄片，然而本领域普通技术人员应该明白的是，咬合翼34也可被机加工和/或不与顶部壳体32b整体形成。此外，在一个实施例中，狭缝46被模制于底部壳体32a中；然而，狭缝46也可被机加工。咬合翼34可用与致动器壳体32相似的材料制成，所述材料例如聚丙烯、烷氧基全氟化合物或聚亚乙烯基氟化物或其它适合的材料。咬合翼34通常是平的并且沿咬合翼的端部51具有脊50。
当顶部壳体32b与底部壳体32a结合在一起时，咬合翼34与底部壳体32a上的狭缝46对准并被接收于狭缝46中。咬合翼34朝向致动器壳体的侧部形成向外的角度，以便诸如在咬合翼插入后用于在咬合翼34与相应狭缝46的内壁52之间提供接触。当咬合翼34被进一步插入到相应狭缝46中时，脊50与内壁52相接触并且咬合翼34向内弯曲。在脊到达表面55并且咬合翼34朝向致动器壳体的侧部向外咬合之后，从而将脊50固定于表面55上并且将两个壳体部分锁定在一起。在图6中所示的实施例中，斜边56使得咬合翼34的端部和布置于其上的眷50相连接以使咬合翼34更容易被插入。咬合翼34的尺寸是这样设定的，即，当顶部壳体32b于底部壳体32a接触时使脊50抵靠或者靠近表面50。在一个实施例中，咬合翼34整个被装在底部壳体32a内，从而提供致动器壳体的永久装配。应该理解的是，致动器底部壳体32a的一部分可被切掉以能够接近咬合翼34上的脊50，从而有助于致动器壳体的拆卸。沿着顶部壳体32b中的凹槽59设置适合的垫圈或者其它密封件58以在表面60处相对于底部壳体32a提供密封。应该注意的是，可根据致动器壳体的厚度改变咬合翼的长度；但是，较长的咬合翼更柔韧。
尽管图中示出了四个咬合翼，但是本领域普通技术人员应该理解的是，可使用更多或者更少的咬合翼。咬合翼的数量和强度仅需要足以将致动器壳体部分固定在一起即可。为了将致动器壳体部分固定在一起，咬合翼应该相对于为了特定应用而施加在壳体上的任何预期的反作用力能够保持他们互锁接合。例如，如图5中所示，利用弹簧62提供作用在致动器部分48上的作用力。这样的作用力接着被转移到致动器壳体上，因此必须克服该作用力以将致动器部件固定在一起。另外，可期望增加咬合翼的强度以便在为致动器增加空气压力后仍然能够使致动器保持在一起。
咬合翼可被这样构形，即，可通过调节咬合翼的尺寸、位置和数量来提供单向组装、双向组装或者四向组装。例如，可以一种给定的结合方式使用较大的翼和较小的翼以指定所需的或者预定的组装取向。另外，使咬合翼偏向一侧进一步使装配定向。在图3中所示的实施例中，以一个隔一个的方式使用小翼和大翼，其中大翼的偏移量是互补的并且小翼的偏移量是互补的。这种咬合翼的布置使得致动器壳体以相互转过180度的两个不同取向组装，这可根据安装者的判断使致动器供给管线组装在致动器壳体的同一侧或者相对两侧。如果其中一个咬合翼与其相应的狭缝被移除，或者如果咬合翼偏移到同一侧(而不是如图3中所示的相对两侧)，可仅以单一取向使致动器壳体被咬合接合，从而固定致动器供给管线的位置。或者，如果所有的咬合翼都具有相同的尺寸并且以偏移量类似，那么致动器壳体可以以四个取向中的任何一个组装，每一个取向分别相差90度。
在具有致动器的阀的组装后，致动器可咬合接合并且被存储成为一个预组装的单元，从而使致动器以一个单元的形式被安装。使用螺栓40将致动器组件固定到阀体20和装配板42上。在拧紧螺栓40后，来自于弹簧62的弹簧力从咬合翼34移除并且被分配到螺栓40中。装配板42接着可在阀装配架40上咬合定位。
阀装配架40是一个模制或者机加工塑料件，它被设计成与装配板42配合并且固定装配板42的形式，从而使阀20和致动器组件30定位。尽管所示的装配架40在图中为矩形单元，但是本领域普通技术人员应该知道如何对架修改以适应不同形状的阀和阀装配板。装配架40可由任何适合的材料制成，包括聚丙烯、烷氧基全氟化合物或聚亚乙烯基氟化物。
阀装配架40包括底板70、固定夹72和咬合翼74。底板70为矩形以与装配板42的形状相符或者配合，尽管可使用其它几何形状。可增加突出到底板70的顶表面78上方的支撑侧壁76，以便为装配架40提供强度和持久性。在一个实施例中，侧壁不是围绕支架一直连续的，而是具有断点，通常向着支架的中心。这样一个实施例能够提供与装配板42的配合并且更容易分别接触到阀输入端口77a和阀输出端口77b。
底板70的顶表面78包含一组用于装配支架的螺纹孔80。在图6-8中所示的实施例中，两个螺纹接头82位于装配板42上以可利用支架固定阀。在另一个实施例中，使用三个或者多个螺纹接头82。在另一个实施例中，流向指示器85被设置在装配架40上以指示通过阀的流向，从而指示适合的安装方向。在图6-8中所示的实施例中，流向指示器85是位于装配架的顶表面78上的箭头，并且在如由阀方向指示器87所指示的相同方向上的装配点上。
固定夹72形成在装配架的顶表面78的第一边88上。固定夹72具有在固定夹72的后部82的开口90以接合和固定位于装配板42上的接头94。在一个实施例中，接头94具有角撑板96，以便为接头94提供强度和支撑。在这样一个实施例中，固定夹72包含沿着顶表面98的切掉部分96以便容易插入和移除接头94。
咬合翼74是一个从装配架40的顶表面78突出的模制塑料接头并且定位接收楔100位于装配板42的一侧上。咬合翼74为平面形状并且在顶端104处具有钩102，当阀被移动到固定位置中时，钩102沿着楔100的脊部支撑。尽管咬合翼74可具有多种尺寸，但是较长的咬合翼比较柔韧，从而使咬合翼比较容易脱开。这样，在一个实施例中，咬合翼74开始沿着装配架的顶表面78并且在通过装配架中的开口108朝向阀组件向上回弯之前朝向装配架的底部下弯。
如图6-8中所示，为了将阀体20和装配板42安装到阀装配架40上，使阀体和装配架以朝向固定夹72的一个角度并且沿着各个流向指示器85和87所示的方向朝向装配架。接头94被插入到固定夹72中，接着使阀体的另一侧朝向装配架。咬合翼74沿着楔100滑动直至钩102相对于楔100的顶脊106固定。咬合翼74和楔100的尺寸应该是这样的，即，当钩102相对于楔100的顶脊106固定时，装配板42的底表面基本上平靠在阀装配架40的顶表面78上。
上述阀装配架40可与多种手动和气动阀结合使用。在图9A-C中所示的实施例中，装配架40′的结构适于以一定角度安装阀。为了适应这样一种安装取向，通过提供较长的装配架侧表面110使装配架的底表面109具有一定角度。通过以一定角度安装阀，能够使这里所述的装配架适用于多种堰阀。作为一个示例，角度α可为50度，该角度对于堰阀排放可以是任选的。本领域普通技术人员应该理解的是，通过改变装配架侧表面109的长度可获得其它任何所需的角度。
可与咬合组装阀致动器30结合使用的阀装配架40或者其本身能够提供一种设计、修正和修理流体流动系统的方法。由于阀装配架40在流体流动系统易于安装接着被移动到不同的位置，因此可比较容易地设计新的系统和修改现有的系统。当设计者必须频繁地围绕现有的结构设计流体流动系统和/或修改流体流动系统以增加管线、移除管线、改变流动路径或者修改系统的管路时，这是重要的。另外，利用阀装配架40有助于容易地将阀从系统中移除。当阀必须被移除、增加、重新设置或者取出以修理和修补时，这能够节省时间和成本。将阀装配架40与咬合组装阀致动器30结合能够使流体流动系统的组装更容易。
尽管说明书描述了一种用于阀的装配架，但是本领域普通技术人员应该理解的是，该支架可用于固定其它装置。例如，可设计一种装配架以固定歧管、流量测量装置或者其它流体流动系统装置。
尽管已经参照特定优选实施例对本发明进行了说明，但是本领域普通技术人员在阅读上述内容后可进行一些改进和变型。任何这样的改进和变型都在由权利要求及其等同形式所限定的本发明的保护范围内。因此，在不脱离本申请人的一般性发明概念的精神和范围的基础上可脱离这样的具体结构。