[发明专利]具有集成的杆力测量设备的阀杆连接器

说明书

本发明提供了一种具有集成的杆力测量设备的阀杆连接器。一种阀杆连接器包括：第一半部和第二半部，第一半部和第二半部中的每一个均包括被适配为接收致动器的一部分的顶部部分和被适配为接收阀杆的一部分的底部部分。多个切除部分设置在第一半部和第二半部的每一个中，并且，一对抗剪腹板安装位置设置在第一半部和第二半部的每个上、在多个切除部分之间。力测量设备设置在该对抗剪腹板安装位置的每个抗剪腹板安装位置中，力测量设备用于测量阀杆上的应变。每个抗剪腹板安装位置具有可由力测量设备测量的剪应变，多个切除部分产生靠近每个凹处的弯曲梁，以将偏转最小化。

技术领域

本发明整体涉及阀杆力测量设备，并且更具体地涉及具有集成的杆力测量设备的阀杆连接器。

背景技术

测压单元或应变计传感器是在各种工业中通常使用的示例性的力测量设备。抗剪腹板测压单元或应变计设计或配置一般用于大力水平的测压单元中。在测压单元或应变计传感器中的重要的组件通常是弹簧元件。一般地说，弹簧元件的功能是作为对所施加的负载的反作用。定义暗示假设弹簧元件的计量区域中的应变水平以线性弹性方式响应于所施加的负载。换句话说，理想的传感器的特征将在于应变与负载之间的不变的比例关系。参见测量集团公司的Strain Gage Based Transducers,Chapter 2,“Load Cells”(1998)。

更具体而言并且如图1A中所示的，测压单元或应变计的基于抗剪腹板的弹簧元件可以采取悬梁的形式，该悬梁已被设计为具有大的横截面以最小化偏转。在梁的截面A-A处，在侧面中已机器制造了凹部，使得在中央留下相对薄的腹板。由负载施加的剪力的大部分由腹板承载，而由法兰抵抗挠矩(bending moment)。

现在参考图1B，其描述了横截面A-A，以及在该横截面中剪应力和弯曲应力分布。在弯曲应力为零的中性轴(neutral axis)处，在腹板上的应力的状态是沿垂直方向和水平方向作用的纯剪力中的一个。

抗剪腹板弹簧元件不限于悬梁配置。例如，图1C示出了由于在两个末端的弯曲或切削部分的简单支撑梁。换句话说，图1C描述了横梁配置中的双抗剪腹板，其被设计为消除离轴和侧向负载的影响。

可应用于所有测压单元弹簧元件的多个设计考虑包括：(1)在额定负载上计量区域中的合适的应变水平；(2)在应变计量区域中统一的应变分布；(3)在弹簧元件的其余部分的较低应变水平；(4)单片(一件式)构造；(5)易于机器加工和计量安装的设计；(6)弹簧元件偏转；和(7)热考虑。参见测量集团公司的Strain Gage Based Transducers,Chapter2,“Load Cells”(1998)。

在核电厂和其他阀设施中，希望能够独立验证由致动器对阀杆上施加的力或负载，以允许更精确的诊断。多个技术方案可用。一个是在阀杆上直接安装已知的应变计或测压单元。然而，该过程耗费时间并且需要特殊的化学物质和技术来实现一致的、准确的计量安装。测量的力值必须根据阀杆的材料的特性推断出，并且没有由于环境温度或蠕变而做出修正的措施。

第二种方法涉及购买已经在内部安装应变计的阀杆。该方法允许校准以及在测压单元配置中常见的许多补偿特征，但是对于被焊接到阀塞上的杆不可行。另外，定制杆配置的成本较高。

发明内容