專利名稱：可替換的閥座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及閥，尤其涉及一種用于流體流量閥的可替換的閥座環(huán)。
背景技術(shù)：
流體閥在流體過程和控制系統(tǒng)中被廣泛地用來控制過程流體的各種各樣的流動參數(shù)。已知有許多種類型的閥，包括例如排放閥、控制閥、節(jié)流閥和類似的閥。同樣，流體過程和控制系統(tǒng)被用來處理許多不同的流體媒質(zhì)。
典型的閥具有一流體入口，該流體入口通過流動控制或孔口區(qū)域與一流體出口相連接。某種關(guān)閉裝置通常在流動控制區(qū)域中設(shè)置有這樣一個部分，即，這個部分可以移動，以便控制從閥入口到閥出口的流體流動。可移動部分通常是一閥塞，該閥塞能被移動，以便靠壓著關(guān)閉裝置的一對應(yīng)的固定座表面，從而選擇地切斷穿過閥的流體的流動。在連續(xù)地使用這種閥期間，關(guān)閉裝置的座表面不可避免地會被磨損或損壞。關(guān)閉裝置的不適當(dāng)?shù)牧鲃忧袛鄬?dǎo)致不良的性能或閥故障。因此，閥座表面最終必須被修理或替換，或者整個閥必須被替換，以便重新獲得閥的固有功能。
在一個已知的例子中，閥座環(huán)具有一座表面并且被設(shè)置在閥的流動控制或孔口區(qū)域內(nèi)。座環(huán)是可拆裝的，以便替換座環(huán)或修理座表面。這種類型的可拆裝座環(huán)具有一從環(huán)的頂表面向上延伸的六邊形頭。六邊形頭適合接收一特定標(biāo)準(zhǔn)尺寸的六邊形套筒或扳手，以便安裝或拆卸所述的環(huán)。然而，向上突出的六邊形頭消極地阻礙了通過閥的孔口區(qū)域的流體流動，并且技工手上必須具有特定尺寸的工具。
在另一個已知的例子中，一對小的盲孔被設(shè)置在座環(huán)的頂表面中。這些孔適合容納專用工具的兩個分離的支架，以便安裝或拆卸所述環(huán)。為了操作這種類型的閥，技工就必須隨時使用這種專用工具。


通過結(jié)合附圖來理解下面的描述，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中圖1是一排放閥(dump valve)的一個例子的剖面圖，該排放閥具有根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)制造出的一可替換的閥座環(huán)；圖2表示圖1中所示的排放閥的座環(huán)的立體示意圖；圖3表示圖2中所示的座環(huán)的頂視圖；圖4表示沿著圖3中所示的座環(huán)的線IV-IV剖開的側(cè)剖面圖；圖5表示沿著圖3中所示的座環(huán)的線V-V剖開的側(cè)剖面圖；圖6表示圖4中所示的座環(huán)的側(cè)剖面圖，該座環(huán)具有一套筒扳手的標(biāo)準(zhǔn)延伸部分，套筒扳手安裝在座環(huán)中，以便安裝到圖1中所示的排放閥中或從排放閥處拆卸。
具體實(shí)施例方式
在這里公開一種用于液流閥或類似物的閥座環(huán)，該閥座環(huán)通過運(yùn)用常見的手工具易于安裝、拆卸和替換。公開的閥座環(huán)適用于許多不同類型的閥。在此提出的例子根據(jù)被稱作滑桿型“排放(dump)”閥結(jié)構(gòu)來描述。然而，公開的座環(huán)同樣非常適用于許多其它類型和結(jié)構(gòu)的閥，例如控制閥、節(jié)流閥或類似的閥。本發(fā)明并不局限于任何特定類型的閥。
公開的座環(huán)包括一區(qū)域，該區(qū)域用于接收一標(biāo)準(zhǔn)尺寸和形狀的套筒扳手的延伸件。標(biāo)準(zhǔn)的套筒扳手如期望的那樣能被用來在閥中拆卸和安裝一座環(huán)。閥座環(huán)還與工具接收區(qū)域聯(lián)合提供流暢的流動特性。
現(xiàn)在參照附圖，圖1表示一滑桿型排放閥10的一個例子的剖面，該排放閥10根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成。排放閥10具有一閥體12，該閥體12在一端帶有一流體入口14并且在相對端帶有一流體出口16。流體入口與一入口通道18相連通并且流體出口與一出口通道20相連通。入口通道18和出口通道20的每一條通道大致在閥體12內(nèi)分別會合，并且通過一孔口區(qū)域22相互連通。
閥10具有一閥塞24，該閥塞24被連接到一閥桿26的一端上。閥桿26的另一端被連接到一驅(qū)動器上(圖中未示)，該驅(qū)動器能使閥桿和閥塞沿著閥桿的縱軸移動。
閥塞24具有一座表面28，當(dāng)處于閥關(guān)閉位置時，該座表面28與一閥座環(huán)30相接觸并且靠壓著閥座環(huán)30。閥座環(huán)30被安裝在孔口區(qū)域22中，這將在下面更詳細(xì)地描述。在排放閥10運(yùn)作期間，驅(qū)動器(圖中未示)朝著座環(huán)30的座表面32移動閥桿26和閥塞24以便關(guān)閉排放閥，并且從座環(huán)30的座表面32處移開閥桿26和閥塞24以便打開排放閥，從而允許流體從入口14穿過通道流至出口16。
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，圖1中所示的座環(huán)30被可拆卸地安裝在閥體12的孔口區(qū)域22內(nèi)?？卓趨^(qū)域22具有一孔34，該孔34在入口通道18和出口通道20之間延伸。孔34具有內(nèi)機(jī)械螺紋36，該內(nèi)機(jī)械螺紋36軸向沿著并且周向圍繞至少孔的一個部分形成。
如圖2-5所示，座環(huán)30具有一帶有外螺紋40的圓筒形周邊或圓周表面38，外螺紋40與孔34的內(nèi)螺紋36相對應(yīng)。如圖1所示，所安裝的座環(huán)30被擰入孔34中。通過相對于孔34沿一個方向旋轉(zhuǎn)座環(huán)30，就能將環(huán)安裝到孔口區(qū)域22中。通過相對于孔34沿相反方向旋轉(zhuǎn)座環(huán)30，就能拆卸和替換座環(huán)30。
如圖2和圖3所示，當(dāng)安裝座環(huán)30時，安裝座環(huán)限定一流動孔口42通過孔口區(qū)域22。當(dāng)閥塞24在閥敞開位置中與環(huán)30的座表面32相分隔開時，流體穿過座環(huán)30的孔口42。雖然根據(jù)特定閥結(jié)構(gòu)的需要，孔口的形狀可以是各種各樣的，但是環(huán)30所公開的流動孔口是圓孔口，以便實(shí)現(xiàn)期望的流動特性?？卓?2的入口端與環(huán)30的座表面32相符。
下面將參照圖3-5來更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)構(gòu)造的座環(huán)30的一些細(xì)節(jié)。座環(huán)30的周表面38的較大直徑部分做成一圓的圓筒，該較大的直徑部分具有外機(jī)械螺紋40。座環(huán)30還具有一較小直徑的收縮端44，該收縮端位于孔口42的出口端附近。當(dāng)收縮端44被安裝時，收縮端被接收在孔34的一相對較小的直徑部分45中。收縮端的目的是在孔口區(qū)域22中適當(dāng)?shù)囟ㄎ蛔h(huán)30，并且對齊帶有孔34的較小直徑部分45的座環(huán)。一環(huán)狀臺肩表面46在收縮端44和環(huán)的周螺紋表面38之間延伸，并且把收縮端44和環(huán)的周螺紋表面38連接起來。當(dāng)臺肩表面46如圖1所示被安裝時，環(huán)30的臺肩表面46底部靠壓在孔34內(nèi)的一對應(yīng)的突出或止動表面48。臺肩表面坐靠著突出表面，以便準(zhǔn)確地定位閥體12的孔34中的被安裝的座環(huán)30。
盡管這里用于安裝閥座的機(jī)械接合裝置采用了機(jī)械螺紋，但是，也可以采用其它一些機(jī)械裝置把閥座固定入位。例如，可以用一鍵槽系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中閥座和孔口區(qū)域的一部分通過扭轉(zhuǎn)-鎖定動作來相互接合。其它一些可選的結(jié)構(gòu)當(dāng)然也包括在本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)。
如圖4和5所示，在這個例子中，流動孔口42只在環(huán)30的厚度或高度的一部分上延伸。孔口42的入口端開向并連通較大尺寸的工具接收部分或槽50。工具槽50以一期望的深度設(shè)置在環(huán)的頂表面52內(nèi)。在這個例子中，工具槽50終止于環(huán)30的主體內(nèi)的一中間表面54。中間表面大體上位于流動孔口42的入口端的平面中。座表面32被做成位于中間表面中的一帶有槽的環(huán)狀表面并且圍繞流動孔口42的入口端。
在公開的例子中，工具槽或接收區(qū)域50基本上是方形開口，該方形開口具有四條邊56a、56b、56c和56d。雖然四條邊大體上是豎直的，但是為了鑄造或成形的目的，四條邊能以一牽引角度被稍微地逐漸縮小。在這個例子中，四條邊56a-56d和中間表面54一起限定具有這樣一個形狀的工具槽50，即該形狀相當(dāng)于一標(biāo)準(zhǔn)套筒扳手延伸件。在一個例子中，一標(biāo)準(zhǔn)的四分之三英寸套筒延伸件可以直接插入工具槽中，以便拆卸或安裝座環(huán)30(見圖6和下面的描述)。在另一個例子中，工具槽50能被構(gòu)造成容納不同尺寸的套筒延伸件，如一標(biāo)準(zhǔn)的半英寸或八分之三英寸的延伸件。在另外一個例子中，工具槽50能被構(gòu)造成除了容納一套筒延伸件外，還容納不同標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的工具頭，如TORX頭、ALLEN扳手、六角形頭、或其它標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
因?yàn)楣_的座環(huán)30僅需要一標(biāo)準(zhǔn)的套筒延伸件，所以座環(huán)就不需要購買、維修和儲存用于安裝或拆卸環(huán)的一專用工具或一特定尺寸工具。僅僅以一標(biāo)準(zhǔn)套筒延伸件作為替代，該標(biāo)準(zhǔn)套筒延伸件幾乎是每個技工的工具箱中共有的，并且該標(biāo)準(zhǔn)套筒延伸件對于閥座環(huán)的安裝和拆卸是足夠的。圖6表示出了包括一延伸頭60的一標(biāo)準(zhǔn)套筒延伸件58，延伸頭60被容納在座環(huán)30的工具槽50中。
除了改進(jìn)了閥座環(huán)30的安裝和拆卸方面之外，所述環(huán)還提供了實(shí)質(zhì)上改進(jìn)的、流暢的流體流動特性。例如，工具槽50只伸入閥座環(huán)30的一部分，并且該工具槽50沒有任何部分或元件從環(huán)頂表面向上突出，也沒有任何部分或元件突入到流動孔口42內(nèi)。因此，如上面所描述的，這種座環(huán)設(shè)計大大地改善了許多先前的設(shè)計，在先前設(shè)計中的座環(huán)具有一適合接收特定工具結(jié)構(gòu)的突出特征。
由于其它的原因，公開的座環(huán)30還提供了改進(jìn)的、流暢的流體流動特性。如圖4和5所示，流動孔口42從入口端到出口端沿徑向向外稍微地逐漸縮小?？卓?2沿徑向向外逐漸縮小能獲得通過該孔口的某些流動特性，該孔口42沿徑向向外逐漸縮小可以被改變、被消除或以其它方式替換，以便獲得特定的期望的流動特性。其它可選擇的流動孔口的尺寸和形狀結(jié)構(gòu)也包括在本發(fā)明的范圍和構(gòu)思內(nèi)。舉一個例子，分開的和離散的流動孔口42能被取消掉，工具槽50可以在座環(huán)30的整個深度延伸并且作為一全長度的流動孔口。然而，在這個例子中，閥塞和工具槽必須構(gòu)造成能確保把閥塞正確地安裝到閥座中，以便實(shí)現(xiàn)流動關(guān)閉。在這個例子中，工具槽的輪廓可以適當(dāng)?shù)毓饣陀衅露?，從而不會?yán)重地影響通過槽的流動特性。
在公開的例子中，如圖4和5所示，座環(huán)30的頂表面52從周表面38附近朝著工具槽50的邊56a-56d向外稍微地逐漸縮小。頂表面在光滑的、圓的邊緣或表面62處過渡到槽的邊表面56a-56d。邊表面56a-56d又在光滑的、圓的內(nèi)部底角64處光滑地過渡到中間表面54。邊56a-56d還在光滑的、圓的角66處沿側(cè)向相互過渡。中間表面54還在流動孔口42的入口端從工具槽邊56a-56d朝著座表面32向下稍微傾斜或逐漸縮小。中間表面54和座表面32光滑地過渡到流動孔口42內(nèi)。如上所述，孔口42的壁還朝著座環(huán)30的收縮端44沿徑向向外逐漸縮小。所有這些光滑且稍微逐漸縮小的表面和光滑的角都提供了光滑的流動通道，以便流體通過閥10的孔口區(qū)域22。光滑的流動表面可防止形成會有害影響閥的流動特性和性能的不穩(wěn)定或紊流的流體穴。
這里公開的可替換的閥座環(huán)30允許使用一標(biāo)準(zhǔn)套筒扳手或其它此類的標(biāo)準(zhǔn)工具，以便當(dāng)所述環(huán)發(fā)生損壞時，出于修理或替換的目的，從閥10處安裝和拆卸座環(huán)。另外，與現(xiàn)有技術(shù)已知的可替換的閥座設(shè)計相比，公開的座環(huán)大大地改進(jìn)了在座環(huán)上和通過座環(huán)的流體流動特性。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的，如上所述，工具槽50可以與所公開的不同。舉另一個例子，槽可以是六邊形槽，以便接收一諸如ALLEN扳手的工具，該槽還能象所公開的那樣適當(dāng)?shù)剡\(yùn)作。還可以對座環(huán)作出其它的一些改變。雖然這里公開的座環(huán)能用許多不同的材料來制作，但是優(yōu)選的材料是一種被稱作Alloy6的足夠硬并且異常耐久的材料。
盡管這里已經(jīng)公開并描述了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的某些可替換的閥座環(huán)，但是本專利的覆蓋范圍并不局限于此。相反，本專利覆蓋了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的位于可允許的等同方案范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種可替換的閥座環(huán)，包括一環(huán)狀的環(huán)體；一延伸穿過環(huán)體的敞開的流動通道；一位于環(huán)體上的座表面，靠近流動通道的一端；以及一工具接收區(qū)域，該工具接收區(qū)域與流動通道同心，并且至少部分地沿著流動通道形成，工具接收區(qū)域內(nèi)適合接收一標(biāo)準(zhǔn)工具頭，以便安裝和拆卸閥座環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換的閥座環(huán)，還包括一流動孔口，該流動孔口沿著至少流動通道的一部分串聯(lián)設(shè)置，并且與工具接收區(qū)域同心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可替換的閥座環(huán)，其中流動孔口的輪廓和尺寸不同于工具接收區(qū)域的輪廓和尺寸，以便提供期望的流動特性，并且該流動孔口設(shè)置在工具接收區(qū)域的下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可替換的閥座環(huán)，其中在流動孔口和工具接收區(qū)域之間延伸的過渡表面實(shí)質(zhì)上是光滑的和平緩的，以提高流動效率和動力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換的閥座環(huán)，其中工具接收區(qū)域在流動通道的大部分長度上延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換的閥座環(huán)，其中環(huán)體具有一外周表面和一機(jī)械接合部件，該機(jī)械接合部件被設(shè)置在外周表面的至少一部分上，機(jī)械接合部件適合與閥組件的互補(bǔ)部分可拆卸地接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可替換的閥座環(huán)，其中外周表面是一圓形柱，其中機(jī)械接合部件包括多條機(jī)械螺紋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換的閥座環(huán)，其中工具接收區(qū)域是一般的方形柱，以便在流動通道的一部分內(nèi)接收一標(biāo)準(zhǔn)套筒延伸件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換的閥座環(huán)，還包括一外圓柱周表面，該外圓柱周表面帶有第一部分和一收縮座部分，第一部分具有第一直徑，收縮座部分具有小于第一直徑的第二直徑，以便當(dāng)被安裝在閥中時對齊閥座環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換的閥座環(huán)，其中在座表面和工具接收區(qū)域之間延伸的過渡表面實(shí)質(zhì)上是光滑的和平緩的，以提高流動效率和動力。
11.一種閥組件，包括一閥體；一流體通道，該流體通道延伸穿過閥體并且具有一流體入口和一流體出口；一限定在流體通道內(nèi)的孔口區(qū)域；一設(shè)置在通道內(nèi)的閥塞；以及一可替換的環(huán)形閥座環(huán)，該閥座環(huán)位于孔口區(qū)域中，其中閥座環(huán)和閥塞可相對相互移動，以便選擇地打開或關(guān)閉流動通道，其中閥座環(huán)具有一延伸穿過閥座環(huán)的敞開的流動通道；一座表面，該座表面靠近流動通道的一端；和一工具接收區(qū)域，該工具接收區(qū)域與流動通道同心并且至少部分沿著流動通道形成，工具接收區(qū)域內(nèi)適合接收一標(biāo)準(zhǔn)工具頭，以便安裝和拆卸閥座環(huán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥組件，其中閥座環(huán)安裝在孔口區(qū)域內(nèi)的固定位置中，并且其中閥塞可選擇性地移動與閥座環(huán)的座表面相接觸或相脫離。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥組件，其中閥座環(huán)具有一外周表面和一機(jī)械接合部件，該機(jī)械接合部件設(shè)置在外周表面的至少一部分上，并且其中孔口區(qū)域的一部分包括一互補(bǔ)的機(jī)械部件，該互補(bǔ)機(jī)械部件適合與閥座環(huán)表面的機(jī)械接合部件可拆卸地接合，以便固定和對齊孔口區(qū)域內(nèi)的閥座環(huán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的閥組件，其中機(jī)械接合部件和互補(bǔ)機(jī)械部件均包括外機(jī)械螺紋或內(nèi)機(jī)械螺紋。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥組件，其中工具接收區(qū)域是一般的方形柱，以便在流動通道的一部分內(nèi)接收一標(biāo)準(zhǔn)套筒延伸件。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥組件，其中閥座環(huán)具有一外圓柱周表面，該外圓柱周表面帶有第一部分和一收縮座部分，第一部分具有第一直徑，收縮座部分具有小于第一直徑的第二直徑，并且其中孔口區(qū)域具有一互補(bǔ)階梯形表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥組件，其中閥座環(huán)還具有一流動孔口，該流動孔口沿著至少流動通道的一部分串聯(lián)設(shè)置，并且與工具接收區(qū)域同心，并且其中流動孔口的輪廓和尺寸不同于工具接收區(qū)域的輪廓和尺寸，以便提供期望的流動特性，并且在流動孔口和工具接收區(qū)域之間延伸的過渡表面實(shí)質(zhì)上是光滑的和平緩的，以提高流動效率和動力。
18.一種將閥座安裝到閥組件內(nèi)的方法，該方法包括以下步驟選擇一具有一環(huán)狀環(huán)體的適當(dāng)?shù)拈y座，一延伸穿過環(huán)體的敞開的流動通道，和一流動通道的工具接收區(qū)域，該工具接收區(qū)域與流動通道同心并且至少部分沿著流動通道形成；將選好的閥座放入閥組件的閥體的一流動孔口內(nèi)；選擇一帶有標(biāo)準(zhǔn)工具頭的工具，該工具與工具接收區(qū)域相配合；將標(biāo)準(zhǔn)工具頭插入閥座的工具接收區(qū)域中；并且操縱工具以便把閥座安裝到孔口區(qū)域內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的安裝閥座的方法，還包括重復(fù)進(jìn)行選擇、插入、操縱的步驟，以便把閥座從閥組件上拆卸下來。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中選擇的步驟包括選擇一標(biāo)準(zhǔn)的套筒延伸件，并且插入的步驟包括把標(biāo)準(zhǔn)的套筒延伸件插入到工具接收區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
一種用于閥組件的可替換的閥座環(huán)(30)，具有一環(huán)狀的環(huán)體和一延伸穿過環(huán)體的敞開流動通道。一座表面(32)被設(shè)置在鄰近流動通道一端的環(huán)體上。流動通道的一工具接收區(qū)域(50)與流動通道同心并且至少部分沿著流動通道。工具接收區(qū)域內(nèi)適合接收用于安裝和拆卸閥座環(huán)的一標(biāo)準(zhǔn)工具頭。
文檔編號F16K1/34GK1606672SQ02825787
公開日2005年4月13日 申請日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月15日
發(fā)明者蘭迪·J·霍爾, 羅納德·C·伯爾, 馬克·D·斯蒂爾, 卡爾·D·米勒 申請人:費(fèi)希爾控制國際公司