專利名稱：具有雙偏置軸連接件的閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及一種控制閥，更具體地，涉及ー種具有雙偏置軸連接件的閥裝置。
背景技術(shù)：
在過程控制エ廠或是系統(tǒng)中，通常使用諸如球閥之類的回轉(zhuǎn)閥來控制過程流體的流動?；剞D(zhuǎn)閥通常具有閥裝置或是流體流動控制構(gòu)件(例如球閥)，其設(shè)置在流體流路中，并通過軸可轉(zhuǎn)動地耦接至回轉(zhuǎn)閥的主體。通常，從回轉(zhuǎn)閥延伸的軸的一部分可操作地耦接至致動器(例如，氣動致動器、電致動器、液壓致動器等)。致動器使流動控制構(gòu)件相對于密封件圍繞流體流路的孔ロ在全開位置與全關(guān)位置之間移動旋轉(zhuǎn)90度，其中，在上述全開位置上，允許經(jīng)過流體流路的最大流體流動，在上述全關(guān)位置上，實(shí)質(zhì)上限定或是阻止經(jīng)過流體流路的流體流動。在關(guān)閉位置上，流動控制構(gòu)件的密封面與密封件接合，以阻止經(jīng)過流體流路的流體流動。在某些應(yīng)用中，流動控制構(gòu)件的密封面包括槽ロ(例如，微型V形槽ロ的球閥)，以精細(xì)地或是精確地控制經(jīng)過流體流路的流體流動。特別地，當(dāng)流動控制構(gòu)件相對于密封件轉(zhuǎn)動或是移動第一或初始轉(zhuǎn)動行程量(例如，0-10度的行程)時(shí)，槽ロ提供經(jīng)過流路的流體流動量的逐步增加。為了通過初始轉(zhuǎn)動行程量來提供受到控制的流體流速，過程流體被允許流經(jīng)在密封件與槽ロ之間形成的較小的但逐漸増加的間隙。流體在槽ロ與閥體的流路流體連通地移動或是轉(zhuǎn)動時(shí)流經(jīng)閥體的流路。但是，當(dāng)流動控制構(gòu)件長時(shí)間保持在打開位置(例如全開位置)時(shí)，在流動控制構(gòu)件與密封件之間的接觸壓強(qiáng)或是干擾可能會使密封件(例如弾性密封件)的一部分變形或是損壞。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，流體控制構(gòu)件包括密封面，以相對于密封件移動，所述流動控制構(gòu)件具有第一軸線和實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一軸線的第二軸線，所述第一軸線和第二軸線與所述密封面的曲率中心相交。所述流動控制構(gòu)件還包括開ロ以接收軸，所述開ロ具有穿過所述開ロ的第三軸線，以限定所述密封面繞其轉(zhuǎn)動的樞軸。所述第三軸線偏離所述第一軸線和第二軸線。在另ー個(gè)實(shí)施例中，閥塞包括密封面，以與流體閥的密封件接合，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的曲率半徑限定的曲率中心。所述閥塞包括開ロ，以接收軸。所述開ロ具有中心軸線，其相對于所述密封面的所述曲率中心以ー凸輪距離偏置，從而使所述密封面以凸輪的或是偏心的方式繞所述開ロ的所述中心軸線移動。所述凸輪距離由相對于所述曲率中心的第一距離和相對于所述曲率中心的第二距離限定。在又一實(shí)施例中，流體閥包括閥塞,其具有密封面，該密封面相對于閥體的密封件轉(zhuǎn)動，以控制在所述閥體的入口與出ロ之間的流體流動。軸可操作地將所述閥塞耦接至致動器。所述軸被偏心地耦接至所述閥塞，以限定所述密封面在全開位置與全關(guān)位置之間繞其轉(zhuǎn)動的雙偏置樞軸。


圖IA示出已知的回轉(zhuǎn)閥的局部剖視圖；圖IB是圖IA的已知的回轉(zhuǎn)閥的剖視圖；圖2A是圖IA和圖IB的已知的回轉(zhuǎn)閥的放大剖視圖，其示出處于關(guān)閉位置的回轉(zhuǎn)閥；圖2B是圖IA和圖IB的 已知的回轉(zhuǎn)閥的放大剖視圖，其示出處于打開位置的回轉(zhuǎn)閥；圖3是沿著回轉(zhuǎn)閥的流體流路觀察的在回轉(zhuǎn)閥處于打開位置時(shí)圖IA和圖IB的回轉(zhuǎn)閥的流動控制構(gòu)件和密封件的局部剖視圖；圖4A圖釋了在回轉(zhuǎn)閥處于關(guān)閉位置時(shí)沿軸的軸線觀察的已知的回轉(zhuǎn)閥的另ー視圖；圖4B圖釋了在回轉(zhuǎn)閥處于打開位置時(shí)的圖4A的回轉(zhuǎn)閥；圖5圖釋了在此描述的示例性回轉(zhuǎn)閥的剖視圖；圖6A示出了處于關(guān)閉位置的圖5的示例性回轉(zhuǎn)閥的示例性流動控制構(gòu)件；圖6B示出了處于打開位置的圖5和圖6A的示例性回轉(zhuǎn)閥的示例性流動控制構(gòu)件；圖7圖釋了圖6A和圖6B的示例性流動控制構(gòu)件的放大部分；圖8是示出處于關(guān)閉位置和打開位置的在此描述的另ー示例性流動控制構(gòu)件的放大圖；圖9A、圖9B和圖9C圖釋了在流動控制構(gòu)件的開始角度為_17度且凸輪距離為O. 015英寸時(shí)圖8的流動控制構(gòu)件的示例性偏置位置和移回位置；圖10A、圖IOB和圖IOC圖釋了在流動控制構(gòu)件的開始角度為-10度且凸輪距離為O. 015英寸時(shí)圖8的流動控制構(gòu)件的示例性偏置位置和移回位置；圖11A、圖IlB和圖IlC圖釋了在流動控制構(gòu)件的開始角度為_3度且凸輪距離為O. 015英寸時(shí)圖8的流動控制構(gòu)件的示例性偏置位置和移回位置。
具體實(shí)施例方式一般來說，在此描述的示例性回轉(zhuǎn)閥在軸與流動控制構(gòu)件之間提供雙偏置或是雙凸輪連接件，從而在流動控制構(gòu)件處于打開位置時(shí)，顯著減少或是消除流動控制構(gòu)件的密封面與密封件之間的干擾。更具體地，在流動控制構(gòu)件處于打開位置時(shí)，與常規(guī)的軸和流動控制構(gòu)件連接件相比，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可使流動控制構(gòu)件的密封面從閥體的密封件的表面拉回或是離開相對更遠(yuǎn)的距離，從而能顯著減少或是消除流動控制構(gòu)件與密封件之間的干擾。另外地，與例如常規(guī)的單偏置或是無偏置軸連接件相比，在此描述的示例性雙偏置軸連接件也可使流動控制構(gòu)件的密封面在初始行程量(例如從關(guān)閉至15度)的過程中從密封件的表面拉回相對較小的距離。因此，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可在上述流動控制構(gòu)件的初始行程或是轉(zhuǎn)動過程中實(shí)現(xiàn)精確的或是精細(xì)的流體流速控制，并可在接近于或是處于全開狀態(tài)的轉(zhuǎn)動位置顯著減少在流動控制構(gòu)件與密封件之間的干擾。另外地，與常規(guī)的流動控制構(gòu)件和軸連接件相類似，在此描述的示例性雙偏置凸輪連接件在密封面與密封件之間提供實(shí)質(zhì)干擾，以在流動控制構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)提供相對緊密的密封。在某些實(shí)施例中，流動控制構(gòu)件的密封面包括至少部分地由密封面的曲率半徑限定的曲率中心。密封面的曲率中心以凸輪的或是偏心的方式繞軸移動，該軸設(shè)置成起到雙偏置樞軸作用。在某些實(shí)施例中，密封面的曲率中心沿流動控制構(gòu)件的對稱軸線設(shè)置。流動控制構(gòu)件的垂直于對稱軸線的第二軸線也與曲率中心相交。密封面繞其移動或是轉(zhuǎn)動的樞軸線相對于流動控制構(gòu)件的對稱軸線和第二軸線偏置，以提供雙偏置樞軸。在第一或是初 始轉(zhuǎn)動位置范圍內(nèi)，諸如當(dāng)流動控制構(gòu)件在例如相對于流路軸線有O度的轉(zhuǎn)動位置與相對于流路軸線有15度的轉(zhuǎn)動位置之間轉(zhuǎn)動時(shí)，雙偏置樞軸或是軸連接件也可使流動控制構(gòu)件的密封面移動離開密封件的表面相對較小的距離。以這種方式，在第一或是初始轉(zhuǎn)動位置范圍內(nèi)，當(dāng)密封面移動離開密封件時(shí)，流動控制構(gòu)件能實(shí)現(xiàn)經(jīng)過回轉(zhuǎn)閥的流路的較小的、精細(xì)的或是受到控制的流體流動。另外地，在第二轉(zhuǎn)動位置范圍內(nèi)，諸如當(dāng)流動控制構(gòu)件在例如15度的轉(zhuǎn)動位置與90度的轉(zhuǎn)動位置之間轉(zhuǎn)動時(shí)，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可使密封面從密封件的表面拉回或是移動離開相對較大的距離。因此，在流動控制構(gòu)件處于全開位置吋，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可使流動控制構(gòu)件的密封面以相對較少的干擾或是密封力來與密封件接合。在例如故障狀態(tài)、正常打開狀態(tài)等情況下，當(dāng)流動控制構(gòu)件長時(shí)間保持在全開位置時(shí)，這顯著減少或是防止對密封件的損害，但在流動控制構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)，其仍然提供實(shí)質(zhì)干擾以提供緊密的密封。另外地，由于在此描述的示例性雙偏置連接件的距離比在流動控制構(gòu)件處于全開位置時(shí)提供的側(cè)向拉回距離小，在此描述的雙偏置連接件能與未更改的已知的回轉(zhuǎn)閥體一起使用。因此，在此描述的示例性雙偏置連接件減少了制造成本和庫存成本。在更詳細(xì)地描述示例性回轉(zhuǎn)閥之前，下面結(jié)合圖IA和圖IB提供對已知的回轉(zhuǎn)閥100的簡要描述。圖IA是已知的回轉(zhuǎn)閥100的局部剖視圖。圖IB是圖IA的回轉(zhuǎn)閥100的首1J視圖。詳細(xì)參照圖IA和圖1B，回轉(zhuǎn)閥100包括閥體102，其可通過安裝軛104耦接至致動器(未圖示)。例如，致動器(未圖示)可以是氣動致動器、電致動器、液壓致動器、手動致動器、或是其它合適的致動器，以使回轉(zhuǎn)閥100在打開位置與關(guān)閉位置之間移動。參照圖1B，閥體102在入ロ 108與出ロ 110之間限定流體流路106，該流體流路106限定流體流動軸線112。閥體102罩住與支持面或是密封件116 (例如密封環(huán))鄰接的閥塞或是流動控制構(gòu)件114(例如，V形槽ロ的球閥、球形的球閥等)，所述密封件116限定回轉(zhuǎn)閥100的孔ロ。在本實(shí)施例中，密封件116由彈性材料構(gòu)成，其通過保持器118耦接至閥體102。閥塞114被耦接至軸120，其可操作地將閥塞114耦接至致動器(未圖示)。軸120被接收在與閥體102耦接的閥帽123的孔121中。閥塞114設(shè)置在流體流路106內(nèi)，且相對于密封件116移動或是轉(zhuǎn)動，以控制經(jīng)過或是沿著流體流路106的流體流動。在本實(shí)施例中，閥塞114包括密封面122，其可轉(zhuǎn)動地與密封件116耦接，以控制穿過入口 108與出口 110之間的孔ロ的流體的流動。特別地，密封面122相對于密封件116的表面124轉(zhuǎn)動或樞轉(zhuǎn)，以使經(jīng)過回轉(zhuǎn)閥100的流體流速受到閥塞114相對于密封件116的轉(zhuǎn)動位置的控制。
在所圖釋的實(shí)施例中，密封面122包括曲面126和槽ロ部128。閥塞114的位置可在關(guān)閉位置與全開或是最大流速位置之間變動，以使槽ロ部128允許在入口 108與出口 110之間沿流路106經(jīng)由槽ロ部128的流體流動，其中，在關(guān)閉位置上，閥塞114的密封面122與密封件116密封接合，在全開或是最大流速位置上，閥塞114相對于密封件116旋轉(zhuǎn)。在關(guān)閉位置上，槽ロ部128實(shí)質(zhì)上垂直于流路軸線112，從而阻止經(jīng)過流體流路106的流體流動。
槽ロ部128有利于在非常精細(xì)的流動控制應(yīng)用中使用。特別地，當(dāng)密封面122相對于密封件116從關(guān)閉位置朝部分打開位置轉(zhuǎn)動時(shí)(例如，相對于流路軸線112具有5度的旋轉(zhuǎn))，槽ロ部128提供經(jīng)過閥體102的逐步增加的流速。圖2A示出了相對于密封件116處于關(guān)閉位置200的閥塞114的剖視圖。圖2B示出了相對于密封件116處于打開位置202的閥塞114的剖視圖。如圖2A和圖2B所示，閥塞114的密封面122具有曲率中心204和曲率半徑R。閥塞114包括開ロ 206，以接收軸120。在本實(shí)施例中，開ロ 206實(shí)質(zhì)上垂直于流路軸線112且平行于密封件116的表面124。開ロ 206限定中心軸線208，其與密封面122的曲率中心204相交，以使密封面122繞開ロ 206的中心軸線208樞轉(zhuǎn)。換句話說，閥塞114的樞軸線相對于密封面122的曲率中心204沒有偏置。如圖2A所示，密封面122與密封件116密封接合，以阻止或是實(shí)質(zhì)上限制經(jīng)過由密封件116限定的孔ロ 209的流體流動。當(dāng)耦接到閥體102時(shí)，密封面122的曲率中心204與密封件116的中心軸線或是縱軸線210相交。中心軸線210也與經(jīng)過由密封件116限定的孔ロ 209的流路106的中心軸線112相交。通過這種方式，密封載荷繞密封件116的圓周或是周長均勻地或是均一地分布。在密封面122與密封件116接合時(shí)使密封面122的曲率中心204相對于密封件116的中心軸線210偏置，可使得密封面122與密封件116接合時(shí)在密封件116上產(chǎn)生不均勻的載荷。當(dāng)閥塞114如圖2A所示處于關(guān)閉位置200時(shí)，密封面122相對于密封件116定位，從而使密封面122提供與密封件116的實(shí)質(zhì)干擾，以提供緊密的流體密封。更具體地，在關(guān)閉位置200上，密封面122壓靠在彈性密封件116上，使得彈性密封件116與密封面122接觸，從而發(fā)生偏斜和/或變形。為了提供密封件116與密封面122之間的干擾，閥塞114相對于密封件116定位，從而使密封面122的最靠外的切線212在閥塞114處于關(guān)閉位置200時(shí)距密封面122的曲率中心204的距離為初始側(cè)向距離214。在關(guān)閉位置200上，切線212實(shí)質(zhì)上平行于密封件116的表面124。圖2B圖釋了處于打開位置202的閥塞114。當(dāng)閥塞114移動至打開位置202時(shí)，密封面122的曲率中心204和開ロ 206的中心軸線208仍然與密封件116的中心軸線210相交。另外地，閥塞114相對于密封件116定位，以使密封面122的最靠外的切線218距曲率中心的距離220實(shí)質(zhì)上等于距離214。因而，由于密封面122繞其曲率中心204樞轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)閥塞114在關(guān)閉位置200與打開位置202之間轉(zhuǎn)動時(shí)，樞軸216在密封面122的曲率中心204與密封件116之間沒有提供拉回或是移位。因此，在閥塞114處于打開位置202時(shí)，密封面122與密封件116的一部分(例如外部)接合，而密封件116的一部分(例如槽ロ部128之間的部分)沒有被支承。另外地，當(dāng)閥塞114處于關(guān)閉位置200時(shí)，隨著密封面122與密封件116接合，密封面122以實(shí)質(zhì)上相同的密封力或是干擾來與密封件116 (例如外部)接合。圖3圖釋了沿閥體102的中心流路軸線112朝密封件116觀察的在閥塞114處于打開位置202時(shí)的閥塞114和密封件116的局部剖視圖。在打開位置202上，沿著槽ロ部128的密封件116的一部分302沒有被支承。另外地，密封面122的一部分304以相同的密封力或是干擾來與和槽ロ部128鄰接的密封件116的一部分306密封接合，從而使密封面122在關(guān)閉位置200上與密封件116接合。其結(jié)果是，密封面122沿著槽ロ部128的邊緣對密封件116施加應(yīng)カ或是高應(yīng)力集中。當(dāng)閥塞114長時(shí)間處于打開位置202時(shí)(例如，無法打開的狀態(tài)、正常開閥等)，沒有被支承的密封件116的一部分302可能變形或是受損，特別是在諸如沿著槽ロ部128的邊緣之類的高應(yīng)カ集中的區(qū)域。因此，當(dāng)閥塞114移動至關(guān)閉位置200時(shí)，在密封面122與密封件116的一部分302密封接合時(shí)，密封件116可能無法提供緊密的流體密封。圖4A圖釋了提供單偏置軸連接件401的另一已知的回轉(zhuǎn)閥400的剖視圖。圖4A示出了相對于密封件406處于關(guān)閉位置404的已知的閥塞402。圖4B示出了相對于密封 件406處于打開位置408的閥塞402。與圖1A、圖1B、圖2A、圖2B和圖3的閥塞114不同，軸410被耦接至閥塞402，以提供單偏置連接件或是樞軸線。換句話說，閥塞402包括具有中心軸線或是樞軸線416的開ロ 414，該中心軸線或是樞軸線416相對于閥塞402的密封面420的曲率中心418偏置。因此，樞軸線416與密封面420的曲率中心418不相交。在處于關(guān)閉位置404時(shí)，密封面420與密封件406密封接合，以使密封面420的最靠外的切線422與密封件406的表面424平行和相鄰。另外地，在關(guān)閉位置404上，密封面420的曲率中心418沿著閥體428和密封件406的中心流路或是軸線426定位。但是，如圖4A和圖4B所見，樞軸線416不與密封面420的曲率中心418相交。更具體地，如下文中更詳細(xì)描述的，在關(guān)閉位置404上，樞軸線416和曲率中心418距切線422的距離相等，且被偏置ー距離412。當(dāng)閥塞402被轉(zhuǎn)動到圖2B的打開位置408時(shí)，密封面420的最靠外的切線430與切線422平行，且從該切線422偏置距離412。其結(jié)果是，在閥塞402處于打開位置408吋，密封件406與密封面420之間的密封力或是干擾得到顯著減少或是消除。換句話說，當(dāng)閥塞402從關(guān)閉位置404轉(zhuǎn)動到打開位置408時(shí)，密封面420的曲率中心418遠(yuǎn)離密封件406的表面424移動偏置距尚412。在閥塞402長時(shí)間處于打開位置408時(shí)，由偏置距尚412提供的密封面420與密封件406之間減少了的干擾或是拉回可阻止槽ロ部(例如圖IA和圖IB的槽ロ部128)之間的密封件406的相對較小部(例如圖3的一部分302)發(fā)生變形或是損傷。因此，單偏置連接件401具有密封面420繞其轉(zhuǎn)動的樞軸線416，其與密封面420的曲率中心418共面。這種連接件在某些應(yīng)用中可能是不利的。例如，由于密封面420可能在例如閥塞402相對于密封件406的初始轉(zhuǎn)動位置范圍內(nèi)(例如5度的旋轉(zhuǎn))很快地拉動離開密封件406的表面424，因此，偏置距離412可能使經(jīng)過閥體428的流路的流體流速相對較快(例如過多的流體流動)。因此，圖4A和圖4B中提供的偏置距離412可能使經(jīng)過閥體428的流體流動過多，從而影響流體流動控制，減少回轉(zhuǎn)閥400的精度。另外地，密封面420離開密封件406的拉回與偏置距離412的距離實(shí)質(zhì)上相等。在某些實(shí)施例中，若單偏置距離412過大且在閥體(例如未經(jīng)調(diào)整的閥體)和/或其它部件(例如流體流路的壁)之間產(chǎn)生干擾，則可能需要不同的閥體，或是可能需要調(diào)整閥體428以與該單偏置距離412適合。例如，若該偏置距離412過大，則軸可能與閥體的閥帽的孔干擾。另外地，減少偏置距離412可能提供不充足的拉回，以減少密封面420與密封件406之間的干擾，從而阻止對密封件406的損傷。換句話說，若偏置距離412過小，則閥塞402將不會失去與密封件406的接觸(即從密封件406拉回)。圖5圖釋了在此描述的具有示例性流動控制構(gòu)件502的示例性回轉(zhuǎn)流體閥500的剖視圖?；剞D(zhuǎn)流體閥500包括閥體504，其在入口 508與出ロ 510之間限定流體流路或是路徑506。在本實(shí)施例中，流體流路506是限定了中心流路軸線512的實(shí)質(zhì)上筆直的流體流路。流動控制構(gòu)件502設(shè)置在流體流路506內(nèi)，以控制在入口 508與出口 510之間的流體流動。密封件514通過與流體流路506的入口 508鄰接的保持器516耦接至流體流路506。密封件514限定流體流路506的孔ロ 517。在本實(shí)施例中，密封件514是諸如PTFE密封件、無機(jī)軟質(zhì)密封件等軟質(zhì)的或是彈性的密封件。軸518可操作地將流動控制構(gòu)件502耦接至致動器(未圖示)，其使流動控制構(gòu)件502相對于密封件514轉(zhuǎn)動，以控制經(jīng)過路徑506的流體流動。特別地，在本實(shí)施例中，流動控制構(gòu)件502移動經(jīng)過90度的旋轉(zhuǎn)或是直角轉(zhuǎn)彎，以在 關(guān)閉位置(例如全關(guān)位置)與打開位置(例如全開位置)之間移動。具有用于接收軸518的一部分的閥帽520將閥體504耦接至致動器(未圖示)的安裝托架或是軛(未圖示)。致動器可以是氣動致動器、電致動器、手動致動器(例如手輪)或是其它類型的致動器，以使流動控制構(gòu)件502通過例如軸518而相對于密封件514轉(zhuǎn)動。流動控制構(gòu)件502可以是閥塞、微型V形槽ロ的球閥、球形的球閥等。在本實(shí)施例中，流動控制構(gòu)件502包括密封面524，其可轉(zhuǎn)動地與密封件514接合，以控制穿過入口 508與出口 510之間的孔ロ的流體的流動。特別地，密封面524包括曲面或是球形面，其相對于密封件514的表面526轉(zhuǎn)動或移動，以使經(jīng)過或是沿著回轉(zhuǎn)閥500的流體流速受到流動控制構(gòu)件502相對于密封件514的轉(zhuǎn)動位置的控制。在所圖釋的實(shí)施例中，密封面524包括曲面528和槽ロ部530。流動控制構(gòu)件502的位置可在關(guān)閉位置與全開位置或是最大流速位置之間變動，以使槽ロ部530提供在入口508與出口 510之間經(jīng)由槽ロ部530的流體連通，其中，在所述關(guān)閉位置上，密封面524與密封件514密封接合，在所述全開位置或是最大流速位置上，密封面524相對于密封件514轉(zhuǎn)動。在關(guān)閉位置上，槽ロ部530不提供在入口 508與出口 510之間的流路。因此，在流動控制構(gòu)件502處于打開位置時(shí)，槽ロ部530被對齊或是移動成在入ロ508與出ロ 510之間提供流體連通，以允許沿著流體流路506的流體流動。由于當(dāng)密封面524相對于密封件514從關(guān)閉位置朝部分打開位置轉(zhuǎn)動時(shí)(例如，相對于中心流路軸線512具有5度的旋轉(zhuǎn))，槽ロ部530提供經(jīng)過閥體504的逐步增加的流速，因此，槽ロ部530實(shí)質(zhì)上有利于用在精確的或是精細(xì)的流動控制應(yīng)用中。圖6A是在流動控制構(gòu)件502相對于密封件514處于關(guān)閉位置602時(shí)沿軸518的縱軸線532 (圖5)觀察的流動控制構(gòu)件502的剖視側(cè)視圖。圖6B是在流動控制構(gòu)件502相對于密封件514處于打開位置604時(shí)沿軸518的縱軸線532觀察的流動控制構(gòu)件502的剖視側(cè)視圖。在本實(shí)施例中，密封面524包括曲面或是曲部(例如曲形的或是球形的表面)，其具有至少部分地由曲率半徑R限定的曲率中心606。密封面524的曲率中心606設(shè)置成與第一軸線或是對稱軸線608以及實(shí)質(zhì)上垂直于第一軸線或是對稱軸線608的第二軸線610相交。如圖6A所示，當(dāng)流動控制構(gòu)件502處于關(guān)閉位置602時(shí)，第一軸線608實(shí)質(zhì)上垂直于中心流路軸線512，第二軸線610實(shí)質(zhì)上平行于中心流路軸線512。相反，當(dāng)流動控制構(gòu)件502轉(zhuǎn)動到如圖6B所示的打開位置604時(shí)，第一軸線608實(shí)質(zhì)上平行于中心流路軸線512，第二軸線610實(shí)質(zhì)上垂直于中心流路軸線512。流動控制構(gòu)件502包括開ロ 612，以接收軸518 (圖5)。在本實(shí)施例中，開ロ 612實(shí)質(zhì)上垂直于密封件514的表面526。開ロ 612限定中心軸線614，其實(shí)質(zhì)上垂直于第一軸線608和第二軸線610，且與軸518的軸線532 (圖5)共軸對齊。另外地，開ロ 612的中心軸線614相對于第一軸線608和第二軸線610偏置。特別地，開ロ 612的中心軸線614限定流動控制構(gòu)件502的樞軸或是樞軸線616 (例如雙偏置樞軸)，密封面524繞其在關(guān)閉位置602與打開位置604之間轉(zhuǎn)動。樞軸616相對于密封面524的曲率中心606偏置一凸輪距離或是偏移量618。更具體地，軸518被偏心耦接至流動控制構(gòu)件502，以使樞軸616起到雙偏置樞軸或是軸連接件的作用，密封面524繞其在關(guān)閉位置602與打開位置604之間轉(zhuǎn)動。曲率中心606與樞軸616之間的凸輪距離618由第一距離620 (例如，第一側(cè)向距離)和第二距離624 (例如，第二側(cè)向距離)限定，其中，所述第一距離620是當(dāng)流動控制構(gòu)件處 于關(guān)閉位置602時(shí)沿縱軸線608在遠(yuǎn)離密封面524的曲率中心606的第一方向622上的距離，所述第二距離624是當(dāng)流動控制構(gòu)件502處于關(guān)閉位置602時(shí)在遠(yuǎn)離曲率中心606或是縱軸線608的第二方向626上的距離。在本實(shí)施例中，第一方向622實(shí)質(zhì)上垂直于第二方向624，以使凸輪距離618與由第一距離620和第二距離624限定的斜邊實(shí)質(zhì)上相等。例如，若第一距離622為大約O. 10英寸，且第二距離為大約O. 075英寸，則凸輪距離618為大約O. 125英寸。在關(guān)閉位置602上，密封面524的曲率中心606與中心流路軸線512實(shí)質(zhì)上重合。例如，第一軸線608或是曲率中心606可以以相對較小的或是可以忽略的距離偏離中心流路軸線512。通過這種方式，密封面524與密封件514的中心軸線實(shí)質(zhì)上對齊或是重合(例如，密封面524的曲率中心606與密封件514的中心流路軸線512相交)。通過這種方式，密封載荷繞密封件514的圓周或是周長均勻地或是均一地分布。在圖6A所示的關(guān)閉位置602上，雙偏置樞軸616相對于圖6A的第一軸線608具有初始角度626。當(dāng)流動控制構(gòu)件502處于關(guān)閉位置602時(shí)，相對于第一軸線608或是第二軸線610初始角度626可為大于O度且小于90度。例如，當(dāng)流動控制構(gòu)件502處于關(guān)閉位置602時(shí)，雙偏置樞軸616的初始角度626可相對于第一軸線608為大約負(fù)17度。在操作中，密封面524相對于樞軸616在關(guān)閉位置602與打開位置604之間轉(zhuǎn)動90度。特別地，密封面524在全關(guān)位置與全開位置之間轉(zhuǎn)動，其中，在所述全關(guān)位置時(shí)流動控制構(gòu)件502 (例如第二軸線610)相對于中心流路軸線512處于O度旋轉(zhuǎn)位置，在所述全開位置時(shí)流動控制構(gòu)件502 (例如第二軸線610)相對于中心流路軸線512處于90度旋轉(zhuǎn)位置。密封面524通過實(shí)質(zhì)干擾來與密封件514密封接合，從而提供相對緊密的密封，以阻止在流動控制構(gòu)件502處于關(guān)閉位置602時(shí)沿流體流路506的流體流動。在關(guān)閉位置602上，密封面524的曲率中心606與中心流路軸線512實(shí)質(zhì)上對齊。當(dāng)流動控制構(gòu)件502處于關(guān)閉位置時(shí)，與密封件514的表面526實(shí)質(zhì)上平行的密封面524的最靠外的切線630與密封件514的表面526間隔開一初始側(cè)向距離。
當(dāng)密封面524相對于密封件514在關(guān)閉位置602與打開位置604之間轉(zhuǎn)動吋，流動控制構(gòu)件502的槽ロ部530在入口 508與出ロ 510之間提供流體連通，以提供沿流體流路506的流體流動量的逐漸增加。在流動控制構(gòu)件502的第一轉(zhuǎn)動位置范圍內(nèi)(例如相對于中心流路軸線512具有5度的旋轉(zhuǎn))，槽ロ部530提供沿流體流路506的相對較小的流體流速，由此提供精確的或是精細(xì)的流體流動控制。由于在初始轉(zhuǎn)動位置范圍內(nèi)密封面524拉離密封件514的側(cè)向距離比圖4A的密封面420拉離密封件406的側(cè)向距離小，因此，流動控制構(gòu)件502提供比圖4A和圖4B的流動控制構(gòu)件402更精細(xì)的流體流動控制。此外地，當(dāng)流動控制構(gòu)件502轉(zhuǎn)動至打開位置604時(shí)，密封面524的曲率中心606相對于樞軸616轉(zhuǎn)動或是移動。例如，當(dāng)流動控制構(gòu)件502處于關(guān)閉位置602時(shí)，密封面 524的曲率中心606相對于密封件514位于第一位置，當(dāng)流動控制構(gòu)件502處于打開位置604時(shí)，密封面524的曲率中心606相對于密封件514位于比第一位置更遠(yuǎn)離密封件514的第二位置。在打開位置604上，與密封件514的表面526平行的密封面524的最靠外的切線632位于離開初始切線630的第二位置，以使切線630和632之間的側(cè)向距離634比側(cè)向偏置距離620大。圖7是示出處于打開位置604的流動控制構(gòu)件502的放大部分。另外地，圖7圖釋了各自的流動控制構(gòu)件或是閥塞114、402和502相對于它們各自的初始切線212、422和630的最靠外的切線218、430、632或是拉回。如圖所示，流動控制構(gòu)件502的拉回或是切線632相對于初始值或是初始切線630偏置的距離比各自的閥塞114和402的最靠外的切線218和422的拉回相對于初始值或是初始切線偏置的距離大。因此，盡管初始側(cè)向偏置620小于圖4A的閥塞402的初始側(cè)向偏置412，但流動控制構(gòu)件502的偏置或是拉回632比圖4B的閥塞402的拉回或是偏置430大。與圖4A和圖4B的閥塞402不同，當(dāng)流動控制構(gòu)件502從關(guān)閉位置602移動至打開位置604，以提供更精細(xì)的或是較小的流體流速時(shí)，在第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)(例如大約在5度的旋轉(zhuǎn)與15度的旋轉(zhuǎn)之間)，雙偏置側(cè)向連接件可使流動控制構(gòu)件502從密封件514的表面526離開或是拉回相對較小的側(cè)向距離。另外地，與圖4A和圖4B的閥塞402相同的是，當(dāng)流動控制構(gòu)件502從關(guān)閉位置602移動至打開位置604時(shí)，在第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)(例如大約在15度的旋轉(zhuǎn)與90度的旋轉(zhuǎn)之間)，雙偏置側(cè)向連接件可使流動控制構(gòu)件502移動離開密封件514的表面526相對較大的側(cè)向距離。通過這種方式，當(dāng)流動控制構(gòu)件502移動至打開位置604時(shí)，能實(shí)質(zhì)上減少或是消除密封面524與密封件514之間的干擾，井能在初始轉(zhuǎn)動位置范圍內(nèi)提供精細(xì)的或是受到控制的流體流動。因此，當(dāng)流動控制構(gòu)件502長時(shí)間處于打開位置604時(shí)(例如在故障狀態(tài)、正常開閥位置等)，由于通過雙偏置連接件使密封面524朝離開密封件514的方向拉回，以使密封面524消除或是顯著減少與密封件514的干擾，因此，槽ロ部530之間的密封件514的一部分將不會變形或是受損。另外地，初始偏置620小于拉回或是偏置634。其結(jié)果是，在密封面524的第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，密封面524相對于密封件514的拉回634較小，因此，能實(shí)現(xiàn)相對較小的流體流動。此外，由于初始偏置620相對小于例如圖4A和圖4B的閥塞402的初始偏置412，因此，流動控制構(gòu)件502顯著減少閥體504之間(例如軸518與閥帽520的孔522、流體流路的邊界之間)或是閥體504的其它部件之間的干擾的可能性。其結(jié)果是，不用改變閥體，就能將圖5、圖6A和圖6B所示的雙偏置連接件與已知的回轉(zhuǎn)閥體一起使用。
圖8圖釋了具有雙偏置樞軸802的流動控制構(gòu)件800。圖8圖釋了處于關(guān)閉位置804和打開位置806的流動控制構(gòu)件800。在關(guān)閉位置804上，密封面810的曲率中心808與密封中心線812實(shí)質(zhì)上重合，且繞雙偏置樞軸802轉(zhuǎn)動。在關(guān)閉位置804上，雙偏置樞軸802離開曲率中心808 —凸輪距離814，且相對于流動控制構(gòu)件800的第一軸線或是對稱軸線818具有初始角度816，該第一軸線或是對稱軸線818與曲率中心808相交。圖8圖釋了當(dāng)流動控制構(gòu)件800從關(guān)閉位置804轉(zhuǎn)動或是移動至打開位置806時(shí)曲率中心808相對于密封中心線812的偏置距離或是位置820。此外，圖8圖釋了當(dāng)流動控制構(gòu)件808在關(guān)閉位置804與打開位置806之間轉(zhuǎn)動時(shí)曲率中心808相對于密封件824沿密封中心線812移動的移回距離或是位置822。圖9A、圖IOA和圖IlA是由不同的開始或是初始角度816實(shí)現(xiàn)的示例性偏置位置820的各自的圖形表示900、1000和1100。圖9B、圖IOB和圖IlB是由不同的開始角度816實(shí)現(xiàn)的示例性移回位置822的各自的圖形表示902、1002和1102。例如，圖9A和圖9B圖釋了在開始角度816為負(fù)17度且凸輪距離為O. 015英寸時(shí)各自的位置820和822。圖IOA和圖IOB圖釋了在開始角度816為負(fù)10度且凸輪距離為O. 015英寸時(shí)的距離或是位置820和822。圖IlA和圖IlB圖釋了在開始角度816為負(fù)3度且凸輪距離為O. 015英寸時(shí)的距離820和822。圖9C、圖IOC和圖IlC以表單格式904、1004和1104示出各自的圖表900、902、1000、1002、1100 和 1102 的圖形結(jié)果。盡管在此描述了確定的裝置，但本發(fā)明的覆蓋范圍不局限于此。恰恰相反，本發(fā)明覆蓋字面上或是按照等同原則完全落入隨附的權(quán)利要求書的范圍中的所有裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于回轉(zhuǎn)閥的流動控制構(gòu)件，包括 密封面，其相對于密封件移動，所述流動控制構(gòu)件具有第一軸線和實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一軸線的第二軸線，所述第一軸線和第二軸線與所述密封面的曲率中心相交；以及 開口，其接收軸，所述開口具有穿過所述開口的第三軸線，以限定所述密封面繞其轉(zhuǎn)動的樞軸，其中，所述第三軸線垂直于所述第一軸線和第二軸線且偏離所述第一軸線和第二軸線。
2.如權(quán)利要求I所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，當(dāng)所述流動控制構(gòu)件耦接至所述回轉(zhuǎn)閥且所述流動控制構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)，所述第一軸線實(shí)質(zhì)上平行于所述回轉(zhuǎn)閥的流路軸線。
3.如權(quán)利要求2所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，當(dāng)所述流動控制構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)，所述第一軸線與所述流路軸線同軸對齊。
4.如權(quán)利要求2所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，當(dāng)所述流動控制構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)，所述第一軸線相對于所述流路軸線偏置。
5.如權(quán)利要求I所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，當(dāng)所述流動控制構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)，所述第二軸線基本實(shí)質(zhì)上垂直于所述回轉(zhuǎn)閥的流路軸線，并且當(dāng)所述流動控制構(gòu)件處于打開位置時(shí)，所述第二軸線基本實(shí)質(zhì)上平行于所述流路軸線。
6.如權(quán)利要求5所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，當(dāng)所述流動控制構(gòu)件處于打開位置時(shí)，所述第二軸線相對于所述流路軸線偏置。
7.如權(quán)利要求I所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，所述樞軸設(shè)置為相對于所述密封面的所述曲率中心以及所述第一軸線和所述第二軸線兩者之一具有大于O度且小于90度的角度。
8.如權(quán)利要求7所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，當(dāng)所述流動控制構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)，所述角度相對于所述第二軸線在大約負(fù)I與負(fù)45度之間。
9.如權(quán)利要求I所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，所述流動控制構(gòu)件包括球閥。
10.如權(quán)利要求9所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，所述球閥包括分段式球閥或是微型V形槽口的球閥。
11.如權(quán)利要求I所述的流動控制構(gòu)件，其特征在于，所述密封面包括球形密封面。
12.—種閥塞,包括 密封面，其與流體閥的密封件接合，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的曲率半徑限定的曲率中心；以及 開口，其接收軸，所述開口具有中心軸線，其相對于所述密封面的所述曲率中心以一凸輪距離偏置，從而使所述密封面以凸輪的或是偏心的方式繞所述開口的所述中心軸線移動，其中，所述凸輪距離由相對于所述曲率中心的第一距離和相對于所述曲率中心的第二距離限定。
13.如權(quán)利要求12所述的閥塞，其特征在于，所述第一距離實(shí)質(zhì)上垂直于所述第二距離。
14.如權(quán)利要求13所述的閥塞，其特征在于，所述第一距離在大約0.05與0. 25英寸之間，所述第二距離在大約0. 01與0. 15英寸之間，以使所述凸輪距離在大約0. 051與0. 3英寸之間。
15.一種流體閥，包括 閥塞，其具有密封面，所述密封面相對于閥體的密封件轉(zhuǎn)動，以控制在所述閥體的入口與出口之間的流體流動；以及 軸，其可操作地將所述閥塞耦接至致動器，所述軸偏心地耦接至所述閥塞，以限定所述密封面在全開位置與全關(guān)位置之間繞其轉(zhuǎn)動的雙偏置樞軸。
16.如權(quán)利要求15所述的流體閥，其特征在于，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的至少一部分的曲率半徑限定的曲率中心，并且其中所述閥塞具有與所述密封面的所述曲率中心相交的第一軸線和第二軸線。
17.如權(quán)利要求16所述的流體閥，其特征在于，所述密封面的所述曲率中心與所述雙偏置樞軸之間的距離由第一距離和第二距離限定，其中，所述第一距離是沿所述第一軸線在遠(yuǎn)離所述曲率中心的第一方向上的距離，所述第二距離是在遠(yuǎn)離所述第一軸線的第二方向上的距離，所述第一方向垂直于所述第二方向。
18.如權(quán)利要求15所述的流體閥，其特征在于，當(dāng)所述閥塞在所述全關(guān)位置與所述全開位置之間移動時(shí)，所述密封面可相對于所述密封件移動旋轉(zhuǎn)90度。
19.一種閥塞與軸的連接件，包括 用于控制流過閥體的流體流動通道的流體流動的裝置；以及 用于使控制所述流體流動的所述裝置繞雙偏置樞軸移動的裝置。
全文摘要
在此描述一種具有雙偏置軸連接件的閥裝置。示例性的一種流體控制構(gòu)件包括密封面，其相對于密封件移動，所述流動控制構(gòu)件具有第一軸線和實(shí)質(zhì)上垂直于所述第一軸線的第二軸線，所述第一軸線和第二軸線與所述密封面的曲率中心相交。所述流動控制構(gòu)件還包括開口，其接收軸，所述開口具有穿過所述開口的第三軸線，以限定所述密封面繞其轉(zhuǎn)動的樞軸。所述第三軸線偏離所述第一軸線和第二軸線。
文檔編號F16K5/08GK102650340SQ20111029141
公開日2012年8月29日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者A·J·伯塞爾森, C·R·庫爾曼, R·R·布雷斯特爾 申請人:費(fèi)希爾控制國際公司