滑桿控制閥和用于高溫控制閥的復(fù)合密封組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種滑桿控制閥和用于高溫控制閥的復(fù)合密封組件?；瑮U控制閥包括閥體，位于閥體和可滑動(dòng)安裝在閥體中的閥塞之間的閥座圈，閥塞和閥座配合控制流體流動(dòng)經(jīng)過(guò)控制閥。復(fù)合密封組件位于閥塞和閥座之間，復(fù)合密封組件包括位于第一支撐圈和第二支撐圈之間的復(fù)合密封圈。偏置元件靠近第二支撐圈，且擋圈靠近偏置元件，從而保持偏置元件靠近第二支撐圈。本實(shí)用新型所公開(kāi)的滑桿控制閥和用于高溫控制閥的復(fù)合密封組件在高溫環(huán)境下提供了卓越的密封性能，同時(shí)降低或者最小化控制部件和閥殼體之間的摩擦。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及過(guò)程控制閥，譬如滑桿閥，且更特別地涉及滑桿控制閥，其具有用 于高溫操作的復(fù)合動(dòng)力閥密封組件。 滑桿控制閥和用于高溫控制閥的復(fù)合密封組件

【背景技術(shù)】
[0002] 過(guò)程控制閥用于需要對(duì)過(guò)程流體流動(dòng)調(diào)整或者控制的系統(tǒng)或者過(guò)程中。這樣的控 制閥可配置成滑桿閥、旋轉(zhuǎn)閥、球形閥等。通過(guò)設(shè)定控制元件的位置，譬如閥塞，相對(duì)于閥座 的位置，可以精確地設(shè)定流經(jīng)控制閥的流體。閥塞大體上在閥體內(nèi)相對(duì)閥座滑動(dòng)或者移動(dòng)。 在一些控制閥中，可包括閥盒，閥塞在該閥盒中滑動(dòng)。因?yàn)殚y塞在閥體中滑動(dòng)，所以防止閥 塞和閥體（或者閥盒）之間的流體流動(dòng)是重要的。同時(shí)，需要在閥塞和閥體（或者閥盒） 之間減少摩擦和最小化磨損及粘合。
[0003] 在一些控制閥中，密封件可集成到閥塞自身中，密封件或者可以集成到閥體（或 者閥盒）或閥帽中。無(wú)論如何，密封件必須防止流體在閥塞和閥體或者閥帽之間流動(dòng)。在防 止流體于控制元件和閥體或者閥帽之間流動(dòng)，及減少控制元件和閥體或者閥帽之間產(chǎn)生的 摩擦兩者上做出的努力中，一些滑桿閥已經(jīng)將相對(duì)較軟的材料集成到密封件中。這樣的密 封件是彈簧加載、壓力輔助唇形的密封件，其由有序、填充或者增強(qiáng)的聚四氟乙烯護(hù)套配合 不銹鋼、鎳或者鈷基合金構(gòu)成的耐腐蝕彈簧構(gòu)成。其他含氟聚合物、超高分子量聚乙烯以及 聚氨酯是所使用的其他護(hù)套材料。已經(jīng)使用過(guò)的其他類型的密封件包括具有基于聚四氟乙 烯（PTFE)的耐磨環(huán)的合成0形環(huán)、星形封、支撐圈以及基于PTFE的金屬增強(qiáng)整裝密封件。 當(dāng)減少摩擦和提高質(zhì)量時(shí)，彈性密封件、軟質(zhì)材料通常無(wú)法在高溫環(huán)境下使用，因?yàn)楦邷貤l 件下，材料會(huì)融化、蠕變或者降解。所有的這些軟質(zhì)材料僅僅用于相對(duì)較低的溫度下，小于 600° F(小于約 316°C)。
[0004] 傳統(tǒng)的高溫滑桿控制閥通常具有可以承受高溫的集成的單片、硬質(zhì)石墨密封圈。 因石墨密封圈能夠承受高溫，石墨密封圈通常不會(huì)在閥塞和閥體（或者閥盒）或閥帽之間 提供優(yōu)化的密封，因?yàn)樗鼈儾蝗彳洝⒉环筒痪哂袕椥?。石墨密封圈可因閥塞和閥體（或 者閥盒）之間生成的摩擦而受損，且它們相對(duì)于粘附到閥塞或者閥體（或者閥盒）的流動(dòng) 流顆?；蛘呶廴疚镏械念w?；蛘呶廴疚飦?lái)說(shuō)較為脆弱。比起低溫環(huán)境下使用的較軟的橡膠 或者塑料柔性材料來(lái)說(shuō)，單片石墨材料缺乏柔軟度，導(dǎo)致更為嚴(yán)重的關(guān)閉泄漏。此外，石墨 密封圈具有相對(duì)較高的摩擦系數(shù)，當(dāng)閥塞移動(dòng)之時(shí)，這引起過(guò)度摩擦和磨損。這種過(guò)度摩擦 和磨損引起了密封件和/或控制元件的降解以及過(guò)早失效。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本文所描述的滑桿控制閥解決了傳統(tǒng)高溫控制閥中的石墨密封圈因磨損而導(dǎo)致 的關(guān)閉泄漏的問(wèn)題?；瑮U控制閥包括具有出口和入口的閥體。入口和出口通過(guò)流體流動(dòng)通 道流動(dòng)地連接。閥座位于流體流動(dòng)通道中?？苫瑒?dòng)控制元件與閥座配合從而控制流體流經(jīng) 閥體。密封組件位于控制元件和閥體之間。密封組件包括位于第一支撐圈和第二支撐圈之 間的復(fù)合密封圈。偏置元件位于靠近支撐圈之一，且擋圈將偏置元件保持為位于靠近支撐 圈，這樣由偏置元件產(chǎn)生的力被傳遞到支撐圈，并因而傳遞到復(fù)合密封圈。
[0006] 根據(jù)本實(shí)用新型的第一個(gè)方面，提供了一種滑桿控制閥包括：閥體，其具有通過(guò)通 道流體連接的入口和出口；密封圈，其安裝在所述通道中；控制元件，其滑動(dòng)地設(shè)置在所述 閥體中，所述控制元件和所述閥座配合，從而控制流體流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述閥體；以及復(fù)合密封組 件，其具有位于第一支撐圈和第二支撐圈之間的復(fù)合密封圈，靠近所述第二支撐圈的偏置 元件，以及保持所述偏置元件靠近所述第二支撐圈的擋圈。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合密封圈包括主體部分和嵌入所述主體部 分中的金屬增強(qiáng)環(huán)。
[0008] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述主體部分由PTFE形成。
[0009] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述金屬增強(qiáng)環(huán)具有Z形截面。
[0010] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述金屬增強(qiáng)環(huán)包括相互隔開(kāi)的第一部分和第二 部分，所述第一和所述第二部分都基本上垂直定向于所述閥塞的縱向軸線。
[0011] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)，所述 第二部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)。
[0012] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括位于所述第一部分和所述第二部分之 間的第三部分，所述第三部分不垂直且不平行于所述第一部分和所述第二部分，所述第三 部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)狀。
[0013] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第三部分的所述內(nèi)邊緣連接到所述第一部分 的所述內(nèi)邊緣，且所述第三部分的外邊緣連接到所述第二部分的所述外邊緣。
[0014] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述閥密封組件位于形成在所述閥塞中的環(huán)形槽 中。
[0015] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述閥密封組件位于形成在所述閥體中的環(huán)形槽 中。
[0016] 根據(jù)本實(shí)用新型的第二個(gè)方面，提供了一種用于高溫控制閥的復(fù)合密封組件，所 述復(fù)合密封組件包括：復(fù)合密封環(huán)，其位于第一支撐圈和第二支撐圈之間；偏置元件，其靠 近所述第二支撐圈；以及擋圈，其保持所述偏置元件抵住所述第二支撐圈。
[0017] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合密封圈包括主體部分和嵌入所述主體部 分中的金屬增強(qiáng)環(huán)。
[0018] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述主體部分由PTFE形成。
[0019] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述金屬增強(qiáng)環(huán)具有Z形截面。
[0020] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述金屬增強(qiáng)環(huán)包括相互隔開(kāi)的第一部分和第二 部分，所述第一和所述第二部分都基本上垂直定向于所述閥塞的縱向軸線。
[0021] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)，所述 第二部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)。
[0022] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括位于所述第一部分和所述第二部分之 間的第三部分，所述第三部分不垂直且不平行于所述第一和所述第二部分，所述第三部分 為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)狀。
[0023] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第三部分的所述內(nèi)邊緣連接到所述第一部分 的所述內(nèi)邊緣，且所述第三部分的外邊緣連接到所述第二部分的所述外邊緣。
[0024] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述金屬增強(qiáng)環(huán)由S31600不銹鋼制成。
[0025] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)所述支撐圈由S41600不銹鋼制成。
[0026] 所公開(kāi)的密封圈組件在高溫環(huán)境下提供了卓越的密封性能，同時(shí)降低或者最小化 控制部件和閥殼體之間的摩擦。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為根據(jù)本實(shí)用新型教導(dǎo)構(gòu)建的滑桿控制閥的剖視圖
[0028] 圖2為圖1中滑桿控制閥控制元件的近距剖視圖，其包括復(fù)合密封組件；
[0029] 圖3為包含了復(fù)合密封組件的控制元件部分的近距剖視圖。
[0030] 因?yàn)楸緦?shí)用新型受各種改進(jìn)和替換結(jié)構(gòu)的影響，復(fù)合動(dòng)態(tài)閥密封組件已在附圖示 出，且下面將詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)理解的是，然而，并非旨在將本實(shí)用新型限制在所公開(kāi)的特定形 式中，相反，旨在覆蓋落入到由附隨的權(quán)利要求所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍之內(nèi)的 所有的改進(jìn)、替換結(jié)構(gòu)，和等同方式。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了下方的說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)，譬如向內(nèi)，向外，徑向向內(nèi)或者徑向向外被用來(lái)指相對(duì)于 閥桿中心軸線A的相對(duì)位置。同樣地，譬如上、下、向上或向下之類的術(shù)語(yǔ)，被用來(lái)指示當(dāng)控 制閥如圖所示放置時(shí)，相對(duì)的朝向。
[0032] 現(xiàn)在參考附圖，圖1顯示了根據(jù)本實(shí)用新型所公開(kāi)示例的教導(dǎo)來(lái)組裝的滑桿控制 閥10,且其具有閥體12、流體入口 14、流體出口 16以及連接流體入口 14和流體出口 16的 通道18。雖然在圖1中示出的控制閥為滑桿閥，但本實(shí)用新型的教導(dǎo)也可應(yīng)用于其他類型 的控制閥，譬如旋轉(zhuǎn)滑閥、球閥、球心閥等。控制部件，譬如閥塞20,可滑動(dòng)地安裝在閥體12 中，且可在閉合位置（如圖1所示）和打開(kāi)位置（未示出）之間轉(zhuǎn)換，在閉合位置其防止流 體流經(jīng)閥體12,在打開(kāi)位置使得流體流經(jīng)閥體12。在圖1的示例中，閥塞為平衡閥塞20。 在其他實(shí)施方式中，閥塞可以是非平衡的。閥10包括閥座圈22,其與閥塞20配合以控制流 體流經(jīng)閥體12。控制閥10也包括耦接至閥塞20且延伸穿過(guò)閥帽28的閥桿26。閥桿26 沿著軸線A延伸，并連接到閥致動(dòng)器（未示出），用以在閉合位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)閥塞， 在所示出的閉合位置上，閥塞20與閥座圈22接觸，因而防止流體流經(jīng)通道18,而在打開(kāi)位 置，閥塞20與閥座圈22分隔開(kāi)，因而使得流體流經(jīng)通道18。
[0033] 現(xiàn)在參考圖2和3,如圖2左側(cè)所示，閥密封組件30位于形成在閥塞20中的環(huán)形 槽32中。可選地，密封組件30可位于形成在閥體12中的環(huán)形槽33中，如圖2右側(cè)所示。 無(wú)論如何，密封組件30可包括由聚四氟乙烯（PTFE)/金屬混合物制成的復(fù)合密封圈34。在 一個(gè)實(shí)施方式中，復(fù)合密封圈34可以由PTFE主體36構(gòu)成，該主體包括嵌入PTFE主體36 中的金屬增強(qiáng)環(huán)38(見(jiàn)圖3)。該金屬增強(qiáng)環(huán)38實(shí)際上可由任意譬如S31600不銹鋼的耐 用金屬形成。金屬增強(qiáng)環(huán)38具有"Z形"截面。金屬增強(qiáng)環(huán)38可包括具有第一內(nèi)邊緣42 和第二外邊緣44的第一部分40,以及具有第一內(nèi)邊緣48和第二外邊緣50的第二部分46。 第一部分40和第二部分46可相互隔開(kāi)，并大體上垂直定向于軸線A。第一部分40和第二 部分46在一個(gè)示例中可位于平行的平面中。第三部分52包括第一內(nèi)邊緣54和第二外邊 緣56。例如，如圖3所示，第三部分52的內(nèi)邊緣54連接到第一部分40的內(nèi)邊緣42,且第 三部分52的外邊緣56可連接到第二部分46的外邊緣50。在其他實(shí)施方式中，第三部分 52可以反過(guò)來(lái)，這樣第三部分的外邊緣56連接到第一部分40的外邊緣44,而第三部分52 的內(nèi)邊緣54連接到第二部分46的內(nèi)邊緣48。無(wú)論如何，金屬增強(qiáng)環(huán)38將施加到密封組 件30的軸向載荷轉(zhuǎn)換為復(fù)合密封環(huán)34的徑向變形，從而在閥塞20和閥體18之間形成流 體密封，同時(shí)PTFE主體36潤(rùn)滑閥塞20和閥體12之間的連接。
[0034] 復(fù)合密封圈34可位于第一支撐圈60和第二支撐圈62之間。第一和第二支撐圈 60,62可由任意的可硬化材料形成，譬如541600不銹鋼。第一和第二支撐圈60、62維持復(fù) 合密封圈34在環(huán)形槽32中合適的定位，并為復(fù)合密封圈34提供防擠出保護(hù)。第一和第二 支撐圈60、62也保護(hù)復(fù)合密封圈34不受如過(guò)熱和超壓的環(huán)境因素的影響。偏置元件64， 如碟形彈簧、纏繞式墊片、或者螺栓壓帽，例如，可位于靠近第二支撐圈62。偏置元件64對(duì) 第二支撐圈62施加軸向力，其又將該力傳遞給復(fù)合密封圈34。金屬增強(qiáng)環(huán)38將軸向力轉(zhuǎn) 換為PTFE主體36的徑向變形。該P(yáng)TFE主體36向外（即徑向）膨脹，形成了抵住閥體12 的緊密密封。PTFE主體36的向外膨脹也有助潤(rùn)滑控制元件20和閥體12的連接處，從而在 控制元件20移動(dòng)期間減少摩擦。擋圈70將偏置元件64保持在抵住第二支撐圈62的位置 上。擋圈70可至少部分地位于在形成于控制元件20或閥體12中的環(huán)形縫隙72中。擋圈 70防止偏置元件64與第二支撐圈62分離。
[0035] 根據(jù)所公開(kāi)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)，提供了一種用于高溫控制閥的復(fù)合密封組件其 具有優(yōu)越的密封能力，同時(shí)減少控制元件和閥體之間的摩擦。通過(guò)形成由PTFE和金屬制成 的復(fù)合密封主體，復(fù)合密封主體將軸向載荷轉(zhuǎn)化為徑向變形，這形成了更好的密封，同時(shí)潤(rùn) 滑了控制元件與閥體之間的連接處。
[0036] 僅為了清楚理解，給出了上述詳細(xì)說(shuō)明，且不應(yīng)由此理解為限制，因?yàn)樽冃螌?duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
【權(quán)利要求】
1. 一種滑桿控制閥包括： 閥體，其具有通過(guò)通道流體連接的入口和出口； 密封圈，其安裝在所述通道中； 控制元件，其滑動(dòng)地設(shè)置在所述閥體中，所述控制元件和所述閥座配合，從而控制流體 流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述閥體；以及 復(fù)合密封組件，其具有位于第一支撐圈和第二支撐圈之間的復(fù)合密封圈，靠近所述第 二支撐圈的偏置元件，以及保持所述偏置元件靠近所述第二支撐圈的擋圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述復(fù)合密封圈包括主體部分和 嵌入所述主體部分中的金屬增強(qiáng)環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述主體部分由PTFE形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述金屬增強(qiáng)環(huán)具有Z形截面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述金屬增強(qiáng)環(huán)包括相互隔開(kāi)的 第一部分和第二部分，所述第一和所述第二部分都基本上垂直定向于所述閥塞的縱向軸 線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述第一部分為具有內(nèi)邊緣和外 邊緣的環(huán)，所述第二部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的滑桿控制閥，其特征在于，進(jìn)一步包括位于所述第一部分和 所述第二部分之間的第三部分，所述第三部分不垂直且不平行于所述第一部分和所述第二 部分，所述第三部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)狀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述第三部分的所述內(nèi)邊緣連接 到所述第一部分的所述內(nèi)邊緣，且所述第三部分的外邊緣連接到所述第二部分的所述外邊 緣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述閥密封組件位于形成在所述 閥塞中的環(huán)形槽中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑桿控制閥，其特征在于，所述閥密封組件位于形成在所述 閥體中的環(huán)形槽中。
11. 一種用于高溫控制閥的復(fù)合密封組件，所述復(fù)合密封組件包括： 復(fù)合密封環(huán)，其位于第一支撐圈和第二支撐圈之間； 偏置元件，其靠近所述第二支撐圈；以及 擋圈，其保持所述偏置元件抵住所述第二支撐圈。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，所述復(fù)合密封圈包括主體部 分和嵌入所述主體部分中的金屬增強(qiáng)環(huán)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，所述主體部分由PTFE形成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，所述金屬增強(qiáng)環(huán)具有Z形截 面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，所述金屬增強(qiáng)環(huán)包括相互隔 開(kāi)的第一部分和第二部分，所述第一和所述第二部分都基本上垂直定向于所述閥塞的縱向 軸線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，所述第一部分為具有內(nèi)邊緣 和外邊緣的環(huán)，所述第二部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，進(jìn)一步包括位于所述第一部 分和所述第二部分之間的第三部分，所述第三部分不垂直且不平行于所述第一和所述第二 部分，所述第三部分為具有內(nèi)邊緣和外邊緣的環(huán)狀。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，所述第三部分的所述內(nèi)邊緣 連接到所述第一部分的所述內(nèi)邊緣，且所述第三部分的外邊緣連接到所述第二部分的所述 外邊緣。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，所述金屬增強(qiáng)環(huán)由S31600不 銹鋼制成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的復(fù)合密封組件，其特征在于，至少一個(gè)所述支撐圈由 S41600不銹鋼制成。
【文檔編號(hào)】F16J9/26GK203892591SQ201420188549
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
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