滑動閥桿控制閥和用于高溫控制閥的密封組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種滑動閥桿控制閥和一種用于高溫控制閥的密封組件。其中，滑動閥桿控制閥包括閥體、位于該閥體內的座圈和可滑動地安裝在該閥體內的閥塞，該閥塞和閥座配合來控制通過控制閥的流體流動。該密封組件位于閥塞和閥座之間，該密封組件包括位于第一墊圈和第二墊圈之間的金屬/石墨密封圈。偏心件與該第二墊圈相鄰，并且擋圈與該偏心件相鄰，以維持該偏心件與第二墊圈相鄰。
【專利說明】滑動閥桿控制閥和用于高溫控制閥的密封組件

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及過程控制閥，如滑動閥桿閥，更為特別地涉及一種滑動閥桿控制閥和一種用于高溫控制閥的密封組件。

【背景技術】
[0002]過程控制閥用于需要對流體流動過程進行調整或控制的系統(tǒng)或過程。這種控制閥能夠配置為滑動閥桿閥、旋轉閥、球形閥等。通過設定控制元件的位置，如閥塞相對于閥座的位置，能夠精確設定通過控制閥的流體流量。該閥塞通常在閥體內相對于閥座滑動或移動。在某些控制閥中，還包括籠，閥塞在該籠內滑動。由于閥塞在閥體內滑動，因此阻止在閥塞和閥體(或籠)間的流體流動是重要的。同時，希望減少閥塞和閥體(或籠)之間的摩擦并使磨損和粘附最小化。
[0003]在某些控制閥中，密封件將并入閥塞本身，或密封件并入閥體(或籠)或閥蓋。不管怎樣，密封件必須防止在閥塞和閥體或閥蓋之間的流體流動。為了防止控制元件和閥體或閥蓋之間的流體流動并且減少在控制元件和閥體或閥蓋之間產(chǎn)生的摩擦，某些滑動閥桿閥在密封件中納入了比較軟的材料。這種密封件是加載彈簧、壓力輔助的唇封，其由平滑、填充或增強聚四氟乙烯護套構成，該護套具有耐腐蝕彈簧，該彈簧由不銹鋼和鎳基或鈷基合金構造而成。所使用的其他護套材料是其他含氟聚合物、超高分子量聚乙烯和聚氨酯。所使用的其他類型的密封件包括合成O型密封圈、星型密封圈、具有聚四氟乙烯(PTFE)基耐磨環(huán)的墊片和金屬增強聚四氟乙烯基整裝密封環(huán)。為了減少摩擦并且提供高質量的彈性的密封，在高溫環(huán)境下通常不使用軟質材料，因為材料在高溫環(huán)境中會融化、蠕變或降解。所有這些軟質材料僅用于相對較低的溫度，小于600華氏度(小于大約316攝氏度)。
[0004]傳統(tǒng)的高溫滑動閥桿控制閥通常具有整體的硬質的石墨密封圈，該密封圈能夠承受高溫。盡管該石墨密封圈能夠承受高溫，但由于其不可彎曲、無順應性或彈性，一般情況下該石墨密封圈不會提供在閥塞和閥體(或籠)或閥蓋之間的最佳的密封。在閥塞和閥體(或籠)之間產(chǎn)生的摩擦會損壞石墨密封圈，且其相對容易受到流體介質中顆粒物和雜質的侵害，該顆粒物或雜質粘附于閥塞或者閥體(或籠)。整裝石墨材料缺乏頁應性使得低溫環(huán)境下的關閉泄漏比使用軟質橡膠或塑性順應性材料更為顯著。除此之外，石墨密封圈具有相對比較高的摩擦系數(shù)，當閥塞運動時，其可導致過量摩擦和磨損。這一過量摩擦和磨損會導致密封和/或控制元件降解和過早失效。
實用新型內容
[0005]傳統(tǒng)的高溫滑動閥桿控制閥通常具有整體的硬質的石墨密封圈，該密封圈能夠承受高溫。盡管該石墨密封圈能夠承受高溫，但由于其不可彎曲、無順應性或彈性，一般情況下該石墨密封圈不會提供在閥塞和閥體(或籠)或閥蓋之間的最佳的密封。在閥塞和閥體(或籠)之間產(chǎn)生的摩擦會損壞石墨密封圈，且其相對容易受到流體介質中顆粒物和雜質的侵害，該顆粒物或雜質粘附于閥塞或者閥體(或籠)。整裝石墨材料缺乏頁應性使得低溫環(huán)境下的關閉泄漏比使用軟質橡膠或塑性順應性材料更為顯著。除此之外，石墨密封圈具有相對比較高的摩擦系數(shù)，當閥塞運動時，其可導致過量摩擦和磨損。這一過量摩擦和磨損會導致密封和/或控制元件降解和過早失效。為了解決以上問題，本實用新型提供了一種滑動閥桿控制閥和一種用于高溫控制閥的密封組件。
[0006]本實用新型的第一方面提供了一種滑動閥桿控制閥，該滑動閥桿控制閥包括具有入口和出口的閥體。該入口和出口通過流體流動通道流體相連。閥座位于流體流動通道處?；瑒涌刂圃c閥座配合來控制通過閥體的流體流動。密封組件位于控制元件和閥體之間。該密封組件包括位于第一墊圈和第二墊圈之間的金屬/彈性石墨密封圈。偏心件與其中一個墊圈相鄰，并且擋圈維持所述偏心件與墊圈相鄰，以便將由偏心件產(chǎn)生的作用力傳遞到擋圈并且因此傳遞至所述金屬/彈性石墨密封圈。
[0007]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬/石墨密封圈包括石墨環(huán)和至少部分地圍繞所述石墨環(huán)的金屬封套。
[0008]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套在三個側面上圍繞所述石墨環(huán)。
[0009]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套具有在大約0.001英寸至大約
0.005英寸之間的厚度。
[0010]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套包括底部側、內側壁和外側壁。
[0011]在本實用新型的一個實施形式中，所述內側壁和所述外側壁均具有比所述石墨環(huán)的厚度更大的高度。
[0012]在本實用新型的一個實施形式中，所述第二墊圈至少部分地布置在所述金屬封套內。
[0013]在本實用新型的一個實施形式中，所述第二墊圈具有比所述第一墊圈更小的徑向尺寸。
[0014]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套由N07718、N07750、鋁、銅和青銅之一構成。
[0015]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套涂有鍍銀層。
[0016]此外，本實用新型的另一個方面提供了一種用于高溫滑動閥桿控制閥的密封組件，其包括金屬/石墨密封圈，該密封圈位于第一墊圈和第二墊圈之間。偏心件與第二墊圈相鄰并且擋圈與偏心件相鄰。金屬/石墨密封圈能夠包括彈性石墨密封圈，其至少在三個側面上被薄的金屬封套圍繞。
[0017]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬/石墨密封圈包括石墨環(huán)和至少部分地圍繞所述石墨環(huán)的金屬封套。
[0018]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套在三個側面上圍繞所述石墨環(huán)。
[0019]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套具有在大約0.001英寸至大約
0.005英寸之間的厚度。
[0020]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套包括底部側、內側壁和外側壁。
[0021]在本實用新型的一個實施形式中，所述內側壁和所述外側壁均具有比所述石墨環(huán)的厚度更大的高度。
[0022]在本實用新型的一個實施形式中，所述第二墊圈至少部分地布置在所述金屬封套內。
[0023]在本實用新型的一個實施形式中，所述第二墊圈具有比所述第一墊圈更小的徑向尺寸。
[0024]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套由N07718、N07750、鋁、銅和青銅之一構成。
[0025]在本實用新型的一個實施形式中，所述金屬封套涂有鍍銀層。
[0026]在另一實施例中，密封組件能夠位于在控制元件中形成的環(huán)形槽內。
[0027]在另一實施例中，密封組件能夠位于在閥體中形成的環(huán)形槽內。
[0028]所公開的密封組件在高溫環(huán)境下提供了優(yōu)良的密封能力，同時減少在控制元件和閥罩之間的摩擦或使該摩擦最小化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1示出了根據(jù)本公開的教導所構造的滑動閥桿閥的橫截面視圖；
[0030]圖2示出了圖1中的滑動閥桿控制閥中的控制元件的橫截面特寫圖，其包括金屬/石墨密封組件；以及
[0031]圖3示出了控制元件的一部分的橫截面特寫圖，其包括金屬/石墨密封組件；
[0032]圖4示出了圖3中的金屬/石墨密封組件的進一步的橫截面近視圖。
[0033]雖然本公開容許各種修改和替代的結構，但是附圖示出了金屬/石墨密封組件的特定的說明性的實施例并且將在下面進行詳細描述。然而，應當理解，本實用新型不限于這些所公開的特殊形式，相反，本實用新型包含由下文所限定的在本實用新型的精神和范圍之內的所有修改、替代的結構和等效物。

【具體實施方式】
[0034]為了下面的討論的目的，例如向內、向外、徑向向內或者徑向向外的術語用于指示相對于閥桿的中心軸A的相對的位置。類似地，當控制閥位于附圖中所示的位置時，上部、下部、向上、向下這些術語用于指示相對的方向。
[0035]現(xiàn)參照附圖，圖1示出了根據(jù)本實用新型的公開的示例的教導來組裝的滑動閥桿控制閥10并且其具有閥體12、流體入口 14、流體出口 16和通道18，該通道18將流體入口14和流體出口 16連接起來。雖然在圖1中所示的控制閥是滑動閥桿閥，但是本公開的教導也適用于其他類型的控制閥，如旋轉閥、球閥、球形閥等。控制元件，如閥塞20滑動地安裝在該閥體12之內，在阻止流體流動通過該閥體12的閉合位置(如圖1所示)和允許流體流動通過該閥體12的開啟位置(未示出)之間是可移動的。在圖1的示例中，閥塞20是平衡閥塞。在另一實施例中，該閥塞20能夠是不平衡的。閥10包括座圈22，其與閥塞20配合來控制通過閥體12的流體流動?？刂崎y10還包括閥桿26，其與閥塞20相耦合并且通過閥蓋28延伸。閥桿26沿著軸A延伸并且連接到閥致動器(未示出)以使閥塞20在閉合位置和開啟位置之間運動，在示出的閉合位置處閥塞20連接到座圈22從而防止流體流過通道18并且在開啟位置處閥塞20離開座圈22從而允許流體流過通道18。
[0036]現(xiàn)參照圖2至圖4，閥密封組件30位于在閥塞20中形成的環(huán)形凹槽32中，如在圖2的左側所示。替代地，密封組件30能夠位于在閥體12中形成的環(huán)形凹槽33中，如在圖2的右側所示。不管如何，密封組件30能夠包括金屬/石墨密封圈34。在一個實施例中，該金屬/石墨密封圈34能夠包括具有金屬封套37的石墨環(huán)36。該金屬封套37由很薄的金屬箔構成，其厚度約在0.0Ol英寸至0.005英寸的范圍中。在一個優(yōu)選的實施例中，例如，該金屬箔含有經(jīng)久耐用的金屬合金，如N07718或者N07750。在閥塞20往復運動期間，金屬封套37保護石墨環(huán)36免受摩擦損傷。該金屬封套37還能夠降低在閥塞20和閥體12之間的摩擦。例如，在另一實施例中，該金屬箔能夠涂以鍍銀層，或者該金屬箔由稍軟的金屬構成，如招、銅或者青銅。如圖4中所示,該石墨環(huán)36裝配在金屬封套37內，該金屬封套37從三個側面圍繞石墨環(huán)36 (如圖4中的橫截面所示)，而第四側面(如圖4中示出的上側面)保持打開。金屬封套37通常具有U形橫截面，其包括底部39、內側壁41和外側壁43。該內側壁41和外側壁43與底部側39基本垂直地向上延伸。該內側壁41和外側壁43的高度H大于石墨環(huán)36的厚度T。也就是說，內側壁41和外側壁43要延伸到石墨環(huán)36之上(如圖4中所示)。
[0037]該金屬/石墨密封圈34能夠位于第一墊圈60和第二墊圈62之間。該第一和第二墊圈60、62能夠由任意可硬化材料做成，例如S41600不銹鋼。該第一和第二墊圈60、62使金屬/石墨密封圈34在環(huán)形凹槽32 (或環(huán)形凹槽33)內保持恰當?shù)奈恢?，同時為金屬/石墨密封圈34提供抗擠壓保護。第一和第二墊圈60、62還保護金屬/石墨密封圈34免受環(huán)境因素的損壞，如過熱和壓力過大。在如圖1至圖4中所示出的實施例中，第二墊圈62至少部分地位于金屬封套37內。因此，第二墊圈62的徑向尺寸小于第一墊圈60的徑向尺寸。
[0038]偏心件64，如蝶形彈簧、纏繞墊片或者螺栓連接的閥帽，例如能夠設置與第二墊圈62相鄰。偏心件64向第二墊圈62施加軸向力，其傳遞至石墨環(huán)36。當石墨環(huán)36在第一墊圈60和第二墊圈62之間受到擠壓時,這一軸向力導致石墨環(huán)36徑向向外延伸。當石墨環(huán)36快速地徑向向外延伸時，石墨環(huán)36將金屬封套37推向閥體12，在密封組件30和閥體12間產(chǎn)生極佳的流體密封。擋圈70能夠使偏心件64抵接在第二墊圈62上。擋圈70至少部分地位于在控制元件20中形成的環(huán)形凹槽72內。替代地，擋圈至少部分地位于閥體12的環(huán)形凹槽內。擋圈70防止偏心件64離開第二墊圈62。
[0039]根據(jù)一個或多個所公開的示例，對于高溫控制閥而言，當減少在控制元件和閥體之間的摩擦時，密封組件提供更好的密封性能。通過將石墨環(huán)至少部分放在金屬封套內，保護石墨密封圈免于摩擦和環(huán)境因素的影響，從而提供良好的流體密封。
[0040]前述詳細描述僅僅是為了清楚地理解，并且應當理解沒有不必要的限制，其做出的修改對本領域技術人員來說是顯而易見的。
【權利要求】
1.一種滑動閥桿控制閥，其特征在于，包括: 具有入口和出口的閥體，所述入口和出口通過通道流體地相連； 安裝在所述通道中的座圈； 可滑動地布置在所述閥體內的控制元件，所述控制元件和閥座配合來控制通過所述閥體的流體流動；以及 具有位于第一墊圈和第二墊圈之間的金屬/石墨密封圈、與所述第二墊圈相鄰的偏心件以及保持所述偏心件與所述第二墊圈相鄰的擋圈的密封組件。
2.根據(jù)權利要求1所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述金屬/石墨密封圈包括石墨環(huán)和至少部分地圍繞所述石墨環(huán)的金屬封套。
3.根據(jù)權利要求2所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述金屬封套在三個側面上圍繞所述石墨環(huán)。
4.根據(jù)權利要求3所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述金屬封套具有在大約0.0Ol英寸至大約0.005英寸之間的厚度。
5.根據(jù)權利要求4所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述金屬封套包括底部側、內側壁和外側壁。
6.根據(jù)權利要求5所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述內側壁和所述外側壁均具有比所述石墨環(huán)的厚度更大的高度。
7.根據(jù)權利要求5所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述第二墊圈至少部分地布置在所述金屬封套內。
8.根據(jù)權利要求7所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述第二墊圈具有比所述第一墊圈更小的徑向尺寸。
9.根據(jù)權利要求2所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述金屬封套由N07718、N07750、鋁、銅和青銅之一構成。
10.根據(jù)權利要求2所述的滑動閥桿控制閥，其特征在于，所述金屬封套涂有鍍銀層。
11.一種用于高溫控制閥的密封組件，其特征在于，所述密封組件包括: 位于第一墊圈和第二墊圈之間的金屬/石墨密封圈； 與所述第二墊圈相鄰的偏心件；以及 保持所述偏心件抵接所述第二墊圈的擋圈。
12.根據(jù)權利要求11所述的密封組件，其特征在于，所述金屬/石墨密封圈包括石墨環(huán)和至少部分地圍繞所述石墨環(huán)的金屬封套。
13.根據(jù)權利要求12所述的密封組件，其特征在于，所述金屬封套在三個側面上圍繞所述石墨環(huán)。
14.根據(jù)權利要求13所述的密封組件，其特征在于，所述金屬封套具有在大約0.001英寸至大約0.005英寸之間的厚度。
15.根據(jù)權利要求14所述的密封組件，其特征在于，所述金屬封套包括底部側、內側壁和外側壁。
16.根據(jù)權利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述內側壁和所述外側壁均具有比所述石墨環(huán)的厚度更大的聞度。
17.根據(jù)權利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述第二墊圈至少部分地布置在所述金屬封套內。
18.根據(jù)權利要求17所述的密封組件，其特征在于，所述第二墊圈具有比所述第一墊圈更小的徑向尺寸。
19.根據(jù)權利要求12所述的密封組件，其特征在于，所述金屬封套由N07718、N07750、鋁、銅和青銅之一構成。
20.根據(jù)權 利要求12所述的密封組件，其特征在于，所述金屬封套涂有鍍銀層。
【文檔編號】F16K1/46GK203857065SQ201420233895
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2013年3月14日
【發(fā)明者】T·D·格雷博 申請人:費希爾控制國際公司