本公開內(nèi)容總體上涉及金屬對金屬密封，更具體地說，涉及用于閥的自定心金屬對金屬(metal-to-metal)密封。

背景技術(shù)：

某些閥應(yīng)用會要求閥塞與閥座之間的金屬密封表面的配合。例如，彈性密封表面與金屬密封表面或另一個彈性密封表面的配合可能不適合于經(jīng)歷高溫和/或火焰的閥應(yīng)用，諸如可能在熱力閥中經(jīng)歷的。

當前的金屬對金屬密封關(guān)于閥塞和閥座實施刀口和盤式幾何形狀。該幾何形狀通常展示了最小的密封表面面積，其要求大量的拋光以提供閥塞與閥座之間的足夠的金屬對金屬密封。由于最小密封表面面積的損傷痕跡(scarring)，該幾何形狀還易于泄漏。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種用于閥的示例性裝置，包括：盤狀的閥塞，其具有第一金屬密封表面，所述第一金屬密封表面在所述閥塞的外圍邊緣周圍周向地延伸。所述第一金屬密封表面具有第一彎曲輪廓。該示例性裝置還包括：閥座，其限定孔口并且包括具有第二彎曲輪廓的第二金屬密封表面，所述第二彎曲輪廓和所述第一彎曲輪廓是互補的，以使得當所述第一金屬密封表面和所述第二金屬密封表面相接觸時，所述第一金屬密封表面和所述第二金屬密封表面形成密封。

附圖說明

圖1示出了其中可以使用具有在閥塞與閥座之間的金屬對金屬密封的閥的系統(tǒng)。

圖2是處于開啟配置的公知的閥的局部剖視圖。

圖3是處于閉合配置的圖2中的公知的閥的局部剖視圖。

圖4是具有示例性閥塞和示例性閥座的示例性閥的局部剖視圖，該示例性閥塞和示例性閥座包括具有示例性互補的彎曲輪廓的各自的示例性金屬密封表面。圖4的示例性閥處于開啟配置。

圖5是處于開啟配置的圖4的示例性閥的另一個局部剖視圖。

圖6是處于閉合配置的圖4的示例性閥的局部剖視圖。

圖7是處于閉合配置的圖4的示例性閥的另一局部剖視圖。

圖8是在圖4-圖7中示出的示例性閥塞的透視圖。

圖9是圖8的示例性閥塞的平面圖。

圖10是圖8-圖9的示例性閥塞的側(cè)視圖。

圖11是沿著圖10的線A-A獲得的圖8-圖10的示例性閥塞的橫截面視圖。

圖12是在圖4-圖7中示出的示例性閥座的透視圖。

圖13是圖12的示例性閥座的平面圖。

圖14是圖12-圖13的示例性閥座的側(cè)視圖。

圖15是沿著圖14的線A-A獲得的圖12-圖14的示例性閥座的橫截面視圖。

具體實施方式

在以上所標識的圖中示出了某些示例并且下面對其進行詳細描述。在描述這些示例時，相似或完全相同的附圖標記用于標識相同或類似的要素。圖不必按照比例繪制，并且為了清晰和/或簡潔起見，圖中的某些特征和某些視圖可以在比例上或在圖解上夸張地示出。

本文所描述的示例性裝置提供了用于閥應(yīng)用的自定心金屬對金屬密封。與關(guān)于閥塞和閥座實施刀口和盤式幾何形狀的當前金屬對金屬密封不同，本文所描述的示例性裝置包括閥塞和閥座，該閥塞和閥座具有包括互補的彎曲輪廓的各自的金屬密封表面?；パa的彎曲輪廓增加了由此導(dǎo)致的金屬對金屬密封的表面面積，并且提供自定心的金屬對金屬密封。相對于公知的金屬對金屬密封幾何形狀，所公開的金屬對金屬密封的增大的表面面積需要較少的拋光，并且所公開的金屬對金屬密封的自定心功能降低了對閥塞與閥座之間的穩(wěn)健的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的需求。

在一些所公開的示例中，該裝置包括盤狀的閥塞，該盤狀的閥塞具有第一金屬密封表面，第一金屬密封表面在閥塞的外圍邊緣周圍周向地延伸。在這種所公開的示例中，第一金屬密封表面具有第一彎曲輪廓。在這種所公開的示例中，該裝置還包括閥座，該閥座限定孔口并且包括具有第二彎曲輪廓的第二金屬密封表面，第二彎曲輪廓和第一彎曲輪廓是互補的，以使得當?shù)谝唤饘倜芊獗砻婧偷诙饘倜芊獗砻嫦嘟佑|時，第一金屬密封表面和第二金屬密封表面形成密封。

在一些所公開的示例中，第一金屬密封表面和第二金屬密封表面具有匹配和/或基本上相同的曲率半徑。在一些所公開的示例中，第一密封表面的第一彎曲輪廓和第二密封表面的第二彎曲輪廓在形狀上是拋物線的。在一些所公開的示例中，第一金屬密封表面的第一彎曲輪廓具有凹形，而第二金屬密封表面的第二彎曲輪廓具有凸形。

在一些所公開的示例中，閥塞包括第一表面和與該第一表面相對的第二表面，其中閥塞的外圍邊緣位于該閥塞的第一表面與第二表面之間。在一些所公開的示例中，第一金屬密封表面與閥塞的第二表面相鄰。在一些所公開的示例中，第一金屬密封表面與閥塞的外圍邊緣相鄰。

在一些所公開的示例中，閥座包括第一環(huán)形表面和與該第一環(huán)形表面相對的第二環(huán)形表面，以及在該閥座的第一環(huán)形表面與第二環(huán)形表面之間的內(nèi)表面。在一些所公開的示例中，第二金屬密封表面與閥座的第一表面相鄰。在一些所公開的示例中，第二金屬密封表面與閥座的內(nèi)表面相鄰。

在一些所公開的示例中，閥塞具有由該閥塞的外圍邊緣所限定的第一中心軸，閥座具有由該閥座的內(nèi)表面所限定的第二中心軸，并且當?shù)谝唤饘倜芊獗砻婧偷诙饘倜芊獗砻嫦嘟佑|時，第一金屬密封表面和第二金屬密封表面使第一中心軸與第二中心軸對齊。在一些所公開的示例中，當?shù)谝唤饘倜芊獗砻婧偷诙饘倜芊獗砻嫦嘟佑|時，第一金屬密封表面和第二金屬密封表面磁性地耦接。

圖1示出了其中可以使用具有在閥塞與閥座之間的金屬對金屬密封的閥的系統(tǒng)100。在圖1的系統(tǒng)100中，該閥是熱力閥102。在操作中，流體(例如，蒸汽)從儲存罐104流動通過第一導(dǎo)管106至捕捉器(arrestor)108。流體流動通過捕捉器108、通過熱力閥102、以及通過第二導(dǎo)管110至大氣。火炬(flare)112燒盡與流體相關(guān)聯(lián)的過量蒸汽。

在圖1中示出的系統(tǒng)100中，與火炬112相關(guān)聯(lián)的火焰可能嘗試回穿第二導(dǎo)管110和第一導(dǎo)管106并朝著儲存罐104和/或至儲存罐104中。捕捉器108被設(shè)計為防止火焰朝著儲存罐104傳播。然而，如果穩(wěn)定的火焰形成在捕捉器108中并且未被檢測到，則捕捉器108會過熱并且允許火焰穿過至儲存罐104。然而，在示出的系統(tǒng)100中，熱力閥102防止捕捉器108過熱。熱力閥102被設(shè)計為感測穩(wěn)定的火焰并且閉合和/或關(guān)斷(例如，使流體的連續(xù)流相對于大氣而密封)，由此熄滅火焰并且消除捕捉器108過熱的風(fēng)險。熱力閥102可以包括金屬閥塞(未示出)和金屬閥座(未示出)，該金屬閥塞和金屬閥座在熱力閥102處于閉合和/或關(guān)斷位置時(諸如，例如在閥塞和閥座相接觸時)提供了金屬對金屬密封。

在描述具有閥塞和閥座(該閥塞和閥座包括具有互補的彎曲輪廓的各自的金屬密封表面)的示例性閥的細節(jié)之前，結(jié)合圖2和圖3提供了對公知的閥200的描述。

圖2是處于開啟配置的公知的閥200的局部剖視圖。閥200包括閥體202、閥塞204、閥座206、流體入口208、流體出口210、第一桿212、第二桿214、閉合彈簧216和可熔元件218。閥塞204具有盤狀的配置，其包括第一表面220和與第一表面220相對的第二表面222。第一桿212與閥塞204的第一表面220集成在一起和/或剛性地耦接至閥塞204的第一表面220，并且放置在閥體202的第一孔224中。第二桿214與閥塞204的第二表面222集成在一起和/或剛性地耦接至閥塞204的第二表面222，并且放置在閥體202的第二孔226中。

閥座206具有圓柱形配置，其包括第一環(huán)形表面228、與第一環(huán)形表面228相對的第二環(huán)形表面230、以及在第一環(huán)形表面228與第二環(huán)形表面230之間的內(nèi)表面(未示出)。閥座206的第一環(huán)形表面228、第二環(huán)形表面230和內(nèi)表面共同限定孔口232。閥座206在閥體202內(nèi)的一位置處剛性地耦接(例如，經(jīng)由壓配合)至閥體202，以使得當閥200處于開啟配置時閥塞204不接觸閥座206，如在圖2中示出的。當閥200處于開啟配置時，流體可以從流體入口208朝著閥座206流動，通過由閥座206限定的孔口232朝著流體出口210流動，如由示出的路徑234總體上所示出的。

閉合彈簧216向閥塞204的第一表面220施加力，由此使閥塞204朝著閥座206偏置。更具體地，閉合彈簧216使閥塞204的第二表面222朝著閥座206的第一環(huán)形表面228偏置。圖2中示出的可熔元件218放置在閥體202的第二孔226內(nèi)并且與通常放置在其中的第二桿214相接觸?？扇墼?18被配置為具有某一形狀、剛性和/或硬度，以便不會響應(yīng)于由閉合彈簧216對閥塞204施加并且經(jīng)由第二桿214被傳送至可熔元件218的力而變形。從而，在正常操作條件下，可熔元件218保持閥塞204處于相對于閥座206的開啟和/或間隔開的位置。

圖3是處于閉合配置的圖2的公知的閥的局部剖視圖。在圖3中，由于暴露至閥200的閥體202內(nèi)的高溫(例如，其將由火焰所引起)，圖2中出現(xiàn)的可熔元件218(或其實質(zhì)部分)已經(jīng)熔掉和/或被燒盡。在沒有可熔元件218的情況下，通過閉合彈簧216對閥塞204的第一表面220施加的力使得閥塞204與閥座206相接觸。更具體地，閉合彈簧216使得閥塞204的第二表面222的一部分與閥座206的第一環(huán)形表面228的一部分相接觸，由此導(dǎo)致閥塞204的第二表面222與閥座206的第一環(huán)形表面228之間的金屬對金屬密封。

如在圖2和圖3中示出的，閥塞204的第二表面和閥座206的第一環(huán)形表面228的各自的幾何形狀是平坦的和/或平面的(例如，未彎曲的)。當閥200處于如以上結(jié)合圖3所描述的閉合配置時，存在于閥塞204的第二表面222與閥座206的第一環(huán)形表面228之間的金屬對金屬密封旨在防止流體沿著在圖2中示出的路徑234而行進，而是替代地將流體限制于在流體入口208與閥座206之間的位置，如在圖3中由示出的路徑302總體上所示出的。示出的金屬對金屬密封的充足性(adequacy)取決于閥塞204的第二表面222和閥座206的第一環(huán)形表面228的接觸部分相對于彼此是足夠平坦和平面的，并且還取決于閥塞204相對于閥座206的橫向?qū)R(該橫向?qū)R由放置在閥體202的第一孔224和第二孔226內(nèi)的第一桿212和第二桿214所提供)。

與以上結(jié)合圖2和圖3所描述的公知的閥200相比，圖4-圖7中的示例性閥包括示例性閥塞402和示例性閥座404，該示例性閥塞402和示例性閥座404包括具有互補的彎曲輪廓的各自的示例性金屬密封表面406、408。盡管以下在熱力閥應(yīng)用的背景下描述了圖4-圖7中的示例性閥400，但是可以在需要金屬對金屬密封的任何閥應(yīng)用中實施示例性閥400的示例性閥塞402和示例性閥座404。

參考圖4-圖5，示出了處于開啟配置的示例性閥400。閥400包括閥塞402、閥座404、示例性閥體410、示例性閥蓋412、示例性流體入口414、示例性流體出口416、示例性桿502、示例性桿導(dǎo)向件504、示例性彈簧座506、示例性彈簧座導(dǎo)向件508、示例性閉合彈簧510、示例性可熔鏈接(fusible link)512。

在示出的示例中，閥塞402具有盤狀的配置，該盤狀的配置由示例性第一表面418、與第一表面418相對的示例性第二表面420、以及位于第一表面418與第二表面420之間的示例性外圍邊緣422所限定。在示出的示例中，閥塞402的外圍邊緣422形成圓形輪廓，該圓形輪廓限定了閥塞402的示例性第一中心軸424。盡管示出的閥塞402具有圓形輪廓，但是閥塞402的輪廓可以替代地采用其它形狀和/或配置的形式，例如，卵形、橢圓形、和/或任何類型的多邊形(例如，三角形、矩形、正方形、菱形、五邊形、六邊形、八邊形等)。

在示出的示例中，閥塞402的第一金屬密封表面406在閥塞402的外圍邊緣422周圍周向地延伸。在示出的示例中，第一金屬密封表面406與閥塞402的第二表面420相鄰。在示出的示例中，第一金屬密封表面406還與閥塞402的外圍邊緣422相鄰。在一些示例中，閥塞402的第一金屬密封表面406具有磁屬性。在示出的示例中，示例性閥塞402的第一金屬密封表面406具有示例性第一彎曲輪廓，該示例性第一彎曲輪廓可以是凹的拋物線形狀。第一金屬密封表面406的第一彎曲輪廓可以替代地采用其它彎曲形狀、配置和/或取向的形式，包括例如圓形、凸形和/或s-形狀的配置。

在示出的示例中，閥塞402還包括沿著閥塞402的第一表面428而定位的示例性輪轂(hub)426。輪轂426包含孔514，孔514被配置為經(jīng)由例如螺紋連接將閥塞402耦接至桿502。閥塞402還可以包括孔(未示出)，通過該孔，閥塞402可以經(jīng)由適當?shù)木o固件(例如，螺栓或螺釘)耦接至彈簧座506。

在示出的示例中，閥座404具有圓柱形配置，其包括示例性第一環(huán)形表面428、與第一環(huán)形表面428相對的示例性第二環(huán)形表面430、以及位于第一環(huán)形表面428與第二環(huán)形表面430之間的示例性內(nèi)表面432。閥座404的第一環(huán)形表面428、第二環(huán)形表面430和內(nèi)表面432共同限定示例性孔口434。在示出的示例中，閥座404的內(nèi)表面432形成圓形輪廓，該圓形輪廓限定了閥座404的示例性第二中心軸436。盡管示出的閥座404具有圓形輪廓，但是閥座404的輪廓可以替代地采用其它形狀和/或配置的形式，包括例如卵形、橢圓形、和/或任何類型的多邊形(例如，三角形、矩形、正方形、菱形、五邊形、六邊形、八邊形等)。

在示出的示例中，閥塞404的第二金屬密封表面408在閥座404的內(nèi)表面432周圍周向地延伸。在示出的示例中，第二金屬密封表面408與閥座404的第一環(huán)形表面428相鄰。在示出的示例中，第二金屬密封表面408還與閥座404的第一環(huán)形表面428相鄰。在示出的示例中，第二金屬密封表面408還與閥座404的內(nèi)表面432相鄰。在一些示例中，閥塞404的第二金屬密封表面408具有磁屬性，以使得當?shù)谝唤饘倜芊獗砻?06和第二金屬密封表面408相接觸時，閥塞402的第一金屬密封表面406(其也可以具有磁屬性)和閥座404的第二金屬密封表面408磁性地耦接。

在示出的示例中，閥座404的第二金屬密封表面408具有示例性第二彎曲輪廓。在示出的示例中，第二金屬密封表面408的第二彎曲輪廓與第一金屬密封表面406的第一彎曲輪廓是互補的(例如，具有匹配和/或基本上相同的曲率半徑)。在示出的示例中，第二彎曲輪廓具有凸的拋物線形狀。第二金屬密封表面408的第二彎曲輪廓可以替代地采用任何其它彎曲形狀、配置和/或取向的形式，包括例如具有與第一金屬密封表面406的第一彎曲輪廓互補的彎曲輪廓的圓形、凹形和/或s-形狀的配置。

在示出的示例中，閥座404在閥體410內(nèi)的一位置處剛性地耦接(例如，經(jīng)由壓配合)至閥體410，以使得當閥400處于開啟配置時閥塞402不接觸閥座404，如在圖4-圖5中示出的。在示出的示例中，閥座404包括沿著閥座404的第一環(huán)形表面428而定位的示例性凹槽438，示例性凹槽438可以用于方便在閥體410內(nèi)安裝閥座404。當閥400處于開啟配置時，流體可以從流體入口414朝著閥座404流動，通過由閥座404所限定的孔口434朝著流體出口416流動，如在圖4中由示出的路徑440總體上所示出的。

在示出的示例中，閥塞402剛性地耦接至桿502，并且桿502放置在桿導(dǎo)向件504內(nèi)，桿導(dǎo)向件504剛性地耦接(例如，經(jīng)由壓配合)至閥蓋412。閥蓋412經(jīng)由適當?shù)木o固件(例如，螺栓或螺釘)剛性地耦接至閥體410。在示出的示例中，可熔鏈接512將桿502剛性地耦接至桿導(dǎo)向件504并且防止桿502(和附接的閥塞402)在桿導(dǎo)向件504內(nèi)在遠離閥蓋412并且朝著閥座404的方向上平移。

在示出的示例中，閥塞402還剛性地耦接至彈簧座506。在示出的示例中，彈簧座506放置在彈簧座導(dǎo)向件508內(nèi)，彈簧座導(dǎo)向件508經(jīng)由適合的緊固件(例如，螺栓或螺釘)剛性地耦接至閥蓋412。閉合彈簧510放置在彈簧座506內(nèi)。在示出的示例中，閉合彈簧510對彈簧座506施加力，由此使彈簧座506和附接的閥塞402朝著閥座404偏置。更具體地，閉合彈簧510使閥塞402的第一金屬密封表面406朝著閥座404的第二金屬密封表面408偏置。在示出的示例中，由閉合彈簧510對彈簧座506施加的力經(jīng)由彈簧座506、附接的閥塞402以及附接的桿502被轉(zhuǎn)換至可熔鏈接512，可熔鏈接512將桿502剛性地固定至桿導(dǎo)向件504。可熔鏈接512被配置為具有某一形狀、剛性和/或硬度，以便不會響應(yīng)于由閉合彈簧510所施加的力而變形。從而，可熔鏈接512將示例性閥塞402保持在相對于閥座404的開啟和/或間隔開的位置。

參考圖6-圖7，示出了處于閉合配置的示例性閥400。在圖6-圖7中的示出的示例中，由于暴露至閥400的閥體410內(nèi)的高溫(例如，其將由火焰所導(dǎo)致)，圖5中出現(xiàn)的可熔鏈接512(或其實質(zhì)部分)已經(jīng)熔掉和/或被燒盡。在沒有可熔鏈接512的情況下，由閉合彈簧510對彈簧座506施加的力使得彈簧座506和附接的閥塞402與閥座404相接觸。更具體地，閉合彈簧506使得閥塞402的第一金屬密封表面406與閥座404的互補的第二金屬密封表面408相接觸，由此導(dǎo)致閥塞402的第一金屬密封表面406與閥座404的第二金屬密封表面408之間的金屬對金屬密封。

如在圖6-圖7中示出的，當?shù)谝唤饘倜芊獗砻?06、第二金屬密封表面408相接觸時，第一金屬密封表面406、第二金屬密封表面408的各自的互補的彎曲輪廓使得閥塞402的第一中心軸424與閥座404的第二中心軸436對齊。由此，當閥塞402和閥座404處于閉合配置時，第一金屬密封表面406、第二金屬密封表面408的各自的互補的彎曲輪廓使得閥塞402相對于閥座404為自定心的。當如以上結(jié)合圖6-圖7所描述地將閥400放置為處于閉合配置中時，存在于閥塞402的第二金屬密封表面406與閥座404的第二金屬密封表面408之間的金屬對金屬密封防止流體沿著在圖4中示出的路徑440而行進，而是替代地將流體限制于在流體入口414與閥塞402和/或閥座404之間的位置，如在圖6中由示出的路徑602總體上所示出的。

圖8-圖11更詳細地示出了圖4-圖7中的示例性閥塞402。如在圖8-圖11中更清晰地示出的，閥塞402的第一金屬密封表面406在閥塞402的外圍邊緣422周圍周向地延伸。第一金屬密封表面406與閥塞402的第二表面420相鄰，并且還與閥塞402的外圍邊緣422相鄰。金屬密封表面406的第一彎曲輪廓具有凹的拋物線形狀。如在圖8-圖11中更清晰地示出的，閥塞402的輪轂426包括孔514，孔514被配置為經(jīng)由例如螺紋連接將閥塞402耦接至桿502，如以上結(jié)合圖4-圖7所描述的。閥塞402還包括示例性孔802，通過示例性孔802，閥塞402可以經(jīng)由適當?shù)木o固件(例如，螺栓或螺釘)耦接至彈簧座506，如以上結(jié)合圖4-圖7所描述的。

圖12-圖15更詳細地示出了圖4-圖7的示例性閥座404。如在圖12-圖15中更清晰地示出的，第二金屬密封表面408在閥座404的內(nèi)表面432周圍周向地延伸。第二金屬密封表面408與閥座404的第一環(huán)形表面428相鄰，并且還與閥座404的內(nèi)表面432相鄰。第二金屬密封表面408的第二彎曲輪廓具有凸的拋物線形狀，該凸的拋物線形狀與第一金屬密封表面406的第一彎曲輪廓的凹的拋物線形狀互補(例如，具有匹配和/或基本上相同的曲率半徑)。如在圖12-圖15中更清晰地示出的，閥座404包括沿著閥座404的第一環(huán)形表面428而定位的凹槽438，示例性凹槽438可以用于方便在閥體410內(nèi)安裝閥座404，如以上結(jié)合圖4-圖7所描述的。

當?shù)谝唤饘倜芊獗砻?06、第二金屬密封表面408相接觸時，如以上結(jié)合圖8-圖15所描述的第一金屬密封表面406、第二金屬密封表面408的各自的互補的彎曲輪廓使得閥塞402的第一中心軸424與閥座404的第二中心軸436對齊。由此，當閥塞402和閥座404處于閉合配置時，第一金屬密封表面406、第二金屬密封表面408的各自的互補的彎曲輪廓使得閥塞402相對于閥座404為自定心的。在一些示例中，相對于在圖8-圖15中示出的閥塞402和閥座404，可以對第一金屬密封表面406、第二金屬密封表面408的各自的彎曲輪廓進行顛倒和/或以其它方式進行修改。例如，閥塞402的第一金屬密封表面406可以具有與閥座404的第二金屬密封表面408的相對應(yīng)的凹形互補的凸形。第一金屬密封表面406、第二金屬密封表面408可以具有任何形狀、配置和/或取向，只要第一金屬密封表面406、第二金屬密封表面408具有互補的彎曲輪廓。

盡管在本文中已經(jīng)描述了某些裝置，但是本專利涵蓋的范圍不限于此。相反，本專利涵蓋在字面上或在等同原則下很大程度上落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有裝置。