相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2015年2月18日在美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)62/117,508的優(yōu)先權(quán)。通過(guò)引證將美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)62/117,508整體內(nèi)容并入本文中。

背景技術(shù)：

在石油原油的精煉領(lǐng)域，稱(chēng)為延遲煉焦器的處理單元通過(guò)對(duì)來(lái)自稱(chēng)為分餾器的其他處理單元之一的重質(zhì)底油重新處理來(lái)提高汽油和其他高級(jí)產(chǎn)品的產(chǎn)出，從而每天增加成千上萬(wàn)美元的產(chǎn)值。在延遲煉焦器處理單元中，重油首先通過(guò)加熱器，然后通過(guò)稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)閥”的特殊多端口金屬支座球型分流閥，這是本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用。

開(kāi)關(guān)閥將加熱的重油流轉(zhuǎn)入兩個(gè)大滾筒或者轉(zhuǎn)入第三滾筒旁路連接。加熱的油在加熱后僅保持液體一段時(shí)間，稱(chēng)為“停留”時(shí)間，通常為加熱后1/2至2小時(shí)，隨后其固化成所謂的“石油焦炭”，其為大多數(shù)碳的硬形式。這種凝固發(fā)生在兩個(gè)滾筒中，使用專(zhuān)用設(shè)備從中除去焦炭。

重要的是，在停留時(shí)間過(guò)去之前，加熱的油到達(dá)滾筒，使得固化發(fā)生在滾筒處而非在加熱器、管道或開(kāi)關(guān)閥中。重油的這種特性，即向固態(tài)的轉(zhuǎn)化，在開(kāi)關(guān)閥的設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題，因?yàn)殚y門(mén)的設(shè)計(jì)必須規(guī)定沒(méi)有停滯區(qū)域或者其中重油可能保持得比停留時(shí)間長(zhǎng)的緩慢流動(dòng)的區(qū)域。否則，停滯或接近停滯的重油將在這些區(qū)域中轉(zhuǎn)化為固體焦炭，使得閥門(mén)難以或不可能運(yùn)行或?qū)е缕湫孤?。這些問(wèn)題可能導(dǎo)致需要處理單元的成本高昂的關(guān)閉來(lái)清潔閥門(mén)。

已嘗試了球閥的一些改進(jìn)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，例如在美國(guó)專(zhuān)利no.5,181,539中所描述的，該專(zhuān)利公開(kāi)了具有允許流過(guò)球/體腔的多個(gè)凹口。所提供的一個(gè)孔要求直徑小，并放置在驅(qū)動(dòng)插座的底部。'539專(zhuān)利還需要穿過(guò)球的錐形，以便引起將導(dǎo)致流過(guò)球/體腔的壓力差。

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)no.2012/0012770的嘗試描述了具有穿過(guò)直通閥的球表面的小鉆孔，以使主通道與閥體中的塞座流體連通。

類(lèi)似地，美國(guó)專(zhuān)利no.1,177,968描述了添加穿過(guò)直通閥的球的一個(gè)頰板(cheek)的一個(gè)小孔，以便當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)排出穿過(guò)球的流動(dòng)通道的內(nèi)容物。

美國(guó)專(zhuān)利no.3,036,600在靠近穿過(guò)球的通道的上游端附近添加了多個(gè)小孔，以便在球旋轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)允許少量的流體進(jìn)入。

美國(guó)專(zhuān)利no.3,270,772在球閥中包括多個(gè)小孔，用于通過(guò)球的外表面將潤(rùn)滑劑添加到球中的單獨(dú)室中，而非添加到水路中。

美國(guó)專(zhuān)利no.3,333,813公開(kāi)了一種直通球閥，其在水路與閥體之間的球中具有小的通風(fēng)孔，以使球/體腔通風(fēng)。

此外，美國(guó)專(zhuān)利no.3,464,449公開(kāi)了一種球，其具有從球的外表面的一部分到球的外表面的另一部分的孔，并且孔不與球的水路連通。

此外，美國(guó)專(zhuān)利no.5,287,889公開(kāi)了一種節(jié)流閥而非開(kāi)/關(guān)或開(kāi)關(guān)閥，其具有多個(gè)小孔，這些小孔在球旋轉(zhuǎn)時(shí)提供不同數(shù)量的替代流動(dòng)通道，并將流體排放到出口通道中，但不會(huì)導(dǎo)致流體再循環(huán)。

已經(jīng)在美國(guó)專(zhuān)利no.3,985,150和no.4,099,543以及公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)no.2008/0105845中描述了對(duì)這些問(wèn)題的其他解決方案。

盡管已經(jīng)有添加穿過(guò)球的孔的其他球閥(例如上述的改進(jìn)嘗試)，然而本文示例性實(shí)施例的添加的孔是不同的，目前改進(jìn)的球具有不同的形狀，例如具有90度通過(guò)通道而非直通通道，因此需要處于尚未構(gòu)想或描述的位置呈現(xiàn)尚未構(gòu)想或描述的形狀的孔。例如，下面描述的一些實(shí)施例使用穿過(guò)球進(jìn)入球腔空間和/或從球腔空間穿出的漸縮(例如錐形)的流動(dòng)通道。示例性實(shí)施例通常使球穿孔，以便更好地利用主流體流的直接動(dòng)量將流體從主流體流動(dòng)路徑推入球/體腔中(例如，以便提供從主流體流入球/體腔的相對(duì)較大的體積流量)。

因此，尋求進(jìn)一步的改進(jìn)以減少油在開(kāi)關(guān)閥的球體和體腔周?chē)耐⒃黾娱_(kāi)關(guān)閥的流動(dòng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在開(kāi)關(guān)閥中存在油停滯的危險(xiǎn)的主要區(qū)域是(a)在球的外徑與本體的內(nèi)徑之間的空腔中，稱(chēng)為“球/體腔”，以及(b)在金屬波紋管式后座(back-of-seat)密封件的外徑(od)與它們所在的管道之間的空腔中，稱(chēng)為“波紋管外徑區(qū)域”。

歷史上，在開(kāi)關(guān)閥中的這些潛在停滯區(qū)域中已經(jīng)使用蒸汽清洗，以確保那里的油的交換。蒸汽吹掃(steampurge)的有效性取決于所用蒸汽的體積。不幸的是，按過(guò)程而言，并不期望增大所需的蒸汽量，因?yàn)樗哂胁恍枰睦鋮s效果，并且它隨后必須作為污水排放。然而，必須添加蒸汽，因?yàn)檫@是直到本發(fā)明的至少一些實(shí)施例為止唯一用以確保閥的可操作性的方法。蒸汽供應(yīng)可能有自身的問(wèn)題。蒸汽可能并不總是以其他地方意外的大量需求、供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備故障、操作員錯(cuò)誤或其他問(wèn)題而導(dǎo)致的所需的數(shù)量和壓力而可用。

由于這些原因，非常需要開(kāi)發(fā)不需要球/體腔和波紋管od區(qū)域的蒸汽吹掃以防止油停滯的開(kāi)關(guān)閥設(shè)計(jì)。本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一個(gè)目的在于通過(guò)包括新穎的球和波紋管容納區(qū)域來(lái)提供改進(jìn)的閥，并且重塑閥體的兩個(gè)區(qū)域。進(jìn)一步的目的在于，球和內(nèi)部零件的修改既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)。目的還在于提供可改造成當(dāng)前使用的數(shù)百個(gè)現(xiàn)有閥門(mén)的修改。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例的目的在于通過(guò)去除閥體的空腔中的基本上所有潛在的停滯區(qū)域和緩慢流動(dòng)的區(qū)域來(lái)提高開(kāi)關(guān)閥的可靠性。這在一個(gè)示例性實(shí)施例中通過(guò)提供以下中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)：改進(jìn)的球、用于波紋管式支座密封件的改進(jìn)的支撐管、重新成形的頂蓋內(nèi)表面以及通向閥體入口通道的增加的文丘里型錐形形狀。

新球提供了迫使流過(guò)球閥的大部分流體進(jìn)入球/體腔中的一種簡(jiǎn)單而可靠的方式，在球/體腔中，流體圍繞球并圍繞波紋管的od循環(huán)，形成閥球/體腔內(nèi)的完全再循環(huán)油流。這在示例性實(shí)施例中通過(guò)在球體上添加科學(xué)成形和策略性放置的孔、閥的頂蓋的特別成形的下側(cè)、管中圍繞波紋管的大的策略性放置的切口以及通向閥體的文丘里入口來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)添加這些特征，可基本上或完全消除球/體腔和波紋管od區(qū)域中的潛在的區(qū)域以及這些區(qū)域的不期望的蒸汽吹掃，從而達(dá)到期望的目標(biāo)。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于促使流體在球體/體腔內(nèi)和在波紋管的外徑(od)周?chē)慕粨Q和沖洗。

多口球閥的一個(gè)示例實(shí)施例包括穿過(guò)其中的球的九十度流動(dòng)通道，具有一個(gè)本體入口和兩個(gè)或三個(gè)本體出口，包括球中的從球內(nèi)部向上穿過(guò)球的頂面的策略性放置的錐形孔。使用波紋式支座密封件和具有大切口的支座密封件支撐管，并且彎曲本體內(nèi)表面引導(dǎo)閥體內(nèi)的流動(dòng)。錐形閥體入口輔助流過(guò)球的流體的一部分，該部分流過(guò)球中的錐形孔并進(jìn)入閥的球/體腔，由此向外、向下并且圍繞球的外徑(od)和圍繞波紋管式支座密封件的od流動(dòng)，以在球的入口處與穿過(guò)的球的主流體流重新聚合。

在該實(shí)施例中，在本體空腔中和金屬波紋管型支座密封件周?chē)牧黧w的快速更換可防止流體停滯。

第一種方法在球的頂部提供孔，在球的底部與本體之間留下間隙，并且在球與本體之間的靠近球和本體入口的環(huán)形空間處形成漸縮本體鏜孔減少以產(chǎn)生文丘里抽吸效應(yīng)。使用這種方法，流的一部分將向上偏轉(zhuǎn)以流過(guò)球的頂部的孔并進(jìn)入球/體腔，在空腔內(nèi)圍繞球向下流動(dòng)，并且從腔的底部流出球。開(kāi)關(guān)閥體入口可包括朝向球進(jìn)入端口的漸縮本體鏜孔。在這種方法中，穿過(guò)球/體腔的流動(dòng)將與流過(guò)球孔的主流反向，以實(shí)現(xiàn)體腔沖洗。

附圖說(shuō)明

圖1a、圖1b、圖2、圖3a和圖3b描繪了通常使用的多端口金屬支座球形閥的現(xiàn)有技術(shù)的球和波紋管室。

圖4a是用于開(kāi)關(guān)閥的新型和改進(jìn)的球的第一示例性實(shí)施例的等距視圖。

圖4b是通過(guò)改進(jìn)的球的入口朝向錐形孔觀察的圖4a所示的改進(jìn)的球的仰視圖。

圖5是金屬波紋管的透視圖，該金屬波紋管具有改進(jìn)的凸緣式管狀支撐件，其具有添加到圖2的凸緣式管狀支撐件和支座支撐件的切口。

圖6a是改進(jìn)的開(kāi)關(guān)閥的橫截面圖，其具有第一實(shí)施例的改進(jìn)的球、改進(jìn)的管狀支撐件以及對(duì)閥體的內(nèi)部形狀的改進(jìn)，包括示出新生成的開(kāi)關(guān)閥中圍繞球和波紋管外徑的流動(dòng)循環(huán)的流動(dòng)箭頭。

圖6b是圖6a所示的改進(jìn)的開(kāi)關(guān)閥在線(xiàn)6b-6b所示的方向上的橫截面視圖。

圖7是用于開(kāi)關(guān)閥的新型和改進(jìn)的球的第二示例性實(shí)施例的等距視圖。

圖8a是不具有一體式驅(qū)動(dòng)軸的第二實(shí)施例球構(gòu)造的橫截面視圖。

圖8b是圖8a所示的球構(gòu)造在8b-8b線(xiàn)所示的方向上的橫截面視圖。

圖9a是在球的離開(kāi)端口處具有部分水壩(dam)的新型和改進(jìn)的球的第三示例性實(shí)施例的等距視圖。

圖9b是圖9a所示的改進(jìn)的球的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

圖1a、圖1b、圖2、圖3a和圖3b示出了通過(guò)本文所述的示例實(shí)施例改進(jìn)的通常類(lèi)型的開(kāi)關(guān)閥。

圖1a和圖1b描繪了一種未經(jīng)改進(jìn)的球，其已經(jīng)并且仍然在全世界的煉油廠(chǎng)的開(kāi)關(guān)閥中不斷使用，可追溯到20世紀(jì)70年代。圖1a是透視圖，圖1b中的沿截面線(xiàn)1b-1b的剖視圖示出了球(1)具有入口端口(2)、穿過(guò)球的90度轉(zhuǎn)向流動(dòng)通道(3)、以及離開(kāi)端口(4)。重油在入口端口(2)處進(jìn)入球(1)，并且通過(guò)球(1)中的流動(dòng)通道(3)中的轉(zhuǎn)彎使油偏轉(zhuǎn)90度，然后通過(guò)離開(kāi)端口(4)離開(kāi)。

圖2示出了用作位于后座密封件(也稱(chēng)為波紋管型支座密封件)的金屬波紋管(5)，其位于支撐金屬波紋管(5)和支座(該圖中未示出)的凸緣式管狀構(gòu)件(6)中。未經(jīng)改進(jìn)的凸緣式管狀支撐件(6)已被切開(kāi)以顯示波紋管的外徑(od)，目的是顯示“波紋管od區(qū)域”(7)，這是“波紋管(5)的od與管狀支撐件(6)的內(nèi)徑(id)之間的死端管狀空間。在波紋管od區(qū)域(7)處，如果沒(méi)有使用穿過(guò)饋送到波紋管od區(qū)域(7)中的吹掃連接管(8)的蒸汽對(duì)波紋管od區(qū)域(7)吹掃，油將停滯。

圖3a示出了安裝在開(kāi)關(guān)閥體(10)中的未經(jīng)改進(jìn)的球(1)。重油進(jìn)入閥體(10)中的閥入口端口(也稱(chēng)為“進(jìn)入端口”)(11)處的閥，并通過(guò)球(1)的90度轉(zhuǎn)向流動(dòng)通道(3)而偏轉(zhuǎn)，然后離開(kāi)第一閥排出端口(12)，如流動(dòng)箭頭(9)所示。在第一閥排出端口(12)處，存在與球(1)接觸的環(huán)形密封金屬支座(13)。環(huán)形密封金屬支座也與處于壓縮狀態(tài)的波紋管支座密封件(25)接觸。第二閥排出端口(15)從第一閥排出端口(12)圍繞閥體(10)180度設(shè)置，在那個(gè)位置存在第二環(huán)形密封金屬支座(16)和波紋管式支座密封件(17)。第二閥排出端口(15)通過(guò)球(1)的球形外表面(18)的一部分而被阻擋在圖3a所示的球位置中。波紋管式后座密封件(25、17)位于支撐管(6a、6b)中，從而產(chǎn)生波紋管od區(qū)域(7a、7b)。重要的是要注意，這些波紋管od區(qū)域是死端腔，然而用于蒸汽吹掃連接部(26、27)。圖3a的現(xiàn)有技術(shù)閥還包括管狀襯里(301a、301b)，以允許波紋管的id表面的蒸汽吹掃。

只要球位于圖3a和圖3b所示的位置，油繼續(xù)在閥入口端口(11)處流入并在第一閥排出端口(12)處流出。當(dāng)希望將油從第二閥排出端口(15)偏轉(zhuǎn)出去時(shí)，球(1)可轉(zhuǎn)動(dòng)180度以將油從第二閥排出端口(15)偏轉(zhuǎn)出去。然后在球(1)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，第一排出端口(12)將被球的球形表面(18)阻擋。大約每12至18小時(shí)，球可旋轉(zhuǎn)180度以選擇性地將油從第一或第二閥排出端口(12、15)中偏轉(zhuǎn)出去，如工藝所要求的那樣。

圖3b是沿圖3a所示的線(xiàn)3b-3b的橫截面視圖。包括圖3b以詳細(xì)示出球/體腔(19)。重要的是注意到，球/體腔(19)在球體(1)與本體(10)內(nèi)表面(20)之間，并且球/體腔(19)是死端腔。該球/體腔與流過(guò)閥的油流體連通，由球(22)的底部與入口端口(11)處本體的入口部分(23)之間的環(huán)形空間(21)連接。球/體腔(19)可以進(jìn)入環(huán)形空間(21)的油填充。在油進(jìn)入球/體腔(19)之后，由于球/體腔(19)是死端腔，油將不會(huì)流動(dòng)。直到現(xiàn)在需要使用蒸汽吹掃連接件(26、27、28)通過(guò)蒸汽對(duì)球/體腔(19)和兩個(gè)波紋管od區(qū)域(7a、7b)大量吹掃，以對(duì)在這些區(qū)域不流動(dòng)的油提供運(yùn)動(dòng)，使不流動(dòng)的油不會(huì)轉(zhuǎn)化為硬焦炭。由于這些空腔的體積很大，因此需要不期望的大量吹掃蒸汽，以使被捕獲的油互換并通過(guò)環(huán)形空間(21)沖出。

應(yīng)當(dāng)注意，如果這些端口以相對(duì)于本體相互間隔120度而非180度的間隔排列，開(kāi)關(guān)閥可替代地具有三個(gè)離開(kāi)端口，而非如圖3a和圖3b所示的兩個(gè)離開(kāi)端口。在這種情況下，每個(gè)離開(kāi)端口將具有金屬支座、壓縮的金屬波紋管式支座密封件以及與圖3a所示相同的管狀支撐件。為了使油偏轉(zhuǎn)，球?qū)⑿D(zhuǎn)120度而非180度，以與三個(gè)等距間隔的離開(kāi)端口之一對(duì)準(zhǔn)。

圖4a、圖4b、圖5、圖6a和圖6b示出了改進(jìn)的球、本體頂蓋的改進(jìn)的下側(cè)、用于波紋管的改進(jìn)的管狀支撐件以及本體中的新的文丘里管進(jìn)入端口的第一示例性實(shí)施例。

對(duì)球的改進(jìn)包括增加穿過(guò)球的新的孔，其可在數(shù)量和形狀上不同，并且可在新孔的精確位置上不同。此處詳細(xì)描述了優(yōu)選的圓錐形狀，然而圓錐形狀不是提供球改進(jìn)的唯一形狀?？椎膬?yōu)選數(shù)量可為兩個(gè)或三個(gè)孔，并且描述了優(yōu)選的尺寸。頂蓋的下側(cè)是彎曲的，以在該區(qū)域中減少湍流并產(chǎn)生平穩(wěn)的流動(dòng)。用于波紋管的管狀支撐件在策略性位置具有新的切口，以允許油循環(huán)到波紋管od區(qū)域的后端。閥入口端口具有增加到先前的柱形入口端口的新的文丘里錐度。這些特征在附圖中示出，并在以下段落中進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖4a和圖4b示出了添加到圖1a至圖3b所示球(1)的先前設(shè)計(jì)的兩個(gè)新的錐形(例如圓錐形)孔(30、31)，從而產(chǎn)生圖4a和圖4b的改進(jìn)的球(32)。圖4a和圖4b分別示出了從透視“頂部”視圖和從“底部”(進(jìn)入端口)觀察的改進(jìn)的球體(32)。兩個(gè)新的錐形孔(30、31)以圓形圖案布置并跨越流動(dòng)通道(29)的中心線(xiàn)。錐形孔(30、31)具有彎曲的橫截面區(qū)域，并且從90度流動(dòng)通道(29)朝向和穿過(guò)球(32)的上截頭表面(33)延伸出來(lái)。

錐形孔(30、31)的下開(kāi)口(30a、31a)是沿著90度流動(dòng)通道(29)設(shè)置在球體(32)的內(nèi)表面上的開(kāi)口。流動(dòng)通道(29)中的下開(kāi)口(30a、31a)的組合面積約為流動(dòng)通道(29)的面積的1/2至3/4之間，并且錐形孔(30a、31a)相對(duì)于主流動(dòng)通道(29)的軸線(xiàn)可約為5度至30度之間。下開(kāi)口(30a、31a)因此捕獲流過(guò)球(32)的大部分流體并將其引向球的截頭表面(33)。錐形孔(30、31)的橫截面可為如圖所示的弧形形狀。

圖5示出了對(duì)圖3a所示的凸緣式管狀支撐件(6a、6b)的改進(jìn)。圖5中的每個(gè)管狀支撐件(34)包括新添加的切口或孔。新的切口包括：位于管狀支撐件(34)的頂部的頂部切口(35a)、位于管狀支撐件(34)的底部的底部切口(35b)、位于頂部切口(35a)的兩側(cè)上的兩個(gè)頂部周邊切口(36a)、以及位于底部切口(35b)兩側(cè)上的兩個(gè)底部周邊切口(36b)。在圖5所示的構(gòu)造中，在管狀支撐件(34)上共有六個(gè)切口?？商鎿Q地，可能存在其他數(shù)量的切口，例如，在管狀支撐件上可能共有僅僅四個(gè)切口，包括在管狀支撐件的頂部上的兩個(gè)切口以及在管狀支撐件的底部部分上的僅有的兩個(gè)切口。

通過(guò)新的切口，穿過(guò)球/體腔(19)向下移動(dòng)的油將進(jìn)入上切口(35a、36a)，并且向下圍繞波紋管od區(qū)域流動(dòng)，然后從下切口(35b、36b)離開(kāi)。切口的作用是將波紋管od暴露于球/體腔，以確保波紋管od區(qū)域中的油的更換。切口(35a、36a、35b、36b)的總面積優(yōu)選被最大化以最大化圍繞波紋管od區(qū)域的油的流動(dòng)，并且可大約為管狀支撐件(34)的上表面與下表面面積的70％至90％之間。

圖6a和圖6b示出了改進(jìn)的球(32)、閥體(104)的頂蓋(37)的改進(jìn)的下側(cè)(38)以及安裝在閥體(104)中的改進(jìn)的管狀支撐件(34a、34b)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，其中具有閥體(104)的改進(jìn)的錐形進(jìn)入端口(39)。錐形進(jìn)入端口(39)在其進(jìn)入球的進(jìn)入端口(102)之前限制來(lái)自本體進(jìn)入端口(106)的流。然而，錐形孔(30、31)的下部開(kāi)口(30a、31a)面向著即將到來(lái)的油的主流z，從而它們捕獲油主流z的一部分，如流動(dòng)箭頭x和y所示，并且引導(dǎo)流x和流y穿過(guò)新的錐形孔(30、31)、穿過(guò)球(32)的上截頭表面(33)并進(jìn)入球/體腔(101)。

改進(jìn)的下側(cè)(38)是閥體(104)的頂蓋(37)的彎曲下側(cè)，其與球(32)的截頭頂表面(33)相鄰。彎曲的下側(cè)(38)相對(duì)于閥體的頂部是凹的，并且當(dāng)在平行于球的頂部截頭表面的平面中觀察時(shí)是環(huán)形的。彎曲的下側(cè)優(yōu)選地具有與球中的錐形孔的內(nèi)邊緣重合的內(nèi)徑，并且具有朝向金屬波紋管的最大長(zhǎng)度延伸的外徑。彎曲的下側(cè)可具有閥體入口的直徑的1/3至2/3之間的半徑。

產(chǎn)生油x和y的流動(dòng)，因?yàn)楫?dāng)主流z進(jìn)入本體進(jìn)入端口(106)和球進(jìn)入端口(102)并且到達(dá)球(32)中的90度轉(zhuǎn)彎時(shí)，油的主流z具有在直線(xiàn)上的動(dòng)量，使得當(dāng)主流z的一部分被迫在球(32)中轉(zhuǎn)動(dòng)90度并流出離開(kāi)端口(105)時(shí)，主流z的主要部分偏轉(zhuǎn)穿過(guò)錐形孔(30、31)并進(jìn)入球/體腔(101)。頂蓋(37)的下側(cè)(38)成形為具有新的彎曲形狀，以減少球體(32)的截頭頂部之上的空腔內(nèi)的湍流，以形成平滑的流動(dòng)模式，從而(a)引導(dǎo)油流最終圍繞球(32)向下，并且(b)將流x和y引導(dǎo)進(jìn)入波紋管od區(qū)域(24a、24b)中。

通過(guò)流動(dòng)箭頭x和y示出了油如何圍繞球流動(dòng)的實(shí)例。流x和y被引導(dǎo)向上穿過(guò)錐體孔(30、31)，由本體頂部(38)的彎曲下側(cè)轉(zhuǎn)向并且通過(guò)球/體腔(101)圍繞球(32)向下并且通過(guò)彎曲的下側(cè)(38)朝向管狀波紋管支撐件(34a，34b)側(cè)向流動(dòng)，從而通過(guò)圖5所示的新的切口(35a、36a)繼續(xù)向下流入波紋管od區(qū)域(24a、24b)，向下并圍繞波紋管od，穿過(guò)新的下切口(35b、36b)，并且穿過(guò)球(32)底部的環(huán)形空間(103)以與穿過(guò)球(32)的油的主流z重新聚合。在圖6a中還應(yīng)當(dāng)注意，在該示例性實(shí)施例中，沿著波紋管id的管狀襯里已被消除。

除了使得一部分油流向上穿過(guò)新的孔(30、31)然后圍繞球體(32)和波紋管(24a、24b)向下流動(dòng)的動(dòng)量的力之外，存在由油流過(guò)球(32)底部的環(huán)形空間(103)引起的抽吸副壓效應(yīng)。這種抽吸效應(yīng)通過(guò)新的漸縮進(jìn)入通路(39)增強(qiáng)，從而在環(huán)形空間(103)處產(chǎn)生文丘里效應(yīng)。依據(jù)閥的尺寸，漸縮進(jìn)入通路(39)(相對(duì)于軸線(xiàn))的角度可大約在3度至20度之間。錐形進(jìn)入通路(39)的區(qū)域的漸縮從進(jìn)入端口的流體入口延伸，并朝錐形進(jìn)入通路(39)的朝向球底部的流體出口減小面積。漸縮可具有在進(jìn)入端口的直徑的大約75％至95％之間的減小的直徑。

穿過(guò)球(32)的錐形孔(30、31)的添加、流體在其位置離開(kāi)兩個(gè)新的錐形孔(30、31)的彎曲本體表面(38)的添加、對(duì)管狀波紋管支撐管(34a、34b)的頂部和底部添加的切口(35a、36a、35b、36b)、以及對(duì)閥體(104)添加的錐形進(jìn)入通路(39)獨(dú)立并一起起作用，以保持油在球/體腔(101)中始終向上、向外、向下和圍繞球的od和波紋管的od移動(dòng)，從而確保這些腔中的流體交換。

圖7示出了改進(jìn)的球的第二實(shí)施例，其中對(duì)球(42)添加第三新的錐形孔(40)。在本實(shí)施例中，三個(gè)錐形孔(41a、41b、40)布置成提供最大開(kāi)口面積，從而捕獲流過(guò)球體(42)的更大量的油。來(lái)自三個(gè)錐形孔(41a、41b、40)的流體排出部相對(duì)于波紋管的位置最佳地定位。在圖7中，兩個(gè)錐形孔(41)跨過(guò)該球的離開(kāi)端口(43)的軸線(xiàn)或中心線(xiàn)，并且中央定位的第三孔(40)添加在第一兩個(gè)錐形孔(41a、41b)之間，從而在三個(gè)而非兩個(gè)位置將油排入球/體腔(101)，如圖6所示。

在以下情況中，第三個(gè)錐形孔(40)的添加是重要的：其中開(kāi)關(guān)閥具有三個(gè)而非兩個(gè)出口，具有彼此成120度布置的三個(gè)支座和三個(gè)波紋管。第三錐形孔允許三個(gè)錐形孔的定位，使得每個(gè)錐形孔的排出部直接指向閥中的三個(gè)波紋管中的一個(gè)。三個(gè)錐形孔無(wú)需具有類(lèi)似的長(zhǎng)度和寬度尺寸，并且可具有不同的尺寸和形狀以適應(yīng)可用的且根據(jù)球(42)和球/體腔內(nèi)的流動(dòng)模式的詳細(xì)分析的空間。第三錐形孔(40)可在中空球(42)內(nèi)的流體入口處具有大約在第一和第二錐形孔(41a、41b)的流體入口面積的50％至90％之間的面積。

可替換地，錐形孔也可為四至六個(gè)，在每種情況下的尺寸設(shè)計(jì)成適于可用的空間并且使開(kāi)關(guān)閥中的油的再循環(huán)最大化。無(wú)論孔的數(shù)量如何，當(dāng)油流過(guò)閥中的環(huán)形空間(103)時(shí)，仍然存在所希望的抽吸效應(yīng)。

圖8a和圖8b示出了用于球閥的常見(jiàn)替代球形式，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，僅示出了一個(gè)大的錐形孔(41)而非兩個(gè)或三個(gè)。可添加額外的孔，以使球類(lèi)似于圖4和圖7的球。這種球的類(lèi)型稱(chēng)為浮球，因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸不與球成一體。相反，球在頂表面具有插座、鍵槽、槽等(45)，用于與單獨(dú)的閥軸(未示出)接合，該閥軸包括裝配到插座/槽(45)中的腳，以使球能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。球具有將流饋送到球中的球進(jìn)入端口(46)以及允許流離開(kāi)球的球離開(kāi)端口(43)?？商鎿Q地，開(kāi)關(guān)閥可替換地安裝有該浮球而非圖7所示具有一體式軸的球，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)球的方法與本文所討論的示例性實(shí)施例的重要特征無(wú)關(guān)。

圖9a和圖9b示出了在球(49)的離開(kāi)端口(47)處的流動(dòng)路徑中添加部分阻擋件(44)，其增加了阻擋件(44)上游的球(49)內(nèi)壓力，從而增加了從進(jìn)入端口(48)穿過(guò)球(49)的一部分流被迫穿過(guò)錐形孔(60)流出的趨勢(shì)。阻擋件(44)示出為部分水壩的形式，其可具有在離開(kāi)端口(47)直徑的大約1/10至1/6之間的高度，并且可在大約在離開(kāi)端口(47)之上60度至120度之間延伸。阻擋件(44)可替代地為圓形段的形狀，其中下邊緣是直線(xiàn)而非如圖所示的彎曲表面，其中部分水壩的高度為離開(kāi)端口(47)的直徑的大約1/10至1/4。

因此，普通技術(shù)人員可看出，上述目的通過(guò)這些改進(jìn)的球和波紋管支撐管和本體設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些目的是消除對(duì)于蒸汽吹掃閥體的需要，同時(shí)制造起來(lái)簡(jiǎn)單且廉價(jià)，并且便于對(duì)現(xiàn)有開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行改進(jìn)。

應(yīng)當(dāng)理解，可以無(wú)需同時(shí)使用這些示例球閥設(shè)計(jì)的所有上述改進(jìn)的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)比常規(guī)設(shè)計(jì)的顯著改進(jìn)。相反，可使用上述改進(jìn)的設(shè)計(jì)特征中的一些而非全部的不同組合在以后的應(yīng)用中獲得良好的效果。

雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是待添加到球的新的循環(huán)誘導(dǎo)孔、新的彎曲本體頂蓋形狀、管狀支撐件的新的切口以及新文丘里錐形體入口的最有效和優(yōu)選的設(shè)計(jì)來(lái)描述示例實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，而是涵蓋落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的新的循環(huán)引導(dǎo)孔、本體形狀以及部件切口的其他等效布置(相對(duì)于它們的精確數(shù)量、尺寸、形狀、定位以及取向而言)。