專(zhuān)利名稱(chēng)：有較硬的副密封面保護(hù)的軟密封面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體控制閥，特別涉及一種能對(duì)含有顆粒物質(zhì)的腐蝕性液流加以控制的流體控制閥。
本發(fā)明的背景在某些工藝系統(tǒng)中，往往需要將管路互連起來(lái)，以便不時(shí)地以較高的流體速率來(lái)傳送腐蝕性流體，諸如含有顆粒的流體。一個(gè)例子是這樣一種系統(tǒng)，其中傳送一腐蝕性催化劑，并且其中雜質(zhì)可能積聚在所述液流的內(nèi)部。
在這種腐蝕性系統(tǒng)中，要求將流體控制閥始終保持在良好的工作狀況。具體地說(shuō)，含有高速率顆粒的腐蝕性流體會(huì)迅速將閥座磨損到這樣一種程度，即，在一些情況中，必需周期性地更換整個(gè)閥門(mén)內(nèi)件。在一些非常惡劣的環(huán)境中，由于快速流動(dòng)的腐蝕性流體以及流體流內(nèi)大量具破壞性的顆粒物質(zhì)磨損閥座，因此，閥門(mén)內(nèi)件甚至可能需要每日更換。
本發(fā)明的概述根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了一種能在腐蝕性狀況下可靠地工作，諸如對(duì)具有大量顆粒物質(zhì)的液流加以控制的流體控制閥。一閥塞座設(shè)置有一軟的主密封面和一硬的金屬副密封面。較軟的密封面可以由諸如聚四氟乙烯(PTFE)之類(lèi)的塑料材料制成，或者由其它足夠軟、能在加載時(shí)發(fā)生變形而不會(huì)裂開(kāi)或分裂的材料制成。本發(fā)明的軟的主密封面和硬的金屬副密封面可以用在任何一種其中流體是向上流入閥塞并流過(guò)所述密封面的閥塞上，諸如用在一種不平衡的成形閥塞結(jié)構(gòu)上。在運(yùn)行中，閥塞上的軟的主密封面將首先與閥座圈接觸，并將被加載，一直到硬的金屬副密封面接觸閥座圈為止。此時(shí)，任何附加的閥桿載荷將對(duì)硬的金屬密封面加載，這樣就可以防止軟的密封面過(guò)載。此外，在閥塞上還設(shè)置有一液流導(dǎo)向器，它可以在閥處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，使向上流動(dòng)的流體流轉(zhuǎn)向而離開(kāi)軟的主密封面，允許流體流流過(guò)所述密封面。
除了雙密封面結(jié)構(gòu)，即由于硬的金屬副密封面和流體轉(zhuǎn)向器可以保護(hù)軟的主密封面之外，閥塞還至少設(shè)置有一個(gè)死區(qū)，所述死區(qū)設(shè)置得具有足夠的程度，以便能使閥塞的密封面充分打開(kāi)，以確保通過(guò)密封面的有效流動(dòng)區(qū)域是一流動(dòng)不受限制的區(qū)域。這樣就可以將通過(guò)密封面的流動(dòng)速率保持得較低。一旦閥塞移動(dòng)到液流開(kāi)始流過(guò)閥的位置，閥塞內(nèi)的液流導(dǎo)向器或流體轉(zhuǎn)向器就會(huì)將液流移離閥塞密封面。這樣就可以防止所述密封面因含有顆粒物質(zhì)的流體的直接沖擊而受損，或者可以防止所述密封面免受其他腐蝕性液流的影響。
當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，由于閥塞進(jìn)入其閉合位置，因此閥塞的死區(qū)將再次限制通過(guò)密封面的高速流體。
在本發(fā)明的、用在含有顆粒物質(zhì)的液流中的流體閥的一實(shí)施例中，設(shè)置有一種具有一入口和一出口的閥體。一閥座圈安裝在所述閥體內(nèi)、位于所述入口和所述出口之間，并具有一形成一流道的孔，用來(lái)與含有顆粒物質(zhì)的所述液流相連通。所述閥座圈包括一圍繞所述孔的周緣的環(huán)形密封邊緣和一圍繞所述環(huán)形密封邊緣延伸的環(huán)形剛性密封面。
一閥座圈保持器能將安裝在所述閥體內(nèi)部的所述閥座圈牢牢保持住。一閥塞構(gòu)件可滑動(dòng)地安裝在所述閥座圈保持器內(nèi)部，它包括一由諸如PTFE之類(lèi)的彈性密封材料制成的軟閥座盤(pán)，用來(lái)與所述環(huán)形密封圈流體密封接合并由此形成一用于所述流體流的主密封面。
閥塞構(gòu)件還包括一環(huán)形脊，它從所述閥塞構(gòu)件突伸出來(lái)，用來(lái)與所述環(huán)形剛性密封面流體密封接合，并由此形成一用于所述液流的副密封面。所述閥塞構(gòu)件包括一用來(lái)插入所述閥座圈孔的閥塞尖端，并能藉助所述閥塞尖端與所述閥座圈內(nèi)的流道內(nèi)壁的可滑動(dòng)貼合形成至少一個(gè)死區(qū)。所形成的死區(qū)可以控制液流，并且能在所述主、副密封面剛開(kāi)始開(kāi)放于所述液流的過(guò)程中基本上防止流體流過(guò)所述流道。所述閥塞尖端包括一環(huán)形凸肩部分，所述環(huán)形凸肩部分自所述閥塞尖橫向延伸，用來(lái)偏移流過(guò)所述流道的液流和離開(kāi)由彈性密封材料制成的軟閥座盤(pán)。
設(shè)置在閥塞尖端上的第二死區(qū)和閥座圈可以使兩個(gè)死區(qū)更有選擇性地控制液流。具體地說(shuō)，由于設(shè)置有兩個(gè)死區(qū)，因此將主密封面和副密封面可以打開(kāi)，即抬起，同時(shí)藉助所述的兩個(gè)死區(qū)來(lái)控制流過(guò)所述閥座圈的液流。當(dāng)閥塞離開(kāi)閥座圈大約20％的行程時(shí)，一死區(qū)就消失，而另一死區(qū)仍然能有效地控制流過(guò)閥座的流體。這樣就可以使軟的主密封面在允許腐蝕性流體流流過(guò)流道之前與閥座進(jìn)一步移開(kāi)。最后，當(dāng)閥塞移動(dòng)了大約50％的行程時(shí)，第二死區(qū)消失，從而可以允許流體流過(guò)閥座圈。此時(shí)，軟密封面已充分遠(yuǎn)離閥座圈，而且液流偏轉(zhuǎn)器可以可靠工作，使液流離開(kāi)軟密封面。此時(shí)，閥塞就開(kāi)始對(duì)流過(guò)所述閥的流體流量加以節(jié)流。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的新穎特征已在所附權(quán)利要求書(shū)中予以一一指出。但藉助以下結(jié)合附圖所作的描述可最佳地理解本發(fā)明，在各附圖中，凡是相同的標(biāo)號(hào)均表示相同的構(gòu)件，其中

圖1是本發(fā)明一流體控制閥的局部剖視圖；圖2是圖1所示流體控制閥的閥塞和閥座的立體分解圖；圖3是圖1所示流體控制閥的軟的主閥密封面和硬的副密封面的局部放大圖；圖4是一局部視圖，它示出了能有效控制液流的兩個(gè)死區(qū)，此時(shí)主密封面和副密封面剛好脫開(kāi)貼合；圖5是一局部視圖，圖中僅一個(gè)死區(qū)有效，此時(shí)閥塞移離所述閥座大約20％的行程；以及圖6是一局部視圖，它示出了所述閥塞移動(dòng)了大約50％的行程，并且液流偏轉(zhuǎn)器保護(hù)著軟的主密封面。
具體描述圖1示出了一用來(lái)控制流體、尤其是控制含有顆粒狀物質(zhì)的腐蝕性流體的流體閥10。流體閥10包括一具有一流體入口14、流體出口16的閥體12，以及一位于閥入口14和閥出口16之間的閥體孔18。一閥座圈20適當(dāng)?shù)匕惭b在閥孔18內(nèi)部，并藉助一采用傳統(tǒng)閥結(jié)構(gòu)的閥座圈保持器22而牢牢地保持在所述閥體內(nèi)部。
閥座圈20包括一中心孔，通過(guò)該中心孔可提供一穿過(guò)閥座圈20的流體通道24，并且當(dāng)閥處于打開(kāi)位置時(shí)，可以將閥入口14和閥出口16流體地互連起來(lái)。圖1示出了處于完全關(guān)閉位置的流體閥10，它具有一用作防護(hù)的雙密封面結(jié)構(gòu)，這將在下文中予以具體描述。
閥塞件26包括一位于其一端的塞尖28和位于其另一端的螺紋部分30。帶有螺紋的閥塞件部分30適于與閥塞導(dǎo)向件34內(nèi)部的螺紋部分32可螺接地螺合，所述閥塞導(dǎo)向件可滑動(dòng)地嚙合在閥座圈保持器22內(nèi)部。因此，當(dāng)閥桿36藉助可螺合的安裝方式固定在閥塞導(dǎo)向件34內(nèi)部時(shí)，通過(guò)使閥塞導(dǎo)向件外部上表面38和閥塞導(dǎo)向件外部下表面40與各自的內(nèi)表面在閥保持器22內(nèi)部的可滑動(dòng)的導(dǎo)向嚙合，就可以在閥座圈保持器22內(nèi)部將閥塞件26的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向如圖1所示。塞尖28包括一自閥塞橫向延伸的環(huán)形脊42。環(huán)形脊42是由一上凸肩表面44、一傾斜的下表面46和一互連的外表面48形成的。閥塞外表面48合適地貼合在閥座圈20的內(nèi)上表面50內(nèi)部并緊抵住所述內(nèi)上表面，以形成一能控制流過(guò)流道24的流體的第一上死區(qū)51(參見(jiàn)圖3、圖4)，這將在下文中作更具體的描述。閥塞外表面區(qū)域52在閥座圈20內(nèi)部與一內(nèi)下表面54相貼合，從而形成了一第二下死區(qū)53，以控制流過(guò)流道24的流體(參見(jiàn)圖3、圖4)。
設(shè)置有一軟密封圈56，它由諸如PTFE之類(lèi)的軟塑料材料或其它足夠軟以便能在加載時(shí)變形而不會(huì)裂開(kāi)或分裂的彈性材料制成，以便定位在一適當(dāng)成形的腔室58內(nèi)部、位于閥塞導(dǎo)向件34的一端處。軟密封圈56具有一定尺寸以便能安裝在閥塞構(gòu)件26的凸肩表面44上，并包括一延伸伸出凸肩表面44之外的周向密封區(qū)域60，從而能與閥座圈20的環(huán)形密封邊緣62可密封地嚙合。環(huán)形密封件56與環(huán)形密封邊緣62的密封貼合為閥10提供了一主密封面。
閥座圈20還包括一圍繞環(huán)形密封邊緣62延伸的環(huán)形剛性密封面64，以便與設(shè)置在閥塞導(dǎo)向件34上的一環(huán)形閥塞脊66流體密封貼合。閥塞脊66在閥座圈剛性密封面64上的密封貼合為流體閥10提供了一副密封面。
圖3示出了一副密封面的形成的具體細(xì)節(jié)，所述副密封面是由環(huán)形密封件56與環(huán)形密封邊緣62的軟密封來(lái)提供的。而且，圖3還示出了一由環(huán)形閥塞脊66和環(huán)形剛性密封面64的密封貼合所提供的副密封面。因此，由于閥塞導(dǎo)向件和閥座圈都是由金屬制成的，而環(huán)形密封件56是由一種較軟的彈性材料制成的，所以，所述主密封面是一軟的密封結(jié)構(gòu)，而所述副密封面是一金屬對(duì)金屬的密封結(jié)構(gòu)或硬的密封結(jié)構(gòu)。
閥塞上的主軟密封面將首先接觸閥座圈20，并將被加載，一直到副的、硬金屬密封面接觸所述閥座圈為止。此時(shí)，任何附加的閥桿載荷將使所述硬金屬密封面加載，這樣就可以保護(hù)所述軟密封面并由此可以防止所述軟密封面過(guò)載。而且，保護(hù)軟密封面免受腐蝕性流體流動(dòng)影響的作用是由閥塞26的環(huán)形突出脊42的底部斜面46來(lái)提供的，所述斜面46起到一轉(zhuǎn)向器的作用以使液流離開(kāi)軟環(huán)形密封件56的周緣密封區(qū)域62。
圖3還示出了兩個(gè)死區(qū)51、53的具體結(jié)構(gòu)。上死區(qū)51是由閥塞外表面48與閥座圈內(nèi)表面50相貼合來(lái)形成的。下死區(qū)53是由閥塞外表面52與閥座圈內(nèi)表面54相貼合來(lái)形成的。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖4、圖5和圖6，下面對(duì)用來(lái)保護(hù)軟密封材料免受腐蝕性流體流動(dòng)影響的兩個(gè)死區(qū)的工作原理進(jìn)行描述。圖4示出了閥桿36的工作剛剛將閥塞26移離閥座圈20這樣一種狀態(tài)。在圖4中，可以看到，主密封面的軟環(huán)形密封件56以及副密封面的環(huán)形閥塞脊66已經(jīng)移離了所述閥座圈。但是，在這樣的閥的位置下，由于兩個(gè)死區(qū)51、53能在閥塞和閥座圈之間提供一定長(zhǎng)度的緊間隙配合，因此是幾乎沒(méi)有或沒(méi)有任何流體流動(dòng)的。所提供的閥塞死區(qū)具有足夠的長(zhǎng)度，以便能使閥塞的密封面充分打開(kāi)，以確保通過(guò)密封面的有效流動(dòng)區(qū)域是一流動(dòng)不受限制的區(qū)域。這樣就可以將通過(guò)密封面的流動(dòng)速率保持得較低。參閱圖4時(shí)可以注意的是，如果閥塞剛剛離開(kāi)閥座，兩個(gè)死區(qū)將仍然是匹配嚙合的，并能有效地限制流體的流動(dòng)。
圖5示出了這樣一種狀態(tài)，即，閥桿36繼續(xù)工作已將閥塞件26移動(dòng)到一離開(kāi)閥座圈處于完全密封狀態(tài)大約20％行程的位置處，例如離開(kāi)圖1所示的完全密封狀態(tài)時(shí)的20％的行程的位置處。正如從圖5中可看到的那樣，上死區(qū)51已不存在了，因?yàn)殚y塞表面48和密封面50不再有任何貼合。但是，應(yīng)予注意的是，下死區(qū)53仍能有效地控制液流，因?yàn)殚y塞的外表面52繼續(xù)與閥座圈的下內(nèi)表面54保持貼合。因此，可以繼續(xù)控制流體，以便使流體處于小流量流動(dòng)狀態(tài)或無(wú)流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)還能使軟環(huán)形密封件56在允許較多流體流過(guò)流道24之前進(jìn)一步與閥座圈分開(kāi)。
在圖6中，閥桿36進(jìn)一步工作以將閥塞26提升到一離開(kāi)閥座圈20大約50％行程的位置處。正如從圖6中可以看到的那樣，下死區(qū)53現(xiàn)在是不起作用的，因?yàn)殚y塞外表面52已經(jīng)升高并與閥座圈的內(nèi)表面54脫開(kāi)接觸。這樣就可以使流體從閥入口24通過(guò)流道24而流至閥出口16。當(dāng)閥在處于圖6所示的位置時(shí)，可以看到的是，軟環(huán)形密封圈56已經(jīng)基本上與閥座圈20分開(kāi)，這樣就使所述軟環(huán)形密封件遠(yuǎn)離流體的流動(dòng)。而且，此時(shí)，由斜面46提供的流體轉(zhuǎn)向作用使液流離開(kāi)環(huán)形密封件周緣密封表面60，以防止所述密封面因流體的直接沖擊而受損。這樣就可以顯著地防止流動(dòng)的流體使軟密封面受到流體沖蝕而受損，而這種情況通常會(huì)發(fā)生在處于這種腐蝕狀態(tài)的傳統(tǒng)閥塞結(jié)構(gòu)中。當(dāng)閥移動(dòng)至圖6所示的50％行程時(shí)，閥塞尖28就開(kāi)始對(duì)流體提供節(jié)流作用。
因此，本文中圖示和描述的流量控制閥10可以提供一軟的主密封面和一能保護(hù)主密封面的硬的副密封面，并且還包括兩個(gè)死區(qū)，以防止流體沖擊在軟密封面上，一直到軟密封面已遠(yuǎn)離開(kāi)所述閥座圈為止。此外，本發(fā)明的流量控制閥還提供一流體轉(zhuǎn)向器，從而當(dāng)流體開(kāi)始流過(guò)所述閥時(shí)能使流體轉(zhuǎn)向離開(kāi)所述軟密封面，并開(kāi)始對(duì)流體的流動(dòng)進(jìn)行節(jié)流。
應(yīng)予理解的是，本發(fā)明的各概念可以用在任何一種其中流體是向上流動(dòng)而流入閥塞并流過(guò)閥座的閥結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明的原理可以廣泛使用于一不平衡的成形閥塞中。本發(fā)明的閥提供了一種使用壽命較長(zhǎng)的閥座設(shè)計(jì)，它可以十分滿(mǎn)意地在骯臟和腐蝕性流體中使用，本發(fā)明可以使主軟密封面免受流體的直接沖擊。
以上給出的具體描述僅僅是為了便于清楚地理解本發(fā)明，而且應(yīng)予理解的是這些具體描述不是限制性的，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員來(lái)說(shuō)顯然還可以作出種種改變和變化。
權(quán)利要求
1．一種用在含有顆粒物質(zhì)的流體流中的流體閥，它包括一具有一入口和一出口的閥體，其特征在于，它包括一閥座圈，它安裝在所述閥體內(nèi)、位于所述入口和所述出口之間，并具有一形成一流道的孔，用來(lái)與含有顆粒物質(zhì)的所述流體流相連通；所述閥座圈包括一圍繞所述孔的周緣的環(huán)形密封邊緣和一圍繞所述環(huán)形密封邊緣延伸的環(huán)形剛性密封面；一能將安裝在所述閥體內(nèi)部的所述閥座圈保持住的閥座圈保持器；一可滑動(dòng)地安裝在所述閥座圈保持器內(nèi)部的閥塞構(gòu)件，它包括(1)一由彈性密封材料制成的軟閥座盤(pán)，用來(lái)與所述環(huán)形密封邊緣流體密封接合并由此形成一用于所述流體流的主密封面，以及(2)一環(huán)形脊，它從所述閥塞構(gòu)件突伸出來(lái)，用來(lái)與所述環(huán)形剛性密封面流體密封接合，并由此形成一用于所述流體的副密封面；所述閥塞構(gòu)件具有一用來(lái)插入所述閥座圈孔的閥塞尖，并能藉助所述閥塞尖與所述閥座圈的可滑動(dòng)貼合形成至少一個(gè)死區(qū)，用來(lái)控制液流，并且能在所述主、副密封面剛開(kāi)始開(kāi)放于所述流體流的過(guò)程中基本防止流體流過(guò)所述流道。
2．如權(quán)利要求1所述的流體閥，其特征在于，所述閥塞尖包括一環(huán)形凸肩部分，所述環(huán)形凸肩部分自所述閥塞尖橫向延伸，用來(lái)使通過(guò)流道的液流轉(zhuǎn)向，流離由彈性密封材料制成的軟閥座盤(pán)。
3．如權(quán)利要求2所述的流體閥，其特征在于，所述橫向凸肩部分包括一用來(lái)使液流轉(zhuǎn)向流離所述軟閥座盤(pán)的斜面。
4．如權(quán)利要求2所述的流體閥，其特征在于，它包括一形成在所述閥塞尖和所述閥座圈之間的第二死區(qū)。
5．如權(quán)利要求4所述的流體閥，其特征在于，所述第一、第二死區(qū)依次工作以控制流體的流動(dòng)。
6．如權(quán)利要求1所述的流體閥，其特征在于，所述主密封面在所述副密封面貼合之前先行貼合，以防止所述軟密封面過(guò)載。
7．一種用在含有顆粒物質(zhì)的流體流中的流體閥，它包括一具有一入口和一出口的閥體，其特征在于，它包括一閥座圈，它安裝在所述閥體內(nèi)、位于所述入口和所述出口之間，并具有一形成一流道的孔，用來(lái)與含有顆粒物質(zhì)的所述流體流相連通；所述閥座圈包括一圍繞所述孔的周緣的環(huán)形密封邊緣和一圍繞所述環(huán)形密封邊緣延伸的環(huán)形剛性密封面；一能將安裝在所述閥體內(nèi)部的所述閥座圈保持住的閥座圈保持器；一可滑動(dòng)地安裝在所述閥座圈保持器內(nèi)部的閥塞構(gòu)件，它包括(1)一由彈性密封材料制成的軟密封面，用來(lái)與所述環(huán)形密封邊緣流體密封接合并由此形成一用于所述流體的主密封面，以及(2)一環(huán)形脊，它從所述閥塞構(gòu)件突伸出來(lái)，用來(lái)與所述環(huán)形剛性密封面流體密封接合，并由此形成一用于所述流體流的副密封面；所述閥塞構(gòu)件具有一用來(lái)插入所述閥座圈孔的閥塞尖，并能藉助所述閥塞尖與所述閥座圈的可滑動(dòng)貼合形成至少一個(gè)死區(qū)，以便在打開(kāi)和關(guān)閉所述主、副密封面的過(guò)程中控制所述流體的流動(dòng)。
8．如權(quán)利要求7所述的流體閥，其特征在于，所述閥塞尖包括一環(huán)形凸肩部分，所述環(huán)形凸肩部分自所述閥塞尖橫向延伸，用來(lái)使流過(guò)所述流道的液流轉(zhuǎn)向流離由彈性密封材料制成的軟閥座盤(pán)。
9．如權(quán)利要求8所述的流體閥，其特征在于，它包括一形成在所述閥塞尖和所述閥座圈之間的第二死區(qū)。
10．如權(quán)利要求9所述的流體閥，其特征在于，所述第一、第二死區(qū)依次工作以控制流體流動(dòng)，并且能在所述主、副密封面的剛開(kāi)始開(kāi)放的過(guò)程中基本防止流體流過(guò)所述流道。
11．如權(quán)利要求10所述的流體閥，其特征在于，所述主密封面在所述副密封面貼合之前先行貼合，以防止所述軟密封面過(guò)載。
全文摘要
一種能在腐蝕性流體狀況中工作的流體控制閥,它包括一由硬的副密封面(66)保護(hù)的主軟密封面(56)。兩個(gè)死區(qū)(51,53)能在閥打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)控制的流體的流動(dòng),以將所述軟密封面與流體分開(kāi)。設(shè)置有一轉(zhuǎn)向器(46)以使液流離開(kāi)軟密封面。
文檔編號(hào)F16K1/32GK1219998SQ97194894
公開(kāi)日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1997年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月23日
發(fā)明者K·R·巴倫, E·J·梅爾沃德 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制國(guó)際公司