CN100380029C - 停止阀 - Google Patents

Abstract

一种停止阀包括一个阀体、一个多步成型的弹性控制阀套、O环和手柄。控制阀套模制到阀杆上从而产生一个尽管形成一个整体但是分别模制出的流体控制件。进口管道压力弹性地偏置控制阀套的侧壁和形成在其上的周边密封唇使之与阀孔密封接合从而防止泄露。控制阀套由一个硬塑料圆筒和一个柔性桶形件构成，通过多步成型过程把它们成型为一个一体件。O环还起到备用密封圈的作用以防止向大气的泄露。利用螺栓或夹卡伸出部把阀柄固定到阀上。

Description

停止阀

相关申请

本申请要求对2002年7月31日提交的美国临时申请No.60/400,280的优先权。

技术领域

一种停止阀，用来控制流体经过流体管道的流动，特别涉及一种通过多步成型过程制造的停止阀，它包括一个具有密封性质的弹性流体控制阀套和一个用来转动阀套的、刚度较高的阀杆。

背景技术

停止阀是一种关闭阀，它允许不关闭整个管道系统就完成对管道附件的垫圈更换或其它修理工作。停止阀通常位于附件供应管道中墙壁和附件之间。停止阀通常具有两种基本类型。一种已知的类型是角形停止阀，这种阀的进口和出口相互成直角。另一种标准结构是直通式布置，其中进口和出口彼此同轴排列。

Turner等人在美国专利Nos.4,562,994和4,609,177中披露了一种既有效而且效果又很好的角形停止阀，在这里把它引入作为参考。Murphy在美国专利No.5,076,540以及Higgins在美国专利No.5,695,169中披露了角形停止阀的另一个例子。

在所有前面所披露的类型中，停止阀具有用Santoprene材料等低摩擦、弹性热塑性材料制成的控制阀套。手柄则由ABS等耐用塑料材料形成。阀从打开到关闭位置的操作就是手柄简单转四分之一转。阀的控制阀套的弹性塑料材料设置用来把供水完全关闭。像所有的停止阀一样，这些塑料停止阀可能会在很多个月内、甚至很多年内都一直保持在打开位置而不碰它。关闭阀的使用时间间隔很长使得大量矿物质沉积在阀上，这些矿物质沉积可能会把阀体的阀粘住。由此引起的这种粘结使得在把阀移动到关闭或停止位置时，就需要用增加了的扭矩施加到阀上以破坏矿物质沉积的粘结层。另外，停止阀还需要能够抵抗氧化剂、冰冻条件和猛烈的供水条件。以前的发明只含有单独一个塑料控制阀套，这样就不能在所有的供水条件下都提供满意的性能。需要破坏那些粘结阻挡层的扭矩有时会导致阀杆断裂、像螺栓一样扭曲或者与控制阀套脱离以致没有关闭停止阀的装置。本发明通过使用多步成型过程提供一种在密封区域具有柔性壁的控制阀套以及用来进行机械控制的硬塑料阀杆来克服现有已知停止阀的缺点。

发明内容

本发明通过使用多步成型过程提供一种在密封区域具有柔性壁的控制阀套以及用来进行机械控制的硬塑料阀杆来克服现有已知停止阀的缺点。

根据本发明的一个方面，一种管道阀包括一个具有进口和出口的阀体。弹性控制阀套的柔性件位于阀体内部以在打开和关闭位置之间转动。阀套在它的轴向进口端敞开并且具有圆形横截面的侧壁，该侧壁在敞开进口端和端壁之间延伸。该侧壁具有至少一个与进口端流体连通的出口孔。该阀套侧壁的轮廓和尺寸使得它既紧凑又可转动地容纳在阀体的接收孔中以打开和关闭阀。

控制阀套的封闭端壁具有从阀套沿轴向伸出的硬塑料手柄接合杆部。手柄接合杆部包括与手柄配合的几何形状。利用主体中的一个相应几何形状或主体上的一个伸出部分与手柄的整体特征配合能够实现手柄停止转动。理想地，手柄具有第一环形部分，它的内部几何横截面与控制阀套的硬塑料部分配合。使用紧固件或者使得手柄与刚性阀杆上的伸出部分配合把手柄固定到控制阀套上。

根据该停止阀的一个优选实施例，刚性阀杆有利于施加足够的扭矩来打破有时在这种阀中出现的粘结力。另外，用来模制控制阀套的较柔软的材料提供密封弹性从而防止流体经过控制阀套泄露。多步成型过程能够把阀杆模制到事先成型的控制阀套上。可以使用另外的模制步骤把闭锁固定器模制到阀件和密封件上，这里的密封件实际上是指整体O型密封圈。

通过下面结合附图的详细描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显。

附图说明

通过结合附图阅读参考下面对本发明优选实施例的详细描述，能够更充分地理解本发明，在所有附图中用类似的参考标号表示类似的部件，在附图中：

图1是根据本发明的、利用多步成型制造出的阀件的透视图；

图2是具体实施本发明的角形停止阀的剖视图；

图3是具体实施本发明的直停止阀的剖视图；

图4是直阀的阀固定环的透视图；

图5是阀件的透视图；

图6是阀件的端视图；

图7是另一个可选阀件的透视图；和

图8是另一个可选阀件的透视图。

具体实施方式

首先参考图1和2，其中示出了一个根据本发明制造的阀件10，设计它用来控制穿过阀12的流体流动。如下所述，制造阀件10使之具有足够的强度和刚性以承受与操作阀件10相关的扭矩，同时使之具有足够的柔韧性和弹性以防止流体泄漏。这些双重材料性能提供不仅有效而且效果很好的装置来控制穿过阀12的流体流动。下面将结合角阀(图2)和直阀(图3)来描述本发明的阀件10。这两种类型的阀的阀件10的操作和性质都类似。

阀12包括一个阀体14，阀体14具有容纳阀件10的壳室16。阀体14包括一个优选与流体源连接的进口18和一个与管道附件连通的出口20，管道附件是指诸如与龙头(未示出)连接的立管等。设计阀12用来控制流体从流体源到管道附件的流体流动。在角阀12中，进口18和出口20彼此成直角放置。阀体14的一个端壁22包括一个孔24，如下所述，阀件10穿过孔24延伸。阀体14的壳室16具有带有内表面26的大致圆柱形结构。

阀件10可转动地容纳在阀体14中以控制经过它的流体流动。在本发明的优选实施例中，阀件10由两个部件形成：一个刚性阀杆28，用来承受施加到阀件10上的扭矩；和一个弹性更好的阀套30，用来提高流体的密封性。

阀杆28具有和操纵阀件10的阀柄34接合的大致圆柱形部分32。阀柄34可配合地容纳阀杆28的圆柱体部分32，并且能够通过压配合使用紧固件36等把阀柄34固定到阀杆28上。阀杆28穿过端壁22的孔24延伸。在一个优选实施例中，阀杆28包括至少一个花键38来帮助阀件10的转动传动。阀杆28还包括一个具有在径向延伸的凸缘42的基底部分40和阀套30连接到其上的齿44。

优选阀套30在多步成型操作中直接模制在阀杆28上。但是也可以用其它已知的方法把这些部件连接在一起，这些方法包括：嵌件成型、铆接、超声焊接、振动和其它任何已知的机械和热-机械加工方法。最终结果是阀件10由两种不同的材料形成，制造出用于停止阀中的刚性阀杆28和弹性阀套30。在优选的方法中，首先用较柔软一些的弹性材料模制出阀套30。随后，使用刚性较强的材料模制阀杆28。当然，应该理解可以用相反的次序模制出阀件10的部件。在成型过程中，绕着阀杆28的基底部分40模制出阀套30从而产生在阀套30和阀杆28之间的材料结合。阀杆28的径向凸缘42和齿44为部件的结合提供增加的表面积和机械连动装置。

阀套30具有大致圆柱形横截面的结构，它的外表面46与阀体14的内表面26非常一致。在优选的实施例中，为了在阀体14内密封，阀套30形成有一个不连续的桶状结构，沿着中间部分它的直径略大。阀套30还可以具有凸起或伸出部分45，用来密封靠在阀体14上的部分50周围的区域。阀套30形成有内部的流体室48，它的一端敞开以与阀体14的进口18联通。出口孔50形成在阀套30的壁上从而有选择地与阀件的出口20连通。在阀套30的外表面46中形成了至少一个环形密封唇口52，它与阀体14的表面26接合以防止流体通过阀杆28泄露。可以使用O环密封件代替环形密封唇口52来控制流体流动。阀套30的弹性性质提高了当阀套30受压时阀体14内的密封。流体室48内的流体压力把阀套30的壁向外推靠在阀体14的内表面26上从而防止阀套30和阀体14之间的流体泄露。

阀杆28还可以容纳附加的备用密封圈51或O环，它与阀体14的内壁52密封地接合。附加的备用密封圈51防止杂质经过孔24进入阀体14，杂质可能会损害对阀件10的操作。

在示于图3的直阀112中，阀件110容纳在阀体114中使得流体横向流过阀件110。为了把阀件110保持在阀体114中，固定环160同轴地安装到阀件110上靠近阀杆128与阀套130的接合处。固定环160(图4)包括一个设计用来与阀体114锁紧接合的环形闭锁凸缘162。以这种方式防止不小心把阀件从阀体114的孔124推出。固定环160包括第二凸缘164，第二凸缘164形成容纳O型密封圈168的环形槽166。

备用密封圈151与阀体114的内壁152密封地接合以防止杂质进入阀体114。止动肩154支撑密封151使之靠在阀杆128上。O型密封圈153支撑在形成在固定环160上的环形槽166内。

压力凹槽170形成在阀套130的外表面146中，在关闭位置它与阀套130的进口孔172连通。压力凹槽170在打开阀112前保持内部流体室148内的压力以便把阀套130向外压靠在阀体114的内表面126上。阀套130大致向外凸出从而密封地与阀体接合并且改善对阀112的操作。

在图7和8中示出了阀件(210，310)的其它的可选实施例。在这些实施例中，简单的孔270或半椭圆形孔370便于流体与内部流体室248、348的流体连通。开口270、370在关闭位置与进口118连通从而保持阀件210、310的内部压靠在阀体上。开口270可以具有任何允许流体与内室连通的结构。

优选阀体14用压延黄铜制品形成，随后再对它进行加工形成所需的孔或开口。

可以通过喷射模塑法、液体或反应喷射模塑法以及如压缩模塑法或旋转式模塑法等任何其它适于成型热塑塑料的过程使用热塑性材料制造控制阀套30。适用于控制阀套的热塑性材料可以包括但不限于ABS、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、尼龙、PET或PBT等聚酯材料。也可以使用热固弹性体材料，这其中包括但不限于EPDM、腈、氟橡胶、丁纳橡胶或氯丁橡胶等。更优选适合用作控制阀套30的材料包括热塑弹性体一族的材料，这其中包括但不限于AES公司的Santoprene商标下的一族材料，如Santoprene 243-40。其它适合的材料还可以是TPSIV热塑硅酸盐一族的材料。还可以使用其它的热塑弹性体，如COPE、COPA或SEBS。为了实现转动控制阀套30时的正确扭矩范围，上述材料可以和任何已知的内部润滑剂混合，如PTFE粉末、硅油、PTFE润滑剂或脂肪酸。另外，为了帮助控制阀套30的转动，控制阀套30可以涂有任何适当的材料，如润滑剂等。可以使用任何适当的防护抗蚀涂层材料作为阀套30上的防护剂。

阀杆28可以用金属或很宽范围内的热塑耐用塑料材料形成，这其中包括但不限于聚丙烯、聚碳酸酯、ABS、PET、PBT、尼龙、PPO/HIPS混合物。为了使得制成的阀杆28具有理想的硬度，可以在热塑材料中填充玻璃纤维或任何适当的矿物填料，如滑石，或玻璃纤维和矿物填料的混合物。优选的填充热塑材料是填充了玻璃纤维的聚丙烯；玻璃纤维含量的范围可以从0到用来成型阀杆28的过程所允许的高含量。不论选择何种热塑材料，材料必须使得制成的阀杆具有适当的弹性从而允许以上述的方式把它装配到阀体14中。

可以使用上述的一种合适材料把阀杆28和控制阀套30模制成整体一个件。优选在两步成型过程中依次模制出阀杆28和控制阀套30，其中作为第一步首先用热塑弹性体等低弹性模量的材料模制出阀套，随后是使用填充了30％玻璃纤维的聚丙烯等高弹性模量材料的第二次喷射，从而形成如上所述的整体阀杆和控制阀套的塑料阀。第一和第二步成型过程中所形成的交界可以是任何设计形式，只要能够把扭矩从阀柄34和阀杆28传递给控制阀套30就行。

用这种方式，阀柄34和阀杆28之间的连接提供了增加了的扭矩传递，从而克服在阀体中长期积累起来的矿物质或其它可能粘结在控制阀套30上的沉积物，或者克服由于上述弹性控制阀套在出口孔中的任何凸起而导致的摩擦力增加。

显著增加最大扭矩传递的能力使得这种利用已知理想材料制造的阀结构被更为普遍地接受，特别是在具有各种矿物质的硬水普遍存在的地理区域中。

另外，具有改善了的阀杆连接的这种阀能够可靠地用在可能要间隔多年才使用关闭阀的管道中，这样可以对沉积物的大量积累留有余地，否则它们可能会在打开位置把阀粘住。

该制造过程生产出一种有效的模制阀件来控制经过阀的流动。两步成型过程形成了一种具有硬塑料阀柄或阀杆和柔性塑料桶的阀件。另外，可以用黄铜形成或加工出阀杆并且把柔性塑料桶包覆模制到阀杆上。在优选的实施例中，为了把施加到阀柄上的扭矩传递给阀件，轴的外形轮廓由三个花键构成。阀桶包括与阀体的内表面接合的唇形密封来防止泄露。为了消除阀件在直阀中的纵向移动，使用固定环把阀件固定在阀体中。

前面给出的详细描述只是为了帮助更清晰地理解本发明，不应该理解为对本发明的限制，因为对于本领域技术人员来讲，很明显，无需偏离所附权利要求的精神和范围就能够进行一些改进。

Claims (6)

1.一种阀件，它适于可转动地容纳在阀体中，用来控制在阀体的进口和出口之间的流体流动，所述的阀件包括：

阀杆，它从阀体延伸出来以帮助操作阀体中的所述阀件，所述的阀杆具有为刚性材料的性质并且具有基底部分；

联结到所述阀杆的所述基底部分的阀套，用于将阀套结合到所述阀杆的所述基底部分从而对所述阀杆的操作通过所述阀杆的所述基底部分而被传递到所述阀套；

所述的阀套具有大致圆柱形结构，它的外表面与阀体的内表面一致，所述的阀套包括一个内室和一个出口孔，其中所述的阀套能够在打开位置和关闭位置之间有选择地移动，所述阀套在打开位置引导流体从阀体进口经过所述的出口孔流到阀体出口，所述阀套在关闭位置禁止流体流经所述的阀体；

所述阀套由比所述阀杆刚性更低的材料模制成被固定到所述阀杆的单独构件，以便在所述内室中的流体压力作用下膨胀从而移动所述外表面使之与阀体的内表面密封接触，以改进阀体中的密封；和压力开口，它形成在所述阀套的所述外表面中并且和阀套腔室流体连通以便有选择地对所述阀套的内室施压。

2.如权利要求1所述的阀件，其中所述的阀杆包括具有至少一个纵向延伸花键的、从阀体延伸的上部，所述的上部适于容纳手柄以便于操作所述的阀件。

3.如权利要求1所述的阀件，其中所述的阀套包括至少一个和阀体的内表面接合的环形密封唇口。

4.如权利要求1所述的阀件，其中所述的压力开口是形成在所述阀套的壁上的孔。

5.如权利要求1所述的阀件，其中所述的压力开口是形成在所述阀套的所述外表面中并且和所述阀套的内部流体连通的凹槽。

6.如权利要求2所述的阀件，进一步包括一个固定环，它同轴地安装到所述的阀杆和阀套上，所述的固定环能够有选择地与阀体接合以把所述阀件锁紧地固定到阀体中。

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