CN100420891C - 流体压力控制装置的阀杆密封件的保持器锁紧螺母 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控制阀，包括确定一顶部开口的阀体(14)，阀盖(28)用来封闭所述阀体的顶部开口，容纳在阀盖和阀壳体中的阀杆(40)可滑动地移动阀壳体中的阀塞(30)，以打开和关闭控制阀。密封组件(44)用于阀杆和阀盖之间的密封，密封件保持器将密封组件保持在阀盖内。保持器环(12)用来将密封件保持器(48)固定在合适位置中。保持器环能形成为接合密封件保持器的大致圆柱形的环状件，并能上紧在密封件保持器上。形成于锁紧螺母外表面中的外凹口(56)用来通过一工具上紧锁紧螺母。另外，保持器环可以包括一下部，其紧密地接纳密封件保持器的外表面，从而使保持器环与密封件保持器中心对齐。还有，保持器环可以具有一上部，其自动使保持器环与阀盖中心对齐。

Description

流体压力控制装置的阀杆密封件的保持器锁紧螺母

相关申请文件

本申请要求2002年9月13日提交的临时申请号为60/410,620的美国专利申请的权益。

技术领域

本发明一般涉及流体压力控制装置，更具体地涉及用于这种装置中的密封件保持器组件。

背景技术

例如控制阀和调节器的流体压力控制装置用于广泛大量的处理控制系统应用中，以控制作用流体(即液体、气体、浆等等)的特定参数。虽然处理控制系统可以最终控制压力、液面、pH值或其它希望的流体参数，但所述装置基本上控制流体流动的速率。

通常，流体压力控制装置可以包括确定流体入口通道的阀体，流体入口通道通过孔口结合到流体出口通道。关闭件可相对于孔口定位成控制通过孔口的流体流量。关闭件可以包括具有一表面的阀塞，该表面座靠在位于孔口处的座圈上。阀杆连接到关闭件上用来将关闭件驱动到希望的位置。

通常，阀杆延伸穿过阀体中的顶部开口，顶部开口由阀盖封闭，阀盖支承一致动器。阀盖包括由阀杆穿过的孔，以允许致动器操作地结合到阀杆。在工作过程中，处理控制系统或手动控制流体压力控制装置的操作员使阀塞移向座圈的密封面或远离座圈的密封面，从而提供希望的流过所述孔口的流体流动。

传统的控制阀通常包括密封组件，用来防止阀杆和阀盖孔之间的流体泄漏。常常提供可调节的保持器组件来压挤密封组件，以在轴和阀盖之间形成足够的密封。例如，标题为“控制阀杆分离导向衬套”的共同受让的共同待决美国专利申请No.10/152,602公开一种控制阀，其具有可由阀盖40的下部41通过螺纹接收的密封件保持器46.密封件保持器46的顶面将垫圈49推入密封组件50中，从而压挤密封组件。密封件保持器46可以拧入阀盖40中到所希望的位置，以在密封组件50上获得希望的压力。

在美国专利申请No.10/152,602中披露的控制阀适合于许多应用。然而，具有较大入口和出口或产生较大压降的控制阀可能产生相当大的振动，其可能趋向于使密封件保持器和阀盖之间的螺纹连接松动。结果，密封组件50上的压力可能减小，从而增大了阀杆和阀盖孔之间控制流体泄漏的可能性。如果在很长的时间间隔都没有进行检查，密封件保持器就可能完全脱离阀盖，引起泄漏增加并可能妨碍控制阀的操作。

同样重要的是，阀杆和阀塞正确地与孔口对齐以避免移动部件上的过度磨损，并在阀塞完全关闭位置中确保足够的密封。尽管通常提供了优良的阀塞引导，但阀盒阀内件不适合于某些应用，在这些应用中，作用流体含砂或是粘性的。因而可以使用柱引导式阀塞，例如在美国专利申请No.10/152,602中所披露的那样。然而，在该柱引导式阀塞中，密封件保持器和阀盖之间的螺纹连接没有使密封件保持器相对于阀杆精确地定位，因而阀塞和阀杆可能相对于孔口不重合，导致阀内部件的磨损增加和泄漏可能性的增加。

发明内容

为了解决上述现有技术中的缺陷，根据本发明的一个方面，提供一种控制阀包括：确定一顶部开口的阀体；适合于封闭所述阀体的顶部开口的阀盖，该阀盖包括下部并确定一中心孔，所述阀盖的下部包括围绕孔的一部分的向内斜切的凹入部分；阀杆，其形成合适尺寸以插过所述阀盖中心孔并可在中心孔中滑动；结合到所述阀杆的阀塞，其适合于在所述阀体中在一打开位置和一关闭位置之间移动；密封组件，其布置在所述阀盖中心孔的一部分和所述阀杆之间，用于所述阀杆和阀盖之间的密封；连接到所述阀盖下部附近的密封件保持器，其适合于将所述密封组件保持在阀盖中心孔内和阀杆周围；和保持器环，所述保持器环的上部包括斜切的凸出部，所述保持器环可调节地结合到所述密封件保持器，其中将所述保持器环上紧在密封件保持器上，使得所述斜切的凸出部和斜切的凹入部分配合，从而使所述密封件保持器与阀盖中心孔中心对齐。

根据本发明的另一个方面，提供一种控制阀包括：确定一顶部开口的阀体；适合于封闭所述阀体的顶部开口的阀盖，该阀盖包括下部并确定中心孔以及保持器引导面，所述阀盖包括围绕孔的一部分的向内斜切的凹入部分；阀杆，其形成合适尺寸以插过所述阀盖中心孔并可在中心孔中滑动；结合到所述阀杆的阀塞，其适合于在所述阀体中在一打开位置和一关闭位置之间随着阀杆可滑动地移动；密封组件，其布置在所述阀盖中心孔的一部分和所述阀杆之间，用于所述阀杆和阀盖之间的密封；连接到所述阀盖下部附近的密封件保持器，其适合于将所述密封组件保持在阀盖中心孔内和阀杆周围，所述密封件保持器包括一突起部，其大小适配在所述保持器引导面中并且与所述保持器引导面邻接，所述密封件保持器包括一外引导面；和保持器环，其可调节地结合到所述密封件保持器并且接合所述阀盖的下部，以将密封件保持器固定到位，所述保持器环包括一内引导面，其大小可容纳所述密封件保持器的外引导面并且邻接所述密封件保持器的外引导面。

根据本发明的又另一方面，提供一种控制阀包括：确定一顶部开口的阀体；适合于封闭所述阀体的顶部开口的阀盖，并且限定一中心孔，该阀盖包括下表面和下部，其中所述下部包括一斜切的凹入部分；阀杆，其形成合适尺寸以插过所述阀盖中心孔并可在中心孔中滑动；结合到所述阀杆的阀塞，其适合于在所述阀体中在一打开位置和一关闭位置之间随着阀杆可滑动地移动；密封组件，其布置在所述阀盖中心孔的一部分和所述阀杆之间，用于所述阀杆和阀盖之间的密封；连接到所述阀盖底端的密封件保持器，其适合于将所述密封组件保持在阀盖中心孔内和阀杆周围；和保持器环，其具有上部和下部，所述上部包括内螺纹和斜切的凸出部，其中所述内螺纹可调整地连接到所述密封件保持器的外螺纹部分，所述保持器环还包括紧密地接纳所述密封件保持器的外表面的内表面，以使所述密封件保持器与保持器环中心对齐，从而使得所述保持器环上紧在密封件保持器上，提供了保持器环的斜切的凸出部与阀盖的斜切的凹入部分的配合，因此与所述阀盖的下表面配合以使密封件保持器与阀盖中心孔紧固并且居中对齐。

附图说明

图1是控制阀的剖视图，其包括根据本发明教导的密封件保持器锁紧螺母；

图2是图1的控制阀一部分的放大细部图；

图3是图1的保持器锁紧螺母的顶视图；

图4是密封件保持器锁紧螺母的另一个实施例的细部图；

图5是图4的保持器锁紧螺母的俯视图。

具体实施方式

参考图1，控制阀10被示出，其具有根据本发明某些方面的保持器锁紧螺母12。控制阀10包括确定了入口通道16和出口通道18的阀体14。开口20将入口通道16连接到出口通道18，阀座22插入开口20中并确定一孔口24。阀体14还确定了顶部开口26。

阀盖28用来封闭阀体14的顶部开口26。阀盖28例如通过图1中所示的锤形螺母32可移动地固定到阀体14。阀盖28包括下部30和上部37，下部30延伸穿过顶部开口26并进入阀体14，上部37适合于连接到致动器34的壳体33之上，致动器34具有致动件，例如隔膜35。所述致动器34是本领域公知的，因而在此不对其进行更详细的描述。阀盖28还包括中心孔36，在所述实施方式中，中心孔36是阶梯状的.

关闭件，例如阀塞38，布置在阀体14内，适合于接合阀座22。阀塞38例如通过图1中所示的配合螺纹可拆卸地结合到阀杆40的底端。阀塞38还可以通过销42固定到阀杆40，正如在2002年9月13日所提交的、题目为“带有便于阀内件维护的保持销的控制阀”的共同受让且共同待决的美国专利申请No.60/410,496中更详细描述的那样。阀杆40形成合适尺寸以穿过阀盖中心孔36，阀杆40具有结合到隔膜35的上端。如本领域中普遍了解的，隔膜35的移动引起阀塞38的移动。因而，通过控制存在于致动器壳体33的上腔和/或下腔中的压力，可以控制阀塞38的位置。应该理解，在不背离本发明的情况下，除了图1中所示的隔膜致动器之外，其它类型的致动器也是可以使用的。

密封组件44用于在阀杆40和阀盖28之间的密封。密封组件44优选地包括弹性填料，例如PTFE或石墨合成橡胶，其可以被压挤从而在阀杆40和阀盖28之间建立密封力。提供了弹簧垫圈46和密封件保持器48从而向密封组件44提供压力。在示出的实施例中，阀盖28的下部30具有内螺纹，而保持器48的中间部可以形成有配合的外螺纹。突起部49(图2)形成于密封件保持器48的上端，用来接合弹簧垫圈46。突起部49的外径形成合适尺寸以紧密地配合形成于阀盖下部30中的保持器引导面51。

密封件保持器48可以形成有内孔50，内孔50确定阀塞38的引导面。如图2中最好地示出，内孔50形成合适尺寸以紧密可滑动地接纳阀塞38的外径52。因而，密封件保持器48不仅产生用于密封组件44的压力，而且帮助朝向阀座22引导阀塞38。

密封件保持器48可以拧入阀盖下部30中，以便突起部的上表面将弹簧垫圈46朝着密封组件44驱动。密封件保持器48还可以拧入阀盖28中，直到密封组件44被充分压挤以产生所希望的密封力为止。另外，突起部49的外径和阀盖48的保持器引导面51可以加工成这样的公差，其比用螺纹得到更紧密的控制，从而密封件保持器48更同心地和轴向地与座图22对齐。结果，形成阀塞38的引导面的密封件保持器内孔50与座圈22更好地对齐。

保持器锁紧螺母12用来将密封件保持器48固定到合适位置中。如上面提及的，穿过阀体14的作用流体可以产生振动，该振动足以至少部分地使密封件保持器48从阀盖28松脱。当保持器锁紧螺母12连接到密封件保持器48和密封件保持器48随后连接到阀盖28时，锁紧螺母12对抗着任何振动的力将密封件保持器48固定到位。

如图2和3中最好示出的，锁紧螺母12可以形成为大致上的圆柱形的环状件。锁紧螺母12包括内螺纹54，内螺纹54的尺寸与密封件保持器48的外螺纹配合.外凹口56形成于锁紧螺母12的外表面58中。

在装配过程中，所述锁紧螺母12首先螺纹连接到密封件保持器48。然后，带有所附的锁紧螺母12的密封件保持器48可以螺纹连接到阀盖28，直到锁紧螺母12的上表面接合阀盖28的底面为止。锁紧螺母可以被进一步上紧，以便密封件保持器更牢固地保持到位。通过允许插入冲床、凿子或类似的标准工具，外凹口56便于这种上紧。然后，可以锤击凿子或以别的方式击打凿子来随意地转动锁紧螺母12。

通过允许用例如锤子和凿子等标准工具来上紧锁紧螺母12，外凹口56提供了重要的优点。由于通常用于控制阀中的部件的尺寸，所以锁紧螺母12的代用品，例如六角螺母，需要非标准或专用工具来上紧或松开.此外，通过提供向内延伸的凹口，减小了锁紧螺母所需的阀体14内的空间量。更优选地，锁紧螺母12在阀盖28和密封件保持器48之间的螺纹上使用粘合剂，因为这种粘合剂通常需要热供应来分离螺纹。锁紧螺母12可以由耐腐蚀材料形成，例如金属合金，以抵抗化学侵蚀和腐蚀。另外，在不需要拆开的情况下，锁紧螺母12允许对密封组件44上的压载荷进行精确调节和重新调节。

在图4和5中示出了另一个锁紧螺母的实施例。除了密封件保持器60和锁紧螺母70之外，该实施方式的控制阀的主要部件与前述实施例相同，因而在适用的地方使用了相同的附图标记。

如同前述实施方式中那样，密封件保持器60包括形成于上端以接合弹簧垫圈46的突起部49。突起部49的外径紧密地配合阀盖下部30的保持器引导面51，以改善密封件保持器60和阀盖28的轴向与同心的对齐。密封件保持器60还具有内孔50，其确定了阀塞38的引导面。

密封件保持器60不同于前述实施方式之处在于，其具有形成于中间部的表面周围的第二保持器引导面62。为了下述目的，第二保持器引导面62可以加工成紧公差。

如第一实施方式中那样，锁紧螺母70可以形成为具有内螺纹54的大致圆柱形的环状件，内螺纹54的尺寸与密封件保持器60的外螺纹配合。锁紧螺母70还可以包括外凹口56，外凹口56允许用普通的机械工具上紧锁紧螺母，并减小锁紧螺母所需的阀体14内的空间量.

除了前述内容之外，锁紧螺母70还包括斜切的凸出部72，其与形成于阀盖下部30中的斜切凹入部分74配合。锁紧螺母70还包括向下凸出的圆柱壁76，圆柱壁76具有内引导面78。内引导面78优选地加工成紧公差，其形成合适尺寸以紧密地接纳密封件保持器60的第二保持器引导面62。

在装配过程中，首先将锁紧螺母70拧到密封件保持器60上。然后，将密封件保持器60(带有所附的锁紧螺母70)拧到阀盖下部30中。锁紧螺母70的斜切凸出部72和阀盖下部30的斜面自动使锁紧螺母70定心在阀盖28上。可以将密封件保持器60插入阀盖下部30中，以便通过阀盖保持器引导面5 1接纳突起部49，从而形成第一保持器对齐引导。另外，锁紧螺母70的内引导面78与形成于密封件保持器60的中间部周围的第二保持器引导面62紧密配合，因此确定了第二保持器对齐引导。因而，在两个位置引导密封件保持器60，使保持器与其它阀内件部件更确定和更坚固地对齐。

根据前述内容应该理解，锁紧螺母和密封件保持器形成密封件保持器组件，其改善柱引导式控制阀中的阀内件部件的同心和轴向对齐。经改善的对齐将泄漏减到最小，延长密封件寿命，并将滑动部件的磨损减到最小。

尽管在此描述了在控制阀中采用的实施方式，但应该理解，密封件保持器组件可以用于其它类型的流体压力控制装置中，例如调节器。

前述详细说明仅仅为了清楚理解的目的而给出，不应认为其作出了任何不必要的限制，对本领域技术人员来说，明显可作出改变。

Claims (12)

1. 一种控制阀，其包括：

确定一顶部开口的阀体；

适合于封闭所述阀体的顶部开口的阀盖，该阀盖包括下部并确定一中心孔，所述阀盖的下部包括围绕孔的一部分的向内斜切的凹入部分；

阀杆，其形成合适尺寸以插过所述阀盖中心孔并可在中心孔中滑动；

结合到所述阀杆的阀塞，其适合于在所述阀体中在一打开位置和一关闭位置之间移动；

密封组件，其布置在所述阀盖中心孔的一部分和所述阀杆之间，用于所述阀杆和阀盖之间的密封；

连接到所述阀盖下部附近的密封件保持器，其适合于将所述密封组件保持在阀盖中心孔内和阀杆周围；和

保持器环，所述保持器环的上部包括斜切的凸出部，所述保持器环可调节地结合到所述密封件保持器，其中将所述保持器环上紧在密封件保持器上，使得所述斜切的凸出部和斜切的凹入部分配合，从而使所述密封件保持器与阀盖中心孔中心对齐。

2. 如权利要求1所述的控制阀，其中所述密封件保持器包括外螺纹部分，其适合与所述阀盖的内螺纹下部配合。

3. 如权利要求2所述的控制阀，其中所述保持器环在内部形成有螺纹以与所述密封件保持器的外螺纹部分配合，其中将所述保持器环上紧在密封件保持器上使得所述保持器环压靠在阀盖下表面上，从而将所述密封件保持器固定到位。

4. 如权利要求3所述的控制阀，其中所述保持器环包括多个向内延伸的外凹口，其形成合适尺寸以接纳一工具，该工具用来使所述保持器环在密封件保持器上转动。

5. 如权利要求1所述的控制阀，其中所述保持器环具有一上部，该上部在内部形成有螺纹以与所述密封件保持器的外螺纹部分配合，和其中所述保持器环的下部包括内引导面，其形成合适尺寸以紧密地接纳密封件保持器的外部保持器引导表面，从而给密封件保持器和保持器环定心。

6. 一种控制阀，其包括：

确定一顶部开口的阀体；

适合于封闭所述阀体的顶部开口的阀盖，该阀盖包括下部并确定中心孔以及保持器引导面，所述阀盖包括围绕孔的一部分的向内斜切的凹入部分；

阀杆，其形成合适尺寸以插过所述阀盖中心孔并可在中心孔中滑动；

结合到所述阀杆的阀塞，其适合于在所述阀体中在一打开位置和一关闭位置之间随着阀杆可滑动地移动；

密封组件，其布置在所述阀盖中心孔的一部分和所述阀杆之间，用于所述阀杆和阀盖之间的密封；

连接到所述阀盖下部附近的密封件保持器，其适合于将所述密封组件保持在阀盖中心孔内和阀杆周围，所述密封件保持器包括一突起部，其大小适配在所述保持器引导面中并且与所述保持器引导面邻接，所述密封件保持器包括一外引导面；和

保持器环，其可调节地结合到所述密封件保持器并且接合所述阀盖的下部，以将密封件保持器固定到位，所述保持器环包括一内引导面，其大小可容纳所述密封件保持器的外引导面并且邻接所述密封件保持器的外引导面。

7. 如权利要求6所述的控制阀，其中所述保持器环在内部形成有螺纹以与所述密封件保持器的外螺纹部分配合，其中将所述保持器环上紧在密封件保持器上使得所述保持器环压靠在阀盖的下部，以将所述密封件保持器固定到位。

8. 如权利要求7所述的控制阀，其中所述保持器环包括多个向内延伸的外凹口，其形成合适尺寸以接纳一工具，该工具用来使所述保持器环在密封件保持器上转动。

9. 如权利要求7所述的控制阀，其中所述密封件保持器的外螺纹部分还与所述阀盖的内螺纹下部配合。

10. 一种控制阀，其包括：

确定一顶部开口的阀体；

适合于封闭所述阀体的顶部开口的阀盖，并且限定一中心孔，该阀盖包括下表面和下部，其中所述下部包括一斜切的凹入部分；

阀杆，其形成合适尺寸以插过所述阀盖中心孔并可在中心孔中滑动；

结合到所述阀杆的阀塞，其适合于在所述阀体中在一打开位置和一关闭位置之间随着阀杆可滑动地移动；

密封组件，其布置在所述阀盖中心孔的一部分和所述阀杆之间，用于所述阀杆和阀盖之间的密封；

连接到所述阀盖底端的密封件保持器，其适合于将所述密封组件保持在阀盖中心孔内和阀杆周围；和

保持器环，其具有上部和下部，所述上部包括内螺纹和斜切的凸出部，其中所述内螺纹可调整地连接到所述密封件保持器的外螺纹部分，所述保持器环还包括紧密地接纳所述密封件保持器的外表面的内表面，以使所述密封件保持器与保持器环中心对齐，从而使得所述保持器环上紧在密封件保持器上，提供了保持器环的斜切的凸出部与阀盖的斜切的凹入部分的配合，因此与所述阀盖的下表面配合以使密封件保持器与阀盖中心孔紧固并且居中对齐。

11. 如权利要求10所述的控制阀，其中所述保持器环包括多个向内延伸的外凹口，其形成合适尺寸以接纳一工具，该工具用来使所述保持器环在密封件保持器上转动。

12. 如权利要求10所述的控制阀，其中所述密封件保持器包括外螺纹部分，其适合与所述阀盖的内螺纹下部配合。

Images