CN101095002A - 硼化的阀密封件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制阀，其包括第一构件、第二构件和设置在二者之间的密封件。第一构件限定包含钢材料的第一表面，第二构件限定包含钢材料的第二表面。所述密封件设置在第一表面与第二表面之间，并包含硼化的石墨材料。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是基于共同待审的美国申请No.10/935,067的部分继续申请，并要求对该申请的优先权，上述美国申请于2004年9月7日提交，并被明确合并于此作为引用参考。
技术领域
本发明主要涉及一种用于阀的密封件，更具体地，涉及一种用于阀构件之间的硼化石墨密封件。
背景技术
用于在过程系统中控制高压流体和/或气体流动的控制阀，通常在本领域中是众所周知的。在许多应用中，这类控制阀包含有可移动地设置在阀盒中的大致圆柱形的阀塞。阀盒安装在阀体中，从而置于阀入口与阀出口之间的流动路径中。举例而言，阀盒通常可包括多个孔。在阀塞可置于的第一位置处，阀塞阻塞在阀盒中的所述孔，从而阻止过程流体流经所述阀。可例如使用阀致动器来使所述阀平移，使得阀塞在阀盒中移动到可显露至少一些所述孔的位置，从而允许过程流体流经所述阀。
公知的是，控制阀通常设有一个或多个密封件以防止渗漏。例如，密封件通常设置在阀塞与阀盒之间。此外，密封件通常被设置在阀盒与阀体之间。由于在密封件与其他阀构件之间持续摩擦接触，并由于还存在诸如热和振动的其他环境考虑因素，密封件受到磨损或损坏，由此可能导致密封问题。
因此，对于密封件及其相关构件期待实现新的结构特征。
附图说明
图1是根据本公开教示的一个实施例的具有硼化石墨密封件的闭合阀的剖视图；
图2是图1中阀沿线2-2截取的剖视图；
图3是图1中的硼化石墨密封件的等角视图；
图4是图1中的硼化石墨密封阀的详细的剖视图；
图5是图1中的阀处于完全打开状态下的剖视图；和
图6是图1中的硼化石墨密封阀的详细的剖视图。
具体实施方式
参见各附图并具体参照图1，根据本公开教示而构造的具有硼化石墨密封件的阀，概括图示以附图标记20。在此如图所示，在一个实施例中的阀20包括阀体22、阀盒24、阀塞25、至少一个硼化石墨密封件26、入口通路28、出口通路30、和将入口通路28连接到出口通路30的路径32(见图5)。
如图1所示，阀20的入口通路28被设置接近阀体22的底部，出口通路30被设置在阀体22的侧面。阀20可用于调节从入口通路28到出口通路30的各种流体的流量，所述流体包括但不仅限于蒸汽、热空气、气体、液体、或它们的组合。
阀体22、阀盒24和阀塞25可由诸如低合金钢和碳钢的金属材料制成，并可采用氮化处理来涂覆。阀体22形成有尺寸适于承接阀盒24的孔。如图1和图2所示，阀盒24包括第一孔系列或者说内孔系列38、和第二孔系列或者说外孔系列42，中心腔36流体连通于第一孔系列38与第二孔系列42之间。可替代地，阀盒24可具有单一的孔系列而不设置中心腔。阀壳体22还限定了与出口通路30流体连通的外腔40，用于接收流出外孔系列42的流体。第一孔系列38被设置接近阀盒24的内壁46的底部，而第二孔系列42形成在阀盒24的外壁47中。内壁46限定了尺寸适于承接阀塞25的内表面52。
如图1所示，阀塞25连接到阀杆44，并包括空腔50、平衡通路51、和至少一个硼化石墨密封件26。如图1所示，阀杆44处于阀塞25的顶部并与阀塞25螺纹配合。空腔50形成在阀塞25的底部中，并与平衡通路51流体连通。平衡通路51进一步与上腔53连通，上腔53位于阀塞25上方并由阀盒24的内壁46限定。由于阀塞25被平衡，因此，至少存在两条主渗漏路径：从入口通路28至出口通路30的第一路径，其处于阀盒24的下端与阀塞25之间；和从入口通路28经空腔50、平衡通路51和上腔53至出口通路30的第二路径，其处于阀盒24的上端与阀塞25之间。
至少设置有一个所述硼化石墨密封件26，而在本示例性实施例中，如图1所示，沿着阀塞25的周界设置硼化石墨密封件26，其滑动接合侧壁46的内表面52，以防止经由所述主渗漏路径的渗漏。如图3所示，硼化石墨密封件26具有大致环状的形状且横截面大致呈方形。硼化石墨密封件26包括上表面54、下表面56、内表面58、和外表面60。上表面54和下表面56彼此大致平行取向，并大致垂直于硼化石墨密封件26的中轴线。内表面58和外表面60彼此大致平行取向并大致垂直于上表面54和下表面56，且大致平行于硼化石墨密封件26的中轴线。硼化石墨密封件26具有多种希望的性能或性质，使得密封件26适合用于阀中。例如，硼化石墨密封件26具有良好的耐磨性。因此，硼化石墨密封件26与其他配合材料配合时磨损率极低，而硼化石墨密封件26和其他配合构件的配合表面的磨合形成了紧密配合表面，从而减少了渗漏。而且，硼化石墨在应用范围内不受温度的影响，损耗率极低，且摩擦系数较低。
如图4所示，围绕阀塞25的周界设置有槽62，硼化石墨密封件26均设置在槽62中。更具体地，槽62截断了阀塞25的外表面64，而且槽62的尺寸和形状适于紧固地承接硼化石墨密封件26。
在可替代的或另外的实施例中，如图6所示，阀20可包括置于座环70与阀体22之间的硼化石墨密封件26。在本示例性实施例中，硼化石墨密封件26可设置在阀体22的密封表面80与座环70的密封表面82之间，而更具体地，密封件26的上表面54可接触座环70的密封表面82，而密封件26的下表面56可接触阀体22的密封表面80。这样，密封件26可防止流体流经处于阀盒24与阀体22之间的潜在的第三渗漏路径。
密封件26即使不直接接触阀塞25，也可以承受与阀体22和阀盒24的滑动接合。例如，在工作期间，如果行进通过阀20的流体为蒸汽或其他被加热的介质，则阀20可承受热膨胀。结果，阀20的各个构件，举例而言例如阀体22和阀盒24，会以不同的速率膨胀/收缩，从而导致阀构件相对彼此移动。阀构件会由于材料、构件密度、厚度的不同或其他不同而以不同速率膨胀/收缩。
上述示例性实施例可包括其多种变例，以实现和/或形成另外的或可替代的特征。例如，阀20不必为在此所述的阀，而可为需要或使用密封件的任何类型的阀。例如，阀20可具有不平衡的阀塞，并可以仅具有一条单独的主渗漏路径，在这种情况下可以仅需要一个硼化密封件26。此外，在此所描述的硼化石墨密封件26的形状和尺寸可改变。举例而言，硼化石墨密封件26可具有不同的整体形状，例如，正方形、椭圆形、矩形、三角形或其组合。类似地，硼化石墨密封件26的横截面可为椭圆形、矩形、三角形或其组合。此外，硼化石墨密封件26可设置在阀20的其他构件之间，并可设置在阀座与阀体22和/或阀盒24之间。
在工作中，阀20可在如图1所示的完全关闭的位置与图5所示的完全打开的位置之间移动。在所述完全关闭的位置(图1)，阀塞25接合阀座70以防止来自入口通路28的流体经阀盒24流到出口通路30。随着阀20从关闭位置(图1)移动到打开位置(图5)，密封件26的外表面60将滑动接合阀体22的侧壁46的内表面52。此外，在阀塞25移动期间，一个或多个密封件26可滑动接合第一孔系列38中的至少一部分。结果，在阀盒24相对于阀体22移动期间，密封件26被迫摩擦接合其他阀构件，从而导致密封件26磨损。
虽然本公开描述了具体的实施例，其中，这些实施例仅为说明性的而并非意在限制本发明，不过，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以对所公开的实施例进行改变、增加和删除。
Claims (24)
1、一种控制阀，包括：
限定第一表面的第一构件，该第一表面构件包含钢材料；
限定第二表面的第二构件，该第二表面构件包含钢材料；和
设置在所述第一表面与第二表面之间的密封件，该密封件包含硼化的石墨材料。
2、根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述密封件由所述第一构件承载，并滑动地接合所述第二表面以限制在所述第一表面与第二表面之间的流体流动。
3、根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述第一构件为阀塞。
4、根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述第一构件为阀体。
5、根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述第二构件为座环和阀盒中的一个。
6、根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述第一构件和第二构件由碳钢构成。
7、根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述第一构件和第二构件由低合金钢构成。
8、根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述第一构件和第二构件中的至少一个包括含有氮化物材料的涂层。
9、一种用于控制阀的密封件，包括：
由硼化石墨材料构成的大致圆柱形的主体，所述主体包括：
彼此大致平行取向的上表面和下表面；
彼此基本同心并且大致垂直于所述上表面和下表面的圆柱形内表面和圆柱形外表面，
其中，所述外表面接合第一构件，而所述内表面滑动地接合第二构件。
10、根据权利要求9所述的密封件，其中，所述第一构件为阀盒。
11、根据权利要求9所述的密封件，其中，所述第二构件为座环和塞中的一个。
12、根据权利要求9所述的控制阀，其中，所述第一构件和第二构件由碳钢构成。
13、根据权利要求9所述的控制阀，其中，所述第一构件和第二构件由低合金钢构成。
14、根据权利要求9所述的控制阀，其中，所述第一构件和第二构件中的至少一个包括含有氮化物材料的涂层。
15、根据权利要求9所述的控制阀，其中，所述上表面接合所述第二构件。
16、一种用于控制阀的密封件，包括：
由硼化石墨材料构成的大致圆柱形的主体，所述主体包括：
彼此大致平行取向的上表面和下表面；
彼此基本同心并且大致垂直于所述上表面和下表面的圆柱形内表面和圆柱形外表面，
其中，所述上表面接合第一构件，而所述下表面接合第二构件。
17、根据权利要求16所述的密封件，其中，所述第一构件为阀体。
18、根据权利要求16所述的密封件，其中，所述第二构件为座环和阀塞中的一个。
19、一种将阀密封的方法，包括：
提供由金属构成并具有入口、出口和此二者间路径的阀盒；
提供置于所述阀盒中的阀塞，用于打开和关闭所述路径；和
将至少一个硼化石墨密封件插入于所述阀盒与所述阀塞之间。
20、根据权利要求19所述的将阀密封的方法，进一步包括：将所述阀塞和所述阀盒中的至少一个涂覆以氮化物材料。
21、根据权利要求19所述的将阀密封的方法，进一步包括：由低合金钢来构造所述阀盒和所述阀塞中的至少一个。
22、根据权利要求19所述的将阀密封的方法，进一步包括：由碳钢来构造所述阀盒和所述阀塞中的至少一个。
23、根据权利要求19所述的将阀密封的方法，其中，打开和关闭所述路径这一过程包括：使所述至少一个硼化石墨密封件抵靠所述阀盒并相对于该阀盒滑动接合。
24、根据权利要求19所述的将阀密封的方法，进一步包括：将硼化石墨密封件插入于所述阀盒与所述阀体之间。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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