CN101107466B - 具有高温双向关闭装置的流体流动控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双向关闭能力的球型控制阀。该球阀(20)包括入口(31)、出口(32)、球元件(80)以及密封组件。当关闭所述阀时，偏心安装到轴(90，91)上的球元件旋转以邻接所述密封组件(50)。当被关闭时，包括密封壳体(52)、主密封件(64)和弹性构件的所述密封组件在所述主密封件处接触所述球元件，同时所述弹性构件(70)将所述主密封件偏斜压向所述球元件。所述密封组件进一步包括位于所述主密封件与密封壳体之间并受限于高温密封件的副流路(72)。

Description

具有高温双向关闭装置的流体流动控制阀

相关申请的交叉引用

本申请是于2002年3月19日提交的名称为“具有双向关闭装置的流体流动控制阀”，申请号为No.10/101,139的部分延续申请(CIP)，上述申请出于各种目的而被全文合并于此作为引用参考。

技术领域

本公开涉及流体阀，更具体地，涉及具有高温密封的球型流体阀。

背景技术

球阀广泛应用于众多工艺控制系统的应用中，以控制工艺流体(其可为液体、气体、浆体等)的某些参数。尽管工艺控制系统可以使用控制阀来完全控制流体的压力、液位、PH或其他所需的参数，但控制阀主要控制流体的流速。

通常，球阀可包括流体入口和流体出口，二者通过球元件分开，所述球元件通过围绕固定轴线旋转并邻接一密封组件来控制穿过其中的流体流量。在工作中，所述工艺控制系统，或操作人员采取手动方式控制阀门，旋转球元件紧靠所述密封组件的表面，从而露出流体通路，以使所需流体流过所述入口和出口，从而流过所述球阀。

球阀部件，包括球元件和组件，通常由金属制成；当其用于高压和/或高温应用中时尤其如此。阀在工作过程中，许多部件由于阀的反复和长期循环动作而遭受磨损，尤其是球元件和密封组件，由于在开启和关闭阀的过程中持续摩擦接触而导致磨损。由于磨损而导致的问题包括但不局限于：降低阀部件的使用寿命，在球元件与密封组件之间增加摩擦力，以及在球元件与密封组件之间产生不希望的渗漏。同样，由于摩擦力随着各部件所经历的磨损量的增加而相应增加，阀中的动态性能和控制特性恶化，导致阀门工作低效而且不准确。

过去，已经进行了各种尝试来将偏斜的主密封件合并入密封组件中以纠正上述问题。然而，这已经导致对阀门应用的限制，包括将阀限制为仅具有有限的双向密封能力。而且，由于偏斜的主密封件紧靠球元件而产生的附加的力和压力，因此在球元件与密封组件，特别是与主密封件之间产生了附加的磨损。另外还进行了通过将球元件安装到一凸轮上，使得球元件在开启和关闭阀的初始阶段中随着旋转而与主密封件脱离接合这样的尝试，以纠正上述问题。但这导致了进一步的复杂化，例如在球元件与主密封件之间存留碎片。例如，当通过阀的介质包含例如浆料或颗粒这样的纤维材料时，在关闭阀门的过程中在球元件与主密封件之间可能会残留该纤维材料，从而有效地形成通过阀门的渗漏通路。

因此，仍然需要一种改进的球阀，其具有密封组件和球元件，能够实现流体的双向密封，能够减少在主密封件与球元件之间的磨损，保持良好的动态性能和控制特性，并防止纤维材料或颗粒残留在球元件与主密封件之间。

附图说明

图1是根据本公开的说明而构造的球阀的俯视图；

图2是沿图1中线2-2所截取的图1中球阀的截面图；

图3是沿图1中线3-3所截取的图1中球阀的截面图，其中，以点划线显示当阀处于开启位置时球元件的位置；

图4是图3中一部分的局部放大截面图，其中，图示处于关闭位置的球阀，其包括主密封件、一套两个密封环、弹簧构件和密封壳体；

图4A是图4的详细截面图，图示一密封环；

图5类似于图4，但图示开启的球阀，其包括主密封件、两个密封环、弹簧构件和密封壳体；

图5A是局部截面图，图示处于关闭位置的球阀，其包括主密封件、单个密封环、弹簧构件和密封壳体；

图6是密封组件的可替代实施例的局部放大截面图，图示处于关闭位置的球阀，其包括主密封件、耐高温密封环、弹簧构件和密封壳体；

图6A是密封组件的另一可替代实施例的局部放大截面图，图示处于关闭位置的球阀，其包括主密封件、耐高温密封环、弹簧构件和密封壳体；

图7是密封壳体的俯视图；

图8是沿图7中线8-8所截取的图5A中密封壳体的截面图；

图9是主密封件的截面图；

图10是图9中的主密封件的局部放大截面图；

图11是波弹簧的俯视图；和

图12是图11中的波弹簧的侧视图。

尽管本公开易于实现不同的修改和可替代结构，但其特定说明性实施例已经显示在附图中，并将在下文中详细描述。然而，应理解的是，这并非意在将本发明限制于所公开的特定形式，而是相反，本公开意在涵盖由所附权利要求所限定的本公开的精神和范围内的所有修改、可替代结构以及等同设置。

具体实施方式

现在参见附图并具体参见图1-图3，根据本公开的说明而构造的球阀一般以附图标记20表示。如图中所示，所述球阀20包括：具有在入口31与出口32之间的主流路33的壳体30、密封组件50以及安装在可旋转的轴90和轴91上的球元件80。

壳体30通常具有圆柱形形状，其限定流体穿过其中的主流路33。根据图2中的定向，所述主流路33的出口32设置在所述壳体30的底部，该出口32由一出口法兰38所围绕。在所述壳体30的中部内，一通孔40穿过该壳体30的右壁，一盲孔41开口于该壳体30的内部，孔40和孔41彼此同心并适于分别容纳轴90和轴91。在驱动轴90与所述壳体30的右外壁或“驱动端”之间，设置一密封环压圈42、一套密封环44以及一轴承43a。在从动轴91与所述壳体30的左内壁或“从动端”之间，设置一轴承43b。一轴法兰34定位于所述壳体30的驱动端上并适于与紧固件35接合。现在转向该壳体30的顶部，仍根据图2中的定向，设置有一沉孔39，该沉孔形成所述主流路33的入口31，并适于容纳密封组件50。一入口法兰36围绕着所述入口31，该入口法兰适于紧固到一引入管(未示出)上。在此应注意的是，所述入口法兰36和出口法兰38可整体地或部分地被拆除，而在所述入口31与出口32之间的连接可按照不同的方式实现。

所述密封组件50，如图4-图5A中最佳所示，包括第一密封体，其优选为主密封件64；以及第二密封体，其优选为密封壳体52。如上文中提到的，该密封组件50被设置于所述壳体30的沉孔39中，更具体地，所述密封壳体52的外表面54被固定地插接在所述沉孔39中。在所述密封壳体52的内表面53上(图7和图8)，设有一对环形槽55a和55b，所述环形槽55a和55b分别适于容纳第一密封环60a和第二密封环60b。如图4和图5最佳所示，所述密封组件50进一步包括例如波弹簧这样的弹性构件70，以及主密封件64。该对密封环60a和60b以及弹性构件70将所述主密封件64有效地连接到所述密封壳体52上。所述弹性构件70设置于所述主密封件64(图9和图10)与所述密封壳体52之间，形成该主密封件64朝向所述球元件80的偏斜，通过添加该弹性构件70，在所述主密封件64与所述密封壳体52之间不经意地形成副流路72。所述的一对密封环60a和60b也可设置在所述主密封件64与密封壳体52之间，以形成对于通过所述副流路72的流体的限制。

当所述阀20处于关闭位置时，所述球元件80邻接所述主密封件64(图4)。该球元件80包括一球形表面82以及优选地一V形凹口部83(图1)，使得该阀20能够逐渐地开启和关闭。所述从动轴91和驱动轴90分别穿过孔84a和通孔84b连接到所述球元件80上。

如前面所提到的，轴承43a和43b分别设置在所述壳体30与所述轴90之间以及所述壳体30与所述轴91之间，帮助轴90和轴91对正和旋转。再次根据图2中的定向，所述从动轴91设置在该壳体30从动端的盲孔41内。所述轴承43b接合所述从动轴91并被设置在所述壳体30的从动端与所述球元件80之间，而轴承43a被设置在所述壳体30的驱动端与所述球元件80之间。这样所述驱动轴90通过所述通孔40穿过壳体30的驱动端，并在突出至所述壳体30的外部之前接合所述密封环44以及密封环压圈42。在所述轴90的外端部92处，该轴90可适于与一开启和关闭机构相接合。

在一个示例中，如图3最佳所示，所述球元件80被安装到轴90上，使得该球元件80偏心旋转。例如，所述球元件80具有固有枢转点，该球元件80绕此点旋转使得所述球元件80的球形表面82上的所有点至所述固有枢转点的距离相等。然而，当所述球元件偏心旋转时，在该球元件80的球形表面82上的点至所述固有枢转点的距离不相等，因而是偏心设置的。

这里应注意，如本领域技术人员所知，所述球元件80的偏心可按几种方式实现，这些方式包括但不局限于，相对于所述球元件80的固有枢转点将所述轴90和轴91的中心偏置。类似地，所述球元件80的偏心移动，可通过偏心安装的部件的结合来实现，这样可能会带来另外的益处。例如，通过使所述轴90和轴91的中心相对于所述球元件80的固有枢转点偏置、并使所述轴90和轴91相对于所述阀壳体30偏置而实现的偏心移动，可消除更换所述密封组件50的需要，例如，在所述密封壳体52中形成不同心的通孔，以补偿由于在阀20中的单一偏心运动而形成的所述球元件80的偏置设置。

在图4中，所述球元件80偏心旋转以邻接所述主密封件64，从而在接触点66处形成所述主流路33的流动限制。优选地，如图4和图5所示，当所述球元件80压靠于所述主密封件64时，该主密封件64可通过压缩所述弹性构件70而被移至所述密封壳体52中。为确保所述主密封件64相对于所述球元件80和密封壳体52的正确移动和动作，可在所述主密封件64与密封壳体52之间谨慎地设置一预定的或计算出的间隙71。该间隙71应被谨慎地设置，以确保当该阀20处于关闭位置时所述主密封件64与所述球元件80相接触。一间隙73形成于所述主密封件64与壳体30之间，以与所述间隙71结合，确保该阀20的正确移动和工作。所述间隙73确保当所述阀20开启和关闭时，所述主密封件64在正确的时间与所述壳体30直接接触。例如，如果间隙73太大，则所述主密封件64在该阀20开启和关闭的过程中可能会与所述球元件保持更长的时间的接触，从而导致所述主密封件64与球元件80之间产生不希望的和可避免的摩擦和磨损量。类似地，如果所述间隙73太小，则所述主密封件64在该阀20开启和关闭的过程中可能接触所述壳体的时间过短，有效地阻止所述主密封件64与所述球元件80相接触，从而在该阀20中产生渗漏。

为了设置所述间隙71，所述轴90和轴91以及球元件80，可使用致动器或致动器联动装置(未示出)而被旋转。例如，随着偏心安装的球元件80转向关闭位置，该球元件80可接触所述主密封件64，从而导致所述间隙71变小，而所述球元件80则进一步旋转至完全关闭位置。随着该球元件80的旋转以及所述间隙71逐渐变小，该间隙71可被测量并可随后通过在所述致动器或致动器联动装置上设置止动件而进行设置。

在另一实施例中，所述间隙71可用于确保所述阀20的各部件之间的正确尺寸，并用于验证所述间隙73的尺寸。更具体地，每个部件，以及阀20各部件中的零件的尺寸和公差确保阀20的各部件之间的正确装配。但是，即使在不同部件的制造过程中可以遵守所有尺寸和公差，但公差的累加或累计可造成安装误差或阀20不能正确工作。因此，通过测量所述间隙71并将其设置到可接受的范围和位置，例如可简单地在该间隙71中设置一系列金属计量器，一个处于可接受范围内的高端，而另一个处于可接受范围内的低端，则该阀20可被容易地组装，并始终确保阀20的各部件之间的正确调整和移动。而且，该计算得出的间隙71以及间隙73，可被重复地进行测量、调整和设置。这是因为从阀20的外侧或外表面能够触及该间隙71。因此，不需要拆卸阀20以正确校准所述间隙71。

仍然如图4和图5所示，在所述主密封件64与密封壳体52之间不经意地形成所述副流路72，用以调节所述弹性构件70。为了防止通过该副流路72发生渗漏，优选在所述主密封件64与密封壳体52之间设置两个单向密封环60a和60b，更具体地，所述两个单向密封环60a和60b分别设置在所述密封壳体52的内表面53上的环形槽55a和55b中。优选每个所述密封环60a和60b(图4A)都具有第一支腿61a和第二支腿61b，在所述支腿之间限定流体容纳区域63，该区域适于容纳流体，因而将所述支腿61a与61b倾斜分开以密封所述副流路72。所述密封环60a和60b可由橡胶、塑料或金属材料制成，或由能够正确起作用的任何其他材料制成。该密封环60a和60b还可串联设置，从而当阀20从入口或出口受压时阻止流体流过所述副流路72。然而，应该认识到，两个单向密封环串联设置，是限制流体双向流过所述副流路72的众多方式之一。在其他方案中，例如，所述密封环可并列设置，或该对密封环可被替换为如图5A所示的单独的双向密封环62，该单独的双向密封环62优选被设置于单独的环形槽56中。而且，因为密封环60a和60b被设置于所述密封壳体52与主密封件64之间，所以该主密封件64能够与所述球元件80完全对正。

在所述密封组件50的可替代实施例中，如图6和图6A所示，所述副流路72可通过使用波纹管75而受限。所述波纹管75包括多个起伏、折叠、波纹或变形，根据图6和图6A中的定向，这些起伏、折叠、波纹或变形可使所述波纹管75的上端77和下端79相互基本不受限制地运动。该波纹管75可由耐腐蚀的金属合金制成。适合的合金包括镍/铬合金，例如，国际镍业公司的注册商标为INCONEL的产品，和海恩斯国际有限公司的注册商标为HASTELLOY的产品，以及其他产品。

如图6和图6A所示，在这些实施例中，所述密封壳体52可由两个以上零件构成。例如，如图6所示，所述密封壳体52可包括上密封壳体部分52a和下密封壳体部分52b，所述上密封壳体部分和下密封壳体部分可通过例如焊接来进行连接。一突出部或隆起部85被设置在邻近所述密封壳体52的下端处，并朝向所述阀20的流路33向内延伸。当阀20处于开启位置时，所述隆起部85与一从所述主密封件64向外朝向所述密封壳体52延伸的突出部87相接合，并通过所述弹性构件70为斜靠在所述密封壳体52上的主密封件64提供止动点。此外，所述下密封壳体部分52b可包括第二隆起部89，该第二隆起部从所述下密封壳体部分52b向内延伸，从而在当阀20处于关闭位置时为所述主密封件64提供止动点。

所述波纹管75的上端77与所述密封壳体52相连，而该波纹管75的下端79与所述主密封件64相连，这样就限制了所述副流路72。由于材料的固有性能和设计上的特点，所述波纹管75在不通过该副流路72渗漏的情况下调节所述主密封件64相对于所述密封壳体52的运动，并可补偿来自所述波纹管75任意一侧所承受的流体压力。例如，如果受到通过所述间隙71的流体压力，则所述波纹管75可被压向所述密封壳体52，直到该波纹管部分邻接该密封壳体52，使得该波纹管75最大程度地紧靠所述密封壳体52。类似地，如果受到通过所述间隙73的流体压力，则所述波纹管75可被压向所述主密封件64，直到该波纹管部分邻接该主密封件64，使得该波纹管75最大程度地紧靠所述主密封件64。

在制造所述密封组件50时，如上所述，所述波纹管75、上密封壳体部分52a和下密封壳体部分52b可通过焊接而连接到各自相应的配合对象上。所述连接可按照特定步骤进行以确保正确的连接或优质的连接。例如，所述波纹管75的上端77可首先连接到所述密封壳体52a上，这样可易于触及该波纹管75的上端77。下一步，所述波纹管75的下端79可被连接到所述主密封件64上，其中，通过之后由所述弹性构件70所占据的空间来进行焊接。该弹性构件70现在可被插入，随后所述上、下密封壳体部分52a和52b可实现连接。

在另一示例中，如图6A所示，所述弹性构件70位于相对于所述流路72与所述波纹管75相对的一侧上，从而使得所述主密封件64可呈现更接近管状的外形并减少了在所述球元件80与所述主密封件64之间的渗漏。在此示例中，所述密封壳体52可包括上密封壳体部分52a，中密封壳体部分52c以及下密封壳体部分52b，它们可通过例如焊接而进行连接。在邻近所述中密封壳体部分52c下端处可设置一向下延伸的边缘93，该边缘朝向所述波纹管75延伸。所述边缘93为所述波纹管75的上端77提供一连接点。一扣环95邻近所述弹性构件70设置，以将所述弹性构件70的偏斜力传递给所述主密封件64。

更具体地，所述扣环95可被设置在位于所述主密封件64上部的槽97中，从而将该扣环95相对于所述主密封件64固定。所述弹性构件70设置在所述扣环95与所述上密封壳体部分52a之间，从而提供顶靠所述主密封件64的向下偏斜力。

在制造所述密封组件50时，如上所述，所述连接可以按照特定步骤进行以确保正确的连接或优质的连接。例如，所述波纹管75的上、下端77和79可以在所述上、中和下密封壳体部分52a、52c和52b之前进行连接。

在另一示例中，如图7和图8所示，所述密封壳体52具有偏置的内表面53。如前面所论述的那样，所述主密封件64被可移动地连接到所述密封壳体52上。优选地，所述主密封件64在所述密封壳体52中滑行移动，以使所述主密封件可接触所述球元件80。上文中所提到的由所述密封壳体52的内表面53与该密封壳体52的外表面54的不同心设置而形成的偏置，有助于密封和关闭所述阀20，由此所述内表面53被设置为，当所述球元件80邻接所述主密封件64时，该球元件80与所述内表面53对正。然而，如前面所提到的，使用偏心运动的结合，可使所述球元件80对正所述主密封件64，而不必使所述内表面相对于外表面54偏置或不同心定位。

在工作中，所述球阀20可用于使用不同介质的多种情形中，但在此将被描述为调节包含颗粒的高压流体，所述颗粒包括但不局限于用于纸浆和造纸工业的木质纤维和水淤泥。在使用阀20之前或使用阀20的过程中，例如在检查或常规维护的过程中，所述间隙71可由组装人员或由维修人员测量和设置。该间隙71可被设置以确保不同阀门部件的正确公差，由此保证各阀门部件之间的正确装配，但该间隙71也可在阀20已经处于工作状态后进行测量和设置，以确保阀20能连续正确地工作。

在阀20处于开启位置的情况下，当所述流体通过所述主流路33时，存在着有限数量的限制。一位于所述密封壳体52上的隆起部58限制了所述主密封件64对流体的阻挡。更具体地，随着流体流过阀20，尤其是当流体从所述入口31流向所述出口32时，该隆起部58通过使流体从所述副流路72转向所述主流路33来为该副流路72和所述主密封件64提供保护。例如，随着流体流过阀20，在不存在所述隆起部58的情况下，流体可直接被压入所述副流路72中；而在具有该隆起部58的情况下，流体被设置为不进入该副流路72，并继续通过该阀20。来自所述隆起部58的众多益处之一是，减少该副流路72中的“固体填充”。所述固体填充，如其名称所指示的，在例如浆料和/或颗粒这样的纤维材料在所述副流路72中积聚时产生，由此造成许多问题，包括但不局限于，减少所述主密封件64的移动范围，以及在所述密封组件50中产生摩擦力和不希望出现的力。然而，所述固体填充并不局限于位于所述阀20的间隙71附近的所述副流路72中，而是还可出现在位于所述间隙73附近的所述副流路72中。为防止在所述间隙73和邻近该间隙73的副流路72中积聚纤维材料或颗粒，应基本消除该间隙73。更具体地，当阀20处于开启位置时，所述弹性构件70将推动所述主密封件64压向一突出部81，从而基本上消除了所述间隙73，并阻止流体进入该间隙73以及所述副流路72。

然而，随着阀20关闭，所述球元件80通过围绕所述轴90旋转并逐渐使该球元件80的球形表面82位于所述主流路33中，而缓慢地开始限制通过该主流路33的流体。所述球元件80中的V形凹口83通过形成缓慢渐减关闭的流动限制，使得流经所述主流路33的流体被正确调节，直到该流路33被完全限制。

然而，随着所述球元件80旋转至关闭位置，所述球形表面82仅在接触点66处接触所述密封组件50，直到关闭过程结束。该球元件80旋转至关闭位置并与所述密封组件50相距一段距离。所述球形表面82可在所述球元件80完全限制所述主流路33之前，仅接触所述密封组件50一段计算出的距离。从接触时起，直到阀20处于关闭位置，在所述球元件80与主密封件64之间，该球元件80以及所述球形表面82将与所述主密封件64保持接触。

在上述示例中，通过将所述球元件80偏心地安装到所述轴90和轴91上，可实现该球元件80在不接触所述密封组件50的情况下进行旋转。具体地，所述球元件80的固有枢转点分别通过孔84a和孔84b而相对于轴91和轴90偏置，使得所述轴90和轴91被安装到所述球元件上邻近该球元件80的固有枢转点处，但与所述密封组件50隔开并与所述球元件80枢转至的一侧隔开。此外，所述轴90和轴91也可相对于所述壳体30偏心安装，由此，由于第一偏心动作而导致的所述球元件80的不希望出现的偏置，通过第二偏心动作而被抵消。

这样，应当理解，所述球元件80可相对于所述主密封件64旋转，而同时沿该主密封件64的法线方向移动。其结果是，当所述球元件80移动至关闭位置时，进行处理的介质中的任何颗粒或纤维均在所述球元件80与主密封件64之间被剪断，从而确保完全密封。更具体地，当所述球元件80接触所述主密封件64时，颗粒和/或纤维可能会卡在所述主密封件64与球元件80之间。随着所述球元件80继续关闭，任何颗粒和/或纤维可通过在所述球元件80与主密封件64之间的继续接触而被剪断，使得所述V形凹口83的刀状边缘可进一步协助剪切。

为了确保在所述密封组件50与球元件80之间完全关闭，所述主密封件64被可滑动地连接到所述密封壳体52上，并相对于该球元件80定位，使得当所述球元件80接触所述主密封件64时，该主密封件64通过压缩所述弹性构件70而被移至所述密封壳体52中。

在开启和关闭所述阀20的过程中，所述可移动的主密封件64、壳体30、间隙73以及所述偏心安装的球元件80可相结合，以控制在所述球元件80与主密封件64之间正确的接合角度。在此所描述的接合角度，为所述球元件80的旋转角度，其中，所述球元件80的球形表面82与所述主密封件64相接触。例如，随着所述球元件80向关闭位置旋转，该球形表面82将最终接触所述主密封件64。从该球形表面82接触所述主密封件64时开始，直到该球元件80停止从而关闭阀20，该球元件80所经过的旋转角度即为所述接合角度。类似地，随着所述球元件80从所述关闭位置旋转至开启位置，该球形表面82最终将与所述主密封件64脱离接触。从该球元件80开始旋转时起，直到所述球形表面82与所述主密封件64再次脱离接触，该球元件所经过的旋转角度即为所述接合角度。

通过在所述密封壳体52与主密封件64之间提供适当尺寸的间隙71，所述主密封件64、壳体30、间隙73和球元件80，可相结合以控制正确的接合角度。位于阀20外侧的间隙71，当其被测量和设置时可指示位于阀20中的间隙73的尺寸。所述间隙73的尺寸可确定接合角度的大小，由此，较大的间隙可形成较大的接合角度，而较小的间隙可形成较小的接合角度。例如，当所述球元件80处于关闭位置时，所述主密封件64可被移至所述密封壳体52中，使得所述弹性构件70被压缩，从而使该主密封件64斜靠在所述球元件80上。在此关闭位置，所述间隙73的尺寸可以等于所述球元件移动所述主密封件64的距离大小。随着阀20开启以及所述球元件80开始旋转，该球元件80可能经历的偏心移动可导致该球元件80从所述主密封件64移动离开。在此移动过程中，由于所述弹性构件70将该主密封件64斜压向所述球元件80，因此该主密封件64可与所述球元件80保持接触。更具体地，随着所述球元件80从所述主密封件64返回，所述弹性构件70可解除压力，从而使该主密封件64与所述球元件80保持接触。

所述主密封件64可与所述球元件80保持接触，直到该主密封件64被阻止进一步移向该球元件80。阻止所述主密封件64进一步移向所述球元件80的一种方式是，给所述主密封件64提供止动件，使得所述主密封件64被限制时该球元件80可从所述密封组件进一步退回。构成所述间隙73一侧的所述壳体30，可提供所述止动件。更具体地，如图4中所示，所述壳体30包括突出部81形式的止动件，使得所述主密封件64接触并最大程度地紧靠所述突出部81，从而阻止所述弹性构件70进一步减压并阻止该主密封件64进一步移动并与所述球元件80接触。因此，通过设置突出部81，更具体地，通过设置相对于所述突出部81可调节的主密封件64，可控制和调节该主密封件64与球元件80的相对接合与脱开以及接合角度。

由于增加了所述弹性构件70，因此在所述主密封件64与密封壳体52之间形成了副流路72。在所述主密封件64与密封壳体52之间的副流路72中设置有所述密封环60a和60b。所述密封环60a和60b具有弹性并在径向和轴向均能够扩张和收缩。

所述密封环60a和60b还有助于使所述球元件80与所述主密封件64对正。这是在所述阀20关闭的过程中，当所述球元件80在所述接触点66处接触所述主密封件64时实现的。此时，所述球元件80对所述主密封件64施加力并试图使该主密封件64相对于所述密封壳体52的内表面53移动。所述密封环60a和60b可使所述主密封件沿轴向和径向移动，而始终保持所述球元件80与所述主密封件64对正，从而形成所述主流路33的流动限制。

然而，为了充分利用所述球元件80偏心运动的最大潜力，应当认识到，如前面所提到的，由于偏心的特性，当阀20在关闭位置时，所述主密封件64可能不与所述球元件80对正，而如果所述球元件80围绕着该球元件的固有枢转点旋转则所述主密封件64将与所述球元件80对正。因此，为使所述球元件80可偏心旋转至所述关闭位置，所述密封壳体52的内表面53相对于该密封壳体52的外表面54偏置，使得所述密封壳体52的内表面53与外表面54不同心。

为了确保所述球元件80与所述内表面53完全对正，可以使用对正装置57，例如图3中所示的销。所述对正销57可固定地连接到所述壳体30上，更具体地，该对正销可被压入位于所述入口31周边上的沉孔中，以便旋转所述密封壳体52使该密封壳体52中的沉孔与所述对正销57相接合。相反，如果所述阀20具有双偏心机构，由此两个独立的偏心机构结合成一个运动，则所述内表面53可能不需要与所述密封壳体52的外表面不同心。

当所述球阀20处于关闭位置时，在所述入口31处产生高压力。该压力的增加可迫使所述工艺流体绕过所述主流路的限制并被迫通过所述副流路72。所述密封环60a阻止该流体穿过所述副流路72，该密封环被设置为使得所述密封环支腿61a和61b面对着进入的流体。类似地，所述压力的增加可使所述轴90和轴91开始朝向流动方向变形或弯曲。随着所述轴90和轴91的弯曲，所述球元件80可开始沿着相对于所述密封组件50的法线方向移动。所述弹性构件70随着该球元件80被移动，通过将所述主密封件64向该球元件80偏斜，来阻止在该被移动的球元件80与所述主密封件64之间产生渗漏。随着压力增加，所述轴90和轴91可进一步弯曲，从而进一步增加该球元件80的位移。所述主密封件64将继续斜靠在该球元件80上，直到该主密封件64被挡止或者所述弹性构件70完全解除压缩。然而，所述弹性构件70在高压情况下在与所述主密封件64脱开之前可能不会完全解除压缩。该弹性构件70是由于流体所形成的压向所述主密封件64的压力而可能不会完全解除压缩。因此，所述间隙73可能会足够大以确保所述主密封件64在所述间隙73的下部不会被所述突出部81所阻挡，从而确保即使在高压情况下所述主密封件64与球元件80也能够持续接触。

然而，如前面所提到的，所述高压可能会在所述出口32处形成，这取决于流体流过所述主流路33的方向。如果该主流路33可倒转，则流体将从所述副流路72的另一侧穿过，围绕着所述弹性构件70，并被所述密封环60b所限制而使其不能进一步穿过，所述密封环60b定位为所述密封环支腿61a和61b面向进入的流体。类似地，所述高压流体可使所述轴90和轴91变形或弯曲，从而使所述球元件80朝向所述密封组件和主密封件64移动。同样，所述弹性构件70通过将所述球元件80向所述主密封件64偏斜，来阻止在所述球元件80与主密封件64之间的渗漏。随着压力的增加，由此使所述球元件80进一步弯向所述密封组件50，该主密封件64可最终最大程度地靠在所述密封壳体52上，从而基本上消除了所述间隙71。

前面所作的详细描述仅用于清楚的理解，而不应被认为是限制，因为对于本领域技术人员而言，各种修改是显而易见的。

Claims (13)

1.一种阀，包括：

阀壳体，所述阀壳体具有入口和出口以及连接所述入口和所述出口的流体流路；

球元件，所述球元件被偏心旋转地安装在所述阀壳体中；

主密封件，该主密封件布置在所述流体流路中且被弹性构件偏压朝向所述球元件；

密封壳体，该密封壳体布置在所述主密封件与所述阀壳体之间；和

波纹管，该波纹管布置在所述主密封件与所述密封壳体之间，所述波纹管防止所述主密封件与所述密封壳体之间的流体流动，所述密封壳体包括邻近所述密封壳体的下端设置的第一隆起部以及第二隆起部，所述第一隆起部和所述第二隆起部朝向所述流体流路向内延伸，当所述阀处于开启位置时，所述第一隆起部为所述主密封件提供止动点，当所述阀处于关闭位置时，所述第二隆起部为所述主密封件提供止动点，

其中，偏压后的主密封件被设置在所述流体流路内，并适于在开启和关闭所述阀的过程中与所述球元件接合。

2.根据权利要求1所述的阀，其中所述波纹管在所述球元件处于关闭位置时阻止从所述入口和出口中的至少一个进入的流体以将所述阀密封。

3.根据权利要求2所述的阀，其中所述波纹管在承受通过所述主密封件与所述密封壳体之间的第一间隙的压力时邻接所述主密封件。

4.根据权利要求2所述的阀，其中所述波纹管在承受通过所述主密封件与所述密封壳体之间的第二间隙的压力时邻接所述密封壳体。

5.一种阀，包括：

阀壳体，所述阀壳体具有入口和出口以及连接所述入口和所述出口的流体流路；

球元件，所述球元件被偏心旋转地安装在所述阀壳体中，所述球元件的外表面限定球体的一部分，其中所述球元件的所述外表面上的所有点至所述球元件的固有枢转点的距离不相等；

主密封件，该主密封件布置在所述流体流路中且被偏压朝向所述球元件；

密封壳体，该密封壳体布置在所述主密封件与所述阀壳体之间，间隙形成在所述主密封件与所述密封壳体之间，所述间隙被暴露于所述流体流路中的流体压力，所述密封壳体包括邻近所述密封壳体的下端设置的第一隆起部以及第二隆起部，所述第一隆起部和所述第二隆起部朝向所述流体流路向内延伸，当所述阀处于开启位置时，所述第一隆起部为所述主密封件提供止动点，当所述阀处于关闭位置时，所述第二隆起部为所述主密封件提供止动点；和

副密封件，该副密封件布置在所述主密封件和所述密封壳体之间，所述副密封件防止流体流动通过所述间隙，

其中所述间隙的直接暴露于所述流体压力的一部分被所述密封壳体上的第三隆起部遮挡，所述第三隆起部使来自所述间隙的流体流动转向并使该流体流动进入到所述流体流路，其中所述副密封件基于所述间隙内的流体压力能够被迫使朝向所述主密封件或朝向所述密封壳体。

6.根据权利要求5所述的阀，其中所述副密封件包括波纹管。

7.根据权利要求6所述的阀，其中所述波纹管在承受通过所述间隙的第一端的压力时邻接所述主密封件。

8.根据权利要求6所述的阀，其中所述波纹管在承受通过所述间隙的第二端的压力时邻接所述密封壳体。

9.根据权利要求6所述的阀，其中所述波纹管由耐腐蚀金属合金制成。

10.根据权利要求5所述的阀，其中所述副密封件使所述主密封件对正所述球元件。

11.一种操作阀的方法，包括：

提供具有入口、出口和密封组件的阀体，其中所述密封组件包括主密封件、密封壳体以及波纹管；

将所述波纹管定位在所述主密封件和所述密封壳体之间；

将所述主密封件向一球元件偏斜；

向所述密封壳体提供邻近所述密封壳体的下端设置的第一隆起部以及第二隆起部，所述第一隆起部和所述第二隆起部朝向所述阀的流体流路向内延伸，当所述阀处于开启位置时，所述第一隆起部为所述主密封件提供止动点，当所述阀位于关闭位置时，所述第二隆起部为所述主密封件提供止动点；通过旋转偏心地安装到所述阀体上的所述球元件使其与所述主密封件接合和脱开，来控制通过所述阀的第一流体；和

利用所述波纹管来阻止通过所述密封组件的第二流体。

12.根据权利要求11所述的方法，其中定位所述波纹管的步骤包括：将波纹管的第一端连接到所述密封壳体以及将所述波纹管的第二端连接到所述主密封件。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：限制所述主密封件相对于所述密封壳体的移动。

Images