CN101416035B - 隔离阀密封件 - Google Patents
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Abstract
用于密封孔口的方法和装置，所述孔口提供双腔孔板配件的第一腔和第二腔之间的流体连通。密封组件包括在相对于孔口的打开和关闭位置之间可旋转地移动的封闭构件。次级密封件设置在封闭构件的密封面上的凹进部中。所述凹进部具有由肩部限定的周缘。主密封件设置在形成在所述肩部和所述次级密封件之间的凹槽中。
Description
技术领域
本发明涉及用于密封孔口的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于密封位于双腔孔板配件(dual chamber orifice fitting)的第一和第二腔之间的孔口的方法和装置。
背景技术
在管道操作和其它工业应用中，使用流量计来测量移动通过管段的气体或液体流体流的体积流量。流量计可以是许多不同的形式。一种类型的流量计是包括连接到管段的孔板配件的孔板流量计。孔板配件用作取向和支撑延伸穿过垂直于流体流的方向的管段的孔板。孔板是包括设置在流体流中的圆形开口或孔的薄板。
在操作中，当移动通过管段的流体流到达孔板时，流束被迫通过孔口，由此收缩流束的横截面面积。由于能量的连续和守恒定律，流束的速率随着流体流移动通过所述孔而增加。这种速率增加产生了跨孔板的压力差。所测得的跨孔板的压力差能够用来计算移动通过管段的流体流的体积流量。
双腔孔板配件使孔板能够在不中断移动通过管段的流体流的情况下从配件中移除。在许多设计中，这可以通过在配件中提供两个腔来实现，其中，孔板在一个腔的流体流内且在第二个腔的流体流之外。在两个腔之间设置隔离阀，以便当阀关闭时防止两个腔之间的流体连通，但是当阀打开时，还允许在腔之间通过孔板。
隔离阀可以是通过打开、关闭、或阻塞端口或通道来调节经过管道、管子或经过相关孔口的气体或液体的流束的任何种类的设备。许多隔离阀包括由与诸如齿条和小齿轮的驱动机构接合的阀载体操控的不锈钢阀条或者矩形杆。阀条覆盖下腔和第二腔之间的孔口并且通过弹簧以及通过管道和第一腔中的流束的压力被偏压抵靠孔口。
在许多实例中，在阀条和包围孔口的座之间注入化学或石油基润滑剂。这种润滑剂用作执行沿阀条和座之间的界面的密封。密封的性能取决于润滑剂的动态粘滞度。如果跨所述密封的流束压力差超过润滑剂的动态粘滞度，则润滑剂将被切断并且密封将失败。另外，许多润滑剂易随着时间而退化，这也可以导致密封的泄露和失败。
因此，本发明的实施例致力于用于密封位于孔板配件的第一和第二腔之间的孔口的装置和方法，寻求克服现有技术的这些和其它局限性。
发明内容
本发明的实施例包括用于密封提供双腔孔板配件的第二腔和第一腔之间的流体连通的孔口的方法和装置。阀组件包括在相对于孔口的打开和关闭位置之间可旋转地移动的封闭构件。次级密封件设置在封闭构件的密封面上的凹进部中。凹进部具有由肩部限定的周缘。主密封件设置在形成在肩部和次级密封件之间的凹槽中。
在一些实施例中，双腔孔板配件包括具有设置在其中的第一腔的本体以及联接到所述本体并且具有设置在其中的第二腔的顶部。孔口提供所述本体和所述顶部之间的流体连通。封闭构件在相对于所述孔口的打开和关闭位置之间可旋转地移动。当所述封闭构件处于关闭位置时，所述密封组件越过所述孔口进行密封，所述密封组件包括主密封件和次级密封件。
因此，本发明的实施例包括能够显著增强在双腔孔板配件中使用的阀的密封的特征和优点的组合。当阅读本发明的优选实施例的以下详细说明并且通过参考附图，对本领域的技术人员来说本发明的这些和各种其它特征和优点将显而易见。
附图说明
为了更加详细地理解本发明，参考了附图，其中：
图1是包括根据本发明的实施例构造的密封组件的双腔孔板配件的横截面图；
图2是包括根据本发明的实施例构造的密封组件的封闭构件的局部剖视图；
图3是图2的密封组件的详图；
图4是处于低压密封位置的图2的密封组件的剖视图；以及
图5是处于高压密封位置的图2的密封组件的剖视图。
具体实施方式
在下面的描述中，类似的部件在整个说明书和附图中分别以相同的附图标记标示。图示不必按比例。本发明的某些特点可以夸大比例地或者以一定程度的示意形式示出，并且为了清楚和简明的目的，常规元件的一些细节可不示出。
现在参考图1，双腔孔板配件12包括本体16和顶部18。本体16围绕与管道的内部34流体连通的第一腔20。顶部18围绕第二腔22并且通过连接构件17连接到本体16。孔口30限定将第二腔22连接到第一腔20的开口。阀组件54安装在本体16中并且可以绕铰链销48在关闭位置50和打开位置52之间旋转，以便选择性地关闭孔口30。当密封组件54处于关闭位置50时，密封组件46密封性地接合座26。操作第一驱动件36和第二驱动件38以在配件12中竖直地移动孔板载体32。夹杆螺栓42和夹杆44保持密封杆40与顶部18接合。
图1示出了处于与孔34对齐的测量位置的孔板载体32。为了从配件中移除孔板载体32，必须打开枢转封闭构件24，使得板载体可以通过孔口30移入第二腔22中。一旦枢转封闭构件24打开，第一驱动件36致动以将孔板载体32通过孔口30向上移动进入第二腔22中。一旦孔板载体32完全处于第二腔22中，枢转封闭构件24关闭以将第二腔与孔34和第一腔20隔离。第二腔22中的任何压力然后可以释放，并且通过松脱夹杆螺栓46以及从顶部18移除夹杆44和密封杆40可以从配件12移除孔板载体32。
阀组件54通过致动系统(未示出)在关闭位置50和打开位置52之间移动。当处于关闭位置时，阀组件54通过致动系统压迫向座26，以便压缩阀组件和座之间的密封件46。密封件46的压缩执行跨孔口30的低压密封。随着跨密封件46的压力差的增加，该密封件上的压缩力也同样增加，这增加了密封件的密封能力。
现在参考图2和3，阀组件54包括旋转封闭构件56、铰链销48、密封组件46以及保持板(retainer plate)62。铰链销48从封闭构件56的相对两端突出。封闭构件56还包括凹进部61，封闭构件的周缘由肩部70限定。密封组件46安装在凹进部61中并且形成基本为矩形的周缘，周缘的尺寸为能够完全包围被密封的孔口。密封组件46示出为具有基本为矩形的周缘，但是也可以构造为取决于孔口和座的布置所需的其它形状。
密封组件46包括主密封件58和次级密封件60。主密封件58为将在压缩负载下变形的弹性密封。次级密封件60包括包围相对较薄平板部68的密封凸缘66。平板部68设置在封闭构件56和保持板62之间。紧固件64联接到封闭构件56，以相对于封闭构件固定保持板62和次级密封件60。通常地，主密封件58由适于低压密封应用的弹性材料构成而次级密封件60由有助于支撑主密封件且提供高压密封的较小弹性材料构成。
凹槽72形成在密封凸缘66和封闭构件56的肩部70之间。主密封件58基本设置在凹槽72中。主密封件58的一部分突出于凹槽72以便提供与座26的初始密封界面。凹槽72与基本垂直于封闭构件56的肩部70和具有不平行于肩部的外轮廓的密封凸缘66一起示出。在某些实施例中，肩部70和密封凸缘66可以是倾斜的，这样凹槽72是燕尾槽。在一些实施例中，密封凸缘66可以具有凹入的形状，从而用作牢固地保持主密封件58。在其他实施例中，肩部70和密封凸缘66可以是平行的，使得凹槽72具有矩形横截面。
图4示出了处于低压关闭位置的阀组件54。在所述低压关闭位置中，密封件46从凹槽72突出且与座26接合。在低压和闭合力的情况下，主密封件58在座26和封闭构件56之间被压缩。凹槽72限制主密封件58的膨胀并且与座26形成密封。次级密封件60用作支撑并限制主密封件58的变形并且可以与或者可以不与座26接触。
随着穿过阀组件54的压力差的增加，封闭构件55被推动靠近座26。随着封闭构件55和座26之间的间隙的减小，主密封件58被进一步压缩。随着间隙的减小，次级密封件60还接触且密封地接合座26，如图5所示。在高压负载下，主密封件58和次级密封件60均密封地接合座26。次级密封件60支撑主密封件58，同时保持板62有助于防止次级密封件的毁坏或变形。
主密封件58示出为具有圆形横截面，然而也可以具有任何所需的横截面形状。主密封件58可以由弹性体材料或具有所需特性的任何其它特性材料构成。主密封件58可以为符合凹槽72的所示出的矩形形状的圆形的O形环或者可以模制为具有所需形状。
次级密封件60由比主密封件58弹性小的材料构成，使得次级密封件有助于保持并提供主密封件的增强作用。在某些实施例中，次级密封件60由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合物材料构成。
在此阐述的实施例只是说明性的而非限制本发明的范围或者在此的细节。应当理解，在不脱离本发明的范围或在此公开的本发明的概念的情况下，可以对在此公开的内容进行许多其它改型和改进。由于在这里教导的本发明的概念的范围内可以实施许多改变的和不同的实施例，其中包括此后想到的等同结构或材料，并且由于可以对根据法律要求在此详细描述的实施例进行许多改型，因此，应当理解此处的细节应当被解释为说明性而非限制性含义。
Claims (20)
1.一种阀组件，包括：
封闭构件，所述封闭构件在相对于孔口的打开和关闭位置之间可旋转地移动，所述孔口提供双腔孔板配件的第二和第一腔之间的流体连通；
次级密封件，所述次级密封件设置在所述封闭构件的密封面上的凹进部中，其中，所述凹进部具有由肩部限定的周缘；以及
主密封件，所述主密封件设置在形成在所述肩部和所述次级密封件之间的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述主密封件由弹性材料构成。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其中，所述次级密封件比所述主密封件弹性小。
4.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述主密封件具有圆形横截面。
5.根据权利要求1所述的阀组件，还包括联接到所述封闭构件的保持板，使得所述次级密封件的一部分设置在所述保持板和所述封闭构件之间。
6.根据权利要求5所述的阀组件，其中，所述次级密封件包括：
平板部，所述平板部设置在所述保持板和所述封闭构件之间；以及
密封凸缘，所述密封凸缘沿外边缘设置，其中，所述密封凸缘与所述肩部形成所述凹槽。
7.根据权利要求7所述的阀组件，其中，所述密封凸缘具有不与所述肩部平行的外轮廓。
8.一种双腔孔板配件，包括：
本体，所述本体具有设置在其中的第一腔；
顶部，所述顶部联接到所述本体并具有设置在其中的第二腔；
孔口，所述孔口提供所述本体和所述顶部之间的流体连通；
封闭构件，所述封闭构件在相对于所述孔口的打开和关闭位置之间可旋转地移动；
密封组件，当所述封闭构件处于所述关闭位置时，所述密封组件越过所述孔口进行密封，其中，所述密封组件包括主密封件和次级密封件。
9.根据权利要求8所述的双腔孔板配件，其中，所述主密封件由弹性材料构成。
10.根据权利要求9所述的双腔孔板配件，其中，所述次级密封件比所述主密封件弹性小。
11.根据权利要求8所述的双腔孔板配件，其中，所述次级密封件设置在所述封闭构件的密封面上的凹进部中，其中，所述凹进部具有由肩部限定的周缘。
12.根据权利要求11所述的双腔孔板配件，其中，所述主密封件设置在形成在所述肩部和所述次级密封件之间的凹槽中。
13.根据权利要求11所述的双腔孔板配件，还包括联接到所述封闭构件的保持板，使得所述次级密封件的一部分设置在所述保持板和所述封闭构件之间。
14.根据权利要求13所述的双腔孔板配件，其中，所述次级密封件包括：
平板部，所述平板部设置在所述保持板和所述封闭构件之间；以及
密封凸缘，所述密封凸缘沿外边缘设置，其中，所述密封凸缘与所述肩部形成所述凹槽。
15.根据权利要求14所述的双腔孔板配件，其中，所述密封凸缘具有不与所述肩部平行的外轮廓。
16.一种用于密封孔口的方法，包括：
将封闭构件从打开位置旋转到接触座的关闭位置，其中，在所述关闭位置，所述封闭构件设置为越过孔口，所述孔口提供双腔孔板配件的第二和第一腔之间的流体连通；以及
压缩所述封闭构件和所述座之间的主密封件，以便将所述第二腔与所述第一腔隔离，其中，所述主密封件由次级密封件支撑。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括压缩所述封闭构件和所述座之间的所述次级密封件。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述主密封件由弹性材料构成，并且所述次级密封件比所述主密封件弹性小。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述次级密封件设置在所述封闭构件的密封面上的凹进部中，其中，所述凹进部具有由肩部限定的周缘，并且其中，所述主密封件设置在形成在所述肩部和所述次级密封件之间的凹槽中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，保持板联接到所述封闭构件，使得所述次级密封件的一部分设置在所述保持板和所述封闭构件之间。
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