CN101449088A - 具有整体式阀套的阀组件 - Google Patents

Abstract

一种阀装置，优选地优选地包括外壳，该外壳具有凹口、凸缘面和阀套，该阀套布置在该凹口内。该套优选地包括具有外表面和内表面的环，该内表面限定出围绕中心轴线的通道，所述外和内表面互相径向地隔开以限定出壁。该壁具有第一端部和从该第一端部轴向地间隔开的第二端部，该壁从第一端部到第二端部具有同质的材料属性。优选地，该第一端部限定出用于将该环支撑在该凹口中的唇缘，还限定出包围至少部分第一支撑件的第一腔。该第二端部优选地限定出沿着该外表面的用于配合该凸缘的凸缘部，还限定出包围至少部分第二支撑件的第二腔。

Description

具有整体式阀套的阀组件

技术领域

本发明通常涉及流量控制阀及其结构领域。更明确地，本发明涉及包括弹性体阀套的流量控制阀的内部组件，该套为阀组件和连接提供密封表面。

背景技术

流量控制阀，例如刀型闸阀或管路截流阀，用于控制流体的流量，并能够特别适合应用于易造成磨损和腐蚀的淤泥，例如在钻井、化浆或造纸工业中。本领域已知的闸阀的一种形式包括由两个半部构成的外壳，当这两个半部结合在一起时形成该阀外壳及从中通过的通道。外壳相对的两侧是用于在管线中安装阀的接头。例如，外壳可以用螺栓连接到管的凸缘端。为控制流过阀的流体流量，该阀包括闸，在运行时，该闸在两个阀半部之间转移或活动。每个阀半部限定出用于设置阀套的套凹口。阀套轴向地对齐，以限定出通道，并在阀中提供密封功能。为在凹口中装入阀套，套可以构造为具有脊或唇缘，以符合套凹口的轮廓。当闸处于打开结构以允许流体流过阀时，这两个半部互相密封而基本防止了流体从阀外壳泄漏。当闸处于闭合位置时，套密封抵靠该闸并基本防止聚集在闸上的流体从外壳泄漏出去。一个示例的阀外壳和套组件包括由TYCO FLOW CONTROL生产的GLARKSON KGD WAFER STYLESLURRY KNIFE GATE VALVE，如在题为“Clarkson KGD Wafer Style SlurryKnife Gate Valve2”thru 24”(2005)的TYCO FLOW CONTROL数据表中表示的。其他已知的阀和阀套表示和描述在例如美国专利US4895181和US5730149号中。

阀套不仅在阀闸和相互之间产生密封表面，而且还提供支撑面，用于配合阀外壳的凸缘面或其他结合到阀外壳上的管元件。已知的阀套采用双件结构，其中套具有座部，该座部设置在阀外壳的套凹口内，还具有分离的支撑盘，该支撑盘咬合到座部中，以形成用于与外壳的凸缘面配合的凸缘。该分离的支撑盘通常依照阀外壳将要连接上的管子的尺寸构造。此外，支撑盘通常由很硬的塑料或其他硬的材料制成，以提供连接管可能在其上摩擦的表面。而且，形成支撑盘的材料与阀座部的材料不相似。

由于支撑盘由硬质材料制成，在某些运行条件下，这可能限制其在凸缘面之间提供紧密密封。而且，由于支撑盘由不同于阀座部的材料构成，凸缘及其支撑盘的化学抗性可能不如座部。相应地，凸缘和支撑盘可能易受长期的疲劳的影响，例如破裂或断裂。此外，由于加硬的支撑盘无弹性，支撑盘可能不能经受或弹回凸缘螺栓将阀连接到管组件上引起的过度压缩。还有的已知阀套的设计包括集成的支撑盘部。然而，这些可选的设计不能有效地处理凸缘螺栓处的过度压缩的问题。

发明内容

用于密封具有凹口和凸缘的阀的阀套的优选实施例包括：支撑环，该支撑环布置在第一轴线周围；环形支撑盘，该环形支撑盘布置在第二轴线周围；和环，该环布置在第三轴线周围，并具有在第三轴线周围径向地连续布置的单件壁，以限定出从中通过的通道。该壁优选地包括：座部，该座部限定出该环的第一端面，并沿着该壁具有唇缘，该唇缘用于将该环支撑在该阀的凹口中。该支撑环优选地被包围在座部中，使得支撑环与环共轴，从而径向地支撑该座部。该座部还优选地相对于第三轴线限定出第一半径。该壁还包括凸缘部，该凸缘部限定出该环的第二端面，并且相对于第三轴线具有第二半径，该第二半径大于第一半径，以啮合该阀的凸缘。该环形支撑盘优选的是被包围在凸缘部中，使得支撑盘和该环共轴，从而轴向地支撑该凸缘部。

该凸缘部优选地还限定出至少一个从第三轴线径向地分布的腔，该至少一个腔具有沿着第二端面分布的开口。在优选的实施例中，该腔从该凸缘部轴向地延伸进入该座部中。在另外一个优选的实施例中，凸缘部分具有第一部和沿该第一部径向设置的第二部，该第一部限定出第一厚度以包围该环形支撑盘，而该第二部限定出第二厚度以形成用于密封该阀的凸缘的垫圈。

该凸缘部优选地形成有座部，以使得该环从第一端面到第二端面具有同质的材料属性。更优选地，所述阀套具有整体式结构并还能够由弹性体材料形成。

在阀套的另外一个优选实施例中，该套包括壁，该壁具有第一端部和从该第一端部轴向地间隔开的第二端部，该壁从第一端部到第二端部具有同质的材料属性。该壁优选地包括第一部，其限定出包围至少部分第一支撑件的第一腔，和第二部，其限定出包围至少部分第二支撑件的第二腔。该壁还优选地限定出从该第二部轴向地延伸到该第一部的第三腔。优选地，所述第一和第二腔横穿至少部分第三腔。在另外一个优选实施例中，该套还包括布置在该腔中的销塞。

阀组件的优选实施例包括外壳，该外壳具有凹口和凸缘面以及布置在该凹口内的阀套。该套优选地包括环，该环具有外表面和内表面，该内表面限定出围绕中心轴线的通道，所述外和内表面互相径向地隔开以限定出壁。该壁具有第一端部和从该第一端部轴向地间隔开的第二端部，该壁从第一端部到第二端部具有同质的材料属性。优选地，该第一端部限定出用于将该环支撑在该凹口中的唇缘，还限定出包围至少部分第一支撑件的第一腔。该第二端部优选地限定出沿着该外表面的用于啮合该凸缘的凸缘部，还限定出包围至少部分第二支撑件的第二腔。

另外一个优选实施例提供形成阀套的方法。该方法可以通过如下步骤实现：在模子腔中围绕元件设置第一衬底；与第一衬底轴向地间隔开并围绕该元件设置第二衬底；和将至少部分第一衬底和至少部分第二衬底封装于弹性体材料内，从而形成整体式结构的本体。优选地，围绕元件设置第一衬底的步骤包括围绕该元件设置环形盘，该盘相对于中心轴线径向地延伸。而且，引入弹性体材料的步骤优选地包括对材料进行注模。

附图说明

附图结合在此并构成本说明书的一部分，示例了本发明的实施例，并和上面给出的一般描述和下面给出的具体描述一起，用于解释本发明的特征。应该理解，本发明的优选实施例与后面的权利要求书的叙述一致。

图1-4是具有阀套的阀的平面、侧视和横截面图。

图5是阀套的示例例子。

图5A是图5的阀套的横截面图。

图5B是图5的阀套的横截面详细图。

图5C是用于与阀套一起使用的销塞的示例例子。

图5D是图5C的平面图。

图6是另外一个阀套的示例例子。

图6A是图6的阀套的横截面图。

图6B是图6的阀套的横截面详细图。

图7是在阀套中使用的示例的支撑环。

图8是在阀套中使用的环形盘的示例例子。

图9是用于形成阀套的模子的示例例子。

图9A是图9的模子的横截面图。

图9B是图9的模子的横截面详细图。

具体实施方式

如图1-4所示，提供了示例的阀10，以与下面所述的新型的阀套一起使用。该阀10包括外壳12，该外壳适合于同轴地插入到管道或其他合适的流体导管中。该外壳12包括通过其中的可以与管道轴向对齐的口或通道14，用于使材料流过阀10。如图2所示，阀10优选地通过两个相似的相对的半部形成，每个半部具有限定轴向延伸开口的内表面。每个外壳半部的开口优选地还具有套凹口，用于装入或接纳阀套20，与这里所述的新型阀套一起，用于密封阀10。阀10的实施例表示和描述在美国专利US3945604、4257447、4688597、4895181、5271426、5890700和5370149号中，它们分别作为展示A-G结合到这里，并将它们公开的用于接收阀套的阀的构造的内容完全合并在此作为参考。外壳12的这两个半部互相邻接在一起时，如图3所示，开口同轴地对齐，从而相对的阀套20的端面互相接触，以限定和密封阀的通道14。阀套20优选地具有凸缘部24，该凸缘部向远侧延伸到座部26并在具有唇缘部21的座部端面22终止。该唇缘部21可以包括脊23，该脊构造为符合座部26，并将其固定在阀壳12的套凹口中。组装的阀外壳12的半部结合在一起，使得装入的阀套20的唇缘21互相配合，从而在材料可以从中流过的通道14的周围形成密封。优选地，通道14限定出基本圆形的横截面，尽管其他几何图形也是可以的，例如方形、椭圆形或多边形，假定开口可以合适地装入阀套20以密封阀10的话，如在下面将更加具体地描述的那样。

优选地，外壳12结合有闸16，用于控制材料流过通道14。该闸16具有与通道14保持间隙从而允许材料流过阀10的打开位置，和在通道14内垂直于通道轴线方向以阻止材料从中流过的闭合位置。在从打开位置运行到闭合位置时，闸16构建为在两个阀套20之间转移。如图3和4所示，闸16从打开位置运行到部分闭合位置。在闸16转移到闭合位置时，闸16与处于其每一侧上的每个阀套20的端面22配合，以在阀10周围保持密封。该闸16优选地安装用于进出通道14的往复运动。闸16的下端优选地是锥形的，以提供所示的相对锋利的笔直的刀刃，以利于配合的唇缘21的分隔部定位在相对的阀套20的座部端面22处。为在打开和闭合位置之间运行闸16，闸16还包括驱动器(未示出)，优选地地是气动或液压的缸和活塞杆装置的形式。可选地，驱动器也可以是手轮或用于为闸16提供所需线性运动的电动马达驱动。

阀套20的凸缘部24构造用于支撑外壳12内的阀套20。通过装入到外壳12的凸缘面的凹口中，凸缘部24与外壳12的凸缘面18配合，如在图1的实施例中可以看到的。凸缘部24还构造用于啮合管道元件例如连接到阀10上的管道的凸缘面。

发明人公开了新的阀套20’，如在图5中可以看到的，在整体式结构中结合有凸缘部24’和座部26’，从而提供单件阀套20’以与新的或现有的阀10一起使用。阀套20’优选地由弹性材料制成，以允许座部26’对于闸16施加的压力弹性地回复，还使凸缘部24’能够在凸缘螺栓或其他将阀10保持在管道组件中的连接装置施加的压力下回复。

阀套20’通常是圆环面或其他环形体，其具有用于配合阀外壳12的外表面28’和限定具有中心轴线A-A从中通过的通道14’的内表面30’。沿着凸缘部24’的外表面28’限定了到中心轴线A-A的径向距离，该距离优选地大于沿着座部26’的外表面28’相对于中心轴线A-A限定的径向距离。图5A所示的是阀20’的横截面图。外和内表面28’、30’限定了环形壁32’，该环形壁优选地径向隔开并围绕通道14’的中心轴线A-A，以形成阀套20’的本体。由于套20’优选地是整体式结构，壁32’，如在图5B中更加详细地看到的，具有最接近的第一端部，该第一端部包括具有凸缘端面19’的凸缘部24’。壁32’轴向延伸到座部26’并终止在具有座部端面22’的远侧的第二端部。由于套20’是整体式结构，壁32’优选地具有从凸缘端面19’延伸到座部端面22’的同质材料属性。

壁32’沿着座部26’的外表面28’优选地构造为与已知阀套中座部26的外表面基本相类似，如上所述，从而能够插入到现有的阀10中。更明确地，座部26’优选地包括位于阀套端部的唇缘部21’，以配合阀外壳12内的内部槽，以将阀套安装到外壳12的阀套凹口中，并便于与相对的阀套或闸16的密封配合。唇缘部21优选地包括沿着座部26’布置的锁合筋或脊23’。该脊23’优选地位于靠近阀套20’整个轴向长度L的中点处，更明确地，在从凸缘端面19’测量的L的约53％处。脊23’优选地还限定出壁32’沿着座部26的径向最外部，而且优选地构造用于配合外壳12内的凹口以支撑其中的阀套20’。该脊23’可以构造为当阀10没有安装到管道组件时防止套20’从外壳12掉下来。该脊23’还可以防止可能进入到阀套20’和外壳12之间的淤泥或其他材料的积累。

在脊23’的远侧，唇缘部21’朝向中心轴线A-A径向地成锥形。优选地，该径向锥形具有第一锥形部25’和第二锥形部27’。第一锥形部25’限定了相对于平行于通道14’的中心轴线的线所成的第一角度α，而第二锥形部27’限定了相对于垂直于通道14’的中心轴线的角度所成的第二角度β。优选地，第一角度α为约5度(5°)到约15度(15°)，更优选地，为约10度(10°)。第二角度β优选地为约15度(15°)到约25度(25°)，更优选地，为约21到23度(21°-23°)。

外表面28’优选地限定出与壁32’的内表面连续的过渡以进一步限定唇缘部21’。更明确地，第二锥形部27’延伸至内表面30’的第一弯曲部34’。该弯曲部34’优选地相对于通道14’凸出，以限定弯曲的表面，用于配合阀10中相对的套20’的唇缘部21’或流控闸16。该凸出的弯曲部限定的曲率半径从约0.15英寸到约0.25英寸，更优选地为约0.19英寸。

在阀套20’的优选实施例中，内表面30’可以包括与弯曲部34’在轴向上连续的另外的弯曲部，以限定出便于材料流过阀套20’并抑制紊流和/或材料积累的表面。优选地，内表面30’包括连续地与第一弯曲面34’相连的第二弯曲面36’和第三弯曲面38’，从而限定出沿着内表面30’的槽。这些弯曲面可以构建为相对于通道14’以便于材料流过的曲率半径凹进或凸出。优选地，第二弯曲面36’是凹进的，限定的曲率半径为从约0.75英寸到约1.25英寸，更优选地为约1英寸。第三弯曲面38’优选地是凸出的，限定的曲率半径为从约0.25英寸到约0.5英寸，更优选地为约0.375英寸。连续的弯曲面36’、38’沿着内表面30’、优选地是在座部26’的周向上限定了径向槽，这能够便于材料流过通道14’，并使材料在套20’里的积累最小化。

如图6、6A和6B所示，在阀套20”的可选的实施例中，内表面30”可以包括连续地与第一弯曲面34”相连的第二弯曲面36”、第三弯曲面38”和第四弯曲面40”，从而限定出沿着内表面30”的可选的槽。优选地，第二弯曲面36”是凸出的，限定的曲率半径为从约0.30英寸到约0.45英寸，更优选地为约0.375英寸。第三弯曲面38”优选地是凹进的，限定的曲率半径为从约0.625英寸到约0.7英寸，更优选地为约0.641英寸。发明人已经发现，在第三弯曲面38”处的优选的曲率半径可以在闸16的循环过程中减少来自阀10的净化，因为弯曲面38”可以促进套20”中的回复效果。第四弯曲面40”优选地是凹进的，限定的曲率半径为从约0.30英寸到约0.45英寸，更优选地为约0.375英寸。这些连续的弯曲面36”、38”和40”沿着内表面30”、优选地是在座部26”的周向上限定了径向槽，这能够便于材料流过通道14’，并使材料在套20”里的积累最小化。

壁32’的内和外表面28’、30’优选地围绕通道14’的中心轴线A-A限定出连续的轮廓。该周向上的连续轮廓允许阀套20’插入阀外壳12而无需考虑套20’的径向定位。可选地，或者是外表面28’或者是内表面30’，可以限定出部分围绕通道14’的中心轴线的第一轮廓和不同于第一轮廓的第二轮廓，该第二轮廓部分围绕通道14’的剩余部。例如，内表面的弯曲面36’、38’可以围绕中心轴线A-A约180°，从而沿着内表面30’限定出基本为半圆形的槽。

当内表面30’的轮廓包括一个或多个围绕通道14’的中心轴线A-A的弯曲面时，通道14’的直径可以在沿着中心轴线的方向上改变。由内表面30’限定的一个或多个直径限定了阀10’的公称阀尺寸。例如，在内表面30’限定凸缘端面19’处的输入直径为约6英寸(6in.)、在套座端面22’处的输出直径为约6英寸(6in.)、在它们之间的内部槽为约5.75英寸时，阀套20’和阀10的公称尺寸为6英寸。

位于壁32’的内、外表面28’、30’之间的是腔33’，例如从图5B可以看到的。该腔33’位于座部26’里面，优选地位于唇缘部21’里面，并且优选地位于脊23’的远侧。此外，腔33’在径向上比内表面30’更靠近外表面28’。其中尺寸T为外表面28’和内表面30’之间的径向距离，对于阀套20’的所有公称尺寸，腔33’和外表面28’之间的径向间距t发现为厚度T的约11.5％。此外，凸缘端面19’到座部端面22’的轴向距离是长度L，从凸缘端面19’到腔33’的横截面的约中心点的轴向距离x约为长度L的65％。

腔33’构建为在座部26’中容纳或更优选地嵌入衬底或刚性元件，以提供径向阻力，以对抗例如闸16在打开和闭合位置之间时，闸16施加到阀套20’上的剪切力。优选地，腔33’在通道14’的中心轴线A-A周围是连续的，从而限定出具有基本为圆形的横截面的环，用于容纳管状环形的衬底。可选地，腔33’可以在平面图或横截面中具有任何其他的几何形状，例如矩形或其他多边形，用于容纳相应形状的衬底。还可选的是，多个腔可以围绕通道14’的中心轴线A-A布置在座部26’内，以各自容纳多个刚性元件。

腔33’优选地是基本为环形的，用于嵌入如图7所示的刚性环100。该刚性环100优选地由软钢制成，然而其他的钢、合金和或组分也可以用于提供证明有足够径向强度的环。腔33’的位置规定了刚性环100的位置。已经发现，刚性环的特殊的构造和位置带来两个基本优点：(1)环100径向支撑脊23并防止柔软的套材料在循环过程中跟随闸16；和(2)刚性环100能够便利安装在阀外壳12中的相对的套20’的对齐。当阀10的闸16向下运行进入到闭合位置时，由于环被可压缩的套材料相对包围着设置，刚性环100起到一些作为支点的作用，以释放相对阀套20’的唇缘21’之间的一些密封压缩，从而盘的锥形的下刀刃可以更容易地脱离唇缘。在这样动作时，套进入包围着闸的空间，并且这个动作将套材料从唇缘21的区域拉回。这进而减小了向下运行的闸—该闸可滑动地引导在座部端面22’之间—和相对的唇缘21’之间的摩擦。相应地，刚性环100提供良好的平滑效果，减小相对的套20’和闸16之间的摩擦滑动接触。

壁32’的内和外表面28’、30’起始自凸缘端面19’。该凸缘端面19’优选地基本垂直于中心轴线A-A，用于与管道组件中另外的管道元件的凸缘面配合。再参见图5B，凸缘端面19’包括外周15’和内周13’，从而为中心通道14’限定开口。凸缘面19’限定出优选地是圆形或环形的平面表面，其中内和外周13’、15’基本为圆形，并各自限定出内径ID和外径OD，它们的中心点与通道14’的中心轴线共线。可选地，内和外周13’、15’可以是任何几何形状的，例如矩形或多边形，假定凸缘端面19’能够与阀外壳12的凸缘面配合，且材料能够流过阀套20的通道14’。

内和外表面28’、30’从凸缘端面19’轴向延伸以限定凸缘部24’。沿着凸缘部24’的外表面28’优选地限定出第一支架42’，并优选地进一步限定出第二支架44’。第一支架42’限定了在阀套20’的整体式结构中从凸缘部24’到座部26’的转变，还限定了凸缘部24’的轴向厚度，以与外壳12的凸缘面的凹口或其他表面配合。

第二支架44’限定了凸缘部24’的轴向厚度，该厚度与由第一支架42’限定的轴向厚度不同，并且优选地比后者小。该第二支架44’优选地围绕第一支架，从而进一步限定出凸缘部24’的垫圈部11’。该垫圈部11’优选地具有这样的轴向厚度，使得为管道组件中的阀10提供足够的密封，进而排除了对分离的垫圈材料的需要。相应地，该垫圈部11’优选地构造为使得凸缘部24’能够与外壳12的螺栓孔样式径向对齐。这样，该垫圈部11’优选地包括一个或多个径向布置的扇形或孔17’，如图5所示，用于跟随外壳12的螺栓孔样式。该垫圈部11’可以在阀10和相邻的管道元件之间提供密封，从而排除了对分离的垫圈材料的需要。而且，该垫圈部11’可以独立于阀将要结合到其上的管的管尺寸而构造。发明人已经发现，在对管道组件中的阀10和套20’的5000个循环的测试中，当在凸缘螺栓处施加最小的35-40ft-lbs的转矩时，获得了完全的密封。而设计有支撑盘的采用两片套的已知的阀套可能需要差不多100-125ft-lbs的转矩才能产生足够的密封。

在阀10结合到另外的元件上时，为防止阀套20’的凸缘部24’过度挤压，凸缘部24’构造为限定有另外一个腔46’，例如如图5B中所看到的。腔46’优选地布置在内表面30’和外表面28’之间，从而完全包围在壁32’里面。更优选地，腔46’位于靠近第一支架42’处，从而在安装阀套20’时，腔46’位于外壳12的凸缘面18的凹口里面。腔46’优选地轴向延伸到靠近第一支架44’的点处，从而腔46’完全位于套20’的凸缘部24’内。

腔46’构造为容纳或更优选地包围凸缘部24’内的衬底，以提供增强刚性的元件，由此提供轴向支撑和/或压缩阻力，例如，对抗由结合阀10给管道组件的凸缘螺栓施加的压缩力。优选地，腔46’在通道14’的中心轴线周围是连续的，从而限定了用于容纳环状衬底的环。可选地，腔46’可以是任何其他几何形状，例如矩形或多边形，以用于容纳相应形状的衬底。还可选地，在中心轴线周围和凸缘部24’里面径向分布着的多个腔可以提供用于容纳多个增强刚性的元件。

腔46’优选地是基本为环形的，并具有矩形横截面，用于包围如图8所示的环形衬底或盘200。该盘200限定出内径和外径，每个的尺寸优选地使得盘200可以完全地容纳在阀套20’的腔46’内。在一个例子中，阀套20’构造用于公称6英寸的阀，优选地，盘200具有约8英寸的外径和约6英寸、更优选地为6.3英寸的内径，及约十六分之三英寸(3/16in.)的均匀厚度。盘200优选地由钢，例如HRMS ASTM 36、不锈钢或其他合适的钢制成。可选地，盘200可以由任何其他能够为阀套20’的凸缘部24’提供压缩强度和轴向支撑的材料制成。

再参见图5，阀套20’的凸缘端面19’可以包括一个或多个从中心轴线径向间隔开的开口50’。优选地，开口50’基本为圆形，但是也可以是其他形状，例如矩形或其他多边形。如图5B所示，壁32’还限定出至少一个轴向延伸的第三腔52’，该第三腔52’布置在外和内表面28’、30’之间并与开口50’连通。第三腔52’优选地基本成圆柱形，具有沿着中心轴线—该中心轴线优选地平行于中心轴线A-A并从中心轴线A-A径向间隔开—的圆形横截面区域。腔52’从凸缘端面19’向远侧延伸，并优选地从凸缘部24’延伸到座部26’中，终止在接近座部端面22’处。其中第一和第二腔33’、46’连续地围绕着通道14的中心轴线A-A，而第三腔52’优选地与第一和第二腔33’、46’连通。

阀套20’可以包括多个腔52’，每个腔52’具有开口50’，这些开口50’等径向间隔地围绕中心轴线A-A分布。例如，如图6所示，套20”可以具有以约22.5°间隔开的十六个腔52”，或者可选地，套20’可以具有四个腔52’，如图5所示，每个间隔约90°。优选地，腔的数目最小化，从而使套20’限定出腔52’的端部周围的应力集中最小。如同已知的阀一样，腔52’的数目可以随着阀的公称尺寸而改变。可选地，可以提供腔52’的总体积和套20’的总体积之间的关系，而无需考虑阀的尺寸。

可以提供销塞60，例如如图5C所示，用于插入到一个或多个腔52’中，以为套20’提供额外的支撑，并进一步减小任何应力集中的出现或影响。更优选地，每个腔52’基本填充有销塞60。销塞60优选地为圆柱形轴向延伸的元件，其具有底端61’，底端的尺寸为基本填满凸缘端面19’的开口50’的横截面区域。该销塞60还包括用于将其置于腔52’之中的插入端62。该插入端62的尺寸优选地使得销塞60在轴向上成锥形，从底端61变窄。而且，插入端62优选地在轴向上从底端61间隔开，使得销60基本填满腔52’。优选地，销60没有轴向延伸进入到壁32’的第一腔33’中。该插入端62还可以包括延伸部63，从而轴向延伸并完全填满腔52而避免横穿第一腔33’。优选地，延伸部63限定出半圆形的横截面，如图5D所示，以基本填满腔52’位于第一腔33’和壁32’之间的部分，并从而构成腔33’。销60优选地由橡胶材料制成，并且还可以由基本类似于阀体20’的壁32’的材料制成。相应地，销60优选地具有类似于壁32’的硬度，或者也可以比壁32’更硬或更软。还可选地，销60’可以由塑料、弹性闭孔泡沫或任何其他能够形成销60并能够支撑套20的材料制成。

如同注意到的，阀套20’是用于插入到阀外壳12中的整体式的或单件结构。优选地，阀套20’通过模制方法制成，该方法包括转移或压榨成型，更优选地包括注模。为形成该阀套20’，增强刚度的元件环100和盘200布置在模子300中并将弹性体材料注入其中。该材料允许烘焙并开始形成阀套20’。

图9所示的是用于形成阀套20的模子300的平面图。该模子300，如在图9A的横截面中可见，包括：限定出具有中心轴线的腔302的内表面，沿着中心轴线轴向延伸通过腔302的中心或核心件304，和至少一个与腔302连通的输入口305，该输入口用于将弹性体材料注入腔302以通过转移或压榨成型和更优选地通过注模形成阀套本体20’。模子300的内表面优选地是圆柱形的，中心件304优选地也是圆柱形的，从而腔302基本为环形或圆环形。模子300的内表面和中心件304限定为使得在阀套形成过程中各自限定出阀套20’的外表面30’和内表面28’。更明确地，模子300的内表面和中心件304限定为使得限定出如上所述的凸缘部24’的外和内表面和阀套20’的座部26’。如图9B所示，限定出腔302的模子300的内表面限定出了套20’的壁32’的轮廓。

模子300’优选地包括轴向上结合在一起并沿着中心轴线对齐的底盘306、中心盘308和顶盘310，从而形成模子300的内表面并限定出腔302。中心件304可以结合到模子300上并引入到腔302中，或更优选地与形成在底盘306上的中心凹口配合。

为形成阀套20’，在被弹性体材料封装之前，将增强刚性的元件或衬底布置在腔302内。更明确地，环100设置在腔302的将形成座部26’的部分中，并且环形盘200设置在腔302的将形成凸缘部24’的部分中。为在腔302中设置环100和环形盘200，模子300包括围绕中心件304径向布置的一个或多个定位销312。优选地，足够数量的定位销312围绕中心件304径向布置，从而包围中心件304。基盘314与底盘306配合，从而使得定位销312与基盘306的销孔对齐并插入销孔，并环绕地布置在中心件304的周围。

定位销312优选地是基本为圆柱形的元件，每个平行于中心件304轴向延伸。定位销312的尺寸和结构在于配合环形盘304，从而在腔302的成形为阀套20’的凸缘部24’的部分内轴向地和径向地布置环形盘304。参见图8，环形盘200优选地限定出一个或多个孔210。孔210基本为圆形，以与定位销312相应地配合。定位销312和孔210可以限定出任何形状，前提是盘200和定位销312能够互相配合。在形成套20’时，环形盘200与一个或多个可得到的定位销312对齐，从而使得任何可得到的定位销312插入到可得到的孔210中。由于定位销312优选地围绕着模子的中心件304，环形盘200相应地以中心件304为中心并围绕着中心件304。

定位销312还优选地构造用于在中心件304周围并在阀套20’的座部内径向地定位环100。如图9B所示，定位销312优选地包括在其一端的槽口313，该槽口位于腔302内形成阀套20’的座部26’的地方。该槽口313优选地形成直角，该直角具有平行于模子300的中心轴线的垂直面和垂直于中心轴线的水平面。在形成阀套20’时，环100置于定位销312之上。环100形成合适的尺寸并且构造成接合槽口313的竖直面和水平面，从而使环100与中心件304中心地对齐并围绕中心件。

模子300优选地还构造为使环100和环形盘200各自在座部26’和凸缘部24’内合适地轴向对齐。为方便环100和环形盘200合适的轴向布置，基盘314优选地包括与底盘306配合的弹簧(未示出)。所述弹簧允许定位销312在成型过程中相对于模子300的剩余部轴向移动。在注模阀套20’的优选方法中，装配的模子300，其中环100和环形盘200设置在腔302中，如上所述，是挤压着设置的，其压缩基盘314的弹簧并相对于腔302轴向移动定位销312。定位销312的轴向移动使得环100和环形盘200在腔302内合适地在轴向设置，从而弹性体材料注入模子300中，环100和环形盘200各自合适地包围在阀套20’的座部26’和凸缘部24’中。

阀套20’形成为使得环100和环形盘200都完全包围在弹性体材料中。优选地，模子300的输入口305位于顶盘310上，从而弹性体材料等径向地注入到模子300中。更明确地，输入口305优选地与模子300的中心轴线对齐，从而弹性体材料在中心件304周围360°基本均匀地分布。

为便于衬底元件100、200的包敷，环100和环形盘可以构造为在整个模子中分布弹性体材料。例如，再参见图8，环形盘200可以包括分布在销配合孔210之间的一个或多个孔212。孔212优选地是三角形的，以便于弹性体材料在环形盘200周围和整个腔302中的流动。更明确地，孔212为环形盘200提供更大的表面区域，在这些区域上进入腔302的弹性体材料可以被引导并封装。

尽管模子300可以构造用于压缩或转移模制方法，发明人已经发现，在注模方法中采用模子300可以比通过转移或压榨模制形成套减少超过90％的时间。例如，在压榨或转移模制方法中，形成公称6英寸的阀套20’可能花费约45到约50分钟，同样的阀套20’采用模子300注模可能只需要约4到5分钟。接着将弹性体材料注入到模子300中并在一段合适的时间后，阀套20’模制并形成为所述的单件结构。然后该模制的阀套20’从模子移出。定位销312从弹性体材料中分开，从而限定出凸缘部24’中的开口50’和在壁32’中轴向延伸的腔52’。完全包敷着留在阀套20’中的是环100和环形盘200。

应用于模制阀套20’的精整方法旨在为阀套20’在阀10中的使用作准备。所述优选的注模方法可能在套20’的通道14’中遗留下弹性体材料。这些多余的材料被合适地移除，套20’的内表面30’得以处理，从而通道14’具有光滑的表面，材料可以从该表面上流过。任何合适的弹性体材料可以用于形成阀套，例如天然橡胶，只要材料能够在模制方法中采用。优选地，在形成套中使用的材料这样选择，使其很好地适合于阀10应用的环境。相应地，依赖于使用的实际，形成套20’的合适的弹性体材料包括但是不限于：纯胶胶料、EPDM-HTP、Nitrile和Nitrile-HTP、Hypalon和Fluoroelastomer。而且，由于套20’优选地由同质材料构成，阀套20’倾向于基本上整体地具有相同的化学抗性。

尽管本发明通过参考一定的实施例得以公开，在不脱离如在后面的权利要求书中限定出的本发明范围的情况下，对所述实施例的众多的变形、变换和改变都是可能的。相应地，本发明不旨在限定于上述实施例中，而是覆盖由下面的权利要求书的语言及其等价体所限定的整个范围。

Claims (38)

1、一种用于密封具有凹口和凸缘的阀的阀套，该阀套包括：

支撑环，该支撑环布置在第一轴线周围；

环形支撑盘，该环形支撑盘布置在第二轴线周围；和

环，该环布置在第三轴线周围，并具有在第三轴线周围径向地连续布置的单件壁，以限定出从中通过的通道，该壁具有

座部，该座部限定出该环的第一端面，并沿着该壁具有唇缘，所述唇缘用于将环支撑在阀的凹口中，该支撑环封装在座部中，使得第一轴线和第三轴线共轴，从而径向地支撑该座部，该座部限定出相对于第三轴线的第一半径；和

凸缘部，该凸缘部限定出该环的第二端面和相对于第三轴线的第二半径，该第二半径大于第一半径，以啮合到该阀的凸缘上，该环形支撑盘封装在凸缘部中，使得第二轴线和第三轴线共轴，从而轴向地支撑该凸缘部，该凸缘部还限定出至少一个从第三轴线径向地设置的腔，该至少一个腔具有沿着第二端面设置的开口，该凸缘部形成有座部，以使得该环从第一端面到第二端面具有同质的材料属性。

2、根据权利要求1所述的阀套，其中所述至少一个腔从该凸缘部轴向延伸进入该座部中。

3、根据权利要求1所述的阀套，其中所述环具有整体式结构。

4、根据权利要求3所述的阀套，其中所述环由弹性体材料形成。

5、根据权利要求1所述的阀套，其中所述支撑环从该环形支撑盘轴向地间隔开。

6、根据权利要求1所述的阀套，其中所述环形支撑盘沿着中心轴线限定出至少一个孔。

7、根据权利要求6所述的阀套，其中所述至少一个腔与所述孔共轴地对齐。

8、根据权利要求7所述的阀套，其中所述孔和所述至少一个腔的横截面基本为圆形。

9、根据权利要求6所述的阀套，其中所述孔的横截面基本为三角形。

10、根据权利要求1所述的阀套，其中所述环形支撑盘限定出多个围绕着该盘的中心轴线径向布置的孔。

11、根据权利要求10所述的阀套，其中所述多个孔包括多个圆形孔和多个三角形孔，所述圆形和三角形孔围绕该第二轴线交替地布置。

12、根据权利要求1所述的阀套，其中所述凸缘部具有围绕该第一轴线径向地布置的第一部和第二部，该第一部限定出第一厚度并包围该环形支撑盘，而该第二部限定出第二厚度以形成用于密封该阀的凸缘的垫圈。

13、根据权利要求1所述的阀套，其中所述凸缘部限定出该环的外表面和内表面，凸缘部的该外表面限定出相对于第三轴线可变的半径，而凸缘部的内表面限定出相对于第三轴线恒定的半径。

14、根据权利要求1所述的阀套，其中所述座部的至少一部分限定出该环的外表面和内表面，该内表面限定出相对于该环的中心轴线凹进的轮廓，而该外表面的一部分朝向该环的中心轴线径向地成锥形。

15、一种用于密封具有凹口和凸缘的阀的阀套，该阀套包括：

环，该环具有外表面和内表面，该内表面限定出围绕中心轴线从中通过的通道，该外表面和内表面互相径向地间隔开以限定出壁；

该壁具有第一端部和与该第一端部轴向地间隔开的第二端部，该壁从第一端部到第二端部具有同质的材料属性；

该第一端部限定出用于将该环支撑在该阀的凹口中的唇缘，还限定出包围至少部分第一支撑件的第一腔；

该第二端部沿着该外表面的限定出用于接合该阀的凸缘的凸缘部，还限定出包围至少部分第二支撑件的第二腔。

16、根据权利要求15所述的阀套，其中所述第一部限定出用于啮合布置在该阀中的另外一个阀套的第一端面，并且其中所述第二部限定出用于啮合结合到该阀上的凸缘表面的第二端面，，所述环为从第二端面到第一端面的整体式结构。

17、根据权利要求15所述的阀套，其中所述第一端部的外表面朝向该中心轴线径向地成锥形。

18、根据权利要求15所述的阀套，其中所述内表面包括曲率半径。

19、根据权利要求18所述的阀套，其中所述曲率半径在该中心轴线周围是连续的，以限定出穿过该环的通道的流通表面。

20、根据权利要求18所述的阀套，其中所述曲率半径相对于该中心轴线是凹进的。

21、根据权利要求18所述的阀套，其中所述曲率半径相对于该中心轴线是凸出的。

22、根据权利要求15所述的阀套，其中所述壁还限定出从该第二部轴向地延伸到第一部的第三腔。

23、根据权利要求22所述的阀套，其中所述第一、第二和第三腔布置在所述内和外表面之间。

24、根据权利要求22所述的阀套，其中所述第一和第二腔横穿至少部分第三腔。

25、根据权利要求15所述的阀套，其中所述第一腔连续地围绕着该中心轴线。

26、根据权利要求15所述的阀套，其中所述第二腔连续地围绕着该中心轴线。

27、一种用于密封阀的阀套，该阀套包括：

整体式结构的本体，该本体具有外表面和内表面，该内表面限定出围绕中心轴线轴向地延伸的通道，该本体包括基本横向于该中心轴线的端面；和

封装在本体中位于内表面和外表面之间的支撑件，该支撑件具有在从内表面到外表面的方向上径向地延伸的表面，从而在轴向上基本支撑该端面。

28、根据权利要求27所述的阀套，其中所述端面限定出该本体的凸缘部。

29、根据权利要求28所述的阀套，其中所述支撑件布置在至少部分凸缘部中。

30、根据权利要求27所述的阀套，其中所述外表面在轴向上限定出相对于该通道的中心轴线可变的半径。

31、根据权利要求27所述的阀套，其中所述内表面在轴向上限定出相对于该通道的中心轴线可变的半径。

32、根据权利要求27所述的阀套，其中所述支撑件是第一支撑件，并且本体包括与该第一支撑件轴向地间隔开的第二支撑件。

33、根据权利要求27所述的阀套，其中所述第二端面限定出至少一个开口，该开口与该轴向延伸的本体中的腔连通。

34、根据权利要求27所述的阀套，还包括布置在该腔中的销塞。

35、一种阀，包括：

外壳，该外壳具有凹口和凸缘面；和

阀套，该阀套布置在该凹口内，该阀套为具有外表面和内表面的环，该内表面限定出围绕中心轴线的通道，所述外和内表面互相径向地隔开以限定出壁；

该壁具有第一端部和与该第一端部轴向地间隔开的第二端部，该壁从第一端部到第二端部具有同质的材料属性；

该第一端部限定出用于将该环支撑在该凹口中的唇缘，还限定出包围至少部分第一支撑件的第一腔；以及

该第二端部沿着该外表面限定出用于接合该凸缘的凸缘部，还限定出包围至少部分第二支撑件的第二腔。

36、一种形成阀套的方法，该方法包括：

在模子腔中围绕一元件设置第一衬底；

与第一衬底轴向地间隔开并围绕该元件设置第二衬底；和

将至少部分第一衬底和至少部分第二衬底封装在弹性体材料内，从而形成整体式结构的本体。

37、根据权利要求36所述的方法，其中围绕所述元件设置第一衬底包括围绕该元件设置环形盘。

38、根据权利要求36所述的方法，其中引入弹性体材料包括对材料进行注模。

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