CN101815890B - 复合阀 - Google Patents

Abstract

一种阀利用复合两片式壳体来提供对适用于腐蚀和非腐蚀环境的金属本体和塑料阀的低成本、高强度、轻量化替代方案。该阀包括由第一本体半部联接到第二本体半部而限定形成的阀本体。阀盘组件设置在第一和第二本体半部之间。阀盘组件包括阀盘、阀杆和阀密封件。盘杆沿着盘的中心轴线定位在阀盘中，使得当盘绕着阀杆旋转时，阀打开或关闭。阀密封件包括主密封部分，主密封部分将由第一本体半部和第二本体半部形成的内表面排成与盘的外表面接合。密封件还包括设置在第一和第二本体半部内并位于第一和第二本体半部之间的副密封部分。主密封部分和副密封部分构造成在壳体内保持就位并且与盘保持密封接合。

Description

复合阀

技术领域

本发明一般地涉及阀。更具体地，本发明涉及使用复合两片式壳体的蝶形阀。该阀提供对适用于腐蚀和非腐蚀环境的金属本体和塑料阀的低成本、高强度、轻量化替代方案。

背景技术

工艺阀(process valve)用在各种类型的应用中，以便防止和/或允许介质通过管道流动。这些阀安装在管道中，并且被夹持或以另外的方式保持在一对管法兰之间的合适位置上。传统的阀通常由金属本体制成。阀(盘和座)的调整取决于特定类型的应用所需的温度和压力。虽然金属阀具有长而可靠的使用寿命，但是它们较重，在管道结构中可能需要额外的物理支撑。较重的重量对于难以达到的安装位置以及道路和集装箱中的应用可以认为是不利的。金属本体阀在安装于海洋环境中时还具有有限的外部耐腐蚀性。作为替代，在低温低压环境中已经采用塑料阀来提供对金属阀的轻量化、低成本替代方案。典型的塑料阀材料包括比如PVC、PVC-U、PP、ABS等。然而，塑料阀在温度升高时具有受限的额定压力。

已经引入复合阀来提供对金属和塑料阀两者的替代方案。然而，各种类型的复合物的热膨胀特性有时候会危及与这些阀相关的密封特性。此外，阀密封件在阀本体中的定位还没有被构造成能承受与在工艺管道中打开和关闭这些阀相关的力。

发明内容

这里参考详细说明、附图和所附权利要求所述的本发明克服了上述缺陷和其它缺陷。

本发明的实施例涉及使用复合两片式壳体及设置在壳体中的密封结构的阀。该阀包括由第一本体半部联接到第二本体半部而限定形成的阀本体。阀盘组件设置在所述第一本体半部和所述第二本体半部之间。所述阀盘组件具有阀盘、阀杆和阀密封件。盘杆沿着盘的中心轴线定位在阀盘内，使得当盘绕着阀杆旋转时，阀打开或关闭。阀密封件包括主密封部分，所述主密封部分将由第一和第二本体半部形成的内表面排成与所述盘的外表面接合。密封件还包括设置在第一和第二本体半部内并且设置在第一和第二本体半部之间的副密封部分。主密封部分和副密封部分构造成在所述壳体内保持就位并且与所述盘保持密封接合。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的处于关闭位置中的复合阀的示例性实施例。

图2为根据本发明实施例的复合阀的分解透视图。

图3为根据本发明实施例的复合阀的分解侧视图。

图4A为根据本发明实施例的阀密封件的剖视图。

图4B为根据本发明实施例的阀壳体和阀密封件的俯视截面图。

具体实施方式

下面将参考附图完全说明本发明，其中附图示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应理解为受限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开彻底而完全，并且将本发明的范围完全呈现给本领域技术人员。在附图中，同样的附图标记始终表示同样的元件。

图1示出了沿着工艺管道安装的处于关闭位置的复合阀10的示例性实施例，该复合阀在打开时在该管道内提供入口和出口流动通道。在其关闭位置中，阀10防止工艺介质在管道中向下游或上游流动。阀10包括设置在阀壳体或阀本体20内的阀盘30。盘杆40设置在盘30的中心轴线上，并且在壳体20上方和下方延伸一段距离。盘杆40构造成在其顶端41处接收用于将盘30旋转至打开和关闭位置的机构(致动器、手柄等)。盘30的直径可为比如50-300mm，其它的尺寸用于特定的应用。盘30可以具有由短纤维复合材料制成的内芯和由高耐久性长纤维复合材料制成的外层，以便提供强度。壳体20包括多个绕着阀10的周边间隔开的夹具50，以便提供用于壳体的固定机构，这将在下面详细说明。O形环55布置在绕壳体20的外侧延伸的腔体内，以便在阀10和安装有该阀10的工艺管道之间产生密封。壳体20所采用的复合材料包括高达60％的无机填充物，该无机填充物妨碍水的吸收并且提供尺寸稳定性。本实施例的阀10可以用在高达10巴的压力和-40℃至120℃的温度范围内。此外，阀10可以用在高管路速度和真空应用中的腐蚀性环境下。

图2为阀10的分解透视图，其示出了壳体20和盘组件201，该壳体20由第一阀本体半部210和第二阀本体半部220限定。第一本体半部210通过夹具50连接至第二本体半部220。盘组件201包括阀盘30、阀杆40和圆形座250。第一本体半部210包括顶部部分211、底部部分212和圆形部分213。第二本体半部220包括顶部部分221、底部部分222和圆形部分223。顶部部分211和底部部分212适于接收盘杆40的端部部分，圆形部分213适于接收盘30的一部分。类似地，顶部部分221和底部部分222适于接收盘杆40的端部部分，圆形部分223适于接收盘30的一部分。具体地，本体半部210和220的顶部部分211和221分别接收阀杆40的端部部分41。本体半部210和220的底部部分212和222分别接收阀杆40的下部部分43(图3中所示)。各个本体半部210和220模制有多个腔体231，这些腔体散布在各个本体半部中，以便使壳体20具有刚度和强度。

盘组件201设置在第一本体半部210和第二本体半部220之间。座250环绕盘30的周边，以便在这两者之间产生紧密的密封。具体地，当阀10处于关闭位置时，盘30的外周与座250形成密封，足以防止通过阀10的工艺流。在打开位置中，因为盘30绕阀杆40旋转，所以座250和盘30之间的密封被破坏，足以允许通过阀10的工艺流。盘30由具有耐腐蚀性和机械特性的扩展等级的复合材料制成。座250可以是诸如三元乙丙橡胶(EPDM)的弹性体，并且形成如下所述的主密封和副本体分裂密封。盘30固定地附接至阀杆40的基本中心轴线并且绕该基本中心轴线旋转。盘30可以利用注塑成型方法制造，阀杆40优选地为不锈钢，以便在阀操作期间承受各种力。

如上所述，圆形部分213的外表面接收O形环55，以便与所附接的管道形成法兰密封。类似地，圆形部分223也接收O形环55，以便与所附接的管道形成法兰密封。两个O形环55的构造类似，并且允许包括滑套法兰和伯德尔法兰(burdel flange)的宽范围的法兰连接而不需要额外的法兰密封。

图3为分解侧视图，其示出了包括夹具50的部件，该夹具50用来将第一本体半部210附接至第二本体半部220，如图1所示。如上所述，夹具50绕着阀壳体20的周边间隔开。夹具50的数量和夹具50之间的距离可以根据阀的尺寸进行变化。每个夹具50由至少两个部分限定：即第一夹具半部50a和第二夹具半部50b。每个夹具部分包括具有卷曲端部52a或52b的延伸臂51a或51b，该卷曲端部52a或52b朝向盘30弯曲(卷曲端部52a)或背离盘30向外弯曲(卷曲端部52b)。每个夹具半部50a和50b连接成使得相应的卷曲端部52a和52b分别接合夹具脊部54a和54b。例如，当第一本体半部210与第二本体半部220压配合时，夹具半部50a的延伸臂51a的卷曲端部52a接合第二夹具半部50b的夹具脊部54b。类似地，夹具半部50b的延伸臂51b的卷曲端部52b接合夹具半部50a的夹具脊部54a。此外，对于围绕阀本体20的周边的每个夹具50，卷曲夹具端部52a和52b的方向交替变化。具体地，延伸臂51a具有朝向盘30弯曲的卷曲端部52a。与夹具半部50a相比，相邻的夹具半部50c所包括的延伸臂51c具有背离盘30弯曲的卷曲端部52c。夹具半部50b所包括的延伸臂51b具有背离盘30向外弯曲的卷曲端部52b。相反地，相邻的夹具半部50d所包括的延伸臂51d具有朝向盘30向内弯曲的卷曲端部52d。这样，绕着阀本体半部210和220周边的相邻夹具具有交替的卷曲延伸臂，以便提供将阀盘组件201保持在阀壳体20中的夹持机构。

图4A为阀壳体20的剖视图，该阀壳体20包括一体地定位在阀壳体中以便与盘30形成密封的第一本体半部210、第二本体半部220和密封件250。密封件250具有内阀表面430，当阀10处于关闭位置时，该内阀表面430接合盘30。座250由主分裂密封部分410和副分裂密封部分420限定。O形环55示为定位在圆形壳体部分223的槽440中，以便在阀与管道附接时提供法兰密封连接。腔体231由各个本体半部210和220中相应的模制腔体形成。

图4B为阀壳体20的俯视截面图，更好地示出了主分裂密封部分410和副分裂密封部分420的构造。具体地，主分裂密封部分410为具有切除部分411的大致矩形。这些切除部分411提供了保持边缘并且将密封件250固定就位，该保持边缘接合相应的阀本体半部210和220。副分裂密封部分420为基本三角形并且限定了脊部412。与主分裂密封部分410的切除部分411类似，脊部412提供了保持边缘，该保持边缘用于阀壳体20中的密封件250。通过将密封件250定位在具有主、副密封构造的本体半部210和220中，而吸收打开和关闭盘30时施加在密封件250上的力。座被夹持在两个本体半部之间，使得管道法兰对座在盘杆上的密封能力没有直接的影响，如同传统的完全隔绝的座衬垫一样。通过以这样的方式将密封件250保持在第一本体半部210和第二本体半部220之间，避免了颤动。此外，当在真空应用中使用阀10时，密封件250用作粘接座。因此，具有两片式壳体结构的复合阀提供了弹性密封构造，并且提供了在腐蚀性和非腐蚀性环境中使用的低成本、高强度、轻量化的阀。

尽管已经参考附图中所示的本发明实施例对本发明进行了说明，但是本发明并不限于此。在不脱离本发明的范围和精神的情况下对本发明所作的各种替换、修改和变更对于本领域技术人员而言是清楚的。

Claims (11)

1.一种复合蝶形阀，包括：

第一本体半部和第二本体半部，所述第一本体半部和第二本体半部每个都由复合材料制成，所述第一本体半部和第二本体半部沿着联接平面固定到一起以形成两件式的阀本体，所述本体具有入口流动通道和出口流动通道；以及

阀盘组件，其设置在所述第一本体半部和所述第二本体半部之间，所述阀盘组件具有阀盘和阀杆，所述阀杆具有位于所述第一本体半部和所述第二本体半部的联接平面中的纵向轴线，所述阀杆沿着所述盘的中心轴线位于所述阀盘内，使得当所述盘绕着所述阀杆旋转时，所述阀盘在打开位置和关闭位置之间运动，在所述打开位置中所述阀盘面向与入口流动通道和出口流动通道之间的流路的方向交叉的方向以允许流体在其间通过，在所述关闭位置中所述阀盘面向流路的方向以阻止流体在其间通过，

其中所述阀盘组件还包括阀密封件，所述阀密封件具有主密封部分，所述主密封部分将由所述第一本体半部和所述第二本体半部形成的内表面排成与所述盘的外表面接合，所述阀密封件具有设置在所述第一本体半部和所述第二本体半部内并位于所述第一本体半部和所述第二本体半部之间的副密封部分，所述主密封部分和所述副密封部分构造成在所述阀本体内保持就位并且与所述盘保持密封接合，

其中，所述第一本体半部通过多个夹具联接到所述第二本体半部，所述多个夹具绕着所述第一本体半部和所述第二本体半部定位，

所述夹具中每个都由第一部和第二部限定形成，所述第一部和第二部中每个都具有延伸臂和脊部，所述第一部包括具有朝向所述阀盘弯曲的卷曲端部的延伸臂，所述第二部包括具有背离所述阀盘弯曲的卷曲端部的延伸臂，所述第一部和所述第二部的所述卷曲端部中每个都接合所述第一部和所述第二部的相应脊部。

2.根据权利要求1所述的复合蝶形阀，其中，当所述阀盘处于所述关闭位置中时所述联接平面平行于所述阀盘的平面。

3.根据权利要求1所述的复合蝶形阀，其中，所述阀杆包括第一端部，所述第一端部适于接收使所述盘旋转的机构。

4.根据权利要求1所述的复合蝶形阀，其中，所述第一本体半部包括多个散布在所述第一本体半部内以便提供刚度的腔体。

5.根据权利要求1或2所述的复合蝶形阀，其中，所述阀密封件的所述主密封部分具有包括第一切除部分和第二切除部分的基本矩形构造，所述第一切除部分定位在所述第一本体半部内，所述第二切除部分定位在所述第二本体半部内。

6.根据权利要求1或2所述的复合蝶形阀，其中，所述阀密封件的所述副密封部分具有延伸离开所述密封件的所述主密封部分一段距离的基本三角形构造。

7.根据权利要求3所述的复合蝶形阀，其中，所述阀杆具有第二端部，所述第二端部穿过所述阀盘延伸到所述阀本体的下部部分中。

8.根据权利要求1所述的复合蝶形阀，其中，所述第一本体半部和所述第二本体半部中的至少一个本体半部包括用于接收所述阀盘的基本圆形部分，所述一个本体半部具有沿着所述圆形部分定位的槽，所述槽构造成接收O形环，所述O形环提供与法兰部分的密封，所述法兰部分与所附接的管道相关联。

9.根据权利要求1所述的复合蝶形阀，其中，所述阀盘由复合材料形成。

10.根据权利要求1所述的复合蝶形阀，其中，所述复合材料包括高达60％的无机填充物。

11.根据权利要求9所述的复合蝶形阀，其中，所述阀盘形成有由短纤维复合材料制成的内芯和由高耐久性长纤维复合材料制成的外层。

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