CN101994861A - 止回阀设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请的主题内容涉及止回阀设备及方法。具体地，本主题内容涉及可包括在止回阀中的流动控制装置。流动控制装置可包括配置成布置在止回阀的入口内的阀座，该阀座限定开口；至少部分地横向于开口的多个流动路由阀板；以及盘，所述盘响应于流体压力在第一位置与第二位置之间可移动。当盘处于第一位置时，盘阻塞所述阀座的开口；且当盘处于第二位置时，开口大致不受阻碍。流动路由阀板可起作用为使流动到阀体中的流体变平缓，从而降低压降和减少噪声、腐蚀、侵蚀、振动以及气穴。

Description

止回阀设备及方法
技术领域
本文所公开的主题内容总体上涉及用于流体流应用中的阀体。更具体地，本文所公开的主题内容涉及止回阀设计。
背景技术
止回阀通常是允许流体(即，液体或气体)仅在一个方向上流动经过的阀体。止回阀的常规设计可包括可移动部分，例如盘或球体，其定尺寸成阻塞阀主体的入口。当足够大的压力(有时被称为开启压力)被施加到入口时，可移动部分可离开阀座以便流体能够流经可移动部分并通过阀体。如果在相反的方向上具有更高的压力或流体流停止(例如，泵停止)，那么可移动部分被压回到入口上，以防止任何流体流到阀体的上游。
虽然基于该简单设计的阀体已经使用了几十年，但是这种阀体通常存在下述一个或几个方面的问题：压降，噪声，腐蚀，侵蚀，振动和气穴。被认为的是，由进入阀体入口的紊流导致出现许多这些问题，紊流可导致阀体入口和可移动部分的不均匀磨损。此外，对抗可移动部分的紊流可导致可移动部分旋转到位，从而造成流经阀体的流体的能量损失。
通过保证流体均匀地流动到阀体入口可实现将通过阀体的紊流减少。保证该均匀流动的一种方法是提供具有最小长度的直管道，流体在达到阀体之前必须流经该直管道。例如，通常建议止回阀安装在距减压器、膨胀器、弯头或隔离阀的下游不小于5个管道直径且距这种部件的上游不小于2个直径。虽然这种系统设计可改良阀体操作，但是在许多情形中用于直管道的较长布管所需的空间量是繁重的。结果是，可期望有止回阀的改良设计，以改良阀体效率、操作和寿命而不需要大规模的管路系统约束。
发明内容
根据本发明，提供止回阀设备和方法。在一方面，提供用于止回阀的流体控制装置。流体控制装置可包括配置成布置在止回阀的入口内的阀座，所述阀座限定开口、至少部分地横向于该开口的多个流动路由(routing)阀板、以及响应于流体压力和流动容积而在第一位置与第二位置之间可移动的盘。当盘处于第一位置时，盘阻塞阀座的开口，且当盘处于第二位置时，开口基本不受阻碍。
在另一方面，提供止回阀组件。止回阀组件可包括具有入口和出口的阀主体；布置在入口内的阀座，所述阀座限定开口、至少部分地横向于该开口的多个流动路由阀板、以及响应于流体压力和流动容积而在第一位置与第二位置之间可移动的盘。当盘处于第一位置时，盘阻塞阀座的开口，且当盘处于第二位置时，开口基本不受阻碍。
在另一方面，提供一种用于改良止回阀的性能的方法。该方法可包括将阀座布置在止回阀主体的入口内，所述阀座限定开口；使该开口与多个流动路由阀板至少部分地横向；以及使流体在其流动到止回阀主体之前流动通过多个流动路由阀板。由此，流体流通过流动路由阀板变得平缓。
虽然在上文中已经阐述了本文所公开的主题内容的一些方面，且这些方面通过当前所公开的主题内容全部或部分地实现，但是当说明书结合下文最佳描述的附图进行推进时其它方面将显而易见。
附图说明
通过应当结合附图来阅读的下述详细说明将更充分地理解本主题内容的特征和优势，附图仅以示例性而非限制性示例的方式给出，且在附图中：
图1是包括根据本发明主题内容的实施例的流动控制阀座组件的止回阀的透视图；
图2是用于根据本发明主题内容的实施例的流动控制阀座组件的止回阀主体的截面侧视图；
图3是用于根据本发明主题内容的实施例的止回阀的流动控制阀座组件的透视图；
图4是用于根据本发明主题内容的实施例的止回阀的流动控制阀座组件的俯视平面图；
图5A是根据本发明主题内容的实施例的止回阀的剖视透视图，其中盘处于阀关闭位置；以及
图5B是根据本发明主题内容的实施例的止回阀的剖视透视图，其中盘处于阀打开位置；以及
图6是用于根据本发明主题内容的实施例的止回阀的盘的侧视图。
具体实施方式
本主题内容提供一种止回阀设备和方法。参考图1和2，大体以100标记的止回阀可包括具有入口104和出口106的阀主体102。止回阀100可定形状成与当前的止回阀设计大致相同，以便止回阀可具有与常规阀体相同的压力等级和尺寸，且因此容易地安装以置换常规阀体。
在一方面，本发明主题内容提供可布置在入口104中的流动控制装置110。在图3和4中更详细地示出的流动控制装置110可包括配置成布置在止回阀100的入口104内的阀座112，且阀座112可限定流体可从其流经的开口114。
盘120响应于流体压力而相对于流动控制装置110在第一位置与第二位置之间可移动。具体地，当盘120处于如图5A所示的第一位置时，盘120可阻塞阀座112的开口114。当盘120处于如图5B所示的第二位置时，开口114可基本不受阻碍。参考图6，盘120可包括从盘120的面向上游表面延伸的上游盘杆122。为了引导盘120在第一和第二位置之间的运动，流动控制装置110可包括阀体入口盘引导器124，阀体入口盘引导器124可将盘120在第一位置与第二位置之间的运动约束在预定的路径中。例如，入口盘引导器124可附连到阀座112，且上游盘杆122可由入口盘引导器124接收。
流动控制装置110还可包括至少部分地横向于开口114的多个流动路由阀板116。阀板116可绕开口114的中心均匀地隔开，且每个阀板116可具有定向成大致平行于流体流动到阀100中的方向的平坦盘形状。具体地，例如，每个阀板116的一端可附连到阀座112的内表面，且每个阀板116的另一端可会聚于开口114的中心。在这种设置中，开口114可分割成多个楔形通道。更具体地，如图3和4所示，每个阀板116可在阀座112和布置在开口114中心的入口盘引导器124之间延伸。当然，应当理解的是，可使用横向于开口114的阀板116的其它设置来执行本文所讨论的流动路由功能。
与具体的设置无关，阀板116可将进入的紊流流体流变为层流，从而在流体冲击盘120并进入阀主体102之前提供均匀的入口流。入口流的这种变化可帮助降低压降和减少噪声、腐蚀、侵蚀、振动以及气穴，这继而可改良阀体流量系数(Cv)并可帮助防止阀体颤动和过早阀体故障。此外，阀板116改变流体流属性的能力可减少或消除对提供在阀体100上游或下游的较长直管道部分的需要。因此，其它管路元件(例如，膨胀器、弯头或隔离阀)可安装成更靠近阀体100得多而不对流体系统的性能造成有害影响。具体地，例如，蝶形阀可安装成在出口106处直接邻近阀体100。
任何数量的阀板116可用于流动控制装置110中(例如，少至两个阀板)。例如，图3和4示出的流动控制装置110具有从开口114的中心延伸至阀座112的内表面的六个阀板116。具体地，阀板116可将入口盘引导器124支承在开口114的中心。但是应当理解的是，虽然附加阀板116可能改良流动平缓性，但是这种改良必须与入口区域的减少以及与包括附加阀板相关的附加制造成本进行平衡。
期望的是，流动控制装置110可定尺寸成安装在现有的止回阀中(例如，Titan FCI全中间引导消声止回阀)。因此，可改良止回阀的性能。此外，流动控制装置110可设计成用于各种阀构造、类别和/或尺寸的任何阀体中。例如，虽然流动控制装置110在本文中描述并示出为用于盘式止回阀中，但是应当理解的是，改变入口流体流可有利地用于各种止回阀设计的任何阀体中，其中包括球形止回阀、隔膜式止回阀、旋启式止回阀和圆片式止回阀。此外，由于流动控制装置110可被设计成可与多种阀设计中的阀体进行互换，因此检修人员可减少阀体的库存。
备选地，在另一方面，本发明主题内容提供的是，流动控制装置110可为用于止回阀100的改良设计的一部分。类似于上述讨论的实施例并再次参考图1和2，止回阀100可包括具有入口104和出口106的阀主体102。上述讨论的流动控制装置110可布置在入口104中。衬垫118可布置在阀座112和阀主体102之间。衬垫118可独立于布置在入口102和上游管路之间的任何凸缘衬垫而提供附加密封。
如上所讨论的，盘120相对于流动控制装置110(例如，在阀主体102内)在第一位置(例如，见图5A)与第二位置(例如，见图5B)之间可移动，在第一位置中盘120阻塞阀座112的开口114，而在第二位置中开口114基本不受阻碍。除了包括当盘120在第一位置与第二位置之间移动时用于约束盘运动的入口盘引导器124的阀座112之外，阀主体102还可包括阀主体盘引导器126，其类似地引导盘120的运动。在该构造中，盘120可包括多个盘杆：上游盘杆122可从盘120的上游面向表面朝向入口盘引导器124延伸；而下游盘杆123可从盘120的下游面向表面朝向阀主体盘引导器126延伸。因此，盘120可牢固地受约束在平行于进入到阀100中的流体流方向上在第一和第二位置之间以大致直线运动形式的运动。
偏压元件130可布置在盘120和阀主体102的内部部分108之间，以将盘120朝向第一位置偏压。例如，偏压元件130可是布置在盘120下游表面与内部部分108之间的圆柱状压缩弹簧。偏压元件130可由多种材料中的任何材料形成，所述材料包括不锈钢或更奇特的弹性材料，例如Monel或Inconel 750-X。
通过使用大致均匀直径的压缩弹簧，内部部分108仅需要提供最小区域，偏压元件130压靠该最小区域。例如，阀主体盘引导器126可提供对偏压元件130的充分止挡。比较而言，许多现存的盘式止回阀设计采用具有更为圆锥形状的弹簧，该弹簧需要在阀体内的较大区域止挡，这会导致从阀体流出大致受限制。因此，使用圆柱状压缩弹簧作为偏压元件130可确保一旦流体经过盘120周围，那么流体从阀主体102连续流出且朝向下游部件相对受阻碍，从而帮助降低阀体100的总压降。
本主题内容可以其它形式实施而不偏离其精神和基本性质。因此，所描述的实施例被认为在所有方面是描述性而非限制性的。虽然本主题内容已经依照某些优选的实施例进行描述，但是对于本领域技术人员来说显而易见的其它实施例也落入本主题内容的范围内。

Claims (15)

1.一种止回阀组件，包括：
具有入口和出口的阀主体；
布置在所述入口内的阀座，所述阀座限定开口；
多个流动路由阀板，所述多个流动路由阀板至少部分地横向于所述开口；以及
盘，所述盘响应于流体压力在第一位置与第二位置之间可移动；
其中，当所述盘处于第一位置时，所述盘阻塞所述阀座的开口；且当所述盘处于第二位置时，所述开口大致不受阻碍。
2.根据权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀主体包括阀主体盘引导器，且所述阀座包括入口盘引导器，所述阀主体盘引导器和所述入口盘引导器将所述盘在第一位置与第二位置之间的运动约束在预定路径中。
3.根据权利要求2所述的止回阀组件，其特征在于，所述盘包括沿着所述入口盘引导器可移动的上游盘杆和沿着出口盘引导器可移动的下游盘杆。
4.根据权利要求2所述的止回阀组件，其特征在于，所述入口盘引导器布置在所述阀座的所述开口的中心且所述多个流动路由阀板的每个从所述入口盘引导器延伸至所述阀座。
5.根据权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，所述多个流动路由阀板包括至少两个阀板。
6.根据权利要求1所述的止回阀组件，包括偏压元件，所述偏压元件将所述盘朝向第一位置偏压。
7.根据权利要求6所述的止回阀组件，其特征在于，所述偏压元件是圆柱状压缩弹簧。
8.根据权利要求1所述的止回阀组件，包括衬垫，所述衬垫布置在所述阀座和所述阀主体之间。
9.一种用于止回阀的流动控制装置，包括：
阀座，所述阀座配置成布置在止回阀的入口内，所述阀座限定开口；
多个流动路由阀板，所述多个流动路由阀板至少部分地横向于所述开口；以及
盘，所述盘响应于流体压力在第一位置与第二位置之间可移动；
其中，当所述盘处于第一位置时，所述盘阻塞所述阀座的开口；且当所述盘处于第二位置时，所述开口大致不受阻碍。
10.根据权利要求9所述的流动控制装置，其特征在于，所述阀座包括入口盘引导器，所述入口盘引导器将所述盘在第一位置与第二位置之间的运动约束在预定路径中。
11.根据权利要求10所述的流动控制装置，其特征在于，所述盘包括沿着所述入口盘引导器可移动的上游盘杆。
12.根据权利要求10所述的流动控制装置，其特征在于，所述入口盘引导器布置在所述阀座的所述开口的中心且所述多个流动路由阀板的每个从所述入口盘引导器延伸至所述阀座。
13.根据权利要求9所述的流动控制装置，其特征在于，所述多个流动路由阀板包括至少两个阀板。
14.一种用于改良止回阀的性能的方法，包括：
将阀座布置在止回阀主体的入口内，所述阀座限定开口；
使多个流动路由阀板至少部分地横向于所述开口；以及
在流体进入所述止回阀主体之前，使所述流体流经所述多个流动路由阀板，其中所述流体的流动通过所述流动路由阀板变平缓。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使多个流动路由阀板至少部分地横向于所述开口包括将至少两个阀板布置成跨过所述阀座的开口。
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