CN102272498A - 具有整体式阀套筒的阀组件 - Google Patents

Abstract

阀组件优选地包括具有凹槽和凸缘面的壳体以及布置在所述凹槽内的阀套筒。所述套筒优选地包括具有外表面和内表面的环状件，所述环状件围绕中心轴线限定通路，所述外表面和所述内表面彼此径向间隔开以限定壁。所述壁具有第一端部和与所述第一端部轴向间隔的第二端部，并且所述壁从所述第一端部到所述第二端部具有同质材料特性。优选地，第一端部限定用于将环状件支撑在所述凹槽中的唇状部且进一步限定封装第一支撑构件的至少部分的第一室。第二端部优选地限定沿着外表面用于啮合凸缘的凸缘部分并且进一步限定封装第二支撑构件的至少部分的第二室。

Description

具有整体式阀套筒的阀组件

技术领域

本发明总体涉及流动控制阀及其构造的领域。更具体地，本发明涉及包括弹性体套筒的流动控制阀的内部部件，所述弹性体套筒为阀部件和连接提供密封表面。

背景技术

诸如例如刀闸门阀或直线式盲阀的流动控制阀用于控制流体的流动并且可特别适合于与诸如在例如采矿、纸浆或造纸工业中遇到的磨蚀性和腐蚀性浆料一起使用。本技术领域已知的一种形式的闸门阀包括由两个半部构成的壳体，当耦合到一起时，两个半部形成阀壳体和贯通所述阀壳体的通路。在壳体的相对侧边上是用于将阀安装在管线中的连接，例如，壳体可以通过螺栓连接至管的凸缘端。为了通过阀控制流体的流动，阀包括闸门，在操作时，闸门在两个阀半部之间平移或行进。每个阀半部限定套筒凹槽，套筒凹槽中布置有阀套筒。阀套筒轴向对准以限定通路且在阀中提供密封功能。为了将阀套筒定位在凹槽中，套筒可以构造为具有脊状部或唇状部以与套筒凹槽的轮廓相符合。当闸门处于打开构造时，两个阀套彼此密封以允许流体流过阀，而实质上防止流体从阀壳体泄漏。当闸门处于闭合位置时，相对的套筒密封所述闸门且实质上防止对着闸门收集的流体从壳体泄漏。一个示例性阀壳体和套筒组件包括如标题为“Clarkson KGD WaferStyle Slurry Knife Gate Valve 2”thru 24”的TYCO FLOW CONTROL数据单(2005)中所示的来自TYCO FLOW CONTROL的CLARKSON KGD WAFER STYLE SLURRY KNIFE GATE VALVE。在例如美国专利No.4,895,181和5,730,149中示出且说明了其它已知的阀和阀套筒。

阀套筒不仅形成了阀闸门和彼此之间的密封表面，而且阀套筒提供了支撑表面以啮合阀壳体或耦合到阀壳体的其它管构件的凸缘表面。已知的阀套筒利用了如下两片式构造：套筒具有密封部分和单独支撑盘，所述密封部分布置在阀壳体的套筒凹槽内，所述单独支撑盘搭扣到密封部分以形成用于与壳体的凸缘面啮合的凸缘。通常，单独支撑盘的尺寸符合阀壳体所耦合的管。另外，支撑盘通常由较硬的塑料或其它硬质材料制成以便提供邻接的管可以摩擦的表面。而且，形成支撑盘的材料与套筒的密封部分的材料不相似。

由于支撑盘是由硬质材料制成的，因此可能限制支撑盘在一些操作条件下提供凸缘表面之间的紧密封的能力。而且，由于支撑盘由与阀座部分不同的材料构成，凸缘及其支撑盘可能不如阀座部分那样耐化学。因此，凸缘及其支撑盘可能易于受到长期疲劳，诸如开裂或断裂。另外，由于加劲支撑盘的无弹性，支撑盘可能不能承受或以弹性适应通过将阀耦合到管组件中的凸缘螺栓施加的过压。可选的已知套筒设计包括集成的支撑盘部分。然而，这些可选的设计不能有效地解决凸缘螺栓处的过压问题。

发明内容

用于密封具有凹槽和凸缘的阀的阀套筒的优选实施方案包括：支撑圈，其围绕第一轴线布置；环状支撑板，其围绕第二轴线布置；以及环状件，其围绕第三轴线布置且具有整体式壁，所述整体式壁围绕所述第三轴线连续地径向布置以限定贯通整体式壁的通路。所述壁优选地包括限定所述环状件的第一端面的密封部分并且具有沿着所述壁用于将所述环状件支撑在所述阀的所述凹槽中的唇状部。所述支撑圈优选地封装到阀座部分中以使支撑圈与所述环状件共轴，从而径向地支撑阀座部分。阀座部分进一步优选地限定相对于第三轴线的第一半径。所述壁进一步包括限定环状件的第二端面的凸缘部分并且具有比所述第一半径大的相对于第三轴线的第二半径以啮合阀的凸缘。环状支撑板优选地封装在凸缘部分中以使支撑板与所述环状件共轴，从而轴向地支撑所述凸缘部分。

凸缘部分进一步优选地限定从第三轴线径向布置的至少一个室，所述室具有沿着第二端面布置的开口。在优选的实施方案中，所述室从凸缘部分轴向地延伸到阀座部分中。在另一优选实施方案中，凸缘部分具有第一部分和围绕所述第一部分径向布置的第二部分，所述第一部分限定第一厚度以封装所述环状支撑板，并且第二部分限定第二厚度以形成用于密封所述阀的凸缘的垫圈。

凸缘部分优选地形成有阀座部分，以使环状件从第一端面到第二端面具有同质材料特性。更优选地，阀套筒具有整体式构造且可以进一步由弹性材料形成。

在阀套筒的另一优选实施方案中，套筒包括壁，所述壁具有第一端部和与所述第一端部轴向间隔开的第二端部，所述壁从所述第一端部到所述第二端部具有同质材料特性。所述壁优选地包括：第一部分，其限定第一室，所述第一室封装第一支撑构件的至少部分；以及第二部分，其限定第二室，所述第二室封装第二支撑构件的至少部分。所述壁进一步优选地限定第三室，所述第三室从第二部分轴向地延伸到第一部分。优选地，第一室和第二室交叉第三室的至少部分。在另一优选实施方案中，套筒进一步包括布置在室中的销栓。

阀组件的优选实施方案包括具有凹槽和凸缘面的壳体和布置在所述凹槽内的阀套筒。所述套筒优选地包括环状件，所述环状件具有外表面和内表面，所述环状件限定围绕中心轴线的通路，所述外表面和所述内表面彼此径向地间隔开以限定壁。所述壁具有第一端部和与所述第一端部轴向间隔开的第二端部，并且所述壁从所述第一端部到所述第二端部具有同质材料特性。优选地，所述第一端部限定用于将环状件支撑在所述凹槽中的唇状部且进一步限定封装第一支撑构件的至少部分的第一室。所述第二端部优选地限定用于啮合凸缘的沿着外表面的凸缘部分且进一步限定封装第二支撑构件的至少部分的第二室。

另一优选实施方案提供了形成阀套筒的方法。所述方法可以通过如下步骤来实现：将第一基底围绕构件布置在铸模室中；与所述第一基底轴向间隔且围绕所述构件布置第二基底；以及将第一基底的至少部分和第二基底的至少部分封装在弹性材料内，从而形成整体式构造的主体。优选地，围绕所述构件布置第一基底包括围绕所述构件布置环状板，所述板相对于中心轴线径向延伸。而且，导入弹性材料优选地包括材料的注塑成型。

附图说明

并入说明书并构成本发明的一部分的附图图示了本发明的示例性实施方案，并且与上文给出的一般性描述和下面给出的详细描述一起用于解释本发明的特征。应当理解的是，本发明的优选实施方案的实施例如所附权利要求中详述的。

图1-4为具有阀套筒的阀的平面图、侧视图和剖视图。

图5为阀套筒的示例性实施方案。

图5A为图5的阀套筒的剖视图。

图5B为图5的阀套筒的详细剖视图。

图5C为与阀套筒一起使用的销栓的示例性实施方案。

图5D为图5C的销栓的平面图。

图6为另一阀套筒的示例性实施方案。

图6A为图5的阀套筒的剖视图。

图6B为图5的阀套筒的详细剖视图。

图7为与阀套筒一起使用的示例性支撑圈。

图8为用于阀套筒的环状板的示例性实施方案。

图9为用于形成阀套筒的铸模的示例性实施方案。

图9A为图9的铸模的剖视图。

图9B为图9的铸模的详细剖视图。

图10为依据本发明的实施方案的阀套筒的可选实施方案的立体图。

图10A图示了依据本发明的实施方案的图10中所示的套筒的剖视图。

图10B图示了依据本发明的实施方案的详细剖视图(在图10A中表示为剖面B)。

图10C为依据本发明的实施方案的阀套筒的后平面图。

具体实施方式

如图1至图4中所示，提供与下文中说明的新颖的阀套筒一起使用的示例性阀10。阀10包括壳体12，壳体12适合于共轴地插入到管线或其它适合的流体导管中。壳体12包括贯通其中的端口或通路14，端口或通路14可以与管线轴向对准以便于材料通过阀10流动。如图2所示，阀10优选地由两个类似地相对的半部形成，所述半部各自具有限定轴向延伸开口的内表面。各个壳体半部的开口进一步优选地构造为具有套筒凹槽以容纳或接受阀套筒20以用于密封阀10，阀套筒20包括本文描述的新颖的阀套筒。在美国专利No.3,945,604；4,257,447；4,688,597；4,895,181；5,271,426；5,890,700和5,370,149中示出并说明了阀10的示例性实施方案，这些专利分别附加到本文作为证件(Exhibit)A-G并且这些专利的全部内容进一步通过引用并入本文达到这些专利公开构造为接受阀套筒的阀。通过使壳体12的两个半部彼此抵接，如图3所示，开口共轴地对准以使相对的阀套筒20的端面彼此接触来限定和密封阀的通路14。阀套筒20优选地具有凸缘部分24，所述凸缘部分24向远侧延伸到阀座部分26且终止于具有唇状部21的阀座端面22。唇状部21可以包括脊状部23，所述脊状部23构造为与阀座部分26相符合且将阀座部分26紧固到阀壳体12的套筒凹槽中。装配的阀壳体12的半部耦合到一起以使定位的阀套筒20的唇状部21彼此啮合，从而形成围绕材料可以流过其中的通路14的密封件。优选地，通路14限定大致圆形的剖面，但是其它几何形状是可以的，诸如例如方形、椭圆形或多边形，只要开口能够恰当地定位阀套筒20以密封阀10，如下文中更加详细说明的。

优选地耦合到壳体12的是用于控制材料通过通路14的流动的闸门16。闸门16具有打开位置和闭合位置，所述打开位置布置为远离通路14从而允许材料通过阀10流动，所述闭合位置布置在通路14内且垂直于通路14的轴向以防止材料流过其中。在从打开位置移动到闭合位置时，闸门16构造为在两个半部套筒20之间平移。图3和图4所示的是闸门16从打开位置移动到局部闭合的位置。在闸门16平移到闭合位置处时，闸门16啮合各个半部套筒20的位于闸门16的各侧边的端面22以保持围绕10的密封部。闸门16优选地安装为用于往复运动而进出通路14。闸门16的下边缘优选地成锥形以如图所示提供相对尖的直线刀边缘，从而有利于使位于相对的阀套筒20的阀座端面22处的啮合的唇状部21分开。为了使闸门16在打开位置和闭合位置之间移动，闸门16进一步包括致动器(未示出)，所述致动器优选地为气动或液压气缸和活塞杆布置的形式。可选择地，致动器还可以为构造为向闸门16提供所需的直线式运动的手轮或电动机驱动器。

阀套筒20的凸缘部分24构造为将阀套筒20支撑在壳体12内。如图1的示例性实施方案中看到的，通过就位于壳体12的凸缘面中的凹槽内，凸缘部分24啮合壳体12的凸缘面18。凸缘部分24进一步构造为啮合例如耦合到阀10的管的管状构件的凸缘面。

发明人已经发现了如图5所示的新颖的阀套筒20’，该阀套筒20’在整体式构造中并入凸缘部分24’和阀座部分26’，从而提供与新颖的或现有的阀10一起使用的一体式阀套筒20’。阀套筒20’优选地由弹性材料制成，所述弹性材料允许阀座部分26’以弹性应对由闸门16施加的应力并且进一步使得凸缘部分24’能够以弹性应对由凸缘螺栓或将阀10保持在管组件中的其它耦合器件所施加的压力。

阀套筒20’通常为环状件或其它环形体，其具有用于啮合阀壳体12和内表面30’的外表面28’以限定具有中心轴线A-A的贯通的通路14’。沿着凸缘部分24’的外表面28’限定距中心轴线A-A的径向距离，所述径向距离优选地大于由沿着阀座部分26’的外表面28’限定的相对于中心轴线A-A的径向距离。图5A中示出的是套筒20’的剖视图。外表面28’和内表面30’限定环状壁32’，环状壁32’优选地与通路14’的中心轴线A-A径向间隔开且环绕通路14’的中心轴线A-A以形成阀套筒20’的主体。由于套筒20’优选地为整体式构造，如图5B中更加详细看到的，壁32’具有近侧第一端部，近侧第一端部包括具有凸缘端面19’的凸缘部分24’。壁32’向阀座部分26’轴向地延伸且终止于具有阀座端面22’的远侧第二端部处。由于套筒20’为整体式构造，壁32’优选地具有从凸缘端面19’延伸到阀座端面22’的同质材料特性。

沿着壁32’的阀座部分26’的外表面28’优选地构造为与如上所述的已知阀套筒中的阀座部分26的外表面基本相似，从而能够插入到现有的阀10中。更具体地，阀座部分26’优选地包括在阀套筒的端处的唇状部21’以啮合阀壳体12内的内槽从而将阀套筒紧固到壳体12的套筒凹槽中并且进一步有利于与相对的阀套筒或闸门16的密封啮合。唇状部21优选地包括沿着阀座部分26’布置的锁珠或脊状部23’。脊状部23’优选地位于阀套筒20’的整个轴向长度L的近似中点处并且更具体地在从凸缘端面19’测量的L的约53％处。脊状部23’进一步优选地限定沿着阀座部分26的壁32’的径向最外部，而且优选地构造为啮合壳体12内的凹槽以将阀套筒20’支撑在所述凹槽中。当阀10不安装在管组件中时，脊状部23’可以构造为防止套筒20’从壳体12中掉落。脊状部23’还能够防止可在阀套筒20’和壳体12之间移动的浆料或其它材料的集结。

在脊状部23’的远侧，唇状部21’朝向中心轴线A-A径向地成锥形。优选地，径向锥形具有第一锥形部分25’和第二锥形部分27’。第一锥形部分25’相对于与通路14’的中心轴线平行的线限定第一角度α，并且第二锥形部分27’相对于与通路14’的中心轴线垂直的角度限定第二角度β。优选地，第一角度α约为五度(5°)至十五度(15°)且更优选地约为十度(10°)。第二角度β优选地约为十五度(15°)至二十五度(25°)且更优选地约为二十一度至二十三度(21°-23°)。

外表面28’优选地与壁32’的内表面30’连续的转变部以进一步限定唇状部21’。更具体地，第二锥形部分27’与内表面30’的第一弯曲部分34’连续。弯曲部分34’优选地相对于通路14’为凸形以限定用于啮合阀10中相对套筒20’的唇状部21’或流动控制闸门16的弯曲表面。凸形弯曲部分限定范围在约0.15英寸至约0.25英寸之间且更优选地约为0.19英寸的曲率半径。

在阀套筒20’的优选实施方案中，内表面30’可以包括与弯曲部分34’轴向连续的附加弯曲部分以限定表面，所述表面可有利于材料通过阀套筒20’流过且进一步抑制材料的湍流和/或集结。优选地，内表面30’包括与第一弯曲表面34’串联地连续的第二弯曲表面36’和第三弯曲表面38’，从而限定沿着内表面30’的槽。弯曲表面可以构造为具有有利于材料流过的相对于通路14’为凹形或凸形的曲率半径。优选地，第二弯曲表面36’为凹形且限定约0.75英寸至约1.25英寸且更优选地约为1英寸的曲率半径。第三弯曲表面38’优选地为凹形且限定约0.25英寸至约0.5英寸且更优选地约为0.375英寸的曲率半径。连续的弯曲表面36’、38’限定沿着内表面30’并且优选地周边环绕阀座部分26’的径向槽，径向槽可有利于材料通过通路14’流动且使得材料在套筒20’中的集结最小化。

在阀套筒20”的可选实施方案中，如图6、图6A和图6B所示，内表面30”可以包括与第一弯曲表面34串联地连续的第二弯曲表面36”、第三弯曲表面38”和第四弯曲表面40”，从而限定沿着内表面30”的可选槽。优选地，第二弯曲表面36”为凸形且限定约0.30英寸至约0.45英寸且更优选地约为0.375英寸的曲率半径。第三弯曲表面38”优选地为凹形且限定约0.625英寸至约0.7英寸且更优选地约为0.641英寸的曲率半径。发明人已经发现，由于弯曲表面38”可有利于套筒20”中的回跳效应，第三弯曲表面38”处的优选曲率半径能够在闸门16的循环期间减少来自阀10的清洗。第四弯曲表面40”优选地为凸形且限定约0.30英寸至约0.45英寸且更优选地约为0.375英寸的曲率半径。连续的弯曲表面36”、38”和40”限定沿着内表面30’且优选地周边环绕阀座部分26”的径向槽，径向槽可有利于材料通过通路14’流动且使得套筒20”中材料的集结最小化。

壁32’的内表面和外表面28’、30’优选地限定环绕通路14’的中心轴线A-A的恒定轮廓。周边恒定轮廓使得可将阀套筒20’插入到阀壳体12中，而无需担心套筒20’的径向取向。可选择地，外表面28’或内表面30’可以限定部分地环绕通路14’的中心轴线的第一轮廓和部分地环绕通路14’的其余部分的与第一轮廓不同的第二轮廓。例如，内表面的弯曲表面36’、38’可以近似180°地环绕中心轴线A-A，从而限定沿着内表面30’的大致半圆形槽。

在内表面30’的轮廓包括环绕通路14’的中心轴线A-A的一个或多个弯曲表面的情况下，通路14’的直径可以在沿着中心轴线的方向上变化。由内表面30’限定的一个或多个直径限定阀10’的标称阀尺寸。例如，在内表面30’限定凸缘端面19’处的约六英寸(6in.)的输入直径和阀座端面22’处约六英寸(6in.)的输出直径使得凸缘端面19’和阀座端面22’之间的内槽约为5.75英寸的情况下，阀套筒20’和阀10的标称尺寸为六英寸。

位于壁32’的内表面和外表面28’、30’之间的是室33’，例如如图5B中所示。室33’位于阀座部分26’内、优选地位于唇状部21’内、且更优选地位于脊状部23’的远侧。另外，与内表面30’相比，室33’在径向上更靠近外表面28’。在尺寸T为外表面28’和内表面30’之间的径向距离的情况下，已经发现，对于所有标称尺寸的阀套筒20’，室33’和外表面28’之间的径向间隔t约为厚度T的11.5％。另外，在凸缘端面19’至阀座端面22’之间的轴向距离为长度L的情况下，从凸缘端面19’至室33’的剖面区域的大约中心点的轴向距离x约为长度L的65％。

室33’构造为将基底或加劲构件容纳或更优选地封装在阀座部分26’内，以便提供对于例如在闸门16在打开位置和闭合位置之间移动时阀套筒20’上由闸门16施加的剪力的径向抵抗力。优选地，室33’关于通路14’的中心轴线A-A连续，从而限定用于容纳管状环形基底的具有大致圆形剖面的圈。可选择地，室33’可以为用于容纳对应形状的基底的平面图和/或剖面图中的任何其它几何形状，诸如例如矩形或其它多边形形状。此外，可选择地，多个室可以围绕通路14’的中心轴线A-A径向地布置在阀座部分26’内，用于分别容纳多个加劲构件。

室33’优选地为用于封装加劲圈100的大致环形，如图7所示。加劲圈100优选地由软钢制成，但是可使用其它钢、合金和/或合成物，只要圈确实具有足够的径向强度。室33’的位置决定了圈100的位置。已经发现，加劲圈100的特定构造和位置带来两个主要优点：(1)圈100径向地支撑脊状部23且防止柔软的套筒材料在循环期间跟随闸门16；以及(2)加劲圈100可有利于安装在阀壳体12中的相对的套筒20’的对准。在阀10的闸门16向下移动到闭合位置时，由于圈的位置相对地由可压缩套筒材料环绕，加劲圈100在一定程度上用作缓解相对的阀套筒20’的唇状部21’之间的一些密封压缩的支点，以使板的成锥形的下刀边缘可以更易于将唇状部分开。在这样做时，套筒移动到环绕闸门的空间中，且该动作将套筒材料从唇状部21的区域中拉回。这反过来减小了向下移动的闸门和相对的唇状部21’之间的摩擦，所述闸门在阀座端面22’被可滑动地引导。因此，加劲圈100为相对套筒20’和闸门16之间提供了良好的平滑减小的摩擦滑动接触。

壁32’的内表面和外表面28’、30’始自于凸缘端面19’。凸缘端面19’优选地基本垂直于中心轴线A-A，用于与管组件中的另一管状构件的凸缘面啮合。再次参考图5B，凸缘端面19’包括外周边15’和内周边13’以限定朝向中央通路14’的开口。凸缘端面19’优选地限定环状或环形平面型表面，所述表面具有大致为圆形的内周边和外周边13’、15’且分别限定具有与通路14’的中央轴线共线的中心点的内径ID和外径OD。可选择地，内周边和外周边13’、15’可以为任何几何形状，诸如例如矩形或多边形，只要凸缘端面19’可以啮合阀壳体12的凸缘表面并且材料可以流过阀套筒20的通路14’。

内表面和外表面28’、30’从凸缘端面19’轴线地延伸出以限定凸缘部分24’。沿着凸缘部分24’的外表面28’优选地限定第一搁板42’且进一步优选地限定第二搁板44’。第一搁板42’在阀套筒20’的整体式构造中限定从凸缘部分24’到阀座部分26’的转变部并且进一步限定凸缘部分24’的轴向厚度以啮合壳体12中的凸缘面的凹槽或其它表面。

第二搁板44’限定凸缘部分24’的与由第一搁板42限定的轴向厚度不同且优选地小于由第一搁板42限定的轴向厚度的轴向厚度第二搁板44’优选地环绕第一搁板部分，从而进一步限定凸缘部分24’的垫圈部分11’。垫圈部分11’优选地具有可以为管组件中的阀10提供足够密封且因此免除了对单独垫圈材料的需要的轴向厚度。因此，垫圈部分11’优选地构造为使得凸缘部分24’可以与壳体12的螺栓孔模式径向对准。因此，垫圈部分11’优选地包括如图5所示的一个或多个径向布置的扇形孔或孔隙17’以遵循壳体12的螺栓孔模式。垫圈部分11’可以提供阀10和相邻管状构件之间的密封，从而免除了对单独垫圈构件的需要。而且，垫圈部分11’可以构造为独立于阀所耦合的管尺寸。发明人已经发现，在管组件中的阀10和套筒20’的5,000次循环测试中，当在凸缘螺栓处至少施加35-40ft-lbs的力矩时，实现了完全密封。已知的使用具有支撑盘的两片式套筒设计的套筒可以需要如100-125ft-lbs一样多的力矩来形成充分密封。

为了当阀10耦合到另一构件时抵抗阀套筒20’的凸缘部分24’的过压，凸缘部分24’构造为限定另一室46’，例如如图5B所示。室46’优选地布置在内表面30’和外表面28’之间以便完全地封装在壁32’内。更优选地，室46’定位为紧靠近第一搁板42’，以便当安装了阀套筒20’时将室46’定位在壳体12的凸缘面18的凹槽内。室46’优选地轴向延伸到靠近第一搁板44’的点，以使得室46’完全定位在套筒20’的凸缘部分24’内。

室46’构造为将基底容纳或更优选地封装在凸缘部分24’内以设置加劲构件，加劲构件用于提供应对例如由将阀10耦合到管组件的凸缘螺栓所施加的压力的轴向支撑和/或压缩抵抗力。优选地，室46’关于通路14’的中心轴线是连续的，从而限定用于容纳环形基底的圈。可选择地，室46’可以为用于容纳对应形状的基底的任何其它几何形状，诸如例如矩形或多边形。此外可选择地，可以设置围绕中心轴线径向布置且径向地布置在所述凸缘部分24’的多个室，用于容纳多个加劲构件。

室46’优选地为用于封装环形基底或板200的具有矩形剖面的大致环形，如图8所示。板200限定内径和外径，所述内径和外径各自优选地定尺寸使得板200可以完全地容纳在阀套筒20’的室46’内。在一个实施例中，阀套筒20’构造为标称的六英寸的阀，优选的板200具有约八英寸的外径、约六英寸更优选地为6.3英寸的内径以及约十六分之三英寸(3/16in.)的均匀厚度。板100优选地由钢制成，诸如例如HRMS ASTM 36、不锈钢或其它适合的钢。可选择地，板100可以由能够为阀套筒20’的凸缘部分24’提供压缩强度和轴向支撑任何其它材料制成。

再次参考图5，阀套筒20’的凸缘端面19’可以包括与中心轴线径向间隔开的一个或多个开口50’。优选地，开口50’为大致圆形，但是诸如例如矩形或其它多边形形状的其它几何形状是可以的。如图5B所示，壁32’进一步限定至少一个轴向延伸的第三室52’，所述第三室52’布置在外表面和内表面28’之间且与开口50’相通。第三室52’优选地为具有沿着优选地与中心轴线A-A平行且与中心轴线A-A径向间隔开的中心轴线的圆形剖面区域的大致圆柱形。室52’从凸缘端面19’向远侧延伸且优选地从凸缘部分24’延伸到阀座部分26’，终止于阀座端面22’的近侧。在第一室和第二室33’、46’连续地环绕通路14的中心轴线A-A的情况下，第三室52’优选地与第一室和第二室33’、46’相通。

阀套筒20’可以包括各自具有围绕中心轴线A-A等径布置的开口50’的多个室52’。例如，如图6所示，套筒20”可以具有间隔开约22.5°的十六个室52”，或者可选择地，套筒20’可以具有如图5所示各自间隔开约90°的四个室52’。优选地，使得室的数量最小化，以使套筒20’中围绕限定室52’的边缘的压力集中最小化。关于已知的阀，室52’的数量可以随着阀的标称尺寸而变化。可选择地，可以不考虑阀的尺寸来设置室52’的总容积和套筒20’的总容积之间的关系。

可以设置例如如图5C所示的销栓60，用于插入到一个或多个室52’中，以便为套筒20’提供附加支撑且进一步使得任何应力集中的存在或影响最小化。更优选地，每个室52’基本填充有销栓60。销栓60优选地为具有基端61’的圆筒形轴向延伸的构件，所述基端61’的尺寸基本填充了凸缘端面19’中的开口50’的剖面区域。销栓60进一步包括插入端62，用于将销栓60定位在室52’内。插入端62优选地尺寸使得室52’在从基端61变窄的轴向上成锥形。而且，插入端62优选地与基端61轴向间隔开，以使销60基本填充室52’。优选地，销60不在轴向上延伸到壁32’的第一室33’中。插入端62可以进一步包括延伸部63以便轴向地延伸且完全地填充室52，还避免与第一室33’相交。优选地，延伸部63限定如图5D所示的半圆形剖面，以基本填充室52’的位于第一室33’和壁32’之间的部分且因此为室33’加框架。销60优选地由橡胶材料制成且可以进一步由与阀主体20’的壁32’基本相似的材料制成。因此，销60优选地具有与壁32’基本相似的硬度计或者可选择地比壁32’硬或软。进一步可选择地，销60’可以由能够形成为销60且进一步能够支撑套筒20的塑料、弹性封闭细胞膜或任何其它材料制成。

如上所述，阀套筒20’具有用于插入阀壳体12中的整体式或一片式构造。优选地，阀套筒20’通过成型过程制造而成，成型过程包括转移成型或压缩成型且更优选地包括注塑成型。为了形成阀套筒20’，加劲构件圈100和板200位于铸模300和导入铸模300中的弹性材料内。容许材料固化和凝固以形成阀套筒20’。

图9中示出的是用于形成阀套筒20的铸模300的平面图。如图9A中的剖视图中所示，铸模300包括限定具有中心轴线的室302的内表面、沿着所述中心轴线轴向贯穿室302的中心或芯子构件304，以及至少一个输入端口305，输入端口305与室302相通以用于通过转移成型或压缩成型且更优选地通过注塑成型将弹性材料导入室302中而形成阀套筒主体20’。铸模300的内表面优选地为圆形圆柱体，并且中心构件304也优选地为圆形圆柱体以使室302为大致环状或环形。铸模300的内表面和中心构件304的轮廓设计为在阀套筒成形过程中分别限定阀套筒20’的外表面30’和内表面28’。更具体地，铸模300的内表面和中心构件304的轮廓设计为如上所述限定阀套筒20’的凸缘部分24’和阀座部分26’的外表面和内表面。如图9B中所示，铸模300的限定室302的内表面描绘了套筒20’的壁32’。

铸模300’优选地包括底板306、中心板308和顶板310，底板306、中心板308和顶板310轴向地耦合到一起且沿着中心轴向中心对准以形成铸模300的内表面且限定室302。中心构件304可以耦合到铸模300且导入到室302中，或者更优选地啮合形成在底板306中的中央凹槽。

为了形成阀套筒20’，加劲构件或基底在由弹性材料封装之前位于室302内。更具体地，圈100布置在室302的要形成阀座部分26’的部分内，并且环状板200布置在室302的要形成凸缘部分24’的部分内。为了将圈100和环状板200定位在室302内，铸模300包括围绕中心构件304径向布置的一个或多个定位销312。优选地，围绕中心构件304径向布置足够数量的定位销312以环绕中心构件304。基板314啮合底板306，以使定位销312对准且插通基板306的销空并且环绕中心构件304定位。

定位销312优选地为各自与中心构件304轴向平行地延伸的大致圆筒形构件。定位销312定尺寸且构造为啮合环状板304，以便将环状板304轴向和径向地定位在室302的成形阀套筒20’的凸缘部分24’的部分内。参考图8，环状板200优选地限定一个或多个孔隙210。孔隙210大致为圆形以对应地啮合定位销312。定位销312和孔隙210可以限定任何几何形状，只要板200和定位销312能够彼此啮合。在形成套筒20’时，环状板200与一个或多个可用的定位销312对准，以使得任何可用的定位销312插通可用的孔隙210。由于定位销312优选地环绕铸模的中心构件304，环状板200相应地以中心构件304为中心定位且环绕中心构件304。

定位销312还优选地构造为关于中心构件304径向地定位圈100且将圈100定位在阀套筒20’的阀座部分内。如图9B所示，定位销312优选地在一端处包括凹口313，凹口313位于室302内且形成阀套筒20’的阀座部分26’。凹口313优选地形成具有与铸模300的中心轴线平行的垂直表面和与中心轴线垂直的水平表面的直角。在形成阀套筒20’时，圈100布置在定位销312的上方。圈100定尺寸且构造为啮合凹口313的垂直表面和水平表面，从而使圈100与中心构件304中心对准且使圈100环绕中心构件304。

铸模300优选地构造为使圈100和环状板200分别在阀座部分26’和凸缘部分24’内适当地轴向对准。为了便于圈100和环状板200适当地轴向对准，基板314优选地包括啮合底板306的弹簧(未示出)。弹簧使得在铸模过程中定位销312可相对于铸模300的其余部分轴向位移。在注塑成型阀套筒20’的优选方法中，如上所述使得圈100和环状板200定位在室302内，装配好的铸模300放置在压缩器中，压缩器压缩基板314的弹簧且使定位销312相对于室302轴向地平移。定位销312的轴向平移将圈100和环状板200适当地轴向定位在室302内，以使得在将弹性材料导入铸模300中时圈100和环状板200分别适当地封装在阀套筒20’的阀座部分26’和凸缘部分24’中。

阀套筒20’形成为使得圈100和环状板200二者均完全封装在弹性材料中。优选地，铸模300的输入端口305定位在顶板310中，使得弹性材料被等径地注入到铸模300中。更具体地，输入端口305优选地与铸模300的中心轴线对准，以使得弹性材料关于中心构件304大致360°均匀地分布。

为了便于基底构件100、200的封装，圈100和环状板可以构造为遍及铸模分布弹性材料。例如，再次参考图8，环状板200可以包括布置在销啮合孔隙210之间的一个或多个孔隙212。孔隙212优选地为三角形形状以便于弹性材料围绕环状板200以及遍及室302流动。更具体地，孔隙212为环状板200提供了较大的表面区域，进入室302的弹性材料可以在所述表面区域上方被导入且可进行封装。

尽管铸模300可以构造为用于压缩或转移成型处理，发明人已经发现，在注塑成型过程中使用铸模300可以减少转移或压缩成型的套筒形成时间的百分之九十以上。例如，在压缩或转移成型处理用于形成标称的六英寸阀套筒20’可花费约四十五分钟至约五十分钟的情况下，相同的套筒20’可需要约四分之至五分钟。随后将弹性材料注塑到铸模300中且进一步跟随适当的设定时间，阀套筒20’被成型且形成为上述一片式构造。成型的套筒20’随后从铸模中去除。定位销312与弹性材料分开，从而限定凸缘部分24’中的开口50’和壁32’中的轴向延伸室52’。其余完全封装在阀套筒20’中的是圈100和环状板200。

精整过程应用于成型的阀套筒20’以制备好用于阀10的片件。优选的注塑过程可以将弹性材料留在套筒20’的通路14’中。过量的材料优选地被去除，并且对套筒20’的内表面30’进行处理以使通路14’具有材料可在其上流动的平滑表面。任何适当的弹性材料可以用于形成阀套筒，诸如例如天然橡胶，只要材料能够用于成型过程即可。优选地，用于形成套筒的材料被选择以非常适用于要采用阀10的环境。因此，取决于使用的应用，用于形成套筒20’的适当的弹性材料包括但不限于：纯胶胶料、EPDM-HTP、腈和腈-HTP、氯磺酰化聚乙烯合成橡胶和氟橡胶。而且，由于套筒20’优选地由同质材料构成，阀套筒20’趋于整体具有基本相同的耐化学品质。

图10图示了具有凸缘部分424和阀座部分426的阀套筒400的可选实施方案的立体图。阀套筒400具有整体式构造，以便提供与新颖的或现有的阀10一起使用的一片式套筒。与图5中所示的套筒类似，套筒400优选地由弹性材料制成，所述弹性材料使得阀座部分426可以弹性应对由闸门16(图3和图4中示出)施加的应力且进一步使得凸缘部分424能够以弹性应对由凸缘螺栓或管组件内的其它耦合器件保持阀10施加的压力。阀套筒400通常为环状件或其它环形体，其具有用于啮合阀壳体12的外表面428和内表面430，以限定具有中心轴线A-A的贯通其中的通路414。沿着凸缘部分424的外表面428限定距中心轴线A-A的径向距离，所述径向距离优选地大于由沿着阀座部分426的外表面相对于中心轴线A-A限定的径向距离。

图10A图示了套筒400’的剖视图，并且图10B图示了阀套筒的壁的详细剖视图(在图10A中表示为B)。外表面和内表面428、430限定了环状壁432，环状壁432优选地与通路414的中心轴线A-A径向间隔开且环绕通路414的中心轴线A-A以形成阀套筒400的主体。壁432具有同质材料特性且包括具有凸缘端面419的凸缘部分424，其中壁432向阀座部分426轴向地延伸且终止于具有阀座端面422的远侧第二端部处。沿着壁432的阀座部分426的外表面428优选地构造为可插入到现有的阀中。更具体地，阀座部分426优选地包括在阀套筒的端处的唇状部421以啮合阀壳体12内的内槽，从而将阀套筒紧固在壳体12的套筒凹槽中。唇状部421优选地包括沿着阀座部分426布置的锁珠或脊状部423，锁珠或脊状部423优选地定位在阀套筒400的长度L的近似中点处且更具体地位于从凸缘端面419测量的长度L的约53％处。脊状部423限定沿着阀座部分426的壁432的径向最外部且构造为啮合壳体12内的凹槽以将阀套筒400支撑在所述凹槽中。脊状部423可以构造为防止当阀10不安装在管组件中时套筒400从壳体12中掉落并且能够防止可能在阀套筒和壳体之间移动的浆料或其它材料集结。

从脊状部423向远侧，唇状部421朝向中心轴线A-A径向地成锥形并且具有第一锥形部分425和第二锥形或成角度部分427。第一锥形部分425限定相对于与通路414的中心轴线平行的线的第一角度α，并且第二锥形或成角度部分427限定相对于与通路414的中心轴线垂直的角度的第二角度β。优选地，第一角度α为约五度(5°)至约十五度(15°)且更优选地约为十度(10°)。第二角度β优选地约为十五度(15°)至约二十五度(25°)且更优选地约二十一度至二十三度(21°-23°)。

外表面428限定了与壁432的内表面430连续的转变部以进一步限定唇状部422。特别地，成角度部分427与第一弯曲部分434连续，第一弯曲部分434优选地相对于通路414为凸形以限定弯曲表面，当阀10处于打开位置时，所述弯曲表面用于啮合相对套筒400的对应部分，当阀10处于闭合位置或在闭合过程中，所述弯曲表面用于啮合流动控制闸门16。凸形的弯曲部分422限定了范围在约0.15英寸至约0.25英寸之间且更优选地约为0.19英寸的曲率半径。内表面430包括与第一弯曲表面434串联地连续的第二弯曲部分436和第三弯曲部分438以限定沿着内表面430的槽436’。弯曲表面可以构造为具有取决于阀10的尺寸的特定曲率半径的相对于通路414的凹形或凸形。例如，第二弯曲表面436可以为具有约0.130英寸的曲率半径的凹形，并且第三弯曲表面438可以为也具有约0.130英寸的曲率半径的凹形。弯曲表面436、438限定沿着内表面430的径向槽436’，当闸门16处于闭合位置时或者当闸门16在闭合过程中时，内表面430用作套筒400的弹簧。径向槽436’可以具有例如近似0.109英寸的曲率半径。可以看出，与由关于图5B的实施方案所示的弯曲表面36’和38’以及图6B中所示的弯曲表面36”和38”形成的径向槽相比，径向槽436’较大。特别地，当闸门16通过第一弯曲表面434时，闸门16施加对抗壁432的力并且在方向x和y上压缩壁432。径向槽436’在套筒400中提供了回弹或弹簧状效应。而且，在不存在径向槽436’时，由闸门16施加的压力将迫使壁432和弯曲表面434抵住啮合套筒400的壳体12的各个半部朝向方向x和/或在方向y上进入闸门16的路径。因此，径向槽436’提供了在闸门16通过套筒400时壁432的部分压缩的腔或空间。

与参考图5和图6公开的实施方案类似，室433位于壁432的内表面428和外表面430之间。室433位于阀座部分426的唇状部421内且更优选地位于脊状部423的远侧。另外，室433在径向上与靠近内表面430相比更更靠近外表面428。在尺寸T为外表面428和内表面430之间的径向距离的情况下，已经发现对于所有标称尺寸的阀套筒400，室433和外表面428之间的径向间隔约为厚度T的11.5％。另外，在凸缘端面419和阀座端面422之间的轴向距离为长度L的情况下，从凸缘端面419到室433的剖面区域的大约中心点的轴向距离约为长度L的65％。室433关于通路414的中心轴线A-A是连续的且限定用于容纳管状环形基底或加劲构件的具有大致圆形剖面的环形室。该加劲构件提供了应对例如在闸门16在打开位置和闭合位置之间行进时阀套筒400上由闸门16施加的剪力的径向抵抗力。尽管室433描述为具有大致圆形剖面，还可以采用其它几何形状。图7图示了可容纳在室433内的加劲圈100。如参考图7描述的，加劲圈100为脊状部423提供了径向支撑且防止在闸门16打开和闭合循环期间柔软套筒材料跟随闸门16。另外，加劲圈100可有利于安装在阀壳体12中的相对套筒400的对准。

参考图10B，壁432的内表面430和外表面428始自于凸缘端面419。凸缘端面419优选地基本垂直于中心轴线A-A，用于与管组件中的另一管状构件的凸缘面啮合。凸缘面419限定大致为圆形的环状或环形平面型表面，所述表面的内周点由内表面430限定而所述表面的外周点由外表面428限定的，所述表面分别限定具有与通路414的中心轴线共线的中心点的内径ID和外径OD。内表面430和外表面428从凸缘端面419轴向延伸出以限定凸缘部分424。沿着凸缘部分424的外表面428限定第一搁板442和第二搁板424a。第一搁板442限定在阀套筒400的整体式构造中从凸缘部分424到阀座部分426的转变部且进一步限定凸缘部分424的轴向厚度以啮合壳体12内的凹槽或凸缘面的其它表面。第二搁板424a限定从第一搁板424到凸缘面419的转变部。第一O形圈451a定位为周向环绕套筒400朝向内表面430，并且第二O形圈定位为周向环绕套筒400朝向外表面428，其中各个O形圈提供与壳体12的密封部。这些O形圈代替图5B所示的垫圈部分11’且可以构造为当阀耦合到管系统时提供密封部。取决于所采用的弹性材料的尺寸和类型以及在管组件的凸缘螺栓位置处的35-40ft-lbs的力矩，这些O形圈提供了小到15ft-lbs的密封效果。

当阀10耦合到过程管时，为了抵抗凸缘部分424的过压，室446容纳封装在壁432内的加劲构件。特别地，室446定位为紧靠近搁板442且轴向地延伸到第一搁板近侧的点，以使室446完全定位在套筒400的凸缘部分424内。室446构造为容纳与图8所示的板200类似的具有大致矩形剖面的环形基底。如之前所述的，板用作加劲构件并且提供轴向支撑和/或应对由例如将阀10耦合到过程管组件的凸缘螺栓施加的压力的抵抗力。室446关于通路414的中心轴线连续以限定用于容纳环形加劲构件和/或多个加劲构件的圈。板200在图8中描述为具有多个孔隙210、212，孔隙210、212构造为在其成型过程中提供与套筒400的机械接合。通过实施例的方式，构造为用于标称六英寸阀的阀套筒400、板200将具有约八英寸的外径、约六英寸更优选地6.3英寸的内径以及约0.135英寸的均匀厚度。

再次参考图10B，壁432进一步限定至少一个轴向延伸的第三室452，所述第三室452布置在外表面428和内表面430之间且在围绕套筒400的某些点处与开口450(图10C所示)相通。第三室452为沿着与中心轴线A-A平行的中心轴线且与中心轴线A-A径向间隔开的圆形剖面区域的大致圆柱形。室452从凸缘端面419向远侧延伸且从凸缘部分424延伸到阀座部分426，终止于阀座端面422的近侧。在第一室433和第二室446连续地环绕通路414的中心轴线A-A的情况下，第三室452与第一室433和第二室446相通。在成型过程中第三室452用于将加劲圈100定位在第一室433内。特别地，第三室452具有朝向成角度部分427延伸到第一室433的近似中心轴线处的点的延伸部分452a。通过比较，图5B中所示的第三室52’具有延伸越过第一室433的上部。如图10B所示的尺寸减小的延伸部分452a提供了较小的室，该室内定位有诸如图5C和图5D所示的栓60的栓同时仍为容纳在第一室433中的加劲构件提供了足够的定位通路。在加劲圈已经在套筒400内成型之后，与图5C和图5D中所示的销栓类似的销栓定位在室452内。销栓60为套筒400提供了附加支撑并且进一步使应力集中的存在或效果最小化。然而，由于第三室452的延伸部分452a比图5B中所示的室32’的对应部分短，栓60的延伸部分63同样比定位在第三室452内的栓较短。另外，栓60构造为使得延伸部分63避免与第一室433相交，同时仍提供在第三室452内的附加支撑。否则，图5C和图5D中所示的栓60的基端61和插入端62与用于插入室452中的栓基本相同。

图10C是阀套筒400的后平面图，示出了凸缘部分424具有围绕套筒400间隔开的一个或多个开口450。每个开口450大致为圆形且延伸到圆筒形第三室452中，以便提供用于对容纳在室452中的支撑圈进行定位的装置且将支撑板定位在室446内。第一O形圈451a围绕套筒400周向延伸，并且第二O形圈451b围绕套筒400周向延伸。套筒400进一步包括围绕套筒400间隔开的孔隙412，孔隙412用于在成型过程中支撑容纳在室446内的板。上文参考图9、图9A和图9B以及相关的详细描述说明了开口450和孔隙412的描述。销栓60设置为经由开口450插入到一个或多个室452中，以便为套筒400提供附加支撑且使得任何应力集中的存在或效果最小化。销60优选地由橡胶材料和/或与套筒400的壁432基本相同的材料制成。已经发现，由塑料以及类似材料制成的栓60在阀操作过程中易于开裂，从而将套筒400的内部暴露到加工介质。而且，图9中所示的形成套筒20’的铸模300与用于形成套筒400的铸模不同。特别地，在该可选实施方案中不使用在图9中的实施方案中使用的使得定位销在成型过程中可相对于铸模的其余部分轴向位移的弹簧。

尽管已经参考某些实施方案公开了本发明，在不偏离如所附权利要求中限定的本发明的领域和范围的情况可以对描述的实施方案进行多种变型、改动和改进。因此，本发明不意在限制到描述的实施方案，而是具有由下面的权利要求及其等同内容的语言所限定的整个范围。

Claims (12)

1.一种用于密封闸门阀的套筒，所述套筒包括：

整体式构造的主体，其限定构造为啮合阀壳体的凸缘部分和构造为啮合所述阀的闸门部分的密封部分，所述主体具有限定轴向贯通其中的通道的大致圆形形状，所述主体具有内壁和外壁；

所述内壁的第一弯曲表面围绕所述密封部分延伸，所述第一弯曲表面构造为啮合所述阀的所述闸门部分；

所述内壁的第二弯曲表面与所述第一弯曲表面连续，所述第二弯曲表面围绕所述内壁延伸，所述第二弯曲表面相对于所述主体为凹形，

径向槽，其由所述凹形第二表面限定，所述径向槽构造为提供对着所述阀的所述闸门部分偏压的弹簧状力；以及

至少一个支撑构件，其封装在所述主体中内表面和外表面之间，所述构件具有在从内表面到外表面的方向上径向延伸的表面，从而基本在轴向上支撑所述密封部分。

2.如权利要求1所述的套筒，其中，所述支撑构件容纳到在所述主体内周向延伸的室内。

3.如权利要求2所述的套筒，其中，所述支撑构件为第一支撑构件，并且所述主体包括与所述第一支撑构件轴向间隔开的第二支撑构件。

4.如权利要求3所述的套筒，其中，所述室为第一室，所述第二支撑构件容纳到在所述主体内周向延伸的第二室内，所述第二支撑构件构造为支撑所述凸缘部分。

5.如权利要求4所述的套筒，进一步包括第三室，所述第三室从所述第二室延伸到所述第一室。

6.如权利要求5所述的套筒，其中，所述第三室在所述密封部分内连续地环绕所述通道。

7.如权利要求1所述的套筒，其中，所述凸缘部分包括至少一个开口，所述开口在所述轴向上延伸的所述主体中与所述第三室相通。

8.如权利要求4所述的套筒，进一步包括布置在所述第二室中的销栓。

9.如权利要求5所述的套筒，进一步包括布置在所述第三室中的销栓。

10.如权利要求1所述的套筒，进一步包括沿着所述阀座部分朝向所述外壁布置的唇状部，所述唇状部构造为提供与所述阀的部分的密封啮合。

11.如权利要求1所述的套筒，其中，所述主体由弹性材料形成。

12.如权利要求8所述的套筒，其中，所述主体和所述销由弹性材料形成。

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