CN102597584A - 半楔可验证关闭阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种改进的半楔型阀，所述阀具有上游和下游密封表面，所述表面与半楔阀构件上的相对表面配合。这导致了在高压和低压时改进的密封和较少的泄露。

Description

半楔可验证关闭阀

技术领域

本发明大体上涉及一种用于控制管线内流体的改进的阀。本发明的阀在提供一种验证阀在高压和低压时都关闭流体的手段方面是尤其有用的。

背景技术

球阀、旋塞阀等为本领域的那些技术人员所熟知。这些阀的共同特征是它们可通过不超过大约九十（90）度的角度从全打开位置移动到全闭合位置。

简单的球阀包括可旋转球，可旋转球具有与流体流动路径对应的穿过可旋转球的孔以及用于以球表面密封的座。通过将所述球旋转不超过大约九十（90）度，球阀允许流体流完全停止。但是，这些阀仅提供通过将球设置在中间位置而实现的对流体流的最小的分级控制。此外，在没有由封闭构件对座施加机械力的情况下，这些阀放置在打开或闭合位置。

简单的旋塞阀包括可旋转的锥细的塞，所述塞具有通过其的孔，设置在互补的壳体中。通过将所述塞旋转超过大约九十（90）度，所述塞允许流动完全停止。旋塞阀类似于前述球阀那样操作并且提供类似的优点和不足。

闸门阀、球形阀等也为本领域的那些技术人员所熟知。所述阀的共同特征在于通过升高和降低作用在封闭构件（闸门阀中的闸门或球形阀中的盘或塞）上的阀杆，所述阀可从全打开位置移动到全闭合位置。这些阀提供的密封优势好于球阀，但是花费更长的时间来打开或闭合且在升高和降低所述杆时通常具有更多的流体泄露至大气。

球阀、旋塞阀和闸门阀都能够包括通常称为“双重阻塞和排放”的设计变化或特征。这些阀具有两个座表面，当所述座表面之间的腔通过在主体腔上提供的排放连接而通风时，在所述闭合位置的所述两个座表面阻塞来自两个阀端的流动。取决于阀的类型，在圆形表面或平坦表面外部出现所述座和封闭构件之间的密封。通过提供在主体腔上的排放连接的通风允许验证阀正被密封或阀在一个或多个所述座表面上具有泄露。

另一种设计的变化被称为“双重隔离阻塞”，并且类似于“双重阻塞和排放”。双重隔离阻塞阀是这样一种阀，其中主体腔被打开并且压力被连续地施加到每个阀端并且也施加到所述腔和每个端部以证明在从任意方向施加压力时，在上游座或下游座中都没有出现泄露。

一种提供超过常规球阀、旋塞阀、闸门阀和球形阀的显著优势的阀是美国专利No.4,962,911中描述的HEMIWEDGE^®阀，并且在美国专利No.5,333,834中改进有阀驱动器，并且在美国专利No.7,357,145中改进有用于快速简单修复的阀筒特征，它们的内容以引用的方式结合到本文，并且通过在美国专利No.7,484,523中的制造方法得到改进。所述半楔阀包括弯曲楔，该弯曲楔包括锥细的球形区段，该球形区段可旋转地通过流体路径并且与互补的弯曲座配合以影响关闭。半楔阀的重要特征在于当阀正闭合时，楔的厚度从其前端到其尾端增加。楔包括孔，该孔形成穿过楔的更薄前端的一部分流体路径。楔在其尾端是实心的并且更厚。将所述半楔旋转通过大约九十（90）度进入流体路径，通过用楔的实心的更厚端来阻塞流体路径以将流体路径闭合。这提供了对座的机械加载。半楔阀的另一个重要特征是可更换的阀筒，可更换的阀筒可在阀主体中被快速而容易的移除和更换而不用将阀从管线中移除。

发明内容

本发明涉及对半楔型关闭阀的改进。阀座设置在所述半楔的上游和下游部分以用于改进密封。同样，与柔性密封件和两个阀座结合的三件式阀芯主体允许在高压和低压下的紧密密封。通风端口也设置在主体中以允许验证在阀构件的任一侧上都不出现泄露。上游座设计允许上游压力辅助紧密关闭，并且同样下游座允许下游压力辅助紧密关闭。

附图说明

图1是根据本发明的阀的顶部截面视图。

图2是包括第一密封表面的三件式阀芯组件的截面图。

图3是下游密封机构的截面图。

图4是阀主体的纵向截面图。

具体实施方式

如图1所示，关闭阀1包括壳体，该壳体具有入口区段2、中间区段20以及出口区段3。三件式阀芯组件4、5和6都位于中间区段20内。第一阀芯构件4是具有用于流体流动的内部孔的圆柱形构件。

密封件16位于阀芯构件4的上游端面部分，阀芯构件与形成在入口壳体2中的内部肩部密封接触，如图2所示。阀芯构件4的外表面包括在其下游区域的减小的外径部分以容纳密封件17。第二芯阀构件5也是圆柱形的，其具有对应于第一芯构件4的内部孔的内部孔。如图2所示，第二芯构件5的上游部分具有两个台阶部分18和19。台阶部分18接收第一芯构件4的减小的直径部分并且第二台阶19接收第一芯构件4的外表面，从而形成限制密封件17的腔，如图2所示。该布置允许芯构件4和5的相对轴向运动。第二芯构件5的下游端具有三个台阶21、22和23，如图2所示。也在台阶22和23之间设置有斜面的部分24。第三阀芯构件6用作密封构件，其与半楔7的凹的上游部分配合。第三芯构件6具有置于第二芯构件5的台阶21上的第一内部环形区段。第三芯构件6的下游端面13被精密地加工，以与半楔7的上游表面31形成密封表面。内部台阶29设置在第三阀芯构件6内的下游部分。台阶21、22和23、斜面24和台阶29配合以形成接收互补（complimentary）密封环12的腔，所述密封环12可由尼龙制成，并且也与半楔7的上游表面31配合以形成密封。

如图3所示，阀的下游部分包括具有槽32的第一环形阀座构件8，槽接收弹性构件10。如在现有技术中已知的，包括密封件11的第二环形构件9定位在出口部分3的上游面和环形构件8 之间。半楔7从上游表面31至下游表面30的厚度从其前边缘至其尾（training）边缘增加。半楔的上部部分和下部部分可设置有耳轴(trunions)以与阀壳体的中间部分20中的凹陷配合，从而在阀主体中可旋转地支撑半楔。阀主体通风口14也设置在阀主体的中间部分20中。

在闭合位置，半楔从阀的两端密封且阻塞流动和压力。上游和下游座也关闭流体，使得流体无法进入在上游座外侧的主体腔中。主体腔能够通过安装在阀主体中的端口通风，以证明在上游或下游座中密封件上没有泄露。可替代地，主体腔能够通过安装在阀主体中的端口通风，以检查在从上游方向或下游方向施加压力时或者从两个方向施加压力时的紧密密封或关闭。上游座设计也允许上游压力辅助紧密关闭。同样类似地，下游座允许下游压力辅助紧密关闭。由于在座从全打开至全闭合移动时装载座的半楔的机械楔作用，座彼此独立并且不是仅依赖于上游压力或下游压力来密封。这一点可称为可验证关闭特征。

在本发明中，一件式半楔作为阀主体的一部分或作为进入该主体的插入件而用耳轴53支撑在顶部并且能用耳轴54支撑在底部，如图4所示。带有内侧（凹的）弯曲表面的机器半径以及外侧（凸的）弯曲表面的机器半径的中心点上的多个互补偏移的该耳轴支撑能够对中所述半楔，在所述半楔从全打开行进至全闭合时，上游座和下游座中的任一个或者两者都提供机械密封。该独特的属性也允许该设计用于弹性的塑性或金属座，允许双向关闭，并且允许使用多件式芯来进行可验证（双重阻塞和排放）关闭。其还允许该设计用作两个座都是双向的双重隔离阻塞阀。双重隔离阻塞阀是这样一种阀，其中主体腔是打开的并且压力连续地施加到每个阀端以及也施加到腔和每端以证明在从任一方向施加压力时上游座或下游座中都不出现泄露。由于在闭合位置施加给半楔的压差，用半楔耳轴在底部附加的支撑提供了减小负载的能力， 这导致了用较小的力来旋转杆，这允许阀在比采用前述浮动设计实现的更高的压力下使用。

此外，在本发明中，封闭构件可以是组合了可旋转阀构件和阀驱动器的单个部件，所述阀构件如在美国专利No.4,962,911中所述，所述阀驱动器如在美国专利No.5,333,834中所述。该部件此后在本发明中将称为一件式半楔。该一件式半楔的作用与如在前述现有技术中描述的半楔和阀驱动器的组合的作用相同，并且在标准半楔阀中是功能性改进，这是由于遭受磨损或机械故障的部件的减少，并且是制造上的改进，这是由于设置了对仅一个部件的加工，除去了紧固件并且简化了阀筒的组装，如在美国专利No.7,357,145中描述的。所述一件式半楔对本发明的新颖性的一个重要的贡献是内部弯曲表面（凹侧）可被加工以密封抵靠在多件式芯上的一端以提供上游座。这个与现有技术结合的独特的属性提供了为上游座和下游座都设置半球形楔封闭构件的能力。这个与现有技术结合的独特的属性也提供了使半球形楔封闭构件在高压和低压时提供紧密密封的能力。

此外，在本发明中，所述一件式半楔可被允许在底部移动（通常称为浮动）使得在内侧（凹的）弯曲表面的机器半径的中心点和外侧（凸的）弯曲表面的机器半径的中心点中的偏移能够将半楔与上游座或下游座中的一个或两者对中，以便在所述半楔从全打开行进至全闭合时提供机械密封。该独特的属性也允许设计用于弹性的塑性或金属座，允许双向关闭，并且允许使用多件式芯来进行可验证（双重阻塞和排放）关闭。

此外，在本发明中，所述多件式芯包括细长的中间构件5、密封抵靠所述主体的上游构件4、密封抵靠半楔的下游构件6以及在座环部件之间以提供负载和密封的弹性体和弹簧之一或两者。使用弹性体或弹簧的该多件式芯也称为可扩展芯。阀芯构件6的下游部分可以是带有表面抛光以用于金属至金属的密封的金属或其可具有插入物，所述插入物具有各种塑性或弹性的材料以提供弹性座。所述可扩展芯在半楔从打开旋转到闭合或者从闭合旋转到打开时提供抵靠半楔的持续接触。同样地，下游座在半楔上提供类似的负载。在闭合位置，半楔的实心的更厚的部分加载上游座和下游座以提供紧密的关闭。在闭合位置，座阻塞来自两个阀端的流动，并且在座表面之间的主体中的腔通过设置在主体腔上的排放连接通风。该通风能够证明双重阻塞和排放阀以及双向双重隔离阻塞阀。

此外，在本发明中，一件式半楔和带有主体通风口的可扩展芯的布置在低压和高压时都提供双向密封并且提供使得主体腔通风以检查在从上游方向或下游方向施加压力或从两个方向施加压力时的关闭（紧密密封）的能力。所述上游座设计也允许上游压力辅助紧密关闭。并且类似地，所述下游座允许下游压力辅助紧密关闭。但是，由于半楔的机械楔作用（在半楔从全打开移动至全闭合时半楔装载座），座彼此独立并且不仅仅依赖于上游压力或下游压力来密封。该独特的布置也将由于热膨胀导致的压力累积释放到阀的较高压力侧。

尽管已经描述了本发明的具体细节，但是这种细节不应该被认为是对本发明的范围的限制，除非它们被包含在所附权利要求中。

Claims (9)

1. 一种阀，包括：

壳体，其具有流体入口和流体出口；

流动路径，其将所述流体入口连接到所述流体出口；

可旋转半楔阀封闭构件，其安装在所述壳体内；

阀主体芯，其限定所述流动路径的一部分；

所述阀主体芯的下游部分，所述下游部分具有第一密封表面；

所述出口的上游部分，所述上游部分具有第二密封表面；以及

半楔，其在打开位置和闭合位置之间旋转，所述打开位置允许不受阻碍的流体流通过所述阀，在所述闭合位置，所述半楔的上游表面接合所述第一密封表面而所述半楔的下游表面接合所述第二密封表面。

2. 根据权利要求1所述的阀，其中所述壳体具有通风口。

3. 根据权利要求1所述的阀，其中所述半楔的厚度从其前边缘到其尾边缘增加。

4. 根据权利要求1所述的阀，其中所述阀主体芯包括三个部分，弹性密封件在两个所述上游部分之间，所述弹性密封件允许两个所述上游部分相对于彼此纵向移动。

5. 根据权利要求1所述的阀，其中所述第一密封表面包括加工的金属接触表面和弹性部分。

6. 根据权利要求4所述的阀，其中所述第一阀主体芯部分具有在其上游面的密封件，其与所述流体入口的所述下游部分中的密封表面接合。

7. 根据权利要求1所述的阀，其中所述第二密封表面包括携带弹性构件的第一环形阀座构件和携带密封件的第二环形构件，所述密封件接合形成于所述流体出口的所述上游部分中的肩部。

8. 根据权利要求4所述的阀，其中第二阀主体芯的下游部分包括第一台阶、第二台阶和第三台阶，第三阀主体芯包括在其下游的内部台阶，其与所述第二阀主体芯部分的所述第一台阶、第二台阶和第三台阶配合以接收密封环。

9. 根据权利要求5所述的阀，其中所述第一密封表面的所述弹性部分是尼龙密封环。

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