CN102878309A - 活栓 - Google Patents

Abstract

一种活栓，包括具有密封表面和第一导向表面的导向元件。节流元件组件包括可定位在流体流动通路内的节流元件，该组件限定一适于与所述导向元件的密封表面相密封的配合表面以及一形成的尺寸使其与所述导向元件的第一导向表面滑动配合的第二导向表面。在所述导向元件和节流元件组件的至少一个中形成有释放空隙，该释放空隙邻近所述第一和第二导向表面，以容纳松脱的固体材料，从而防止所述密封表面与配合表面之间形成的密封被破坏。

Description

活栓

本申请是申请日为2005年10月12日、申请号为200580037393.2且发明名称为“活栓”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及流体压力控制装置，更特别地，涉及用于此种装置的在滑动部件之间进行密封的组件。

背景技术

流体压力控制装置，例如控制阀和调节器，通常用来控制流体的流动特性。一种典型的装置包括一阀体，该阀体限定有入口、出口以及在该入口和出口之间延伸的流体流动通路。一阀座与该阀体相连，并限定有该流动通路穿行的孔。节流元件，例如阀塞，相对于该阀座可移动，从而控制经过所述孔的流体流动。在滑动杆式流体控制装置中，所述节流元件与一个伸到阀体外面的阀杆相连，该阀杆又与一执行机构相连，以相对于该阀座定位所述节流元件。

滑动杆式流体控制装置通常需要一些部件，用于相对于阀座导向所述节流元件组件。特别是，希望导向该节流元件组件进行直线运动，以便该节流元件组件与阀帽、密封孔、阀盒、座环，或者其他与阀体相连的部件同心。阀杆和/或阀塞端部的紧密导向还保持最大的侧向稳定性，以对抗振动和疲劳失效。因此，导向该节流元件运动的部件通常包括相互滑动的导向表面。

流体控制装置中导向部件的摩擦和滑动可能造成这些阀部件上的材料由于磨损、磨伤或其他原因而脱离。用于某些应用的抗蚀材料尤其易被磨伤。磨伤和其他磨损现象可造成部件材料沿接触路径移动和转移。这些松散的材料可能降低或破坏该流体控制装置内的密封接合，举几个例子，例如节流元件与阀座之间的主密封、节流元件与阀盒之间的次密封，或者阀杆与密封组件之间的阀杆密封件密封。

常规的减少磨伤的方法通常是对于彼此接触的部件使用不同的材料。这种做法可导致材料和装配的成本高，并可能限制这种装置在某些应用中的使用。

附图说明

图1是一流体控制装置的侧剖面视图，该流体控制装置具有位于邻近阀塞与阀座之间接触表面的释放空隙；

图2是图1细节的放大视图，显示该释放空隙；

图3是流体控制装置的第二实施例的侧剖面视图，该流体控制装置具有位于阀塞和阀盒之间的释放空隙；

图4是图3细节的放大视图，显示该释放空隙；以及

图5是流体控制装置的另一实施例的侧剖面视图，该流体控制装置具有位于邻近所述阀杆和密封组件的释放空隙。

具体实施方式

一种用于流体控制装置的密封组件被披露，该密封组件包括释放空隙，以降低对该装置内各密封接触区域的磨伤或其他磨损损伤带来的有害影响。所述释放空隙提供一空间，在该空间中，来自接触部件的材料，尤其是金属材料可聚集起来，从而防止这些材料进入用于密封接触的区域。例如，所述释放空隙可位于邻近阀塞和阀座之间、阀塞和阀盒之间，或阀杆和密封组件之间的密封接触区域。虽然下面更详细地描述这些示例性实施例，但可以理解，所述释放空隙可以位于流体控制装置内的其他区域，该流体控制装置也会获得在此讲授的益处。

图1和图2图示一滑动杆式单端口的非平衡塞控制阀10，该阀10具有限定入口14和出口16的阀体12，其中该阀10控制流体从入口14到出口16的流动。一阀座18与所述阀体12相连，并且限定一孔20，流动通路穿过该孔20。在所示实施例中，该阀座18通过螺纹连接与阀体12相连，然而也可使用其他已知的连接方法。所述阀座18的上部形成一密封表面22，在本实施例中，该密封表面22的形状为截头圆锥形。该阀座18的下部形成一圆柱形的内表面24。

一节流元件组件26穿过阀体的顶部端口28而被插入，以控制经过阀座孔20的流体流动。该节流元件组件26包括与一阀杆32相连的节流元件，例如阀塞30。该阀塞30包括一配合表面34，该配合表面34的形状与阀座密封表面22相匹配，以便配合表面34密封地与密封表面22相接合，从而在所述阀塞30处于闭合位置时形成主密封，如图2所示。所述阀塞30还包括一圆柱形的外表面36，该外表面36的尺寸使该外表面36与阀座内表面24滑动配合。在此实施例中，阀座18的内表面24和阀塞30的外表面36提供第一和第二导向表面，随着所述节流元件组件26移向闭合位置，所述第一和第二导向表面引导所述阀塞配合表面34朝向阀座密封表面22。

在图1所示的实施例中，所述阀塞30进一步包括流动特性底脚38，该流动特性底脚38从外表面36向下延伸。该底脚38的形状使它们中间形成有间隙40，从而如本技术领域所公知的那样，在所述节流元件组件26仅部分打开时获得所需的流动特性。可以理解，其他类型的带有和不带有流动特性底脚的阀塞，可以被使用而不背离本公开的范围。

所述阀杆32从所述阀塞30的顶面延伸，并穿过所述阀体顶部端口28。该阀杆32的自由端42适于与一执行机构（未示出）相连，该执行机构向所述节流元件组件26提供动力。

一阀帽组件43与所述阀体12相连，以封闭所述顶部端口28，并与所述阀杆32相密封。所述阀帽组件43包括阀帽44，该阀帽例如通过紧固件，可松开地与所述阀体12相连。该阀帽44具有限定一密封腔50和一颈部52的内孔48。该颈部52可滑动地与所述阀杆32相配合，从而在运动期间向所述节流元件组件26提供附加导向，这在下面参照图5的实施例更加详细地论述。一密封组件54可被插入到密封腔50中，以在所述阀杆32和阀帽内孔48之间形成密封，从而防止通过的流体泄漏。

一释放空隙56形成于所述阀座18中，以降低例如由于磨伤而造成的脱落材料进入主密封区域的风险。如图1和图2所示，该释放空隙56形成为大致环形的凹槽，其在所述阀塞外表面36和所述阀座内表面24之间形成间隙。所述空隙56的体积足以容纳来自阀塞30、阀座18，或其他在节流元件组件26工作过程中可能被松脱或转移的部件的材料。

在此示例性实施例中，该释放空隙56位于由所述密封表面22和配合表面34形成的主密封与由所述阀塞外表面36和阀座内表面24提供的导向表面之间。因此，由于磨伤、磨损或其他原因脱落的，通常会出现在导向表面区域里的材料，将聚集在该释放空隙56中，从而避免主密封的破坏。沉积在该释放空隙56中的材料可能随后被工艺流体流移走或者可能长期存留在该释放空隙中。尽管本示例性实施例显示该释放空隙56位于紧邻该主密封，但可以理解，该释放空隙56也可处于其他位置，只要该释放空隙紧邻所述导向表面或者密封表面。此外，尽管该释放空隙56被显示为形成在所述阀座18中，但该释放空隙也可附加地或者两者择一地设置在所述阀塞30中。因此，相同或类似的材料可用于所述阀座18和阀塞30，例如316不锈钢、314L不锈钢、不锈钢合金20，等等。

图3和图4显示包含在阀110中的密封组件的替代实施例，其中阀110具有盒式阀内件和平衡的阀塞。该阀110包括限定有入口114和出口116的阀体112，其中该阀控制流体从入口114到出口116的流动。一阀座118与所述阀体112相连，并限定流动通道穿过的孔120。同样，尽管所述阀座118被显示为通过螺纹连接与所述阀体112相连，但也可以使用其他已知类型的连接。该阀座118包括一密封表面122。

一节流元件组件126和一阀盒160穿过所述阀体112的顶部端口128而被插入，以控制穿过所述阀座孔120的流体流动。所述阀盒160包括一法兰162，该法兰162连接并充分关闭所述阀体顶部端口128。一圆柱形的壁164从法兰162向下延伸并具有底缘166，在装配时，该底缘166与所述阀座118间隔开，从而允许流体在其中流动。所述圆柱形的壁164进一步限定一内表面168。所述阀盒160还包括一轴套170，该轴套中形成有一中心孔172。该中心孔172与所述内表面168实质上同心，并限定一密封腔150和一颈部152。

所述节流元件组件126包括可在所述流体流动通路内移动的节流元件。该节流元件，例如阀塞130，与一阀杆132相连，该阀杆132从所述阀塞130的顶面延伸并穿过所述阀体顶部端口128。所述阀杆132的自由端142适于与一执行机构（未示出）相连，该执行机构向所述节流元件组件126提供动力。所述阀塞130的底部包括一配合表面134，该配合表面的形状与所述阀座密封表面122匹配，以使该配合表面134与所述密封表面122密封地接合，从而在所述阀塞130处于闭合位置时形成主密封。所述阀塞130还包括一平衡端口133，该平衡端口允许流体流入由所述阀盒160和阀塞130上表面所限定的上腔135中。

所述阀塞130包括一导向环137，该导向环137限定一外表面136，该外表面的尺寸使该外表面与所述阀盒内表面168滑动配合。在此实施例中，所述导向环137和阀盒内表面168都是圆柱形的，以提供第一和第二导向表面，所述导向表面适于随着所述节流元件组件126移到闭合位置，引导所述阀塞配合表面134朝向所述阀座密封表面122。

所述阀塞130还包括一密封环139，用于防止流体经所述阀盒160和阀塞130之间的次流动通路而泄漏。该密封环139同样大体上是圆柱形的，并且限定一第二配合表面141，该第二配合表面141的尺寸使其与所述阀盒内表面168滑动配合并密封。所述密封环139可以由一种足够与所述金属阀盒材料形成密封，同时允许沿所述阀盒内表面168滑动的材料形成。可能的材料包括含氟聚合物树脂，比如杜邦公司销售的特氟纶

产品、石墨材料，或者丁腈橡胶。

第一释放空隙156形成于所述阀塞130中，用于降低脱落材料进入所述密封环139与阀盒内表面168之间的接触次密封区域的风险。最佳如图4所示，该释放空隙156由所述阀塞130的中间凹进部分158形成。该中间凹进部分158产生一大致环形的凹槽，该凹槽的体积足以容纳在所述节流元件组件126工作过程中来自阀塞130、阀盒160，或者其他可能被松脱或转移的阀部件的材料。在所示的实施例中，该第一释放空隙156位于所述导向环和密封环之间，但也可使用上述关于图1和图2所示实施例的替换位置。

为了进一步保护所述密封环139和阀盒内表面168之间的密封接触，还可提供第二释放空隙190。如图3和图4所示，该第二释放空隙190由所述阀塞130的具有缩小直径的顶部192形成。如同第一释放空隙156一样，该第二释放空隙190在所述阀塞130和阀盒内表面168之间产生间隙，该间隙可容纳由于磨伤、磨损，或者其他原因脱落的材料。

图5显示用于一流体控制装置的密封组件的另一实施例，该图表示在一密封组件210和一阀杆211之间的密封接触的剖面放大视图。该阀杆211是包括一节流元件（未示出）的节流元件组件的一部分。一阀帽212，可与阀体（未示出）相连，并包括一中心孔214，该中心孔214的尺寸可容纳该阀杆211。所述中心孔214限定一密封腔218、一颈部220，以及一贮藏所222。所述密封组件210可被插入到该密封腔218中，以在所述阀杆211和内孔214之间形成密封，从而防止流体在其间泄漏。

所图示的填料组件210包括一V形环230、一凸转接件232、一凹转接件234、上和下抗挤压环236，以及一密封盒环238，然而，也可以使用其他已知的密封盒部件，而不背离本公开。在工作时，所述密封组件210被压缩，以使得所述V形环230的内配合表面240与所述阀杆211的外密封表面242密封地接合。选择用来制造V形环230的材料，使其提供与阀杆的良好密封，同时允许阀杆滑动。

一轴承环246被插入到所述贮藏所222中，用于在移动过程中进一步导向所述阀杆211。同样地，该轴承环246包括一内表面248，该内表面248与所述阀杆211的外表面紧密配合，但允许该阀杆滑动。因此，所述内表面248和阀杆外表面提供用于引导所述节流元件组件的滑动运动的导向表面。

一释放空隙250邻接所述内表面248而形成，用于容纳松脱的材料，从而降低损坏该密封组件/阀杆的密封的风险。该释放空隙250形成为所述内表面248的扩大直径部分，该扩大直径部分产生一环形凹槽。该凹槽在所述轴承环内表面248和阀杆外表面之间限定一间隙，该间隙的体积足以容纳在工作期间松脱的阀材料。在此实施例中，所述释放空隙250位于紧邻由所述轴承环内表面248和阀杆外表面所限定的导向表面，所述导向表面与所述密封组件和阀杆之间的密封接触稍微隔开。

前面的详细描述仅为清楚和理解需要而给出，不应由此理解为不必要的限制，因为对于本领域技术人员来说显然可以进行修改。

Claims (10)

1.一种用于流体压力控制装置的密封组件，所述流体压力控制装置具有主体，该主题限定了入口、出口和从该入口延伸到该出口的流体流动通路，所述密封组件包括：

导向元件，该导向元件联接到所述主体并包括限定了密封表面和第一导向表面的填料组件；以及

节流元件组件，该节流元件组件包括可定位在所述流动通路内的节流元件和联接到所述节流元件的阀杆，所述阀杆限定了配合表面和第二导向表面的外表面，所述配合表面适于与所述导向元件的所述密封表面相密封，所述第二导向表面形成的尺寸使其滑动地接合所述导向元件的所述第一导向表面；

其中在所述导向元件和所述节流元件组件的至少一个中形成有释放空隙，该释放空隙邻近所述第一导向表面和所述第二导向表面。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述密封表面和所述第一导向表面由所述填料组件的同一外表面限定，并且其中所述配合表面和所述第二导向表面由所述阀杆外表面的同一部分限定。

3.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述空隙形成在轴承环的上部中。

4.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述轴承环通过形成在阀帽的一部分中的颈部与所述填料组件分开。

5.根据权利要求4所述的密封组件，其中所述轴承环布置在截头圆锥形贮藏所中。

6.一种用于流体压力控制装置的密封组件，所述流体压力控制装置具有主体，该主题限定了入口、出口和从该入口延伸到该出口的流体流动通路，所述密封组件包括：

阀帽，该阀帽包括孔、密封腔、颈部和贮藏所；

阀杆，该阀杆延伸通过所述阀帽并具有外表面；

填料组件，该填料组件布置在所述密封腔内并且限定了密封表面，该密封表面被设置为与所述阀杆的所述外表面的第一部分接合；

轴承环，该轴承环布置在所述贮藏所中，并且形成导向表面，所述导向表面被定位为导向所述阀杆的所述外表面的第二部分；

形成在所述轴承环的与所述阀杆的所述外表面的所述第二部分相邻的空隙。

7.根据权利要求6所述的密封组件，其中所述轴承环与所述填料组件通过所述颈部分开。

8.根据权利要求6所述的密封组件，其中所述空隙形成在轴承环的上部中。

9.根据权利要求6所述的密封组件，其中所述轴承环通过所述颈部与所述填料组件分开，并且其中所述空隙被形成为紧邻所述颈部。

10.根据权利要求6所述的密封组件，其中所述贮藏所由孔形成，该孔成截头圆锥形地进入穿过所述阀帽的所述孔中。

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