CN103836243A - 压力平衡的弹簧加载式超程密封设备 - Google Patents

压力平衡的弹簧加载式超程密封设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及压力平衡的弹簧加载式超程密封设备。一种设备包括笼和配置在笼中的主插塞。主插塞能够在主插塞闭合位置与主插塞开启位置之间移动。密封组件配置在主插塞上，密封组件具有密封件，该密封件构造成在主插塞处于主插塞闭合位置时接触笼，并且构造成在横跨密封件的压差减小时减少与笼的接触。设备包括能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动的压力平衡组件。压力平衡组件构造成在处于超程位置和开启位置时，平衡横跨密封件的压差。

Description

压力平衡的弹簧加载式超程密封设备
相关申请的交叉引用
本发明涉及Thomas Henry Cunningham的标题为APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING ACTUATOR THRUST REQUIREMENTS IN A CONTROL VALVE 的美国专利申请序列No._______，该申请与本发明同时提交，该申请被转让给与本发明相同的受让人。
技术领域
本文公开的主题大体涉及压力平衡控制阀，并且更特别地，涉及密封质量加强的、用于在高温下使用的压力平衡控制阀。
背景技术
控制阀用于控制在油气处理、功率生成、精炼、石化产品和水控制行业中使用的系统中的流体的流量。常规的控制阀典型地包括具有入口和出口的阀本体。笼和座环配置在入口与出口之间。笼具有至少一个端口，从而允许控制阀的入口和出口之间的流体连通。用语“流体连通”表示允许流体在它们之间传送或通过它们，如流体通过管道从一个容积传送到另一个容积。插塞同心地配置在笼中，并且被允许沿轴向平移，从而暴露笼端口(多个)，以及调节流体流。插塞借助于杆而连接于促动器。促动器是供应力和运动以开启或闭合阀的装置，并且可由机械、气动、水力或电力器件提供功率。
一些控制阀设计成平衡横跨阀插塞的压力，以减少用促动器开启和闭合阀所需的力的量。平衡控制阀典型地包括笼、插塞、杆、座环和平衡密封件。插塞具有至少一个管道或孔，从而允许顶部与底部之间的流体连通，这将平衡横跨插塞的压力。可在插塞与笼之间设置密封环以最小化流体泄漏。当闭合时，平衡控制阀典型地将具有两个可能的主流体泄漏路径。第一泄漏路径在插塞与座环之间，其中，足够的促动器力将提供牢固的金属对金属接触，以阻止流动。即使在插塞与阀座接触时，该泄漏可发生。可能的第二泄漏路径是配置在插塞与笼之间的密封环。
美国国家标准协会(“ANSI”)已建立了控制阀的泄漏分级(ANSI/FCI 70-2)。标准将座泄漏分成六级(I级至VI级)。随着级数增大，泄漏标准变得更严格。V级表示通常被称为“实际零泄漏”的控制阀。V级阀的标准要求允许通过阀的最大泄漏为0.0005 ml水每分钟、每英寸端口直径、每PSI压差，如从阀的入口端口到阀的出口端口测量的。
平衡阀可与配置在插塞与笼之间的许多不同的密封件(诸如例如活塞环密封件)一起使用。活塞环密封件可由各种各样的材料(诸如特氟纶、金属和石墨)制造，这取决于阀应用(即，流体的类型、温度、压力)。特氟纶活塞环密封件例如可允许相当紧密的关闭，但在使用上受到流体温度的限制。石墨和金属活塞环密封件可允许在较高温度的应用中使用阀，但是这样的材料可不允许紧密的关闭。
典型的活塞环密封件在与其密封表面接触时可生成相当大的摩擦。该摩擦对于允许泄漏高于FCI 70-2 V级的泄漏要求的应用而言可为可接受的。例如，II级、III级或者甚至IV级要求较小的接触压力，以满足它们的相应的泄漏要求，但是相比之下，V级是较紧密的若干数量级。在高于弹性体或热塑性塑料的可用范围的温度下用活塞环型密封部件实现V级关闭将典型地导致高摩擦，从而导致高促动要求(即，需要高的力来开启和闭合阀)，从而使得难以操作阀。
发明内容
本发明的实施例可减少密封件在高温下的摩擦，由此减少对阀节流所需的促动推力的量。
在一个示例性非限制性实施例中，一种设备包括笼和配置在笼中的主插塞。主插塞能够在主插塞闭合位置与主插塞开启位置之间移动。设备包括配置在主插塞上的密封组件，密封组件具有密封件，该密封件构造成在主插塞处于主插塞闭合位置时接触笼，并且构造成在横跨密封件的压差减小时减小或消除与笼的接触。设备还包括能够在闭合位置和超程位置和开启位置之间移动的压力平衡组件。压力平衡组件构造成在压力平衡组件处于超程位置时，减少密封件与笼之间的摩擦。
在另一个实施例中，一种用于通过阀调整件控制流体流的方法包括用配置在笼中的主插塞密封出口管道。主插塞承坐抵靠与笼联接的座环。该方法包括对密封件施加力，以封锁主插塞与笼之间的空间，以及在主插塞承坐抵靠座环时，保持空间中的密封压力。该方法包括平衡横跨密封件的压差，以及使主插塞从座环上脱开。
在另一个实施例中，一种用于通过阀调整件控制流体流的系统包括笼、配置在笼中的主插塞，以及构造成接合主插塞的座环。提供子系统，以对密封件施加力，以封锁主插塞与笼之间的空间，以及在主插塞承坐抵靠座环时，保持横跨密封件的压差。还设置在主插塞的任何移动之前平衡横跨密封件的压差的子系统。系统还包括使主插塞从座环上脱开的子系统。
一种设备，其包括：笼；主插塞，其配置在笼中，并且能够在主插塞闭合位置与主插塞开启位置之间移动；密封组件，其具有密封件，密封件被迫与笼高摩擦接触，并且在主插塞处于主插塞闭合位置时，保持横跨密封件的压差；以及压力平衡组件，其能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动，压力平衡组件构造成平衡横跨密封件的压差，以及在压力平衡组件处于超程位置时，减少密封件与笼之间的摩擦。
优选地，密封组件包括载荷传递组件，载荷传递组件构造成在主插塞处于主插塞闭合位置时，在密封件上施加力，以及在压力平衡组件处于超程位置时，减小密封件上的力。
优选地，设备进一步包括：加压容积；密封平衡容积；并且其中，压力平衡组件包括：引导插塞，其适于在压力平衡组件处于超程位置时，将加压容积联接于密封平衡容积。
优选地，设备进一步包括加压容积；密封平衡容积；与密封平衡容积流体地联接的管道；并且其中，压力平衡组件包括密封部件，密封部件配置在杆上，并且适于在主插塞处于闭合位置时，密封管道。
优选地，密封部件包括联接于杆的凸缘，凸缘适于在主插塞处于主插塞闭合位置时，密封管道，并且适于在主插塞处于主插塞开启位置时，解除对管道的密封。
优选地，密封部件包括能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动的引导插塞。
优选地，设备进一步包括：联接于引导插塞的凸缘；以及固持环，其联接于主插塞，并且构造成在引导插塞处于开启位置时，接合凸缘。
优选地，密封件是压力赋能式密封件。
一种用于通过阀调整件控制流体流的方法，其包括：以载荷迫使密封件与笼接触；保持横跨密封件的压差；使载荷传递组件移位，以解除密封件与笼的接触；平衡横跨密封件的压差；以及当压差平衡时，使主插塞脱开。
优选地，平衡压差包括使配置在形成于主插塞中的腔体内部的压力平衡组件移位，压力平衡组件构造成密封与入口端口连通的引导室。
优选地，使主插塞脱开包括在压差平衡，以及密封件与笼之间的接触已最小化或消除时，使主插塞与压力平衡组件接合，以使主插塞移位。
优选地，迫使包括用载荷传递组件迫使密封件抵靠笼。
优选地，该方法进一步包括在压差平衡时，减小密封件上的载荷。
优选地，压力平衡组件能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动；并且其中，使主插塞脱开包括在压力平衡组件处于开启位置时，使主插塞与压力平衡组件接合。
一种用于通过阀调整件控制流体流的系统，其包括：笼；配置在笼中的主插塞；构造成接合主插塞的座环；载荷传递组件，其对密封件施加力，以在主插塞承坐抵靠座环时，保持横跨密封件的压差；压力平衡组件，其在主插塞的任何移动之前，平衡与上游压力的压差；以及使主插塞从座环上脱开的子系统。
优选地，系统进一步包括：加压容积；密封平衡容积；并且其中，压力平衡组件包括引导插塞，当载荷传递组件处于超程位置时，引导插塞将加压容积联接于密封平衡容积。
优选地，系统进一步包括配置在主插塞与笼之间的限流器，并且其中，加压容积由主插塞的外表面和笼的内表面、密封件和限流器限定。
优选地，系统进一步包括：杆；与密封平衡容积流体地联接的管道；并且其中，压力平衡组件包括密封部件，密封部件配置在杆上，并且适于在主插塞处于闭合位置时，密封管道。
优选地，密封件是压力赋能式密封件。
优选地，引导插塞能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动；并且其中，使主插塞从座环上脱开的子系统包括在压力平衡组件处于超程位置时，使主插塞与压力平衡组件接合的构件。
附图说明
从结合附图进行的优选实施例的以下更详细的描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，该附图经由实例示出本发明的某些方面的原理。
图1是阀调整件的实施例的局部剖面图。
图2是阀调整件的实施例的透视外视图。
图3是沿着图1的线A-A截取的横截面的示意图(不成比例)，并且显示处于闭合位置的阀调整件的实施例。
图4是图1的阀调整件的实施例的横截面的示意图(不成比例)，其显示相关容积和腔体。
图5是处于压力平衡位置的图1的阀调整件的实施例的横截面的示意图(不成比例)。
图6是处于开启位置的图1的阀调整件的实施例的横截面的示意图(不成比例)。
图7是密封件的实施例的横截面的示意图(不成比例)。
图8是密封件的可选实施例的横截面的示意图(不成比例)。
图9是处于闭合位置的阀调整件的可选实施例的横截面的示意图(不成比例)。
图10是处于压力平衡位置的图8的阀调整件的可选实施例的横截面的示意图(不成比例)。
图11是处于开启位置的图8的阀调整件的可选实施例的横截面的示意图(不成比例)。
图12是用于控制流体流的方法的流程图。
部件列表
11调整组件
13笼
14笼端口
15主插塞
16下部分
17上部分
18主承坐表面
21座环
22上游容积
23下游容积
24腔体
25平衡管道
26纵向管道
27引导室
31引导组件
33引导插塞
35引导杆
36促动器
37引导密封表面
39引导凸缘
40引导座
41轴向管道
43固持环
46密封组件
47密封件
48第一密封表面
49载荷传递组件
50弹簧
51限流器
52密封平衡容积
53中间区段
55压盖
57制动表面
75平衡管道
76开口
79杆组件
81杆
85螺母
91载荷传递组件
92通道
97密封凸缘
98插塞平台
99密封平衡容积
100加压容积
101纵向管道
102弹簧
105方法105，由调整组件11实施，用于通过调整组件11的运行来控制流体流
107调整组件11用配置在笼13中的主插塞15密封上游容积22，主插塞15承坐抵靠座环21
109出现轴向超程，并且调整组件11对密封件47施加力，以封锁主插塞15与笼13之间的密封平衡容积52，以及在主插塞15承坐抵靠座环21时，在上游压力P1与下游压力(P2)之间提供紧密密封。在该步骤中，力可由载荷传递组件49施加
111调整组件11使主插塞15的上部分保持处于密封压力P1
113调整组件11平衡横跨密封件47的压力
115调整组件11减小密封件47上的力
117引导组件31接合主插塞15
119调整组件11使主插塞15从座环21上脱开。
具体实施方式
根据本公开的阀调整件包括笼、插塞、座环和压力平衡组件。阀调整件还包括密封组件，该密封组件包括密封件，该密封件构造成在主插塞处于闭合位置时接触笼。密封件还构造成在横跨密封件的压差基本平衡时，减少或消除与笼的接触。密封件设置有与应变能相关联的预定的弹性或硬度，以使密封件将在用来使其抵靠笼的压差减小时趋向于移动远离笼。在主插塞处于闭合位置时，压力平衡组件与密封组件一起对密封件提供要求的紧密关闭，同时在不再要求紧密关闭时在主插塞节流(主插塞在闭合位置与开启位置之间移动)期间减少或消除接触和不合乎需要的摩擦。压力平衡组件消除在阀在笼与主插塞之间的任何相对运动之前闭合时看到的高压差。主插塞和密封组件提供径向密封(插塞或笼没有梯级或直径表面不减小)，并且允许容易的现场更换和调整件升级的可能性。根据本公开的阀调整件允许使用高温金属材料作为径向柱体密封件用于紧密的封锁，同时在节流期间移除不合乎需要的摩擦特性，并且消除过高的促动器推力要求。
图1是根据一个实施例的调整组件11的局部剖视图。调整组件11包括具有笼端口14的笼13。主插塞15配置在笼13的内部。座环21配置在笼13下面。主插塞15的上部分17包括腔体24。主插塞15还可设置有流体地联接于引导室27的一个或更多个平衡管道(多个)25，以及纵向管道26。引导插塞33配置在腔体24的内部，并且连接于引导杆35和促动器36，并且设置有引导凸缘39。引导密封表面37适于接合主插塞15上的引导座40。引导凸缘39可设置有与腔体24流体连通的一个或更多个轴向管道41。固持环43联接于主插塞15的上部分17，并且适于在引导插塞33升起时接合引导凸缘39。配置在主插塞15的上部分17附近的是密封组件46，密封组件46包括压力赋能式密封件(密封件47)、载荷传递组件49和弹性部件50。一个或更多个低摩擦限流器51配置在主插塞15与笼13之间。笼13的内表面、主插塞15的外表面、密封件47和低摩擦限流器51限定密封平衡容积52。密封平衡容积52与平衡管道25和引导室27流体连通。参照图2-6在下面更详细地描述构件和它们的运行，图2-6是另一个实施例的构件和运行以及它们的运行的示意性表现。
图2示出根据本发明的一个实施例的调整组件11的透视外视图。调整组件11包括具有一个或更多个笼端口(多个)14的笼13。
图3是沿着图2中标为A-A的线截取的横截面图，并且示出调整组件11，其可集成到控制阀(未显示)中。注意，仅示意性地显示尺寸和关系，并且它们不成比例，并且为了清楚地说明，扩大了构件的相对尺寸。典型地，在构件之间存在紧密配合和相对的紧容差。调整组件11包括具有笼端口14的笼13，当调整组件11处于开启位置时，流体可流过笼端口14。笼13可呈空心柱体的形状，并且笼端口14可为通过笼13的各种各样的不同孔口形状之一，以允许流体流至笼13的外部。配置在笼13内部的是主插塞15，主插塞15可为具有下部分16、上部分17和主承坐表面18的单个构件。还配置在笼13下面的是座环21。座环21可为环形构件，并且可设置有接合主插塞15的主承坐表面18的斜削内表面。当调整组件11处于闭合位置时，座环21和主插塞15的主承坐表面18产生紧密密封。
图4示出图3的调整组件11，其示出调整组件11的不同的容积和腔体。与图4相比，扩大了构件之间的相对间距，以示出描述的不同的容积、室和腔体。由主插塞15和座环21产生的紧密密封使上游容积22(对应于图4中的虚线22)与下游容积23(对应于图4中的虚线23)密封。用语“下游”和“上游”是相对用语，并且相对含义可取决于阀是“流开启阀”还是“流闭合阀”。如本文所用，用语“上游”指的是系统的压力较高的区域。
在一个实施例中，主插塞15的上部分17包括腔体24(对应于图4中的虚线24)。腔体24可被认为是上游容积22的一部分。主插塞15还可设置有流体地联接于引导室27(对应于图4中的虚线27)的一个或更多个平衡管道(多个)25。主插塞15还设置有在上游容积22与腔体24之间提供流体连通的纵向管道26。
调整组件11设置有压力平衡组件31。在一个实施例中，压力平衡组件31包括配置在腔体24内部的引导插塞33。引导插塞33可为各种各样的形状之一，除了别的以外，包括图3中示出的球形、具有斜削端面的柱形或锥形。压力平衡组件31包括连接于促动器36的引导杆35、引导密封表面37和引导凸缘39。引导密封表面37适于接合主插塞15上的引导座40。引导凸缘39可设置有与腔体24流体连通的一个或更多个轴向管道41。固持环43联接于主插塞15的上部分17，并且适于在引导插塞33升起时接合引导凸缘39。
配置在主插塞15的上部分17附近的是密封组件46。密封组件46包括接合形成于主插塞15上的第一密封表面48的密封件47。随着作用于密封件47的压差(密封压力)增大，密封件47的密封有效性提高。密封组件46包括载荷传递组件49和弹性部件50，诸如弹簧，弹性部件50在密封件47上施加力，以在主插塞15处于闭合位置时，使密封件47保持与笼13高摩擦接触。载荷传递组件49可附接于引导杆35，并且适于随着引导杆35移位而移位。弹性部件50可为贝勒维尔式垫圈。
一个或更多个低摩擦限流器51配置在主插塞15与笼13之间。低摩擦限流器51可具有选自除了别的以外的压力赋能式聚合物环、金属环、TFE和弹性材料的组合以及金属和石墨的组合的类型。低摩擦限流器51提供摩擦相对低的密封，并且便于以受调整的计量方式对引导室27和密封平衡容积52加压(即，控制流和阻止泄漏)。
笼13的内表面、主插塞15的外表面、密封件47和低摩擦限流器51限定密封平衡容积52(对应于图4中的虚线52)。密封平衡容积52与平衡管道25和引导室27流体连通。
可使用各种各样的材料来制造调整组件11的各种构件。具体材料取决于运行参数，诸如流体压力和运行温度、流体的化学特性、成本和管道系统考量。例如，腐蚀性流体应用可要求笼13、主插塞15、引导插塞33、座环21和引导杆35中的一个或更多个由不锈钢或任何其它适合的材料(例如，钛、双相不锈钢或镍合金)制成。
转到调整组件11的构件的运行，图3示出调整组件11处于闭合位置。压力平衡组件31和引导插塞33也处于闭合位置。主插塞15使笼端口14和下游容积23与上游容积22密封。上游容积22处于上游压力(P1)，而下游容积23处于下游压力(P2)。上游压力(P1)高于下游压力(P2)。引导插塞33使引导室27与腔体24密封。密封件47使密封平衡容积52与腔体24密封。当主插塞15处于闭合位置时，腔体24中的压力将借助于纵向管道26保持处于上游压力(P1)，纵向管道26使腔体24与上游容积22流体地联接。由于密封平衡容积52与下游容积23连接，故密封平衡容积52中的压力保持处于下游压力(P2)。低摩擦限流器51允许足够的流，以使在足够的时间过去之后，密封平衡容积52中的压力与下游容积23中的压力相等。载荷传递组件49使密封件47保持与笼接触。来自载荷传递组件49的载荷和作用于密封件47的压差(上游压力(P1)与下游压力(P2)之间的差)的组合迫使密封件47抵靠笼13，作用于密封件47的压差提高密封件的有效性。当主插塞15处于闭合位置时，密封组件46提供高摩擦密封。
图5示出图3的调整组件11，其中，压力平衡组件31处于压力平衡位置。引导插塞33向上移位，并且从引导座40上脱开(开启引导插塞位置)，由此使引导室27暴露于处于上游压力(P1)的流体。低摩擦限流器51将从密封平衡容积52到下游容积23的流体流限制成速率充分地低于流体从上游容积22流过平衡管道25的速率，由此对密封平衡容积52加压。引导室27和密封平衡容积52中的压力因此与上游容积22处的压力(P1)平衡。在这点上，调整组件11和引导插塞33处于超程位置。超程是促动器36和引导杆35的不移动主插塞15的任何行进位置。随着引导室27中的压力提高到上游压力(P1)，作用于密封件47的压差减小。另外，载荷传递组件49移位，以使载荷传递组件49在密封件47上施加的载荷减小或消除。移除载荷以及使压力平衡在主插塞15移位之前减少或消除密封件47与笼13的摩擦和接触，由此降低促动器36的推力要求。已经在前面参照图3描述了图5中的所有其它附图标记。
虽然在该实施例中主插塞15在开启时向上行进，但是其它实施例可构造成使得主插塞15在开启时向下行进。另外，参照图的方位来使用用语“向上”和“向下”，并且它们无论如何不意于为限制性的。如本公开中使用的，“平衡”表示密封平衡容积52中的压力增大，以便减小腔体24中的流体的压力与密封平衡容积52中的流体的压力之间的差。
图6示出图3的调整组件11，其中，压力平衡组件31处于开启位置。在开启位置，引导插塞33处于完全开启的位置，并且引导凸缘39接合固持环43。引导插塞33的移位将使主插塞15移位到开启位置。因为密封件47与笼13之间的接触已减少或消除，所以主插塞15的移位所产生的摩擦显著地减少。已在前面参照图3描述了图5中的所有其它附图标记。
图7和图8示出密封件47的另外的实施例。在图7的实施例中，密封件47可为在施加载荷或压差之后扭转的压力赋能式扭转密封件。密封件47可具有横截面厚度沿着倾斜高度变化的锥形截头体的形状。密封件47可设置有较厚的中间区段，以使本体应力最小化到期望水平。密封件47承坐在主插塞15上的第一密封表面48上。第一密封表面48的构造可改变，例如其可为笔直的、倾斜的或凹的。密封件47可由具有高强度-弹性模数比的金属(诸如展现极好的高温属性和蠕变寿命的奥氏体镍铬基超合金)制成。密封件47设置有足够的弹性或硬度，以在流体压力或来自载荷传递组件49的载荷减小时消除与笼13的密封接触。密封件47可设置有成形为接合第一密封表面48上的制动表面57的底部轮廓或压盖(gland)55。压盖55和制动表面57便于密封件47与主插塞15之间的滑动，使得密封件47可沿径向向外延伸，以在来自促动器36的较小轴向推力下闭合与笼13的预定间隙。例如，在图7中示出的实施例中，制动表面57为楔形，并且适于接合形状凸起的压盖55。在图8a中示出的实施例中，形状凹入的制动表面57适于接合形状凸起的压盖55，以提供足够的密封。
密封件47的底部部分还确保在密封件47与插塞之间的接触部处生成的接触压力保持最佳水平，以便阻挡任何二次泄漏路径，以及同时最小化密封件47的任何过度塑性变形。
图9中示出的是调整组件11的第二实施例。调整组件11包括具有笼端口14的笼13，以及配置在笼13内的主插塞15。主插塞15可成形为与环形管相似，并且构造成在笼13内滑动。
主插塞15设置有接合配置在笼13下面的座环21的主承坐表面18。主插塞15包括具有开口76的平衡管道75。主插塞15还可设置有在主插塞15的底部处的插塞平台98。
调整组件11设置有密封件47(高摩擦扭转密封件)，其配置在形成于主插塞15中的第一密封表面48上。通过两个机构(载荷传递组件91和作用于密封件47的压差)迫使密封件47抵靠笼13。一个或更多个通道92可形成于载荷传递组件91中。随着对密封件47施加的压力增大，密封件47变形，并且继续以较高的内部应力和接触压力密封抵靠密封表面。调整组件11还设置有低摩擦限流器51。笼13的内部、主插塞15的外部以及密封件47和低摩擦限流器51限定密封平衡容积99(对应于图9中的虚线99)。平衡管道75流体地联接于密封平衡容积99。配置在主插塞15下面的是处于上游压力(P1)的上游容积22(对应于图9中的虚线22)，而配置在主插塞15上面的是加压容积100(对应于图9中的虚线100)。加压容积100还借助于纵向管道101来保持处于上游压力(P1)，纵向管道101使加压容积100与上游容积22联接。上游容积22和加压容积100可被认为是处于上游压力(P1)的单个容积。用语“上面”和“下面”用于参照图指示标识的元件的相对位置，并且不意于表示调整组件11的构件在实际使用中的定向。
调整组件11还包括杆组件79，杆组件79具有呈细长竿形状的杆81。调整组件11还包括直径大于杆81的直径的螺母85，并且包括密封凸缘97的压力平衡组件96也具有大于杆81的直径的直径。压力平衡组件96能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动。杆组件79可被弹性部件50偏置，弹性部件50接合密封凸缘97。杆组件79可联接于促动器36，促动器36驱动杆组件79，并且使杆组件79在笼13内滑动。载荷传递组件91可被诸如例如贝勒维尔式垫圈的弹性部件102偏置。
图9显示调整组件11的实施例，其中，压力平衡组件96和主插塞15处于闭合位置。载荷传递组件91与密封件47接触，从而迫使密封件47与笼13接触。在闭合位置，上游容积22保持处于上游压力(P1)，而笼端口14保持处于下游压力(P2)。主插塞15的主承坐表面18承坐抵靠座环21，从而形成紧密密封。促动器36迫使主插塞15抵靠座环21。密封凸缘97密封平衡管道75。密封件47和低摩擦限流器51封闭保持处于下游压力(P2)的密封平衡容积99。低摩擦限流器51容许有限的流体流，以使密封平衡容积99的压力与笼端口14处的流体的下游压力(P2)基本上相同。加压容积100通过纵向管道101与上游容积22流体连通，由此保持加压容积100中的压力处于上游压力(P1)。当主插塞15处于闭合位置时，密封凸缘97覆盖开口76，并且密封平衡容积99中的压力(P2)与加压容积100中的压力(P1)之间的压差使密封件47被完全加压，以及与笼13成紧密密封关系。当杆81移位时，加压容积100、密封平衡容积99、平衡管道75和密封凸缘97执行为压力平衡组件。
图10显示图9的调整组件11，其中，压力平衡组件96处于超程位置，并且主插塞15处于压力平衡位置。在该位置，杆组件79已移位了足以使密封凸缘97移位的距离，由此露出平衡管道75。接着，密封平衡容积99与处于上游压力P1的加压容积100流体地联接。流体通过低摩擦限流器51的泄漏小于通往密封平衡容积99的流入量，以使在间隔时间之后，密封平衡容积99中的压力增大到上游压力，由此减小或消除作用于密封件47的压差。结果是密封件47对笼13施加的压力显著地减小，或者密封件47与笼13之间的接触在主插塞15的任何移动之前被消除。已在前面参照图9描述了图10中的所有其它附图标记。
图11显示图9的调整组件11，其中，压力平衡组件96处于开启位置，并且主插塞15处于节流开启位置。杆组件79向上移位，并且螺母85接合主插塞15的底部。作用于密封件47的压力已平衡，由此减少或消除密封件47与笼13的接触。密封件47与笼13之间的摩擦因此减少。摩擦减少减小促动器36要求的推力，以使主插塞15移位。已在前面参照图9描述了图11中的所有其它附图标记。
虽然已描述了用于平衡横跨密封件47的压力的组件的仅两个实例(图2-4中的压力平衡组件31和图9-11中的杆组件79)，但是对本领域技术人员而言将显而易见的是，提供用于平衡载荷的等同机构，而不背离本发明的精神。类似地，设想在密封件47上的压力平衡时减小密封件47上的力的其它布置，如对本领域技术人员而言可显而易见的。
图12示出由调整组件11的实施例实施的、用于通过调整组件11的运行控制流体流的方法105。
如框107指示的，参照图2、4、5、8、9、10和11，调整组件11使上游容积22与配置在笼13中的主插塞15密封，主插塞15承坐抵靠座环21。
如框109指示的，发生轴向超程，并且调整组件11对密封件47施加力，以封锁主插塞15与笼13之间的密封平衡容积52，以及在主插塞15承坐抵靠座环21时，在上游压力P1与下游压力(P2)之间提供紧密密封。在该步骤中，载荷传递组件49可施加力。
如框111指示的，调整组件11使主插塞15的上部分保持处于密封压力P1。当引导密封表面37承坐在引导座40上由此生成横跨密封件47的压差时，这可由图2中示出的压力平衡组件31实现。可选地，这可由覆盖开口76的图9中的密封凸缘97实现。
如框113指示的，调整组件11平衡横跨密封件47的压差。这由图2中示出的压力平衡组件31的移位或图8中的密封凸缘97的移位实现。
如框115指示的，调整组件11减小密封件47上的力。这可通过接合载荷传递组件49的促动器36实现。
如框117指示的，压力平衡组件31接合主插塞15。
如框119指示的，调整组件11使主插塞15从座环21上脱开。
虽然可按顺序描述方法步骤，但是这样的方法可构造成以交替顺序工作。换句话说，可在本专利申请中描述的步骤的任何序列或顺序本身不表明要求步骤按该顺序执行。本文描述的过程的步骤可按任何实际顺序执行。另外，一些步骤可同时执行，尽管被描述或暗示成不是同时进行(例如，因为在另一个步骤之后描述一个步骤)。此外，在图中用过程的描绘来示出过程不暗示示出的过程排除对其的其它变化和修改，不暗示示出的过程或其步骤中的任何一个对本发明而言是必要的，并且不暗示示出的过程是优选的。
在用语的定义背离用语的常用含义的情况下，申请人意于利用本文提供的定义。
本文使用的用语仅是为了描述特定实施例，并且不意于限制本发明。在用语的定义背离用语的常用含义的情况下，申请人意于利用本文提供的定义，除非有明确指示。单数形式“一”、“一个”和“该”意于还包括复数形式，除非上下文另有明确的指示。将理解，虽然用语第一、第二等可用于描述各种元件，但是这些元件不应当受这些用语的限制。这些用语仅用于区分一个元件与另一个元件。用语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或更多个中的任何一个和全部及组合。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种设备，其包括：
笼；
主插塞，其配置在所述笼中，并且能够在主插塞闭合位置与主插塞开启位置之间移动；
密封组件，其具有密封件，所述密封件被迫与所述笼高摩擦接触，并且在所述主插塞处于所述主插塞闭合位置时，保持横跨所述密封件的压差；以及
压力平衡组件，其能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动，所述压力平衡组件构造成平衡横跨所述密封件的压差，以及在所述压力平衡组件处于所述超程位置时，减少所述密封件与所述笼之间的摩擦。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述密封组件包括载荷传递组件，所述载荷传递组件构造成在所述主插塞处于所述主插塞闭合位置时，在所述密封件上施加力，以及在所述压力平衡组件处于所述超程位置时，减小所述密封件上的所述力。
3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：
加压容积；
密封平衡容积；并且其中，所述压力平衡组件包括：
引导插塞，其适于在所述压力平衡组件处于超程位置时，将所述加压容积联接于所述密封平衡容积。
4. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括
加压容积；
密封平衡容积；
与所述密封平衡容积流体地联接的管道；并且
其中，所述压力平衡组件包括密封部件，所述密封部件配置在杆上，并且适于在所述主插塞处于所述闭合位置时，密封所述管道。
5. 根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述密封部件包括联接于所述杆的凸缘，所述凸缘适于在所述主插塞处于所述主插塞闭合位置时，密封所述管道，并且适于在所述主插塞处于所述主插塞开启位置时，解除对所述管道的密封。
6. 根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述密封部件包括能够在闭合位置、超程位置和开启位置之间移动的引导插塞。
7. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，进一步包括：
联接于所述引导插塞的凸缘；以及
固持环，其联接于所述主插塞，并且构造成在所述引导插塞处于开启位置时，接合所述凸缘。
8. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述密封件是压力赋能式密封件。
9. 一种用于通过阀调整件控制流体流的方法，其包括：
以载荷迫使密封件与笼接触；
保持横跨所述密封件的压差；
使载荷传递组件移位，以解除所述密封件与所述笼的接触；
平衡横跨所述密封件的所述压差；以及
当所述压差平衡时，使主插塞脱开。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，平衡所述压差包括使配置在形成于主插塞中的腔体内部的压力平衡组件移位，所述压力平衡组件构造成密封与入口端口连通的引导室。
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