CN104145147A - 具有集成加压气体储藏器的气动闸门阀 - Google Patents

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Abstract

快速关闭闸门阀(10)包括与阀体(12)成一体的加压气体储藏器(37、39)。当阀致动时,存储在储藏器(37、39)中的加压气体被用于使闸门构件(20)从阀打开位置移动至阀关闭位置。阀的致动通过与阀体联接的致动器组件(14)实现。致动器组件被配置成启动加压气体从储藏器向腔(48)中的流动,这导致闸门构件的移动。

Description

具有集成加压气体储藏器的气动闸门阀

技术领域

[0001] 本发明主要涉及快速闭合闸门型隔离阀。闸门阀包括一个或多个集成的储藏器,所述储藏器用于保存实现阀的操作的加压气体。隔离阀还包括用于启动阀的操作的致动器组件。在具体的实施方式中,隔离阀无需使用烟火装置进行操作。

背景技术

[0002] 隔离阀,包括闸门型阀,已经被用于在各种类型的加工设备中防止危险状况(如火灾和爆炸)的传播。因为许多危险状况往往非常迅速地传播,阀的快速关闭对易损坏的加工设备的成功隔离来说十分重要。已经提出了使阀迅速关闭并相应地使处理装置隔离的多个阀设计。

[0003] Staggs等人的第6,131,594号美国专利涉及隔离式闸门阀。其提供了包括气体生成盒单元的阀致动器,当致动时,产生高压次音速气体的填充以使闸门构件以约0.2英寸/毫秒到约0.33英寸/毫秒的速度移动。基本上,气体产生盒包括当致动阀时燃烧的固体推进剂。通过固体推进剂的燃烧产生的气体作用于活塞上以使阀闭合。

[0004] Jacobs的第5,362,028号美国专利涉及通过爆炸性点火器致动的高速闸门阀。当检测到系统异常时,点火器爆炸,这允许加压气体从瓶子向缸体中排放。在缸体内增加压力迫使活塞和其杆向外,从而使闸门板移动到关闭位置中。

[0005] 在这些类型的阀中使用的烟火是严格管制的,因此即使已经被特定的管辖权许可,将这种阀从厂家运输给客户也是非常困难的。

[0006] Ledeen等人的第4,051,676号美国专利涉及紧急液压柱塞阀致动器并包括具有可连接至闸门阀的活塞的缸体。当致动提升阀时,将加压流体从一对蓄能器提供到缸体中以移动使阀关闭的活塞。Leeden等人的致动器包括许多多余部分,使得即使阀可能被损坏或部分禁止阀仍可运行。该系统大大地增加了阀的复杂性和体积,这可能使得其不适于安装在紧密的区域中,这在某些工厂中是经常遇到的。

发明内容

[0007] 本发明克服了现有阀的多个缺点,并且在一个实施方式中提供了包括阀体、接纳在该阀体内的闸门构件和致动器组件的阀。阀体包括由该阀体至少部分地限定的至少一个加压气体储藏器。闸门构件可在阀体内在阀打开位置和阀关闭位置之间移动。致动器组件被配置成启动存储在储藏器中的加压气体的流动并致使闸门构件从打开位置向阀关闭位置移动。

[0008] 根据本发明的另一实施方式,提供了包括阀体、活塞结构、加压气体储藏器和致动器组件的阀,其中,闸门构件被可滑动地接纳在阀体中,活塞结构被固定至闸门构件。活塞结构被接纳在形成在阀体中的腔中并被配置成使闸门构件在阀打开位置和阀关闭位置之间移动。加压气体储藏器与腔通过路径流体地连接。致动器组件被配置成启动存储在储藏器中的加压气体向腔中的流动以使闸门构件从阀打开位置向阀关闭位置移动。致动器组件包括密封件,其中该密封件通常至少部分地通过由存储在加压气体储藏器内的加压气体施加于该密封件上的力来维持与路径的阻塞关系。当致动器组件致动时密封件能够移开以脱离与路径的阻塞关系,从而允许加压气体储藏器与腔之间的连通。

附图说明

[0009] 图1是根据本发明的一个实施方式的阀的侧视图;

[0010] 图2是图1的阀的展开图,并且具体为阀体的展开图;

[0011] 图3是图1的阀移除了致动器组件后的部分的立体图并示出了加压气体储藏器之间的通道和可滑动地接纳闸门构件的活塞结构的内腔;

[0012] 图4是致动器组件的安装结构的展开图;

[0013] 图5是可与根据本发明的阀一起使用的致动器组件的展开图;

[0014] 图6是图5的致动器组件的展开剖视图;

[0015] 图7a是阀体和致动器组件在阀打开配置中的剖视图;

[0016] 图7b是在紧接着致动器组件的致动之后且在闸门构件移动至阀闭合配置的开始时的阀体和致动器组件的剖视图;

[0017] 图8是阀的沿着图1的线8-8的剖视图;

[0018] 图9是图1的阀的纵向剖视图;

[0019] 图10是图1的阀的立体图,其中阀体的部分以虚线表示从而示出了在阀打开位置中的闸门构件;

[0020] 图11是图1的阀的立体图,其中阀体的部分以虚线表示从而示出了在阀关闭位置中的闸门构件;以及

[0021] 图12是用于本发明的替代的致动器组件(即,机械致动器组件)的剖视图。

具体实施方式

[0022] 图1示出了根据本发明的一个实施方式制成的隔离阀10。阀10包括阀体12和固定至阀体12的致动器组件14。如图2中所示,阀体12通常包括一对相对的侧壁部16、18和接纳在一对相对的侧壁部16、18之间的可移动的闸门构件20。侦彳壁部16、18中的每个包括形成于其中的孔22、24并且大体彼此配准。

[0023] 侧壁部16、18还包括通过螺栓30固定至侧壁部16、18的法兰26、28,螺栓30被配置成与传统的管连接器(未示出)联接。侧壁部16、18中的至少一个可设置有多个环首螺栓31以辅助阀10的运输和安装。侧壁部16、18分别包括与盖板36、38配合的凹进区域

32、34(见图8和图9)以限定加压气体储藏器37、39,其功能在下面更详细地解释。盖板36,38分别显示为具有限制性裙部35。可调整裙部35的宽度以根据需要扩大或缩小储藏器37、39的容量。如图8中所示,侧壁部16、18的至少一个可设置有一个或多个侧端口 41,侧端口 41与储藏器37、39连通并可与用于填充储藏器的加压气体源(未示出)或监测仪器(例如,压力计)连接。

[0024] 闸门构件20包括平板部40,其中平板部40具有形成在其中的横向偏移孔42。闸门构件20的端部分别安装有活塞体44和阻尼器体46。如图2中所示,活塞体44为长方形配置并且可滑动地接纳在由侧壁部16、18形成的腔48中以使闸门构件20在阀打开位置和阀关闭位置之间移动,在阀打开位置,孔42与孔22、24配准(见图10),在阀关闭位置,孔

22、24被板部40阻塞(见图11)。然而,活塞体44具有可选配置(如圆柱形的)并且通过连接装置(如,杆)与板部40可操作地联接也落入本发明的范围之内。阻尼器体46也具有长方形配置并且被接纳在形成于侧壁部16、18之间的腔50中,并且在阀体12中设置在孔22、24相对于腔48的相反侧上。阻尼器体46被配置成接触固定至基板53的一个或多个弹性构件52,其中基板53将侧壁部16、18相互连接。当闸门构件20移动至关闭位置时,弹性构件52对闸门构件20的快速减速进行缓冲。

[0025] 闸门构件20从阀打开位置向阀关闭位置的移动通过存储在储藏器37、39中的加压气体向腔48的传输实现。加压气体作用于活塞体44上以引起闸门构件20移动。加压气体从储藏器37、39向腔48中的传输由致动器组件14控制。形成在各自的侧壁部16、18中的通道54、56(例如,图3)使储藏器37、39与致动器组件14连通。用于操作阀10的加压气体可以是任何加压气体,如空气、氮气或其他惰性气体。初始可通过一个或多个端口 41将加压气体提供给储藏器37、39。一旦充满,可断开加压气体源,从而,除致动器组件14之夕卜,阀10基本上为独立装置并且不依赖外部加压气体源以进行操作。此外,阀10不需要通过操作烟火来产生烟火或气体进行操作。

[0026] 例如,如在图4和图7a中所示的,致动器组件14通过安装板58固定至阀体12。安装板58包括中央部60,中央部60包括圆柱形突起62,圆柱形突起62用作密封件64的支座。密封件64固定在由隔板68和连接板70至少部分地限定的封闭区域66中。隔板68包括中央孔72,连接板70也包括与孔72连通的中央开口 74。因为需要在各个部件之间进行密封,致动器组件14还设置有多个O型环65、67、69和垫圈81、85、87。

[0027] 如图5和图6中所示,密封件64包括固定在隔板68和连接板70之间的较厚的中央部76和较薄的外围部78。中央部76的被设置为与连接板70成面对关系的部分被配置有汇聚在中央凹进73上的多个通道71。外围部78包括一个或多个突出部75,当装配致动器组件14时,该突出部75有助于适当地对准密封件64。至少一个通孔79形成在外围部78中,这允许存储在储藏器37、39中的加压气体与密封件64的与连接板70成面对关系的部分连通(即,不与将要描述的、将储藏器37、39与腔48流体地连通的路径直接面对)。如下面所解释的,加压气体通过孔79的传输允许储藏器37、39中的加压气体使密封件64维持抵靠突起64并与腔48成阻塞关系。

[0028] 当储藏器37、39充满加压气体时,加压气体在密封外围部78的与安装板58的中央部60成面对关系的部分上施加力(即与将要描述的、使储藏器37、39与腔48相互连接的路径成直接面对关系)。该力小于作用于密封外围部78的与连接板70成面对关系的部分上的力,从而使密封件64保持抵靠管状突起62并阻塞加压气体从储藏器37、39向腔48中的流动。

[0029] 在本发明的一个实施方式中,致动器组件14包括螺线管致动器80。在其标准的、非致动配置中,接纳在套筒77中的可移动插件82通过弹簧83朝着与致动器80联接的支座84偏置。支座84包括形成在其中的通道86,该通道86使支座84的内孔与其外部连通。在非致动配置中,包括由弹性材料制成的插入物89的插件82阻塞通道86,使得致动器组件内的加压气体无法逸出。具体地,插入物89封闭内孔88,以防止其与通道86的连通。柔性膜90安装在支座84和耦合器92之间。膜90包括允许加压气体与孔88连通的中央销孔94。弹簧96设置在支座84和膜90之间并且被配置成使膜90偏置至抵靠形成在联接器92中的圆形肋状物98的抵靠位置。因此,在非致动配置中,膜90封闭形成于联接器92中的环形凹陷100。凹陷100与联接器92的外部通过侧端口 102连通(见图5)。联接器92还包括与形成在连接板70中的开口 74配准的中央孔104。

[0030] 如前所述,存储在储藏器37、39中的加压气体有助于维持密封件64与腔48的阻塞关系,因此阀10处于打开位置直到阀的关闭被期望并通过致动器组件14启动。具体地,储藏器37、39通过通道54、56与封闭区域66连通。封闭区域66的、由密封外围部78的面向通道54、56的表面部分地限定的部分通过通孔79与封闭区域66的、由密封外围部78的面向连接板70的表面部分地限定的部分连通。因此,密封件64基本上将封闭区域66划分为上部分106和下部分108。就该配置而言,当密封件64位于管状突起62上时,密封件64的、与连接板70成直接面对关系的表面区域大于密封件64的、与隔板68和安装板58成直接面对关系的表面区域。因此,包括在储藏器37、39内的加压气体在密封件64上施加比开启力更大的关闭力。

[0031] 如图7b中所示,当期望通过使闸门构件20向关闭位置移动来操作阀10时,螺线管80被致动以使插件82移动并暴露通道86。由储藏器37、39提供并容纳在由支座84和膜90限定的支座腔110内的加压气体被允许逸出。由于孔94的尺寸相对较小,支座腔110内的压力不能迅速地与孔104中的压力均衡。因此,孔104内的加压气体的力使得膜90向支座腔110内弯曲,从而离开肋状物98。来自孔104、开口 74、和上部分106中的加压气体可逸入环形凹陷100中并通过端口 102。滤网112和扩散器114围绕支座84和耦合器92安装以防止碎片进入端口 102和通道86中。此外,当致动阀10时,扩散器114进行操作以拟制加压气体的排出,从而防止对接近阀10的人或物体造成伤害或损害。

[0032] 加压气体从致动器组件的撤离引起作用于密封件64上的力转移。此刻,加压气体的、作用于封闭区域66的下部分108中的密封件64的表面上的力大于加压气体的、作用于位于上部分106中的密封件64的表面上的力。相应地,密封件64从管状突出62处移开并且确定了流体地联接储藏器37、39和腔48的路径。具体地,用于使加压气体从储藏器37、39向腔48流动的路径如下所述:储藏器37、39分别通过通道54、56,通过中央部分60和封闭区域下部分108,并进入腔48中。加压气体进入腔48并作用于活塞体44上,从而引起闸门构件20向关闭位置移动。

[0033] 其他类型的致动器组件可用于促使存储在储藏器37、39中的加压气体流动并引起闸门构件20从阀打开位置向阀关闭位置移动,因此上述说明书不应该被看作以任何方式限制本发明的范围。一个替代的驱动方案在图12中示出。在该实施方式中,机械触发的致动器组件14a被示出为固定至阀10。致动器组件14a固定至连接板70,并且其下面的所有元件如前面所述的保持不变。致动器组件14a包括外壳116,具有径向扩大的头部120的致动器118可滑动地接纳在外壳116内部。致动器118与致动器电缆122联接,致动器电缆122使致动器组件14a与某种机械装置(未示出)相互连接,致动器118的操作将促使阀10关闭。在某些实施方式中,该机械装置可以是可破裂的装置,如爆裂口或破裂片。然而,可使用能够移动电缆122的任何装置。

[0034] 在致动器组件14a的非致动配置中,弹簧124用于使致动器118朝着连接板70偏置,使得头部120位于连接板70和密封件开口 74上以防止加压气体从阀10逸出。当致动耦合至电缆122的机械装置时,电缆122和致动器118克服弹簧124的偏置缩进。这使开口 74解除密封,允许位于封闭区域上部分106中的加压气体逸出,从而允许位于封闭区域下部分108中的加压气体使密封件64从其在管状突起62上的固定位置移动。因此,允许来自储藏器37、39的加压气体进入腔48并使闸门构件20向阀关闭配置移动。致动器外壳116可以设有端口,并具有与前面所述的致动器组件14中的相应结构类似的滤网126。

Claims (19)

1.一种阀,包括: 阀体,包括由所述阀体至少部分限定的至少一个加压气体储藏器; 闸门构件,接纳在所述阀体内并且能够在阀打开位置和阀关闭位置之间移动; 致动器组件,被配置成启动存储在所述储藏器中的加压气体的流动并致使所述闸门构件从所述打开位置向所述阀关闭位置移动。
2.根据权利要求1所述的阀,其中所述阀体包括一对相对的侧壁部,所述至少一个加压气体储藏器形成在所述侧壁部中的至少一个中。
3.根据权利要求2所述的阀,其中所述侧壁部中的每个均包括形成在其中的所述加压气体储藏器中的一个。
4.根据权利要求1所述的阀,其中所述闸门构件包括活塞体,所述活塞体被配置成接纳在形成于所述阀体内的腔中。
5.根据权利要求4所述的阀,其中所述致动器组件被配置成在其致动时致使存储在所述至少一个储藏器中的加压气体向所述腔中流动。
6.根据权利要求5所述的阀,其中所述阀体至少部分限定使所述至少一个储藏器与所述腔流体地连接的路径。
7.根据权利要求6所述的阀,其中所述致动器组件包括被通常设置为与所述路径成阻塞关系的密封件,并且当所述致动器组件致动时,所述储藏器内的加压气体致使所述密封件构件移开,以脱离与所述路径的阻塞关系,从而允许加压气体从所述储藏器流入所述腔中。
8.根据权利要求7所述的阀,其中所述密封件通常至少部分地通过由存储在所述加压气体储藏器内的加压气体施加于所述密封件上的力来维持与所述路径的流体阻塞关系。
9.根据权利要求8所述的阀,其中所述密封件包括开口,所述开口形成在所述密封件中以允许位于所述加压气体储藏器内的加压气体与所述密封件的、不与所述路径成直接面对关系的部分连通。
10.根据权利要求9所述的阀,其中所述致动器组件在其致动时致使作用于所述密封件的、不与所述路径成直接面对关系的部分上的加压气体的释放,从而允许所述密封件移开以脱离与所述路径的流体阻塞关系,并且允许所述加压气体从所述加压气体储藏器向所述腔中流动以使所述闸门构件向所述阀关闭位置移动。
11.根据权利要求1所述的阀,其中所述致动器组件包括螺线管。
12.—种阀,包括: 阀体,闸门构件被可滑动地接纳在所述阀体中,所述闸门构件包括活塞体; 腔,所述活塞体被接纳在所述腔中,所述活塞体被配置成使所述闸门构件在阀打开位置和阀关闭位置之间移动; 加压气体储藏器,通过路径与所述腔流体地连接;以及 致动器组件,被配置成启动存储在所述储藏器中的加压气体向所述腔中的流动以使所述闸门构件从所述阀打开位置向所述阀关闭位置移动,所述致动器组件包括密封件,所述密封件通常至少部分地通过由存储在所述加压气体储藏器内的加压气体施加于所述密封件上的力来维持与所述路径的阻塞关系,当所述致动器组件致动时所述密封件能够移开以脱离与所述路径的阻塞关系,从而允许所述加压气体储藏器与所述腔之间的连通。
13.根据权利要求12所述的阀,其中所述腔形成在所述阀体中。
14.根据权利要求12所述的阀,其中所述加压气体储藏器至少部分地由所述阀体限定。
15.根据权利要求14所述的阀,其中所述阀体包括一对相对的侧壁部,所述加压气体储藏器形成在所述侧壁部中的至少一个中。
16.根据权利要求15所述的阀,其中所述阀体包括一对加压气体储藏器,每个加压气体储藏器均形成在各自的侧壁部中。
17.根据权利要求12所述的阀,其中所述密封件包括开口,所述开口形成在所述密封件中以允许位于所述加压气体储藏器内的加压气体与所述密封件的、不与所述路径成直接面对关系的部分连通。
18.根据权利要求17所述的阀,其中当所述致动器组件致动时,所述致动器组件致使作用于所述密封件的、不与所述路径成直接面对关系的部分上的加压气体的释放,从而允许所述密封件移开以脱离与所述路径的流体阻塞关系,并且允许加压气体从所述加压气体储藏器向所述腔中流动以使所述闸门构件向阀关闭位置移动。
19.根据权利要求12所述的阀,其中所述阀体至少部分地限定连接所述加压气体储藏器与所述腔的路径。
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