CN104421438B - 用于旋转阀的高温密封件 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了一种用于旋转阀的高温密封件。用于旋转阀的示例密封件包括主密封件和次密封件，当主密封件处于第一条件时主密封件接合流动控制元件，次密封件至少部分放置在主密封件内。当主密封件处于第一条件时，主密封件用于防止次密封件接合流动控制元件，当主密封件处于第二条件时，次密封件接合流动控制元件。

Description

用于旋转阀的高温密封件
技术领域
本公开大体上涉及密封件，特别是用于旋转阀的高温密封件。
背景技术
控制阀(例如滑动阀杆阀、旋转阀、轴流阀、球阀等)通常用于工业过程中，比如油气管线的分配系统和化工处理厂，用于控制过程流体的流动。在一些工业过程中，旋转阀，比如蝶阀，被用来控制过程流体的流动。蝶阀在一些应用中得到青睐，因为它们制造便宜，较为轻质，并能快速而且紧密地关闭。
蝶阀包括位于阀体内的圆形阀盘，用于控制通过阀的流体流动。穿过阀体内的孔的阀轴连接到阀盘以在阀体内转动阀盘。密封件(比如硬金属密封件或软密封件)通过密封件护圈被连接到或夹紧到阀体表面。在关闭状态下，阀盘上的密封边缘接合密封件以防止流体流动通过阀体。
不同种类的密封件被用在不同的应用中。典型地，工业过程条件，比如压力、温度以及过程流体的类型决定了所需的阀组件的种类，包括可能采用的蝶阀密封件的种类。通常已知较软的密封件相对于较硬的密封件能够提供更好的密封效果，因为软密封件能够比相对较硬(比如柔性较差)的密封件更好地符合不平整的密封表面。但是，较软的密封件相比于硬密封件一般拥有较低的工作温度等级，因为较软材料在高温应用中倾向于退化或恶化(例如熔化)。
为了使用在某些应用中，蝶阀的密封件可能需要通过某些标准下的特别试验和/或认证。比如，为了使用在某些应用中，用于蝶阀的密封件可能必须通过美国石油协会(API)607“软阀座直角转弯阀的着火点测试”。此标准包括阀暴露于着火条件时，测试和评估阀直通的软阀座直角转弯阀性能的要求。特别地，此测试在1800°华氏度(F)的温度下燃烧阀，并且要求一旦阀冷下来后能够关闭阀。如果工厂或工厂里的一个区域发生着火，API607测试保证了阀能够适当地关闭以防止过程流体的流动通过管道分配系统。因此，此测试要求密封件能够在暴露于高温之后提供合适的密封。如上所述，较硬的密封件，比如金属密封件经常被用在这种应用中，因为金属密封件通常具有额定工作温度，使得密封件能够经得起高温，比如上述测试中的那些温度。但是，对于这些较硬的密封件，要做到如较软密封件实现的那样实现阀的理想的紧密关闭可能比较困难。
发明内容
在一个实施例中，此处描述的用于旋转阀的密封件包括主密封件和次密封件，当主密封件处于第一条件时主密封件接合流动控制元件，次密封件至少部分放置在主密封件中。在此实施例中，当主密封件处于第一条件时，主密封件用于防止次密封件接合流动控制元件，并且当主密封件处于第二条件时，次密封件接合流动控制元件。
在另一个实施例中，此处描述的用于旋转阀的密封件包括第一密封件和第二密封件，第一密封件环绕阀的流体控制孔，并且接合流动控制元件，第二密封件被放置在第一密封件中，并具有与第一密封件互补的形状。在这个实施例中，第二密封件比第一密封件硬，并在第一密封件处于退化条件时接合流动控制元件。
在其它另外的一个实施例中，此处描述的用于旋转阀的密封件包括提供主密封件的装置和提供次密封件的装置。当提供主密封件的装置处于第一条件时，提供主密封件的装置抵接流动控制元件，提供次密封件的装置不抵接流动控制元件。另外，当提供主密封件的装置处于不同于第一条件的第二条件时，提供次密封件的装置抵接流动控制元件。
附图说明
图1A为一个示例蝶阀的部分截面正视图。
图1B为图1A中的示例蝶阀的一部分的横截面图，其根据本公开的教导采用示例高温密封件。
图1C为图1B中的示例蝶阀的一部分的横截面放大图，具有在非退化条件下的示例高温密封件。
图1D为图1B中的示例蝶阀的一部分的横截面放大图，具有在退化条件下的示例高温密封件。
图1E为图1B和图1C所示的在非退化条件下的示例高温密封件的横截面图。
图2为图1C所示的示例球阀和示例高温密封件具有示例弹簧的横截面放大图。
图3为图1C所示的示例球阀和示例高温密封件具有示例垫圈的横截面放大图。
图4A为图1C所示的示例球阀和示例高温密封件具有示例倾斜部分的横截面放大图，示例密封件处于非退化条件下。
图4B为图4A所示的示例球阀的横截面放大图，示例高温密封件具有示例倾斜部分，示例密封件处于退化条件下。
图4C为图4A所示的具有示例倾斜部分的示例高温密封件的横截面图。
图5A为示例蝶阀的横截面放大图，具有处于非退化条件下的示例高温扁平密封件。
图5B为图5A所示的示例球阀的横截面放大图，具有处于退化条件下的示例高温扁平密封件。
图5C为图5A所示的示例高温扁平密封件的横截面图。
图6A为示例球阀的横截面放大图，具有处于非退化条件下的示例高温悬臂密封件。
图6B为图6A所示的示例球阀的横截面放大图，具有处于退化条件下的示例高温悬臂密封件。
具体实施方式
某些实施例在上述指出的附图中进行了展示，详细描述如下。在描述这些实施例时，相似或相同的附图标记用来标注相同或相似的元件。附图并不一定按照比例画出，一些附图和这些附图的部分视图可能在比例或原理方面进行了放大用以清楚和/或简洁。另外，贯穿说明书描述了数个实施例。任何实施例的任何特征都可以包括、替代或结合其他实施例的其它特征。
一般而言，此处公开的示例高温密封件提供了软密封件的密封好处，并且在发生火情后或暴露于高温情形时也具有可操作性，能够保证合适的密封和关闭。更具体地，在此公开的示例密封件在软密封件处于非退化状态时由较软密封件提供密封，以及当软密封件处于退化状态，比如发生火情或者高温情形之后，采用硬密封件提供有效密封。此外，相比于其他已知的高温密封件，此处公开的示例高温密封件能够较为容易地制造和/或装配，由此，减少了制造和维护成本。
旋转阀(例如蝶阀)包括阀盘，此阀盘在阀体中旋转用于打开和关闭阀的入口和出口之间的通道。密封件(比如金属密封件或软弹性体密封件)环绕通道与阀体相连，处于关闭位置时此阀盘的密封边缘接合密封件，以防止流体流动通过通道。不同种类的密封件被用在不同的应用中。为了用在一些应用中，这些密封件可能被要求通过某些测试和/或接受必要的认证。
比如，为了用在某些应用中，蝶阀的密封件可能需要通过美国石油协会(API)607“软阀座直角转弯阀的着火点测试”。此标准包括测试和评估当阀暴露于火情时直通道、软阀座直角转弯阀的性能的要求。具体地，此项测试在1800°F左右的温度燃烧阀，并且要求当阀冷却下来后能够有良好的关闭。因此，此项测试要求密封件在暴露于高温下一段时间之后能够提供合适的密封。其他标准和认证包括国家腐蚀工程师协会(NACE)标准。
一些已知的防火密封件采用夹紧在金属夹头中的四氟乙烯(TFE)密封件，其再与金属载体相焊接。四氟乙烯密封件接合阀盘的密封边缘。在火情或者其他高温情形下，四氟乙烯密封件发生恶化并且金属夹头接合阀盘以密封阀。但是，这些已知的防火密封件因为它们的形状和结构往往制造困难且昂贵。具体地，这些已知的高温密封件的金属夹头包括许多复杂的用于夹紧四氟乙烯密封件的拐角和边缘，并且经常用冗长且昂贵的精密切割程序进行制造。
此处描述的示例高温密封件提供了低温条件下的有效密封，在暴露于高温条件之中和之后或者在过度循环之后提供了有效密封(比如关闭)，延长了使用寿命，并且大大降低了制造和维护成本。总的来说，此处描述的示例高温密封件包括第一密封件(比如软密封件)，其用于在第一条件(比如在正常运作状态下火情发生前的非退化状态)时密封阀，以及第二密封件(比如金属密封件)，其至少部分放置于第一密封件之内，当处于第二条件(比如在发生火情后第一密封件已经退化了等)时运行以密封阀。在一些实施例中，第二密封件包括弯曲的或者倾斜的部分，用于捕获(比如抓住、保持)位于第二密封件和阀盘的密封边缘之间的第一密封件的一部分。
特别地，此处描述的示例高温密封件包括由相对软质材料制成的第一密封件和由比第一密封件的熔化温度高的材料制成的第二密封件，第二密封件放置于第一密封件之内。相比硬密封件而言，较软密封件提供了抵接阀盘的密封边缘的更为顺应的密封界面，因此在正常操作状态下提供了更好的密封(比如更紧的关闭)。此外，在发生火情或者其他使得软密封件(比如由于过度磨损)发生退化或恶化的高温情形的时候，示例高温密封件采用硬密封件来封抵阀盘，因为硬密封件相比软密封件有较高的操作和/或熔化温度。
另外，此处描述的示例高温密封件相较之其他已知的高温密封件更为易于制造。尤其是，制造示例高温密封件的成本和装配示例密封件所需时间都大大缩短了。硬密封件，比如可能是金属，可以弯曲或者成形。随后，可以是相对软质材料(比如PTFE)的软密封件可以被模塑(比如注入、灌入等)到硬密封件的表面上。在其他实施例中，硬密封件可以被插入到相对较软的密封件中，或者连接到相对较软的密封件。
在第一条件下，也就是当阀工作的温度低于临界温度时，软密封件接合阀盘以提供更有效的密封来防止过程流体的流动。在一些实施例中，临界温度由软密封件的最高工作温度所确定。如果密封件被加热到高于临界温度，由于温度的升高，软密封件退化或恶化，硬密封件暴露并接合阀盘以密封阀，并防止过程流体的流动。在此第二条件或状态下，软密封件可能会由于温度的升高发生退化或者恶化，但是硬密封件提供给阀盘密封接合功能，以防止过程流体流动并保证适当的关闭。
现在转到附图。图1A示出了示例的蝶阀100的部分截面正视图。在此实施例中，蝶阀100装配有示例高温密封件102(比如密封环)。蝶阀100还包括阀盘104和轴106、108。轴106、108与阀盘104的背面相连，并在阀体110内旋转阀盘104以允许或防止流体流动通过阀体110。轴106、108被分别放置在阀体110内的孔112、114中，并且分别通过轴承116、118进行旋转。轴承116、118可以是本领域技术人员所知晓的任何形式的轴承，以允许轴106、108和阀盘104在阀体110中旋转。
在打开位置，轴106、108旋转，使得阀盘104平行于流体的流动，由此提供了充分无限制的通过阀体110的流动。在关闭位置，(比如图1A中所示位置)，轴106、108旋转，因此阀盘104阻碍了阀体110的通路，并且防止流体流过阀体110。所示蝶阀100可以用来比如控制过程流体的流动，比如天然气、油、水等。
图1B中显示了蝶阀100的横截面。如图所示，蝶阀100包括示例高温密封件102、阀盘104(比如流动控制元件)、轴106和阀体110。阀体110限定了当蝶阀100被安置在流体处理系统(比如分配管道系统)中时位于入口122和出口124之间的通道120(比如流动控制孔)。在此描述的实施例中，取决于流体流动的方向，入口122和出口124可以或者为过程流体流动通过阀100的入口或者为出口。在所示实施例中，蝶阀100处于关闭位置。蝶阀100可以被插入到位于上游供给源和下游供给源之间的流体流动路径中，用于控制其间通过的流体的流动。在操作中，阀盘104在防止流体流过入口122和出口124之间的关闭位置(比如图1B所示的位置)以及允许流体从入口122和出口124之间流过的打开位置(其中阀盘104平行于流动)之间操作。
在所示实施例中，密封件102与阀体110的表面126由密封件护圈128相连。密封件护圈128在阀盘104和密封件102之间形成流体密封。密封件护圈128被构造为提供密封件102的简化维护接口以用于替换，并防止密封件102直接暴露于过程流体。密封件护圈128通过机械紧固件130a、130b(也在图1A中示出)可拆卸地连接于或夹紧于表面126，比如螺栓或其他机械紧固件。当示例阀100被紧固(比如通过螺栓)于上游供给管和/或下游供给管(比如通过管道凸缘)时，管道和阀100之间的紧固力帮助夹紧密封件102以抵接表面126并形成其间的流体密封。更具体地，通过在其间形成紧密接触以充分地防止密封件护圈128与阀体110之间的过程流体的流动，示例夹紧件设计在密封件护圈128、阀体110和密封件102之间提供了密封。在所示实施例中，蝶阀100有两个机械紧固件130a、130b。然而，在其他实施例中，蝶阀100可以有较多或较少的机械紧固件。此外，垫圈可以被安置在邻近密封件护圈128、阀体110和密封件102处，以改进密封性能，下文中将披露更多细节。
在所示实施例中，示例高温密封件102接合阀盘104的密封边缘132，用于密封阀100并防止过程流体流动通过通道120。当阀100关闭时，阀盘104旋转使得阀盘104的密封边缘132相对密封件102滑动并进入关闭位置(比如图1B中所示的位置)。如实施例所示，密封件102弯曲成型并提供径向向内(比如朝向阀的中心)的反作用力，并抵接阀盘104的密封边缘132。当阀盘104的密封边缘132滑动超过密封件102进入关闭位置时，密封件102径向地弯曲或者扩展。一旦阀盘104被旋转进入到关闭位置(比如图1B所示的位置)，阀盘104垂直于流体的流动，而且密封件102密封接合阀盘104的密封边缘132以防止流体流动通过阀100。
在关闭位置，在密封件102和阀盘的密封边缘132之间的交界面(比如接触点或面)防止过程流体流动通过通道120。密封件102产生的偏置力和过程流体朝着顺流方向(如流动箭头方向所示)的流动产生的压力使得密封件102朝着流体流动的方向，并因此抵接阀盘104的密封边缘132以产生足够紧密的密封件102和阀盘104之间的密封，其防止过程流体从阀盘104周围和通过阀体110中的通道120泄露。
如上所述，在运行中，阀盘104在关闭位置和打开位置之间旋转，在关闭位置防止流体流动通过入口114和出口116之间(比如流动箭头方向)的通道120，在打开位置允许流体流动通过阀体110的通道120。为了控制过程流体流动通过阀100，控制阀仪器可操作地连接到阀100上，并通常向阀致动器提供气动信号，以响应过程控制器中产生的控制信号，过程控制器可以是分布式控制系统的一部分。阀致动器可以与轴106、108相连，以使得气动信号推动阀致动器，并随即旋转轴106、108。
图1C和1D显示了图1B中横截面的部分放大图。具体地，图1C图示了处于第一条件(比如非退化、非恶化、可操作等)的示例密封件102，图1D图示了处于第二条件(比如退化、恶化等)的示例密封件102。另外，图1E图示了在第一条件下的示例密封件102的横截面视图。
如图1C和1D所示，示例密封件102包括第一密封件134(比如主密封件)和第二密封件136(比如次密封件)。密封件102被安装在阀体110内，位于密封件护圈128和阀体110的表面126之间，具体地，第二密封件136的一部分(比如外径向部分)被夹紧在密封件护圈128和阀体110之间。在所示实施例中，第二密封件136至少部分被放置(比如嵌入，封装等)在第一密封件134内，并且具有大体上与第一密封件134相对应(比如匹配，互补)的形状。在所示实施例中，第一密封件134是软密封件，一般由较软材料制成，第二密封件136是硬密封件，一般由较硬或者较刚性的材料制成。比如，在一些例子中，第一密封件134由四氟乙烯(TFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、特氟龙、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、橡胶、全氟烷氧基树脂(PFA)和/或其他任何适合的可用来密封的软质材料制成，第二密封件136由金属制成，比如不锈钢(比如S13600)。
如图1C所示的处于第一条件下的示例密封件102，比如其是在暴露于高出第一密封件134的操作和/或退化温度之前。在运行中，阀盘104关闭，密封边缘132接合第一密封件134的密封部分138(比如内径向部分)。在正常运行状态下，第一密封件(比如软密封件)没有被暴露在高于其运行范围之上的温度中，因此不会退化或恶化。如前所述，在正常运行条件下，当温度低于第一密封件134的临界温度(比如300°F,500°F,600-700°F,1800°F)时，第一密封件134保持完好，并能够可运行地密封抵接阀盘104的密封边缘132。第一密封件134由相对较软的材料组成，通常提供一种更加顺应的密封表面，因此能在正常运行条件下紧密关闭。
如实施例所示，包括第一密封件134和第二密封件136的密封件102具有弯曲的或倾斜形状部分，以提供适应性以及径向向内朝向阀盘的密封边缘132的偏置力。第一密封件134和第二密封件136可以提供相同或不同大小的径向向内的力。
图1D显示了处于第二条件下的示例密封件102，比如其处于退化或恶化状态。如前所述，当火情或高温情形发生后，第一密封件134可能会退化或者密封性能减退。在一些例子中，这可能发生在当阀被加热到超过第一密封件134的临界温度(比如300°F,500°F,600-700°F,1800°F)之上时。在这样的条件下，第二密封件136密封抵接阀盘104的密封边缘132以密封阀100，并防止过程流体的流动。具体地，第二密封件136的密封部分140(比如密封边缘，径向向内的部分)接合阀盘104的密封边缘132。如上所述，第二密封件136的尺寸与形状使之可以弯曲并提供径向向内朝向阀盘的密封边缘132的偏置力。具体地，第二密封件136被成型为当第一密封件134退化或被除去而暴露第二密封件136的密封部分140时接合阀盘104的密封边缘132。
在一些实施例中，第二密封件136由比第一密封件134的熔化温度和/或运行温度高的材料制成，比如熔化温度超过1800°F的金属。在此实施例中，示例密封件102符合API607实验的要求，因为当第一密封件134退化或恶化时第二密封件136提供适当的密封。在第一密封件134由于磨损腐蚀或者退化的情况下，密封件102同样提供合适的密封。如果第一密封件134的较软材料在操作期间腐蚀，由相对较硬的材料组成的第二密封件136能够更好地耐磨并提供次级密封能力。
示例高温密封件102可以由多种方法制造。在一些实施例中，第二密封件136首先制成，其由一片金属通过冲压成形制成第二密封件136。当第二密封件136成型后，第一密封件134被模制(比如注入、倾倒)到第二密封件136之上，从而形成图1E中所示的示例高温密封件102。在其他实施例中，第一密封件134和第二密封件136分别独立制成，第二密封件136可以被插入到第一密封件134中，第一密封件往往由较软材料制成。第一密封件134和第二密封件136可以通过摩擦(比如两种材料之间的交界面)、粘接剂或者其他合适的紧固机构连接在一起。在一些实施例中，第二密封件136的倾斜形状和第一密封件134的相应形状防止第一密封件134从第二密封件136脱落。
在所示实施例中，第二密封件136一般被安装在第一密封件134的中心内。然而，在其他一些实施例中，第二密封件136可以在第一密封件134内偏移(也就是第二密封件136上第一密封件134的厚度在相对两侧可以有所不同)。同样地，如图1C和1E所示，第一密封件134覆盖了第二密封件136的长度的主要部分(比如从内径向端到外径向端)。在其他实施例中，第一密封件可以更小，比如可仅仅覆盖第二密封件136的密封部分140周围的第二密封件136的内径向部分。
在一些实施例中，如图2所示，弹簧200可以被包含用来偏置示例高温密封件102径向向内(比如朝向阀体110的中心)朝向阀盘104的密封边缘132。如图所示，弹簧200被安装在形成于第一密封件134和密封件护圈128之间的腔202中。当阀100(图1A和1B所示)关闭时，阀盘104旋转，由此密封边缘132滑动抵接第一密封件134进入到关闭位置。当阀盘104旋转就位并偏置密封件102径向向内时，弹簧200允许密封件102压缩以产生密封件102(比如第一密封件134)和阀盘104的密封边缘132之间足够紧的密封。在火情或者其他造成第一密封件退化的高温情形下，弹簧200可以帮助偏置第二密封件136径向向内地朝向阀盘104的密封边缘132。
如图3所示，示例密封件102可以通过第一垫圈300和第二垫圈302(比如石墨垫圈)被连接到阀体110的表面126和密封件护圈128之间。特别地，第一和第二垫圈300、302被安装在第二密封件136的任一侧(比如外径向部分)以促进阀体110、密封件护圈128和密封件102之间的密封。在一些实施例中，垫圈300、302帮助在发生火情或其他高温情形时保持流体密封。垫圈300、302可以拥有较高的运行温度极限以保证适当的密封。
图4A-4C显示了第二密封件136的实施例，第二密封件136具有位于密封部分140的弯曲的或者倾斜部分400。图4A显示了处于第一条件下(比如第一密封件134没有退化)的密封件102，图4B显示了处于第二条件下(比如第一密封件134已经退化)的密封件102。图4C是密封件102的横截面视图，显示了具有弯曲部分400的第二密封件136。如图4A和4B所示，密封件102连接在密封件护圈128和阀体110之间。第二密封件136的密封部分140包括倾斜部分400，其朝向阀盘104的密封边缘132延伸。在第一条件下，如图4A所示，第一密封件134的密封部分138接合阀盘的密封边缘132。当密封件102处于温度低于临界温度(比如第一密封件134的最高运行温度)的正常运行条件时，第一条件可能发生。
在第二条件下，如图4B所示，第一密封件134的大部分已经恶化(比如熔化，退化)使得只剩下第二密封件136密封抵接阀盘104。但是，在此实施例中，位于倾斜部分400、端部140和阀盘104的密封边缘132之间的一定量的第一密封件134被捕获(比如截留、捕捉、保留等)。形成在这些表面之间的轮廓形成腔(比如空洞、凹槽、拐角等)，在此位置第一密封件134或其退化的量可能积聚起来。
在运行中，当火情或其他高温情形发生时，第一密封件134退化(比如腐蚀、熔化)。当这发生时，第二密封件136的密封部分140朝向阀盘104的密封边缘132向下延伸(比如通过由第二密封件136的形状所产生的偏置力)。当第二密封件136的密封部分140接合阀盘104的密封边缘132时，腔(比如空洞、凹槽等)就会形成并保持退化的第一密封件134的一部分。在第二条件下，例如密封件102冷却下来后，被倾斜部分400所俘获的第一密封件134的一部分可能会变硬或硬化回到其原始工作状态。在此实施例中，密封件102提供了高温情形发生之后改进的密封，因为剩余的被捕获的第一密封件134的较软材料提供了第二密封件136和阀盘104的密封边缘132之间的软密封界面。
图5A-5C显示了用于旋转阀的示例高温扁平密封件500。图5A显示了处于第一条件下(比如非退化或非恶化状态)的密封件500的实施例，图5B显示了处于第二条件下(比如退化或恶化状态)的密封件500的实施例。如图所示，与以上描述的示例密封件102相类似，密封件500连接在密封件护圈502和阀体504之间。密封件500接合阀盘508的密封边缘506。在一些实施例中，密封件500被认为是扁平密封件或者扁平垫圈密封件。如图5A和5C所示，密封件500包括第一密封件510和第二密封件512。第二密封件512被至少部分放置在第一密封件510内。在一些实施例中，第一密封件510由相对较软的材料(比如PTFE、TFE、UHMWPE、PFA)组成，第二密封件512由相对较硬的材料(比如金属)组成，在第一条件下，如图5A所示，第一密封件510与阀盘508的密封边缘506相接合。在一些实施例中，密封件500如图所示柔性抵接阀盘508的密封边缘506。在第二条件下，如图5B所示，比如当火情或者其他高温情形发生时，第二密封件512接合阀盘508的密封边缘506。在一些实施例中，第一密封件510由熔化温度相对较低的相对较软的材料组成，第一密封件510在火情或者其他高温情形下退化。其结果是，第二密封件512向下延伸(比如径向向内)并且与阀盘508的密封边缘506接合。第二密封件512被定位成始终与阀盘508相接合，但是当第一密封件510处于非退化状态下时，第一密封件510接合阀盘508。
在一些实施例中，密封件500可以通过模塑(比如注模)第一密封件510至第二密封件512上制造而成。在另一些实施例中，第一密封件510可以被分开模塑，第二密封件512可以被插入到第一密封件510中。第一密封件510可以通过摩擦、粘合剂或其他合适的紧固机构连接到第二密封件512上。示例高温扁平密封件500的制造成本大大低于其他已知高温密封件。
图6A和图6B显示了具有示例高温悬臂密封件600的旋转阀的横截面放大视图的实施例。图6A显示了处于第一条件下(比如非退化或非恶化状态)的密封件600的实施例，图6B显示了处于第二条件下(比如退化或恶化状态)的密封件的实施例。如图所示，类似于上述公开的示例密封件102和500，密封件600连接在密封件护圈602和阀体604之间。密封件600接合阀盘608的密封边缘606。示例密封件600包括第一密封件610和第二密封件612，第二密封件612被至少部分放置在第一密封件610内。第二密封件612具有凸缘部分614和弯曲的密封部分616。在所示实施例中，凸缘部分614连接在垫圈618、阀体604和密封件护圈602之间。
如上所述，第二密封件612的弯曲轮廓提供了适应性，从而当密封件600接合阀盘608的时候，偏置力抵接阀盘608。当阀盘608旋转进入关闭位置(比如图中所示位置)，密封件600随着阀盘608的密封边缘606旋转进入关闭位置而弯曲。在一些实施例中，第一密封件610由较软材料(比如TFE、PTFE、UHMWPE、PFA)组成，第二密封件612由较硬材料(例如金属)或者具有比第一密封件610更高的运行温度的材料制成。在第一条件下，如图6A所示，第一密封件610与阀盘608的密封边缘606相接合。在一些实施例中，密封件600如图所示地弯曲抵接阀盘608的密封边缘606。在图6A所示的实施例中，在第一条件下，第一密封件是非退化的且接合阀盘608的密封边缘606以防止流体流动通过阀。
在第二条件下，如图6B所示，比如火情或其他高温情形发生时，第二密封件612的密封部分616接合阀盘608的密封边缘606。在一些实施例中，在第一密封件610由具有较低熔化温度的较软材料组成的情况下，第一密封件610退化(比如腐蚀、熔化、退化)。在此实施例中，第二密封件612径向向内弯曲并接合阀盘608的密封边缘606以密封抵接阀盘608，从而防止过程流体的流动。
上文描述的示例高温密封件102、500和600都结合蝶阀来图释。然而，示例高温密封件102、500和600及其各种变形都可以用在其他过程控制阀中，比如球阀或其他能够接受硬或软的密封件的旋转阀。另外，示例高温密封件102、500和600被图示为用于具有偏心或偏置阀盘的蝶阀。但是，此处所公开的示例高温密封件102、500和600也可以被用于具有同心或对齐阀盘的蝶阀。
此处公开的示例高温密封件102、500和600有利地提供了软密封界面的好处和发生火情或其他高温情形后的适当的密封。具体地，示例高温密封件102、500和600包括第一密封件，其提供相对较软的或顺应的密封的好处。另外，在示例高温密封件102、500、600至少部分退化的情形下，示例高温密封件102、500、600包括第二密封件以保证有效密封和阀的适当关闭。
尽管此处描述了一些实施例的装置，本专利所包含的范围并不限于此。相反地，本专利涵盖公平地落入所附的权利要求的所有方法、装置和制品，无论是字面上的或者是符合等同原则的。

Claims (19)

1.一种用于旋转阀的密封件，其特征在于，所述密封件包括：
主密封件，当所述主密封件处于第一条件时，所述主密封件接合流动控制元件；以及
次密封件，其至少部分放置于所述主密封件内，所述次密封件具有密封部，其中，当所述主密封件处于第一条件时，所述主密封件防止所述次密封件接合所述流动控制元件，当所述主密封件处于第二条件时，所述次密封件的密封部密封地接合所述流动控制元件，其中，所述次密封件成型为当所述主密封件处于第二条件时，保持所述主密封件的一部分。
2.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述第二条件与所述主密封件的减少的密封性能相关。
3.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述第二条件发生在所述主密封件被暴露在高于临界温度的温度之后。
4.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述次密封件具有高于1800°F的熔化温度。
5.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述次密封件包括金属。
6.如权利要求5所述的密封件，其特征在于，所述主密封件包括四氟乙烯(TFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)或全氟烷氧基树脂(PFA)中的至少一种。
7.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述次密封件的没有放置于所述主密封件中的一部分被耦接到环绕流体控制孔的阀的表面。
8.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述次密封件的被放置于所述主密封件中的一部分具有与所述主密封件基本对应的轮廓。
9.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述次密封件被成形以提供紧靠所述流动控制元件的偏置力。
10.一种用于旋转阀的密封件，其特征在于，所述密封件包括：
第一密封件，其环绕阀的流体控制孔并接合流动控制元件；以及
第二密封件，其放置于所述第一密封件内，并具有与所述第一密封件互补的形状，所述第二密封件比所述第一密封件更硬，所述第一密封件环绕所述第二密封件的内径向部分并且在所述第一密封件处于未退化条件时接合所述流动控制元件，以及所述第二密封件的内径向部分在所述第一密封件处于退化条件时密封地接合所述流动控制元件。
11.如权利要求10所述的密封件，其特征在于，当所述第一密封件处于非退化条件时，所述第一密封件防止所述第二密封件接合所述流动控制元件。
12.如权利要求10所述的密封件，其特征在于，所述第二密封件具有高于1800°F的熔化温度。
13.如权利要求10所述的密封件，其特征在于，所述第二密封件的熔化温度高于所述第一密封件的熔化温度。
14.如权利要求10所述的密封件，其特征在于，所述第二密封件的一部分被耦接到密封件护圈和阀的表面之间。
15.如权利要求10所述的密封件，其特征在于，所述第二密封件包括倾斜部分，以在所述第一密封件处于退化条件时保持所述第一密封件的一部分。
16.一种用于旋转阀的密封件，其特征在于，所述密封件包括：
提供主密封件的装置；以及
提供次密封件的装置，其中，当所述提供主密封件的装置处于第一条件时，所述提供主密封件的装置抵接流动控制元件，所述提供次密封件的装置不抵接所述流动控制元件，其中，当所述提供主密封件的装置处于不同于所述第一条件的第二条件时，所述提供次密封件的装置密封地抵接所述流动控制元件，其中，所述提供主密封件的装置环绕所述提供次密封件的装置的内径向部分，从而当所述提供主密封件的装置处于所述第一条件时，所述提供主密封件的装置处于所述提供次密封件的装置和所述流动控制元件之间。
17.如权利要求16所述的密封件，其特征在于，所述第一条件是非退化条件，所述第二条件是退化条件。
18.如权利要求16所述的密封件，其特征在于，所述提供次密封件的装置的一部分被所述提供主密封件的装置的一部分所封装。
19.如权利要求16所述的密封件，其特征在于，所述提供次密封件的装置的熔化温度高于所述提供主密封件的装置的熔化温度。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9383020B2 (en) * 2013-08-21 2016-07-05 Fisher Controls International Llc High temperature seals for use in rotary valves
FR3038960B1 (fr) * 2015-07-13 2017-08-11 De Dietrich Vanne a securite anti-feu amelioree
CA3005871C (en) * 2015-11-23 2020-09-15 Victaulic Company Valve and valve coupling with reverse tapered shafts
US10267424B2 (en) 2016-02-12 2019-04-23 Mueller International, Llc Butterfly valve seat with seat cover
DE102017207903A1 (de) * 2017-05-10 2018-11-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Dichteinheit mit einer Tellerfeder und Ventilanordnung mit einer solchen Dichteinheit
US10527192B2 (en) 2018-02-15 2020-01-07 Talis Biomedical Corporation Rotary valve
US11008627B2 (en) 2019-08-15 2021-05-18 Talis Biomedical Corporation Diagnostic system
WO2021080594A1 (en) 2019-10-25 2021-04-29 Itt Manufacturing Enterprises Llc Ridge seal segmented valve
CN113108062A (zh) * 2020-01-10 2021-07-13 伊利诺斯工具制品有限公司 密封件及调节阀
CN112283366A (zh) * 2020-10-26 2021-01-29 上海沪东造船阀门有限公司 一种耐火蝶阀
WO2022160161A1 (en) 2021-01-28 2022-08-04 Mueller International, Llc Bonded valve seat

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4671308A (en) * 1982-10-14 1987-06-09 Whitey Co. Fire-safe ball valve

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986699A (en) * 1974-07-02 1976-10-19 Posi-Seal International, Inc. Positive shut-off seal
US4113268A (en) 1977-03-15 1978-09-12 Posi-Seal International, Inc. Extended temperature range valve seal
JPS55103164A (en) 1979-01-31 1980-08-07 Tokyo Kousou Kk Safe fire seal of valve
NO148902C (no) * 1981-10-14 1984-01-04 Westad Armaturfab Anordning ved dreiespjeldventil.
US4398695A (en) 1981-12-29 1983-08-16 Mcc Flowseal Metal seal structure
US4505290A (en) 1983-02-03 1985-03-19 Keystone International, Inc. Valve seat assembly and valve
FR2615580B1 (fr) * 1987-05-20 1989-08-18 Amri Garniture d'etancheite a anneau de reaction incorpore, notamment pour obturateur
US5082246A (en) * 1991-03-12 1992-01-21 Mueller Co. Gas ball valve
FR2685748B1 (fr) 1991-12-12 1995-02-10 Advanced Products France Joint d'etancheite composite a haute securite au feu.
JPH11166662A (ja) * 1997-12-05 1999-06-22 Nippon Thermostat Kk 温度感知型の流量制御弁
US6019679A (en) * 1998-11-09 2000-02-01 Lloyd Industries Fire and smoke damper
US7080820B2 (en) 1999-11-16 2006-07-25 Fisher Controls International Llc. Elliptical sealing surface for butterfly valve
CN1796839A (zh) * 2004-12-30 2006-07-05 上海上龙阀门厂 双级密封装置阀门
US9383020B2 (en) * 2013-08-21 2016-07-05 Fisher Controls International Llc High temperature seals for use in rotary valves

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4671308A (en) * 1982-10-14 1987-06-09 Whitey Co. Fire-safe ball valve

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Publication number Publication date
WO2015027006A1 (en) 2015-02-26
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RU2016109339A (ru) 2017-09-25
US9383020B2 (en) 2016-07-05
CA2921019A1 (en) 2015-02-26

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