CN105765278B - 阀座 - Google Patents

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Abstract

阀座(10)包括大体环形的刚性支架构件(12)和大体环形的弹性密封构件(14)，弹性密封构件(14)密封地安装在刚性支架构件的顶部上。阀座具有用于与阀组件的阀体协作的外围表面，以及弹性密封构件限定了阀座的、用于与阀组件的阀闭合盘协作的内密封表面。

Description

阀座
技术领域
本发明涉及阀座，具体但不是排他地，涉及与用于控制、装载、排放和/或调节粉末、液体、悬浮液和/或流体的流动的阀一起使用的阀座。
背景技术
阀可存在于多种设计中，并且广泛应用于通过打开、关闭或部分阻塞各通路来调节气体、液体、流化固体或悬浮液的流动。典型的阀部件包括包围阀机构的阀壳体、用于打开或关闭阀的可移动的阀闭合元件以及阀座、以及阀座，阀座代表阀组件的内表面并且可与打开或关闭阀的阀闭合元件接合。
存在多种不同种类的阀座。硬座部集成至阀体，通常直接加工成金属阀体材料。因此，通常难以获得允许硬座部与一般的金属阀闭合元件之间精确密封的铣削公差。相应地，几乎所有的硬金属座的阀均会受至少一些泄漏的妨碍。
与硬座部相比，软座部由诸如PTFE或各种弹性体的更软的、更柔性的材料构成，软座部本身在作为插入件固定到阀壳体的内表面之前分离加工。因此，可以实现更好的座部几何结构，并因此软座部的阀通常更不易泄漏。
尽管当与硬座部比较时软座部有这些优点，但是始终存在与软的非一体阀座相关联的许多缺点。
在化学制药和生物制品产业中，经常将阀设置在诸如反应容器的制造设备的入口导管和出口导管上。通常用来增加某些反应的速度的高温和高压可以使具有软座部的阀产生问题，具有软座部的阀可能变得更易变形，从而增加了泄漏风险。可替代地，软座部可能完全弹出阀体，导致阀严重损坏，并且通常对待处理的产品带来不能挽回的损害。
除了与性能有关的缺点之外，因为弹性部件通常比更硬的、更小柔性的材料更难以铣削和/或磨削，所以软座部通常具有加工问题。此外，将软座部可靠并准确地固定在阀体内也证实是困难的，并且软座部通常包括更大直径的脚部或凸缘，以用于将座部定位在阀体上的互补凹进部内。所形成的座部的形状意味着其仅可从一个方向装载到阀体中，这在阀组装、清洗和维修期间带来了不便。
发明内容
本发明的实施方式是考虑前述内容而设计的。
根据本发明的第一方面，其提供了阀座，阀座包括大体环形的刚性支架构件和大体环形的弹性密封构件，弹性密封构件密封地安装在刚性支架构件的顶部上，阀座具有外围表面和内密封表面，其中外围表面可与阀体接合，内密封表面由弹性密封构件的至少一部分形成并且可与阀闭合元件接合。
刚性支架构件使密封构件的几何结构稳定，使得模制公差比纯弹性座更紧密。几何结构的稳定使得阀座与阀闭合元件之间的接触更有效，从而提高了阀的密封性。在阀座与阀闭合元件之间的分界面处所观察到的更好的几何结构提高了阀的容粉能力和耐压能力，同时使打开和关闭阀闭合元件所需的扭矩最小化。提高的耐压能力极大地改善了容纳待转移的材料(特别是粉末)的能力。包括刚性部分和弹性部分的复合座还减少了弹性材料的使用量，从而显著降低了座的成本。
根据本发明的第一实施方式，弹性密封构件形成阀座的外围表面的至少一部分。从而最小化进入到阀座和阀体之间的产品。
根据本发明的另一实施方式，弹性密封构件还包括设置在阀座的外围表面上的一个或多个突出部。可选地，一个或多个突出部与阀体的互补凹进部协作。可选地，一个或多个突出部围绕阀座的外围表面连续延伸。突出部和/或连续延伸的突出部的使用，以及它们与设置在阀体上的凹进部分的可选协作甚至还最小化产品进入到阀座与阀体之间的风险。通过由刚性支架构件将弹性密封构件稳固地保持在适当的位置，极大地提高了突出部的有效性。
根据本发明的另一实施方式，阀座的底面的至少一部分由弹性密封构件形成。因此，弹性密封构件的至少一部分与安装阀座的阀体的一部分接触，从而最小化产品进入座与阀体之间的风险。
根据本发明的另一实施方式，阀座的外围表面的至少一部分和阀座的底面的至少一部分由刚性支架构件形成。包括刚性部分和弹性部分的复合阀座的有效性提高了设置在阀体中的阀座的容粉能力和耐压能力。可选地，阀座的底面的、由刚性支架构件形成的部分形成与阀体接触的第一接触表面，以及阀座的底面的、由弹性密封构件形成的部分形成与阀体接触的第二接触表面，其中第一接触表面的面积大于第二接触表面的面积。可选地，阀座的外围表面的、由刚性支架构件形成的部分形成与阀体接触的第三接触表面，以及阀座的外围表面的、由弹性密封构件形成的部分形成与阀体接触的第四接触表面，其中第三接触表面的面积大于第四接触表面的面积。具有由刚性支架构件相对于阀体形成的较大接触表面交界面防止阀座的过度形变。
根据本发明的又一实施方式，阀座的底面的、由弹性密封构件形成的部分还包括一个或多个脊状部。可选地，一个或多个脊状部与阀体的互补凹进部协作。可选地，一个或多个脊状部围绕阀座的底面连续延伸。脊状部和/或连续延伸的脊状部的使用，以及它们与设置在阀体上的凹进部的可选协作甚至还最小化产品进入到座的底面与阀体之间的风险。
根据本发明的另一实施方式，由阀座的外围表面和阀座的底面限定的边缘是斜切的。斜切边缘允许将阀座容易地插入到阀组件中，并且不具有增大直径的脚或凸缘允许阀座从阀体的任一侧插入。
根据本发明的再一实施方式，弹性密封构件主要由乙烯丙烯二烯系单体橡胶、氟弹性体或全氟弹性体制成。这些材料展现出了较高的工作温度，从而在使用期间基本不可能形变。
根据本发明的另一实施方式中，刚性支架构件主要由塑性材料制成。塑性材料特别便宜并且轻量。
根据本发明的再一实施方式，弹性密封构件通过防水粘合剂密封安装在刚性支架构件的顶部上。防水粘合剂在刚性支架构件与弹性密封构件之间提供安全且水密的结合，从而降低了泄漏和阀失效的风险。
根据本发明的第二方面，其中提供了包括本发明的阀座的阀组件。本发明的阀座可以将性能优势应用到使用标准软座的任意阀类型中。
可选地，阀是蝶阀。诸如蝶阀的分离式阀通常用来容纳有害物质，在这种应用中减小泄漏或者零泄漏的重要性增大。
根据本发明的第三方面，其中提供了阀座，阀座包括大体环形的刚性支架构件和大体环形的弹性密封构件，其中弹性密封构件密封安装在刚性支架构件的顶部上，阀座具有外围表面和内密封表面，其中外围表面可与阀体接合，内密封表面由弹性密封构件的至少一部分形成并且可与阀闭合元件接合，其中，阀座包括一个或多个阀座对准特征，一个或多个阀座对准特征用于在阀壳体中正确对准阀座。刚性支架构件使弹性构件的几何结构稳定，从而使得模制公差比纯弹性座更紧密。几何结构的稳定性使得阀座与阀闭合元件之间的接触更有效，从而提高了阀的密封特性。在阀座与阀闭合元件之间的接口处所观察的更好的几何结构提高了阀的容粉能力和耐压能力，同时使打开和关闭阀闭合元件时所需的扭矩最小化。包括刚性部分和弹性部分的复合密封还减少了弹性材料的使用量，从而显著降低了阀座的成本。一个或多个阀座对准特征的使用允许阀将座正确定位在阀体上，从而使泄漏和阀损坏的风险最小化。
根据本发明的实施方式，一个或多个阀座对准特征可与阀组件的一个或多个其他部件接合，以在阀壳体内正确对准阀座。优选地，一个或多个阀座对准特征可与阀闭合元件的轴或主轴接合。因而，阀座借助于其与阀组件的其他元件(诸如阀闭合元件的轴或主轴)的协作进行自对准。
可选地，一个或多个阀座对准特征包括一个或多个切除部。一个或多个切除部作为支承表面，以用于与阀组件的一个或多个其他部件(诸如阀闭合元件的轴或主轴)协作，从而在阀体内正确对准阀座。
根据本发明的另一实施方式，一个或多个阀座对准特征暴露了刚性支架构件的至少一部分。刚性支架构件中暴露的部分通过与阀组件的一个或多个其他部分的协作向自对准的阀座提供了更有效的支承表面。
可选地，一个或多个阀座对准特征设置在阀座的顶面上，在这个方位中，阀座对准特征位于理想位置处以与阀组件的一个或多个其他部件(诸如阀闭合元件的轴或主轴)协作。
根据本发明的又一实施方式，阀座对准特征的数量为两个。可选地，两个阀座对准特征在直径方向上彼此相对。在这个方位中，阀座对准特征理想定位成与阀组件的一个或多个其他部件(诸如阀闭合元件的轴或主轴)相协作。
根据本发明的另一实施方式，弹性密封构件还包括设置在阀座的外围表面上的一个或多个突出部。可选地，一个或多个突出部与阀体的互补凹进部协作。可选地，一个或多个突出部围绕阀座的外围表面连续延伸。突出部和/或连续延伸的突出部的使用，以及它们与设置在阀体上的凹进部的可选协作甚至还最小化产品进入到阀座与阀体之间的风险。可替代地，突出部可以设置在阀体上，而相应的凹进部设置在阀座上。通过由刚性支架构件将弹性密封构件稳固地保持在适当的位置，极大地提高了突出部的有效性。
根据本发明的另一实施方式，阀座的底面的至少一部分由弹性密封构件形成。相应地，弹性密封构件的至少一部分与安装阀座的阀体的一部分接触，从而最小化产品进入座与阀体之间的风险。根据本发明的再一实施方式，阀座的底面的、由弹性密封构件形成的部分还包括一个或多个脊状部。可选地，一个或多个脊状部与阀体的互补凹进部协作。优选地，一个或多个脊状部围绕阀座的底面连续延伸。脊状部和/或连续延伸的脊状部的使用，以及它们与设置在阀体上的凹进部的可选协作甚至还最小化产品进入到阀座的底面与阀体之间的风险。
根据本发明的另一实施方式，由阀座的外围表面和阀座的底面限定的边缘是斜切的。斜切边缘允许将阀座容易地插入到阀组件中，并且不具有增大直径的脚或凸缘所，从而允许阀座从阀体的任意一侧插入。
根据本发明的又一实施方式，弹性密封构件主要由乙烯丙烯二烯系单体橡胶、氟弹性体或全氟弹性体制成。这些材料展现出较高的工作温度，从而在使用期间基本不可能形变。
根据本发明的另一实施方式，刚性支架构件主要由塑性材料制成。塑性材料特别便宜且轻量。
根据本发明的再一实施方式，弹性密封构件通过粘合剂密封地安装在刚性支架构件的顶部上。粘合剂在刚性支架构件与弹性密封构件之间提供安全且水密的结合，从而降低了泄漏和阀失效的风险。
根据本发明的第四方面，其中提供了包括本发明的阀座的阀组件。本发明的阀座可以将性能优势应用到使用标准软座的任意阀类型中。
根据本发明的另一实施方式，阀是蝶阀。可选地，蝶阀包括具有一个或多个主轴的阀闭合构件，其中一个或多个主轴可与一个或多个阀座对准特征接合。可选地，主轴的数量为两个。蝶阀的主轴与阀座对准特征协作，以将阀座正确定位在阀体内，从而降低了泄漏和阀失效的风险。
附图说明
现在将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的一个或多个实施方式，在附图中：
图1是从本发明的阀座的一侧上方观察的视图。
图2是从图1的阀座的剖视图的一侧上方观察的视图。
图3是从图1的阀座的阀座对准特征的一侧上方观察的视图。
图4是从位于阀组件内的、图1的阀座的剖视图的一侧上方观察的视图。
图5是从位于阀组件内的、图1的阀座的剖视图的一侧上方观察的视图。
图6是根据本发明的阀座的局部剖视图；以及
图7是根据本发明的阀座对准特征的局部剖视图。
具体实施方式
根据本发明的实施方式并且参照图1，阀座10包括大致环形的刚性支架构件12和大致环形的弹性密封构件14，大致环形的弹性密封构件14密封地安装在刚性支架构件12顶部上。阀座10具有用于与阀组件44的阀体46协作的外围表面，并且弹性密封构件14限定了阀座10的、用于与阀组件44的阀闭合盘42协作的内密封表面。
参照图1和图2，刚性支架构件12在形式上大体为环形，具有底面18、顶面20、内圆周面22以及外圆周面24，外圆周面24限定阀座10的外围表面的一部分。外圆周面24比内圆周面22高，意味着顶面20是倾斜的。顶面20具有凹部23和大体处于与底面18平行的唇状部25。由外圆周面24和底面18限定的边缘26是斜切的，以便于阀座10插入阀体46中。
仍参照图1和图2，弹性密封构件14在形式上也大体为环形，并且尺寸和形状设计成能够被安装在刚性支架构件12的顶部上，使得形成的阀座10也大体为环形。弹性密封构件14具有顶面28、底面30、内圆周面32和外圆周面34，其中内圆周面32限定阀座10的内密封表面，外圆周面34限定阀座10的外围表面的一部分。底面30还具有用于与刚性支架构件12的唇状部25协作的凸缘部31。内圆周面32比外圆周面34高，使得底面30是倾斜的。底面30具有凸部35和台阶部36，其中凸部35用于与刚性支架构件12的凹部23协作，台阶部36用于与形成在刚性支架构件12的内圆周面22与刚性支架构件12的底面18之间的斜切边缘37协作。
在替代的实施方式中，弹性密封构件14的外圆周面34具有围绕外圆周面34连续延伸的凸出波纹状部39，以用于与围绕阀体46的内表面连续延伸的互补沟状部协作。
现在参照图1、图3和图4，大体环形的弹性密封构件14的顶面28包括表示凹状陷入部的、直径方向上彼此相对的两个切除部38a、38b。切除部38a、38b的形状设计成能够与阀组件44中的阀闭合盘42的主轴40接合。
参照图1、图2和图3，阀座10是通过将大体环形的弹性密封构件14安装在刚性支架构件12的顶部而组装的。弹性密封构件14的底面30，包括凸部35、凸缘部31和台阶部36，密封地粘合至刚性支架构件12的顶面20的凹部23、唇状部25、内圆周面22和凹陷部37处。因而，组装的阀座10的底面的至少一部分由弹性密封构件14形成。在组装的阀座10中，切除部38a、38b暴露刚性支架构件12的顶面20的唇状部25的一部分。
通过将大体环形的弹性密封构件14安装在刚性支架构件12的顶部上来组装阀座10。如可以从图1、图2和图3中清楚地看出的，环形的刚性支架构件12由底面18、顶面20、内圆周面22和外圆周面24限定，其中外圆周面24限定阀座10的外围表面的一部分。阀座10的外围表面的至少一部分和阀座10的底面18的至少一部分由刚性支架构件12形成。在本实施方式中，刚性支架构件12的暴露刚性支架构件12的至少两个面的底面18和外圆周面24提供用于支撑弹性密封构件14的必要的结构完整性。
如在图3中最佳示出的，阀座10的底面18的、由刚性支架构件12形成的部分限定与阀体46接触的第一圆周接触表面，并且阀座10的底面18的、由弹性密封构件14形成的部分限定与阀体46接触的第二圆周接触表面。第一圆周接触表面的面积大于第二圆周接触表面的面积。同样地，阀座10的外围表面的、由刚性支架构件12形成的部分形成与阀体46接触的第三圆周接触表面，并且阀座10的外围表面的、由弹性密封构件12形成的部分限定与阀体46接触的第四圆周接触表面。第三圆周接触表面的面积大于第四圆周接触表面的面积。具有由刚性支架构件12形成的较大接触表面防止在使用中阀座10不期望的变形。
现在参照图4和图5，组装的阀座10插入到阀组件44的阀座46中。斜切边缘26有助于这个过程的进行。在使用中，阀闭合盘42的主轴40与切除部38a、38b接合，其中唇状部25的暴露部分用作在阀体46内正确对准阀座10的支承表面。
刚性支架构件12和弹性密封构件14在形式上大体为环形。优选地，刚性支架构件12和弹性密封构件14是圆形的，但是技术人员应理解刚性支架构件12和弹性密封构件14可以形成为被理解为落入所附权利要求的范围内的各种其他形状，包括但不限于椭圆形、四边形或取决于所使用的阀种类的任意规则或不规则的多边形。
刚性支架构件12优选地由具有高工作温度和/或高工作压力的、硬的轻量材料构成。优选地，刚性支架构件12由塑性材料形成，但是技术人员应理解可设想其他材料也落入所附权利要求的范围内，诸如不锈钢、镍合金、轻金属、碳纤维或它们的组合或混合物。弹性密封构件14优选地由具有高工作温度和/或高工作压力的、弹性轻量材料构成。优选地，弹性密封构件14由乙烯丙烯二烯系单体材料、全氟弹性体或氟弹性体材料、或者它们的组合物或混合物形成。然而，技术人员应理解弹性密封构件14可以由被理解为落入所附权利要求范围内的其他材料形成，诸如天然聚异戊二烯、天然橡胶、异戊二烯、丁二烯、氯丁二烯、聚氯丁烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯醚橡胶、聚丙烯酸化物橡胶、硅酮橡胶、氟硅酮橡胶、聚醚嵌段酰胺、氯磺化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯，或者它们的组合物或混合物。
优选地，使用(法规批准或依从法规的)安全用于可消耗产品上的粘合剂将弹性密封构件14密封地安装在刚性支架构件12的顶部，但是技术人员应理解可设想用于附接的其他方式也落入所附权利要求的范围内，其提供了安全且水密的结合。优选地，在粘合之前对刚性支架构件12和弹性密封构件14的接触表面进行喷砂，但是提高粘着结合有效性的其他方式也被认为落入所附权利要求的范围内，包括但不限于其他表面粗糙化技术。
在可替代的实施方式中(图6和图7)，阀座100包括大体环形的刚性支架构件112和大体环形的弹性密封构件114，大体环形的弹性密封构件114密封地安装在刚性支架构件112的顶部。阀座100具有用于与阀组件的阀体协作的外围表面，以及弹性密封构件114限定阀座100的、用于与阀组件的阀闭合盘协作的内密封表面。
刚性支架构件112在形式上大体为环形，具有底面118、顶面120、内圆周面122和外圆周面124，其中外圆周面124限定阀座100的外围表面的一部分。脊状部125在外圆周面124和内圆周面122之间延伸，脊状部125具有大体垂直于刚性支架构件112的平面延伸的外面126。由外圆周内部面120限定的边缘128为从唇状部130延伸至内圆周面122的凹部，并且面部124和底面118是斜切的，以助于阀座100插入阀体中。
弹性密封构件114在形式上也大体为环形，并且尺寸和形状设计成可被安装在刚性支架构件112的顶部上，使得形成的阀座100也大体为环形。弹性密封构件114具有顶面134、底面136、内圆周面138和外圆周面140，其中内圆周面138限定阀座100的内密封表面，外圆周面140限定阀座100的外围表面的一部分。底面136还具有向下延伸的唇状部142，该向下延伸的唇状部142形成关于脊状部125形状互补的通道，以用于接纳脊状部125。底面136具有凸部和台阶部146，其中凸部用于与刚性支架构件112的凹进部分相协作，台阶部146用于与形成在刚性支架构件112的内圆周面122与刚性支架构件112的底面118之间的斜切边缘148协作。
大体环形的弹性密封构件114的顶面134包括彼此在直径方向上相对的两个切除部(仅示出一个)150。切除部150的形状设计成可与阀组件中的阀闭合盘的主轴接合。
如图7中所示，当密封构件的外面140围绕密封构件的整个圆周延伸时，向下延伸的唇状部142有助于提高阀体与阀座100之间的密封。
虽然为了参考和说明的目的在本文中描述了具体实施方式，但是各种变型对本领域技术人员来说是显而易见的，并且可以在不背离本发明的范围的情况下进行各种修改。

Claims (20)

1.一种分离型蝶阀组件，包括阀座和阀体，所述阀座包括大体环形的刚性支架构件和大体环形的弹性密封构件，其中所述弹性密封构件密封地安装在所述刚性支架构件的顶部上，所述阀座具有外围表面和内密封表面，其中所述外围表面能够与阀体接合，所述内密封表面由所述弹性密封构件的至少一部分形成并能够与阀闭合元件接合，
其中，所述阀座还包括能够与所述阀闭合元件的轴或主轴接合的一个或多个阀座对准特征，以及
其中，所述一个或多个阀座对准特征暴露所述刚性支架构件的至少一部分，被暴露的所述至少一部分为用于所述阀闭合元件的所述轴或主轴的支承表面，
其中，所述阀座的所述外围表面的至少一部分和所述阀座的底面的至少一部分由所述刚性支架构件形成，以及
所述阀座的所述底面的、由所述刚性支架构件形成的部分形成与所述阀体接触的第一接触表面，并且所述阀座的所述底面的、由所述弹性密封构件形成的部分形成与所述阀体接触的第二接触表面，其中所述第一接触表面的面积大于所述第二接触表面的面积。
2.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述弹性密封构件形成所述阀座的所述外围表面的至少一部分。
3.如权利要求2所述的分离型蝶阀组件，其中，所述弹性密封构件还包括设置在所述阀座的所述外围表面上的一个或多个突出部。
4.如权利要求2所述的分离型蝶阀组件，其中，所述弹性密封构件包括位于所述阀座的所述外围表面上的一个或多个凹进部。
5.如权利要求3至4中的任一项所述的分离型蝶阀组件，其中，所述一个或多个突出部围绕所述阀座的所述外围表面连续延伸。
6.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述阀座的底面的至少一部分由所述弹性密封构件形成。
7.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述阀座的所述外围表面的、由所述刚性支架构件形成的部分形成与所述阀体接触的第三接触表面，并且所述阀座的所述外围表面的、由所述弹性密封构件形成的部分形成与所述阀体接触的第四接触表面，其中所述第三接触表面的面积大于所述第四接触表面的面积。
8.如权利要求6所述的分离型蝶阀组件，其中，所述阀座的所述底面的、由所述弹性密封构件形成的部分还包括一个或多个脊状部。
9.如权利要求8所述的分离型蝶阀组件，其中，所述一个或多个脊状部围绕所述阀座的所述底面连续延伸。
10.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，由所述阀座的所述外围表面和所述阀座的所述底面限定的边缘是斜切的。
11.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述弹性密封构件主要由乙烯丙烯二烯系单体橡胶、全氟弹性体和/或氟弹性体中的一种制成。
12.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述刚性支架构件大体由塑性材料制成。
13.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述弹性密封构件通过粘合剂密封地安装在所述刚性支架构件的顶部上。
14.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述一个或多个阀座对准特征能够与阀组件的一个或多个其他部件接合，以在阀壳体内正确对准所述阀座。
15.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述一个或多个阀座对准特征包括一个或多个切除部。
16.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述一个或多个阀座对准特征设置在所述阀座的顶面上。
17.如权利要求16所述的分离型蝶阀组件，所述阀座具有两个阀座对准特征。
18.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述弹性密封构件通过防水粘合剂密封地安装在所述刚性支架构件的顶部上。
19.如权利要求1所述的分离型蝶阀组件，其中，所述分离型蝶阀 包括阀闭合构件，所述阀闭合构件具有能够与所述一个或多个阀座对准特征接合的一个或多个主轴。
20.如权利要求19所述的分离型蝶阀组件，其中，所述主轴的数量为两个。
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