CN107110400A - 用于阀杆的密封组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于阀杆(104)的密封组件(1)，其包括放置在阀杆(104)上，面向外部环境(E)的外部密封件(2)；放置在阀杆(104)上，面向过程环境(P)的内部密封件(3)；外部密封件(2)和内部密封件(3)限定用于阻隔流体的容纳的室(4)；室(4)具有入口(5)，该入口(5)构造成放置成与阻隔流体源(S)流体连通；阻隔流体的量的检测器(6)；加压器装置(7)，其用于向室(4)提供相对于过程环境(E)的正压力；加压器装置(7)构造成与阀杆(104)同轴地安装。

Description

用于阀杆的密封组件
技术领域
本发明涉及用于阀杆的密封组件。此类密封组件特别用于防止对环境有毒或有害的过程流体的泄漏。
背景技术
该类型的密封组件为本领域中已知的。例如，文献US 2004/0227302示出了用于防止流体沿着轴的泄漏的动态密封布置。 此类布置包括保持加压的阻隔流体的多个密封件。根据一个方面，至少三个密封件沿着轴布置，其中加压的阻隔流体在第一密封件与第二密封件之间。收集区域设置在第二密封件与第三密封件之间，以收集可发生的任何泄漏。收集的泄漏(如果有的话)排出(port)至输出端口。根据另一方面，提供了一元化密封块部件，其支承用于轴的动态密封布置，并且限定活塞室和钻取的通路，该钻取的通路将活塞室和阻隔密封剂加压室连接在两个密封件之间。
实际上，在此类密封布置中，活塞具有暴露于过程流体的过程表面，以及与室内的阻隔流体接触的内表面。活塞还包括暴露于外部环境的杆。作为该布置的结果，来自过程流体的压力足以将阻隔流体加压至高于过程压力的压力，因为其作用在更大的表面上(过程表面等于内表面加上杆的截面的总和)。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种用于阀杆的密封组件。此类密封组件包括外部密封件，其适于放置在阀杆上，面向外部环境。密封组件还包括内部密封件，其适于放置在阀杆上，面向过程环境。外部密封件和内部密封件与彼此协作地限定用于阻隔流体的容纳的室。具体地说，此类室设有入口，该入口构造成放置成与阻隔流体源流体连通。
密封组件还包括所述室内和/或与室流体连通的储蓄器中的阻隔流体的量的检测器。加压器装置构造成向室提供相对于过程环境的正压力。具体而言，检测器与加压器相关联并且构造成检测室和/或储蓄器(检测器存在于其中)内的阻隔流体的量。加压器构造成与阀杆同轴地安装。
有利地，该方面比现有技术更紧凑并且具有更少的构件，因此更可靠。此外，现有技术中的活塞由于所基于的工作原理而必须部分地暴露于外部大气，因此其需要活塞与外部环境之间的附加密封。此类密封在本发明的该实施例中不存在。
根据本发明的另一方面，加压器还包括至少部分地限定室的活塞。活塞具有构造成接触过程环境的过程表面。活塞还具有构造成接触阻隔流体的内表面。检测器构造成检测活塞的过程表面和内表面之间的压力差。
有利地，获得阻隔流体的剩余量的精确测量为可能的。实际上，此类量与活塞的位置相关，该位置能够从压力差直接推导。
附图说明
另外的细节和特定实例将参照附图，在该附图中：
图1为根据本发明的第一实例的安装在阀中的密封组件的示意性侧视图；
图2为根据本发明的第二实例的密封组件的截面视图；
图3为根据本发明的第三实例的密封组件的截面视图；
图4为根据本发明的第四实例的密封组件的截面视图；以及
图5为图1的密封组件的变型的细节的截面视图。
具体实施方式
示例性实施例的以下描述参考附图。不同附图中的相同附图标记识别相同或相似的元件。以下详细的描述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。
遍及说明书提及“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在公开的主题的至少一个实施例中。因此，在遍及说明书的各个地方的词组“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定指相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以以任何适合的方式组合在一个或更多个实施例中。
因此，在附图中，数字1将指示根据本发明的实施例的用于阀杆的密封组件。
此类密封组件1构造成安装到阀100上，其因此也将简要描述。实际上，此类阀100包括保持两个端口102的主体101。座位103放置在两个端口102之间。
更详细地，杆104插入到主体101中。部件105附接于杆104。部件105可移入/移出座位103，以便开启和闭合阀100。
此外，将参照在操作期间包含过程流体或者直接与过程流体接触的过程环境“P”，以及典型地为必须保持不受过程流体污染的环境的外部环境“E”。外部环境“E”的实例可为大气压环境，其中人类的存在直接地暴露于环境。
密封组件1包括外部密封件2，其适于放置在杆104上，面向外部环境“E”。实际上，外部密封件2放置在阀100的主体101与杆104之间。
密封组件1还包括内部密封件3，其也适于放置在杆104上，面向过程环境“P”。关于内部密封件3的更多细节将在本公开的以下部分中给出。
外部密封件2和内部密封件3与彼此协作限定用于阻隔流体的容纳的室4。室4具有入口5，入口5构造成放置成与阻隔流体源“S”流体连通。此类源“S”可为阻隔流体的储蓄器10或用于周期性地补充室4内的阻隔流体的喷嘴(nipple)11。
更详细地，室4限定在杆104与主体101之间。因此，室4具有环形形状，并且相对于阀100的杆104为同轴的。此外，请注意，在图1的实施例中，室4具有固定的体积。在另一方面，在图2-4中，室4具有可变的体积。在该情况下，密封组件1内可用的阻隔流体的量与室4的体积直接相关。
出于该原因，密封组件1还包括室4(如果室具有可变的体积)内 和/或储蓄器10(如果室4体积为固定的)中的阻隔流体的量的检测器6。关于检测器6的更多细节将在本公开的以下部分中给出。
加压器装置7构造成向室4提供相对于过程环境的正压力。具体而言，检测器6与加压器7相关联。根据图1和图5中示出的实施例，检测器6构造成检测储蓄器10内的阻隔流体的量。在另一方面，根据图2-4的实施例，检测器6构造成检测室4内的阻隔流体的量。换句话说，当室4具有可变的体积时，检测器6。
如图2-4中示出的，加压器7优选地构造成与阀杆104同轴地安装。在另一方面，请注意，在原理上，加压器还可相对于杆104以非同轴方式安装，如例如图1中示出的。在该情况下，加压器7安装在储蓄器10内。在任何情况下，加压器7提供室4与压力环境“P”之间的正压差。换句话说，在正常操作期间，室4内的阻隔流体的压力高于过程环境“P”内的过程流体的压力，以便防止过程流体朝向室4的任何泄漏。
关于附加的细节，加压器7包括活塞8。活塞8的目的是将附加的力施加于阻隔流体，以便使其保持在足够高的压力处。具体而言，活塞8具有构造成接触过程环境“P”的过程表面8a。活塞8具有构造成接触阻隔流体的内表面8b。
根据图2-4中示出的本发明的实施例，活塞8至少部分地限定室4。因此，在该情况下，活塞8的内表面8b也部分地限定室4。因此，内部密封件3包括放置在活塞8与杆104之间的第一内部密封件3a。此外，内部密封件3包括在活塞8与阀100的主体101之间的第二内部密封件3b。
在图1的实施例中，活塞8插入在储蓄器10内，并且推动室4内的阻隔流体。
关于附加的细节，在图1-3中示出的实施例中，加压器7包括作用在活塞8上的弹簧9。弹簧9构造成在活塞8上提供力，这增加了过程压力。具体而言，在图1中，弹簧9施加在活塞8的过程表面8a上，并且优选在储蓄器10的壁上。弹簧9在储蓄器10填充有阻隔流体时压缩，因此确保弹性力沿阻隔流体其本身的方向在活塞8上的适当施加。
在图2和图3的实施例中，弹簧9放置在室4内。具体而言，弹簧9相对于杆104同轴地放置。在这些情况下，弹簧9将其弹性力施加在活塞8的内表面8b上。弹簧还连接于室4的外表面，阀100的主体101的部分。
现在特别参照图2的实施例，请注意，弹簧9在室4填充有阻隔流体时预先加载。换句话说，室4内的阻隔流体的流入将活塞8朝向过程环境“P”推动，因此使弹簧9预先延伸。该预先加载的结果为弹性力到活塞8上的施加，如以上说明的。
关于图3的实施例，加压器7包括附接于活塞8的法兰12。法兰12定位成以使其面向活塞8的内表面8b。关于附加的细节，加压器7包括间隔元件13，其插入到室4中并且附接于法兰12和活塞8两者。因此，法兰12、活塞8以及间隔元件13在阀100内作为单个块移动。此外，又一法兰14附接于主体101，其本身附接于另一间隔元件15。又一法兰16也插入到室4中，特别是在活塞8与法兰12之间。在该情况下，弹簧9插入在法兰12与又一法兰14之间。
在操作中，当室4填充有阻隔流体时，活塞8膨胀，法兰12和又一法兰14推动成更靠近在一起，并且因此弹簧9被压缩。弹簧9接着通过推动回到固定的又一法兰14上而将其弹力施加于法兰12。因此，来自弹簧9的弹力施加在法兰12上。
根据图1-3中示出的实施例，检测器6构造成检测活塞8的过程表面8a与内表面8b之间的压力差。实际上，由于这些实施例中的压力差由弹簧9提供，故使其与密封组件1内剩余的阻隔流体的量相关联为可能的。因此，在该压力差接近零时，利用阻隔流体再填充密封组件1将变得必要。
具体而言，在图1的实施例中，压力差与活塞8的位置相关，并且因此与储蓄器10中仍存在的阻隔流体的量相关。类似地，在图2-3中示出的实施例中，压力差再次与活塞8的位置有关，但在该情况下，其与室4的体积成正比。
在其它实施例中，检测器6能够直接地检测活塞8的位置。这样做的一种可能性在图4中示出。在该情况下，不存在弹簧，并且压力差通过暴露于外部环境给出，盖16附接于活塞8。能够检测位移的传感器17放置在盖16上。传感器17其本身可为本领域技术人员已知的任何种类。
根据图5中示出的实施例，检测器6包括固定在活塞8上的磁体18。多个接近开关19安装在阀100的主体101上，面向室4并且构造成与磁体18相互作用。具体地说，接近开关19定位在活塞8在其中移动的室4的部分上。

Claims (12)

1.一种用于阀杆(104)的密封组件(1)，其包括适于放置在阀杆(104)上，面向外部环境(E)的外部密封件(2)；适于放置在所述阀杆(104)上，面向过程环境(P)的内部密封件(3)；所述外部密封件(2)和所述内部密封件(3)与彼此协作地限定用于阻隔流体的容纳的室(4)；所述室(4)具有入口(5)，所述入口(5)构造成放置成与阻隔流体源(S)流体连通；所述室(4)内和/或与所述室(4)流体连通的储蓄器中的阻隔流体的量的检测器(6)；加压器装置(7)，其构造成向所述室(4)提供相对于所述过程环境(E)的正压力；其中所述加压器装置(7)构造成与所述阀杆(104)同轴地安装。
2.根据权利要求1所述的密封组件(1)，其特征在于，所述加压器(7)包括至少部分地限定所述室(4)的活塞(8)，所述活塞(8)具有构造成接触所述过程环境(P)的过程表面(8a)和构造成接触所述阻隔流体的内表面(8b)。
3.根据权利要求2所述的密封组件(1)，其特征在于，所述内部密封件(3)包括放置在所述活塞(8)与所述杆(104)之间的第一内部密封件(3a)。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的密封组件(1)，其特征在于，所述加压器包括弹簧(9)，其作用在所述活塞(8)上并且构造成在所述活塞(8)上提供力，这增加了所述过程压力。
5.根据权利要求4所述的密封组件(1)，其特征在于，所述力施加在所述活塞(8)的所述内表面(8b)上。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的密封组件(1)，其特征在于，所述弹簧(9)构造成由阻隔流体在所述室(4)内的流入延伸。
7.根据权利要求4至权利要求6中的任一项所述的密封组件(1)，其特征在于，所述加压器(6)包括附接于所述活塞(8)并且面向所述内表面(8b)的法兰(12)，所述力施加在所述法兰(12)上。
8.根据权利要求4至权利要求7中的任一项所述的密封组件(1)，其特征在于，所述弹簧(9)构造成由阻隔流体在所述室(4)内的所述流入压缩。
9.根据权利要求4至权利要求8中的任一项所述的密封组件(1)，其特征在于，所述检测器(6)构造成检测所述活塞(8)的过程表面(8a)和所述内表面(8b)之间的压力差。
10.根据权利要求2至权利要求9中的任一项所述的密封组件(1)，其特征在于，所述检测器(6)构造成直接地检测所述活塞(8)在所述室(4)内的位置。
11.根据权利要求10所述的密封组件(1)，其特征在于，所述检测器(6)包括固定在所述活塞(8)上的磁体(18)，以及面向所述室(4)并且构造成与所述磁体(18)相互作用的多个接近开关(19)。
12.一种阀(100)，其包括座位(103)；插入到所述座位(103)中的杆(104)；根据前述权利要求中的任一项所述的密封组件(1)，其中所述密封组件(1)安装到所述杆(104)上。
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