CN107743559B - 平行滑动闸门阀及相关的方法 - Google Patents

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Abstract

平行滑动闸门阀包括阀本体，阀本体包括内表面，以及其中的闭塞器。内表面的部分限定凹槽，其具有纵向轴线，纵向轴线定向成大致垂直于穿过阀本体的流方向。凹槽在接近流体流路的第一端部处具有第一宽度，且在远离流体流路的第二端部处具有第二宽度，第二宽度小于第一宽度。闭塞器至少部分地在至少一个凹槽内。闭塞器构造成，当闭塞器从闭合位置移动至打开位置时，从该至少一个凹槽的第一端部朝该至少一个凹槽的第二端部平移。

Description

平行滑动闸门阀及相关的方法
优先权声明
本申请请求享有2015年4月24日提交的名为“Parallel Slide Gate Valves andRelated Methods”的美国专利申请序列第14/696321号的提交日期的权益。
技术领域
本公开的实施例涉及具有可平移闭塞器的阀，诸如具有平行滑动闸门的闸门阀。
背景技术
许多阀类型用于停止和控制管或其他流路中的流体流。各种类型的阀提供某些优势和劣势。一些阀类型包括旋塞阀、球阀、停止或球心阀、角阀、蝶形阀和闸门阀。
楔形闸门阀具有定形为楔形的闸门，其带有两个相对倾斜的平坦面(通常金属)，各自密封抵靠阀的本体的阀座的部分。闸门的面以及阀座的对应表面两者通常加工成允许闸门形成密封。制造公差以及在阀的使用期间的材料的沉积可在安装时或在之后闸门阀的寿命中导致形成密封的问题。O形环可在金属面的每一个中凹陷，以限制此阀的泄露，但这通常需要在制造时的加工，且因此需要额外成本。楔形闸门阀通常在阀本体的基部处具有凹陷，以容纳楔形闸门的末梢。该凹陷可填充以碎片，而阻碍完全的闸门闭合。
平行滑动闸门阀通常包括具有两个部件的闸门，两个部件由弹簧或其他偏压部件分开。闸门滑动到在平行阀座之间的密封位置中。例如，如图1中所示，闸门阀10可包括阀本体12，其具有内表面14、上游开口16、下游开口18和其间的基本水平的内通道20以用于接收由箭头A指示的流体流。内表面14限定竖直地定向的内腔22，其近似在上游开口16和下游开口18之间的中点交叉内通道20。内腔22提供空间，以用于闸门24竖直地移动出入内通道20，以打开和闭合闸门阀10。闸门24包括两个基本平坦的半部24a、24b，其由载体环26和支架28连接。当闭合闸门阀10时，弹簧30促进半部24a、24b分开，推动一个或两个半部24a、24b抵靠阀座32a、32b，从而阻挡内通道20。当闸门阀打开时，弹簧30促进半部24a、24b分开抵靠支架28，其限制半部24a、24b可由彼此行进的距离，使得半部24a、24b不在内腔22内分开。闸门阀10还包括阀杆34，其构造成竖直地移动闸门24和手柄36或其他器件(例如，马达)，以移动阀杆34。阀杆34可带螺纹或不带螺纹，且可能或可能不旋转以移动闸门24。
支架28的失效可导致半部24a、24b变得从彼此脱离，使得闸门24不能移动回内通道20中以闭合闸门阀10。此外，支架28的失效可导致半部24a、24b、载体环26、支架28、和/或弹簧30由流体冲到下游。将有利的是，提供减轻这些缺点中的一些或全部的阀设计。
发明内容
在一些实施例中上，平行滑动闸门阀包括阀本体，阀本体包括内表面，以及其中的闭塞器。内表面的部分限定至少一个凹槽，其具有纵向轴线，纵向轴线定向成大致垂直于沿穿过阀本体的流体流路的流方向。该至少一个凹槽在接近流体流路的第一端部处具有第一宽度，且在远离流体流路的第二端部处具有第二宽度，第二宽度小于第一宽度。闭塞器至少部分地在该至少一个凹槽内。闭塞器构造成，当闭塞器从闭合位置移动至打开位置时，从该至少一个凹槽的第一端部朝该至少一个凹槽的第二端部平移。
一种操作此平行滑动闸门阀的方法，可包括：当闭塞器处于打开位置时传送流体穿过阀本体，将闭塞器垂直于流体流方向从该至少一个凹槽的第二端部朝该至少一个凹槽的第一端部平移，且在阀本体和闭塞器的表面之间形成密封，以终止穿过阀本体的流。
附图说明
虽然说明书以特别地指出且明确地请求保护作为本公开的实施例的内容的权利要求结束，但本公开的实施例的各种特征和优点可从结合附图阅读的本公开的示例实施例的以下描述而更容易地确定，在附图中
图1是示出传统平行滑动闸门阀的简化截面侧视图；
图2是示出根据本公开的平行滑动闸门阀的简化截面侧视图；
图3是穿过图2中所示的平面3-3截取的简化截面侧视图；且
图4是穿过图3中所示的平面4-4截取的简化截面侧视图。
具体实施方式
本文展示的图示不是任何具体阀的实际视图，而是仅理想化表达，其用于描述本公开的示例实施例。此外，图之间共同的元件可维持相同的标号指定。
如本文使用，用语“阀”表示且包括构造成调节、引导或控制流体(例如，液体和/或气体)流的任何装置。
如本文使用，用语“闭塞器”表示且包括阀闭合部件，诸如盘、闸门、旋塞或球。例如，在闸门阀中，闭塞器是平移闸门。闭塞器可包括一个或多个部件。
本文公开的是平行滑动闸门阀，其构造成在没有将闸门的两个半部保持在一起的支架的情况下操作。阀可具有比传统平行滑动闸门阀较少的移动部分，且可因此更加强健且较不易于灾难性失效。
如图2中所示，闸门阀110可包括阀本体112，其具有内表面114、上游开口116、下游开口118和其间的基本水平的内通道120以用于接收由箭头B指示的流体流。内表面114可限定竖直地定向的内腔122，其近似在上游开口116和下游开口118之间的中点交叉内通道120。内腔122提供空间，以用于闭塞器124(例如，闸门)竖直地移动出入内通道120，以打开和闭合闸门阀110。闭塞器124可包括两个基本平坦部件126、128。当闭合闸门阀10时，偏压部件130(例如，弹簧)促进部件126、128分开，推动一个或两个部件126、128抵靠阀座132、134，从而阻挡内通道120。闸门阀110还可包括控制装置136(例如，手柄、马达、电子促动器等)，其构造成竖直地移动阀杆139和闭塞器124。阀杆138可带螺纹或不带螺纹，且可能或可能不旋转以移动闭塞器124。阀帽140在阀本体112内保持阀杆138和闭塞器124就位，且可限定内腔122的一部分。
图3示出穿过图2中所示的平面3-3截取的闸门阀110的截面视图。如图3中所示，阀本体112的内表面114可限定一个或多个凹槽142，闭塞器124可设计在其中。例如，图3示出了在闭塞器124的相对侧上的两个凹槽142。凹槽142可将闭塞器124的相对表面维持在阀本体112内。例如，凹槽142可在闭塞器124处于打开位置(即，处于图2中所示的定向)时维持闭塞器124。在一些实施例中，闭塞器124可在打开位置和闭合位置之间在凹槽142内滑动。在其他实施例中，闭塞器124可在其行进的一部分期间(例如，当闭塞器124处于阀座132、134之间时)离开凹槽142。
闭塞器124构造成可移动出入内通道120，以打开和闭合闸门阀110。当闭塞器124处于闭合位置时，闭塞器124可以靠在阀座132、134中的一者或两者上，从而阻止穿过内通道120的流体流。如果内通道120包含加压流体(例如，在内通道120的上游部分)，流体可将部件126、128中的一者推向另一者，使得在闭塞器124和阀座132、134中的仅一者之间(例如，在下游部件128和下游座134之间)形成密封。如果内通道120不包含加压流体，或如果流体压力在闭塞器124上的力小于偏压部件130在部件126、128上的力，则偏压部件130可将部件126、128两者向外推动，从而形成抵靠阀座132、134中的每一个的密封。
闭塞器124可包括设置在阀本体112的凹槽142内的一个或多个导轨144。导轨144可构造成在凹槽142内移动，诸如通过在图2的定向中竖直地向上和向下滑动。导轨144可包括闭塞器124的部件126、128中的每一个的部分。例如，各个部件126、128可包括两个导轨144。
如图2和3中所示，闭塞器124的部件126、128可大致平行于彼此，而由近似均匀的距离分开。偏压部件130可将部件126、128维持就位。凹槽142可提供与偏压部件130的力相对的力，使得部件126、128维持就位，而不需要联接至闭塞器124的部分的或与闭塞器124一起移动的任何支架。即，除了导轨144和阀座132、134之外，不需要闸门阀110的任何其他部分将部件126、128保持在一起。在一些实施例中，闭塞器124可基本上由部件126、128和偏压部件130组成，而没有任何其他部分。因此，闸门阀110可需要比传统平行滑动闸门阀较少的部分，且可较便宜制造且较不易于失效。
闭塞器124可包括用于联接至阀杆138的器件，诸如通过由部件126、128限定的空腔139，使得阀杆138的端部141可在空腔139内移动。部件126、128中的每一个可配合在阀杆138的端部141周围，使得阀杆138联接至闭塞器124，除非部件126、128彼此侧向地分开(诸如，当闸门阀110拆卸时)。
在一些实施例中，闭塞器124可构造成，当阀杆138使闭塞器124从打开位置移动至闭合位置时，离开凹槽142。在此实施例中，凹槽142可能不在内通道120附近侧向地延伸。凹槽142可包括入口部分，其具有当闭塞器124移动至打开位置时足以引导闭塞器124到凹槽142中的宽度。
当闸门阀110打开时，偏压部件130可促进部件126、128分开抵靠凹槽142。凹槽142可限制部件126、128可由彼此行进的距离，使得部件126、128不在内腔122内分开。
图4示出穿过图3中所示的平面4-4截取的闸门阀110的截面视图。如图4中所示，凹槽142的壁可大致垂直于穿过闸门阀110的流方向B定向。凹槽142可包括具有不同宽度的部分。例如，凹槽142可在穿过闸门阀110的流体流路附近具有第一端部146，且远离流体流路具有第二端部148。第一端部146可具有第一宽度w1，第二端部148可具有第二宽度w2。第二宽度w2可小于第一宽度w1。过渡区域150可连接第一端部146至第二端部148，从而提供光滑路径，在打开和闭合闸门阀110时，导轨144可沿光滑路径滑动。
当闭塞器124从闭合位置移动至打开位置时，过渡区域150可将闭塞器124的部件126、128朝彼此引导。当闭塞器124移动至闭合位置时，部件126、128可远离彼此移动。因此，当闭塞器124处于闭合位置时，偏压部件130可将部件126、128中的至少一者压靠在阀座132、134上，而不受凹槽142的干涉。当闸门阀110打开和闭合时，凹槽142可将闭塞器124在阀本体112内保持就位(传统由支架执行的功能，支架与闭塞器124的部件126、128一起移动)，使得可不必要有支架。
阀座132、134可构造为包围闸门阀110的内通道120的环。在一些实施例中，阀座132、134可焊接、压制或另外附接至阀本体112。在一些实施例中，阀座132、134可整体结合至阀本体112。在其他实施例中，阀座132、134可分开形成且放置到阀本体112中，诸如从阀本体112加工出的容积中。当闭塞器124处于闭合位置时，阀座132、134中的至少一者的至少一个表面可构造成紧靠闭塞器124。如果阀座132、134是与阀本体112分开的部件，则各个阀座132、134的至少一个表面可构造成密封抵靠阀本体112。
阀座132、134可构造成紧靠闭塞器124的部件126、128，以形成闭塞器124和阀本体112之间的密封。阀座132、134可在阀本体112的具有与闭塞器124的表面近似相同的形状的表面附近。例如，阀座132、134附近的阀本体112的表面可包括平坦形状和/柱状形状。阀座132、134可相对于阀本体112静止，使得当闭塞器124被促进降低到阀本体112中时，闭塞器124压在阀座132、134中的一者或两者上以形成不透流体的密封。在一些实施例中，阀座132、134可为单个单独本体，诸如具有与内通道120匹配的孔的套筒。阀座132、134可构造成使得闭塞器124可在打开位置和闭合位置之间自由地(即，没有机械干涉)平移。在一些实施例中，阀座132、134可一起省略，且当闭塞器124处于闭合位置时，闭塞器124可形成直接抵靠阀本体112的密封。
阀座132、134(如果存在)可由任何选择的材料形成。阀座132、134可由单种材料或多种材料形成。例如，阀座132、134可包括硬材料(例如，碳石墨)、金属、合金等。阀座132、134可包括表面堆焊材料，其配制成比阀本体112和/或闭塞器124对磨损和损坏的更有抗性。例如，阀座132、134可包括钴铬合金，诸如可从印地安那州歌珊的Kennametal Stellite取得的那些(在以名字STELLITE®)。一种具体类型的材料已知为STELLITE®6，且包含大约28%的Cr、大约1.2%的C、大约1%的Mn、大约1.1%的Si、大约4.5%的W、直到大约3%的Ni、以及直到大约3%的Fe，其中Co作为平衡成分(所有百分比基于重量)。
阀本体112和/或闭塞器124可由任何适合的材料形成，其可基于诸如以下的因素来选择：耐久性、成本、待传递穿过闸门阀110的流体的成分以及操作条件，诸如温度和压力。在一些实施例中，阀本体112和/或闭塞器124可由碳钢、低碳钢、或其他铁基合金形成。在一些实施例中，阀本体112和/或闭塞器124可包括铬钼合金，诸如ASTM A217-CW9，其包含从大约2.00%至大约2.75%的Cr、从大约0.90%至大约1.20%的Mo、从大约0.05%至大约0.18%的C、从大约0.40%至大约0.70%的Mn、直到大约0.04%的P、直到大约0.045%的S、直到大约0.60%的Si、直到大约0.50%的Ni(所有百分比基于重量)。在其他实施例中，阀本体112和/或闭塞器124可包括ASTM A216-WCB，其包含总共1.00%或以下的下面的元素：直到大约0.30%的C、直到大约1.00%的Mn、直到大约0.60%的Si、直到大约0.035%的P、直到大约0.35%的S、直到大约0.50%的Ni、直到大约0.20%的Mo、直到大约0.30%的Cu、直到大约0.03%的V(所有百分比基于重量)。
闸门阀110可操作成，在闭塞器124处于打开位置(即，在图2的定向中，向上)时，传送流体穿过阀本体112。闸门阀110可通过将闭塞器124垂直于流体的流方向从该一个或多个凹槽142的第二端部148朝该一个或多个凹槽142的第一端部146平移而闭合。将闭塞器124向下(在图2的定向上)移动，可在阀本体112和闭塞器124的表面之间形成密封，以终止穿过闸门阀110的流。可通过将闭塞器124沿相反的方向平移(从凹槽142的第二端部146至第一端部146)来断开闭塞器124和阀本体112之间的密封，而重新开始流。
使闭塞器124从凹槽142的第一端部146平移至第二端部148(即，打开闸门阀110)，可引起闭塞器124的厚度减小，由于凹槽142将部件126、128推到一起。即，当闭塞器124从第一端部146行进至第二端部148时，部件126、128之间的距离可减小。相反地，使闭塞器124从凹槽142的第二端部148平移至第一端部146(即，闭合闸门阀110)，可引起闭塞器124的厚度增加，由于偏压部件130将部件126、128向外推。
闸门阀110可运载任何选择的流体，诸如液体水、蒸汽、烃、浆、废水等。闸门阀110的尺寸、材料和操作可取决于预期流过闸门阀110的材料的特征而改变。例如，一些闸门阀110可构造成手动地操作，诸如通过手柄或轮，且其他闸门阀110可构造成由促动器或马达操作。
闸门阀110的大小可基于操作要求而选择。例如，内腔122可具有从大约1/8英寸(大约3.2mm)至大约12英寸(大约30.5cm)或更多的平均直径或其他特征尺寸。例如，内腔122可具有从大约1/2英寸(大约12.7mm)至大约3英寸(大约76mm)的平均直径。
控制装置136可用于使阀杆138和闭塞器124在打开位置和闭合位置之间竖直地平移。例如，控制装置114可包括手柄或促动器，且可构造成由人员操作者、由电流、压缩空气等操作。如果控制装置114包括手柄，则手柄可包括轮、T形物、杠杆或任何其他施加力至阀杆138的器件。在一些实施例中，控制装置114可由计算机控制。
闭塞器124的竖直位置可在闸门阀110的使用期间调整。即，闭塞器124可向上或向下调整以改进抵靠阀座132、134的密封。因为闭塞器124的部件126、128基本平坦且平行，故闭塞器124可在竖直位置的相对较宽范围上形成流体密封。
相比于平行滑动和楔形闸门阀的现有技术设计，提出的设计的几何形状可在闭塞器124处于打开位置时提供部件126、128的侧向支撑，而不需要支架。因为支架的失效可致使阀不可操作，或将零件随流体送到下游，故本文公开的设计可较不易于失效。因此，移除和修理损坏的阀和其他装备(包括处理停机时间)的成本可降低。
虽然已经关于某些示出的实施例描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到且了解，本发明不是如此受限的。而是，可在不脱离如后文请求保护的本发明的范围的情况下对示出的实施例进行许多添加、删除和修改，包括其法律等同物。此外，来自一个实施例的特性可与另一个实施例的特性组合，而仍包含在如由发明人构想的本发明的范围内。此外，本公开的实施例可用于不同和各种阀类型和构造。

Claims (19)

1.一种平行滑动闸门阀，包括：
阀本体，其包括内表面，其中，所述内表面的一部分限定至少一个凹槽，所述至少一个凹槽是矩形的且具有纵向轴线，所述纵向轴线定向成垂直于沿穿过所述阀本体的流体流路的流方向，其中，所述至少一个凹槽在接近所述流体流路的第一端部处具有第一宽度，且在远离所述流体流路的第二端部处具有第二宽度，所述第二宽度小于所述第一宽度；以及
闭塞器，其至少部分地在所述至少一个凹槽内，
其中，所述闭塞器构造成，当所述闭塞器从闭合位置移动至打开位置时，从所述至少一个凹槽的第一端部朝所述至少一个凹槽的第二端部平移，以及
其中，所述闭塞器包括至少一个导轨，其构造成，当所述闭塞器从所述闭合位置平移至所述打开位置时，所述至少一个导轨在所述至少一个凹槽内移动。
2.根据权利要求1所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述闭塞器包括第一平坦部件、第二平坦部件以及在所述第一平坦部件和所述第二平坦部件之间的偏压部件，其中，所述第一平坦部件定向成平行于所述第二平坦部件。
3.根据权利要求2所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述至少一个导轨包括所述第一平坦部件和所述第二平坦部件中的每一个的一部分。
4.根据权利要求2所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述闭塞器的第一平坦部件和第二平坦部件由所述至少一个凹槽彼此维持在选择的距离内。
5.根据权利要求2所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述至少一个凹槽构造成，当所述闭塞器从所述闭合位置移动至所述打开位置时，引起在所述第一平坦部件和所述第二平坦部件之间的距离减小。
6.根据权利要求2所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述闭塞器的第一平坦部件和第二平坦部件彼此维持在选择的距离内，而没有联接至所述闭塞器的支架。
7.根据权利要求1所述的平行滑动闸门阀，还包括至少一个阀座，所述阀座具有密封表面，所述密封表面构造成，在所述闭塞器处于所述闭合位置时，紧靠所述闭塞器的表面，且在所述闭塞器和所述阀本体之间形成流体密封。
8.根据权利要求7所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，至少一个阀座焊接到所述阀本体。
9.根据权利要求7所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述至少一个阀座包括表面堆焊材料。
10.根据权利要求1所述的平行滑动闸门阀，还包括阀杆，所述阀杆联接至所述闭塞器，且构造成使所述闭塞器相对于所述阀本体在所述打开位置和所述闭合位置之间平移。
11.根据权利要求10所述的平行滑动闸门阀，还包括手柄，其联接至所述阀杆。
12.根据权利要求1所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，至少一个凹槽包括两个凹槽，其构造成，当所述闭塞器处于所述打开位置中时，维持所述闭塞器的相对的表面。
13.根据权利要求10所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述闭塞器构造成，当所述阀杆将所述闭塞器从所述打开位置移动至所述闭合位置时，离开所述至少一个凹槽。
14.根据权利要求1所述的平行滑动闸门阀，其特征在于，所述闭塞器大体上由第一平坦部件、第二平坦部件以及在所述第一平坦部件和所述第二平坦部件之间的偏压部件组成，其中，所述第一平坦部件定向成平行于所述第二平坦部件。
15.一种操作平行滑动闸门阀的方法，所述平行滑动闸门阀包括阀本体和闭塞器，所述闭塞器在所述阀本体内联接至阀杆，所述方法包括：
在所述闭塞器处于打开位置中时传送流体穿过所述阀本体，其中，所述阀本体包括内表面，所述内表面的一部分限定至少一个凹槽，所述至少一个凹槽是矩形的且具有纵向轴线，所述纵向轴线定向成垂直于沿穿过所述阀本体的流体流路的流方向，其中，所述至少一个凹槽在接近所述流体流路的第一端部处具有第一宽度，且在远离所述流体流路的第二端部处具有第二宽度，所述第二宽度小于所述第一宽度；
将在所述至少一个凹槽内的所述闭塞器垂直于流体流方向从所述至少一个凹槽的第二端部朝所述至少一个凹槽的第一端部平移；以及
在所述阀本体和所述闭塞器的表面之间形成密封，以终止穿过所述阀本体的流。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述闭塞器垂直于所述流体的流方向从所述至少一个凹槽的第二端部朝所述至少一个凹槽的第一端部平移包括，增加所述闭塞器的厚度。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括，将所述闭塞器垂直于所述流体的流方向从所述至少一个凹槽的第一端部朝所述至少一个凹槽的第二端部平移，以重新开始穿过所述阀本体的流体流。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述闭塞器垂直于所述流体的流方向从所述至少一个凹槽的第一端部朝所述至少一个凹槽的第二端部平移包括，减小所述闭塞器的厚度。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括，断开在所述阀本体和所述闭塞器的表面之间的密封。
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