CN108291651A - 具有相反的渐缩轴的阀和阀联接件 - Google Patents

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Abstract

阀或阀联接件具有关闭部件，其可旋转地安装在壳体的膛孔内。阀关闭部件安装在渐缩轴上。轴可为阶梯式渐缩的，或轴的部分可渐缩。轴的具有较大直径的端部接合阀关闭部件上的突缘，且具有较小直径的端部从壳体延伸。

Description

具有相反的渐缩轴的阀和阀联接件
与相关申请的交叉引用
本申请基于2015年11月23日提交的美国临时申请No. 62/258,797且要求其优先权，该申请通过引用而结合在本文中。
技术领域
本发明涉及流体控制装置，其为阀和机械联接件的组合。
背景技术
阀，特别是具有可旋转地安装在阀壳体的膛孔内的阀盘的蝴蝶阀在其设计和组装方面带来许多挑战。根据现有技术的阀设计成从其壳体的外部组装。阀盘定位在膛孔内，且阀杆或轴从壳体的外部插入膛孔中，以将阀盘可旋转地安装在壳体内。这种设计需要复杂的密封件和阀帽，阀帽必须克服阀的内部压力而固持轴。可通过一种不遭遇根据现有技术的阀的缺点的改进的阀设计获得优点。
发明内容
本发明涉及一种阀，用于控制通过管元件的流。在一个示例实施例中，阀包括阀壳体，其包围且限定膛孔。阀关闭部件安装在膛孔内。阀关闭部件可围绕旋转轴线在容许流通过膛孔的打开位置和阻止流通过膛孔的关闭位置之间旋转。第一和第二突缘以彼此间隔开的关系安装在阀关闭部件上。突缘限定与旋转轴线对齐的相应的孔口。第一和第二轴在相反的方向上沿着旋转轴线延伸。第一轴接纳在第一突缘的孔口内，第二轴接纳在第二突缘的孔口内。第一和第二轴承安装在阀壳体上，彼此沿直径相对。第一和第二轴承相应地限定通过阀壳体的第一和第二通道。第一和第二通道与旋转轴线对齐。第一轴承接纳第一轴，第二轴承接纳第二轴。各个轴在第一端部处的直径大于第二端部处的直径。第一轴的第一端部接合第一突缘，第二轴的第一端部接合第二突缘。
在一个示例实施例中，第一轴承包括第一阀帽，其从阀壳体延伸。进一步以示例的方式，第二轴承包括第二阀帽，其从阀壳体延伸。
在示例实施例中，一个轴的至少一部分为渐缩的。在具体示例中，至少一个轴从第一端部到第二端部为阶梯式渐缩的。示例阀进一步包括第一密封件，其定位在第一轴承和第一轴之间。进一步以示例的方式，第二密封件定位在第二轴承和第二轴之间。
在示例实施例中，至少一个轴的第一端部包括外凸花键。在示例中，至少一个突缘包括内凹花键。外凸花键接合内凹花键，以将至少一个轴固定到至少一个突缘。在特定示例实施例中，至少一个轴的第一端部为渐缩的。
在示例实施例中，阀进一步包括多个节段，其彼此端对端地附连，从而包围壳体且形成联接件，用于连结管元件。在这个示例中，各个节段具有位于相反端部处的附连部件。各个节段具有定位在其相反侧上的弧形表面，以与管元件接合。
在示例实施例中，附连部件包括附连突缘，其从各个节段的相反端部向外延伸。各个附连突缘限定用于接纳紧固件的孔。以示例的方式，弧形表面从节段沿径向朝向与膛孔同轴地对齐的轴线突出。
在具体示例实施例中，多个节段包括不超过两个节段。以进一步示例的方式，至少一个阀帽延伸通过一个节段中的开口。在具体示例实施例中，阀关闭部件包括阀盘。
本发明进一步包括阀联接件，用于连结管元件和控制通过其中的流。在示例实施例中，阀联接件包括多个节段，其彼此端对端地附连，从而包围中心空间。阀壳体卡在节段之间且包围和限定膛孔。阀关闭部件安装在膛孔内。阀关闭部件可围绕旋转轴线在容许流通过膛孔的打开位置和阻止流通过膛孔的关闭位置之间旋转。第一和第二突缘以彼此间隔开的关系安装在阀关闭部件上。突缘限定与旋转轴线对齐的孔口。第一和第二轴在相反的方向上沿着旋转轴线延伸。第一轴接纳在第一突缘的孔口内，第二轴接纳在第二突缘的孔口内。第一和第二轴承安装在阀壳体上，彼此沿直径相对。第一和第二轴承相应地限定通过阀壳体的第一和第二通道。第一和第二通道与旋转轴线对齐。第一轴承接纳第一轴，第二轴承接纳第二轴。各个轴在第一端部处的直径大于第二端部处的直径。第一轴的第一端部接合第一突缘，第二轴的第一端部接合第二突缘。
在一个示例实施例中，第一轴承包括第一阀帽，其从阀壳体延伸。以进一步示例的方式，第二轴承包括第二阀帽，其从阀壳体延伸。在示例实施例中，至少一个阀帽延伸通过一个节段中的开口。在示例实施例中，至少一个轴的至少一部分为渐缩的。进一步以示例的方式，至少一个轴从第一端部到第二端部为阶梯式渐缩的。
在示例实施例中，第一密封件定位在第一轴承和第一轴之间。进一步以示例的方式，第二密封件定位在第二轴承和第二轴之间。在具体示例实施例中，至少一个轴的第一端部包括外凸花键。进一步以示例的方式，至少一个突缘包括内凹花键。外凸花键接合内凹花键，以将至少一个轴固定到至少一个突缘。在特定示例实施例中，至少一个轴的第一端部为渐缩的。
示例阀联接件进一步包括附连部件，其位于各个节段的相反端部处。弧形表面定位在各个节段的相反侧上，以与管元件接合。以示例的方式，附连部件包括附连突缘，其从各个节段的相反端部向外延伸。各个附连突缘限定用于接纳紧固件的孔。
在一个示例实施例中，弧形表面从节段沿径向朝向与膛孔同轴地对齐的轴线突出。在具体示例中，多个节段包括不超过两个节段。在特定示例实施例中，阀关闭部件包括阀盘。
本发明还包括一种组装阀的方法，阀具有壳体，壳体限定膛孔，在膛孔中，阀关闭部件可旋转地安装在第一和第二轴上。在一个示例实施例中，方法包括：
将阀关闭部件定位在膛孔内，以便使安装在阀关闭部件上的第一和第二突缘与壳体中的相应的第一和第二轴承对齐；
将第一轴定位在突缘之间；
将第一轴穿过第一突缘且插入第一轴承；
将第二轴定位在突缘之间；
将第二轴穿过第二突缘且插入第二轴承。
示例实施例进一步包括：
将壳体定位在联接件的第一节段内；
将第二节段附连到第一节段，以便包围壳体。
附图说明
图1为显示为处于预组装状态的根据本发明的阀联接件的示例实施例的立体图；
图2为图1中显示的阀联接件的横截面图；
图2A为图1中显示的阀联接件的构件的立体图；
图3为处于用于形成管接头的状态的图1中显示的阀联接件的纵向截面图；
图4为图3中显示的阀联接件的横截面图；
图5和6示出图1中显示的阀联接件用来以端对端的关系连接管元件；
图7为处于用来形成管接头的状态的图1中显示的阀联接件的立体图；
图8和9为阀联接件的构件的纵向截面图；
图8A为阀联接件的部分的放大的纵向截面图；
图10-12为示出组装阀或阀联接件的方法的纵向截面图；以及
图11A为阀联接件的部分的放大的纵向截面图。
具体实施方式
图1显示组合阀和机械联接件10的示例实施例，在下文其称为阀联接件。阀联接件10包括多个节段，在这个示例中，包括两个节段12和14，其彼此端对端地附连，从而包围和限定中心空间16。节段12和14的附连通过位于各个节段的各个端部处的可调节的附连部件18实现。在这个示例中，附连部件包括附连突缘20，其从节段12和14向外延伸，突缘具有孔22，其接纳可调节的紧固件，诸如螺栓24和螺母26。螺母26的上紧将节段12和14拉向彼此，如下面所描述的那样。
节段12和14各自具有弧形表面28，其定位在节段12和14的相反侧30和32上。弧形表面28面向穿过中心空间16的纵向轴线34，且在管元件插入节段12和14之间且进入中心空间16时可与管元件接合，如下面所描述的那样。弧形表面28可朝向轴线34突出，以从而在上紧附连部件18时接合管元件中的周向凹槽，且提供机械接合来以端对端的关系固定管元件，以形成接头。弧形表面28还可接合具有平坦的端部或其端部具有台肩和/或卷边的管元件，如本领域中已知的那样。
图1、2和2A显示阀壳体36，其定位在中心空间16内且卡在节段12和14之间。阀壳体36包围和限定膛孔38，阀关闭部件40(在这个示例中为阀盘)安装在其中。可与本发明一起使用的其它示例阀关闭部件包括球关闭部件和插塞关闭部件。阀关闭部件40可围绕旋转轴线42在容许流通过膛孔38的打开位置和阻止流的关闭位置(被显示)之间旋转。阀关闭部件40安装在第一和第二轴44和46上，它们在彼此相反的方向上沿着轴线42延伸。阀关闭部件40在轴44和46上的安装通过以彼此间隔开的关系安装在阀关闭部件40上的第一和第二突缘48和50实现。突缘48和50限定相应的孔口48a和50a，它们与轴线42对齐且相应地接纳轴44和46。轴44和46和它们的相应的突缘48和50之间的机械接合有利地通过外凸和内凹花键增强。如图2、8和9中显示，轴44的第一端部44a包括外凸花键52，其接合突缘48限定的内凹花键54。类似地，轴46的第一端部46a限定外凸花键56，其接合突缘50限定的内凹花键58。轴44和46和它们的相应的突缘48和50之间的接合也可通过其它手段实现，诸如突缘和轴之间的干涉配合，以及键。
如图8和9中进一步显示，各个轴44和46的第一端部44a和46a具有相应的直径60和62，其大于在轴的相反的第二端部44b、46b处的相应的轴直径64、66。为了实现这个几何构造，轴44和46可从第一端部到第二端部连续渐缩或阶梯式渐缩。渐缩轴几何结构容许阀联接件10的阀构件如下面描述的那样组装，其中，轴44和46的第一端部44a、46a相应地接合阀关闭部件40的第一和第二突缘48和50。
如图2中显示，阀壳体36包括第一和第二轴承68和70。轴承68和70彼此沿直径相对地定位，与轴线42对齐，且限定通过壳体36的第一和第二通道68a和70a。第一和第二轴44和46接纳在相应的第一和第二轴承68和70内且由相应的第一和第二轴承68和70支承。在这个示例实施例中，轴承68和70包括相应的第一和第二阀帽72和74(参见图2A)，其从壳体36延伸。阀帽72和74又延伸通过节段12和14中的相应的开口76和78。阀帽72和74和节段12和14之间的接合有助于稳定中心空间16内的阀壳体36。
如图3中显示，膛孔38进一步容纳密封件80。密封件80包括环，其包围中心空间16且在阀关闭部件40处于关闭位置时，密封性地接合阀关闭部件40。额外的密封件82定位在节段12和14和阀壳体36之间。在通过上紧附连部件18以将节段拉向彼此且接合管元件以产生接头时，密封件82在节段12和14、阀壳体36和管元件之间建立密封。
有利地是以足够间隔开的关系(如图1中显示)支承节段12和14，以便容许管元件插入中心空间16中，而无需首先拆卸阀联接件10。图1显示阀联接件10处于所谓的“预组装状态”，因为其将供应到最终用户，其中节段12和14通过附连部件18(凸出部20、螺栓22和螺母26)以端对端的关系连接，但是又以间隔开的关系被支承，以容许管元件插入。这个构造允许高效地形成接头，因为所需要的是管元件插入中心空间16中(与密封件82接合)以及螺母26上紧以将节段12和14拉向彼此且与管元件接合。
节段12和14可通过密封件82以间隔开的关系支承，或者如图2和4中显示，节段可具有相应的突出部84和86，其接合阀壳体36。突出部84、86设计成在安装期间在通过上紧连接部件18来容许节段被拉向彼此且与管元件接合而被施加力时变形，如图4中显示的那样。
在使用中，如图5中显示，阀联接件10以预组装状态(也参见图1)提供，节段12和14以间隔开的关系定位。管元件88和90插入节段12和14之间的中心空间16中且与密封件82接合。在这个示例中，管元件具有周向凹槽92，其接纳节段的相反侧30和32上的突出弧形表面28。如图4和6中显示，附连部件被上紧(螺母26上紧在螺栓24上，从而接合突缘20)，以将节段12和14拉向彼此且与管元件88和90接合，弧形表面28接合管元件中的周向凹槽92。在节段12和14被拉向彼此时，密封件82被挤压在节段、阀壳体36和管元件88和90之间，以形成不透流体的接头。图4、6和7显示阀联接件10在接头安装时的最终构造，为了清楚，管元件未显示在图7中。注意，在这个示例实施例中，在阀联接件10恰当地安装时，连接部件18(在这个示例中为凸出部20)满足所知道的“衬垫对衬垫”接合。这个设计是有利的，因为其容许容易直观地检查确认恰当的安装，且消除上紧螺栓24到具体扭矩值的需要。
根据现有技术，具有阀关闭部件的阀的组装基本从阀壳体的外部进行。阀关闭部件定位在阀壳体内且其突缘与阀壳体中的开口对齐。阀关闭部件在其上旋转的阀杆然后从阀壳体的外部插入，以支承阀关闭部件，以便进行旋转运动。阀关闭部件和阀杆的这个构造需要复杂的密封组件和稳固的固持器件，以克服阀内的内部压力而将阀杆保持在阀中。根据本发明的阀联接件10基本消除上这些设计挑战，以提供改进的阀联接件，如下面描述的那样。
改进的设计开始于轴44和46，如图8和9中详细显示。轴44和46为渐缩的，在这个示例中，以阶梯式方式渐缩，其中，区段94、96和98包括轴44，而区段100、102和104包括轴46。轴44和46以与现有技术阀杆相反的方式渐缩，因为从阀壳体36向外延伸的轴44、46的端部44b、46b与相应地接合阀关闭部件40的突缘48和50的端部44a、46a相比具有较小直径。额外地，通过使轴44的至少一部分渐缩也可实现优点。这个实施例的示例显示在图8A中，其中，区段94(其可具有外凸花键52)为渐缩的。渐缩区段94接合突缘48中的渐缩孔口48a，且因而不需要额外的结构来将轴44固持到阀关闭部件40上。这个轴构造也减少旋转摩擦且为针对磨损而自补偿的。
使轴44和46的渐缩反过来会提供多个优点。例如，阀的组装被简化。如图10中显示，轴44定位在阀关闭部件40的突缘48和50之间。阀关闭部件然后定位在阀壳体36内，且突缘48和50和轴44与阀壳体36中的轴承68和70(在这个示例中，阀帽72和74)对齐。如图11中显示，轴44然后穿过突缘48且从阀壳体36内插入阀帽72。图11A详细显示简化轴承和密封组件，其中轴承元件106和O形环型密封件108接合轴44，以实现轴44和阀帽72之间的密封。固持环110与轴44中的周向凹槽112协作使用，以将轴固持在阀帽内。如图11中显示，下一个组装步骤是将轴46定位在阀壳体36内且与阀关闭部件40的突缘50对齐。如图12中显示，轴46穿过阀关闭部件40的突缘50且插入阀帽74。轴46可具有与图11A中显示的轴44类似的密封件和轴承组件。一旦阀关闭部件40和轴44和46组装到阀壳体36中，阀壳体就组装在联接件节段12和14内。这可通过首先将阀壳体36定位在节段14内使得其支承在突出部86上来实现，其中阀帽74延伸通过节段14中的开口78(参见图2)。下一个节段12定位成使得突出部84接合阀壳体36，轴44和阀帽72穿过节段12中的开口76。在这个构造中，附连部件18的附连突缘20中的孔22将对齐，且螺栓24穿过孔。螺母26被旋拧且上紧到螺栓24上，以将阀联接件布置成图1和2中显示的预组装状态。
预期的是，根据本发明的阀和阀联接件将相对于现有技术提供改进的可制造型和改进的性能。

Claims (32)

1.一种用于控制通过管元件的流的阀，所述阀包括：
阀壳体，其包围且限定膛孔；
阀关闭部件，其安装在所述膛孔内，所述阀关闭部件可围绕旋转轴线在容许流通过所述膛孔的打开位置和阻止流通过所述膛孔的关闭位置之间旋转；
第一和第二突缘，其以彼此间隔开的关系安装在所述阀关闭部件上，所述突缘限定与所述旋转轴线对齐的相应的孔口；
第一和第二轴，其在相反的方向上沿着所述旋转轴线延伸，所述第一轴接纳在所述第一突缘的所述孔口内，所述第二轴接纳在所述第二突缘的所述孔口内；
第一和第二轴承，其安装在所述阀壳体上，彼此沿直径相对，所述第一和第二轴承相应地限定通过所述阀壳体的第一和第二通道，所述第一和第二通道与所述旋转轴线对齐，所述第一轴承接纳所述第一轴，所述第二轴承接纳所述第二轴；其中
各个所述轴在第一端部处的直径大于在第二端部处的直径，第一轴的所述第一端部接合所述第一突缘，所述第二轴的所述第一端部接合所述第二突缘。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述第一轴承包括第一阀帽，其从所述阀壳体延伸。
3.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述第二轴承包括第二阀帽，其从所述阀壳体延伸。
4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述轴中的一个的至少一部分为渐缩的。
5.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述轴的至少一个从所述第一端部到所述第二端部为阶梯式渐缩的。
6.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，进一步包括第一密封件，其定位在所述第一轴承和所述第一轴之间。
7.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，进一步包括第二密封件，其定位在所述第二轴承和所述第二轴之间。
8.根据权利要求1所述的阀，其特征在于：
所述轴中的至少一个的第一端部包括外凸花键；
所述突缘中的至少一个包括内凹花键，所述外凸花键接合所述内凹花键，以将所述至少一个轴固定到所述至少一个突缘上。
9.根据权利要求8所述的阀，其特征在于，所述至少一个轴的所述第一端部为渐缩的。
10.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，进一步包括多个节段，其彼此端对端地附连，从而包围所述壳体且形成联接件，用于连结所述管元件，各个所述节段具有位于相反端部处的附连部件，各个所述节段具有定位在其相反侧上的弧形表面，用于与所述管元件接合。
11.根据权利要求10所述的阀，其特征在于，所述附连部件包括附连突缘，其从各个所述节段的相反端部向外延伸，各个所述附连突缘限定用于接纳紧固件的孔。
12.根据权利要求10所述的阀，其特征在于，所述弧形表面从所述节段沿径向朝向与所述膛孔同轴地对齐的轴线突出。
13.根据权利要求10所述的阀，其特征在于，所述多个节段包括不超过两个所述节段。
14.根据权利要求10所述的阀，其特征在于，所述阀帽中的至少一个延伸通过一个所述节段中的开口。
15.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述阀关闭部件包括阀盘。
16.一种用于连结管元件和控制通过其中的流的阀联接件，所述阀联接件包括：
多个节段，其彼此端对端地附连，从而包围中心空间；
阀壳体，其卡在所述节段之间且包围和限定膛孔；
阀关闭部件，其安装在所述膛孔内，所述阀关闭部件可围绕旋转轴线在容许流通过所述膛孔的打开位置和阻止流通过所述膛孔的关闭位置之间旋转；
第一和第二突缘，其以彼此间隔开的关系安装在所述阀关闭部件上，所述突缘限定与所述旋转轴线对齐的孔口；
第一和第二轴，其在相反的方向上沿着所述旋转轴线延伸，所述第一轴接纳在所述第一突缘的所述孔口内，所述第二轴接纳在所述第二突缘的所述孔口内；
第一和第二轴承，其安装在所述阀壳体上，彼此沿直径相对，所述第一和第二轴承相应地限定通过所述阀壳体的第一和第二通道，所述第一和第二通道与所述旋转轴线对齐，所述第一轴承接纳所述第一轴，所述第二轴承接纳所述第二轴；其中
各个所述轴在第一端部处的直径大于在第二端部处的直径，第一轴的所述第一端部接合所述第一突缘，所述第二轴的所述第一端部接合所述第二突缘。
17.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于，所述第一轴承包括第一阀帽，其从所述阀壳体延伸。
18.根据权利要求17所述的阀联接件，其特征在于，所述第二轴承包括第二阀帽，其从所述阀壳体延伸。
19.根据权利要求18所述的阀联接件，其特征在于，所述阀帽中的至少一个延伸通过一个所述节段中的开口。
20.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于，所述轴中的至少一个的至少一部分为渐缩的。
21.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于，所述轴中的至少一个从所述第一端部到所述第二端部为阶梯式渐缩的。
22.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于，进一步包括第一密封件，其定位在所述第一轴承和所述第一轴之间。
23.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于，进一步包括第二密封件，其定位在所述第二轴承和所述第二轴之间。
24.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于：
所述轴中的至少一个的第一端部包括外凸花键；
所述突缘中的至少一个包括内凹花键，所述外凸花键接合所述内凹花键，以将所述至少一个轴固定到所述至少一个突缘。
25.根据权利要求24所述的阀，其特征在于，所述至少一个轴的所述第一端部为渐缩的。
26.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于，进一步包括：附连部件，其位于各个所述节段的相反端部处；
弧形表面，其定位在各个所述节段的相反侧上，以与所述管元件接合。
27.根据权利要求26所述的阀联接件，其特征在于，所述附连部件包括附连突缘，其从各个所述节段的相反端部向外延伸，各个所述附连突缘限定用于接纳紧固件的孔。
28.根据权利要求26所述的阀联接件，其特征在于，所述弧形表面从所述节段沿径向朝向与所述膛孔同轴地对齐的轴线突出。
29.根据权利要求16所述的阀联接件，其特征在于，所述多个节段包括不超过两个所述节段。
30.根据权利要求16所述的阀，其特征在于，所述阀关闭部件包括阀盘。
31.一种组装阀的方法，所述阀具有壳体，其限定膛孔，在所述膛孔中，阀关闭部件可旋转地安装在第一和第二轴上，所述方法包括：
将所述阀关闭部件定位在所述膛孔内，以便使安装在所述阀关闭部件上的第一和第二突缘与所述壳体中的相应的第一和第二轴承对齐；
将所述第一轴定位在所述突缘之间；
将所述第一轴穿过所述第一突缘且插入所述第一轴承；
将所述第二轴定位在所述突缘之间；
将所述第二轴穿过所述第二突缘且插入所述第二轴承。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述壳体定位在联接件的第一节段内；
将第二节段附连到所述第一节段上，以便包围所述壳体。
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