CN109424760A - 用于旋转阀的球状元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供用于高腐蚀性和磨蚀性应用的旋转阀。所述阀包括阀主体，所述阀主体限定入口、出口以及与所述入口和所述出口流体连通的阀内部。所述阀还包括经由阀杆设置在所述阀内部以控制通过所述阀的流体流量的球状元件，以及用于密封地接合所述球状元件的阀座。所述球状元件包括具有外部部分的主体、穿过所述主体的中心部分设置的孔以及设置在所述孔和所述外部部分之间以在所述阀的高腐蚀性和磨蚀性应用期间加强所述球状元件的至少一个支架。

Description

用于旋转阀的球状元件及其制造方法

技术领域

本公开内容总体上涉及旋转阀，并且更具体而言，涉及用于旋转阀的球状元件及其制造方法。

背景技术

过程控制系统通常采用旋转阀(诸如球阀、蝶阀、偏心盘阀、偏心塞阀等)来控制过程流体的流量。旋转阀通常包括阀内件组件以及流体控制元件(例如，盘、球等)，阀内件组件具有设置在流体路径中并围绕流动孔隙(aperture)的底座，流体控制元件设置在流体路径中并能够经由轴旋转地耦合到阀的主体。为了控制通过一些旋转阀的流体的流量，流体控制元件的位置可以从闭合位置变化到全开或中间流速位置，在闭合位置处，流体控制元件与底座密封接合，由此防止流体流量通过流动孔隙，而在全开或中间流速位置处，流体控制元件与底座间隔开，由此允许流体流量通过流动孔隙。

在一些旋转阀中，流体控制元件是球状元件。例如，在浮球阀设计中球状元件的重量直接影响将该球推入底座以维持所需的底座负载和随后的最大泄漏率所需的弹簧力的量。该负载导致球相对于底座较高的摩擦，从而导致打开/闭合阀所需的较高的扭矩。例如，这在低压降时尤其重要，这时该压降没有引起很多的力来例如帮助将球状元件压入到底座中。

旋转阀的传统球状元件不是非常有弹性的，这例如防止球状元件较容易地符合阀座的密封表面的形状。例如，这在金属球或金属底座密封中特别成问题。另外，阀的各种操作环境的温度变化经常引起球状元件和阀座的形状改变，使得现有的球状元件更难以有效的方式密封地接合阀座。

发明内容

根据第一示例性方面，一种旋转阀包括阀主体，所述阀主体限定阀入口、阀出口以及与所述阀入口和所述阀出口流体连通的控制通道。球状元件经由阀杆设置在所述控制通道内以控制所述阀入口和所述阀出口之间的流体流量。所述球状元件包括具有外部部分的主体、设置在所述主体的中心部分的孔以及设置在所述主体中在所述孔和所述球状元件的外部部分之间处的至少一个支架。阀座设置在所述控制通道中靠近所述阀入口处并密封地接合所述球状元件。在所述球状元件旋转时，所述球状元件的孔可以从闭合位置移动到打开位置，其中所述球状元件的所述孔暴露于所述控制通道，从而允许流体流量通过所述孔。

根据第二示例性方面，一种制造旋转阀的球状元件的方法包括：形成具有外侧部分的主体。所述方法还包括形成设置在所述主体内的孔。所述方法还包括形成设置在所述主体和所述孔之间的至少一个支架，所述至少一个支架按以下中的一者或多者设置：从所述孔到所述球状元件的外部部分径向地设置、垂直于所述孔设置、平行于所述孔设置，和/或所述至少一个支架由所述主体在所述外部部分和所述孔中的一者或多者处的厚度的变化形成。

根据前述第一或第二示例性方面中的任何一者或多者，所述球状元件还可以包括用于接收所述阀杆的槽或凹槽中的一者或多者。另外，所述至少一个支架包括多个支架，并且所述多个支架中的每一个支架都包括径向支架。每一个径向支架都具有延伸到所述孔的第一部分和与所述球状元件的外部部分接触的第二部分。此外，每一个径向支架都可以在所述孔周围彼此等距地间隔开。

在另一个方面中，所述至少一个支架平行于所述孔设置。在又一种形式中，所述至少一个支架垂直于所述孔设置。另外，所述至少一个支架与其它支架中的每一个支架等距地间隔开。

此外，所述至少一个支架可以包括具有至少一个支架的多个支架。所述至少一个支架可以具有第一厚度T1并且设置在用于接收轴和所述孔的槽之间。所述多个支架还可以包括具有第二厚度T2并设置在孔隙和所述球状元件的外部部分之间的第二支架。此外，第三支架可以具有第三厚度T3并设置在所述孔隙和所述孔之间，以及第四支架可以具有第四厚度T4并设置在两个孔隙之间，其中，所述第一厚度T1可以大于所述第二厚度T2、所述第三厚度T3和所述第四厚度T4。另外，所述第四厚度T4大于第二厚度T2和所述第三厚度T3，从而导致所述支架在所述球状元件周围具有不同厚度。

根据其它方面，所述至少一个支架可以包括至少一一体式径向支架，并且所述球状元件的主体可以在所述槽、所述球状元件的外部部分和所述孔中的一者或多者周围具有不同的厚度。另外，所述球状元件的主体包括垂直于所述孔的至少一个区域，所述至少一个区域比所述主体的其它区域更厚。另外，所述至少一个支架包括多个支架，并且所述多个支架中的所述支架按以下中的一者或多者设置：从所述孔到所述球状元件的外部部分径向地设置、平行于所述孔设置、垂直于所述孔设置或其任何组合。

在一个优选形式中，形成所述主体包括使用增材制造技术、铸造技术或烧结技术之一来创建所述主体。另外，在所述主体内形成所述孔包括使用增材制造技术、铸造技术或烧结技术中的一者或多者来在所述主体内创建所述孔。此外，在所述主体内形成至少一个支架包括使用增材制造技术、铸造技术或烧结技术中的一者或多者来在所述主体内创建所述至少一个支架。

在另一个方面中，增材制造技术可以包括3D打印。另外，所述方法还可以包括在所述球状元件的所述主体的外部部分中形成槽或凹槽中的一者，所述槽或所述凹槽中的一者用于接收阀杆。

根据其它方面，所述方法还包括在以下之一的情况下向所述主体的外部部分施加涂层：(1)在对所述球状元件的制造之后；或(2)在使用增材制造技术的制造期间。形成所述主体、所述孔和所述至少一个支架中的一者或多者包括通过铸造或烧结中的一者或多者来形成所述主体、所述孔和所述至少一个支架中的一者或多者，并且然后通过制造连接所述主体、所述孔和所述至少一个支架中的一者或多者。此外，所述主体和所述支架中的一者或多者可以由片材、机加工棒料或板制成。

附图说明

在所附权利要求中具体阐述了被认为是新颖的本发明的特征。通过参考结合附图的以下描述可以最好地理解本发明，其中相同的附图标记表示若干附图中的相同元件，其中：

图1A是根据本公开内容的教导的示例性旋转阀的局部分解透视图。

图1B是根据本公开内容的教导的具有球状元件的图1的示例性旋转阀的分解视图；

图2是根据本公开内容的教导构造的示例性旋转阀的横截面视图；

图3是根据本公开内容的教导构造的旋转控制阀的示例性球状元件的横截面视图；

图4是根据本公开内容的教导构造的旋转阀的另一个示例性球状元件的横截面视图；

图5是根据本公开内容的教导构造的旋转阀的又一个示例性球状元件的横截面视图；

图6是根据本公开内容的教导构造的旋转阀的又一个示例性球状元件的横截面视图；

图7是根据本公开内容的教导构造的旋转阀的又一个示例性球状元件的横截面视图；以及

图8是根据本公开内容的一方面的描绘示例性方法的流程图。

具体实施方式

本公开内容涉及旋转阀的支撑球状元件。旋转阀包括阀主体，该阀主体限定阀入口、阀出口以及与阀入口和阀出口流体连通的控制通道。球状元件经由阀杆设置在控制通道内，以控制阀入口和阀出口之间的流体流动，并包括具有外部部分的主体。孔设置在该主体的中心部分中，并且至少一个支架设置在该主体中孔和球状元件的外部部分之间处。该至少一个支架可以包括多个支架，并且可按以下中的一者或多者进行设置：从该孔隙到球状元件的外部部分径向地设置、平行于该孔设置、垂直于所述孔设置或其任何组合。此外，所述至少一个支架可以包括至少一个一体式径向支架，使得球状元件的主体可以在槽、球的外部部分和孔中的一者或多者周围具有变化的厚度。如此配置，中空的支撑球状元件比传统的实心球状元件更有弹性，从而允许球状元件更容易地符合密封表面的形状。另外，空心球状元件减小了球状元件的重量，从而减少了将球状元件推入阀座以维持所需的底座负载和随后的最大泄漏率所需的弹簧力的量。

现在参考图1A、1B和2，描绘了过程控制系统中通常采用的类型的示例性旋转阀10。控制阀10包括阀主体12、阀入口14、阀出口16以及在入口14和出口16之间延伸的流动路径18。流动路径18包括控制通道20，并且控制元件能够移动地设置在控制通道20中。在图1A、1B和2的示例中，控制阀10中的控制元件22采用旋转控制元件的形式并且包括本公开内容的新的球状元件22。

更具体地，图1B和2的控制元件22是连接到阀杆24(诸如旋转杆)的浮球状元件。阀杆24能够经由致动器轴28操作地耦合到致动器26，并且致动器26可以是本领域通常采用的类型的任何种类的合适的致动器。球形元件22被定位成使得浮球被设置在控制通道20中。使用致动器26，可以控制控制通道20内的控制元件22的位置，从而控制通过控制通道20的流体流量的量。浮动球阀杆24可以由轴适配器30和侧面安装支架32支撑，该侧面安装支架32能够操作地附接致动器26和阀主体12。

仍然参考图1B和2，阀座34设置在控制通道20中靠近阀入口14处并密封地接合球状元件22。例如，如图2所描绘的，用于接收阀座34的阀座保持器35也靠近阀入口设置，并且弹簧36(诸如贝氏弹簧(Belleville spring))设置在阀座保持器35的上游，以将球状元件22偏置在闭合位置。如下面更详细描述的，球形元件22包括主体38，该主体38具有外部部分40、设置在主体38的中心部分C中的孔42，以及设置在主体38中在孔和主体38的外部部分40之间处的至少一个支架。例如，在球状元件22旋转时，球状元件22的孔42可以从闭合位置移动到打开位置，其中球状元件22的孔42暴露于控制通道20，从而允许流体流量通过孔42。

现在参考图3，描绘了图1B和2的球形元件22的横截面视图。如本文所显示的，球形元件22包括具有外部部分40的主体38、设置在主体38的中心部分C中的孔42，以及设置在主体38中在孔42和球状元件22的外部部分40之间处的至少一个支架44。更具体地，如下面更详细地说明的，在该示例中，至少一个支架44包括多个支架46。另外，如图3所描绘的，用于接收阀杆24的槽47或凹槽中的一者或多者设置在球状元件22内。

在图3的示例性球状元件22中，至少一个支架44包括多个支架46，并且多个支架46中的每一个支架44都包括至少一个径向支架48。每一个径向支架48都包括延伸到孔42的第一部分50以及与球状元件22的外部部分40接触的第二部分52。另外，每一个径向支架48都与在球状元件22的孔42周围延伸的多个支架46中的另一个径向支架48等距地间隔开。尽管在图3中将支架44、48描绘为大致圆柱形形状，但是本领域普通技术人员将理解的是，支架44、48中的一者或多者可以替代地包括各种其它形状，诸如三角形、部分三角形(triangular-in part)、圆形、部分圆形(circular-in part)和/或球形形状中的一者或多者，并且仍然落入本申请的范围内。另外，支架44、48中的一者或多者可以附加地和/或替代地具有例如比图3所描绘的更厚和/或与图3所描绘的不同的横截面宽度，并且仍然落入本公开内容的范围内。

现在参考图4，描绘了本公开内容的另一个示例性球状元件122的横截面图。球状元件122可以代替球状元件22和/或替代地与图1A、1B和2的旋转阀10一起使用。与图3的球状元件22相同或相似的球状元件122的部分比球状元件22的部件的编号多100。

与球状元件22一样，球状元件122包括主体138，该主体138具有外部部分140、设置在主体38的中心C中的孔142以及设置在主体138中在孔142和球状元件122的外部部分140之间处的至少一个支架144。更具体地，如下面更详细地解释的，在该示例中，至少一个支架144包括多个支架146。另外，如图3所描绘的，用于接收阀杆24的槽147或凹槽中的一者或多者设置在球状元件122内。

然而，与图3的多个支架44不同，图4的多个支架146各自与孔142平行设置。另外，每一个支架144都与在球状元件122的孔142周围延伸的多个支架146中的其它支架148等距地间隔开。尽管在图4中将支架144、148的形状描绘为通常为圆柱形，但是本领域普通技术人员将理解的是，支架144、148中的一者或多者可以替代地包括各种其它形状，诸如三角形、部分三角形、圆形、部分圆形和/或球形形状中的一者或多者，并且仍然落入本申请的范围内的。另外，支架144、148中的一者或多者可以附加地和/或替代地具有比图4中所描绘的更厚和/或与图4中所描绘的不同的横截面宽度，并且仍然落入本公开内容的范围内。

此外，尽管图4的多个支架146包括七个支架148，但可以替代地使用更多或更少的支架148，并且仍然落入本公开内容的范围内。例如，并且在一个示例中，例如，球状元件122内可以仅包括一对支架，并且该对支架可以设置在球状元件122的中心C的任一侧上并且沿着垂直于球状元件122的纵轴A的轴设置。更一般地，在一个示例中，可以替代地使用与孔142平行设置的任何数量的支架148，诸如多于一对的支架或任何少于七个的数量的支架。

现在参考图5，描绘了本公开内容的另一个示例性球状元件222的横截面视图。球状元件222可以代替球状元件22和/或替代地与图1A、1B和2的旋转阀10一起使用。与图3的球状元件22相同或相似的球状元件222的部分比球状元件22的部分的编号多200。

与球状元件22一样，球状元件222包括主体238，该主体238具有外部部分240、设置在主体238的中心C中的孔242以及设置在主体238中在孔242和球状元件222的外部部分240之间处的至少一个支架244。更具体地，在该示例中，如下面更详细地解释的，至少一个支架244包括多个支架246。另外，如图5所描绘的，用于接收阀杆24的槽247或凹槽中的一者或多者设置在球状元件222内。

然而，与图3的多个支架44不同，图5的多个支架244各自与孔242垂直地设置。另外，每一个支架244都与在球状元件222的孔242周围延伸的多个支架246中的其它支架248等距地间隔开。尽管在图5中将支架244、248的形状描绘为通常为圆柱形，但是本领域普通技术人员将理解的是，支架244、248中的一者或多者可以替代地包括各种其它形状，并且仍然落入本申请的范围内的。另外，支架244、248中的一者或多者可以附加地和/或替代地具有比图5中所描绘的更厚和/或与图5中所描绘的不同的横截面宽度，并且仍然落入本公开内容的范围内。

此外，尽管图5的多个支架246包括五个支架248，但是可以替代地使用更多或更少的支架148，并且仍然落入本公开内容的范围内。例如，并且在一个示例中，例如，球状元件122内可以仅包括一对支架，诸如设置在球状元件122的中心C的任一侧上并且沿着垂直于球状元件222的纵轴B的轴设置的那对支架。更一般地，在一个示例中，可以替代地使用与孔242垂直设置的任何数量的支架248，诸如多于一对的支架或任何少于七个的数量的支架。

仍然参考图5，多个支架246中的至少一个支架244或每一个支架248包括与球状元件222的外部部分240的第一区域255相邻的第一端254以及与球状元件222的外部部分240的第二区域258相邻的第二端246。在一个示例中，第二区域258设置在与外部部分240的第一区域255相对的球形元件222的一侧上。以类似的方式，支架248中的每一个还都包括第一端254和第二端256。第二端256设置在与支架248的第一端254的球状元件222的一侧相对的球状元件一侧上。

现在参考图6，描绘了本公开内容的另一个示例性球状元件322的横截面视图。球状元件322可以代替球状元件22和/或替代地与图1A、1B和2的旋转阀10一起使用。与图3的球状元件22相同或相似的球状元件322的部分比球部件22的部分的编号多300。

与球状元件22一样，球状元件322包括主体338，该主体338具有外部部分340、设置在主体338的中心C中的孔342以及设置在主体338中在孔342和球状元件322的外部部分340之间处的至少一个支架344。更具体地，如下面更详细地解释的，在该示例中，至少一个支架344包括多个支架346。另外，如图6所描绘的，用于接收阀杆24的槽347或凹槽中的一者或多者设置在球状元件322内。

然而，与图3的多个支架46不同，图6的多个支架346是设置在球状元件322的外部部分340和孔342之间的一体式支架344，诸如一体式径向支架。更具体地，球状元件322进一步包括设置在球状元件322的外部部分340和孔342之间的多个孔隙348。在一个示例中，支架344设置在孔隙348中的一者或多者之间，并且因此也设置在外部部分340和孔342之间。另外，每一个孔隙348都可以具有与多个孔隙348中的另一个孔隙348不同的形状和尺寸。例如，并且如图6所描绘的，多个孔隙348包括四个孔隙348。四个孔隙348中的两个孔隙设置在球状元件322的中心C下面的区域内并且包括第一尺寸，而另外的两个孔隙348设置在如图6所描绘的中心C上面的球状元件322的区域内并且包括比第一尺寸小的第二尺寸。所述另一种方式，球状元件322的主体338分成两半，即第一半360和第二半362。第一半360包括具有第一尺寸的孔隙348和具有第二尺寸的另一个孔隙348。同样地，第二半部362包括具有第一尺寸的孔隙348和具有第二尺寸的另一个孔隙348，使得设置在球状元件322的主体338的第二半部362上的两个孔隙348与设置在球状元件322的主体338的第一半部360上的两个孔隙348相同。如下面更详细地解释的，如此配置，球状元件322的主体338包括设置在各个孔隙348之间的支架344，这些支架344在槽347、球状元件322的外部部分340以及孔342中的一者或多者周围具有不同的厚度。

更具体地，并且在一个示例中，球状元件322的主体338具有支架344(诸如第一支架)以及另一个支架344(诸如第二支架)，第一支架具有第一厚度T1并且设置在槽347和孔342之间，第二支架具有第二厚度T2并设置在孔隙348和球状元件322的外部部分340之间。此外，主体338还可以包括第三支架344和第四支架344，第三支架344具有第三厚度T3并设置在孔隙348和孔342之间，第四支架344具有第四厚度T4并设置在孔隙348中的两个孔隙之间。此外，在其它示例中，球状元件322的主体338可以包括其它支架344(诸如第五支架)，该支架具有第五厚度T5并且设置在槽347和相邻的孔隙348之间，孔隙348围绕孔342的外部部分340设置在主体338中。在一个示例中，支架344的第一厚度T1大于相应支架344的第二、第三和第四厚度T2、T3和T4，并且支架344的第四厚度T4大于相应的支架344的第二和第三厚度T2、T3，从而导致设置在球状元件322周围的主体338中的支架的各种厚度。如本领域普通技术人员将理解的，未示出的主体338的附加厚度的支架344可以设置在主体338内。此外，在其它示例中，孔隙348的数量、形状和尺寸可以与图6中所描绘的不同，从而影响相应支架344的厚度T1-T5。例如，在另一个示例中，并且取决于球状元件322的主体338内的孔隙348的数量、尺寸和形状，第一厚度T1可以比第二、第三、第四和第五厚度T2、T3、T4、T5中的一者或多者更小，并且仍然落入本公开内容的范围内。

现在参考图7，描绘了本公开内容的另一个示例性球状元件422的横截面视图。球状元件422可以代替球状元件22和/或替代地与图1A、1B和2的旋转阀10一起使用。与图3的球状元件22相同或相似的球状元件422的部分比球部件22的球状元件22的部分的编号多400。

如图7所描绘的，与球状元件22一样，球状元件422包括主体438，该主体438具有外部部分440、设置在主体438的中心C中的孔442以及用于接收设置在球状元件422内的阀杆的槽447或凹槽中的一者或多者。然而，与图3的球状元件22和其它前述示例不同，球状元件422包括设置在主体438的较厚部分TS中的至少一个支架444，该主体438的较厚部分TS垂直于孔422。所述不同的方式，并且如图7所描绘的，设置在较厚部分TS中的至少一个支架444垂直于孔442的纵轴E。换句话说，主体438在垂直于孔442的区域TS中包括至少一个支架444，该区域TS比主体438的其它区域更厚。较厚区域TS中的至少一个支架444在使用期间基本上支撑球状元件422。所述另一个方式，较厚部分TS可以是和/或提供与前述先前示例的至少一个支架相同的功能，因为归因于例如来自孔442的潜在结构弱点，该较厚部分加强主体438。听过该方式，当球状元件422被压入或推入阀10的阀座34(图1B和3)时，球状元件422的较厚部分TS中的至少一个支架444有助于球状元件422维持刚性和结构完整性。

鉴于前述内容，本领域普通技术人员将理解本公开内容的球状元件22、122、222、322和422的若干优点。例如，至少一个支架44、144、244、344、444中的每一个都用于加强其中设置有孔42、142、242、342、442的球状元件22、122、222、322和422。所述另一个方式，孔42、142、242、342、442由至少一个支架44、144、244、344、444中的一者或多者加强，具体地当球状元件22、122、222、322、422在旋转阀10的操作期间密封地接合阀座34(图1B和2)时。支架(诸如至少一个支架44、144、244、344、444)的形状、尺寸和位置可以被修改以按需调节球状元件22、122、222、322、422的柔性和/或刚性。例如，并且在一个示例中，至少一个支架44、144、244、344、444包括多个支架46、146、246、346，并且多个支架46、146、246、346的支架44、144、244、344、444可按以下中的一者或多者设置：(1)从孔42、142、242、342到球状元件22、122、222、322的外部部分40、140、240、340径向地设置；(2)平行于孔42、142、242、342设置；(3)垂直于孔42、142、242、342设置；和/或(4)其任何组合。

现在参考图8，描绘了根据本公开内容的教导的制造旋转阀10的球状元件22、122、222、322、422的示例方法或过程500的示图。更具体地，制造方法500包括形成旋转阀10的球状元件22、122、222、322、422的主体38、138、238、338、438的动作502。方法500还包括形成设置在球状元件22、122、222、322、422内的孔42、142、242、342、442的动作504，以及形成设置在主体38、138、238、338内的至少一个支架44、444、244、344、444的动作506。

在一个示例中，制造方法500的动作502、504和506中的每一个都使用一者或多者增材制造技术。通常，增材制造技术可以是通过在材料上添加连续的材料层来构建三维对象的任何增材制造技术或工艺。增材制造技术可以由任何适合的机器或机器的组合来执行。增材制造技术可以通常涉及或使用计算机、三维建模软件(例如，计算机辅助设计、或CAD、软件)、机器装备和分层材料。一旦生成CAD模型，机器装备可以从CAD文件和层中读取数据，或者以层叠层的方式添加连续的液体、粉末、片材(例如)的层以制造三维对象。增材制造技术可以包括若干技术或工艺中的任何一种，诸如立体光刻(“SLA”)工艺、熔融沉积建模(“FDM”)工艺、多喷射建模(“MJM”)工艺、选择性激光烧结(“SLS”)工艺、电子束添加制造工艺以及电弧焊添加制造工艺。在一些实施例中，增材制造工艺可以包括定向能量激光沉积工艺。这种定向能量激光沉积工艺可以由具有定向能量激光沉积能力的多轴计算机数字控制(“CNC”)车床执行。

在另一个示例中，制造方法500的动作502、504、506中的每一个都可以包括铸造或烧结(本领域普通技术人员所熟知的制造工艺)中的一者或多者。在又一个示例中，制造方法500的动作502、504、506中的每一个可以进一步包括在铸造或烧结球状元件22、122、222、322、422的主体38、138、238、338、448，孔42、142、242、342、442以及至少一个支架44、144、244、344、444中的一者或多者之后，通过装配连接相同部件中的一者或多者。更具体地，在一个示例中，主体38、138、238、338、448和至少一个支架44、444、244、344中的一者或多者可以由片材或机加工棒料或板制成。如下面所解释的，一些材料可以包括聚合物、碳或合金钢、不锈钢和外来物(exotics)中的一者或多者。涂层材料(诸如铬、钴合金、碳化物等中的一者或多者)可以在制造球状元件22、122、222、322、422之后或作为制造工艺的一部分(诸如在增材制造期间)来施加。在一个示例中，有可能使球状元件22、122、222、322、422完全脱离涂层材料。在另一个实例中，有可能替换地使用不同于涂层材料的替代材料，从而使得无需使用涂层材料，如下面还要解释的。

更具体地，在一些示例中，形成具有外侧部分40、140、240、340、440的主体38、138、238、338、438可以包括使用增材制造技术(诸如上面所描述的上述增材制造技术中的一者或多者)来创建主体。另外，在主体38、138、238、338、438内形成孔42、142、242、342、442可以包括使用增材制造技术(诸如上面所描述的上述增材制造技术中的一者或多者)来创建孔42、142、242、342、442。此外，在主体38、138、238、338内形成至少一个支架44、44、244、344、444可以包括使用增材制造技术(诸如上面所描述的上述增材制造技术中的一者或多者)来在主体38、138、238、338内创建至少一个支架44、44、244、344。

另外，制造方法500可以进一步包括在球状元件22、122、322、322、422的主体38、138、238、338、438的外部部分40、140、240、340、440中形成槽47、147、247、347、447或凹槽中的一者或多者，槽或凹槽47、147、247、347、447之一用于接收阀杆24(图1B和2)。在其它示例中，制造方法500还可以包括在以下之一的情况下向主体38、138、238、338、438的外部部分40、140、240、338、440施加涂层：(1)在制造球状元件22、122、222、322、422之后；或(2)在使用至少一种增材制造技术来制造球状元件22、122、222、322、422期间。

在又一些示例中，形成主体38、138、238、338、438中的一者或多者可以包括使用铸造或烧结技术中的一者或多者来创建主体38、138、238、338、438。另外，在主体38、138、238、338、438内形成孔42、142、242、342、442可以包括使用铸造或烧结技术中的一者或多者来在主体38、138、238、338、438内创建孔42、142、242、342、442。此外，在主体38、138、238、338内形成至少一个支架44、444、244、344、444可以包括在主体38、138、238、338内使用铸造或烧结技术中的一者或多者来创建至少一个支架44、44、244、344、444。另外，方法500然后还可以包括通过制造连接主体38、138、238、338、438，孔42、142、242、342、442和/或至少一个支架44、144、244、344、444中的一者或多者。

根据前述内容，本领域普通技术人员将理解的是，前述球状元件22、122、222、322、422当在旋转阀10和方法500中使用时的若干优点。例如，中空的、支撑球状元件22、122、222、322、422将比实心球状元件更有弹性，从而允许球状元件22、122、222、322、422更容易地符合例如阀座34的配对密封表面的形状。这在温度变化引起球状元件22、122、222、322、422和阀座34的形状在旋转阀10的操作期间改变时或者在存在组装旋转阀而无需配合工艺(诸如磨削(grinding)或研磨(lapping))的期望时提供具体的优点。

虽然已经根据本公开内容的教导在本文中描述了某些旋转阀，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，尽管已经结合各种优选实施例显示和描述了本发明，但是显而易见的是，除了上面提到的那些之外，还可以进行某些改变和修改。该专利覆盖了完全落入允许的等同物的范围内的本公开内容的教导的所有实施例。因此，旨在保护本领域普通技术人员可能想到的所有变化和修改。

以下附加的考虑适用于前述讨论。在整个说明书中，多个实例可以实现被描述为单个实例的部件、操作或结构。虽然一个或多个方法的单独操作被示出并描述为单独的操作，但是可以同时执行单独的操作中的一个或多个，并且不需要以所示的顺序执行操作。在示例性配置中作为单独部件呈现的结构和功能可以实现为组合结构或部件。类似地，作为单个部件呈现的结构和功能可以实现为单独的部件。这些和其它变化、修改、添加和改进都落入本文主题的范围内。

除非另有明确说明，否则本文中使用诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”、“呈现”、“显示”等之类词语的讨论可以指代操纵或变换表示为一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器或其组合)、寄存器或接收、存储、传输或显示信息的其它机器部件内的物理(例如，电子、磁性或光学)量的数据的机器(例如，计算机)的动作或过程。

如本文所使用的，对“一个实施方式”、“一个实施例”、“实施方式”或“实施例”的任何引用表示结合实施方式所描述的特定元件、特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在一个实施例中”不一定都指代相同的实施方式。

可以使用表达“耦合”及其派生词来描述一些实施方式。例如，可以使用术语“耦合”来描述一些实施方式，以指示两个或更多个元件处于直接物理或电接触。然而，术语“耦合”还可以表示两个或更多个元件彼此不直接接触，但仍然彼此协作或交互。实施方式不限于该上下文。

如本文所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或其任何其它变型旨在覆盖非排他性的包含。例如，包括元件列表的过程、方法、物品或装置不一定仅限于那些元件，而是可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或装置固有的其它元件。此外，除非有相反的明确说明，否则“或”指代包含性的或非排他性的。例如，条件A或B由以下任何一个满足：A是真(或存在)且B是假(或不存在)，A是假(或不存在)且B是真(或存在)，A和B都是真(或存在)。

另外，采用对“一”或“一个”的使用来描述本文的实施方式的元件和部件。这仅仅是为了方便并且给出本发明的一般性意义。除非显而易见地另有所指，该描述应当被解读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数。

而且，本专利申请最后的专利权利要求不旨在根据35U.S.C§112(f)进行阐明，除非明确陈述了传统的装置加功能语言(means-plus-function language)，诸如在(多项)权利要求中明确陈述的“用于......的模块”或“用于......的语言”。本文所描述的系统和方法涉及对计算机功能的改进，并且改进了传统计算机的功能。

Claims (19)

1.一种旋转阀，包括：

阀主体，所述阀主体限定阀入口、阀出口以及与所述阀入口和所述阀出口流体连通的控制通道；

球状元件，所述球状元件经由阀杆设置在所述控制通道内以控制所述阀入口和所述阀出口之间的流体流量，所述球状元件包括具有外部部分的主体、设置在所述主体的中心部分的孔以及设置在所述主体中在所述孔和所述球状元件的外部部分之间处的至少一个支架；以及

阀座，所述阀座设置在所述控制通道中靠近所述阀入口处并密封地接合所述球状元件，

其中，在所述球状元件旋转时，所述球状元件的孔能够从闭合位置移动到打开位置，其中所述球状元件的所述孔暴露于所述控制通道，从而允许流体流量通过所述孔。

2.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述球状元件还包括用于接收所述阀杆的槽或凹槽中的一者或多者。

3.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述至少一个支架包括多个支架，并且所述多个支架中的每一个支架都包括径向支架，每一个径向支架都具有延伸到所述孔的第一部分和与所述球状元件的外部部分接触的第二部分，每一个径向支架在所述孔周围彼此等距地间隔开。

4.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述至少一个支架平行于所述孔设置。

5.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述至少一个支架垂直于所述孔设置。

6.根据权利要求4所述的旋转阀，其特征在于，所述至少一个支架与其它支架中的每一个支架等距地间隔开。

7.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述至少一个支架包括多个支架，所述多个支架包括具有第一厚度T1并且设置在用于接收轴和所述孔的槽之间的所述多个支架中的至少一个支架、具有第二厚度T2并设置在孔隙和所述球状元件的外部部分之间的第二支架、具有第三厚度T3并设置在所述孔隙和所述孔之间的第三支架、以及具有第四厚度T4并设置在两个孔隙之间的第四支架，其中，所述第一厚度T1大于所述第二厚度T2、所述第三厚度T3和所述第四厚度T4，并且所述第四厚度T4大于所述第二厚度T2和所述第三厚度T3，从而使得所述支架在所述球状元件周围具有各种厚度。

8.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述至少一个支架包括至少一个一体式径向支架，并且所述球状元件的主体在所述槽、所述球状元件的外部部分和所述孔中的一者或多者周围具有不同的厚度。

9.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述球状元件的主体包括垂直于所述孔的至少一个区域，所述至少一个区域比所述主体的其它区域更厚。

10.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述至少一个支架包括多个支架，并且所述多个支架中的所述支架按以下中的一者或多者设置：从所述孔到所述球状元件的外部部分径向地设置、平行于所述孔设置、垂直于所述孔设置或其任何组合。

11.一种制造旋转阀的球状元件的方法，所述方法包括：

形成具有外侧部分的主体；

形成设置在所述主体内的孔；以及

形成设置在所述主体和所述孔之间的至少一个支架，所述至少一个支架按以下中的一者或多者设置：从所述孔到所述球状元件的外部部分径向地设置、垂直于所述孔设置、平行于所述孔设置，和/或所述至少一个支架由所述主体在所述外部部分和所述孔中的一者或多者处的厚度的变化形成。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，形成所述主体包括使用增材制造技术、铸造技术或烧结技术之一来创建所述主体。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述主体内形成所述孔包括使用增材制造技术、铸造技术或烧结技术中的一者或多者来在所述主体内创建所述孔。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述主体内形成至少一个支架包括使用增材制造技术、铸造技术或烧结技术中的一者或多者来在所述主体内创建所述至少一个支架。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述增材制造技术包括3D打印，包括使用存储在计算机的存储器上并由耦合到所述存储器的处理器来执行的3D软件。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在所述球状元件的所述主体的外部部分中形成槽或凹槽中的一者，所述槽或所述凹槽中的一者用于接收阀杆。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在以下之一的情况下向所述主体的外部部分施加涂层：(1)在对所述球状元件的制造之后；或(2)在使用增材制造技术的制造期间。

18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，形成所述主体、所述孔和所述至少一个支架中的一者或多者包括通过铸造或烧结中的一者或多者来形成所述主体、所述孔和所述至少一个支架中的一者或多者，并且然后通过制造连接所述主体、所述孔和所述至少一个支架中的一者或多者。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述主体和所述支架中的一者或多者可以由片材、机加工棒料或板制成。