CN109578649B - 双金属阀体铸造及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

描述了具有异种材料的环的阀体以及形成该阀体的方法。阀体包括入口、出口和异种材料的环。该方法包括：形成阀芯，拆分阀芯，将异种材料的金属环放置在阀芯的两个部件之间，在阀芯周围铸造阀体，以及将金属环熔合到阀体上。

Description

双金属阀体铸造及其制造方法
技术领域
本公开涉及用于控制阀的阀体，并且更具体地涉及在阀口中熔合有异种材料的环的阀体。
背景技术
在许多控制阀应用中，特别是在涉及严峻使用条件的控制阀应用中，控制阀的内部部件可能经受可导致例如可能的闪蒸、气蚀和颗粒的严峻使用条件，所有这些都可能会导致严重的侵蚀、腐蚀和/或振动。因此，这样的阀通常设置有比阀体本身更耐腐蚀的插刀或其他屏蔽部件。
在构造这种阀部件时，插刀(insert)可使用收缩配合方法附接到阀体部件，或者插刀可以通过机械止动件附接到阀体部件。收缩配合可导致在插刀与基底之间的接合处形成应力诱导区。这种应力诱导区可能会并且有时确实会通过促成插刀中裂缝的形成和/或传播来促成插刀的过早失效。此外，温度变化可能会引起金属固位件膨胀，从而降低插刀的有效性。诸如卡环之类的机械止动件在严峻使用条件期间可变得不可靠。
附图说明
图1是铸造型芯和金属端口环的俯视分解透视图。
图2是图1的铸造型芯和金属端口环的仰视分解透视图。
图3是图1的铸造型芯和金属端口环的侧视横截面视图，顶部和底部型芯部分相连接。
图4是由图1的铸造型芯和金属端口环制成的阀壳体的横截面视图。
图5是图1的金属端口环的第一实施例的横截面视图。
图6是图1的金属端口环的第二实施例的横截面视图。
具体实施方式
尽管以下文本阐述了本发明的一个或多个示例性实施例的详细描述，但是应该理解，本发明的合法范围由本专利结尾处所阐述的权利要求书中的文字限定。因此，以下详细描述仅被解释为示例性的，并未描述本发明的每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使不是不可能的也是不切实际的。使用当前技术或在本专利的申请日之后开发的技术，可以实现许多替代实施例。设想这些替代实施例仍将落入限定本发明的权利要求书的范围内。
现在转到图1-3，描述了一种形成阀体的方法，该阀体中熔合有异种材料的区域。该方法包括形成阀芯10，阀芯10具有通过端口部16连接的入口部12和出口部14。阀芯10在成品阀体中形成孔隙，如以下所描述的。换而言之，阀芯10是实心结构，其防止阀体材料在最终铸造期间进入由阀芯10界定的区域，从而形成贯穿成品阀体的入口、出口和流体通道。在其他实施例中，入口部12和出口部14可以倒转。在一些实施例中，阀芯10可以通过砂型铸造形成。
阀芯10被拆分成第一芯部分或入口部12以及第二芯部分或出口部14，金属端口环或金属环20被放置在入口部12与出口部14之间。阀芯10可沿端口部16的中线22被拆分开，从而形成上端口表面24和下端口表面26。
对准结构30可以形成在入口部12上和出口部14上。更具体地，对准结构30可以形成在上端口表面24上和下端口表面26上。当入口部12和出口部14在铸造阀体之前被重新结合时，对准结构30确保入口部12与出口部14之间适当的对准。在所例示的实施例中，对准结构30包括至少一个柱32和至少一个孔34。更具体地，第一柱32a和第一孔34a被形成在下端口表面26上，并且第二柱32b和第二孔34b被形成在上端口表面24上。
金属环20可以由锻造材料形成，诸如合金6或410SST。在任何情况下，金属环20由与将形成阀体的金属不同的金属形成。金属环20放置在上端口表面24与下端口表面26之间。
此后，入口部12和出口部14与围绕端口部16的金属环20结合在一起，以形成具有金属环20的阀芯10，如图3所示。
阀芯10和金属环20随后被置于铸造模具中，该铸造模具在附图中未被示出，但是在本领域中通常是理解的，并且对铸造模具的说明对于理解本发明而言并不是必须的。如图4所示，铸造模具被填充阀体材料以形成阀体40。在铸造过程期间，金属环20被阀体材料加热，使得通过部分熔化金属环20来使金属环20与阀体材料熔合，从而允许金属环材料与阀体材料熔合。在一些实施例中，阀体材料是碳钢。在用阀体材料填充铸造模具之后，冷却阀体40，并且移除阀芯10，从而使阀体40具有熔合的金属环20。
在一些实施例中，塞座(plug seat)或座42可以被机加工到金属环20中。
阀体12包括通过流体通道58连接的流体入口52和流体出口54。流体入口52通常对应于阀芯10的入口部12的形状。类似地，流体出口54通常对应于阀芯10的出口部14的形状。阀口56形成在流体通道58中，阀口56大致对应于阀芯10的端口部16的形状。
金属环20设置在流体通道58中并与阀体40熔合。在所例示的实施例中，金属环20被熔合在阀口56中。然而，在其他实施例中，金属环20可以被熔合在流体通道58的其他部分中，诸如在阀口56的下方，或在其他位置。
现在转至图5和图6，金属环20可以包括接合结构60，以增强金属环20与阀体40的熔合。在图5的实施例中，接合结构60采用环形架62和壁64的形式。环形架62可以从金属环20的外表面径向突出，并且壁64可以垂直于环形架62定向。
在图6的实施例中，接合结构可以采取锥形带66的形式，该锥形带66相对于金属环20的外表面是成角度、非平行且非垂直的。
虽然在本文中耐腐蚀材料的环已被描述为位于阀体的阀口部分中的金属端口环，但在其他实施例中，耐腐蚀材料的环可使用与本文中描述的那些技术类似的技术被铸造在阀体的其他部分中。
本文所述的阀体和形成阀体的方法实际上适用于任何类型的控制阀。例如，阀体和方法可用于形成用于滑动阀杆阀、截止阀、转动阀、滑动闸阀或任何其他类型的控制阀的阀体。
本文所述的双金属阀体通过以下方式有利地降低了耐腐蚀阀体的成本：即仅在阀体的目标位置使用耐腐蚀材料，而不是用耐腐蚀材料铸出整个阀体。此外，耐腐蚀端口环可由锻造材料制成，锻造材料具有比铸造材料更少的缺陷。结果，形成了相对无缺陷的表面，这可增强对具有径向密封件的插装内件的密封。此外，阀口环可用作座环，因此移除了对分开的座环的需求。最后，将阀口环直接铸造到阀体中相比于将耐腐蚀材料固定到阀体上的其它方法更具成本效益。
尽管出于说明本发明的目的已经示出了某些代表性实施例和细节，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本文公开的方法和装置进行各种改变。

Claims (14)

1.一种形成阀体的方法，所述阀体中熔合有异种材料区域，所述方法包括：
形成阀芯，所述阀芯具有通过端口部连接的入口部和出口部；
将所述阀芯拆分成第一芯部分和第二芯部分；
用锻造材料形成金属环；
将所述金属环放置在所述第一芯部分与所述第二芯部分之间；其中，所述金属环包括接合结构，以增强金属环与阀体的熔合；所述接合结构包括：从金属环的外表面径向突出的环形架，和垂直于所述环形架定向的壁；
将所述第一芯部分和所述第二芯部分联接在一起，以形成具有所述金属环的所述阀芯；
将所述阀芯放置在铸造模具中；
用阀体材料填充所述铸造模具以形成阀体；
在填充所述铸造模具期间，通过部分熔化所述金属环来将所述金属环与所述阀体材料熔合，从而允许所述金属环材料与所述阀体材料熔合；
冷却所述阀体材料；以及
移除所述阀芯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述阀芯拆分成第一芯部分和第二芯部分包括：沿着端口中线拆分所述阀芯。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述金属环放置在所述第一芯部分和所述第二芯部分之间的步骤包括：将所述金属环放置在所述端口部周围。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括在所述第一芯部分和所述第二芯部分上形成对准结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对准结构包括至少一个柱和至少一个孔。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对准结构包括设置在所述第一芯部分上的第一柱和第一孔，以及设置在所述第二芯部分上的第二柱和第二孔。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用阀体材料填充所述铸造模具以形成阀体包括：用碳钢填充所述铸造模具。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将环座机加工到所述金属环中。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀芯通过砂型铸造形成。
10.一种具有异种材料环的阀体，所述阀体包括：
通过流体通道连通的流体入口和流体出口；
设置在所述流体通道中的阀口；以及
在所述流体通道中与所述阀体熔合的异种材料的金属环；
其中，所述金属环为锻造材料形成；所述金属环包括接合结构，以增强金属环与阀体的熔合；所述接合结构包括：从金属环的外表面径向突出的环形架，和垂直于所述环形架定向的壁。
11.根据权利要求10所述的阀体，其特征在于，所述金属环设置在所述阀口中。
12.根据权利要求11所述的阀体，其特征在于，还包括形成在所述金属环中的塞座。
13.根据权利要求10所述的阀体，其特征在于，所述金属环由410SST制成。
14.根据权利要求10所述的阀体，其特征在于，所述阀体由碳钢制成。
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