CN112243478B - 阀组件、阀填料组件以及相关系统和方法 - Google Patents

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Abstract

阀杆填料组件和相关方法可以包括至少一个端部环和至少一个密封环。该至少一个端部环可以包括内部环和外部环。阀包括阀体、阀杆和阀杆填料组件。

Description

阀组件、阀填料组件以及相关系统和方法
优先权声明
本申请要求2018年6月6日提交的美国专利申请序列号16/001,735的“ValveAssemblies,Valve Packing Assemblies and Related Systems and Methods(阀组件、阀填料组件以及相关系统和方法)”的申请日的权益，其公开内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本公开内容的实施方式大体上涉及阀组件、阀填料堆或组件以及相关的系统和方法。本公开内容的一些实施方式涉及具有上升的(例如，线性的)和/或旋转的阀杆的阀或阀组件中的阀填料堆、阀系统以及相关方法。
背景技术
存在许多类型的用于控制沿流体通路的流体流(flow，流动)的阀，诸如止回阀、旋塞阀、球阀、截止阀或球心阀、角阀、蝶阀和闸阀。许多阀例如球阀、球心阀、蝶阀和闸阀包括控制阀元件运动的阀杆。例如，阀杆可以将运动从阀的外部部分(例如，致动器、手柄、曲柄、轮等)传递至阀的内部部分(例如，阀元件诸如球、碟、闸、盘、插塞等)。
在包括阀杆的阀中，通常在阀体与阀杆之间创建密封，以防止流体行进到阀体的流体流部分之外或者使行进到阀体的流体流部分之外的流体最小化。在一些阀中，密封是用填料材料创建的。例如，美国专利4,256,317——其公开内容通过引用全部并入本文——教导了一种包括经压实的石墨材料的阀填料系统。这样的石墨材料可以如美国专利4,394,023中所公开的由螺旋缠绕的石墨带形成，该专利的公开内容通过引用全部并入本文。
填料材料通常被容纳在填料堆中。填料堆可以包括在填料堆的外端部上的填料帽(例如，端部环、导向环等)，该填料帽被配置成将填料材料保持在适当位置。例如，填料帽由美国专利4,256,317和美国专利6,116,573教导，其中每个专利的公开内容通过引用全部并入本文。填料帽可以用于在填料材料上传递压缩力，以维持对阀杆的密封。
发明内容
在一些实施方式中，阀填料组件可以包括第一端部环、第二端部环和至少一个密封环。第一端部环可以包括第一内部环和第一外部环。第一端部环可以被配置成将第一内部环定位成与可移动阀杆相邻并且将第一外部环定位成远离可移动阀杆。第二端部环可以包括第二内部环和第二外部环。第二内部环可以被配置成将第二内部环定位成与可移动阀杆相邻并且将第二外部环定位成远离可移动阀杆。至少一个密封环可以位于第一端部环和第二端部环之间。
在一些实施方式中，阀可以包括阀体、杆和阀杆填料组件。杆可以从阀体延伸。阀杆填料组件可以包括被配置成围绕阀杆形成密封的多个环形环。多个环形环可以包括至少一个金属端部环。至少一个金属端部环可以包括内部环和外部环。多个环形环还可以包括被定位成与至少一个金属端部环的内部环和外部环相邻的至少一个密封环。
在一些实施方式中，阀组件可以包括阀体、阀杆和阀杆填料(packing，填料装置、密封填料)。阀杆可以被连接在阀体和阀元件之间。阀元件可以被配置成改变穿过阀体的流体流。阀杆填料可以包括至少一个密封环和至少一个端部环，该至少一个密封环和至少一个端部环位于被限定在阀体中围绕阀杆的腔体中。该至少一个端部环可以位于该腔体中与至少一个密封环相邻。该至少一个端部环可以被配置成将至少一个密封环至少部分地保持在腔体内。该至少一个端部环可以包括被定位成靠近阀杆的内部环以及被定位在与阀杆轴向间隔开并分离的位置处的外部环。
在一些实施方式中，使用阀组件或阀填料的方法可以包括在阀组件的第一部分(例如阀杆，包括被配置成改变穿过阀体的流体流的阀元件)和阀组件的第二部分(例如，阀体的一部分)之间限定密封，其中阀填料位于被限定在阀体中围绕阀杆的腔体中。限定密封包括：将至少一个密封环维持在腔体中，其中至少一个端部环位于腔体中与至少一个密封环相邻。至少一个端部环包括被定位成靠近阀杆的内部环和被定位在与阀杆轴向间隔开并分离的位置处的外部环。内部环和外部环可以相对于彼此和/或阀杆移动，以保持至少一个密封环。
在一些实施方式中，在阀组件中限定密封的方法包括将阀杆填料的至少一个密封元件(例如，环)设置在围绕阀杆和阀体限定的腔体中，该阀杆耦接至被配置成改变穿过阀体的流体流的阀元件；将阀杆填料的包括内部元件(例如，环)和外部元件(例如，环)的端部元件(例如，环)定位在该腔体中与至少一个密封元件相邻，该定位包括：将内部元件定位成靠近阀杆；以及将外部元件定位在与阀杆轴向间隔开并分离的位置处；以及利用端部元件将至少一个密封元件至少部分地保持在腔体内。
附图说明
尽管说明书以特别地指出并清楚地要求被视为本公开内容的实施方式的权利要求作为结尾，但是当结合附图阅读时，根据本公开内容的示例性实施方式的以下描述，可以较容易地确定本公开内容的实施方式的不同特征和优点，其中：
图1是根据本公开内容的实施方式的阀组件的截面图；
图2是根据本公开内容的实施方式的盖组件的截面图；
图3是根据本公开内容的实施方式的杆填料的截面图的放大图；
图4是根据本公开内容的实施方式的杆填料的一部分的放大截面图；
图5是根据本公开内容的实施方式的端部环的等距视图；
图6是图5中所示的端部环的截面图；
图7是根据本公开内容的实施方式的外部环的等距视图；以及
图8是图7中所示的外部环的截面图。
具体实施方式
本文呈现的图示并不意指任何特定阀组件或其部件的实际视图，而仅仅是用于描述示例性实施方式的理想化表示。附图不一定按比例绘制。图形之间共同的元件可以保持相同的附图标记。
如本文所使用的，关系术语诸如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”等通常是为了清楚和方便理解本公开内容和附图而使用，并且不意指或不依赖于任何特定的偏好、定向或顺序，除非上下文另有明确指示。
如本文所使用的，术语“和/或”意指并包括一个或更多个相关联的所列项的任何组合和全部组合。
如本文所使用的，术语“流体”可以意指并包括任何类型和成分的流体。流体可以采取流体形式、气体形式或它们的组合，并且在一些情况下可以包括一些固体材料。在一些实施方式中，在冷却或加热过程期间，流体可以在液体形式和气体形式之间转换，如本文所描述的。
如本文所使用的，关于给定参数的术语“基本上”或“约”在一定程度上意指并包括：本领域技术人员将理解的是给定参数、特性或条件满足小程度的变化，诸如在可接受的制造公差内。例如，基本上满足的参数可以是至少约90％满足、至少约95％满足、至少约95％满足或者甚至至少约100％满足。
在一些实施方式中，阀和/或阀组件用于涉及高温流体和/或高压流体的系统中。随着系统的工作温度和/或压力增加，在用于包括阀的内部和外部部件之间的接口的阀的密封系统的设计中引入了额外的问题和注意事项。
典型的阀密封系统包括端部环或端部帽，以将阀填料材料维持在适当的位置和/或将压缩力传递至填料材料以维持杆和阀体之间的密封。通常，端部环由碳材料诸如碳纤维形成。在高温系统中，运行温度可能超过1,200°F(648.9℃)，诸如1,300°F(704.4℃)、1,400°F(760.0℃)或1,500°F(815.6℃)。碳纤维中存在的树脂通常会在低得多的温度下损坏，诸如在约400°F(204.4℃)至500°F(260℃)之间。损坏的端部环可能造成灾难性的后果，诸如填料爆裂，这可能导致严重的伤害和/或代价高昂的工厂停工。
一些阀可能会试图通过将密封系统放置成与运行流体相距远距离，以允许本体在温度到达端部环之前使热耗散，来弥补碳纤维端部环的温度限制。这可能导致阀比所需要的大得多和/或复杂。另外，空间限制和/或材料限制可能使密封系统难以或不可能远离材料移动。
图1示出了阀组件100的实施方式的截面图。阀组件100可以包括阀体102、杆104、致动元件106(例如，手柄、曲柄、手轮、电子致动器、气动致动器、液压致动器、其他类型的至少部分自动的致动器等)以及盖组件108。盖组件108可以被配置成在阀体102和杆104之间创建密封。例如，盖组件108可以至少部分地隔离在阀组件100内的流体流，使其不沿着杆104行进到预期流体流容积之外。杆104可以被配置成将运动从位于外部(例如，阀体外部)的致动元件106传递(例如，旋转和/或平移)至位于阀体102内部(例如，阀体102内部)的阀元件109(例如，闸、盘、楔状件、支架、插塞、球、轴、碟等)。如所描绘的，阀体102可以包括在阀组件100的一侧(例如，致动侧)上与盖组件108耦接的阀轭103。
在一些实施方式中，阀体102可以包括盖组件108的一个或更多个部分(例如，阀盖114)。例如，阀盖114可以是阀体102的一部分。应当注意，尽管本文提出的实施方式总体上讨论了可以限定阀体102的一部分(例如，阀盖114)与杆104之间的密封的填料堆，但是在其他实施方式中，填料堆可以限定阀组件的其他部分之间的密封。例如，填料堆可以限定在阀体102的一部分和杆104之间的密封，其中阀体102可以没有阀盖。
图2示出了盖组件108的实施方式的截面图。如所描绘的，盖组件108可以包括填料压盖(gland，栓塞、衬垫)110、填料堆112(例如，杆填料)和阀盖114。阀盖114可以限定一腔体(例如，通道、填塞盒、填料室等)。填料堆112可以被定位(例如，被设置)在腔体内，并被配置成在阀体102的一部分(例如阀盖114)和阀杆104之间形成密封。填料压盖110可以被定位在填料堆112的端部(例如，一侧)上，以将填料堆112固定在腔体中。填料压盖110可以在填料堆112上施加压缩力，从而可以增强由填料堆112创建的密封。例如，填料堆112的至少一部分可以在压缩力的作用下变形以在横向于压缩力的方向上膨胀，从而闭合(例如，减小)可能在填料堆112和杆104之间存在的一个或更多个缺口(例如，间隙、间隔、孔隙)的大小。填料压盖110可以被定位在填料堆112的与工作流体相反的端部上，使得填料压盖110可以提供与由于系统中的流体压力而由工作流体提供的力相反的力，并使填料堆112维持在阀盖114中的腔体内。
在一些实施方式中，填料压盖110可以包括与阀盖114的螺纹接合部，以使由填料压盖110施加在填料堆112上的力(例如，施加到填料压盖110与阀盖114之间的填料堆112的力)可以通过将填料压盖110从阀盖114上旋紧或旋松来增加或减少。在一些实施方式中，可以通过定位在填料压盖110和盖114和/或阀体102(图1)之间的硬件连接件(例如，螺栓、螺钉、螺柱、螺母等)将用于使填料堆112固定在腔体中的力和/或用于增强由填料堆112提供的密封性的力施加到填料堆112上。在一些实施方式中，填料压盖110可以包括第二级构件(例如，夹持臂、填料螺母等)，该第二级构件被配置成在填料压盖110上施加力，使得填料压盖110可以将力转移至填料堆112。
图3示出了填料堆112的实施方式的截面图的放大图。如所描绘的，填料堆112可以包括填料元件和/或材料的若干环(例如，环形环)。如本文所公开的，填料堆112的环可以是环状，诸如环形环；然而，环可以包括其他形状，其他形状包括基本上环形、椭圆形、非环形、多边形等，或者适合于限定阀杆和阀体之间的密封的任何其他形状(例如，适合于围绕或包围阀杆的任何形状)。
在一些实施方式中，填料堆112可以包括一个或更多个端部环116(例如，端部帽、两个相对的端部环)和一个或更多个填料环118(例如，两个填料环118)。端部环116可以位于填料堆112的一端部上。在一些实施方式中，端部环116可以位于填料堆112的与工作流体相反的端部上，使得端部环116可以将填料环118维持在端部环116和工作流体之间。在一些实施方式中，填料堆112可以包括两个端部环116。端部环116可以位于填料堆112的相反端部上，以使填料环118被定位于端部环116之间。
一些实施方式可以包括一个至十个之间的填料环118，诸如一个至五个之间的填料环或二个至三个之间的填料环。填料环118可以由单独的环形环材料形成。填料环118可以由形成为与填料环118的数量对应的线圈的线(例如，绳索、编织纤维、带等)形成。在一些实施方式中，填料环118可以由被注射到由阀盖114限定的腔体中的可注射材料形成。
在一些实施方式中，填料环118可以由能够在高温下运行的柔性材料形成，该柔性材料诸如为石墨、碳、PTFE、玻璃纤维、聚酰亚胺等。在一些实施方式中，填料环118可以由处于编织配置的单一材料形成或者由处于编织配置的材料的混合物形成。一些实施方式可以包括在形成填料环118的材料上和/或在该材料中的润滑材料(例如，石墨涂层、PTFE涂层等)。
如所描绘的，端部环116可以具有环形(例如，环状、圆形、柱形等)形状。端部环116可以限定绕轴线L100的环形开口。端部环116可以与阀杆104同轴，使得端部环116和阀杆共享共同的中心线(例如，纵向轴线L100)。端部环116可以限定轴向尺寸120(例如，高度或深度)和径向尺寸122(例如，宽度或厚度)。在一些实施方式中，尺寸可以被配置成将端部环定位和/或保持在期望的位置和/或定向。例如，尺寸可以被配置成防止端部环116和杆104之间的不必要的接触，以使杆104能够移动(例如，轴向地和/或径向地移动而不被束缚在端部环116上)，和/或提供紧密的间隙以将形成填料环118的填料材料维持在由阀盖114限定的腔体内。
在一些实施方式中，端部环116的轴向尺寸可以是端部环116的径向尺寸的至少1.5倍、两倍(例如，双倍、2倍)、三倍或更大。例如，轴向尺寸120与径向尺寸122之间的比率可以在约1.5:1至约6:1之间，诸如在约2:1至约4:1之间，或者在约2:1至约3:1之间。在一些实施方式中，端部环116可以由刚性材料形成，以将压缩力从填料压盖110传送到填料环118，而不会使端部环116发生实质性变形。
在一些实施方式中，端部环116可以由被配置为在高压和/或高温环境下(例如，在苛性环境下连续服务)运行的金属或金属合金材料形成。例如，端部环116可以由适合于在约1200°F(648.9℃)以上——诸如在约1300°F(704.4℃)以上、在约1,400°F(760℃)以上、在约1,500°F(815.6℃)以上或在1,700°F(926.7℃)以上——的温度处可靠运行而没有实质性故障的金属或金属合金材料形成。在这样的实施方式中，端部环116可以由包括材料诸如例如硅、锰、铬、镍、铌、钼、钽、钴和铁的金属和/或金属合金形成。例如，端部环116可以包括金属或合金，该金属或合金包括218(例如，UNS S21800)、600(例如，600、UNS N06600)、601(例如，/>601、UNS N06601)、625(例如，625、UNS N06625)、718(例如，/>718、UNS N07718)、740H(例如，740H、UNS No.N07740)、800H(例如，/>800H、UNS N08810)、800HT(例如，/>800HT、UNS N08811)或4140(例如，UNS G41400)。
在一些实施方式中，端部环116的金属材料可以是与阀盖114和/或阀体102相同的金属材料(图1)。在一些实施方式中，端部环116可以分别由相同的材料形成。在一些实施方式中，端部环116可以由不同的材料形成。例如，靠近工作流体的端部环116可以由与在填料堆112的相反端部上的端部环116不同的材料形成(例如，其中工作流体可以包括苛性、高温、高压和/或其他潜在损坏的流体)。
在一些实施方式中，端部环116可以包括两个或更多个环(例如，互锁环、互补环等)。互锁环可以包括外部环124和内部环126。如所描绘的，内部环126可以限定搁架128(例如，环形凹口、环形凹部)，该搁架被配置为将外部环124保持在于内部环126、阀盖114和填料环118之间限定的容积中。在一些实施方式中，外部环124可以被配置成在组装时基本上完全地适配在搁架128内。外部环124可以适配在搁架128中，使得外部环124的底部表面和内部环126的底部表面可以是基本上共面的(例如，对准的)。例如，内部环126和外部环124的底部表面可以与填料环118相邻。尽管如所描绘的，内部环126和外部环124被示出为具有基本上平行的表面(例如，基本上平行于或垂直于阀杆104)延伸)，这些表面被定位成在轴向和/或径向方向上彼此相邻(例如，接壤的、限定共同边界的相对的表面)，在其他实施方式中，这样的相邻的相互作用的表面可以包括其他配置。例如，这样的表面可以：以倾斜角度对准(例如，渐缩环的渐缩表面、成角度的表面等)，具有不规则的互补表面(例如，具有突起部和凹部)，具有阶梯状的表面特征和/或其他互补的特征。
在一些实施方式中，内部环126可以被配置成使得内部环126的轴向尺寸120大约是外部环124的轴向高度121的两倍。外部环124可以被配置成使得端部环116的径向尺寸122大约是外部环124的径向宽度123的两倍。在一些实施方式中，外部环124的外部表面147可以与内部环126的外部表面148基本对准。在其他实施方式中，外部环124的外部表面147和内部环126的外部表面148可以不是基本上对准的，使得外部环124的外部表面147和阀盖114之间的间隙与内部环126的外部表面148和阀盖114之间的间隙不同。
图4示出了杆填料(例如，填料堆112)的实施方式的一部分的放大截面图。在一些实施方式中，内部环126和外部环124可以限定在内部环126、外部环124、杆104和阀盖114之间的一个或更多个间隙。在一些实施方式中，一个或更多个间隙，例如以下所讨论的，可以提供沿径向方向定位的孔隙，这些孔隙例如使阀杆104能够径向移动。
内部环126可以限定在内部环126和杆104之间的杆间隙130。杆间隙130可以允许杆相对于端部环116移动(例如径向移位)和/或允许阀组件100(图1)的部件热膨胀。在一些实施方式中，杆间隙130可以被配置成使内部环126能够相对于杆104移动，例如在组装或拆卸期间，响应于杆104的径向移动和/或响应于由填料压盖110施加的压缩力来相对于杆移动。例如，一旦组装好，就可以通过使填料压盖110朝向或远离填料堆112移动一距离来调节填料压盖110以增加或减小填料堆112上的压力，这又可以使端部环116朝向或远离填料环118移动。在一些实施方式中，杆间隙130可以是大小被设置并且被配置成：当填料堆112受到来自填料压盖110的压缩压力或阀体102(图1)内的流体压力时，基本上防止来自填料环118的填料材料被挤出超过端部环116。杆间隙130可以在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.008英寸(0.2032mm)之间，诸如在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.005英寸(0.127mm)之间，或者在约0.002英寸(0.0508mm)至约0.004英寸(0.1016mm)之间。
在一些实施方式中，内部环126可以限定在内部环126和阀盖114之间的外部间隙132。外部间隙132可以被配置成使端部环116和阀盖114之间能够移动，例如，外部间隙132可以允许端部环116在以下情况相对于阀盖114移动：当对填料压盖进行调节时响应于由填料压盖110施加的压缩力、在组装或拆卸期间响应于杆104的径向移动和/或在运行期间。在一些实施方式中，外部间隙132可以被配置为使内部环126、外部环124和/或阀盖114能够膨胀和/或收缩。外部间隙132可以在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.008英寸(0.2032mm)之间，诸如在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.005英寸(0.127mm)之间，或者在约0.002英寸(0.0508mm)至约0.004英寸(0.1016mm)之间。
在一些实施方式中，内部环126和外部环124可以限定在内部环126和外部环124之间的环间隙134。环间隙134可以被配置成使内部环126和外部环124能够膨胀和/或收缩。在一些实施方式中，环间隙134可以被配置成使得在内部环126和外部环124之间的热膨胀率能够不同。在一些实施方式中，环间隙134可以被配置成允许内部环126与外部环124之间的移动，例如，在组装和/或拆卸期间的移动和/或响应于杆104的径向移动的移动。环间隙134可以在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.008英寸(0.2032mm)之间，诸如在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.005英寸(0.127mm)之间，或者在约0.002英寸(0.0508mm)至约0.004英寸(0.1016mm)之间。
在一些实施方式中，外部环124可以限定在外部环124和阀盖114之间的盖间隙136。在一些实施方式中，盖间隙136可以被配置成允许外部环124相对于盖114的移动。例如，盖间隙136可以允许外部环124在以下情况下相对于阀盖114平移：响应于由填料压盖110通过内部环126施加的压力，响应于杆104的径向移动，和/或针对组装或拆卸。在一些实施方式中，盖间隙136可以被配置成使外部环124和阀盖114能够热膨胀和收缩。在一些实施方式中，盖间隙136可以被配置成基本上防止填料环118的填料材料被挤出超过端部环116的外部部分。盖间隙136可以在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.008英寸(0.2032mm)之间，诸如在约0.001英寸(0.0254mm)至约0.005英寸(0.127mm)之间，或者在约0.002英寸(0.0508mm)至约0.004英寸(0.1016mm)之间。
在一些实施方式中，间隙130、132、134和136的组合可以使每个单独的间隙130、132、134和136能够相对较小，同时能够维持盖组件108(图2)和/或阀组件100(图1)(例如，阀杆104)的不同部件之间的膨胀(例如，热膨胀)、收缩和/或移动的灵活性。
在一些实施方式中，内部环126可以包括一个或更多个倒角(例如，圆形，斜面)边缘。倒角边缘可以被配置成增强内部环126与杆104之间的移动(例如，通过减小摩擦力，通过减小内部环126由于杆104的移动而变形的可能性)和/或基本上防止划伤(例如，损坏、蚀刻、雕刻等)杆104。
例如，内部环126的内部表面146可以被定位在杆104附近(例如，直接相邻)。远端内部边缘142(例如，距离杆104和阀元件109之间的连接部较远(图1))和近端内部边缘144(例如，距离杆104和阀元件109之间的连接部较近(图1))可以位于内部环126的内部表面146的相反端部，其中近端内部边缘144与填料环118相邻。在一些实施方式中，远端内部边缘142和近端内部边缘144两者可以在远离杆104的方向上(例如，径向地朝外延伸)被倒角。在一些实施方式中，近端内部边缘144上的倒角和远端内部边缘142上的倒角可以是不同的。例如，内部环126的近端内部边缘144上的倒角可以(例如，在直径、跨度、曲率、弧长、弧曲率等方面)小于或大于远端内部边缘142上的倒角。
在一些实施方式中，外部边缘140可以位于内部环126的外部表面148与远端表面149之间的相交处。在一些实施方式中，外部边缘140可以在远离阀盖114的方向上被倒角。在一些实施方式中，外部边缘140和远端内部边缘142可以各自被倒角。在一些实施方式中，外部边缘140上的倒角可以具有与远端内部边缘142上的倒角不同的配置(例如，大小、形状、曲率、角度等)。在一些实施方式中，外部边缘140和近端内部边缘144可以各自被倒角。在一些实施方式中，外部边缘140、远端内部边缘142和近端内部边缘144可以全部被倒角。在一些实施方式中，外部边缘140、远端内部边缘142和近端内部边缘144上的倒角中的至少一个倒角可以具有不同的配置。
图5和图6示出了内部环126的实施方式。内部环126可以包括环形形状(例如，圆形、环状形状)。内部环126的内部表面146可以限定穿过内部环126的中心的环形通道150(例如，孔、开口、孔隙)。环形通道150可以与杆104互补(图1至图4)。在一些实施方式中，内部环126的外部边缘140、远端内部边缘142和近端内部边缘144可以包括环形倒角表面。在一些实施方式中，内部环126可以包括搁架128和定位表面152。例如，内部环126可以具有由外部表面148限定的第一直径和由定位表面152限定的第二直径。第二直径可以小于第一直径，使得搁架128被限定在第一直径和第二直径相遇的位置。
图7和图8示出了外部环124的实施方式。在一些实施方式中，外部环124可以是环形的。外部环124可以包括保持表面129和内部表面153。外部环124的内部表面153可以限定内部孔隙154(例如，通道、孔、开口)。在一些实施方式中，内部孔隙154可以被配置成与内部环126(图5)的定位表面152(图5)互补。在一些实施方式中，保持表面129可以被配置成抵靠内部环126(图5)的搁架128(图5)搁置。
本公开内容的实施方式可以包括制作和/或使用这样的密封件、填料和阀组件的方法。例如，可以利用本文讨论的填料在阀组件中形成或限定密封。
根据本公开内容的实施方式的阀可以对在高温和/或高压应用中使用的阀提供显著的改进。根据本公开内容的阀可以包括能够在高温应用中靠近工作流体安装的温度弹性盖组件。根据本公开内容的实施方式的填料堆能够在超过1200°F(648.9℃)的温度连续服务。经改进的温度弹性件可以使高温应用中使用的阀能够被构造成具有靠近工作流体的盖组件，而无需该组件的一部分耗散来自工作流体的热。这又可以使在高温和/或高压应用中的阀组件能够较小。阀尺寸的减小可以进一步使得在拥挤的应用中节省空间以及节省材料和成本。
根据本公开内容的实施方式的阀也可以提供用于在高压应用中使用的显著改进。具有紧密间隙的端部环组件可以改善端部环在升高的压力下将填料材料保持在盖组件内的能力。例如，由本公开内容的实施方式实现的紧密间隙可以基本上防止填料材料在升高的压力下挤出超过端部环。如果填料材料挤出超过端部环，这可能会导致阀的灾难性故障。在升高的压力处，灾难性故障有可能造成严重的伤害或者死亡，并且至少会造成设备损坏和设备停机时间。提供紧密间隙可以增加可以安全运行阀的系统压力。
尽管本文已经关于某些示出的实施方式描述了本公开内容，但是本领域普通技术人员将认识到并且意识到本公开内容不限于此。准确地说，可以在不偏离如以下所要求保护的本公开内容的范围——包括其合法等同物——的情况下，对所示出的实施方式进行许多添加、删除和修改。另外，来自一个实施方式的特征可以与另一实施方式的特征组合，同时仍然被包含在发明人所预期的本公开内容的范围内。

Claims (22)

1.一种阀填料组件，包括：
第一端部环，所述第一端部环包括第一内部环和第一外部环，所述第一端部环被配置成：将所述第一内部环定位成与阀的可移动的阀杆相邻，以及将所述第一外部环定位成远离可移动的所述阀杆；
第二端部环，所述第二端部环包括第二内部环和第二外部环，所述第二端部环被配置成：将所述第二内部环定位成与可移动的所述阀杆相邻，以及将所述第二外部环定位成远离可移动的所述阀杆；以及
包括相邻的密封环的密封环堆，所述密封环堆被配置成定位在所述第一端部环和所述第二端部环之间，
其中，所述第一内部环限定出环形的凹部，所述第一内部环限定的所述环形的凹部构造成将所述第一外部环保持在限定于所述第一内部环、阀体、以及包括相邻的密封环的所述密封环堆中的被定位在包括相邻的密封环的所述密封环堆的一个轴向端部处的一个密封环之间的容积部中；以及
其中，所述第二内部环限定出环形的凹部，所述第二内部环限定的所述环形的凹部构造成将所述第二外部环保持在限定于所述第二内部环、所述阀体、以及包括相邻的密封环的所述密封环堆中的被定位在包括相邻的密封环的所述密封环堆的另一个轴向端部处的另一个密封环之间的容积部中。
2.根据权利要求1所述的阀填料组件，其中，所述第一内部环和所述第二内部环中的每个包括限定所述环形的凹部的L形截面，并且其中，所述第一外部环和所述第二外部环被配置成定位在所述环形的凹部中。
3.根据权利要求2所述的阀填料组件，其中，所述第一外部环和所述第二外部环的大小被设置成完全适配在所述环形的凹部中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀填料组件，其中，所述第一内部环和所述第二内部环中的每个的内部径向表面被配置成定位为与可移动的所述阀杆直接相邻，其中，所述第一外部环和所述第二外部环中的每个的内部径向表面被配置成定位为与所述第一内部环或所述第二内部环中的一个的外部径向表面直接相邻并且与可移动的所述阀杆间隔开。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的阀填料组件，其中，所述第一内部环的轴向高度是所述第一外部环的轴向高度的1.5倍至3倍之间。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的阀填料组件，其中，包括相邻的密封环的所述密封环堆包括石墨材料。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的阀填料组件，其中，所述第一内部环和所述第一外部环包括第一金属材料，并且其中，所述第二内部环和所述第二外部环包括第二金属材料。
8.根据权利要求7所述的阀填料组件，其中，所述第一金属材料和所述第二金属材料包括相同的材料。
9.一种阀组件，包括：
阀体；
阀杆，所述阀杆被连接在所述阀体和阀元件之间，所述阀元件被配置成改变穿过所述阀体的流体流；以及
阀杆填料，所述阀杆填料包括：
密封环堆，所述密封环堆被设置在于所述阀体中围绕所述阀杆限定的腔体中；以及
至少一个端部环，所述至少一个端部环位于所述腔体中与所述密封环堆中的至少一个密封环相邻，并且被配置成将所述至少一个密封环至少部分地保持在所述腔体内，所述至少一个端部环包括被定位成靠近所述阀杆的内部环以及被定位在与所述阀杆径向间隔开并分离的位置处的外部环，
其中，所述内部环限定出环形的凹部，所述环形的凹部构造成将所述外部环保持在限定于所述内部环、所述阀体和所述至少一个密封环之间的容积部中，以及
其中，所述至少一个端部环在所述至少一个端部环的内部表面与所述阀杆之间以及在所述内部环与所述外部环之间限定出介于0.0254mm至0.127mm之间的间隙。
10.根据权利要求9所述的阀组件，其中，所述至少一个端部环包括金属材料。
11.根据权利要求10所述的阀组件，其中，所述至少一个端部环的金属材料与所述阀体的金属材料相同。
12.根据权利要求9所述的阀组件，其中，所述内部环被定位成与所述阀杆相邻。
13.根据权利要求9所述的阀组件，其中，所述外部环的整体被定位成关于所述内部环的被配置成定位为与所述阀杆相邻的内部密封部分径向地朝外。
14.根据权利要求9所述的阀组件，其中，所述间隙使所述内部环能够相对于所述阀杆移动。
15.根据权利要求9所述的阀组件，其中，所述间隙使所述阀杆能够径向移动。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的阀组件，其中，所述外部环被定位在所述环形的凹部中、位于与所述阀杆径向间隔开并分离的位置处。
17.根据权利要求9至15中任一项所述的阀组件，其中，所述至少一个端部环包括被配置成在600℃至900℃之间的温度以连续服务运行的金属材料。
18.根据权利要求9至15中任一项所述的阀组件，其中，所述至少一个端部环包括被定位在所述密封环堆的相反轴向侧部上的两个端部环，并且其中，所述两个端部环中的每个端部环的外部环被定位成与所述密封环堆直接相邻。
19.根据权利要求9至15中任一项所述的阀组件，其中，所述阀杆填料包括根据权利要求1至8中任一项所述的阀填料组件。
20.一种在阀组件中限定密封的方法，所述方法包括：
将阀杆填料的包括相邻的两个或更多个密封元件的密封元件堆设置在围绕阀杆和阀体限定的腔体中，所述阀杆耦接至被配置成改变穿过所述阀体的流体流的阀元件；
将所述阀杆填料的包括内部元件和外部元件的端部元件定位在所述腔体中且定位成与包括相邻的两个或更多个密封元件的所述密封元件堆中的至少一个密封元件相邻，所述定位包括：
将所述内部元件定位成靠近所述阀杆；以及
将所述外部元件定位在与所述阀杆径向间隔开并分离的位置处；其中，所述内部元件限定出环形的凹部，所述环形的凹部构造成将所述外部元件保持在限定于所述内部元件、所述阀体和所述至少一个密封元件之间的容积部中；以及
将所述阀杆填料的包括内部元件和外部元件的另一端部元件定位在所述腔体中并且定位成与包括相邻的两个或更多个密封元件的所述密封元件堆中的另一密封元件相邻，所述定位包括：
将所述内部元件定位成靠近所述阀杆；以及
将所述外部元件定位在与所述阀杆径向间隔开并分离的位置处；其中，所述内部元件限定出环形的凹部，所述环形的凹部构造成将所述外部元件保持在限定于所述内部元件、所述阀体和所述另一密封元件之间的容积部中；
利用所述端部元件和所述另一端部元件将所述至少一个密封元件至少部分地保持在所述腔体内。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括使所述内部元件和所述外部元件相对于所述阀杆移动，以保持包括相邻的两个或更多个密封元件的所述密封元件堆。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的方法，还包括使所述至少一个密封元件和所述端部元件形成为环。
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