CN113366250A

CN113366250A - 阀门密封组件

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Publication number: CN113366250A
Application number: CN202080010329.XA
Authority: CN
Inventors: K·H·马修斯三世; K·L·斯维斯古德
Original assignee: Emerson Vulcan Holding LLC
Current assignee: Emerson Vulcan Holding LLC
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-09-07
Also published as: AU2020212558B2; US20200232573A1; KR20210114443A; WO2020154188A1; US11028933B2; AU2020212558A1; KR102575804B1

Abstract

本文提供了用于为阀门提供密封的装置，其可包括具有锚定部分、从锚定部分径向延伸的连接部分以及从连接部分的相对侧延伸的第一和第二密封元件的阀座。第一和第二增能器可以分别布置在连接部分的相对侧上并且可以分别定位在第一和第二密封元件与阀座的锚定部分之间。第一和第二保持器可以分别定位在第一增能器和第二增能器与阀座的锚定部分之间在连接部分的相对侧上。

Description

阀门密封组件

背景技术

阀门设计可在其中采用各种密封组件。密封组件可被配置为当阀门被置于关闭位置时帮助闭塞器(obturator)阻止流过阀门。因此，可能需要增加阀门内密封完整性的密封组件。

发明内容

根据本公开的一些方面，本文提供了一种用于为阀门提供密封的装置。该装置包括具有锚定部分、从锚定部分径向延伸的连接部分以及从连接部分的相对侧延伸的第一和第二密封特征的阀座。分别包括第一和第二增能器(energizer)，其布置在连接部分的相对侧上并且分别定位在阀座的锚定部分与第一和第二密封特征之间。第一和第二保持器分别定位在第一和第二增能器与阀座的锚定部分之间在连接部分的相对侧上。

根据本公开的一些方面，提供了一种用于为阀门提供密封的装置，该装置包括具有锚定部分、从锚定部分径向延伸的连接部分以及从连接部分的相对侧在大致轴向对齐的方向上延伸的第一和第二密封元件的阀座。第一和第二增能器分别布置在连接部分的相对侧上。第一和第二增能器中的每一个还分别定位在第一和第二密封元件与阀座的锚定部分之间，并且相对于彼此大致轴向对准地分别由第一和第二密封元件支撑。

根据本公开的一些方面，提供了一种阀门，其包括限定腔体的阀体。闭塞器布置在阀体内以选择性地阻止流过阀体。阀座具有锚定部分、径向延伸的连接部分和从布置在腔体内的连接部分延伸的密封元件。增能器位于密封元件和阀座的锚定部分之间。保持器定位在增能器和阀座的锚定部分之间，保持器和密封元件均接触腔体的表面。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图图解了本发明的实施例，并且与说明书一起解释本发明的实施例的原理：

图1是根据一些实例的阀门的等距视图；

图2是根据一些实例的具有保持环、密封组件、阀体和阀闭塞器的阀门的分解等距视图；

图3是根据一些实例的密封组件的分解等距视图；

图4是沿平面IV-IV截取的图2的密封组件的剖视图；

图5是沿平面V-V截取的图1的阀门的剖视图；

图6是图5所示区域VI-VI的详细视图；

图7是根据一些实例的具有处于第一位置的闭塞器的阀门的等距视图；

图8是根据一些实例的具有处于第二位置的闭塞器的阀门的等距视图；

图9是根据一些实例的阀门的等距视图；

图10是根据一些实例的沿图9的线X-X截取的剖视图，示出了与闭塞器接合的密封组件；

图11是根据一些实例的阀门的等距视图；

图12是根据一些实例的通过机械加工制造密封组件的方法的流程图；

图13是根据一些实例的通过增材制造来制造密封组件或其部分的方法的流程图；和

图14是沿平面XIV-XIV截取的图7的阀门的替代构造的剖视图。

具体实施方式

呈现以下讨论以使本领域技术人员能够制造和使用本发明的实施例。对所示出的实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本发明的实施例的情况下，本文的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明的实施例不旨在限于所示出的实施例和实例，而是应被赋予与本文所公开的原理和特征相一致的最广范围。将参考附图理解以下详细描述，其中不同附图中的相似元件具有相似的附图标记。不一定按比例绘制的附图描绘了选择的实施例或实例，并且无意于限制本发明的实施例的范围。技术人员将认识到，本文提供的实例具有许多有用的替代方案，并且落入本发明的实施例的范围内。

在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造和部件布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式被实践或执行。同样，应当理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。例如，本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。同样，除非另有说明或限制，否则短语“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”等意在表示A、或B、或C，或A、B和/或C的任何组合，包括与A、B和/或C的单个或多个实例的组合。

如本文所使用的，除非另外指定或限制，否则如参照物理连接所使用的术语“安装”、“连接”、“支撑”、“固定”和“耦接”及其变型被宽泛地使用并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和耦接。此外，除非另外指定或限制，否则“连接”、“附接”或“耦接”不限于物理或机械连接、附接或耦接。

出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及其派生词将大体上涉及如图1中取向的本发明的实施例。然而，应当理解，本发明的一些实施例可以采用各种替代取向，除非明确相反指出。还应当理解，附图中所示出的和以下说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的实例。因此，除非权利要求另有明确说明，否则与本文公开的实例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被视为限制。

类似地，为了本文的描述目的，术语“径向”和“轴向”相对于通过相关阀门或其他特征的流动轴线使用。在这点上，大体沿轴向方向上的公共参考线布置的特征在本文中被描述为“轴向对齐”。

在附图中可以示意性地表示或在本文以其他方式描述根据本发明的方法或执行那些方法的系统的某些操作。除非另有说明或限制，否则在附图中的表示或本文对特定操作以特定顺序进行的描述并不旨在要求以特定顺序执行那些操作。对于本发明的特定实施例合适时，可以以不同的顺序执行在图中表示的或者在本文公开的某些操作。

如上所述，阀门可用于各种工业、商业和其他应用，以调节、引导或以其他方式控制介质(气体、液体、固体或浆液)的流动，例如通过打开、关闭或部分阻塞各种通道。在一些应用中，闭塞器可以布置在多个位置以用于控制介质的流动并且密封组件可以接合或接触闭塞器以进一步抑制在多个位置中的一些位置的流动。例如，为此目的，蝶阀和球阀可包括各种密封组件。

然而，当在位置之间移动闭塞器时，这些阀门中使用的常规密封组件可能具有高扭矩要求以克服密封组件和闭塞器之间的摩擦。此外，当闭塞器处于打开位置时，密封组件的部分可以不与闭塞器接触。任何移动通过阀门的介质(可能具有高流速)都会沿着与闭塞器分离的密封组件通过，并可能导致磨损或任何其他形式的密封退化或改变。

本文提供的阀门或密封组件的实施例可以解决这些和其他问题。例如，阀门或密封组件的一些实例可提供增能的阀座，其能够在与闭塞器分离时(例如，当相关阀门打开时)以最小磨损承受高流速。与传统布置相比，本文公开的增能的密封组件还可减小用于在多个位置之间移动闭塞器的打开扭矩或其他力。在这点上，密封组件可以帮助提供一种更易于操作并且随着时间的推移磨损减少的阀门。此外，在一些实例中，本文所述的密封组件的部分可由具有耐温和/或耐腐蚀性能的材料形成，当与各种弹性密封件相比时，这些材料可提供增加的预期寿命或材料适用性。

本文提供的阀门或密封组件可以针对各种类型和构造的截止阀实施。例如，不同类型或尺寸的蝶阀、不同类型或尺寸的球阀或其他阀门可以实现本文提供的特征。在不同的实例中，取决于相关的阀门类型、阀门尺寸、操作条件(例如，设定压力)或其他因素，密封组件可以从单个方向或从两个相反方向密封。

现在参考图1和图2，阀门10，例如蝶阀12，包括阀体14和闭塞器16，例如盘。闭塞器16可以在包括第一关闭位置和第二打开位置的多个位置之间移动，第一关闭位置的例子在图1中示出，第二打开位置的例子在图8中示出。在所示实例中，第一位置和第二位置相应地可以分别选择性地阻止和允许沿着流动轴线F通过由阀体14限定的腔体18(图2)的流动。阀门10还可以包括轴20，该轴联接到闭塞器16以引起闭塞器16在第一位置和第二位置之间旋转。阀门10可用于控制流体、气体或任何其他介质的流动。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，任何阀门10都可以包括在此提供的特征。

进一步参考图2，阀门10的图示实例包括保持环22、密封组件24、闭塞器16和阀体14。也如下文所讨论的，密封组件24的多种布置可能可供最终用户(或其他)选择使用。在一些实例中，密封组件24可以选择性地保持在保持环22和阀体14之间。附加地或替代地，密封组件24可以与闭塞器16联接或定位在闭塞器16周围，并且可以与闭塞器16一起在第一关闭位置和第二打开位置之间移动。在密封组件24与闭塞器16联接和移动的实例中，密封组件24可包括本文讨论的任何或所有特征。应当理解，在不脱离本文提供的教导的情况下，阀门10可以包括任何数量的密封组件(即，一个或多个)。同样，也如下文所讨论的，可以安装如本文所讨论的密封组件的实例以与多种阀门构造一起使用。

在所示实例中，紧固件26可以将保持环22连接到阀体14。例如，紧固件26可以是螺钉、螺栓、夹具、夹子、任何其他合适的紧固机构或它们的组合。在一些情况下，保持环22限定了多个通孔28，并且阀体14限定了附接空隙30，这些附接空隙被布置成便于将保持环22紧固到阀体14。然而，本文提供的任何部件可以与任何其他部件一体地形成而不必脱离本文提供的教导。此外，在不必脱离本公开的范围的情况下，本文提供的任何部件也可以使用粘合剂或以其他方式彼此耦接。

在一些实例中，密封组件可包括具有一个或多个增能器和一个或多个保持器的阀座，所述保持器被配置为将增能器固定在阀座内。例如，这种布置可用于提供用于有效密封的弹性响应阀座。参考图3和图4所示的例子，例如，密封组件24包括阀座32、一组两个增能器34和一组两个保持器36。也如下文所讨论的，这种配置可以提高密封组件24的密封性和弹性，同时还提供了许多与制造相关的好处。

对于在图4中所示的实例和其他类似定向的实例，径向向内和向外方向分别由图4中的箭头46和48表示。类似地，轴向向内和向外方向分别由图4中的箭头50和52表示。

在一些实例中，包括如图4中特别图示的，阀座32包括锚定部分38、从锚定部分38径向向内延伸的连接部分40、以及作为密封臂轴向远离连接部分40延伸的一个或多个延伸的密封元件42、44。在某些情况下，包括如图4所示的，第一和第二密封元件42、44可以在相反的方向上从连接部分40延伸以辅助双向密封。在一些情况下，阀座32可以被修改为包括以任何可行的方式从连接部分(例如，类似于连接部分40)延伸的单个密封元件(例如，类似于如图所示的延伸的密封元件42)。

在一些实例中，密封组件24可以在与密封元件42的延伸方向相反的方向上自泄放。该功能可能是有用的，例如，在过压的情况下提供泄压，过压可能是由被困在阀座32内的流体或升高到不可接受水平的压力引起，例如可能由于热膨胀。在这方面，例如，密封元件42、44(或其他类似的密封元件)可被配置为由于过度加压而远离锚定部分38弯曲，然后弹性地返回到图示的取向。

在图4所示的例子中，阀座32的连接部分40从锚定部分38沿延伸轴线54径向向内延伸。然而，在一些实例中，连接部分可以以任何线性或非线性方式延伸而不必脱离本公开的范围。阀座32的连接部40可以与阀座32一体形成，如图4所示，或以其他方式耦接到其上，例如在连接部分40的径向向外的端部处。

同样地，在所示实例中，锚定部分38具有第一轴向厚度t1并且连接部分40具有小于第一轴向厚度t1的第二轴向厚度t2。然而，在一些情况下，第一轴向厚度t1可以等于或小于第二轴向厚度t2。

还如上所述，在图4所示的实例中，密封元件42、44从连接部分40的径向向内端部56沿第一和第二相对的轴向方向延伸。此外，为了容纳和保持相应的增能器34，每个相应的密封元件42、44终止于唇缘58。因此，可以限定沟槽66，其由第一密封元件42的径向向外表面、第一密封元件42的唇缘58和阀座32的连接部分40界定。类似地，可以限定沟槽66，其由第二密封元件44的径向向外表面、第二密封元件44的唇缘58和阀座32的连接部分40界定。

在所示实例中，唇缘58朝向阀座32的锚定部分38径向向外延伸。然而，应当理解，唇缘58可以在其他方向上延伸而不必脱离本文提供的教导。相应地，在一些实例中，沟槽可能不一定由唇部的内表面或其他结构限定。

在一些实例中，密封组件的径向向外轮廓可以被配置为提供与密封元件的适当可靠和弹性的密封接合。进一步参考图4，例如，第一密封元件42限定径向向内延伸第一距离d₁的第一突出部60，并且第二密封元件44限定径向向内延伸第二较小距离d₂的第二突出部62。在其他实例中，第一和第二突出部60、62可以以任何方式改变尺寸或具有相同的尺寸而不必脱离本公开的范围。

也如图4中的实例所示，第一密封元件42限定在第一密封元件42的第一突出部60和唇缘58之间延伸的第一倒角表面64。同样，第二密封元件44限定了第二突出部62延伸到唇缘58的表面68。阀座32的径向向内表面70在第一和第二突出部60、62之间并径向向外延伸。在某些情况下，图4中所示的示例构造可以提供相关阀门的相对低扭矩的致动。例如，因为一个或多个突出部60、62可以接触闭塞器16(见图1)，而不是接触阀座32的整个径向向内表面，或者可能地其中心部分，因此在不同位置之间旋转闭塞器16所需的扭矩量与一些传统的密封组件相比可以减小。也如下文所讨论的，在突出部60、62的轴向内侧以及在突出部60、62和连接部分40之间的厚度减小的弯曲部分96(见图6)的位置也可以在这方面有所帮助。

在一些实例中，阀座32或其各个部分可由金属材料、聚合材料、弹性材料或其组合形成。例如，包括第一和第二密封元件42、44的阀座32可由至少部分包含聚四氟乙烯(PTFE)或另一种聚合材料例如热固性塑料或热塑性塑料的材料形成。例如，聚合材料可以包括高分子量聚乙烯、聚氨酯、聚醚醚酮或任何其他可行的材料。作为另一实例，包括第一和第二密封元件42、44的阀座32可具有40至80洛氏硬度之间的硬度、50至70洛氏硬度之间的硬度或50至60洛氏硬度之间的硬度。例如，这种构造可以允许阀座32适当耐用，同时还保持足够的柔性以在阀门10的操作期间接合和脱离闭塞器16。

在一些情况下，根据本发明的阀座可由具有特定硬度的材料形成，这种硬度使得注射成型工艺不切实际或无法使用。在这种情况下，可以提供阀座的预处理形式并且阀座的附加机加工可以通过减材制造进行。例如，可以使用铣削或其他机加工在阀座中形成腔体，在该腔体中可以保持增能器和保持器。

相对于阀座32，例如，可以使用铣削或其他机加工来形成一个或多个阀座腔体94，这些阀座腔体沿着一个相应的轴向侧开口并且分别由第一和第二密封元件42、44，连接部分40和锚定部分38进一步限定。第一和第二增能器34以及第一和第二保持器36然后可以被接收和保持在阀座腔体94内。在一些实例中，例如图6中所示，当安装阀座32以便操作时，阀座腔体94可进一步分别由阀体14的表面和保持圈22的表面界定。

在一些实例中，保持器(例如，保持器36)的使用对于通过减材制造形成的阀座特别有用。例如，已知机床的尺寸和操作空间可能要求要形成的腔体(例如，阀座腔体94)比可能适合单独保持增能器的尺寸稍大。因此，使用传统设计，在相关阀门的操作过程中阀座上的力可能趋向于将增能器移出它们在阀座内的适当位置。在这方面，例如，保持器可以填充阀座腔体的允许减材制造可能需要的空间，以帮助防止相关联的增能器被推出阀座腔体。

返回参考图4，在所示实例中，第一和第二增能器34分别位于沟槽66内，在阀座腔体94内。特别地，增能器34位于连接部分40的相对侧上，分别位于第一和第二密封元件42、44与阀座32的锚定部分38之间。

在具有多个增能器的不同实例中，增能器可以以不同的方式相对于彼此定向，包括轴向对齐(例如，如图4中)或以其他方式。例如，在图4所示的例子中，第一和第二增能器34的径向外端布置在距锚定部分38的径向向外表面72基本上共同的径向距离处，使得增能器34沿垂直于连接部分40的延伸轴线54的平面轴向对齐。在这点上，在所示实例中，至少沿着相应的沟槽66的第一和第二密封元件42、44也以大致轴向对齐的取向定位。在其他实例中，其他构造是可能的。此外，还如上所述，一些实例可以仅包括单个密封元件(例如，类似于延伸的密封元件42)。因此，在一些实例中，可以仅使用单个增能器。

在一些实例中，诸如第一和第二增能器34的增能器可以被配置为弹簧、线、O形环或能够弹性变形或其他势能存储的任何其他装置。在使用弹簧的例子中，弹簧可以被配置为压缩螺旋弹簧。然而，增能器34(或其他)中的一个或两个可以附加地或替代地被配置为薄壁箍簧，机加工弹簧，斜螺旋弹簧，环状螺旋弹簧，调节具有适当材料、横截面直径和壁厚的盘绕管件，或任何其他类型的弹簧，而不背离本文提供的教导。在这点上，例如，每个增能器34，如图4所示的，可以沿着相应的增能器压缩轴线74(或以其他方式)被压缩，并且可以弹性回复。在一些实例中，增能器压缩轴线74可以垂直于螺旋的缠绕轴线76。

在一些实例中，也如上所述，保持器可被配置为帮助将增能器保持在特定阀座内，包括当阀座已被相关闭塞器压缩时。例如，进一步参考图3和4，第一和第二保持器36分别位于第一和第二增能器34与阀座32的锚定部分38之间在连接部分40的相对侧上。如此布置，保持器36可以相应地帮助将增能器34保持在阀座腔体94内的预定位置(见图4)。在一些情况下，预定位置可以对应于位于相应沟槽66内的每个增能器34(见图4)，使得增能器34部分地被第一和第二密封元件42、44围绕以及唇部58与保持器36配合以帮助适当地保持增能器34。在一些实例中，保持器可以跨越增能器和阀座的相对部分(例如，锚定部分)之间的距离以机械地阻止增能器移动出期望的取向。例如，如图4所示，每个保持器36的第一端部78靠近并接触相应的一个增能器34。此外，每个保持器36的第二端部80在相应的阀座腔体94内靠近并接触锚定部分38的相应径向向内表面。

在一些实例中，保持器可以与增能器的一侧或多侧径向重叠以进一步帮助将增能器保持在适当的取向。例如，如图4所示，第一和第二保持器36中的每一个径向向内延伸以分别在第一和第二增能器34的每一个的两个轴向相对侧上与第一和第二增能器34径向重叠。因此，例如，保持器36不仅可以大体上阻止增能器34的径向运动，而且还可以机械地阻止增能器34的轴向运动，例如可能由阀门10的某些操作引起的(参见例如图5)。在一些情况下，增能器可以更完全地布置在保持器内，或者可以与其一体形成。在一些情况下，保持器可以仅在增能器的一个轴向侧上与增能器径向重叠。

在一些实例中，保持器可包括接合阀座上的对应特征的保持特征。仍然参考图4，例如，保持器36包括分别沿第一和第二保持器36的端部80限定的保持特征82。特别地，在所示实例中，保持特征82被配置为从保持器36的主体突出以与由阀座32限定的对应的第一和第二凹入保持结构84相互作用。同样在所示实例中，阀座32的保持结构84与锚定部分38的径向向内表面一体地形成。然而，在一些实例中，阀座32的其他部分可以包括保持结构。此外，在一些实例中，保持结构可以与阀座32一体形成或稍后附接到其上，而不必脱离本公开的范围。例如，保持器可以形成为柔性地附接到阀座(例如，一体地形成在其锚定部分处)，以便枢转出和进入阀座的腔体以分别接纳和保持相应的增能器。

在一些情况下，在组装期间，增能器34可布置在阀座32内，然后保持器36可通过保持特征82和保持结构84的相互作用而“咬合”到位，这可确保组件的正确定向。因此，在一些实例中，第一或第二保持器36的径向向外表面可限定凸面，而第一或第二保持器36的径向向内表面可限定凹面。在其他实例中，其他对应的(例如，互补的)几何形状是可能的。类似地，在一些实施例中，增能器、保持器或其他特征可以使用其他技术适当地固定，例如螺纹、焊接、胶合、型锻等。

在一些实例中，保持器可以由比阀座更硬的材料形成，这可以帮助保持器将相关增能器牢固地保持在阀座内。例如，相对于图5中所示的实例，密封元件42、44中的任一个或两者可以由第一材料形成并且保持器36中的任一个或两者可以由第二、更硬的材料形成，如通过洛氏硬度测试方法或通过本领域已知的任何其他硬度测试方法测量的。例如，阀座32或密封元件42、44可以由聚四氟乙烯(PTFE)或类似材料形成，而保持器36由包含增强四氟乙烯(RTFE)或其他合适的坚固的和耐磨的材料的材料形成，其可适应高压和高温应用。在一些实例中，该布置还可有助于增能器对由闭塞器施加的力(例如，当阀门关闭时)的响应中的适当弹性。在一些实例中，保持器可由其他材料形成，包括金属、玻璃、陶瓷、碳纤维、橡胶等。在一些实例中，阀座可以保持在由阀体或阀门的其他结构形成的空隙内。参考图5和6，例如，阀座32的锚定部分38可布置在阀门10组装时由阀体14和保持环22限定的空隙86(见图6)内。在一些情况下，空隙86可以通过将阀体14联接到保持环22而形成。在其他情况下，可以以其他方式形成类似的空隙。

也可以提供其他结构以帮助将阀座固定到位。例如，在图示的实施例中，阀体14和保持环22进一步限定了通道88，并且锚定部分38的轴向向外的表面90可以与通道88一起定位。

在一些实例中，锚定部分38在通道88内的定位可以帮助将阀座32保持在空隙86内。在一些实施方式中，阀体14或保持环22可包括一个或多个脊部92，该脊部接触阀座32的锚定部分38，从而有助于将阀座32的锚定部分38设置和保持在预定位置。在这点上，例如，通道88也被分成多个子通道，由各种脊部92分开，锚定部分38上的相应突出部可以延伸到这些子通道中。

在一些实例中，密封件的唇缘可被配置为与阀体的一部分或保持环的一部分重叠。例如，如图6所示，第一和第二密封元件42、44的唇缘58的自由端轴向向外延伸到第一和第二突出部60、62。此外，唇缘58的自由端也径向向外延伸，以在空隙86的径向向内边缘处与阀体14和保持环22径向重叠，从而完全封闭阀座腔体94。在一些实例中，阀座上的特征可能不会类似地接合阀体或保持环，使得对应的阀座腔体94可以保持部分打开。例如，在一些实施例中，密封元件上的唇缘可能不必延伸以与由阀体或保持环限定的空隙的径向向内边缘重叠。

如上所述，在一些实例中，包括在安装阀座的唇缘(例如唇缘58)后相关阀座腔体完全闭合的构造中，可以被构造为具有足够的弹性柔性以释放过压。仍然参考图6，例如，在一些情况下，阀座腔体94内的压力可以不同于阀体腔体18内的压力。通过唇部58中的一个或两个的适当构造，压力的变化可以导致第一或第二密封元件42、44的唇部58在相关弯曲部分96处径向向内弯曲(例如，旋转)，从而有助于平衡相关阀座腔体94和阀体腔体18之间的压力(参见例如图2)。在这种情况下，密封元件42、44的唇缘58然后可以基本上且有弹性地返回到其原始位置(例如，保持环22的径向向内表面98或阀体14的圆周表面100的径向向外)。在这方面，例如，可以仔细选择弯曲部分96相对于阀座32的其他部分的厚度，包括呈现比例如突出部60、62的冠部104更薄的层面。厚度的适当平衡也可能是有益的，例如，以获得对闭塞器16的适当响应。例如，通过适当变薄的弯曲部分96，密封元件42、44可以被配置为在闭塞器16旋转关闭时响应于与闭塞器16的接触而适当地弯曲。

在一些实例中，增能器压缩轴线可以与由闭塞器(例如，蝶形盘或球阀的球)和阀座之间的接合的力方向限定的接合压缩轴线成角度地或以其他方式偏移。进一步参考图6，例如，增能器压缩轴线74基本上平行于阀座32的连接部分40的延伸轴线54。此外，增能器压缩轴线74从密封元件接合轴线102轴向和有角度地偏移，该密封元件接合轴线由闭塞器16与第一和第二突出部60、62中的每一个的冠部104之间的接触限定(见图4)并且从冠部104指向闭塞器16的预定位置(例如，中心部分)。如本文所用，第一或第二突出部60、62的冠部104可限定为每个相应突出部60、62的径向向内延伸最远的部分。在一些情况下，当闭塞器16从第一位置到第二位置与一个或多个密封元件42、44接触时，冠部104可以被压缩，第一位置根据一些实例在图4中示出，第二位置根据一些实例在图6中示出。在一些实例中，接合轴线102可以垂直于闭塞器16的表面(例如，从闭塞器16的中心点径向延伸)。

在不同的实例中，增能器的压缩轴线以及由闭塞器与阀座的接合所限定的压缩轴线可以在特定位置相交。例如，在一些实例中，这些轴线可以在闭塞器内或阀座内的位置处相交。在具有多个增能器和对应的阀座突出部的一些实例中，一个增能器和相应的阀座突出部的轴线可以在与另一增能器和相应的阀座部分的轴线不同的相对位置处相交(例如，在闭塞器内相比于在阀座内)。

在图4和图6所示的例子中，第一和第二突出部60、62(见图4)的冠部104被定位在增能器压缩轴线74的轴向外侧并且基本上可被闭塞器16压缩。因此，例如，每个增能器压缩轴线74最初可以在相应的位置(未示出)处与对应的密封元件接合轴线102相交，该相应的位置在第一和第二突出部60、62的径向向内或径向对齐。然而，随着冠部104被进一步压缩，接合轴线102中的一个或两个可相对于阀座32移动。因此，例如，在阀座32被闭塞器16完全接合的情况下，接合轴线102中的每一个可以在阀座32的内部和增能器34的径向外部(例如在图6中的交叉点I处)与各自的压缩轴线74相交。

压缩轴线和接合轴线的相对对齐，例如上面所讨论的，可以具有多种益处。例如，当阀座32沿压缩轴线74被压缩时，在增能器34上产生的力除了沿轴线74压缩增能器34之外，还趋向于朝向而不是远离连接部分40推动增能器34。因此，与传统布置相比，阀座32的压缩可导致推动增能器34离开位置或甚至离开腔体94的趋势更小。还如上所述，可以通过保持器36的位置和构造来进一步增强构造的这种保持方面。

参考图6-8，当闭塞器16在如图6和7所示的第一关闭位置和如图8所示的第二打开位置之间移动时，每个密封元件42、44还可以在布置在连接部分40和每个相应密封元件42、44的唇缘58之间的相应密封元件弯曲部分96处弯曲(例如，旋转)。例如，这可以允许闭塞器16被允许进入或脱离与阀座32的密封接触而无需过大的扭矩。此外，在这方面，增能器34连同保持器36和阀座32通常可以为密封元件42、44提供支撑，以确保阀门的适当密封。值得注意，并且与用于旋转轴的密封件相反，在闭塞器16在所述第一和第二位置之间移动期间，密封元件42、44的至少部分(例如，基本上全部)与闭塞器16接触和脱离接触。

在一些情况下，在第一位置和第二位置之间移动闭塞器16的多个循环之后，阀座32或其部分，例如密封元件42、44，可能充分磨损以致更换可能是适当的。在一些情况下，增能器34或保持器36的可移除方面(在所示实例中每个都可以与阀座32分离)可以允许这些部件与替换阀座32一起重复使用。

参考图9和10，在一些实例中，阀座的第一密封元件可以从阀座的第二密封元件径向偏移。例如，尤其如图10所示，所示实施例的第一密封元件42的径向最外部分可以布置成比第二密封元件44的径向最外部分在径向上离锚定部分38更远。类似地，与用于增能器34在第二密封元件44的沟槽内的座相比，用于增能器34在第一密封元件42的沟槽内的就座位置可以被布置为距锚定部分38更远。实际上，在所示的实施例中，第一密封元件42内的供能器34的座也布置成比第二密封元件44的径向最外部分离锚定部分38更远。这些和其他偏移取向可以有助于配合闭塞器16的特定构造的某些曲率或其他几何形状或闭塞器16的各种可能的运动模式。

在图9和10所示的实例中，布置在第二密封元件44上游的第一密封元件42在第二密封元件44的径向外侧。然而，应当理解，在一些实施方式中，第二密封元件44可以在第一密封元件42的径向外侧而不必脱离本公开的范围。

在一些实施方式中，第一或第二保持器36可被布置在相应的第一和/或第二密封元件42、44的唇缘58的轴向外侧，使得第一或第二密封元件42、44的宽度w_f可小于保持器36的宽度w_r。然而，应当理解，在其他实例中，第一或第二密封元件42、44的宽度w_f可以大于或基本等于保持器36的宽度w_r而不脱离本公开的范围。

在一些实例中，如图10所示，阀座32的锚定部分38可以从第一和第二保持器36中的至少一个或第一和第二密封元件42、44中的至少一个轴向向外延伸。类似地，在一些实例中，第一或第二保持器36的至少一部分可布置在第一或第二密封元件42、44的轴向外侧或阀座32的一部分的径向外侧。在一些实例中，保持器可包括延伸的唇缘，例如与图10中的密封元件44对齐的保持器36上的唇缘36a。例如，唇缘36a可以从密封元件44的唇缘58轴向向外延伸并与密封元件44的唇缘58径向重叠，这对于进一步保持增能器34同时仍然允许对过压事件进行适当响应可能是有用的。

参考图11，在一些实例中，阀门10可以被配置为球阀106。在图示的实例中，闭塞器16形成为大致球形的形状，其限定穿过其一部分布置的导管108。从闭塞器16向外延伸的控制轴20可被配置为使闭塞器16在第一关闭位置和第二打开位置之间移动。阀门10的阀体14可以围绕闭塞器16布置并且可以限定入口110和出口112。

为了帮助密封阀门10，密封组件24的示例构造可以围绕阀体14周向布置在入口110和出口112与闭塞器16之间的位置，或以其他方式布置在阀门10内。如本文所提供的，密封组件24可包括类似于图4中所示的阀座32的实例，具有密封元件42、44的实例、布置在密封元件42、44的径向外侧的增能器34的实例以及在增能器34的与密封元件42、44相对的一侧上的保持器36的实例。在一些情况下，如上类似讨论，当闭塞器16在第一位置和第二位置之间移动时，密封组件24可以在一些周向位置与闭塞器16接触或以其他方式接合并且在其他周向部分与闭塞器16分离。在一些实例中，也如上所述，其他构造是可能的，包括仅具有单个密封元件、增能器和保持器的构造，或具有与图11(或其他图)的实例中所示稍微不同构造的保持器、增能器、密封元件或其他特征的构造。

还如上所述，本文公开的密封组件的一些实例可以使用减材制造形成。参考图12，根据一些实例，制造密封组件24的方法114包括通过减材加工形成阀座32，减材加工可用于使用切削工具形成任何形状。在所示的实例中，该方法开始于步骤116，其中初始制造过程可以通过任何可行的过程形成预处理的阀座32，包括但不限于挤出和模制过程。接下来，在步骤118，切削工具从阀座32的一个或多个部分去除材料以在阀座32的锚定部分38与密封元件42、44之间形成阀座腔体94。在步骤120，增能器34被定位在腔体内。在步骤122，保持器36定位在增能器34和阀座32的锚定部分38之间。例如，如本文所提供的，保持器36可以包括保持器特征(例如，类似于保持器特征82)并且锚定部分38可以包括彼此相互作用的保持结构(例如，类似于保持结构84)以帮助确保保持器36在阀座32内的正确定向。最后，在步骤124，组装好的密封组件24被布置在阀体14内。

比较而言，在一些实例中，可以使用增材制造工艺。例如，参考图13，可使用增材制造工艺126来形成密封组件24的一个或多个部件。例如，可以在步骤128通过以层对层的方式沉积连续的液体层、粉末层、片材层或其他层来形成阀座32的一部分或全部。在这点上，增材制造(例如，在步骤128)可以包括任何可行的制造工艺，包括但不限于，3维印刷、快速成型(RP)、直接数字制造(DDM)、分层制造、增材制造等等。在一些情况下，增材制造可用于形成阀座32的第一部分，例如密封元件42、44。接下来，在步骤130，增能器34可以定位在密封元件42、44上。在步骤132，保持器36可以靠近增能器34定位和/或与阀座32的其他部分一体形成。最后，在步骤134，可以形成阀座32的剩余部分。

在一些实例中，方法114和过程126的步骤可以以与上面呈现的和在图12和图13中图示的顺序不同的顺序来执行，包括同时执行一个或多个步骤。例如，在一些方法中，将保持器定位在阀座内的步骤122可以在将增能器定位在阀座内的步骤120之前或同时实施。类似地，在一些方法中，保持器和增能器可以组装在一起，然后同时定位在阀座内。作为另一个实例，在增材制造期间，可以在将保持器定位在阀座内的同时或之后将增能器定位在阀座内，或者可以在定位增能器和将保持器定位在阀座内的步骤之间形成阀座的部分。此外，在某些情况下，使用增材制造可能只允许使用增能器，而不允许使用单独的保持器(反之亦然)。同样，在某些情况下，增材制造可以允许增能器与阀座或保持器一体成型。

在一些实例中，本公开的密封件可以被配置用于泄漏检测并且因此可以包括能够检测密封件的一个或多个密封元件的故障的泄漏检测单元。例如，如图14的实施例所示，阀座32限定了从阀座32的径向向外部分延伸到径向向内部分的端口136。在所示的实施例中，端口136在第一和第二密封元件42、44之间延伸穿过锚定部分38和连接部分40。在其他实例中，端口136可以在各种其他方向上延伸或穿过阀座32的各个其他部分，以将阀座32的一部分的径向内部空间流体连接到阀座32的径向外部区域。

进一步参考图14，总体上以138示出的泄漏检测单元与端口136可操作地联接并且可以至少部分地设置在由阀体14和保持环22限定的空隙86内。泄漏检测单元138可以被置于：关闭位置，结果是基本上禁止沿箭头B的方向流过端口136的材料逃逸通过泄漏检测单元138，和打开位置，结果是端口136中的任何流体可以经由合适的排放口通过泄漏检测单元138排放。

在端口136设置为穿过阀座32的实例中，当闭塞器16被放置在关闭位置并且泄漏通过端口136发生并进入泄漏检测单元138时，可以在阀门10内检测到泄漏。考虑泄漏检测单元138可以是例如介质浓度检测器或具有质谱仪的嗅探系统。泄漏检测单元138也可以是热微泄漏传感器，其可操作以根据质量与时间的关系测量通过端口136的泄漏流水平，或任何其他能够检测泄漏检测单元138中的流体的装置。

在一些配置中，进入开口140设置在泄漏检测单元138的与端口136相对的一侧上。进入开口140可以提供对泄漏检测单元138的进入并且允许流体运动通过，这可以形成排放阀。在一些实施例中，泄漏检测单元138可以与诸如分布式控制系统(DCS)或中央处理单元(CPU)之类的可编程逻辑单元142可操作地耦合。逻辑单元142通过接线连接144与泄漏检测单元138电连通。接线连接144允许由泄漏检测单元138产生的传感器读数有效地传输到逻辑单元142。逻辑单元142可以被配置为将泄漏检测单元138产生的泄漏值与最初编程到逻辑单元142中并存储在其内的设定参考值进行比较。当产生的泄漏值大于参考值时，可以产生通知。

在一些实例中，泄漏检测单元138还可用于同时将粘合剂或清洁溶液注入端口136。可以是诸如硅树脂的材料的粘合剂可以与阀座32的各个部分结合以密封或帮助防止密封组件24的进一步泄漏。清洁溶液可以通过端口136注入以清洁密封组件24的各个部分。类似地，在一些配置中，端口136可用于注入润滑剂或其他组分。

上面讨论的实例提出了阀座，该阀座被配置为通过密封元件固定到阀体，该密封元件被布置为接合(并密封)相关的闭塞器。因此，以上讨论可涉及径向向内延伸以形成与闭塞器的密封的阀座。在一些实施例中，与上述那些相似的阀座可替代地固定到闭塞器，使得阀座随着闭塞器移动以选择性地接合(并密封)相关阀体。因此，将认识到，在一些实施例中可以颠倒某些部件的相对径向取向的上述讨论。

因此，本公开的实施例可以提供优于传统设计的若干优点。例如，本文提供的密封组件的使用可以容易地适应压力、温度、耐腐蚀性或其他要求，以产生总体上更坚固的阀门。此外，本文公开的密封组件可以在单个方向或多个方向上密封阀体和闭塞器之间的空间。可以接触闭塞器的密封元件的最小化表面积，或某些实例的其他方面，也可以减少在关闭位置和打开位置之间移动闭塞器所需的扭矩。此外，在某些情况下，阀座可由金属材料制成，与目前在截止阀中使用的各种聚合物和弹性密封件相比，该金属材料具有耐腐蚀性能以提供已知的预期寿命和材料适用性。密封组件的部分可通过减材或增材制造形成，以进一步提高组装的密封组件的质量。本文提供的密封组件可提供本文所述的任何益处，同时与目前可用的各种密封组件相比以降低的成本制造，或者由于密封组件的各种部件的耐用性或可重复使用性增加而在阀门的使用寿命期间成本更低。

提供对所公开的实施例的前面描述以使本领域的任何技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其他实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施例，而是应被赋予与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims

1.一种用于为阀门提供密封的装置，所述装置包括：

阀座，其具有锚定部分、从所述锚定部分径向延伸的连接部分以及从所述连接部分的相对侧延伸的第一密封元件和第二密封元件；

第一增能器和第二增能器，其分别布置在所述连接部分的相对侧上并且分别定位在所述阀座的所述锚定部分与第一密封元件和第二密封元件之间；和

第一保持器和第二保持器，其分别定位在所述阀座的所述锚定部分与第一增能器和第二增能器之间，分别在所述连接部分的相对侧上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一保持器和第二保持器中的至少一个延伸以在对应的第一增能器和第二增能器的两个相对侧上径向重叠其对应的第一增能器或第二增能器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述阀座布置在闭塞器的大体径向外侧，并且所述闭塞器被配置为选择性地接合所述阀座以阻止流过所述阀门，其中所述连接部分限定延伸轴线，以及第一增能器和第二增能器中的至少一个被配置为当所述闭塞器接合所述阀座时沿着大致平行于所述连接部分的所述延伸轴线的增能器压缩轴线被压缩。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括：

第一突出部，其由第一密封元件限定并从其径向延伸；和

第二突出部，其由第二密封元件限定并且从其径向延伸，其中第一增能器和第二增能器限定各自的第一接合轴线和第二接合轴线，并且第一突出部和第二突出部中的每一个的冠部定位在各自的第一接合轴线或第二接合轴线的轴向外侧。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括：

第一突出保持特征和第二突出保持特征，其分别由第一保持器和第二保持器沿其径向端部限定并且构造成分别与由所述阀座限定的对应的第一保持结构和第二保持结构相互作用。

6.根据权利要求1所述的装置，其中在所述第一密封元件、所述连接部分和所述阀座的所述锚定部分之间限定有第一阀座腔体，并且在所述第二密封元件、所述连接部分和所述阀座的所述锚定部分之间限定有第二阀座腔体，第一增能器和第二增能器以及第一保持器和第二保持器分别布置在第一阀座腔体和第二阀座腔体内。

7.根据权利要求1所述的装置，其中第一密封元件限定径向延伸第一距离的第一突出部和第二密封元件限定径向延伸第二较小距离的第二突出部，并且进一步，其中第一密封元件和第二密封元件中的每一个限定第一突出部和第二突出部的轴向向外的唇缘，该唇缘被配置为与阀体中的空隙的边缘径向重叠。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一密封元件由第一材料形成并且所述第一保持器由不同的第二材料形成。

9.根据权利要求1所述的装置，其中第一密封元件在距所述阀座的所述锚定部分的第一径向距离处支撑第一增能器，并且第二密封元件在距所述阀座的所述锚定部分的第二径向距离处支撑第二增能器，所述第二径向距离基本上等于第一径向距离。

10.一种用于为阀门提供密封的装置，所述装置包括：

阀座，其具有锚定部分、从所述锚定部分径向延伸的连接部分以及从所述连接部分的相对侧以大致轴向对齐的取向延伸的第一密封元件和第二密封元件；和

第一增能器和第二增能器，其分别布置在所述连接部分的相对侧上，第一增能器和第二增能器中的每一个分别定位在第一密封元件和第二密封元件与所述阀座的所述锚定部分之间并且相对于彼此大致轴向对齐地被支撑。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括：

第一保持器和第二保持器，其分别定位在第一增能器和第二增能器与所述阀座的所述锚定部分之间在所述连接部分的相对侧。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述第一保持器的径向向内或向外表面中的一个限定凸面，并且所述第一保持器的径向向内或向外表面中的另一个限定凹面。

13.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一密封元件和第二密封元件由聚合材料形成。

14.根据权利要求10所述的装置，其中所述连接部分限定延伸轴线，并且所述第一增能器沿着基本上平行于所述延伸轴线的接合轴线被压缩。

15.一种阀门，其包括：

限定腔体的阀体；

闭塞器，其布置在所述阀体内以选择性地阻止流过所述阀体；

阀座，其具有布置在所述腔体内的锚定部分、径向延伸的连接部分和从所述连接部分延伸的第一密封元件；

第一增能器，其定位在第一密封元件和所述阀座的所述锚定部分之间；和

第一保持器，其定位在第一增能器和所述阀座的所述锚定部分之间，第一保持器和第一密封元件均接触所述腔体的表面。

16.根据权利要求15所述的阀门，其中所述闭塞器在第一位置与所述第一密封元件接触并且在第二位置至少部分地与所述阀座分离。

17.根据权利要求15所述的阀门，还包括：

第二密封元件，其在与第一密封元件相对的方向上延伸；

第二增能器，其布置在第二密封元件和所述锚定部分之间；和

第二保持器，其布置在第二增能器和所述阀座的所述锚定部分之间。

18.根据权利要求17所述的阀门，其中第一增能器和第二增能器布置成距所述阀座的所述锚定部分基本上共同的径向距离。

19.根据权利要求17所述的阀门，其中所述第一密封元件限定径向延伸并进入至少部分地由所述阀体限定的空隙中的唇缘。

20.根据权利要求19所述的阀门，其中所述第一密封元件、所述空隙的侧壁和所述锚定部分限定了阀座腔体，并且进一步其中所述第一增能器和所述第一保持器布置在所述阀座腔体内。