CN114514392A - 用于浮动阀座板的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种阀座板，该阀座板维持在闸门上的恒定接触和载荷，以保持密封表面受保护。阀座板具有动态阀座功能，即在行程和高温变化期间是活载的以跟随闸门表面。阀维持阀体蒸汽室与穿过端口的过程流体之间的正向屏障。闸门使用延伸的阀座板以在所有位置维持与闸门的恒定接触，使得所有过程被捕捉并且不被允许进入阀体室。阀座板允许上游和下游的足够轴向阀座行进，以平衡在闸门两侧上的密封载荷。另外，每个阀座上的轴向硬止动件允许上游阀座保持与闸门的密封接触。

Description

用于浮动阀座板的系统和方法

技术领域

本公开主要涉及一种焦炭塔去盖(deheading)阀。更具体地，本公开涉及一种浮动阀座板，所述浮动阀座板铰接以改进阀座组件和闸门之间的密封，同时还保护蒸汽端口免受过程流体的影响。

背景技术

加工原油的石油精炼操作经常产生价值很小的残油。使用延迟焦化工艺可以提高残油的价值。在延迟焦化器中加工时，残油被在炉中加热到足以引起破坏性蒸馏的温度，其中，大部分残油转化或“裂化”为可用的烃产物，其余部分产生残油副产品，残油副产品被泵入称为焦炭塔的大型容器中。

焦炭的生产是分批过程。每个延迟焦化单元通常包含一个以上的焦炭塔。在延迟焦化中，进料是来自真空蒸馏塔的典型残油，通常包括其它重油。进料在被送到其中一个焦炭塔时被加热。进料到达焦炭塔的温度范围为870至910°F。典型的塔顶压力范围为15至35PSIG。焦化器原料在焦炭塔中以热液体浆料的形式沉积。在这些条件下，裂化进行，产生的较轻馏分从焦炭塔顶部流出并被送到分馏塔，在分馏塔中，较轻馏分被分离成气态和液态产物。还会产生一种称为焦炭的固体残留物并保留在塔内。当焦炭塔装满时，来自炉内的残油被转移到另一焦炭塔。当焦炭塔装满期望容量时，并且在原料转移到另一焦炭塔之后，通常将蒸汽引入焦炭塔从而从固体材料中汽提烃蒸气。留在焦炭塔中的材料冷却并淬火。焦炭塔冷却时会形成固体焦炭，必须将其从塔中取出，以便再次使用焦炭塔。当焦炭在一个焦炭塔中冷却并且从该焦炭塔提取冷却的固体焦炭时，作为延迟焦化过程的一部分，采用第二焦炭塔来接收连续生产的焦炭原料。多个焦炭塔的使用使炼油厂能够连续运行加热炉和分馏塔。焦炭塔的开关频率范围为10至24小时。

在典型的焦化操作中，焦化操作中的元件会经历剧烈的热变化。例如，焦炭塔在大约900华氏度的温度下装满进入的副产品，然后在淬火后冷却到接近环境温度。毫不奇怪，这种重复的热循环可能会产生或导致严重的问题，包括阀系统的各种组件中明显的热分布变化。焦化操作中使用的加热残留副产品不仅会与焦炭塔接触，还会与阀和阀座组件接触。这种加热和随后的冷却可能导致阀系统内的各种元件膨胀。如前所述，延迟焦化过程通常包括至少两个容器，以便在一个容器被填充时，另一个正在清除材料并准备接收另一批副产品。因而，在关闭循环期间，当容器被清除其内容物时，容器将冷却并返回到平衡状态。正是这种将热的残余副产品分配到焦炭塔中并随后冷却副产品的循环模式导致焦炭塔、阀、阀部件或管线内的热差和应力。正是焦炭塔、阀或管线的这种循环加载和卸载以及加应力和释放应力被称为热循环。热循环通常导致焦炭塔、阀及其部件的弱化或疲劳，这可能会导致组件的使用寿命缩短。阀座系统的各种组件之间存在的不均匀的热分布或热变化导致阀体的构成元件的寿命缩短。

而且，由于焦炭是使用压力形成的，因此去盖阀必须形成密封以允许在焦炭塔内建立压力。这种密封通常使用去盖阀的组件之间(诸如阀座和盲板之间)的紧密公差形成。然而，这些紧密公差增加了在阀座之间滑动盲板以打开和关闭阀所需的力。而且，由于该压力，通常对去盖阀的内部隔室加压，诸如通过向内部隔室提供蒸汽。如果去盖阀不能提供良好的密封，大量蒸汽会逸出，这会增加所需的蒸汽总量。在许多情况下，供应蒸汽以对阀加压的成本可能很高。

蒸汽对焦化过程至关重要。蒸汽使反应器中的焦炭颗粒流化，但它也驱动阀中的机械过程。流化的焦炭颗粒，称为过程流体的材料，很脏，可能损坏焦化过程中使用的设备。传统阀将阀座板焊接到阀座上，以将过程流体与阀体隔离。然而，焦化过程涉及反应器中温度和压力的广泛变化。不断变化的温度会导致设备(诸如闸门)发生热膨胀。当闸门由于热膨胀而改变形状时，阀座和闸门之间的密封会受到损害，使得其无法承受高压，因而由于刚度增加而在阀座/闸门界面处形成泄漏。因而，需要一种阀座板，其将过程流体与阀体隔离，并且在热膨胀引起的闸门变形情况下仍可保持铰接运动自由度。

因而，需要一种延伸的浮动阀座板，该延伸的浮动阀座板铰接以当闸门在热循环过程中热膨胀和收缩时改进密封件与闸门之间的密封，并且能够将阀体与阀开口隔离以防止过程流体进入阀体。

发明内容

本文公开的系统和方法的主要目的是提供一种改进的阀座板或闸门，以将阀座和阀体与焦炭塔中的过程流体隔离。具体地，在一些实施例中，隔离阀被构造用以将阀座板上的至少一个端口与阀开口隔离。在一些实施例中，阀包括：闸门，其具有第一侧和第二侧；阀座，其具有开口；接收部，其被构造用以接收闸门；以及闸门，其被构造用以选择性地插入到位于阀座中间的接收部中。在一些实施例中，存在形成于阀座中的至少一个端口，与阀座同心地嵌套并处于阀座和开口之间的锥形浮动阀座板，其中，阀座板被构造用以将形成于阀座中的至少一个端口与开口隔离，其中，阀座板被进一步构造用以独立于阀座进行铰接。在一些实施例中，存在偏压系统，偏压系统被构造用以将阀座板偏压在阀座上以将阀座与开口隔离。

在整个说明书中对特征、优点或类似语言的引用并不暗示可以通过本公开实现的所有特征和优点应该或处于本发明的任何单个实施例中。相反，引用特征和优点的语言应被理解为意指结合实施例描述的特定特征、优点或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。因而，贯穿本说明书的特征和优点的讨论以及类似的语言可以但不一定指相同的实施例，而是可以指每个实施例。

此外，在一个或多个实施例中，本发明的所述特征、优点和特性可以以任何合适的方式组合。本领域技术人员应认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本发明。在其它情况下，在某些实施例中可以认识到可能不存在于本发明的所有实施例中的附加特征和优点。

本公开的特征和优点将通过以下说明和所附权利要求变得更加明显，或者可以通过下文阐述的本发明的实践而获悉。

附图说明

为了描述可以获得本发明的优点和特征的方式，将通过参考附图中示出的本发明的具体实施例来呈现对上文简要描述的本发明的更具体的说明。应理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施例并且因此不应将其视为是对本发明范围的限制，将通过使用附图以附加的具体性和细节来描述和解释本发明，其中：

图1示出了焦化过程；

图2示出了焦炭塔去盖阀的实施例；

图3示出了阀；

图4示出了阀的剖视图；

图5示出了阀开口的剖视图，其中闸门处于打开位置；

图6示出了阀开口的剖视图，其中闸门处于部分关闭位置；

图7示出了阀座组件的分解图；

图8示出了密封组件和偏压组件的特写剖视图；

图9示出了与阀座分离的浮动阀座组件的剖视图；

图10示出了偏压组件和密封组件浮动阀座板以及阀座和填料的实施例；以及

图11示出了浮动阀座板和阀座以及填料之间的界面。

图12示出了填料。

具体实施方式

通过参考附图将最好地理解本公开的当前实施例，其中，相同的部件始终由相同的附图标记表示。应容易理解，所公开的本发明的组件，如本文的附图中大致描述和图示的，可以以多种不同的配置布置和设计。因而，如图1至图12中所表示的装置的实施例的以下更详细说明并非旨在限制所要求保护的本发明的范围，而仅是本发明的当前实施例的代表。

总体上，附图公开了一种浮动阀座板，该浮动阀座板与闸门保持恒定的接触和载荷，以保持阀中的密封表面受保护，免受过程流体的影响。在一些实施例中，密封表面包括阀座23和闸门11之间的界面。在一些实施例中，密封表面包括浮动阀座板23和闸门11之间的表面。在一些实施例中，浮动阀座板包括动态阀座功能活载偏压系统，因此当闸门在行程和高温变化期间加热和膨胀时，阀座板可以跟随阀座表面的表面变化。在一些实施例中，浮动阀座板通过改进阀座与阀座板之间的密封来保持阀体蒸汽室与穿过端口185的过程流体之间的正屏障。在一些实施例中，蒸汽室包括波纹管的第一侧并且与过程流体隔离。在一些实施例中，阀座板用于在所有位置保持与闸门的恒定接触，使得所有过程流体被捕捉并与阀体室隔离。在一些实施例中，浮动阀座板允许向上游和下游的轴向阀座行进，从而随着焦炭塔内部、开口以及穿过阀底部的温度变化，平衡闸门两侧的密封载荷。在一些实施例中，每个阀座上的轴向硬止动件允许上游阀座保持与闸门的密封接触。

在一些实施例中，延伸的浮动阀座板23在闸门的每一侧上延伸以防止过程流体进入阀体。在一些实施例中，延伸的浮动阀座板是动态的并且由阀底部中的卡钳弹簧加载，卡钳将浮动阀座板偏压在阀座上。在一些实施例中，阀座板在操作时通过阀体室中的正压蒸汽充量进一步偏压或加载到阀座上。在一些实施例中，双动态活载阀座提供双向密封，使得浮动阀座板在来自任一法兰端的高压下均等地密封。

在一些实施例中，波纹管被密封焊接到两个独立的环上，消除了环之间的蒸汽旁通。在一些实施例中，波纹管如果由

制成，则防止加热和冷却循环引起的退化或故障。在一些实施例中，使用弹簧提供初始密封力以在较低压力下维持密封。在一些实施例中，使用

螺旋弹簧。在一些实施例中，波纹管有效面积在较高压力下提供附加的力以维持所需的密封力。在一些实施例中，肩台螺栓组件将阀座组件145保持在一起，并在阀在行程时设定阀座的行进限制，以防止过度行进到闸门端口中。

在一些实施例中，在动态阀座环与延伸的浮动阀座板之间形成连接，以提高阀座环与浮动阀座板之间的密封。在一些实施例中

在以下说明中，将多次提及诸如蒸汽和焦炭塔结构的处理设备，但这些项目未在附图中详细示出。然而，应理解，本领域技术人员和拥有本公开内容的人员应容易理解本公开内容可以如何并入这些结构。

现在将详细地参考所公开的发明的实施例，在图1至图11中示出的其示例示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有浮动阀座板的阀的各种视图。

关于延迟焦化工艺与焦炭塔去盖的一般讨论

在典型的延迟焦化过程中，石油残渣被送入一个或多个焦炭塔，在焦炭塔中，石油残渣被热裂化成轻质产物和固体残渣——石油焦炭。可能产生几种不同物理结构的石油焦炭。为了生产焦炭，延迟焦化器进料源自被供应给精炼厂的原油，并通过一系列过程构件行进，最后排入用于制造焦炭的其中一个焦炭塔。基本精炼厂流程图如图1中所示，其中示出了两个焦炭塔。

由于焦炭塔的形状，焦炭在制造过程中会积聚在靠近用于封闭焦炭塔开口的法兰或其它构件的区域中并附着在这些构件上。要清空焦炭塔，必须首先移除或重新定位法兰或构件。在带法兰系统的情况下，一旦装满，焦炭塔被排气为大气压力，并且顶部法兰被松开并移除从而能够放置液压焦炭切割设备。移除或打开底部法兰或阀通常被称为“去盖”，因为其移除或破坏积聚在法兰或阀表面的焦炭盖。移除法兰后，通过使用高压水射流从焦炭床的顶部到底部钻出导向孔，将焦炭从焦炭塔中移除。随后，将留在焦炭塔中的焦炭主体切成碎片，碎片从底部掉落并进入收集箱，诸如轨道车上的收集箱等。然后将焦炭脱水、粉碎并送至焦炭储存或装载设施。

焦炭塔去盖系统的实施例

尽管本公开可以与顶部和底部去盖系统两者结合使用，或者更确切地说，所公开的发明的独立于阀致动器系统的去盖系统可以在焦炭塔的顶部和底部开口上应用和使用，因此，将仅参考底部去盖系统讨论以下详细说明和优选实施例。本领域技术人员应认识到，如本文所解释和描述的用于焦炭塔底部去盖系统的本发明也可以被设计和用作焦炭塔顶部去盖系统。

本公开描述了一种阀系统和方法，用于在焦炭塔中制造焦炭之后对焦炭塔进行脱盖或去盖。由于所公开的发明特别适用于焦化过程，因此以下讨论将具体涉及该制造领域。然而，可以预见的是，所公开的发明可适于作为生产除焦炭以外的各种元素或副产品的其它制造过程的组成部件，因而，此类过程应被视为在本申请的范围内。例如，预期所公开的本发明的去盖系统和去盖阀可用于其它关键维修应用中，诸如进口进料管线隔离、排污隔离、分馏器隔离和回暖。

图1大致描绘了石油制造和精炼过程8，其具有若干存在(已识别但未讨论)的元件和系统。除了这些元件之外，石油制造和精炼过程8进一步包括至少一个焦炭塔，并且可以分别包括如图所示的第一和第二焦炭塔18和22，以及与其附接的去盖阀14-a和14-b。在典型的延迟焦化操作中，至少有两个焦炭塔同时操作，以便进行石油及其焦炭副产品的不间断、分批连续的制造和精炼。

图2示出了去盖系统10的非限制性示例。焦炭塔去盖系统10包括去盖阀14，去盖阀使用本领域已知的各种装置可移除地联接到焦炭塔18。去盖阀14通常在其法兰端口或开口处联接到焦炭塔18或双端法兰管(spool)，与在现有技术设计中附接法兰盖单元的方式非常相似。去盖阀14被示出进一步分别附接到上和下阀盖30和34。

去盖阀的阀座系统被设计成在每个行程中干净利落地断开焦炭与阀闭合件的暴露表面之间的结合。仔细计算此动作与克服阀座摩擦和惯性所需的推力的结合所需的总推力，并通过致动阀闭合件实现，因而使阀闭合件重新定位或从关闭位置转换到打开位置。

图2示出了根据所公开的发明的一个例证性实施例的滑动盲闸式去盖阀14的非限制性示例。滑动盲闸式去盖阀14包括主体15，主体15可移除地附接到上、下阀盖30和34，每个阀盖分别包括上腔室16和下腔室17。主体15在其中包括开口或端口20。主体15可移除地联接到互补的法兰部和焦炭塔18或双端法兰管的相关联的开口或端口，使得每个开口是同心的并且彼此对齐。

滑动盲闸式去盖阀14进一步包括呈滑动盲板或闸门11形式的阀闭合件。闸门11的一些实施例可以在其中具有孔口，孔口能够与焦炭塔中的开口和/或双端法兰管中的开口，以及阀20的主体中的开口对齐。可替选地，一些闸门可以是实心的，不利用其中的孔口，而是利用短闸门，短闸门有效地打开阀以允许来自焦炭塔18的焦炭在缩短的闸门11缩回到上阀盖30中时穿过阀掉落。

闸门11在用于支撑阀闭合件的装置(在该例证性实施例中示出为阀座支撑系统23)之间以线性、双向的方式来回滑动。阀座支撑系统23可以包括任何类型的阀座布置，包括双、独立阀座，其中，阀座是都是静态的、都是浮动的或动态的，或这些状态的组合。可替选地，阀座支撑系统23可以包括支撑阀闭合件11的单个阀座，其中，阀座可以包括静态或浮动或动态阀座。在另一例证性实施例中，用于支撑阀闭合件的装置可以省去阀座系统而有利于内置于主体15中的支撑系统，使得主体15的一个或多个部分或组件被选择并准备好支撑阀闭合件11。在任何情况下，阀座支撑系统可以包括金属接触表面，金属接触表面与阀闭合件11上的金属表面接触并密封，其中，在焦炭制造过程中保持该接触密封。

阀闭合件11联接到U形夹38，U形夹38又联接到阀杆40。阀杆40可以用作系统的元件，其功能是使阀闭合件11在打开和关闭位置之间摆动。致动器系统36可以是被包含在缸内的液压控制动力源并且能够在焦化过程期间通过其线性双向循环移动阀闭合件11，并且可以用于对焦炭塔18去盖和重盖。可替选地，致动器系统36可以是利用电致动器42的电控动力源，电致动器42能够在焦化过程期间通过其线性双向循环，经由传动系统44移动阀闭合件，并且可以用于对焦炭塔去盖和重盖。

现在将详细参考所公开发明的优选实施例，在图3至图4中示出的其示例示出了根据本发明的一个或多个实施例的扭矩隔离阀致动器的各种视图。在一些实施例中，公开了焦炭塔去盖系统10，其中，阀14包括致动器壳体65、上阀盖30和下阀盖34。在一些实施例中，致动器壳体65可以是被构造用以容纳其它组件的中空壳体。在一些实施例中，致动器壳体65可以封闭内部组件。在一些实施例中，致动器壳体65可以部分地封闭内部组件。在一些实施例中，致动器壳体65可以包括在致动器壳体65中汇集并且围绕内部组件循环以减少由内部组件的运动引起的摩擦的内部润滑剂。在一些实施例中，致动器壳体65可以是刚性的并且被构造用以向内部组件提供结构支撑，以及抵抗通过内部组件的操作在致动期间产生的扭矩力矩。在一些实施例中，被容纳在致动器壳体65中的内部组件被内部润滑，并且致动器壳体65可以具有未密封的触及端口。在一些实施例中，致动器壳体65可以是动力端口90，以向致动器机构提供动力，致动器机构可以被气动地、电动地或机械地提供动力。

在一些实施例中，致动器壳体65容纳被设置在致动器壳体内的螺母壳体45。在一些实施例中，螺母壳体包括靠近致动器100的致动器端部，和在被设置成与杆40相邻的螺母壳体45的相对端上的杆端部。在一些实施例中，致动器包括被设置在螺母壳体45的致动器端部上的致动器马达100。在一些实施例中，致动器马达100是气动的。在一些实施例中，致动器马达100是电动的。在一些实施例中，致动器100是手动驱动的。在一些实施例中，致动器壳体65包括通道85，指示器通过该通道指示螺母壳体的位置。在这些实施例中，指示器通道85指示闸门在其行程中的位置。在一些实施例中，指示器通道85将向操作者指示闸门是打开的、部分打开的还是关闭的。在一些实施例中，致动器被构造用以使杆40双向移动通过阀14，从而引起闸门或盲板11移动到打开或关闭方向。

现在参考图5至图11，其中公开了被构造用以隔离过程流体以防进入阀体的浮动阀座板。在一些实施例中，将阀座23与浮动阀座板23分开通过要求将较小的浮动阀座板磨平而不是将阀座板23和阀座23组合在一起，改进并简化了制造。在一些实施例中，浮动阀座板23改进了在延迟焦化过程中产生的载荷在阀座23上的分布。改进的载荷分布部分是通过阀座板23与阀座23的隔离实现的。在焦炭加工过程中，材料被加热到其裂化温度(近似900°F(500℃))并在压力下置于焦炭鼓中。热引起包括阀座23、闸门11和浮动阀座板23在内的设备热膨胀并改变形状。另外，被加压的焦炭塔对阀座23、闸门11和阀座板23之间的密封提出挑战。在一些实施例中，浮动阀座板23隔离了阀座23上的压力以便允许较少的泄漏，因为阀座不受阀座附接的影响。另外，在一些实施例中，浮动阀座板23的至少部分独立运动允许阀座23部分地隔离焦炭塔主体内部的压力使其不影响阀座，使得阀座23的压力更均匀。最后，将阀座23和浮动阀座板23分离提供了更大的控制和使用弹簧刚度操纵浮动阀座板23与阀座23之间的力的能力，使得密封被阀座完全加载。

在一些实施例中，浮动阀座板改进了阀座板23与阀座23之间的密封以及阀座板23与闸门11之间的密封，特别是当闸门热膨胀和变形时。在一些实施例中，阀座板23靠着闸门自调平并且包括球/锥和窝构造，以允许通过阀座进行铰接。在一些实施例中，锥和窝构造由在阀座板23和阀座23之间的界面处的倾斜搁板195和填料180提供。随着闸门11或阀座23热膨胀并改变形状，浮动阀座板23能够独立于阀座23的取向而铰接和保持密封。在一些实施例中，弹簧165将阀座23压靠在闸门11上，同时波纹管170被来自蒸汽端口185的内部压力激活以膨胀波纹管170，并辅助弹簧165在闸门11上施加更多载荷以密封焦炭塔用于延迟焦化过程。肩台螺栓199将组件145固定在一起并为浮动阀座板23设置行进限制。

在一些实施例中，阀包括第一端口185。在一些实施例中，阀包括多个端口187。在一些实施例中，端口187与阀体流体连通，使得蒸汽可以从阀体通过端口187传输到蒸汽室175，包括在阀座组件145中形成的通道。在一些实施例中，浮动阀座板23的操作保护端口185免受主体中的过程流体的影响，并且在焦炭塔被清空时穿过开口20。在一些实施例中，两个阀座板直接抵靠阀座23和闸门11并防止过程流体进入闸门端口180。在一些实施例中，阀包括下阀盖板34，下阀盖板34被构造用以当闸门11置于关闭位置时接收闸门11。在一些实施例中，下阀盖板34将阀体14与过程流体隔离，过程流体可随着闸门11从第一位置移动到第二位置而移动。在一些实施例中，浮动阀座板23始终保护端口185免受阀盖30、33内部的影响，因此当闸门11孔打开开口20时，防止端口185或阀内部暴露于过程流体。

在一些实施例中，隔离阀14被构造用以将阀体与穿过阀开口20的过程流体隔离。在一些实施例中，阀座23具有被构造用以接收闸门的接收部。在一些实施例中，接收部处于阀座23主体的中间。在一些实施例中，阀座包括阀座组件145，阀座组件145被设置在具有第一侧12和第二侧13的闸门11的相对侧上并且对齐，以便产生过程流体可以选择性地穿过的开口。在一些实施例中，阀座的两侧用螺栓连接在一起以在阀座和闸门11之间产生密封。在一些实施例中，两个分开的阀座被设置在闸门11附近，第一阀座23与闸门11的第一侧12相邻，第二阀座23与闸门11的第二侧13相邻放置。在一些实施例中，闸门11被构造用以选择性地定位在第一阀座和第二阀座之间。

在一些实施例中，阀座组件145包括浮动阀座板23。在一些实施例中，浮动阀座板23嵌套在阀座23的内圆周内以便抵靠阀座23。在一些实施例中，浮动阀座板23同心地嵌套在阀座23和阀开口20之间，而不附接至阀座23。在一些实施例中，阀座板23被构造用以独立于阀座23铰接，以适应由于热膨胀或在闸门11的表面上的一个位置施加更多的热而产生的热差引起的闸门11变形，诸如当热被施加到闸门的第一侧12但是不等同地施加到闸门的第二侧13时。另外，在一些实施例中，浮动阀座板23包括运动度，以适应焦化过程中焦化塔内部形成的不同压力。

在一些实施例中，阀座组件145包括密封系统155，其改进阀座板23、阀座23之间的密封。在一些实施例中，密封系统155包括偏压系统，其选择性地密封阀座板23和阀座23，并将阀座板23偏压在阀座23上。在一些实施例中，密封系统155包括在阀座和阀座板之间的界面处集成的机械形状和填料构件180。

在一些实施例中，权利要求1的偏压系统160进一步包括第一偏压构件165。在一些实施例中，偏压系统包括第一偏压构件165和第二偏压构件170。在一些实施例中，偏压系统包括第一偏压构件165、第二偏压构件170和第三偏压构件175。在一些实施例中，偏压构件包括弹簧165。在一些实施例中，偏压构件包括波纹管170。在一些实施例中，偏压构件包括蒸汽室175。在一些实施例中，偏压系统160包括偏压构件的任何组合，其协同作用以将浮动阀座板23偏压在阀座23上。在一些实施例中，偏压系统的作用是将浮动阀座板23偏压在闸门11上。在一些实施例中，偏压系统包括多个偏压构件，所述多个偏压构件被构造用以将浮动阀座板23偏压在闸门的第一侧12上，并将浮动阀座板23偏压在闸门的第二侧13上。在一些实施例中，偏压系统160进一步包括位于闸门的第二侧13上的第三偏压构件，其被构造用以在闸门方向上将阀座板23偏压在阀座23上，被构造用以将阀座板23和阀座23密封在闸门的第一侧12和第二侧13上。在一些实施例中，偏压系统包括被肩台螺栓199限制行进的偏压组件145。

在一些实施例中，包括协作操作的偏压构件的组合的偏压系统160改进密封以满足美国石油协会(“API”)标准。在一些实施例中，浮动阀座板23被磨平并定位在闸门11的中心。在一些实施例中，使用产生接近200PSI的力的弹簧将阀座板23偏压在阀座上。在一些实施例中，除了偏压阀座板23之外，弹簧给予阀座板23自由度并允许阀座板23移动并调整至此，以维持与闸门11的恒定接触并允许阀座板23通过热循环与闸门11保持相互接触。在一些实施例中，端口185进一步包括蒸汽室，蒸汽室可以被选择性地加压以膨胀蒸汽室并进一步偏压阀座板23。波纹管170被焊接171到第一填料180(在一些实施例中，第一填料180是阀座板23)和固位器173。在一些实施例中，波纹管170被焊接171到阀座板23和填料180，以便密封蒸汽室175中的蒸汽。在一些实施例中，随着蒸汽压力升高，蒸汽室175膨胀，波纹管170膨胀，并且阀座板23被进一步偏压在阀座23和闸门11上，以改进闸门11、阀座23和阀座板23之间的密封。在一些实施例中，偏压系统产生足以满足或超过820PSI的API标准的累积协作力。

在一些实施例中，阀座板23包括与阀座23接合的搁板195。在一些实施例中，搁板195倾斜以在其与阀座23配合时使阀座具有圆锥形状。在一些实施例中，填料180插入阀座-阀座板界面190中，并且在激活时，成角度的肩台195在界面190处被压入阀座23中，并通过改变填料180的形状来激励填料180。在一些实施例中，将阀座板23偏压在阀座23上使填料180变形。在一些实施例中，当闸门11在加热循环期间因热膨胀而变形时，浮动阀座板23铰接其位置以维持阀座23与阀座板23以及闸门11与阀座板23之间的密封。在一些实施例中，当闸门11从打开位置重新定位到关闭位置或从关闭位置重新定位到打开位置时，浮动阀座板23适应闸门11的变化的表面尺寸。在一些实施例中，填料180可以包括方形横截面，其尺寸与界面190大致相同。在一些实施例中，填料190将略大于界面190的形状。在一些实施例中，填料180将包括一段填料900，其可在根据本发明的一个或多个实施例的去盖阀中用作填料504或填料505。如图所示，填料900包括编织外护套901(其中，901a-901d标识护套的各种未缠绕股线)。编织外护套901包括具有抗氧化添加剂的膨胀石墨。填料900还包括编织丝网芯902。在填料900中，编织丝网芯902由多个编织股线(如多个箭头所示)组成。每条编织股线都包括

或

(或类似类型)合金。在其它实施例中，单个(较大)编织股线可以用作编织丝网芯902。此外，在一些实施例中，单股线填料900可用于填料505。在其它实施例中，两个或多个股线的填料900可用于填料505。

在一些实施例中，填料180为圆锥形浮动阀座板23提供了移动自由，以便在阀移动通过热循环时与闸门11的热膨胀铰接。在一些实施例中，即使阀座板23响应于闸门11的形状变化而重新定位，填料180也改进了阀座23与浮动阀座板23之间的密封。在一些实施例中，浮动阀座板23维持填料180、阀座23和闸门11上的径向偏压力，即使闸门11的形状改变也是如此。在一些实施例中，浮动阀座板23维持填料180、阀座23和闸门11上的径向偏压力，即使在焦化塔中的主体压力向量改变方向和大小并且对阀座23施加方向特定的力时也是如此。在一些实施例中，阀座板23和填料180在加工期间将阀座23与主体中的压力隔离。

在一些实施例中，填料180允许浮动阀座板23的端到端运动，因此闸门11和浮动阀座板23以及阀座23同时接触。在一些实施例中，填料180不一定密封阀座板23与阀座23之间的界面，而是提供轴向运动，使得阀座板23可以与阀座23相互接触。因而，在一些实施例中，当闸门11在热膨胀下变形时，阀座板23可以独立于阀座23重新定位以改进接触，因而改进阀座板23与闸门23之间的密封。

在一些实施例中，除了被焊接171到阀座板23以隔离蒸汽外，波纹管170还被与阀座板协同偏压，以增强和改进阀座板23、阀座23和闸门11之间的密封力。波纹管170被焊接171到阀座板组件145以隔离蒸汽室175。在一些实施例中，波纹管170将蒸汽室、端口185和阀体与包括阀开口20的斜槽中的过程隔离，当焦炭塔被清空时过程穿过阀开口20。在一些实施例中，波纹管170被构造用以随着蒸汽压力的施加而弯曲，以增加阀座板组件145在闸门11上的偏压力。在一些实施例中，波纹管170由可焊接的材料制成。在一些实施例中，波纹管170包括

镍铬基超合金或镍合金(例如，

合金)。在一些实施例中，波纹管170配置有单个弹簧折叠166，而在一些实施例中，波纹管170配置有多个弹簧折叠166，折叠的数量由所需的力和期望的运动量决定。在一些实施例中，波纹管170包括与相邻结构重叠的波纹管接头。在一些实施例中，波纹管接头提供焊接表面171，其中，波纹管接头被焊接171到相邻结构。在一些实施例中，相邻结构包括浮动阀座板23。在一些实施例中，波纹管接头被焊接171到填料180。在一些实施例中，蒸汽室175被配置在背离中心开口20的波纹管170表面上，而在一些实施例中，蒸汽室175抵靠面向中心开口175的波纹管表面175。在一些实施例中，蒸汽通过端口185进入蒸汽室175，增加蒸汽室175的体积。在一些实施例中，蒸汽室175体积增加并且蒸汽协同偏压其它偏压构件，诸如弹簧165和波纹管170，以增加阀座板23抵靠阀座23的偏压力、阀座板23对闸门11施加的偏压力，以及阀座23抵靠闸门11的力。在一些实施例中，波纹管170是被折叠和压缩以维持偏压的实心材料片。

焊缝171可以通过任何合适的技术形成，包括但不限于例如电弧、激光焊接、TIG和电子焊接等等。该焊缝62确保波纹管170和填料180之间的液密接头或密封，使得阀开口20中的流体流动被限制在第一和第二端口36、38之间，并且过程流体不会进入上阀盖30、下阀盖33和致动器65，或逸出到外部环境。

在一些实施例中，阀被构造用以连续地迫使蒸汽通过端口185和蒸汽室175。在一些实施例中，主体中的正蒸汽压力被维持并且被构造用以连续地迫使蒸汽离开蒸汽主体并进入阀开口20，以防止过程进入蒸汽室175、端口185或阀体35。在一些实施例中，阀座板180维持对闸门11的恒定接触和载荷，以保持密封表面25受保护。在一些实施例中，阀座板23是延伸的阀座板197，其在整个闸门行程中在所有位置保持与闸门11的恒定接触，使得所有过程被捕捉并且不允许进入阀体室35。

在一些实施例中，填料180、185随着浮动阀座板23压在填料180上并径向压缩填料180而改变形状，从而改进阀座板23和阀座23之间的密封。在一些实施例中，填料180缓冲浮动阀座板180和阀座23的接口190，以允许阀座板180在偏压下维持其自由度，因而即使闸门11在热循环的热和压力下热膨胀，浮动阀座板180“浮动”或铰接从而以球/锥和窝方式维持阀座板180、阀座23与闸门11之间的密封。

在一些实施例中，阀包括两个浮动阀座板180，以允许在开口20中的上游和下游有足够的轴向阀座行进，从而平衡闸门11两侧的密封载荷。在一些实施例中，肩台螺栓199用作闸门11的每一侧上的每个阀座上的轴向硬止动件，允许上游阀座23维持其与闸门11的密封接触。固位件

在一些实施例中，在闸门11的每一侧上的延伸阀座板23防止过程在阀关闭闸门端口并将过程暴露到主体中时进入主体，通常在其它通过导管平板闸阀上。在一些实施例中，延伸阀座板23是动态的并且由阀底部的卡钳弹簧加载。在一些实施例中，阀座板23在操作时被阀体室35中的正压蒸汽充量进一步加载或偏压。在一些实施例中，浮动阀座板23延伸197超出阀座23。在一些实施例中，浮动阀座板23被构造用以维持与闸门的恒定接触，使得所有过程流体与阀座23隔离并被防止进入阀体。

在一些实施例中，阀可以包括密封系统155，其将阀密封关闭以维持焦炭塔内的最小压力。在一些实施例中，密封系统155包括与焦炭塔隔离的蒸汽室175。在一些实施例中，密封系统155进一步包括填料180，其被构造用以改进阀座板23和阀座23之间的密封。在一些实施例中，密封系统155包括双动态活载浮动阀座板，其提供双向密封，用来自开口20的任一法兰端的高压同等地密封。在一些实施例中，密封系统155包括

波纹管170，其被密封焊接171到第一独立填料180。在一些实施例中，波纹管170被焊接171到固位器173。在一些实施例中，波纹管170被焊接到第一和固位器173，消除了环之间的蒸汽旁路。在一些实施例中，波纹管170既用作将开口20与阀体35隔离的密封件，又用作将阀座板23偏压抵靠阀座23和闸门11的偏压系统160。在一些实施例中，密封系统进一步包括螺旋弹簧165。在一些实施例中，螺旋弹簧165是

或一些其它超合金，并且提供初始密封力以在较低压力下维持密封而没有由蒸汽产生的附加偏压力。在一些实施例中，密封系统155进一步包括肩台螺栓199。在一些实施例中，肩台螺栓199被构造用以帮助将阀座组件145保持在一起。在一些实施例中，肩台螺栓199被构造用以当阀行程时设置阀座组件145的行进限制。在一些实施例中，肩台螺栓199被构造用以防止阀座组件145越过而进入闸门端口开口20。护罩147保护阀座组件不被流过。

一些实施例包括端口185、187，其在阀体35和蒸汽室175之间提供流体连通。在一些实施例中，蒸汽从阀体35穿过一个或两个端口185或187并进入蒸汽室175，以将浮动阀座板23偏压在闸门11和阀座23上。一些实施例包括在阀座23和阀座板23之间的界面190处形成在阀座23中的端口185、187，以及包括成角度的搁板195的锥形阀座板23，成角度的搁板195被构造用以当阀座板23被偏压在阀座23上时在阀座23中产生径向力。在一些实施例中，端口187进一步包括填料180，填料180被构造用以改进阀座23与阀座板23之间的密封。在一些实施例中，填料180包括石墨、玻璃纤维、

纤维或碳纳米纤维、碳纳米管、挤出纳米管或其它合适的材料。

在一些实施例中，被构造用以将阀座板23上的至少一个端口185与阀开口20隔离的隔离阀14包括：闸门，其具有第一侧12和第二侧13；和阀座23，阀座23进一步包括：开口20；接收部200，其被构造用以接收闸门，闸门被构造用以选择性地插入阀座23中间的接收部200中；至少一个端口185，其在阀座23中形成；锥形阀座板23，其与阀座23同心地嵌套并处于阀座23与开口20之间，其中，阀座板23被构造用以将形成于阀座23中的至少一个端口185与开口20隔离开，其中，阀座板23被进一步构造用以与阀座23独立地铰接；以及偏压系统160，其被构造用以将阀座板23偏压在阀座23上，从而将阀座23与开口20隔离。在一些实施例中，隔离阀14进一步包括放置在锥形阀座板23与阀座23之间的界面190处的填料180，填料构件180随着在阀座板23被偏压在阀座23上时受径向压缩而变形。在一些实施例中，锥形阀座板23包括搁板195，搁板195的倾斜表面与阀座23接合190s，并被构造用以在偏压系统160被激活时径向地压缩填料180。在一些实施例中，隔离阀14偏压系统160包括弹簧165、波纹管170和蒸汽室175，其构造用以协同工作以在蒸汽压力被施加到蒸汽室175时使蒸汽室175膨胀，并将阀座板23和阀座23偏压在闸门11上。

一些实施例教导了一种将除焦阀中的蒸汽端口185与阀开口20隔离的方法，包括：提供具有第一侧12和第二侧13的闸门；提供包括开口20的阀座23；接收部200被构造用以接收闸门，闸门被构造用以选择性地插入到阀座23中间的接收部200中；至少一个端口185，其形成于阀座23中；锥形阀座板23，其与阀座23同心地嵌套并处于阀座23和开口20之间，其中，阀座板23被构造用以将形成在阀座23中的至少一个端口185与开口20隔离，其中，阀座板23被进一步构造用以独立于阀座23进行铰接；使用偏压系统160将阀座板23偏压在阀座23上；以及压缩被放置在锥形阀座板23与阀座23之间的界面190处的填料构件180，从而基本上将至少一个端口185与开口20隔离。

在一些实施例中，该方法进一步包括在阀座板23上提供倾斜搁板195，搁板195与阀座23接合190s以在阀座板23被偏压在阀座23上时径向地压缩阀座23。在一些实施例中，该方法进一步包括在搁板195-阀座23的界面190处提供填料180，其中，填料180被构造用以在激活阀座板23上的偏压力时被径向地压缩。

在一些实施例中，该方法进一步包括通过用蒸汽对蒸汽室175加压来选择性地将阀座板23偏压在阀座23上。在一些实施例中，该方法进一步包括用阀座板23将阀体与过程流体隔离，阀座板23延伸超出阀座23，使得阀座板23在闸门移动时擦过阀座。一些实施例以不同的顺序执行方法的步骤、延迟执行步骤或一起消除步骤。

最后，应理解，本文公开的公开内容的实施例是对本公开内容的原理的说明。可以采用的其它修改在本公开的范围内。因而，作为示例而非限制，可以根据本文的教导使用本公开的可替选配置。因而，本公开不限于所示和所述的确切实施例。

Claims (20)

1.一种被构造用以将阀体与穿过阀的过程流体隔离的隔离阀，所述隔离阀包括：

阀座，所述阀座被构造用以接收闸门；

闸门，所述闸门具有第一侧和第二侧，所述闸门被构造用以选择性地位于所述阀座中间；

阀座板，所述阀座板被同心地嵌套在所述阀座与阀开口之间，并被构造用以独立于所述阀座铰接，所述阀座板包括密封系统，所述密封系统选择性地密封所述阀座板与所述阀座；以及

偏压系统，所述偏压系统将所述阀座板偏压在所述阀座上。

2.根据权利要求1所述的偏压系统，进一步包括至少两个偏压构件，所述至少两个偏压构件协作地将所述阀座板偏压在所述阀座上。

3.根据权利要求2所述的偏压系统，进一步包括第三偏压构件，所述第三偏压构件位于所述闸门的第二侧上，被构造用以在所述闸门的方向上将所述阀座板偏压在所述阀座上，被构造用以将所述阀座板和所述阀座密封在所述闸门的第一侧和第二侧两者上。

4.根据权利要求2所述的隔离阀，其中，所述偏压构件包括弹簧。

5.根据权利要求2所述的隔离阀，其中，所述偏压构件包括波纹管。

6.根据权利要求2所述的隔离阀，其中，所述偏压构件包括蒸汽室。

7.根据权利要求6所述的蒸汽室，进一步包括填料，所述填料被构造用以改进所述阀座板与所述阀座之间的密封。

8.根据权利要求1所述的密封系统，包括：第一端口和第二端口，所述第一端口和第二端口在所述阀座与所述阀座板的界面处形成于所述阀座中；和锥形阀座板，所述锥形阀座板包括倾斜搁板，所述倾斜搁板被构造用以当所述阀座板被偏压在所述阀座上时在所述阀座中产生径向力。

9.据权利要求8所述的第二端口，进一步包括放置在其中的石墨填料，所述石墨填料被构造用以改进所述阀座与所述阀座板之间的密封。

10.根据权利要求1所述的隔离阀，其中，所述阀座板延伸超过所述阀座，并被构造用以维持与所述闸门的恒定接触，使得所有过程流体都与所述阀座隔离并被防止进入所述阀体。

11.根据权利要求1所述的阀座板，进一步包括组件肩台螺栓，所述组件肩台螺栓被构造用以当所述阀在行程时设置所述阀座板的行进限制，从而防止进入闸门端口中的过行进。

12.一种被构造用以将阀座板上的至少一个端口与阀开口隔离的隔离阀，所述隔离阀包括：

闸门，所述闸门具有第一侧和第二侧；

阀座，所述阀座进一步包括：

开口；

接收部，所述接收部被构造用以接收闸门，所述闸门被构造用以选择性地插入到位于所述阀座中间的所述接收部中；

至少一个端口，所述至少一个端口形成在所述阀座中；

锥形阀座板，所述锥形阀座板同心地嵌套在所述阀座上并处于所述阀座和所述开口之间，其中，所述阀座板被构造用以将形成于所述阀座中的至少一个端口与所述开口隔离，其中，所述阀座板被进一步构造用以独立于所述阀座进行铰接；和

偏压系统，所述偏压系统被构造用以将所述阀座板偏压在所述阀座上，以将所述阀座与所述开口隔离。

13.根据权利要求12所述的隔离阀，进一步包括填料构件，所述填料构件被置于所述锥形阀座板与所述阀座之间的界面处，所述填料构件在所述阀座板被偏压在所述阀座上时被径向地压缩。

14.根据权利要求12所述的隔离阀，其中，所述锥形阀座板包括带倾斜表面的搁架，所述搁架与所述阀座接合并被构造用以在所述偏压系统被激活时径向地压缩填料。

15.根据权利要求12所述的隔离阀系统，其中，所述偏压系统包括弹簧、波纹管和蒸汽室，所述蒸汽室被构造用以在蒸汽压力被施加到所述蒸汽室时膨胀。

16.一种将除焦阀中的蒸汽端口与阀开口隔离的方法，包括：

提供闸门，所述闸门具有第一侧和第二侧；

提供阀座，所述阀座包括：

开口；

接收部，所述接收部被构造用以接收闸门，所述闸门被构造用以选择性地插入到位于所述阀座中间的所述接收部中；

至少一个端口，所述至少一个端口形成于所述阀座中；

锥形阀座板，所述锥形阀座板同心地嵌套在所述阀座上并处于所述阀座和所述开口之间，其中，所述阀座板被构造用以将形成于所述阀座中的至少一个端口与所述开口隔离，其中，所述阀座板被进一步构造用以独立于所述阀座进行铰接；

使用偏压系统将所述阀座板偏压在所述阀座上；以及

压缩被放置在所述锥形阀座板与所述阀座之间的界面处的填料构件，从而将所述至少一个端口与所述开口基本上隔离。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述阀座板上设置倾斜的搁架，所述搁架与所述阀座接合，以在所述阀座板被偏压在所述阀座上时径向地压缩所述阀座。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述接合进一步包括在搁架阀座界面处设置填料，构造成在激活所述阀座板上的偏压力时被径向地压缩。

19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括通过以蒸汽填充所述阀中的蒸汽室，而选择性地将所述阀座板偏压在所述阀座上。

20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以阀座闸门将所述阀体与过程流体隔离，所述阀座闸门延伸超过所述阀座，以便在所述闸门移动时，所述阀座闸门擦过所述阀座。

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