CN1151202A - 带有消声器和动密封件的流体控制阀 - Google Patents

Abstract

在一流体控制阀(10)内的一转球控制元件(24)和一消声器(40)之间设置了一动密封件(36)，在一实施例中，阀体(12)中刚性地夹紧了一消声器，该消声器中设置了一面对转球的、浮动的、弹簧加压的密封件。在一双向流体控制阀中可设置两个刚性安装的消声器，每个消声器均具有一浮动的、弹簧加压的转球密封件。在第二实施例中，一消声器是浮动的、由弹簧向着转球施压，它包括一保持在该消声器内的环形密封件。平衡流体流动压力的压力以及弹簧的施压能在转球的转动过程中保持密封件与转球的接触基本为零，并且在阀关闭时能建立一个可靠的密封。

Description

带有消声器和动密封件的流体控制阀

本发明涉及流体控制阀，特别是涉及带有消声器的流体控制阀。

发明背景

流体控制阀通常是响应于阀的控制器和驱动器而精确地控制对一系统所施加流体的量。在这样的系统中，经常需要输送精确数量的流体，或者是需要节省极端危险或非常昂贵的流体添加物，因此要对流体加以精确地控制。当控制阀被置于关闭位置以防止不希望的流体泄漏时，它还必须有一个在流体流动处于关闭状态下的可靠密封。在管线系统中经常要采用具有单级或多级消声能力的消声器以降低系统中由于空气动力或液压动力所产生的噪声，并希望将消声器包括在流体控制阀中。

通常，这样的流体控制阀中利用了一个安装在阀体通道内的转球控制元件，而且在转球和阀体之间具有合适的密封。通常，在转球控制元件的关闭位置上，转球和一密封件密封地配合，阻止阀体通道内从一入口到一出口的流体流动。因此，通过转球控制元件使得流体流动停止，而可靠的密封件则防止了流体通过转球控制元件和阀体之间泄漏到阀出口处。

在一个典型的流体控制元件中，使转球控制元件在阀体通道内转动到开启位置，就能让流体从阀入口起经过转球后到达阀出口。然而，在阀的关闭过程中，需要为抵住转球的密封件提供足够的载荷，以确保可靠的密封，这样便导致转球和密封件之间在转球转动以控制流体流动的过程中产生较大程度的摩擦。因此，这种由于在阀的关闭过程中需要获得一可靠的密封而导致的较大程度的摩擦，会削弱精确控制转球控制元件之位置的能力，而在很多情况下转球的精确定位通常决定了实际需要的流量。另一个额外的问题是，需要在流体控制阀结构中安装一个消声器。

因此，需要提供一种包括一消声器并且可在阀关闭时提供可靠密封的流体控制阀。此外，希望提供这样一种流体控制阀和消声器的组合，即，它可以在阀的动作过程中于转球和密封件之间提供较小的摩擦，从而可对流体进行精确的控制。

发明概要

根据本发明的原理可提供一种具有一消声器的流体控制阀，它带有一联接于转球控制元件的环形密封件的弹簧装置，因而可以提供一个可靠的关闭截止状态。根据本发明的另一方面的一转动式流体控制阀上还设置了压力平衡密封装置，它包括一联接于环形密封件的弹簧，该弹簧在阀的动作过程中推动环形密封件而减少密封件和转球控制元件之间的摩擦接触，并且还能在关闭的过程中提供一可靠的密封。

本发明的第一实施例提供了一种转动式流体控制阀和消声器的组合，该组合包括一阀体，该阀体具有一第一阀口、一第二阀口和一相互连接的通道。有一可转动地安装在通道内的转球用以控制流体流量，以及一具有多个穿孔并且刚性地安装在通道内邻近于转球之处的消声器。在该消声器内安装着一浮动的密封件，它包括一环形密封件和联接于该环形密封件的弹簧，所述浮动密封件与转球接触以便在阀处在关闭状态时推动环形密封件与转球密封配合。

这种刚性的消声器和浮动的密封件特别适用于双向的流体控制阀，与所述第一消声器和浮动密封件一样，在转球相对侧还可以刚性地安装一第二消声器、以及可浮动地安装在消声器和转球之间的相应的环形密封件和弹簧装置。本发明的这种结构特别适用于双向的场合，这样就可以利用一具有先前所述的两个刚性地安装在转球控制元件相对两侧上的消声器和浮动密封件的转动式流体控制阀在两个方向上控制流动。

根据本发明的第二方面，在阀体通道内浮动地安装了一具有多个穿孔的消声器，该消声器包括一安装在消声器内并且与转球接触的环形密封件。阀体和消声器之间安装了一弹簧。在阀处于开启位置期间，消声器两端流体流动的压力差使密封件偏离开转球表面，因此降低了密封件的摩擦和磨损，并且可以获得对转球控制元件的精确控制。在阀关闭期间，消声器两端的压力差降低，因此弹簧可以克服消声器两端残留的压力差，使密封件与转球表面接触。

附图简要说明

本发明的新颖特征将在所附权利要求中加以阐述。通过下面结合附图所作的描述可以更好地理解本发明，附图中相同的标号表示相同的元件，附图中：

图1是一根据本发明原理的流体控制阀的剖面示意图；

图2是图1中流体控制阀的局部剖视图，示出了转球控制元件的一动密封件；

图3是说明本发明第二实施例的一流体控制元件的剖面示意图；

图4是图3中流体控制阀的一部分的局部剖视图，示出了用于转球控制元件的一变化型式动密封机构。

详细描述

根据本发明的原理，提供了一种用于转动式流体控制阀之转球控制元件的动密封结构，所述控制阀中还包括一消声装置。图1中示出一带有两个消声器的结构。图2中示出了一个用于流体控制阀的动密封机构，它特别适用于双向的流体流动控制。图3和4则示出了一个适用于单向流体控制阀的变化型动密封结构，其特征是它处于压力平衡密封的状况下，在控制流量的过程中基本上和转球没有摩擦，而且在阀关闭时能和转球建立起一个可靠的密封配合。

一流体控制阀10包括阀体端盖件12和13，该两端盖件中分别带有一通道14，以在一第一阀口16和一第二阀口18之间建立起双向的流体通连。两端盖上分别设置了相应的安装法兰20和22，以用来将控制阀10安装在一管线系统内。一转球控制元件24包括一转轴26，该转轴安装在一阀体28中。转球控制元件24包括一在转球控制元件24的两相对表面32和34之间穿过转球控制元件24的通道30。

在如图1所示的阀开启位置上，转轴26已被转动到位，使得通道30与通道14流体连通，因而就可以在第一和第二阀口16和18之间控制流体的流量，反之亦然。应该理解的是，流体的流量是通过阀驱动器和定位器/控制器这种标准的配置未带动转轴26转动而得以控制的。

通常，要使通过控制阀10的流体流量得到非常精确的控制。通过转动转轴26使通道30不再和通道14流体连通，这样就可以停止流体的流动。在阀的关闭位置上，希望转球表面32和34可以与相应的环形密封件36和38牢固地配合以便可靠地截止流体流动，从而防止了由阀10控制的危险或昂贵的流体发生泄漏或损失。

在流体控制阀10中安装了相应的消声器40和42，它们可消除管线系统中由于空气动力或液压动力而产生的噪声。消声器40和42都是半圆形的，并且包括多个穿孔44，它们形成了穿过半圆形消声器的流体通道。

现请参见图2，其中示出了一个本发明的较佳实施例，在该实施例中，为双向控制阀10设置了一消声器，并且还为其提供了在阀的开启位置上精确控制流体流量的能力，而且在阀的关闭位置上能可靠地截止流体。阀体端盖件12包括一具有一阶梯状腔室48的阀体凸缘部分46。

如图2所示，半圆形消声器40具有一外周件50，其外形与阶梯状腔室48相匹配。外周件50的一合适的环状凹部中牢固地嵌套着一O形圈52。半圆形消声器40是这样被安装到阀体端盖件12上的，即，将外周件50插入阶梯状腔室48，藉一螺旋地插入阀体凸缘46并且被安装进阀体28的螺栓51而将两构件夹紧。这样便迫使牢固地抵住凸缘部分46的承板53在阀体28和阀体端盖件12之间刚性地保持消声器46。

转球控制元件24的密封是由一浮动地安装在消声器中的浮动密封结构来提供的，该密封结构包括与转球24的球表面32动配合的密封件36。密封件36是一个环形密封件，它被插入式地安装在一包括一肩部58的环形密封件保持器56。密封件56的尺寸相应于半圆形消声器的外周件50中的一环形空腔，因而它可以在该空腔内滑动。

密封件保持器56的肩部58和半圆形消声器之外周件50的一止挡壁62之间设置了一弹簧60。弹簧60可以是盘簧，密封件36可以由尼龙、四氟乙烯、其它弹性体或金属材料制成。

如图2所示，当阀10处于开启位置，即通道30流体连通于从第一阀口16流进来的流体时，处在密封件保持器56上的弹簧60压着密封件36抵住球面32。可调整密封件36和弹簧60的尺寸和弹力，从而在密封件36和球面32之间获得最小的摩擦。这样便可在通常的流体流动过程中精确地控制流量。同样，当阀10被置于关闭位置，即通道30不再与阀体通道14连通时，通道14内受阻挡流体流动的压力会作用于密封件保持器56上，使密封件36牢固地配合于球面32，因而提供一个可靠的关闭状态。如果需要，可以采用一O形圈来防止密封件保持器56周围的泄漏。

可以将图2中的动密封结构用于如图1所示的双向密封结构，也可以将它和流体的排放一起使用，以用来检验例如在一双向的阻挡和排放结构中的双向密封的整体性。

还可以将图2的动密封结构用作一流体控制阀中的单级消声/密封。

现请参见图3和4，其中示出了一流体控制阀70，它包含一特别适于单向流体流动的动密封件，在转球的转动过程中，该密封件与转球的摩擦为零或非常的小，而且在阀关闭时能提供一个非常可靠的密封配合。

流体控制阀70包括一阀体72，该阀体具有一使入口76和出口78流体连通的通道74。一转球控制元件80包括一通道孔82和一转轴84，所述转轴可使阀处在一通道82连通于通道74的开启位置，或处在一通道82不再连通于通道74并且球面86和88在阀体内牢固地配合于相应密封件的关闭位置。

从图4中可以看到，在这种变化型式的结构中，密封机构包括被嵌入在动态偏置并且是浮动的消声器结构中的密封材料，而不是像先前结合图2所描述的被刚性地夹紧的消声器和在密封件保持器56中的动态偏置密封件54。

在图4中，阀体72包括一在阀的下游侧的阶梯状腔室90，该腔室内安装了一个具有一系列小孔94的消声器92。消声器92的外周部分96包括一环形槽98，在该环形槽内安装了一环形密封件100。消声器外周部分96上设置了一外凸肩102，以用来容纳安装在肩部102和阀体的凸缘止挡壁106之间的盘簧104。一O形圈108可以防止密封件周围的流体泄漏。如果需要，可以采用一个由环状弹性密封材料制成的间隙密封件来防止碎屑积聚在密封机构腔室内，并且防止可能产生的不希望有的噪声源。如果需要实施双向的阻挡和排放的密封，可在阀的上游安装一个标准的、弹簧加压的转球密封件112。

参见图4，从图中可以看到，当把本发明的该实施例用作一个在阀的下游侧出口密封/消声装置时，流体在所示方向上的流动会在消声器92的两端产生一个压力差，因此，在阀开启时会使密封件100偏离开球面86，这样便减少了密封件的摩擦和磨损。希望的是，这种压力差应该等于或略大于弹簧的弹力，以确保密封件100和转球之间没有接触。这样还可以获得精确的流体控制。

当转球关闭截止，即通道82不再连通于通道74时，消声器两端的压力差降低，因此弹簧104就可以克服非常小的残留的压力差，并且使密封机构100与球球面86接触。

因此，根据本发明的原理可提供一个用于流体控制阀的非常可靠的动密封结构，根据需要，它可以被用于单向的或双向的流动，并且可用于单向或双向阻挡和排放的密封。

可以用文中所述的带有消声器的流体控制阀来控制各种流体，包括液体和气体。在样品中所采用的消声器的孔径约为0.125英寸(0.318cm)。对气体而言，可以用较小的消声器孔径。对液体而言，消声器的小孔可以采用特殊的形状，以增强其抗气穴的性能。还有，除了半圆形的消声器以外，还可以采用其它形状(例如平的)的消声器，只要表面97相对于转球即可。此外，希望在图2和4所示的实施例中采用同样的阀体，这样可以尽量降低生产成本和设备需求，并且可以增加产品的灵活性。

上面仅仅是为了清楚地理解起见而作了一些详细的描述，但是应该理解，这些描述并不是必须的限制，在本发明范围内的种种改动对本技术领域的熟练人员而言是显而易见的。

Claims (17)

1.一种能可靠地截止流体流动的转动式流体控制阀和消声器的组合，该组合包括：

一阀体，它具有一第一阀口、一第二阀口和一相互连接的通道；

一刚性地安装在所述阀体中并且可在所述通道内从阀的关闭位置转到一阀的开启位置以控制通过所述通道的流体流量的转球；

一安装在所述通道内并邻近于所述转球的消声器，所述消声器包括多个穿孔，以用来消除由于流体流过所述通道而产生的噪声；

一安装在所述消声器中并与所述转球接触的环形密封件；以及

联接于所述环形密封件、用来在阀处于关闭位置时推动所述环形密封件与所述转球接触的弹簧装置。

2.如权利要求1所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，它还包括：

一安装在所述通道内并且在与所述第一环形密封件相对的那一侧和所述转球接触的第二环形密封件；以及

联接于所述第二环形密封件、用来在阀处于关闭位置时推动所述第二环形密封件与所述转球接触的第二弹簧装置。

3.如权利要求1所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，它还包括：

一安装在所述通道内、邻近于所述转球、处在与所述第一消声器相对一侧的第二消声器，所述第二消声器包括多个穿孔，以用来消除由于流体流过所述通道而产生的噪声。

4.如权利要求1所述的、可提供双向流体控制的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，它包括：

一安装在所述通道内、邻近于所述转球、处在与所述第一消声器相对一侧的第二消声器，所述第二消声器包括多个穿孔，以用来消除由于流体流过所述通道而产生的噪声；

一安装在所述第二消声器和所述转球之间的第二环形密封件；以及

联接于所述第二环形密封件、用来在阀处于关闭位置时推动所述第二环形密封件与所述转球配合的第二弹簧装置。

5.如权利要求1所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述消声器是刚性地安装在所述通道内，并且包括一周边部分，该周边部分带有一面对所述转球并且适于接纳所述弹簧装置的环形空腔。

6.如权利要求5所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，它包括一可滑动地安装在所述环形空腔内的环形密封件保持器，所述环形密封件保持器包括用来保持所述环形密封件的装置。

7.如权利要求6所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述环形密封件保持器包括一用来将所述弹簧卡在所述环形空腔内并且将所述环形密封件保持器和环形密封件压向所述转球的肩部。

8.如权利要求2所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述消声器是可浮动地安装在所述通道内。

9.如权利要求8所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述消声器包括一外周部分，所述外周部分内保持着所述环形密封件。

10.如权利要求9所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述弹簧装置是安装在所述消声器外周部分和所述阀体之间，以将环形密封件压向转球。

11.如权利要求10所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述流体的流动可以在所述消声器的两端产生一压力差，以用来克服所述弹簧压力并且使环形密封件基本上与所述转球脱开。

12.一种能可靠地截止流体流动并在转动控制流体流动时具有很低摩擦力的转动式流体控制阀和消声器的组合，该组合包括：

一阀体，它具有一流体入口、一流体出口和一相互连接的通道；

一刚性地安装在所述阀体中并且可在所述通道内从阀的关闭位置转到一阀的开启位置以控制从所述流体入口到所述流体出口的流体流量的转球；

一安装在所述通道内并邻近于所述转球的消声器，所述消声器包括多个穿孔，以用来消除由于流体在所述流体入口和所述流体出口之间流动而产生的噪声；

一安装在所述消声器与所述转球之间的环形密封件；以及

联接于所述环形密封件的压力平衡密封装置，所述压力平衡密封装置(1)在阀处于关闭位置时推动所述环形密封件与所述转球牢固地密封配合，而压力平衡密封装置(2)则在阀处于开启位置时推动所述环形密封件与所述转球相当少的接触，因而在转动地控制流体流量时，在所述环形密封件和所述转球之间提供一个较低的摩擦。

13.如权利要求12所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述消声器是可浮动地安装在所述通道内。

14.如权利要求13所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述消声器包括一外周部分，所述环形密封件保持在所述外周部分内。

15.如权利要求14所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述弹簧装置是安装在所述消声器外周部分和所述阀体之间，以将环形密封件压同转球。

16.如权利要求15所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，所述流体的流动可以在所述消声器的两端产生一压力差，以用来克服所述弹簧压力并且使环形密封件基本上与所述转球脱开。

17.如权利要求12所述的转动式流体控制阀和消声器的组合，其特征在于，它还包括：

一安装在所述通道内并且在与所述第一环形密封件相对的那一侧和所述转球接触的第二环形密封件；以及

联接于所述第二环形密封件、用来在阀处于关闭位置时推动所述第二环形密封件与所述转球接触的第二弹簧装置。

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