CN115899273A

CN115899273A - 喷射阀

Info

Publication number: CN115899273A
Application number: CN202211216279.8A
Authority: CN
Inventors: C·J·哈蒙德; C·J·哈根; T·斯托克斯
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2023-04-04
Also published as: US20230094801A1; CN219588108U

Abstract

一种喷射阀，其包括限定入口、出口以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径的阀本体。阀轴设置在阀本体中，并且阀塞能够操作地连接到阀轴。阀塞能够在打开位置与关闭位置之间移动，在打开位置，阀塞允许在入口和出口之间的流体流动，在关闭位置，阀塞限制在入口与出口之间的流动。座环限定阀座并相对于阀本体的出口邻近设置。当阀塞沿着朝向阀本体的方向移动时，阀塞远离阀座移动；当阀塞沿着远离阀本体的方向移动时，阀塞朝向阀座移动。

Description

喷射阀

技术领域

本公开内容涉及阀，并且更具体而言涉及一种喷射阀。

背景技术

控制阀通常用于过程控制系统以控制过程流体的流动。控制阀通常包括可操作地耦接到流体阀的流动控制部件的致动器装置(例如，气动致动器、液压致动器等)，以自动化该控制阀。在操作中，控制器通常被用来向致动器提供控制流体，反过来，致动器将流动控制部件(例如，阀浇口(valve gate)、塞、关闭构件等)定位到相对于阀座的期望位置，以控制或调节通过阀的流体流动。

在一些喷射系统中，在不同成分从阀本体中流出并进入罐时，流体可以通过混合该不同成分而进行处理。例如，图1中的角阀被安装在罐上(未图示)，以在可压缩气体、液体和固体浆液离开阀10并进入灌时将这些成分混合。如图1所示，角阀10包括阀本体12，其限定从阀本体12的入口16延伸到出口18的流体流动路径14。填料组件20耦接到阀本体12，并覆盖在其中设置阀杆24的开口22。在阀杆24的远端处，阀塞26可移入或移出与由座环32限定的阀座30的密封接触。座环32至少部分地设置于阀本体12内，并相对于阀本体12从出口18向外延伸。阀10被布置为在出口18处与罐附接，以使得当阀塞26沿方向A远离阀座30移动时，阀塞26通向罐(即，在图1中向下移动)。为了关闭阀10，阀杆24沿方向B将塞26朝向阀本体12移动，以接合阀座30。如图1的朝向所示，该示例性阀可以被描述为向下流动、拉动关闭阀。

通过沿X轴线移动阀杆24而对阀10进行操作，以使得塞26远离阀座30移动以打开阀10，并移动至与阀座30密封接合来关闭阀10。在操作中，控制器(未示出)可以向可操作耦接到阀杆24的致动器(未示出)提供控制信号。该控制信号使得致动器移动阀杆24，以使得塞26相对于阀座30移动，以控制通过阀本体12的流体流动。通常，喷射阀的阀塞一般长度较短，以减少死区。如图1所示，阀塞26是微扁平(micro-flat)阀塞，其被精密加工以提供用于单次节流低流量过程流体的小角度开口。在该示例中，通过沿方向A移动阀塞26以远离阀本体12并进入罐而使阀塞26打开，通过在与A方向相反的B方向上向着阀本体12移动阀塞26，直到其与阀座30接合，而使阀塞26关闭。

发明内容

在本公开内容的第一方面，喷射阀可以包括限定了入口、出口以及连接入口和出口的流体流动路径的阀本体。阀轴可以设置在阀本体中，并且阀塞可以可操作地连接到阀轴。阀塞可以在打开位置与关闭位置之间移动，在打开位置，阀塞允许在入口与出口之间的流体流动，在关闭位置，阀塞限制通过出口的流动。座环可以可操作地耦接到所述阀本体的所述出口，并且所述座环限定阀座。当所述阀塞沿着朝向所述阀本体的方向移动时，所述阀塞可以远离所述阀座移动，当所述阀塞沿着远离所述阀本体的方向移动时，所述阀塞可以朝向所述阀座移动。

在本公开内容的第二方面，用于喷射阀的阀内件组件可以包括阀塞，其包括座表面和在所述阀塞的外表面上形成的多个凹槽。座环可以包括第一端、与所述第一端相对的第二端、以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的孔。所述第一端可以可操作地耦接到阀本体，并且所述孔的大小可以被设计为能够滑动地接收所述阀塞。所述孔限定被布置为与所述阀塞的所述座表面密封接合的阀座。当所述阀塞的所述座表面接合所述座环的所述阀座时，所述阀塞的所述多个凹槽可以位于相对于所述座环的所述第二端的外部。

在本公开内容的第三个方面，喷射阀可以包括限定入口、出口以及连接入口和出口的流体流动路径的阀本体。阀轴可以设置在所述阀本体中。阀塞可以可操作地连接到所述阀轴，并可以在打开位置与关闭位置之间移动，在所述打开位置，所述阀塞允许在所述入口与所述出口之间的流体流动，在所述关闭位置，所述阀塞限制在所述入口与所述出口之间的流动。座环可以耦接到所述阀本体的所述出口并可以限定阀座。当所述阀塞沿着朝向所述阀本体的方向移动时，所述阀塞远离所述阀座移动，当所述阀塞沿着远离所述阀本体的方向移动时，所述阀塞朝向所述阀座移动。所述座环和所述阀本体中的一个或多个包括被布置为接收热交换流体的通道。

进一步根据前述第一、第二或第三方面中的任何一个或多个方面，喷射阀或阀内件可以进一步包括以下方面中的任何一个或多个：

在一个示例中，阀塞可以包括限定座表面的第一端和与第一端相对的第二端。

在一些示例中，当所述阀处于所述关闭位置时，所述座表面接合所述阀座，并且所述第二端远离所述阀本体延伸。

在另一个示例中，所述阀塞包括在所述第一端与所述第二端之间延伸的本体。

在一些示例中，所述阀塞可以包括靠近所述第一端的光滑部分和靠近所述第二端的凹槽部分。

在一些示例中，所述凹槽部分包括围绕所述阀塞的周围设置的多个凹槽。

在一些示例中，所述阀塞的所述本体的所述光滑部分在所述座表面与所述凹槽部分之间延伸。

在另一个示例中，所述凹槽部分在所述光滑部分与所述第二端之间延伸，以使得当所述阀塞处于所述关闭位置时，所述凹槽部分位于相对于所述阀本体的外部。

在一个示例中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽包括相对于所述阀塞的所述本体的外表面的可变深度。

在另一个示例中，当所述阀塞处于所述打开位置时，所述多个凹槽至少部分地与所述阀座限定多个通路。

在一些示例中，所述阀座包括设置在所述阀本体内的第一部分和从所述阀本体延伸的第二部分。

在一个示例中，所述通道可以设置在所述阀本体的壁中，并被布置为接收热交换流体。

在另一个示例中，所述座环包括设置在所述座环的壁中并被布置为接收热交换流体的通道。

在一些示例中，所述光滑部分的长度与所述凹槽部分的长度的比例在大约1:5至大约1:2的范围内。

在一个示例中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽可以是部分椭圆，其顶端邻近所述阀塞的本体的光滑部分。

在另一个示例中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽的宽度和深度可以从所述顶端到与所述顶端间隔开的位置增加。

在一些示例中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽可以从与所述顶端间隔开的位置到所述阀塞的第二端以均匀的深度和宽度延伸。

在一个示例中，所述多个凹槽中的每一个凹槽的宽度和深度中的一个或多个可以从所述光滑部分到所述塞的所述第二端增加。

在另一个示例中，所述阀座可以设置在所述座环的所述第一端与所述第二端之间。

在一些示例中，当所述阀塞的所述座表面与所述阀座间隔开时，在所述座环与所述阀塞之间限定的多个通道。

附图说明

图1是用于安装在罐上的传统喷射阀的截面视图，其示出处于关闭位置的阀；

图2是根据本公开内容的教导组装的喷射阀的截面视图，其示出处于关闭位置的阀；

图3是图2的喷射阀的阀内件组件的局部侧视图；

图4是图3的阀内件组件的局部截面侧视图；

图5是图2的阀内件组件的阀杆和阀塞的侧视图；

图6是在图5中6-6处截取的阀杆和阀塞的放大仰视图；

图7是图2的第一示例性阀塞的立体仰视图；

图8是图2的阀塞的侧视图；

图9是根据本公开内容的教导组装的第二示例性阀塞；

图10是根据本公开内容的教导组装的第三示例性阀塞；

图11是图2的阀内件组件的局部侧视图，其示出处于死区位置的阀；

图12是图2的阀内件组件的局部侧视图，其示出处于节流位置的阀；

图13是图2的阀内件组件的局部侧视图，其示出处于打开位置的阀；

图14是根据本公开内容的教导组装的第二示例性座环的截面侧视图，其示出伴热通道；

图15是包括图14的阀座和图2的阀塞的第二示例性阀内件组件的局部截面侧视图；以及

图16是根据本公开内容的教导组装的、包括第二示例性阀本体和图15的阀内件组件的第二示例性喷射阀的截面侧视图。

具体实施方式

本公开内容通常涉及喷射阀、阀塞和阀内件组件，其被布置为将过程流体的均匀分布提供到罐内以在罐内进行混合。所公开的喷射阀最小化过程流体在阀中和阀塞上凝固的出现，从而降低了与维护和阀故障相关的成本。

在图2中，根据本公开内容的教导构造了第一示例性喷射阀100。阀100包括阀本体104，阀本体104限定入口108、出口112、以及连接入口108和出口112的流体流动路径116。在阀100的出口112处，罐安装垫120耦接到阀本体104的出口法兰122，并被布置为在阀100耦接到罐时接合罐的外表面。阀内件组件124包括设置在阀本体104中的阀轴126、可操作地耦接到阀轴126的阀塞128、以及在出口112处可操作地耦接到阀本体104的座环130。在所示示例中，流体流动路径116以大约90度的角度弯曲，并且阀轴126沿着纵向轴线Y移动阀塞128，以使阀塞128朝向和远离由座环130限定的阀座132移动，来分别关闭和打开阀100。

阀塞128可在打开位置(其中阀塞128允许流体在入口108和出口112之间流动)与关闭位置(如图2-4所示，其中阀塞128通过接合座环130的阀座132来限制通过出口112的流动)之间移动。座环130设置在阀本体104的出口112中，并包括限定阀座132的内孔136。当阀塞128沿方向B(图2中向上)朝向阀本体104移动时，阀塞128与阀座132分离，并且当阀塞128沿与方向B相反的方向A(向下)远离阀本体104移动时，阀塞128朝向阀座132移动。相对于图2中所示的朝向，喷射阀100是“推动关闭”阀100，以使得当塞128沿方向A被推动时阀100关闭。

图3和图4更详细地示出图2的喷射阀的阀内件组件124。在关闭位置，阀塞128与座环130的阀座132密封接合。座环130包括第一端140、与第一端140相对的第二端144、以及在第一端140和第二端144之间延伸的孔136。座环130的孔136与阀本体104的流动路径116流体连通。座环130的第一端140可操作地耦接到阀本体104，并至少部分地设置在阀100的出口112内。第二端144从阀本体104延伸。然而，在其它示例中，座环130可以完全设置在阀本体104内，或附接到阀本体104的外表面。

在图3和图4中，座环130的孔136的大小被设计为可滑动地接收阀塞128，并限定与阀塞128的座表面148密封接合的阀座132。阀座132设置在座环130的第一端140与第二端144之间。孔136包括锥形部分152、圆柱形部分156、以及位于锥形部分152与圆柱形部分156之间的阀座132。孔136的圆柱形部分156具有直径D1，其小于座表面148处塞128的直径D2。在座环130的第一端140处，开口的直径D3大于座表面148处塞128的直径D2。这样，塞128的座表面148不能通过孔136的圆柱形部分156，但可以完全撤回到座环130的孔136的锥形部分152中。锥形部分152被截平并呈漏斗形，以便通过阀100的出口112混合和分配过程流体。

在图3中，塞128的座表面148接合阀座132，以完全关闭阀100。在关闭位置，在塞128的外表面164中限定的多个凹槽160完全设置在座环130的孔136的圆柱形部分156和阀本体104的外部。下面将参考图11-图13进一步描述，当阀100移动到打开位置时，杆126将塞128沿B方向(图1)拉入座环130的孔136中，以使得凹槽160朝阀本体104移动，并与孔136相邻。在打开位置，凹槽160和座环130共同限定与阀100的流体流动路径116流体连通的多个通道，从而允许过程流体流过座环130的孔136、围绕阀塞128、并流过阀100的通道和出口112。

通常，图5和图6示出阀内件组件124的阀杆126和阀塞128。阀杆126包括第一端166和与第一端166相对的第二端168。在第二端168处，阀杆126固定地耦接到阀塞128。在所示示例中，阀杆126延伸穿过阀塞128的内孔，并在塞128的远端176处终止。然而，在其它示例中，阀塞128可以是实心的，并通过其它适合的方式和配置耦接(例如，安装)到阀杆126的第二端168。阀塞128包括限定座表面148的第一端172、与第一端172相对的第二端176、以及在第一端172和第二端176之间延伸的本体180。本体180包括光滑或死区部分184和凹槽部分188，当阀100打开时，凹槽部分188引导围绕阀塞128的流体流动并使围绕阀塞128的流体流动具有某种形状。下面将进一步详细解释，光滑部分184靠近第一端172，并在座表面148与凹槽部分188之间延伸，以提供死区。凹槽部分188在死区部分184的端部196与阀塞128的第二端176之间延伸。简单回到图3，设计阀塞128的凹槽部分188的大小，以使得当阀100处于关闭位置时多个凹槽160相对于阀本体104和座环130位于外部。

再次转到图6，阀塞128的凹槽部分188包括雕刻在阀塞128的本体180的外表面164中的多个凹槽160。多个凹槽160围绕本体180的周围均匀分布，并且具有光滑的曲面。塞128的多个凹槽160和座环130的内孔136共同限定多个通道192，以便在阀100打开时更均匀地将来自阀100的流体流动分配到罐中。回到图5，凹槽160从光滑部分184的端部196(即凹槽的顶端)延伸到塞128的第二端176。

如图5的虚线轮廓所示，每个凹槽160的深度F_X从凹槽160的顶端196(即光滑部分184的末端)增加到塞128的第二端176。图7还示出当凹槽从顶端196延伸到与顶端196间隔的位置208时每个凹槽的可变深度F_X。如示例所示，深度F_X从顶端增加到第二位置208，以使得第一示例性深度F_A小于F_B(其中F_B小于F_C)。在所示示例中，与顶端196间隔的位置208处的深度F_C从位置208到塞128的第二端176保持不变。然而，在其它示例中，每个槽160的深度F可以是均匀的，或者可以增加不同的长度然后在特定长度保持均匀深度，或者可以从塞128的顶端196到第二端176稳定地增加。

在图7和图8中，更详细地示出阀塞128。第一端172包括圆柱形套环200，该圆柱形套环200逐渐变细触及塞128的光滑部分184。座表面148由锥形限定，并且包括成角度表面，其被形成为接合座环130的阀座132。如图8所示，光滑部分184延伸长度L_M1，并且凹槽部分188延伸长度L_G1。光滑部分L_M的长度与凹槽部分L_G的长度之比在大约1:5到大约1:2的范围内。

多个凹槽160中的每一个都是部分椭圆形的，其顶端196与阀塞128的本体180的光滑部分184相邻。顶端196起始于凹槽部分188的起点，因此也被称为光滑部分184的端部。针对每个凹槽160的宽度W_X和深度F_X(相对于塞本体180的外表面164)二者，凹槽部分188的长度L_G1可以被划分为非均匀部分L_A1和均匀部分L_B1。例如，多个凹槽160中的每个凹槽160的宽度W_X或深度F_X从光滑部分184增加到塞128的第二端176。非均匀部分L_A1从顶端196延伸到与顶端196间隔的位置208，并且具有逐渐增加的深度(例如，FA、FB、FC)和宽度(例如，WA、WB、WC)。每个槽160的均匀部分L_B1都从位置208延伸到塞128的第二端176，并且具有均匀的深度F_C和均匀的宽度W_C。然而，在其它示例中，形状、深度、以及宽度可能不同于为实现阀100的特定流动特性而示出的那些形状、深度、以及宽度。

如下文所述，塞128的死区部分184表示塞128在允许流体流过阀100的出口112之前移动的行程量。例如，塞128阻止通过座环130和出口112的流体流动，直到塞128移动到凹槽部分188与座环130的孔136的圆柱形部分156相邻的位置。塞128的死区部分184和孔136中的圆柱形部分156具有相似的直径，以使得流体不会渗入塞128的死区部分184与座环130之间。死区部分184的长度L_M可以被修改以实现阀100的特定死区。具有较短死区部分184的阀塞128例如将允许阀100比具有较长死区部分118的阀塞128的阀100打开得更快。在一些应用中，需要短的死区部分184，以使得发送用于打开阀100的信号与阀100的打开之间的反应时间很短。然而，在聚合物喷射阀的应用中，可能需要具有较长死区部分184的塞128，使得当阀100处于关闭位置时，保持塞128的凹槽部分188相对于阀本体104位于外部。

图7和图8中的每一个中的塞128的多个凹槽160围绕塞本体180的周围均匀间隔，并且每个凹槽160都具有相同的尺寸(例如，宽度、长度、深度)。然而，在其它示例中，阀塞本体180的光滑部分184和凹槽部分188的形状和尺寸可以被设计为不同，以实现不同的流动分布和条件。例如，图9和10示出可以耦接到图2的喷射阀100的阀杆126(例如，安装在其上)的其它示例性阀塞328、528。第二示例性阀塞328和第三示例性阀塞528类似于前述图2-图6的阀塞128(其中，类似的附图标记指示类似的部件)，但具有不同的凹槽构造。可以理解的是，当耦接到阀杆126时，第二示例性阀塞328和第三示例性阀塞528以与图2-图8的塞128略有不同的方式进行操作。因此，为了便于参考并且在可能的范围内，第二示例性阀塞328和第三示例性阀塞528的相同或类似的部件将保留与以上结合第一示例性阀塞128所概述的相同的附图标记，但是这些附图标记将增加200和400。这样，阀塞328、528与阀塞128一样，可以取决于阀塞128相对于座环130的位置使通过阀100的出口112的流体流动具有某种形状。

图9中的塞328包括长死区部分384，以使得死区部分384的长度L_M2基本上等于凹槽部分388的长度L_G2。死区部分384的大小被设计为与阀100的座环130配合，以使得凹槽部分388延伸到座环130的孔136的外部。塞328的多个凹槽360沿着塞本体380的凹槽部分388的长度L_G2延伸。类似于第一示例性阀塞128，第二示例性阀塞328的凹槽部分388包括具有长度L_A2的非均匀部分和具有长度L_B2的均匀部分。均匀部分L_B2的长度基本上等于第一示例性阀塞128的均匀部分L_B1的长度，然而，非均匀部分L_A2的长度短于第一示例性阀塞128的非均匀部分L_B1的长度。随着塞328朝向全打开位置移动，座环130与塞328之间形成的多个通道的宽度和深度在较短距离L_A2上增加，这样实现了不同的流动特性。

图10的塞528具有带有交替的凹槽560和562的组合凹槽部分588。在该示例中，第一凹槽560基本上类似于第一示例性阀塞128的凹槽160，其具有分别基本上等于第一示例性阀塞128的非均匀长度L_A1和均匀长度L_B1的非均匀长度L_A3和均匀长度L_B3。此外，第二凹槽562与第二示例性阀塞328的凹槽360基本相似，并且具有基本分别等于第二示例性阀塞328的非均匀长度L_A2和第一示例性阀塞128的均匀长度L_B1的非均匀长度L_A4和均匀长度L_B3。如此配置，在阀100完全打开之前，第三示例性塞528比第一示例性阀塞328移动更长的距离，并且在节流位置，流体在塞528周围比在图2的阀100周围的流动少。这样，第三示例性阀塞528可以在喷射阀100节流期间有助于不同的流动分布。

在图7-图10的示例中，阀塞128、328、528中的每一个都是实心的，并且不包括接收和耦接到阀杆(诸如图2所示的阀杆126)的孔。然而，本文公开的阀塞128、328、528可以以其它适合的方式被修改以耦接到阀杆126(例如，安装在其上)。阀塞128、328、528可以使用球磨机或其它方法(诸如EDM和增材制造)简单地制造。不同的阀塞128、328、528是示例性的，并可以以任何期望的方式配置。例如，根据本公开内容的教导的阀塞128、328、528可以被定制为基于应用和/或过程流体的类型提供特定的流动分布、流动剖面、流动速度或其它流动特性。塞128、328、528的多个凹槽160、360、560可以朝着塞128、328、528的第二端或第一端逐渐变细，部分嵌入塞本体180内，以使得通道是部分覆盖并且部分暴露的、弯曲的、锯齿形的、曲折的、线性的或多种形状的组合。阀塞128、328、528可以包括更多或更少的具有更宽或更窄宽度的凹槽160、360、560。凹槽160、360、560可以在塞128、328、528的特定区域形成，以延迟节流或更快地启动节流。在其它实施例中，塞128、328、528可以包括不同形状的本体180、380、580，其在座环130之外延伸不同的距离和/或包括在阀杆126与塞128、328、528之间的不同耦接机构。塞128、328、528可以永久地固定或附接到阀杆126，或者塞128、328、528可以可拆卸地附接或耦接到阀杆126，以便为了不同用途和/或目的的另一个塞128、328、528，可以将塞128、328、528切换到阀之外。

现在转向图11-13，示出处于不同操作阶段时的阀内件组件124。在图11中，阀100处于死区位置，以使得阀塞128的座表面148与阀座132间隔开，而塞本体180的凹槽部分188与座环130的孔136的圆柱部分156间隔开(即，不相邻)。在该位置，由于塞128的死区部分184与座环130的孔136密封接合，阻止过程流体经由阀座132限定的开口流过出口112。随着塞128在方向B进一步朝向阀本体104行进，阀100移动到节流位置，如图12所示。在节流位置，过程流体刚开始流经在塞128与座环130之间限定并围绕塞128的周围上分布的通道192。通道192由凹槽部分188的非均匀部分L_G限定，并处于较低流动能力剖面(profile)处以节流通过出口112的过程流体。当塞128进一步朝向B方向移动时，阀100完全打开以使得阀塞128的第二端176与座环130的第二端144相邻。在图13所示的完全开位置，当塞128处于完全开位置时，通道由凹槽160在其最宽和最深的尺寸限定。在此，塞128的凹槽部分188完全被拉入座环130的孔136内，并且通道192处于其最高流动能力剖面(profile)。

如此配置，当塞128开始远离阀座132移动时，通道192非常浅，并且随着塞128逐渐打开，凹槽160变得更宽和更深，从而产生更多的流动面积并增加阀流动系数(Cv)。所公开的塞128使用线性刻度(linear graduation)(即虚线轮廓)在低行程处提供低流动。然而，在另一个示例中，可以改变凹槽的形状以提供修改的抛物线流动特性。

当塞128移动回到关闭位置时，任何在多个凹槽160中或以其它方式附接到塞128的外表面的残渣或过程流体被座环130刮除以免重新进入阀100的内部空腔。以这种方式，阀内件组件124可以自动冲洗，并可从扩展的死区184获益。因此，任何粘在凹槽160上的过程流体都被推出阀100并进入罐的内部容积，从而减少流体硬化和使阀100无法操作的情况。虽然参照图11-图13示出并描述了在各种阀位置的第一示例性阀塞128、座环130和阀本体104，但是可以理解的是，本文所述的其它示例性阀塞328、528、座环330和阀本体304以类似的方式操作来提供喷射阀的附加特征。

图14和图15示出了可以耦接到图2的阀100或下文图16描述的阀300(例如，安装在其)上的另一个示例性座环330和阀内件组件324。第二示例性座环330类似于图2中的座环130类似(类似的附图标记用于类似的部件)，但具有形成在座环330的本体306中的集成伴热通道302。可以理解的是，在耦接到喷射阀100的阀本体104时，第二示例性座环330例如以与座环130略有不同的方式操作。因此，为了便于参考并且在可能的范围内，第二示例性座环330的相同或类似部件将保留与以上结合第一示例性座环130所概述的相同的附图标记，但是附图标记将增加200。这样，第二示例性座环330与第一示例性座环130一样，限定了内孔336，该内孔336具有集成的接合机构，该接合机构被布置为与阀塞接合以分配通过阀本体104的出口112的流体流动。

类似于上面提供的座环130，第二示例性座环330包括第一端340、第二端344和内孔336。然而，与第一示例性座环130不同，第二示例性座环330具有与座环本体306集成的罐安装垫320，并且包括设置在座环330的本体306中的通道302。座环330的通道302具有围绕内孔336的周围螺旋的弯曲路径。然而，在其它示例中，座环330可以具有一个或多个通道302的不同配置(其具有弯曲的或线性的流动路径)。

在图15中，通道302与座环330的孔336和阀本体104的流体流动路径116流体隔离。相反地，通道302与热交换流体源流体连接，热交换流体源将加热的流体泵入通道302以将座环的本体306保持在期望温度，以防止过程流体冷却和硬化。在操作中，热交换流体可以流过座环330的本体306中形成的一个或多个通道302，以在阀操作期间维持过程流体的期望温度。热交换流体源也可以根据具体应用将冷却的流体泵入通道302来降低座环本体的温度。

图16中的第二示例喷射阀300包括第二示例阀本体304，其可以替换图2中喷射阀100的阀本体104，以提供伴热通道310。第二示例性阀本体304类似于图2的阀本体104(类似的附图标记用于类似部件)，但具有形成在阀本体304的壁314中的集成伴热通道310。可以理解的是，例如，当与喷射阀100的其它部件组装时，第二示例性阀本体304以与图2的阀本体104略有不同的方式进行操作。因此，为了便于参考并且在可能的范围内，第二示例性阀本体304和第一示例性阀本体104的相同或类似的部件保留与以上结合第一示例性阀本体104所概述的相同的附图标记，但是附图标记将增加200。

类似于图2的阀本体104，图16的第二示例性阀本体304包括入口308、出口312、以及连接入口308和出口312的流体流动路径316。然而，与第一示例性阀本体104不同，第二示例性阀本体304包括设置在阀本体304的壁314中的一个或多个通道310。根据图16的截面视图，内部通道310设置在围绕限定阀本体304的流动路径116的孔318的壁314中。阀本体304的通道310可以具有弯曲或线性路径，并且可以互连以形成具有多个分支的通道网络。例如，通道310可以包括阀本体304内的倾斜转弯件(angled turn)，以便为每个通道310或通道的网络提供入口和出口。在另一个示例中，通道310可以围绕内孔318的周围螺旋上升，该内孔318限定与图14和图15所示座环330的构造类似的流动路径。

通道310与阀本体304的流动路径316隔离，而与热交换流体源进行流体连通，该热交换流体源将加热的流体(例如，蒸汽、油等)泵入通道310，以保持阀本体304处于期望的温度，以防止过程流体在阀本体304内冷却并硬化。在操作中，热交换流体可以流过阀本体304的壁314中形成的通道310，以在喷射阀300的操作期间维持过程流体的期望温度。热交换流体源还可以根据应用将冷却的流体泵入通道310中以降低阀本体温度。

具有图14-16的集成伴热通道的阀本体304和座环330，可以使用增材制造技术制造以在整个阀本体和/或座环上实现期望的伴热通道，以维持过程流体温度。增材制造技术可以是通过在材料上添加连续的材料层来构建三维对象的任何增材制造技术或过程。增材制造技术可以由任何适合的机器或机器组合执行。增材制造技术通常可以涉及或使用计算机、三维建模软件(例如，计算机辅助设计或CAD软件)、机器装备和分层材料。一旦生成了CAD模型，机器装备就可以从CAD文件和图层中读取数据，或者以逐层的方式添加连续的液体、粉末、板材(例如)来制造三维对象。增材制造技术可以包括若干种技术或工艺中的任何一种，诸如，立体光刻(“SLA”)工艺、熔融沉积建模(“FDM”)工艺、多喷射建模(“MJM”)工艺、选择性激光烧结(“SLS”)工艺、电子束增材制造工艺、电弧焊接增材制造工艺、或其它增材制造技术。在一些实施例中，增材制造工艺可包括定向能激光沉积工艺。这种定向能激光沉积工艺可以由具有定向能激光沉积能力的多轴计算机数字控制(“CNC”)车床来完成。阀本体304和座环330也可以通过成型工艺和其它已知工艺制造。

在另一个示例中，第二示例性阀本体304和座环330可以装配一个或多个传感器，这些传感器嵌入或以其它方式集成到阀部件中，以便监测通过喷射阀的流体流动。例如，温度传感器、振动传感器、加速计或其它传感设备可以集成到每个部件的壁中。传感器可以通信地耦接到控制器，并可以编程以接收和传输关于喷射阀操作的数据。响应于传感器数据，基于传感器接收的数据，控制器可以控制喷射阀的致动，和/或与热交换流体源通信以将流体泵入阀本体304和/或座环330的伴热通道310、302。

本公开内容的示例性喷射阀100、300(包括示例性阀内件组件124、324，阀塞128、328、528以及座环130、330)与传统喷射阀相比，提供许多优点。本公开内容的喷射阀100、300有效地混合和分配通过出口112、312并进入罐的过程流体，并防止过程流体在阀内凝固。

本公开内容的示例性喷射阀100、300中的每一个都是按压关闭式喷射阀。相比之下，传统的喷射阀(如图1的阀10)将阀杆24和阀塞26拉入阀本体12以关闭阀10。然而，传统的阀配置可能将附着到塞或座环32的粘性过程流体带入阀本体，这可能导致塞26上的和阀10出口中的流体凝固。在一些情况下，凝固的过程流体可能像水泥一样将塞固定到座环和阀本体，并使得阀无法操作。

另一方面，示例性喷射阀100、300有效地将粘性聚合物或其它可固化材料喷射到罐中，因为示例性塞128、328、528中的每一个都在阀100、300打开时提供更均匀的过程流体分布，并且保持塞的凹槽部分位于相对于阀本体104、304的外部。首先，示例性塞128、328、528中的每一个的形状和凹槽布置分散通过阀100、300的出口112、312的流体流动，并使通过阀100、300的出口112、312的流体流动具有某种形状。与传统的微扁平塞相比，流体流动并不集中在与通过座环和塞开口的流动区域相对的一个位置。相反，示例性阀塞128、328、528将流体围绕塞128、328、528分流并通过由凹槽和座环限定的周围设置的通道。每个示例性塞128、328、528的多个凹槽160、360、560提供了多个流动路径，这有助于使得通过出口112、312的流体流动具有某种形状、改善混合，并有助于阀100、300的节流。此外，塞128、328、528的多个凹槽160、360、560的均匀周围配置也改善了关于塞128、328、528的压力分布，从而提高了塞稳定性并减少了操作期间的塞振动。

其次，每个塞128、328、528的死区部分184、384、584也确保当喷射阀100、300关闭时凹槽部分188、388、588完全设置在阀本体104、304的外部。死区部分184、384、584与座环130、330的圆柱形部分156、356之间的相互作用还提供了自冲洗机构，以使得当阀100、300从关闭位置移动到打开位置时，塞128、328、528上的残余过程材料不重新进入阀本体104、304。具体地，当塞128、328、528从阀座132、332移动离开并进入阀本体104、304时，附接到塞128、328、528的外表面164、364，564的任何过程流体都被刮除。这种自清洁特征有助于避免在阀100、300关闭时过程材料变硬并导致塞128、328、528卡在阀100、300中。

最后，与制造微扁平塞需要极大的精度相比，本公开内容的塞可以通过球磨机制造，并且不需要EDM制造技术。

本文描述并示出的所公开的示例性喷射阀100、300，阀内件组件124、324，阀塞128、328、528和座环130、330可以被组合，以提供喷射阀的多种不同变形。喷射阀100、300的部件可以定制以实现不同的流动分布，并且不受本文提供的说明性示例的限制。例如，取决于过程流体和应用，本公开内容的喷射阀可以包括本文提供的第一、第二和第三示例性阀塞128、328、528中的任一个。此外，第一座环130和第二座环330被布置成与本文提供的阀塞128、328、528中的任一个以及两个示例性阀本体100、300中的任一个配合。这样，一个示例性喷射阀可以包括图9的阀塞328、图2的座环130以及图16的阀本体。在该示例中，阀本体304包括伴热通道310和/或传感器，以监测和调节流过阀本体304的过程流体的温度。在另一个示例中，喷射阀可以包括带有伴热通道302的座环330和带有伴热通道310的阀本体300。在又一个示例中，阀塞和/或阀杆也可以修改为包括伴热通道。因此，本文描述和图示的喷射阀部件的任何组合都是可能的。

本文提供的附图和说明仅用于说明的目的描绘并描述了喷射阀的优选实施例。本领域的技术人员将很容易根据上述讨论中实现可以采用本文所示部件的替代变形，而不背离本文描述的原则。因此，在阅读本公开内容时，本领域的技术人员将理解用于喷射阀的部件的其它替代结构和功能设计。因此，虽然已经说明和描述了特定的实施例和应用，但应当理解的是，所公开的实施例并不限于本文所公开的精确结构和部件。在不脱离所附权利要求书中限定的精神和范围的情况下，可以对本文所公开的方法和部件的布置、操作和细节作出各种修改、更改和变化，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

Claims

1.一种喷射阀，其包括：

阀本体，其限定入口、出口、以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径；

阀轴，其设置在所述阀本体中；

阀塞，其能够操作地连接到所述阀轴，所述阀塞能够在打开位置与关闭位置之间移动，在所述打开位置，所述阀塞允许在所述入口与所述出口之间的流体流动，在所述关闭位置，所述阀塞限制通过所述出口的流动；

座环，其能够操作地耦接到所述阀本体的所述出口，所述座环限定阀座；

其中，当所述阀塞沿着朝向所述阀本体的方向移动时，所述阀塞远离所述阀座移动，当所述阀塞沿着远离所述阀本体的方向移动时，所述阀塞朝向所述阀座移动。

2.根据权利要求1所述的阀，其中，所述阀塞包括限定座表面的第一端和与所述第一端相对的第二端，其中，当所述阀处于所述关闭位置时，所述座表面接合所述阀座，并且所述第二端远离所述阀本体延伸。

3.根据权利要求2所述的阀，其中，所述阀塞包括在所述第一端与所述第二端之间延伸的本体，并包括靠近所述第一端的光滑部分和靠近所述第二端的凹槽部分，所述凹槽部分包括围绕所述阀塞的周围设置的多个凹槽。

4.根据权利要求3所述的阀，其中，所述阀塞的所述本体的所述光滑部分在所述座表面与所述凹槽部分之间延伸，并且所述凹槽部分在所述光滑部分与所述第二端之间延伸，以使得当所述阀塞处于所述关闭位置时，所述凹槽部分位于相对于所述阀本体的外部。

5.根据权利要求2所述的阀，其中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽包括相对于所述阀塞的所述本体的外表面的可变深度。

6.根据权利要求2所述的阀，其中，当所述阀塞处于所述打开位置时，所述多个凹槽至少部分地与所述阀座限定多个通路。

7.根据权利要求1所述的阀，其中，所述阀座包括设置在所述阀本体内的第一部分和从所述阀本体延伸的第二部分。

8.根据权利要求1所述的阀，还包括：设置在所述阀本体的壁中并被布置为接收热交换流体的通道。

9.根据权利要求1所述的阀，其中，所述座环包括设置在所述座环的壁中并被布置为接收热交换流体的通道。

10.一种用于喷射阀的阀内件组件，所述阀内件组件包括：

阀塞，其包括座表面和在所述阀塞的外表面上形成的多个凹槽；

座环，其包括第一端、与所述第一端相对的第二端、以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的孔，所述第一端能够操作地耦接到阀本体，并且所述孔的大小被设计为能够滑动地接收所述阀塞，所述孔限定被布置为与所述阀塞的所述座表面密封接合的阀座；

其中，当所述阀塞的所述座表面接合所述座环的所述阀座时，所述阀塞的所述多个凹槽位于相对于所述座环的所述第二端的外部。

11.根据权利要求10所述的阀内件组件，其中，所述多个凹槽围绕所述阀塞的周围设置。

12.根据权利要求10所述的阀内件组件，其中，所述阀塞包括限定所述座表面的第一端、与所述第一端相对的第二端、以及在所述阀塞的所述第一端与所述第二端之间延伸的本体，所述本体包括靠近所述第一端的光滑部分和靠近所述第二端限定所述多个凹槽的凹槽部分。

13.根据权利要求12所述的阀内件组件，其中，所述光滑部分的长度与所述凹槽部分的长度的比例在大约1:5至大约1:2的范围内。

14.根据权利要求12所述的阀内件组件，其中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽是部分椭圆，其顶端邻近所述阀塞的本体的光滑部分。

15.根据权利要求14所述的阀内件组件，其中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽的宽度和深度从所述顶端到与所述顶端间隔开的位置增加。

16.根据权利要求15所述的阀内件组件，其中，所述多个凹槽中的一个或多个凹槽从与所述顶端间隔开的位置到所述阀塞的第二端以均匀的深度和宽度延伸。

17.根据权利要求12所述的阀内件组件，其中，所述多个凹槽中的每一个凹槽的宽度和深度中的一个或多个从所述光滑部分到所述塞的所述第二端增加。

18.根据权利要求10所述的阀内件组件，其中，所述阀座设置在所述座环的所述第一端与所述第二端之间。

19.根据权利要求10所述的阀内件组件，还包括：当所述阀塞的所述座表面与所述阀座间隔开时，在所述座环与所述阀塞之间限定的多个通道。

20.一种喷射阀，其包括：

阀本体，其限定入口、出口以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径；

阀轴，其设置在所述阀本体中；

阀塞，其能够操作地连接到所述阀轴，所述阀塞能够在打开位置与关闭位置之间移动，在所述打开位置，所述阀塞允许在所述入口与所述出口之间的流体流动，在所述关闭位置，所述阀塞限制在所述入口与所述出口之间的流动；

座环，其耦接到所述阀本体的所述出口并限定阀座；

其中，当所述阀塞沿着朝向所述阀本体的方向移动时，所述阀塞远离所述阀座移动，当所述阀塞沿着远离所述阀本体的方向移动时，所述阀塞朝向所述阀座移动；并且

其中，所述座环和所述阀本体中的一个或多个包括被布置为接收热交换流体的通道。