CN1226957A - 双板式止回阀 - Google Patents

Abstract

一种双板式止回阀,包括一个大体上圆筒形的阀体10,该阀体设置有一个径向横构件14,由此限定一对大体上D形的孔,以及两个大体上D形的板18,该板通过铰链装置20可枢转地平行连接在所述横构件14上并且可以在阀的开启位置与阀的关闭位置之间转动,在该关闭位置上每个板的密封平面与设置在围绕每个孔的阀座16上的密封平面相啮合。在每个密封表面上形成一个凹槽,然后将焊接嵌体40,42填满该凹槽,最后对该焊接嵌体进行机械加工,以提供一个更耐用合金的密封平面部分。

Description

双板式止回阀

本发明涉及双板式止回阀以及一种制造方法。

双板式止回阀是众所周知的，它包括一个环形体或阀体，该阀体具有两个可枢转地安装在一个径向铰链销上的大体上为半圆形或D形的阀件或阀板。该阀板可以由反向压力推向阀的关闭位置，在该位置上阀板可使由一个径向横构件在阀体中所限定的相应的半圆形的或D形的孔关闭，由此提供了止回阀的功能。该阀板可以由在阀的上游侧上的一个给定大小的压力推向阀的开启位置，在该位置上阀板大体上与阀体的轴线相平行。

众所周知，在某些应用场合，可在围绕着孔的阀座上设置弹性材料以便起一个密封件的作用并且可使在阀座与阀板的密封面之间的密封得到改进。但是，对于另外的应用场合，例如在高温或低温条件下或者用于输送腐蚀性流体的情况下就没有适合的密封材料是可用的。在这些情况下，必须在阀座与阀板之间提供金属对金属的密封。但是，相互进入和脱离接触的阀座和阀板密封面容易发生由于腐蚀或侵蚀而引起的磨损或性能下降，因而人们也熟知可以在这些密封面上提供一种比阀体或阀板金属更耐用的材料的覆盖层或者提供一种耐腐蚀材料。这种覆盖层可以通过把合金表面焊接在相应的密封表面上而形成。

图1(a)示出了处于关闭位置的现有技术的止回阀的部分横断面图，图中设置在阀座4上的凸起的焊接覆盖层2与设置在阀板8上的焊接覆盖层6密封地相啮合。当板8受到较高的反向压力作用时，它将发生变形(例如板的弯曲)，因为它仅仅围绕其边缘进行支承。这样将在焊缝的边缘上造成很大的局部压力并且使该密封有成为线密封的倾向，作用在阀板上的反向压力越大，作用在图1(b)中的焊缝的位置“A”上的应力就越大。这些应力称为赫芝应力，它将引起密封表面的性能下降。由于在铰链9内部存在着必要的间隙，使得该板的跟部在开启前先抬起离开阀体，该间隙还允许板作侧向移动，该板有时将在关闭位置再坐落在由于赫芝应力而变形的密封面上，从而导致穿过阀密封的泄漏。

密封面的变形将由于在阀座4上的焊缝2具有如图2所示的波纹边缘而更严重，该波纹边缘是由于下面要说明的制造方法所引起的。如图1(b)所示，当反向压力增大并且板发生变形时，在密封表面之间的密封将在焊缝2的内边缘上趋向于变成线密封，这种不规则的密封将导致泄漏。由于局部泄漏通道的形成，该焊缝波纹还将在密封接触面上产生拉丝现象。

上述型式的焊接覆盖层的另一个问题是由于下述原因而产生的，即在高温或低温条件下，在焊接金属与底层金属之间可能存在着不同的热膨胀/收缩。实际上，这些金属形成了一条双金属带，而该不同的热膨胀/收缩在精细的平面最后加工状况下将导致产生更大泄漏的变形。这可能是特别在平板情况下的一个问题，因为此时使用了大量的焊接覆盖层金属以达到垂直于密封面上的必要的深度。

用来为双板式止回阀提供焊接覆盖层的一种常规的方法说明如下。

把阀座加工到尺寸以下以便为要施加的焊接覆盖层的厚度提供空隙。阀座表面用冲压记号或类似记号作出标记以便给要焊接覆盖层的区域做出标志。焊接覆盖层可以通过在阀座上围绕孔作出三道焊缝以形成一条凸起的焊缝而施加在该阀座上。两道焊缝相互并排地延伸，第三道焊缝位于该前两道焊缝之间并且重叠在该前两道焊缝的上面，从而产生了一条具有所需凸起高度的焊缝。然后对该焊缝进行机械加工，以形成一个约高出阀座表面2毫米的密封表面并且除去该焊缝高度上的任何凹凸不平。

此外，在背面机械加工每个阀板的表面并且把合金的覆盖层焊接在该阀板的较大面积上，以保证该覆盖层与整个围绕在孔周围的阀座的密封面相接触，这样做需要进行多道焊接操作。然后对阀板上的覆盖层进行最后的机械加工以给出所需要的阀板厚度。

阀体和阀板在焊接以前必须进行预热，并且在焊接后还需要进行热处理。阀板由于在重覆焊接过程中产生了变形，因而需要进行压制以便把它们整平。

参照图2和3所说明的现有技术的方法还将受到以下的限制。由于焊接覆盖层是用手工堆焊在阀座4和阀板8的表面上的，因此焊缝的边缘是不规则的或有波纹的，如图2和3中所示。图3还示出了焊接覆盖层2在阀板8上所需要的较大的面积。该焊接过程还将产生飞溅和与焊缝邻接处的焊穿，由此使例如阀座的表面质量降低。如果在机械加工以后焊缝在任何位置上的高度不够，该焊缝还必须通过另外的焊接进行堆焊，然后再重新作机械加工。

本发明的目的是减少这些缺点和问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种双板式止回阀，包括：

一个大体上圆筒形的阀体，该阀体设置有一个径向横构件，由此限定一对大体上D形的孔；以及

两个大体上D形的板，该板通过铰链装置可枢转地平行连接在所述横构件上并且可以在阀的开启位置与阀的关闭位置之间转动，在该关闭位置上每个板的密封平面部分与设置在围绕每个孔的阀座上的密封平面部分相啮合。

其中在每个板和/或每个阀座上的密封平面部分都具有一个填满焊接嵌体的凹槽。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于形成双板式止回阀的阀板和/或阀座的一个密封表面的阀密封平面部分的方法，该阀包括一个大体上圆筒形的阀体，该阀体设置有一个径向横构件，由此限定一对大体上D形的孔，以及两个大体上D形的板，该板通过铰链装置可枢转地平行连接在所述横构件上并且可以在阀的开启位置与阀的关闭位置之间转动，在该关闭位置上每个板的密封平面部分与设置在围绕每个孔的阀座上的密封平面部分相啮合，该方法包括下列步骤：

(a)在一个或每个密封表面上形成一个凹槽；

(b)在所述凹槽中形成焊接嵌体。

使用本发明，施加焊接嵌体可以简单地通过填满凹槽在单道焊或次数减少的焊接操作中完成，而无需重复地堆焊焊接材料。这样可以减少对于焊接前和焊接后热处理的需要，并且也减少了对于阀板压平的需要。

本发明对于其中的阀板具有凸起的中央加强部分和非加强部分(位于与该板的直线边缘各端相邻接处)的双板式止回阀是特别有利的，因为这种结构对于保持在焊接嵌体密封部分之间的平面对平面的密封是很优越的。

本发明的止回阀可以有利地使用在高温或低温流体输送管线系统中，该阀当处于关闭状态时具有最小的或没有泄漏。本发明的焊接嵌体的宽度比现有技术的焊接覆盖层宽度窄得多，因而只有相当小的金属表面积受到不同的热膨胀/收缩引起的变形效应。在本发明中，焊缝金属的深度可以减至最小而不会有性能下降的危险并且该深度可以在边缘处逐渐减少而不会有发生裂纹的危险。此外，通过在凹槽中提供焊接嵌体，形成了一种在不同的膨胀/收缩条件下不容易发生变形的形状，也就是阀体或阀板金属相对于焊缝的宽度具有较大的面积与焊缝相接触并且围绕着该焊缝使得它能够承受住由不同的膨胀/收缩所引起的应力而不会发生与密封面相同程度的变形。

下面将参照附图以示例的方式说明本发明的一个特定的实施例，附图中：

图1(a)和(b)示出了现有技术的双板式止回阀密封的横断面图；

图2示出了设置在现有方法的阀座上的一个焊接覆盖层；

图3示出了设置在本发明的阀板上的一个焊接覆盖层；

图4示出了其中可以使用本发明的一种双板式止回阀的分解图；

图5是本发明的阀的阀体的实施例的平面图；

图6示出了用于本发明阀的阀板的一个实施例；

图7示出了本发明的双板式止回阀的一个实施例的横断面；

图8(a)和(b)示出了本发明的双板式止回阀的一个实施例的横断面；

图9(a)、(b)和(c)分别示出了本发明的双板式止回阀的另一个实施例的横断面和平面图；以及

图10(a)、(b)、(c)和(d)第一和第二实施例的断面图，图中示出了本发明的阀件上的一个焊接的嵌体的制造步骤。

图4示出了一个其中可以使用本发明的双板式止回阀。本发明可以体现为具有金属对金属密封表面的其他型式的双板式止回阀。

参看图4，该阀具有一个近似圆筒形的阀体10，该阀体具有一个作为流体通道的轴向孔。环形部分12从阀体10的内壁伸入到该孔中。横构件14沿直径方向横穿过阀体10并且与环形部分12一起限定了两个D形孔。环形部分12和径向横构件14包括阀座16，当阀处于关闭状态时，阀板18支靠在该阀座上。一个D形或大体上半圆形的阀板18设置在阀体10的每个D形孔上。

流体可以从阀座的上游侧到其下游侧流过该阀。如图4所示，两个阀板位于阀座16的下游侧。两个阀板18具有凸耳，借助于该凸耳阀板可枢转地连接在沿径向穿过阀体10延伸与横构件14相平行的铰链销20上。在阀的关闭位置，两个大致为半圆形或D形的板18围绕铰链20枢转到与阀座16进入密封接触。止动销22沿径向穿过阀体10，它与铰链销20相平行地延伸并在铰链销20的下游，以便限制阀板18的打开的程度。可选择地使一个或几个弹簧24偏压双阀板18使其与阀座16进入密封接触。

铰链销20、止动销22和阀板18可以借助于常规的固定装置(未示出)，或者借助于在WO95/27163专利中所描述的嵌入件支承在阀体10中。

图5和6示出了一个设置在阀体10的阀座16上的焊接嵌体40和设置在阀板18的密封面上的焊接嵌体42。

图7示出了在一个垂直于横构件14和铰链销20的平面内具有这种嵌体的本发明的阀的轴向横断面。

焊接嵌体40、42中的每个嵌体都被容纳在一个凹槽中，该凹槽的横断面为弧形或大致半圆形形状，其中装有该焊接嵌体材料。当然，凹槽可以具有不同的形状例如矩形、U形、V形或燕尾形(即其宽度随着深度的增加而增加)。凹槽的形状和尺寸可以沿着其长度而变化。这样的优点在于在D形板的弧形部分的中心位置具有一个较宽的嵌体部分，用来承受在阀关闭位置时作用在阀板上的背压的最大作用力。如在图5和6中所见，凹槽中的嵌体的边缘没有受到焊缝波纹的损害。阀板18上的凹槽和嵌体的宽度大于在阀座上的凹槽和嵌体的宽度，这是考虑到阀板的铰链内部的间隙。该间隙影响阀板在阀处于关闭位置时位于精确的位置上，这样仍可保证嵌体40、42互相接触而形成密封。另一个办法是，可使阀座上的嵌体宽度大于阀板上的嵌体宽度。通过本发明的方法，嵌体40和嵌体42都可以十分精确地定位。与现有技术的阀相比对制造公差的要求较低，因为用手工来操作焊缝会形成更大程度的位置误差。

图8(a)是与图7相类似的一个横断面图，但图8中只示出了阀的一半和一个阀板18。示于图7和8的实施例中的阀板18大体上是一块平板。图8(b)详细示出了在阀板18与阀座之间形成的密封，特别是分别与示于图7和8(a)中焊接嵌体相对应的焊接嵌体42和40。

图9(a)和9(b)示出了本发明的另一个不同的最佳实施例的与图8(a)和(b)相对应的视图，该实施例还具有阀板18的另一平面图9(c)。根据专利WO95/15455的教导，在图9的实施例中的阀板18在下游侧具有加强的中央凸起部分和在上游侧具有凹进部分，该专利的内容通过引用结合在本文中。如WO95/15455中所述，加强的中央部分18A和靠近板18的直边的各端处的非加强部分18B的使用提供了优良的面对面的密封特性。

图10示出了本发明的制造阀密封的焊接嵌体的方法的各个步骤。

图10(a)以断面图示出了阀件50的一部分，该阀件例如可以是其中已形成有凹槽52的阀座或阀板。凹槽52可以通过轧制或机械加工制成，或者可以当该阀件在铸造或锻造时制成，或者通过任何适当的方法制成。在该实施例中，凹槽52具有大体上为半圆形的横断面并且该凹槽的深度约为2毫米。

图10(b)示出了该凹槽通过焊接方式填满焊接嵌体材料54以后的情况。在本方法的该实施例中，凹槽有轻微地过量填充并且材料54凸出在阀件的表面的上面，表面张力使该材料的上表面上形成一个弯月形。但是，表面张力精确地把该焊接材料拉向凹槽的边缘。在凹槽中进行焊接由于焊弧位于凹槽内可以显著地减少飞溅和焊穿，并且能保持较好的焊弧。

然后对焊接嵌体进行精加工，以便提供一个大体与阀体50的表面处于同一水平上的密封平面56，如图10(c)中所示。这样就对该焊接嵌体密封形成一个十分精确的机械加工线边缘，由于焊缝是在精确的凹槽中形成的，因而该边缘没有边缘波纹，例如在图4中所示。

或者如图10(d)中所示，焊接嵌体可以被精加工成稍高于其周围表面，或者相邻金属在其一侧或两侧上被切削掉，以便该焊缝或轻微凸出来或者凸出来很多，围绕焊缝的金属可以有助于密封，并且由于载荷的散布，作用在焊缝上的赫芝应力将降低。即使该焊缝稍有点凸出，或者只是在一侧上齐平，赫芝应力问题仍然可以减轻。

双板式止回阀可以制成各种尺寸，因此凹槽深度或者焊接嵌体的厚度可以小至0.01毫米或者大至20毫米或以上。典型的深度可以达10毫米，例如0.5毫米至5毫米，特别是1毫米至3毫米。通常嵌体的宽度至少同其深度一样，比深度更宽则更好。如果其宽度大于其深度，该宽度可以窄至0.01毫米并且可以宽至20毫米或以上。一个2英寸(50毫米)阀的典型宽度可以是1至2毫米，而对于一个36英寸(900毫米)阀的典型宽度可以是5至15毫米，最典型的宽度约为10毫米。如上所述，在阀板上的嵌体比在阀座上的嵌体宽是有利的(反之亦然)，但是不一定更深。在这种情况下，宽度可以如上述一般是1毫米至20毫米。

许多不同的材料可以用于焊接嵌体，这取决于该阀的用途。下面是一些材料实例：

Stellite(商标)，一种钴、铬、钨、钼合金，该合金不易磨损，供磨料流体使用是最理想的；

供腐蚀流体使用的316不锈钢；

供受到温度腐蚀的应用场合中使用的410不锈钢；

Monel(商标)，一种主要成分为镍、铬的合金，供酸性流体使用；以及

Inconel625(商标)，一种主要成分为镍、铬和铁的合金，这是一种耐腐蚀流体的合金。

图示的实施例示出了设置在阀座和阀板上的焊接嵌体40、42。但是，在某些情况下，阀的嵌体可以设置在一个或另一个阀件上。在嵌体被设置在阀座和阀板的情况下，嵌体不需要都使用相同的焊接嵌体材料。该嵌体可以用一种以上材料分层如Inconel层和Stellite层制成，例如通过先用第一种嵌体材料填充在凹槽中，然后形成一个由第一种嵌体材料构成的较浅的凹槽，以便于用第二种嵌体材料充满。

使用具有本发明的焊接嵌体的阀提供了精确的金属对金属的密封。即使在高压下也能获得大体上为零或者特别低的反向渗漏率使得这种阀适合于在高压流体的输送管线中使用，该管线要求阀具有300级ANSI压力等级(PN50)或更高压力等级。本发明的阀可以用于低温(低至-196℃和以下)和高温(高达350℃和以上)流体输送管线系统中，特别是用在需要零或者特别低的渗漏率的使用场合。这是因为本发明减轻了由于焊接金属相对于周围金属的不同热膨胀/收缩所引起的密封面的变形问题的缘故。

Claims (24)

1．一种双板式止回阀，包括：

一个大体上圆筒形的阀体(10)，该阀体设置有一个径向横构件(14)，由此限定了一对大体上D形的孔；以及

两个大体上D形的板(18)，该板通过铰链装置(20)可枢转地平行连接在所述横构件(14)上并且可以在阀的开启位置与阀的关闭位置之间转动，在该关闭位置上每个板(18)的密封平面部分与设置在围绕每个孔的阀座(16)上的密封平面部分相啮合，

其中在每个板(18)和/或每个阀座(16)上的该密封面部分都具有一个填满焊接嵌体(40,42)的凹槽(52)。

2．根据权利要求1所述的阀，其中所述焊接嵌体(40,42)的宽度为1毫米至15毫米。

3．根据权利要求1或2所述的阀，其中所述焊接嵌体的厚度为0.01毫米至10毫米。

4．根据权利要求1、2或3所述的阀，其中所述焊接嵌体(40,42)的厚度为0.5毫米至5毫米。

5．根据权利要求1、2、3或4所述的阀，其中所述凹槽(52)的横断面大体上是半圆形、U形、V形或燕尾形。

6．根据前述权利要求的任一权利要求所述的阀，其中每个焊接嵌体(40,42)包括Stellite、不锈钢、Monel或Inconel材料。

7．根据前述权利要求的任一权利要求所述的阀，其中该阀在阀板(18)和阀座(16)上都设置有焊接嵌体(40,42)，在阀板(18)上的该嵌体(42)应设置在当该阀处于关闭位置时能与阀座(16)上的对应的嵌体(40)相接触的位置。

8．根据权利要求7所述的阀，其中阀板(18)上的嵌体(42)的宽度大于阀座(16)上的嵌体(40)的宽度(或反之亦然)。

9．根据前述权利要求的任一权利要求所述的阀，其中每个或至少一个焊接嵌体(40,42)被最后加工成与邻接的相应的阀体或阀板表面齐平。

10．根据前述权利要求的任一权利要求所述的阀，其中每个或至少一个焊接嵌体(40,42)被最后加工成在一侧或两侧上是凸出来的。

11．根据前述权利要求的任一权利要求所述的阀，其中该阀包括具有一个加强的中央部分(18A)和与该D形的直线部分的每端相邻接的非加强部分(18B)的阀板(18)。

12．一种高压流体输送管线系统包括至少一个根据权利要求1至11中任一权利要求所述的阀。

13．一种低温流体输送管线系统包括至少一个根据权利要求1至11中任一权利要求所述的阀。

14．一种高温流体输送管线系统包括至少一个根据权利要求1至11中任一权利要求所述的阀。

15．一种用于形成双板止回阀的阀板(18)和/或阀座(16)的密封表面的阀密封平面部分的方法，该阀包括一个大体上圆筒形的阀体(10)，该阀体设置有一个径向横构件(14)，由此限定了一对大体上D形的孔，以及两个大体上D形的板(18)，该板通过铰链装置(20)可枢转地平行连接在所述横构件(14)上并且可以在阀的开启位置与阀的关闭位置之间转动，在该关闭位置上每个板(18)的密封平面部分与设置在围绕每个孔的阀座(16)上的密封平面部分相啮合，该方法包括下列步骤：

(a)在一个或每个密封表面上形成一个凹槽(52)；

(b)在所述凹槽(52)中形成焊接嵌体(54)。

16．根据权利要求15所述的方法，其中步骤(b)还包括通过焊接形成所述嵌体，使得该焊接嵌体凸出在该凹槽的顶面之上的步骤。

17．根据权利要求15或16所述的方法，其中该方法还包括最后加工一个或每个焊接嵌体使之与其相应的密封表面齐平的步骤。

18．根据权利要求15或16所述的方法，其中该方法还包括最后加工一个或每个焊接嵌体使其在一侧或两侧上凸出来的步骤。

19．根据权利要求15至18的任一权利要求所述的方法，其中所述凹槽(52)的宽度是1毫米至15毫米。

20．根据权利要求15至19的任一权利要求所述的方法，其中所述凹槽(52)的深度是0.5毫米至5毫米。

21．根据权利要求15至20的任一权利要求所述的方法，其中所述凹槽(52)的横断面大体上是半圆形、矩形、V形或燕尾形。

22．根据权利要求15至21的任一权利要求所述的方法，其中所述至少一个阀件与所述凹槽铸造或锻造成一个整体。

23．根据权利要求15至22的任一权利要求的方法，其中所述焊接嵌体(54)包括Sellite、不锈钢、Monel或Inconel材料。

24．一种D形的阀板(18)，该阀板包括一个用来与设置在阀座(16)上的一个对置的密封平面部分相啮合的密封平面部分，其中在该阀板上的所述密封平面部分具有一个填满焊接嵌体(42)的凹槽(52)。

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