CN203926952U - 阀组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阀组件，包括：一阀体，该阀体内形成有入口通道、出口通道，以及能够与所述入口通道和出口通道连通的补偿腔；一置于所述阀体的补偿腔中的阀塞，所述阀塞的端部上设置有通孔，当所述阀塞处于关闭位置时，在补偿腔的纵向上分立的至少两个密封位置处，所述阀塞的侧壁与阀体之间形成密封，以使得从入口通道流入的介质经由所述阀塞端部的通孔流入所述补偿腔，且从入口通道流入的介质与出口通道的介质彼此隔离；其中，所述阀塞处于关闭位置时，在所述纵向上远离所述阀塞端部的一密封位置处，所述阀塞的侧壁与所述阀体之间形成软密封，优选使用O型密封圈实现软密封。这种阀组件既可以保证以较小的驱动力来推动阀塞，也可以保证较低的渗漏。

Description

阀组件

技术领域

本实用新型涉及一种阀组件，尤其涉及一种压差补偿式调节阀组件或称平衡式调节阀组件。

背景技术

目前市场上可以看到多种不同的压差补偿式调节阀组件或称平衡式调节阀组件，简称平衡阀。在诸多平衡阀中，双座阀因可以更好地平衡并补偿施加在阀塞上的力，而得到了广泛的应用。双座阀有诸多优点，尤其是，执行器可以只施加一个比较小的力便可以驱动阀塞从而将阀座关闭。但是，控制阀座与阀塞之间的间隙却是一个难题，尤其是阀座与阀塞采用金属与金属的密封时更为明显，这也就是为什么双座阀渗漏会比单座阀高的原因所在。

在公开号为WO2012/109799的专利申请中公开了一种阀座与阀塞采用金属与金属密封的方式，其具体是通过预先挤压的方式使阀塞上、下密封线具备与上、下阀座同步相适配的接触形状，形成阀塞与阀座之间的密封。这种方式无需对阀塞进行特别精确的机械加工，而是通过预先推挤阀塞便可实现阀塞与阀体之间密封效果。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种可以通过简单方式实现更高密封效果的阀组件。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种阀组件，包括：一阀体，阀体内形成有入口通道、出口通道以及能够与所述入口通道和出口通道连通的补偿腔；一置于所述阀体的补偿腔中的阀塞，所述阀塞具有一个端部和侧壁，所述阀塞的端部上设置有通孔，所述阀塞能够沿所述补偿腔的纵向在开启位置和关闭位置之间运动；其中，当所述阀塞处于关闭位置时，在所述纵向上分立的至少两个密封位置处，所述阀塞的侧壁与阀体之间形成密封，以使得从入口通道流入的介质与出口通道的介质彼此隔离，且从入口通道流入的介质能够经由所述阀塞端部的通孔流入所述补偿腔；当所述阀塞脱离所述关闭位置时，从入口通道流入的介质能够流至所述出口通道；其中，在所述纵向上远离所述阀塞端部的第一密封位置处，所述阀塞的侧壁与所述阀体之间形成软密封。

在本实用新型的一个实施例中，该阀组件还包括一套筒，其固定在所述阀体补偿腔的 内壁上，且其径向尺寸适于使得所述阀塞在纵向上从所述套筒中心穿过，所述套筒面向所述阀塞的内表面上设置有沿周向延伸的第一凹槽，其中容纳有第一密封圈以及置于所述第一密封圈两侧的支撑圈，所述第一密封圈能够与所述阀塞的侧壁在所述第一密封位置处形成所述软密封，其中所述第一密封圈为O型圈。

优选地，所述套筒的内表面上还设置有沿周向延伸的第二凹槽，所述第二凹槽在纵向上比第一凹槽更靠近所述阀塞的端部，所述第二凹槽内设置有清洁环。更为优选地，所述清洁环具有斜向刮片。优选地，所述套筒的内表面上还设置有沿周向延伸的第三凹槽，所述第三凹槽设置在所述第一凹槽和第二凹槽之间，所述第三凹槽中容纳有润滑介质。

可选地，所述第一凹槽置于靠近所述阀塞端部的位置，所述套筒的内表面上还设置有沿周向延伸的第三凹槽，所述第三凹槽设置在靠近所述第一凹槽且相对于所述第一凹槽更远离所述阀塞端部的位置，所述第三凹槽中容纳有润滑介质。优选地，所述套筒在纵向上的尺寸为20-40毫米或50-70毫米。

优选地，所述套筒在背向所述阀塞的外表面上还设置有沿周向延伸的第四凹槽，所述第四凹槽内设置有第二密封圈。优选地，所述第四凹槽置于远离所述所述阀塞端部的位置。

可选地，阀组件还包括：一个卡圈，其至少部分嵌入阀体的补偿腔内壁上的固定凹槽中，所述套筒通过所述卡圈固定在所述补偿腔内壁上。

优选地，在所述阀塞端部上方设置有导流窗构件，所述导流窗构件包括上大、下小的窗口，用于引导并限制介质流量。

可选地，在阀组件中，在靠近所述阀塞端部的侧壁上还形成有周向的突起，所述突起设计成在阀塞处于关闭位置时所述突起适于与阀体在靠近所述阀塞端部的密封位置处形成金属密封。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1示出根据本实用新型一个实施例的阀组件的立体3/4剖视图；

图2示出根据本实用新型一个实施例的阀组件的组件拆分图；

图3A示出沿图1所示的A-A’线剖开的截面图；

图3B示出图3A中D区域的局部放大图；

图4示出图1中套筒的立体3/4剖视图；

图5示出根据本实用新型又一个实施例的阀组件的立体3/4剖视图；

图6示出根据本实用新型又一个实施例的阀组件的组件拆分图；

图7A示出沿图5所示的A-A’线剖开的截面图；

图7B示出图7A中D区域的局部放大图；

图8示出图5中套筒的立体3/4剖视图。

具体实施方式

现参考附图，详细说明本实用新型所公开装置的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规平衡阀的方向。

在本实用新型中的术语“大约”或“基本上”将会被本领域普通技术人员理解且将包括用到该术语的特征的近似状态。

本实用新型提供了一种阀组件，虽然此处以“push-to-open(推至开启)”型的阀组件来描述所实用新型的具体实施例，但是，所公开的阀组件还同样适用于其他类型和结构的阀，如“push-to-close(推至关闭)”型平衡阀。本实用新型并不局限于特定类型的阀，所公开的阀结构还适用于许多不同类型的流体介质。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的阀组件的立体剖视图。图2示出了图1中阀组件的拆分图。图3A和图3B示出图1中阀组件的剖面图以及局部放大图。如图1-3所示，这种阀组件包括阀体1。阀体1内部形成有入口通道11、出口通道12，以及一个能够与入口通道11和出口通道12连通的补偿腔16。阀体1的上部具有一个可放置阀杆3的开口14。阀体1下部的法兰盘60可以拆下，露出下部开口17。阀塞20可通过阀体1下部开口17进入阀体1的内部且置于补偿腔16内。阀杆3连接到阀塞20上。执行器可通过带动阀杆3沿图1中竖直方向(E方向)上、下移动，进而阀杆3推动阀塞20相应地在阀体1的补偿腔16内沿补偿腔16的纵向(E方向)上、下移动。

在图1-3所示的例子中，阀塞20为类圆柱形，其具有端部22、侧壁24以及置于端部上方的导流窗构件26。阀杆3向上拉动阀塞20可使阀塞20处于如图1所示的关闭位置。当阀塞20处于关闭位置时，在纵向上彼此隔离的两个密封位置C和D处，阀塞20的侧壁 与阀体1紧密贴合形成密封。阀塞20的端部设置有至少两个通孔28。

对于图1-3所示的阀组件而言，从入口通道11流入的介质的压强P1通常大于出口通道12的介质压强P2。本实用新型提出的阀组件可以耐受较大的入口和出口通道压差P1-P2。具体地，在阀塞20处于如图1所示的关闭位置时，从入口通道11流入的介质可以通过阀塞20端部22上的通孔28流入补偿腔16内。但是由于阀塞20侧壁和阀体之间的密封，从入口通道流入的介质与出口通道12内的介质彼此隔离开来。这样，补偿腔16和入口通道11内的流体压强相同。加之阀塞20的端部22上、下两表面的面积大体相当，阀塞20在纵向E上仅受到较小或极小的介质综合作用力。因此，执行器可以只(经由阀杆3)施加较小的力就可以驱动阀塞20运动至如图1所示的关闭位置，或脱离该关闭位置。例如，当执行器通过阀杆3向下推压阀塞20时，阀塞20与阀体1之间的密封逐步消除，从而介质可从入口通道11流向出口通道12。在阀塞20相对补偿腔向下运动，脱离关闭位置并开启位置运动过程中，阀塞可限定阀组件的不同打开位置，例如全开、部分开或称半开。

图1-3所示的阀塞20在其端部22的上方还具有一个导流窗构件26。导流窗构件26总体呈圆筒形向上延伸，且在其侧壁上形成开口，以构成一个或多个上大、下小的导流窗。这些导流窗能够在一定程度上使得在阀塞脱离关闭位置时控制介质的流量步增加。窗的形状可以有多种，例如可以形成如图3A所示的类倒三角型。

图1-3所示出的阀塞20与阀体1之间的在纵向上分立的两处(C和D)密封结构分别包括金属密封(或称硬密封)和软密封。这里，金属密封(或称硬密封)是指阀塞和阀体之间直接通过金属部件紧密贴合实现密封。软密封是指阀塞和阀体之间通过例如密封圈的软性材料来实现密封。相较于硬密封而言，软密封的密封效果好，渗漏更低。在本实施例中，至少在下密封位置D处实现软密封。

在一个实施例中，在下密封位置D处，设置有一个套筒40，套筒40固定在阀体1的补偿腔16的内壁上，且套筒40在径向上的尺寸设计成适于阀塞20从中穿过。在操动阀塞20时，阀塞20相对所述套筒40纵向(E)运动。优选地，套筒40由不锈钢材料制成。套筒40在面向阀塞20的表面为内表面41，其面向补偿腔内壁的表面为外表面43。套筒40的内表面41上设置有可与阀塞20的侧壁24实现软密封的密封圈。套筒40上密封圈的设置可根据实际需求加以设计。例如，套筒40内表面41上可附着或容纳有一个或多个密封圈，其经阀塞20的侧壁的挤压可实现与阀塞之间的软密封，以阻断介质流动。

图3B的放大图以及图4示例性地示出了套筒40的一种优选结构。如图4所示，套筒40上的内表面41上设有多个沿周向延伸的凹槽。每个凹槽中可设有不同类型或功能的软性圈。在图4的例子中，套筒40例如设有周向凹槽44，其优选位于套筒40的下部。凹槽 44可以容纳第一密封圈442，例如一个O型圈。这里，O型圈442例如用作动态密封圈，其能够在阀塞20上、下运动的过程中依然保持与阀塞20侧壁24之间的密封。

优选地，如图4所示，在凹槽44中还放置有支撑圈446，其置于O型圈442的两侧，用于使O型圈位于凹槽44中，且减小O型圈与凹槽44的侧壁之间的直接接触。支撑圈446的硬度一般大于O型圈442。

优选地，为了提高O型密封圈的密封性能以及使用寿命，在图4所示的例子中，在凹槽44的上方(即，阀塞20从关闭位置向开启位置运动方向的反方向上)还设置有另一个周向凹槽42，其优选位于套筒40的上部。凹槽42可用于容纳一个清洁环422。清洁环422的作用在于至少清除掉阀塞20侧壁24表面上的部分附着物，例如水锈、杂质等。清洁环422的设置可以使得其下方的O型密封圈能够仅与清洁后的阀塞20的侧壁表面相接触，减少了附着物对O型密封圈的磨损，也由此可提高密封性能并延长O型圈的使用寿命。优选地，清洁环422可如图4所示带有例如斜向刮片423。刮片423适于在阀塞20运动过程中与阀塞20侧壁表面接触，以去除侧壁表面上的附着物。

更为优选地，套筒40还设有周向凹槽46，用于容纳用于润滑的材料，例如润滑脂，以润滑阀塞侧壁表面。周向凹槽46可以设置在凹槽42和凹槽44之间。凹槽46中容纳润滑材料以使得阀塞侧壁与O型密封圈紧密贴合且密封，同时减小阀塞运动过程中对O型圈的损伤。

尤为优选地，套筒40在背向阀塞20(面向补偿腔16)的一侧，还设有一个周向凹槽48，其用于容纳另一个密封圈482。密封圈482的作用在于与阀体1的内壁紧密贴合形成软密封。该密封圈482为静态密封圈。因此，相对于密封圈482而言，密封圈442的弹性形变的回复能力要更强。在图4所示的例子中，凹槽48位于凹槽44之上。

在图4的例子中，套筒40上的槽的排列和/或布置方式仅是示例性的，并非是对本实用新型的限制。本领域技术人员还可以根据具体应用的需要来确定套筒40上的槽的位置、大小以及排列。例如，套筒40中可以设置有不止一个O型密封圈442，也可以设置有两个清洁环等。

在图2所示的例子中，套筒40优选地可以通过一个卡圈50固定在阀体1上。卡圈50例如为在径向上具有弹性的非封闭环形圈，或两个半环形圈。该卡圈50在其法线上的厚度例如可以小于在径向方向上的尺寸。阀体1上设置有一个周向的凹槽18。卡圈50在自然状态下，其外圆周略大于凹槽18槽底的圆周尺寸。卡圈50经径向压缩后其外边缘可嵌入该凹槽18内，且因卡圈50在径向方向的弹性回复力而与凹槽18卡紧。卡圈50在法线方向上的表面部分露出所述凹槽18，套筒40则置于该卡圈50的露出表面上，如图2所示。

在图3A所示的密封位置C处，阀塞20在其侧壁24上部的周向上设置有周向的突起25。图2示例性地示出了突起25的结构。如图3A所示，突起25的上表面与阀体1的相对应部位相接触，即阀塞20与阀体1直接接触在位置C处形成圆形密封线。突起25和阀体1之间可形成紧密的窄面密封。可选地，突起25与阀体对应部位的金属密封可以采用如专利申请WO2012/109799公开的方式，这里将WO2012/109799公开内容包括在本实用新型公开范围之内。此外，由于突起25的设计，在无阀杆3控制下，阀塞20下落时突起25与套筒40配合可使得阀塞20不会掉落出阀体1。

图5-8示出了根据本实用新型又一个实施例的阀组件的立体剖视图。图5-8所示的阀组件与图1-4所示阀组件的区别在于阀塞的端部的上方没有导流窗构件且套筒40的结构不同。简便起见，图5-8中与图1-4相同的部件采用相同的附图标记，且其具体结构和功能参见前面关于图1-4所述的内容，这里不再赘述。

图5-8中，阀塞70的端部72的上方不再设有导流窗构件，而形成一个阶梯式拱起的端部72。该端部72的作用与导流窗类似，且更适于入口与出口通道之间的压差相对较大的情况。

除了阀塞的区别之外，图5-8中的套筒80也不同于图1-4中套筒40。图7B的放大图和图8示例性地示出了套筒80的优选结构。如图8所示，套筒80上的内表面81上设有多个沿周向延伸的凹槽。每个凹槽中可设有不同类型或功能的软性圈。在图8的例子中，套筒80例如设有周向凹槽84，其优选位于套筒80的上部，更靠近阀塞端部的位置。凹槽84可以容纳第一密封圈842，例如一个O型圈。这里，O型圈842例如用作动态密封圈，其能够在阀塞70上、下运动的过程中依然保持与阀塞70侧壁24之间的密封。

优选地，如图8所示，在凹槽84中还放置有支撑圈846，其置于O型圈842的两侧，用于使O型圈位于凹槽84中，且减小O型圈与凹槽84的侧壁之间的接触。支撑圈846的硬度一般大于O型圈842。

优选地，在图8所示的例子中，套筒80还设有周向凹槽86，用于容纳用于润滑的材料，例如润滑脂，以润滑阀塞侧壁表面。周向凹槽86可以设置在凹槽84下方。凹槽86中容纳润滑材料以使得阀塞侧壁与O型密封圈紧密贴合且密封，同时减小阀塞运动过程中对O型圈的损伤。

尤为优选地，套筒80在背向阀塞70(面向补偿腔16)的一侧，还设有一个周向凹槽88，其用于容纳另一个密封圈882。密封圈882的作用在于与阀体1的内壁紧密贴合形成软密封。该密封圈882为静态密封圈。因此，相对于密封圈882而言，密封圈842的弹性形变的回复能力要更强。在图4所示的例子中，凹槽88位于套筒80的下部。

更为优选地，套筒80的纵向尺寸优选在50-70毫米之间，且有选为65毫米。

需要注意的是，在关闭状态时，由于介质可通过阀塞端部的通孔流入补偿腔16，因而阀塞的端部的上、下两侧的压力大体相同。同时，由于阀塞的侧壁内、外两侧压力不同，阀塞的侧壁受到由内向外的压力。可见，这种结构的阀塞在纵向受力较小。另一方面，当需要打开阀门时，通过驱动装置通过阀杆带动阀塞纵向运动。例如，阀杆向下运动带动阀塞运动。由于阀塞在纵向仅受到较小的介质压差力的作用，所以驱动阀塞运动所需的驱动力较小。

在本实用新型中，由于阀塞和阀体之间的至少一处的密封实现为软密封，这种阀组件在关闭状态时介质渗漏更低。此外，在本实用新型的实施例中，软密封采用O型圈密封，密封效果更好，且能够在阀塞运动过程中始终保持在下密封位置D处的密封。再者，在本实用新型的实施例中，还用一个套筒来固定密封圈，且套筒的纵向尺寸优选在20-40或50-70毫米之间，且优选为30毫米或65毫米。由此，用于固定密封圈的成本低。另外，套筒是通过卡圈安装到补偿腔的内壁上，因而安装更加简便易行。

同时，在本实用新型的实施例中，由于只是在阀塞上设置了环形突起，并使用压紧的方式形成在上密封位置C处形成阀塞与阀体之间的硬密封，所以无需对阀塞进行特别精确机加工，同时，也无需对阀体进行磨削等操作，只需推挤阀塞便可实现阀塞与阀体之间良好的密封效果，节省了加工成本。

需要注意的是，本说明书中提及的方位是相对附图中的方位，仅为了说明的方便。例如，所述的“纵向”是指图2中的垂直方向，即E方向。本实用新型的实施例中均以补偿强位于阀体底部为例。但是，本领域技术人员可以理解的是，本实用新型给出的阀组件结构同样可以适用于补偿腔位于阀体上部的情况。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (11)

1.一种阀组件，其特征在于，包括：

一阀体（1），阀体（1）内形成有入口通道（11）、出口通道（12）以及能够与所述入口通道（11）和出口通道（12）连通的补偿腔（16）；

一置于所述阀体（1）的补偿腔（16）中的阀塞（20、70），所述阀塞（20、70）具有一个端部（22、72）和侧壁（24），所述阀塞（20、70）的端部（22、72）上设置有通孔（28），所述阀塞（20、70）能够沿所述补偿腔的纵向（E）在开启位置和关闭位置之间运动；

其中，当所述阀塞（20、70）处于关闭位置时，在所述纵向（E）上分立的至少两个密封位置处，所述阀塞（20、70）的侧壁（24）与阀体（1）之间形成密封，以使得从入口通道（11）流入的介质与出口通道（12）的介质彼此隔离，且从入口通道（11）流入的介质能够经由所述阀塞（20、70）端部（22、72）的通孔（28）流入所述补偿腔（16）；当所述阀塞（20、70）脱离所述关闭位置时，从入口通道（11）流入的介质能够流至所述出口通道（12）；

其中，在所述纵向（E）上远离所述阀塞（20、70）端部（22、72）的第一密封位置（D）处，所述阀塞（20）的侧壁（24）与所述阀体（1）之间形成软密封。

2.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，还包括，

一套筒（40、80），固定在所述阀体（1）补偿腔（16）的内壁上，且其径向尺寸适于使得所述阀塞（20、70）在纵向上从所述套筒（40、80）中心穿过，所述套筒（40、80）面向所述阀塞（20、70）的内表面（41）上设置有沿周向延伸的第一凹槽（44、84），其中容纳有第一密封圈（442、842）以及置于所述第一密封圈两侧的支撑圈（846），所述第一密封圈（442、842）能够与所述阀塞（20、70）的侧壁（24）在所述第一密封位置（D）处形成所述软密封，其中所述第一密封圈为O型圈。

3.如权利要求2所述的阀组件，其特征在于，所述套筒（40）的内表面（41）上还设置有沿周向延伸的第二凹槽（42），所述第二凹槽（42）在纵向（E）上比第一凹槽（44）更靠近所述阀塞（20）的端部（22），所述第二凹槽（42）内设置有清洁环（422）。

4.如权利要求3所述的阀组件，其特征在于，所述清洁环（422）具有斜向刮片（423）。

5.如权利要求3所述的阀组件，其特征在于，所述套筒（40）的内表面（41）上还设置有沿周向延伸的第三凹槽（46），所述第三凹槽设置在所述第一凹槽（44）和第二凹槽（42）之间，所述第三凹槽中容纳有润滑介质。

6.如权利要求2所述的阀组件，其特征在于，所述第一凹槽（84）置于靠近所述阀塞端部的位置，

所述套筒（80）的内表面（81）上还设置有沿周向延伸的第三凹槽（86），所述第三凹槽（86）设置在靠近所述第一凹槽（84）且相对于所述第一凹槽（84）更远离所述阀塞端部的位置，所述第三凹槽（86）中容纳有润滑介质。

7.如权利要求3所述的阀组件，其特征在于，所述套筒（40，80）在背向所述阀塞（20）的外表面（43，83）上还设置有沿周向延伸的第四凹槽（48，88），所述第四凹槽（48,88）内设置有第二密封圈（482,882）。

8.如权利要求7所述的阀组件，其特征在于，所述第四凹槽（88）置于远离所述所述阀塞端部的位置。

9.如权利要求2所述的阀组件，其特征在于，还包括：

一个卡圈（50），其至少部分嵌入阀体（1）的补偿腔（16）内壁上的固定凹槽（18）中，所述套筒（40、80）通过所述卡圈固定在所述补偿腔内壁上。

10.如权利要求8所述的阀组件，其特征在于，所述套筒（80）在纵向上的尺寸为50-70毫米。

11.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，在所述阀塞（20）端部（22）上方设置有导流窗构件（26），所述导流窗构件包括上大、下小的窗口，用于引导并限制介质流量。