CN210068946U - 流体控制阀 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种流体控制阀。流体控制阀包括流体阀本体、设置在该流体阀本体中的阀轴、以及在所述阀轴和所述流体阀本体之间设置在阀轴上的衬套。该衬套包括设置在该衬套的内表面上的第一凹槽和设置在该衬套的外表面上的第二凹槽。第一密封件设置在该第一凹槽中以相对于阀轴进行密封，并且第二密封件设置在该第二凹槽中以相对于阀本体进行密封。

Description

流体控制阀

技术领域

本公开总体上涉及流体阀，并且更具体而言，涉及流体控制阀。

背景技术

过程控制系统使用流体阀来控制过程流体的流量。流体阀通常通过移动阀流量控制构件(诸如阀塞或阀盘)来控制过程流体的流量。许多流体阀包括衬套以用于引导和支撑该阀的轴或杆。流体阀通常还包括围绕该轴或杆的填料。该填料可以由石墨、特氟龙或金属材料组成，以防止流体泄漏和/或不期望的流体压力的变化。在许多已知的包括填料和衬套的阀中，阀轴或阀杆必须长到足以容纳填料和衬套。在一些实例中，诸如Fisher Z500 (一种四分之一转开/关浮球阀)，唯一的轴支撑由阀填料提供，而不包括衬套。使用阀填料来支撑轴使得能够使用相对较短的轴，但使阀填料承受相对较高的载荷，这可缩短填料的使用寿命和/或可导致需要比最初预期的更大的扭矩来进行操作的阀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种装置，该装置采用具有轴封的衬套，使得可以为阀轴提供足够的支撑，同时还可降低流体泄漏的可能性。

本文公开的示例装置包括：流体阀本体；阀轴，所述阀轴设置在所述流体阀本体中；以及，衬套，所述衬套在所述阀轴和所述流体阀本体之间设置在所述阀轴上，所述衬套包括设置在所述衬套的内表面上的第一凹槽和设置在所述衬套的外表面上的第二凹槽，第一密封件设置在所述第一凹槽中以相对于阀轴进行密封，所述第二密封件设置在所述第二凹槽中以相对于所述阀本体进行密封。在一种实现中，所述装置还包括支撑环，所述支撑环用于保持所述衬套。

在一种实现中，所述装置还包括耦接到所述阀本体的卡环，所述卡环用于保持所述衬套和所述支撑环。

在一种实现中，所述密封件中的每一个密封件都是O形环、星形环或全方位密封件。

在一种实现中，所述衬套包括聚甲醛、特氟龙、或具有内衬或涂层的金属。

在一种实现中，所述衬套的长度小于所述阀轴的长度。

本文公开的另一个示例装置包括：衬套，所述衬套被配置为支撑所述阀本体中的阀轴，所述衬套包括密封凹槽，所述密封凹槽用于接收相应的密封件以防止流体离开所述阀本体。

在一种实现中，所述装置还包括定位在所述密封凹槽中的密封件。

在一种实现中，所述密封件中的每一个都是O形环、星形环、或全方位密封件。

在一种实现中，所述衬套的内表面与所述阀轴接触，并且所述衬套的外表面与所述阀本体接触，所述内表面包括所述密封凹槽中的至少一个密封凹槽，并且所述外表面包括所述密封凹槽中的至少另一个密封凹槽。

在一种实现中，所述装置还包括与所述衬套相邻的支撑环。

在另一实现中，所述装置还包括耦接到所述阀本体的卡环，所述卡环用于保持所述支撑环和所述衬套。

在一种实现中，所述衬套包括聚甲醛、特氟龙或具有内衬或涂层的金属。

本文公开的又一个示例装置包括：阀轴；阀本体，所述阀本体保持所述阀轴；以及，用于支撑和密封的单元，所述用于支撑和密封的单元支撑所述阀轴并相对于所述阀本体密封所述阀轴。

在一种实现中，所述用于支撑和密封的单元包括多个密封件和用于保持所述密封件的凹槽。

在一种实现中，所述密封件和所述凹槽位于用于支撑和密封所述阀轴的单元的内表面和外表面上。

在一种实现中，所述凹槽为两个凹槽，所述凹槽中的一个凹槽位于用于支撑和密封所述阀轴的单元的外表面上，并且所述凹槽中的另一个凹槽位于用于支撑和密封所述阀轴的单元的内表面上。

在一种实现中，所述多个密封件中的每一个密封件都是O形环、星形环或全方位密封件。

在一种实现中，所述装置还包括用于保持的第一单元，所述用于保持的第一单元保持所述用于支撑和密封的单元。

在一种实现中，所述装置还包括用于保持的第二单元，所述用于保持的第二单元与用于保持的第一单元接触。

根据本实用新型中公开的方案，通过提供一种装置，该装置采用具有轴封的衬套，从而为阀轴提供了足够的支撑，同时还降低了流体泄漏的可能性，进而使得修复归因于缺少阀轴的支撑而损坏的阀所花时间和成本变得更少。

附图说明

图1例示了已知的流体控制阀。

图2例示了示出已知的衬套和填料的图1的流体控制阀的局部截面。

图3A-3D例示了其它已知阀填料配置。

图4例示了已知流体控制阀的局部截面。

图5A例示了根据本公开的用于支撑并密封图2的流体控制阀的阀轴的示例衬套。

图5B例示了图5A的衬套的放大截面。

这些附图不是按照比例绘制的。相反，为了使多个层和区域清楚可见，这些层的厚度可在附图中被放大。只要可能，贯穿(多个)附图和随附的书面描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。如在本专利中所使用的，声明任何部分(例如，层、膜、区域或板)以任何方式定位在(例如，定位在、位于、设置在、或形成在等)另一部分上意指所引用的部分与该另一部分接触，或者所引用的部分在该另一部分之上并且有一个或多个中间部分位于其间。声明任何部分与另一部分接触意指这两个部分之间没有中间部分。

具体实施方式

如本文所使用的，术语“轴”或“阀轴”可包括各种流体控制阀的轴或杆。在一些示例中，术语“轴”可包括旋转阀的轴，而在其它示例中，术语“轴”可包括滑动阀杆阀的杆。

流体控制设备(例如，阀)通常包括阀本体、阀盖、致动器、流量控制构件(例如，阀塞)、以及阀轴或阀杆。致动器通过在阀本体中移动流量控制构件以允许或限制流体流量来将轴移动通过阀盖以打开和关闭阀。许多已知的流体阀使用衬套来围绕和支撑阀轴，以使轴的横向移动最小化以防止对阀的损坏。许多已知的流体阀还使用填料或密封件来防止流体泄漏以及不期望的阀内部的压力的变化。这些已知的流体阀要求阀轴长到足以容纳衬套和填料两者。在一些实例中，制造商可选择延长衬套以增加对轴的支撑。然而，延长衬套可要求更短的填料，这可导致流体泄漏的可能性更大。在其它实例中，制造商可选择延长填料以降低流体泄漏的可能性。然而，延长填料可要求更短的衬套，这可导致对阀轴的支撑不足。

在阀轴没有长到足以为填料和衬套两者提供足够的空间的情况下，会引起进一步的问题。因此，在一些已知的阀中，轴可能仅由阀填料支撑。如果填料由软质材料(例如，石墨、特氟龙等)组成，则在太多侧向载荷或弯曲力矩被施加到填料上的情况下，填料可能屈服(yield)和/或泄漏。如果发生这种情况，则阀轴可能接触阀本体并可能发生磨损。结果，阀可需要比预期显著更高的扭矩来进行操作，和/或阀可能需要服务请求和/或保修，这导致了附加的时间和成本。

取代以上提到的已知衬套和填料，本文公开的示例流体阀采用具有一体式密封件的衬套。通过使用本文所描述的示例衬套，流体阀可以为阀轴提供足够的支撑，同时还降低了流体泄漏的可能性。同样，本文描述的示例衬套不需要与分开的衬套和填料同样多的空间。因此，较短的阀轴可被用来降低阀的总尺寸。

图1例示了可用于实现本文中公开的示例的示例流体阀102。在图1 所例示的示例中，流体阀102可以是可操作以控制流过流体阀102的过程流体(例如，天然气、水等)的流量的滑动阀杆阀、旋转阀等。在该示例中，流体阀102是滑动阀杆阀。阀塞或流量控制构件202(如图2所示)控制过程流体的流量。在所例示的示例中，当流体阀102处于关闭状态时，过程流体被基本上防止流过阀102。相反，当流体阀102处于打开状态时，过程流体被允许流过阀102。

图2是图1的示例流体阀102的详细截面图。所例示的示例包括阀本体201和阀本体201内的流量控制构件202。流量控制构件202可以是任何合适的阀塞(例如，圆柱形塞、锥形塞等)，该流动控制构件202在经由阀轴206相对于(例如，朝向和/或远离)阀座204移动时改变通过流体阀102 的过程流体的流量。具体地，示例流量控制构件202沿着通常由双箭头208 指示的方向在流体阀102的打开位置和关闭位置之间移动。为了确保阀轴 206在打开和关闭位置之间移动时的稳定性，将衬套210放置在流量控制构件202周围。还包括阀填料212来防止流体泄漏和任何不期望的流体阀102 内的压力变化。在这种已知的流体阀102中，填料212在图2的定向上靠近阀轴206的上端，并且衬套210围绕流量控制构件202。然而，在其它已知的流体阀中，填料212和衬套210可以处于沿着阀轴206和/或流量控制构件202的任何位置。

图3A-3D是用于流体控制阀(诸如图1和图2的流体控制阀102)的已知阀填料配置的示例。图3A例示了PTFE(聚四氟乙烯或特氟龙)V形环填料302。图3B例示了单个PTFE填料304。图3A和图3B的PTFE填料技术通常用于有流体在低温(即，低于450华氏度)下流过阀的流体控制阀。

图3C例示了石墨带填料306。图3D例示了石墨填料308。图3C和图 3D的石墨填料技术通常用于有流体在高温(即，高于450华氏度)下流过阀的流体控制阀，因为石墨具有比特氟龙高得多的熔点。

图4是已知阀400的截面图。所描绘的已知阀400是四分之一转开/关浮球阀。尽管本文描述的示例衬套可以用于任何流体控制阀，但是本文所描述的示例性衬套被设计成在四分之一转开/关阀(诸如图4的已知阀400) 中特别有用。图4的阀400包括阀本体402和阀轴404，以旋转球阀406来打开和关闭阀400。填料408设置在阀本体402和阀轴404之间。填料408 是图3C的石墨带填料配置306。填料408是为阀轴404提供的唯一轴支撑件。因此，如果向阀轴404施加太多的扭矩或横向移动，则填料408可能屈服并泄漏。为了固定填料408，将填料法兰410放置在阀轴404周围的填料408上方并用填料螺柱412进行固定。

图4还包括在阀本体402和阀轴404之间的止推垫圈414。止推垫圈 414通常为软材料(例如，聚甲醛、特氟龙、聚醚醚酮、黄铜等)以降低损坏量，该损坏可在阀轴404相对于阀本体402旋转时由阀本体402和阀轴 404之间的金属与金属接触的摩擦引起。

图5A例示了图1和图2的示例性流体控制阀102，其包括根据本公开内容的教导的衬套502。示例衬套502设置在图2的阀本体201和阀轴206 之间。阀轴206具有长度503。示例衬套502结合图5B来进一步详述。在该示例中，衬套502取代图2中的填料212被设置。然而，在其它示例中，示例衬套502可以位于沿着阀轴206的任何位置。另外，该示例包括在流量控制构件202周围的衬套210以增加稳定性，因为阀轴206长到足以容纳衬套502和衬套210两者。然而，在其它示例中，阀轴206可以更短并且可以仅包括衬套502而没有衬套210。

图5B例示了图5A的示例衬套502的经放大的截面图。示例衬套502 在阀轴206和阀本体201之间设置在阀轴206上。衬套502被配置为支撑阀本体201中的阀轴206。衬套502包括设置在衬套502的内表面508上的第一凹槽506，其中，衬套502的内表面508与阀轴206接触。衬套502还包括设置在衬套502的外表面512上的第二凹槽510，其中，衬套502的外表面512与阀本体201接触。衬套502还包括设置在第一凹槽506中的用于相对于阀轴206进行密封的第一密封件514，以及设置在第二凹槽510中的用于相对于阀本体201进行密封的第二密封件516。

衬套502由适于支撑阀轴206的任何材料制成，例如，聚甲醛、特氟龙、带内衬的金属、带涂层的金属等。在该示例中，衬套502具有小于图 5A的阀轴206的长度503的长度517。然而，在其它示例中，衬套502可显著地延伸阀轴206的整个长度503。此外，在该示例中，密封件514、516 可使用星形密封件来实现，而在其它示例中，(多个)密封件可以是具有圆形截面的O形环密封件、全方位密封件、或防止流体离开阀本体201的任何密封件。

图5A和图5B的示例例示了两个密封件514、516，其中第一密封件 514处于衬套502的内表面508上的第一凹槽506中，第二密封件516处于衬套502的外表面512上的第二凹槽510中。然而，在其它示例中，在衬套502中可按任何其它配置存在任何数量的密封件和密封凹槽。

图5B还包括：与衬套502相邻的支撑环518，该支撑环518用于将衬套502保持在阀本体201和阀轴206之间；以及，被耦接到阀本体201的卡环520，该卡环520用于保持衬套502和支撑环518。卡环520可以由金属构成，并且被设置在阀本体201的凹槽522内。卡环520替代图4的填料法兰410和填料螺柱412。支撑环518可以由金属构成，并且被设置在卡环520和衬套502之间。在该示例中，卡环520可能不足以在没有支撑环 518的额外支撑的情况下保持衬套502，因为衬套502的较软的材料(例如，聚甲醛、特氟龙、带内衬的金属、带涂层的金属等)可以滑过卡环520和阀轴206之间的间隙523。支撑环518的添加消除了该可能性。然而，在其它示例中，卡环520可以具有比该示例中的卡环520更宽的宽度。在这样的示例中，支撑环518可能不是必要的。

图5B中进一步例示了阀本体201的法兰526和阀轴206的法兰528。在该示例中，阀本体201的法兰526定位在衬套502的较下端并与衬套502 接触，以防止衬套502沿阀轴206向下滑动。此外，在该示例中，阀轴206 的法兰528在阀本体201的法兰526的下方，以在防止衬套502沿阀轴206 向下滑动时加强法兰526。法兰526和法兰528由类似于图4的止推垫圈414的止推垫圈530分开。止推垫圈530由软材料(例如，聚甲醛、特氟隆、聚醚醚酮、黄铜等)构成，以减小法兰526和法兰528之间的摩擦量。尽管该示例包括被定位在法兰528上方的法兰526，但是其它示例可按任何其它配置包括法兰526和法兰528(例如，法兰528在法兰526上方等)。在另外的示例中，可仅存在一个法兰，该法兰从阀本体201或阀轴206延伸。在其它的示例中，可以存在不同的结构以促成确保衬套保持在适当位置。

在图5A和图5B所例示的示例中，用于相对于阀本体201支撑和密封阀轴206的单元包括示例衬套502。此外，在图5A和图5B所示的示例中，用于保持用于支撑和密封的单元的第一单元包括支撑环518。另外，在该示例中，用于保持的第二单元包括卡环520。

根据前述内容，将理解的是，上面公开的装置和制品增加了泄漏保护，并为流体控制阀的阀轴或阀杆提供了附加的支撑。结果，使得修复归因于缺少阀轴的支撑而损坏的阀所花的时间和成本更少。

虽然本文已经公开了某些示例方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖完全落入本专利的权利要求书的范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (20)

1.一种流体控制阀，包括：

流体阀本体；

阀轴，所述阀轴设置在所述流体阀本体中；以及

衬套，所述衬套在所述阀轴和所述流体阀本体之间设置在所述阀轴上，所述衬套包括设置在所述衬套的内表面上的第一凹槽和设置在所述衬套的外表面上的第二凹槽，第一密封件设置在所述第一凹槽中以相对于所述阀轴进行密封，并且第二密封件设置在所述第二凹槽中以相对于所述阀本体进行密封。

2.根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，还包括支撑环，所述支撑环用于保持所述衬套。

3.根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征在于，还包括耦接到所述阀本体的卡环，所述卡环用于保持所述衬套和所述支撑环。

4.根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述密封件中的每一个密封件都是O形环、星形环或全方位密封件。

5.根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述衬套包括聚甲醛、特氟龙、或具有内衬或涂层的金属。

6.根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述衬套的长度小于所述阀轴的长度。

7.一种流体控制阀，包括：

衬套，所述衬套被配置成支撑阀本体中的阀轴，所述衬套包括密封凹槽，所述密封凹槽用于接收相应的密封件以防止流体离开所述阀本体。

8.根据权利要求7所述的流体控制阀，其特征在于，还包括定位在所述密封凹槽中的密封件。

9.根据权利要求8所述的流体控制阀，其特征在于，所述密封件中的每一个都是O形环、星形环、或全方位密封件。

10.根据权利要求7所述的流体控制阀，其特征在于，所述衬套的内表面与所述阀轴接触，并且所述衬套的外表面与所述阀本体接触，所述内表面包括所述密封凹槽中的至少一个密封凹槽，并且所述外表面包括所述密封凹槽中的至少另一个密封凹槽。

11.根据权利要求7所述的流体控制阀，其特征在于，还包括与所述衬套相邻的支撑环。

12.根据权利要求11所述的流体控制阀，其特征在于，还包括耦接到所述阀本体的卡环，所述卡环用于保持所述支撑环和所述衬套。

13.根据权利要求7所述的流体控制阀，其特征在于，所述衬套包括聚甲醛、特氟龙或具有内衬或涂层的金属。

14.一种流体控制阀，包括：

阀轴；

阀本体，所述阀本体保持所述阀轴；以及

用于支撑和密封的单元，所述用于支撑和密封的单元支撑所述阀轴并相对于所述阀本体密封所述阀轴。

15.根据权利要求14所述的流体控制阀，其特征在于，所述用于支撑和密封的单元包括多个密封件和用于保持所述密封件的凹槽。

16.根据权利要求15所述的流体控制阀，其特征在于，所述密封件和所述凹槽位于用于支撑和密封所述阀轴的单元的内表面和外表面上。

17.根据权利要求15所述的流体控制阀，其特征在于，所述凹槽为两个凹槽，所述凹槽中的一个凹槽位于用于支撑和密封所述阀轴的单元的外表面上，并且所述凹槽中的另一个凹槽位于用于支撑和密封所述阀轴的单元的内表面上。

18.根据权利要求15所述的流体控制阀，其特征在于，所述多个密封件中的每一个密封件都是O形环、星形环或全方位密封件。

19.根据权利要求14所述的流体控制阀，其特征在于，还包括用于保持的第一单元，所述用于保持的第一单元保持所述用于支撑和密封的单元。

20.根据权利要求19所述的流体控制阀，其特征在于，还包括用于保持的第二单元，所述用于保持的第二单元与用于保持的第一单元接触。

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