TW201350715A - 轉向閥 - Google Patents

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Kerry L Dewitt
Steven A Wortmann
William J Reilly
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Abstract

本發明揭示一種用於使流體之流動轉向之閥，該閥具有一殼體，該殼體具有一入口及繞該殼體以間隔開關係配置的複數個出口。一主體定位於該殼體內。該主體可相對於該殼體旋轉且具有藉由一空隙空間連結之一進入埠及一排出埠。該進入埠與該殼體入口對準，且該進入埠與該殼體入口兩者與該主體之旋轉軸線同軸對準。該排出埠偏心於該軸線定位且可在該主體相對於該殼體旋轉時與該複數個殼體出口埠中之任一者對準。一密封件定位於該主體與該殼體之間。該密封件環繞該等出口及該排出埠以在該排出埠與一出口對準時防止洩漏。

Description

轉向閥 相關申請案交叉參照
本申請案係基於且主張於2012年3月23日提出申請之美國臨時申請案第61/614,605號之優先權，其全文以引用方式併入本文中。
本發明係關於用於將流動自一個路徑轉向至數個不同路徑中之一者之閥。
各種工業處理需要可將一流體之流動引導至若干個不同路徑中之一者之一閥。此等閥將在用於重新引導包括顆粒物質(諸如用於吹塑操作之聚乙烯粒以及包括採礦尾料或碎石之泥漿、灰塵以及諸如細粒、砂及諸如此類之大量粒狀物料)之流動之廣泛應用中使用。特定而言，直井礦之膏體回填之一處理程序係極為關注的。膏體回填當前被泵送回至直井礦中以填充由採礦處理程序留下的空隙。在回填處理程序期間，需要將主要回填供應線引導至多個直井礦。在無可將流動引導至若干個不同直井礦之一閥之情況下，供應管道之整個區段需要被斷開且人工地重新構造以將流動引導至所期望位置。明顯地，需要一種轉向閥，其可將一流體流動選擇性地引導至複數個位置中之一者以便避免每次流體之所期望位置改變時重複地構造及解構管線網路之需要。
本發明係關於一種用於在數個不同路徑中之一者之間使一流體之流動轉向之閥。在一項實例性實施例中，根據本發明之閥包括一殼體，該殼體包括一側壁及附接至該側壁之第一與第二相對安置之端帽。該側壁及該等端帽界定一室。一入口定位於該第一端帽中。該入口提供至該室之流體連通。複數個出口定位於該側壁中。該等出口提供至該室之流體連通。一主體定位於該室內。該主體可繞與該入口同軸對準之一軸線相對於該殼體旋轉。一空隙空間整個地定位於該主體內。該空隙空間具有與該入口同軸對準之一進入埠及可在該主體旋轉時與定位於該側壁中之該複數個出口中之任一者對準之一排出埠。在一項實例中，該空隙空間具有一直徑，且界定該進入埠與該排出埠之間的一彎曲路徑。該彎曲路徑可具有不小於該空隙空間之直徑三倍之一曲率半徑。此外，該空隙空間可在該進入埠與該排出埠之間具有一恆定直徑。
在一特定實例性實施例中，該閥可包括在該第二端帽中之一開口。一軸附接至該主體且延伸透過該開口。該軸實現該主體相對於該殼體之旋轉。
在一實例性實施例中，該閥可進一步包括附接至該側壁之複數個管。該等管中之每一者與側壁中之該等開口中之一者流體連通。該室可具有一圓錐形狀，且該主體亦可具有一圓錐形狀。
根據本發明之一實例性閥實施例可進一步包括定位於該室內在該主體與該側壁之間的一密封件。在一項實例中，該密封件包括一基板。該基板可附接至側壁。在此實例中，該基板具有複數個孔隙，每一該孔隙與側壁中之該等出口中之一者對準。在另一實例性實施例中，基板附接至主體。在此實施例中，基板具有與空隙空間之排出埠對準之一孔隙。
在該閥之一特定實例性實施例中，第一端帽可卸除地安裝於該 殼體上。具有端對端連結之複數個區段之一耦合件可用於將該端帽固定至殼體。該等區段環繞該殼體及該第一端帽且將該第一端帽保持至該殼體。
10‧‧‧閥
12‧‧‧殼體
14‧‧‧側壁
14a‧‧‧內部表面
16‧‧‧第一端帽/端帽
18‧‧‧第二端帽/端帽
20‧‧‧室
21‧‧‧環形密封件
22‧‧‧耦合件
24‧‧‧區段
26‧‧‧區段
28‧‧‧弧形楔
30‧‧‧圓周凹槽
32‧‧‧入口
34‧‧‧凸起接管/接管
36‧‧‧圓周凹槽
38‧‧‧出口
40‧‧‧管
42‧‧‧圓周凹槽
44‧‧‧實心主體/主體
46‧‧‧軸線
48‧‧‧軸
50‧‧‧開口
52‧‧‧軸承
54‧‧‧空隙空間
56‧‧‧進入埠
58‧‧‧排出埠
60‧‧‧直徑
62‧‧‧彎曲路徑
64‧‧‧曲率半徑
66‧‧‧密封件
68‧‧‧基板
70‧‧‧基板
72‧‧‧孔隙
圖1係根據本發明之一實例性閥實施例之一縱向剖面圖；圖2係圖1中所展示之閥之一等角視圖；圖3係與圖1中所展示之閥一起使用之一實例性密封件之一等角視圖；且圖4係與圖1中所展示之閥一起使用之另一實例性密封件之一等角視圖。
圖1在縱向剖面圖中展示根據本發明之一實例性閥10。閥10包括一殼體12。殼體12包含具有第一端帽16及第二端帽18之一側壁14。該等端帽彼此相對地附接至側壁。側壁與端帽一起界定一室20。在此實例中，第二端帽18與側壁14形成為整體，而第一端帽16係使用一耦合件22可卸除地附接至側壁之一單獨組件。如圖1及圖2中所展示，耦合件22包括環繞側壁14及端帽16端對端附接至彼此之區段24及26。區段24及26具有弧形楔28，該等弧形楔向內突出且嚙合側壁14及端帽16中之圓周凹槽30以提供該等組件之間的積極機械嚙合。區段24及26可使用諸如螺栓及螺母之可調整緊固件彼此附接，從而准許移除該等區段且因此移除端帽16以准許閥10之維修。
如圖1中所展示，一入口32定位於端帽16中。入口32提供與室20之流體連通，且可包括一凸起接管34以促進將閥10連接至一管線網路(未展示)。在此實例中，接管34具有一圓周凹槽36以准許使用如美國專利第7,086,131號中所揭示之一機械耦合件將該接管附接至一管道元件，該美國專利以引用的方式併入本文中。其他可能的附接特徵包 含：舉例而言，一凸緣接管、一螺紋接管、具有一肩部或肩部與圓緣之一接管以及一平端接管。
複數個出口38定位於側壁14中，在此實例中，繪示以對角線方式彼此相對配置之兩個出口38，但應瞭解，更多出口係可行的。出口38提供與室20之流體連通，且每一出口可具有附接至側壁14且與該出口對準且流體連通之一管40，以促進將閥10連接至一管線網路之管道元件(未展示)。類似於接管34，管40之端部可具有提供用於與一管道元件附接之一特徵。在此實例中，管40具有一圓周凹槽42，但凸緣管、螺紋管、具有肩部或肩部及圓緣之管以及平端接管亦係可行的。
閥10進一步包括定位於室20內之一實質上實心主體44。一環形密封件21定位於端帽16、側壁14與主體44之間以密封端帽與主體之間的界面且隔離側壁14之內部表面14a以免流體流動穿過閥10。主體44可繞與端帽16中之入口32同軸對準之一軸線46相對於殼體12旋轉。一軸48自主體44延伸以實現其繞軸線46之旋轉。軸48延伸穿過端帽18中之一開口50，該開口可具有一軸承52以支撐軸48。一致動器(舉例而言，一曲柄、一電動或液壓馬達)(未展示)可附接至軸48以旋轉該軸且操作閥10。
一空隙空間54延伸穿過主體44。空隙空間54整個地含納於主體44內；亦即，側壁14之內部表面14a之任何部分皆不形成空隙空間之一邊界，亦並非由流動穿過該閥之流體潤濕之一表面。此組態提供關於閥操作及密封之優點，此乃因其提供其中固體物質可聚集之較小表面面積且阻礙主體44之旋轉。其亦最小化主體44與側壁14之內部表面14a之間的線(其必須被密封)。另外，具有一空隙空間54之一實質上實心主體44之使用准許該閥承受高的內部操作壓力且亦在用於使含有粗糙顆粒物質之流體轉向時提供長使用壽命。該實質上實心主體由於其體積而充當具有一長的磨損壽命之一犧牲表面。
空隙空間54具有一進入埠56，該進入埠與入口32同軸對準。空隙空間54亦具有一排出埠58，該排出埠可與殼體12之側壁14中之複數個出口38中之任一者對準。藉由主體44相對於殼體12之旋轉來實現排出埠58與一出口38之對準。在所展示之實施例中，空隙空間54具有一直徑60且界定進入埠56與排出埠58之間的一彎曲路徑62。使得直徑60在進入埠56與排出埠58之間係一常數且使得彎曲路徑62之曲率半徑64不小於直徑60之三倍係有利的。此組態有助於減小流動穿過閥10之流體之壓頭損失(head loss)，且亦減輕導致渦流之紊流，其中當具有粗糙顆粒之流體流動穿過該閥時渦流致使增加的磨損率。
如圖1中所展示，一密封件66定位於室20內在主體44與側壁14之間。在此實例性實施例中，如圖3及圖4中所展示，密封件66包括由諸如橡膠、合成橡膠化合物以及氟聚合物化合物(諸如PTFE、ETFE)及抗磨損之其他光滑物質等一撓性聚合物材料形成之一基板(諸如68或70)。基板68經組態用於附接至主體44。為此，如圖3中所展示，基板68具有與主體44中之排出埠58對準之一單個孔隙72。在圖4中所展示之一替代實施例中，基板70經組態以附接至側壁14之內部表面14a，且因此具有複數個孔隙72，該複數個孔隙各自與側壁14中之一出口38對準。
由於基板68及70附接至主體44或側壁14之介接表面，因此修整其形狀以適應於主體或側壁之形狀係有利的。此外，可藉由賦予如圖1中所展示之主體44及側壁14兩者一漸縮、圓錐形形式而發現額外優點。針對主體44及側壁14使用實質上匹配的圓錐形狀促進繞出口及排放埠之密封，且允許將主體44壓縮於殼體12內以補償密封磨損，藉此延長密封件之使用壽命。
10‧‧‧閥
12‧‧‧殼體
14‧‧‧側壁
14a‧‧‧內部表面
16‧‧‧第一端帽/端帽
18‧‧‧第二端帽/端帽
20‧‧‧室
21‧‧‧環形密封件
22‧‧‧耦合件
26‧‧‧區段
28‧‧‧弧形楔
30‧‧‧圓周凹槽
32‧‧‧入口
34‧‧‧凸起接管/接管
36‧‧‧圓周凹槽
38‧‧‧出口
40‧‧‧管
42‧‧‧圓周凹槽
44‧‧‧實心主體/主體
46‧‧‧軸線
48‧‧‧軸
50‧‧‧開口
52‧‧‧軸承
54‧‧‧空隙空間
56‧‧‧進入埠
58‧‧‧排出埠
60‧‧‧直徑
62‧‧‧彎曲路徑
64‧‧‧曲率半徑
66‧‧‧密封件

Claims (12)

  1. 一種閥，其包括：一殼體，其包括一側壁及附接至該側壁之第一與第二相對安置之端帽，該側壁及該等端帽界定一室；一入口，其定位於該第一端帽中，提供至該室之流體連通；複數個出口，其定位於該側壁中且提供至該室之流體連通；一實質上實心主體，其定位於該室內，該主體可繞與該入口同軸對準之一軸線相對於該殼體旋轉；一空隙空間，其整個地定位於該主體內，該空隙空間具有與該入口同軸對準之一進入埠及可在該主體旋轉時與定位於該側壁中之該複數個出口中之任一者對準之一排出埠。
  2. 如請求項1之閥，其進一步包括：一開口，其在該第二端帽中；一軸，其附接至該主體且延伸穿過該開口，該軸用於實現該主體相對於該殼體之旋轉。
  3. 如請求項1之閥，其中該空隙空間具有一直徑且界定該進入埠與該排出埠之間的一彎曲路徑，該彎曲路徑具有不小於該空隙空間之該直徑三倍之一曲率半徑。
  4. 如請求項1之閥，其中該空隙空間在該進入埠與該排出埠之間具有一恆定直徑。
  5. 如請求項1之閥，其進一步包括附接至該側壁之複數個管，該等管中之每一者與該側壁中之該等出口中之一者流體連通。
  6. 如請求項1之閥，其中該室具有一圓錐形狀且該主體具有一圓錐形狀。
  7. 如請求項1之閥，其進一步包括定位於該室內在該主體與該側壁 之間的一密封件。
  8. 如請求項7之閥，其中該密封件包括一基板。
  9. 如請求項8之閥，其中該基板附接至該側壁，該基板具有複數個孔隙，每一該孔隙與該等出口中之一者對準。
  10. 如請求項8之閥，其中該基板附接至該主體，該基板具有與該排出埠對準之一孔隙。
  11. 如請求項1之閥，其中該第一端帽可卸除地安裝於該殼體上。
  12. 如請求項11之閥，其進一步包括具有端對端連結之複數個區段之一耦合件，該等區段環繞該殼體及該第一端帽且將該第一端帽保持至該殼體。
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