專(zhuān)利名稱(chēng)：具有槽板和球形球塞的閥組件及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制流體流量的閥組件，尤其涉;^一種可; 走 轉(zhuǎn)地安裝在殼體內(nèi)、用于控制在開(kāi)啟、關(guān)閉和中間位置之間通過(guò)的流體流量的大i丈3求形的閥。
技術(shù)背景
已知多種閥型用于調(diào)節(jié)流體流量。有一種閥通常被稱(chēng)為球閥。球 閥具有安n閥殼體內(nèi)部的閥塞或閥體。設(shè)置有貫穿閥體的孑Ul其他一個(gè)或 多個(gè)通道，以使得閥體肯t^開(kāi)啟、關(guān)閉和中間流動(dòng)位置之間進(jìn)fr^走轉(zhuǎn)。然而 這些閥有時(shí)面臨某些缺點(diǎn)。例如，當(dāng)相對(duì)于閥體旋轉(zhuǎn)繪制壓降特性曲線(xiàn)時(shí)， 壓降特性曲線(xiàn)可能具有不希望的陡的或突然的壓力變化。在有些情況下，更 加逐漸的壓降是理想的。同時(shí)，由于形狀壓力瞬變或圍繞閥開(kāi)口的邊緣高速 流動(dòng)， 一般的已知閥經(jīng)常具有不希望的氣穴現(xiàn)象。
因此，理想的是具有提供理想的棒性并至少在某種程^Ji克月Lh ii)^點(diǎn)的流體檢制閥。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在很大程度上滿(mǎn)足了上述要求，本發(fā)明的其中一個(gè)方面， 在提供流體拴制閥裝置和方法的一些實(shí)施方式中才是供了一種裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式， 一種閥組件包括殼體，其具有進(jìn) 口、出口和內(nèi)腔； 一對(duì)密封環(huán)，其安裝到殼體上；以及闊體，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)部以用于與密封環(huán)4妄觸，該閥體包括其中貫穿有大致柱形孔的 ^i丈球形的主體；以及多個(gè)相互縱向平行且平行于閱^^走轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式， 一種闊組件包括具有進(jìn)口、出 口和內(nèi)腔的殼體；安裝到殼體上的密封器件；以及，可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi) 部以用于與密封器件進(jìn)行密封接觸的閥體，該閥體包括其中貫穿有大致柱 形孔的大致球形的主體；以及多個(gè)相互縱向平行且平行于閥體旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
才艮據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式， 一種提供閥組件的方法，該閥組 件包括具有進(jìn)口、出口和內(nèi)腔的殼體和一對(duì)安裝到殼體上的密封環(huán)，該方法 包括使可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)部以用于與密封環(huán)接觸的閥體進(jìn)^5走轉(zhuǎn)，該閥 體包括其中貫穿有大致柱形孔的大致球形的主體；以及多個(gè)相互縱向平行 且平行于閥體旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式， 一種用于閥組件的閥體，該閥組件 包括具有進(jìn)口、出口和內(nèi)腔的殼體和一對(duì)安彭'j殼體上的密封環(huán)，閥體包括 可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體的內(nèi)部以與密封環(huán)接觸的主體，該主體包括其中貫穿有 大致柱形孔的^J丈球形的主體；以及多個(gè)相互縱向平行且平行于閥^i走轉(zhuǎn)軸 線(xiàn)的槽4反。
對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式進(jìn)#1既要地、相當(dāng)寬^t樣述，以使本 文中對(duì)所述實(shí)施方式的詳細(xì)描述可得到更好的領(lǐng)悟，并JJ^賄技術(shù)作出的貢獻(xiàn)可被更好;44現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)然，本發(fā)明另外的實(shí)施方式將在下文中描述， 并且其將形成為附加于此的權(quán)利要求的內(nèi)容。[OOIO]在這方面上，在詳細(xì)地解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式之前，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明不限于本申請(qǐng)?jiān)谙旅娴拿枋鲋兴U明的以;s^圖中所圖釋的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和部件的布置。本發(fā)明可以為除那些所描述的以及以不同的方 式實(shí)現(xiàn)和#^亍的實(shí)施方式0卜的實(shí)施方式。同時(shí)，需^i兌明的是，在此和摘 要中采用的術(shù)語(yǔ)和專(zhuān)用詞匯，是用于描述的目的且不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
同理，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，該公開(kāi)所基于的構(gòu)思，可容易地作為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些目的的其他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的勤出。 因此，重要的是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為權(quán)利要求書(shū)包括在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的 范圍內(nèi)的等效結(jié)構(gòu)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的伏選實(shí)施方式的閥組件沿圖4中的線(xiàn)1 - 1剖 切的損-截面一見(jiàn)圖，示出了關(guān)閉位置的閥。
圖2是類(lèi)似于圖1的沿圖5中的線(xiàn)2-2剖切的橫截面視圖，示出 了處于中間開(kāi)啟位置的閥。
圖3是類(lèi)似于圖1的沿圖6中的線(xiàn)3 - 3剖切的橫截面視圖，示出 了處于全開(kāi)位置的閥。
圖4是處于閉合位置的閥組件的端視圖(endview)。
圖5是處于中間位置的閥組件的端^L圖。
圖6是處于開(kāi)啟位置的閥組件的端視圖。
圖7是沿圖4中的線(xiàn)7-7剖切的橫截面視圖，示出了處于 閉合位置的閥組件。
圖8是沿圖6中的線(xiàn)8 - 8剖切的橫截面視圖，示出了處于開(kāi)啟位 置的閥。
圖9是按照當(dāng)前位置的優(yōu)選實(shí)施方式的閥體的橫截面視圖。
圖IO是圖9中閥體的橫截面視圖。體的端一見(jiàn)圖。
圖12是圖9的閥體的俯視圖。
圖13是顯示兩個(gè)相互重疊的槽板的側(cè)一見(jiàn)圖。
圖15是較大的內(nèi)槽板的平面圖。
圖16是較小的夕卜槽板的平面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中始^fM相似的附圖標(biāo)記 表示相似的部分。圖1 -3是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的閥組件10的橫截 面視圖，其中圖l示出了處于閉合位置的閥組件10，圖2示出了處于中間開(kāi) 啟位置的閥組件10,以及圖3示出了處于4^f啟位置的閥組件10。
閥組件10包括外部殼體12,該殼體12包括第一流體連接 端口 14和反向的第二流體連接端口 16。由于該實(shí)施方式中的閥組件是 對(duì)稱(chēng)的，因此端口 14或端口 16可分別作為進(jìn)口和出口。然而，舉例 來(lái)說(shuō)，圖3圖示了顯示的流入端口 14和流出端口 16的流動(dòng)方向的箭 頭。
閥組件10還包括可旋轉(zhuǎn)地安裝的大致球形的塞組件20， 其在圖9-11中進(jìn)行更詳細(xì)地示出。如圖9-11所示，球形塞組件20 包括具有開(kāi)啟中心區(qū)域的大致球形的主體22，該開(kāi)啟中心區(qū)域支撐兩 個(gè)較大的內(nèi)槽板24和兩個(gè)稍短的外槽板26。板24和26中的每一個(gè)都 具有形成槽25和27的鋸齒形形狀，或者選擇性地具有其中切口的槽 25和27。主體22具有貫通其整個(gè)路徑的大致柱形的孔30,板24和26平行安裝在大致柱形的孔30中，如圖所示。正如所示的，大致柱形 的孔30還包括錐形出口區(qū)域32和反向并大致對(duì)稱(chēng)的錐形入口區(qū)域34。 板24和26的位置限定了多個(gè)穿過(guò)柱形孔30的流動(dòng)通路或通道，包括 中心通道40、兩個(gè)中間通道42和兩個(gè)外部通道44。每個(gè)外部通道44 還分別通向錐形入口 32和34中的一個(gè)。錐形入口 32和34也標(biāo)記為"V 形槽"。
除上述特征之外，圖IO和11示出了為了使塞子20可旋 轉(zhuǎn)地安裝在圖1中的殼體12內(nèi)而提供的鉸柱(hinge post) 50和52。 圖10進(jìn)一步圖示出將塞子連接到控制閥桿的槽連接54,該閥桿使球形 塞組件20;旋轉(zhuǎn)。
如圖1-3所示，設(shè)置了一對(duì)能與閥體20密封接觸的密封 座，其中一個(gè)密封座18與進(jìn)口 14關(guān)聯(lián)，另一密封座18與出口 16關(guān)聯(lián)。
現(xiàn)在將更加詳細(xì)地描述閥的操作。圖1、 4和7示出了處于 完全閉合位置的閥。在該位置上，從進(jìn)口 14和出口 16處完全地堵塞 流體通道40、 42和44。
圖2和5示出了處于中間位置的閥，在該位置一些流量流 過(guò)閥體10。 一些流體從進(jìn)口 14將進(jìn)入錐形區(qū)域32。 一些流體將流過(guò) 不同的槽25和27，從而流過(guò)板24和26中的每個(gè)，直至流出錐形區(qū)域 34。另夕卜，由于環(huán)隙(annular space ) 60存在于環(huán)繞球20的閥殼體的 拐角(corners )處的閥體20的周?chē)虼肆黧w還可/人一個(gè)通道40、 42 和44流動(dòng)到另 一個(gè)相鄰的通道40、 42和44， 乂人而進(jìn)入進(jìn)口 14附近的通道44的流體還能夠進(jìn)入到其它通道40和42,并能從反向的靠近出 口 16的通道44流出。
圖3、 6和8圖釋出了處于全開(kāi)啟結(jié)構(gòu)的閥組件10,在該 全開(kāi)啟結(jié)構(gòu)中，流體主要是從進(jìn)口端14到出口端16直4妄地流過(guò)通道 40、 42和44。
圖12從不同的角度示出了塞組件20。
圖13是示出板26在板24上面的的平面圖。圖14是示出 在塞的柱形孔內(nèi)部的板26的布置的端視圖。圖15和16分別是較大板 24和較小板26的平面圖。
因而，本發(fā)明提供用于隨著球的旋轉(zhuǎn)而逐漸減壓的至少三 個(gè)機(jī)構(gòu)。第一，穿過(guò)板的槽的設(shè)置減緩了壓力變化。第二，當(dāng)閥開(kāi)啟 時(shí)，這些槽逐漸露出來(lái)。第三，錐形入口 32和34避免了開(kāi)啟和關(guān)閉 位置的邊緣的急劇壓力下降。
上述布置可在一些實(shí)施方式中獲得一些優(yōu)點(diǎn)。首先，需要 理解的是，總壓降的發(fā)生貫穿六個(gè)階段，其中兩個(gè)是在球與座的相互 作用的時(shí)候，而其中四個(gè)是在穿過(guò)板內(nèi)的槽的時(shí)候。已發(fā)現(xiàn)，階段性 的壓降能理想地控制氣穴現(xiàn)象，還能相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)裝置提供理想的 流動(dòng)噪聲衰減特性。槽的使用，使得當(dāng)需要對(duì)固體顆粒進(jìn)行防污維護(hù) (dirty service)時(shí)所選擇的尺寸允許通過(guò)大的顆粒。圖示的實(shí)施方式 是對(duì)稱(chēng)的，因而當(dāng)流過(guò)閥的流體需要反向時(shí)，所述實(shí)施方式可在雙向 布置中工作。錐形的V形槽為低流動(dòng)性情況提供了更好的控制。也可 在V形槽內(nèi)安裝網(wǎng)孔，用于具有在低流動(dòng)性情況下極高壓降的氣穴液 化維護(hù)(cavitating liquid services )。
更進(jìn)一步，在全開(kāi)啟位置時(shí)，板占有相對(duì)較小量的流動(dòng)截 面積，此時(shí)通道40、 42和44是寬且直的。此外，至少在一定程度上 該設(shè)計(jì)可進(jìn)行自清洗，如果大片的碎片堵塞槽，則當(dāng)閥如果完全開(kāi)啟 時(shí)，碎片勢(shì)必通過(guò)自身作用從槽流出并流過(guò)通道40、 42和41中的一 個(gè)，尤其是當(dāng)通道具有比槽的寬度大的橫截面時(shí)。[O(Ml ]當(dāng)閥處于閉合位置時(shí)，其如標(biāo)準(zhǔn)API開(kāi)關(guān)球閥一樣完全關(guān) 閉。當(dāng)閥開(kāi)始打開(kāi)時(shí)(0% - 40%開(kāi)啟)，流體流過(guò)上游錐形入口或V 形槽(壓降的第一階段)，然后流過(guò)平行槽板內(nèi)的槽(壓降的四個(gè)階 段)，接著流過(guò)錐形出口或V形槽(壓降的第六階段)。當(dāng)閥介于40% 開(kāi)啟到50%開(kāi)啟之間時(shí)，流體開(kāi)始繞過(guò)外板，并且閥表現(xiàn)出四個(gè)階段 的壓降(2個(gè)通過(guò)座，2個(gè)通過(guò)內(nèi)板)。當(dāng)閥介于50%開(kāi)啟到100%開(kāi) 啟之間時(shí)，流體繞過(guò)外板，并具有最大流速。
從詳細(xì)的說(shuō)明中，本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，因而 試圖通過(guò)附加的權(quán)利要求M本發(fā)明的所有這些特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu) 點(diǎn)落入本發(fā)明真實(shí)的精神和范圍之內(nèi)。進(jìn)一步的，由于對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言，許多改進(jìn)和變體將容易想到，因此不能將本發(fā)明限制為所圖示和描述的 準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)和4刻乍，因此，可被訴諸的4^P適當(dāng)?shù)淖凅w和等效手段均落7v^發(fā) 明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種閥組件，包括殼體，其具有進(jìn)口、出口和內(nèi)腔；一對(duì)密封環(huán)，其安裝到殼體上；以及球形塞，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)部以用于與密封環(huán)接觸，該球形塞包括其中貫穿有大致柱形孔的大致球形的主體；以及多個(gè)相互縱向平行且平行于球形塞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
2、 如權(quán)利要求l所述的閥組件，其中，球形塞&包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi)的 第一V形錐形開(kāi)口。
3、 如權(quán)利要求2所述的閥組件，其中，球形te包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi)的 第二V形錐形開(kāi)口。
4、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，球形塞包4封目互分隔開(kāi)的四個(gè)槽板， 以限定五個(gè)穿過(guò)球形塞的流動(dòng)通道。
5、 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，槽板具有寬度比流動(dòng)通道高度小的槽。
6、 一種閥組件，包括殼體，其具有進(jìn)口、出口和內(nèi)腔；密封器件，其安裝到殼體上；以及球形塞，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)部，用于與密封器件進(jìn)行密封接觸，其中貫穿有^J丈柱形孔的^J丈球形的主體；以及 多個(gè)相互縱向平行且平行于球形S4t轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
7、 如權(quán)利要求6所述的閥組件，其中，球形Sii包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi)的第一v形錐形開(kāi)口。
8、 如權(quán)利要求7所述的閥組件，其中，球形Sii包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi)的 第二V形錐形開(kāi)口。
9、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，球形塞包括相互分隔開(kāi)的四個(gè)槽板， 以限定五個(gè)穿過(guò)球形塞的流動(dòng)通道。
10、 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，槽板具有寬度比流動(dòng)通道高度小 的槽。
11、 一種提供閥組件的方法，該閥組件包括具有進(jìn)口、出口和內(nèi)腔的殼 體和一對(duì)安,'j殼體上的密封環(huán)；該方法包括使可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)部以與密封環(huán)接觸的球形塞進(jìn)^^走轉(zhuǎn)，該球形 塞包括其中貫穿有^i丈柱形孔的;^J丈球形的主體；以及 多個(gè)相互縱向平行且平行于球形Si走轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
12、 如權(quán)利要求ll所述的閥組件，其中，球形S^包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi) 的第一v形錐形開(kāi)口。
13、 如權(quán)利要求12所述的閥組件，其中，球形te包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi)的第二V形錐形開(kāi)口。
14、 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其中，球形塞包^封目互分隔開(kāi)的四個(gè)槽 板，以限定五個(gè)穿過(guò)球形塞的流動(dòng)通道。
15、 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，槽板具有寬度比流動(dòng)通道高度小的槽。
16、 一種在閥組件中^^]的球形塞，該閥組件包括具有進(jìn)口、出口和內(nèi) 腔的殼體和一對(duì)安彭ij殼體上的密封環(huán)，閥體包括球形塞，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)部以與密封環(huán)4妄觸，該球形塞包括其中貫穿有大致柱形孔的^i丈球形的主體；以及多個(gè)相互縱向平行且平行于球形S^轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
17、 如權(quán)利要求16所述的閥組件，其中，球形Sii包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi) 的第一V形錐形開(kāi)口。
18、 如權(quán)利要求17所述的閥組件，其中，球形te包括引導(dǎo)到柱形孔內(nèi) 的第二V形錐形開(kāi)口。
19、 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，球形塞包4封目互分隔開(kāi)的四個(gè)槽 板，以限定五個(gè)穿過(guò)球形塞的流動(dòng)通道。
20、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，槽板具有寬度比流動(dòng)通道高度小的槽。
全文摘要
一種閥組件，包括殼體，其具有進(jìn)口、出口和內(nèi)腔；一對(duì)密封環(huán)，其安裝到殼體上；以及球形塞，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)部以用于與密封環(huán)接觸，該球形塞包括其中貫穿有大致柱形孔的大致球形的主體；以及多個(gè)相互縱向平行且平行于球形塞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的槽板。
文檔編號(hào)F16K11/085GK101243274SQ200680029315
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者克萊頓L·卡羅爾, 查爾斯·C·帕特里奇 申請(qǐng)人:Spx公司