專利名稱：用于內(nèi)閥的冗余的金屬對金屬的密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體上涉及一種整體密封，并且更具體地涉及一種用于內(nèi)閥的冗余的金屬對金屬的密封。
背景技術(shù)：
內(nèi)閥被用在各種各樣的商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中，用以控制流體貯存容器和另外的容器、軟管或管道等之間的流體流動。典型地，內(nèi)閥設(shè)置有均衡件，用以在閥完全開啟之前均衡閥上的流體壓力。均衡閥上的流體壓力的速度與閥的大小以及通過均衡件的流體流速相關(guān)。為了均衡在已知的內(nèi)閥上的壓力，這些閥通常設(shè)置有具有切除部分或凹槽的閥桿，該切除部分或凹槽根據(jù)切除部分或凹槽相對于將閥流體地耦接到容器、軟管或管道等的孔上的位置來改變通過均衡件的流體流速。具體地，如果切除部分或凹槽鄰近該孔，則流體流動路徑的尺寸是相當(dāng)大的，并且相反地，如果切除部分或凹槽與該孔相距一段距離，則流體流動路徑的尺寸是相當(dāng)小的。

發(fā)明內(nèi)容
用于內(nèi)閥的托架并具有冗余的密封功能的閥塞包括錐形表面，用以密封地接合托架的閥座。另外，該閥塞包括密封件，所述密封件鄰近錐形表面，并被布置在由閥塞限定的凹槽中以密封地接合閥座。


圖1示出了已知的內(nèi)閥；圖2示出了用于執(zhí)行圖1中的已知的內(nèi)閥的閥桿；圖3示出了不帶有一些密封件的圖1中的已知的內(nèi)閥；圖4示出了圖3的內(nèi)閥的放大圖；圖5示出了示例性的內(nèi)閥；圖6示出了圖5的示例性的內(nèi)閥的放大圖；圖7示出了不帶有一些密封件的圖5中的示例性的內(nèi)閥；圖8-圖13示出了帶有以及不帶有密封件的各種示例性的閥；
具體實施例方式在上面的附圖中顯示了某些實施例并且在下面詳細(xì)地描述這些實施例。在描述這些實施例中，相似的或相同的附圖標(biāo)記用于表示相似的或相同的元件。附圖并不必需是按比例的，并且為了清楚和/或簡明起見，附圖的某些特征和某些視圖可以按比例放大或以示意圖的方式顯示。另外，在說明書中已經(jīng)描述了幾個實施例。任何實施例中的任何特征可以被其它實施例的其它特征所包含、替代或合并。此處描述的實施例涉及內(nèi)閥，其提供了冗余的金屬對金屬的密封，其延長了必須將磨損的密封件予以更換的維護間隔和/或降低了更換磨損的或有缺陷的密封件的緊迫性。具體地，此處所述的示例性的內(nèi)閥設(shè)置有閥塞，該閥塞包括上保持器和下保持器，該上保持器和下保持器包括錐形表面，密封件位于錐形表面之間。上保持器和下保持器以及密封件鄰近托架的閥座布置，使得如果密封件被移除或者不存在，當(dāng)內(nèi)閥處于關(guān)閉位置時，上保持器和/或下保持器的錐形表面接合托架的閥座，因此提供冗余的和/或整體的密封功能。具體地，由于保持器之間的密封件磨損，當(dāng)內(nèi)閥處于關(guān)閉位置時，上保持器和/或下保持器相對于托架的閥座的近端基本上阻止內(nèi)閥中的閥桿朝著凸輪移動并最終接合凸輪。由于閥塞和托架不能恰當(dāng)?shù)鼐臀唬蔬@種接合使已知的內(nèi)閥的功能性降低，從而使流體能流經(jīng)內(nèi)閥。圖1示出了一種已知的內(nèi)閥100，其具有主體102、托架104以及耦接到主體102上的閥蓋組件(未示出)。托架104密封地接合主體102的閥座108，從而控制通過內(nèi)閥100
的流體流量。主體102包括與諸如泵系統(tǒng)、固定的貯存箱、運輸卡車等的腔室或箱(未示出)的開口(未示出)接合的外螺紋110。另外，主體102限定了具有第一開口 114和第二開口 116的開孔112，用以將腔室或箱流體地耦接到另外的腔室、軟管、管道等。具體地，該開孔 112包括內(nèi)螺紋118，用以螺紋接合另外的主體(未示出)，諸如，舉例來說，LPG軟管的接頭。閥蓋組件包括部分位于閥蓋121內(nèi)并可轉(zhuǎn)動地耦接到閥蓋121的軸120。該軸120 耦接到外部杠桿122上，以相對于閥蓋121和主體102轉(zhuǎn)動軸120。與外部杠桿122相對， 軸120耦接到位于開孔112中的凸輪123上。通常，當(dāng)軸120轉(zhuǎn)動時，凸輪123與表面IM 接合，以在開孔112中移動閥桿組件125。閥桿組件125包括閥桿126、第一彈簧128、第二彈簧130以及閥塞132。第一彈簧座134耦接到閥桿126的一端136并相對圍繞閥桿126的第二彈簧座138布置。為了相對閥桿1 布置第二彈簧座138，第二彈簧座138的表面140與由閥桿126限定的臺階142 接合。第一彈簧1 被布置在第一彈簧座134和引導(dǎo)支架146的表面144之間，并且第二彈簧130被布置在第二彈簧座138和托架104之間。閥塞132相對于第一彈簧座134被耦接到閥桿1 上。該閥塞132包括模制圓盤 148，以與托架104的閥座IM接合并被布置在相對的保持器150和152之間。為了將閥塞 132耦接到閥桿1 上，閥桿1 包括容納螺帽158的螺紋端156。與閥座巧4相對，托架 104包括密封件160，用以接合主體102的閥座108。密封件160通過板164耦接到主體102上。通常，在關(guān)閉位置處，模制圓盤148接合閥座巧4并且密封件160接合主體102的閥座108，以實質(zhì)上阻止流體流經(jīng)內(nèi)閥100。另外，模制圓盤148被配置用以定位閥桿126， 使得當(dāng)模制圓盤148接合閥座154時閥桿組件125的表面IM和凸輪123之間存在間隙 165。該間隙165使第一彈簧128能夠通過閥桿126向主體102推動閥塞132和托架104，從而控制(例如阻止)通過內(nèi)閥100的流體流量。然而，間隙165隨著模制圓盤148由于例如操作情況的磨損而減小。當(dāng)內(nèi)閥100處于關(guān)閉位置時，這樣的磨損使表面IM變得越來越更靠近并最終接合凸輪123。在操作中，為了均衡將內(nèi)閥100安裝于其內(nèi)的腔室或箱和耦接到第二開口 116的另一個腔室、軟管、管道等之間的壓強，轉(zhuǎn)動外部杠桿122用以將凸輪123定位在中點處 (即，70°的行程)。將凸輪123定位在中點處使得閥桿組件125移動，從而閥塞132脫離閥座154，并由此模制圓盤148脫離閥座154，并將閥桿126的切除部分或凹槽202(圖2)鄰近孔162布置。將切除部分或凹槽202鄰近孔162布置使閥桿126和孔162的表面168之間的流體流通溝槽166的尺寸增大，因此使相當(dāng)大量的流體能夠在腔室或箱和另一腔室、 軟管、管道等之間流動，從而均衡內(nèi)閥100上的壓力。一旦流體壓力被均衡，就可以完全地開啟內(nèi)閥100。具體地，可以旋轉(zhuǎn)外部杠桿 122用以將凸輪123定位在最高點。將凸輪123定位在最高點使閥桿組件125移動，用以使托架104的密封件160能夠脫離閥座108，從而允許流體從將內(nèi)閥100安裝于其內(nèi)的另一腔室、箱等流動通過第一開口 114。然而，如果流體流量增加到大于預(yù)定的流體流量(例如，超過流量限制)，則流體流量施加到托架104的外表面170的力克服第二彈簧130施加的力，并導(dǎo)致托架104的密封件160與密封件108重新接合，即使凸輪123位于最高點時。 在這個位置，雖然托架104的密封件160接合閥座108，但是閥塞132與托架104的閥座IM 相距一段距離或與托架104的閥座154間隔開，并且閥桿126的圓柱形部分204(圖2)鄰近孔162布置。鄰近孔162布置圓柱形部分204(圖2~)使得閥桿1 和孔162的表面168 之間的流體流動溝槽166的尺寸減小，這使得相當(dāng)小量的流體能夠在腔室或箱和第二開口 116之間流動。由于操作情況和/或使用范圍，模制圓盤148和/或密封件160超過一段時間可能磨損和/或變得不復(fù)存在，因此它們的密封功能性降低或完全失效。為了說明這種實施例，圖3示出了圖1的內(nèi)閥100，其不帶有模制圓盤148或密封件160。如上所述，模制圓盤148和密封件巧4之間的相互作用將閥桿1 這樣布置，使得在表面IM和凸輪123之間存在間隙165。該間隙165使第一彈簧1 能夠伸長并推動閥塞132，并且因此能夠朝著主體102推動托架104。然而，如果間隙165并不存在，則表面 124接合凸輪123，因此阻止第一彈簧128移動閥桿126，以便于閥塞132與閥座154接合。 結(jié)果，托架104可能并未接合閥座108。具體地，如果當(dāng)內(nèi)閥100處于關(guān)閉位置時表面IM 接合凸輪123，則在閥座IM和保持器152之間存在間隙302 (圖4中最清楚地顯示)，由于切除部分或凹槽202(圖2、相對于孔162的位置，故上述間隙302允許流體自由地流經(jīng)托架104。另外，由于閥塞132和閥座巧4之間的間隙302，托架104并未相對于主體102固定，其允許托架104以不可控的方式或隨機的方式在半開啟位置(圖3和圖4中所示)和托架104的表面304與主體102的閥座108接合的關(guān)閉位置之間浮動或移動。具體地，托架 104相對于主體102的位置取決于流體流量的大小和/或作用在外表面170和/或板164 的流體壓力。在半開啟位置處，在托架104和閥座108之間存在間隙306(圖4中最清楚地顯示)，其允許流體自由地流經(jīng)第一開口 114。圖5示出了示例性的內(nèi)閥500，其包括主體502、示例性的流體控制件或托架504、 閥桿506以及示例性的閥塞508。內(nèi)閥500的任何元件502-508可以由相同的或不同的材料，諸如，舉例來說，金屬材料、橡膠材料和/或合成材料制成。與圖1、圖3和圖4中的內(nèi)閥 100相比，示例性的托架504包括多個流體流動溝槽510，用以將內(nèi)閥500的腔室511流體地耦接到另外的腔室或容器，其避免了對于閥桿126(圖1)的切除部分或凹槽202(圖2)的需求，如上所述，同時取決于內(nèi)閥500的位置仍然能夠使相當(dāng)大量的流體流過內(nèi)閥500。通常，改變多個流體流動溝槽510的大小和/或形狀使內(nèi)閥500上的壓力均衡的速度改變，其還改變了內(nèi)閥500被完全開啟的速度。為了控制流經(jīng)內(nèi)閥500的流量，托架504具有用以接合主體502的表面或閥座514 的密封表面512以及用以容納閥塞508的密封表面518或被閥塞508的密封表面518接合的閥座516。密封表面512包圍孔520，該孔520容納閥桿506，并包括位于托架504和板 524之間的密封件、墊圈或0形圈522。參考圖5和圖6，閥塞508包括上保持器525和下保持器526，密封件、墊圈或0形圈5 位于上保持器525和下保持器5 之間。與關(guān)于圖1的內(nèi)閥100所描述的模制圓盤 148(圖1)相比，密封件5 位于由上保持器525和/或下保持器5 所限定的凹槽530 內(nèi)，相比于已知內(nèi)閥100(圖1)的保持器152(圖1)相對于閥座154的位置，其減小了上保持器525和閥座516之間的距離。當(dāng)內(nèi)閥500處于關(guān)閉位置時，凹槽530中的密封件5 以及上保持器525和/或下保持器5 相對于閥座516的近端的位置使閥桿506的位置不能顯著地變化，即使密封5 經(jīng)過一定時間的磨損，這限制了在圖1的內(nèi)閥100所遇到的間隙165的變化或改變。間隙165缺少這種變化或改變阻止閥桿組件532的表面531在內(nèi)閥 500處于關(guān)閉位置時同凸輪534接合，使得第一彈簧536能夠伸長并推動閥塞508，并因此朝著主體502推動托架504。與圖1的內(nèi)閥100的相對的保持器150和152(圖1)相比，上保持器525包括錐形表面538，并且，類似地，下保持器5 包括錐形表面M0，錐形表面538 和錐形表面540兩者與閥座516的錐形表面542相對應(yīng)(例如，關(guān)于閥座516的錐形表面 542具有實質(zhì)上類似的角度或斜面)。如果密封件5 發(fā)生磨損，這些錐形表面538、540和 /或542在閥塞508和閥座516之間提供了整體的金屬到金屬的密封，和/或可選擇地，如果密封件5 被移除或不復(fù)存在時，則提供冗余的和/或整體的密封功能。在操作中，如果流體流量增加到大于預(yù)定的流體流量的量(例如，超過流量限制) 時，流體施加到托架504的外表面544的力克服了由第二彈簧546所施加的力，因此使得密封表面512與內(nèi)閥500的主體502重新接合，即使凸輪534位于最高點時。在這個位置處， 雖然托架504的密封表面512接合內(nèi)閥500的主體502，但是閥塞508相距閥座516 —段距離并且彈簧座550的表面548與環(huán)繞孔520的密封件552接合或者鄰近布置。彈簧座550 和密封件552之間的相互作用控制流經(jīng)多個流體流動溝槽510的流量，并且使相當(dāng)小量的流體能夠在腔室或箱和主體502的開口 5M之間流動。如上所討論的，由于操作情況和/或使用范圍，密封件522和/或密封件5 超過一段時間可能磨損和/或變得不復(fù)存在，因此它們提供的密封功能降低或完全失效。為了說明這樣的實施例，圖7示出了圖5的內(nèi)閥500的實施例，其不帶有密封件522或密封件 528。與圖1的內(nèi)閥100相比，閥塞508關(guān)于閥座516的配置使上保持器525和/或下保持器5 能夠在即使除去密封件528時接合閥座516，因此在表面531和凸輪534之間提供了間隙702。該間隙702使第一彈簧536能夠伸長并推動閥塞508，并因此而著主體502推動托架504，使得上保持器525和/或下保持器526的表面或密封表面704和/或706與閥座516接合，其進而推動托架504的表面708來接合主體502的閥座514。各自的表面 704,706和/或708與閥座514和/或閥座516之間的接合提供了整體的、冗余的密封功能，延長了必須將磨損的密封替換的維護間隔和/或降低了為了更換磨損的或有缺陷的密封的緊迫性。圖8示出了示例性的閥800，其包括主體802、示例性的流體控制件或托架804、閥桿806以及包括密封件809的示例性的閥塞808。與圖5的示例性的內(nèi)閥500相比，示例性的閥800包括具有孔811的板810，該孔811的直徑與彈簧座812的直徑相對應(yīng)。因此， 如上所討論的，當(dāng)托架804的密封表面814的密封件813與閥800的主體802接合并且閥塞808與托架804的閥座816相距一定距離或與間隔開時，彈簧座812的表面818接合由板810限定的孔811或鄰近于由板810限定的孔811布置，從而控制流經(jīng)多個流體流動溝槽819的流量。閥塞808和閥座816之間以及主體802的密封表面814和閥座822之間的相互作用基本類似于圖5的內(nèi)閥500的閥塞508(圖5)和閥座516(圖5)之間以及密封表面 512(圖幻和主體502(圖幻的閥座514(圖幻之間的相互作用。同樣地，這里將不會重復(fù)敘述。圖9示出了示例性的閥800，其不帶有密封件809和密封件813。如圖9所示，閥塞808和閥座816之間的相互作用提供了閥桿組件906的表面904和凸輪908之間的間隙 902。圖10示出了閥1000，其包括閥塞1002、閥座1004以及用以接合閥1000的主體 1010的閥座1008的密封表面1006。包括密封件1012的閥塞1002和閥座1004之間以及包括密封件1014的密封表面1006和主體1010的閥座1008之間的相互作用基本類似于圖 5中的內(nèi)閥500的閥塞508(圖5)和閥座516(圖5)之間以及密封表面512(圖5)和主體 502的閥座514(圖幻之間的相互作用。同樣地，這里將不會重復(fù)敘述。圖11示出了示例性的閥1000，其不帶有密封件1012和密封件1014。如圖11所示，閥塞1002和閥座1004之間的相互作用提供了閥桿組件1106的表面1104和凸輪1108 之間的間隙1102。圖12示出了閥1200，其包括閥塞1202、閥座1204以及用以與閥1200的主體1210 的閥座1208接合的密封表面1206。包括密封件1212的閥塞1202和閥座1204之間以及包括密封件1214的密封表面1206與主體1210的閥座1208之間的相互作用基本類似于圖 5中的內(nèi)閥500的閥塞508(圖5)和閥座516(圖5)之間以及密封表面512(圖5)和主體 502(圖幻的閥座514(圖幻之間的相互作用。同樣地，這里將不會重復(fù)敘述。圖13示出了示例性的閥1200，其不帶有密封件1212和密封件1214。如圖13所示，閥塞1202和閥座1204之間的相互作用為閥桿組件1306的表面1304和凸輪1308之間提供了間隙1302。盡管在此已經(jīng)敘述了一定的示例性方法、裝置以及制造件，然而本專利的覆蓋范圍并不被限定到這些示例性的方法、裝置以及制造件。相反地，本專利包括無論是字義地還是在等同理論下完全落入所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有的方法、裝置以及制造件。
權(quán)利要求
1.一種閥塞，其具有冗余的密封功能，并用于內(nèi)閥的托架，所述閥塞包括錐形表面，其用以密封地接合所述托架的閥座；以及密封件，其鄰近所述錐形表面并布置在由所述閥塞限定的凹槽中，用以密封地接合所述閥座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥塞，其特征在于，所述閥塞包括第一保持器和第二保持器， 所述密封件布置在所述第一保持器和所述第二保持器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥塞，其特征在于，所述錐形表面包括所述第一保持器的表面和所述第二保持器的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥塞，其特征在于，所述錐形表面被配置成與所述托架的所述閥座相互作用，從而當(dāng)所述密封件磨損并且所述內(nèi)閥處于關(guān)閉位置時實質(zhì)上阻止所述閥塞耦接到的閥桿的一端接合所述內(nèi)閥的凸輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥塞，其特征在于，所述密封件包括彈性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥塞，其特征在于，所述錐形表面包括金屬表面。
7.一種用于內(nèi)閥的閥桿組件，其包括閥桿，其具有第一端，所述第一端被所述內(nèi)閥的凸輪接合，用以移動所述閥桿來控制流經(jīng)所述內(nèi)閥的流體流量；以及閥塞，其耦接到所述閥桿相對于所述第一端的第二端并且包括第一密封表面和第二密封表面，其中所述第一和第二密封表面用以接合所述內(nèi)閥的托架的閥座來提供冗余的密封功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥桿組件，其特征在于，所述第一密封表面包括所述閥塞的錐形表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥桿組件，其特征在于，所述錐形表面包括金屬表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥桿組件，其特征在于，所述第二密封表面布置在所述第一密封表面的第一部分和所述第一密封表面的第二部分之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥桿組件，其特征在于，所述第二密封表面包括密封件，所述密封件至少部分地布置在由所述閥塞限定的凹槽中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥桿組件，其特征在于，所述第一密封表面的所述第一部分包括所述閥塞的第一閥塞部分的錐形表面，以及所述第一密封表面的所述第二部分包括所述閥塞的第二閥塞部分的錐形表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的閥桿組件，其特征在于，所述第一閥塞部分或所述第二閥塞部分中的至少一個限定凹槽，所述第二密封表面的至少一部分布置在所述凹槽中。
14.一種內(nèi)閥，其包括主體，其限定腔室，其中所述主體包括用以螺紋接合另一主體的外螺紋；閥桿組件，其具有至少一個偏置元件，其中所述閥桿組件在托架上施加力，用以朝著所述主體推動所述托架來控制流經(jīng)所述內(nèi)閥的流體流量；凸輪，其可旋轉(zhuǎn)地耦接到所述內(nèi)閥上，用以接合所述閥桿組件的端部來控制流經(jīng)所述內(nèi)閥的流體流量；以及裝置，其用于當(dāng)耦接到所述閥桿組件的密封件磨損或者移除并且所述內(nèi)閥處于關(guān)閉位置時保持所述閥桿組件的所述端部和所述凸輪之間的間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)閥，其特征在于，所述用于保持所述閥桿組件的所述端部和所述凸輪之間的所述間隙的裝置包括所述閥桿組件的閥塞，所述閥塞包括當(dāng)所述密封件磨損或移除時接合所述托架的閥座的錐形表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)閥，其特征在于，所述用于保持所述閥桿組件的端部和所述凸輪之間的所述間隙的裝置包括所述閥桿組件的閥塞，所述閥塞具有用以接合所述托架的閥座來提供冗余的密封功能的第一和第二密封表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)閥，其特征在于，所述第一密封表面包括所述閥塞的錐形表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)閥，其特征在于，所述第一密封表面包括金屬材料，以及所述第二密封表面包括彈性材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)閥，其特征在于，所述第二密封表面布置在所述第一密封表面的第一部分和所述第一密封表面的第二部分之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的內(nèi)閥，其特征在于，所述第二密封表面包括布置在由所述閥塞限定的凹槽中的密封件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)閥的冗余的金屬對金屬的密封。具有冗余的密封功能并用于內(nèi)閥的托架的閥包括用以密封地接合托架的閥座的錐形表面。另外，閥塞包括鄰近錐形表面并布置在由閥塞限定的凹槽(530)中的密封件(528)，用以密封地接合閥座(516)。
文檔編號F16K25/00GK102388247SQ201080015930
公開日2012年3月21日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者E·A·米勒, R·R·佩爾夫雷, 林春 申請人:艾默生過程管理調(diào)節(jié)技術(shù)公司