專利名稱：活栓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及流體壓力控制裝置，更特別地，涉及用于此種裝置的在滑動部件之間進行密封的組件。
背景技術(shù)：
流體壓力控制裝置，例如控制閥和調(diào)節(jié)器，通常用來控制流體的流動特性。一種典型的裝置包括一閥體，該閥體限定有入口、出口以及在該入口和出口之間延伸的流體流動通路。一閥座與該閥體相連，并限定有該流動通路穿行的孔。節(jié)流元件，例如閥塞，相對于該閥座可移動，從而控制經(jīng)過所述孔的流體流動。在滑動桿式流體控制裝置中，所述節(jié)流元件與一個伸到閥體外面的閥桿相連，該閥桿又與一執(zhí)行機構(gòu)相連，以相對于該閥座定位所述節(jié)流元件。滑動桿式流體控制裝置通常需要一些部件，用于相對于閥座導(dǎo)向所述節(jié)流元件組件。特別是，希望導(dǎo)向該節(jié)流元件組件進行直線運動，以便該節(jié)流元件組件與閥帽、密封孔、閥盒、座環(huán)，或者其他與閥體相連的部件同心。閥桿和/或閥塞端部的緊密導(dǎo)向還保持最大的側(cè)向穩(wěn)定性，以對抗振動和疲勞失效。因此，導(dǎo)向該節(jié)流元件運動的部件通常包括相互滑動的導(dǎo)向表面。流體控制裝置中導(dǎo)向部件的摩擦和滑動可能造成這些閥部件上的材料由于磨損、磨傷或其他原因而脫離。用于某些應(yīng)用的抗蝕材料尤其易被磨傷。磨傷和其他磨損現(xiàn)象可造成部件材料沿接觸路徑移動和轉(zhuǎn)移。這些松散的材料可能降低或破壞該流體控制裝置內(nèi)的密封接合，舉幾個例子，例如節(jié)流元件與閥座之間的主密封、節(jié)流元件與閥盒之間的次密封，或者閥桿與密封組件之間的閥桿密封件密封。常規(guī)的減少磨傷的方法通常是對于彼此接觸的部件使用不同的材料。這種做法可導(dǎo)致材料和裝配的成本高，并可能限制這種裝置在某些應(yīng)用中的使用。


圖I是一流體控制裝置的側(cè)剖面視圖，該流體控制裝置具有位于鄰近閥塞與閥座之間接觸表面的釋放空隙；圖2是圖I細節(jié)的放大視圖，顯示該釋放空隙；圖3是流體控制裝置的第二實施例的側(cè)剖面視圖，該流體控制裝置具有位于閥塞和閥盒之間的釋放空隙；圖4是圖3細節(jié)的放大視圖，顯示該釋放空隙；以及圖5是流體控制裝置的另一實施例的側(cè)剖面視圖，該流體控制裝置具有位于鄰近所述閥桿和密封組件的釋放空隙。
具體實施例方式一種用于流體控制裝置的密封組件被披露，該密封組件包括釋放空隙，以降低對該裝置內(nèi)各密封接觸區(qū)域的磨傷或其他磨損損傷帶來的有害影響。所述釋放空隙提供一空間，在該空間中，來自接觸部件的材料，尤其是金屬材料可聚集起來，從而防止這些材料進入用于密封接觸的區(qū)域。例如，所述釋放空隙可位于鄰近閥塞和閥座之間、閥塞和閥盒之間，或閥桿和密封組件之間的密封接觸區(qū)域。雖然下面更詳細地描述這些示例性實施例，但可以理解，所述釋放空隙可以位于流體控制裝置內(nèi)的其他區(qū)域，該流體控制裝置也會獲得在此講授的益處。圖I和圖2圖示一滑動桿式單端口的非 平衡塞控制閥10，該閥10具有限定入口14和出口 16的閥體12，其中該閥10控制流體從入口 14到出口 16的流動。一閥座18與所述閥體12相連，并且限定一孔20，流動通路穿過該孔20。在所示實施例中，該閥座18通過螺紋連接與閥體12相連，然而也可使用其他已知的連接方法。所述閥座18的上部形成一密封表面22，在本實施例中，該密封表面22的形狀為截頭圓錐形。該閥座18的下部形成一圓柱形的內(nèi)表面24。一節(jié)流元件組件26穿過閥體的頂部端口 28而被插入，以控制經(jīng)過閥座孔20的流體流動。該節(jié)流元件組件26包括與一閥桿32相連的節(jié)流元件,例如閥塞30。該閥塞30包括一配合表面34，該配合表面34的形狀與閥座密封表面22相匹配，以便配合表面34密封地與密封表面22相接合，從而在所述閥塞30處于閉合位置時形成主密封，如圖2所示。所述閥塞30還包括一圓柱形的外表面36,該外表面36的尺寸使該外表面36與閥座內(nèi)表面24滑動配合。在此實施例中，閥座18的內(nèi)表面24和閥塞30的外表面36提供第一和第二導(dǎo)向表面，隨著所述節(jié)流元件組件26移向閉合位置，所述第一和第二導(dǎo)向表面引導(dǎo)所述閥塞配合表面34朝向閥座密封表面22。在圖I所示的實施例中，所述閥塞30進一步包括流動特性底腳38，該流動特性底腳38從外表面36向下延伸。該底腳38的形狀使它們中間形成有間隙40，從而如本技術(shù)領(lǐng)域所公知的那樣，在所述節(jié)流元件組件26僅部分打開時獲得所需的流動特性?？梢岳斫猓渌愋偷膸в泻筒粠в辛鲃犹匦缘啄_的閥塞，可以被使用而不背離本公開的范圍。所述閥桿32從所述閥塞30的頂面延伸，并穿過所述閥體頂部端口 28。該閥桿32的自由端42適于與一執(zhí)行機構(gòu)(未示出)相連，該執(zhí)行機構(gòu)向所述節(jié)流元件組件26提供動力。一閥帽組件43與所述閥體12相連，以封閉所述頂部端口 28，并與所述閥桿32相密封。所述閥帽組件43包括閥帽44，該閥帽例如通過緊固件，可松開地與所述閥體12相連。該閥帽44具有限定一密封腔50和一頸部52的內(nèi)孔48。該頸部52可滑動地與所述閥桿32相配合，從而在運動期間向所述節(jié)流元件組件26提供附加導(dǎo)向，這在下面參照圖5的實施例更加詳細地論述。一密封組件54可被插入到密封腔50中，以在所述閥桿32和閥帽內(nèi)孔48之間形成密封，從而防止通過的流體泄漏。一釋放空隙56形成于所述閥座18中，以降低例如由于磨傷而造成的脫落材料進入主密封區(qū)域的風(fēng)險。如圖I和圖2所示，該釋放空隙56形成為大致環(huán)形的凹槽，其在所述閥塞外表面36和所述閥座內(nèi)表面24之間形成間隙。所述空隙56的體積足以容納來自閥塞30、閥座18，或其他在節(jié)流元件組件26工作過程中可能被松脫或轉(zhuǎn)移的部件的材料。在此示例性實施例中，該釋放空隙56位于由所述密封表面22和配合表面34形成的主密封與由所述閥塞外表面36和閥座內(nèi)表面24提供的導(dǎo)向表面之間。因此，由于磨傷、磨損或其他原因脫落的，通常會出現(xiàn)在導(dǎo)向表面區(qū)域里的材料，將聚集在該釋放空隙56中，從而避免主密封的破壞。沉積在該釋放空隙56中的材料可能隨后被工藝流體流移走或者可能長期存留在該釋放空隙中。盡管本示例性實施例顯示該釋放空隙56位于緊鄰該主密封，但可以理解，該釋放空隙56也可處于其他位置，只要該釋放空隙緊鄰所述導(dǎo)向表面或者密封表面。此外，盡管該釋放空隙56被顯示為形成在所述閥座18中，但該釋放空隙也可附加地或者兩者擇一地設(shè)置在所述閥塞30中。因此，相同或類似的材料可用于所述閥座18和閥塞30，例如316不銹鋼、314L不銹鋼、不銹鋼合金20，等等。圖3和圖4顯示包含在閥110中的密封組件的替代實施例，其中閥110具有盒式閥內(nèi)件和平衡的閥塞。該閥110包括限定有入口 114和出口 116的閥體112，其中該閥控制流體從入口 114到出口 116的流動。一閥座118與所述閥體112相連，并限定流動通道穿過的孔120。同樣，盡管所述閥座118被顯示為通過螺紋連接與所述閥體112相連，但也可 以使用其他已知類型的連接。該閥座118包括一密封表面122。一節(jié)流元件組件126和一閥盒160穿過所述閥體112的頂部端口 128而被插入，以控制穿過所述閥座孔120的流體流動。所述閥盒160包括一法蘭162，該法蘭162連接并充分關(guān)閉所述閥體頂部端口 128。一圓柱形的壁164從法蘭162向下延伸并具有底緣166，在裝配時，該底緣166與所述閥座118間隔開，從而允許流體在其中流動。所述圓柱形的壁164進一步限定一內(nèi)表面168。所述閥盒160還包括一軸套170，該軸套中形成有一中心孔172。該中心孔172與所述內(nèi)表面168實質(zhì)上同心，并限定一密封腔150和一頸部152。所述節(jié)流元件組件126包括可在所述流體流動通路內(nèi)移動的節(jié)流元件。該節(jié)流元件，例如閥塞130,與一閥桿132相連,該閥桿132從所述閥塞130的頂面延伸并穿過所述閥體頂部端口 128。所述閥桿132的自由端142適于與一執(zhí)行機構(gòu)(未示出)相連，該執(zhí)行機構(gòu)向所述節(jié)流元件組件126提供動力。所述閥塞130的底部包括一配合表面134，該配合表面的形狀與所述閥座密封表面122匹配，以使該配合表面134與所述密封表面122密封地接合，從而在所述閥塞130處于閉合位置時形成主密封。所述閥塞130還包括一平衡端口133，該平衡端口允許流體流入由所述閥盒160和閥塞130上表面所限定的上腔135中。所述閥塞130包括一導(dǎo)向環(huán)137,該導(dǎo)向環(huán)137限定一外表面136,該外表面的尺寸使該外表面與所述閥盒內(nèi)表面168滑動配合。在此實施例中，所述導(dǎo)向環(huán)137和閥盒內(nèi)表面168都是圓柱形的，以提供第一和第二導(dǎo)向表面，所述導(dǎo)向表面適于隨著所述節(jié)流元件組件126移到閉合位置，引導(dǎo)所述閥塞配合表面134朝向所述閥座密封表面122。所述閥塞130還包括一密封環(huán)139，用于防止流體經(jīng)所述閥盒160和閥塞130之間的次流動通路而泄漏。該密封環(huán)139同樣大體上是圓柱形的，并且限定一第二配合表面141，該第二配合表面141的尺寸使其與所述閥盒內(nèi)表面168滑動配合并密封。所述密封環(huán)139可以由一種足夠與所述金屬閥盒材料形成密封，同時允許沿所述閥盒內(nèi)表面168滑動的材料形成?？赡艿牟牧习ê酆衔飿渲?，比如杜邦公司銷售的特氟纟侖 產(chǎn)品、石墨材料，或者丁腈橡膠。第一釋放空隙156形成于所述閥塞130中，用于降低脫落材料進入所述密封環(huán)139與閥盒內(nèi)表面168之間的接觸次密封區(qū)域的風(fēng)險。最佳如圖4所示，該釋放空隙156由所述閥塞130的中間凹進部分158形成。該中間凹進部分158產(chǎn)生一大致環(huán)形的凹槽，該凹槽的體積足以容納在所述節(jié)流元件組件126工作過程中來自閥塞130、閥盒160，或者其他可能被松脫或轉(zhuǎn)移的閥部件的材料。在所示的實施例中，該第一釋放空隙156位于所述導(dǎo)向環(huán)和密封環(huán)之間，但也可使用上述關(guān)于圖I和圖2所示實施例的替換位置。為了進一步保護所述密封環(huán)139和閥盒內(nèi)表面168之間的密封接觸，還可提供第二釋放空隙190。如圖3和圖4所示，該第二釋放空隙190由所述閥塞130的具有縮小直徑的頂部192形成。如同第一釋放空隙156 —樣，該第二釋放空隙190在所述閥塞130和閥盒內(nèi)表面168之間產(chǎn)生間隙，該間隙可容納由于磨傷、磨損，或者其他原因脫落的材料。圖5顯示用于一流體控制裝置的密封組件的另一實施例，該圖表示在一密封組件210和一閥桿211之間的密封接觸的剖面放大視圖。該閥桿211是包括一節(jié)流元件(未示出)的節(jié)流元件組件的一部分。一閥帽212，可與閥體(未示出)相連，并包括一中心孔214， 該中心孔214的尺寸可容納該閥桿211。所述中心孔214限定一密封腔218、一頸部220，以及一貯藏所222。所述密封組件210可被插入到該密封腔218中，以在所述閥桿211和內(nèi)孔214之間形成密封，從而防止流體在其間泄漏。所圖示的填料組件210包括一 V形環(huán)230、一凸轉(zhuǎn)接件232、一凹轉(zhuǎn)接件234、上和下抗擠壓環(huán)236，以及一密封盒環(huán)238，然而，也可以使用其他已知的密封盒部件，而不背離本公開。在工作時，所述密封組件210被壓縮，以使得所述V形環(huán)230的內(nèi)配合表面240與所述閥桿211的外密封表面242密封地接合。選擇用來制造V形環(huán)230的材料，使其提供與閥桿的良好密封，同時允許閥桿滑動。一軸承環(huán)246被插入到所述貯藏所222中，用于在移動過程中進一步導(dǎo)向所述閥桿211。同樣地,該軸承環(huán)246包括一內(nèi)表面248,該內(nèi)表面248與所述閥桿211的外表面緊密配合，但允許該閥桿滑動。因此，所述內(nèi)表面248和閥桿外表面提供用于引導(dǎo)所述節(jié)流元件組件的滑動運動的導(dǎo)向表面。一釋放空隙250鄰接所述內(nèi)表面248而形成，用于容納松脫的材料，從而降低損壞該密封組件/閥桿的密封的風(fēng)險。該釋放空隙250形成為所述內(nèi)表面248的擴大直徑部分，該擴大直徑部分產(chǎn)生一環(huán)形凹槽。該凹槽在所述軸承環(huán)內(nèi)表面248和閥桿外表面之間限定一間隙，該間隙的體積足以容納在工作期間松脫的閥材料。在此實施例中，所述釋放空隙250位于緊鄰由所述軸承環(huán)內(nèi)表面248和閥桿外表面所限定的導(dǎo)向表面，所述導(dǎo)向表面與所述密封組件和閥桿之間的密封接觸稍微隔開。前面的詳細描述僅為清楚和理解需要而給出，不應(yīng)由此理解為不必要的限制，因為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然可以進行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于流體壓力控制裝置的密封組件，所述流體壓力控制裝置具有主體，該主題限定了入口、出口和從該入口延伸到該出口的流體流動通路，所述密封組件包括 導(dǎo)向元件，該導(dǎo)向元件聯(lián)接到所述主體并包括限定了密封表面和第一導(dǎo)向表面的填料組件；以及 節(jié)流元件組件，該節(jié)流元件組件包括可定位在所述流動通路內(nèi)的節(jié)流元件和聯(lián)接到所述節(jié)流元件的閥桿，所述閥桿限定了配合表面和第二導(dǎo)向表面的外表面，所述配合表面適于與所述導(dǎo)向元件的所述密封表面相密封，所述第二導(dǎo)向表面形成的尺寸使其滑動地接合所述導(dǎo)向元件的所述第一導(dǎo)向表面； 其中在所述導(dǎo)向元件和所述節(jié)流元件組件的至少一個中形成有釋放空隙，該釋放空隙鄰近所述第一導(dǎo)向表面和所述第二導(dǎo)向表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封組件，其中所述密封表面和所述第一導(dǎo)向表面由所述填料組件的同一外表面限定，并且其中所述配合表面和所述第二導(dǎo)向表面由所述閥桿外表面的同一部分限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封組件，其中所述空隙形成在軸承環(huán)的上部中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封組件，其中所述軸承環(huán)通過形成在閥帽的一部分中的頸部與所述填料組件分開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的密封組件，其中所述軸承環(huán)布置在截頭圓錐形貯藏所中。
6.一種用于流體壓力控制裝置的密封組件，所述流體壓力控制裝置具有主體，該主題限定了入口、出口和從該入口延伸到該出口的流體流動通路，所述密封組件包括 閥帽，該閥帽包括孔、密封腔、頸部和貯藏所； 閥桿，該閥桿延伸通過所述閥帽并具有外表面； 填料組件，該填料組件布置在所述密封腔內(nèi)并且限定了密封表面，該密封表面被設(shè)置為與所述閥桿的所述外表面的第一部分接合； 軸承環(huán)，該軸承環(huán)布置在所述貯藏所中，并且形成導(dǎo)向表面，所述導(dǎo)向表面被定位為導(dǎo)向所述閥桿的所述外表面的第二部分； 形成在所述軸承環(huán)的與所述閥桿的所述外表面的所述第二部分相鄰的空隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封組件，其中所述軸承環(huán)與所述填料組件通過所述頸部分開。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封組件，其中所述空隙形成在軸承環(huán)的上部中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封組件，其中所述軸承環(huán)通過所述頸部與所述填料組件分開，并且其中所述空隙被形成為緊鄰所述頸部。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封組件，其中所述貯藏所由孔形成，該孔成截頭圓錐形地進入穿過所述閥帽的所述孔中。
全文摘要
一種活栓，包括具有密封表面和第一導(dǎo)向表面的導(dǎo)向元件。節(jié)流元件組件包括可定位在流體流動通路內(nèi)的節(jié)流元件，該組件限定一適于與所述導(dǎo)向元件的密封表面相密封的配合表面以及一形成的尺寸使其與所述導(dǎo)向元件的第一導(dǎo)向表面滑動配合的第二導(dǎo)向表面。在所述導(dǎo)向元件和節(jié)流元件組件的至少一個中形成有釋放空隙，該釋放空隙鄰近所述第一和第二導(dǎo)向表面，以容納松脫的固體材料，從而防止所述密封表面與配合表面之間形成的密封被破壞。
文檔編號F16K41/06GK102878309SQ20121035259
公開日2013年1月16日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者邁克爾·W·麥卡蒂, 唐納德·R·布什, 丹尼爾·M·亞當(dāng)斯, 弗雷德里克·W·卡特隆, 邁克爾·D·弗羅韋恩 申請人:費希爾控制產(chǎn)品國際有限公司