具有自適應(yīng)表面密封環(huán)的閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種包含具有自適應(yīng)的浮動(dòng)閉合部件的流量控制組合件的閥。在一個(gè)實(shí)施例中，球閥(10)包含浮動(dòng)閉合部件(36)，所述浮動(dòng)閉合部件(36)具有被封圍在所述閥主體(12)的凹部?jī)?nèi)的肩部(34)。所述凹部大于所述閉合部件的所述肩部，并且允許所述閉合部件相對(duì)于所述閥主體并且沿著穿過所述閥的流動(dòng)路徑軸向移動(dòng)。本發(fā)明還揭示了額外的閥系統(tǒng)、裝置和方法。
【專利說(shuō)明】具有自適應(yīng)表面密封環(huán)的閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實(shí)施例基本上涉及流體流量控制裝置，例如球閥和閘閥。

【背景技術(shù)】
[0002]本部分意在向讀者介紹可能與目前所描述的實(shí)施例的各個(gè)方面相關(guān)的所屬領(lǐng)域的各個(gè)方面。此論述據(jù)信有助于向讀者提供背景信息以促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面的更好理解。因此，應(yīng)了解，應(yīng)鑒于此而閱讀這些陳述，而非作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
[0003]為了滿足消費(fèi)者和工業(yè)對(duì)自然資源的需求，各公司往往投入大量的時(shí)間和金錢來(lái)尋找并從地球提取石油、天然氣以及其它地下資源。具體來(lái)說(shuō)，一旦發(fā)現(xiàn)例如石油或天然氣等所需地下資源，就通常使用鉆探和生產(chǎn)系統(tǒng)來(lái)接近并提取資源。取決于所需資源的位置，這些系統(tǒng)可以位于岸上或海上。并且一旦提取，通常會(huì)經(jīng)由管線將這些資源輸送到所需位置，例如精煉廠。管線通常包含閥以控制資源流過管線。
[0004]如可能了解，閥包含用于選擇性地允許流量通過閥的流量控制機(jī)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，球閥包含可以在打開位置與閉合位置之間旋轉(zhuǎn)的球以允許或阻止流穿過管道。閘閥類似地包含具有孔口的滑動(dòng)閘，所述滑動(dòng)閘可以移動(dòng)成與管道的孔對(duì)準(zhǔn)或不對(duì)準(zhǔn)從而允許或阻止流。無(wú)論類型如何，閥通常包含阻止流體泄漏的一或多個(gè)密封表面。但是在一些情況下，這些密封表面可從流過閥的流體積聚顆粒，從而會(huì)降低密封效果并減少使用壽命。對(duì)密封件和密封表面的損壞還不利地影響閥的密封性能。并且當(dāng)閥可能在惡劣條件下操作時(shí)(例如，高操作壓力或使用相當(dāng)大的外力)，這些條件可能使閥與管道分離并導(dǎo)致泄漏。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在下文闡述本文所揭示的一些實(shí)施例的某些方面。應(yīng)理解，這些方面的呈現(xiàn)僅僅是為讀者提供本發(fā)明可能采取的某些形式的簡(jiǎn)要總結(jié)，并且這些方面并非意圖限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本發(fā)明可以涵蓋下文可能并未闡述的各個(gè)方面。
[0006]本發(fā)明的實(shí)施例基本上涉及具有自適應(yīng)的表面密封環(huán)的閥。在一個(gè)實(shí)施例中，球閥包含表面密封環(huán)(在本文中還被稱為閉合部件)，所述表面密封環(huán)具有被容納在閥主體的凹部中的肩部。所述凹部大于閉合部件的肩部并且允許閉合部件相對(duì)于主體軸向平移。此軸向平移有助于補(bǔ)償流體管道遠(yuǎn)離閥主體的偏轉(zhuǎn)并且可以實(shí)現(xiàn)在此類偏轉(zhuǎn)過程中維持在閥與流體管道之間的密封完整性。并且在一些實(shí)施例中，球閥允許流體在球與支座之間通過以將支座推到閉合部件中，從而使閉合部件推到流體管道中以維持與流體管道的密封完整性。
[0007]以上提到的特征的各種改進(jìn)可以與本實(shí)施例的各個(gè)方面相關(guān)而存在。其它特征也可以并入到這些各個(gè)方面中。這些改進(jìn)和額外的特征可以單獨(dú)地或以任何組合存在。舉例來(lái)說(shuō)，下文論述的與所說(shuō)明的實(shí)施例中的一或多者相關(guān)的各種特征可以獨(dú)自或以任何組合并入到本發(fā)明的上述方面中的任一者中。同樣，以上呈現(xiàn)的簡(jiǎn)要總結(jié)僅意圖使讀者熟悉一些實(shí)施例的某些方面和背景，而并非限制權(quán)利要求的主題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)將能更好的理解某些實(shí)施例的這些和其它特征、方面、以及優(yōu)點(diǎn)，其中在整個(gè)附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，其中:
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有安置在兩個(gè)流體管道連接器之間的主體的閥的透視圖；
[0010]圖2是圖1的閥的水平橫截面并且描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的閥的某些內(nèi)部組件；
[0011]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例安裝在流體管道中的圖1的閥的透視圖；
[0012]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的流量控制組合件的閉合部件的截面視圖，閉合部件包含保護(hù)脊并且通過主體的一對(duì)扣環(huán)保持在圖1的閥主體內(nèi)部；
[0013]圖5到12是一個(gè)實(shí)施例的橫截面，其基本上描繪在流體管道中安裝主體的過程中閉合部件的保護(hù)脊的功能性；
[0014]圖13和14是示出圖2的閥的額外細(xì)節(jié)的橫截面，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述閥包含支座，所述支座在閥處于閉合位置時(shí)對(duì)閉合部件中的一者進(jìn)行密封并且將閉合部件驅(qū)動(dòng)到流體管道的連接器中；
[0015]圖15是基本上描繪在打開位置的圖2的閥的橫截面，其中根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在球與閉合部件之間的流體通道將閉合部件推到流體管道的連接器中；
[0016]圖16和17是圖2的閉合部件和其它組件的橫截面，其中根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，閉合部件被描繪為浮動(dòng)閉合部件，其具有保持在凹部中的肩部，允許浮動(dòng)閉合部件相對(duì)于閥主體軸向平移，從而維持浮動(dòng)閉合部件與鄰近的流體管道的連接器之間的密封嚙合；
[0017]圖18是描繪圖2的閥的孔的橫截面，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述孔具有使顆粒偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離密封表面的經(jīng)塑形的輪廓或外形。
[0018]圖19是通過圖18中的線19-19定界的區(qū)域的橫截面并且描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例通過經(jīng)塑形的孔形成低壓區(qū)域，所述孔將顆粒從閉合部件與流量控制組合件的球之間的空隙中抽出；
[0019]圖20是與圖19的橫截面類似的橫截面，但具有直孔，所述直孔不形成圖19的低壓區(qū)域并且不阻止顆粒流向密封表面；
[0020]圖21是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有經(jīng)塑形以使顆粒偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離密封表面的孔的閘閥的橫截面。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下文將描述本發(fā)明的一或多個(gè)具體實(shí)施例。另外，為提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，說(shuō)明書中可能不描述實(shí)際實(shí)施方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的開發(fā)過程中，如在任何工程設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)規(guī)劃中，必須作出大量實(shí)施方案特定的決策以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)約束，其可在實(shí)施方案間變化。此外，應(yīng)了解，此開發(fā)嘗試可能較復(fù)雜且耗時(shí)，但對(duì)于受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員來(lái)說(shuō)仍然將是設(shè)計(jì)、制作和制造的常規(guī)任務(wù)。
[0022]在介紹各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”和“所述”既定是指存在一或多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”既定為包含性的，且表示可能存在除所列舉元件外的額外元件。此外，“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”和這些術(shù)語(yǔ)的變型的使用是為了方便，而不要求組件的任何特定定向。
[0023]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，在圖1和2中借助于實(shí)例說(shuō)明了閥10。所描繪的閥10是球閥并且為了解釋下文照此描述。但是應(yīng)了解，本文所詳述的許多特征可以與其它閥一起使用，例如閘閥和止回閥(僅列舉兩個(gè))。閥10包含容納內(nèi)部流量控制組件并且安置在流體管道連接器14和16之間的主體12。使用夾具20將封閉轂(blind hub) 18附接到連接器14和16上?？梢砸瞥@些封閉轂18以使連接器14和16連接為管線或其它流體管道的一部分(例如，通過將連接器14和16焊接到管子的兩個(gè)區(qū)段上)。
[0024]主體12的相對(duì)側(cè)包含蓋板22和耳軸24。流量控制組合件28安置在主體12的凹穴32中。流量控制組合件28包含球30，球30可以通過閥桿26轉(zhuǎn)動(dòng)并且繞耳軸24樞轉(zhuǎn)以在打開位置與閉合位置之間移動(dòng)。球30安置在兩個(gè)閉合部件36之間，閉合部件也可以被稱為表面密封環(huán)36。如下文較詳細(xì)描述，閉合部件36包含通過主體的扣環(huán)38保持在主體12中的肩部34?？郗h(huán)38可以通過任何合適的方式(例如，使用帽螺釘)附接到主體的中心部分。
[0025]在至少一些實(shí)施例中，并且如目前所描繪的，閥10是插裝閥，其中通過與連接器14和16之間的流體管道的流動(dòng)軸線橫向地將主體12插入，并且將這些連接器的凸緣40緊固到主體12上(例如，使用帽螺釘)，可以將主體12和其內(nèi)部組件安裝在流體管道中。類似地，通過將主體12從凸緣40擰開并且將其從凸緣之間向外滑動(dòng)，可以從流體管道移除主體12 (這允許檢查或更換內(nèi)部閥組件)。還應(yīng)了解，在那些其中連接器14和16通過帽螺釘緊固到主體12上的實(shí)施例中，扣環(huán)38可以包含孔洞(如圖4中所基本描繪的)，從而使插入通過凸緣40的帽螺釘穿過扣環(huán)38并且進(jìn)入主體12的中心部分中。
[0026]閥10包含各種密封件以控制流量并且阻止泄漏。舉例來(lái)說(shuō)，閥10包含表面密封件42 (例如，邊緣密封件)用于閉合部件36到連接器14和16的端面的密封。流量控制組合件28還包含在球30上的支座44以及密封件48。通過凹部50中的閥桿26的鍵控嚙合并且球30在凹部52中繞耳軸24樞轉(zhuǎn)以使球30的孔54不對(duì)準(zhǔn)連接器14和16的孔56和58)，球30可以旋轉(zhuǎn)到閉合位置中(圖2中所描繪)。在此閉合位置中，支座44對(duì)閉合部件36進(jìn)行密封并且與球30協(xié)作以阻止流穿過閥10。
[0027]如圖2中所描繪，連接器14和16在與主體12相對(duì)的端部上包含凸緣60。這些凸緣60有助于經(jīng)由夾具20連接到封閉轂18上。但是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例如圖3中所描繪，凸緣60還可以連接為流體管道的一部分。如圖3中所示，連接器14和16經(jīng)由凸緣60耦合到流體管道(例如，管線)的兩個(gè)區(qū)段62上。在本實(shí)施例中，凸緣60焊接到兩個(gè)區(qū)段62的凸緣64上。但是具有或不具有凸緣60的連接器14和16可以任何其它合適的方式耦合為流體管道的一部分。實(shí)際上，在一些實(shí)施例中，連接器14和16可以是流體管道的組成部分(例如，連接器14和16可以由流體管道的區(qū)段的凸緣或端面構(gòu)成)。
[0028]參照?qǐng)D4可以更好地理解主體12和閉合部件36的某些細(xì)節(jié)。為清楚起見，此截面視圖描繪閉合部件36和主體12而不描繪閥10的其它元件?？郗h(huán)38可以通過穿過圖4中所描繪的扣環(huán)的較小孔洞的帽螺釘附接到閥主體12的中心部分上以將閉合部件36保持在主體內(nèi)。并且主體12可以通過穿過同樣在圖4中示出的扣環(huán)38的較大孔洞的帶帽螺釘耦合到凸緣40上。
[0029]閉合部件或表面密封環(huán)36的外表面包含密封槽68和70。在本實(shí)施例中，密封槽68經(jīng)配置以容納表面密封件42并且密封槽70可以容納額外的密封件，例如ο型環(huán)。一旦主體12安裝在流體管道中，閉合部件36即通過密封槽68和70中的密封件對(duì)流體管道進(jìn)行密封(例如，沿著連接器14和16的端面)。但是，此類密封件的密封效果取決于其狀態(tài)以及其密封的表面的狀態(tài)，損壞的密封件或密封表面可能讓流體從管道泄漏。并且此類密封件以及密封表面可能易于損壞。在未經(jīng)檢驗(yàn)的情況下，主體12滑動(dòng)安裝到流體管道中(例如，在管凸緣之間，與凸緣40 —樣)可能使閉合部件36中的表面密封件42或其它密封件摩擦流體管道，從而形成可能磨損或甚至損壞密封件的摩擦。并且在流體管道與主體12的其它部分之間的硬接觸可能損毀或以其它方式損壞密封表面。
[0030]為減少過早磨損和非故意的損壞，閉合部件36的外表面包含向外延伸超出安裝在密封槽68和70中的密封件的保護(hù)脊72。保護(hù)脊72提供摩擦表面，所述摩擦表面通過在安裝或移除主體12的過程中促進(jìn)這些密封件(以及閉合部件36的外表面的其余部分)與流體管道(例如，凸緣40)分離，而減少損壞密封槽68和70中的密封件的可能性或損壞密封表面的可能性。在本實(shí)施例中，保護(hù)脊72是限定密封槽68和70并且在閉合部件36的外表面上從密封槽68和70徑向向外提供的圓形脊。但是保護(hù)脊72可以采用其它形式。舉例來(lái)說(shuō)，可將保護(hù)脊72提供為在每一閉合部件36的外表面上的多個(gè)突起，而不是限定密封槽68和70的連續(xù)的脊。并且不論提供為單個(gè)脊還是一連串的脊，每一保護(hù)脊72在布置上不需要是圓形(或以任何其它特定的幾何形狀提供)。
[0031]參照?qǐng)D5到12可以更好地理解保護(hù)脊72在保護(hù)閉合部件36的表面密封件中的操作，圖5到12基本上描繪主體12連同閉合部件36和表面密封件42 —起安裝在流體管道中(例如，在一對(duì)凸緣40之間)。盡管為了解釋，已經(jīng)從這些圖式中省略了圖2中所描繪的特定特征，但是應(yīng)了解，此類特征可以包含在實(shí)際實(shí)施方案中。此外，這些圖式基本上描繪主體12和閉合部件36沿著流體管道(在所說(shuō)明的實(shí)施例中的連接器14)的端面的移動(dòng)。但是同樣將理解，相對(duì)的閉合部件36將沿著流體管道(例如，連接器16)的相對(duì)端面移動(dòng)，并且兩個(gè)閉合部件36上的保護(hù)脊72類似于下文描述而起作用。
[0032]在本實(shí)施例中，凸緣40的端面包含用于容納保護(hù)脊72的配合凹部78。凹部78可以是允許保護(hù)脊72被容納在凹部78中的任何形狀或配置。例如，在具有圓形保護(hù)脊72的實(shí)施例中，凹部78同樣是圓形。隨著主體12開始移動(dòng)到流體管道的凸緣40之間的位置中(圖5)，保護(hù)脊72嚙合凸緣40以維持在主體12的其余部分與凸緣40之間的分離。在本圖中隨著主體12向下移動(dòng)，主體12和閉合部件36以相隔的關(guān)系一起滑動(dòng)到凸緣40的端面(再次注意，其它閉合部件36將以類似方式以相隔的關(guān)系一起滑動(dòng)到其它凸緣40)。如在圖6到8中所基本描繪，在安裝主體12的過程中，閉合部件36的保護(hù)脊72維持表面密封件42和主體12與凸緣40隔開，從而減少密封件42上的摩擦并且減少損壞密封件42或相對(duì)應(yīng)的密封表面的可能性。這種相隔或分離一直維持到保護(hù)脊72接合在凸緣40的端面的配合凹部78中為止。
[0033]保護(hù)脊72在凹部78中的接合基本上在圖9到12中進(jìn)行了說(shuō)明，并且應(yīng)注意，其它閉合部件36的保護(hù)脊將以類似方式接合在其它凸緣40的配合凹部78中。在保護(hù)脊72接近與凹部78對(duì)準(zhǔn)時(shí)，保護(hù)脊開始嚙合凹部78并且減少凸緣40的端面與表面密封件42的分離。在保護(hù)脊72接合在凹部78中時(shí)，閉合部件36的密封表面和凸緣40彼此嚙合并且表面密封件42被供以能量。在此布置中，保護(hù)脊72在主體在流體管道中的安裝過程中由主體行進(jìn)的橫向距離的大部分上保持密封表面分離，并且減少對(duì)閉合部件36的表面密封件42和密封表面以及凸緣40的磨損和損壞。并且盡管在安裝過程中使表面密封件與流體管道隔開的此類受保護(hù)的表面密封布置在上文中是在應(yīng)用在球閥的背景下描述的，但是應(yīng)了解，相同布置可以應(yīng)用在其它組件中。例如，與脊72—樣的保護(hù)特征可以與其它類型的閥(例如，閘閥)一起使用，或用于既定安裝在流體管道中并且對(duì)流體管道進(jìn)行表面密封的任何其它組件(例如，流量計(jì))中。
[0034]在閥10內(nèi)的壓力增加時(shí)，或在外力作用在閥10上或作用在閥10安裝在其中的流體管道上時(shí)，管道(例如，連接器14和16的凸緣40)可以與主體12和鄰近的閉合部件36分離。并且凸緣40與閉合部件或表面密封環(huán)36的外表面上的密封件的此類偏轉(zhuǎn)可能損害密封件維持與凸緣40的密封嚙合的能力并且導(dǎo)致從流體管道泄漏。但是在一些實(shí)施例中(包含圖13到17中所描繪的實(shí)施例)，通過將閉合部件36提供為允許沿著流體管道軸線相對(duì)于主體12軸向平移以補(bǔ)償凸緣或管道偏轉(zhuǎn)的自適應(yīng)浮動(dòng)閉合部件，閥10改進(jìn)了在閥與流體管道之間的表面密封。并且由從流體管道進(jìn)入閥10的流體提供的壓力在閉合部件36上維持正壓，從而在凸緣與閥的此類分離過程中維持密封嚙合。
[0035]如下文關(guān)于圖16和17更詳細(xì)地論述，閉合部件36的肩部34被容納在主體12中的過大凹部中，其允許閉合部件36沿著閥的流動(dòng)路徑平移。但是首先參照?qǐng)D13和14，當(dāng)閥10閉合時(shí),支座44對(duì)閉合部件36的內(nèi)部上的密封表面94進(jìn)行密封。如圖14中所不,在支座44與球30之間的流體路徑或通道82允許流體沿著后表面84和86進(jìn)入支座44后方的區(qū)域，并且此流體的壓力朝向閉合部件36的密封表面94對(duì)支座44施加力。在支座44的前表面88處的流體的壓力類似地施加遠(yuǎn)離密封表面94的相反力。
[0036]但是，盡管流體作用在支座44的正面和背面上的壓力可以相同，此壓力作用的面積卻不相同。具體來(lái)說(shuō)，在本實(shí)施例中，承壓流體作用在其上的后表面84和86的投影面積(基本上由箭頭90表示并且在正交于閉合部件36平移的軸線的平面上進(jìn)行測(cè)量)大于承壓流體作用在其上的前表面88的投影面積(基本上由箭頭92表示并且同樣在正交于閉合部件36平移的軸線的平面上進(jìn)行測(cè)量)。因此，在支座44上來(lái)自承壓流體的凈力指向閉合部件36，壓力將支座44推到閉合部件36中并將閉合部件36推到流體管道(例如，連接器14的凸緣端40)中。在那些其中閉合部件36是浮動(dòng)閉合部件的實(shí)施例中，在支座44上的流體壓力朝向流體管道驅(qū)動(dòng)閉合部件36軸向平移，從而在閉合部件36偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離主體12時(shí)維持閉合部件36與流體管道的恰當(dāng)密封嚙合。
[0037]如圖15中所描繪，閥10還可經(jīng)配置以在閥處于打開位置時(shí)在閉合部件36上提供正壓。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)閥10打開時(shí)，允許流體通過流體通道或空隙96進(jìn)入閉合部件36與球30之間。在球30與閉合部件36之間的流體的壓力朝向流體管道(圖15中的連接器14)在閉合部件36上施加力。并且通過閉合部件36在主體12內(nèi)軸向平移的能力，在閉合部件36上的此力可以甚至在流體管道的端部偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離主體12時(shí)維持與管道的恰當(dāng)密封嚙合。
[0038]關(guān)于浮動(dòng)閉合部件36的軸向平移的額外細(xì)節(jié)在圖16和17中根據(jù)一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描繪。如圖16中所示，閉合部件36的肩部34被容納在主體12中的凹部102中。凹部102具有大于肩部34的軸向?qū)挾?06的軸向?qū)挾?04，從而允許肩部34在凹部102內(nèi)平移。基于操作考量(例如，凸緣40與閥10的預(yù)期的最大偏轉(zhuǎn))，寬度104超出寬度106的量可以在不同實(shí)施例之間變化。在一個(gè)實(shí)施例中，寬度104比寬度106大0.5毫米，從而允許閉合部件36的0.5毫米范圍的軸向運(yùn)動(dòng)。但是在其它實(shí)施例中，寬度104可以超出寬度106其它量(例如,0.3暈米、0.7暈米、1.0暈米、2.0暈米或甚至更大量)，從而提供閉合部件的對(duì)應(yīng)范圍的運(yùn)動(dòng)。閉合部件36還可以包含徑向密封件108，所述徑向密封件對(duì)主體12進(jìn)行密封同時(shí)容納閉合部件36的軸向平移。
[0039]在圖16中，肩部34定位在凹部102中的中間位置處并且閉合部件36被描繪為在接口 112處與流體管道(此處表示為連接器14)緊密接觸。在流體管道偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離閥主體12從而在管道與主體12的扣環(huán)38之間形成間隙116 (圖17)后，閉合部件36可以軸向平移到左側(cè)(肩部的表面110接近扣環(huán)38)，從而在接口 112處維持閉合部件36與流體管道的緊密接觸。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)閉合部件36是自適應(yīng)浮動(dòng)閉合部件。
[0040]盡管目前揭示的浮動(dòng)閉合部件36的使用可能在其它背景下有利，但是浮動(dòng)閉合部件36的使用可在緊湊的插裝閥布置中特別有利，在此布置中采用了較輕結(jié)構(gòu)來(lái)減少質(zhì)量但是導(dǎo)致在負(fù)載條件下的更大變形。因此，在一些實(shí)施例中包含浮動(dòng)閉合部件36允許閥10補(bǔ)償流體管道與閥之間的分離而不增加閥和管道的厚度或引發(fā)更大的螺栓連接要求。
[0041]另外，應(yīng)注意，閥通常用以控制包含顆粒的流體(例如，包含沙?；蛞恍┢渌腆w的漿料或其它磨蝕流體)的流動(dòng)。這些顆?？赡懿焕赜绊懨芊饧兔芊獗砻妫瑢?dǎo)致在閥的使用期間降低閥的密封性能。另外，一些閥的設(shè)計(jì)可以在密封表面附近截留此類顆粒，從而進(jìn)一步妨礙了閥的持久操作。但是在一些實(shí)施例中，例如圖18和19中所描繪，閥10包含使顆粒偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離密封表面的特征。這些特征還可以促使從密封表面沖掉顆粒。
[0042]如圖18中所描繪，閥10的孔，包含閉合部件36的孔118和球30的孔54，是經(jīng)塑形以使顆粒偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離密封表面的成型孔。更確切地說(shuō)，孔54和118包含顆粒偏轉(zhuǎn)特征120和
122。這些特征120和122以孔上的凸起的偏轉(zhuǎn)裝置或邊緣120和122的形式提供，但是其它實(shí)施例可以包含不同的偏轉(zhuǎn)特征。孔54和118還可以包含鄰近于邊緣120和122的凹部124和126。在目前所描述的實(shí)施例中，球30的孔54是對(duì)稱的多圓柱形孔(polycylindricalbore)，其在由凹部126界定的其它直孔部分之間具有在球30的中間的直孔部分128。直孔部分可以任何所需方式(例如通過在凹部126與直孔部分128之間的錐形拔銷)連接到彼此上。
[0043]此外，通過允許邊緣120和122從凹部124和126凸起，本實(shí)施例的凹部124和126使閥的流動(dòng)孔能維持基本恒定的直徑。也就是說(shuō)，盡管邊緣120和122以及凹部124和126使穿過閥10的孔的直徑發(fā)生輕微變化，但是在邊緣120和122的拱起部分處的孔的直徑是與孔56和58的直徑130和132以及球30的孔部分128的直徑134相同的。
[0044]邊緣120和122用于使攜帶顆粒的流體的顆粒偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離閥10的密封表面。如圖19中所描繪，在流體從左到右流動(dòng)時(shí)，邊緣120使顆粒朝向流體流的中心并且遠(yuǎn)離閉合部件36的密封表面94偏轉(zhuǎn)，如基本上由箭頭140所表示。此偏轉(zhuǎn)本身減少了顆粒從流體流進(jìn)入到在閉合部件36與球30之間的空間中，并且在密封表面94附近沿著孔形成保護(hù)性流體包絡(luò)。
[0045]另外，在目前所描繪的實(shí)施例中，通過邊緣120使顆粒偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離密封表面94會(huì)在孔中在超出邊緣120并且從閉合部件36與球30之間的空隙或空間146徑向朝內(nèi)的低壓區(qū)域142 (與閥中的流體流中的其它區(qū)域相比)中引起文丘里效應(yīng)(Venturi effect)(或流體的降壓)。區(qū)域142中的較低壓將流體和顆粒從空間146中抽出(如基本上由箭頭144表示)，實(shí)質(zhì)上柔和地從此空間沖掉顆粒并且清潔密封表面(例如，表面94)。這與圖20中所描繪的閥形成對(duì)比，圖20中所描繪的閥具有無(wú)流體偏轉(zhuǎn)特征的直孔150和152，其相反并不阻止顆粒從流體流進(jìn)入到空間146中(如基本上由箭頭154表示)。圖18和19的其它邊緣120和122可以類似于上文所描述的邊緣來(lái)操作，當(dāng)然取決于穿過閥10的流的方向。
[0046]盡管以上揭示的流體偏轉(zhuǎn)和清潔特征是在球閥10的背景下描述的，但是這些特征也可以用于其它類型的閥(例如，閘閥或止回閥)中。實(shí)際上，具有靠近閥的孔以用于控制攜帶顆粒的流體的流動(dòng)的密封表面的任何閥都可以得益于本技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，圖21描繪了包含此類特征的閘閥158的一個(gè)實(shí)施例。
[0047]閘閥158包含主體160，主體160具有孔162。提供流量控制組合件164以通過將閘166橫向移動(dòng)到孔162來(lái)打開和閉合閥158，而選擇性地阻斷穿過所述閥的流。流量控制組合件164的支座168包含靠近閥孔的密封件170以對(duì)閘166進(jìn)行密封。支座168的孔包含邊緣174和凹部178，而閘166的孔172包含邊緣176和凹部180。這些邊緣和凹部可以類似于上文關(guān)于球閥10所描述的那些邊緣和凹部來(lái)操作。更確切地說(shuō)，這些特征可以使流體流中的顆粒朝向流體流的中心并且遠(yuǎn)離密封表面(例如，遠(yuǎn)離密封件170)偏轉(zhuǎn)，并且可以在將顆粒從支座168與閘166之間的空隙中抽出的邊緣附近形成文丘里效應(yīng)。而且，凹部178和180有助于維持基本恒定直徑的流孔，其中在邊緣174和176的拱起部分處的孔的直徑等于孔162的直徑186以及閘166中間處的直孔部分182的直徑188。
[0048]目前所揭示的實(shí)施例中的一些實(shí)施例的技術(shù)作用包含提高閥使用壽命、增加閥壓力容限以及減少閥中的泄漏。如上文所描述，在一些實(shí)施例中，在閥的閉合部件上包含保護(hù)脊會(huì)減少對(duì)某些密封件和密封表面的磨損和損壞。此外，在一些實(shí)施例中包含浮動(dòng)閉合部件允許閥補(bǔ)償凸緣或管道偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離閥并且維持密封。并且在一些實(shí)施例中閥孔中的流體偏轉(zhuǎn)特征將有害的顆粒引導(dǎo)遠(yuǎn)離密封表面。本技術(shù)的各種實(shí)施例可以包含這些特征或上文所描述的其它特征中的一或多者。
[0049]盡管本發(fā)明的各方面可以容易具有各種修改和替代形式，但已經(jīng)在附圖中借助于實(shí)例示出了具體實(shí)施例并且已經(jīng)在本文中進(jìn)行了詳細(xì)描述。但是應(yīng)了解，本發(fā)明不希望限于所揭示的特定形式。事實(shí)上，本發(fā)明將涵蓋屬于如所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代形式。
【權(quán)利要求】
1.一種閥(10),其包括: 主體(12);以及 流量控制組合件(28)，其在所述主體內(nèi)部，所述流量控制組合件包含球(30)以及閉合部件(36)，所述閉合部件(36)具有被封圍在所述主體的凹部?jī)?nèi)的肩部(34)，其中所述閉合部件是浮動(dòng)閉合部件，原因在于所述主體中的所述凹部大于所述閉合部件的所述肩部，從而允許所述閉合部件相對(duì)于所述主體并且沿著穿過所述閥的流動(dòng)路徑移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中所述閥經(jīng)配置以耦合到流體管道的連接器(14、16)上，所述連接器包含實(shí)現(xiàn)在所述流體管道與所述閥的所述主體之間的流體連通的孔(56、58)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中所述主體的所述凹部以及所述閉合部件的所述肩部經(jīng)設(shè)定大小以使所述閉合部件在所述閥的操作過程中能移動(dòng)至少0.5毫米范圍，從而促進(jìn)所述閉合部件對(duì)所述連接器進(jìn)行密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中所述閥經(jīng)配置以當(dāng)在操作過程中所述閥或所述流體管道上的力使所述連接器與所述閥的所述主體分離時(shí)維持所述閉合部件的密封件對(duì)所述連接器的嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中所述閥的所述主體包含將所述閉合部件的所述肩部保持在所述主體中的所述凹部中的扣環(huán)(38)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中所述流量控制組合件包含定位在所述主體中的支座(44)，所述支座在所述閥閉合時(shí)將安置在所述球與所述閉合部件之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中所述流量控制組合件包含耦合到所述球上的支座以及在所述支座與所述球之間的流體路徑(82)，所述流體路徑允許流體進(jìn)入所述支座與所述球之間的區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥，其中所述支座、所述球以及所述閉合部件經(jīng)配置以使得在操作中當(dāng)所述閥閉合時(shí)在所述支座與所述球之間的所述流體的壓力產(chǎn)生力，所述力克服由在所述支座的相對(duì)側(cè)上的流體產(chǎn)生的力，從而將所述支座推到所述閉合部件中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥，其中所述支座、所述球以及所述閉合部件經(jīng)配置以使得在操作中當(dāng)所述閥閉合時(shí)，將所述支座推到所述閉合部件中使所述閉合部件推到流體管道的連接器(14、16)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中所述流量控制組合件包含額外的浮動(dòng)閉合部件(36)，所述額外的浮動(dòng)閉合部件具有被封圍在所述主體中的第二凹部中的肩部(34)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中所述閥是插裝閥，其中所述主體以及所述流量控制組合件經(jīng)配置以通過以下方式安裝在流體管道中:在所述流體管道的一對(duì)連接器(14、16)之間與所述流體管道的所述軸線橫向地移動(dòng)所述主體與所述流量控制組合件。
12.—種方法,其包括: 在安置在流體管道的第一與第二部分(14、16、62)之間的閥(10)中接收流體，所述閥包含安置在閥主體(12)中并且經(jīng)配置以對(duì)所述流體管道的所述第一部分進(jìn)行密封的閉合部件(36);及 通過響應(yīng)于所述流體管道的所述第一部分相對(duì)于所述閥主體的移動(dòng)使所述閉合部件能相對(duì)于所述閥主體移動(dòng)，來(lái)維持所述閉合部件與所述流體管道的所述第一部分的密封。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在閥中接收流體包含在球閥中接收流體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中維持所述閉合部件的密封包含當(dāng)所述球閥閉合時(shí)允許所述流體中的一些進(jìn)入在所述球閥的球與所述球閥的支座(44)之間的區(qū)域，使得所述區(qū)域中的所述流體的壓力在所述支座上引起凈力，所述凈力將所述支座推到所述閉合部件中以維持所述閉合部件與所述第一部分的密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中維持所述閉合部件的密封包含當(dāng)所述球閥打開時(shí)允許所述流體中的一些穿過在所述球與所述閉合部件之間的流體路徑(82)，使得穿過所述流體路徑的所述流體的所述壓力維持所述閉合部件與所述第一部分的密封。
【文檔編號(hào)】F16K5/06GK104350314SQ201380026845
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】C·阿孚德吉安, J·貝拉多 申請(qǐng)人:卡梅倫國(guó)際有限公司