具有浮動密封件的閘閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種閥桿柱塞和密封件組件，該組件包括閥桿柱塞，該閥桿柱塞具有軸向隔開的第一外緣肩部和第二外緣肩部，在第一外緣肩部和第二外緣肩部之間形成一槽。在所述槽中設(shè)有一浮動密封墊圈。該浮動密封墊圈是具有中心開口的環(huán)形圈，閥桿柱塞延伸穿過該中心開口。此外，該浮動密封墊圈的外表面包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，其中所述部段被設(shè)置為用以密封閥座，并由此形成雙接觸式密封。該浮動密封件的外表面在上部周向延伸部段與下部周向延伸部段之間呈凹形，使得當(dāng)形成所述雙接觸式密封時，在閥座與所述上部周向延伸部段及下部周向延伸部段之間形成泄漏室。本發(fā)明還提供了一種浮動密封墊圈以及一種閥組件。
【專利說明】具有浮動密封件的閘閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及閘閥(gate valve,閘式閥)，特別涉及如下應(yīng)用中所用的閘閥:在該應(yīng)用中對閘閥的定期清洗非常重要。

【背景技術(shù)】
[0002]在例如食品加工、制藥和化妝品等領(lǐng)域中，純度控制通常處于最優(yōu)先的地位。在這類產(chǎn)業(yè)中通常使用閘閥來打開和關(guān)閉不同管線。
[0003]在接觸了一種液體或氣體之后，這些閥在接觸其它液體或氣體之前通常需要被徹底清洗，以達(dá)到高清潔的要求并避免細(xì)菌污染。
[0004]舉例而言，閘閥通常具有需要定期清洗的一個或多個某種墊圈。在清洗前，可以將這些墊圈從閘閥上拆下并從閘閥組件中完全移除。然而這意味著加工過程必須停止，且經(jīng)常需要人工交互操作。
[0005]清洗通常使用強酸或強堿溶液來進(jìn)行，以確保沒有細(xì)菌或非期望產(chǎn)品的污染。如果使用例如橡膠墊圈，由于在反復(fù)地經(jīng)受嚴(yán)苛的清洗條件之后橡膠中可能出現(xiàn)的老化或裂縫，必須定期更換墊圈。
[0006]專利文獻(xiàn)US 5201490中描述了一種包括閘閥體的閘閥密封組件，該閘閥體內(nèi)部形成有閘閥座。通過致動一桿柱塞(stem-plug)來打開和關(guān)閉閥,并使用PTFE墊圈對閘閥座進(jìn)行密封。然而，在對清潔的要求高度重視的情況下，存在著對閥進(jìn)行改進(jìn)以供使用的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個目的是至少部分地克服上文指出的現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個缺限。特別地，本發(fā)明的一個目的是提供一種可以原位清洗(CIP)的閥，從而便于清洗過程的自動操作。
[0008]本發(fā)明的另一個目的是提供一種雙密封閥，該閥由單個柱塞致動并且還提供泄漏檢測。
[0009]作為本發(fā)明的第一方面，提供了一種閥桿柱塞和密封件組件，其包括:
[0010]閥桿柱塞,具有軸向隔開的第一外緣肩部和第二外緣肩部，第一外緣肩部和第二外緣肩部之間形成一槽；以及
[0011]浮動密封墊圈，設(shè)置在該槽中；其中該浮動密封墊圈是具有中心開口的環(huán)形圈，閥桿柱塞延伸穿過該中心開口 ；并且其中
[0012]浮動密封墊圈的外表面包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，其中這些部段被設(shè)置為用以密封閥座，且由此形成雙接觸式密封，以及其中
[0013]浮動密封件的外表面在上部周向延伸部段與下部周向延伸部段之間呈凹形，使得當(dāng)形成上述雙接觸式密封時，在閥座與上部周向延伸部段及下部周向延伸部段之間形成泄漏室。
[0014]根據(jù)上述本發(fā)明第一方面的閥桿柱塞和密封件組件的優(yōu)點在于其為單個座閥提供了雙重密封方案。由此，該閥桿柱塞和密封件組件提供了由單個柱塞致動的雙密封(double seal)方案。由于浮動密封墊圈的構(gòu)造，兩個周向延伸部段均能夠?qū)﹂y座進(jìn)行密封，從而形成雙密封部。由此，與例如形成單個密封的情況相比，此方案提供了更大的密封能力，并且還允許僅使用一個用于移動該組件的致動器來形成雙密封部。此外，該閥桿柱塞和密封件組件被構(gòu)造為使得在上述雙密封部之間、即在上述延伸部段與閥座的接觸點之間形成泄漏室。因此，在所形成的密封部之一不能正確發(fā)揮功能的情況下，穿過失效的密封部的流體可在泄漏室中被檢測到。
[0015]閥桿柱塞是指一種與可在閥中使用的桿(stem，閥桿)相連接的柱塞。由此，柱塞的肩部可從該桿沿徑向延伸，即沿與桿的長度方向垂直的方向延伸。由此，形成在閥桿柱塞的兩個肩部之間的槽用于保持或接納墊圈。
[0016]浮動密封墊圈被形成為環(huán)形圈，即該墊圈可為隔膜(diaphragm)。由此,該墊圈的中心開口是供閥桿柱塞延伸穿過的開口。這樣，該中心開口的直徑可以大于實際墊圈材料的寬度。
[0017]“浮動密封件”指的是在閥桿柱塞處于非密封狀態(tài)，即沒有形成雙接觸時，在閥桿柱塞的槽中，墊圈在軸向和側(cè)向上為松配合。這種浮動設(shè)置提供了出色的清洗性能。這意味著在閥桿柱塞處于非密封狀態(tài)時，由于墊圈的擴張，浮動的密封墊圈使得清洗流體能夠圍繞墊圈的各個面循環(huán)，而不需要拆卸墊圈。
[0018]因此，該墊圈的外表面可以是面向或者密封該閥座的表面，而浮動密封墊圈的內(nèi)表面是面向中心開口的表面，即面向延伸穿過墊圈的閥桿柱塞的表面。該墊圈包括在浮動密封件的外緣沿徑向延伸的兩個部段，即上部部段和下部部段。這些部段延伸以便對閥座進(jìn)行密封，從而與閥座形成包括上密封部和下密封部的雙接觸式密封部，。當(dāng)密封時，該墊圈可被固定，且這些部段可被壓緊在閥座的表面上。因此在墊圈的密封狀態(tài)下，即被擠壓而與閥座接觸時，墊圈可不處于浮動狀態(tài)。
[0019]該閥座可以是例如在閘閥組件中限定管道的孔口的止動表面(stop surface)。
[0020]該浮動密封墊圈的外表面在上部延伸部段和下部延伸部段之間呈凹形。這意味著該外表面在上部延伸部段和下部延伸部段之間是向內(nèi)彎的，或者是內(nèi)空的。由此，該外表面可在上部和下部部段之間形成C形輪廓，使得與上部和下部延伸部段相比，該外表面的位于這些部段間的部分在徑向上的延伸程度較小。這進(jìn)一步意味著在閥桿柱塞和密封件組件被密封于閥座時，在閥座與延伸部段之間的凹形表面之間形成泄漏室。由此，該泄漏室可圍繞密封墊圈的整個周向延伸。由此，該泄漏室可以為環(huán)形的泄漏室。
[0021]在本發(fā)明的該第一方面的實施例中，浮動密封墊圈的外表面包括通至該浮動密封墊圈的內(nèi)表面的至少兩個通孔，從而使泄漏室還延伸到浮動密封件的內(nèi)表面與閥桿柱塞之間。
[0022]這樣設(shè)置的優(yōu)點是泄漏室的容積被擴大。由此，這些通孔延伸為使得即使在閥桿柱塞和密封件組件處于密封位置(即形成了雙接觸)時，墊圈的外表面與墊圈的內(nèi)表面仍處于液體或流體連通狀態(tài)。此外，這些通孔還允許對密封兩側(cè)的泄漏進(jìn)行檢測，即分別對內(nèi)側(cè)和外側(cè)的泄漏進(jìn)行檢測。
[0023]例如，這些通孔可圍繞環(huán)形墊圈的周向等距地隔開。該墊圈還可包括偶數(shù)個通孔，例如四個、六個或八個通孔。這些通孔可從墊圈的內(nèi)表面的中部延伸到墊圈的外表面的中部。
[0024]此外，這些通孔的方向可相對于閥桿柱塞和密封件組件的桿的方向形成一角度。這意味著通過通孔的方向所繪出的第一假想直線與桿的方向(即與筆直通過墊圈的中心開口的第二假想直線的方向)可形成一角度。此角度可介于30°與70°之間，例如介于40。與60。之間，例如為約50°。
[0025]又例如，該浮動密封墊圈的面向閥桿柱塞的內(nèi)表面也可包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，使得浮動密封件的內(nèi)表面呈凹形。
[0026]該內(nèi)表面的上部周向延伸部段和下部周向延伸部段也可形成雙接觸式密封部的一部分。此外，如果內(nèi)表面的上部部段與下部部段之間的密封接觸消失，則例如由于浮動密封墊圈的通孔的存在，泄漏室中會檢測到產(chǎn)品或泄漏。
[0027]因此，浮動密封墊圈的截面可以為具有渾圓形端部的沙漏形，即其端部寬而中間窄。此處所指的浮動密封墊圈的截面是沿桿的延伸(方向)所繪出的直線所在的平面之中的截面。
[0028]如果浮動密封墊圈的內(nèi)表面也呈凹形，則形成更大的泄漏室。在閥桿柱塞和密封件組件處于密封位置，即在墊圈與閥座之間形成雙接觸式密封時，內(nèi)表面的上部周向延伸部段和下部周向延伸部段可被擠壓并密封于桿柱塞的延伸穿過墊圈的中心開口的部分。因此，在墊圈的內(nèi)表面與桿柱塞的延伸穿過墊圈的中心開口的部分之間也可形成雙接觸。
[0029]在本發(fā)明的該第一方面的實施例中，浮動密封墊圈的內(nèi)表面的彎曲部分可基本為外表面的彎曲部分的鏡像。
[0030]該墊圈的截面的延伸方向可與桿的延伸方向形成一角度。此角度可為約30°到50° ,例如約40°。因此,該截面可相對于該桿傾斜地延伸。這還意味著在該墊圈的截面中從內(nèi)表面的中間到外表面的中間所繪出的假想直線與桿的方向形成一角度。此角度可介于30。與70。之間，例如介于40°與60。之間，例如大約50°。
[0031]在本發(fā)明的該第一方面實施例中，與浮動密封墊圈的外表面的下部周向延伸部段相比，該浮動密封墊圈的外表面的上部周向延伸部段在徑向上延伸得更遠(yuǎn)。這樣可有助于對閥座的密封。
[0032]在本發(fā)明的該第一方面的實施例中，第一外緣肩部靠近閥桿的一端。因此，該桿可直接連接到該第一外緣肩部，或稱上部外緣肩部。換言之，兩個外緣肩部可與其間的槽共同形成閥桿柱塞的“柱塞”。
[0033]此外，在本發(fā)明的該第一方面的實施例中，該外緣肩部具有圓形截面。關(guān)于閥桿柱塞的肩部和密封件組件的截面是指與沿桿的延伸(方向)繪出的直線垂直的平面中的截面。因此，每個外緣肩部均可為碟形。
[0034]在本發(fā)明的該第一方面的實施例中，浮動密封墊圈是塑料密封墊圈。
[0035]使用塑料墊圈將會是有利的，因為在清洗中這種墊圈可承受嚴(yán)苛的環(huán)境。
[0036]在本發(fā)明的該第一方面的實施例中，浮動密封墊圈包括全氟烷氧基樹脂(PFA，全氟烷氧基聚合物)。PFA是含氟聚合物并被認(rèn)為在原位清洗(CIP)的應(yīng)用中具有極好的性能。例如，即使在接觸清洗墊圈時使用的酸性或堿性溶液后，PFA仍可保持其機械性能。PFA的塑料結(jié)構(gòu)降低了浮動密封墊圈的穿孔或破裂風(fēng)險，從而降低了密封部中的污染和細(xì)菌生長的風(fēng)險。
[0037]例如，浮動密封墊圈可完全由PFA構(gòu)成。
[0038]此外，可通過以下步驟將包括PFA的浮動密封墊圈附接到桿柱塞的槽:首先將墊圈加熱到大約150°C，然后將密封件放置就位，然后將溫度下降到室溫，例如20°C。這可以確保PFA墊圈或包括PFA的墊圈不會從柱塞桿(plug-stem)的兩個肩部中的任一個處意外滑脫。然而，為了將PFA密封件從該槽移除，則必須將其切斷。
[0039]還應(yīng)理解的是，該墊圈可包括含氟聚合物或由含氟聚合物構(gòu)成，例如聚四氟乙烯(PTFE)或氟化乙丙烯共聚物(FEP)。
[0040]由此可見，閥桿柱塞和密封件組件可以“無橡膠”，即不含有橡膠的密封件等。因此，桿柱塞和密封件組件的被設(shè)置為接觸液體或流體的部分可以無橡膠。這是有利的，因為橡膠在清洗該閥期間的嚴(yán)苛條件下會老化。
[0041]本發(fā)明的第二方面提供了一種用于閥桿柱塞的浮動密封墊圈￠);其中該浮動密封墊圈的形式為具有中心開口的環(huán)形圈，且其中該浮動密封墊圈的外表面包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，且其中該浮動密封墊圈的外表面在上部周向延伸部段與下部周向延伸部段之間呈凹形。
[0042]該第二方面中涉及的術(shù)語和定義與上文的第一方案中所論述的那些相同。
[0043]在本發(fā)明的第二方面中，浮動密封墊圈的外表面包括通至浮動密封墊圈的內(nèi)表面的至少兩個通孔。
[0044]此外，如在上文的第一方案中所論述的，該浮動密封墊圈的內(nèi)表面也可以包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，使得浮動密封件的內(nèi)表面呈凹形。
[0045]浮動密封墊圈可包括上文在第一方案中涉及的材料，或由該材料組成。
[0046]在本發(fā)明的第二方案中，浮動密封墊圈包括全氟烷氧基樹脂(PFA)。
[0047]本發(fā)明的第三方面提供了一種閥組件，該閥組件包括:
[0048]殼體，具有入口、出口以及位于入口與出口之間的閥座；
[0049]根據(jù)本發(fā)明的第一方案的閥桿柱塞和密封件組件，設(shè)置在該殼體內(nèi)；
[0050]用于致動該閥桿柱塞和密封件組件的裝置，用以使閥桿柱塞和密封件組件與閥座以密封方式接合，以將閥組件從打開位置轉(zhuǎn)換到密封位置，在打開位置中流體被允許從入口流到出口，而在密封位置中流體被阻止從入口流到出口 ；以及其中
[0051]當(dāng)閥組件處于密封位置時，閥桿柱塞和密封件組件的浮動密封墊圈的上部周向延伸部段和下部周向延伸部段密封所述閥座，以形成雙接觸式密封，從而阻止流體從入口流到出口。
[0052]由此，本發(fā)明的第三方案的閥組件僅使用一個用于對閥桿柱塞和密封件組件進(jìn)行致動的裝置來提供雙密封部，例如可使用單個致動器來提供對閥座的雙密封部。因為便于使用非螺接組件，該閥組件進(jìn)一步提供了衛(wèi)生的設(shè)計。
[0053]該殼體可包括截頭球形(frusto-spherical)部,在該截頭球形部一側(cè)具有或設(shè)置有一個或多個入口，并且在該截頭球形部外側(cè)設(shè)置有一個或多個出口。截頭球形部是指一個球體的相對兩端被兩個平面切削，即相對兩端的球冠被去除后的球體。
[0054]該閥座可位于截頭球形部內(nèi)或位于球臺部的邊界，例如可在球臺部的端部形成實際的雙接觸式密封。
[0055]用于致動閥桿柱塞和密封件組件的裝置可以是用于以線性方式致動該組件的裝置，例如一致動器。該致動器可以是氣動致動器，即借助氣壓操作。然而，該致動器也可利用例如液壓進(jìn)行操作。
[0056]借助用于致動閥桿柱塞和密封件組件的裝置的運動，使閥在打開位置和關(guān)閉或密封位置之間切換，在打開位置中，浮動密封墊圈與閥座之間不接觸，而在關(guān)閉或密封位置中,浮動密封墊圈被壓靠在閥座上。
[0057]在本發(fā)明的該第三方面的實施例中，閥座還包括至少一個泄漏探測口，其被設(shè)置為使得當(dāng)形成雙接觸式密封部時，存在于泄漏室中的流體能夠流過該(泄漏檢測)口。
[0058]因此，上述至少一個泄漏探測口可起到泄漏指示的作用，并向操作員或系統(tǒng)警示雙接觸式密封部中所形成的一個密封部中存在泄漏。例如，可設(shè)有連接到至少一個泄漏口的微型閥，用以調(diào)控泄漏探測口的打開和關(guān)閉。此外，閘閥還可包括連接到泄漏探測口的裝置，用以檢測從泄漏室穿過泄漏探測口的流體。
[0059]上述至少一個泄漏探測口可設(shè)置在閘閥座壁的這一位置處:該位置在閘閥處于密封位置時位于浮動密封墊圈的上部周向延伸部段與下部周向延伸部段之間的位置。
[0060]該泄漏探測口可以是微型閥。正常情況下，此閥可以是打開的。
[0061]在本發(fā)明的該第三方面的實施例中，該閘閥還包括至少一個用于清洗裝置的接入口(access port)，此接入口被設(shè)置為當(dāng)形成雙接觸式密封時允許流體進(jìn)入泄漏室。
[0062]這樣就提供了當(dāng)閘閥處于密封位置時對泄漏室和泄漏探測口進(jìn)行清洗的選擇。至少一個用于清洗裝置的接入口與上述至少一個泄漏探測口可以是不同的。例如，該閘閥可包括一個泄漏探測口和一個用于清洗裝置的接入口。它們彼此相對地設(shè)置于閥座的壁上。
[0063]此外，可以設(shè)有連接到至少一個用于清洗裝置的接入口的微型閥，用以調(diào)控用于清洗裝置的接入口的打開和關(guān)閉。用于清洗裝置接入口在正常情況下可以是關(guān)閉的，即僅在即將開始清洗時打開。
[0064]上述至少一個用于清洗裝置的接入口可設(shè)置在閘閥座壁的這一位置處:該位置在閘閥處于密封位置時位于浮動密封墊圈的上部周向延伸部段與下部周向延伸部段之間。
[0065]在本發(fā)明的該第三方面的實施例中，閘閥還包括清洗裝置，用以將清洗流體供給到至少一個用于清洗裝置的接入口。
[0066]該清洗裝置例如可以是將酸性溶液、堿性溶液和/或蒸汽供給到閘閥的裝置。
[0067]因此，當(dāng)閘閥處于密封位置時，可通過用于清洗裝置的接入口將清洗流體，例如清洗液或清洗氣體引入或泵入泄漏室，并通過泄漏探測口將清洗流體從泄漏室移除。
[0068]當(dāng)閘閥處于打開位置，即墊圈處于擴張狀態(tài)時，浮動密封墊圈本身可被清洗。然后，可將清洗液或流體引入安置桿柱塞和密封件組件的殼體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0069]現(xiàn)在將參照所附的示意圖以例舉方式描述本發(fā)明的多個實施例，在附圖中:
[0070]圖1示出了根據(jù)本申請的一個實施例的桿柱塞的側(cè)視圖和剖視圖。
[0071]圖2示出了根據(jù)本申請的一個實施例的浮動密封墊圈的立體圖和側(cè)視圖。
[0072]圖3是圖2的浮動密封墊圈的剖視圖。
[0073]圖4a示出了根據(jù)本申請的一個實施例的閥組件在該閥組件處于其密封位置時的側(cè)視圖。圖4b不出了在閥處于密封位置時圖4a的閥座的局部放大圖。
[0074]圖5示出了圖4a和圖4b的閥組件處于密封位置時形成的雙接觸式密封部的局部放大圖。
[0075]圖6示出了在閥組件處于其密封位置時，圖4a和圖4b的組件的泄漏室可如何被沖洗。
[0076]圖7示出了圖4a和圖4b的閥組件在該閥組件處于其打開位置時側(cè)視圖。
[0077]圖8示出了在該閥組件處于其打開位置時，浮動密封墊圈可如何被沖洗。

【具體實施方式】
[0078]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的閥桿柱塞2。閥桿柱塞2包括長形的軸或桿17，還包括上部的第一外緣肩部3和下部的第二外緣肩部4。肩部3和4均具有圓形截面，即它們在垂直于桿17的方向Dl的平面中是圓形的。第一肩部3靠近桿17的一端且與第二外緣肩部4相比在徑向上延伸的更多。下部的第二肩部4形成閥桿柱塞2的一端。閥桿柱塞2的另一端，即桿17的不靠近第一外緣肩部3的一端適配于一致動器。換言之,一致動器可設(shè)置在桿17的該另一端，用以提供沿閥桿柱塞2的軸線Dl的線性運動。槽5形成在第一肩部3與第二肩部4之間。此槽5用于保持一浮動密封墊圈6。第一外緣肩部3在其外緣處還具有向下傾斜的凸緣3a，其有助于將浮動密封墊圈保持在槽5中。
[0079]圖2示出了根據(jù)本申請的浮動密封墊圈6的立體圖和側(cè)視圖。該墊圈由全氟烷氧基樹脂(PFA)制成，且可配合并保持在閥桿柱塞2的槽5中，以形成浮動密封，即在閥桿柱塞2處于非密封狀態(tài)時，墊圈在軸向和側(cè)向上寬松地配合在閥桿柱塞2的槽中。浮動密封墊圈6的形狀為具有中心開口 7的環(huán)形圈，當(dāng)墊圈6保持在槽5中時，閥桿柱塞2延伸穿過中心開口 7。墊圈6的外表面8還包括上部周向延伸部段9和下部周向延伸部段10。這些部段形成為從墊圈6的外表面8延伸的環(huán)形凸緣。墊圈6還包括從外表面8延伸到墊圈的內(nèi)表面14的多個通孔13。在此例中，墊圈6包括圍繞墊圈的周向等距分布的四個通孔13。
[0080]圖3是圖2的浮動密封墊圈6的剖視圖，并且進(jìn)一步詳細(xì)示出了墊圈6的形狀。第一延伸部段9比第二延伸部段10在徑向上延伸的更多，即部段9比延伸部段10從軸線Dl延伸的更遠(yuǎn)，當(dāng)墊圈6被保持在閥桿柱塞2的槽5中時該軸線Dl為沿桿17的方向。部段9和10呈渾圓形且外表面8在部段9與10之間呈凹形。在本例中，內(nèi)表面14，即當(dāng)墊圈6被保持在閥桿柱塞2的槽5中時面向閥桿柱塞2的表面，也包括上部周向延伸部段15和下部周向延伸部段16。內(nèi)表面14和外表面8具有大致相同但為鏡像的表面輪廓，即當(dāng)外表面8的表面輪廓沿圖3中的軸線D2 “翻轉(zhuǎn)”時即為內(nèi)表面14的表面輪廓。外表面8和內(nèi)表面14的凹形部分因此形成了具有彼此相背離的開口的C形截面。這意味著墊圈6的截面形成具有渾圓形端部的沙漏形狀，即類似“狗骨頭形狀”。墊圈6的截面沿相對于軸線Dl傾斜的方向延伸，該軸線Dl筆直延伸穿過中心開口 7,即當(dāng)墊圈6被保持在閥桿柱塞2的槽5中時，軸線Dl沿桿17的方向延伸。這一點在圖3中以軸線D2和D4示出，軸線D2和D4與軸線Dl形成大約40°的角度。換言之，如線D5所示，從第一延伸部段9的最外點到第二延伸部段10的最外點所繪出的假想直線也與軸線Dl形成大約40°的角度。此外，通孔13被設(shè)于外表面8及內(nèi)表面14的中心。由于浮動密封墊圈6的傾斜截面，通孔的延伸方向也與軸線Dl成一角度。這一點以軸線D3示出，其與軸線Dl形成大約50°的角度。
[0081]圖4a和圖4b示出了根據(jù)本申請的一個實施例的閥組件20的剖視圖。該閥組件包括殼體21，閥桿柱塞和密封件組件I安裝在該殼體中。由此，閥桿柱塞和密封件組件I包括閥桿柱塞2，閥桿柱塞2在其槽中保持浮動密封墊圈6。該閥組件包括閥座11、位于閥座11 一側(cè)的多個出口(未示出)以及位于閥座11相對側(cè)的多個入口(未示出)。閥組件20的上部可由此形成或者連接到第一管線，而閥組件的下部(其與所述上部相比處于與閘閥11相對的位置)可由此形成或連接到第二管線。因此，閥組件20可用于允許或阻止流體從第一管線流到第二管線，反之亦然。
[0082]閥組件20具有附接到兩個筒形部21b和21c的截頭球形部21a，且閥座11設(shè)置在該(截頭球形)部21a的一端，即閥座11設(shè)置在截頭球形部21a與筒形部21b之間的邊界處。
[0083]在柱塞與致動器之間的桿上還設(shè)置有上部隔膜密封件26。密封件26可為PTFE，且由于上部密封件26具有柔性，可通過變形而打開和關(guān)閉。因此，閥組件可具有無橡膠的密封件，即閥的被設(shè)置為與液體或流體接觸的部件可以不含橡膠。
[0084]桿17上設(shè)置有致動器22，用以沿軸線Dl的直線方向移動閥桿柱塞和密封件組件1，從而將閥組件20從打開位置轉(zhuǎn)換到關(guān)閉位置。致動器22是氣動致動器。在圖4a和圖4b中，閥組件處于其關(guān)閉位置，即閥桿柱塞和密封件組件I被壓靠在閥座11上，使得上部周向部段9和下部周向部段10被壓靠在閥座11的表面上，從而形成雙接觸式密封。在此關(guān)閉位置，流體的流動在閥座11處被阻止，這意味著流體不能從設(shè)置在閥座11 一側(cè)的入口流到設(shè)置在閥座11另一側(cè)的出口。
[0085]圖5示出了所形成的雙接觸式密封的局部放大圖。由于墊圈6的凹形的外表面，閥座11的表面與墊圈6之間的容積12a形成環(huán)形的泄漏室12。由于墊圈6的通孔13的存在，此泄漏室12還延伸到墊圈6的內(nèi)表面與延伸穿過墊圈6的中心開口 7的桿柱塞之間的容積12b。當(dāng)形成了雙接觸式密封時，墊圈6的內(nèi)表面的上部周向延伸部段15和墊圈6的內(nèi)表面的下部周向延伸部段16被壓靠在桿柱塞的表面上。
[0086]閥組件20還包括泄漏探測口 23，設(shè)置在閥座11的壁中并位于面向墊圈6的外表面的凹形部分的位置。換言之，當(dāng)閥組件20處于其密封位置時，泄漏探測口 23允許通向上述所形成的泄漏室12。設(shè)置在(泄漏探測)口內(nèi)的微型閥調(diào)控泄漏探測口 23的打開和關(guān)閉。此微型閥柱塞可以為PTFE。舉例而言，泄漏探測口 23可設(shè)置為在閥組件20從關(guān)閉位置轉(zhuǎn)換到打開位置時自動關(guān)閉，例如隨著致動器使桿沿縱向移動時關(guān)閉。
[0087]因此，通過泄漏探測口 23可以檢測到存在于泄漏室12中的任何流體，例如氣體或液體，即當(dāng)(檢測)口打開時，如圖4b中的箭頭Al所指示，液體或流體可流過檢測口 23。通孔13的存在還提供了對泄漏室12的容積12b中的泄漏檢測。由此，泄漏探測口 23提供了對閥組件20的密封能力正常的確認(rèn)或者例如墊圈6是否需要更換。
[0088]圖6進(jìn)一步示出了可以如何清洗泄漏室。閥組件20包括用于清洗裝置25的接入口 24。此(進(jìn)入)口 24還設(shè)于閥座11的壁中并處于面向墊圈6的外表面的凹形部分的位置，但位于泄漏探測口 23的相對側(cè)。該閥的打開和關(guān)閉由設(shè)置在(進(jìn)入)口 24中的微型閥控制。(進(jìn)入)口 24允許對泄漏室12以及(泄漏探測)口 23和(進(jìn)入)口 24的沖洗。在沖洗過程中，(泄漏探測)口 23和(進(jìn)入)口 24均打開，且如圖6中的箭頭所指示，清洗流體(例如清洗液)可通過(進(jìn)入)口 24引入泄漏室12,流過整個泄漏室12,然后流出(泄漏探測)口 23。因此，這些開口允許對整個泄漏室進(jìn)行原位清洗(CIP)，這樣可以使例如細(xì)菌污染的風(fēng)險最小化。
[0089]圖7進(jìn)一步示出了當(dāng)閥組件20處于打開位置時的閥組件20的剖視圖。如圖7中的箭頭所指示，在打開位置，流體能夠從設(shè)置在閥座11 一側(cè)的入口流到設(shè)置在閥座11另一側(cè)的出口。借助被設(shè)置為與閥桿柱塞密封件組件I的桿相接觸的致動器所產(chǎn)生的線性運動，閥組件20從關(guān)閉位置切換到打開位置。借助閥桿柱塞和密封件組件I的線性運動，上部隔膜密封件可由于其柔性特性而從打開位置變化到關(guān)閉位置。由此，PTFE隔膜密封件可在關(guān)閉位置和打開位置處被設(shè)置為向內(nèi)彎曲和向外彎曲。圖8進(jìn)一步示出了圖7中閥組件20的閥桿柱塞2的上部肩部3與下部肩部4之間的槽5內(nèi)所保持的浮動密封墊圈6的截面圖，即當(dāng)閥組件20處于打開位置時的浮動密封墊圈6的截面圖。在此位置，當(dāng)未形成雙接觸式密封時，由于墊圈6的“浮動密封”特征，墊圈處于擴張狀態(tài)且允許清洗整個墊圈6。浮動密封墊圈的清洗是通過將清洗流體引入殼體21中來進(jìn)行的。清洗流體可為酸性或堿性的液體或者氣體。
[0090]雖然在上文的描述中對本發(fā)明的多個實施例進(jìn)行了描述和展示，但本發(fā)明并不以此為限，而是還可以所附的權(quán)利要求書限定的主題內(nèi)容的范圍內(nèi)的其它方式來體現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種閥桿柱塞和密封件組件(1)，包括: 閥桿柱塞(2),具有軸向隔開的第一外緣肩部(3)和第二外緣肩部(4),所述第一外緣肩部和所述第二外緣肩部之間形成槽(5);以及 浮動密封墊圈￠)，設(shè)置在所述槽(5)內(nèi)，其中所述浮動密封墊圈(6)是具有中心開口(7)的環(huán)形圈，所述閥桿柱塞(2)延伸穿過所述中心開口(7);并且其中 浮動密封墊圈(6)的外表面(8)包括上部周向延伸部段(9)和下部周向延伸部段(10)，其中所述上部周向延伸部段和所述下部周向延伸部段被設(shè)置為用以密封閥座(11)，且由此形成雙接觸式密封；以及其中 所述浮動密封件的外表面(8)在所述上部周向延伸部段(9)與所述下部周向延伸部段(10)之間呈凹形，使得當(dāng)形成所述雙接觸式密封時，在所述閥座(11)與所述上部周向延伸部段(9)及所述下部周向延伸部段(10)之間形成泄漏室(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥桿柱塞和密封件組件(I)，其中，所述浮動密封墊圈的外表面(8)包括通至所述浮動密封墊圈(6)的內(nèi)表面(14)的至少兩個通孔(13)，使得所述泄漏室(12)還延伸到所述浮動密封件的所述內(nèi)表面(14)與所述閥桿柱塞(2)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥桿柱塞和密封件組件(I)，其中，所述浮動密封墊圈的面向所述閥桿柱塞(2)的所述內(nèi)表面(14)還可包括上部周向延伸部段(15)和下部周向延伸部段(16)，使得所述浮動密封件的所述內(nèi)表面(14)呈凹形。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥桿柱塞和密封件組件(1)，其中，所述浮動密封墊圈(6)是塑料密封墊圈。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥桿柱塞和密封件組件(1)，其中，所述浮動密封墊圈(6)包括全氟烷氧基樹脂(PFA)。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥桿柱塞和密封件組件(1)，其中，與所述浮動密封墊圈(6)的外表面的下部周向延伸部段(10)相比，所述浮動密封墊圈(6)的外表面的上部周向延伸部段(9)在徑向上延伸得更遠(yuǎn)。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥桿柱塞和密封件組件(1)，其中，所述第一外緣肩部⑶靠近所述閥桿(17)的一端。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的閥桿柱塞和密封件組件(I)，其中，所述外緣肩部(3，4)具有圓形截面。
9.一種用于閥桿柱塞(2)的浮動密封墊圈￠)，其中所述浮動密封墊圈￠)的形式為具有中心開口(7)的環(huán)形圈，并且其中所述浮動密封墊圈的外表面(8)包括上部周向延伸部段(9)和下部周向延伸部段(10)，以及其中所述浮動密封墊圈的外表面(8)在所述上部周向延伸部段(9)和所述下部周向延伸部段(10)之間呈凹形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的浮動密封墊圈，其中，所述浮動密封墊圈的外表面(8)包括通至所述浮動密封墊圈(6)的內(nèi)表面(14)的至少兩個通孔(13)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的浮動密封墊圈，其中所述浮動密封墊圈(6)包括全氟烷氧基樹脂(PFA)。
12.—種閥組件(20)，包括: 殼體(21)，具有入口、出口以及位于所述入口和出口之間的閥座(11)； 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的閥桿柱塞和密封件組件(I)，所述閥桿柱塞和密封件組件(I)設(shè)置在所述殼體(21)內(nèi)； 用于致動所述閥桿柱塞和密封件組件(I)的裝置(22)，用以使所述閥桿柱塞和密封件組件(I)與所述閥座(11)密封地接合，以將所述閥組件(20)從打開位置轉(zhuǎn)換到密封位置，在所述打開位置中流體被允許從所述入口流到所述出口，而在所述密封位置中流體被阻止從所述入口流到所述出口，以及其中 當(dāng)所述閥組件(20)處于密封位置時，所述閥桿柱塞和密封件組件(I)的浮動密封墊圈(6)的所述上部周向延伸部段(9)和下部周向延伸部段(10)密封所述閥座(11)，以形成雙接觸式密封，從而阻止流體從所述入口流到所述出口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的閥組件(20)，其中，所述閥座(11)還還包括至少一個泄漏探測口(23)，所述泄漏探測口被設(shè)置為當(dāng)形成所述雙接觸式密封時，使存在于所述泄漏室(12)中的流體能夠流過所述泄漏檢測口(23)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的閥組件(20)，還包括至少一個用于清洗裝置(25)的接入口(24)，所述用于清洗裝置的接入口被設(shè)置為當(dāng)形成所述雙接觸式密封時允許流體進(jìn)入所述泄漏室(12)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的閥組件(20)，還包括所述清洗裝置(25)，用以將清洗流體供給到用于清洗裝置的至少一個接入口(24)。
【文檔編號】F16K3/30GK104421439SQ201410449886
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】T·皮科, S·豐特尼 申請人:德威諾斯有限公司