制造具有被完全包封的座圈的整体锻造出的阀本体的方法与流程

本申请要求2018年7月5日提交的美国临时申请no.62/694,247的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。

本公开内容总体上涉及阀本体，并且特别是涉及制造具有被完全包封的座圈的整体锻造出的阀本体的方法，并且涉及具有被完全包封的座圈的整体锻造出的阀本体以及其使用方法。

背景技术：

闸门阀通常包括具有流动通道的阀本体和横向滑动以打开或关闭流动通道的闸门。通常，一对阀座定位在流动通道中以在闸门在打开位置和关闭位置之间移动时与闸门对接。在一些实施例中，阀座没有围绕其周向周缘被完全包封，这导致阀座易于偏转或变形。阀座的变形可能导致座圈分层，例如应用至阀座的硬密封表面分层，这可能污染和/或损坏穿过阀的介质和位于阀下游的设备，或可能导致低于阀的最佳密封。

在一些应用中，阀本体可以由铸造件或模锻件制成，这允许形成和限定各种特征。铸造和模锻需要不易于被重新构造、昂贵并且独特的模型和模具。因此，例如如果需要更大的闸门和/或贯穿开口，则铸造工艺和模锻工艺并不适合于使阀本体的形状和功能容易地重新构造。

在其他应用中，阀本体可以通过利用机械紧固件将多个单独的零件连接起来，例如将顶部部分、中间部部分和底部部分或侧部部分联接起来，而构造。然而，这些类型的阀本体需要额外的紧固件和密封接口，并且、例如随着时间的流逝、比一件式阀本体更易于泄漏。

由于这些原因，仍然需要一件式阀本体，该一件式阀本体提供阀座的完全包封，同时还允许容易地重新构造不同的通道和开口以容纳不同的阀机构。

技术实现要素：

本发明由所附权利要求限定，并且本节中的任何内容均不应被视为对那些权利要求的限制。

在一个方面中，制造阀本体的方法的一个实施例包括整体锻造出一件式本体，该一件式本体具有相反的端部、相反的侧部、顶部和底部。方法还包括加工出贯穿孔，该贯穿孔具有第一最小直径并且沿第一轴线在相反的端部之间延伸。贯穿孔限定了流动通道。方法还包括加工出腔室，该腔室具有第二最小直径并且沿与第一轴线正交的第二轴线从顶部延伸。腔室包括由底板限定的底部，该底板将腔室与贯穿孔分开。方法还包括加工出穿过腔室和贯穿孔之间的底板的通道并且从而限定出置于贯穿孔上面的一对半圆形搁板部分，以及加工出环形肩部，该环形肩部具有第三直径并且沿第一轴线在搁板部分中的每一者下方延伸。环形肩部中的每一者均具有沿第一轴线在搁板部分下方限定的第一深度，并且与贯穿开口同轴。方法还包括将阀座插入到环形肩部中的每一者中，其中，阀座中的每一者均具有周向表面，该周向表面具有第二深度。第二深度是第一深度的125％至135％。整个第一深度与对应的阀座的周向表面接触。阀座各自均具有面向彼此的前侧部和背向彼此的背侧部。

在另一方面中，制造阀的方法还包括沿第二轴线将阀杆插入到腔室中，其中，一对弹簧加载的盘状件联接至阀杆的端部。盘状件能够从关闭位置沿第二轴线移动到打开位置，在该关闭位置中，盘状件设置在贯穿孔中、与阀座接合，在打开位置中，盘状件至少部分地设置在腔室中，使得贯穿通路没有被盘状件阻塞。

在另一方面中，阀本体的一个实施例包括整体锻造出的一件式本体，该整体锻造出的一件式本体具有相反的端部、相反的侧部、顶部和底部。整体锻造出的本体还包括贯穿孔，该贯穿孔具有第一最小直径并且沿第一轴线在相反的端部之间延伸。贯穿孔限定了流动通道。腔室具有第二最小直径并且沿与第一轴线正交的第二轴线从顶部延伸。腔室包括由底板限定的底部，该底板将腔室与贯穿孔分开。通道延伸穿过腔室和贯穿孔之间的底板。底板包括置于贯穿孔上面的一对半圆形搁板部分。环形肩部具有第三直径并且沿第一轴线在搁板部分中的每一者下方延伸。环形肩部具有沿第一轴线在搁板部分下方限定的第一深度。环形肩部与贯穿开口同轴。阀座设置在环形肩部中的每一者中。阀座中的每一者均具有第二深度，其中，第二深度至少大于第一深度的100％，并且优选地是第一深度的125％至135％。阀座各自均具有面向彼此的前侧部和背向彼此的背侧部。

在又一方面中，阀的一个实施例包括阀杆，该阀杆设置在腔室中并且沿第二轴线延伸。一对弹簧加载的盘状件联接至阀杆的端部。盘状件能够从关闭位置沿第二轴线移动到打开位置，在该关闭位置中，盘状件设置在贯穿孔中、与阀座接合，在打开位置中，盘状件至少部分地设置在腔室中，使得贯穿通路没有被盘状件阻塞。

阀本体和阀的各种实施例、制造阀本体和阀的方法以及阀本体和阀的使用方法提供了相对于其他阀本体、阀以及制造方法和使用方法的显著优点。例如但不限于此，所公开的阀本体和制造方法允许使用一件式阀本体，这避免了对紧固件和密封接口的需要，并且从而确保了阀本体的完整性。同时，通过使用整体锻造出的本体，可以容易地更改或修改各种后续加工操作以适应不同制定尺寸的内部阀部件，诸如阀闸门和阀杆。另外，锻造操作和加工操作提供了一对搁板件，该一对搁板件确保了阀座围绕阀座的整个周界被完全包封，并且因此通过避免阀座的变形和/或分层而延长了阀的寿命。

已经通过总体说明的方式提供了前述段落，并且前述段落并不旨在限制所附权利要求的范围。通过参考以下结合随附附图的详细描述，将最佳地理解各种优选实施例连同附加的优点。

附图说明

图1是平行盘式闸门阀的立体截面图。

图2是图1所示的盘式闸门阀的一个实施例的俯视立体图。

图3是阀组件的下部部分的截面图。

图4是图3所示的阀座和闸门的放大竖向截面图。

图5是阀座和闸门的放大水平截面图。

图6是未安装阀座的阀本体的竖向截面图。

图7a是整体锻造出的本体的立体图。

图7b是对阀本体的内部和外部的部分进行加工之后的阀本体的立体图。

图8是图7b所示的阀本体的竖向截面图。

图9是图8所示的阀本体在另外的加工之后的俯视图。

图10是沿图9的线10-10截取的阀本体的竖向截面图。

图11是沿图10的线11-11截取的阀本体的水平截面图。

图12a至图12k示出了整体锻造出的阀本体的工艺流程。

具体实施方式

应当理解的是，如本文所使用的术语“多个”意味着两个或更多个。术语“外侧”和“内侧”是指不同特征相对于共同轴线或共同平面的相对位置。术语“联接”意味着直接或间接地连接至或与…接合，例如与中间构件接合，并且不需要接合是固定的或永久的，虽然接合可以是固定的或永久的(或一体的)。如本文所使用的术语“第一”、“第二”等并不意味着被分配至被这样指定的特定部件，而是仅按所提及的数字顺序指代这些部件，这意味着被指定为“第一”的部件在之后可以是“第二”这种部件，这取决于该部件被提及的顺序。例如，取决于“第一”直径和“第二”直径被提及的顺序，“第一”直径可以在之后被称为“第二”直径。还应当理解，对于“第一”和“第二”的指定并不一定意味着被这样指定的两个部件或值是不同的，这意味着例如第一直径可以与第二直径相同，其中，每个直径简单地应用至单独的部件。术语“竖向”和“水平”是指附图中所示的各种部件的取向，但是要理解，这些部件可以旋转并且以其他取向使用。

阀本体：

参考图1和图6，示出了闸门阀2，该闸门阀2包括具有倒t形形状的一件式阀本体，该一件式阀本体具有限定内部流动通道8的一对圆柱形端部部分6，该内部流动通道8沿纵向轴线10在本体的相反端部之间延伸。端部部分各自均具有内部通道12，该内部通道12可以是圆柱形的或是具有变化的直径的渐缩式的，该变化的直径由流动通道8的最小直径(d1)限定，该最小直径(d1)例如但不限于7.76英寸至24.63英寸。

圆柱形颈部部分14从端部部分向上延伸。颈部部分包括限定本体的顶部的环形凸缘或顶部表面16。颈部部分限定内部腔室18，该内部腔室18具有周向侧部壁20、由底板22限定的底部和开放顶部。侧部壁包括台阶部24，该台阶部24限定腔室的上部部分26和下部部分28，上部部分26和下部部分28各自具有直径d2(例如13.3英寸至32.5英寸)和直径d3(例如12.62英寸至30.25英寸)。腔室沿横向于纵向轴线延伸的纵向轴线30从顶部向下延伸至颈部部分中。在一个实施例中，轴线10、30是正交的或垂直的。应当理解，腔室可以具有除圆形之外的截面形状，包括例如但不限于各种多边形形状或其他椭圆形形状。

通道32延伸穿过腔室28和流动通道8之间的底板。在一个实施例中，通道具有矩形形状、具有圆拱形角部34，如图2、图5、图6和图11所示，并且如图6所示向下延伸穿过流动通道8以形成下部腔室，该下部腔室部分地限定流动通道。矩形形状是定尺寸的并且适合于阀的支架和盘状件部件移动穿过通道，如本文进一步公开的。在一个实施例中，通道的宽度略大于腔室的直径，使得通路形成在壁的相对侧部上。可替代地，角部34可以与腔室的表面相切或从表面径向向内定位。如图6所示，一对纵向凹槽38在纵向轴线30的方向上沿腔室18、通道32和下部腔室的相对侧部延伸。由于通道32和腔室的形状不同，因此底板的一部分包括一对间隔开的搁板部分36，在本实施例中，每个搁板部分36均具有半圆形形状，该半圆形形状构造成对于腔室具有圆形截面并且对于通道具有矩形截面。在其他实施例中，搁板可以具有其他形状，这取决于腔室和通道的相互形状和交叉部分。

环形肩部40在搁板部分36中的每一者下方沿纵向轴线围绕流动通道8周向延伸。环形肩部具有限定角部的周向表面42和后部表面44。环形肩部的周向表面部分具有最小直径d4和深度d1(例如，1.2英寸至8.37英寸)，该最小直径d4大于流动通道的最小直径，另外，深度d1也被称为宽度。环形肩部沿轴线10与流动通道8同轴。

一对环形阀座50设置在环形肩部40中。在一个实施例中，阀座由sa182f91/sa335p91制成。阀座各自均具有面向彼此的前侧部52和背向彼此的背侧部54。背侧部54与相应的环形肩部40的后部壁接合。阀座各自均具有周向表面56，该周向表面56具有第二深度d2，另外，该第二深度d2也被称为宽度。深度d2大于深度d1或超出深度d1的100％，使得确保了每个阀座40由对应的阀盘状件82接合，如下文进一步解释的，并且优选地，深度d2是深度d1的125％至135％、例如在整个范围内包括0.4英寸的外伸量。具有深度d1的整个周向表面42与对应的阀座的周向表面56接触，而在其他实施例中，至少75％的周向表面处于接触中。应当理解，阀座相对于环形肩部轴向固定。

第二环形肩部46形成在相对于纵向轴线30位于第一环形肩部外侧的端部部分中的每一者中，该第二环形肩部46可以形成为凹槽。第二环形肩部46具有最小直径(例如，8.41至24.88英寸)、沿纵向轴线10延伸并且与第一环形肩部40和流动通道8同轴。第二环形肩部的直径小于第一环形肩部的直径，并且大于流动通路的最小直径。

腔60在流动通道8下方形成在通道32的底部处、沿纵向轴线30与置于上面的腔室水平对准。

阀座50在第二环形肩部或凹槽46处焊接至本体的端部部分，该第二环形肩部或凹槽46邻接阀座的背侧部。如图1和图3至图5所示，阀座50被阀本体、特别是环形肩部40、包封，这意味着阀座的深度d2的至少75％被阀本体围绕阀座的整个周界包围。如所提及的，阀座可以由sa182f91/sa335p91制成，并且可以在其前侧部上包括硬密封表面或硬面，包括例如但不限于硬面。

阀部件

参考图1至图5，阀盖70利用多个紧固件72固定至阀本体的顶部以关闭腔室18的开放顶部。压力密封件74在阀盖下方设置在腔室中并且联接至阀盖。轭架76联接到阀盖的顶部并且从阀盖的顶部向上延伸并且支撑阀杆80。在一个实施例中，阀杆80是升杆，该升杆由致动器78螺纹接合，该致动器78示出为轮。

一对盘状件82利用支架84联接至杆的远端端部，该支架84包括沿腔室中的凹槽滑动的引导部88。多个(示出为两个)压缩弹簧86设置在盘状件之间，并且将盘状件向外偏压离开彼此。当阀处于关闭位置时或在盘状件设置在流动通道中以阻止通过流动通道的流动的情况下，盘状件86被偏压成与阀座50接合。当阀处于关闭位置时，支架84的一部分可以设置或接收在腔60中。

在操作中，杆80可以通过致动器78旋转，从而使得杆80、盘状件82和支架84从流动通道8穿过底板中的通道32向上移动并且移动到腔室18中，之后盘状件处于打开位置，使得流动通道8没有被盘状件阻塞。盘状件82可以是平行的或布置成以楔形构型相对于彼此成一角度。为了关闭流动通道8，致动器78在相反方向上旋转，从而使得盘状件向下移动到流动通道8中并且接合阀座50。

阀本体的制造

参考图7a至图12k，一件式本体通过对astma182f91级合金钢的块90进行整体(热)锻造而形成，该块90具有相反的端部92、相反的侧部94、顶部96和底部98(参见图7a和图12a)。例如但不限于此，长度可以从33英寸至56英寸，宽度可以从20英寸至40英寸，并且高度可以从30英寸至64英寸。可以执行粗加工以使端部部分和头部部分的外部表面成形，从而限定大体上的倒t形形状，该倒t形形状具有中心块、圆柱形端部部分102和圆柱形颈部部分104，该中心块具有矩形棱柱100的形状，该矩形棱柱100的形状在一个实施例中可以是立方体，圆柱形端部部分102从棱柱的相反的端部延伸，圆柱形颈部部分104从棱柱的顶部向上延伸。棱柱提供增加的强度和厚度，同时还提供平坦的底部表面106，以易于安装和定位阀本体(参见图12b)。术语“加工”是指、例如借助于使用机床、通过受控的材料去除工艺将一片原材料重新构造成期望的最终形状和尺寸的各种工艺中的任何一种。三个主要的加工工艺是车削、钻孔和铣削。其他操作包括成形、刨削、镗孔、拉削和锯削。可以使用计算机数控(cnc)机器，例如可以使用立式车床(vtl)对颈部和流动孔口/流动通道进行预加工，如图12b和图12c所示。

如图7b、图8、图12b和图12c所示，(例如使用vtl)沿第一纵向轴线10在相反的端部之间加工出贯穿孔或流动孔口108以限定流动通道。贯穿孔可以是圆柱形的，或具有如本文所公开的带有最小直径的渐缩的截头圆锥形形状。可以执行多种加工操作以构造出具有不同的上部部分和下部部分的腔室18。在加工出贯穿孔之前或之后，工艺包括(例如vtl)沿纵向轴线30从本体的顶部96加工出腔室18。如本文所公开的，可以执行多种加工操作以构造出具有不同的上部部分和下部部分的腔室，如图12d至图12h所示。例如，流动孔口108和腔室18被用作、例如使用卧式加工中心(hmc)、进行进一步加工的基准。腔室18在顶部侧上的构型使用cnc车床进一步完善，如图12e所示。cnc车床还用于加工出贯穿孔108的最终构型，如图12f和图12g所示，从而完成上游端部和下游端部。

参考图12h，工艺还包括例如使用矩形凹槽铣削穿过腔室和贯穿孔108之间的底板并且进一步向下穿过贯穿孔来加工出通道32，该加工可以在加工贯穿孔和腔室的一个或两个之前或之后进行。加工还可以包括在加工出通道32时在流动通道下方在本体的底部中加工出腔60。通道32或腔室的加工形成搁板部分36。还、例如使用铣削工艺、将通路和凹槽38加工至腔室、通道32和下部腔室和流动通道中，如图12j所示。

工艺还包括在间隔开的搁板部分36下方加工出(参见图12g和图12h)第一环形肩部40，以及在第一环形肩部的外侧加工出第二环形肩部或凹槽46，以上加工同样以任一种顺序进行。第一肩部可以通过将通道32加工至中心圆柱形腔115中而形成，该中心圆柱形腔115由上游操作和下游操作形成，该上游操作和下游操作限定了中心圆柱形腔115的上游部分111和下游部分113。顶部面孔可以通过钻孔形成，如图12i所示。可以、例如使用hmc、使棱柱块100的外部角部形成倒角，如图12k所示。接下来可以、例如使用研磨机、对整个外表面进行去毛刺。

工艺包括将阀座50插入至完全包封阀座的环形肩部中的每一者中，并且周向表面42的整个深度d1与相应的阀座接触。接下来通过将阀座的背侧部焊接至本体、并且特别是通过沿第二环形肩部将阀座焊接至本体、而将阀座连接至本体。

虽然已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节上进行改变。因此，旨在将前述详细描述视为说明性的而不是限制性的，并且旨在限定本发明的范围的是所附权利要求书，包括其所有等同物。