专利名称：低压阀杆气密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀杆密封件，尤其涉及一种用于闸阀的备用阀杆密封件(back up)，所述闸阀设计用来保持阀体内的流体压力。
背景技术：
闸阀通常用于石油和天然气工业。美国石油组织(API)设立了闸阀的标准，称作标准6A。
通常，闸阀的特征在于可在本体内操作的闸门，其抵靠着阀座上升，从而将阀关闭。阀杆连接到闸门上，以使闸门上下移动。阀杆可手动操作，如利用手轮，或者阀可通过由控制系统控制的致动器来自动操作，所述控制系统检测安装了闸阀的系统内的变化。闸阀频繁地用于开启或关闭操作，且不像节流器一样是用于节流应用的优选设计，其中，其他阀型式在节流器中进行控制。
阀杆一端连接到闸门，并延伸穿过另一端的阀帽。阀帽通常螺栓连接到阀箱上，以封闭内部空腔，其中，闸门在该内部空腔内在阀入口和阀出口之间上下移动。通常，密封组件在密封压盖(gland)内安装在阀杆周围，所述密封压盖由阀帽内阀杆延伸穿过阀帽的附近的沉孔形成。在采用闸阀的所有阀帽/致动器组件内，这种密封组件是主要的阀杆密封件。
因为客户需求和/或工业标准，在闸阀内采用二级密封。在一些设计方案中，阀杆周围的密封圈作为两个交互作用的组件设置，该两个组件相对彼此移动，这样，如果其中一个失效，则另一个将用作备用设备。在US4489916中披露了一个示例。在US4379557中披露了备用的密封垫圈堆的另一个示例。在一些设计方案中，备用密封件是一系列Belleville垫圈，其并不弹到与阀帽或阀杆成密封关系，除非周围的热源如火将垫圈释放到备用密封位置。在US4082105中披露了这种设计方案的一个示例。
其它设计方案是如果主阀杆密封件被火烧坏，就依靠在一部分阀杆组件和阀帽之间的金属对金属的密封作为备用密封。美国专利US4568062示出一种这样的设计方案，该设计方案采用带有金属密封表面56a的后座凸缘56，在由火造成的失效驱动阀杆一个增量之后，该金属密封表面56a与阀帽内的径向表面62接触，以获得所述的密封接触。可选择地，后座凸缘56可具有O形圈64和66，在易熔的圈52熔融以使阀杆30可由弹簧68推动时，所述O形圈可与表面62和60结合。
US6450477示出在有火存在的情况下，在带有阀帽的阀杆上，锥形表面112的金属对金属的接触用作二级密封以及在正常操作中用作移动止块(travel stop)的情况。
甚至大多数最近的设计方案中所出现的问题是，在阀处于闭合位置时，在正常操作过程中难以获得针对主阀杆密封的低压备用密封。一些终端用户存在这种需求。备用密封常常期望能够抑制阀体上每平方英寸至少200磅的气压。现有技术中，金属对金属的密封在使用中总是在密封接触时存在问题。金属对金属的配合表面要求精确的机加工和重叠，以改善其性能。备用密封的现有设计方案(其采用O形圈，如美国专利US4568062)的另一个问题是，阀在其开口位置处的正常操作中，急流的流体流(尤其在气体使用中)足以将O形圈从其保持凹槽中移出。在这个现有技术中，通过希望与用作备用密封的O形圈作金属对金属的接触，从而实现密封。这样做的一个原因是，暴露于流动的流体以及超时的温度周期可能会将O形圈移到其不能实现密封能力的位置。
需要这样一种设计方案，即，其可靠地提供穿过阀帽的阀杆的备用密封，由此，密封表面可适当地进入密封接触。至少一个密封圈可加入配合表面中，并进行安装，以便抵抗试图将其从正常阀操作位置且尤其是有流体流过阀时的位置移出的力。用于密封圈的安装凹槽有助于将其保持在适当位置处，这是本发明的另一个特征。对本领域技术人员来说，从下面优选实施例和权利要求书的叙述中，本发明的这些和其他特征将变得更加明显。
发明内容
在阀处于闭合位置时，用于闸阀的备用阀杆密封件保持在本体内的压力。备用密封件是阀帽内对主阀杆密封组件的二级密封。其特征是表面之间是金属对金属的密封，所述表面为径向方向的或者是倾斜的，且还可在一个或两个相对的金属对金属的表面内包含用于密封圈的保持凹槽。所述凹槽可成形为更好地保持密封圈不在阀开启时被流动的流体损坏。穿过阀帽的通道可用于检验通过这种密封件的泄漏。备用密封件容许维持主阀杆密封件，而不使该阀脱离使用。
附图示出了阀闭合位置处的阀杆，在该位置，接合该备用密封组件，并示出备用密封区域的放大图。
具体实施例方式
参考附图，阀杆10延伸穿过阀帽12。阀杆10具有下端14，该处连接有闸门(未示出)。阀帽12通过螺栓(未示出)固定到阀体(未示出)上，所述螺栓延伸穿过螺孔16。凹槽18保持密封件(未示出)，以容许将阀帽12密封到阀体上。主阀杆密封件20以已知方式保持在阀杆10和阀帽12之间。
如放大图所示，阀帽12具有锥形表面22，该锥形表面22与配合表面24接触，这二表面可以是平行的或者是不平行的。尽管示出的表面22和24的方向相对于阀杆10的轴线27倾斜，但本领域技术人员可以理解，本发明也可以采用垂直方向。示出大体为U形的凹槽26位于表面22内。尽管只示出一个凹槽26，但本领域技术人员可以理解，可以采用多于一个的凹槽，且一个或多个凹槽26可出现在表面22和/或阀杆突出部28上的表面24上。
内部突起30有利地将密封圈32保持在凹槽26内，其中，该内部突起30可以根据示出的凹槽26采用各种形状和位置。在凹槽26的一侧或两侧上可设置一个或多个这种突起30。凹槽26的其他构造技术也可用于帮助将密封圈32保持在其内。凹槽可具有不同的横截面形状，如在一个示例中为梯形，这样其可以类似于鸠尾连接的型式将密封圈32更好地保持在凹槽26内。优选地，例如，密封圈32的一些部分延伸出表面22之外，这样，在阀杆进入阀闭合位置时，在该位置，该阀杆利用在密封圈32内建立的内压力与相对的表面24作周向接触。在许多情况下，用于密封圈的优选材料为Teflon与PEEK的组合。可根据特定使用所要求的热需求和化学阻性来采用其他材料如弹性体。
本领域技术人员可以理解，本发明容许闸阀在阀体内保持气体压力，且阀在密封表面22和24之间闭合。密封圈32的使用补偿了较小的表面未对准情况，以确保密封。在阀处于开启位置以及流体迅速流过密封圈32的安装位置时，保持凹槽的形状有助于保持密封圈32。配合表面相对于轴27为径向或者倾斜定向。一个或多个密封圈32可用于安装在相应的凹槽26内，所述凹槽26在表面22和/或24内。进入通道34延伸穿过阀帽12，以容许检查该处的二级密封是否完好。在表面22和24之间有密封件以及阀体内每平方英寸为大约200磅的低气压的情况下，可试图维护主密封件20。然而，在试图维修密封件20之前，优选排出阀体内的所有压力。另外，密封圈32可以是整体式或者多块的，如加盖的O形圈，并可由一种材料或者组合件制成，其中，所述组合件可以均匀或非均匀地延伸。
应该可以理解，这种披露内容仅仅是本发明的目前优选实施例的说明性叙述，并不意于限制本发明，本发明由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种阀杆密封组件，包括阀体，其具有闭合件，该闭合件可在其内移动并固定到阀杆上，所述阀杆从安装到所述阀体上的阀帽延伸，所述阀杆可通过所述阀帽在所述本体中移动并移出所述本体；第一密封件，其位于固定地安装到所述阀帽上的所述阀杆周围；所述阀帽包括备用密封表面，所述阀杆包括配合密封表面，仅依靠所述阀杆移动穿过所述阀帽，使所述密封表面结合在一起。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述配合密封表面与所述阀杆成一体。
3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，至少一个所述密封表面还包括凹槽和密封圈形的部件，所述密封圈形的部件安装到所述凹槽内并从所述凹槽突出。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述凹槽成形为在所述密封圈形的部件插入所述凹槽内之后，用来保持所述密封圈形的部件。
5.如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述凹槽包括至少一个缺口，以挤压所述密封圈形的部件，从而将其保持在所述凹槽内。
6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述配合密封表面包括从所述阀杆径向延伸的表面。
7.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述阀杆包括纵轴，所述配合密封表面置于与所述纵轴垂直的平面内。
8.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述阀杆包括纵轴，所述配合密封表面置于相对于所述纵轴倾斜的平面内。
9.如权利要求1所述的组件，其特征在于，在所述闭合件处于阀闭合位置时，所述密封表面结合在一起。
10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述密封表面在接触时，保持所述本体内每平方英寸上为200磅低的压力。
全文摘要
一种用于闸阀的备用阀杆密封件，其在所述阀处于闭合位置时保持阀体内的压力。备用密封件是阀帽(12)内主阀杆密封组件(20)的二级密封。其特征是表面(22，24)间为金属对金属的密封，所述表面(22，24)径向定向或者是倾斜的，并还包括用于密封圈(32)的保持凹槽(26)，所述保持凹槽(26)在两个相对的金属对金属表面(22，24)中的一个或两个表面内。凹槽(26)可成形为更好地保持密封圈(32)在阀开启时不会受到流动流体的损害。穿过阀帽的通道(34)可用于检验通过这种密封件是否泄漏。备用密封件容许维持主阀杆密封(20)，并且不使阀脱离使用。
文档编号F16K31/44GK1860320SQ200580000907
公开日2006年11月8日 申请日期2005年4月7日 优先权日2004年4月14日
发明者格兰特·R·汤普森, 艾伦·T·杰克逊 申请人:贝克休斯公司