专利名称：具有双偏置轴连接件的阀装置的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及一种控制阀，更具体地，涉及ー种具有双偏置轴连接件的阀装置。
背景技术：
在过程控制エ厂或是系统中，通常使用诸如球阀之类的回转阀来控制过程流体的流动。回转阀通常具有阀装置或是流体流动控制构件(例如球阀)，其设置在流体流路中，并通过轴可转动地耦接至回转阀的主体。通常，从回转阀延伸的轴的一部分可操作地耦接至致动器(例如，气动致动器、电致动器、液压致动器等)。致动器使流动控制构件相对于密封件围绕流体流路的孔ロ在全开位置与全关位置之间移动旋转90度，其中，在上述全开位置上，允许经过流体流路的最大流体流动，在上述全关位置上，实质上限定或是阻止经过流体流路的流体流动。在关闭位置上，流动控制构件的密封面与密封件接合，以阻止经过流体流路的流体流动。在某些应用中，流动控制构件的密封面包括槽ロ(例如，微型V形槽ロ的球阀)，以精细地或是精确地控制经过流体流路的流体流动。特别地，当流动控制构件相对于密封件转动或是移动第一或初始转动行程量(例如，0-10度的行程)时，槽ロ提供经过流路的流体流动量的逐步增加。为了通过初始转动行程量来提供受到控制的流体流速，过程流体被允许流经在密封件与槽ロ之间形成的较小的但逐渐増加的间隙。流体在槽ロ与阀体的流路流体连通地移动或是转动时流经阀体的流路。但是，当流动控制构件长时间保持在打开位置(例如全开位置)时，在流动控制构件与密封件之间的接触压强或是干扰可能会使密封件(例如弾性密封件)的一部分变形或是损坏。
发明内容
在一个实施例中，流体控制构件包括密封面，以相对于密封件移动，所述流动控制构件具有第一轴线和实质上垂直于所述第一轴线的第二轴线，所述第一轴线和第二轴线与所述密封面的曲率中心相交。所述流动控制构件还包括开ロ以接收轴，所述开ロ具有穿过所述开ロ的第三轴线，以限定所述密封面绕其转动的枢轴。所述第三轴线偏离所述第一轴线和第二轴线。在另ー个实施例中，阀塞包括密封面，以与流体阀的密封件接合，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的曲率半径限定的曲率中心。所述阀塞包括开ロ，以接收轴。所述开ロ具有中心轴线，其相对于所述密封面的所述曲率中心以ー凸轮距离偏置，从而使所述密封面以凸轮的或是偏心的方式绕所述开ロ的所述中心轴线移动。所述凸轮距离由相对于所述曲率中心的第一距离和相对于所述曲率中心的第二距离限定。在又一实施例中，流体阀包括阀塞,其具有密封面，该密封面相对于阀体的密封件转动，以控制在所述阀体的入口与出ロ之间的流体流动。轴可操作地将所述阀塞耦接至致动器。所述轴被偏心地耦接至所述阀塞，以限定所述密封面在全开位置与全关位置之间绕其转动的双偏置枢轴。
图IA示出已知的回转阀的局部剖视图；图IB是图IA的已知的回转阀的剖视图；图2A是图IA和图IB的已知的回转阀的放大剖视图，其示出处于关闭位置的回转阀；图2B是图IA和图IB的 已知的回转阀的放大剖视图，其示出处于打开位置的回转阀；图3是沿着回转阀的流体流路观察的在回转阀处于打开位置时图IA和图IB的回转阀的流动控制构件和密封件的局部剖视图；图4A图释了在回转阀处于关闭位置时沿轴的轴线观察的已知的回转阀的另ー视图；图4B图释了在回转阀处于打开位置时的图4A的回转阀；图5图释了在此描述的示例性回转阀的剖视图；图6A示出了处于关闭位置的图5的示例性回转阀的示例性流动控制构件；图6B示出了处于打开位置的图5和图6A的示例性回转阀的示例性流动控制构件；图7图释了图6A和图6B的示例性流动控制构件的放大部分；图8是示出处于关闭位置和打开位置的在此描述的另ー示例性流动控制构件的放大图；图9A、图9B和图9C图释了在流动控制构件的开始角度为_17度且凸轮距离为O. 015英寸时图8的流动控制构件的示例性偏置位置和移回位置；图10A、图IOB和图IOC图释了在流动控制构件的开始角度为-10度且凸轮距离为O. 015英寸时图8的流动控制构件的示例性偏置位置和移回位置；图11A、图IlB和图IlC图释了在流动控制构件的开始角度为_3度且凸轮距离为O. 015英寸时图8的流动控制构件的示例性偏置位置和移回位置。
具体实施例方式一般来说，在此描述的示例性回转阀在轴与流动控制构件之间提供双偏置或是双凸轮连接件，从而在流动控制构件处于打开位置时，显著減少或是消除流动控制构件的密封面与密封件之间的干扰。更具体地，在流动控制构件处于打开位置时，与常规的轴和流动控制构件连接件相比，在此描述的示例性双偏置轴连接件可使流动控制构件的密封面从阀体的密封件的表面拉回或是离开相对更远的距离，从而能显著减少或是消除流动控制构件与密封件之间的干扰。另外地，与例如常规的单偏置或是无偏置轴连接件相比，在此描述的示例性双偏置轴连接件也可使流动控制构件的密封面在初始行程量(例如从关闭至15度)的过程中从密封件的表面拉回相对较小的距离。因此，在此描述的示例性双偏置轴连接件可在上述流动控制构件的初始行程或是转动过程中实现精确的或是精细的流体流速控制，并可在接近于或是处于全开状态的转动位置显著減少在流动控制构件与密封件之间的干扰。另外地，与常规的流动控制构件和轴连接件相类似，在此描述的示例性双偏置凸轮连接件在密封面与密封件之间提供实质干扰，以在流动控制构件处于关闭位置时提供相对紧密的密封。在某些实施例中，流动控制构件的密封面包括至少部分地由密封面的曲率半径限定的曲率中心。密封面的曲率中心以凸轮的或是偏心的方式绕轴移动，该轴设置成起到双偏置枢轴作用。在某些实施例中，密封面的曲率中心沿流动控制构件的对称轴线设置。流动控制构件的垂直于对称轴线的第二轴线也与曲率中心相交。密封面绕其移动或是转动的枢轴线相对于流动控制构件的对称轴线和第二轴线偏置，以提供双偏置枢轴。在第一或是初 始转动位置范围内，诸如当流动控制构件在例如相对于流路轴线有O度的转动位置与相对于流路轴线有15度的转动位置之间转动时，双偏置枢轴或是轴连接件也可使流动控制构件的密封面移动离开密封件的表面相对较小的距离。以这种方式，在第一或是初始转动位置范围内，当密封面移动离开密封件时，流动控制构件能实现经过回转阀的流路的较小的、精细的或是受到控制的流体流动。另外地，在第二转动位置范围内，诸如当流动控制构件在例如15度的转动位置与90度的转动位置之间转动时，在此描述的示例性双偏置轴连接件可使密封面从密封件的表面拉回或是移动离开相对较大的距离。因此，在流动控制构件处于全开位置吋，在此描述的示例性双偏置轴连接件可使流动控制构件的密封面以相对较少的干扰或是密封力来与密封件接合。在例如故障状态、正常打开状态等情况下，当流动控制构件长时间保持在全开位置时，这显著減少或是防止对密封件的损害，但在流动控制构件处于关闭位置时，其仍然提供实质干扰以提供紧密的密封。另外地，由于在此描述的示例性双偏置连接件的距离比在流动控制构件处于全开位置时提供的侧向拉回距离小，在此描述的双偏置连接件能与未更改的已知的回转阀体一起使用。因此，在此描述的示例性双偏置连接件減少了制造成本和库存成本。在更详细地描述示例性回转阀之前，下面结合图IA和图IB提供对已知的回转阀100的简要描述。图IA是已知的回转阀100的局部剖视图。图IB是图IA的回转阀100的首1J视图。详细參照图IA和图1B，回转阀100包括阀体102，其可通过安装轭104耦接至致动器(未图示)。例如，致动器(未图示)可以是气动致动器、电致动器、液压致动器、手动致动器、或是其它合适的致动器，以使回转阀100在打开位置与关闭位置之间移动。參照图1B，阀体102在入ロ 108与出ロ 110之间限定流体流路106，该流体流路106限定流体流动轴线112。阀体102罩住与支持面或是密封件116 (例如密封环)邻接的阀塞或是流动控制构件114(例如，V形槽ロ的球阀、球形的球阀等)，所述密封件116限定回转阀100的孔ロ。在本实施例中，密封件116由弹性材料构成，其通过保持器118耦接至阀体102。阀塞114被耦接至轴120，其可操作地将阀塞114耦接至致动器(未图示)。轴120被接收在与阀体102耦接的阀帽123的孔121中。阀塞114设置在流体流路106内，且相对于密封件116移动或是转动，以控制经过或是沿着流体流路106的流体流动。在本实施例中，阀塞114包括密封面122，其可转动地与密封件116耦接，以控制穿过入口 108与出口 110之间的孔ロ的流体的流动。特别地，密封面122相对于密封件116的表面124转动或枢转，以使经过回转阀100的流体流速受到阀塞114相对于密封件116的转动位置的控制。
在所图释的实施例中，密封面122包括曲面126和槽ロ部128。阀塞114的位置可在关闭位置与全开或是最大流速位置之间变动，以使槽ロ部128允许在入口 108与出口 110之间沿流路106经由槽ロ部128的流体流动，其中，在关闭位置上，阀塞114的密封面122与密封件116密封接合，在全开或是最大流速位置上，阀塞114相对于密封件116旋转。在关闭位置上，槽ロ部128实质上垂直于流路轴线112，从而阻止经过流体流路106的流体流动。
槽ロ部128有利于在非常精细的流动控制应用中使用。特别地，当密封面122相对于密封件116从关闭位置朝部分打开位置转动时(例如，相对于流路轴线112具有5度的旋转)，槽ロ部128提供经过阀体102的逐步增加的流速。图2A示出了相对于密封件116处于关闭位置200的阀塞114的剖视图。图2B示出了相对于密封件116处于打开位置202的阀塞114的剖视图。如图2A和图2B所示，阀塞114的密封面122具有曲率中心204和曲率半径R。阀塞114包括开ロ 206，以接收轴120。在本实施例中，开ロ 206实质上垂直于流路轴线112且平行于密封件116的表面124。开ロ 206限定中心轴线208，其与密封面122的曲率中心204相交，以使密封面122绕开ロ 206的中心轴线208枢转。换句话说，阀塞114的枢轴线相对于密封面122的曲率中心204没有偏置。如图2A所示，密封面122与密封件116密封接合，以阻止或是实质上限制经过由密封件116限定的孔ロ 209的流体流动。当耦接到阀体102时，密封面122的曲率中心204与密封件116的中心轴线或是纵轴线210相交。中心轴线210也与经过由密封件116限定的孔ロ 209的流路106的中心轴线112相交。通过这种方式，密封载荷绕密封件116的圆周或是周长均匀地或是均一地分布。在密封面122与密封件116接合时使密封面122的曲率中心204相对于密封件116的中心轴线210偏置，可使得密封面122与密封件116接合时在密封件116上产生不均匀的载荷。当阀塞114如图2A所示处于关闭位置200时，密封面122相对于密封件116定位，从而使密封面122提供与密封件116的实质干扰，以提供紧密的流体密封。更具体地，在关闭位置200上，密封面122压靠在弹性密封件116上，使得弹性密封件116与密封面122接触，从而发生偏斜和/或变形。为了提供密封件116与密封面122之间的干扰，阀塞114相对于密封件116定位，从而使密封面122的最靠外的切线212在阀塞114处于关闭位置200时距密封面122的曲率中心204的距离为初始侧向距离214。在关闭位置200上，切线212实质上平行于密封件116的表面124。图2B图释了处于打开位置202的阀塞114。当阀塞114移动至打开位置202时，密封面122的曲率中心204和开ロ 206的中心轴线208仍然与密封件116的中心轴线210相交。另外地，阀塞114相对于密封件116定位，以使密封面122的最靠外的切线218距曲率中心的距离220实质上等于距离214。因而，由于密封面122绕其曲率中心204枢转，因此，当阀塞114在关闭位置200与打开位置202之间转动时，枢轴216在密封面122的曲率中心204与密封件116之间没有提供拉回或是移位。因此，在阀塞114处于打开位置202时，密封面122与密封件116的一部分(例如外部)接合，而密封件116的一部分(例如槽ロ部128之间的部分)没有被支承。另外地，当阀塞114处于关闭位置200时，随着密封面122与密封件116接合，密封面122以实质上相同的密封力或是干扰来与密封件116 (例如外部)接合。图3图释了沿阀体102的中心流路轴线112朝密封件116观察的在阀塞114处于打开位置202时的阀塞114和密封件116的局部剖视图。在打开位置202上，沿着槽ロ部128的密封件116的一部分302没有被支承。另外地，密封面122的一部分304以相同的密封力或是干扰来与和槽ロ部128邻接的密封件116的一部分306密封接合，从而使密封面122在关闭位置200上与密封件116接合。其结果是，密封面122沿着槽ロ部128的边缘对密封件116施加应カ或是高应力集中。当阀塞114长时间处于打开位置202时(例如，无法打开的状态、正常开阀等)，没有被支承的密封件116的一部分302可能变形或是受损，特别是在诸如沿着槽ロ部128的边缘之类的高应カ集中的区域。因此，当阀塞114移动至关闭位置200时，在密封面122与密封件116的一部分302密封接合时，密封件116可能无法提供紧密的流体密封。图4A图释了提供单偏置轴连接件401的另一已知的回转阀400的剖视图。图4A示出了相对于密封件406处于关闭位置404的已知的阀塞402。图4B示出了相对于密封 件406处于打开位置408的阀塞402。与图1A、图1B、图2A、图2B和图3的阀塞114不同，轴410被耦接至阀塞402，以提供单偏置连接件或是枢轴线。换句话说，阀塞402包括具有中心轴线或是枢轴线416的开ロ 414，该中心轴线或是枢轴线416相对于阀塞402的密封面420的曲率中心418偏置。因此，枢轴线416与密封面420的曲率中心418不相交。在处于关闭位置404时，密封面420与密封件406密封接合，以使密封面420的最靠外的切线422与密封件406的表面424平行和相邻。另外地，在关闭位置404上，密封面420的曲率中心418沿着阀体428和密封件406的中心流路或是轴线426定位。但是，如图4A和图4B所见，枢轴线416不与密封面420的曲率中心418相交。更具体地，如下文中更详细描述的，在关闭位置404上，枢轴线416和曲率中心418距切线422的距离相等，且被偏置ー距离412。当阀塞402被转动到图2B的打开位置408时，密封面420的最靠外的切线430与切线422平行，且从该切线422偏置距离412。其结果是，在阀塞402处于打开位置408吋，密封件406与密封面420之间的密封力或是干扰得到显著减少或是消除。换句话说，当阀塞402从关闭位置404转动到打开位置408时，密封面420的曲率中心418远离密封件406的表面424移动偏置距尚412。在阀塞402长时间处于打开位置408时，由偏置距尚412提供的密封面420与密封件406之间减少了的干扰或是拉回可阻止槽ロ部(例如图IA和图IB的槽ロ部128)之间的密封件406的相对较小部(例如图3的一部分302)发生变形或是损伤。因此，单偏置连接件401具有密封面420绕其转动的枢轴线416，其与密封面420的曲率中心418共面。这种连接件在某些应用中可能是不利的。例如，由于密封面420可能在例如阀塞402相对于密封件406的初始转动位置范围内(例如5度的旋转)很快地拉动离开密封件406的表面424，因此，偏置距离412可能使经过阀体428的流路的流体流速相对较快(例如过多的流体流动)。因此，图4A和图4B中提供的偏置距离412可能使经过阀体428的流体流动过多，从而影响流体流动控制，减少回转阀400的精度。另外地，密封面420离开密封件406的拉回与偏置距离412的距离实质上相等。在某些实施例中，若单偏置距离412过大且在阀体(例如未经调整的阀体)和/或其它部件(例如流体流路的壁)之间产生干扰，则可能需要不同的阀体，或是可能需要调整阀体428以与该单偏置距离412适合。例如，若该偏置距离412过大，则轴可能与阀体的阀帽的孔干扰。另外地，減少偏置距离412可能提供不充足的拉回，以减少密封面420与密封件406之间的干扰，从而阻止对密封件406的损伤。换句话说，若偏置距离412过小，则阀塞402将不会失去与密封件406的接触(即从密封件406拉回)。图5图释了在此描述的具有示例性流动控制构件502的示例性回转流体阀500的剖视图。回转流体阀500包括阀体504，其在入口 508与出ロ 510之间限定流体流路或是路径506。在本实施例中，流体流路506是限定了中心流路轴线512的实质上笔直的流体流路。流动控制构件502设置在流体流路506内，以控制在入口 508与出口 510之间的流体流动。密封件514通过与流体流路506的入口 508邻接的保持器516耦接至流体流路506。密封件514限定流体流路506的孔ロ 517。在本实施例中，密封件514是诸如PTFE密封件、无机软质密封件等软质的或是弹性的密封件。轴518可操作地将流动控制构件502耦接至致动器(未图示)，其使流动控制构件502相对于密封件514转动，以控制经过路径506的流体流动。特别地，在本实施例中，流动控制构件502移动经过90度的旋转或是直角转弯，以在 关闭位置(例如全关位置)与打开位置(例如全开位置)之间移动。具有用于接收轴518的一部分的阀帽520将阀体504耦接至致动器(未图示)的安装托架或是轭(未图示)。致动器可以是气动致动器、电致动器、手动致动器(例如手轮)或是其它类型的致动器，以使流动控制构件502通过例如轴518而相对于密封件514转动。流动控制构件502可以是阀塞、微型V形槽ロ的球阀、球形的球阀等。在本实施例中，流动控制构件502包括密封面524，其可转动地与密封件514接合，以控制穿过入口 508与出口 510之间的孔ロ的流体的流动。特别地，密封面524包括曲面或是球形面，其相对于密封件514的表面526转动或移动，以使经过或是沿着回转阀500的流体流速受到流动控制构件502相对于密封件514的转动位置的控制。在所图释的实施例中，密封面524包括曲面528和槽ロ部530。流动控制构件502的位置可在关闭位置与全开位置或是最大流速位置之间变动，以使槽ロ部530提供在入口508与出口 510之间经由槽ロ部530的流体连通，其中，在所述关闭位置上，密封面524与密封件514密封接合，在所述全开位置或是最大流速位置上，密封面524相对于密封件514转动。在关闭位置上，槽ロ部530不提供在入口 508与出口 510之间的流路。因此，在流动控制构件502处于打开位置时，槽ロ部530被对齐或是移动成在入ロ508与出ロ 510之间提供流体连通，以允许沿着流体流路506的流体流动。由于当密封面524相对于密封件514从关闭位置朝部分打开位置转动时(例如，相对于中心流路轴线512具有5度的旋转)，槽ロ部530提供经过阀体504的逐步增加的流速，因此，槽ロ部530实质上有利于用在精确的或是精细的流动控制应用中。图6A是在流动控制构件502相对于密封件514处于关闭位置602时沿轴518的纵轴线532 (图5)观察的流动控制构件502的剖视侧视图。图6B是在流动控制构件502相对于密封件514处于打开位置604时沿轴518的纵轴线532观察的流动控制构件502的剖视侧视图。在本实施例中，密封面524包括曲面或是曲部(例如曲形的或是球形的表面)，其具有至少部分地由曲率半径R限定的曲率中心606。密封面524的曲率中心606设置成与第一轴线或是对称轴线608以及实质上垂直于第一轴线或是对称轴线608的第二轴线610相交。如图6A所示，当流动控制构件502处于关闭位置602时，第一轴线608实质上垂直于中心流路轴线512，第二轴线610实质上平行于中心流路轴线512。相反，当流动控制构件502转动到如图6B所示的打开位置604时，第一轴线608实质上平行于中心流路轴线512，第二轴线610实质上垂直于中心流路轴线512。流动控制构件502包括开ロ 612，以接收轴518 (图5)。在本实施例中，开ロ 612实质上垂直于密封件514的表面526。开ロ 612限定中心轴线614，其实质上垂直于第一轴线608和第二轴线610，且与轴518的轴线532 (图5)共轴对齐。另外地，开ロ 612的中心轴线614相对于第一轴线608和第二轴线610偏置。特别地，开ロ 612的中心轴线614限定流动控制构件502的枢轴或是枢轴线616 (例如双偏置枢轴)，密封面524绕其在关闭位置602与打开位置604之间转动。枢轴616相对于密封面524的曲率中心606偏置一凸轮距离或是偏移量618。更具体地，轴518被偏心耦接至流动控制构件502，以使枢轴616起到双偏置枢轴或是轴连接件的作用，密封面524绕其在关闭位置602与打开位置604之间转动。曲率中心606与枢轴616之间的凸轮距离618由第一距离620 (例如，第一侧向距离)和第二距离624 (例如，第二侧向距离)限定，其中，所述第一距离620是当流动控制构件处 于关闭位置602时沿纵轴线608在远离密封面524的曲率中心606的第一方向622上的距离，所述第二距离624是当流动控制构件502处于关闭位置602时在远离曲率中心606或是纵轴线608的第二方向626上的距离。在本实施例中，第一方向622实质上垂直于第二方向624，以使凸轮距离618与由第一距离620和第二距离624限定的斜边实质上相等。例如，若第一距离622为大约O. 10英寸，且第二距离为大约O. 075英寸，则凸轮距离618为大约O. 125英寸。在关闭位置602上，密封面524的曲率中心606与中心流路轴线512实质上重合。例如，第一轴线608或是曲率中心606可以以相对较小的或是可以忽略的距离偏离中心流路轴线512。通过这种方式，密封面524与密封件514的中心轴线实质上对齐或是重合(例如，密封面524的曲率中心606与密封件514的中心流路轴线512相交)。通过这种方式，密封载荷绕密封件514的圆周或是周长均匀地或是均一地分布。在图6A所示的关闭位置602上，双偏置枢轴616相对于图6A的第一轴线608具有初始角度626。当流动控制构件502处于关闭位置602时，相对于第一轴线608或是第二轴线610初始角度626可为大于O度且小于90度。例如，当流动控制构件502处于关闭位置602时，双偏置枢轴616的初始角度626可相对于第一轴线608为大约负17度。在操作中，密封面524相对于枢轴616在关闭位置602与打开位置604之间转动90度。特别地，密封面524在全关位置与全开位置之间转动，其中，在所述全关位置时流动控制构件502 (例如第二轴线610)相对于中心流路轴线512处于O度旋转位置，在所述全开位置时流动控制构件502 (例如第二轴线610)相对于中心流路轴线512处于90度旋转位置。密封面524通过实质干扰来与密封件514密封接合，从而提供相对紧密的密封，以阻止在流动控制构件502处于关闭位置602时沿流体流路506的流体流动。在关闭位置602上，密封面524的曲率中心606与中心流路轴线512实质上对齐。当流动控制构件502处于关闭位置时，与密封件514的表面526实质上平行的密封面524的最靠外的切线630与密封件514的表面526间隔开一初始侧向距离。
当密封面524相对于密封件514在关闭位置602与打开位置604之间转动吋，流动控制构件502的槽ロ部530在入口 508与出ロ 510之间提供流体连通，以提供沿流体流路506的流体流动量的逐渐增加。在流动控制构件502的第一转动位置范围内(例如相对于中心流路轴线512具有5度的旋转)，槽ロ部530提供沿流体流路506的相对较小的流体流速，由此提供精确的或是精细的流体流动控制。由于在初始转动位置范围内密封面524拉离密封件514的侧向距离比图4A的密封面420拉离密封件406的侧向距离小，因此，流动控制构件502提供比图4A和图4B的流动控制构件402更精细的流体流动控制。此外地，当流动控制构件502转动至打开位置604时，密封面524的曲率中心606相对于枢轴616转动或是移动。例如，当流动控制构件502处于关闭位置602时，密封面 524的曲率中心606相对于密封件514位于第一位置，当流动控制构件502处于打开位置604时，密封面524的曲率中心606相对于密封件514位于比第一位置更远离密封件514的第二位置。在打开位置604上，与密封件514的表面526平行的密封面524的最靠外的切线632位于离开初始切线630的第二位置，以使切线630和632之间的侧向距离634比侧向偏置距离620大。图7是示出处于打开位置604的流动控制构件502的放大部分。另外地，图7图释了各自的流动控制构件或是阀塞114、402和502相对于它们各自的初始切线212、422和630的最靠外的切线218、430、632或是拉回。如图所示，流动控制构件502的拉回或是切线632相对于初始值或是初始切线630偏置的距离比各自的阀塞114和402的最靠外的切线218和422的拉回相对于初始值或是初始切线偏置的距离大。因此，尽管初始侧向偏置620小于图4A的阀塞402的初始侧向偏置412，但流动控制构件502的偏置或是拉回632比图4B的阀塞402的拉回或是偏置430大。与图4A和图4B的阀塞402不同，当流动控制构件502从关闭位置602移动至打开位置604，以提供更精细的或是较小的流体流速时，在第一转动范围内(例如大约在5度的旋转与15度的旋转之间)，双偏置侧向连接件可使流动控制构件502从密封件514的表面526离开或是拉回相对较小的侧向距离。另外地，与图4A和图4B的阀塞402相同的是，当流动控制构件502从关闭位置602移动至打开位置604时，在第二转动范围内(例如大约在15度的旋转与90度的旋转之间)，双偏置侧向连接件可使流动控制构件502移动离开密封件514的表面526相对较大的侧向距离。通过这种方式，当流动控制构件502移动至打开位置604时，能实质上减少或是消除密封面524与密封件514之间的干扰，井能在初始转动位置范围内提供精细的或是受到控制的流体流动。因此，当流动控制构件502长时间处于打开位置604时(例如在故障状态、正常开阀位置等)，由于通过双偏置连接件使密封面524朝离开密封件514的方向拉回，以使密封面524消除或是显著减少与密封件514的干扰，因此，槽ロ部530之间的密封件514的一部分将不会变形或是受损。另外地，初始偏置620小于拉回或是偏置634。其结果是，在密封面524的第一转动范围内，密封面524相对于密封件514的拉回634较小，因此，能实现相对较小的流体流动。此外，由于初始偏置620相对小于例如图4A和图4B的阀塞402的初始偏置412，因此，流动控制构件502显著减少阀体504之间(例如轴518与阀帽520的孔522、流体流路的边界之间)或是阀体504的其它部件之间的干扰的可能性。其结果是，不用改变阀体，就能将图5、图6A和图6B所示的双偏置连接件与已知的回转阀体一起使用。
图8图释了具有双偏置枢轴802的流动控制构件800。图8图释了处于关闭位置804和打开位置806的流动控制构件800。在关闭位置804上，密封面810的曲率中心808与密封中心线812实质上重合，且绕双偏置枢轴802转动。在关闭位置804上，双偏置枢轴802离开曲率中心808 —凸轮距离814，且相对于流动控制构件800的第一轴线或是对称轴线818具有初始角度816，该第一轴线或是对称轴线818与曲率中心808相交。图8图释了当流动控制构件800从关闭位置804转动或是移动至打开位置806时曲率中心808相对于密封中心线812的偏置距离或是位置820。此外，图8图释了当流动控制构件808在关闭位置804与打开位置806之间转动时曲率中心808相对于密封件824沿密封中心线812移动的移回距离或是位置822。图9A、图IOA和图IlA是由不同的开始或是初始角度816实现的示例性偏置位置820的各自的图形表示900、1000和1100。图9B、图IOB和图IlB是由不同的开始角度816实现的示例性移回位置822的各自的图形表示902、1002和1102。例如，图9A和图9B图释了在开始角度816为负17度且凸轮距离为O. 015英寸时各自的位置820和822。图IOA和图IOB图释了在开始角度816为负10度且凸轮距离为O. 015英寸时的距离或是位置820和822。图IlA和图IlB图释了在开始角度816为负3度且凸轮距离为O. 015英寸时的距离820和822。图9C、图IOC和图IlC以表单格式904、1004和1104示出各自的图表900、902、1000、1002、1100 和 1102 的图形結果。尽管在此描述了确定的装置，但本发明的覆盖范围不局限于此。恰恰相反，本发明覆盖字面上或是按照等同原则完全落入随附的权利要求书的范围中的所有装置。
权利要求
1.一种用于回转阀的流动控制构件，包括 密封面，其相对于密封件移动，所述流动控制构件具有第一轴线和实质上垂直于所述第一轴线的第二轴线，所述第一轴线和第二轴线与所述密封面的曲率中心相交；以及 开口，其接收轴，所述开口具有穿过所述开口的第三轴线，以限定所述密封面绕其转动的枢轴，其中，所述第三轴线垂直于所述第一轴线和第二轴线且偏离所述第一轴线和第二轴线。
2.如权利要求I所述的流动控制构件，其特征在于，当所述流动控制构件耦接至所述回转阀且所述流动控制构件处于关闭位置时，所述第一轴线实质上平行于所述回转阀的流路轴线。
3.如权利要求2所述的流动控制构件，其特征在于，当所述流动控制构件处于关闭位置时，所述第一轴线与所述流路轴线同轴对齐。
4.如权利要求2所述的流动控制构件，其特征在于，当所述流动控制构件处于关闭位置时，所述第一轴线相对于所述流路轴线偏置。
5.如权利要求I所述的流动控制构件，其特征在于，当所述流动控制构件处于关闭位置时，所述第二轴线基本实质上垂直于所述回转阀的流路轴线，并且当所述流动控制构件处于打开位置时，所述第二轴线基本实质上平行于所述流路轴线。
6.如权利要求5所述的流动控制构件，其特征在于，当所述流动控制构件处于打开位置时，所述第二轴线相对于所述流路轴线偏置。
7.如权利要求I所述的流动控制构件，其特征在于，所述枢轴设置为相对于所述密封面的所述曲率中心以及所述第一轴线和所述第二轴线两者之一具有大于O度且小于90度的角度。
8.如权利要求7所述的流动控制构件，其特征在于，当所述流动控制构件处于关闭位置时，所述角度相对于所述第二轴线在大约负I与负45度之间。
9.如权利要求I所述的流动控制构件，其特征在于，所述流动控制构件包括球阀。
10.如权利要求9所述的流动控制构件，其特征在于，所述球阀包括分段式球阀或是微型V形槽口的球阀。
11.如权利要求I所述的流动控制构件，其特征在于，所述密封面包括球形密封面。
12.—种阀塞,包括 密封面，其与流体阀的密封件接合，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的曲率半径限定的曲率中心；以及 开口，其接收轴，所述开口具有中心轴线，其相对于所述密封面的所述曲率中心以一凸轮距离偏置，从而使所述密封面以凸轮的或是偏心的方式绕所述开口的所述中心轴线移动，其中，所述凸轮距离由相对于所述曲率中心的第一距离和相对于所述曲率中心的第二距离限定。
13.如权利要求12所述的阀塞，其特征在于，所述第一距离实质上垂直于所述第二距离。
14.如权利要求13所述的阀塞，其特征在于，所述第一距离在大约0.05与0. 25英寸之间，所述第二距离在大约0. 01与0. 15英寸之间，以使所述凸轮距离在大约0. 051与0. 3英寸之间。
15.一种流体阀，包括 阀塞，其具有密封面，所述密封面相对于阀体的密封件转动，以控制在所述阀体的入口与出口之间的流体流动；以及 轴，其可操作地将所述阀塞耦接至致动器，所述轴偏心地耦接至所述阀塞，以限定所述密封面在全开位置与全关位置之间绕其转动的双偏置枢轴。
16.如权利要求15所述的流体阀，其特征在于，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的至少一部分的曲率半径限定的曲率中心，并且其中所述阀塞具有与所述密封面的所述曲率中心相交的第一轴线和第二轴线。
17.如权利要求16所述的流体阀，其特征在于，所述密封面的所述曲率中心与所述双偏置枢轴之间的距离由第一距离和第二距离限定，其中，所述第一距离是沿所述第一轴线在远离所述曲率中心的第一方向上的距离，所述第二距离是在远离所述第一轴线的第二方向上的距离，所述第一方向垂直于所述第二方向。
18.如权利要求15所述的流体阀，其特征在于，当所述阀塞在所述全关位置与所述全开位置之间移动时，所述密封面可相对于所述密封件移动旋转90度。
19.一种阀塞与轴的连接件，包括 用于控制流过阀体的流体流动通道的流体流动的装置；以及 用于使控制所述流体流动的所述装置绕双偏置枢轴移动的装置。
全文摘要
在此描述一种具有双偏置轴连接件的阀装置。示例性的一种流体控制构件包括密封面，其相对于密封件移动，所述流动控制构件具有第一轴线和实质上垂直于所述第一轴线的第二轴线，所述第一轴线和第二轴线与所述密封面的曲率中心相交。所述流动控制构件还包括开口，其接收轴，所述开口具有穿过所述开口的第三轴线，以限定所述密封面绕其转动的枢轴。所述第三轴线偏离所述第一轴线和第二轴线。
文档编号F16K5/08GK102650340SQ20111029141
公开日2012年8月29日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年2月24日
发明者A·J·伯塞尔森, C·R·库尔曼, R·R·布雷斯特尔 申请人:费希尔控制国际公司