用于阀的密封件装置制造方法
【专利摘要】一种用于设有双向二次屏障（5）的液压阀（1）中的阀座装置（4），包括上游的第一密封件（51）和下游的第二密封件（52）以及中间、轴向可动的密封件支承构件（53），其特征在于，所述密封件支承构件（53）包括：第一端上的环形第一密封支座（531），所述第一密封支座（531）被第二支座表面（534）所围绕，所述第二支座表面（534）在朝向阀座（42）的轴向方向上移动；以及，所述密封件支承构件（53）包括：第二端上的环形第二密封支座（533），所述第二密封支座（533）围绕第一支座表面（532），所述第一支座表面（532）在背离阀座（42）的轴向方向上移动。
【专利说明】用于阀的密封件装置
【技术领域】
[0001] 本文描述了一种用作包含双向二次屏障的液压阀中的阀座装置的装置，所述双向 二次屏障包括上游的第一密封件和下游的第二密封件，以及中间、轴向可动的密封件支撑 构件。
【背景技术】
[0002] 出于安全原因，液压设备的某些应用领域中，要求在液压流体路径和其周围之间 使用双重密封屏障，例如，在接管中使用的两套密封件等。对于静态构件，这是简单的，但对 于高压液压系统中的可动构件，例如，在700-800巴压力的液压系统的切断阀中，以球阀或 滑块形式存在的闭合构件对密封件的功能性和耐久性有严格要求。对于检查可能性受限的 海底设备的高压阀，需要使用所谓的单向密封件，即以PTFE或PEEK高分子材料（PTFE=聚 四氟乙烯，PEEK=聚醚酮醚）制作的、仅承受一侧压力的唇式密封件。
[0003] 在此类中，第一密封屏障由集成在阀套中、并密封件性地抵靠阀的闭合构件的阀 座构成。所述阀座设置在阀座固定器中，借助于弹簧系统，通过弹簧系统向阀座固定器施加 初始推力来抵靠所述闭合构件。额外的推力由第一唇式密封件施加于设置在阀座固定器中 的活塞表面的液压压力提供，所述第一唇式密封件形成第二密封屏障，且被推向阀座固定 器支座的方向。
[0004] 对于如此构造、以使得闭合构件下游积累的压力将向所述单向密封件的背面施加 压力的这种阀，通常采用两个唇式密封件，其中第二密封件面向相反方向，且在施加液压压 力时朝着阀套支座的方向移动。
[0005] 已知的问题在于，当两个所述相反唇式密封件合用，且液压产生的压缩力将面朝 正向的唇式密封件推向其支座的方向，相对端的"面朝反向的"密封件同时承受机械负荷， 例如，通过所谓的定形"帽圈"，该负荷迅速导致所述唇式密封件发生持续形变，例如，通过 所述密封件材料在所述阀套和支撑环(帽圈）之间受到挤压，或在所述阀座固定器和帽圈之 间受到挤压。由此，相反唇式密封件形成的所述双向密封件的耐久性严重受限于对此类型 高压阀的要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，改善或减轻现有技术中的至少一种缺陷，或至少为现有技术 提供一种有用的替代方式。
[0007] 为达成此目的，采用如下说明书及其后的权利要求书中所描述的特征。
[0008] 下文中，术语"闭合构件"指代一种阀构件，该构件通过旋转或移位，在阀通道闭合 位置和阀通道开启位置之间交替，典型形式是球阀中的阀球和滑阀中的滑块。
[0009] 下文中，术语"阀套"用作一个统称，指代一种阀体，以及生产中所必需的、为阀内 部元件提供安装通道的任何接管和套管。
[0010] 提供一种装置，用于内有两个在闭合构件上游和下游均有效地用作二次屏障的相 反的组合式单向唇式密封件的液压阀；所述装置包括设置在所述两个密封件之间的环形密 封件支承构件，且具有支座表面，所述支座表面分别用作抵靠阀座固定器肩部部分和阀套 肩部部分的支座，所述支座表面设置为，在轴向和径向上与所述密封件的支座表面分隔。 [0011] 由此，施加在一个密封件上的液压压力将使得所述密封件支承构件移入抵靠着阀 座固定器或阀套的支座，其中所产生的压缩力并非通过另一密封件传递，由此向其施加在 令密封件唇部抵靠支座的方向上的压缩力，从而使得该密封件变形。
[0012] 阀座以已知方式设置在用弹簧顶住的阀座固定器中；所述阀座通过抵靠闭合构 件，形成阀套和闭合构件之间的第一密封屏障；阀座固定器和阀套之间，设置了弹簧系统， 例如，一个或多个盘形弹簧。在阶式环形密封件支承构件的第一端，设有第一环形密封支座 表面，所述第一环形密封支座表面从所述密封件支承构件的内周伸出并用于容纳上游第一 密封件。所述密封件支承构件的第二端，设有第一支座表面，所述第一支座表面从所述密封 件支承构件的内周向外径向延伸，且设置为抵靠阀座固定器上的肩部部分，所述肩部部分 背朝所述阀座。第二环形密封支座表面设置在所述第一支座表面外并可朝阀座轴向移动， 所述第二环形密封支座表面从所述阀座支承构件外周向内径向延伸，且用于容纳下游第二 密封件。所述密封件支承构件的第一端上，第二支座表面设置在所述第一密封支座表面外， 从所述密封件支承构件的外周向内径向延伸，且用于抵靠阀套的肩部部分，所述肩部部分 面朝所述阀座。
[0013] 第一环形密封支座表面，与形成于阀座固定器和阀套之间的第一环形空间的横截 面互补；而且，第二环形密封支座表面与形成于阀座固定器和阀套之间的第二环形空间横 截面互补；密封支座表面和各自环形空间壁之间的缝隙大小在为密封件提供有效支承的范 围内，所述环形空间由阀套和阀座固定器构成。
[0014] 由于阀会包括设置在闭合构件反侧（下游）的对应阀装置，因此，通过闭合构件下 游的压力累积，例如因为经过下游第二阀座的泄漏，可以在第二密封件上积累压力。
[0015] 涵盖在本发明的范围中的是，第二密封屏障的尺寸设置为，令其能在任何情况下 为阀座提供正压，这意味着，施加在所述密封件之一上的液压压力将产生从阀座对闭合构 件的正压缩力。这是由第一密封件的外直径大于阀座接触闭合构件的圆面直径来达成的， 所述圆面直径可以是接触表面的内直径(在阀座和/或抵靠阀座的闭合构件支座表面磨损 的情况下，由此存在扩展的接触表面)。对于第二密封件，其内直径小于靠闭合构件的阀座 接触圆面直径，所述圆面直径可以是接触表面的外直径(在阀座和/或抵靠阀座的闭合构 件支座表面磨损的情况下，由此存在扩展的接触表面） 还涵盖在本发明范围中的是，所述第二密封屏障的尺寸规格在于平衡，这意味着，无论 液压压力出现在所述第二密封屏障的哪一侧，所述阀座将向阀座施加相同的压缩力。这是 以两个环形表面的面积相等来实现的；所述环形表面中的前者的内直径与第一密封件的内 直径一致，外直径等于阀座抵靠闭合构件的接触圆面(可以是接触表面的内直径）；所述环 形表面中的后者的外直径与第二密封件的外直径一致，内直径等于阀座抵靠闭合构件的接 触圆面(可以是接触表面的外直径)。
[0016] 更具体地，本发明涉及一种用作设有双向二次屏障的液压阀中的阀座装置的装 置，包括上游的第一密封件和下游的第二密封件以及中间轴向可动密封件支承构件，其特 征在于，所述密封件支承构件包括：第一端上的环形第一密封支座，所述第一密封支座被第 二支座表面所围绕，所述第二支座表面在朝向阀座的轴向方向上移动；以及，所述密封件支 承构件包括：第二端上的环形第二密封支座，所述第二密封支座围绕第一支座表面，所述第 一支座表面在背离阀座的轴向方向上移动。
[0017] 所述第一密封支座可以与所述第一密封件的密封底座互补；以及相应地，所述第 二密封支座可以与所述第二密封件的密封底座互补。
[0018] 所述第一支座表面可以从所述密封件支承构件的内直径向外径向延伸；以及相应 地，所述第二支座表面可以从所述密封件支承构件的外直径向内径向延伸；所述第一支座 表面设置为支撑性地抵靠于设在阀座固定器中的第一肩部，且所述第二支座表面设置为抵 靠于设在阀套中的肩部。
[0019] 所述第一密封件的外直径可以至少与抵靠闭合构件的阀座接触表面的内直径等 大；相应地，所述接触表面的外直径可以至少与所述第二密封件的内直径等大；以及，所述 第一密封件的内直径可以小于所述第二密封件的内直径；以及相应地，所述第二密封件的 外直径大于所述第一密封件的外直径。
[0020] 所述密封件可以设有2个相反密封件唇部，所述相反密封件唇部沿背离密封底座 (512, 522)的轴向方向伸出。
[0021] 所述内构件圆面的直径可以与所述第一密封件的密封底座的内直径一致，且所述 外构件圆面的直径可以与所述第二密封件的密封底座的外直径一致。
[0022] 所述密封件支承构件可以是第一帽圈、中间帽圈和第二帽圈的组件。
[0023] 所述中间帽圈和所述第一帽圈的内直径可以与所述第一密封底座的内直径相等， 且所述中间帽圈和所述第二帽圈的外直径可以与所述第二密封底座的外直径相等。
[0024] 以所述第一密封件的外直径为外直径并以所述阀座接触表面的内直径为内直径 的环形表面的面积，可以等于以所述第二密封件的内直径为内直径并以所述阀座接触表面 的外直径为外直径的环形表面的面积。
[0025] 所述液压阀可以包括2个等同的阀座装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 下文中将描述一个优选的实施示例，并展示在附图中，其中： 图1展示了本发明中的球阀纵截面。
[0027] 图2展示了所述球阀在较大比例尺上的局部纵截面，其中，一种阀座装置，包括双 向二次屏障，所述双向二次屏障由两个单向唇式密封件和一个阶式密封件支架构成。
[0028] 图3展示了一种阀座在更大比例尺上的截面图，所述阀座磨损，且以支座表面贴 靠闭合装置，所述支座表面以内直径和外直径显示。
[0029] 图4展示了所述阀座装置的截面，其中显示了所述密封件支架的一种替代实施方 式。
[0030] 图5在较小比例尺上展示了一种上游阀座装置的截面，其中，所述闭合构件是闭 合的，且第一密封件承受液压，所述液压将密封件帽圈推入抵靠阀座肩部的支座。
[0031] 图6以相同比例尺展示了下游阀座装置的局部，其中所述闭合构件是闭合的，且 第二密封件承受液压，所述液压源自经过所述闭合构件的渗漏，所述第二密封件已将密封 件帽圈推入抵靠阀套肩部的支座。
【具体实施方式】
[0032] 附图中，标号1表示液压阀，其中，阀套2容纳闭合构件3 ;所述闭合构件3此处显 示为已知类型的球阀，所述球阀连接在阀杆32、阀座装置4和双向二次密封屏障5上，所述 双向二次密封屏障5配置在所述阀座装置4的局部和阀套2的局部之间的第一和第二环隙 6、7中。所述阀1围绕由所述闭合构件3的中轴构成的横轴对称，所述中轴在此显示为阀球 3的旋转轴。由此，第二阀座装置4'配置在中心孔8附近的下游处，所述第二阀座装置4' 等同于前述阀装置4。下文中，仅讨论前文所述阀座装置4。
[0033] 现在参考图2,其中展示了阀座装置4的更多细节。阀座42配置在可轴向滑动的 阀座固定器41中，所述阀座42贴靠闭合构件3的一个表面。所述阀座42 -开始以接触表 面421抵靠闭合构件3 ;在阀座42和/或闭合构件3未磨损时，所述接触表面421如此狭 窄，以至于令所述接触表面421具有大致如图2所示的接触环形状。所述接触表面421具 有内直径ID和外直径0D (另参照图3)。中心孔8贯穿阀1，且在阀1开启时，设置在闭合 构件3内的中心开口 31以已知形式构成中心孔8的局部。在阀1的开启位置上，阀座42 以已知形式围绕中心开口 31，形成主密封屏障。
[0034] 所述阀座装置4包括弹簧系统43,所述弹簧系统43在闭合构件3的方向上向阀座 固定器41，同时由此向所述阀座42,施加最初的轴向推动力。
[0035] 所述二次密封屏障5包括上游的第一密封件51，所述上游的第一密封件51是以 PTFE或PEEK高分子材料制成的专用的单向唇形密封件，以为高压环境下的长期使用提供 充足的耐久。所述第一密封件51设置为，其阀底板512面向阀座42,其密封件唇部511从 阀座42轴向伸出。相应地，相同形式的下游的第二密封件52设置为，其阀底板522背向阀 座，其密封件唇部521向阀座42轴向伸出。所述阀底板512、522以一种已知形式分别具有 大于密封件51、52标称内直径IDp ID2的内直径，以及具有小于密封件51、52标称外直径 OD^O%的外直径(见图4)。
[0036] 所述二次密封屏障5设置为一种平衡的方式，亦即，无论所述密封屏障5的哪一面 承受液压，所述密封屏障将提供液压推动阀座固定器41，继而推动阀座42,将其推向闭合 构件3,由此增强密封件功能。这是通过令上游的第一密封件51的外直径ODi至少和接触 表面421的内直径ID等大来达成的。由此，将提供一个有效液压活塞表面，所述活塞表面 在闭合构件上游超压时激活；所述液压活塞表面由第一密封件51的外直径0?和接触表面 的内直径ID构成的面积组成，且基于如下事实，即密封件和阀座固定器上且在接触表面内 直径ID以内区域上承受的压力，被施加在接触表面的内直径ID以内的阀座42局部和阀座 固定器41邻近前部上的液压压力所平衡。由此，对于指定的阀座接触表面421内直径ID 而言，施加在阀座42上的液压压力仅由第一密封件51的外直径ODi所决定。所述第一密 封件51的内直径IDi选定为，令阀座固定器41中设有阀座肩部44,且所述阀座肩部44面 朝第一密封件51。
[0037] 相应地，所述下游的第二密封件52的内直径ID2选定为至少与接触表面421的外 直径0D等大。由此，能够提供一个有效液压活塞表面，所述液压活塞表面能够在闭合构件 下游超压且液压流体在主密封屏障之后及闭合构件3附近泄漏时激活，所述液压活塞表面 由第二密封件52的内直径ID 2和接触表面的外直径0D构成的面积形成，且基于如下事实， 即接触表面的外直径0D以外的密封件区域上承受的压力被施加在接触表面的外直径0D以 外的阀座42局部和阀座固定器41邻近前部上的液压压力所平衡。由此，施加在位于下游 的阀座42上的液压压力仅由第二密封件52的内直径ID 2所决定。所述第二密封件52的 外直径〇D2选定为，令阀套2中设有阀套肩部21，且所述阀套肩部21面朝第二密封件52且 与阀座42之间的距离大于与阀座肩部44之间的距离。
[0038] 所述肩部21、44设置在环形空间6、7之间的过渡位置上。
[0039] 阀套肩部21和阀座肩部44之间设有密封件支承构件53。在一个实施例中，如图 1、2、5、6中所示，所述密封件支承构件53呈现为阶式环形构件。在又一个实施例中，如图4 所不，所述密封件支承构件53设置为一种第一帽圈53a、第二帽圈53c与中间帽圈53b的组 件，所述第一帽圈53a和中间帽圈53b的内直径ID S相等，且所述第二帽圈53c和中间帽圈 53b的外直径0DS相等。
[0040] 面向第一密封件51的上游端部处，设有第一密封支座531 (见图4)，以支撑性地 容纳第一密封件51的密封底座512,所述第一密封支座531与第一底板512的底表面512' 互补。在所述密封件支承构件53的下游第二端部，设有第一支座表面532,以支撑性地抵靠 阀座肩部44。
[0041] 第二密封支座533设置为支撑性地容纳所述第二密封件52的密封底座522,所述 第二密封支座533围绕第一支座表面532并朝阀座42的方向轴向移动；所述第二密封支座 533与密封底座522的底表面522'互补。第二支座表面534设置在密封件支撑构件53的 上游第一端部，围绕所述第一密封支座531并朝阀座42轴向移动，以支撑性地抵靠阀套肩 部21。
[0042] 当向所述二次密封屏障5施加上游液压压力时，如图5所示，第一密封件51被推 向密封件支承构件53,而所述密封件支承构件53朝阀座42的方向轴向移入阀座肩部44的 支座，且第二密封件52未受到底板侧的负荷，从而令密封件唇边521产生形变。所述液压 压力向阀座42施加了一个除弹簧系统43产生的初始负荷外的液压压力。由于与阀座42 的接触表面421的内直径ID所相关的密封件51外直径ODi，如上所述，所施加的液压负荷 总是正压，亦即，在该方向上，阀座42被进一步推动抵靠闭合构件3。当密封件51承受闭合 构件3的相反面上的液压压力时，该状况也发生在第二阀座装置4'的第一密封件51上(见 图1)。
[0043] 当向二次密封屏障5施加下游液压压力时，如图6所示，亦即，在闭合构件3的相 反面积累压力，且在闭合构件3周围靠近闭合构件3的上游侧处有泄漏时，第二密封件52 被推向密封件支承构件53,从而所述密封件支承构件53沿背离阀座42的方向轴向移入阀 套肩部21的支座，而第一密封件51的底板侧未承受负荷，从而引起密封件唇部511形变。 此时，第二环隙7中积累液压，且该液压向阀座42施加一个除弹簧系统43产生的初始负荷 外的液压压力。由于与阀座42的接触表面421的外直径0D相关的密封件52的内直径ID 2， 如上所述，所施加的液压负荷总是正压，亦即，在该方向上，阀座42被进一步推向抵靠闭合 构件3。当密封件52承受闭合构件3对面的液压压力时，该状况也发生在第一阀座装置4 的第二密封件52上(见图1)。
【权利要求】
1. 一种用作设有双向二次屏障（5)的液压阀（1)中的阀座装置（4)的装置，包括上游的 第一密封件（51)和下游的第二密封件（52)以及中间轴向可动密封支承构件（53)，其特征 在于，所述密封件支承构件（53)包括：第一端上的环形第一密封支座（531)，所述第一密封 支座（531)被第二支座表面（534)所围绕，所述第二支座表面（534)在朝向阀座（42)的轴向 方向上移动；并且，所述密封件支承构件（53)包括：第二端上的环形第二密封支座（533)， 所述第二密封支座（533)围绕第一支座表面（532)，所述第一支座表面（532)在背离阀座 (42)的轴向方向上移动。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述第一密封支座（531)与所述第一密封件（51)的密封底座（512)互补；以及 所述第二密封支座（533)与所述第二密封件（52)的密封底座（522)互补。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述第一支座表面（532)从所述密封件支承构件（53)的内直径（IDS)向外径向延伸； 以及 所述第二支座表面（534)从所述密封件支承构件（53)的外直径（0DS)向内径向延伸； 所述第一支座表面（532)设置为支撑性地抵靠于设在阀座固定器（41)中的第一肩部（44)， 且所述第二支座表面（534)设置为抵靠于设在阀套（2)中的肩部（21)。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述第一密封件（51)的外直径（ODJ至少与抵靠闭合构件（3)的阀座（42)接触表面 (421)的内直径（ID)等大； 所述接触表面的外直径（0D)至少与所述第二密封件（52)的内直径（ID2)等大； 所述第一密封件（51)的内直径（IDJ小于所述第二密封件（52)的内直径（ID2);以及 所述第二密封件（52)的外直径（0D2)大于所述第一密封件（51)的外直径（0DJ。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封件（51、52)设有2个相反的密封 件唇部（511、521)，所述密封件唇部沿背离密封底座（512, 522)的轴向方向伸出。
6. 根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述内构件圆面的直径（IDS)与所述 第一密封件（51)的密封底座（512)的内直径一致，且所述外构件圆面的直径（0D S)与所述 第二密封件（52)的密封底座（522)的外直径一致。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封件支承构件（53)是第一帽圈 (53a)、中间帽圈（53b)和第二帽圈（53c)的组件。
8. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于， 所述中间帽圈（53c)和所述第一帽圈（53a)的内直径与所述第一密封底座（512)的内 直径（IDS)相等，以及 所述中间帽圈（53c)和所述第二帽圈（53b)的外直径与所述第二密封底座（522)的外 直径（〇Ds)相等。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，以所述第一密封件（51)的外 直径（0DJ为外直径并以所述阀座（42)接触表面（421)的内直径（ID)为内直径的环形表 面的面积，等于以所述第二密封件（52)的内直径（ID 2)为内直径并以所述阀座（42)接触表 面（421)的外直径（0D)为外直径的环形表面的面积。
10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液压阀（1)包括两个等同的阀座装
【文档编号】F16K3/00GK104067040SQ201280065469
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年7月4日 优先权日:2011年11月1日
【发明者】泰耶·哈兰德 申请人:泰耶哈兰德股份有限公司