用于压强调节器的阀塞的制作方法

本发明一般地涉及流体控制装置，并且更具体地涉及用于流体控制装置的控制部件组件。

背景技术：

流体控制装置包括各种类型的设备，所述设备包括控制阀和调节器。此种控制装置适于被耦接在流体过程控制系统中，例如，化学处理系统，天然气输送系统等，用于控制通过其中的流体流动。每个控制装置限定流体流动路径，并且包括用于调节流动路径尺寸的控制部件。例如，图1示出了已知的调节器组件10，其包括阀体12和致动器14。阀体12限定流体路径16并且包括喉部18。在图1中，调节器组件10被配置为向上流动结构。致动器14包括上部致动器壳体20，下部致动器壳体22，以及控制部件组件24。控制部件组件24设置在上部和下部致动器壳体20，22中，并且适于响应于跨过调节器组件10的压强变化而双向移动。如此配置，控制部件组件24控制通过喉部18的流体流动。此外，如图所示，调节器组件10包括设置在阀体12的喉部18中的阀座环26。当阀体12的出口压强较高时，控制部件组件24的密封表面28可以密封地接合阀座环26并且关闭喉部18。这阻止了通过调节器10的流体流动。

图1中所示的阀座环26还包括圆形或锥形表面27。圆形或锥形表面27用于简化通过孔口29的流体流动的过程。如图1所示，当流体流过阀体12时，其从阀体12的左侧流动，并且向上经由阀座环26中的孔口32通过喉部18。然后，流体偏转关闭包括密封表面28的控制部件24的下表面，并且流出到图1的阀体12的右侧。

图1示出了装备有一个已知控制部件组件24的调节器组件10。如上所述，并且在一般情况下，控制部件组件24包括密封表面28，当控制部件组件24处于关闭位置时所述密封表面28适于通过阀座环26的座面31接合，防止流体流过阀体12。更具体地，控制部件组件24还包括管状部件30和安装子组件32。管状部件30包括上端部30a和下端部30b，所述下端部30b是敞开的并且用于容纳安装子组件32。安装子组件32还包括安装部件34，阀塞或盘保持架36以及具有密封表面28的密封盘38。安装部件34包括大致圆柱形主体，其通过螺纹旋进管状部件30的敞开的下端部30b，并且限定至少一个通孔39。盘保持架36还包括大致圆柱形主体37(图3)，该大致圆柱形主体37通过紧固件40固定到安装部件34。在所示形式中，紧固件40包括螺纹紧固件。类似于安装部件34，盘保持架36还包括至少一个通孔41，该通孔41轴向地对齐安装组件34的至少一个通孔39。此外，安装部件34的至少一个通孔39具有与盘保持架36的至少一个通孔41基本上相同的直径。

现在参照图2和3，分别示出了图1中安装子组件32的盘保持架36的顶视图和沿图2中线A-A的剖视图。如图所示，阀塞或盘保持架36包括圆柱形主体37，该圆柱形主体37具有从其径向延伸的凸缘42。所述凸缘42包括顶面44和底面46，顶面44紧靠安装部件34的底面(图1)，底面46包括用于接收具有密封表面28的密封盘38的环形凹座48。密封盘38可以包括由弹性材料，例如聚氨酯制成的大致环形的盘，并且例如可以通过粘合剂固定或结合到盘保持架(或阀塞)36。

然而，目前浇铸聚氨酯密封盘38常常缺乏在高压降和低流量下足够的结合强度，导致盘保持架36和密封盘38之间的结合失败，并且因此通常导致密封盘38和控制部件组件24的故障。因此，调节器10的性能受到损害。虽然固定密封盘38到盘保持架36或阀塞的其他方法包括机械方法，但是这些机械方法包括更复杂的设计，并且因此包括更复杂的制造问题和增加的成本。

技术实现要素：

本发明的一个方面包括一种适于密封接合阀座的阀塞，所述阀塞包括圆柱形主体，所述圆柱形主体具有从其径向延伸的环形凸缘，所述凸缘具有顶面，底面和圆周。环形凹座设置在凸缘的底面中，多个孔设置在凸缘的顶面中。多个孔中的每个孔延伸进入环形凹座以形成在凸缘的底面和凸缘的顶面之间延伸的多个通道，该多个通道中的每个通道包括阶梯形部分。环形凹槽设置在环形凹座和多个孔之间，所述环形凹槽提供多个孔的每个孔之间的路径，所述路径沿着凸缘的圆周延伸。密封部件设置在至少一个通道内，并且包括顶部，中部和底部。所述顶部延伸通过多个孔中的每个孔之间的环形凹槽，并且到多个孔中的每个孔的任一侧上的凸缘的顶面上，沿着凸缘的圆周在顶面上形成连续带。所述中部设置在每个通道的阶梯形部分中，形成水平带，所述底部延伸通过环形凹座，形成适于密封接合阀座的座面的密封表面。密封部件的连续和水平带提供增加的阀塞强度，允许在严格应用中的增加的耐用性。

根据另一方面，公开了一种适于密封接合阀座的阀塞，所述阀塞包括圆柱形主体，所述圆柱形主体具有从其径向延伸的凸缘，所述凸缘具有顶面，底面和圆周。环形凹座设置在凸缘的底面中，多个孔设置在凸缘的顶面中。该多个孔中的每个孔延伸进入环形凹座以形成在凸缘的底面和凸缘的顶面之间延伸的多个通道，每个通道包括阶梯形部分。密封部件设置在至少一个通道内，并且所述密封部件包括中部和底部。所述中部设置在每个通道的阶梯形部分中，使得所述中部形成水平带。所述底部延伸通过环形凹座，形成适于密封接合阀座的座面的密封表面。在密封部件的中部中的水平带提供增加的阀塞强度，允许在严格应用中增加的耐用性。

根据另一个方面，一种控制装置，其包括限定流体的流动路径的阀体，设置在流动路径中的阀座环，以及耦接到阀体的致动器，所述致动器包括控制组件，所述控制组件适于相对于阀座环位移以调节通过流动路径的流体流动。所述控制组件包括阀塞，所述阀塞适于密封接合阀座环，所述阀塞包括圆柱形主体，所述圆柱形主体具有从其径向延伸的环形凸缘，所述凸缘具有顶面，底面和圆周。环形凹座设置在凸缘的底面中，多个孔设置在凸缘的顶面中。该多个孔中的每个孔延伸进入环形凹座以形成在凸缘的底面和凸缘的顶面之间延伸的多个通道，每个通道包括阶梯形部分。环形凹槽设置在环形凹座和多个孔之间，使得所述环形凹槽提供多个孔的每个孔之间的路径，所述路径沿着凸缘的圆周延伸。密封部件设置在多个通道的每个通道内，并且所述密封部件包括顶部，中部和底部。所述顶部延伸通过多个孔中的每个孔之间的环形凹槽，并且到多个孔中的每个孔的任一侧上的凸缘的顶面上，沿着凸缘的圆周在顶面上形成连续带。所述中部设置在每个通道的阶梯形部分中，形成水平带，底部延伸通过环形凹座，形成适于密封接合阀座的座面的密封表面。

附图说明

图1是包括已知阀塞和密封盘的调节器组件的横截面侧视图；

图2是图1的已知阀塞和密封盘的顶视图；

图3是已知阀塞和密封盘沿图2中的线A-A的横截面侧视图；

图4是包括阀塞的调节器组件的横截面侧视图，所述阀塞具有根据本发明原理构成的密封部件；

图5是图4的阀塞的顶视图；

图6是图5的阀塞沿图5中的线B-B的横截面视图；

图7是图4中阀塞和密封部件的顶视图；以及

图8是图7中的阀塞和密封部件沿图7中的线C-C的横截面视图。

具体实施方式

参照图4，根据本发明原理的控制装置包括压强调节器100。压强调节器100通常包括阀体102，阀座环104，以及致动器106。阀体102限定在入口110和出口112之间延伸的流动路径108，并且还限定同样在入口110和出口112之间的喉部116。致动器106包括控制组件114，该控制组件114在打开位置，如图1所示，和关闭位置之间移动，其中控制组件114接合阀座环104。控制组件114响应于移动通过流动路径108的流体的压强的波动而发生移动。因此，控制组件114相对于阀座环104的位置影响压强调节器100的流量。

如上所述，致动器106包括控制组件114，另外还包括上部致动器壳体122，下部致动器壳体124和多个销126。上部和下部致动器壳体122，124通过至少一个螺纹紧固件119和相应的螺母121固定在一起。上部致动器壳体122限定第一控制入口125和移动腔127。移动腔127包括移动指示器131，其指示致动器106中的控制组件141的位置。下部致动器壳体124限定第二控制入口129。

上部和下部致动器壳体122，124协作地限定出包括中空颈部128的空腔135。中空颈部128包括设置在阀体102中的致动器开口115内的下部128a。如图4所示，多个销126具有第一端部126a和第二端部126b，第一端部126a固定到中空颈部128的下部128a，第二端部126b位于中空颈部128的下部128a的末端。在所示的形式中，第一端部126a通过螺纹旋进形成在中空颈部128中的钻孔中。第二端部126b接合阀座环104。因此，销126和喉部116的阶梯形部分118将阀座环104夹在并且轴向定位和固定在阀体102中。虽然调节器100已经被描述为包括相对于阀体102定位阀座环104的多个销126，但是调节器100的另一种形式可以包括设置在喉部116中以定位阀座环104的笼。在另一种形式中，阀座环104可以通过螺纹，粘附或其他方式固定到阀体102。

仍然参照图4，控制组件114包括管状部件130，安装子组件132，以及反应子组件133。管状部件130包括设置在空腔135内的上端部130a，和设置在中空颈部128内的下端部130b。管状部件130的上端部130a是敞开的，并且包括圆周凸缘140。管状部件130的下端部130b是敞开的，并且容纳安装子组件132。

仍然参照图4，安装子组件132包括安装部件142，阀塞146和设置在阀塞146内的密封部件148，如下面更详细描述的。在所公开的形式中，安装部件142包括大致圆柱形主体，其通过螺纹旋进管状部件130的敞开的下端部130b，并且限定至少一个通孔150。至少一个通孔150基本上轴向地对齐管状部件130。阀塞146还包括大致圆柱形主体160(图6)，其通过紧固件152固定到安装部件142，并且包括金属材料。在所示的形式中，紧固件152包括螺纹紧固件。类似于安装部件142，阀塞146还限定至少一个通孔154，并且在一个示例中，四个通孔154(图5)。阀塞146的至少一个通孔154具有与安装部件142中的通孔150基本上相同的直径，并且轴向地与其对齐。

现在参照图2所示的调节器100的上部，反应子组件133包括隔膜134，上隔膜板136a和下隔膜板136b。上和下隔膜板136a，136b被夹持到管状部件130的圆周凸缘140上。隔膜板136a，136b通过紧固件156固定到一起，由此将管状部件130和隔膜板136a，136b固定到一起。此外，隔膜板136a，136b夹持隔膜134的径向向内部分。隔膜134的径向向外部分固定在上部和下部致动器壳体122，124之间。弹簧138设置在管状部件130内。在所公开的形式中，弹簧138偏置控制组件114到相对于致动器壳体122，124的预定位置，该控制部件114包括隔膜板136a，136b，管状部件130和安装组件132。

通常，当调节器组件100安装在流体过程控制系统中时，控制组件114能够根据移动通过阀体102的流体的压强在致动器106的空腔135和中空颈部128内往复移动。具体地，流体从阀体102的入口110流动并且通过喉部116。一旦流体穿过喉部116，流体的主要部分流动到出口112，而其余部分分别流动通过安装部件142和阀塞146中的通孔150，154。这部分流体继续流动通过管状部件130。流动通过阀体102并且流到出口112的流体部分还流回到流体过程控制系统中。具体地，在一种形式中，在出口112的流体压强的一部分被泄放到另一个流体管线(未示出)中，并且可以直接返回到流体过程控制系统中，以通过流体管线供应，例如引导系统。

调节器组件100使用来自第二控制入口129的入口压强作为工作介质，其通过引导(未示出)操作减少以加载下腔室137。上腔室139由来自另一个源，例如，预调节器SA/2型的压强通过第一控制入口125供应，其减少入口压强到出口压强的大致恒定值。上腔室139中的压强抵抗主弹簧138的力，该力比倾向于打开调节器组件100。出口或下游压强抵抗引导控制弹簧(未示出)。

当出口压强低于引导控制弹簧(未示出)的设置时，附加负载压强被施加到下腔室137，打开阀塞146的密封部件148并且提供所需的流量到下游系统。当出口压强增加时，施加到下腔室137的负载压强减少，并且上腔室139中的压强将迫使调节器组件100关闭。

现在参照图5和6，图5仅示出了图4中的阀塞146的顶视图，而不是在其中设置有密封部件148的阀塞146，而图6示出了图5中的阀塞146沿图5中的线B-B的侧横截面视图。如其中所示，阀塞146包括圆柱形主体160，其具有沿其径向延伸的环形凸缘162。环形凸缘162包括顶面164，底面166和圆周168。

如图6所示，阀塞146还包括设置在凸缘162的底面166中的环形凹座170。环形凹座包括宽度和纵向轴线E。此外，至少一个孔172设置在凸缘162的顶面164上。至少一个孔172延伸到环形凹座170中以形成至少一个在环形凸缘162的底面166和顶面164之间延伸的通道174。至少一个孔172包括小于环形凹座170的宽度的直径，使得至少一个通道174包括阶梯形部分176。此外，至少一个孔172包括与环形凹座170的纵向轴线E对齐的纵向轴线D。

在一个示例中，至少一个孔172包括多个孔172，并且至少一个通道174包括多个通道174。更具体地，多个孔172中的每个孔172延伸到环形凹座170中以形成多个通道174，其中多个通道174中的每个通道对应于多个孔172中的每个孔172。此外，多个通道中的每个通道174包括阶梯形部分176。此外，在另一示例中，沿着凸缘162的圆周168设置的多个孔172的每个孔172之间的距离是相同的或相等的值。

虽然每个孔172示出为大致圆形的直径和圆柱形的形状，本领域普通技术人员可以理解的是，每个孔172可替代地采用各种其他形状的形式，并且仍然落入本发明的范围内。例如，孔172的这些可替代形状包括矩形或其他类似形状的槽，三角形，半圆形，网格，各种其他的几何形状，并且仍然落入本发明的范围内。

在一个示例中，阀塞146还包括设置在环形凹座170和多个孔172之间的环形凹槽178。环形凹槽178提供多个孔172的每个孔172之间的路径180，所述路径180沿凸缘162的圆周168延伸。在一个示例中，所述凹槽包括大约2mm的深度。如下面更详细地描述，环形凹槽178的路径允许在铸造过程中聚氨酯或密封部件148的其他类似材料在多个孔172的每个孔172之间流动。这产生了沿着凸缘162的圆周168的在凸缘162的顶面164上的每个孔172之间的连续聚氨酯带。

更具体地，并且现在参照图7和8，密封部件148设置在阀塞146的至少一个通道174内。密封部件148包括顶部184，其延伸通过多个孔172的每个孔172之间的环形凹槽178(图5)，并且到多个孔172的每个孔172的任一侧上的凸缘162的顶面164上(图5)。因此，沿着凸缘162的圆周168在凸缘162的顶面164(图5)上形成连续带。密封部件148还包括设置在多个通道174中的每个通道174的阶梯形部分176内的中部186。穿过每个通道174的阶梯形部分176形成水平带。更进一步地，密封部件148还包括底部188，其延伸通过环形凹座170并且形成密封表面190。密封表面190适于密封接合阀座104的密封表面105。

因此，密封元件148的顶部184中的连续带和密封元件148的中部186中的水平带一起提供增加的阀塞146的强度，允许在严格应用中提高耐用性。这些严格应用包括，例如高压力降和低流量状态或流体中的污染物。此外，进一步相信多个孔172的每个孔172将提供用于在解压缩期间进入密封部件148的材料的气体的排放路径，以增加密封部件148和阀塞146的寿命。

在一个示例中，密封部件148的材料是聚氨酯。然而，本领域普通技术人员可以理解的是，例如，具有类似于聚氨酯性能的各种其他材料可以替代地单独使用或与聚氨酯接合使用，并且仍然落入本发明的范围内。

所述的另一种方式，新的阀塞和密封部件设计允许在严格应用条件下使用坚固的密封材料(例如聚氨酯)。特别地，环形凸缘162的顶面164中的孔172允许聚氨酯流动通过孔172以及阀塞146的凸缘162的顶面164。这使得相比于，例如，图1中密封盘和阀塞之间或其他常规设计中的粘合带，设置在凸缘162的顶面164上的带具有较大面积。此外，由于孔172被设置成使阶梯形部分176或架子为了附加水平接合而存在，对于严格应用，阀塞142在围绕凸缘162的圆周168的每个通道174中具有额外的水平接合强度。每个通道174的阶梯形部分176上的附加水平接合与直孔不同，所述直孔仅具有垂直接合。

因此，图4-8中的阀塞和密封部件设计包括密封部件146的聚氨酯材料，所述聚氨酯材料一直通过每个通道174，使得聚氨酯材料同时设置在阀塞146的环形凸缘162的顶面164和底面166上。可替代地，阀塞和密封部件设计可以仅在孔172和通道174中具有聚氨酯密封部件148。虽然图中未示出，这样的带仍然比现有技术设计中的示例性粘合带更强，因为孔172和其阶梯形部分176或分级。

鉴于上述情况，本发明的描述应该被理解为仅提供本发明的示例，并且因此，不脱离本发明主旨的各种改变应落入本发明的范围内。