具有溢流封闭功能的低流动限制关断阀的制作方法

本公开内容涉及过程传输或控制系统，更具体地说，涉及用于过程传输或控制系统的具有溢流封闭功能的低流动限制关断阀。

背景技术：

气体储存和分配系统(诸如用于储存和分配液化天然气或液化石油气的系统)通常将来自生产商的气体储存在一个或多个罐中并且随后沿着一系列管道并通过一系列阀将气体运输和传送至客户罐体。在液化石油(LP)气应用中，气体罐传输系统通常包括一个或多个溢流内部阀，该溢流内部阀响应于气体储存和分配系统中的破损(例如，由于下游管道中的损坏)而闭合。然而，这些溢流阀往往不合期望地将高流动限制引入系统，这转而导致流动扰乱和空化。与此同时，在液化天然气(LNG)应用中，气体分配系统通常包括起到主关断阀功能的一个或多个闸阀或球阀。然而，这些闸阀或球阀不具有由溢流阀提供的溢流阀功能并且不提供更多(如果有的话)额外功能。

技术实现要素：

根据第一示例性方面，一种用于流体传输或储存系统的关断阀包括：阀体，所述阀体限定入口端口、出口端口和在所述入口与所述出口之间延伸的流体流动通道；阀座，所述阀座布置在所述阀体中并邻近所述出口端口；轴，所述轴至少部分地设置在所述阀体中；驱动元件，所述驱动元件设置在所述阀体中并且耦合到所述轴；以及阀构件，所述阀构件设置在所述阀体中并且操作地耦合到所述轴。所述阀构件能够在闭合位置与打开位置之间移动，所述阀构件在所述闭合位置密封地接合所述阀座以密封所述出口端口，所述阀构件在所述打开位置远离所述出口端口并且实质上在所述流体流动通道的外部，以使得所述阀构件向流动通过所述流体流动通道的流体提供最小的流动限制。

根据第二示例性方面，一种用于流体传输或储存系统的关断阀包括：阀体，所述阀体限定入口端口、出口端口和在所述入口端口与所述出口端口之间延伸的流体流动通道；阀座，所述阀座布置在所述阀体中并邻近所述出口端口；轴，所述轴至少部分地设置在所述阀体中；以及控制组件，所述控制组件设置在所述阀体中并且操作地耦合到所述轴。所述控制组件能够在闭合位置与打开位置之间移动，所述控制组件在所述闭合位置密封地接合所述阀座以密封所述出口端口，所述控制组件在所述打开位置远离所述出口端口并且实质上在所述流体流动通道的外部，以使得所述控制组件向流动通过所述流体流动通道的流体提供最小的流动限制。

根据第三示例性方面，一种用于流体传输或储存系统的关断阀包括：阀体，所述阀体限定入口端口、出口端口和在所述入口与所述出口之间延伸的流体流动通道；阀座，所述阀座布置在所述阀体中并邻近所述出口端口；轴，所述轴至少部分地设置在所述阀体中；驱动元件，所述驱动元件设置在所述阀体中并且耦合到所述轴；以及阀构件，所述阀构件设置在所述阀体中并且操作地耦合到所述轴。所述阀构件能够在闭合位置与打开位置之间移动，所述阀构件在所述闭合位置密封地接合所述阀座以密封所述出口端口，所述阀构件在所述打开位置远离所述出口端口并且实质上在所述流体流动通道的外部，以使得所述阀构件向流动通过所述流体流动通道的流体提供最小的流动限制。所述关断阀还包括断开安全机构，所述断开安全机构包括在所述出口端口与所述阀座之间的、形成在所述阀体中的周向通道。

进一步根据前述的第一、第二或第三示例性方面中的任何一个或多个方面，关断阀可以包括以下进一步优选形式中的任何一个或多个优选形式。

在一个优选形式中，所述阀构件通过所述流体流动通道的流体流量大于预定极限而自动地移动到所述闭合位置。

在另一个优选形式中，所述阀构件包括排放端口，所述排放端口被配置为：当通过所述流体流动通道的所述流体流量大于所述预定极限时，促进通过所述流体流动通道进行排放。

在另一个优选形式中，所述驱动元件设置在所述阀体的外壁与所述阀构件之间。

在另一个优选形式中，第一偏置元件设置在所述驱动元件与所述阀体之间。所述第一偏置元件被配置为向闭合位置偏置所述驱动元件。

在另一个优选形式中，所述第二偏置元件被布置为使所述驱动元件和所述阀构件朝着彼此偏置。

在另一个优选形式中，所述轴突出在所述阀体的外部并且适于耦合到用于控制所述轴的外部致动器。

在另一个优选形式中，所述轴能够在实质上垂直于所述流体流动通道的轴线附近移动。

在另一个优选形式中，所述轴能够绕所述轴旋转，并且所述阀构件包括摆动式阀构件。

在另一个优选形式中，所述轴能够沿着所述轴线滑动。

在另一个优选形式中，所述关断阀包括用于调节溢流容量的调节器。所述调节器被配置为接合所述驱动构件以改变处于所述闭合位置的所述驱动构件的位置。

在另一个优选形式中，所述轴能够绕实质上垂直于所述流体流动通道的轴线旋转。

在另一个优选形式中，所述轴能够沿着实质上垂直于所述流体流动通道的轴线滑动。

在另一个优选形式中，所述关断阀还包括斜坡，所述斜坡布置在所述阀体中，所述斜坡限定以相对于所述轴线成角度来定向的引导路径。所述轴经由由所述斜坡引导的联接元件耦合到所述控制组件。

附图说明

在所附权利要求书中特别阐述了本发明的被认为是新颖的特征。本发明可以通过结合附图参照以下描述来得到最好的理解，在附图中，相似的附图标记标识多个附图中的相似元件，其中：

图1是根据本发明的原理来构造的溢流阀的一个示例的透视图；

图2是图1中的溢流阀的底部透视图；

图3是图1中的溢流阀的内部部件的前部透视图；

图4是图1中的溢流阀的内部部件的平面图，其中溢流阀示出为具有焊接的端连接；

图5是图4中示出的控制组件的局部近视图；

图6是图4中示出的控制组件的另一个局部近视图；

图7是当图1的溢流阀处于闭合位置时溢流阀的内部部件的平面图；

图8与图7类似，但示出了当溢流阀处于第一排放位置时溢流阀的内部部件；

图9与图7类似，但示出了当溢流阀处于打开位置时溢流阀的内部部件；

图10与图7类似，但示出了当溢流阀的阀驱动器在被打开或闭合时溢流阀的内部组件；

图11示出了可以用于图1中的溢流阀以改变溢流阀的溢流容量的调节器的示例；

图12A和图12B示出了根据本发明的原理来构造的溢流阀的另一个示例；

图13是根据本发明的原理来构造的溢流阀的另一个示例的透视图；

图14是当图13中的溢流阀处于打开位置时溢流阀的内部部件的前部透视图；

图15是当图13中的溢流阀处于闭合位置时溢流阀的内部部件的局部近视图；

图16是可以结合根据本发明的教导来构造的溢流阀的另一个示例使用的致动器组件的一个示例的透视图；

图17是当图16中的溢流阀处于闭合位置时溢流阀的内部部件的前部透视图；

图18是当图16中的溢流阀处于打开位置时溢流阀的内部部件的前部透视图；

图19是示出了处于闭合和打开位置中的各个位置的图16中的溢流阀的内部部件的前部透视图；

图20示出了根据本发明的原理来构造的溢流阀的另一个示例；

图21示出了根据本发明的原理来构造的溢流阀的另一个示例；

图22示出了根据本发明的原理来构造的溢流阀的另一个示例；以及

图23示出了根据本发明的原理来构造的溢流阀的另一个示例。

具体实施方式

图1-图6描绘了根据本发明的原理来构造的低限制溢流阀100。溢流阀100通常被配置用于气体或液体应用(例如，液化石油应用、液化天然气应用、液氮应用)，但将理解，阀100可以替代地或另外地用于其它过程控制应用。在使用中，溢流阀100提供溢流封闭容量保护，同时提供最小的流动限制，从而使在已知的溢流阀中经常发生的流动扰乱和空化最小化(如果没有消除的话)。

如图1-图3中所示出的，溢流阀100包括阀体104、耦合(例如，可拆卸地耦合)到阀体104的阀盖108以及经由阀盖108操作地耦合到阀体104的轴112。

阀体104具有限定入口端口118的入口连接部116、限定出口端口122的出口连接部120以及在入口端口118与出口端口122之间延伸的流体流动通道124。尽管本文未示出，但是当流动阀100用于气体应用时，入口连接部116连接到罐(未示出)，例如低温储罐，并且出口连接部120连接到溢流阀100下游的管道。当然，当阀100用于其它过程传输或控制应用时，入口连接部116和/或出口连接部120可以视情况连接到那些过程传输或控制系统中的部件。入口连接部116和/或出口连接部120可以是螺纹连接、法兰连接或焊接连接。当溢流阀100被连接时，溢流阀100有助于将流体(例如，气体、液体)经由流体流动通道124从布置在阀100上游的罐传输到布置在阀100下游的管道。

至少在该示例中，阀盖108可拆卸地耦合到阀体104，以使得可以移除阀盖108，并且可以在流动阀100保持嵌入的同时，对布置在阀100中的阀100的内部部件进行修理或维护(以及在某些情况下进行替换)。阀盖108为轴112提供支撑，轴112沿着与流体流动通道124基本上垂直的轴线部分地设置在阀体104中并且突出在阀体104和阀盖108的外部。如此设置，轴112的突出端128可以耦合到外部致动器(未示出)，诸如气动致动器、手动致动器、机械致动器或电动致动器。当轴112被致动时，轴112在阀体104内旋转以控制通过流体流动通道124的流体流动，如下文将描述的。

继续参考图1-图3，溢流阀100还包括断开安全机构132。在该示例中，断开安全机构132采用阀体104中的在拉伸上局部地弱于阀体104的其余部分的区域的形式。具体地说，断开机构132采用在阀盖108与出口连接部120之间围绕阀体104周向地延伸的通道136。通道136集中拉伸应力，以使得在发生损坏下游管道的事故的情况下，阀体104在任何其它位置发生故障之前在通道136的区域中发生故障，从而保护阀体104的内部部件的完整性并且任何流体密封在阀体104内。可选地，可以将外部加固角板添加至阀体104以增加断开点(断开机构132的位置)上游的强度和稳健性。

如图3-图6中所示出的，溢流阀100还包括阀座150和控制组件154，该控制组件154操作地耦合到轴112以便可相对于阀座150移动以控制通过流体流动通道124的流体流动。如图3中最佳示出的，阀座150布置在阀体104中并邻近出口端口122。阀座150可以与阀体104一体形成或者可以可拆卸地耦合到阀体104(并且因此可以在需要时被移除或替换)。阀座150可以由金属、塑料(例如，弹性材料)或其组合制成。图3-图6中所示出的控制组件154包括驱动元件158、阀构件162、布置在驱动元件158与阀体104之间的第一偏置元件166、以及布置在驱动元件158与阀构件162之间的第二偏置元件170。

如图4-图6中最佳示出的，在该示例中，驱动元件158具有基部174、臂部178和帽部182。臂部178从基部174向外延伸并且固定到并环绕轴112的一部分，以使得驱动元件158操作地耦合到轴112。与此同时，帽部182耦合到基部174的中央部分并从基部174的中央部分向外延伸。帽部182可以固定到基部174(例如，经由紧固件)或者可以与驱动元件158的基部174一体形成。不管怎样，当驱动元件158处于全开位置时，帽部182被配置为接合阀体104的内壁184，从而用作驱动元件158的止动件并且防止驱动元件158的任何进一步移动。

仍然参考图4-图6，在该示例中，阀构件162采用挡板186的形式，挡板186具有基部190和一对平行的臂部194。在该示例中，基部190具有基本上矩形形状，但是圆形或其它形状也是可能的。在基部190中限定或形成座通道198以便接收并密封地接合阀座150以关断通过阀100的流动(即，闭合阀100)。座表面198可以是金属、塑料(例如，由弹性材料制成)或其组合。阀构件162还包括排放孔200，排放孔200被限定或形成在基部190的一部分中。排放孔200被配置为有助于有限的排放，以有助于跨越阀100的压力均衡，如下文将描述的。在该示例中，排放孔200中央地位于基部190上并且被座表面198环绕，但是在其它示例中，排放孔200可以布置在别处。臂部194从基部190向外延伸并且被固定到并环绕轴112的不同部分，以使得阀构件162操作地耦合到轴112。如在图6中最佳示出的，在一个示例中，驱动元件158的臂部178在阀构件162的臂部194之间(即径向向内)的位置处固定到轴112。

如在图4中最佳示出的，在该示例中，第一偏置元件166(尽管不易看到)采用扭转弹簧的形式，该扭转弹簧具有附接到阀体104的内部部分的一个端部和附接到驱动元件158的一部分的另一端部。因此，第一偏置元件166被配置为将阀构件162偏置远离阀体104的内壁184并朝着阀座150(即，向闭合位置)偏置。

再次参考图4-图6，在该示例中，第二偏置元件170采用扭矩弹簧的形式，该扭矩弹簧具有耦合到驱动元件158的一部分的一个端部204和与该端部204相对的、围绕阀构件162的臂部194固定的另一端部208。如此布置，第二偏置元件170被配置为使驱动元件158和阀构件162朝着彼此偏置。

在如所描述地来构造阀100的情况下，阀100被配置为提供溢流封闭功能并且同时提供最小的流动限制。此外，溢流阀100被配置为：在发生损坏阀100的下游管道的事故的情况下，保护阀的座区域的完整性并且将任何流体包含在阀100内。图7-图10将用于描述溢流阀100可以在操作中如何实现这些功能。

图7示出了阀100处于其初始的闭合位置，这发生在轴112没有被外部致动器致动时(即，没有外部致动施加到轴112)。在不具有该致动的情况下，控制组件154定向在闭合位置，在闭合位置，驱动元件158和阀构件162基本上垂直于流体流动通道124，阀构件162密封地接合阀座150，并且驱动元件158与阀构件162直接接触。驱动元件158不仅支撑阀构件162，而且还覆盖阀构件162的排放孔200，从而防止入口端口118与出口端口122之间的任何流体流动。控制组件154这样定向是因为第一偏置元件166将驱动元件158朝着阀座150偏置，而第二偏置元件170使驱动元件158和阀构件162朝着彼此偏置。在没有外部致动力存在的情况下，第一和第二偏置元件166、170所施加的偏置力将控制组件154保持在该闭合位置。此外，在闭合的控制组件154上游的任何流体流动将在驱动元件158的下侧157上施加净力(在图7中的向左方向上)，有助于将驱动元件158和阀构件162保持在闭合位置。

然而，当超过第一偏置元件166所施加的力的外部致动力由外部致动器施加到轴112时，轴112以这样的方式旋转：使阀100(具体地说，控制组件154)移动到图8中示出的有限的排放位置。更具体地说，外部致动力使轴112以这样的方式旋转：驱动元件158绕着轴线以顺时针方向旋转，远离阀座150并朝着阀体104的内壁184，如图8中所示出的。至少在该示例中，外部致动力将以顺时针方向旋转驱动元件158直到驱动元件158的帽部182接触内壁184，这防止驱动元件158的任何进一步移动。至少初始地，驱动元件158将被移动远离阀构件162并且因此与阀构件162分隔开，直到出口端口122处的压力基本上等于入口端口118处的压力。发生该情况是因为与阀座150上游的流体流动相关联的压力初始地超过与阀座150下游的流体流动相关联的压力；因此流体流动将在阀构件162上施加(向左的)净力，从而保持阀构件162与阀座150密封接合。由于驱动元件158已被移动远离阀构件162，从而未覆盖排放孔200，流体将开始通过形成在阀构件162中的排放孔200向出口端口122流动(排放)。这种排放将持续下去直到实现了压力均衡为止，由此已经实现了出口端口122处的压力基本上等于入口端口118处的压力。

当实现了压力均衡时，阀100中的流体流动将不再在阀构件162上施加任何显著的力，从而使得阀100(具体地说，控制组件154)能够移动到图9中所示出的全开位置。更具体地说，压力均衡使得阀构件162能够以顺时针方向朝着驱动元件158摆动或旋转并与驱动元件158接触。驱动元件158和阀构件162随后相对于流体流动通道124以某一角度布置。该角度可以例如是近似5度、近似10度、近似15度、或在近似0度与近似90度之间的某个其它值。因此，控制组件154，特别是阀构件162，基本上落座在流体流动通道124的外部，其中仅控制组件154的端部设置在流体流动通道124内。因此，控制组件154，特别是阀构件162，对流体流动通道124中流动的任何流体提供很少的限制。事实上，这允许阀100具有比已知的溢流内阀的流动系数C_v更大的流动系数C_v。举例而言，阀100可以具有近似250-350的流动系数C_v，而已知的溢流内阀通常具有近似100的流动系数C_v。流体流动通道124的尺寸和/或形状可以(如果期望的话)更改以增加或减少流动系数C_v。不管怎样，通过提供最小的流体流动限制，阀100基本上减小(如果没有消除的话)空化的风险，其中空化可以作为流动扰乱的结果而发生。

当控制组件154处于图9中示出的全开位置时，流体可以在流体流动通道124中从入口端口118向出口端口122自由地流动。然而，在通过入口端口118进入阀100的流体流动达到溢流状况(condition)的情况下，阀100(具体地说，控制组件154)移动到图8中示出的有限的排放位置。如本领域所公知的，当流体流量达到或超过预定极限时发生溢流状况，通常由过程传输或控制系统中的压力损耗造成(例如，由于下游管道已破裂等等)。该预定极限可以例如对应于被设计为进行处理的阀100的容量的某一百分比(例如，200％)。不管怎样，当已达到了该溢流状况时，来自通过输入端口118进入阀100的流体的拖曳力(drag force)将超过第二偏置元件170所施加的偏置力，并且因此，该拖曳力将以逆时针方向驱动阀构件162。该拖曳力驱动阀构件162远离驱动元件158(该驱动元件158保持在全开位置)并且朝着阀座150并与阀座150密封接合。由于驱动元件158保持在全开位置，因此阀构件162中的排放孔200被暴露，以使得有限量的流体可以流动(即，排放)通过排放孔。

将意识到，由于在全开位置，控制组件154基本上落座在流体流动通道124的外部，因此跨越阀构件162的压降显著低于在已知的溢流内阀中所见到的压降。换句话说，阀100具有提供比已知的溢流内阀更高的溢流容量的能力。

在过程传输或控制系统破损被修复，从而减轻溢流状况的情况下，通过排放孔200的有限排放持续进行，直到已恢复了压力均衡为止。换句话说，控制组件154保持在图8中示出的排放位置，并且流体流动通过排放孔200，直到出口端口122处的压力基本上等于入口端口118处的压力。当已恢复了压力均衡时，第二偏置元件170将阀构件162拉回到图9中示出的位置，从而使阀100(具体地说，控制组件154)返回至全开位置。

在过程传输或控制系统不能被修复或者修复该过程传输或控制系统是不合期望的情况下，可以通过释放外部致动(即，移除被施加到轴112的致动力)来容易地和安全地完全关断阀100。在没有任何外部致动的情况下，驱动元件158也返回至图7中示出的闭合位置。更具体地说，驱动元件158朝着阀构件162移动并与阀构件162接触，阀构件162已与阀座150密封接合。驱动元件158的这种移动覆盖了排放孔200，从而消除通过阀100的有限排放并且完全闭合阀100。

可选地，溢流阀100可以(如图11中所示出的)包括调节器300(例如，固定螺钉)，调节器300促进对阀100的溢流容量的调节。在该示例中调节器300是暴露在外的并且可由阀100的操作者致动。调节器300可在实质上平行于流体流动通道124的方向上移动。当阀100的操作者向内、朝着出口端口122移动调节器300时，调节器300以逆时针方向驱动驱动元件158，这转而改变阀构件162相对于流体流动通道124的角度。因此，阀构件162的较多部分设置在流体流动通道124内。这用于减小在溢流状况的情况下将阀构件162移动到闭合位置所需要的牵引力的量，从而减少阀100的溢流容量。相反，当阀100的操作者向外、朝着入口端口118移动调节器300时，驱动元件158以顺时针方向移动(即，下落)，使得阀构件162的较少部分设置在流体流动通道124内。该动作因此用于增加在溢流状况的情况下将阀构件162移动到闭合位置所需要的牵引力的量，从而增加阀100的溢流容量。

在其它示例中，调节器300可以内部布置在阀100内并且以不同的方式来致动(例如，使用外部致动器)。此外，调节器300可以相对于控制组件154而有所不同地布置，以使得调节器300可以在不同的方向上可移动(例如，垂直于流体流动通道124)和/或最终以不同的方式移动阀构件162。此外，尽管可以采用调节器300来有助于对阀100的溢流容量的调节，但是可以在不使用调节器300的情况下调节阀构件162的角度以获得类似的效果。同样，可以从结构和/或偏置力方面更改偏置元件166、170以改变阀100的溢流容量。举例而言，偏置元件166和/或偏置元件170可以采用拉伸弹簧、压缩弹簧、恒力弹簧、片簧、或其它偏置元件(例如，闩锁)的形式。

还将意识到，阀体104、阀盖108、轴112、和/或断开轴机构132可以与图1-图10中所示出的不同并且仍然执行预期的功能。更具体地说，阀体104的形状、尺寸和/或样式可以不同。在一个示例中，例如当期望在具有不同尺寸的罐和/或管道的不同环境中利用溢流阀100时，入口连接部116和/或出口连接部120的形状和/或尺寸可以不同。在某些示例中，可以以不同的方式布置轴112，例如，沿着不同的轴线定向或者位于相对于流动路径不同的位置(例如，进一步远离出口端口122)。举例而言，如图12A和图12B中所示出的，轴112可以被支撑在阀体104的不同部分中，并且沿着相对于阀体104不同的轴线定向。在另一个示例中，轴112可以被定向为使得轴112的顺时针旋转而非逆时针旋转使控制组件154从打开位置移动到排放位置和闭合位置。轴112还可以完全包含在阀体104内，以使得轴112不会突出到阀体104外部(并且阀100是内部阀)。在该情况下，引入紧邻出口端口122的轴从动件(follower)可能是令人期望的。如果期望的话，断开安全机构132也可以采取其它形式。举例而言，断开安全机构132可以被形成为阀体104的逐渐变细的部分，由不同的、较弱的材料构成，或者使用具有凹口或槽的安装螺柱以提供主要故障位置来形成。还可以重新设置断开轴机构132的位置。举例而言，当阀100被设计为内部阀并且包括与出口端口122相邻的轴从动件时，断开轴机构132可以位于阀座150与轴从动件之间。

替代地或另外地，控制组件154的构造和/或致动可以与图1-图10中所示出的不同并且仍然执行预期的功能。在其它示例中，驱动元件158和/或阀构件162的形状和/或尺寸可以不同，以便例如改变阀100的溢流容量、改变必要的致动力和/或一个或多个偏置力，或者用于某种其它原因。在另一个示例中，阀构件162不需要包括泄放孔200，在该情况下，在响应于过程传输或控制系统中的问题时，阀100不会再具有任何类型的排放能力。在其它示例中，控制组件154还可以以不同的方式来致动。虽然结合图1-图10所描述的控制组件154是以旋转的方式在外部致动的，但是替代地，控制组件154可以以线性(例如，滑动)方式(例如如图13-图17中所示出的)在外部或在内部致动。

图13-图15描绘了根据本发明的原理而构造的低限制溢流阀400的另一个示例。类似于溢流阀100，溢流阀400通常被配置用于气体或液体应用中(例如，液化石油应用、液化天然气应用、液化氮应用)，但是将理解的是，替代地或另外地，阀400可以用于其它过程控制应用中。在使用中，溢流阀400提供溢流封闭容量保护，同时提供最小的流动限制，从而使在已知的溢流阀中经常发生的流动扰乱和空化最小化(如果不消除的话)。

如图13和图14中所示出的，溢流阀400包括：阀体404、阀盖408，其中阀盖408耦合(例如，可拆卸地耦合)到阀体404、以及滑动阀杆410和内部轴412，二者均经由阀盖408操作地耦合到阀体404。

如图13和图14中所示出的，阀体404包括限定入口端口418的入口连接部416、限定出口端口422的出口连接部420以及在出口端口418与出口端口422之间延伸的流体流动通道424。虽然本文未示出，但是当流动阀400用于气体应用中时，入口连接部416连接到罐(未示出)(例如，低温罐)，并且出口连接部420连接到溢流阀400下游的管道。当然，当阀400用于其它过程传输或控制应用中时，入口连接部416和/或出口连接部420可以视情况连接到那些过程传输或控制系统中的部件。入口连接部416和/或出口连接部420可以螺纹连接、凸缘连接或者焊接。当溢流阀400被连接时，溢流阀400有助于将流体(例如，气体、液体)经由流体流动通道424从布置在阀400上游的罐传输到布置在阀400下游的管道。

阀盖408(至少在该示例中)可拆卸地耦合到阀体404，以使得可以移除阀盖408，并且可以在流动阀400保持嵌入的同时，对布置在其中的阀400的内部部件进行修理或维护(并且在某些情况下进行替换)。在该示例中，阀盖408具有基部426以及从基部426向上延伸的圆柱体部428。基部426可拆卸地耦合到阀体404的顶部。圆柱体部428容置内部轴412，其中内部轴412沿着基本上垂直(例如，垂直)于流体流动通道424的轴线429设置，并且为滑动阀杆410提供支撑，其中滑动阀杆也沿着轴线429设置(即，阀杆410和轴412是同轴的)。滑动阀杆410突出到阀盖408的外部，并且更具体地说，突出到阀盖的圆柱体部428的外部。如此设置，阀杆410的突出端430(或者耦合到阀杆的某个其它部件)可以耦合到外部致动器(未示出)，例如气动致动器、手动致动器、机械致动器、或者电致动器，以使得可以控制滑动阀杆410。当滑动阀杆410被致动时，滑动阀杆410向上或向下移动，这转而使内部轴412以相同的方式向上或向下移动。

继续参考图13和图14，溢流阀400还包括断开安全机构432。类似于上文所描述的断开安全机构132，在该示例中，断开安全机构432采取阀体404中的在拉伸上局部地弱于阀体404的其余部分的区域的形式。具体而言，断开机构432采取通道436的形式，其中通道436在阀盖408和出口连接部420之间围绕阀体404周向地延伸。通道436集中拉伸应力，以使得在发生损坏下游管道的事故的情况下，阀体404在任何其它位置处发生故障之前在通道436的区域中发生故障，从而保护阀体404的内部部件的完整性并且将任何流体密封在阀体404内。可选地，可以将外部加固角板添加至阀体404以增加断开点(断开机构432的位置)上游的强度和稳健性。

如图14和图15中所示出的，溢流阀400还包括阀座450和控制组件454，其中控制组件454相对于阀座450可移动，以控制通过流体流动通道424的流体流动。虽然阀座450邻近于出口端口422一体地形成在阀体404内，但是替代地或另外地，阀座450可以可拆卸地耦合到阀体404(并且因此，当需要时可以移除和替换阀座450)。阀座450可以由金属、塑料(例如，弹性材料)或者其组合制成。阀座450可以相对于流体流动通道424和轴线429成某一角度来布置(如图14中所示出的)，或者可以沿着与轴线429基本上平行(例如，平行)(并且因此，与流体流动通道424基本上垂直)的轴线来布置。

控制组件454通常相对于阀座450可在打开位置和闭合位置之间移动，其中在打开位置，阀400是打开的并且允许通过流体流动通道424的流体流动，在闭合位置，阀400是闭合的并且不允许通过流体流动通道424的流体流动。在该示例中，控制组件454包括：滑动阀杆410；内部轴412；驱动元件458；阀构件462；第一偏置元件466，其中第一偏置元件466布置在阀盖408的圆柱体部428中并且操作地耦合到滑动阀杆410；以及第二偏置元件，其中第二偏置元件未示出但是布置在驱动元件458与阀构件462之间(并且以与上文所描述的第二偏置元件170相同的方式运行)。内部轴412耦合(例如，固定)到滑动阀杆410。驱动元件458转而经由第一联接件470和第二联接件472操作地耦合到内部轴412。当滑动阀杆410在外部被致动从而使滑动阀杆410移动时，内部轴412通过以相同方式移动来进行响应。这驱动第一联接件470和第二联接件472，这些联接件有助于驱动元件458和阀构件462的期望移动，如下文将更详细描述的。

如图14和图15中最佳示出的，在该示例中，驱动元件458具有基部474、臂部478和颈部482。臂部478从基部474向外延伸并且固定到并环绕杆484，其中杆484枢转地设置在形成于阀体404中的通道485中，以使得驱动元件458枢转地耦合到阀体404并且在阀体404内。杆484和通道485通常被布置为使得相对于阀体404的旋转运动和整体运动最小化，从而优化阀构件462与阀座450之间的密封接合。颈部482从基部474的中央部分向外延伸。虽然颈部与基部474一体地形成，但是颈部482可以替代地耦合到基部474(例如，经由紧固件)。

仍然参考图14和图15，在该示例中，阀构件462采取挡板486的形式，其中挡板486具有基部490和一对平行的臂部494(图14中仅其中一个臂部可见)。在该示例中，基部490具有基本上环形形状，尽管替代地可以使用矩形或其它形状。虽然图14和图15中难以看到，但是沿着基部490的外围限定或形成座通道498，以用于接收并密封地接合阀座450，以便关断通过阀400的流动(即，以便闭合阀400)。座表面498可以是金属、塑料(例如，由弹性材料制成)、或者其组合。阀构件462还包括限定或形成在基部490的一部分中的排放孔500。排放孔500被配置为有助于有限的排放，以有助于跨越阀400的压力均衡，如下文将描述的。在该示例中，排放孔500中央地位于基部490上并且由座表面498环绕，尽管在其它示例中，排放孔500可以布置在其它地方。臂部494从基部490向外延伸并且固定到并环绕杆484的不同部分，以使得阀构件462与驱动元件458一样枢转地耦合到阀体404并且在阀体404内。虽然图14和图15中未明确示出，但是驱动元件458的臂部478在阀构件462的臂部494之间(即，径向地向内)的位置处固定到杆484。

如图14中最佳示出的，在该示例中，第一偏置元件466采取线圈弹簧512的形式，其中线圈弹簧512布置在阀盖408的圆柱体部428内。更具体地说，线圈弹簧512布置在阀盖408的顶部513和座516之间，其中座516与阀杆410的与突出端430相对的端518相邻地布置。如此布置，第一偏置元件466被配置为使驱动元件458远离阀盖408的基部426并且朝着阀座450(即，向闭合位置(见图15))偏置。

虽然本文未明确示出，但是阀400的第二偏置元件在结构和功能上与上文所描述的第二偏置元件170相同。因此，阀400的第二偏置元件采取扭转弹簧的形式，该扭转弹簧具有第一端和与第一端相对的第二端，其中第一端耦合到驱动元件458的一部分，第二端围绕阀构件462的臂部494固定。如此布置，阀400的第二偏置元件被配置为使驱动元件458和阀构件462朝着彼此偏置。

特别参考图15，在该示例中，第一联接件470采取H形元件520的形式，其中H形元件520具有(例如，经由紧固件)固定到内部轴412的一部分521以及在枢轴连接部523处枢转地耦合到第二联接件472的另一部分522。当控制组件454处于打开位置时，并且对于滑动阀杆410的行进冲程的显著部分，联接元件520沿着轴线429可移动地设置。然而，当滑动阀杆410接近其行进冲程的端点，并且控制组件454靠近闭合位置时，枢轴连接部523沿着斜坡524引导并且由斜坡524支撑，其中斜坡524形成在阀体404内并且从阀体404向内延伸。如图14中所示出的，斜坡524限定相对于轴线429成角度的引导路径。引导路径可以相对于这些轴线以大约5度、大约10度、大约15度、或者某种其它角度来定向。不管怎样，由于斜坡524限定了稍微弯曲的引导路径，因此由斜坡524引导的枢轴连接部523被强制沿着该弯曲的引导路径行进。

第二联接件472通常被配置为将内部轴412的平移运动转换成驱动元件458的旋转移动。在该示例中，第二联接件472采取基本上圆柱体形状元件532的形式，其中元件532具有在枢轴连接部523处枢转地耦合到第一联接件470的一端536以及在枢轴连接部548处枢转地耦合到驱动元件458的颈部482的另一端544。如此布置，当阀400在打开位置和闭合位置之间移动时，联接元件532围绕枢轴连接部523、548枢转。

在如所描述地来构造阀400的情况下，阀400被配置为：提供溢流封闭功能，并且同时提供最小的流动限制。此外，溢流阀400被配置为：在发生损害阀400下游的管道的事故的情况下，保护阀密封区域的完整性并且将任何流体包含在阀400内。图14和图15还将用于描述溢流阀400可以在操作中如何实现这些功能。

图15示出了阀400在其初始的闭合位置，这类似于上文所描述的(并且在图7中示出的)阀100的闭合位置，并且这发生在当滑动阀杆410不由外部致动器来致动时(即，没有向滑动阀杆410施加外部致动)。在没有这种致动的情况下，控制组件454在闭合位置中定向，其中驱动元件458和阀构件462相对于流体流动通道424稍微成角度(但是基本上垂直)，阀构件462密封地接合阀座450，并且驱动元件458与阀构件462直接接触。驱动元件458不仅支撑阀构件462，而且还覆盖阀构件162的排放孔500，从而防止入口端口418和出口端口422之间的任何流体流动。控制组件454这样定向是因为，第一偏置元件466将驱动元件458朝着阀座450偏置，而阀400的第二偏置元件将驱动元件458和阀构件462朝着彼此偏置。在不存在外部致动力的情况下，由第一和第二偏置元件施加的偏置力将控制组件454保持在该闭合位置中。此外，闭合的控制组件454上游的任何流体流动将对驱动元件458的下侧施加净力，从而帮助将驱动元件458和阀构件462保持在闭合位置中。

如图15还示出的，当阀400处于闭合位置时，联接元件520相对于流体流动通道424和轴线429成某一角度来定向，其中该角度与斜坡524所限定的引导路径的角度相对应。联接元件520将外部致动器所施加的垂直致动力(并且经由阀杆410和轴412传递)转换成传递给联接元件532的水平轴向力。联接元件532(其基本上平行于流体流动通道424并且基本上垂直于轴线429)向阀构件462施加该水平力(即，在基本上平行于流体流动通道424的方向上施加力)，从而保持阀构件462与阀座450密封接合。不仅联接元件520帮助将垂直致动力转换或利用成使阀构件462保持闭合的轴向力，而且还由于弯曲的斜坡524以上文所描述的方式作用于枢轴连接部523，因此可以利用比原本需要的力更小的力来使控制组件454(特别是阀构件462)保持在闭合位置中。换句话说，由于弯曲的斜坡524，阀杆410和轴412不需要施加与常规所需要的力一样多的力来使阀构件462保持与阀座450密封接合。反过来，这可以允许使用比原本所需要的外部致动器更小的外部致动器。

然而，当外部致动器向滑动阀杆410施加超过第一偏置元件466所施加的偏置力的外部致动力时，阀杆410以使得阀400移动到有限的排放位置(其未示出，但是类似于上文所描述的(并且在图8中示出的)阀100的有限的排放位置)的方式来移动。更具体地说，阀杆410被向上驱动远离阀体404，这使得轴412也向上移动。外部致动力将向上驱动阀杆410，直到阀杆410达到其行进冲程的端点为止。至少初始地，驱动元件458将移动远离并且因此与阀构件462分隔开，直到出口端口422处的压力基本上等于入口端口418处的压力为止。发生该情况是因为，与阀座450上游的流体流动相关联的压力初始地超过与阀座450下游的流体流动相关联的压力；因此，流体流动会对阀构件462施加净力(向左)，从而保持阀构件462与阀座450密封接合。由于驱动元件458已被移动远离阀构件462，从而未覆盖排放孔500，流体将开始通过形成在阀构件462中的排放孔500流动(或者排放)到出口端口422。该排放将继续，直到压力均衡为止，由此实现了出口端口422处的压力基本上等于入口端口418。

当实现了压力均衡时，阀400内的流体流动将不再对阀构件462施加任何显著的力，从而使得阀400(具体地说，控制组件454)能够移动到图14中所示出的打开位置。更具体地说，压力均衡使得阀构件462能够在顺时针方向上朝着驱动元件458摆动或旋转并与驱动元件458接触。驱动元件458和阀构件462随后相对于流体流动通道424成某一角度来布置。如图14中所示出的，控制组件454(特别是阀构件462)基本上落座在流体流动通道424的外部，其中仅控制组件454的端部设置在流体流动通道424内。因此，控制组件454(特别是阀构件462)对流体流动通道424中流动的任何流体提供很少的限制。事实上，这允许阀400具有比用于已知的溢流内阀的流动系数C_v更大的流动系数C_v。举例而言，阀400可以具有大约250-350的流动系数C_v，而已知的溢流内阀通常具有大约100的流动系数C_v。如果期望的话，可以更改流体流动通道424的尺寸和/或形状，以增加或减少流动系数C_v。不管怎样，通过提供最小的流体流动限制，阀400基本上减小了(如果没有消除的话)气蚀的风险，其中气蚀可以作为流动扰乱的结果而发生。

当控制组件454处于图14中所示出的全开位置时，流体可以在流体流动通道424中从入口端口418向出口端口422自由地流动。然而，在通过入口端口418进入阀400的流体流动达到溢流状况的情况下，阀400(具体地说，控制组件454)移动到上文所讨论的有限的排放位置。如本领域所公知的，当流体流量达到或超过预定极限时发生溢流状况，通常由过程传输或控制系统中的压力损耗造成(例如，由于下游管道已破裂等等)。该预定极限可以例如对应于阀100被设计为进行处理的容量的百分比(例如，200％)。不管怎样，当已达到了该溢流状况时，来自通过入口端口418进入阀400的流体的拖曳力将超过第二偏置元件470所施加的偏置力，并且因此，该拖曳力将在逆时针方向上驱动阀构件462。该拖曳力驱动阀构件462远离驱动元件158(其保持在全开位置)并且朝着阀座450并与阀座450密封接合。由于驱动元件458保持在全开位置，因此阀构件462中的排放孔500被暴露，以使得有限量的流体可以流动(即，排放)通过排放孔500。

将意识到，由于在全开位置中，控制组件454基本上落座在流体流动通道424的外部，因此跨越阀构件462的压降显著低于已知的溢流内阀中所见到的压降。换句话说，阀400具有提供比已知的溢流内阀更高的溢流容量的能力。

在过程传输或控制系统破损被修复，从而减轻溢流状况的情况下，通过排放孔500的有限排放持续进行，直到已恢复了压力均衡为止。换句话说，控制组件454保持在排放位置，并且流体流动通过排放孔500，直到出口端口422处的压力基本上等于入口端口418处的压力。当已恢复了压力均衡时，第二偏置元件将阀构件462拉回到图14中所示出的位置，从而使阀400(具体地说，控制组件454)返回到全开位置。

在过程传输或控制系统不能被修复或者修复过程传输或控制系统是不合期望的情况下，可以通过释放外部致动(即，移除被施加到阀杆410的致动力)来容易地并安全地完全关断阀400。在没有任何外部致动的情况下，控制组件454返回到图15中所示出的闭合位置。更具体地说，驱动元件458朝着阀构件462移动并且与阀构件462接触，其中阀构件462已经与阀座450密封接合。驱动元件458的这种移动覆盖了排放孔500，从而消除通过阀400的有限排放并且完全闭合阀400。

图16-图19示出了操作地耦合到根据本发明的原理来构造的低限制溢流阀604的另一个示例的致动器组件600。溢流阀604基本上类似于图13-图15中所示出的溢流阀400，其中使用共同的附图标记来指代共同的部件。

如图16中所示出的，致动器组件600包括安装组件608，其用于以不增加阀604的垂直覆盖区的方式将致动器612安装到阀604。安装组件608包括安装套筒616和安装支架620。安装套筒616可拆卸地耦合到阀杆410(并且因此，还相对于阀体404可移动)。更具体地说，安装套筒616设置在阀盖408的圆柱体部428的基本部的上方，其中安装套筒616的上端621经由紧固件617固定到阀杆410的突出端430；如果期望的话，可以通过移除紧固件617将安装套筒616与阀杆410解耦合。不管怎样，当安装套筒616以所描述的方式耦合到阀杆410时，阀杆410和安装套筒616一起向上或向下移动，以使得套筒616的移动提升或降低阀杆410。同时，安装支架620(例如，经由紧固件)可拆卸地固定到阀盖408的基部426。当安装支架620固定到阀盖408时，安装支架620相对于阀体404固定，以使得安装套筒616相对于安装支架620可移动。

如图16中还示出的，安装组件608还包括一对臂部618A、618B，其中臂部618A、618B在垂直于套筒616的长度的方向上向外延伸。第一臂部618A耦合到安装支架620并且从安装支架620向外延伸，而第二臂部618B耦合到安装套筒616的靠近上端621的部分并且从该部分向外延伸。因此将意识到，至少在该示例中，第二臂部618B相对于安装支架620(以及阀体404)可移动，而第一臂部618A相对于安装支架620(以及阀体404)不可移动。

致动器612是具有圆柱体主体622以及一对管状端部624的可调节减震器。虽然图16中未示出，但是圆柱体主体622具有适于接收压力源的入口，以使得圆柱体主体622可以被加压以打开阀600。圆柱体主体622包括第一主体部623A和第二主体部623B，其中第二主体部623B可伸缩地接合在第一主体部623A中。第一主体部623A耦合到管状端部624中的一个端部(例如，与其一体地形成)，并且第二主体部623B耦合到管状端部624中的另一个端部(例如，与其一体地形成)。如图16中所示出的，管状端部624中的每个端部限定开口，所述开口的尺寸被配置为：当致动器612经由安装组件608安装到阀604时，接收臂部618A、618B中的相应一个臂部。第一主体部623A的管状端部624的开口接收臂部618A，并且第二主体部623B的管状端部624的开口接收臂部618B。凭借该布置，响应于经由入口对圆柱体主体622的加压，第二主体部623B可以相对于第一主体部623A移动，以增大或减小圆柱体主体622的内部区域。

虽然上文将溢流阀604描述为基本上类似于溢流阀400，但是流动阀604在两个主要方面与流动阀400不同。第一，阀604包括与阀400不同的有助于有限排放的单元。不同于阀400(其包括选择性可打开的排放孔500)，阀604包括排放机构650，其中排放机构650包括排放孔654和止回阀或排放阀658，如图17和图18中所示出的。排放孔654限定或形成在阀的阀构件462的基部490的内部部分中，而排放阀658布置在与排放孔654相邻(例如，与其对准)的位置处的驱动元件458的基部474的内部部分中。当较高的压力流体被俘获在密封的阀座450的下游时，排放机构650通过经过排放阀658排放流体，来有助于背压释放。举例而言，当被俘获在阀座450的下游的流体变成较高压力的蒸汽时，排放机构650可以有助于排放。排放机构是有利的，这是因为其减小了(如果没有消除的话)对安装在流动阀604的下游的额外泄放阀的需求(例如，当被俘获的下游流体变成较高压力的蒸汽时)。第二，流动阀604包括一个或多个仪表端口(gauge port)662，其中仪表端口662允许端用户监测跨越阀604的压降，例如以便确定堵塞。图17和图18中所示出的流动阀604包括一对仪表端口662，其中一个仪表端口与入口418相邻地设置，并且一个仪表端口与出口422相邻地设置。然而，在其它示例中，流动阀604可以仅包括一个这种仪表端口。无论如何，当仪表端口662不用于监测压力时，可以塞住仪表端口662。

尽管有这些不同，但是阀604可以以类似于阀400的方式来操作。图16和图17示出了阀604处于闭合位置，其基本上类似于阀400的闭合位置。然而，这里，当期望将阀604从该闭合位置移动到图18中所示出的打开位置(其基本上类似于阀400的打开位置)时，可以对致动器612加压(例如，经由主体622的入口)。对致动器612的加压使得第二主体部623B相对于第一主体部623A向上移动(至少在图16中)，从而扩展致动器主体622，这提升安装套筒616(其耦合到第二主体部623B)，并且转而提升阀杆410(其耦合到套筒616)。以此方式对阀杆410的致动使驱动元件458和阀构件462从图17中所示出的闭合位置移动到图18中所示出的打开位置。相反，通过对致动器612减压，阀604可以从打开位置移动回到闭合位置。对致动器612的减压使得第二主体部623B相对于第一主体部623A向下移动(至少在该示例中)，从而使致动器主体622收缩回到图16中所示出的位置，这降低安装套筒616(其耦合到第二主体部623B)，并且转而降低阀杆410。以此方式对阀杆410的致动使驱动元件458和阀构件462从图18中所示出的打开位置移动回到图17中所示出的闭合位置。图19示出了当阀400在闭合和打开位置二者中时控制组件454的部件。

还将意识到，阀400和/或阀604可以不同并且仍然执行预期的功能。阀体404、阀盖408、阀杆410、轴412、和/或断开轴机构432可以与所示出的不同并且仍然执行预期的功能。更具体地说，阀体404的形状、尺寸和/或样式可以不同。在一个示例中，例如当期望在具有不同尺寸的罐和/或管道的不同环境中使用溢流阀400时，入口连接部416和/或出口连接部420的形状和/或尺寸可以不同。在一些示例中，轴412可以以不同的方式来布置，例如，沿着不同的轴线定向或者位于相对于流动路径不同的位置(例如，进一步远离出口端口422)。替代地或另外地，控制组件454的构造和/或致动可以与所示出的不同并且仍然执行预期的功能。在其它示例中，驱动元件458和/或阀构件462的形状和/或尺寸可以不同，以便例如改变阀的溢流容量，改变必要的致动力和/或偏置力，或者出于某种其它原因。在其它示例中，驱动元件458和阀构件462可以以不同的方式操作地耦合到阀杆410和轴412。例如，如图20中所示出的，可以采用具有滑动连接部674的2杆机构670而不是联接元件472。当然，引导滑动连接部的插槽的形状可以不同(例如，可以调节角度)，以改变行程与力的对应关系以及行程与开口的对应关系。

虽然未详细描述，但是图21、图22和图23中每一个分别示出了根据本发明的一个或多个方面构造的替代的溢流阀700、800和900。溢流阀700、800和900以类似于上文所描述的溢流阀100、400和604的方式来操作。

最后将意识到，本文所描述的溢流阀中的任何溢流阀可以包括本文所描述的部件和/或本文未明确示出的多个其它部件的各种组合。举例而言，所描述的溢流阀中的任何溢流阀的阀体可以包括仪表端口，该仪表端口允许端用户执行泄露测试。举另一个示例，所描述的溢流阀中的任何溢流阀可以包括安装在入口端口和/或出口端口处的流动过滤器，以便减小过程传输或控制系统中的固体杂质的量。此外，可以在驱动元件158和阀构件162周围引入一个或多个不同的构件，以使得利用“压力平衡”构件来完成打开动作。在一个示例中，压力平衡构件可以采取活塞的形式，其中活塞可滑动地抵靠阀构件162而设置并且初始地仅暴露于入口压力，但是一旦活塞滑动通过阀构件162(见图16)，活塞就允许流动。在另一个示例中，压力平衡构件可以采取蝶型元件的形式，其中蝶型元件一旦枢转就允许流动。在另一个示例中，压力平衡构件可以采取平坦元件的形式，其中平坦元件在阀构件162上滑动。不管怎样，通过使用一个或多个不同的压力平衡构件，这消除了对初始压力均衡的需求，这是因为打开阀构件几乎紧接在打开压力平衡构件之后就处于静态平衡。

基于前述描述，应当意识到，本文所描述的阀提供了安全和有效的溢流封闭功能，但是在最小流动限制的情况下完成该功能，从而使流动扰乱和气蚀最小化(如果没有消除的话)，其中流动扰乱和气蚀是由已知的溢流阀引起的问题，特别是当已知的溢流阀安装在泵供应线路中时。本文所描述的阀还具有断开安全特征，该特征在发生损坏下游管道的事故的情况下有助于关断，这用于保护阀密封区域的完整性并且将流体密封地包含在阀内以及阀的上游。