用于调节生产工艺设备的工艺流体流动的调节阀的制作方法

文档序号:11047076阅读:468来源:国知局
用于调节生产工艺设备的工艺流体流动的调节阀的制造方法与工艺

本实用新型总体上涉及用于调节生产工艺设备的工艺流体流动的调节阀,尤其是工艺生产设备如酿酒厂、石化设备、核设备、具有防爆覆盖层的生产工艺设备等的调节阀。



背景技术:

根据前言类型的调节阀用于调节生产工艺设备的工艺流体流动。在此,调节阀可以配属有气动式位置调节器,其借助辅助气压动力控制使调节阀进入期望调节位置的气动驱动装置。

该调节阀具有阀壳体,阀壳体具有进口、出口和沿纵轴线延伸于两者之间的通道,工艺流体应流过该通道。阀芯件如阀锥可移动地安装在阀壳体内以便根据位置调节器的调节扩大、缩小或关闭所述通道。在阀壳体内单独安装有阀部件,在此该阀部件可以是实际的阀座或阀盒,阀芯件在通道关闭时抵靠在阀座上,阀盒确定流过所述通道的规定流通量。因为为了避免在阀部件和阀壳体之间的泄漏而已知的是在阀壳体和阀部件之间设置安装有密封的环槽形密封件容纳部。密封件容纳部由阀部件和阀壳体界定。

这样的调节阀例如由EP1800040B1公开并且包括由具有第一热胀系数的材料构成的阀壳体,在阀壳体上安装有由具有不同的第二热胀系数的材料构成的阀部件。恰好在有温差时的不同膨胀行为情况下足够好的密封是重要的,其也可以补偿待密封构件之间的相对运动。为了补偿阀壳体和阀部件的相对运动,密封件容纳部还配设有保持机构,其将密封圈在密封件容纳部内保持在轴向固定的位置上。该保持机构可以根据各种实施方式或是由附加定位圈如卡圈构成,或是由阀壳体内或阀部件内的掏空槽构成。在另一个实施方式中,附加设有待拧紧的定位环件,其给密封件提供轴向止挡。EP1800040B1的所有变型实施方式的共同点是在两个轴向上都起效的密封件容纳部界定或密封保持定位通过阀壳体或阀部件来实现。这虽然在密封体的密封无损安装中带来了优点,但在此结构中需要更高的构造成本,尤其为了实现密封的保持定位功能。



技术实现要素:

本实用新型的任务是克服现有技术的缺陷,尤其提供一种用于调节生产工艺设备的调节阀,其使得密封件容纳部在结构上变得简单,尤其不需要用于密封件的自身保持机构。

对此,规定一种用于调节生产工艺设备的工艺流体流动的调节阀,其尤其通过气动式位置调节器被操作,气动式位置调节器例如在理论值/实际值分析后将气动调节信号发送给应操作该调节阀的气动驱动装置。工艺流体通常对环境和人类非常危险,因而一个主要任务就是如此设计该调节阀,使得侵蚀性介质即便在不同的工作负荷(如大温度范围)情况下也不会流出。该调节阀包括:阀壳体,该阀壳体具有进口、出口和沿纵轴线在所述进口和所述出口之间延伸的通道;待安装到所述阀壳体上的阀部件,如阀座和/或阀盒;环槽形的密封件容纳部,该密封件容纳部由所述阀部件和所述阀壳体界定;以及安装到所述密封件容纳部中的密封件;所述阀部件和所述阀壳体分别形成沿径向突出的用于形成所述环槽形的所述密封件容纳部的台阶部,其中这两个台阶部均在轴向上界定所述密封件容纳部。

调节阀是生产工艺设备的工艺流体管路的一部分并且包括阀壳体,阀壳体具有供工艺流体流进入阀壳体的进口并具有出口。通道沿阀壳体纵轴线在进口和出口之间延伸,阀芯件可以通过调节来相应扩大和缩小通道横截面。阀芯件可以与固定在阀壳体上的阀部件合作,该阀部件例如能以阀座形式构成或由阀盒构成。阀盒可以包含阀座。

阀部件是相对于阀壳体单独制造的构件并且将安装在阀壳体上。为了避免在阀部件和阀壳体之间的工艺流体流出而设有环槽形的密封件容纳部,其尤其在结构上只由所述阀部件和阀壳体界定。密封件被安装在密封件容纳部中以避免泄漏。根据本实用新型,该阀部件和阀壳体部分别形成一个径向凸出的台阶部以构成环槽形的密封件容纳部,在此,两个台阶部分别在轴向上界定该密封件容纳部。可行的是该密封件容纳部由四个侧壁界定,其中这四个侧壁一半由阀部件构成且一半由阀壳体构成(2:2)。根据本实用新型,在阀部件和阀壳体之间没有用于形成密封件容纳部的主要构件。所述阀部件和阀壳体两者分别形成一个环绕的密封线并且在轴向上且也优选在径向上界定出密封空间,在密封空间中实现相应的密封线。除了简单安装外,还明显降低了加工成本,在此,不需要用于密封件(就像总是也能设计成那样)的附加保持机构。事实还表明,即便在温度波动大时也良好保持了密封功能,这是因为所述密封件在密封件容纳部内提供了调节运动区,该调节运动区尤其可以在造成(因温差而出现在阀壳体和阀部件之间)的运动显著时被所述密封件利用。该密封件可以是例如由弹性体材料构成的单独密封圈,或者由硬弹性材料如金属构成,或者由弹性体材料与偏置件所构成的结构组合体构成,该偏置件朝向密封面产生偏置力,该偏置力在密封弹性材料所安置的接触区中作用。

在本实用新型的一个优选实施方式中,该密封件容纳部在径向上由所述阀部件和阀壳体的各自环绕的尤其呈筒形的界定壁部来界定。此时,所述界定壁部可以尤其在所述台阶部和无台阶的轴向端之间以理想的筒形形成,就是说没有尤其用于固定密封件的凹陷部。所述界定壁部优选关于纵轴线相互同心布置,在此,同心的界定壁部的径向距离确定了该环槽形的密封件容纳空间的径向宽度。该密封件容纳部的尤其在周向上不变的横截面可以通过相互成矩形的且由所述台阶部和界定壁部限定的侧壁来确定。在此,相互垂直的一对侧壁形成由所述阀部件对密封件容纳部的界定,另一对侧壁由该阀壳体构成。

在本实用新型的一个改进方案中,该密封件容纳部在轴向上只通过所述阀部件和阀壳体的台阶部的相对的径向侧面来界定。尤其是该密封件容纳部在径向上只通过轴向延伸的界定壁部来界定。

在本实用新型的一个改进方案中,为了将阀部件安装在阀壳体上,所述阀部件关于阀壳体可以轴向伸缩套合。阀部件和阀壳体的这种伸缩套合也可以在与各自台阶部对置的自由端被构造成没有相应的径向取向的台阶部范围内是可行的。阀部件相对于阀壳体的可伸缩移动性例如可以通过结构止挡来如此限定,即形成该密封件容纳部的预定的轴向距离。

在本实用新型的一个改进方案中,所述阀部件和阀壳体的各自台阶部分别由具有所述阀部件/阀壳体的各自其它相邻的组成部分的一块材料制造。所述组成部分例如也可以构成各自的界定壁部。在本实用新型的一个特殊实施方式中,用于阀壳体的材料的热胀系数不同于用于阀部件的材料的热胀系数。显然,也可以考虑将相同类型的材料用于所述阀壳体和阀部件。在一个替代实施方式中,这些台阶部也能以单独盘形件或其它构型构件的形式实现,其被单独地例如通过螺钉安装在所述阀部件和/或阀壳体上。所述台阶部和阀部件或阀壳体形成一个传力结构单元。

在本实用新型的一个优选实施方式中,该密封件容纳部在轴向上如此设定尺寸且所述密封就密封件容纳部的尺寸设定而言被如此调整适配,即,在密封件安装在密封件容纳部中结束后,所述密封件且尤其是其弹性的可变形的密封体布置成距两个台阶部都有一段优选同样大小的轴向距离。在所述密封件和轴向距离之间优选有环绕的气隙。显然,该轴向距离在调节阀的某种运行状态下因为所述密封件的运动或膨胀而被消除并且可能随之出现在密封与各自台阶部之间的接触。但在正常的运行状态下或紧接在安装之后如此布置所述密封,即,不存在与台阶部的接触,以便给所述密封件提供在两个轴向上的活动自由度。

另外,替代地或补充地可以如此设定所述密封件容纳部和密封件的尺寸,即,所述密封件且尤其是可弹性变形的密封体能在彼此相反的两个轴向上(从安装位置起)在密封槽内扩张和/或运动,以便尤其轴向接触到所述阀壳体和阀部件的沿纵轴向界定该密封件容纳部的且沿径向延伸的台阶部。还显然的是,在调节阀的极端运行状况下,尤其当存在强烈的膨胀作用时,完全可能随之出现在台阶部和密封件之间的轴向接触。任何情况下,在安装结束后都应有密封件能轴向膨胀的可能性,以便能补偿例如在阀壳体和阀部件之间的由热引起的相对运动。

此时要注意,由所述阀部件和阀壳体构成的密封件容纳部被设计成没有任何保持机构,除非是指界定壁部和台阶部。

在所述密封件安装结束后,所述密封件优选完全环绕密封接触所述密封壁的轴向延伸的界定壁部。即使在可能由阀壳体和阀部件的不同热胀系数促成所述密封轴向运动和/或扩张时,也保持所述界定壁部和密封件之间的密封接触。

在所述密封件和台阶部之间的两个轴向距离之和优选应该大于在预定的尤其是最大的操作温差情况下的所述阀部件和阀壳体的轴向热膨胀,在此,所述阀部件的和阀壳体的热胀系数是不同的且是预知的。在本实用新型的一个可能实施方式中,紧接在安装之后的在所述密封件和相应台阶部之间的轴向距离可以大于0.5mm或1mm和/或小于5mm或3mm。

该轴向距离优选被设计成如此补偿因温度波动而引发的阀部件或阀壳体的运动,即,在操作中出现的温度范围内避免所述密封件与台阶部建立接触。

在本实用新型的一个改进方案中,在阀部件安装在阀壳体上的状态下,径向延伸的环槽形的密封件容纳部和所述阀部件和阀壳体的径向分界的界定壁部呈筒形且相互同心布置,其中,尤其是筒形的壁面没有凹空部,因而可以沿着各自界定壁部移动所述密封件。

在本实用新型的一个改进方案中,该密封件容纳部的尤其配属于阀部件的内界定壁部一方面在径向朝外突出的台阶部处结束,另一方面在构成内界定壁部的构件(如阀部件或阀壳体)的轴向一端以径向朝内突出的阶梯结束。通过这种方式保证了该密封件能顺利地沿内界定壁部被推移向密封件容纳部或密封位置。

替代地或补充地,该密封件容纳部的尤其配属于该阀壳体的外界定壁部一方面可以在径向朝内突出的台阶部处结束,另一方面在构成外界定壁部的构件(如阀壳体或阀部件)的轴向一端以径向朝外突出的阶梯结束,从而所述密封件可以尤其基本上没有径向距离地在径向端被安装在该密封件容纳部中。

在本实用新型的一个改进方案中,与该密封件容纳部相接和/或相邻地分别形成阀部件和阀壳体的安装部,该安装部例如由螺纹实现。

该安装部用于将该阀部件固定安装在该阀壳体上。

在本实用新型的一个改进方案中,所述密封件具有呈密封圈形式的密封体,其在周向上完全环绕。该密封圈可以由弹性体材料如PTFE和/或由金属如钢、铝等构成。该密封圈可以具有基本呈O形、C形、U形或V形的横截面。

另外,该密封件可以具有由刚性材料如塑料、金属等构成的扩张弹簧。该扩张弹簧应该将尤其由弹性体材料构成的密封体弹性偏置至该密封件容纳部的界定壁部以形成所期望的环绕的密封线或密封面。在此,例如扩张弹簧可以具有基本呈O形、C形、U形或V形的横截面。

附图说明

其它的优点、性能和特征通过以下结合附图对本实用新型的优选实施方式的描述来说明,其中:

图1示出本实用新型的调节阀的第一实施方式的横剖视图;

图2示出本实用新型的调节阀的第二实施方式;以及

图3示出设置在阀壳体和阀部件之间的密封件的横剖视图。

附图标记列表

1 调节阀;

3 阀壳体部;

5 阀座;

11 开孔;

13 阀盒;

15 螺纹连接;

17,23 台阶部;

21 外界定壁部;

25 内界定壁部;

27 密封件容纳部;

31 密封件;

35 密封体;

37 尖齿;

41 扩张弹簧;

43,45 自由端;

51 部分;

a 轴向距离;

A 轴向;

R 径向。

具体实施方式

在图1中示出了具有主要部件的本实用新型调节阀的第一实施方式,在此,为了简化视图起见而没有详细示出整个阀壳体,也没有详细示出调节阀的阀芯件。但它们在进一步描述中至少被共同考虑进来。

在图1中,调节阀总体带有附图标记1。调节阀1作为主要组成特征部包括阀壳体部3和阀盒13,阀座5借助螺纹连接15安装在阀盒上。阀座5通过相应的开孔11被安装到阀壳体部3中。

未详细示出的阀芯件活动地安装在阀盒13内,以扩张、缩小且尤其是完全关闭调节阀的通道(未详细示出)。

阀壳体部3相对于阀座5在径向外部包围地布置且包括径向朝内的台阶部17,该台阶部就相对于调节阀1外侧的阀壳体壁厚而言地设置。与台阶部17相接地设有沿轴向A延伸的呈筒形的界定壁部21。台阶部17的朝向内侧的表面也呈理想筒形。

阀座5相对于界定壁部21被伸缩地推入阀壳体部3的开孔11中并且构成径向朝外的台阶部23,该台阶部从沿轴向A延伸的内界定壁部25起径向向外突出。

阀座5的台阶部23以及阀壳体部3的台阶部17在轴向A上界定了横截面呈矩形的密封件容纳部27,密封件31设置在密封件容纳部中以使工艺流体不会沿缝隙33和界定壁部21、25流出。如图3详细所示的密封件31包括横截面呈叉形的密封体35,其具有两个环绕的尖齿37,所述尖齿借助径向扩张弹簧41被压靠到界定壁部25、21上。密封体35由弹性体材料如PTFE构成,而扩张机构由金属圈构成。为此可以设置以下金属圈,即,其横截面呈O形、C形、U形或者V形。

如图1所示,密封件容纳部27在结构上在轴向A上既由阀座5界定,也由阀壳体部3界定(因为台阶部17、23)。在径向上,密封件容纳部27通过筒形的外界定壁部21和内界定壁部25来界定。

另外,如图1所示,密封件31如此居中安置在密封件容纳部27内,即,形成距台阶部23或17的侧面的轴向距离a。轴向距离a优选是一样大小并且允许密封件31可对于阀座和/或阀壳体部3运动。两个轴向距离之和应该大于阀座5和阀壳体部3的热膨胀差(在热胀系数不同的情况下)。轴向距离a例如可以至少为0.5mm或1mm,视调节阀1的直径怎样形成而定。轴向距离a可以被设计成根据调节阀1的直径而不超过5mm或3mm。

因为阀座5以及阀壳体部3可能具有不同的热胀系数,因此可以实现这两个构件之间的轴向相对运动,这种相对运动因密封件31在密封件容纳部中无止挡的轴向布置而容易被平衡掉。在这里,可以通过阀座的轴向自由端或阀壳体部3的轴向自由端45实现密封31的简单安装。不需要扩展该密封件31以越过轴向端。

密封件31优选能关于两个界定壁部25、21中的一者是尺寸不足或超尺寸设计的,以提供将环绕密封面的弹性扩张件41径向偏置到界定壁部21、25上的作用。

如上所示,阀盒13借助螺纹结构被安装在阀座5的突入调节阀壳体内的部分51上,在此,阀座5的部分51具有内螺纹,而阀盒在对应部分上具有外螺纹。

根据图2的实施方式与根据图1的实施方式的区别仅在于阀盒13在阀座5上的拧紧,做法是,阀座5的部分51具有外螺纹,而阀盒13在相应部分上具有内螺纹,因而,对于相同的或同样的零部件采用了与图1中的相同的附图标记,以简化附图说明的易读性。

在以上说明、附图和权利要求书中公开的特征不仅单独地而且就任何组合形式而言对于以各不同的实施方式实现本实用新型来说都可能是有意义的。

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