阀和阀组件的制作方法

概括地说，本公开内容涉及油气环境中的安全设备，更具体而言，涉及使在其中行进的流体的湍流最小化的热力阀。

背景技术：

在上游油气供应应用中，油储存在各种储存罐中。在油从罐输送到上游应用期间，可能产生可燃气体，其由气体火炬或火炬烟囱燃烧。有时，朝向火炬流动的蒸汽速度可能足够低，从而允许火焰从火炬沿相反方向行进进入管道中。如果允许火焰到达储存罐，则可能会发生潜在的灾难性故障。

此外，可能发生破坏性爆炸，其中火焰以类似于冲击波的方式快速地沿流动路径传播。这些爆炸时常由湍流产生的几何形状(例如弯曲、急转弯、和对流动路径的其它中断)引起。

为了减轻该风险，可以实施火焰或爆燃抑制器并将其设置在储存罐与气体火炬之间。在火焰朝储存罐传播的情况下，这些火焰抑制器阻止火焰进一步前进到储存罐。然而，这些火焰抑制器具有有限的使用寿命并且在长时间暴露于火焰时其性能可能会受损。此外，由于爆炸所造成的火焰的快速传播，这些火焰抑制器可能不适合遏制或限制这些火焰。

热力阀可以被实施为通过限制火焰生成流体的供应来限制气体朝向储存罐反向传播。然而，常规的热力阀可能具有有助于沿着流动路径生成湍流的结构，这转而可能导致爆炸。

技术实现要素：

鉴于常规的热力阀可能具有有助于沿着流动路径生成湍流的结构，这转而可能导致爆炸的问题，本实用新型提供了阀和阀组件。

一种阀，包括：阀体，所述阀体形成通道，所述通道限定经由所述阀体的廊道从所述阀体的入口端口延伸到所述阀体的出口端口的流体流动路径，所述阀体的廊道设置在所述入口端口与所述出口端口之间，所述阀体进一步限定设置成与所述廊道连通的开口，其中，所述流体流动路径适于允许流体在第一方向上和在与所述第一方向相反的第二方向上流动通过所述阀体；阀组件，所述阀组件适于至少部分地设置成穿过所述开口并位于所述阀体的所述廊道中，其中，所述阀组件的阀盘在与所述阀体的阀座间隔开的第一位置和与所述阀座接触的第二位置之间移动；以及可熔元件，所述可熔元件具有中心纵向轴线，并且适于耦接到所述阀组件并且至少部分地由所述阀组件支撑，以将所述阀组件保持在所述第一位置；其中，所述可熔元件适于当所述可熔元件与在所述第二方向上横穿所述流体流动路径的流体接触时失效，以允许所述阀组件的所述阀盘移动到所述第二位置。

在一个示例中，所述阀组件进一步包括阀杆，所述阀杆耦接到所述阀盘，所述阀杆包括第一伸缩部件，所述第一伸缩部件具有中心纵向轴线并形成穿过其圆柱形表面的至少一个开口，所述阀组件进一步包括第二伸缩部件，所述第二伸缩部件具有与所述第一伸缩部件的中心纵向轴线对准的中心纵向轴线，并形成穿过其圆柱形表面的至少一个开口；其中，所述可熔元件设置成穿过所述第一伸缩部件的所述至少一个开口以及所述第二伸缩部件的所述至少一个开口，以将所述阀组件保持在所述第一位置。

在一个示例中，当将所述阀组件保持在所述第一位置时，所述可熔元件包括从所述阀组件突出的至少一个暴露端。

在一个示例中，所述阀组件包括：阀盖，所述阀盖至少部分地覆盖所述阀体的所述开口；所述阀杆耦接到所述阀盖；所述阀盘耦接到所述阀杆；以及阀弹簧，所述阀弹簧至少部分地设置在所述阀盖与所述阀盘之间，所述阀弹簧对所述阀杆、所述可熔元件和所述阀盘中的至少一个施加力以使所述阀盘朝向所述第二位置推进；其中，在所述可熔元件失效时，所述阀弹簧使得所述阀盘接触所述阀座。

在一个示例中，所述可熔元件适于当所述可熔元件与在所述第二方向上横穿所述流体流动路径的所述流体接触时熔化。

在一个示例中，所述可熔元件由具有在约115华氏度至800华氏度之间的熔点的材料制成。

在一个示例中，所述阀组件可移除地设置在所述阀体中。

在一个示例中，所述可熔元件包括大体上圆柱形的构件。

在一个示例中，所述阀组件的所述第一位置允许流体沿着所述流体流动路径自由移动。

在一个示例中，所述阀组件的所述第二位置限制流体沿着所述流体流动路径移动。

在一个示例中，当所述阀组件处于所述第一位置时，所述流体流动路径的大部分彻底没有物理障碍物。

一种阀组件，包括：阀盖，所述阀盖适于至少部分地覆盖阀体的开口；阀杆，所述阀杆耦接到所述阀盖；阀盘，所述阀盘耦接到所述阀杆并与所述阀盖相对，所述阀杆和所述阀盘在第一位置与第二位置之间可移动，在所述第一位置中，所述阀盘与所述阀盖间隔开第一距离，在所述第二位置中，所述阀盘与所述阀盖间隔开第二距离，所述第二距离大于所述第一距离；可熔元件，所述可熔元件具有中心纵向轴线，所述可熔元件适于耦接到所述阀杆并且至少部分地由所述阀杆支撑，以将所述阀杆和所述阀盘保持在所述第一位置；阀弹簧，所述阀弹簧至少部分地设置在所述阀盖与所述阀盘之间，所述阀弹簧对所述阀杆、所述可熔元件和所述阀盘中的至少一个施加力，以使所述阀杆和所述阀盘推进到所述第二位置；以及其中，在所述可熔元件失效时，所述阀弹簧适于使得所述阀杆和所述阀盘移动到所述第二位置。

在一个示例中，所述阀杆包括第一伸缩部件，所述第一伸缩组件具有中心纵向轴线并在其圆柱形表面上形成至少一个开口，所述阀杆进一步包括第二伸缩部件，所述第二伸缩部件具有与所述第一伸缩部件的中心纵向轴线对准的中心纵向轴线，并在其圆柱形表面上形成至少一个开口，其中，当所述阀杆与所述阀盘占据所述第一位置时，所述第一伸缩部件的所述至少一个开口与所述第二伸缩部件的所述至少一个开口同心，以使得所述可熔元件适于插入穿过所述第一伸缩部件的所述至少一个开口以及所述第二伸缩部件的所述至少一个开口，以将所述阀杆和所述阀盘保持在所述第一位置。

在一个示例中，当所述可熔元件至少部分地由所述阀杆支撑时，所述可熔元件的中心纵向轴线适于实质上垂直于所述第一伸缩部件和所述第二伸缩部件的中心纵向轴线。

在一个示例中，所述可熔元件由具有约115华氏度和800华氏度之间的熔点温度的材料制成。

在一个示例中，所述可熔元件适于经由通过由所述阀弹簧对所述阀杆施加力而产生的剪切力来至少部分地由所述阀杆支撑。

在一个示例中，当将所述阀组件保持在所述第一位置时，所述可熔元件适于具有至少一个从所述阀杆突出的暴露端。

一种阀，包括：阀体，所述阀体形成通道，所述通道限定经由所述阀体的廊道从所述阀体的入口端口延伸到所述阀体的出口端口的流体流动路径，所述阀体的廊道设置在所述入口端口与所述出口端口之间，其中，所述流体流动路径适于允许流体在第一方向上和在与所述第一方向相反的第二方向上流动，所述阀体进一步限定与所述廊道连通的开口；阀座，所述阀座至少部分地由所述阀体形成，所述阀座设置在沿着在所述入口端口与所述出口端口之间的所述流体流动路径的一位置处；以及阀组件，所述阀组件至少部分地设置在所述阀体的所述廊道中，所述阀组件包括：阀盖，所述阀盖至少部分地覆盖所述阀体的所述开口；阀杆，所述阀杆耦接到所述阀盖，所述阀杆包括中心纵向轴线和开口，所述开口沿着横向于所述中心纵向轴线的轴线延伸穿过所述阀杆；阀盘，所述阀盘耦接到所述阀杆，并在与所述阀座隔开的第一位置和与所述阀座接触的第二位置之间可移动；可熔元件，所述可熔元件具有中心纵向轴线，所述可熔元件适于耦接到所述阀杆并至少部分地由所述阀杆支撑以将所述阀组件保持在第一位置；以及阀弹簧，所述阀弹簧至少部分地设置在所述阀盖与所述阀盘之间，所述阀弹簧对所述阀杆、所述可熔元件和所述阀盘中的至少一个施加力，以使所述阀盘朝向所述阀座推进；其中，在所述可熔元件与在所述第二方向上横穿所述流体流动路径的流体接触下失效时，所述阀弹簧使得所述阀盘移动到所述第二位置并接触所述阀座以限制流体在所述第一方向和所述第二方向上流动。

在一个示例中，所述可熔元件由具有约115华氏度和800华氏度之间的熔点温度的材料制成。

在一个示例中，所述可熔元件适于经由由所述阀弹簧施加的剪切力来至少部分地由所述阀杆支撑。

根据本实用新型，实质上从流体流动路径移除阀组件和其它部件，从而产生更平滑的流动，这转而减少了湍流和爆炸事件的发生。另外，因为阀组件的部分可以是被插入到阀体的开口中的一体设计，所以如果可熔元件和/或其它部件由于爆燃事件而损坏超出修复范围，则可以容易地进行更换。

附图说明

通过提供在如下详细描述中描述的销释放热力阀，至少部分满足上述需求，特别是当结合附图进行研究时，其中：

图1包括根据本实用新型的各种实施例的示例性的销释放热力阀的示意性正剖视图；

图2包括根据本实用新型的各种实施例的处于激活位置的图1的示例性的销释放热力阀的示意性正剖视图；

图3包括根据本实用新型的各种实施例的示例性形式的销释放热力阀的的示意性正视剖视图；

本领域技术人员将意识到附图中的元件是为简化和清楚而示出的并不一定按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸和/或相对位置可以相对于其它元件放大以帮助提高对本实用新型的各种实施例的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必要的普通但熟知的元件，以便促进较少阻碍地对这些各种实施例的查看。还将意识到，可以以特定的发生顺序描述或描绘某些动作和/或步骤，而本领域技术人员将理解，关于顺序的这种特殊性实际上不是必需的。还将理解的是，本文中所使用的术语和表达具有常规技术含义，这与上文阐述的本领域技术人员所用的此类术语和表达一致，除非其中不同的特定含义在本文中已另有阐明。

具体实施方式

现在参考附图，提供了用于油气罐的阀100。阀100包括阀体108、阀组件110和可熔元件130或销。阀体108形成阀盖开口103并进一步形成通道104，通道104限定经由廊道105从阀体108的入口端口101延伸到阀体108的出口端口102的流体流动路径。流体可以沿着通道104在第一方向106(例如，从入口端口101到出口端口102)上或在第二方向107(例如，从出口端口102到入口端口101)上流动。阀100还形成位于廊道105 中的阀座114。

一般而言，阀100适于设置在储存罐和火焰抑制器(未示出)以及供使用和/或处理的上游部件(未示出)之间。阀体108可以由任何数量的金属材料制成，并且使用任何数量的方法(例如挤压、锻造等等)形成。其它示例是可能的。应当理解，为了简洁起见，阀100可以包括本文中未描述的任何数量的附加部件。

应当理解，术语“流体”及如本文所描述的，意指可以在油气应用中储存和利用的任何适当的液体和/或气体。例如，适当的流体可以包括D族 (Group D)气体，例如甲烷、丙烷和/或天然气。其它示例是可能的。这些流体在经历大量的湍流时可能产生火焰或爆燃事件。其它示例是可能的。

阀组件110可以包括阀盖112、阀杆116、阀盘118以及阀弹簧120，阀盖112适于至少部分地覆盖阀体108的阀盖开口103。阀组件110的各部件可以由任何数量的适当的材料(例如金属、金属合金、聚合物等等)制成。其它示例是可能的。

在一些实施例中，阀盖112通常是平面部件，其可以用作对阀盖开口 103的部分或完全密封。阀盖112可以使用任何数量的部件(例如螺母、螺栓、螺钉、夹具等)来耦接到阀体108。其它示例是可能的。

阀杆116可以使用任何数量的适当的部件和技术来耦接到阀盖112。阀杆116可以具有中心纵向轴线L1并且可以包括开口117或者沿着横向轴线 L2延伸的开口，横向轴线L2横向于纵向轴线L1。在所公开的形式中，横向轴线L2近似垂直于阀杆116的中心纵向轴线L1。阀杆116适于经由任何数量的部件在第一位置(图1)和第二位置(图2)之间移动。如将描述的，第一位置可以被描述为“加载”位置，并且第二位置可以被描述为“激活”位置。例如，阀杆116可以包括伸缩管元件116A，伸缩管元件116A 包括可滑动地设置在第二伸缩部件116C(也称为“外管”)内的第一伸缩部件116B(也称为“内管”)。在所公开的实施例中，外管116C被固定到阀盖112，并且内管116B相对于外管116C是轴向可移位的，如将描述的。在其它形式中，内管116B可以被固定到阀盖112，并且外管116C相对于内管116B和阀盖112可以是可滑动地可移位的。在其它形式中，阀杆116 可以包括两个以上伸缩部件(也称为“管”)，同时实现相同的期望目的。

在本示例中，内管116B和外管116C具有共同的中心纵向轴线L1。内管116B的尺寸设置为使得其可以插入外管116C中。在一些示例中，内管 116B可以具有约5至15毫米的外直径，更具体而言，约11毫米的外直径。此外，外管116C可以具有约7至17毫米的内直径，更具体而言，约13毫米的内直径。其它示例是可能的。此外，当阀杆116处于第一、加载位置时，内管116B和外管116C都可以沿着它们的横向轴线L2具有对准的开口 117。其它示例是可能的。

阀座114至少部分地由阀体108形成，并且设置在阀体108的入口端口101和出口端口102之间。在一些示例中，阀座114可以是具有与通道 104的横截面形状相同或相似横截面形状的凸缘或平台。应当理解，阀座 114可以是阀体108的一体部件，或者可以包括单独的部件，例如阀座环，其使用任何数量的方法(例如螺纹，螺钉等等)来耦接到阀体108。其它示例是可能的。

阀盘118适于耦接到阀杆116，特别是所公开的阀杆112的内管116B 的远端。阀弹簧120适于至少部分地设置在阀盖112和阀盘118之间，并且适于对阀杆116、可熔元件130和阀盘118中的至少一个施加力(在附图中由“F”表示)。在所公开的形式中，阀弹簧120对阀盘118和阀杆112 的内管116B施加向下的力，这转而将剪切负载施加到可熔元件130，如将描述的。

可熔元件130或联接件可以是能够在期望的温度或温度范围熔合或熔化的任何类型的装置。可熔元件130可以由任何数量的材料(例如锡/铋合金、锡/锌/铅和铋，仅举几个例子)制成，并且可以基于材料的物理性质(如熔点，剪切强度，抗弯曲性等)来选择。适当的熔化温度的一个示例是在约100°F与1000°F之间，但是应当理解，其它示例，例如在约115°F至800°F 之间是可能的。可熔元件130可以是大体上圆柱形的，因此具有大体上圆形的横截面区域。应当理解，可以根据需要使用任何横截面形状。可熔元件130可以插入到阀杆116的一个或多个开口117中，以用作锁定件或止动件，其限制阀杆116的内管116B相对于外管116C沿着横向轴线L1移动。

在操作中，如图1中所示，将阀杆116和阀盘118移动到第一位置，这使得阀弹簧120压缩。可熔元件130插入到阀杆116的开口117中，并且因此位于沿着横向轴线L2之处，横向轴线L2在所公开的示例中大体上垂直于阀杆116的纵向轴线L1，以限制内管116B和阀盘118相对于外管 116C的移动。由于阀弹簧120处于压缩状态，因此阀杆116的内管116B 中的开口117的上部周边边缘部分将对可熔元件130的位于内管116B中的开口117内的部分施加向下的力F，并且阀杆116的外管116C中的开口117 的下部周边边缘部分将对可熔元件130的位于外部管116C的开口117内的相邻部分施加相等且相反的反作用力。这些组合的力将转而将可熔元件130 保持在开口170内以及将阀组件110保持在第一或“加载”位置。因此，阀组件110被保持在该加载位置，而没有阀杆116、可熔元件130或阀弹簧 120与阀体108的部分相互作用、接触或抵靠用于支撑。当阀杆116处于该第一位置时，剪切力被施加在可熔元件130的至少一部分上。阀盖112、阀杆116、阀盘118和阀弹簧120然后可以插入到阀体108的阀盖开口103中，并且经由阀盖112耦接到阀盖开口103。

当阀组件110处于第一位置时，流体可以沿着第一流体流动路径106 自由移动。这是因为阀组件110与阀座114间隔离开并且实质上在流体流路106的范围之外。换种说法，在阀组件110处于第一位置的情况下穿过阀体108的廊道105的流体流动路径的大部分彻底没有物理障碍物。流体流动路径的第一方向106可以用于将流体从储存罐输送到上游部件以供使用和/或处理。当流体沿着流体流动路径在第一方向106上移动时，可熔元件130保持与流体实质上不接触。在一些实施例中，阀组件110中的部件的大部分在沿着第一方向106移动期间也保持与流体不接触。因此，流体流动是平滑的并且通常没有可产生湍流的中断和/或弯曲。应当理解，在一些实施例中，沿着第一流体流动路径106移动的流体可以接触可熔元件130 和阀组件110中的任何数量的部件中的任何一个或全部，但是流体行进仍然可以保持大体上没有湍流。

转到图2，在其中火焰及其相应流体在流体流动路径的第二方向107 上朝向储存罐反向行进并进入阀100的爆燃事件的情况下，流体可能接触可熔元件130。因为可熔元件130被选择为具有期望的熔化参数(例如，在约115至约800华氏度之间)，流体沿着第二流体流动路径107的传播将导致可熔元件130熔化。因此，由弹簧120施加的力将最终克服可熔元件130 的阻力并且将阀组件110从第一位置移动到第二位置。当阀组件110的一部分移动到第二、激活位置时，内管116B相对于外管116C轴向移动，以使得阀盘118接触阀座114并产生密封，该密封限制流体在第二方向107 上传播超过阀座114。在所公开的形式中，当阀杆116从第一位置移动到第二位置时，内管116B部分地滑出外管116C。结果，尽管在阀组件110移动到第二位置之前，一定量的流体和/或火焰可能已经传播超过阀杆114，但是由于缺少向其供应的流体，火焰将最终烧尽。此外，在一些示例中，当阀组件110处于第二位置时，也可以限制沿着流体流动路径在第一方向 106上的移动。

此外，因为第一方向106和第二方向107包含最小数量的整体方向上的变化、中断、边缘和/或其它流动干扰部件，所以产生湍流的机会被最小化。结果，即使在其中流体在第二方向107上传播的爆燃事件的情况下，也大大减少了产生潜在灾难性爆炸事件的可能性。此外，尽管阀组件110 的部分设置在可以与在第二方向107上传播的流体接触的位置处，但是发生爆震事件仍然不太可能。

因为阀组件110可以容易地耦接在一起，所以有可能容易地更换损坏的部件。例如，在发生其中流体在第二方向107上传播的爆燃事件的情况下，虽然可熔元件130可能已经熔化掉，但是通过使阀盖112从阀体108 分离而移除阀盖112、阀杆116、阀盘118和阀弹簧120，阀组件可以重复使用。阀杆116然后可以被复位在第一“加载”位置，并且新的可熔元件 130可以插入到开口117中。阀组件110然后可以重新插入到阀体108的阀盖开口103中。

转到图3，提供了替代性的阀300的详细示意图。阀300包括阀体302、孔口303、阀盖304、阀盖螺栓306、外引导夹具308、外引导夹紧螺钉310、垫圈312、外引导件314、阀杆316、阀杆开口317、可熔销318、弹簧320，弹簧支撑件322、阀杆引导件324、盘或托盘326以及托盘螺钉328。

阀体302和阀盖304可以由任何数量的适当的金属(例如不锈钢(例如，316不锈钢))制成。垫圈312可以由石墨、橡胶或任何其它适当的材料制成，并且可以是耐火的。垫圈312设置在阀体302的开口中以形成密封，以防止管线流体泄漏到大气中。阀盖304经由任何数量的阀盖螺栓306 耦接到阀302，阀盖螺栓306可以由诸如不锈钢(例如，组合体304/316不锈钢屈服材料)的金属制成。其它示例是可能的。阀盖304负责将阀组件的其余部分固定到阀302。

外引导件314可以是圆柱形管状结构，其适于耦接到阀盖并适于防止弹簧支撑件322延伸超过某一点，并且将在下面进一步详细描述。外引导件314可以由任何数量的适当的金属(例如不锈钢(例如，316不锈钢)) 制成。外引导件314可以使用外引导夹紧螺钉310经由外引导夹紧件308 耦接到阀盖304。应当理解，可以使用任何数量的外引导夹紧螺钉310将外引导件314耦接到阀盖304。外引导件314可以包括第一凹口或突起314A，其适于接触外引导夹具的凸缘308A。外引导夹具308和外引导夹紧螺钉310 可以由任何数量的适当的的金属(例如不锈钢(例如，316不锈钢))制成。其它示例是可能的。

弹簧320可以由任何适当的诸如金属和/或金属合金(例如，基于奥氏体镍铬的超级合金)之类的材料制成。其它示例是可能的。弹簧320在第一端上抵靠阀盖304定位并且由弹簧支撑件322的在其第二端上的凸缘 322A支撑。弹簧支撑件322可以由任何数量的适当的金属(例如不锈钢(例如，316不锈钢))制成。其它示例是可能的。

阀杆引导件324设置在弹簧320的中心部分内。阀杆引导件324可以由任何数量的适当的金属(例如不锈钢(例如，316不锈钢))制成，并且可以经由螺纹连接或其它适当的方法耦接到阀盖304。当托盘326在第一位置与第二位置之间移动时，阀杆引导件324适于引导设置在其中的阀杆316。

阀杆316和托盘326可以由任何数量的适当的材料(例如不锈钢(例如，410不锈钢或其它适当的材料))制成。阀杆可以经由任何数量的连接 (例如螺纹连接，经由托盘中的中心孔326A的压配合连接，或任何其它适当的方法)耦接到托盘326。托盘326可以经由托盘螺钉328耦接到弹簧支撑件322，以确保由弹簧320施加的力均匀地分布在托盘326上。因此，托盘326可以包括沉孔以形成平坦表面。

可熔销318可以是由任何适当的材料(例如铋/锡混合物，其可以被修改以提供不同的熔化温度)制成的细长部件。应当理解，可熔销318可以是任何适当的形状，例如圆柱形或立方形。其它示例是可能的。可熔销适于插入到阀杆316的开口317中和阀杆引导件324的开口中。通过将可熔销318插入到这些开口中，组件被锁定在第一位置，由此弹簧320使得剪切力被施加在可熔销318上。

在可熔销318由于爆燃事件而熔化时，弹簧320使得阀杆316和托盘 326朝向孔口303移动。该横向移动由阀杆引导件324、弹簧支撑件322和外引导件314引导以确保托盘326的正确对准。孔口303包括抛物线表面 303A，其适于接触托盘326上的相应抛物线表面326B，以确保托盘326保持与孔口303的边缘接触，以密封和停止流动行进通过该阀。

当期望从阀302移除阀组件时，可以松开阀盖螺栓306，并且可以从开口移除阀盖304和该组件。在移除期间，外引导件314的第二凹口314B接触对应的凹口322B或弹簧支撑件322的唇部，以捕获整个组件以便移除。

本领域技术人员将认识到，在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以针对上述实施例进行各种修改、变更和组合，并且将认识到这样的修改、变更和组合将被视为是在本实用新型概念的范围内。