调节用于在阀组件中使用的双分叉塞中的超行程的制作方法

流控制在许多行业中很重要。阀组件是普遍存在于生产线、气体分配网络或传送流动材料的任何系统中的一类流控制器。这些装置在设置参数内调节材料流，或在有问题的情况下，完全切断流。为此，装置通常出于此目的而利用机械机构来调节流。机构可包括促动器，其与阀联接，阀通常具有闭合部件和座。闭合部件可体现为旋塞阀、球阀、蝶阀，或促动器将其移动至相对于座的位置的相似实施方式。这些位置限定穿过装置的材料流，例如，包括允许流过装置的开放位置，以及闭合部件接触座以阻止流的闭合位置。

技术实现要素：

本文公开的主题涉及适合使阀（在阀组件中）暴露于极端温度下的材料的应用的改进。本文特别感兴趣的是调节双分叉塞中发现的部分的移动的实施例。此类塞通常在阀组件中发现，阀组件可处理很低温度（例如，处于或低于-150°f）或很高温度（例如，处于或高于600°f）下的材料。塞可具有两个部分，以及在负载下分开部分的回弹性密封件。部分之间的相对移动可压缩回弹性密封件，以便在大多数情况下，回弹性密封件接触阀组件的另一个部分。实施例可用于确保部分之间的移动是可重复且可预测的。对于高温应用，该特征可避免不必要的磨损和限制回弹性密封件上的应力，这可由于响应于材料温度发生的部分的膨胀（或相似热变化）的超行程造成。

技术方案1.一种阀组件，包括：

促动器；

与所述促动器联接的阀，所述阀包括闭合部件和座，所述闭合部件包括在来自所述促动器的负载下可相对于彼此移动的两件；以及

设置在所述闭合部件的所述两件附近的间隙控制装置，所述间隙控制装置包括防止所述两件之间的相对移动的硬止挡件。

技术方案2.根据技术方案1所述的阀组件，其中，所述硬止挡件位于所述闭合部件的所述两件之间。

技术方案3.根据技术方案1所述的阀组件，其中，所述硬止挡件设置在所述闭合部件的所述两件中的一个中。

技术方案4.根据技术方案1所述的阀组件，其中，所述硬止挡件包括在温度下以与所述闭合部件的所述两件中的至少一个的材料不同的速率膨胀的材料。

技术方案5.根据技术方案1所述的阀组件，其中，所述硬止挡件形成具有第一位置和第二位置的止挡表面，所述第一位置和所述第二位置分别与不同温度下的所述硬止挡件的热性质对应。

技术方案6.根据技术方案1所述的阀组件，其中，所述硬止挡件包括热活性部件，所述热活性部件设置在所述闭合部件的所述两件中的一个中，且由响应于不同温度膨胀和收缩的材料组成。

技术方案7.根据技术方案1所述的阀组件，其中，所述硬止挡件形成核心，所述核心延伸到所述闭合部件的所述两件中的一个中。

技术方案8.根据技术方案1所述的阀组件，还包括：

设置在所述闭合部件的所述两件之间的可压缩密封件。

技术方案9.根据技术方案1所述的阀组件，还包括：

包括设置在所述闭合部件的所述两件之间的回弹性材料的环形环。

技术方案10.根据技术方案1所述的阀组件，还包括：

具有外接所述闭合部件的所述两件的外周壁的柱体。

技术方案11.一种阀组件，包括：

形成用于材料的流径的阀本体；

设置在所述阀本体中的阀芯组件，所述阀芯组件具有柱体和设置在所述柱体内的塞，所述塞具有第一部分、第二部分，以及设置在所述第一部分与所述第二部分之间的回弹性密封部件，以便形成所述第一部分与所述第二部分之间的间隙，所述塞还包括间隙控制装置，所述间隙控制装置防止所述第一部分与所述第二部分之间的相对移动。

技术方案12.根据技术方案11所述的阀组件，其中，所述间隙控制装置形成所述第一部分或所述第二部分中的一个中的柱状塞，所述柱状塞包括具有与所述第一部分和所述第二部分的热膨胀系数不同的热膨胀系数的材料。

技术方案13.根据技术方案11所述的阀组件，其中，所述间隙控制装置包括以与所述第一部分或所述第二部分不同的速率膨胀的材料。

技术方案14.根据技术方案11所述的阀组件，其中，所述间隙控制装置包括热活性部件，所述热活性部件具有响应于所述阀本体的流径中的材料的温度差异改变相对于所述第一部分和所述第二部分的位置的端部。

技术方案15.根据技术方案11所述的阀组件，还包括：

延伸穿过所述第一部分和所述第二部分的阀柄；以及

设置在所述阀柄的端部上的螺旋弹簧。

技术方案16.一种方法，包括：

通过以下，操作阀组件来调节材料流，

将两部分塞的第一部分移动到抵靠座的闭合位置；

相对于处于所述闭合位置的所述第一部分过驱动第二部分以压缩密封环；以及

停止用防止所述第二部分的行程的具有止挡表面的硬止挡件压缩所述密封环，其中所述止挡表面响应于所述硬止挡件的温度改变位置。

技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其中，所述止挡表面从所述第一部分和所述第二部分的外周边缘设置。

技术方案18.根据技术方案16所述的方法，其中，所述硬止挡件包括以与所述两部分塞的第一部分或第二部分不同的速率膨胀的材料。

技术方案19.根据技术方案16所述的方法，其中，所述止挡表面位于所述第一部分与所述第二部分之间。

技术方案20.根据技术方案16所述的方法，其中，所述硬止挡件设置在所述第一部分中。

附图说明

现在简要参照附图，在附图中：

图1绘出了作为阀的部分的间隙控制装置的示例性实施例的示意图；

图2绘出了处于第一热构造的图1的间隙控制装置的示意图；

图3绘出了处于第二热构造的图1的间隙控制装置的示意图；

图4绘出了作为阀芯组件的部分的图2和图3的间隙控制装置的示意图；

图5绘出了从图4的阀芯组件的实例的侧部的截面的立面视图；以及

图6绘出了从作为阀组件的实例的部分的图2和图3的间隙控制装置的侧部的截面的立面视图。

在适合的情况下，相似的标号表示若干视图各处的相同或对应的构件和单元，附图并未按比例，除非另外指出。本文公开的实施例可包括出现在若干视图中的一个或多个中或若干视图的组合中的元件。此外，方法仅为示例性的，且例如可通过重排、添加、移除和/或改变独立的阶段来修改。

零件清单

100间隙控制装置

102阀

104材料

106阀组件

108闭合部件

110座

112塞

114第一部分

116第二部分

118密封件

120间隙

122硬止挡件

124热活性部件

126核心

128止挡表面

130促动器

132柄

134阀芯组件

136柱体或笼

140外周壁

142轴线

144开孔

146第一开口

148第二开口

150活塞密封环

152回弹性元件

154环形本体

156中心轴线

158凹槽

160中心孔口

162底部表面

164凹部

166表面

168偏置开孔

170环形盘

172中心轴线

174环形凸台

176外周台阶

178台阶表面

180突出凸台

182中心开孔

184螺旋弹簧

186固位环

188阀本体

190阀盖

192流径

194第一开放端部

196第二开放端部

198凸缘。

具体实施方式

以下论述描述了可操作成调节双分叉塞中的超行程的间隙控制装置的实施例。然而，该构想可适用于其它闭合部件，或大体上适用于需要控制两个或更多个构件之间的相对移动或定位的阀（和阀组件）。例如，操作条件可引起这些构件的变化（例如，热膨胀或收缩）并不罕见。通过设计和制造来管理这些变化的努力可解决现场装置中出现的一些潜在问题。但是一些应用可能需要满足某些标准或规范，这些标准或规范可测试配合、公差和类似工程实践的极限。本文的实施例可补充这些实践以改善性能或至少延长部分的寿命以避免昂贵的维护和修理。其它实施例也可在本公开内容的范围内。

图1绘出了可解决这些潜在问题中的一些的间隙控制装置100的示例性实施例的示意图。间隙控制装置100示为阀102的一部分，其调节阀组件中的材料104流，阀组件大体上由数字106标识。材料104的实例可包括流体、固体以及还有流体/固体混合物。阀102可具有成对阀构件（例如，闭合部件108和座110）。闭合部件108可包括塞112，其具有带两个部分（例如，第一部分114和第二部分116）的双分叉结构。结构还可包括密封件118，其操作成在部分114、116之间形成间隙120。间隙控制装置100可形成硬止挡件122，其与部分114、116相互作用。在操作中，阀组件106施加负载l至闭合部件108，以便塞112接触座110，且将阀102布置在闭合位置。负载l可引起第二部分116相对于第一部分114“超行程”。此超行程减小间隙120到足以使密封件118变形。对于高温应用，该特征用于满足v类或“有效零泄漏”装置的操作标准。

概括地说，间隙控制装置100可构造成以便硬止挡件122主动地控制部分114、116之间的相对行程。这些构造可限制密封件118中可由于阀组件102的部分114、116或其它部分的变化而出现的应力和磨损。例如，由于高温材料（例如，材料104）引起的热膨胀可允许第二部分116移动更多，而没有负载l的任何增长。间隙120继而又采用闭合位置的尺寸，该尺寸小于其“标称”尺寸，这是阀102在室温下与材料104一起操作中典型的。间隙控制装置100的使用将间隙102的尺寸保持在该标称尺寸下或附近，而独立于材料104的温度。该特征避免了密封件118上的不必要的应力和磨损，因为硬止挡件122确保标称温度或“室”温和发生在高温应用中的升高温度下的第二部分116相对于第一部分114的可重复可预测的超行程。作为附加的利益，间隙120的“主动”控制可降低构造成本，因为塞112可使用不同的较廉价的材料，但仍满足高温应用的严格操作要求，特别是在高温应用中（其中操作温度可能超过600℃或更高）。

阀102可用于无数应用中。这些装置可并入用于油气处理、发电、精炼、化学和石化、以及水控制的系统中。这些行业通常处理在高温和高压下传输材料的过程。此类参数可能限制或约束阀102和其构件的设计。

两部分塞112用于满足这些设计挑战中的一些。有利地，其构造可“促动”密封件118以满足更严格的操作要求而不牺牲操作速度或响应性。这种构造可使用具有特别适合于材料104的性能的材料，或者更通常地，其与压力、温度、化学特性、成本和系统构造相符。示例性材料包括钛、双相不锈钢，以及镍合金，仅举几个例子。

密封件118可构造成响应于部分114、116的移动来改变形状。回弹性材料如弹簧钢可证明是有用的，使得密封件118可适应间隙120的不同尺寸。在被压缩时，回弹性装置例如可从塞112的外周延伸来接触近侧结构，如，下文进一步所述的笼。

图2绘出了图1的间隙控制装置100的实例的示意图，以告知其设计的论述。硬止挡件122可包括具有热核心126的热活性部件124，其形成邻近间隙120的止挡表面128。热核心126可体现为伸长柱体，但其它几何形状如立方体或球可能也足够。伸长柱体可按期望设置在第一部分114或第二部分116中。用于热核心126的适合材料可具有均一或非均一的成分。可能要注意确保材料具有一定膨胀系数（“coe”），该膨胀系数将使热核心126响应于操作温度而与部分114、116无关（或以不同的速率）。在一种实施方式中，伸长柱体可采用与其对材料104的温度的热响应相对应的热构造。在标称温度或室温下，热构造设置用于止挡表面128的第一位置，其不会干扰第一部分114的超行程。止挡表面128可位于间隙120外；例如，与第一部分114的顶部表面共面，或甚至完全在顶部表面下方。

图3示出了图1的间隙控制装置100的实例，以示出伸长柱体的另一热构造。该热构造可与伸长柱体的热膨胀对应。如图所示，伸长柱体可嵌入第一部分114中，以仅暴露顶部止挡表面122。该特征可操作成约束除由箭头e标识的一个之外的所有方向的膨胀。热膨胀可设置用于止挡表面128的第二位置，其与第一位置（例如，在图2中）不同。优选地，如由止挡表面126与第一部分114的顶部表面之间的尺寸d测得，止挡表面128“高于”第一部分114或更接近第二部分116。尺寸d的值可基于热核心126的热性质和几何形状计算。可能有益的是尺寸d至少设置成避免密封件118的完全塌陷或完全压缩。

图4绘出了示出具有阀构件的附加细节的图2的间隙控制装置100的实例的示意图。阀组件106可包括促动器130，其经由柄132与塞112联接。阀组件106还可包括阀芯组件134，其具有柱体136（也称为“笼136”），其中外周壁140外接轴线142以形成开孔144。外周壁140可具有一个或多个开口（例如，第一开口146和第二开口148）。开口146、148可垂直于轴线142，且穿透外周壁140，以允许接近开孔144的内部。在一种实施方式中，塞112可包括活塞密封环150，这里示为环形环，通常是石墨或金属，环形环外接第一部分114的外表面。在使用中时，该环形环可保持与开孔144接触，这在塞112移离座114时有助于减小压降和速度。活塞密封环150还可有助于阻尼柄132中的振动。还如图所示，密封件118可体现为回弹性元件152（如，恒力弹簧），其位于塞112的部分112、114之间。回弹性元件152的实例可包括弹簧垫圈，如，贝氏垫圈，其在大致均匀的负载（例如，恒定负载l）下变形。

阀组件106的一些实施方式可构造为“平衡”跨过塞112的材料104的压力。该特征可能需要塞12中的开口o。开口o操作成允许上游或下游压力作用于塞112的两侧上。促动器130通常在这些设计中较小，因为负责“不平衡”力的较高上游压力不会作用于塞112上。

阀芯组件134可构造成用于阀组件106，以在需要针对控制阀的标准泄漏类别中的任一个的应用中操作。例如，这些构造可操作成“有效零泄漏”或iec60534-4v类标准。该特征将穿过阀的最大泄漏保持在每psi压差下每英寸端口直径每分钟0.0005ml水，这通常从阀入口到阀出口测量，其中泄漏由塞112和座114之间的界面、阀芯组件134的构件之间的垫圈以及在“平衡”密封件和笼138或塞112之间产生。在超行程位置，双分叉塞112压缩弹簧152，其将回弹性元件推到与开孔144接触来提供紧密关闭。

图5从示出了结合间隙控制装置100使用的附加结构的实例的侧部绘出了截面的立面视图。第一部分114可具有带中心轴线156的环形本体154。凹槽158可穿透外表面来接收活塞密封环150。在其底部处，环形本体154可具有中心孔口160，其与中心轴线156对准。中心孔口160可终止于底部表面162处。在顶部上，环形本体154可具有形成表面166的凹部164。凹部164可具有偏置开孔168，其从中心轴线156朝环形本体154的外周偏置。核心126可位于偏置开孔168中。还如图所示，第二部分116可形成具有中心轴线172的环形盘170。在一侧上，环形盘168可具有环形凸台174，其终止于形成台阶表面178的外周台阶176处。环形盘170的相对侧可包括突出凸台180。中心开孔182可沿轴线156、172穿透本体154和盘170。在组装时，环形凸台172配合到凹部162中。弹簧152位于环形本体154的顶部与环形盘170的台阶表面178之间。柄132可延伸穿过中心开孔182。如图所示，阀芯组件110可包括螺旋弹簧184，其插入柄132的暴露端部上方，以位于中心孔口160中。固位环186（如，垫圈）可位于柄132上，以将螺旋弹簧184保持在其抵靠底部表面162的位置。柄132和第二部分116上的互补螺纹可将柄132装固至塞112，且因此将该部分以螺旋弹簧184的适合预载或压缩装固就位。

图6从示出了结合间隙控制装置100使用的附加结构的实例的侧部绘出了截面的立面视图。用于阀组件106的结构可包括阀本体188，其经由一个或多个紧固件f与阀盖190联接。阀本体188还可具有流径192，其终止于开放端部处（例如，第一开放端部194和第二开放端部196）。开放端部194、196处的凸缘198或对接焊端部可构造成与管或管线的区段联接。在使用中，该结构可在多种应用中使用。也称为“控制阀”的装置可集成到具有控制环的过程控制系统（或“分布式控制系统”或“dcs”）中。这些系统可管理许多不同流控制的操作，包括阀组件106。例如，控制环可生成信号（或“控制信号”），其引起阀组件106触动促动器130来相对于座110定位塞112。

鉴于以上论述，本文提出的间隙控制装置100的实施例可保持二分叉塞中的部分的可重复的可靠移动。这些改进可延长回弹性密封件的使用寿命，这些密封件将部分分开并装配这些塞以用于高温应用。

本书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。以单数叙述且冠以词语“一个”或“一种”的元件或功能应当理解为未排除多个所述元件或功能，除非明确叙述此类排除。提到的本发明的“一种实施例”不应理解为排除也结合所述特征的附加实施例的存在。此外，权利要求仅是限定本发明的专利范围的一些实例。该范围可包括并考虑本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它实施例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。

以下出现的实例包括某些要素或条款，其中一个或多个可以与描述了在本公开内容的范围和精神内构思的实施例的其它要素和条款组合。