可更换阀塞尖端的制作方法

本公开内容总体涉及一种控制阀组件，并且更具体而言，涉及一种包括可拆卸并且可更换的阀塞尖端的阀塞组件。

背景技术：

在许多阀应用中，阀塞尖端被耦接到阀塞基座，并且该阀塞基座操作地耦接到致动机构，该致动机构使阀塞基座和阀塞尖端移位，使得阀塞尖端上的密封表面密封地接合阀座或从阀座脱离以分别关闭或打开阀。若干种阀应用，尤其是那些高侵蚀性和/或腐蚀性的阀应用，要求阀塞尖端由既耐腐蚀又耐侵蚀的材料制成。因此，阀塞尖端通常由陶瓷材料和/或碳化物材料(诸如碳化钨)制成。然而，因为在陶瓷和碳化物材料上形成螺纹很难(如果不是不可能的话)，所以由陶瓷和/或碳化物制成的阀塞尖端必须永久地耦接到由金属制成(例如，通过钎焊或压力配合)的阀塞基座。换句话说，制造可以可拆卸地耦接到塞基座和阀塞基座的陶瓷和/或硬质合金阀塞尖端是非常困难的(如果不是不可能的话)。然而，当永久地耦接到阀塞基座的阀塞尖端损坏(例如，由于腐蚀)时，必须更换整个阀塞组件(有时是阀杆)，这是昂贵且耗时的过程。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中难以制造可拆卸地耦接到塞基座和阀塞基座的陶瓷和/或硬质合金阀塞尖端的问题。根据本实用新型的第一示例性方面，提供了一种用于控制阀组件的阀塞组件，所述控制阀组件具有阀杆、流体流动通道、以及设置在所述流体流动通道中的阀座。所述阀塞组件包括：阀塞基座、阀塞尖端以及夹具，所述夹具能够拆卸地将所述阀塞尖端耦接到所述阀塞基座。所述阀塞基座沿着塞基座轴线延伸，并且包括基座本体部分和基座配合部分，所述基座本体部分被布置为附接到所述阀杆，并且所述基座配合部分耦接到所述基座本体部分；所述阀塞尖端沿着与所述塞基座轴线同轴对齐的塞轴线延伸，并且具有尖端本体部分以及耦接到所述尖端本体部分的尖端配合部分，所述尖端本体部分具有密封表面，所述密封表面布置成密封地接合所述阀座。所述夹具沿着与所述塞基座轴线和所述塞轴线同轴对齐的夹具轴线延伸，所述夹具包括限定夹具孔的多个配合表面。所述基座配合部分的至少一部分和所述尖端配合部分的至少一部分设置在所述夹具孔中，使得所述基座配合部分和所述尖端配合部分各自接合所述夹具的多个配合表面中的至少一个配合表面。

根据本实用新型的第二示例性方面，提供一种形成用于控制阀组件的阀塞组件的方法，所述控制阀组件具有阀杆、流体流动通道、以及设置在所述流体流动通道中的阀座。所述方法包括：提供包括基座本体部分以及耦接到所述基座本体部分的基座配合部分的阀塞基座；将所述基座本体部分布置成附接到所述阀杆；选择包括尖端本体部分和耦接到所述尖端本体部分的尖端配合部分的阀塞尖端；提供限定夹具孔的夹具；将所述基座配合部分的至少一部分和所述尖端配合部分的至少一部分设置在所述夹具孔中；以及将多个紧固件插入到形成在所述夹具中的多个小孔中，从而能够将所述阀塞尖端拆卸地耦接到所述阀塞基座。

根据本实用新型的第三示例性方面，提供了一种用于控制阀组件的阀塞组件，所述控制阀组件具有阀杆、流体流动通道、以及设置在所述流体流动通道中的阀座。所述阀塞组件包括阀塞基座、阀塞体尖端、以及能够将阀塞体尖端拆卸地耦接到所述阀塞基座的夹具。所述阀塞基座沿着塞基座轴线延伸并且包括基座配合部分。所述阀塞体尖端沿着与所述塞基座轴线同轴对齐的塞轴线延伸，并且由陶瓷或碳化物材料制成。

进一步根据前述第一、第二和/或第三方面，阀塞组件和/或方法还可以包括以下优选形式中的任何一个或多个。

根据一个优选形式，所述夹具包括第一夹具部分和能够拆卸地耦接到所述第一夹具部分的第二夹具部分。

根据另一个优选形式，多个紧固件分别能够拆卸地设置在多个小孔中，所述多个小孔形成在所述第一夹具部分和所述第二夹具部分中的每一个夹具部分中。

根据另一个优选形式，所述多个配合表面包括第一配合表面、第二配合表面、以及在所述第一配合表面与所述第二配合表面之间延伸的大致截头圆锥形的配合表面，并且所述基座配合部分接合所述第一配合表面，所述尖端配合部分接合所述第二配合表面，并且所述基座配合部分和所述尖端配合部分中的至少一个配合部分接合所述大致截头圆锥形的配合表面。所述第一配合表面可以包括第一圆柱形配合表面，并且所述第二配合表面可以包括第二圆柱形配合表面。

根据另一个优选形式，所述多个配合表面包括第一配合表面、第二大致截头圆锥形的配合表面、第三配合表面、第四大致截头圆锥形的配合表面、以及第五配合表面，并且所述基座配合部分接合所述第一配合表面、所述第二大致截头圆锥形的配合表面、以及所述第三配合表面，并且所述尖端配合部分接合所述第三配合表面、所述第四大致截头圆锥形的配合表面、以及所述第五配合表面。

根据另一个优选形式，所述阀塞尖端包括第一圆柱形部分和从所述第一圆柱形部分延伸的第二截头圆锥形的部分，所述第二截头圆锥形的部分包括所述阀塞尖端的所述密封表面。

根据另一个优选形式，所述阀塞基座沿着所述塞基座轴线从第一端延伸到第二端，所述阀塞基座的第一端布置成附接到所述阀杆，并且所述基座配合部分形成在所述第二端处或附近，所述阀塞尖端沿着所述塞轴线从第一端延伸到第二端，所述密封表面被布置在所述阀塞尖端的第二端处或附近，并且所述夹具沿着所述夹具轴线从第一端延伸到第二端。所述基座本体部分可以限定所述阀塞基座的第一端，所述夹具的第一端可以接合所述阀塞基座的基座本体部分，并且所述夹具的第二端可以接合所述阀塞尖端的尖端本体部分。

根据另一个优选形式，所述基座本体部分与所述基座配合部分一体形成。

根据另一个优选形式，所述尖端配合部分具有小于所述尖端本体部分的外径的外径。

根据另一个优选形式，所述基座配合部分具有小于所述基座本体部分的外径的外径。

根据另一个优选形式，所述阀塞尖端由陶瓷或碳化物材料制成。

根据另一个优选形式，相对于所述尖端配合部分的端部来定位所述基座配合部分的端部。

根据另一个优选形式，将整个所述基座配合部分和整个所述尖端配合部分设置在所述夹具孔中。

根据另一个优选形式，选择所述阀塞尖端包括：选择由陶瓷材料或碳化物材料制成的第一阀塞尖端。

根据另一个优选形式，从所述多个小孔中移除所述多个紧固件，从所述夹具孔中移除所述尖端配合部分的所述部分，从而使所述阀塞尖端与所述阀塞基座去耦接，选择第二阀塞尖端，将所述第二阀塞尖端的尖端配合部分的至少一部分设置在所述夹具孔中，将所述多个紧固件插入到所述多个小孔中，从而能够将所述第二阀塞尖端拆卸地耦接到所述阀塞基座。所述夹具可以包括限定所述夹具孔的多个配合表面，所述多个配合表面包括第一配合表面、第二配合表面、以及在所述第一配合表面与所述第二配合表面之间延伸的大致截头圆锥形的配合表面，以及将所述基座配合部分的至少一部分和所述尖端配合部分的至少一部分设置在所述夹具孔中包括选择所述阀塞尖端包括：可以将所述基座配合部分定位成与所述第一配合表面接合，可以将所述尖端配合部分定位成与所述第二配合表面接合，并且可以将所述基座配合部分和所述尖端配合部分中的至少一个配合部分定位成与所述大致截头圆锥形的配合表面接合。

本实用新型所公开的内容使得阀塞尖端可以(但不需)由陶瓷或碳化物材料制成，并且同时不需要永久地耦接到阀塞基座。因此，当需要更换阀塞尖端时，阀塞尖端可以快速、节约成本地并且容易地拆卸并用另一个阀塞尖端进行替换，而不必更换整个阀塞组件。

附图说明

图1是采用根据本公开内容的教导构造的阀塞组件的控制阀组件的横截面视图；

图2是图1的阀塞组件的特写视图；

图3是图2的阀塞组件的阀塞基座的一部分的特写视图；

图4是图2的阀塞组件的阀塞尖端的特写视图；以及

图5是被配置为可拆卸地将塞尖端耦接到塞基座的阀塞组件的夹具的立体视图。

具体实施方式

本公开内容总体上涉及一种阀塞组件，所述阀塞组件被配置用于控制阀组件，并且包括阀塞基座和阀塞尖端，该阀塞尖端可以经由夹具可拆卸地耦接到阀塞基座。因此，阀塞尖端可以可拆卸地耦接到阀塞基座而不必在阀塞尖端上形成螺纹，如上所述如果不是不可能的话这是很困难的，在阀塞尖端由陶瓷或碳化物材料制成的情况下。换句话说，阀塞尖端可以(但不需)由陶瓷或碳化物材料制成(例如，当需要具有耐侵蚀并且耐腐蚀的阀塞尖端时)，并且同时不需要永久地耦接到阀塞基座(例如，通过钎焊或压力配合)。因此，当需要更换阀塞尖端时(例如，当阀塞尖端损坏时)，阀塞尖端可以快速、节约成本地并且容易地拆卸并用另一个阀塞尖端(包括由相似或不同的材料制成的阀塞尖端)进行替换，而不必更换整个阀塞组件。

图1示出了控制阀组件100的一个示例，其采用根据本公开内容的教导构造的阀塞组件104。该示例中的控制阀组件100是滑动塞基座阀组件，其包括阀体108、阀塞组件104(其可移动地设置在阀体108的内部)、耦接到阀塞组件104的阀杆110以及致动器112，致动器112被配置为经由阀杆110控制阀塞组件104在阀体108内的位置。在其它示例中，控制阀组件100可以是旋转阀或其它类型的阀组件和/或可以包括不同的、附加的或更少的部件。

阀体108可以包括相对的安装凸缘116、120，以便于将阀100安装在例如管道系统(未示出)中。阀体108还包括流体入口124、流体出口128以及流体流动通道132，流体流动通道132在流体入口124和流体出口128之间延伸并与该流体入口124和该流体出口128流体连通。控制阀组件100还包括在流体流动通道132中提供的阀座136(例如，座环)。在该示例中，阀座136可拆卸地设置(例如，螺纹连接)在阀体108中，但是在其它示例中，阀座136可以固定地设置(例如，焊接、整体形成)在阀体108中。

阀塞组件104通常包括阀塞基座140、阀塞尖端144以及夹具148，夹具148将阀塞尖端144可拆卸地耦接到阀体108内的阀塞基座140。阀塞基座140耦接(例如，钉接、焊接)到阀杆110，阀杆110沿着纵向轴线150从操作地耦接到致动器112的第一端延伸到设置在阀体108中的第二端。阀塞基座140沿着纵向轴线152从耦接到阀杆110的第二端的第一端156延伸到更靠近阀座136定位的第二端160。阀塞尖端144同样沿着纵向轴线164从第一端168延伸到第二端172，其中，至少在该示例中，纵向轴线164与纵向轴线150和纵向轴线152同轴对齐。阀塞尖端144设置在阀体108内并且通常能够相对于阀座136移动，以控制通过流体流动通道132的流体流动。夹具148还沿纵向轴线176从第一端180延伸到第二端184，其中，至少在该示例中，纵向轴线176与纵向轴线150、152、164同轴对齐。在其它示例中，阀塞基座140、阀塞尖端144和/或夹具148可以相对于各个轴线152、164、176和/或彼此不同地布置。

在该示例中的致动器112采用传统的弹簧和隔膜致动器的形式。因此，为了简洁起见，省略了致动器112的进一步细节。在操作中，加压空气被供应到阀致动器112，阀致动器112又使阀塞组件104相对于阀座136轴向移位。更具体地，阀致动器112使阀杆110轴向移位，阀杆110又使阀塞基座140和阀塞尖端144(其经由夹具148耦接到阀塞基座140)相对于阀座136在第一关闭位置与第二打开位置之间轴向移位，其中，在第一关闭位置处，位于或靠近阀塞尖端144的第二端172的密封表面194密封地接合阀座136的座表面196，在第二打开位置处，阀塞尖端144的密封表面194与阀座136的座表面196间隔开。应当理解的是，当阀塞尖端144处于其第一位置时，防止流体经由流体流动通道132从流体入口124流到流体出口128，但是当阀塞尖端144在其第二位置时，流体可以经由流体流动通道132从流体入口124流到流体出口128。

图2-5更详细地示出了阀塞组件104。如上面所讨论的，阀塞基座140和阀塞尖端144经由夹具148可拆卸地彼此耦接。阀塞基座140通常包括基座本体部分200和基座配合部分204，基座配合部分204被耦接到基座本体部分200(例如，与其一体形成)并且从该基座本体部分200向外(图2中向下)延伸。阀塞尖端144通常包括尖端本体部分212和尖端配合部分216，尖端配合部分216被耦接到尖端本体部分212(例如，与其一体形成)并且从尖端本体部分212向外(在图2中向上)延伸。夹具148具有夹具孔220，夹具孔220的尺寸设计成既接收基座配合部分204又接收尖端配合部分216。

如图2和图3中最佳示出的，该示例中的基座本体部分200具有圆柱形或大致圆柱形的形状，同时该示例中的基座配合部分204具有第一圆柱形或大致圆柱形的表面250、第二圆柱形或大致圆柱形的表面254以及在第一表面250和第二表面254之间延伸的第三截头圆锥形或大致截头圆锥形(frustoconical)的表面258。紧邻阀塞基座140的基座本体部分200定位的第一表面250具有小于基座本体部分200的直径D1的直径D2。第三表面258从第一表面250径向向外延伸，并且优选地按照相对于与纵向轴线152相交的横向轴线260大约5度至大约85度之间的角度θ1定向，更优选地，按照相对于轴线260大约25度至大约65度之间的角度θ1定向。因此，至少在该示例中，对第三表面258进行定向，使得第二表面254具有大于第一表面250的直径D2但是小于(或等于)基座本体部分200的直径D1的直径D3。如图2和图3所例示，第二表面254限定阀塞基座140的第二端160。

如图2和图4中最佳示出的，该示例中的尖端本体部分212具有第一圆柱形或大致圆柱形的表面262和第二截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面266，第二截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面266从表面262向外(图2中向下)延伸并限定阀塞尖端144的第二端172。第二表面266在从表面262向外延伸到第二端172时逐渐呈锥形(taper)，并且至少在该示例中，包括或限定阀塞尖端144的密封表面194。还如图2和图4所示，该示例中的尖端配合部分216是基座配合部分204的镜像图像(mirror image)，其中它包括第一圆柱形或大致圆柱形的表面270、第二圆柱形或大致圆柱形的表面274以及在第一表面270与第二表面274之间延伸的第三截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面274。紧邻阀塞尖端144的尖端本体部分212定位的第二表面274具有小于尖端本体部分212的第二表面262的直径D5(其可以等于、大于或小于基座本体部分200的直径D1)的直径D4。第三表面278从第二表面274径向向外延伸，并且优选地按照相对于横向轴线260大约5度至大约85度之间的角度θ1定向，并且更优选地，按照相对于与纵向轴线164相交的横向轴线280大约25度至大约65度之间的角度θ1定向。因此，至少在该示例中，对第三表面278进行定向，使得第一表面270具有大于第二表面274的直径D4但小于(或等于)尖端本体部分212的直径D5的直径D6。还如图所示，第一表面270限定阀塞尖端144的第一端168。

如图5中最佳例示的，该示例中的夹具148是两件式夹具。更具体地，夹具148包括第一和第二相同的夹具件(clamp piece)222A、222B，当它们可拆卸地彼此耦接时，形成或限定夹具孔220。在该示例中，如图2所示，第一夹具部分222A和第二夹具部分222B经由设置在四个小孔224中的四个紧固件(例如，螺钉)228可拆卸地彼此耦接，该四个小孔224形成在部分222A、222B中的每一个中并且延伸通过部分222A、222B中的每一个。然而，在其它示例中，第一夹具部分222A和第二夹具部分222B可以以不同的方式(例如，经由或多或少的紧固件)可拆卸地彼此耦接。此外，夹具148替代地可以是单件式夹具或者由多于两个的夹具件形成。

如图2和图5中最佳例示的，夹具148通常包括多个配合表面，该配合表面在夹具的第一端180与第二端184之间延伸并且一起限定夹具孔220。在该示例中，夹具148包括五个这种配合表面——第一圆柱形表面282、第二截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面286、第三圆柱形表面288、第四截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面290以及第五圆柱形表面294。第一表面282从夹具148的第一端180沿着纵向轴线176向外(当在图2中观察时，向下)延伸。第二表面286从第一表面282径向向外延伸，并且优选地，按照相对于纵向轴线176大约5度至大约85度之间的角度定向，并且更优选地，按照相对于纵向轴线176大约25度至大约65度之间的角度定向。因此，从第二表面286的一端向外(当在图2中观察时，向下)延伸的第三表面288具有大于第一表面282的内径的内径。第四表面290从第三表面288径向向内延伸，并且优选地，按照相对于纵向轴线176大约5度至大约85度之间的角度定向，并且更优选地，按照相对于纵向轴线176大约25度至大约65度之间的角度定向。因此，从第四表面290的一端向外(当在图2中观察时，向下)延伸到第二端184的第五表面294，具有小于第三表面288的内径的内径。第五表面294的内径可以大于、小于或等于第一表面282的内径。

将理解的是，在其它示例中，基座本体部分200、基座配合部分204、尖端本体部分212以及尖端配合部分216可以具有任何数量的不同适合的形状和大小。作为示例，基座配合部分204可以不包括第三截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面258，或者可以包括另外的截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面(或其它非圆柱形形状的表面)。类似地，尖端配合部分216可以不包括第三截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面278，或者可以包括另外的截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面(或其它非圆柱形形状的表面)。同样地，尖端本体部分212可以不包括第二截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面266，或者可以包括另外的截头圆锥形或大致截头圆锥形的表面(或其它非圆柱形的表面)。作为另一个示例，直径D1-D6中的任何一个或多个可以与图2-5中所示的不同。在一些示例中，尖端配合部分216可以与基座配合部分204不同(即，不是基座配合部分204的镜像图像)。在这些和任何另外的替代示例中，夹具148，特别是夹具孔220，可以具有不同形状和大小以容纳不同形状和大小的部分204和216。更具体地，当基座配合部分204和/或尖端配合部分216与图2-5中所示的不同时，夹具148可以包括限定了夹具孔220并且配合地接合基座配合部分204和尖端配合部分216的更多、更少或不同的配合表面。

在任何情况下，为了经由夹具148将阀塞基座140和阀塞尖端144彼此耦接，如图2所示，阀塞基座140、阀塞尖端144以及第一夹具件222A和第二夹具件222B被聚集在一起或者以其它方式进行定位，使得阀塞基座140的基座配合部分204和阀塞尖端144的尖端配合部分216完全设置在夹具孔220中。基座配合部分204设置在夹具孔220中，使得基座配合部分204的第一表面250接合(即，直接接触)第一配合表面282，基座配合部分204的第二表面254接合(即，直接接触)第三配合表面288的第一部分，并且基座配合部分204的第三表面258接合(即，直接接触)第二表面286。类似地，尖端配合部分216设置在夹具孔220中，使得尖端配合部分216的第一表面270接合(即，直接接触)第三配合表面286的第二部分，尖端配合部分216的第二表面274接合(即，直接接触)第五配合表面294，并且尖端配合部分216的第三表面278接合(即，直接接触)第四配合表面290。因此，在该示例中，夹具148的第一端180接合(即，直接接触)基座本体部分200，并且夹具148的第二端184接合(即，直接接触)尖端本体部分216。

另外，在该示例中，阀塞基座140的第二端160和阀塞尖端144的第一端168两者都设置在夹具孔220内。第二端160和第一端168可以直接彼此座靠(即，使得端部160、168进行端对端地布置)，如图2所示，使得基座配合部分204和尖端配合部分216彼此直接接触。替代地，端部160、168可以彼此间隔开但紧邻地定位，使得基座配合部分204和尖端配合部分216彼此间隔开但紧邻地定位。在这种替代示例中，间隔件或密封元件可以设置在端部160、168之间。此外，将理解的是，当夹具148将阀塞基座140和阀塞尖端144耦接在一起时，基座配合部分204和尖端配合部分216可以在夹具孔220中和/或相对于彼此不同地布置。作为示例，基座配合部分204和/或尖端配合部分216可以仅部分地设置而非完全设置在夹具孔220中。

当阀塞基座140和阀塞尖端144如此布置时，紧固件228设置在第一夹具件222A的小孔224和第二夹具件222B的小孔224(其与第一夹具件222A的小孔224对齐)中。紧固件228优选地埋入小孔224中，但这不是必需的。在任何情况下，紧固件228的插入不仅将第一夹具件222A和第二夹具件222B牢固地耦接在一起(有效地形成夹具148)，而且还牢固地将基座配合部分204和尖端配合部分216保持在夹具孔220内。进而，阀塞尖端144牢固地耦接到阀塞基座140，其中，阀塞基座140、阀塞尖端144和夹具144形成紧密的轴向接头，其有助于防止阀塞尖端144在操作期间相对于阀塞基座140旋转。

同时，通过移除紧固件228并且进而移除夹具148，阀塞尖端144可以快速且容易地与阀塞基座140去耦接或分离。因此，当需要更换时阀塞尖端144(例如，因为阀塞尖端144在操作期间失效或以其它方式损坏)时，阀塞尖端144可以被移除并且在使用简单的标准工具(例如，螺丝刀)和紧固件228时用不同的阀塞尖端144(例如，新的阀塞尖端144，例如，翻新的新阀塞尖端144)进行替换。换句话说，可以移除并更换阀塞尖端144而无需更换整个阀塞组件104，如上所述，更换整个阀塞组件104是一种昂贵且耗时的过程。

因此，阀塞基座140和阀塞尖端144可以由任何适合的材料容易且成本有效地制造。更具体地，作为示例，阀塞基座140可以由钛、不锈钢、超合金或高性能合金(例如INCONEL^TM(例如，Inconel 718)或HASTELLOY^TM)、另一种类型的高镍合金、一些其它合金或其它适合的材料制成，而阀塞尖端144可以部分或全部由陶瓷材料、碳化物材料(例如碳化钨)或抗腐蚀和抗侵蚀的另一种材料制成。然而，应当理解的是，阀塞尖端144不需要由抗腐蚀和/或抗侵蚀的材料制成，并且可以由任何适合的材料制成。此外，在其它示例中，阀塞基座140和阀塞尖端144可以由相同(多种)的材料(例如Inconel 718)制成。在一些情况下，例如，对于某些给定的应用而言，由第一种材料(例如，陶瓷材料)制成的阀塞尖端144可以被移除并用可以用由不同于第一材料的第二材料制成的阀塞尖端144替换(并且与制成阀塞基座140的材料类似或不同的材料)。最后，夹具148可以由与阀塞基座140和/或阀塞尖端144相同的(多种)材料制成。例如，夹具148可以部分或全部由Inconel 718制成或构成。

本文描述了本实用新型的优选实施例，包括发明人已知的实施本实用新型的最佳的一种或多种模式。尽管本文示出并描述了许多示例，但是本领域技术人员将容易理解的是，各种实施例的细节不需要相互排斥。相反，本领域技术人员在阅读本文的教导时应当能够将一个实施例的一个或多个特征与其余实施例的一个或多个特征组合。此外，还应当理解的是，所示实施例仅是示例性的，不应视为限制本实用新型的范围。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本实用新型的示例性实施例或实施例的各方面，并且不限制本实用新型的范围。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本实用新型的实践是必不可少的。