用于制造具有完全包封的座环的块体锻造的旋启式止回阀本体的方法与流程

本申请要求于2018年10月31日提交的名称为“用于制造具有完全包封的座环的块体锻造的旋启式止回阀本体的方法”的美国临时申请no.62/753,347的权益，该申请的全部公开内容在此并入本文中。

本公开内容总体上涉及一种旋启式止回阀本体，并且特别地涉及一种用于制造具有完全包封的座环的块体锻造的阀本体的方法，并且涉及一种具有完全包封的座环的块体锻造的旋启式止回阀本体及其使用方法。

背景技术：

旋启式止回阀通常包括阀本体，阀本体具有流动通道和绕铰链轴线枢转以打开或封闭流动通道的旋启式止回阀。通常，阀座定位在流动通道中，以在阀在打开位置和闭合位置之间移动时与阀接合。在一些实施例中，阀座围绕其周向外缘未完全被包封，这导致阀座易于挠曲或变形。阀座的变形会导致座环的剥离，例如应用到阀座上的硬密封表面的剥离，这会污染和/或损害流经阀和位于阀下游的设备的介质，或导致阀的不是最佳的密封。

在一些应用中，阀本体可以由铸件或模锻件制成，这允许各种特征的形成和限定。铸造和模锻需要昂贵且独特的铸模和模具，这些铸模和模具不容易被重新构造。这样，例如如果需要较大的阀和/或通孔，铸造和模锻工艺不适合于容易地重新构造阀本体的形状和功能。

在其他应用中，可以通过利用机械紧固件连接多个单独的零件、例如联接顶部部分、中间部分和底部部分或侧面部分、来构造阀本体。然而，这些类型的阀本体需要额外的紧固件和密封接口，并且例如随着时间的流逝，比一体式阀本体更易于泄漏。

出于这些原因，仍然需要一种一体式旋启式止回阀本体，该一体式旋启式止回阀本体提供阀座的完全包封，同时还允许容易地重新构造不同的通道和开口以容纳不同的阀机构。

技术实现要素：

本发明由所附权利要求限定，并且本部分中的任何内容均不应被视为对那些权利要求的限制。

在一方面，用于制造旋启式止回阀本体的方法的一个实施例包括块体锻造一体式本体，一体式本体具有相反的端部、相反的侧面、顶部和底部。该方法还包括加工通孔，该通孔具有第一最小直径并沿第一轴线在相反的端部之间延伸。该通孔限定流动通道。该方法还包括加工腔室，该腔室具有第二最小直径并沿与第一轴线正交的第二轴线从顶部延伸。腔室包括由底板限定的底部，该底板将腔室与通孔分开。该方法还包括加工d形通道使d形通道穿过腔室和通孔之间的底板，从而限定覆盖在通孔上面的半圆形搁板部分；以及加工环状肩部，该环状肩部具有第三直径并在搁板部分下方沿第一轴线延伸。该环状肩部与通孔同轴。该方法还包括将阀座插入环状肩部中。

在另一方面，用于制造旋启式止回阀组件的方法还包括将旋启式止回阀枢转地安装在一体式本体中，在一个实施例中包括将基座固定在通孔上方的搁板上。旋启式止回阀包括枢转地安装到基座上的支撑臂和联接到支撑臂的阀头。支撑臂和阀头可以绕铰链轴线从闭合位置枢转到打开位置，在闭合位置阀头设置在通孔中、与阀座接合，在打开位置阀头与阀座间隔开。

在另一方面，旋启式止回阀本体的一个实施例包括一体式块体锻造的本体，一体式块体锻造的本体具有相反的端部、相反的侧面、顶部和底部。块体锻造的本体还包括通孔，该通孔具有第一最小直径并沿第一轴线在相反的端部之间延伸。该通孔限定流动通道。腔室具有第二最小直径并沿与第一轴线正交的第二轴线从顶部延伸。腔室包括由底板限定的底部，底板将腔室与通孔分开。d形通道延伸穿过腔室和通孔之间的底板。底板包括覆盖在通孔上面的半圆形搁板部分。环状肩部具有第三直径并在每个搁板部分下方沿第一轴线延伸。环状肩部与通孔同轴。阀座设置在环状肩部中。

在另一方面，旋启式止回阀组件的一个实施例包括枢转地安装到一体式本体的旋启式止回阀。在一个实施例中，旋启式止回阀包括固定到通孔上方的搁板上的基座、枢转地安装到基座上的支撑臂、和联接到支撑臂的阀头。支撑臂和阀头可以绕由基座限定的铰链轴线从闭合位置枢转到打开位置，在闭合位置阀头设置在通孔中、与阀座接合，在打开位置阀头与阀座间隔开。

旋启式止回阀本体和旋启式止回阀组件，用于制造旋启式止回阀本体和旋启式止回阀组件的方法以及旋启式止回阀本体和旋启式止回阀组件的使用方法的各种实施例，与其他旋启式止回阀本体、阀及其制造和使用方法相比，提供了显著的优点。例如但不限于，所公开的旋启式止回阀本体及其制造方法允许使用一体式阀本体，这避免了对紧固件和密封接口的需要，从而确保了阀本体的完整性。同时，通过使用块体锻造的本体，可以容易地更改或修改各种后续加工操作，以适应不同尺寸的内部阀部件，诸如阀支撑臂和阀头。此外，锻造和加工操作提供了搁板，该搁板确保了阀座被围绕其整个周缘完全包封，并因此通过避免阀座的变形和/或剥离而延长了阀的寿命。

前面的段落是通过概述的方式提供的，并不旨在限制所附权利要求的范围。通过参照下面结合随附附图的详细描述，将最佳地理解各种优选实施例连同其它优点。

附图说明

图1a和图1b分别是处于打开位置和闭合位置的旋启式止回阀的剖视图。

图2是图1所示的旋启式止回阀本体的一个实施例的剖视立体图。

图3是图1所示的旋启式止回阀本体的剖视立体图。

图4是图2所示的旋启式止回阀本体的竖向剖视图。

图5是图3所示的旋启式止回阀本体的水平剖视图。

图6a至图6j示出了块体锻造的旋启式止回阀本体的工艺流。

图7是块体锻造的本体的立体图。

具体实施方式

应当理解，如本文所使用的术语“多个”意指两个或更多个。术语“外侧”和“内侧”指的是不同特征相对于公共轴线或平面的相对位置。术语“联接”意指直接地或例如利用中间构件间接地连接至或与…接合，并且不需要接合是固定的或永久的，尽管接合可以是固定的或永久的(或一体的)。如本文所使用的术语“第一”、“第二”等等并非旨在分配给如此指定的特定部件，而是仅按照所提及的数字顺序来指代这些部件，意味着指定为“第一”的部件稍后可以是“第二”这样的部件，这取决于该部件被提及的顺序。例如，“第一”直径可以稍后被称为“第二”直径，这取决于它们被提及的顺序。还应当理解，指定“第一”和“第二”并不一定意指这样指定的两个部件或值是不同的，意味着例如第一直径可以与第二直径相同，每个直径仅适用于单独的部件。术语“竖向”和“水平”指的是附图中所示的各种部件的取向，但是要理解，这些部件可以被旋转并在其他取向下使用。

阀本体：

参照图1a至图5，旋启式止回阀组件2被示为包括具有倒t形状的一体式阀本体，一体式阀本体具有一对柱形端部部分6，该对柱形端部部分6限定内部流动通道8，该内部流动通道8沿纵向轴线10在本体的相对端部之间延伸。端部部分各自具有内部通道12，该内部通道可以是柱形的或具有变化的直径的渐缩形的，该内部通道由流动通道8的最小直径(d1)限定，最小直径(d1)例如但不限于在9.50英寸至13.50英寸之间。

可以是柱形的颈部部分14从端部部分向上延伸。颈部部分包括限定本体的顶部的顶表面16。颈部部分限定了内部腔室18，该内部腔室具有周向侧壁20、由底板22限定的底部、和敞开的顶部。侧壁构造有一对周向凹槽21、23和径向向内延伸到腔室中的挡边25。腔室沿着横向于纵向轴线延伸的纵向轴线30从顶部向下延伸到颈部部分中。在一实施例中，轴线10、30是正交的或垂直的。应当理解，腔室可以具有除圆形之外的截面形状，包括例如但不限于各种多边形形状或其他椭圆形形状。

d形通道32延伸穿过在腔室28和流动通道8之间的底板。在一个实施例中，当沿着竖向轴线30从上方观察时，d形通道具有第一线性侧33和相对的弯曲侧35，该弯曲侧与设置在d形通道上方的腔室的形状匹配。弯曲侧可以具有与挡边25的半径相同的半径，或者可以具有小于腔室18的最小半径的其他半径尺寸。在一个实施例中，凹槽23的半径大于挡边25和弯曲侧35的半径，使得底板22在腔室18的底部处围绕整个通道32延伸，从而限定横档部分27。如图4所示，d形通道32向下延伸穿过并跨过通孔108和流动通道8，以形成下部腔室，该下部腔室部分地限定流动通道8和通孔。如本文进一步公开的，d形通道32定尺寸为适应阀支撑臂206和阀头212通过通道8的移动。d形通道32可延续到流动通道8下方的本体的底部中，并限定下部凹进部或腔体60。由于d形通道32和柱形腔室18，特别是凹槽23的形状差异，底板的一部分包括沿着线性侧33限定的搁板部分36，搁板部分36具有大致半圆形的形状，搁板部分36和横档部分27是连续的。如图6h至图6j所示，竖向凹槽37延伸穿过底板32，以为阀支撑臂提供间隙，搁板部分36具有蝙蝠翼形状。

环状肩部40沿着纵向轴线在搁板部分36下方围绕流动通道8周向延伸。环状肩部具有周向表面42和限定角部的后表面44。环状肩部的周向表面部分具有大于流动通道的最小直径d1的最小直径d2，以及具有深度d1(例如，2.1英寸至3.93英寸)，在其他方面称为宽度。环状肩部沿轴线10与流动通道8同轴。

环状阀座50设置在环状肩部40中。在一个实施例中，阀座50由sa182f91/sa335p91制成。阀座具有位于下游的前侧52和面向上游的后侧54。后侧54与环状肩部40的后壁44接合。阀座具有周向表面56，该周向表面具有第二深度d2，在其他方面称为宽度，该第二深度在阀座的一个实施例中可以变化，该第二深度如下面更详细说明的是逐渐缩减的。深度d2大于深度d1，或者超过深度d1的100％，使得如下面进一步说明的确保了阀座50被相应的阀头接合，并且优选地深度d2在深度d1的125％至135％之间。在其他实施例中，d1大于d2，其中d2在d1的90％至100％之间。在一个实施例中，具有深度d1的整个周向表面42与相应的阀座的周向表面56接触，而在其他实施例中是至少75％的周向表面与相应的阀座的周向表面56接触。应当理解，深度d1是测量到搁板部分的线性侧33，而不是测量到凹槽37的侧面。应当理解，阀座50相对于环状肩部40轴向固定。

如图1a和图1b所示，阀座50可以具有逐渐缩减的厚度或宽度，阀座50的面52是倾斜的并位于平面53中，平面53相对于延伸穿过铰链轴线208的竖向轴线55形成角度α。阀座的后侧54正交于轴线10并平行于竖向轴线55。平面53与铰链轴线208相交，使得阀的面73与阀座的面52对准并且适当地抵靠阀座的面52密封。环状肩部40的内侧部分具有相应的倾斜部，其周向表面在阀本体的底部处的深度比在搁板下面的阀本体的顶部处的深度大。

第二环状肩部46相对于纵向轴线30形成在第一环状肩部的外侧的端部部分中，该第二环状肩部46可以形成为凹槽。第二环状肩部46具有最小直径(例如，8.41英寸至24.88英寸)，该第二环状肩部沿着纵向轴线10延伸并且与第一环状肩部40和流动通道8同轴。第二环状肩部的直径小于第一环状肩部的直径，并且大于流动通道的最小直径。

腔体60形成在流动通道8下方的通道32的底部处、与覆盖在上面的腔室沿着纵向轴线30水平对准。

阀座50在第二环状肩部或凹槽46处焊接到本体的端部部分，第二环状肩部或凹槽46邻接阀座的后侧。如图1所示，阀座50由阀本体特别是环状肩部40包封，这意味着阀座的深度d2的至少75％由阀本体围绕阀座的整个周缘包围。如所描述的，阀座可以由sa182f91/sa335p91制成，并且可以在阀座的前侧上包括硬密封表面或硬面，包括例如但不限于硬面。

阀部件

参照图1至图5，压力密封阀盖70通过多个紧固件72固定到阀本体的顶部，以封闭腔室18的敞开的顶部。石墨衬垫74形成密封。

旋启式止回阀200可枢转地在腔室内安装到一体式本体上。特别地，旋启式止回阀200包括基座202，基座202通过紧固件204固定到通孔108上方的搁板36。支撑臂206例如通过铰链销210绕铰链轴线208可枢转地安装到基座。支撑臂206是弯曲的，使得当阀移动到如图1b所示的闭合位置时该支撑臂具有间隙，臂部分地设置在凹槽37中。具有圆盘形状的阀头212例如通过阀杆214联接到支撑臂，阀杆214在与铰链轴线208间隔开的位置处插穿支撑臂中的开口216。

在操作中，支撑臂206和阀头212绕铰链轴线208从闭合位置枢转到打开位置，该铰链轴线208在一个实施例中是水平的，在闭合位置阀头212设置在流动通道8或通孔108中、与阀座50接合，在打开位置阀头212与阀座50间隔开。阀是自致动的，流动通道中的流体流将阀头抬起并将阀头移动到打开位置(图1a)。如图1a所示，支撑臂与在阀本体上的限定止挡部的表面131接合，以限制支撑臂和阀的枢转移动。如果流停止或受到限制，阀将例如响应于重力而移动到闭合位置。此外，如果沿相对的上游方向存在逆流，则逆流将作用在阀的后部71上，导致阀头212移动到如图1b所示的闭合位置。如图1b所示，在闭合位置阀头的前表面73的外缘与阀座50接合。

阀本体的制造

参照图6a至图6j和图7，通过对15nicumonb51.6368(wb36)合金钢的块体90进行块体(热)锻造形成一体式本体，块体90具有相反的端部92、相反的侧面94、顶部96和底部98(参见图7和图6a)。例如但不限于，长度可以是27.5英寸至44.5英寸，宽度可以是20.5英寸至34英寸，高度可以是26英寸至40英寸。可以执行粗加工以使端部部分和头部部分的外部表面成形，从而限定大致倒t形状，大致倒t形状具有矩形棱柱100形状的中心块体、从棱柱的相反端部延伸的柱形端部部分102、和从棱柱的顶部向上延伸的柱形颈部部分104，在一个实施例中中心块体可以是立方体。棱柱提供增强的强度和厚度，同时还提供平坦的底表面106，以便于阀本体的安装和定位(参见图4和图6b)。术语“加工”指的是各种工艺中的任何一种，其中通过受控的材料去除工艺，例如使用机床将一片原材料重新构造成所需的最终形状和大小。三个主要的加工工艺是车削、钻削和铣削。其他操作包括成形、刨平、镗孔、拉削和锯切。如图6b和图6c所示，可以使用计算机数控(cnc)机器，例如可以使用立式车床(vtl)对颈部和流动钻孔/通道进行预加工。

如图6b和图6c所示，在相反的端部之间沿第一纵向轴线10加工(例如，使用vtl)通孔或流动钻孔108，以限定流动通道。通孔可以是柱形的，或者具有如本文所公开的具有最小直径的渐缩的截头圆锥形状。

可以执行多个加工操作以将腔室18构造成具有不同的周向凹槽和挡边。在对通孔进行加工之前或之后，该工艺包括沿着纵向轴线30从本体的顶部96加工(例如，通过vtl)腔室18。如图6d至图6h所示，如本文所公开的可以执行多个加工操作以将腔室构造成具有不同的上部部分和下部部分。例如，使用例如水平加工中心(hmc)，将流动钻孔108和腔室18用作进一步加工的参照。如图6e所示，使用cnc车床进一步精细化腔室18在顶侧的构造。如图6f和图6g所示，cnc车床还用于加工通孔108的最终构造，精加工上游端部和下游端部成例如具有扩口且渐缩的开口103。同样的加工工艺可以应用于两个端部部分102。

参照图6h，该工艺还包括加工d形通道32，例如使用凹坑铣削穿过在腔室18和通孔108之间的底板，并进一步向下穿过通孔108，加工d形通道32可以在对通孔和腔室其中之一或两者均进行加工之前或之后发生。加工可以还包括在加工d形通道32时在流动通道下方的本体的底部中加工腔体60。对通道32或腔室的加工形成搁板部分36。d形通道的弯曲部分除去了d形通道侧面上的环状肩部。通道32和通孔的相交处的边缘可以设置有倒角131，该倒角131还用作用于支撑臂的止挡部。

该工艺还包括在间隔开的搁板部分36下方加工第一环状肩部40(参见图6f和图6g)，并再次以任一顺序在第一环状肩部的外侧加工第二环状肩部或凹槽46。第一肩部中的一个可以通过将通道32加工到由限定中心柱形腔体115的上游部分111和下游部分113的上游和下游操作形成的中心柱形腔体115中而形成。如图6i所示，可以通过钻削形成顶面孔121。如图6j所示，可以例如使用hmc对棱柱块体100的外侧角部123进行倒角。然后可以例如使用磨床对整个外表面进行去毛边。

该工艺包括将阀座50插入搁板36下方的环状肩部40中，该环状肩部完全包封阀座，并且整个深度d1的周向表面42都与相应的阀座接触。然后，通过将阀座的后侧焊接到本体、并且特别是通过沿着第二环状肩部将阀座焊接到本体、而将阀座连接到本体。

尽管已经参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式上和细节上的改变。这样，意图是：将前面的详细描述视为说明性的而不是限制性的，并且所附权利要求、包括其所有等同物、用于限定本发明的范围。