一种阀以及一种密封环组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开大体上涉及用于旋转球控制阀的密封件，并且更具体地，涉及可横向和轴向移位的浮动密封件。
【背景技术】
[0002]旋转阀被用于很多过程控制系统应用中以控制诸如流体、气体、浆等的过程流体的一些参数。虽然过程控制系统可以使用控制阀来最终控制流体的压强、液面高度、PH等气体期望的参数，然而控制阀基本上控制流体流动的速率。
[0003]典型地，旋转球阀包括阀体，其限定流体入口和流体出口。球元件安装在阀体中，并且绕轴旋转入和旋转出与密封件的邻接，由此控制通过阀的流体流动的量。
[0004]旋转球阀部件，包括阀体、球元件和密封组件，通常由金属制成。在用于高压和/或高温的应用时，尤其是这样的。然而，由于在打开和关闭阀期间的球部件与密封组件的连续的接合，球元件和密封组件能够遭受磨损。由磨损产生的问题包括但不限于阀部件的减小的寿命，在球元件和密封组件之间的增加的摩擦力，以及球元件与密封组件之间的、以及在密封组件与阀体之间的不期望的泄漏。类似地，因为当部件磨损时摩擦力将趋于增加，阀内的动态性能和控制特征将恶化，从而导致阀中的不有效和不准确。为了缓解上述问题，偏置了一些密封组件，以为闭合位置处的球提供更可靠的密封。
【实用新型内容】
[0005]通过本实用新型，为密封环提供横向移动的自由度使得密封环具有自己调节和补偿由于制造或组装的容差引起的任何球或密封件未对齐的能力。从而能够减小密封件磨损和改善关断。并且，减少了球元件和密封组件的磨损，增加了阀部件的寿命球，防止了元件与密封组件之间的、以及在密封组件与阀体之间的不期望的泄漏。
[0006]为具有偏心凸轮球的旋转球阀提供了密封组件。在一个实施例中，密封组件包括安置在阀内部的并且朝阀的球元件偏置的密封环。密封环保持器可以螺纹地固定至阀体的内部，由此将密封环保持在阀体中。
[0007]根据本实用新型的第一方面，提出了一种阀，包括:阀体，其具有入口、出口和与所述入口和所述出口流体连通的阀内部；偏心凸轮球元件，其枢轴地安装在所述阀内部，所述球元件的外表面限定球体的一部分，其中所述球元件的所述外表面上的所有点与所述球元件的枢轴点并不等距；密封环，其安置在所述阀内部，并且朝所述球元件偏置，其中所述密封环与所述球元件密封接合；密封环保持器，其螺纹地固定在所述阀体中的凹部内，所述密封环保持器通过螺纹可移除地连接至所述阀体，其中在所述密封环与所述阀体之间存在次泄漏路径，所述次泄漏路径暴露在所述阀内的流体压强中；以及辅助密封件，其安置在所述密封环与所述阀体之间，所述辅助密封件防止流体流过所述次泄漏路径，其中所述密封环在所述阀体内能够轴向和径向移动。
[0008]优选地，所述密封环包括部分为球形的凹密封面。
[0009]优选地，安置在所述密封环与所述阀体之间的所述辅助密封件是C-密封件。
[0010]优选地，所述C-密封件安置在凹处中，所述凹处形成在所述密封环中。
[0011]优选地，所述C-密封件的口指向流体流动路径。
[0012]优选地，所述密封环包括内部环形面以及安置在所述内部环形面内的C-密封件。
[0013]优选地，所述密封环包括弹簧凹部以及安置在所述弹簧凹部内的弹性元件，所述弹性元件将所述密封环朝所述球元件偏置。
[0014]优选地，所述弹性元件是波形弹簧。
[0015]优选地，在密封环组件的轴向横截面上，所述凹部的内部环形面长于所述密封环的外壁。
[0016]优选地，所述密封环保持器具有L形的横截面。
[0017]优选地，在密封环组件的轴向横截面上，所述密封环的宽度低于所述凹部的横向面的宽度。
[0018]优选地，所述密封环保持器限制密封环的移动，以便在所述密封环与所述偏心凸轮球之间的接触的角度等于所述偏心凸轮球的角旋转，所述角旋转关闭所述阀。
[0019]优选地，在所述密封环与所述偏心凸轮球之间的所述接触为从完全关闭位置起小于等于20°的球旋转。
[0020]根据本实用新型的第二方面，提出了一种密封环组件，包括:密封环，其安置在所述阀内部并且朝球元件偏置，其中所述密封环与所述球元件密封接合；以及密封环保持器，其包括在外壁中的螺纹，其螺纹地固定至阀体中的凹部内，所述密封环保持器通过螺纹可移除地连接至所述阀体；其中，所述密封环在所述阀体内能够轴向和径向移动。
[0021]优选地，所述密封环包括部分为球形的凹密封面。
[0022]优选地，所述密封环包括内部凹部和弹簧凹部。
[0023]优选地，还包括安置在所述内部凹处中的C-密封件。
[0024]优选地，还包括安置在所述弹簧凹部中的偏置元件。
[0025]优选地，所述密封环包括圆柱形内壁、圆柱形外壁和密封上游壁。
[0026]优选地，所述密封环包括从所述密封上游壁延伸的密封环突起部。
[0027]优选地，所述密封环保持器具有L形的横截面。
【附图说明】
[0028]图1为根据本公开的原理构造的旋转球阀的横截面示图；
[0029]图2为图1的圈II处的放大的片状的横截面示图，并且示出了旋转球阀的密封组件的一个实施例，其中旋转球阀处于打开位置；以及
[0030]图3为类似于图2的另一放大的片状的横截面示图，并且示出了旋转球阀处于关闭位置。
【具体实施方式】
[0031]在此描述的浮动球阀密封件克服了现有技术中的多个缺陷。C-密封件的使用扩展了有用的温度能力，其高于其他相对产品，这些相对产品必须有依赖于用于辅助密封件的弹性密封件。然而，当希望成本或关断时，使用弹性密封件(例如，O-环或弹簧加载的面密封件)仍是可行的。使用面密封件作为辅助密封件为密封环提供了轴向和横向移动的自由度。为密封环提供横向移动的自由度使得密封环具有自己调节和补偿由于制造或组装的容差引起的任何球或密封件未对齐的能力。从而能够减小密封件磨损和改善关断。
[0032]在固定负载受波形弹簧影响并且受密封环保持器限制的情况下，也能够以受控和受限的方式轴向地移动密封环，以引起在阀从完毕关闭位置离开后球和密封环在行程中在一些点上断开接触。球与密封件之间的接触被限制为当阀完全关闭时阀行程的一个区域，这引起减小的密封件磨损和改善的关断。
[0033]图1为根据本公开的原理构造的旋转球阀10，并基本上包括阀体12、阀盖14、控制组件16和密封组件24。阀体12包括入口 18、出口 20、主流动路径22和阀盖开口 25。如箭头所示，主流动路径22从入口 18沿以下方向延伸至出口 22，该方向基本上平行于纵轴Ac入口 18由入口边缘26包围。出口 20由出口边缘28包围。入口边缘26和出口边缘28适于将球阀10耦合至过程控制管道，例如通过螺栓、焊接、夹具或任何其他已知装置。
[0034]控制组件16包括偏心凸轮球元件30、驱动轴32以及支持轴34。在一个实施例中，驱动轴32和支持轴34相隔一段距离。在另一些实施例中，驱动轴32和支持轴34可以一体地形成为单片，其从穿孔29延伸至盲孔36。球元件30具有对称C的轴，其与驱动轴B偏置。因此，球元件30的密封面31随着凸轮动作而移动(例如，当球元件31在关闭位置和打开位置之间旋转时密封面31沿着轴A而纵向移位)。
[0035]如上所述，球元件30通常随着凸轮动作而移动，以便利当关闭位置时的与密封组件24的可重复的密封，如图1所示。更具体地，球元件30的外部或密封面31可以限定球体的一部分，球元件的外表面上的所有点与球元件30的天然枢轴点)(即，轴C)并不等距。
[0036]为了容纳密封组件24，阀体12的公开的实施例包括内部凹部42，其安置在入口 18的下游。内部凹部42安置在出口 20与控制组件16的球元件30的之间。内部凹部42可以具有基本上环形的形状，包括环形面38和横向面40。
[0037]现在参考图2，其实图1中的圈II的详细视图，将描述根据本公开的教导构建的密封组件24的一个特定的实施例。
[0038]密封组件24包括安置在阀体12的内部内的密封环44。密封环44朝球元件偏置以密封地接合球元件30。密封环保持器46位于密封环的下游，并且将密封环4保持在内部凹部42内。次泄漏路径50暴露于流过旋转球阀10的流体的流体压强。第一辅助密封件，诸如C-密封件54，可以安置在密封环44与阀体12之间，以防止流体流过次泄漏路径50。
[0039]如上所述，密封组件24的密封环44具有基本上环形的形状，并可以从防止磨损的金属制成，例如铝6或具有铝6耐磨堆焊的不锈钢。如图2的横截面视图所示，可以由圆柱形密封内壁58和圆柱形密封外壁60限定密封环44，并且密封上游壁62可以从密封外壁60沿径向朝内壁58延伸。密封环突起部64可以从密封上游壁62延伸，并且密封环突起部64可以包括圆柱形侧突起壁66，其从密封上游壁62沿轴向延伸(即平行于纵轴A的方向)。端壁68可以从侧突起壁66沿平行于密封上游壁62的方向延伸。球接合面70可以在端壁68与密封内壁58之间延伸，并且球接合面70可以是凹的形状，或互补于球元件的密封面31。更具体地，球接合面70可以外形适于球元件30的密封面31的相应部分，以便当旋转球阀10移动至关闭或座位位置时，密封环44的球接合面70密封地接合球元件30的密封面31。在一个实施例中，球接合面可以是部分的球形的和凹