蝶形阀的制作方法
【专利摘要】根据本发明提供了一种蝶形阀（100）。该蝶形阀（100）包括阀体（103），该阀体（103）包括穿过阀体（103）的阀孔（109）和轴孔（112），蝶形阀（100）还包括位于轴孔（112）中并且延伸通过阀孔（109）的阀轴（121），配合在阀轴（121）的端部上的热导体环（156），以及安装到热导体环（156）并且位于轴孔（112）中的至少一个压缩环（152）。至少一个压缩环（152）部分地配合在热导体环（156）中的对应的至少一个环凹槽（153）中并且部分地延伸出该至少一个环凹槽（153），并且至少一个压缩环（152）将热导体环（156）基本密封到致动器侧轴孔（112A）。
【专利说明】蝶形阀
[0001]本申请是于2011年9月18日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201180045196.0,国际申请号为PCT/EP2011/066161，发明名称为“碟形阀”)的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及阀领域，更具体地涉及一种两部分阀。
【背景技术】
[0003]阀用于各种应用，包括工业环境、车辆、建筑和结构等等。阀用于调节流体的流动，流体包括液体、气体及其混合物。该流在一些环境中可以包括颗粒。
[0004]蝶形阀包括在轴上旋转的大致圆形的阀瓣，其中，该旋转可以使阀瓣移动，以延伸通过阀孔，关闭阀，或者使阀旋转以水平地延伸，与孔对准，使阀对流体流打开。在一些实施例中，阀瓣可以完全与流对准，其中，阀瓣对流呈现最小的阻碍，阀孔基本不被阻挡。可以通过任何适当的装置使阀轴和阀瓣旋转，包括机械连杆、电磁设备等等。
[0005]蝶形阀具有很多优点。蝶形阀的设计和使用都很简单。蝶形阀可以提供快速响应时间。当完全打开时，蝶形阀可以提供最小的流限制或阻碍。因为这些原因，蝶形阀在调节管道中的流方面很受欢迎。
[0006]蝶形阀具有最小的移动部分。但更重要的是，蝶形阀不需要为了正常工作而具有小的间隙或公差。
[0007]蝶形阀的一个重要的优点在于，它们很好地适用于热流体，诸如热气体。蝶形阀广泛用于发动机排放系统中，因为阀瓣被制造成即使在高温的情况下也能够可靠地关闭。此夕卜，阀瓣与阀座的接触是简单的，不需要高公差。由于加热导致的尺寸变化可能不会使蝶形阀不能工作或无效。即使蝶形阀受到热膨胀和收缩，阀仍将工作。
[0008]然而，现有技术的蝶形阀具有缺点。用于高温流体，诸如热排气，可能导致损坏。热的加压气体能够使得润滑剂变干，并且损坏轴承。热的加压气体能够使得密封材料(诸如橡胶或塑料)劣化。热膨胀能够增加摩擦和粘结，或者由于热膨胀或收缩造成泄漏。
【发明内容】
[0009]在本发明的一些方面，蝶形阀包括:
阀体，包括穿过所述阀体的阀孔以及轴孔；
阀轴，所述阀轴位于所述轴孔内并且延伸通过所述阀孔；
位于所述轴孔内的至少一个压缩环，所述至少一个压缩环将所述阀轴基本上密封到所述致动器侧的轴孔。
[0010]优选地，至少一个压缩环包括至少部分弹性的环。
[0011 ] 优选地，至少一个压缩环包括金属环。
[0012]优选地，蝶形阀还包括配合在所述阀轴的端部的热导体环，其中，所述至少一个压缩环部分地配合在所述热导体环中的对应的至少一个环凹槽中并且部分地延伸出该至少一个环凹槽，并且所述至少一个压缩环将所述热导体环基本密封到所述致动器侧轴孔。
[0013]优选地，蝶形阀还包括配合在所述阀轴的端部的热导体环，其中，所述至少一个压缩环部分地配合在所述热导体环中的对应的至少一个环凹槽中并且部分地延伸出该至少一个环凹槽，并且所述至少一个压缩环将所述热导体环基本密封到所述致动器侧轴孔，所述至少一个压缩环可移除地安装到热导体环。
[0014]优选地，蝶形阀还包括配合在所述阀轴的端部的热导体环，其中，所述至少一个压缩环部分地配合在所述热导体环中的对应的至少一个环凹槽中并且部分地延伸出该至少一个环凹槽，并且所述至少一个压缩环将所述热导体环基本密封到所述致动器侧轴孔，所述至少一个压缩环包括与所述至少一个环凹槽的最小公差。
[0015]优选地，蝶形阀还包括构造成联接到阀体的阀致动器，阀致动器包括致动器轴，该致动器轴构造成联接到阀轴，以及位于阀致动器的致动器轴上并且紧靠阀致动器的唇形密封，该唇形密封构造成防止来自阀孔的流体在致动器轴周围进入阀致动器。
[0016]优选地，蝶形阀还包括泄漏返回管道，该泄漏返回管道从阀内侧配合部分延伸通过所述阀体到达内阀孔表面，其中，所述泄漏返回管道构造成使在所述阀内侧配合部分处的任何泄漏流体返回至下游的阀孔部分。
[0017]优选地，阀轴包括中空部分，该中空部分容纳从阀致动器延伸的至少一部分致动器轴，其中，阀轴的中空部分降低从阀轴至致动器轴的热传递。
[0018]在本发明的一些方面，蝶形阀包括:
阀体，包括穿过所述阀体的阀孔以及轴孔；
阀轴，该阀轴位于所述轴孔内并且延伸通过所述阀孔，所述轴孔包括致动器侧轴孔和非致动器侧轴孔，所述致动器侧轴孔从内阀孔表面延伸到所述阀体的阀内侧配合部分；泄漏返回管道，该泄漏返回管道从所述阀内侧配合部分延伸通过所述阀体到达内阀孔表面，其中，所述泄漏返回管道构造成使在所述阀内侧配合部分处的任何泄漏流体返回至下游的阀孔部分。
[0019]优选地，泄漏返回管道基本上平行于致动器侧轴孔。
[0020]优选地，泄漏返回管道不平行于致动器侧轴孔。
[0021]优选地，泄漏返回管道在阀内侧配合部分处与致动器侧轴孔隔开预先确定的第一距离Dp
[0022]优选地，泄漏返回管道在内阀孔表面处与致动器侧轴孔隔开预先确定的第二距离D2。
[0023]优选地，蝶形阀还包括位于所述轴孔内的至少一个压缩环，所述至少一个压缩环将所述阀轴基本上密封到所述致动器侧的轴孔。
[0024]优选地，蝶形阀还包括配合在所述阀轴的端部的热导体环，其中，所述至少一个压缩环部分地配合在所述热导体环中的对应的至少一个环凹槽中并且部分地延伸出该至少一个环凹槽，并且所述至少一个压缩环将所述热导体环基本密封到所述致动器侧轴孔。
[0025]优选地，蝶形阀还包括构造成联接到阀体的阀致动器，阀致动器包括致动器轴，该致动器轴构造成联接到阀轴，以及位于阀致动器的致动器轴上并且紧靠阀致动器的唇形密封，该唇形密封构造成防止来自阀孔的流体在致动器轴周围进入阀致动器。
[0026]优选地，阀轴包括中空部分，该中空部分容纳从阀致动器延伸的至少一部分致动器轴，其中，阀轴的中空部分降低从阀轴至致动器轴的热传递。
[0027]在本发明的一些方面，蝶形阀包括:
阀体，包括穿过所述阀体的阀孔以及轴孔；
阀轴，所述阀轴位于所述轴孔内并且延伸通过所述阀孔；
阀致动器，该阀致动器构造成联接到所述阀体，所述阀致动器包括致动器轴，该致动器轴构造成联接到所述阀轴；以及
唇形密封，该唇形密封位于所述阀致动器的致动器轴之上并且紧靠所述阀致动器，所述唇形密封构造成防止来自所述阀孔的流体在所述致动器轴周围进入所述阀致动器。
[0028]优选地，唇形密封由至少部分柔性的材料形成。
[0029]优选地，唇形密封由至少部分弹性的材料形成。
[0030]优选地，唇形密封由至少部分可压缩的材料形成。
[0031]优选地，唇形密封包括径向向内延伸的第一环形密封部分、径向向内延伸并且基本上平行于第一环形密封部分的第二环形密封部分、以及在第二环形密封部分和第一环形密封部分之间延伸并且将第二环形密封部分连接到第一环形密封部分的板部分。
[0032]优选地，阀轴包括容纳至少一部分致动器轴的中空部分。
[0033]优选地，阀轴包括容纳至少一部分致动器轴的中空花键部分。
[0034]优选地，阀轴包括中空花键部分，该中空花键部分容纳至少一部分致动器轴，其中，中空花键部分允许阀轴的热膨胀和收缩，而不会影响致动器轴和阀轴之间的联接。
[0035]优选地，阀轴包括中空部分，该中空部分容纳至少一部分致动器轴，其中，中空部分降低从阀轴至致动器轴的热传递。
[0036]优选地，蝶形阀还包括位于所述轴孔内的至少一个压缩环，所述至少一个压缩环将所述阀轴基本上密封到所述致动器侧的轴孔。
[0037]优选地，蝶形阀还包括配合在所述阀轴的端部的热导体环，其中，所述至少一个压缩环部分地配合在所述热导体环中的对应的至少一个环凹槽中并且部分地延伸出该至少一个环凹槽，并且所述至少一个压缩环将所述热导体环基本密封到所述致动器侧轴孔。
[0038]优选地，蝶形阀还包括泄漏返回管道，该泄漏返回管道从阀内侧配合部分延伸通过所述阀体到达内阀孔表面，其中，所述泄漏返回管道构造成使在所述阀内侧配合部分处的任何泄漏流体返回至下游的阀孔部分。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]在所有附图中，相同的参考标号代表相同的元件。应该理解，附图不一定按照比例。
[0040]图1示出了根据本发明的两部分的蝶形阀。
[0041]图2示出了根据本发明的蝶形阀的细节。
[0042]图3示出了根据本发明的蝶形阀的分解图。
[0043]图4-5是显示根据本发明的阀组件和致动器之间的接合处的细节的截面图。
[0044]图6是阀轴的致动器端部的横截面，显示了热导体环和压缩环的细节。
[0045]图7显示了根据本发明的压缩环。
[0046]图8显示了根据本发明的压缩环。
[0047]图9示出了根据本发明的泄漏返回管道的细节。
[0048]图10示出了根据本发明的唇形密封的细节。
[0049]图11是通过蝶形阀的阀组件的截面图。
[0050]图12是处于关闭位置的阀瓣的截面图。
[0051]图13示出了根据本发明的高温蝶形阀。
[0052]图14示出了阀组件和阀致动器的配合区域。
[0053]图15示出了阀组件和阀致动器的配合区域。
[0054]图16示出了阀组件和阀致动器的配合区域的细节。
【具体实施方式】
[0055]图1-16以及以下的说明书为本领域技术人员描述了实现和利用本发明的最佳方式的具体示例。为了教导本发明的原理的目的，简化或省略了一些常规的方面。本领域技术人员将意识到落在本发明的范围内的这些示例的变型。本领域技术人员将意识到以下所述的特征可以各种方式组合来形成本发明的多种变型。结果，本发明不限于以下所述的具体示例，而仅由权利要求及其等价物限定。
[0056]图1示出了根据本发明的蝶形阀100。蝶形阀100包括阀组件110和联接到阀组件I1的致动器123。阀组件110包括阀体103、延伸通过阀体103的阀孔109、以及阀瓣107，该阀瓣107构造成在阀孔109内在阀轴121上旋转。阀体103可以包括法兰104和104’和/或其它附接特征，使得蝶形阀100能够组装到其它构件或设备。蝶形阀可以用于调节温度改变的流体，诸如流体可以造成蝶形阀的热膨胀和热收缩。
[0057]致动器123包括能够使阀轴121旋转并且因此使得阀瓣107旋转的设备。致动器123包括致动器轴126或联接到阀轴121的其它旋转部件。致动器轴126可以包括花键轴、键轴、带形状的轴、或者传递旋转运动的任何轴构造(见图4)。致动器123可以包括任何方式的旋转致动器，包括机械的、电/磁的、气动的、液动的、或其它的致动器设备。致动器123可以任何合适方式固定到阀组件110。例如，致动器123通过夹具130可移除地固定到阀组件110 (见图2和以下的相应讨论)。
[0058]在一些实施例中，致动器123可以包括流体冷却系统225 (见图13和相应讨论)。流体冷却系统225可以包括用于从致动器123吸取热量的冷却液体或冷却气体。流体冷却系统225可以使热量传递离开致动器123。流体冷却系统225可以是静态的或者可以包括冷却液体或冷却气体的循环。
[0059]当阀组件110用于调节热液体或者热气体时，大部分热传递将发生在两个构件之间的接合处。这样的热传递通常是不期望的。结果，蝶形阀100包括最小化热传递和/或使传递的热量传导通过某些构件的特征。结果，最小化并控制了致动器123的热传递，改善了致动器123的工作寿命。
[0060]大量的热传递进入致动器123可能造成问题。热传递可能使轴承变干或损坏轴承。热传递可以增加电阻并且增加功率消耗。热传递可能影响致动速度和/或致动响应时间。热传递可能造成构件改变尺寸和/或由于热膨胀和热收缩而改变公差。
[0061]图2示出了根据本发明的蝶形阀100的细节。该图示出了阀法兰105和相应的轴孔112、致动器法兰124、以及接收和捕获在两个主要构件之间的垫片(或垫圈)150。
[0062]垫片150可以在两个构件之间密封。为此，垫片150可以至少部分是弹性的和/或部分是可压缩的。垫片150的厚度可以是这样的:在阀法兰105和致动器法兰124接触之前，这两个法兰必须至少部分地压缩垫片150。或者，接头可以是通风的，或者可以不需要是流体密封的。应该懂得，替代性地，垫片150可以被热绝缘体衬垫157和/或热导体环156所代替(例如见图3以及相应的讨论)。
[0063]垫片150可以包括摩擦元件，该摩擦元件至少部分地防止两个阀构件夹在两个法兰之间时的旋转。例如，摩擦特性可以由垫片150的弹性/可压缩属性来提供。
[0064]附图示出了夹具130的实施例的细节。在该实施例中，夹具130包括第一和第二夹具部分133和134。在另一实施例中，夹具130可以包括具有一个切口的一体件，其中，仅需要单个拧紧设备136。结合机构132在一个点将两个夹具部分结合在一起，拧紧设备136结合其它端部。结合机构132可以包括机械装置，包括可分离的机构，诸如所示的扣和圈。但是，也可以采用其它机构。例如，夹具130可以构造为带有两个拧紧设备136。
[0065]拧紧设备136可以被调节以限制夹具130，如上所述。因此，拧紧设备136可以使第一和第二夹具部分133和134的端部聚在一起。在所示的实施例中，拧紧设备136包括带螺纹的紧固件。带螺纹的紧固件可以包括螺母和螺栓，但可以包括其它构造，诸如接合夹具部分端部中的孔口(或带螺纹的孔口)的带螺纹的螺杆。
[0066]夹具130的内部形状用于使两个法兰聚在一起。因此，内部形状可以基本上是矩形，带有垂直的侧壁。或者，侧壁可以是有角度的、弯曲的、或其它期望的形状。
[0067]附图还示出了从阀法兰105延伸的对准特征162。对准特征162可以是任何形状或尺寸。在一些实施例中，对准特征162包括销。对准特征162接合致动法兰124中基本上对应的孔口、凹口、凹部等等(未示出)。因此，在组装期间，对准特征162可以使得阀致动器123与阀体103对准。有利的是，在一些实施例中，对准特征162可以辅助将致动器轴126与阀机构103的阀瓣107对准。此外，对准特征162可以防止阀致动器123相对于阀体103旋转。
[0068]图3是根据本发明的蝶形阀100的分解图。如上所述，致动器123包括致动器轴126和对准特征162。阀组件110包括阀体103、通过阀体103的阀孔109、以及轴孔112，该轴孔112延伸通过阀体103并且基本上横向于阀孔109。轴孔112被阀孔109所中断，并且包括轴孔部分112A和112B。阀轴121位于轴孔112A和112B内，并且可以在阀体103内旋转。
[0069]阀轴121包括接收一个或多个相应的阀瓣紧固件108的一个或多个阀瓣紧固件孔118。阀瓣107通过一个或多个阀瓣紧固件108而固定到阀轴121。一个或多个阀瓣紧固件108可以包括任何适当的紧固件。一个或多个阀瓣紧固件108可以永久地或可移除地将阀瓣107固定到阀轴121上。
[0070]阀轴121的非致动器端接收轴承或轴衬142和端部密封145。轴承142配合在阀轴121上，并且允许阀轴121在轴孔部分112B中旋转。端部密封145可以包括塞，该塞压配合或者以其它方式可移除地或永久地固定在轴孔112B的端部中，从而基本上密封轴孔112B的端部。因为安装了端部密封145，阀轴121或者是阀组件110中的气体或液体都不能够从阀孔部分112B脱出。
[0071]阀轴121的致动器端接收轴承140、至少一个压缩环152、热导体环156、热绝缘体衬垫157、和唇形密封159。轴承140配合在阀轴121上，并且被接收在轴孔112A中，类似于轴承142。阀轴121可以在轴承140中旋转。当组装到阀轴121和阀体103时，轴承140将基本上紧靠热导体环156。轴承140和142可以吸收由阀瓣107和阀轴121所施加的任何轴向负荷。
[0072]致动器轴126可以是花键的(见图14)、键的、或其它形状，使得阀轴121的中空端部配合在致动器轴126上，并且在它们之间传递旋转运动。致动器轴126可以通过夹具130而相对于阀轴121保持就位。或者，致动器轴126可以包括卡合环或其它的保持器设备。
[0073]卡合环151配合在突出的致动器轴126上的凹槽或通道中。卡合环151还配合在形成于阀轴121的中空部分129A内的卡合环凹槽128中(见图6和相应的文字)。结果，在一些实施例中，致动器轴126和阀轴121被保持在一起。结果，阀轴121上的轴向负荷被传递到致动器123中。这种轴向负荷可以来自于流体压力和/或流体流，包括来自于作用在阀瓣107上的力。在一些实施例中，因为轴衬140和142不需要吸收或控制轴向的轴负荷，轴衬140和142将提供较少的旋转阻力。
[0074]热绝缘体衬垫157定位在阀组件110和致动器123之间。热绝缘体衬垫157在阀组件110和致动器123之间密封。当夹具130被施加到阀体法兰105和致动器法兰124时，热绝缘体衬垫157被保持就位。此外，热绝缘体衬垫157可以由具有低传热性质的材料形成。结果，热绝缘体衬垫157降低或防止阀体103和致动器壳体127之间的热传递。另外，热绝缘体衬垫157防止流体在致动器123和阀组件110的接合处脱出。
[0075]压缩环152配合在热导体环156上(例如见图6)。压缩环152可以配合到形成在热导体环156中的相应的环凹槽153中。压缩环152可以可移除地安装到热导体环156。压缩环152可以形成或加工成与环凹槽153具有相对紧的公差。此外，压缩环152可以至少部分是柔性和可压缩的，其中，压缩环152必须有些压缩，使得压缩环152和热导体环156插入致动器侧的轴孔112A中。结果，压缩环152将热导体环156基本上密封到致动器侧的轴孔112A的内表面上。因此，热导体环156可以在阀组件110和致动器123之间传导热量，但阀组件110内的流体不能够泄漏到致动器123或者不能够在阀组件110和致动器123的接合处脱出。
[0076]在一些实施例中，压缩环152包括金属环。或者，压缩环152可以由高温塑料或者不在高温下劣化并且能够至少有些压缩的任何材料形成。
[0077]热导体环156定位在阀组件110和致动器123之间。在一些实施例中，热导体环156的构造和尺寸使其紧配合在阀轴121的端部上，使得没有流体能够在阀轴121和热导体环156之间流过。热导体环156可以由具有较高热传递性质的材料形成，使得阀轴121的端部中的热量可以被传导至致动器壳体127。这可以从致动器轴126吸出一些热量。
[0078]图4-5是显示根据本发明的阀组件110和致动器123之间的接合处的细节的截面图。阀轴121的端部包括中空部分129A。中空部分129A对应于致动器轴126并且配合到致动器轴126上。在一些实施例中，中空部分129A包括中空的花键部分129A。中空的花键部分129A配合在致动器轴126的对应花键部分，其中，花键将致动器轴123的旋转传递至阀轴121。中空的部分129A还呈现低得多的热传递容量，其中，由于中空部分129A，更少的热量能够由阀轴121传导至致动器123。
[0079]唇形密封159构造成配合在致动器轴126上，并且基本上将致动器轴126密封到致动器壳体127的内表面上。唇形密封159的一个唇(例如，内唇)将密封地接触致动器轴126，而另一个唇(例如，外唇)将密封地接触致动器壳体127的内表面(见图10和以下的相应讨论)。唇形密封159构造成围绕致动器轴126密封，并且防止来自阀孔109的流体到达致动器123的内部。唇形密封159在致动器壳体127内被保持就位。
[0080]唇形密封159优选由弹性材料形成，诸如橡胶或橡胶混合物，并且可能因过度的热量而劣化。为此原因，期望最小化通过致动器壳体127 (诸如致动器壳体127的临近阀组件110的部分)吸收的热量的量。
[0081]图6是阀轴121的致动器端部的横截面，显示了热导体环156和压缩环152的细节。应该懂得，包括轴承140，以便将阀轴121保持就位，并且允许阀轴121自由地旋转。此夕卜，或者替代性地，阀轴121可以包括接收卡合环151的卡合环凹槽128。卡合环151可以位于卡合环凹槽128中，并且可以接合相应的凹槽或者致动器轴126中的其它特征。
[0082]然而，轴承140可以不在阀轴121和轴孔112A之间密封。阀轴经常是泄漏路径。当阀关闭或近似关闭，在阀的上游侧109U具有高压，在下游侧109D具有低压。所得到的大的压力差造成上游加压流体流入阀轴121周围的区域，以便避开阀瓣107。当阀瓣107不在阀轴121的一侧或另一侧上时尤其如此，使得阀轴121与阀孔109的上游侧和下游侧都流体连通。
[0083]至少一个压缩环152安装到热导体环156并且位于致动器侧的轴孔112A内。在一些实施例中，压缩环152部分地配合到热导体环156的相应的环凹槽153并且部分地延伸出该凹槽153。压缩环152将热导体环156基本上密封到致动器侧的轴孔112A。
[0084]压缩环152被设计成处于至少一些压缩之下，并且因此基本上接触轴孔112A的内表面，并且向外压靠轴孔112A的内表面。此外，可以设计公差，使得压缩环152基本上接触环凹槽153的侧面，其中，加压流体不能够在压缩环152之下通过。如图所示，在压缩环152之下可以具有间隙空间。结果，很少或者没有加压流体将能够在阀轴121和热导体环156周围通过。
[0085]图7显示了根据本发明的压缩环152。压缩环152能够包括基本上环形形状和预先确定的厚度T。压缩环152包括在基本上平面的环形主体中的孔口 138。然而，应该懂得，压缩环152可以具有各种横截面形状，并且不限于附图中所示的基本上矩形的横截面形状。
[0086]在该实施例中，压缩环152包括缝隙139。缝隙139的尺寸可以允许预先确定的压缩量。
[0087]压缩环152可以由任何适当材料形成。压缩环152至少部分是弹性的，因此至少部分是可压缩的。在一些实施例中，压缩环152的成分可以至少部分是金属。在一些实施例中，压缩环152的成分可以至少部分是塑料。然而，应该懂得，压缩环152可以使用任何适当材料。
[0088]图8显示了根据本发明的压缩环152。在该实施例中，压缩环152包括基本上平面的环形主体，其中带有孔口 138。然而，在该实施例中，主体被分为两个部分，第一拼合部分152A和第二拼合部分152B，这两个拼合部分具有预先确定的厚度T1和T2。厚度T1和T2可以是相同或不同的。在两个拼合部分152Α和152Β之间存在拼缝148，每个拼合部分以缝隙139Α和139Β结束。该设计允许压缩环152被压缩，但具有甚至更好的密封性能。
[0089]如上所述，第一缝隙139A和第二缝隙139B可以是任意期望的尺寸，其中，第一和第二缝隙139A和139B允许压缩环152被压缩。第一缝隙139A与第二缝隙139B偏离预先确定的周向(或角向)距离。结果，没有通透的、不被阻挡的缝隙使得流体通过其而脱出。此夕卜，如果在压缩环152的前表面上存在流体压力，则前拼合部分152A可以压靠在后拼合部分152B上，其中，拼缝148被压缩，其尺寸可以忽略。
[0090]图9示出了根据本发明的泄漏返回管道163的细节。蝶形阀可以用于调节压力改变的流体，包括流体压力可能造成阀轴孔112周围的泄漏的情况。泄漏返回管道163不允许流体向外脱出。泄漏返回管道163从阀内侧配合部分172至内阀孔表面171地延伸通过阀体103。泄漏返回管道163构造成使阀内侧配合部分172处存在的任何泄漏流体返回至下游的阀孔部分109D。然而，应该懂得，泄漏返回管道163不允许泄漏流体脱出蝶形阀100，如同现有技术中常见的那样。结果，泄漏返回管道163不是湿气、污垢或其它外部物质进入蝶形阀100的进入端口。泄漏返回管道163在阀内侧配合部分172处与致动器侧轴孔112A隔开预先确定的第一距离Dp泄漏返回管道163在内阀孔表面171处与致动器侧轴孔112A隔开预先确定的第二距离D2。泄漏返回管道163可以基本上平行于致动器侧轴孔112A。或者，泄漏返回管道163可以不平行于致动器侧轴孔112A。
[0091]泄漏返回管道163可以是预先确定的横截面积。可以根据预期的泄漏体积或泄漏速度来选择横截面积。可以选择横截面积来适应平均预期泄漏、最小预期泄漏、最大预期泄漏、或其它期望的值。
[0092]一些泄漏可能发生超过轴承140。大部分泄漏将不会脱出超过与压缩环152组合的热导体环156。然而，较小水平的泄漏可能发生超过与压缩环152组合的热导体环156。该泄漏将在阀体103的阀内侧配合部分172和热绝缘体衬垫157之间通过，接下来进入泄漏返回管道163。这得到阀孔109的上游侧109U与下游侧109D之间压力差的辅助。该正压力差可以造成泄漏返回管道163中的文丘里效应，将任何流体泄漏吸入泄漏返回管道163，因此吸入阀孔109的下游侧109D。
[0093]图10示出了根据本发明的唇形密封159的细节。唇形密封159定位在阀致动器123的致动器轴126之上，并且紧靠阀致动器123。唇形密封159可以紧靠并且接触致动器壳体127 (见图5)。唇形密封159构造成防止致动器侧轴孔112A中的任何流体在致动器轴126周围进入阀致动器123。
[0094]唇形密封159包括径向向内延伸的第一环形密封部分164、径向向内延伸并且基本上平行于第一环形密封部分164的第二环形密封部分166、以及在第二环形密封部分166和第一环形密封部分164之间延伸并且将第二环形密封部分166连接到第一环形密封部分164的板部分165。如图所示，第一环形密封部分164可以包括扩大的部分167。如图所示，扩大的部分167的形状可以基本上是矩形的。或者，扩大的部分167可以是菱形、圆形或椭圆形，规则的或不规则的，或者任何其它适当形状。应该懂得，如果需要的话，第二环形密封部分166也可以包括扩大的部分。
[0095]第一环形密封部分164构造成密封地接触致动器轴126，甚至当致动器轴126在旋转时也如此。第二环形密封部分166构造成密封地接触致动器壳体127。
[0096]唇形密封159可以由至少部分柔性的材料形成。唇形密封159可以由至少部分弹性的材料形成。唇形密封159可以由至少部分可压缩的材料形成。
[0097]图11是通过蝶形阀100的阀组件110的截面图。该视图显示了阀瓣107，该阀瓣107通过一个或多个阀瓣紧固件108而安装到阀轴121。该图还示出了阀孔109。阀孔109包括孔肩部183，这些孔肩部183构造成当阀瓣107处于关闭位置时被阀瓣107基本上密封地接触。
[0098]在所示的实施例中，阀孔109包括上游阀孔部分109U和下游阀孔部分109D，其中，当阀瓣107处于关闭位置时，上游阀孔部分109U和下游阀孔部分109D被阀瓣107基本上分开。应该懂得，术语上游和下游是用在从图左侧进入的流体的上下文中。流体可以沿着相反的方向流动通过阀孔109，但在蝶形阀100中将不能实现某些优点。
[0099]在一些实施例中，孔肩部183可以包括上孔肩部183A和下孔肩部183B。上孔肩部183A和下孔肩部183B可以不必形成单个连续表面。在所示的实施例中，阀轴121隔断了上孔肩部183A和下孔肩部183B。上孔肩部183A可以面对上游阀孔部分109U，而下孔肩部183B可以面对下游阀孔部分109D。
[0100]阀瓣107包括面密封179。在所示的实施例中，面密封179可以包括基本上平面的环形表面，该环形表面构造成基本上密封在孔肩部183上。类似地，孔肩部183的形状可以是基本上平面的和环形的，但孔肩部183可以包括两个单独的肩部部分。面密封179可以构造成基本上重叠在孔肩部183上并且密封地接触孔肩部183，但允许阀瓣107热膨胀和收缩。结果，当阀瓣107旋转到完全关闭位置时，阀瓣密封179的至少一部分将配合到孔肩部183的至少一部分并且与其基本上重叠。阀瓣密封179可以形成有充分的径向间隙，以便避开阀孔109的侧部。
[0101]通过不像现有技术那样密封在阀孔109的壁上，本发明的面密封特征避免了热膨胀问题。阀瓣107的材料的膨胀和收缩不导致粘结到阀孔109上。因此，阀瓣107的材料的膨胀和收缩不会在阀轴密封、轴衬或轴承上造成额外的负荷。另外，在现有技术中，随着轴衬或轴承在阀的寿命中磨损，周围的现有技术的密封被不利地影响。优选的是，本文描述的面密封179不被磨损或磨松的轴衬或轴承所不利地影响。
[0102]即使当阀瓣107出现热膨胀时，该设计避免了间隙问题，同时维持重要的和令人满意的密封接触面积。阀瓣密封179和孔肩部183允许密封接触，不需要紧密的公差。此夕卜，上游阀孔部分109U上的流体压力将用于增加阀瓣107在上孔肩部183A的关闭压力，抵消流体对下孔肩部183B所施加的打开压力。
[0103]在一些实施例中，上游阀孔部分109U和下游阀孔部分109D都是锥形的。如图所示，锥形的上游阀孔部分109U和锥形的下游阀孔部分109D可以提供阀孔109中的倾斜的阶梯。倾斜的阶梯可以提供在阀体103的长度上的基本上恒定的流面积。当流体流动通过阀孔109时，倾斜的阶梯可以降低阻力，其中，倾斜的阶梯顺畅地引导流体朝向和离开孔肩部 183。
[0104]在一些实施例中，阀瓣107在阀轴121上偏移。这与现有技术不同，现有技术的蝶形阀瓣通常在阀轴上置中。该偏移在上游阀孔部分109U—侧。该安装布置的优点在于，进入的流体与阀轴121物理地隔离。结果，流体压力将阀瓣107压在阀轴121上。一个或多个阀瓣紧固件108仅将阀瓣107保持就位，而不需要保持阀瓣107抵抗流体压力。
[0105]该安装布置的另一个优点在于，进入的流体与阀轴121热隔离。这大大地降低了从流体至阀轴121的热传递。结果，蝶形阀100的轴承、密封和致动器机构将具有更长的工作寿命。更少的热传递将造成软的和容易受到温度损坏的密封材料(例如橡胶)的更少损坏。更少的热传递将造成润滑剂的更少变干。更少的热传递将造成更少的热膨胀和收缩，并且因此造成更少的热扭曲、更少的磨损和更少的粘结。更少的热传递将造成更少的电阻。
[0106]图12是处于关闭位置的阀瓣107的截面图。阀瓣107固定到阀轴121的上游阀孔部分侧，在阀孔109相对于阀轴121的上游阀孔部分109U —侧。进入的流体(见箭头)将阀瓣107压在阀轴121上。
[0107]在关闭位置，阀瓣107的阀瓣密封179基本上密封地接触阀孔109的一个或多个孔肩部183。在一些实施例中，阀瓣密封179包括基本上平面的环形表面。类似地，在一些实施例中，一个或多个孔肩部183包括基本上平面的环形表面，其中，阀瓣密封179构造成基本上平坦地配合到一个或多个孔肩部183上。
[0108]在所示的实施例中，当阀瓣107处于关闭位置时，阀瓣107基本上横向于阀孔109。然而，可以由孔肩部183的位置来确定阀瓣107的关闭位置，并且不一定严格地横向于流体流。
[0109]从附图可以看到，在阀瓣密封179的外周边缘和阀孔109之间可以存在缝隙。该缝隙允许阀瓣107 (和阀孔109)的热膨胀和热收缩。该缝隙不需要是小的公差。热膨胀或收缩造成的缝隙尺寸的任何改变将不会影响阀瓣密封179和一个或多个孔肩部183之间的密封。
[0110]阀瓣107优选地由具有低热传递性质的材料形成。结果，阀瓣107将从流体传递较少的热量至阀轴121，包括当阀瓣107处于关闭位置时。在一些实施例中，阀瓣密封179中的一个或两个以及一个或多个孔肩部183由金属形成。阀瓣107替代性地在阀瓣密封179上可以包括密封材料，但该密封材料将需要能够耐受高温而不劣化。
[0111]从该图可以看到，阀瓣107物理地防护阀轴121不受到流体的上游压力。阀瓣107物理地防护阀轴121不受到阀关闭或近似关闭时产生的背压。此外，阀瓣107将阀轴与上游阀孔部分109U中的进入流体热阻隔，尤其是当阀瓣107处于关闭位置时。
[0112]图13示出了根据本发明的高温蝶形阀100。高温蝶形阀100包括根据本文中的任何实施例的阀组件110。根据本发明的一些实施例，高温蝶形阀100包括阀致动器123，该阀致动器123包括流体冷却系统225。流体冷却系统225包括一个或多个冷却管道227，这些冷却管道227延伸到致动器法兰124并且与致动器法兰124热连通。致动器法兰124被设计成配合到阀组件110的阀法兰105。流体冷却系统225能够提供冷却流体给致动器法兰124的至少一部分并且能够收回冷却流体。流体冷却系统225能够使冷却流体循环到致动器法兰124，以便从致动器法兰124以及阀致动器123的附近部分移除热量。另外，流体冷却系统225可以包括阀致动器123的其它部分中的管道，由此阀致动器123的各个部分可以被热调节。
[0113]流体冷却系统225可以包含在阀致动器123内。或者，流体冷却系统225的部分或构件可以延伸到阀致动器123之外。例如，流体冷却系统225可以包括位于阀致动器123之外的一个或多个热交换器设备，其中冷却流体通过阀致动器123循环。
[0114]在一些实施例中，冷却流体可以包括液体。在一些实施例中，冷却流体可以包括气体。或者，如果需要的话，冷却流体可以包括一部分液体和气体。
[0115]图14显示了阀组件110和阀致动器123的配合区域，包括阀法兰105 (图中的左侧)和致动器法兰124(右侧)。阀法兰105包括阀外侧配合部分174和阀内侧配合部分172。致动器侧的轴孔112A可以位于阀法兰105的基本上中心，致动器侧的轴孔112A容纳阀轴121。该图显示了在阀轴121的中空部分129A中的键槽122以及致动器轴126上的基本上对应的花键125。
[0116]在一些实施例中，阀外侧配合部分174和阀内侧配合部分172可以包括基本上环形、平面的面。阀内侧配合部分172可以相对于阀外侧配合部分174凹入，如图所示，或者可以基本上与其共平面或者可以向外延伸超过阀外侧配合部分174。在一些实施例中，阀外侧配合部分174和阀内侧配合部分172可以基本上同心。阀外侧配合部分174和阀内侧配合部分172的相对尺寸不一定是成比例的，并且不一定代表所需的或实际的比例。
[0117]类似地，阀致动器123包括致动器内侧配合部分182和致动器外侧配合部分184。致动器轴126可以基本上在致动器法兰124的中心，并且构造成接合阀组件110的阀轴121。在一些实施例中，致动器内侧配合部分182和致动器外侧配合部分184可以包括基本上环形、平面的面。致动器内侧配合部分182可以相对于致动器外侧配合部分184凹入，如图所示，或者可以基本上与其共平面或者可以向外延伸超过致动器外侧配合部分184。在一些实施例中，致动器内侧配合部分182和致动器外侧配合部分184可以基本上同心。致动器内侧配合部分182和致动器外侧配合部分184的相对尺寸不一定是成比例的，并且不一定代表所需的或实际的比例。
[0118]在高温蝶形阀100的实施例中，致动器内侧配合部分182的至少一个子区域可以与流体冷却系统225热接触。或者，根据阀致动器123的设计和冷却需求，整个致动器内侧配合部分182可以与流体冷却系统225热接触。结果，流体冷却系统225可以从致动器内侧配合部分182移除热量,诸如从阀组件110接收的热量。
[0119]图15示出了阀组件110和阀致动器123的配合区域。当阀致动器123组装到阀组件110时，阀组件110的阀外侧配合部分174可以至少部分地接触阀致动器123的致动器外侧配合部分184。阀外侧配合部分174在尺寸或形状上可以不必匹配致动器外侧配合部分184。所得到的阀法兰105和致动器法兰124之间的最小接触面积有利地最小化了两个构件之间的热传递，因为阀体103和致动器壳体127都可以由金属形成。
[0120]再次参照图5，阀组件110和阀致动器123之间的空间容纳热导体环156和热绝缘体衬垫157。在一些实施例中，热绝缘体衬垫157可以部分地与热导体环156重叠。结果，热导体环156可以从阀轴121的端部向阀致动器123传递热量，包括向流体冷却系统225的区域。有利的是，从阀轴121向致动器轴126和内部致动器构件(诸如电机绕组)将传递少得多的热量。
[0121]热导体环156位于阀组件110和阀致动器123之间并且被阀组件110和阀致动器123接触，其中热导体环156将热量从阀组件110传导至阀致动器123。在一些实施例中，热导体环156位于阀组件110的阀轴121和阀致动器123的致动器内侧配合部分182之间并且被阀组件110的阀轴121和阀致动器123的致动器内侧配合部分182接触，其中热导体环156将热量从阀轴121传导至致动器内侧配合部分182，并且其中阀致动器123的致动器内侧配合部分182与流体冷却系统225连通。在一些实施例中，致动器内侧配合部分182与流体冷却系统225的冷却管道227或管道表面(见虚线)热连通。
[0122]在一些实施例中，热绝缘体衬垫157的至少一部分夹在阀组件110和阀致动器123之间。热绝缘体衬垫157从而位于阀组件110和阀致动器123之间并且被阀组件110和阀致动器123接触，其中热绝缘体衬垫157阻止热量从阀组件110传递至阀致动器123。
[0123]在一些实施例中，热绝缘体衬垫157位于阀组件110的阀外侧配合部分174和阀致动器123的致动器外侧配合部分184之间并且被阀组件110的阀外侧配合部分174和阀致动器123的致动器外侧配合部分184接触，其中热绝缘体衬垫157基本上阻止热量从阀组件110的阀外侧配合部分174传递至阀致动器123，并且最小化阀体103和致动器壳体127之间的热传递。此外，热绝缘体衬垫157可以将阀体103基本密封到致动器壳体127。
[0124]然而,热绝缘体衬垫157允许热量通过热导体环156而从阀组件110传递至阀致动器123。在一些实施例中，热绝缘体衬垫157允许热量通过热导体环156而从阀外侧配合部分174传递至致动器内侧配合部分182。
[0125]图16示出了阀组件110和阀致动器123的配合区域的细节。该图示出了形成在致动器法兰124的外侧面上并且从该外侧面延伸的一个或多个互锁突出部188。对应的凹部形成在阀法兰105中，其中当组装到一起时，阀致动器123和阀组件110旋转地并且定位地互锁。一个或多个互锁突出部188 (以及对应的互锁凹部)可以包括一个或多个任意期望形状和/或尺寸的互锁特征。此外，一个或多个互锁突出部188穿过热绝缘体衬垫157中的对应的切口 158。有利的是，一个或多个互锁突出部188可以被保持得较小，从而最小化金属与金属的接触。致动器123与阀组件110之间的金属与金属接触的最小化将使得它们之间的热传递最小化。
【权利要求】
1.一种蝶形阀(100)，包括: 阀体(103)，包括穿过所述阀体(103)的阀孔(109)以及轴孔(112)； 阀轴(121)，该阀轴(121)位于所述轴孔(112)内并且延伸通过所述阀孔(109)，所述轴孔(112)包括致动器侧轴孔(112A)和非致动器侧轴孔(112B)，所述致动器侧轴孔(112A)从内阀孔表面(171)延伸到所述阀体(103)的阀内侧配合部分(172)； 泄漏返回管道(163)，该泄漏返回管道(163)从所述阀内侧配合部分(172)延伸通过所述阀体(103)到达内阀孔表面(171)，其中，所述泄漏返回管道(163)构造成使在所述阀内侧配合部分(172)处的任何泄漏流体返回至下游的阀孔部分(109D)。
2.如权利要求1所述的蝶形阀(100)，其中，所述泄漏返回管道(163)基本上平行于所述致动器侧轴孔(112A)。
3.如权利要求1所述的蝶形阀(100)，其中，所述泄漏返回管道(163)不平行于所述致动器侧轴孔(112A)。
4.如权利要求1所述的蝶形阀(100)，所述泄漏返回管道(163)在所述阀内侧配合部分(172)处与所述致动器侧轴孔(112A)隔开预先确定的第一距离(D1X
5.如权利要求1所述的蝶形阀(100)，所述泄漏返回管道(163)在所述内阀孔表面(171)处与所述致动器侧轴孔(112A)隔开预先确定的第二距离(D2)。
6.如权利要求1所述的蝶形阀(100)，还包括位于所述轴孔(112)内的至少一个压缩环(152)，所述至少一个压缩环(152)将所述阀轴(121)基本上密封到所述致动器侧的轴孔(112A)。
7.如权利要求1所述的蝶形阀(100)，还包括配合在所述阀轴(121)的端部的热导体环(156)，其中，所述至少一个压缩环(152)部分地配合在所述热导体环(156)中的对应的至少一个环凹槽(153)中并且部分地延伸出该至少一个环凹槽(153)，并且所述至少一个压缩环(152)将所述热导体环(156)基本密封到所述致动器侧轴孔(112A)。
8.如权利要求1所述的蝶形阀(100)，还包括: 阀致动器(123)，该阀致动器(123)构造成联接到所述阀体(103)，所述阀致动器(123)包括致动器轴(126)，该致动器轴(126)构造成联接到所述阀轴(121);以及 唇形密封(159)，该唇形密封(159)位于所述阀致动器(123)的致动器轴(126)之上并且紧靠所述阀致动器(123)，所述唇形密封(159)构造成防止来自所述阀孔(109)的流体在所述致动器轴(126)周围进入所述阀致动器(123)。
【文档编号】F02D9/10GK104390020SQ201410556180
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2011年9月18日 优先权日:2010年9月20日
【发明者】P.兹林德拉, T.哈夫纳格尔, M.西利 申请人:诺格伦有限责任公司