专利名称：具有槽板和球形球塞的阀组件及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制流体流量的阀组件，尤其涉;^一种可; 走 转地安装在壳体内、用于控制在开启、关闭和中间位置之间通过的流体流量的大i丈3求形的阀。
技术背景
已知多种阀型用于调节流体流量。有一种阀通常被称为球阀。球 阀具有安n阀壳体内部的阀塞或阀体。设置有贯穿阀体的孑Ul其他一个或 多个通道，以使得阀体肯t^开启、关闭和中间流动位置之间进fr^走转。然而 这些阀有时面临某些缺点。例如，当相对于阀体旋转绘制压降特性曲线时， 压降特性曲线可能具有不希望的陡的或突然的压力变化。在有些情况下，更 加逐渐的压降是理想的。同时，由于形状压力瞬变或围绕阀开口的边缘高速 流动， 一般的已知阀经常具有不希望的气穴现象。
因此，理想的是具有提供理想的棒性并至少在某种程^Ji克月Lh ii)^点的流体检制阀。发明内容
本发明在很大程度上满足了上述要求，本发明的其中一个方面， 在提供流体拴制阀装置和方法的一些实施方式中才是供了一种装置和方法。
根据本发明的一个实施方式， 一种阀组件包括壳体，其具有进 口、出口和内腔； 一对密封环，其安装到壳体上；以及阔体，其可旋转地设置在壳体内部以用于与密封环4妄触，该阀体包括其中贯穿有大致柱形孔的 ^i丈球形的主体；以及多个相互纵向平行且平行于阅^^走转轴线的槽板。
根据本发明的另一个实施方式， 一种阔组件包括具有进口、出 口和内腔的壳体；安装到壳体上的密封器件；以及，可旋转地设置在壳体内 部以用于与密封器件进行密封接触的阀体，该阀体包括其中贯穿有大致柱 形孔的大致球形的主体；以及多个相互纵向平行且平行于阀体旋转轴线的槽板。
才艮据本发明的又一个实施方式， 一种提供阀组件的方法，该阀组 件包括具有进口、出口和内腔的壳体和一对安装到壳体上的密封环，该方法 包括使可旋转地设置在壳体内部以用于与密封环接触的阀体进^5走转，该阀 体包括其中贯穿有大致柱形孔的大致球形的主体；以及多个相互纵向平行 且平行于阀体旋转轴线的槽板。
根据本发明的又一实施方式， 一种用于阀组件的阀体，该阀组件 包括具有进口、出口和内腔的壳体和一对安彭'j壳体上的密封环，阀体包括 可旋转地设置在壳体的内部以与密封环接触的主体，该主体包括其中贯穿有 大致柱形孔的^J丈球形的主体；以及多个相互纵向平行且平行于阀^i走转轴 线的槽4反。
对本发明的一些实施方式进#1既要地、相当宽^t樣述，以使本 文中对所述实施方式的详细描述可得到更好的领悟，并JJ^贿技术作出的贡献可被更好;44现出来。当然，本发明另外的实施方式将在下文中描述， 并且其将形成为附加于此的权利要求的内容。[OOIO]在这方面上，在详细地解释本发明的至少一个实施方式之前，需要说明的是，本发明不限于本申请在下面的描述中所阐明的以;s^图中所图释的结构细节和部件的布置。本发明可以为除那些所描述的以及以不同的方 式实现和#^亍的实施方式0卜的实施方式。同时，需^i兌明的是，在此和摘 要中采用的术语和专用词汇，是用于描述的目的且不能理解为对本发明的限制。
同理，本领域技术人员将理解到，该公开所基于的构思，可容易地作为用于实现本发明的一些目的的其他结构、方法和系统的设计的勤出。 因此，重要的是，应当认为权利要求书包括在不脱离本发明的范围和精神的 范围内的等效结构。
图1是根据本发明的伏选实施方式的阀组件沿图4中的线1 - 1剖 切的損-截面一见图，示出了关闭位置的阀。
图2是类似于图1的沿图5中的线2-2剖切的横截面视图，示出 了处于中间开启位置的阀。
图3是类似于图1的沿图6中的线3 - 3剖切的横截面视图，示出 了处于全开位置的阀。
图4是处于闭合位置的阀组件的端视图(endview)。
图5是处于中间位置的阀组件的端^L图。
图6是处于开启位置的阀组件的端视图。
图7是沿图4中的线7-7剖切的横截面视图，示出了处于 闭合位置的阀组件。
图8是沿图6中的线8 - 8剖切的横截面视图，示出了处于开启位 置的阀。
图9是按照当前位置的优选实施方式的阀体的横截面视图。
图IO是图9中阀体的横截面视图。体的端一见图。
图12是图9的阀体的俯视图。
图13是显示两个相互重叠的槽板的侧一见图。
图15是较大的内槽板的平面图。
图16是较小的夕卜槽板的平面图。
具体实施方式
现将结合附图对本发明进行描述，其中始^fM相似的附图标记 表示相似的部分。图1 -3是按照本发明的优选实施方式的阀组件10的横截 面视图，其中图l示出了处于闭合位置的阀组件10，图2示出了处于中间开 启位置的阀组件10,以及图3示出了处于4^f启位置的阀组件10。
阀组件10包括外部壳体12,该壳体12包括第一流体连接 端口 14和反向的第二流体连接端口 16。由于该实施方式中的阀组件是 对称的，因此端口 14或端口 16可分别作为进口和出口。然而，举例 来说，图3图示了显示的流入端口 14和流出端口 16的流动方向的箭 头。
阀组件10还包括可旋转地安装的大致球形的塞组件20， 其在图9-11中进行更详细地示出。如图9-11所示，球形塞组件20 包括具有开启中心区域的大致球形的主体22，该开启中心区域支撑两 个较大的内槽板24和两个稍短的外槽板26。板24和26中的每一个都 具有形成槽25和27的锯齿形形状，或者选择性地具有其中切口的槽 25和27。主体22具有贯通其整个路径的大致柱形的孔30,板24和26平行安装在大致柱形的孔30中，如图所示。正如所示的，大致柱形 的孔30还包括锥形出口区域32和反向并大致对称的锥形入口区域34。 板24和26的位置限定了多个穿过柱形孔30的流动通路或通道，包括 中心通道40、两个中间通道42和两个外部通道44。每个外部通道44 还分别通向锥形入口 32和34中的一个。锥形入口 32和34也标记为"V 形槽"。
除上述特征之外，图IO和11示出了为了使塞子20可旋 转地安装在图1中的壳体12内而提供的铰柱(hinge post) 50和52。 图10进一步图示出将塞子连接到控制阀杆的槽连接54,该阀杆使球形 塞组件20;旋转。
如图1-3所示，设置了一对能与阀体20密封接触的密封 座，其中一个密封座18与进口 14关联，另一密封座18与出口 16关联。
现在将更加详细地描述阀的操作。图1、 4和7示出了处于 完全闭合位置的阀。在该位置上，从进口 14和出口 16处完全地堵塞 流体通道40、 42和44。
图2和5示出了处于中间位置的阀，在该位置一些流量流 过阀体10。 一些流体从进口 14将进入锥形区域32。 一些流体将流过 不同的槽25和27，从而流过板24和26中的每个，直至流出锥形区域 34。另夕卜，由于环隙(annular space ) 60存在于环绕球20的阀壳体的 拐角(corners )处的阀体20的周围，因此流体还可/人一个通道40、 42 和44流动到另 一个相邻的通道40、 42和44， 乂人而进入进口 14附近的通道44的流体还能够进入到其它通道40和42,并能从反向的靠近出 口 16的通道44流出。
图3、 6和8图释出了处于全开启结构的阀组件10,在该 全开启结构中，流体主要是从进口端14到出口端16直4妄地流过通道 40、 42和44。
图12从不同的角度示出了塞组件20。
图13是示出板26在板24上面的的平面图。图14是示出 在塞的柱形孔内部的板26的布置的端视图。图15和16分别是较大板 24和较小板26的平面图。
因而，本发明提供用于随着球的旋转而逐渐减压的至少三 个机构。第一，穿过板的槽的设置减緩了压力变化。第二，当阀开启 时，这些槽逐渐露出来。第三，锥形入口 32和34避免了开启和关闭 位置的边缘的急剧压力下降。
上述布置可在一些实施方式中获得一些优点。首先，需要 理解的是，总压降的发生贯穿六个阶段，其中两个是在球与座的相互 作用的时候，而其中四个是在穿过板内的槽的时候。已发现，阶段性 的压降能理想地控制气穴现象，还能相对于现有技术装置提供理想的 流动噪声衰减特性。槽的使用，使得当需要对固体颗粒进行防污维护 (dirty service)时所选择的尺寸允许通过大的颗粒。图示的实施方式 是对称的，因而当流过阀的流体需要反向时，所述实施方式可在双向 布置中工作。锥形的V形槽为低流动性情况提供了更好的控制。也可 在V形槽内安装网孔，用于具有在低流动性情况下极高压降的气穴液 化维护(cavitating liquid services )。
更进一步，在全开启位置时，板占有相对较小量的流动截 面积，此时通道40、 42和44是宽且直的。此外，至少在一定程度上 该设计可进行自清洗，如果大片的碎片堵塞槽，则当阀如果完全开启 时，碎片势必通过自身作用从槽流出并流过通道40、 42和41中的一 个，尤其是当通道具有比槽的宽度大的横截面时。[O(Ml ]当阀处于闭合位置时，其如标准API开关球阀一样完全关 闭。当阀开始打开时(0% - 40%开启)，流体流过上游锥形入口或V 形槽(压降的第一阶段)，然后流过平行槽板内的槽(压降的四个阶 段)，接着流过锥形出口或V形槽(压降的第六阶段)。当阀介于40% 开启到50%开启之间时，流体开始绕过外板，并且阀表现出四个阶段 的压降(2个通过座，2个通过内板)。当阀介于50%开启到100%开 启之间时，流体绕过外板，并具有最大流速。
从详细的说明中，本发明的许多特征和优点是显而易见的，因而 试图通过附加的权利要求M本发明的所有这些特征和优点，这些特征和优 点落入本发明真实的精神和范围之内。进一步的，由于对本领域技术人员而 言，许多改进和变体将容易想到，因此不能将本发明限制为所图示和描述的 准确结构和4刻乍，因此，可被诉诸的4^P适当的变体和等效手段均落7v^发 明的范围之内。
权利要求
1、一种阀组件，包括壳体，其具有进口、出口和内腔；一对密封环，其安装到壳体上；以及球形塞，其可旋转地设置在壳体内部以用于与密封环接触，该球形塞包括其中贯穿有大致柱形孔的大致球形的主体；以及多个相互纵向平行且平行于球形塞旋转轴线的槽板。
2、 如权利要求l所述的阀组件，其中，球形塞&包括引导到柱形孔内的 第一V形锥形开口。
3、 如权利要求2所述的阀组件，其中，球形te包括引导到柱形孔内的 第二V形锥形开口。
4、 如权利要求1所述的装置，其中，球形塞包4封目互分隔开的四个槽板， 以限定五个穿过球形塞的流动通道。
5、 如权利要求4所述的装置，其中，槽板具有宽度比流动通道高度小的槽。
6、 一种阀组件，包括壳体，其具有进口、出口和内腔；密封器件，其安装到壳体上；以及球形塞，其可旋转地设置在壳体内部，用于与密封器件进行密封接触，其中贯穿有^J丈柱形孔的^J丈球形的主体；以及 多个相互纵向平行且平行于球形S4t转轴线的槽板。
7、 如权利要求6所述的阀组件，其中，球形Sii包括引导到柱形孔内的第一v形锥形开口。
8、 如权利要求7所述的阀组件，其中，球形Sii包括引导到柱形孔内的 第二V形锥形开口。
9、 如权利要求6所述的装置，其中，球形塞包括相互分隔开的四个槽板， 以限定五个穿过球形塞的流动通道。
10、 如权利要求9所述的装置，其中，槽板具有宽度比流动通道高度小 的槽。
11、 一种提供阀组件的方法，该阀组件包括具有进口、出口和内腔的壳 体和一对安,'j壳体上的密封环；该方法包括使可旋转地设置在壳体内部以与密封环接触的球形塞进^^走转，该球形 塞包括其中贯穿有^i丈柱形孔的;^J丈球形的主体；以及 多个相互纵向平行且平行于球形Si走转轴线的槽板。
12、 如权利要求ll所述的阀组件，其中，球形S^包括引导到柱形孔内 的第一v形锥形开口。
13、 如权利要求12所述的阀组件，其中，球形te包括引导到柱形孔内的第二V形锥形开口。
14、 如权利要求ll所述的装置，其中，球形塞包^封目互分隔开的四个槽 板，以限定五个穿过球形塞的流动通道。
15、 如权利要求14所述的装置，其中，槽板具有宽度比流动通道高度小的槽。
16、 一种在阀组件中^^]的球形塞，该阀组件包括具有进口、出口和内 腔的壳体和一对安彭ij壳体上的密封环，阀体包括球形塞，其可旋转地设置在壳体内部以与密封环4妄触，该球形塞包括其中贯穿有大致柱形孔的^i丈球形的主体；以及多个相互纵向平行且平行于球形S^转轴线的槽板。
17、 如权利要求16所述的阀组件，其中，球形Sii包括引导到柱形孔内 的第一V形锥形开口。
18、 如权利要求17所述的阀组件，其中，球形te包括引导到柱形孔内 的第二V形锥形开口。
19、 如权利要求16所述的装置，其中，球形塞包4封目互分隔开的四个槽 板，以限定五个穿过球形塞的流动通道。
20、 如权利要求19所述的装置，其中，槽板具有宽度比流动通道高度小的槽。
全文摘要
一种阀组件，包括壳体，其具有进口、出口和内腔；一对密封环，其安装到壳体上；以及球形塞，其可旋转地设置在壳体内部以用于与密封环接触，该球形塞包括其中贯穿有大致柱形孔的大致球形的主体；以及多个相互纵向平行且平行于球形塞旋转轴线的槽板。
文档编号F16K11/085GK101243274SQ200680029315
公开日2008年8月13日 申请日期2006年8月7日 优先权日2005年8月9日
发明者克莱顿L·卡罗尔, 查尔斯·C·帕特里奇 申请人:Spx公司