高压阀的制作方法

专利名称：高压阀的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用于流体引导的阀，更具体地说涉及包括阀座的提升阀，该 阀座形成流动限制区，当在关闭位置和打开位置之间移动时保持阀的适当运行。
背景技术：
高压乙烯压缩(特别是在130MPa和350MPa之间的压力下)通常用在高压聚乙烯 生产中。所谓的“超压缩器”用于实现这种高压，在这种高压下流体乙烯变成“超临界流体”。 提升阀通常用在这种超压缩器中。超压缩器可靠性一般是高压聚合单元中不可靠性的最大 根源。特别是，提升阀寿命是超压缩器不可靠性的最大根源之一。这种不可靠性主要归因 于提升阀的磨损。而且，超压缩器阀提动头在运行期间经常不按所希望的那样打开和关闭，可能导 致这种高不可靠性。在运行期间由超临界流体流过该阀产生的力作用在提动头上，这引起 提动头不希望地形为。引起不希望的行为的力是由在阀座和提动头密封表面之间的局部低 压区产生的轴向力。增大流量也增大作用在提动头上的关闭力，使得由于增加的流量，提动 头不移动到打开位置。需要一种装置，利用这种装置高压聚合方法能够更可靠地运行，使停工时间减少 并且降低更换超压缩器中的提升阀的费用。本发明人在新颖的阀座(优选可更换的阀座) 的设计中，利用在提动头和被包括在常规提升阀结构中的阀座之间的径向约束，已经解决 这个和其他问题。该径向约束是新概念，能够使运行期间的提动头的位置是通过阀的流体 流动条件的函数。这解决了由于流体在提动头和阀座密封表面之间流动产生的力所引起的 不想要的提动头行为的问题。可更换的特征使得在现有的阀体中能够引进具有新颖的径向 约束轮廓的阀座，并且简化阀的更换。

发明内容
一方面，提供一种阀，该阀包括(a)阀体，具有提升阀阀室并且一轴线延伸通过 该阀室；(b)阀座，具有阀座内表面，该阀座设置在提升阀阀室内；和(c)提动头，具有提动 头头部表面，该提动头设置在提升阀阀室内，并且能够与阀座内表面的至少一部分发生接 触；以及(d)增速措施，其邻近提动头头部表面的至少一部分和阀座内表面的至少一部分 提供局部高流速区。另一方面，提供一种阀，该阀包括(a)阀体，具有提升阀阀室，并且一轴线延伸通 过该阀室；(b)阀座，具有阀座密封表面和阀座外表面，该阀座共轴地设置在提升阀阀室 内；和(c)提动头，具有提动头密封表面，该提动头共轴地设置在提升阀阀室内，其中，一提 动头_阀座界面形成在阀座密封表面的至少一部分和提动头密封表面的至少一部分之间， 提动头_阀座界面相对于轴线成20°至90°的角度β。另一方面，提供一种超压缩器阀，该阀包括(a)阀体，具有提升阀阀室，其中一轴 线延伸通过该阀室；(b)阀座，具有阀座内表面和阀座外表面，该阀座共轴地设置在提升阀
4阀室内；和(C)提动头，具有提动头头部表面，该提动头共轴地设置在提升阀阀室内，其中 该阀座是可更换的。又一方面，提供一种引导流体(或使流体转向)的方法，该方法包括(a)提供阀 体，该阀体具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀室；(b)提供阀座，该阀座具有阀座 密封表面，阀座共轴地设置在提升阀阀室内；和(c)提供提动头，该提动头具有提动头密封 表面，提动头共轴地设置在提升阀阀室内，其中该阀具有打开位置和关闭位置，并且其中在 关闭位置和打开位置之间的提动头行程范围内，邻近提动头密封表面的至少一部分形成流 动限制区，使得在打开位置流过阀的阀室并且通经提动头的流体形成局部高流速区。再一方面，提供一种烯烃聚合方法，该方法包括提供一个或更多个压缩器，该压缩 器包括一个或更多个阀，该阀包括(a)阀体，具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀 室；(b)阀座，具有阀座密封表面，阀座共轴地设置在提升阀阀室内；和(c)提动头，具有提 动头密封表面，提动头共轴地设置在提升阀阀室内，其中该阀具有打开位置和关闭位置，并 且其中在关闭位置和打开位置之间的提动头行程范围内，邻近提动头密封表面的至少一部 分形成流动限制区，使得在打开位置流过阀的阀室并且通经提动头的流体烯烃形成局部高 流速区。正如将会理解的，本发明这些方面和其他方面的各种特征能够与这里描述的本发 明的各种实施例组合。


图1示出从下游透视的本发明的阀的一个实施例的剖视图，其各零件被分开以示 出其细节；图2a示出提动头在其相对于阀的阀座的打开位置的特写剖视图；图2b示出提动头在其相对于阀的阀座的打开位置的特写剖视图；并且突出流体 流过该阀；图2c示出提动头在其相对于阀的阀座的关闭位置的特写剖视图；图3示出从上游透视的本发明的阀的一个实施例的另一剖视图，各零件被分开以 示出其细节；图4突出阀座的细节，在一个实施例中该阀座是可更换的；图5示出在关闭位置的本发明的阀的一个实施例的剖视图，并且示出各部件如何 配合在一起；图6是测试阀中提动头的升程(mm)与横跨该阀的压差的函数关系的示意性曲线 图；图7是测试阀中提动头的升程(mm)与流过阀的流体流的函数关系的示意性曲线 图。
具体实施例方式本发明的一方面涉及一种阀，更具体地说涉及一种用于诸如压缩器的高压装置中 的阀，最具体地说涉及用在包含临界流体的高压聚合反应器中的超压缩器阀。在一个实施 例中该阀是提升阀并且包括阀座，当流体邻近阀座流动并且在具体的实施例中在阀座和提动头之间流动时，该阀座在提动头的头部外径处和外径周围形成工作流体的流动限制。阀 座和提动头每个具有至少一个对应的配合表面，其在阀的关闭构型中形成密封。在打开构 型中-在完全关闭和直到并包括完全打开之间的任何位置-在阀座和提动头每个上的至少 一个表面的轮廓形成流动限制，改变流体在其通过打开的阀时的速度。这种流动限制(在 一个实施例中轴线对称流动限制区)比单独在提动头头部和内侧阀表面之间形成的限制 具有稍稍多的限制。径向流动限制形成局部的高流速区，该高流速区在提动头的上游侧和 下游侧之间形成比较大的压力差。此外，通常存在于提动头和内侧阀表面(没有添加的阀 座)之间的局部低压区被中断。由于该限制是径向的(在提动头的外径处)，由于这种限制 作用在提动头上的流体力是径向平衡的。在本发明的一个实施例中，以另一种方式说明的是至少在提动头头部表面(位于 提动头上)和阀座内表面(位于阀座上)之间提供局部高流速区的增速措施。在优选实施 例中提动头头部表面和阀座内表面相互面对。结果是当流体的流量增加时增加提动头的升 程(更多地打开)。更具体地说，这里描述的是这样一种阀，该阀包括具有提升阀阀室的阀体；具有 阀座内表面的阀座，该阀座设置在提升阀阀室内；以及具有提动头头部表面的提动头，该提 动头设置在提升阀阀室内并且能够与阀座内表面的至少一部分进行接触；并且还包括至少 邻近提动头密封表面和阀座密封表面提供局部高流速区的增速措施。在一个实施例中，增 速措施包括由阀座内表面和提动头头部表面的轮廓形成的“流动限制区”。这些表面可以采 用任何轮廓，该轮廓仅仅在其形成流动限制区的能力方面受到限制由通过流动限制的流 体的运动形成的局部高流速区。在阀的关闭位置，提动头头部表面和阀座内表面形成阻止 流体流过的密封。有利的是，形成流动限制的几何形状-提动头头部表面的轮廓相对于阀座内表面 的轮廓_如此设置，使得所述限制是可变的限制；在一个实施例中，当提动头沿着对称轴线 打开和关闭时，提动头自身的运动改变流动限制区内的速度。邻近阀座形成的径向限制的 轮廓如此设置，使得限制的量随着提动头在关闭位置和完全打开位置之间的提动头运行范 围内的运动而改变。因此，提动头的位置取决于流过该阀的流体流量和在提动头头部和阀 座之间的限制的量。径向限制的轮廓能够被控制以在给定的流体流量下实现想要的提动头 位置。具体说，径向限制通过调节阀座内表面和提动头头部表面的几何形状(角度和/或 表面面积和/或直径)来控制。在一些实施例中，阀座是可更换的。将可更换的阀座引进阀中能够增加或调节该 径向限制而无需购置新阀体。“可更换”是指阀座例如不用焊接、螺栓连接、粘结剂粘接或任 何其他手段固定在阀内。可更换的阀座是新颖的，原因是它具有密封在阀体内表面上的圆 锥形密封表面，该圆锥形密封表面将由接触力引起的阀体中的应力以最小应力集中的方式 分布，并且延长疲劳寿命。可更换的阀座的附加特征是为了再使用而翻新整个阀通过更换 阀座(磨损的零件)而不是在阀体中机械加工更深的阀座轮廓而得以简化。这个特征大大 增加阀体可以再使用的次数。因此，可更换的阀座设计减少维修成本。下面将参考图1-5描述本发明的一个实施例。首先参考图1，图1是具有至少一个 提升阀阀室103的阀体101。包含并安置在该提升阀阀室103内的是阀座109，优选地抵靠 阀内表面105定位和安置阀座。在一个实施例中，阀内表面105的形状是圆锥形的，与阀座外表面137配合并且当提动头处于关闭位置时形成流体密封，如图2c所示。在优选实施例 中，阀座109是可更换的。为了便于参考，给提升阀阀室103加上参考标记而具有轴线107，轴线107形成通 过圆筒形形状的阀室103的对称轴线。提动头共轴地定位在提升阀阀室103内。阀座109 包括阀座内表面151 (图4)。阀座内表面优选是关于阀座轴线对称的，并且在一个实施例中 包括至少一个阀座密封表面111和至少一个流动限制表面113。在优选实施例中，只有一 个阀座密封表面111和一个流动限制表面113。在一个实施例中，阀座109包括彼此不同 的阀座密封表面111和流动限制表面113(图1和图4)，这意味着它们每个相对于轴线107 和./或相对于彼此可以具有不同的角度或形状。在优选实施例中，如图2所示当提动头处 于关闭位置时，至少一个表面，阀座密封表面111与提动头形成流体密封。提动头115包括提动头头部表面153，优选关于提动头成轴线对称。在特定的实施 例中提动头头部表面包括提动头密封表面119和第二提动头表面149。在一个实施例中，提 动头115包括彼此不同的提动头密封表面119和第二提动头表面149，这是指它们每个相 对于轴线107(图2)和/或相对于彼此可以具有不同的角度或形状。在一个实施例中，当 提动头处于如图2c所示的关闭位置时，提动头密封表面119与阀座，优选与阀座密封表面 111形成流体密封。在一个实施例中，提动头密封表面119与至少阀座密封表面111至少部分地接触 (不连续地围绕圆周，而在另一个实施例中连续接触)，使得当阀处于关闭位置时，形成提 动头_阀座界面143 (图2)。当打开时(提动头向上移动或离开孔135)，大致在阀座内表 面151和提动头头部表面153之间形成流动限制区121。在图1-5的实施例中，该限制由提 动头密封表面119和第二提动头表面149的相交形成，这些表面相对于轴线107彼此具有 不同的角度，因此在阀座和提动头之间形成“窄点”或变窄区。急速流动通过提动头的流体 于是被“挤压”，这产生高流速区。这个高流速区可以通过流动限制区的几何形状(截面的 形状)来控制，流动限制区的几何形状又通过至少流动限制表面113、提动头密封表面119 或第二提动头表面149或每个的组合的设计进行调节。阀和其零件可以用能够经受超压缩器的工作压力的任何材料(例如金属、合金、 陶瓷及其组合)制造。在一个实施例中，阀组件的零件用高强度钢或陶瓷材料制造，优选用 高强度钢。在一些实施例中，阀体用高强度钢制造，而阀座、压缩套筒和提动头用陶瓷材料 或高强度钢制造，优选用高强度钢制造。仍然参考这些图，在一个实施例中，流体(超临界流体)作为流体流A向下流进阀 通道，并且作为流体流C通过孔135流进阀室103中。然后流体流在提升阀阀室103的上 游端125(图1和2b)进入提升阀阀室103，并且当阀处于打开位置(如图2b)时通过阀室， 并且作为流体流B流出提升阀阀室103，流出提升阀阀室的下游端127。阀座109大体上是 轴线对称的形状，其安装在阀体101的提升阀阀室103的上游端125。在一个实施例中，阀 座109具有阀座外表面137，该外表面在提升阀阀室103的上游端125接触配合的阀内表 面105。阀座外表面137 (图3)可以重叠于阀内表面105，以在阀-阀座界面147 (图5)处 增强金属对金属的密封。定位在阀座109下游的提动头115具有提动头头部123，该头部 123作用在可更换阀座109上以形成提动头-阀座界面143 (图2c)。在一个实施例中，阀 座109具有阀座密封表面111，该密封表面111至少配合在提动头密封表面119上，当提升阀处于关闭位置时(图2c)形成提动头-阀座界面143。当提升阀处于关闭位置时形成提 动头-阀座界面143的这些表面111和119相对于轴线107形成角度β (图2)，在一个实 施例中，角度β在20°至90°的范围内，在另一个实施例中在25°至85°的范围内，并且 在一个实施例中相对于轴线为从30°至80°，在另一个实施例中为从35°至75°，并且在 又一个实施例为从45°至75°，其中任何上限可以与任何下限组合，以形成希望的范围。而且，阀-阀座界面147 (图5)定位在与阀内表面105接触的阀座外表面137处， 阀-阀座界面147也以角度β’形成，其中β’与β可以相同或不同。在一个实施例中， 角度β ’相对于轴线107在从20°至90°的范围内，在另一个实施例中在从25°至85° 的范围内，并且在一个实施例中相对于轴线为从30°至80°，在另一个实施例中为从35° 至75°，并且在又一个实施例中为从45°至75°。当阀处于关闭位置时，阀-阀座界面 147用作密封表面，以防止位于阀的下游端和阀室中的较高压力的流体与阀的上游端125 连通。当阀处于关闭位置时，由于阀的下游和上游的差压产生的力作用在阀座109上，其增 强阀_阀座界面147的流体密封性能。这个力在阀体101中产生应力。这个应力从阀表面 105分布到阀体101。阀-阀座界面147通过调节锥形的阀内表面105和表面137的角度 β ’而被优化，因而防止在邻近阀座的阀体101内不希望地应力集中。至少部分地通过接触阀座109的下游端上的肩部139 (图4)的压缩套筒117 (图 1、3和5)，阀座109被保持在位。该压缩套筒117的上游端接触靠近阀座外径的这个肩部 139，在一个实施例中，压缩套筒的117的压缩力通过提升阀阀室103内的干涉配合实现，因 而实现平行于轴线107作用的力，以保持阀座在位。正如所提到的，在一个实施例中至少靠近表面113在提动头头部123和阀座109 之间形成有流动限制区121，并且在另一个实施例中还靠近第二提动头表面149。在本发明 的一方面，这个流动限制区121对于提动头115性能的正确作用是有利的。该流动限制区 121是这样的，使得在提动头行程范围的大部分范围上，通过阀的流体的最大限制(流体流 的最小截面面积)发生在在至少流动限制表面113和提动头密封表面119之间的这个流动 限制区121。在一个具体的实施例中。流动限制区121还靠近第二提动头表面149(图2a)。 在阀座109的一个实施例中基本上为圆锥形的流动限制表面113限定流动限制区121的外 部轮廓，而由提动头密封表面119和提动头头部123的第二提动头表面149的相交处形成 的边缘(或边缘特征)部分地形成流动限制区121的内部轮廓。流动限制表面113的形状 是这样的，使得当提动头115运动到完全打开位置(图2a)时，打开面积增大，并且因此径 向流动限制区121的限制减小。当提动头115运动到完全关闭位置(图2c)时，发生相反 的情况。在图2b中，该阀的一个实施例的剖视图突出流体流C如何通过孔135并且围绕提 动头头部123被引导进入阀室103中，并且通过下游端127流出。提动头115(特别地，提动头头部123)的几何形状或轮廓可以采取任何形式，只要 有与阀座内表面密封地配合以便当提动头处于关闭位置时形成密封，从而不允许流体流C 进入阀室的至少一个表面；并且该轮廓还可以采取任何形式，只要形成流动限制区。同样， 阀座的内表面(在该图的一个实施例中包括表面111和113)也可以采取任何几何形状，只 要有至少一个与提动头的表面的至少一部分形成密封的配合表面；并且还有，该轮廓可以 采取任何形式，只要形成流动限制区。更特别地，由至少表面111和119的密封接触形成的提动头_阀座密封界面143
8不限于图中所示的几何形状，而是可以采取任何几何形状。例如，阀座密封表面111可以沿 着凹进方向弯曲，而提动头密封表面119可以是对应地凸出的。而且，除去通道129之外， 表面111和113 —起可以是连续的，或者可以一起形成不同的几何形状。该通道(如果存 在)可以采取各种形式，例如具有较深的轮廓，或较宽或较窄的轮廓。还有，流动限制表面 113可以采取弯曲的或其他更复杂的轮廓。应当指出，为了简化说明，如在所示实施例中(图5)所示的阀体没有包围或围绕 压缩套筒117的整个长度的任何形状或任何材料。在优选实施例中，阀体101向外延伸，以 至少包围压缩套筒117的整个长度。因此，在优选实施例中，提升阀阀室103的内壁延伸压 缩套筒117的长度，密切接触套筒外表面133 (图3)，而套筒内表面131构成提升阀阀室103 的整个长度。在一些实施例中，阀座109具有在图4的一个实施例中更充分地示出压力平衡装 置141，以连通至少阀座109的外表面145和至少由阀座密封表面111和流动限制表面113 构成的内表面之间以及在一个实施例中阀座109的阀座密封表面111和流动限制表面113 之间的槽129中的流体，以防止作用在阀座上不想要的差压力。在一个实施例中压力平衡 装置141可以是槽的形式，或在另一个实施例中是穿过阀座109的厚度的孔，或其他形状。这里所描述的阀在压缩器中(在具体实施例中“超压缩器”)特别有用，超压缩器 是保持流体从至少SOMPa或IOOMPa或以上的压力的压缩器。通常该本发明的阀存在于为 高压聚乙烯(“HP-PE”)反应器供给处理流体的最后级超压缩器中。例如，一个反应生产 线超压缩器在最后级可以具有4、6、8或10个具有这些阀组件的气缸(cylinder)，并且每 个阀组件可以具有两个提升阀，因此总共有至少8至20个提升阀。在本发明的HP-EP方法 中，聚合反应发生在其中的介质的温度至少为140°C，优选在160°C以上，并且在另一个实 施例中，可以高到刚好低于聚乙烯产品的分解温度的范围内；并且在又一个实施例中在从 140°C到350°C的范围内；在再一个实施例中，在从180°C到280°C的范围内。在一个实施例 中，聚合作用在高于50MPa的压力下完成，在另一个实施例中在高于IOOMPa的压力下完成， 并且在又一个实施例中，在从50MPa到350MPa的范围内的压力下，并且在又实施例中在从 80MPa到150MPa的范围内的压力下完成。这里描述高压聚烯烃聚合方法的一个实施例。在其最优选的实施例中，高压聚合 方法作为连续的方法进行。这样，在新鲜的催化剂(例如，自由基发生器、有机金属化合物、 金属配位化合物或其组合)、单体和稀释剂(当存在时)以对应的量添加到反应区以保持该 反应区中的质量平衡的情况下，聚合介质(包含聚合物产品和催化剂)从反应区除去。在 连续的方法中，未发生反应的单体和/或稀释剂通过闪蒸从聚合物产品中回收，调节以再 使用并且作为供给到反应区的单体和/或稀释剂的构成量的至少一部分再循环到反应区。 为了节省回收的单体的再压缩成本，优选在闪蒸回收操作期间，通过稍稍减小压力或可选 地对介质增加适当的额外的热量而不减小压力从产品聚合物进行闪蒸。当聚合稀释剂用作 介质时，大量未发生反应的单体优选通过第一高压闪蒸操作从该稀释剂分离地回收，并且 该稀释剂与少量未发生反应的单体一起通过对介质的总压力降下一次回收。正如所指出的，单体的聚合作用发生在介质中，该介质使催化剂与单体接触并且 吸收由单体聚合作用释放的反应热。该聚合介质可以包括通常流体惰性的烃类化合物，或 介质可以基本上由通常气态的单体构成，其在施加压力的情况下优选在反应区内保持处于超临界流体状态。通过从HP-PE单元的初级压缩和再循环系统以连续方式输送反应器进料 气体，超压缩器维持超临界状态。本发明的阀的一个实施例在超压缩器往复运动期间在超 压缩器内起作用，以在抽吸冲程期间将流体流从流体入口引导到气缸中，并且在排出冲程 期间将流体引导离开气缸并引导到出口，且在运行期间不产生流体回流。因此，阀在超压缩 器气缸内起到抽吸和排出止回阀的作用。一般而言，当通常流体惰性的碳氢化合物用来提供反应介质时，聚合反应可以在 比当在特定实施例中聚合介质主要由流化单体(乙烯)构成时所需要的压力低的压下进 行。当存在时，可以用作聚合稀释剂以提供聚合介质的惰性烃类化合物包括具有六到二十 个碳原子的脂肪族烃、环脂族烃和芳族烃。更优选地，该方法用通过增加的压力维持在超临界流体状态的聚合介质来实施， 该聚合介质主要由一个或更多个单体(在一个实施例中一个或更多个C2到Cltl烯烃，并且 在特定实施例中乙烯和可选地C2到CltlCI-烯)构成。四个或更多个超压缩器优选在至少 IOOMPa的压力下(在另一个实施例中，在至少130Mpa的压力下)将单体(和稀释剂，如果 存在的话)维持在超临界状态，。虽然这需要较大程度的初始单体压缩和压缩成本，但是这 种实践方法是优选的，因为，惰性稀释剂化合物没有占据反应器容积的任何部分。因此，对 于相同的反应器，相比当惰性稀释剂被用作聚合介质时，能够实现更多的聚合物生产的产 量。因此，本发明的一方面涉及一种高压聚合方法，该方法包括引导流体，其中提供 具有提升阀阀室的阀体；提供具有阀座密封表面的阀座，该阀座定位在提升阀阀室内；和 提供具有提动头密封表面的提动头，该提动头定位在提升阀阀室内，并且能够与阀座密封 表面发生接触；并且所述方法还包括流动限制措施，以至少在提动头密封表面和阀座密封 表面之间提供局部高速区。烯烃单体(在一个实施例中主要是乙烯)在压力下供给超压缩 器，使得单体处于超临界状态，该超临界流体在超压缩器(或多个超压缩器)中被进一步压 缩，并且该超临界流体通过路径A流过阀体，并且通过路径C进入孔135，在往复运动的压缩 器气缸的每个冲程期间从阀座提升提动头，从而超临界的单体于是能够通过路径B从提升 阀阀室103的下游端127流出。本发明的一个特定方面涉及一种阀，该阀包括具有提升阀阀室的阀体；具有阀 座内表面151的阀座，阀座共轴地定位在提升阀阀室内；和具有提动头头部表面153的提动 头，该提动头共轴地定位在提升阀阀室内，并且能够与阀座内表面发生接触；并且所述阀还 包括增速措施以至少靠近提动头头部表面153和阀座密封表面提供局部高速区。在一个实 施例中，增速措施通过提动头和阀座的几何形状来提供；这种几何形状由提动头头部表面 和阀座密封内表面的截面轮廓形成。在一个实施例中，增速措施包括由阀座内表面的轮廓 和提动头头部表面的轮廓形成的流动限制区。在特定实施例中，提动头_阀座界面形成在 阀座内表面和提动头头部表面之间，该提动头-阀座界面相对于轴线成20°至85°或90° 的角度β。在又一个实施例中，提动头头部表面还包括流动限制表面113和第二提动头表 面149，其中，流动限制区至少靠近流动限制表面和提动头密封表面定位。在另一个实施例 中，该阀具有打开位置和关闭位置以及位于两者之间的部分打开位置，并且其中除了关闭 位置之外，流动限制区至少靠近流动限制表面。在优选实施例中，阀座可以从阀体拆卸，是指它不是永久性地固定于阀体，而是能
10够被拆下和/或用新阀座或整修的阀座更换。唯一的准则是形成密封界面147的圆锥形表 面137应当与用于同一阀体的被更换的阀座几乎是相同的或同样的，因为密封界面至少部 分地由通常保持固定的阀内表面105确定。在特定实施例中，流动限制区具有的流动路径截面面积小于在打开位置下提动头的 给定位置下提动头密封表面和阀座密封表面之间的流动路径截面面积。在一个实施例中，这发 生在当提动头头部表面不连续使得存在由提动头头部形成的边缘或“窄点”时，这个窄点和对 面的阀座内表面形成流动限制区。在另一更特定的实施例中，阀座内表面包括两个不连续的表 面——阀座密封表面和流动限制表面，当提动头运动到完全打开位置时，流动限制表面参与流 动限制区的形成。在又一个实施例中，提动头头部(其可以包括一个表面，或彼此处于不同角 度的两个表面或更多个表面)和阀座内表面(其可以包括一个表面，或彼此处于不同角度的两 个表面或更多个表面)的几何形状是这样的，使得当提动头靠近关闭位置时流动限制区的流体 速度增加比较强，当提动头处于完全打开位置时流体速度增加很小或可以忽略不计。实例在实验室进行本发明的阀的实施例的测试，测试结果示于图6和图7。模拟的压缩 器头和阀体构造成具有用于测量流体体积流量、阀的上游压力和下游压力以及提动头位置 的装置。由于水的性质接近超临界乙烯(主要是不可压缩，即P/P O几乎等于1)而被用 作处于流体。比较详细地描述的本发明的各方面，在第一个编号的实施例中1是一种阀，其包括(a)阀体，具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀室；(b)阀座，具有阀座密封表面和阀座外表面，阀座轴向地定位在提升阀阀室内；和(c)提动头，具有提动头密封表面，该提动头轴向地定位在提升阀阀室内，其中在阀座密封表面和提动头密封表面之间形成提动头-阀座界面，该提动 头_阀座界面相对于所述轴线成从20°到85°的角度β。2.编号的实施例1的阀，其中阀_阀座界面位于阀座外表面和阀内表面之间，该 阀-阀座界面相对于所述轴线成20°到90°的角度β’。3.编号的实施例1和2的阀，其中提动头密封表面还包括不同于提动头密封表面 的流动限制表面，其中，流动限制区定位在流动限制表面和阀座密封表面附近。4.前述编号的实施例中的任一个的阀，其中该阀具有打开位置和关闭位置以及在 两者之间的部分打开位置，并且其中除了对于关闭位置之外，靠近至少流动限制表面存在 流动限制区。5.前述编号的实施例中的任一个的阀，其中流动限制区的流动路径截面面积小于 处在打开位置的提动头的给定位置下提动头密封表面和阀座密封表面之间的流动路径截 面面积。6.前述编号的实施例中的任一个的阀，其中阀座还具有邻近提升阀阀室的内表面 的阀座夕卜阀座表面(seat outside seat surface)。7.前述编号的实施例中的任一个的阀，其中该阀座具有在这些表面和提升阀阀室 之间进行流体连通的压力平衡措施。8.前述编号的实施例中的任一个的阀，其中阀座可移除地接触阀内表面(insidevalve inside surface)。9.前述编号的实施例中的任一个的阀，其中阀座具有可移除地接触阀内表面的外 阀座表面。10.前述编号的实施例中的任一个的阀，还包括压缩地容纳在提升阀阀室内并靠 近阀座的压缩套筒。11.前述编号的实施例中的任一个的阀，其中阀在关闭位置运行在至少SOMPa的
压差下。12. 一种包括前述编号的实施例中的任一个的阀的压缩器。13. 一种对前述编号的实施例中的任一个的流体进行引导的方法，包括(a)提供阀体，该阀体具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀室；(b)提供阀座，该阀座具有阀座密封表面，阀座共轴地定位在提升阀阀室内；和(c)提供提动头，该提动头具有提动头密封表面，提动头轴向地定位在提升阀阀室 内，其中阀具有打开位置和关闭位置，并且其中在关闭位置和打开位置之间的提动头 行程范围内，邻近至少提动头密封表面形成流动限制区，使得在打开位置流过阀室并且流 经提动头的流体形成局部高流速区。14.编号的实施例13的方法，其中所述流体是超临界流体。15.编号的实施例13和14的方法，其中流动限制区的流动路径截面面积小于提动 头密封表面和阀座密封表面之间的流动路径截面面积。16.编号的实施例13至15的方法，其中流动限制区在径向上定位在提动头之外。17. 一种烯烃聚合方法，其包括提供一个或更多个压缩器，该压缩器包括一个或多 个任何前述编号实施例的阀，该阀包括(a)阀体，该阀体具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀室；(b)阀座，该阀座具有阀座密封表面，阀座共轴地定位在提升阀阀室内；和(c)提动头，该提动头具有提动头密封表面，提动头轴向地定位在提升阀阀室内，其中阀具有打开位置和关闭位置，并且在关闭位置和打开位置之间的提动头行程 范围内，邻近至少提动头密封表面形成流动限制区，使得在打开位置流过阀室并且流经提 动头的流体形成局部高流速区。18.任何前述编号的实施例的方法，其中阀座是可更换的。另一方面是阀在聚烯烃聚合反应器中的应用，该阀包括(a)阀体，具有提升阀阀 室，并且一轴线延伸通过该阀室；(b)阀座，具有阀座密封表面，该阀座设置在提升阀阀室 内；和(c)提动头，具有提动头密封表面，该提动头设置在提升阀阀室内，并且能够与阀座 密封表面发生接触；以及(d)增速措施，其靠近至少一个提动头密封表面和至少一个阀座 密封表面提供局部高速区。另一方面是阀在聚烯烃聚合反应器中的应用，该阀包括(a)阀体，具有提升阀阀 室，并且一轴线延伸通过该阀室；(b)阀座，具有阀座密封表面和阀座外表面，该阀座轴向 地设置在提升阀阀室内；和(c)提动头，具有提动头密封表面，该提动头轴向地设置在提升 阀阀室内，其中，该提动头-阀座界面形成在阀座密封表面的至少一部分和提动头密封表 面的至少一部分之间，提动头-阀座界面相对于轴线成20°至90°的角度β。
权利要求
一种阀，包括(a)阀体，该阀体具有提升阀阀室并且一轴线延伸通过该阀室；(b)阀座，该阀座具有阀座内表面，阀座定位在提升阀阀室内；和(c)提动头，该提动头具有提动头头部表面，提动头定位在提升阀阀室内，并且能够与阀座内表面的至少一部分发生接触；以及(d)增速措施，该增速措施邻近提动头头部表面的至少一部分和阀座内表面的至少一部分提供局部高速区。
2.根据权利要求1的阀，其中所述增速措施包括由阀座内表面和提动头头部表面的轮 廓限定的流动限制区。
3.根据权利要求1的阀，在阀座密封表面和提动头密封表面之间形成提动头_阀座界 面，该提动头_阀座界面相对于所述轴线成20°至90°的角度β。
4.一种阀，包括(a)阀体，该阀体具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀室；(b)阀座，该阀座具有阀座密封表面和阀座外表面，该阀座轴向地定位在提升阀阀室 内；和(c)提动头，该提动头具有提动头密封表面，该提动头轴向地定位在提升阀阀室内， 其中在阀座密封表面和提动头密封表面之间形成提动头_阀座界面，该提动头_阀座界面相对于所述轴线成从20°到90°的角度β。
5.根据权利要求4的阀，其中一阀-阀座界面定位在阀座外表面和阀内表面之间，该 阀-阀座界面相对于所述轴线成20°到90°的角度β’。
6.根据权利要求4的阀，其中阀座还包括流动限制表面，并且提动头还包括第二提动 头表面，其中靠近至少所述流动限制表面和至少所述第二提动头表面定位有流动限制区。
7.根据权利要求4的阀，其中阀具有打开位置和关闭位置以及在打开位置和关闭位置 之间的部分打开位置，并且其中除了对于关闭位置之外，靠近至少所述流动限制表面存在 流动限制区。
8.根据权利要求1或4的阀，其中流动限制区的流动路径截面面积小于处在打开位置 时在提动头的给定位置下的提动头密封表面和阀座密封表面之间的流动路径截面面积。
9.根据权利要求4的阀，其中靠近提升阀阀室的内壁，所述阀座还具有阀座外阀座表
10.根据权利要求4的阀，其中阀座具有在这些表面和提升阀阀室之间进行流体连通 的压力平衡措施。
11.根据权利要求4的阀，其中阀座可移除地接触阀内表面。
12.根据权利要求4的阀，其中阀座具有可移除地接触阀内表面的阀座外表面。
13.根据权利要求4的阀，还包括压缩地容纳在提升阀阀室内并靠近阀座的压缩套筒。
14.根据权利要求4的阀，其中阀在关闭位置运行在至少SOMPa的压差下。
15.一种包括权利要求1或4的阀的压缩器。
16.一种引导流体的方法，包括(a)提供阀体，该阀体具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀室；(b)提供阀座，该阀座具有阀座密封表面，该阀座共轴地定位在提升阀阀室内；和(C)提供提动头，该提动头具有提动头密封表面，该提动头轴向地定位在提升阀阀室内，其中阀具有打开位置和关闭位置，并且在关闭位置和打开位置之间的提动头行程范围 内，邻近至少所述提动头密封表面形成流动限制区，使得在打开位置流过阀的阀室并且流 经提动头的流体形成局部高流速区。
17.根据权利要求16的方法，其中所述流体是超临界流体。
18.根据权利要求16的方法，其中所述流动限制区的流动路径截面面积小于所述提动 头密封表面和阀座密封表面之间的流动路径截面面积。
19.根据权利要求16的方法，其中所述流动限制区在径向上定位在提动头的外面。
20.一种烯烃聚合方法，其包括提供一个或更多个压缩器，该压缩器包括一个或更多个 阀，该阀包括(a)阀体，该阀体具有提升阀阀室，其中一轴线延伸通过该阀室；(b)阀座，该阀座具有阀座密封表面，该阀座共轴地定位在提升阀阀室内；和(c)提动头，该提动头具有提动头密封表面，该提动头轴向地定位在提升阀阀室内，其中阀具有打开位置和关闭位置，并且在关闭位置和打开位置之间的提动头行程范围 内，邻近至少提动头密封表面形成流动限制区，使得在打开位置流过阀的阀室并且流经提 动头的流体烯烃形成局部高流速区。
21.根据权利要求18的方法，其中所述烯烃是超临界流体。
22.根据权利要求18的方法，其中所述流动限制区的流动路径截面面积小于提动头和 阀座密封表面之间的流动路径截面面积。
23.根据权利要求16和20的方法，其中阀座是可更换的。
全文摘要
本发明公开一种阀，该阀包括(a)阀体(101)，具有提升阀阀室(103)其中一轴线(107)延伸通过该阀室；(b)阀座(109)，具有阀座密封表面(111)和阀座外表面(137)，该阀座轴向地设置在提升阀阀室内；和(c)提动头(115)，具有提动头密封表面(119)，该提动头轴向地设置在提升阀阀室内，其中在阀座密封表面和提动头密封表面之间形成提动头-阀座界面(143)，该提动头-阀座界面相对于轴线成从20°到90°的角度β。在一个实施例中，阀座是可更换的，允许限定流体流动路径截面的至少提动头头部表面和/或阀座内表面的几何形状能够被修整。
文档编号F16K1/54GK101925767SQ200980103389
公开日2010年12月22日 申请日期2009年1月9日 优先权日2008年2月1日
发明者C·K·摩根, E·R·刘易斯, M·W·阿克曼 申请人:埃克森美孚化学专利公司