专利名称：通用内件控制阀和制造这种控制阀的方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如球阀之类的过程控制阀，更具体而言，涉及允许相同的球阀 或球阀体容纳带螺纹的座圈或夹紧的座圈的通用内件阀。
背景技术：
制造者一般将通用球型控制阀设计和组装成容纳特定类型的座圈，这种特定类型 的座圈可以是带螺纹的座圈或夹紧的座圈。与阀控制元件，诸如阀塞，协配用以控制流过阀 的流体流的这些座圈通常被插入到形成于阀体内的圆柱形空腔。该座圈通常与阀体的平衡 件分离，从而能更换座圈。每种类型的座圈都倾向于具有某种优点或缺点。例如，夹紧的座圈通常需要在座 圈之下有分开的垫圈，以防止或尽可能减少液体泄漏。另一方面，带螺纹的座圈会遭遇某些 对准和密封问题，当在阀体或座圈本身上加工螺旋螺纹时，维持适当的公差带来较高的额 外费用。由于带螺纹的座圈和夹紧的座圈的附连构造及方法彼此有着明显的不同，因此制 造者设计和构造只接受所选择的座圈类型的阀体。这两种类型的阀体的不同必然地避免一 种阀体容纳另一种类型的座圈。这些在阀体的构造上的根本性不同就要求制造者维护另外 的生产线，并要求经销商维持用于带螺纹的座圈的阀体和用于夹紧的座圈的阀体的存货。
发明内容
球阀组件包括阀体，该阀体具有流体入口、流体出口以及连接流体入口与流体出 口的通路。可动阀塞被设置在通路中。可动阀塞与被设置在通路中的阀内件和阀座结合控 制并表征流过阀组件的流体流。阀座在阀座安装位置上被安装到阀体。阀座安装位置包括 第一肩部、第二肩部和带螺纹部。第一肩部和第二肩部被定位在带螺纹部与阀内件之间。安 装位置适于容纳带螺纹的座圈或夹紧的座圈。
图1是根据本发明的教导构造的球阀的剖视图，其中，在图1的左侧示出带螺纹的 座圈，在图1的右侧示出夹紧的座圈。图2是座圈安装位置的放大片段剖视图，其中，在图的左侧说明带螺纹的座圈设 置在座圈安装位置，在图的右侧说明夹紧的座圈设置在座圈安装位置。图3是如图1左侧所示的球阀的带螺纹的座圈的放大剖视图。图4是如图1右侧所示的球阀的夹紧的座圈的放大剖视图。图5是具有表面密封的替代的悬笼的放大剖视图。图6的左侧是带螺纹的座圈的替代实施例的放大剖视图，图6的右侧是夹紧的座 圈的替代实施例的放大剖视图。图7的左侧是带螺纹的座圈的又一替代实施例的放大剖视图，图7的右侧是夹紧的座圈的又一替代实施例的放大剖视图。尽管本发明可有各种修改和替换构造，但是这里将借助附图示出通用内件的某些 说明性的实施例，并详细描述这些实施例。然而应该理解，这里并不想要将本发明局限于上 述特定形式，而相反的是，目的在于覆盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神实质 和范围内的所有修改、替换构造和等同形式。
具体实施例方式为了进行下面的说明，诸如向内、向外、径向向内或径向向外之类的术语被用于指 明相对于阀杆的中心轴A的相对位置。同样地，诸如上方、下方、朝上或朝下之类的术语被 用于指明当控制阀被如图所示定位时的相对方向。现在参照附图，图1说明了根据本发明所公开的实施例中的教导组装的通用控制 阀10，这种通用控制阀10具有阀体12、流体入口 14、流体出口 16、以及连接流体入口 14与 流体出口 16的通路18。在所示实施例中，通用控制阀10是球阀。然而，本发明的教导也可 被用在其它类型的控制阀。阀塞20，其既可能是第一阀塞类型20a也可能是第二阀塞类型 20b，被可动地安装到阀体12内，并在关闭位置(如图1所示)与打开位置(未示出)之间 移位。图1的左侧示出了作为非平衡的塞的第一阀塞类型20a，而图1的右侧示出了作为平 衡的塞的第二阀塞类型20b。阀10包括座圈22，该座圈22既可以是带螺纹的座圈22a(示 于图1的左侧)也可以是夹紧的座圈22b (示于图1的右侧)。第一阀塞类型和第二阀塞类 型可以互换。例如，非平衡的阀塞20a(左侧)可被用于与夹紧的座圈22b(右侧)协作，反 之亦然。如图1所示，阀体12能够在座圈安装位置M处容纳带螺纹的座圈2 或夹紧的座 圈22b。阀还包括阀杆沈，该阀杆沈与阀塞20耦接且延伸贯穿阀帽28。阀杆沈沿轴线A 延伸且被连接到阀致动器(未示出)，以使阀塞20在关闭位置与打开位置之间移动，其中， 在关闭位置上时，阀塞20与座圈22相接触，由此来防止流体流过通路18，在打开位置上时， 阀塞20远离座圈22，由此允许流体流过通路18。阀体12的内部形成阀笼安装空间29，该阀笼安装空间四的尺寸被设定以容纳阀 笼30。阀笼30可以是至少两种可能的笼类型中的一种，包括第一阀笼类型30a(示于图 1的左侧)；或第二阀笼类型30b (示于图1的右侧)。在所示实施例中，第一阀笼类型30a 是悬挂的一体式笼，而第二阀笼类型30b是两件式的夹紧的笼。如图1的左侧所示，塞20a 的外部19可包括通道21，该通道的21大小被设定以容纳诸如全密封圈(omni-seal)之类 的密封件39。参照图1的右侧，夹紧的笼类型30b通常包括上部件3Ia和下部件3lb。笼30b包 括形成在内壁37上的通道35，通道35的尺寸被设定以容纳密封件39，该密封件39同样可 以是全密封圈。如图1的左侧所示，阀笼安装空间四的尺寸被设定以容纳一体式笼类型30a，并将 笼类型30a的上部固定在阀帽观与阀体12之间。同样地，如图1的右侧所示，阀笼安装空 间四的尺寸被设定以容纳笼类型30b，并将笼类型30b的上部同样固定在阀帽观与阀体 12之间。笼类型30b的下部按压抵住夹紧的座圈22b。在笼类型30b是两件式的笼时，笼 部件31a、31b可由具有不同热膨胀系数的材料形成，从而不论流过控制阀10的流体温度如 何，都能在阀的垫圈和/或密封件上保持恒压或相对恒压。
现在参照图2，更详细地示出座圈安装位置24。座圈安装位置24形成在大致圆形 的孔或开口周围，这孔或开口沿着通路18形成于阀体12内。座圈安装位置24包括环状的 第一肩部32，该第一肩部32包括内部34和外部36，并具有大致平的向上衬面38。第一肩 部32的外部36结束于阀体12的环绕内壁40。第一肩部32的内部34结束于或过渡到环 状凸起42。在所示例子中，凸起42是圆角的。在所示例子中，凸起42被相对于第一肩部32径向向内设置。环状壁44被形成在 凸起42的下方，且包括上部46和下部48，其中，上部46过渡到凸起42，下部48过渡到环 状的第二肩部50。第二肩部50包括大致平的向上衬面52和过渡到带螺纹部56的向内端 54。在所示例子中，第一肩部32被设置在第二肩部50之上，凸起42相对于第一肩部32径 向向内、并相对于第二肩部50径向向外设置。在所公开的例子中，第一肩部32比第二肩部 50宽，肩部32、50都是大致平的或平坦的。下面将更详细地加以说明，在座圈22a被安装在 座圈安装位置24时，凸起42与座圈22a形成环状密封面43。同样地，在座圈22b被安装在 座圈安装位置24时，第一肩部32与座圈22b形成环状密封面33。现在参照图2的左侧和图3，座圈22a的下部58包括环状的带螺纹部60，该带螺 纹部60的尺寸被设定以接合座圈安装位置24的带螺纹部56，以使座圈22a能够在座圈安 装位置24上被安装至阀体12。座圈22a的内部62形成限定环状阀座64的环状的推力轴 承边缘，环状阀座64尺寸被设定以接合阀塞20a (在图2左侧部分可见)以在阀塞20a位于 关闭位置时形成密封。座圈22a的外部66包括向下衬面68，该向下衬面68与凸起42抵接 来形成环状密封面43。根据所公开的例子，表面68是有角的或倾斜的。在图2的例子中， 缝隙70被形成在环状壁44与座圈22a的第一外壁72之间，缝隙74被形成在环绕壁40与 座圈22a的第二外壁76之间。座圈22a包括凸耳23，它提供了在插入和移除座圈22a过程中可以被用于将座圈 22a转到位置的杠杆作用点。替代地，工具与凸耳23连接，以在插入和移除座圈22a过程中 提供额外的杠杆作用。在所公开的例子中，有角的或倾斜的表面68和凸起42协配以在座 圈22a与阀体12之间形成密封。附加地，在所公开的例子中，表面68在将座圈22a插入到 座圈安装位置24的过程中将座圈22a引导到位置。现在参照图2的右侧，座圈22b包括安装凸缘78，在所公开的例子中，安装凸缘78 在径向向外的方向延伸。座圈22b的上部80形成环状的阀座82，该阀座82的尺寸被设定 以接合阀塞20b，以防止流体在阀塞20b在关闭位置时流动。根据所公开的例子，上部80是 倾斜的。安装凸缘78包括向下衬面84，该向下衬面84的尺寸被设定以在第一肩部32上延 伸，这样，在所公开的例子中，第一肩部32支承安装凸缘78且由此支承座圈22b。根据所公 开的例子，安装凸缘78相对于轴A垂直延伸，这样表面84是大致平的或平坦的。座圈22b 的上部86与第二阀笼22b抵接。在所公开的例子，座圈22b包括向下倚靠部88，它可以或 可以不与第二肩部50接触或搁置在第二肩部50上。为了在阀体12与座圈22b之间提供 密封，密封件或垫圈90的尺寸被设定以被容纳在安装凸缘78与第一肩部32之间的缝隙92 中。现在参照图4，示出了夹紧的座圈的又一实施例，并参照附图标记122b。座圈122b 可与如上所述的座圈22b实质相似，但座圈122b包括悬垂部152，该悬垂部152是分开的， 或与阀体12的邻近的带螺纹部56隔开。因此，悬垂部152在阀体12的至少某些带螺纹部56之上，并且根据所公开的例子，悬垂部152庇护或保护至少一部分带螺纹部56免受因流 过阀10的流体而导致的冲击磨损。因此，带螺纹部56保持大体上完好和不被干扰，这样， 一旦移除夹紧的座圈122b，如果需要，带螺纹部56可容纳带螺纹的座圈22a。在所有其它 方面，座圈122b可与在以上图2所提及的座圈22b实质相似。现在参照图5，示出了悬笼的又一实施例，并参照附图标记222b。在所示的实施例 中，座圈222b的外壁225包括通道227，并提供与通道227内相适的密封件229。密封件 229与环状壁44抵接，以在环状壁44与座圈222b之间形成密封。在所有其它方面，夹紧的 座圈222b可与在以上先前公开的实施例所提及的夹紧的座圈相同或相似。应当理解，第一 肩部32和第二肩部50的相对尺寸可根据需要调整，来与所选择的座圈的相应的面匹配、或 容纳座圈的特定形状。现在参照图6，示出了座圈安装位置的又一实施例，并参照附图标记124。在所示 的实施例中，座圈安装位置124相对于上面所述的座圈安装位置稍许改变，以实质减少第 二肩部50。因此，座圈安装位置124包括肩部132、凸起142、倾斜面144。同样，凸起142 可以是圆角的。倾斜面144过渡到带螺纹部156。如图6的左侧所示，示出了带螺纹的座圈322a，且该座圈322a包括带螺纹部160， 其尺寸被设定以接合带螺纹部156。座圈322a包括角落部或凸起162，它接合倾斜面144 以形成密封。在所有其它的方面，座圈322a可与上述一个或多个带螺纹的座圈相似。现在参照图6的右侧，示出了夹紧的座圈322b，且该座圈322b包括具有下表面 184的向外安装凸缘178。虽然优选将部件的尺寸设定成允许将垫圈或密封件设置在安装 凸缘178与肩部132之间，但安装凸缘178的尺寸被设定以使得其可以由肩部132支承。在 所有其它的方面，座圈322b可与上述一个或多个夹紧的座圈相似。现在参照图7，在图的左侧示出了带螺纹的座圈422a的又一实施例，而在图的右 侧示出了夹紧的座圈422b的又一实施例。再次应当理解，第一肩部232和第二肩部250的 相对尺寸可根据需要调整，来与所选择的座圈的相应的面匹配、或容纳所选择的座圈的特 定形状。在所示的实施例中，第一肩部232比第二肩部250窄，以使凸起242被相对于上述 实施例更朝径向向外设置。座圈422a包括倾斜面268，该倾斜面268被定位成抵接凸起242 以形成密封。如图的右侧所示，座圈422b的安装凸缘278搁置在第二肩部250上。在这种 情况下，第二肩部250对安装凸缘278进行支承，且被相对于第一肩部232径向向内设置。 同样，可以提供垫圈或密封件，且本领域技术人员应当理解，肩部和座圈的相对尺寸可以根 据需要 进行调整，以与所需的表面匹配。根据一个或多个公开的例子，提供了允许用户使用相同阀体12来选择至少两种 不同的阀内件中的一种的通用控制阀系统。通过根据一个或多个上述公开的实施例的教导 来构造阀体12，用户可用阀塞20a结合上述提及的带螺纹的座圈、互补的阀笼类型中的任 意一个来装配阀10、或者可用阀塞20b结合上述提及的夹紧的座圈、互补的阀笼类型中的 任意一个结合来装配阀10。此外，用户可用一类阀内件来装配阀10，并在之后将阀拆开、再 重新装配另一类型的阀内件的阀。在装配阀10时，用户几乎不用决定需要哪个阀内件，接 着用户在合适的座圈中选择合适的阀笼类型、合适的阀杆。给出之前的详细描述只是为了理解清楚，当这些修改对于本领域技术人员而言是 显而易见的时候，应当理解不构成不必要的限制。
权利要求
1.一种以两种不同的座圈类型的方式使用的通用控制阀，所述通用控制阀包括 阀体，该阀体具有经由通路流体连接的入口和出口 ；笼安装空间，该笼安装空间被限定在所述阀体内，且被设置在所述阀体上的阀帽封闭， 所述笼安装空间被布置以容纳两种不同的阀笼类型，包括第一阀笼类型和第二阀笼类型； 以及座圈安装位置，该座圈安装位置被限定在所述阀体内，且被设置在所述通路中，所述座 圈安装位置包括 环状的第一肩部；环状的凸起，该凸起被径向向内地设置于所述第一肩部；及 带螺纹部；其中，所述座圈位置的所述带螺纹部被定位以容纳第一座圈，所述圆角的凸起形成被 定位成与所述第一座圈的一部分抵接的第一密封面，并且其中，所述第一肩部被定位以支承第二座圈的安装凸缘，所述第一肩部形成被定位以 与所述第二座圈的一部分抵接的第二密封面，其中，所述座圈安装位置适于容纳第一座圈或第二座圈中所选择的一个。
2.如权利要求1所述的通用控制阀，其中，所述座圈位置包括环状的第二肩部，该第二 肩部被设置在所述环状的第一肩部的径向内侧。
3.如权利要求2所述的通用控制阀，其中，所述环状的第二肩部被设置在所述带螺纹 部的上方，且在所述带螺纹部的径向外侧。
4.如权利要求3所述的通用控制阀，其中，所述环状的第二肩部具有比所述环状的第 一肩部的宽度小的宽度。
5.如权利要求1所述的通用控制阀，其中，所述第二密封面相对于所述第一密封面径 向向外。
6.如权利要求1所述的通用控制阀，其中，所述第二座圈是夹紧的座圈，所述夹紧的座 圈被夹在所述阀体与笼之间。
7.一种通用控制阀系统，包括阀体，该阀体具有经由通路流体连接的入口和出口 ； 笼安装空间，该笼安装空间被限定在所述阀体内； 阀帽，该阀帽被附连到所述阀体，以封闭所述笼安装空间；所述笼安装空间的尺寸被设定成容纳不同的阀笼类型，包括第一阀笼类型和第二阀笼 类型，所述第一阀笼类型的尺寸被设定以容纳第一阀塞，所述第二阀笼类型的尺寸被设定 以容纳第二阀塞，所述阀塞中的每个均可在关闭位置与打开位置之间移位；带螺纹的座圈，该带螺纹的座圈的尺寸被设定以接合所述第一阀塞，以在所述第一阀 塞位于所述关闭位置时关闭所述通路，所述带螺纹的座圈包括带螺纹部和外密封面；夹紧的座圈，该夹紧的座圈的尺寸被设定以接合所述第二阀塞，以在所述第二阀塞位 于所述关闭位置时关闭所述通路，所述夹紧的座圈包括安装凸缘和外密封面；以及座圈安装位置，该座圈安装位置被限定在所述阀体内，且被设置在所述通路中，所述座 圈安装位置的尺寸被设定以容纳所述带螺纹的座圈或所述夹紧的座圈中所选择的一个，所 述座圈安装位置包括环状的第一肩部；环状的凸起，该凸起被相对于所述第一肩部径向偏置；及带螺纹部；其中，所述座圈安装位置的所述带螺纹部适于容纳具有所述带螺纹的座圈的所述带螺 纹部，其中，所述环状凸起与所述带螺纹的座圈的所述外密封面协配，以在所述带螺纹的座 圈被设置在所述座圈安装位置时形成密封，以及所述座圈安装位置的所述环状的第一肩部适于支承所述夹紧的座圈的所述安装凸缘， 其中，所述安装凸缘与所述环状的第一肩部和所述夹紧的座圈的所述外密封面协配，以在 所述夹紧的座圈被设置在所述座圈安装位置时形成密封。
8.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述凸起是圆角的，并且其中，所述带 螺纹的座圈的所述外密封面包括倾斜面。
9.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述夹紧的座圈的所述安装凸缘和所 述环状的第一肩部是平坦的表面。
10.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述夹紧的座圈的所述外密封面由所 述安装凸缘的下部限定。
11.如权利要求10所述的通用控制阀系统，其中，在所述环状的第一肩部与所述安装 凸缘之间设置有垫圈。
12.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述环状的第一肩部被设置在相对于 所述凸起径向向外。
13.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述第一阀笼类型是一体式悬笼，并 且其中，所述第二阀笼类型是两件式夹紧的笼。
14.如权利要求13所述的通用控制阀系统，其中，当将所述两件式的夹紧的笼设置在 所述笼安装空间内且将所述夹紧的座圈设置在所述座圈安装位置时，所述夹紧的座圈的所 述安装凸缘在所述第一肩部与所述两件式的夹紧的笼之间延伸。
15.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述夹紧的座圈包括悬垂部，在所述 夹紧的座圈被固定在所述座圈安装位置时该悬垂部覆盖所述座圈安装位置的所述带螺纹 部的至少一部分。
16.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述夹紧的座圈包括环状通道和设置 在所述通道中的0形环。
17.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述第二阀笼类型包括内通道和设置 在所述内通道中的全密封圈。
18.如权利要求7所述的通用控制阀系统，其中，所述第一阀塞包括环状通道，以及所 述通用控制阀系统包括设置在所述环状通道中的全密封圈。
19.一种构造用于以两种不相似的阀座圈类型的方式使用的控制阀的方法，所述方法 包括提供具有经由通路流体连接的入口和出口的阀体；在所述阀体内形成笼安装空间；提供可附连到所述阀体以将所述笼安装空间封闭的阀帽；设定所述笼安装空间的尺寸，以容纳两种不相似的阀笼类型，包括第一阀笼类型和第二阀笼类型；在所述通路内形成座圈安装位置，并使所述座圈安装位置成形以容纳带螺纹的座圈或 夹紧的座圈中所选择的一个，包括形成座圈安装位置来包括环状的第一肩部、环状凸起和 带螺纹部；形成带螺纹的座圈来包括带螺纹部、外密封面和内密封面，它们的尺寸被设定以接合 阀塞，以在所述第一阀塞在关闭位置时关闭所述通路；形成夹紧的座圈，其尺寸被设定以包括安装凸缘、外密封面和内密封面，它们的尺寸被 设定以接合所述阀塞，以在所述阀塞在关闭位置时关闭所述通路；设定所述座圈安装位置的所述带螺纹部的尺寸来容纳具有所述带螺纹的座圈的所述 带螺纹部，其中，所述凸起与所述带螺纹的座圈的所述密封面协配，以在所述带螺纹的座圈 被设置在所述座圈安装位置时形成密封；以及设定所述座圈安装位置的所述第一肩部的尺寸来支承所述夹紧的座圈的所述安装凸 缘，其中，所述安装凸缘与所述第一肩部和所述夹紧的座圈的所述密封面协配，以在所述夹 紧的座圈被设置在所述座圈安装位置时形成密封。
全文摘要
一种通用内件控制阀和制造这种控制阀的方法，其中通用控制阀，可使用两种不同的座圈类型，包括带螺纹的座圈(22a)和夹紧的座圈(22b)。阀包括阀体(12)；笼安装空间(29)，该笼安装空间(29)被阀帽(28)封闭，其尺寸被设定成容纳两种不同的阀笼类型(22)；以及座圈安装位置(24)，该座圈安装位置(24)具有环状的肩部(32)、圆角的凸起(42)和带螺纹部(60)。带螺纹部(64)容纳带螺纹的座圈和圆角的凸起以形成密封，而所述肩部支承夹紧的座圈的安装凸缘以形成密封。因此，所述座圈安装位置能够容纳所述两种不同的座圈类型中所选择的一种。
文档编号F16K47/08GK102077005SQ200980125085
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者W·E·韦尔斯 申请人:费希尔控制国际公司