涉及阀的改进的制作方法
【专利摘要】分离型阀组件(10)包括互补成形的两个阀部12、14)使得第一阀部能与第二阀部密封地接合并共同作用以允许物料穿过两个阀部地移动，每个阀部(12、14)均包括壳体(16、18)、阀座部以及阀闭合构件(20、20')，其中，该组件具有第一配置以及第二配置，在第一配置中，第一阀部与第二阀部彼此接合，阀闭合构件关闭，在第二配置中，两个阀部彼此脱离，第一阀部具有锁定装置(60)，该锁定装置相对于第二阀部能移动以选择性地将两个阀部锁定在一起以及使两个阀部解锁，所述锁定装置被包括垫片的第二阀部接收。
【专利说明】涉及阀的改进
[0001]本发明涉及阀，并且具体但并不排他地涉及用于控制、装载(charge，装料)、排放和/或调节粉末、液体、浆体和/或流体的流动的阀。
[0002]阀，比如分离型蝶阀(split butterfly valve)可在许多设计中获得并且广泛地用于这样的工艺流程中:在该工艺流程中需要产品隔离以防止产品暴露于外界环境并防止员工过于接近该产品地工作。分离型阀主要设计成用于处理并容纳地转移固态粉末以及类似的颗粒物料。
[0003]分离型阀的设计允许阀分开成两个半部,通常称为a (alpha)半部和β (beta)半部或者主动半部和被动半部。阀的设计使得当分开时，两个半部在密封的及容纳的每一侧上保持内容物，并且还保护内容物不受环境的影响。
[0004]类似于分离型蝶阀，分离型球阀也可用于容纳地转移固体并且更通常地用于容纳地转移液体。以往，这些阀主要使用在用于无菌操作的制药与生物工业中。
[0005]由于增加了许多新药物成分的效力，处理的物料通常有害健康。制药与生物制造产通常在对产品污染的严格控制下制造。这是因为产品往往用于人消费，并且该产业由像美国的FDA(食品与药品管理局)以及英国的MHRA(药品与保健品管理署)严格管制。此夕卜，足够的量的制药产品(比如活性药物成分和/或随后产生的稀释粉末)可危害操作者的健康。因此，必须避免操作者与潜在有害物料之间的直接接触。
[0006]由于严格要求在分离型阀的主动元件与被动元件之间存在良好的密封以防止产品暴露至外界环境并且防止员工在过于接近产品地工作，故阀元件在严格的条件下制造以确保元件的尺寸精确地制造从而确保满足严格的公差。
[0007]此外，由于用于阀本身的壳体能够确保在构件之间存在良好的密封，因此阀元件通常相对较大。这可使得容器庞大并且难以操作，具体地当在手套箱容纳装置(glove boxcontainment apparatus)中操作时，损害了操作者的灵敏度。
[0008]W02010092395公开了一种分离型蝶阀，该分离型蝶阀具有锁定销以及用于接收所述销的互补成形的非螺纹孔，以用于将分离型阀的阀部锁定在一起，由此例如使物料能够从一个容器转移到另一个容器。然而，孔与销的正确对准所要求的公差非常小，以确保在两个阀部之间的良好密封。因此，销布置在孔的纵向轴线的稍微偏离中心的位置以确保极佳的过盈配合。然而，销和孔因此受到更显著的磨损，这可导致随时间和持续使用会损害过盈配合。此外，在孔内机器制造复杂的形状是困难的且昂贵的。
[0009]本发明的目的在于克服或缓解与现有技术有关的问题中的一个或多个。
[0010]根据本发明，提供了一种分离型阀组件，所述分离型阀组件包括两个阀部，所述两个阀部互补地成形使得第一阀部能与第二阀部密封地接合并共同作用，以允许物料穿过两个阀部移动，每个阀部均包括壳体、阀座部以及阀闭合构件，所述阀闭合构件能在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中所述阀闭合构件从所述阀座部移开并且所述阀是打开的，在所述第二位置中所述阀闭合构件与所述阀座部共同作用并且所述阀是闭合的，其中，所述组件具有第一配置以及第二配置，在所述第一配置中所述第一阀部与所述第二阀部彼此接合，所述阀闭合构件闭合；在所述第二配置中所述两个阀部彼此脱离，所述第一阀部具有能相对于所述第二阀部移动的锁定装置以选择性地将所述两个阀部锁定在一起以及将所述两个阀部解锁，所述锁定装置被包括垫片(shim，分隔片)的所述第二阀部接收。
[0011 ] 本发明提供了一种阀组件，所述阀组件能够确保在所述阀组件之间的固定以及良好的密封，并且所述阀组件具有用于接合以及将阀部件固定在一起的简化的机构以提供改进的阀系统。
[0012]锁定装置能包括锁定对，所述锁定对中的一个构件能相对于另一构件移动并且能够选择地与所述另一构件接合以将所述两个阀部锁定在一起以及将所述两个阀部解锁。
[0013]所述锁定对能包括凸构件以及凹构件，所述凸构件与所述凹构件彼此互补地成形。所述凸构件优选地能相对于所述凹部件移动。
[0014]所述凸构件优选地能够平移运动。
[0015]在一个实施方式中，所述凸构件包括销，并且所述凹构件包括互补成形的盲孔以接收所述凸构件。
[0016]优选地，所述凸构件布置在主动阀部件中并且所述凹构件布置在被动阀部中。
[0017]所述垫片接收所述销并且在与所述销的纵向轴线垂直的方向上将所述销移位，导致在阀部之间更好的固定以及更好的密封。
[0018]所述凸构件的纵向轴线可以从所述凹构件的纵向轴线偏置。因此，当所述凸构件接合所述凹构件并且被所述凹构件接收时，所述阀部挤压在一起以在所述阀部之间形成更好的密封。
[0019]优选地，所述垫片能释放地固定在所述第二阀部中。
[0020]更优选地，用于将所述垫片能释放地固定至所述第二阀部的装置包括紧固装置。
[0021]优选地，所述紧固装置是螺纹件。
[0022]所述垫片可以是能替换的以提高所述阀的寿命。
[0023]所述垫片可以由与所述销的材料不同的材料制造。这减小了摩擦与磨损，进而提高了部件寿命。
[0024]所述垫片可以由具有比所述销更低抗张强度的材料制造。这可以有助于延长阀的寿命，因为所述垫片很可能在销之前磨损/失效。
[0025]所述垫片能包括基部以及楔形部。
[0026]优选地，所述楔形部定向成使得锥形的端部邻近于孔开口。
[0027]所述楔形部可以从孔的远离开口的端部逐渐变细。
[0028]所述垫片的基部能包括开孔，固定装置可以穿过所述开孔以将所述垫片固定。
[0029]随着所述销延伸进入所述孔并且与所述楔形部的远端接合，楔形部的锥形(tapered，逐渐变细的)轮廓允许两个碟盘以可控的方式挤压在一起。这改进了阀的密闭性能。
[0030]所述楔形部的用于与所述销接合的面是互补成形的。所述楔形部优选地是曲线形的。所述垫片的一侧生成/成形成符合所述销的曲率，另一侧成形成符合所述孔的曲率。
[0031]所述垫片的一侧是弧形的并且适于为完整圆周的三分之一至一半。
[0032]优选地，所述垫片是锥形的。
[0033]所述垫片具有顶部支承表面以及下表面，所述顶部支承表面由第一曲率半径形成，并且所述下表面由比第一曲率半径更大的第二曲率半径形成。
[0034]所述第一曲率半径优选地与所述凸构件的半径大体相同。
[0035]所述垫片的半径与所述凹构件大体相同。
[0036]所述垫片的弧长为由所述弧形部分限定的圆的圆周的大约四分之一至一半。
[0037]所述垫片能具有取出孔，所述取出孔能外部地接近所述垫片以用于与插入和/或移除所述垫片的工具接合。
[0038]所述垫片优选地在力的作用下固定。
[0039]所述垫片优选地用保持紧固件保持固定。
[0040]所述垫片可以弹性变形以允许插入并且进而符合期望的形状。
[0041]所述凸构件与所述楔形部能互补地成形。这使接触区域最大化以减小对于所述阀的所述销以及孔的磨损及损坏。
[0042]在一个实施方式中，所述第一阀部和所述第二阀部可以均为凹构件，存在具有对应的凸构件的第三阀部，所述凹构件能接收所述凸构件。
[0043]组件的每个阀部均可以安装在用于容纳物料的容器、用于输送物料的传送装置(比如软管)和/或现有技术已知的其他过程设备上。用于安装阀部的装置可以包括现有技术已知的任何装置，比如螺纹件、过盈配合、凹凸附接件等。在可替换的实施方式中，所述阀部可以与容器或传送装置整体形成。
[0044]一旦完成从第一配置至第二配置的移动，室的入口与出口就可以关闭。在此操作中，所述组件确保在所述组件中转移的物料不与周围环境接触。
[0045]所述阀座部与所述阀闭合构件优选地互补成形以确保当所述阀闭合构件关闭时形成密封。
[0046]所述阀组件可以是本技术已知的分离型蝶阀、分离型球阀、任何其他分离型阀或快速释耦接件。优选地，所述组件是分离型蝶阀。
[0047]优选地，所述阀部形成配合对，其中一个是凸阀部或主动阀部，另一个是凹阀部或被动阀部。
[0048]优选地，所述阀座部包括密封构件。所述密封构件优选地可以包括邻接部以及弹性变形部，所述弹性变形部位于所述邻接部与所述阀壳体之间。
[0049]在可替换的实施方式中，所述阀闭合构件可以设置有用于接收密封件的凹槽，在使用中，所述凹槽适于抵靠所述阀壳体的固体部分地接合。
[0050]在密封件位于阀闭合构件中的凹槽中的情况下，所述阀闭合构件可进一步包括覆盖所述阀闭合构件以及在所述阀闭合构件上的密封件的弹性材料。
[0051]在一个实施方式中，所述阀闭合构件能枢转超出这样的位置，在该位置中通常通过与所述阀密封件的接合而防止进一步的位移，所述阀可以进一步包括偏压装置以使所述阀闭合构件偏压进入其闭合位置。
[0052]所述阀密封件可位于所述阀壳体上或者位于所述阀闭合构件上。
[0053]在使用过程中，所述组件可从所述第一配置转换至所述第二配置以允许物料穿过所述组件而转移。一旦物料完成转移，组件转换回所述第一配置并且两个阀部脱离。
[0054]所述垫片优选地具有特别的且高公差等级的形状及轮廓(与锁定销的形状互补)以当锁定销延伸并处于锁定配置中时在阀部上施加严格可控的力以将阀部牢固地保持在一起。这个可控的力对改进密封性能以及简化操作是关键的。
[0055]所述阀部可以由316L与304型不锈钢、合金22以及C276型镍合金制造。
[0056]所述锁定销可以由抗磨损的材料制造，例如铝青铜、磷青铜、其他品级青铜、诸如431与17-4PH型的硬性等级不锈钢。
[0057]所述锁定销还可以包括涂层。所述涂层的材料可以包括钻石类涂层(DLC)和/或塑料涂层(比如PEEK、PTFE以及其他等级)。
[0058]所述垫片可以由316L型或304型不锈钢制造或者由诸如431型或17-4PH型的更高硬性等级的不锈钢中的一种制造。
[0059]现将参考附图通过仅为实例的方式描述本发明的【具体实施方式】，在附图中:
[0060]图1是蝶阀的两个阀部的立体图；
[0061]图2是根据本发明的阀组件的第二阀部的局部视图；
[0062]图3a和图3b是根据本发明的阀组件的第一阀部分别处于其第一配置中和第二配置的局部视图；
[0063]图4a和图4b是根据本发明的阀组件的主动部与阀组件的被动部接合的截面图；
[0064]图5a和图5b示出了穿过图1至图3的主动阀部的切开截面；
[0065]图6示出了处于接合配置中的两个阀部；以及
[0066]图7a与图7b是根据本发明的阀组件的主动部和被动部的局部视图。
[0067]首先参考图1至图6，阀组件10包括两个阀部，上面的为被动阀部12并且下面的为主动阀部14，每个阀部均具有阀壳体以及阀闭合构件20、20’，该阀体总体上用16、18表示并且总体上为环形的，该阀闭合构件枢转地安装在壳体内。阀壳体18具有环形的凹槽
19。阀闭合构件20、20’是环形碟盘形式的并且设置有主轴22、22’，阀闭合构件借助于主轴枢转地安装在壳体内。阀闭合构件20、20’以及主轴22、22’由单片金属件机器制造而成。
[0068]下阀闭合构件18的主轴22中的一个能操作地连接至致动器26。因此，环形的碟盘在主轴22、22’上枢轴旋转并且通过主轴移动。自动致动器26被接收在主轴22的环形的碟盘的相对的端部上。在可替换的实施方式中，可使用两个致动器，每个在主动阀部的主轴的任一侧，或者可以使用手动致动器。
[0069]阀闭合构件20、20’能够与环形密封件(未示出)形式的环形阀座部接合或从该环形阀座部脱离，该环形密封件位于阀壳体中的互补成形的凹槽中。该密封件包括EPDM环形邻接部(可替换地，可使用橡胶或任何其他合适的材料)，在使用中，该EPDM环形邻接部接合阀闭合构件20、20’。
[0070]阀壳体部16、18中的每一个的外端面均为平面并且在使用中，每个面均以在本【技术领域】内已知的方式连接至例如邻近的管道部分或者容器，并且借助于例如对准孔而形成贯穿通道。
[0071]两个阀壳体部16、18的邻接形成一配合对，这样使得上阀部16安装在下阀壳体部18内，上阀部16为凸并且下阀部为凹。在第一配置中(见图2)两个阀部接合，这样使得阀闭合构件从周围环境密封并且使得穿过阀的待转移物料将不被周围环境污染。
[0072]阀10的主动部或凸部14具有两个可移动地安装的锁定销60，该两个可移动地安装的锁定销彼此径向相对并且位于壳体62内。每个销60均能够平移以从未锁定的位置(见图3，在该未锁定位置中，销位于壳体62内)移动至锁定或接合位置，因此销60延伸超出其壳体(见图4)。
[0073]壳体62形成主轴22的部分。
[0074]存在位于凹阀部12中的两个互补成形的盲孔64，两个互补成形的盲孔中的每一个均成形为用于接收相应的销60。盲孔64大体成椭圆形。每个销均具有斜切边缘63以有助于销在孔64中的定位。
[0075]图5a和图5b示出了锁定构件，该锁定构件与阀的凹部或被动部接合并且与该阀的凹部或被动部脱离。如可见的，销可从收回位置(图5a)移动进入延伸位置(图5b)，在该延伸位置中销被接收在盲孔中。
[0076]垫片98包括基部100以及楔形部102。楔形部的轮廓与销60的锥形端部的轮廓互补地成形以有助于使销容易地进入孔64从而减少摩擦以及磨损。
[0077]垫片98使锁定销60抵靠孔64的内壁而产生紧密的过盈配合。因此，销60与孔64之间的公差不那么关键并且因此制造更简单且更加成本效益。
[0078]楔形部102从基部100逐渐变细。
[0079]垫片78的基部100大体是具有开孔110的环形构件，该开孔用于接收螺纹件112，该环形构件具有用于接收螺纹件112的头部的环形凹槽114以确保一旦将螺纹件的头部固定成与基部100的平面齐平，螺纹件就不从基部突出。
[0080]楔形部102具有两个轮廓:倾斜区域120以及高平区域122.
[0081]垫片具有大体“L”形的纵向截面。
[0082]垫片具有与销的弧形楔形部互补成形的弧形楔形部。
[0083]阀闭合构件适于枢转90度，并且当在其处于完全打开位置时阀闭合构件20、20’的内部面50、50’的轮廓与阀壳体的穿孔的轮廓对应，因此产生对于流体或其他物料的流的最小限制。
[0084]然后，阀组件可完全接合在其第二配置中，因此座部28、28’配对形成密封件以及阀闭合构件20、20’彼此接触并且该阀闭合构件能够旋转以分别打开每个阀部件，该第二配置密封地接合从而允许物料在不被污染的前提下穿过通道。下阀闭合构件20’的主轴22,22'的旋转将导致上阀闭合构件20’的旋转。
[0085]在可替换的实施方式中，位于凹阀部中的盲孔大体上是环形盲孔200。图7a和图7b是这种实施方式的局部视图。孔200具有大体上环形的侧壁202，该圆形的侧壁在底部是扁平的并且具有凹进支撑表面204，楔形部102可嵌套在该凹进支撑表面上。支撑表面204凹进在侧壁202中。凹进部成形为用于接收并支撑楔形部102。
[0086]本发明的阀能以完全无菌或净化的方式操作，在一个实施方式中，不考虑阀分开及重新对接了多少次，在每次对接之前及之后的在位灭菌或净化步骤确保在每次对接及脱离之前在产品接触部件上的无菌条件，并且如果接收，则确保在每次对接与脱离之后在产品接触部件上的无菌条件。
[0087]这些屏障可由密封件、垫圈、O形环或者座部或膨胀密封件的任何组合产生。
[0088]当阀分开成两个半部时，布置在容器等内的任何物料将维持其无菌性，这是由于每个阀部通过阀闭合构件而从周围环境密封。
[0089]本发明并不限于前面详述的实施方式。例如，阀致动器可替换成不同的致动器，诸如手动操作的手柄。
[0090] 本发明的可替换的实施方式用球形闭合构件代替该阀的蝶形闭合构件。
【权利要求】
1.一种分离型阀组件，所述分离型阀组件包括两个阀部，所述两个阀部互补地成形使得第一阀部能与第二阀部密封地接合并共同作用，以允许物料穿过所述两个阀部移动，每个阀部均包括壳体、阀座部以及阀闭合构件，所述阀闭合构件能在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述阀闭合构件从所述阀座部移开并且阀是打开的，在所述第二位置中，所述阀闭合构件与所述阀座部共同作用并且所述阀是闭合的，其中，所述组件具有第一配置以及第二配置，在所述第一配置中，所述第一阀部与所述第二阀部彼此接合，所述阀闭合构件关闭，在所述第二配置中，所述两个阀部彼此脱离，所述第一阀部具有相对于所述第二阀部能移动的锁定装置以选择性地将所述两个阀部锁定在一起以及将所述两个阀部解锁，所述锁定装置被包括垫片的所述第二阀部接收。
2.根据权利要求1所述的分离型阀组件，其中，所述锁定装置能包括锁定对，所述锁定对中的一个构件能相对于另一构件移动并且能够选择地与所述另一构件接合以将所述两个阀部锁定在一起以及将所述两个阀部解锁。
3.根据权利要求2所述的分离型阀组件，其中，所述锁定对能包括凸构件以及凹构件，所述凸构件与所述凹构件彼此互补地成形。
4.根据权利要求3所述的分离型阀组件，其中，所述凸构件优选地相对于所述凹构件能够移动。
5.根据权利要求4所述的分离型阀组件，其中，所述凸构件能够平移运动。
6.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述凸构件包括销，并且所述凹构件包括互补成形的盲孔，所述盲孔用于接收所述凸构件。
7.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述凸构件优选地布置在主动阀部中，并且所述凹构件布置在被动阀部中。
8.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述垫片接收所述销并且所述垫片位于所述第二阀部中。
9.根据权利要求8所述的分离型阀组件，其中，所述垫片能释放地固定在所述第二阀部中。
10.根据权利要求9所述的分离型阀组件，其中，用于将所述垫片能释放地固定至所述第二阀部的装置包括紧固装置。
11.根据权利要求10所述的分离型阀组件，其中，所述紧固装置是螺纹件。
12.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述垫片是能替换的。
13.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述垫片由与所述凸构件的材料不同的材料制成。
14.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述垫片包括基部以及楔形部。
15.根据权利要求14所述的分离型阀组件，其中，所述楔形部被定向成使得锥形的端部邻近孔开口。
16.根据权利要求15所述的分离型阀组件，其中，所述垫片的所述基部包括开孔，固定装置能穿过所述开孔以将所述垫片固定就位。
17.根据权利要求16所述的分离型阀组件，其中，所述销与所述垫片的楔形部互补地成形。
18.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述阀组件是分离型蝶阀、分离型球阀或任何其他分离型阀。
19.根据任一前述权利要求所述的分离型阀组件，其中，所述阀部由316L型和304型不锈钢、合金22以及C276型镍合金制成。
20.根据权利要求19所述的分离型阀组件，其中，锁定销由铝青铜、磷青铜、其他等级青铜以及诸如431与17-4PH型的硬性等级不锈钢制成。
21.根据权利要求20所述的分离型阀组件，其中，所述垫片由316L型或304型不锈钢制成，或者由如431型或17-4PH型的更高硬性等级的不锈钢中的一种制成。
22.一种用于分离型阀组件的垫片，所述分离型阀组件具有第一阀部和第二阀部以及锁定装置，所述锁定装置包括凸构件以及凹构件，所述垫片包括基部以及楔形部，所述楔形部从所述基部延伸并且具有锥形的轮廓，所述基部具有用于将所述基部固定至阀部的装置。
23.根据权利要求22所述的垫片，其中，所述凸构件包括销，并且所述凹构件包括互补成形的盲孔，所述盲孔用于接收所述凸构件。
24.根据权利要求23所述的垫片，其中，所述凸构件优选地布置在主动阀部中并且所述凹构件布置在被动阀部中。
25.根据权利要求24所述的垫片，所述垫片具有能释放的固定装置以将所述垫片能释放地固定至阀部。
26.根据权利要求25所述的垫片，其中，用于能释放地将所述垫片固定至所述第二阀部的装置包括紧固装置。
27.根据权利要求26所述的垫片，其中，所述紧固装置是螺纹件。
28.根据权利要求22所述的垫片，其中，锥形的端部邻近孔开口。
29.根据权利要求22所述的垫片，其中，所述垫片的所述基部包括开孔，固定装置能穿过所述开孔以将所述垫片固定就位。
30.根据权利要求23所述的垫片，其中，所述楔形部的用于与所述销接合的面与所述销互补地成形。
31.根据权利要求30所述的垫片，其中，所述楔形部是弧形的。
32.根据权利要求31所述的垫片，其中，所述垫片的一侧是弧形的并且适于为完整圆周的三分之一至一半。
33.根据权利要求32所述的垫片，其中，所述垫片具有顶部支承表面以及下表面，所述顶部支承表面由第一曲率半径形成，并且所述下表面由比所述第一曲率半径更大的第二曲率半径形成。
34.根据权利要求33所述的垫片，其中，所述第一曲率半径优选地与所述销的半径大体相同。
35.根据权利要求22所述的垫片，所述垫片具有取出孔，所述取出孔能外部地接近所述垫片以与用于插入和/或移除所述垫片的工具接合。
【文档编号】F16K1/22GK104204634SQ201380011861
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】理查德·阿索尔·巴顿 申请人:查普特技术有限公司