具有浮动密封件的闸阀的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种阀杆柱塞和密封件组件，该组件包括阀杆柱塞，该阀杆柱塞具有轴向隔开的第一外缘肩部和第二外缘肩部，在第一外缘肩部和第二外缘肩部之间形成一槽。在所述槽中设有一浮动密封垫圈。该浮动密封垫圈是具有中心开口的环形圈，阀杆柱塞延伸穿过该中心开口。此外，该浮动密封垫圈的外表面包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，其中所述部段被设置为用以密封阀座，并由此形成双接触式密封。该浮动密封件的外表面在上部周向延伸部段与下部周向延伸部段之间呈凹形，使得当形成所述双接触式密封时，在阀座与所述上部周向延伸部段及下部周向延伸部段之间形成泄漏室。本发明还提供了一种浮动密封垫圈以及一种阀组件。
【专利说明】具有浮动密封件的闸阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及闸阀(gate valve,闸式阀)，特别涉及如下应用中所用的闸阀:在该应用中对闸阀的定期清洗非常重要。
【背景技术】
[0002]在例如食品加工、制药和化妆品等领域中，纯度控制通常处于最优先的地位。在这类产业中通常使用闸阀来打开和关闭不同管线。
[0003]在接触了一种液体或气体之后，这些阀在接触其它液体或气体之前通常需要被彻底清洗，以达到高清洁的要求并避免细菌污染。
[0004]举例而言，闸阀通常具有需要定期清洗的一个或多个某种垫圈。在清洗前，可以将这些垫圈从闸阀上拆下并从闸阀组件中完全移除。然而这意味着加工过程必须停止，且经常需要人工交互操作。
[0005]清洗通常使用强酸或强碱溶液来进行，以确保没有细菌或非期望产品的污染。如果使用例如橡胶垫圈，由于在反复地经受严苛的清洗条件之后橡胶中可能出现的老化或裂缝，必须定期更换垫圈。
[0006]专利文献US 5201490中描述了一种包括闸阀体的闸阀密封组件，该闸阀体内部形成有闸阀座。通过致动一杆柱塞(stem-plug)来打开和关闭阀,并使用PTFE垫圈对闸阀座进行密封。然而，在对清洁的要求高度重视的情况下，存在着对阀进行改进以供使用的需求。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目的是至少部分地克服上文指出的现有技术中的一个或多个缺限。特别地，本发明的一个目的是提供一种可以原位清洗(CIP)的阀，从而便于清洗过程的自动操作。
[0008]本发明的另一个目的是提供一种双密封阀，该阀由单个柱塞致动并且还提供泄漏检测。
[0009]作为本发明的第一方面，提供了一种阀杆柱塞和密封件组件，其包括:
[0010]阀杆柱塞,具有轴向隔开的第一外缘肩部和第二外缘肩部，第一外缘肩部和第二外缘肩部之间形成一槽；以及
[0011]浮动密封垫圈，设置在该槽中；其中该浮动密封垫圈是具有中心开口的环形圈，阀杆柱塞延伸穿过该中心开口 ；并且其中
[0012]浮动密封垫圈的外表面包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，其中这些部段被设置为用以密封阀座，且由此形成双接触式密封，以及其中
[0013]浮动密封件的外表面在上部周向延伸部段与下部周向延伸部段之间呈凹形，使得当形成上述双接触式密封时，在阀座与上部周向延伸部段及下部周向延伸部段之间形成泄漏室。
[0014]根据上述本发明第一方面的阀杆柱塞和密封件组件的优点在于其为单个座阀提供了双重密封方案。由此，该阀杆柱塞和密封件组件提供了由单个柱塞致动的双密封(double seal)方案。由于浮动密封垫圈的构造，两个周向延伸部段均能够对阀座进行密封，从而形成双密封部。由此，与例如形成单个密封的情况相比，此方案提供了更大的密封能力，并且还允许仅使用一个用于移动该组件的致动器来形成双密封部。此外，该阀杆柱塞和密封件组件被构造为使得在上述双密封部之间、即在上述延伸部段与阀座的接触点之间形成泄漏室。因此，在所形成的密封部之一不能正确发挥功能的情况下，穿过失效的密封部的流体可在泄漏室中被检测到。
[0015]阀杆柱塞是指一种与可在阀中使用的杆(stem，阀杆)相连接的柱塞。由此，柱塞的肩部可从该杆沿径向延伸，即沿与杆的长度方向垂直的方向延伸。由此，形成在阀杆柱塞的两个肩部之间的槽用于保持或接纳垫圈。
[0016]浮动密封垫圈被形成为环形圈，即该垫圈可为隔膜(diaphragm)。由此,该垫圈的中心开口是供阀杆柱塞延伸穿过的开口。这样，该中心开口的直径可以大于实际垫圈材料的宽度。
[0017]“浮动密封件”指的是在阀杆柱塞处于非密封状态，即没有形成双接触时，在阀杆柱塞的槽中，垫圈在轴向和侧向上为松配合。这种浮动设置提供了出色的清洗性能。这意味着在阀杆柱塞处于非密封状态时，由于垫圈的扩张，浮动的密封垫圈使得清洗流体能够围绕垫圈的各个面循环，而不需要拆卸垫圈。
[0018]因此，该垫圈的外表面可以是面向或者密封该阀座的表面，而浮动密封垫圈的内表面是面向中心开口的表面，即面向延伸穿过垫圈的阀杆柱塞的表面。该垫圈包括在浮动密封件的外缘沿径向延伸的两个部段，即上部部段和下部部段。这些部段延伸以便对阀座进行密封，从而与阀座形成包括上密封部和下密封部的双接触式密封部，。当密封时，该垫圈可被固定，且这些部段可被压紧在阀座的表面上。因此在垫圈的密封状态下，即被挤压而与阀座接触时，垫圈可不处于浮动状态。
[0019]该阀座可以是例如在闸阀组件中限定管道的孔口的止动表面(stop surface)。
[0020]该浮动密封垫圈的外表面在上部延伸部段和下部延伸部段之间呈凹形。这意味着该外表面在上部延伸部段和下部延伸部段之间是向内弯的，或者是内空的。由此，该外表面可在上部和下部部段之间形成C形轮廓，使得与上部和下部延伸部段相比，该外表面的位于这些部段间的部分在径向上的延伸程度较小。这进一步意味着在阀杆柱塞和密封件组件被密封于阀座时，在阀座与延伸部段之间的凹形表面之间形成泄漏室。由此，该泄漏室可围绕密封垫圈的整个周向延伸。由此，该泄漏室可以为环形的泄漏室。
[0021]在本发明的该第一方面的实施例中，浮动密封垫圈的外表面包括通至该浮动密封垫圈的内表面的至少两个通孔，从而使泄漏室还延伸到浮动密封件的内表面与阀杆柱塞之间。
[0022]这样设置的优点是泄漏室的容积被扩大。由此，这些通孔延伸为使得即使在阀杆柱塞和密封件组件处于密封位置(即形成了双接触)时，垫圈的外表面与垫圈的内表面仍处于液体或流体连通状态。此外，这些通孔还允许对密封两侧的泄漏进行检测，即分别对内侧和外侧的泄漏进行检测。
[0023]例如，这些通孔可围绕环形垫圈的周向等距地隔开。该垫圈还可包括偶数个通孔，例如四个、六个或八个通孔。这些通孔可从垫圈的内表面的中部延伸到垫圈的外表面的中部。
[0024]此外，这些通孔的方向可相对于阀杆柱塞和密封件组件的杆的方向形成一角度。这意味着通过通孔的方向所绘出的第一假想直线与杆的方向(即与笔直通过垫圈的中心开口的第二假想直线的方向)可形成一角度。此角度可介于30°与70°之间，例如介于40。与60。之间，例如为约50°。
[0025]又例如，该浮动密封垫圈的面向阀杆柱塞的内表面也可包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，使得浮动密封件的内表面呈凹形。
[0026]该内表面的上部周向延伸部段和下部周向延伸部段也可形成双接触式密封部的一部分。此外，如果内表面的上部部段与下部部段之间的密封接触消失，则例如由于浮动密封垫圈的通孔的存在，泄漏室中会检测到产品或泄漏。
[0027]因此，浮动密封垫圈的截面可以为具有浑圆形端部的沙漏形，即其端部宽而中间窄。此处所指的浮动密封垫圈的截面是沿杆的延伸(方向)所绘出的直线所在的平面之中的截面。
[0028]如果浮动密封垫圈的内表面也呈凹形，则形成更大的泄漏室。在阀杆柱塞和密封件组件处于密封位置，即在垫圈与阀座之间形成双接触式密封时，内表面的上部周向延伸部段和下部周向延伸部段可被挤压并密封于杆柱塞的延伸穿过垫圈的中心开口的部分。因此，在垫圈的内表面与杆柱塞的延伸穿过垫圈的中心开口的部分之间也可形成双接触。
[0029]在本发明的该第一方面的实施例中，浮动密封垫圈的内表面的弯曲部分可基本为外表面的弯曲部分的镜像。
[0030]该垫圈的截面的延伸方向可与杆的延伸方向形成一角度。此角度可为约30°到50° ,例如约40°。因此,该截面可相对于该杆倾斜地延伸。这还意味着在该垫圈的截面中从内表面的中间到外表面的中间所绘出的假想直线与杆的方向形成一角度。此角度可介于30。与70。之间，例如介于40°与60。之间，例如大约50°。
[0031]在本发明的该第一方面实施例中，与浮动密封垫圈的外表面的下部周向延伸部段相比，该浮动密封垫圈的外表面的上部周向延伸部段在径向上延伸得更远。这样可有助于对阀座的密封。
[0032]在本发明的该第一方面的实施例中，第一外缘肩部靠近阀杆的一端。因此，该杆可直接连接到该第一外缘肩部，或称上部外缘肩部。换言之，两个外缘肩部可与其间的槽共同形成阀杆柱塞的“柱塞”。
[0033]此外，在本发明的该第一方面的实施例中，该外缘肩部具有圆形截面。关于阀杆柱塞的肩部和密封件组件的截面是指与沿杆的延伸(方向)绘出的直线垂直的平面中的截面。因此，每个外缘肩部均可为碟形。
[0034]在本发明的该第一方面的实施例中，浮动密封垫圈是塑料密封垫圈。
[0035]使用塑料垫圈将会是有利的，因为在清洗中这种垫圈可承受严苛的环境。
[0036]在本发明的该第一方面的实施例中，浮动密封垫圈包括全氟烷氧基树脂(PFA，全氟烷氧基聚合物)。PFA是含氟聚合物并被认为在原位清洗(CIP)的应用中具有极好的性能。例如，即使在接触清洗垫圈时使用的酸性或碱性溶液后，PFA仍可保持其机械性能。PFA的塑料结构降低了浮动密封垫圈的穿孔或破裂风险，从而降低了密封部中的污染和细菌生长的风险。
[0037]例如，浮动密封垫圈可完全由PFA构成。
[0038]此外，可通过以下步骤将包括PFA的浮动密封垫圈附接到杆柱塞的槽:首先将垫圈加热到大约150°C，然后将密封件放置就位，然后将温度下降到室温，例如20°C。这可以确保PFA垫圈或包括PFA的垫圈不会从柱塞杆(plug-stem)的两个肩部中的任一个处意外滑脱。然而，为了将PFA密封件从该槽移除，则必须将其切断。
[0039]还应理解的是，该垫圈可包括含氟聚合物或由含氟聚合物构成，例如聚四氟乙烯(PTFE)或氟化乙丙烯共聚物(FEP)。
[0040]由此可见，阀杆柱塞和密封件组件可以“无橡胶”，即不含有橡胶的密封件等。因此，杆柱塞和密封件组件的被设置为接触液体或流体的部分可以无橡胶。这是有利的，因为橡胶在清洗该阀期间的严苛条件下会老化。
[0041]本发明的第二方面提供了一种用于阀杆柱塞的浮动密封垫圈￠);其中该浮动密封垫圈的形式为具有中心开口的环形圈，且其中该浮动密封垫圈的外表面包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，且其中该浮动密封垫圈的外表面在上部周向延伸部段与下部周向延伸部段之间呈凹形。
[0042]该第二方面中涉及的术语和定义与上文的第一方案中所论述的那些相同。
[0043]在本发明的第二方面中，浮动密封垫圈的外表面包括通至浮动密封垫圈的内表面的至少两个通孔。
[0044]此外，如在上文的第一方案中所论述的，该浮动密封垫圈的内表面也可以包括上部周向延伸部段和下部周向延伸部段，使得浮动密封件的内表面呈凹形。
[0045]浮动密封垫圈可包括上文在第一方案中涉及的材料，或由该材料组成。
[0046]在本发明的第二方案中，浮动密封垫圈包括全氟烷氧基树脂(PFA)。
[0047]本发明的第三方面提供了一种阀组件，该阀组件包括:
[0048]壳体，具有入口、出口以及位于入口与出口之间的阀座；
[0049]根据本发明的第一方案的阀杆柱塞和密封件组件，设置在该壳体内；
[0050]用于致动该阀杆柱塞和密封件组件的装置，用以使阀杆柱塞和密封件组件与阀座以密封方式接合，以将阀组件从打开位置转换到密封位置，在打开位置中流体被允许从入口流到出口，而在密封位置中流体被阻止从入口流到出口 ；以及其中
[0051]当阀组件处于密封位置时，阀杆柱塞和密封件组件的浮动密封垫圈的上部周向延伸部段和下部周向延伸部段密封所述阀座，以形成双接触式密封，从而阻止流体从入口流到出口。
[0052]由此，本发明的第三方案的阀组件仅使用一个用于对阀杆柱塞和密封件组件进行致动的装置来提供双密封部，例如可使用单个致动器来提供对阀座的双密封部。因为便于使用非螺接组件，该阀组件进一步提供了卫生的设计。
[0053]该壳体可包括截头球形(frusto-spherical)部,在该截头球形部一侧具有或设置有一个或多个入口，并且在该截头球形部外侧设置有一个或多个出口。截头球形部是指一个球体的相对两端被两个平面切削，即相对两端的球冠被去除后的球体。
[0054]该阀座可位于截头球形部内或位于球台部的边界，例如可在球台部的端部形成实际的双接触式密封。
[0055]用于致动阀杆柱塞和密封件组件的装置可以是用于以线性方式致动该组件的装置，例如一致动器。该致动器可以是气动致动器，即借助气压操作。然而，该致动器也可利用例如液压进行操作。
[0056]借助用于致动阀杆柱塞和密封件组件的装置的运动，使阀在打开位置和关闭或密封位置之间切换，在打开位置中，浮动密封垫圈与阀座之间不接触，而在关闭或密封位置中,浮动密封垫圈被压靠在阀座上。
[0057]在本发明的该第三方面的实施例中，阀座还包括至少一个泄漏探测口，其被设置为使得当形成双接触式密封部时，存在于泄漏室中的流体能够流过该(泄漏检测)口。
[0058]因此，上述至少一个泄漏探测口可起到泄漏指示的作用，并向操作员或系统警示双接触式密封部中所形成的一个密封部中存在泄漏。例如，可设有连接到至少一个泄漏口的微型阀，用以调控泄漏探测口的打开和关闭。此外，闸阀还可包括连接到泄漏探测口的装置，用以检测从泄漏室穿过泄漏探测口的流体。
[0059]上述至少一个泄漏探测口可设置在闸阀座壁的这一位置处:该位置在闸阀处于密封位置时位于浮动密封垫圈的上部周向延伸部段与下部周向延伸部段之间的位置。
[0060]该泄漏探测口可以是微型阀。正常情况下，此阀可以是打开的。
[0061]在本发明的该第三方面的实施例中，该闸阀还包括至少一个用于清洗装置的接入口(access port)，此接入口被设置为当形成双接触式密封时允许流体进入泄漏室。
[0062]这样就提供了当闸阀处于密封位置时对泄漏室和泄漏探测口进行清洗的选择。至少一个用于清洗装置的接入口与上述至少一个泄漏探测口可以是不同的。例如，该闸阀可包括一个泄漏探测口和一个用于清洗装置的接入口。它们彼此相对地设置于阀座的壁上。
[0063]此外，可以设有连接到至少一个用于清洗装置的接入口的微型阀，用以调控用于清洗装置的接入口的打开和关闭。用于清洗装置接入口在正常情况下可以是关闭的，即仅在即将开始清洗时打开。
[0064]上述至少一个用于清洗装置的接入口可设置在闸阀座壁的这一位置处:该位置在闸阀处于密封位置时位于浮动密封垫圈的上部周向延伸部段与下部周向延伸部段之间。
[0065]在本发明的该第三方面的实施例中，闸阀还包括清洗装置，用以将清洗流体供给到至少一个用于清洗装置的接入口。
[0066]该清洗装置例如可以是将酸性溶液、碱性溶液和/或蒸汽供给到闸阀的装置。
[0067]因此，当闸阀处于密封位置时，可通过用于清洗装置的接入口将清洗流体，例如清洗液或清洗气体引入或泵入泄漏室，并通过泄漏探测口将清洗流体从泄漏室移除。
[0068]当闸阀处于打开位置，即垫圈处于扩张状态时，浮动密封垫圈本身可被清洗。然后，可将清洗液或流体引入安置杆柱塞和密封件组件的壳体。
【专利附图】
【附图说明】
[0069]现在将参照所附的示意图以例举方式描述本发明的多个实施例，在附图中:
[0070]图1示出了根据本申请的一个实施例的杆柱塞的侧视图和剖视图。
[0071]图2示出了根据本申请的一个实施例的浮动密封垫圈的立体图和侧视图。
[0072]图3是图2的浮动密封垫圈的剖视图。
[0073]图4a示出了根据本申请的一个实施例的阀组件在该阀组件处于其密封位置时的侧视图。图4b不出了在阀处于密封位置时图4a的阀座的局部放大图。
[0074]图5示出了图4a和图4b的阀组件处于密封位置时形成的双接触式密封部的局部放大图。
[0075]图6示出了在阀组件处于其密封位置时，图4a和图4b的组件的泄漏室可如何被冲洗。
[0076]图7示出了图4a和图4b的阀组件在该阀组件处于其打开位置时侧视图。
[0077]图8示出了在该阀组件处于其打开位置时，浮动密封垫圈可如何被冲洗。
【具体实施方式】
[0078]图1示出了根据本发明的一个实施例的阀杆柱塞2。阀杆柱塞2包括长形的轴或杆17，还包括上部的第一外缘肩部3和下部的第二外缘肩部4。肩部3和4均具有圆形截面，即它们在垂直于杆17的方向Dl的平面中是圆形的。第一肩部3靠近杆17的一端且与第二外缘肩部4相比在径向上延伸的更多。下部的第二肩部4形成阀杆柱塞2的一端。阀杆柱塞2的另一端，即杆17的不靠近第一外缘肩部3的一端适配于一致动器。换言之,一致动器可设置在杆17的该另一端，用以提供沿阀杆柱塞2的轴线Dl的线性运动。槽5形成在第一肩部3与第二肩部4之间。此槽5用于保持一浮动密封垫圈6。第一外缘肩部3在其外缘处还具有向下倾斜的凸缘3a，其有助于将浮动密封垫圈保持在槽5中。
[0079]图2示出了根据本申请的浮动密封垫圈6的立体图和侧视图。该垫圈由全氟烷氧基树脂(PFA)制成，且可配合并保持在阀杆柱塞2的槽5中，以形成浮动密封，即在阀杆柱塞2处于非密封状态时，垫圈在轴向和侧向上宽松地配合在阀杆柱塞2的槽中。浮动密封垫圈6的形状为具有中心开口 7的环形圈，当垫圈6保持在槽5中时，阀杆柱塞2延伸穿过中心开口 7。垫圈6的外表面8还包括上部周向延伸部段9和下部周向延伸部段10。这些部段形成为从垫圈6的外表面8延伸的环形凸缘。垫圈6还包括从外表面8延伸到垫圈的内表面14的多个通孔13。在此例中，垫圈6包括围绕垫圈的周向等距分布的四个通孔13。
[0080]图3是图2的浮动密封垫圈6的剖视图，并且进一步详细示出了垫圈6的形状。第一延伸部段9比第二延伸部段10在径向上延伸的更多，即部段9比延伸部段10从轴线Dl延伸的更远，当垫圈6被保持在阀杆柱塞2的槽5中时该轴线Dl为沿杆17的方向。部段9和10呈浑圆形且外表面8在部段9与10之间呈凹形。在本例中，内表面14，即当垫圈6被保持在阀杆柱塞2的槽5中时面向阀杆柱塞2的表面，也包括上部周向延伸部段15和下部周向延伸部段16。内表面14和外表面8具有大致相同但为镜像的表面轮廓，即当外表面8的表面轮廓沿图3中的轴线D2 “翻转”时即为内表面14的表面轮廓。外表面8和内表面14的凹形部分因此形成了具有彼此相背离的开口的C形截面。这意味着垫圈6的截面形成具有浑圆形端部的沙漏形状，即类似“狗骨头形状”。垫圈6的截面沿相对于轴线Dl倾斜的方向延伸，该轴线Dl笔直延伸穿过中心开口 7,即当垫圈6被保持在阀杆柱塞2的槽5中时，轴线Dl沿杆17的方向延伸。这一点在图3中以轴线D2和D4示出，轴线D2和D4与轴线Dl形成大约40°的角度。换言之，如线D5所示，从第一延伸部段9的最外点到第二延伸部段10的最外点所绘出的假想直线也与轴线Dl形成大约40°的角度。此外，通孔13被设于外表面8及内表面14的中心。由于浮动密封垫圈6的倾斜截面，通孔的延伸方向也与轴线Dl成一角度。这一点以轴线D3示出，其与轴线Dl形成大约50°的角度。
[0081]图4a和图4b示出了根据本申请的一个实施例的阀组件20的剖视图。该阀组件包括壳体21，阀杆柱塞和密封件组件I安装在该壳体中。由此，阀杆柱塞和密封件组件I包括阀杆柱塞2，阀杆柱塞2在其槽中保持浮动密封垫圈6。该阀组件包括阀座11、位于阀座11 一侧的多个出口(未示出)以及位于阀座11相对侧的多个入口(未示出)。阀组件20的上部可由此形成或者连接到第一管线，而阀组件的下部(其与所述上部相比处于与闸阀11相对的位置)可由此形成或连接到第二管线。因此，阀组件20可用于允许或阻止流体从第一管线流到第二管线，反之亦然。
[0082]阀组件20具有附接到两个筒形部21b和21c的截头球形部21a，且阀座11设置在该(截头球形)部21a的一端，即阀座11设置在截头球形部21a与筒形部21b之间的边界处。
[0083]在柱塞与致动器之间的杆上还设置有上部隔膜密封件26。密封件26可为PTFE，且由于上部密封件26具有柔性，可通过变形而打开和关闭。因此，阀组件可具有无橡胶的密封件，即阀的被设置为与液体或流体接触的部件可以不含橡胶。
[0084]杆17上设置有致动器22，用以沿轴线Dl的直线方向移动阀杆柱塞和密封件组件1，从而将阀组件20从打开位置转换到关闭位置。致动器22是气动致动器。在图4a和图4b中，阀组件处于其关闭位置，即阀杆柱塞和密封件组件I被压靠在阀座11上，使得上部周向部段9和下部周向部段10被压靠在阀座11的表面上，从而形成双接触式密封。在此关闭位置，流体的流动在阀座11处被阻止，这意味着流体不能从设置在阀座11 一侧的入口流到设置在阀座11另一侧的出口。
[0085]图5示出了所形成的双接触式密封的局部放大图。由于垫圈6的凹形的外表面，阀座11的表面与垫圈6之间的容积12a形成环形的泄漏室12。由于垫圈6的通孔13的存在，此泄漏室12还延伸到垫圈6的内表面与延伸穿过垫圈6的中心开口 7的杆柱塞之间的容积12b。当形成了双接触式密封时，垫圈6的内表面的上部周向延伸部段15和垫圈6的内表面的下部周向延伸部段16被压靠在杆柱塞的表面上。
[0086]阀组件20还包括泄漏探测口 23，设置在阀座11的壁中并位于面向垫圈6的外表面的凹形部分的位置。换言之，当阀组件20处于其密封位置时，泄漏探测口 23允许通向上述所形成的泄漏室12。设置在(泄漏探测)口内的微型阀调控泄漏探测口 23的打开和关闭。此微型阀柱塞可以为PTFE。举例而言，泄漏探测口 23可设置为在阀组件20从关闭位置转换到打开位置时自动关闭，例如随着致动器使杆沿纵向移动时关闭。
[0087]因此，通过泄漏探测口 23可以检测到存在于泄漏室12中的任何流体，例如气体或液体，即当(检测)口打开时，如图4b中的箭头Al所指示，液体或流体可流过检测口 23。通孔13的存在还提供了对泄漏室12的容积12b中的泄漏检测。由此，泄漏探测口 23提供了对阀组件20的密封能力正常的确认或者例如垫圈6是否需要更换。
[0088]图6进一步示出了可以如何清洗泄漏室。阀组件20包括用于清洗装置25的接入口 24。此(进入)口 24还设于阀座11的壁中并处于面向垫圈6的外表面的凹形部分的位置，但位于泄漏探测口 23的相对侧。该阀的打开和关闭由设置在(进入)口 24中的微型阀控制。(进入)口 24允许对泄漏室12以及(泄漏探测)口 23和(进入)口 24的冲洗。在冲洗过程中，(泄漏探测)口 23和(进入)口 24均打开，且如图6中的箭头所指示，清洗流体(例如清洗液)可通过(进入)口 24引入泄漏室12,流过整个泄漏室12,然后流出(泄漏探测)口 23。因此，这些开口允许对整个泄漏室进行原位清洗(CIP)，这样可以使例如细菌污染的风险最小化。
[0089]图7进一步示出了当阀组件20处于打开位置时的阀组件20的剖视图。如图7中的箭头所指示，在打开位置，流体能够从设置在阀座11 一侧的入口流到设置在阀座11另一侧的出口。借助被设置为与阀杆柱塞密封件组件I的杆相接触的致动器所产生的线性运动，阀组件20从关闭位置切换到打开位置。借助阀杆柱塞和密封件组件I的线性运动，上部隔膜密封件可由于其柔性特性而从打开位置变化到关闭位置。由此，PTFE隔膜密封件可在关闭位置和打开位置处被设置为向内弯曲和向外弯曲。图8进一步示出了图7中阀组件20的阀杆柱塞2的上部肩部3与下部肩部4之间的槽5内所保持的浮动密封垫圈6的截面图，即当阀组件20处于打开位置时的浮动密封垫圈6的截面图。在此位置，当未形成双接触式密封时，由于垫圈6的“浮动密封”特征，垫圈处于扩张状态且允许清洗整个垫圈6。浮动密封垫圈的清洗是通过将清洗流体引入壳体21中来进行的。清洗流体可为酸性或碱性的液体或者气体。
[0090]虽然在上文的描述中对本发明的多个实施例进行了描述和展示，但本发明并不以此为限，而是还可以所附的权利要求书限定的主题内容的范围内的其它方式来体现。
【权利要求】
1.一种阀杆柱塞和密封件组件(1)，包括: 阀杆柱塞(2),具有轴向隔开的第一外缘肩部(3)和第二外缘肩部(4),所述第一外缘肩部和所述第二外缘肩部之间形成槽(5);以及 浮动密封垫圈￠)，设置在所述槽(5)内，其中所述浮动密封垫圈(6)是具有中心开口(7)的环形圈，所述阀杆柱塞(2)延伸穿过所述中心开口(7);并且其中 浮动密封垫圈(6)的外表面(8)包括上部周向延伸部段(9)和下部周向延伸部段(10)，其中所述上部周向延伸部段和所述下部周向延伸部段被设置为用以密封阀座(11)，且由此形成双接触式密封；以及其中 所述浮动密封件的外表面(8)在所述上部周向延伸部段(9)与所述下部周向延伸部段(10)之间呈凹形，使得当形成所述双接触式密封时，在所述阀座(11)与所述上部周向延伸部段(9)及所述下部周向延伸部段(10)之间形成泄漏室(12)。
2.根据权利要求1所述的阀杆柱塞和密封件组件(I)，其中，所述浮动密封垫圈的外表面(8)包括通至所述浮动密封垫圈(6)的内表面(14)的至少两个通孔(13)，使得所述泄漏室(12)还延伸到所述浮动密封件的所述内表面(14)与所述阀杆柱塞(2)之间。
3.根据权利要求2所述的阀杆柱塞和密封件组件(I)，其中，所述浮动密封垫圈的面向所述阀杆柱塞(2)的所述内表面(14)还可包括上部周向延伸部段(15)和下部周向延伸部段(16)，使得所述浮动密封件的所述内表面(14)呈凹形。
4.根据前述任一权利要求所述的阀杆柱塞和密封件组件(1)，其中，所述浮动密封垫圈(6)是塑料密封垫圈。
5.根据前述任一权利要求所述的阀杆柱塞和密封件组件(1)，其中，所述浮动密封垫圈(6)包括全氟烷氧基树脂(PFA)。
6.根据前述任一权利要求所述的阀杆柱塞和密封件组件(1)，其中，与所述浮动密封垫圈(6)的外表面的下部周向延伸部段(10)相比，所述浮动密封垫圈(6)的外表面的上部周向延伸部段(9)在径向上延伸得更远。
7.根据前述任一权利要求所述的阀杆柱塞和密封件组件(1)，其中，所述第一外缘肩部⑶靠近所述阀杆(17)的一端。
8.根据前述任一权利要求所述的阀杆柱塞和密封件组件(I)，其中，所述外缘肩部(3，4)具有圆形截面。
9.一种用于阀杆柱塞(2)的浮动密封垫圈￠)，其中所述浮动密封垫圈￠)的形式为具有中心开口(7)的环形圈，并且其中所述浮动密封垫圈的外表面(8)包括上部周向延伸部段(9)和下部周向延伸部段(10)，以及其中所述浮动密封垫圈的外表面(8)在所述上部周向延伸部段(9)和所述下部周向延伸部段(10)之间呈凹形。
10.根据权利要求9所述的浮动密封垫圈，其中，所述浮动密封垫圈的外表面(8)包括通至所述浮动密封垫圈(6)的内表面(14)的至少两个通孔(13)。
11.根据权利要求9或10所述的浮动密封垫圈，其中所述浮动密封垫圈(6)包括全氟烷氧基树脂(PFA)。
12.—种阀组件(20)，包括: 壳体(21)，具有入口、出口以及位于所述入口和出口之间的阀座(11)； 根据权利要求1至8中任一项所述的阀杆柱塞和密封件组件(I)，所述阀杆柱塞和密封件组件(I)设置在所述壳体(21)内； 用于致动所述阀杆柱塞和密封件组件(I)的装置(22)，用以使所述阀杆柱塞和密封件组件(I)与所述阀座(11)密封地接合，以将所述阀组件(20)从打开位置转换到密封位置，在所述打开位置中流体被允许从所述入口流到所述出口，而在所述密封位置中流体被阻止从所述入口流到所述出口，以及其中 当所述阀组件(20)处于密封位置时，所述阀杆柱塞和密封件组件(I)的浮动密封垫圈(6)的所述上部周向延伸部段(9)和下部周向延伸部段(10)密封所述阀座(11)，以形成双接触式密封，从而阻止流体从所述入口流到所述出口。
13.根据权利要求12所述的阀组件(20)，其中，所述阀座(11)还还包括至少一个泄漏探测口(23)，所述泄漏探测口被设置为当形成所述双接触式密封时，使存在于所述泄漏室(12)中的流体能够流过所述泄漏检测口(23)。
14.根据权利要求13所述的阀组件(20)，还包括至少一个用于清洗装置(25)的接入口(24)，所述用于清洗装置的接入口被设置为当形成所述双接触式密封时允许流体进入所述泄漏室(12)。
15.根据权利要求14所述的阀组件(20)，还包括所述清洗装置(25)，用以将清洗流体供给到用于清洗装置的至少一个接入口(24)。
【文档编号】F16K3/30GK104421439SQ201410449886
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】T·皮科, S·丰特尼 申请人:德威诺斯有限公司