与流体阀一起使用的流体流动控制装置的制作方法

本公开内容总体上涉及流体流动控制设备，并且更具体而言，涉及与流体阀一起使用的流体流动控制装置。

背景技术：

过程控制系统采用流体阀来调节过程流体(例如，水、天然气等)。流体阀通常通过在相对于阀座的不同位置之间移动(例如，经由致动器移动)阀塞来控制过程流体的输出流动。为了避免在正常使用期间的泄漏和/或流体压力的不期望的变化，某些流体阀(例如，滑动杆流体阀)利用具有密封件(例如，o形环)的阀塞。这种密封件可以由特定材料(例如，橡胶、金属、石墨等)构造以适应不同类型的流体控制应用，诸如向锅炉供应给水。

技术实现要素：

本文所公开的示例性装置包括用于滑动杆流体阀的阀塞。阀塞具有能够滑动地耦接到第二部分的第一部分。装置还包括通过第一部分和第二部分在阀塞的外圆周表面中形成的密封压盖。当第一部分相对于第二部分滑动以使设置在密封压盖中的密封件移位时，密封压盖的尺寸改变。密封件在第二部分接触流体阀的阀座时接合流体阀的阀笼。

另一个示例性装置包括具有流体流动控制构件的流体阀。流体流动控制构件的第一部分固定地耦接到流体阀的杆上，并且流体流动控制构件的第二部分能够滑动地耦接到杆和第一部分。第二部分接触流体阀的阀座。第一部分和第二部分限定密封压盖以将密封件保持在流体流动控制构件的外表面和流体阀的阀笼之间。当第二部分接合阀座时，第一部分朝向第二部分移动，以减小密封压盖的体积从而使密封件朝向阀笼移位。

另一个示例性装置包括能够操作地耦接到流体阀的流体流动控制构件。流体流动控制构件的第一部分相对于流体流动控制构件的第二部分移动。装置还包括用于引导的装置，其引导第二部分相对于设置在流体阀内的第一部分的移动。装置还包括形成在第一部分与第二部分之间的密封压盖，当第二部分接触流体阀的阀座时，第一部分相对于第二部分移动，以使设置密封压盖中的密封件移位。

附图说明

图1示出了其中可以实现本文所公开的示例的示例性流体阀。

图2a是图1的示例性流体阀的具体横截面视图并且示出了根据本公开内容的教导的示例性流体流动控制构件。

图2b是图2a的示例性流体流动控制构件的一部分的放大横截面视图。

图3是可以在图1的示例性流体阀中实现的另一个示例性流体流动控制构件的具体横截面视图。

本文所公开的附图不是按比例绘制的。只要可能，将在整个附图和所附的书面描述中使用相同的附图标记以指代相同或相似的部件。如在本公开内容中所使用的，说明任何部件以任何方式定位在(例如，定位在、位于、设置在、或形成在等)另一个部件上，意味着所指代的部件与另一个部件接触，或者所指代的部件在另一个部件的上方，其中一个或多个中间部件位于其间。说明任何部件与另一个部件接触意味着两部件之间没有中间部件。

具体实施方式

阀塞可以具有用于防止在阀的操作期间过程流体(例如，水、天然气等)经过阀塞泄漏的密封件(例如，o形环)。取决于密封件在其中起作用的操作条件，密封件通常由软质和/或硬质材料(例如，橡胶、金属、石墨等)构成。具体地，密封材料可以基于将流过阀的过程流体的温度、压力和/或类型来选择。

在某些流体控制应用(例如，将给水供应到锅炉)期间，阀塞可能经历相对较高的过程流体温度。这种高温过程流体(例如，水)中的沉淀物或颗粒可能使阀塞的密封件降级。另外地或替代地，由于(例如，在流体阀的冲程期间)密封件相对于密封表面(诸如，阀内的阀笼的壁)滑动而引起的摩擦，阀塞密封件也可能劣化和/或磨损。结果，上面已知的密封件、阀塞和/或流体阀的性能受到不利影响。例如，这种已知的流体阀在正常使用期间不能实现紧密的关闭。另外，密封件的这种降级、劣化和/或磨损可能导致流体阀失效，引起昂贵的维修和/或需要对其中包含的部件进行过度的维护。

本文公开了与流体阀(例如，滑阀杆阀、旋转阀等)一起使用的流体流动控制装置。本文所公开的示例通常给流体流动控制构件(例如，任何适合的阀塞，诸如圆柱形塞、圆锥形塞、锥形塞等)的密封件提供能量和/或使得密封件能够例如在流体阀的关闭和/或打开操作期间移位。通过使得密封件能够移位，本文所公开的示例提供了流体阀的紧密关闭，同时极大地减少和/或基本上消除了密封件所经受的摩擦，以及因此将通过使用上述已知的密封件、阀塞和/或流体阀而发生的对密封件的任何磨损、劣化和/降级。因此，本文所公开的示例可以延长密封件的寿命和/或防止否则将需要的对流体阀的昂贵维修和/或维护。

在一些公开的示例中，用于流体阀(例如，滑动杆流体阀)的阀塞具有第一部分和相对于第一部分间隔一定距离(例如0.01英寸、0.1英寸等)以在其间提供间隙的第二部分。第二部分朝向和远离第一部分移动以分别减小(例如，关闭)和维持间隙。形成在第一部分与第二部分之间的阀塞的外表面中的密封压盖具有设置在其中的密封件。密封件可以由金属材料、石墨材料、橡胶材料和/或任何其它适合的材料或材料组合组成。

随着第一部分相对于第二部分移动以给密封件提供能量和/或移位密封件时，密封压盖的尺寸改变。例如，流体流动控制构件耦接到流体阀的杆，这引起第一部分和/或第二部分移动。在一些示例中，当第二部分朝向第一部分移动(例如，经由流体阀的关闭操作)时，密封件朝流体阀的阀笼压缩和/或移位，这提供了流体阀的紧密关闭。相反地，在一些示例中，当第二部分远离第一部分移动(例如，经由流体阀的打开操作)时，密封件远离阀笼减压和/或移位，这减少了由密封件相对于密封表面(例如，阀笼的壁)滑动引起的摩擦。在一些示例中，阀笼的壁具有设置在其上的环形凹槽，使得密封件逐渐接合阀笼，这可以进一步减小和/或基本消除由密封件经历的摩擦。

另外地或替代地，为了增强密封件的移位，在一些示例中，在密封件和第一部分之间设置扇形件(scallop)或波状阀座。在这种示例中，扇形件邻接密封件和第一部分。在一些示例中，一个或多个通路从密封压盖径向向内延伸到阀塞的一个或多个排放端口。(多个)排放端口在使用期间平衡包含在流体阀内的流体压力。在这种示例中，(多个)通路将来自(多个)排放端口的加压流体传递到密封压盖，从而当流体压力增加和/或减小时移位密封件。在其它示例中，密封件可以具有特定的横截面形状(例如，半圆形横截面、c形横截面等)。

本文所公开的示例提供了用于引导第二部分相对于第一部分的移动的装置，其使第一部分和第二部分相对于共同的纵向轴线对齐和/或使这些部分相对于彼此的移动稳定。在一些示例中，用于引导的装置包括以下各项中的一个或多个：阀笼的壁、设置在第二部分上的孔、致动器杆、设置在第一部分上的凹陷区域和/或设置在(多个)排放端口中的一个或多个销，这些在下面结合图2a、2b和3更详细地公开。例如，在一些示例中，致动器杆可以固定地耦接到第一部分并延伸穿过设置在第二部分上的孔。在这种示例中，孔的表面接合致动器杆的表面，从而使第一部分和第二部分相对于共同的纵向轴线对齐。

本文所公开的示例提供了用于推动第一部分远离第二部分的装置，其维持了第一部分与第二部分之间的间隙和/或减少了第一部分与第二部分之间不期望的移动(例如，振动和/或波动)。在一些示例中，弹簧(例如，贝勒维尔(bellville)弹簧)设置在第一部分和第二部分之间。在一些示例中，密封件基于密封件的材料属性(例如，柔性、强度等)推动第一部分远离第二部分。

图1示出了其中可以实现本文所公开的示例的示例性流体阀100。在该示例中，流体阀100是滑动杆流体阀，其具有能够操作地耦接到其的致动器102。流动控制构件或阀塞202(在图2a中示出)控制通过流体阀100的过程流体(例如，水、天然气等)的流动，其在下面结合图2a更详细地公开。在其它示例中，本文所公开的示例可以在任何其它适合的流体阀(例如，旋转阀等)中实现。

为了在打开位置与关闭位置之间移动阀塞202，所示示例的流体阀100包括致动器102。当流体阀100关闭(即，阀塞202处于闭合位置)时，基本防止了过程流体从中流过。相反，当流体阀100打开(即，阀塞202处于打开位置)时，过程流体能够在其中流过。致动器102可以是使得阀塞202移动的气动致动器、液压致动器、电动致动器等。在该示例中，杆206(图2a所示)耦接在致动器102和阀塞202之间，以将由致动器102提供的压力和/或力传送到阀塞202，由此在关闭位置与打开位置之间移动阀塞202。

图2a是沿着图1中的平面a-a截取的示例性流体阀100的具体横截面视图，并且示出了上面结合图1提及的流体流动控制构件202。根据所示的示例，流体流动控制构件202可以是在相对于(例如，朝向或远离)阀座204移动时改变过程流体通过流体阀100的流动的任何适合类型的阀塞(例如，圆柱形塞、圆锥形塞、锥形塞等)。具体地，杆206使得流体流动控制构件202沿着通常用双箭头208指示的方向在流体流动控制构件202的打开位置与关闭位置(用图2a中的点划线/虚线表示)之间移动，这在图2a中均示出。当流体流动控制构件202处于关闭位置时(如图2a中的点划线/虚线所表示的)，流体流动控制构件202接触和/或密封地接合阀座204，由此显著减小或防止过程流体通过流体阀100的流动。相反，当流体流动控制构件202处于图2a所示的打开位置时，流体流动控制构件202与阀座204分离，这实现了过程流体通过流体阀100的流动。

根据所示的示例，流体流动控制构件202具有相对于流体流动控制构件202的第二部分214间隔一定距离212(例如，0.01英寸、0.1英寸等)的第一部分210，以使得在第一部分210与第二部分214之间提供间隙216(例如，均匀或不均匀间隙)。在所示的示例中，杆206延伸穿过第一部分210并且固定地耦接到该第一部分210。在该示例中，孔218被提供在第二部分214中，使得孔218接收杆206。另外，杆206延伸穿过第二部分214以暴露杆206的端部220。

为了允许第二部分214相对于第一部分210移动，第一部分210能够滑动地耦接到第二部分214。在一些示例中，第二部分214沿着共同的纵向轴线222朝第一部分210移动以减小和/或关闭间隙216(例如，经由流体阀100的关闭操作)。在其它示例中，第二部分214沿轴线222远离第一部分210移动以维持间隙216(例如，经由流体阀100的打开操作)。在所示的示例中，行程止动件224设置在杆206的端部220上，以限制第一部分210远离第二部分214的移动，从而将间隙216维持在距离212处。换句话说，第二部分214邻接行程止动件224以防止第二部分214移动远离第一部分210以超过间隙216。

根据所示的示例，流体流动控制构件202具有用于引导第二部分214相对于第一部分210的移动的装置，该装置随着第一部分210和第二部分214移动使第一部分210和第二部分214相对于共同的纵向轴线222对齐和/或为第一部分210和第二部分214提供稳定性。在一些示例中，用于引导的装置是设置在流体阀100内的阀笼226。例如，阀笼的壁(例如，内圆周壁)228围绕流体流动控制构件202并且接合第一部分210和/或第二部分214。在这种示例中，第一部分210和/或第二部分214的外表面的尺寸和形状可以被设计为匹配阀笼226的壁228的表面，这可以使第一部分210和/或第二部分214能够容易地抵靠和/或邻接阀笼226的壁228滑动。

在一些示例中，用于引导的装置是第二部分214的孔218和/或杆206。例如，孔218的壁230(例如，圆周壁)围绕并接合杆206。类似于上面所公开的阀笼226的壁228，孔218的壁230的尺寸和形状可以被设计为使得杆206能够容易地抵靠孔218的壁230滑动。

在一些示例中，用于引导的装置是设置在第一部分210上并且朝第二部分214定向的凹陷区域232。例如，凹陷区域232的形状与第二部分214的形状互补，并且围绕第二部分214。类似于上面所公开的示例，凹陷区域232的形状和尺寸可以与第二部分214的外表面互补，以使得第二部分214能够容易地抵靠凹陷区域232的表面滑动。

在一些示例中，用于引导的装置包括设置在流体流动控制构件202的一个或多个排放端口234中的一个或多个销326(图3中示出)，其在下面结合图3更详细地公开。

为了维持第一部分210与第二部分214之间的间隙216(例如，在流体阀100的打开操作期间)，流体流动控制构件202具有用于推动的装置，其推动第一部分210远离第二部分214。在一些示例中，用于推动的装置是弹簧，诸如贝勒维尔(bellville)弹簧、螺旋弹簧等。在所示的示例中，贝勒维尔(bellville)弹簧236设置在第一部分210和第二部分210之间。另外地或替代地，所示的示例的第二部分214具有设置在其上的凹陷区域238，该凹陷区域238朝第一部分210定向并且其尺寸被设计为包含贝勒维尔(bellville)弹簧236。在其它示例中，用于推动的装置可以是任何其它适合的偏置元件。位于第一部分210与第二部分214之间的密封件240可以例如基于密封件240的材料属性(诸如其弹性和/或强度)来推动第一部分210远离第二部分214。为了清楚起见，用于推动的装置在下文中被称为弹簧236，然而，在其它示例中，用于推动的装置可以是任何其它适合的偏置元件。

根据所示的示例，流体流动控制构件202具有密封压盖241，其由第一部分210和第二部分214形成在流体流动控制构件202的外圆周表面中。所示的示例的密封件240被设置在笼的壁228、第一部分210、和第二部分214之间的密封压盖241中。密封件240可以是o形环或具有特定横截面的密封件，其将在下面结合图3更详细地公开。所示示例的密封件240具有半圆形横截面并且可以由橡胶材料、金属材料、石墨材料和/或任何其它适合的材料或材料的组合构成，使得密封件240可以密封地(例如，在流体阀100的关闭操作期间)接合阀笼226、第一部分210和/或第二部分214。

根据所示的示例，密封压盖241的尺寸改变以使密封件240相对于阀笼226和/或流体流动控制构件202移位。密封压盖241的尺寸在第一部分210相对于第二部分214移动时改变。例如，当第二部分214沿着轴线222朝第一部分210移动时，密封压盖241的体积减小，这使得密封件240移位以强制地接合阀笼226的壁228、第一部分210和/或第二部分214。在这样的示例中，第二部分214可以响应于第二部分214接触阀座204(例如，经由流体阀100的闭合操作)而朝第一部分210移动。相反地，在一些示例中，当第二部分214沿着轴线222远离第一部分210时(例如，在流体阀100的打开操作期间)，密封压盖241的体积增大或扩大以提供间隙216，这使得密封件240从壁228减压和/或脱离。另外地或替代地，在一些示例中，壁228包括环形凹槽322(图3中示出)以接收密封件240，这在下面结合图3更详细地公开。

根据所示的示例，第一部分210和第二部分214中的每一个都具有接触密封件240的表面242。在该示例中，表面242中的每一个都是平坦的和/或水平的(在图2b的方向中)。在其它示例中，表面242中的一个或多个可以是倾斜的和/或非平坦的(例如，弯曲的)，这可以使密封件240能够在使用流体流动控制构件202期间进一步移位。

在图2a所示的示例中，流体流动控制构件202处于打开位置，并且密封件240相对于阀笼226的壁228间隔相对小的距离244(例如，0.01英寸、0.001英寸等)。在其它示例中，当流体流动控制构件202处于打开位置时，密封件240可以接触壁228。

另外地或可替代地，所示示例的流体流动控制构件202具有一个或多个通路246，其从密封压盖241径向向内延伸到流体流动控制构件202的(多个)排放端口234。在这种示例中，(多个)通路246将包含在流体阀100中的加压流体(例如，在(多个)排放端口234中)传递到密封压盖241和/或从密封压盖241传出，由此使密封件240移位。例如，当(多个)通路内的流体压力增加(例如，在流体阀100的关闭操作期间)时，密封件240朝阀笼226的壁228移位。相反，在一些示例中，当(多个)通路246内的流体压力降低时，密封件240可以远离壁228移位。在所示示例中，流体流动控制构件202具有沿着共同的轴线248定位的两个相对的通路246。在其它示例中，流体流动控制构件202可以具有另外的或更少的通路246。

为了平衡邻近流体流动控制构件202的第一空间250与邻近流体流动控制构件202的第二空间252之间的流体压力，所示示例的流体流动控制构件202具有设置在其上、并沿着轴线222延伸穿过其中的(多个)排放端口234。在该示例中，流体流动控制构件202位于第一空间250与第二空间252之间。

所示示例的排放端口234在第一空间250与第二空间252之间在流体阀100内传递加压流体，这在流体流动控制构件202处于关闭状态和/或相对于阀座204移动时为流体流动控制构件202提供了稳定性。例如，当第二部分214接合阀座204(例如，经由流体阀100的关闭操作)时，第二空间252的流体压力可以相对于第一空间250的流体压力改变(例如，增加和/或减少)。结果，加压流体流过(多个)排放端口234，从而平衡了第一空间250与第二空间252之间的流体压力。

在所示的示例中，第一部分210具有延伸穿过其中的第一对排放端口234。类似地，第二部分214具有延伸穿过其中并与第一对排放端口234相对和/或对齐的第二对排放端口234，这使得加压流体能够容易地流过排放端口234。在其它示例中，流体流动控制构件202可以具有附加的或更少的排放端口234。

图2b是图2a的流体流动控制构件202的放大部分视图并且示出了设置在密封压盖241中的第一部分210、第二部分214和密封件240。所示示例的流体流动控制构件202具有示例性波状阀座或扇形件254，其设置在密封件240与第一部分210之间以接合密封件240和第一部分210两者，这可以使密封件240能够进一步移位。例如，扇形件254具有波状表面256，其能够匹配地接合或邻接密封件240的外表面。类似地，扇形件254具有能够匹配地接合或邻接第一部分210的表面242的另一个表面258。在一些示例中，扇形件254也可以被定位在第二部分214和密封件240之间。在其它示例中，扇形件254可以被放置在密封件240和第一部分210以及密封件240和第二部分214两者之间。

图3示出了可以在图1的流体阀100中实现的另一个示例性流体流动控制构件302的详细横截面视图。类似于图2a和2b的流体流动控制构件202，所示示例的流体流动控制构件302包括第一部分304，其能够滑动地耦接到第二部分306以在其间形成密封压盖308。密封件310设置在第一部分304、第二部分306和/或阀笼314的壁312之间的密封压盖308中。在该示例中，一个或多个排放端口316延伸穿过流体流动控制部件302。

为了使得第一部分304和/或第二部分306移动，所示示例的杆318耦接到第一部分304并且经由设置在第二部分306上的孔320延伸穿过第二部分306。在该示例中，流体流动控制构件302处于关闭位置，并且密封件310接合第一部分304、第二部分306、和阀笼314的壁312。

根据所示的示例，环形凹部或凹槽322设置在阀笼314的壁312上，使得在流体流动控制构件302处于关闭位置时，环形凹槽322位于密封压盖308附近，这在图3中示出。在这样的示例中，例如，随着第二部分306朝向和/或远离第一部分304滑动，密封件310逐渐接合环形凹槽322，这可以减小密封件310所经历的摩擦。在一些示例中，随着流体流动控制构件302朝向和/或离开阀座324移动，密封件310接合环形凹槽322。相反，在一些示例中，密封件310可以与环形凹槽322分离和/或脱离。

在所示的示例中，排放端口316中的每一个都具有延伸穿过第一部分304和第二部分306的销326。如上面所公开的，(多个)销326可以是用于引导第二部分306相对于第一部分304移动的装置。在该示例中，排放端口316中的每一个的形状和尺寸都被设计为能够滑动地接收(多个)销326，以使得第一部分304和第二部分306能够容易地抵靠和/或邻接(多个)销326滑动。在一些示例中，附加的或更少的销326可以与示例性流体流动控制构件302一起使用。

为了平衡第一空间328与第二空间330之间的流体压力，所示示例的销326中的一个或多个具有延伸穿过(多个)销326的长度的通道332。类似于(多个)排放端口316，(多个)通道332在第一空间328和第二空间330之间传递加压流体，由此平衡流体压力。在该示例中，销326中的每一个都具有延伸其长度的通道332。在其它示例中，销326中的每一个都可以包括附加的或更少的通道332。

在图3的所示示例中，密封件310具有c形横截面，其可以在第一部分304相对于第二部分306滑动时增强密封件310的柔性和/或使得密封件310能够进一步移位。在其它示例中，密封件310可以具有任何其它适合形状的横截面。

如本文所使用的，当短语“至少”用作权利要求的前序中的过渡术语时，其以与术语“包括”是开放式的一样是开放式的。包括和“包括”的所有其它变型方式明确地被定义为是开放式术语。包含和“包含”的所有其它变型方式也被定义为是开放式术语。相反，术语组成和/或组成的其它形式被定义为封闭式术语。

根据前面所述，将理解的是，上面所公开的装置使得密封件能够在流体阀内移位。通过使得密封件能够移位，本文所公开的示例提供了流体阀的紧密关闭，同时大大地减少和/或消除了由密封件所经历的摩擦，以及因此否则将发生的密封件的任何磨损、劣化和/或降级。因此，本文所公开的示例可以延长密封件的寿命和/或防止流体阀和/或容纳在其中的部件的昂贵的修理和/或维护。

虽然本文已经公开了某些示例性方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖了完全落入本专利的权利要求的范围内的所有方法、装置和制品。