具有带受保护的关闭表面的陶瓷内件的阀门.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201180001582.X

申请日:

2011.03.10

公开号:

CN102365485A

公开日:

2012.02.29

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F16K 47/04申请日:20110310|||公开

IPC分类号:

F16K47/04

主分类号:

F16K47/04

申请人:

费希尔控制国际公司

发明人:

J·W·里查德松; R·L·贝克斯; E·J·梅尔沃尔德; C·J·哈蒙德

地址:

美国爱荷华州

优先权:

2010.03.19 US 61/315,717

专利代理机构:

北京市金杜律师事务所 11256

代理人:

郑立柱

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内容摘要

描述了具有带受保护的关闭表面的陶瓷内件(210)的阀内件装置(202)。示例性阀内件装置包括由非陶瓷材料组成的阀座(222),并带有由陶瓷材料组成的套筒插件(226)。关闭构件(216)带有主流动控制构件(218)和次流动控制构件(220)。该次流动控制构件由该陶瓷材料组成,并安装在该关闭构件(216)的腔室(238)中。该主流动控制构件密封地接合该阀座的该非陶瓷材料,并且,随着该主流动控制构件从该阀座的该非陶瓷材料脱离,该次流动控制构件在该套筒插件的孔洞(232)中移动,以调节通过该阀座的流体流动。

权利要求书

1: 一种用于流体阀的阀内件装置, 其特征在于, 包括 : 阀座, 该阀座由非陶瓷材料组成, 并且带有由陶瓷材料组成的套筒插件 ; 关闭构件, 带有主流动控制构件和次流动控制构件, 该次流动控制构件由陶瓷材料组 成并安装在该关闭构件的腔室中 ; 其中, 该主流动控制构件用于密封地接合该阀座的该非 陶瓷材料, 并且, 随着该主流动控制构件从该阀座的该非陶瓷材料脱离, 该次流动控制构件 在该套筒插件的孔洞中移动, 以调节通过该阀座的流体流动。
2: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该主流动控制构件包括该非陶瓷材 料。
3: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该非陶瓷材料包括金属合金。
4: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该陶瓷材料包括碳化钨。
5: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 还包括衬管, 用于将该阀座和该套筒 插件保持在该流体阀的主体内。
6: 如权利要求 5 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该衬管包括伸长的主体。
7: 如权利要求 5 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该套筒插件被收缩配合在该衬管的 开口内, 该阀座和该衬管整体地形成。
8: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该套筒插件包括具有轮廓的内表面 的开口。
9: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该次流动控制构件包括阀塞, 该阀塞 具有被置于该关闭构件的该腔内的基部和伸长部分, 该伸长部分被确定尺寸以在该主流动 控制构件的总行程长度的一部分上接合该套筒插件, 来提供有效的流体流动死区。
10: 如权利要求 9 所述的阀内件装置, 其特征在于, 当该主流动控制构件在关闭位置和 中间位置之间移动时, 该伸长部分保持和该套筒插件接合, 在该关闭位置处该主流动控制 构件密封地接合该阀座, 在该中间位置处该主流动控制构件脱离该阀座 ; 并且其中, 当该主 流动控制构件在该流体阀的该中间位置和全开位置之间移动时, 该伸长部分从该套筒插件 移走。
11: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该次流动控制构件相对于该套筒插 件移动, 来节流在该流体阀的进口和出口之间的流体流动。
12: 如权利要求 1 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该次流动控制构件收缩配合在该关 闭构件的该腔内, 并被该主流动控制构件环绕。
13: 一种阀内件装置, 包括 : 阀座, 由金属材料以及由陶瓷材料组成的插件而组成 ; 阀塞组件, 具有金属座表面和被该金属座表面包围的陶瓷节流表面, 其中, 随着该阀塞 组件脱离该阀座, 该节流表面相对于该插件的孔洞移动, 来减少跨该金属座表面的压强降。
14: 如权利要求 12 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该金属材料包括金属合金, 该陶瓷 材料包括碳化物。
15: 如权利要求 12 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该节流表面含有伸长部分, 该伸长 部分朝着该阀座的该插件突出。
16: 如权利要求 14 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该节流表面由收缩配合在该阀塞 组件的腔内的流动控制组件提供。 2
17: 如权利要求 12 所述的阀内件装置, 其特征在于, 还包括衬管, 该衬管具有开口来容 纳该插件的一部分, 并且该衬管和该阀座一体成形为单个结构。
18: 如权利要求 16 所述的阀内件装置, 其特征在于, 该插件收缩配合在该衬管的该开 口内。
19: 一种用于流体阀的阀内件装置, 包括 : 用于提供通过在进口和出口间的阀体通道的、 流体流动关闭的装置, 其中, 该用于提供 流体流动关闭的装置由非陶瓷材料制成 ; 用于节流通过该阀体的该通道的流体流动的装置, 其中, 该用于节流的装置由陶瓷材 料组成, 并且其中, 该用于节流的装置与该用于提供流体流动关闭的装置是耦接的, 以至于 当该用于提供流体流动关闭的装置打开以允许该入口和该出口之间的流体流动时, 通过该 通道跨该用于提供流体流动关闭的装置的流体压强差是相对较小或可忽略的。
20: 如权利要求 19 所述的装置, 其特征在于, 该用于节流流体流动的装置还包括用于 提供有效的流体流动死区的装置。

说明书


具有带受保护的关闭表面的陶瓷内件的阀门

    相关申请的交叉引用
     本专利要求序列号为 61/315,717, 提交日为 2010 年 3 月 19 日, 标题为具有带受保 护的关断表面的陶瓷内件的阀门的美国临时申请的权利, 该申请整体上通过引用被合并于 此。
     技术领域 本专利大体上涉及控制阀, 更具体地, 涉及一种带有受保护的节流表面的陶瓷内 件的阀门。
     背景技术 控制阀通常用于过程控制的工厂或系统中, 以控制过程流体的流动。 一般来说, 该 控制阀通常包括阀内件组件或装置, 该组件或装置包括阀塞 ( 例如, 金属阀塞 ) 和阀座 ( 例 如, 金属阀座圈 ), 该阀塞和阀座被置于流体路径中, 来控制通过该入口和该出口之间的通 道的流体流动。阀杆或阀轴将阀塞耦接于致动器, 例如, 气动致动器、 人工致动器等。该致 动器在打开位置和关闭位置之间移动阀塞, 在该开口位置处, 该阀塞与该阀座隔开以允许 通过通道的流体流动, 在该关闭位置处, 该阀塞密封地结合该阀座以阻止通过通道的流体
     流动。 在恶劣的服务应用中, 例如在石化工业中, 该控制阀可以受到严重侵蚀的服务条 件影响, 该服务条件很快地磨损或减少该阀内件 ( 如阀塞、 阀座等 ) 的工作寿命。例如, 该 阀内件可以被暴露在含有夹带的颗粒 ( 如陶瓷催化剂 ) 的流动的过程流体中。当流体带着 该颗粒在该开口和关闭处流动时, 该夹带的颗粒能损坏 ( 如, 去除材料 ) 和 / 或快速磨损该 阀座的密封表面和 / 或金属制成的阀塞的密封表面。由于该微粒可以会以相对较高的速率 冲击该阀座和 / 或该阀塞的金属表面, 这种损坏在高压强差的应用中被加剧。经过这种方 式被损坏或磨损的该阀座和 / 或该阀塞的密封表面对于控制流体流动变得没有效果, 导致 阀内件工作寿命严重减少。
     在恶劣的服务应用中, 由陶瓷材料制成的阀座和 / 或阀塞通常被用于减少因严重 侵蚀的过程流体引起的损坏和 / 或磨损, 否则该侵蚀可以损坏金属的阀座和 / 或阀塞, 因此 增加了该阀座和 / 或阀塞的工作寿命。然而, 虽然陶瓷的阀座和 / 或阀塞能高度地抵抗上 述颗粒的侵蚀或腐蚀作用以及类似作用, 但是这样的陶瓷阀塞和 / 或阀座可以不能经受住 相对高的致动器推力, 该致动器推力常常被要求以提供紧密的流体流动关闭。例如, 当, 阀 塞紧密的接合阀座, 以为开 / 关应用提供相对紧密的关闭并阻止或限制通过阀门的通道的 流体流动时, 致动器施加相对高的支撑载荷或力量给阀塞。 在这种高载荷下, 该陶瓷制成的 阀塞和 / 或阀座会破裂、 粉碎或者垮掉。
     发明内容
     在一个示例中, 该阀内件装置包括由该非陶瓷材料组成的阀座, 并且带有由该陶瓷材料组成的套筒插件。关闭构件带有主流动控制构件和次流动控制构件。该次流动控制 构件由该陶瓷材料组成并安装在该关闭构件的腔室中。 该主流动控制构件密封地接合该阀 座的该非陶瓷材料, 并且, 随着该主流动控制构件从该阀座的该非陶瓷材料脱离, 该次流动 控制构件在该套筒插件的孔洞中移动, 以调节通过该阀座的流体流动。
     在另一个示例中, 该阀内件装置包括由金属材料组成的阀座, 并且带有由陶瓷材 料组成的插件。阀塞组件带有主金属座表面和次陶瓷节流表面, 该次陶瓷节流表面被该金 属座表面环绕。 随着该阀塞组件脱离该阀座, 该节流表面相对于该插件的孔洞移动, 来减少 跨该金属座表面的压强降。 附图说明
     图 1 示出了由已知的阀内件装置所实现的已知控制阀 ;
     图 2A 示出了由此处描述的示例阀内件装置实现的示例控制阀 ;
     图 2B 示出了图 2A 所示的该示例阀内件装置的放大部分 ;
     图 3A 示出了图 2A 和 2B 的示例控制阀和阀内件装置被示为在中间位置 ;
     图 3B 示出了图 3A 所示的示例阀内件装置的放大部分 ;
     图 4A 示出了图 2A、 2B、 3A 和 3B 的示例控制阀和阀内件装置被示为在开口位置 ;
     图 4B 示出了图 4A 的所示的示例阀内件装置的放大部分。 具体实施方式
     一般来说, 此处描述的该示例阀内件装置可以被用于重度侵蚀性过程流体, 比如, 含有夹带颗粒 ( 如陶瓷催化剂 ) 的过程流体 ( 如氢流体 ), 该流体经常损坏或侵蚀传统的阀 内件零件。相较于该传统阀内件, 此处描述的该示例阀内件装置显著增加了该阀内件的工 作寿命。
     更具体的, 此处描述的该示例阀内件装置提供了与关闭部分或功能分离的节流部 分或功能。更进一步的, 该示例阀内件装置将该过程流体的压强差的显著部分转移到该阀 内件装置的节流部分, 并且, 因而最小化了跨该阀内件装置的关闭部分的压强差。附加地, 相对大的阀座负荷或推力可以被施加到该阀内件装置的关闭部分, 同时最小化施加到该阀 内件装置的节流部分任何负荷。
     特别的, 此处描述的该示例的阀内件装置包括由金属材料组成的阀座, 该金属材 料带有由陶瓷材料组成的套筒插件。该示例阀内件装置的阀塞组件带有主金属座表面和 次陶瓷节流表面, 该次陶瓷节流表面被该主金属座表面环绕。在操作中, 随着该阀塞组件 脱离该阀座, 该节流表面相对于该插件的孔洞移动, 来减少暴露在该金属座表面的压强降。 因此, 该内件装置包括该陶瓷节流表面或陶瓷内件来保护该内件装置的金属表面或关闭表 面。
     图 1 示出了该已知控制阀组件 100( 如, 向下流动角式控制阀 ), 它被已知阀内件 装置 102 所实现, 可以被用于恶劣的服务应用 ( 如重度侵蚀性过程流体、 高压强应用等 )。 如图 1, 该示例控制阀组件 100 包括阀门主体 104, 该阀门主体限定在进口或侧口 108 和出 口或底口 110 之间的流体流动通道 106。在本例中, 该进口 108 被从出口 110 扭转了一个 角度。阀盖 112 通过紧固件 114 被耦接在阀主体 104 上, 并将该阀主体 104 耦接于致动器( 未示出 )。同时, 阀盖 112 覆盖有填充系统 116 来防止过程流体泄露到外部环境。
     该阀内件装置 102 包括位于通道 106 的流动控制构件或阀塞 118 和阀座或座圈 120。该致动器 ( 如气动致动器、 电动致动器、 液压致动器等 ) 通过阀杆 122, 可以被耦接于 阀塞 118, 并且相对于座圈 120 移动阀塞 118, 来控制通过在进口 108 和出口 110 之间的通 道 106 的流体流动。座圈固定器或衬管 124 将座圈 120 固定在阀主体 104 上, 并带有伸长 主体 126, 该伸长主体 126 延伸以保护出口 110 的表面 128, 远离负面的过程效果, 例如, 磨 损、 侵蚀、 腐蚀等。如图 1 所示, 座圈 120 和衬管 124 是分离的部件, 从而通过过盈配合衬管 124 接合座圈 120, 以将座圈 120 固定在阀主体 104 内。在其他示例中, 衬管 124 和座圈 120 可以一体成形为实质上单个的结构。
     在操作中, 该致动器驱动阀杆 122, 并且, 因此使阀塞 118 在关闭位置和全开或最 大流动位置运动, 在该关闭位置处, 该阀塞 118 密封地接合该座圈 120 来阻止或限制通过进 口 108 和出口 110 之间的通道 106 的流体流动, 在该全开或最大流动位置处, 该阀塞 118 脱 离该座圈 120 来允许通过进口 108 和出口 110 之间的通道 106 的流体流动。
     在非恶劣的流体条件 ( 如非侵蚀性流体条件、 相对低的压强差应用等 ) 下, 该阀塞 118 和 / 或该座圈 120 通常由金属材料制成, 比如不锈钢或者其它任何合适的金属材料。 然 而, 在恶劣的服务应用中, 该阀塞 118 的密封表面 130 和 / 或该座圈 120 的支撑表面 132 可 以会很快磨损或受到损坏。例如, 在高压强差的应用环境中, 流体 ( 如液体、 气体、 蒸汽等 ) 在该阀门 100 的进口 108 处通常有相对高的压强, 该压强在该阀门 100 的出口 110 时被减小 到明显较低的压强。跨该阀门 100 的相对较高的压强差显著增加了流动通过该阀主体 104 的该通道 106 的流体的速度。增加的速度能使流经该阀主体 100 的流体经受涡流, 这能够 施加不期望的流体力量或其它流体流动影响, 这些影响导致该座圈 120 的表面 130 和 / 或 该阀塞 118 的表面 132 受到损坏 ( 如导致金属流失 ), 因而减少了该座圈 120 和 / 或该阀塞 118 的工作寿命。
     附加地, 另外, 在恶劣的流体条件 ( 如石化应用 ) 下, 该阀内件装置 102 可以被暴 露在严重侵蚀和 / 或腐蚀性的流体环境下, 该环境很快会磨损或引起该表面 130 和 / 或 132 的金属流失并显著减少该阀内件装置 102 的工作寿命。例如, 该阀塞 118 和 / 或该座圈 120 可以被暴露在夹带颗粒 ( 如陶瓷催化剂微粒 ) 的过程流体中, 该颗粒能够磨损或降级该表 面 130 和 / 或 132。更甚, 当具有严重侵蚀性的含有夹带颗粒 ( 如陶瓷催化剂微粒 ) 过程流 体受到相对高的压强差, 并且因此受到增加的经过该阀内件装置 102 的流体流动速度时, 由于颗粒可以会以相对高的速率冲击该表面 130 和 / 或 132, 这种侵蚀性损坏会被加剧。 这 种侵蚀性的高速流体流动以会引起该表面 130 和 / 或 132 快速恶化和 / 或磨损 ( 如金属流 失 ), 并且显著减少该阀内件装置 102 的工作寿命。
     在恶劣的流体条件下, 由于陶瓷材料对侵蚀性或腐蚀性流体条件和高压强差应用 具有相对较高的抗性, 陶瓷材料制成的阀塞和 / 或阀座经常被使用, 因此增加了阀塞和 / 或 阀座的工作寿命。例如, 如图 1, 该阀塞 118 和 / 或该座圈 120 可以由陶瓷材料制成。在这 种情况下, 衬管 124 将陶瓷座圈 120 固定在该阀主体 104 中。然而, 耦接阀塞 118 和阀杆 122 可以需要复杂的机械紧固机制。附加地或替代地, 如上所述, 在开 / 关流动应用中, 由 于被致动器施加给阀塞的推力和 / 或座位负荷的大小要提供紧密的关闭控制, 该陶瓷阀塞 118 可以会损坏 ( 如断裂、 裂纹、 破碎等 )。图 2A 示出了使用此处描述的示例阀内件装置 202 实现的该示例流体控制阀 200, 其可以被用于高压强差应用和 / 或严重侵蚀性或腐蚀性应用, 例如引入了夹带颗粒的过程 流体的应用等。图 2B 示出了图 2A 所示的该示例阀内件装置的放大部分。
     如图 2A 和 2B, 该阀门 200 包括阀主体 204, 该阀主体 204 限定了进口或侧口 208 和出口或底口 210 之间的通道 206。该阀内件装置 202 位于该阀主体 204 的通道 206 中, 来 控制在进口 208 和出口 210 之间的流体流动。在本例中, 该进口 208 相对于出口 210 被实 质性地旋转角度。阀盖 212( 如通过紧固件 ) 被耦接在阀主体 204 上, 并将该阀主体 204 耦 接于致动器 ( 未示出 )。通过阀杆 214, 该致动器操作地被耦接在该阀内件装置 202 上。
     该阀内件装置 202 包括阀塞组件或关闭构件 216, 它带有主流动控制构件 218 和 次流动控制构件 220。该阀内件装置 202 也包括带有密封表面 224 和套筒插件 226 的阀座 222。在本示例中, 该主流动控制构件 218 和密封表面 224 由非陶瓷材料组成, 该次流动控 制构件 220 和套筒插件 226 由陶瓷材料组成。在某些例子中, 该阀座 222 和该主流动控制 构件 218 可以由相同的非陶瓷材料组成。替代地, 该阀座 222 可以由第一非陶瓷材料组成, 该主流动控制构件 218 可以由不同于第一非陶瓷材料组成的第二非陶瓷材料组成。类似 的, 该套筒插件 226 和该次流动控制构件 220 可以由相同的陶瓷材料组成。替代地, 套筒插 件 226 可以由第一陶瓷材料制成, 该次流动控制构件 220 可以由不同于第一陶瓷材料的第 二陶瓷材料制成。 该非陶瓷材料可以包括金属材料、 高强度金属合金, 如镍、 镍基合金、 带有高强度 特性的材料、 带有抗侵蚀性和腐蚀性的非陶瓷材料、 热塑性材料、 弹性材料和 / 或其它任何 一种或多种非陶瓷材料。该陶瓷材料可以包括碳化物、 碳化钨和 / 或其它任何高度抗侵蚀 性和腐蚀性条件的陶瓷材料。在一个特别的示例中, 该主流动控制构件 218 和该阀座 222 由镍合金组成, 且该次流动控制构件 220 和该套筒插件 226 由碳化钨组成。
     该主流动控制构件 218 与密封表面 224 配合或相对其移动, 以在当阀门 200 在关 闭位置时, 提供开 / 关功能或关闭控制来阻止通过通道 206 的流体流动。 该次流动控制构件 220 与套筒插件 226 配合或相对其移动, 来调节或节流通过进口 208 和出口 210 之间的通道 206 的流体流动。如图 2B 更清楚的显示, 该主流动控制构件 218 包括支撑表面 228( 如金 属支撑表面 ), 该表面密封地结合阀座 222 的密封表面 224( 如金属密封表面 ) 来提供相对 紧密的关闭。该次流动控制构件 220 包括节流表面 230( 如陶瓷节流表面 ), 该表面相对于 套筒插件 226( 如陶瓷插件 ) 的孔洞 232 移动来调节流体流动。在本例中, 该流动控制构件 218 的支撑表面 228 和关闭构件 216 的主体 234 一体成型。然而, 在其它示例中, 该流动控 制构件 218 可以是插件, 关闭构件 216 的表面 236( 如夹缝、 槽、 开口等 ) 耦接 ( 例如内置 )。
     如图所示, 该关闭构件 216 包括腔室 238, 该腔室的轴 240 与阀座 222 的轴 242 同 轴对齐, 来容纳次流动控制构件 220。在所述示例中, 该次流动控制构件 220 包括阀塞插件 244, 该阀塞插件 244 带有基础 246 和从基础 246 突出的伸长部分 248。当耦接于关闭构件 216 时, 该基础 246 位于该关闭构件 216 的腔室 238 内, 以至于该伸长部分 248 朝着该套筒插 件 226 的孔洞 232 伸展。在本例中, 该次流动控制构件 220 由陶瓷材料组成, 并被装配 ( 如 收缩装配 ) 在该关闭构件 216 的腔室 238 内且被该主流动控制构件 218 环绕。因此, 在所 示示例中, 该关闭构件 216 包括带有金属支撑表面 228 和被其环绕的陶瓷节流表面 230 的 组件。然而, 在其它示例中, 任何其它适合的制造过程和 / 或紧固件 ( 如机械紧固件 ) 都可
     以被用于耦接次流动控制构件 220 和关闭构件 216。
     附加地, 如下面更详尽的讨论地, 该伸长部分 248 提供一个流动控制死区或区域 250( 图 2B) 来减少压强降, 随着该流动控制构件 218 脱离该阀座 222, 金属支撑表面 228 和 / 或金属密封表面 224 被暴露于该压强降。随着该致动器在第一位置 ( 如全关闭位置 ) 和 第二位置 ( 如全开位置 ) 之间移动关闭构件 216, 导管 251( 如圆柱导管 ) 滑动地容纳并引 导该关闭构件 216。
     图 2A 和 2B 所示的该示例阀 200 包括衬管 252, 该衬管 252 和该阀座 222 一体成 形为实质上的单个结构。在本例中, 该衬管 252 通过紧固件 254 螺纹地耦接于阀主体 204。 在其它示例中, 该衬管 252 可以被夹在阀体 204 的出口轮缘 ( 未显示 ) 和下游管道 ( 未显 示 ) 之间。同样, 在其他示例中, 该阀座 222 可以作为座圈, 通过衬管 252 被固定在阀体 204 上。在本例中, 该衬管 252 包含伸长主体 256, 来保护出口 210 的表面 258 远离负面的过程 作用, 例如, 磨损、 腐蚀等。
     在所述示例中, 在该套筒插件 226 至少部分被置于或装配 ( 如收缩装配 ) 在衬管 252 的开口 260 内, 并沿着衬管 252 的伸长主体 256 的一部分延伸。如图所示, 该套筒插件 226 的孔洞 232 有一个波状外形的内部表面 262( 如文丘状的内表面 ) 来优化在进口 208 和出口 210 之间的流体流动特征。该孔洞 232 的内表面 262 可以通过例如打磨或者其他任 何恰当的制造流程形成。替代地, 在其它示例中, 该孔洞 232 的内表面 262 可以被线性的收 尖或者可以包括其他任何适合形状的开口。在其它衬管 252 没有被使用的示例中, 该套筒 插件 226 至少部分被置于阀座或者座圈内, 例如通过收缩装配或者其他任何恰当的工艺流 程。这些例子包括, 但不仅限于线性阀、 旋转阀和 / 或其它任何合适的流体流动设备。 在操作中, 致动器可以在关闭位置或 0%行程长度旅程和打开位置或 100%行程 长度旅程之间推行或移动该关闭构件 216。图 2A 和 2B 示出了该关闭构件 216 相对于阀座 222 在关闭位置 264( 即行程长度的 0%旅程 )。在该关闭位置, 该主流动控制构件 218 的金 属支撑表面 228 密封地接合该阀座 222 的金属支撑表面 224, 来阻止通过在进口 208 和出 口 210 之间的通道 206 的流体流动。同时, 当阀门 200 在关闭位置 264 时, 该次流动控制构 件 220 的伸长部分 248 的、 最大长度或量的死区或区域 250 也被置于该套筒插件 226 的孔 洞 232 之中。
     在关闭位置 264, 该致动器施加了很大量或部分 ( 如实际上全部 ) 的支撑负荷和 / 或推力给该主流动控制构件 218 的金属支撑表面 228 和 / 或阀座 222 的金属密封表面 224, 并且该力相对于该次流动控制构件 220( 如陶瓷节流表面 230) 和该套筒插件 226 被显著地 最小化了。因为在该次流动控制构件 220 的关键表面或区域 266 接合该套筒插件 226 的关 键表面或区域 268 之前, 该主流动控制构件 218 的支撑表面 228 接合该阀座 222 的密封表 面 224, 该致动器施加支撑负荷和 / 或推力给该主流动控制构件 218 和 / 或阀座 222。因 此, 该主流动控制构件 218 接合该阀座 222, 以至于该主流动控制构件 218 在轴 240 的方向 提供了反作用的轴向力。 虽然该伸长部分 248 在关闭位置 264 被接合该套筒插件 226, 但是 朝着表面 236 的沿轴 240 轴向的力相对较小或者忽略不计的。因此, 该主流动控制构件保 护次流动控制构件远离支撑负荷和 / 或致动器推力。
     因此, 施加给该次流动控制构件 220 和 / 或套筒插件 226 的支撑负荷和 / 或致动 器推力是相对较小或者忽略不计的。在本例中, 该主流动控制构件 218 的支撑表面 228 和
     阀座 222 的密封表面 224 都由金属材料组成。因此, 该金属表面 228 和 / 或 224 能够承受 相对较高的致动器负荷和 / 或支撑负荷的推力, 该推力对于实现紧密的关闭性能或控制是 必要的。附加地, 如果该主流动控制构件 218 和 / 或阀座 222 相应的金属表面 228 和 / 或 224 受到磨损, 通过比如机加工或者其它任何恰当的工艺流程, 该金属表面能被翻新, 来提 供光滑的密封表面并从而延长了阀内件装置 202 的工作寿命。
     图 3A 和 3B 示出了关闭构件 216 在中间位置 300。当该主流动控制构件 218 在图 2A 和 2B 所示的关闭位置 264 和图 3A 和 3B 所示的关闭位置 300 之间移动时, 伸长部分 248 的该死区或区域 250( 图 3B) 和该孔洞 232 的内表面 262 相邻, 并相对该套筒插件 226 的孔 洞 232、 在该主流动控制构件 218( 如关闭构件 216) 的总行程长度的一部分之上移动。 在操 作中, 随着该主流动控制构件 218 的支撑表面 228 脱离该阀座 222 的密封表面 224, 该次流 动控制构件 220 在该套筒插件 226 的孔洞 232 内移动。然而, 当该主流动控制构件 218 和 该次流动控制构件 220 在关闭位置 264 和中间位置 300 之间移动, 该伸长部分 248 的死区 或区域 250 和该套筒插件 226 的孔洞 232 相邻, 来限制或抑制通过阀门 200 的通道 206 的 流体流动。由于该伸长部分 248 的死区或区域 250 的外表面和该套筒插件 226 的孔洞 232 的尺寸或直径之间有严格的公差, 该流体流动被抑制或限制。
     因此, 该死区或区域 250 相邻该套筒插件 226 的孔洞 232 移动, 来提供有效的死区 行程长度旅程给该主流动控制构件 218 的总行程长度。随着致动器在关闭位置 264 和中间 位置 ( 如中间位置 300) 之间推行关闭构件 216( 并且, 因此, 主流动控制构件 218), 该伸长 部分 248 的死区或区域 250 能被确定大小或确定尺寸, 来在该主流动控制构件 218 的预定 行程长度旅程 ( 如 25%行程长度 ) 上提供有效的死区行程长度旅程。
     通过这种方式, 当该主流动控制构件 218 脱离该密封表面 224 并从阀座 222 离开, 流体经表面 228 和 224 朝次流动控制构件 220 流动。然而, 由于该次流动控制构件 220 限 制或抑制流体通过阀 200 间流动, 且该死区或伸长部分 248 的区域 250 靠近该孔洞 232, 在 进口 208 的高压强流体经该关闭构件 218 的支撑表面 228 和 / 或该阀座 222 的密封表面 224 流动, 并没有产生显著压强降或压强差。换句话说, 跨该主流动控制构件 218 的支撑表 面 228 和 / 或该阀座 222 的密封表面 224 的压强差相对较小或者可以忽略不计。减小或最 小化跨支撑表面 228 和 / 或密封表面 224 的压强降或压强差显著增加了支撑表面 228 和 / 或密封表面 224 以及因此阀内件装置 202 的工作寿命。
     上述示例在高压强差的应用或夹带颗粒的严重侵蚀性 ( 如陶瓷催化剂颗粒 ) 流体 中有很大优势, 该颗粒能够导致该主流动控制构件 218 和该阀座 222 的金属表面 228 和 / 或 224 的材料损失或损坏。在本示例中, 如图 3A 和 3B 所示, 随着该关闭构件 216 脱离并从 阀座 222 移走, 该次流动控制构件 220 的陶瓷节流表面 230 相对于该陶瓷套筒插件 226 的 孔洞 232 移动, 来减少在其他情况下金属表面 228 和 / 或 224 会被暴露于的压强降。
     图 4A 和 4B 示出了该关闭构件 216 在相对于该阀座 222 和套筒插件 226 的全开位 置 400。图 4B 显示的更加清楚, 该伸长部分 248 包括轮廓的尖端或圆锥端 402。随着致动 器推行关闭构件 216 在图 3A 和 3B 所示的中间位置 300 和图 4A 和 4B 所示的全开位置 400 之间, 当该死区或区域 250 从孔洞 232 移走时, 该圆锥端 402 允许通过阀 200 的通道 206 的 流体流动。换句话说, 随着该死区或区域 250 脱离该套筒插件 226 的孔洞 232 并移走, 该圆 锥端 402 减少该死区或区域 250 和该孔洞 232 的内表面之间的公差, 来允许通过阀 200 的流体流动。附加地, 当伸长部分 248 靠近孔洞 232, 随着伸长部分 248 在中间位置 300 和全 开位置 400 之间移动, 该死区或区域 250 与孔洞 232 间隔开, 当该圆锥端 402 在孔洞 232 中 在第一位置和第二位置之间移动时, 该圆锥端 402 控制通过阀门 200 的流体流动速度。
     在全开位置 400, 该主流动控制构件 218 被从阀座 222 分开且该次流动控制构件 220 与套筒插件 226 间隔开, 允许通过阀体 204 的进口 208 和出口 210 之间的通道 206 的最 大流体流动。随着该次流动控制构件 220 在图 3A 和 3B 所示的中间位置 300 和图 4A 和 4B 所示的全开位置 400 之间从套筒插件 226 移走, 该流经孔洞 232 的流体承担了经套筒插件 226 和次流动控制构件 220 的压强降。因此, 该次流动控制构件 220( 如陶瓷内件 ) 保护了 关闭表面 ( 如支撑表面 228 和 / 或密封表面 224)。由于该次流动控制构件 220 和套筒插 件 226 由能够抗磨损和退化的陶瓷材料制成, 因此它们能够经受住相对大的压强降或压强 差和 / 或严重侵蚀或腐蚀性条件。
     如上所述, 随着如图 3A 和 3B 所示该关闭构件 216 脱离阀座 222, 该次流动控制构 件 220 相对于该套筒插件 226 的孔洞 232 移动来减少在其他情况下主流动控制构件 218 和 阀座 222 被暴露于的压强降。附加地, 如图 4A 和 4B 所示, 该次流动控制构件 220 相对于套 筒插件 226 移动, 来节流经过进口 208 和出口 210 之间的通道 206 的流体流动。 此处描述的该示例阀内件装置 202 允许单个阀门能控制该阀内件装置 202 的节流 功能, 而与该阀内件装置 202 的关闭功能分开。通过分离两种功能并增加有效的死区行程 旅程给该关闭构件 216 的总行程长度旅程, 在金属表面 228 和 224 的压强降被显著减少或 忽略, 从而减少了对金属表面 228 和 224 的损坏或材料磨损并显著增加了该阀内件装置 202 的工作寿命。更者, 将密封表面 228 和 224 从节流表面 230 和套筒插件 226 分开, 允许金属 表面 228 和 / 或 224 被机加工或翻新, 从而增加了该阀内件装置 202 的工作寿命。
     因为角式阀门主体或这类阀的流动通道没有任何囊或区域允许流体和 / 或残渣 淤积, 基于阀主体 204 的角度, 角式阀门有利于排泄。因此, 角式阀门通常被用于化学或石 化工业, 这类工业通常要求对有焦化属性的残油或者其他液体有所控制。 然而, 此处描述的 该示例阀内件装置并不限于用在角式流体阀中。在其它示例中, 如截止阀、 旋转阀、 线性阀 中都有可以被用到。
     尽管在此描述了确定的示例性装置, 但本发明的覆盖范围不局限于此。 恰恰相反, 本发明覆盖字面上或是按照等同原则落入随附的权利要求书的范围中的所有方法、 装置和 产品。
    

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1、10申请公布号CN102365485A43申请公布日20120229CN102365485ACN102365485A21申请号201180001582X22申请日2011031061/315,71720100319USF16K47/0420060171申请人费希尔控制国际公司地址美国爱荷华州72发明人JW里查德松RL贝克斯EJ梅尔沃尔德CJ哈蒙德74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人郑立柱54发明名称具有带受保护的关闭表面的陶瓷内件的阀门57摘要描述了具有带受保护的关闭表面的陶瓷内件210的阀内件装置202。示例性阀内件装置包括由非陶瓷材料组成的阀座222,并带有由陶瓷材料组成的。

2、套筒插件226。关闭构件216带有主流动控制构件218和次流动控制构件220。该次流动控制构件由该陶瓷材料组成,并安装在该关闭构件216的腔室238中。该主流动控制构件密封地接合该阀座的该非陶瓷材料,并且,随着该主流动控制构件从该阀座的该非陶瓷材料脱离,该次流动控制构件在该套筒插件的孔洞232中移动,以调节通过该阀座的流体流动。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011092686PCT申请的申请数据PCT/US2011/0279482011031087PCT申请的公布数据WO2011/115816EN2011092251INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要。

3、求书2页说明书7页附图7页CN102365506A1/2页21一种用于流体阀的阀内件装置,其特征在于,包括阀座,该阀座由非陶瓷材料组成,并且带有由陶瓷材料组成的套筒插件;关闭构件,带有主流动控制构件和次流动控制构件,该次流动控制构件由陶瓷材料组成并安装在该关闭构件的腔室中;其中,该主流动控制构件用于密封地接合该阀座的该非陶瓷材料,并且,随着该主流动控制构件从该阀座的该非陶瓷材料脱离,该次流动控制构件在该套筒插件的孔洞中移动,以调节通过该阀座的流体流动。2如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,该主流动控制构件包括该非陶瓷材料。3如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,该非陶瓷材料包括金属合。

4、金。4如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,该陶瓷材料包括碳化钨。5如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,还包括衬管,用于将该阀座和该套筒插件保持在该流体阀的主体内。6如权利要求5所述的阀内件装置,其特征在于,该衬管包括伸长的主体。7如权利要求5所述的阀内件装置,其特征在于,该套筒插件被收缩配合在该衬管的开口内,该阀座和该衬管整体地形成。8如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,该套筒插件包括具有轮廓的内表面的开口。9如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,该次流动控制构件包括阀塞,该阀塞具有被置于该关闭构件的该腔内的基部和伸长部分,该伸长部分被确定尺寸以在该主流动控制构件的总行程。

5、长度的一部分上接合该套筒插件,来提供有效的流体流动死区。10如权利要求9所述的阀内件装置,其特征在于,当该主流动控制构件在关闭位置和中间位置之间移动时,该伸长部分保持和该套筒插件接合,在该关闭位置处该主流动控制构件密封地接合该阀座,在该中间位置处该主流动控制构件脱离该阀座;并且其中,当该主流动控制构件在该流体阀的该中间位置和全开位置之间移动时,该伸长部分从该套筒插件移走。11如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,该次流动控制构件相对于该套筒插件移动,来节流在该流体阀的进口和出口之间的流体流动。12如权利要求1所述的阀内件装置,其特征在于,该次流动控制构件收缩配合在该关闭构件的该腔内,并被该。

6、主流动控制构件环绕。13一种阀内件装置,包括阀座,由金属材料以及由陶瓷材料组成的插件而组成;阀塞组件,具有金属座表面和被该金属座表面包围的陶瓷节流表面,其中,随着该阀塞组件脱离该阀座,该节流表面相对于该插件的孔洞移动,来减少跨该金属座表面的压强降。14如权利要求12所述的阀内件装置,其特征在于,该金属材料包括金属合金,该陶瓷材料包括碳化物。15如权利要求12所述的阀内件装置,其特征在于,该节流表面含有伸长部分,该伸长部分朝着该阀座的该插件突出。16如权利要求14所述的阀内件装置,其特征在于,该节流表面由收缩配合在该阀塞组件的腔内的流动控制组件提供。权利要求书CN102365485ACN1023。

7、65506A2/2页317如权利要求12所述的阀内件装置,其特征在于,还包括衬管,该衬管具有开口来容纳该插件的一部分,并且该衬管和该阀座一体成形为单个结构。18如权利要求16所述的阀内件装置,其特征在于,该插件收缩配合在该衬管的该开口内。19一种用于流体阀的阀内件装置,包括用于提供通过在进口和出口间的阀体通道的、流体流动关闭的装置,其中,该用于提供流体流动关闭的装置由非陶瓷材料制成;用于节流通过该阀体的该通道的流体流动的装置,其中,该用于节流的装置由陶瓷材料组成,并且其中,该用于节流的装置与该用于提供流体流动关闭的装置是耦接的,以至于当该用于提供流体流动关闭的装置打开以允许该入口和该出口之间的。

8、流体流动时,通过该通道跨该用于提供流体流动关闭的装置的流体压强差是相对较小或可忽略的。20如权利要求19所述的装置,其特征在于,该用于节流流体流动的装置还包括用于提供有效的流体流动死区的装置。权利要求书CN102365485ACN102365506A1/7页4具有带受保护的关闭表面的陶瓷内件的阀门0001相关申请的交叉引用0002本专利要求序列号为61/315,717,提交日为2010年3月19日,标题为具有带受保护的关断表面的陶瓷内件的阀门的美国临时申请的权利,该申请整体上通过引用被合并于此。技术领域0003本专利大体上涉及控制阀,更具体地,涉及一种带有受保护的节流表面的陶瓷内件的阀门。背景。

9、技术0004控制阀通常用于过程控制的工厂或系统中,以控制过程流体的流动。一般来说,该控制阀通常包括阀内件组件或装置,该组件或装置包括阀塞例如,金属阀塞和阀座例如,金属阀座圈,该阀塞和阀座被置于流体路径中,来控制通过该入口和该出口之间的通道的流体流动。阀杆或阀轴将阀塞耦接于致动器,例如,气动致动器、人工致动器等。该致动器在打开位置和关闭位置之间移动阀塞,在该开口位置处,该阀塞与该阀座隔开以允许通过通道的流体流动,在该关闭位置处,该阀塞密封地结合该阀座以阻止通过通道的流体流动。0005在恶劣的服务应用中,例如在石化工业中,该控制阀可以受到严重侵蚀的服务条件影响,该服务条件很快地磨损或减少该阀内件如。

10、阀塞、阀座等的工作寿命。例如,该阀内件可以被暴露在含有夹带的颗粒如陶瓷催化剂的流动的过程流体中。当流体带着该颗粒在该开口和关闭处流动时,该夹带的颗粒能损坏如,去除材料和/或快速磨损该阀座的密封表面和/或金属制成的阀塞的密封表面。由于该微粒可以会以相对较高的速率冲击该阀座和/或该阀塞的金属表面,这种损坏在高压强差的应用中被加剧。经过这种方式被损坏或磨损的该阀座和/或该阀塞的密封表面对于控制流体流动变得没有效果,导致阀内件工作寿命严重减少。0006在恶劣的服务应用中,由陶瓷材料制成的阀座和/或阀塞通常被用于减少因严重侵蚀的过程流体引起的损坏和/或磨损,否则该侵蚀可以损坏金属的阀座和/或阀塞,因此增。

11、加了该阀座和/或阀塞的工作寿命。然而,虽然陶瓷的阀座和/或阀塞能高度地抵抗上述颗粒的侵蚀或腐蚀作用以及类似作用,但是这样的陶瓷阀塞和/或阀座可以不能经受住相对高的致动器推力,该致动器推力常常被要求以提供紧密的流体流动关闭。例如,当,阀塞紧密的接合阀座,以为开/关应用提供相对紧密的关闭并阻止或限制通过阀门的通道的流体流动时,致动器施加相对高的支撑载荷或力量给阀塞。在这种高载荷下,该陶瓷制成的阀塞和/或阀座会破裂、粉碎或者垮掉。发明内容0007在一个示例中,该阀内件装置包括由该非陶瓷材料组成的阀座,并且带有由该陶说明书CN102365485ACN102365506A2/7页5瓷材料组成的套筒插件。。

12、关闭构件带有主流动控制构件和次流动控制构件。该次流动控制构件由该陶瓷材料组成并安装在该关闭构件的腔室中。该主流动控制构件密封地接合该阀座的该非陶瓷材料,并且,随着该主流动控制构件从该阀座的该非陶瓷材料脱离,该次流动控制构件在该套筒插件的孔洞中移动,以调节通过该阀座的流体流动。0008在另一个示例中,该阀内件装置包括由金属材料组成的阀座,并且带有由陶瓷材料组成的插件。阀塞组件带有主金属座表面和次陶瓷节流表面,该次陶瓷节流表面被该金属座表面环绕。随着该阀塞组件脱离该阀座,该节流表面相对于该插件的孔洞移动,来减少跨该金属座表面的压强降。附图说明0009图1示出了由已知的阀内件装置所实现的已知控制阀;。

13、0010图2A示出了由此处描述的示例阀内件装置实现的示例控制阀;0011图2B示出了图2A所示的该示例阀内件装置的放大部分;0012图3A示出了图2A和2B的示例控制阀和阀内件装置被示为在中间位置;0013图3B示出了图3A所示的示例阀内件装置的放大部分;0014图4A示出了图2A、2B、3A和3B的示例控制阀和阀内件装置被示为在开口位置;0015图4B示出了图4A的所示的示例阀内件装置的放大部分。具体实施方式0016一般来说,此处描述的该示例阀内件装置可以被用于重度侵蚀性过程流体,比如,含有夹带颗粒如陶瓷催化剂的过程流体如氢流体,该流体经常损坏或侵蚀传统的阀内件零件。相较于该传统阀内件,此处。

14、描述的该示例阀内件装置显著增加了该阀内件的工作寿命。0017更具体的,此处描述的该示例阀内件装置提供了与关闭部分或功能分离的节流部分或功能。更进一步的,该示例阀内件装置将该过程流体的压强差的显著部分转移到该阀内件装置的节流部分,并且,因而最小化了跨该阀内件装置的关闭部分的压强差。附加地,相对大的阀座负荷或推力可以被施加到该阀内件装置的关闭部分,同时最小化施加到该阀内件装置的节流部分任何负荷。0018特别的,此处描述的该示例的阀内件装置包括由金属材料组成的阀座,该金属材料带有由陶瓷材料组成的套筒插件。该示例阀内件装置的阀塞组件带有主金属座表面和次陶瓷节流表面,该次陶瓷节流表面被该主金属座表面环绕。

15、。在操作中,随着该阀塞组件脱离该阀座,该节流表面相对于该插件的孔洞移动,来减少暴露在该金属座表面的压强降。因此,该内件装置包括该陶瓷节流表面或陶瓷内件来保护该内件装置的金属表面或关闭表面。0019图1示出了该已知控制阀组件100如,向下流动角式控制阀,它被已知阀内件装置102所实现,可以被用于恶劣的服务应用如重度侵蚀性过程流体、高压强应用等。如图1,该示例控制阀组件100包括阀门主体104,该阀门主体限定在进口或侧口108和出口或底口110之间的流体流动通道106。在本例中,该进口108被从出口110扭转了一个角度。阀盖112通过紧固件114被耦接在阀主体104上,并将该阀主体104耦接于致动。

16、器说明书CN102365485ACN102365506A3/7页6未示出。同时,阀盖112覆盖有填充系统116来防止过程流体泄露到外部环境。0020该阀内件装置102包括位于通道106的流动控制构件或阀塞118和阀座或座圈120。该致动器如气动致动器、电动致动器、液压致动器等通过阀杆122,可以被耦接于阀塞118,并且相对于座圈120移动阀塞118,来控制通过在进口108和出口110之间的通道106的流体流动。座圈固定器或衬管124将座圈120固定在阀主体104上,并带有伸长主体126,该伸长主体126延伸以保护出口110的表面128,远离负面的过程效果,例如,磨损、侵蚀、腐蚀等。如图1所示,。

17、座圈120和衬管124是分离的部件,从而通过过盈配合衬管124接合座圈120,以将座圈120固定在阀主体104内。在其他示例中,衬管124和座圈120可以一体成形为实质上单个的结构。0021在操作中,该致动器驱动阀杆122,并且,因此使阀塞118在关闭位置和全开或最大流动位置运动,在该关闭位置处,该阀塞118密封地接合该座圈120来阻止或限制通过进口108和出口110之间的通道106的流体流动,在该全开或最大流动位置处,该阀塞118脱离该座圈120来允许通过进口108和出口110之间的通道106的流体流动。0022在非恶劣的流体条件如非侵蚀性流体条件、相对低的压强差应用等下,该阀塞118和/或。

18、该座圈120通常由金属材料制成,比如不锈钢或者其它任何合适的金属材料。然而,在恶劣的服务应用中,该阀塞118的密封表面130和/或该座圈120的支撑表面132可以会很快磨损或受到损坏。例如,在高压强差的应用环境中,流体如液体、气体、蒸汽等在该阀门100的进口108处通常有相对高的压强,该压强在该阀门100的出口110时被减小到明显较低的压强。跨该阀门100的相对较高的压强差显著增加了流动通过该阀主体104的该通道106的流体的速度。增加的速度能使流经该阀主体100的流体经受涡流,这能够施加不期望的流体力量或其它流体流动影响,这些影响导致该座圈120的表面130和/或该阀塞118的表面132受到。

19、损坏如导致金属流失,因而减少了该座圈120和/或该阀塞118的工作寿命。0023附加地,另外,在恶劣的流体条件如石化应用下,该阀内件装置102可以被暴露在严重侵蚀和/或腐蚀性的流体环境下,该环境很快会磨损或引起该表面130和/或132的金属流失并显著减少该阀内件装置102的工作寿命。例如,该阀塞118和/或该座圈120可以被暴露在夹带颗粒如陶瓷催化剂微粒的过程流体中,该颗粒能够磨损或降级该表面130和/或132。更甚,当具有严重侵蚀性的含有夹带颗粒如陶瓷催化剂微粒过程流体受到相对高的压强差,并且因此受到增加的经过该阀内件装置102的流体流动速度时,由于颗粒可以会以相对高的速率冲击该表面130和。

20、/或132,这种侵蚀性损坏会被加剧。这种侵蚀性的高速流体流动以会引起该表面130和/或132快速恶化和/或磨损如金属流失,并且显著减少该阀内件装置102的工作寿命。0024在恶劣的流体条件下,由于陶瓷材料对侵蚀性或腐蚀性流体条件和高压强差应用具有相对较高的抗性,陶瓷材料制成的阀塞和/或阀座经常被使用,因此增加了阀塞和/或阀座的工作寿命。例如,如图1,该阀塞118和/或该座圈120可以由陶瓷材料制成。在这种情况下,衬管124将陶瓷座圈120固定在该阀主体104中。然而,耦接阀塞118和阀杆122可以需要复杂的机械紧固机制。附加地或替代地,如上所述,在开/关流动应用中,由于被致动器施加给阀塞的推力。

21、和/或座位负荷的大小要提供紧密的关闭控制,该陶瓷阀塞118可以会损坏如断裂、裂纹、破碎等。说明书CN102365485ACN102365506A4/7页70025图2A示出了使用此处描述的示例阀内件装置202实现的该示例流体控制阀200,其可以被用于高压强差应用和/或严重侵蚀性或腐蚀性应用,例如引入了夹带颗粒的过程流体的应用等。图2B示出了图2A所示的该示例阀内件装置的放大部分。0026如图2A和2B,该阀门200包括阀主体204,该阀主体204限定了进口或侧口208和出口或底口210之间的通道206。该阀内件装置202位于该阀主体204的通道206中,来控制在进口208和出口210之间的流体。

22、流动。在本例中,该进口208相对于出口210被实质性地旋转角度。阀盖212如通过紧固件被耦接在阀主体204上,并将该阀主体204耦接于致动器未示出。通过阀杆214,该致动器操作地被耦接在该阀内件装置202上。0027该阀内件装置202包括阀塞组件或关闭构件216,它带有主流动控制构件218和次流动控制构件220。该阀内件装置202也包括带有密封表面224和套筒插件226的阀座222。在本示例中,该主流动控制构件218和密封表面224由非陶瓷材料组成,该次流动控制构件220和套筒插件226由陶瓷材料组成。在某些例子中,该阀座222和该主流动控制构件218可以由相同的非陶瓷材料组成。替代地,该阀座。

23、222可以由第一非陶瓷材料组成,该主流动控制构件218可以由不同于第一非陶瓷材料组成的第二非陶瓷材料组成。类似的,该套筒插件226和该次流动控制构件220可以由相同的陶瓷材料组成。替代地,套筒插件226可以由第一陶瓷材料制成,该次流动控制构件220可以由不同于第一陶瓷材料的第二陶瓷材料制成。0028该非陶瓷材料可以包括金属材料、高强度金属合金,如镍、镍基合金、带有高强度特性的材料、带有抗侵蚀性和腐蚀性的非陶瓷材料、热塑性材料、弹性材料和/或其它任何一种或多种非陶瓷材料。该陶瓷材料可以包括碳化物、碳化钨和/或其它任何高度抗侵蚀性和腐蚀性条件的陶瓷材料。在一个特别的示例中,该主流动控制构件218和。

24、该阀座222由镍合金组成,且该次流动控制构件220和该套筒插件226由碳化钨组成。0029该主流动控制构件218与密封表面224配合或相对其移动,以在当阀门200在关闭位置时,提供开/关功能或关闭控制来阻止通过通道206的流体流动。该次流动控制构件220与套筒插件226配合或相对其移动,来调节或节流通过进口208和出口210之间的通道206的流体流动。如图2B更清楚的显示,该主流动控制构件218包括支撑表面228如金属支撑表面,该表面密封地结合阀座222的密封表面224如金属密封表面来提供相对紧密的关闭。该次流动控制构件220包括节流表面230如陶瓷节流表面,该表面相对于套筒插件226如陶瓷插。

25、件的孔洞232移动来调节流体流动。在本例中,该流动控制构件218的支撑表面228和关闭构件216的主体234一体成型。然而,在其它示例中,该流动控制构件218可以是插件,关闭构件216的表面236如夹缝、槽、开口等耦接例如内置。0030如图所示,该关闭构件216包括腔室238,该腔室的轴240与阀座222的轴242同轴对齐,来容纳次流动控制构件220。在所述示例中,该次流动控制构件220包括阀塞插件244,该阀塞插件244带有基础246和从基础246突出的伸长部分248。当耦接于关闭构件216时,该基础246位于该关闭构件216的腔室238内,以至于该伸长部分248朝着该套筒插件226的孔洞2。

26、32伸展。在本例中,该次流动控制构件220由陶瓷材料组成,并被装配如收缩装配在该关闭构件216的腔室238内且被该主流动控制构件218环绕。因此,在所示示例中,该关闭构件216包括带有金属支撑表面228和被其环绕的陶瓷节流表面230的组件。然而,在其它示例中,任何其它适合的制造过程和/或紧固件如机械紧固件都可说明书CN102365485ACN102365506A5/7页8以被用于耦接次流动控制构件220和关闭构件216。0031附加地,如下面更详尽的讨论地,该伸长部分248提供一个流动控制死区或区域250图2B来减少压强降,随着该流动控制构件218脱离该阀座222,金属支撑表面228和/或金属。

27、密封表面224被暴露于该压强降。随着该致动器在第一位置如全关闭位置和第二位置如全开位置之间移动关闭构件216,导管251如圆柱导管滑动地容纳并引导该关闭构件216。0032图2A和2B所示的该示例阀200包括衬管252,该衬管252和该阀座222一体成形为实质上的单个结构。在本例中,该衬管252通过紧固件254螺纹地耦接于阀主体204。在其它示例中,该衬管252可以被夹在阀体204的出口轮缘未显示和下游管道未显示之间。同样,在其他示例中,该阀座222可以作为座圈,通过衬管252被固定在阀体204上。在本例中,该衬管252包含伸长主体256,来保护出口210的表面258远离负面的过程作用,例如,。

28、磨损、腐蚀等。0033在所述示例中,在该套筒插件226至少部分被置于或装配如收缩装配在衬管252的开口260内,并沿着衬管252的伸长主体256的一部分延伸。如图所示,该套筒插件226的孔洞232有一个波状外形的内部表面262如文丘状的内表面来优化在进口208和出口210之间的流体流动特征。该孔洞232的内表面262可以通过例如打磨或者其他任何恰当的制造流程形成。替代地,在其它示例中,该孔洞232的内表面262可以被线性的收尖或者可以包括其他任何适合形状的开口。在其它衬管252没有被使用的示例中,该套筒插件226至少部分被置于阀座或者座圈内,例如通过收缩装配或者其他任何恰当的工艺流程。这些例子。

29、包括,但不仅限于线性阀、旋转阀和/或其它任何合适的流体流动设备。0034在操作中,致动器可以在关闭位置或0行程长度旅程和打开位置或100行程长度旅程之间推行或移动该关闭构件216。图2A和2B示出了该关闭构件216相对于阀座222在关闭位置264即行程长度的0旅程。在该关闭位置,该主流动控制构件218的金属支撑表面228密封地接合该阀座222的金属支撑表面224,来阻止通过在进口208和出口210之间的通道206的流体流动。同时,当阀门200在关闭位置264时,该次流动控制构件220的伸长部分248的、最大长度或量的死区或区域250也被置于该套筒插件226的孔洞232之中。0035在关闭位置2。

30、64,该致动器施加了很大量或部分如实际上全部的支撑负荷和/或推力给该主流动控制构件218的金属支撑表面228和/或阀座222的金属密封表面224,并且该力相对于该次流动控制构件220如陶瓷节流表面230和该套筒插件226被显著地最小化了。因为在该次流动控制构件220的关键表面或区域266接合该套筒插件226的关键表面或区域268之前,该主流动控制构件218的支撑表面228接合该阀座222的密封表面224,该致动器施加支撑负荷和/或推力给该主流动控制构件218和/或阀座222。因此,该主流动控制构件218接合该阀座222,以至于该主流动控制构件218在轴240的方向提供了反作用的轴向力。虽然该伸。

31、长部分248在关闭位置264被接合该套筒插件226,但是朝着表面236的沿轴240轴向的力相对较小或者忽略不计的。因此,该主流动控制构件保护次流动控制构件远离支撑负荷和/或致动器推力。0036因此,施加给该次流动控制构件220和/或套筒插件226的支撑负荷和/或致动器推力是相对较小或者忽略不计的。在本例中,该主流动控制构件218的支撑表面228和说明书CN102365485ACN102365506A6/7页9阀座222的密封表面224都由金属材料组成。因此,该金属表面228和/或224能够承受相对较高的致动器负荷和/或支撑负荷的推力,该推力对于实现紧密的关闭性能或控制是必要的。附加地,如果该主。

32、流动控制构件218和/或阀座222相应的金属表面228和/或224受到磨损,通过比如机加工或者其它任何恰当的工艺流程,该金属表面能被翻新,来提供光滑的密封表面并从而延长了阀内件装置202的工作寿命。0037图3A和3B示出了关闭构件216在中间位置300。当该主流动控制构件218在图2A和2B所示的关闭位置264和图3A和3B所示的关闭位置300之间移动时,伸长部分248的该死区或区域250图3B和该孔洞232的内表面262相邻,并相对该套筒插件226的孔洞232、在该主流动控制构件218如关闭构件216的总行程长度的一部分之上移动。在操作中,随着该主流动控制构件218的支撑表面228脱离该阀。

33、座222的密封表面224,该次流动控制构件220在该套筒插件226的孔洞232内移动。然而,当该主流动控制构件218和该次流动控制构件220在关闭位置264和中间位置300之间移动,该伸长部分248的死区或区域250和该套筒插件226的孔洞232相邻,来限制或抑制通过阀门200的通道206的流体流动。由于该伸长部分248的死区或区域250的外表面和该套筒插件226的孔洞232的尺寸或直径之间有严格的公差,该流体流动被抑制或限制。0038因此,该死区或区域250相邻该套筒插件226的孔洞232移动,来提供有效的死区行程长度旅程给该主流动控制构件218的总行程长度。随着致动器在关闭位置264和中间。

34、位置如中间位置300之间推行关闭构件216并且,因此,主流动控制构件218,该伸长部分248的死区或区域250能被确定大小或确定尺寸,来在该主流动控制构件218的预定行程长度旅程如25行程长度上提供有效的死区行程长度旅程。0039通过这种方式,当该主流动控制构件218脱离该密封表面224并从阀座222离开,流体经表面228和224朝次流动控制构件220流动。然而,由于该次流动控制构件220限制或抑制流体通过阀200间流动,且该死区或伸长部分248的区域250靠近该孔洞232,在进口208的高压强流体经该关闭构件218的支撑表面228和/或该阀座222的密封表面224流动,并没有产生显著压强降或。

35、压强差。换句话说,跨该主流动控制构件218的支撑表面228和/或该阀座222的密封表面224的压强差相对较小或者可以忽略不计。减小或最小化跨支撑表面228和/或密封表面224的压强降或压强差显著增加了支撑表面228和/或密封表面224以及因此阀内件装置202的工作寿命。0040上述示例在高压强差的应用或夹带颗粒的严重侵蚀性如陶瓷催化剂颗粒流体中有很大优势,该颗粒能够导致该主流动控制构件218和该阀座222的金属表面228和/或224的材料损失或损坏。在本示例中,如图3A和3B所示,随着该关闭构件216脱离并从阀座222移走,该次流动控制构件220的陶瓷节流表面230相对于该陶瓷套筒插件226的。

36、孔洞232移动,来减少在其他情况下金属表面228和/或224会被暴露于的压强降。0041图4A和4B示出了该关闭构件216在相对于该阀座222和套筒插件226的全开位置400。图4B显示的更加清楚,该伸长部分248包括轮廓的尖端或圆锥端402。随着致动器推行关闭构件216在图3A和3B所示的中间位置300和图4A和4B所示的全开位置400之间,当该死区或区域250从孔洞232移走时,该圆锥端402允许通过阀200的通道206的流体流动。换句话说,随着该死区或区域250脱离该套筒插件226的孔洞232并移走,该圆锥端402减少该死区或区域250和该孔洞232的内表面之间的公差,来允许通过阀200。

37、的说明书CN102365485ACN102365506A7/7页10流体流动。附加地,当伸长部分248靠近孔洞232,随着伸长部分248在中间位置300和全开位置400之间移动,该死区或区域250与孔洞232间隔开,当该圆锥端402在孔洞232中在第一位置和第二位置之间移动时,该圆锥端402控制通过阀门200的流体流动速度。0042在全开位置400,该主流动控制构件218被从阀座222分开且该次流动控制构件220与套筒插件226间隔开,允许通过阀体204的进口208和出口210之间的通道206的最大流体流动。随着该次流动控制构件220在图3A和3B所示的中间位置300和图4A和4B所示的全开位。

38、置400之间从套筒插件226移走,该流经孔洞232的流体承担了经套筒插件226和次流动控制构件220的压强降。因此,该次流动控制构件220如陶瓷内件保护了关闭表面如支撑表面228和/或密封表面224。由于该次流动控制构件220和套筒插件226由能够抗磨损和退化的陶瓷材料制成,因此它们能够经受住相对大的压强降或压强差和/或严重侵蚀或腐蚀性条件。0043如上所述,随着如图3A和3B所示该关闭构件216脱离阀座222,该次流动控制构件220相对于该套筒插件226的孔洞232移动来减少在其他情况下主流动控制构件218和阀座222被暴露于的压强降。附加地,如图4A和4B所示,该次流动控制构件220相对于。

39、套筒插件226移动,来节流经过进口208和出口210之间的通道206的流体流动。0044此处描述的该示例阀内件装置202允许单个阀门能控制该阀内件装置202的节流功能,而与该阀内件装置202的关闭功能分开。通过分离两种功能并增加有效的死区行程旅程给该关闭构件216的总行程长度旅程,在金属表面228和224的压强降被显著减少或忽略,从而减少了对金属表面228和224的损坏或材料磨损并显著增加了该阀内件装置202的工作寿命。更者,将密封表面228和224从节流表面230和套筒插件226分开,允许金属表面228和/或224被机加工或翻新,从而增加了该阀内件装置202的工作寿命。0045因为角式阀门主。

40、体或这类阀的流动通道没有任何囊或区域允许流体和/或残渣淤积,基于阀主体204的角度,角式阀门有利于排泄。因此,角式阀门通常被用于化学或石化工业,这类工业通常要求对有焦化属性的残油或者其他液体有所控制。然而,此处描述的该示例阀内件装置并不限于用在角式流体阀中。在其它示例中,如截止阀、旋转阀、线性阀中都有可以被用到。0046尽管在此描述了确定的示例性装置,但本发明的覆盖范围不局限于此。恰恰相反,本发明覆盖字面上或是按照等同原则落入随附的权利要求书的范围中的所有方法、装置和产品。说明书CN102365485ACN102365506A1/7页11图1说明书附图CN102365485ACN102365506A2/7页12图2A说明书附图CN102365485ACN102365506A3/7页13图2B说明书附图CN102365485ACN102365506A4/7页14图3A说明书附图CN102365485ACN102365506A5/7页15图4A说明书附图CN102365485ACN102365506A6/7页16图3B说明书附图CN102365485ACN102365506A7/7页17图4B说明书附图CN102365485A。

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