具有柔性插件的金属密封件.pdf

一种回转阀(10)包括：阀体(12)，其具有入口(14)、出口(16)，以及在所述入口与所述出口之间延伸的流体通路(18)；和旋转控制元件(26)，其被设置在所述阀体中以选择性地打开和关闭所述流体通路(18)。该阀还包括能安装到所述阀体的挡圈(40)，该挡圈将具有安装在所述阀体与所述挡圈之间的环形安装法兰(50)的密封承载圈(52)保持在适当位置。所述密封承载圈还包括密封承载夹头(58)和将该密封承载夹头连接到所述安装法兰的柔性部分(60)，从而提供改进的密封和更容易的组装。

1、  一种回转阀，包括：
阀体，其具有入口、出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸的流体通路；
旋转控制元件，其被设置在所述阀体内，以选择性地打开和关闭所述流体通路；
挡圈，其能安装到所述阀体上；
密封承载圈，其具有安装在所述阀体与所述挡圈之间的环形安装法兰，该密封承载圈包括密封承载夹头和将该密封承载夹头连接到所述安装法兰的柔性部分。

2、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述挡圈和所述阀体共同限定尺寸适于接纳所述柔性部分的至少一部分的槽。

3、  如权利要求1所述的回转阀，还包括形成在所述阀体中的环形槽，并且其中所述柔性部分被设置在所述环形槽内。

4、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述密封承载夹头包括尺寸适于与所述旋转控制元件的密封表面密封接合的弹性密封插件。

5、  如权利要求4所述的回转阀，其中所述弹性密封插件由选自由PTFE、增强型PTFE、石墨、增强型石墨、UHMWPE或KEL-F组成的组中的材料形成。

6、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述密封承载夹头包括设置在承载通道中的弹性密封插件。

7、  如权利要求6所述的回转阀，其中所述弹性密封插件被所述通道上的波形侧壁紧固在所述承载通道内。

8、  如权利要求6所述的回转阀，其中所述承载通道包括具有至少一个保持法兰的U形截面。

9、  如权利要求8所述的回转阀，其中所述保持法兰由所述通道上的波形侧壁形成。

10、  如权利要求6所述的回转阀，其中所述弹性密封插件被粘合剂紧固在所述承载通道内。

11、  如权利要求6所述的回转阀，其中所述弹性密封插件被保持法兰和粘合剂紧固在所述承载通道内。

12、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述柔性部分具有形成弹性几何形状的截面。

13、  如权利要求12所述的回转阀，其中所述弹性几何形状为U形。

14、  如权利要求12所述的回转阀，其中所述弹性几何形状为V形。

15、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述柔性部分是经应变硬化的316不锈钢。

16、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述柔性部分是因科镍合金718。

17、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述密封承载夹头通过激光焊接被可操作地连接到所述柔性部分。

18、  如权利要求1所述的回转阀，其中所述安装法兰和所述柔性部分由单件材料整体式形成。

19、  一种用在具有阀体和挡圈的蝶阀中的密封件，该密封件包括：
密封承载圈，其具有尺寸适于在所述阀体与所述挡圈之间延伸的环形安装法兰；
密封承载夹头；以及
将所述密封承载夹头连接到所述安装法兰的柔性部分。

20、  如权利要求19所述的密封件，其中所述密封承载夹头包括尺寸适于与一旋转控制元件的密封表面密封接合的弹性密封插件。

21、  如权利要求20所述的密封件，其中所述弹性密封插件由选自由PTFE、增强型PTFE、石墨、增强型石墨、UHMWPE或KEL-F组成的组中的材料形成。

22、  如权利要求19所述的密封件，其中所述密封承载夹头包括设置在承载通道中的弹性密封插件。

23、  如权利要求22所述的密封件，其中所述弹性密封插件被所述通道上的波形侧壁紧固在所述承载通道内。

24、  如权利要求22所述的密封件，其中所述承载通道包括具有至少一个保持法兰的U形截面。

25、  如权利要求24所述的密封件，其中所述保持法兰由所述通道上的波形侧壁形成。

26、  如权利要求22所述的密封件，其中所述弹性密封插件被粘合剂紧固在所述承载通道内。

27、  如权利要求22所述的密封件，其中所述弹性密封插件被保持法兰和粘合剂紧固在所述承载通道内。

28、  如权利要求19所述的密封件，其中所述柔性部分具有形成弹性几何形状的截面。

29、  如权利要求28所述的密封件，其中所述弹性几何形状为U形。

30、  如权利要求28所述的密封件，其中所述弹性几何形状为V形。

31、  如权利要求19所述的密封件，其中所述柔性部分是经应变硬化的316不锈钢。

32、  如权利要求19所述的密封件，其中所述柔性部分是因科镍合金718。

33、  如权利要求19所述的密封件，其中所述密封承载夹头通过激光焊接被可操作地连接到所述柔性部分。

34、  如权利要求19所述的密封件，其中所述安装法兰和所述柔性部分由单件材料整体式形成。

35、  一种用在包括阀体、挡圈和具有密封表面的阀盘的蝶阀中的柔性密封承载件，该柔性密封承载件包括：
沿径向向外延伸的安装部分，其尺寸适于在所述阀体与所述挡圈之间延伸；
密封构件，其尺寸适于包围所述阀盘的所述密封表面，以形成密封接合；以及
成形截面部，其被设置在所述安装部分与所述密封构件之间，并被配置为允许所述密封构件相对于与所述阀盘的所述密封表面垂直的轴线和与所述阀盘的所述密封表面平行的轴线移位。

36、  如权利要求35所述的柔性密封承载件，其中所述成形截面部的尺寸适于至少部分地装配在由所述挡圈和所述阀体中的至少之一限定的环形槽内。

37、  如权利要求35所述的柔性密封承载件，其中所述成形截面部形成弹性几何形状。

38、  如权利要求37所述的柔性密封承载件，其中所述弹性几何形状为U形。

39、  如权利要求38所述的柔性密封承载件，其中所述弹性几何形状为V形。

40、  如权利要求35所述的柔性密封承载件，其中所述成形截面部是经应变硬化的316不锈钢。

41、  如权利要求35所述的柔性密封承载件，其中所述成形截面部是因科镍合金718。

42、  如权利要求35所述的柔性密封承载件，其中所述沿径向向外延伸的部分和所述成形截面部由单件材料整体式形成。

具有柔性插件的金属密封件
技术领域
本公开大体上涉及具有旋转式阀闭合构件的控制阀，例如蝶阀。更具体而言，本发明涉及一种用于这种包括蝶阀的阀上的柔性密封插件。
背景技术
用于控制过程系统中的高压流体和/或气体流量的控制阀在现有技术中是众所周知的。在很多应用中，这种控制阀包括回转阀盘，该回转阀盘被可移动地设置在延伸穿过阀体的流动路径中。这种阀的一个示例是通常所谓的蝶阀。
如所知，控制阀典型地具有一个或多个密封件以防止泄漏。典型地，这种密封件被有利地放置在控制元件与阀体之间。由于温度波动、振动，和/或其它环境原因，针对各种阀部件的充分密封会出现某些问题。蝶阀典型地具有O形圈，该O形圈围绕阀盘，并且当阀被关闭时接合阀体四周。蝶阀中的O形圈受上述环境原因的影响。
因此，期望使控制阀及其相关部件的结构和/或组件具有新的特征。
发明内容
在一个公开示例中，回转阀包括阀体，该阀体具有入口、出口，以及在所述入口与所述出口之间延伸的流体通路。一旋转控制元件被设置在所述阀体内，以选择性地打开和关闭所述流体通路。能安装到所述阀体的挡圈将密封承载圈保持在适当位置，所述密封承载圈具有安装在所述阀体与所述挡圈之间的环形安装法兰。所述密封承载圈进一步包括密封承载夹头和将所述密封承载夹头连接到所述安装法兰的柔性部分。
进一步根据一优选实施例，所述安装法兰和所述柔性部分由单件材料整体式形成。所述挡圈和所述阀体共同限定环形槽，该环形槽的尺寸适于接纳所述柔性部分的至少一部分，所述柔性部分被设置在所述槽中。所述密封承载夹头可通过激光焊接连接到所述柔性部分，并且可包括由PTFE、增强型PTFE、石墨、增强型石墨、UHMWPE或KEL-F形成的弹性密封插件。所述密封件的尺寸适于与所述旋转控制元件的密封表面密封接合，并被设置在承载通道中。所述弹性密封插件可通过所述通道上的波形侧壁或保持法兰，或粘合剂，或这些结构的一些组合而紧固在所述U形承载通道内。所述柔性部分可具有形成弹性几何形状的U形或V形截面，并可由经应变硬化的316不锈钢或因科镍合金718或其它适当材料形成。
在第二公开示例中，一种用于具有阀体和挡圈的蝶阀中的密封件包括：密封承载圈，其具有尺寸适于在所述阀体与所述挡圈之间延伸的环形安装法兰。一密封承载夹头通过一柔性部分连接到所述安装法兰。
在第三公开示例中，一种用于包括阀体、挡圈和具有密封表面的阀盘的蝶阀中的柔性密封承载件，进一步包括：沿径向向外延伸的安装部分，其尺寸适于在所述阀体与所述挡圈之间延伸。该密封承载件包括：密封构件，其尺寸适于包围所述阀盘的所述密封表面以形成密封接合。所述安装部分与所述密封构件之间的成形截面部被配置为允许所述密封构件相对于与所述阀盘的所述密封表面垂直的轴线和与所述阀盘的所述密封表面平行的轴线移位。
附图说明
图1为根据本发明教示的组装后的组装回转型或蝶阀的立体图，其采用具有柔性插件的金属密封件；
图2为如图1所示的回转型控制阀的分解图；
图3为沿图1的线3-3截取的放大剖视图；
图4为示出具有柔性插件的密封承载圈的正视图；
图5为图4的承载圈的侧视图；
图6为沿图3中的圈定区域截取的放大局部剖视图，其示出具有设置在阀体和挡圈之间的柔性插件的承载圈；
图7为与图6类似的放大局部剖视图，其示出本发明的另一实施例；
图8为沿图6中的圈定区域截取的放大局部剖视图，其示出密封承载夹头和柔性插件。
具体实施方式
本文描述的实施例并不试图被穷尽阐释或将本发明的范围限制于所公开的精确形式或型式。相反，以下对实施例的描述是为了最佳地阐释本发明的理论和使本领域其他技术人员能够理解本发明的教示。
参见附图1，根据本发明教示的组装后的回转阀被示出，并由附图标记10来表示。回转阀10包括具有入口14和出口16的阀体12。具有入口端20和出口端22的流体通路18延伸穿过阀体12，并被阀体12的内周界24大致包围。具有大致圆形端面30的旋转控制元件26被设置在阀体12中，以选择性地打开和关闭流体通路18。旋转控制元件26为大致盘状形状，并具有密封表面28。旋转控制元件26被设置在阀体12内，使得当阀体12被关闭时，旋转控制元件26的大致圆形端面30实质上或完全阻断流体通路18，并且密封表面28邻接流体通路18的外表面(即，内周界24)。旋转控制元件26具有旋转轴线A，在该公开的示例中，旋转轴线A横向延伸到流体通路18。致动构件32沿旋转轴线A穿过阀体12到达旋转控制元件26，以使旋转控制元件26能够移动。致动构件32典型地被操作性地连接到阀致动器，如已知的那样。
现在参见图2，其示出回转阀10的分解图，阀体12的出口端36的端面34包括多个安装孔38，这些安装孔以大致圆形图案设置在阀体12的出口端36的端面34周围。大致圆形挡圈40包括内表面42和外表面44，并包围与控制通路18大致对准的中心孔43。挡圈40还包括多个安装孔46，这些安装孔46以大致圆形图案设置在挡圈40的外部周围。安装孔46被定位为与阀体12的安装孔38大致对准。安装孔38和46的尺寸适于接纳多个紧固件(未示出)。因此，通过将孔46的图案与孔38的图案对准，挡圈40可使用适当的紧固件被安装到阀体12。
大致圆形密封承载圈52包括中心孔49，中心孔49的尺寸适于与挡圈40的孔43和流体通路18对准。承载圈52包括终止于外周界51的安装法兰50，而内周界53包围中心孔49。安装法兰50包括被定位为且尺寸适于与以上所述的安装孔38和46对准的安装孔56的图案。因此，通过将密封承载圈52定位在挡圈40和阀体12之间，密封承载圈52可被使用适当的紧固件紧固在挡圈40与阀体12之间的适当位置上。密封承载圈52包括被设置为与内周界53大致相邻的密封承载夹头58。在该公开的示例中，密封承载夹头58形成大致U形通道74。下面将对密封承载夹头58进行详细描述。因此，当如图3所示的密封承载圈52被紧固在适当位置时，密封承载夹头58被定位为与控制元件26的密封表面28接触。应该理解的是，控制元件26可围绕其轴线A(当观察图3时，该轴线延伸至该图的平面内)旋转，控制通路18可被部分或完全地打开。
如图3所示，阀体12可包括凹槽23，该凹槽23的尺寸适于接纳挡圈40。优选地，凹槽23和挡圈40的尺寸和形状适于使所述组件呈现平齐端面。进一步，挡圈40的外部可包括凹槽或切口25，使得密封件27可定位在挡圈40与阀体12之间。在图3的图示中，应该注意的是，阀10的旋转控制元件26处于关闭位置，旋转控制元件26的密封表面28与由密封承载圈52承载的弹性密封件接触，如将要在下面详细描述的那样。
图4和图5分别示出密封承载圈52的正视图和剖视图。具有外周界51和内周界53的密封承载圈52包括沿径向向外延伸的环形安装法兰50，以装配在阀体12与挡圈40之间。因此，通过将安装法兰50放置在阀体12与挡圈40之间，并使用适当的紧固件紧固挡圈40，密封承载圈52可被紧固在适当位置。
密封承载圈52的内部包括密封承载夹头58。如最佳地在图5和图6的剖视图中所示，密封承载圈52的内部形成具有表面61的环形圈59。密封承载夹头58被安装到环形圈59的表面61。环形圈59通过成形柔性部分60连接到安装法兰50。在图5和图6的示例中，柔性部分60为大致U形或曲形，并且根据该公开的示例，该柔性部分采用密封承载夹头58可沿平行于X轴、Y轴的方向轻微移动，或者可沿X、Y的某些合成方向移动的方式，或者采用具有响应负载应用的部件的方式，用于将密封承载夹头58结合到安装法兰50。尽管在该公开的示例中柔性部分60为U形或曲形，其它形状也可选择，例如，V形(见图7)。
参见图6，密封承载夹头58被示出为连接到环形圈59的内表面。在图6的示例中，柔性部分60如上所述为曲形，并且优选地，包括环形安装法兰50和柔性部分60的密封承载圈52由单件材料整体式形成。本领域技术人员应该熟悉对由两个或多个待结合在一起的不同工件组成的组件进行制造的方法。密封承载夹头58被结合到环形圈59的内表面。在图6所示的实施例中，环形圈59基本垂直于安装法兰50。密封承载圈52的柔性部分60可由任何本领域技术人员熟知的适当材料制成。例如，在该公开的实施例中，柔性部分60由因科镍合金(Inconel)718或者经应变硬化的316不锈钢形成。
仍然如图6所示，区域48形成在挡圈40的内表面42与阀体12的出口端36的端面34之间。区域48的尺寸大致适于接纳密封承载圈52的柔性部分60，并且在该公开的示例中，区域48为柔性部分60的轻微形变提供足够的空间，以允许密封承载夹头58如上所述那样移动。在该公开的示例中，区域48由形成在挡圈40中的环形槽54和形成在阀体12中的另一槽57形成。因此，在该公开的示例中，密封承载圈52的柔性部分60被设置在槽54和/或槽57内，从而允许密封承载夹头58的压缩(大致垂直于旋转控制元件26的密封表面28)运动和侧向(平行于旋转控制元件26的密封表面28)运动。
如从图6中可以看出，柔性部分60可在槽54内自由移动、弯曲，或者轻微偏转。柔性部分60的相对柔性或弹性性质允许密封承载夹头58和弹性密封插件76相对于旋转控制元件26的密封表面28移动。应该意识到，密封承载圈52的柔性部分60可适应由压力和温度变化导致的旋转控制元件26的运动，同时继续施加密封。另外，当旋转控制元件26处于关闭位置时(即，当密封表面28基本接合密封承载圈52时)，柔性部分60提供回转阀10的入口14和出口16之间的流体屏障。
现在参见图8，密封承载夹头58具有内表面70和外表面72。密封承载夹头58沿密封承载夹头58的外表面72被可操作地连接到柔性部分60的夹头侧65。密封承载夹头58的内表面70限定承载通道74。承载通道74的尺寸适于接纳弹性密封插件76，并具有由密封承载夹头58的两侧80限界的开口78。底端81与开口78相对，并被紧固到环形圈59。密封承载夹头58可具有形成在两侧80之一或二者上的一个或多个法兰82，该法兰紧固弹性密封插件76。可替换地，粘合剂(未示出)可将弹性密封插件76紧固在承载通道74内。密封承载夹头58被可操作地连接到密封承载圈52的柔性部分60，使得密封承载夹头58延伸到由阀体12和挡圈40形成的槽54之外。在图8(和图6)图示的公开示例中，环形圈59的表面61与密封承载夹头58的外表面72之间的激光焊接84将柔性部分60沿密封承载夹头58的底端81可操作地连接到密封承载夹头58。然而，密封承载夹头58也可沿密封承载夹头58的侧边80之一被可操作地连接到柔性部分60。类似地，将密封承载夹头58连接到柔性部分60的方式可以是本领域技术人员普遍熟知的任何方法。密封插件76的尺寸适于装配在承载通道74中，并由密封承载夹头58上的一个或多个法兰保持。
弹性密封插件76的尺寸还适于与旋转控制元件26的密封表面28密封接合。在该公开的示例中，弹性密封插件76可由已知的材料形成，例如聚四氟乙烯(PTFE)、增强型PTFE、石墨、增强型石墨、超声高分子量聚乙烯(UHMWPE)，或者氯三氟乙烯树脂(CTFE或KEL-F)。然而，本领域技术人员应该意识到，根据温度、压力或其它特性，适于特定应用的其它材料也可使用。
因此，根据该公开的示例，应该意识到，在操作中保持在密封承载夹头58内的弹性密封件74可提供与传统软座阀大致相关的紧密关断，同时还延缓或抵抗金属密封件的退化或磨损。此外，由于弹性密封件74在摩擦或磨蚀应用中被磨损，或者由于高温应用而被消耗，密封承载夹头58可作为二级密封件，以提供实质上的流量限制，直到采取适当的维护、维修或更换步骤。
在不同附图中的上述细节不是相互排斥的。也就是说，根据本文公开的优选示例的精神和范围，本领域技术人员可挑选和选择多个附图的不同方面，并且将选择的那些方面与不同附图中所图示和描述的其它所选方面进行合并。
通过以上描述，本发明的多种修改和可替换实施例对于本领域技术人员将变得明显。因此，这些描述仅是示例性的，其目的在于教式本领域技术人员目前适于实施本发明的最佳方式或模式。本文公开的一种或多种结构的细节可在基本不背离本发明精神的情况下进行改变，并且保留对文字上或根据等同原则落入所附权利要求范围内的所有修改的独占使用。