本发明涉及阀技术，更具体地说，涉及适用于隔膜式阀的改进阀杆端组合件。 金属隔膜阀常用于输送有毒或危险流体的系统中。在这些环境中最好用这种阀，因为隔膜可在阀室和阀操纵机构之间，进行完全的气密密封。
显然在这类阀中，隔膜是非常关键的元件，因为膜的损坏可造成危险流体的突然外泄。一般认为，隔膜件的寿命和其在运转中所承受的应力类型密切相关。因此，人们曾经设法不仅改进阀件，而且改进隔膜的安装和促动方法。这些试探一般都大大增加阀的复杂性，并且/或者增加与制造和保养相关的问题。
本发明是中国专利第CN87103612号的分案专利申请，在该中国专利第CN87103612号中提出了一种隔膜式阀及其操纵机构，阀有特殊的隔膜构造和安装结构，可防止隔膜承受不合理的应力，并可使膜有非常长的寿命;该操纵机构，使膜和相关的阀元件可在开闭位置之间移动而膜不承受扭力之类的负荷。此外，操纵机构还对阀的工作位置，提供了一目了然的指示。在该隔膜式阀中采用了一种本发明的阀杆端组合件以控制通过该阀的阀室的流量。
因此，本发明与阀杆端组合件的改进有关，这种组合件除适用于其他类型截止阀外，还特别适用于隔膜阀。
上述一般类型的隔膜阀中，其隔膜装置包含若干相当薄地环形金属件，互相按对中的相邻关系放置。一根操纵阀的杆件，轴向穿过环形金属件，用连续圆周焊缝和环形金属件焊接，焊缝围绕环形件的内边缘伸展，将环形件和杆密封。设第一夹持装置，将环形金属件外边缘部分密封夹持在环绕阀室的阀体上。设第二夹持装置，将膜件的内缘部分和杆的圆周夹紧。第二夹持装置在焊缝径向外侧的位置上，和环形件接合并夹紧之，防止膜弯曲时产生的力作用在焊缝上。
该第二夹持装置有一对夹持件，在环形金属件的轴向上的相对两侧上放置。一对夹持件中的每个夹件安装在杆上，有相对表面和环形金属件相对，并且在夹紧位置的径向外侧，背离环形件弯曲。
本发明的一个方面，就是提出了一种杆密封装置，特别适用于隔膜阀，它安装有阀件，对相关的环形阀座作轴向的进退移动。阀件有圆柱形端部，从阀杆向阀座沿轴向伸展。端部直径小于阀座内孔的直径。端部上放置一个刚性环，在端部上滑动，其外径大于阀座的内径。一个大致为圆柱形的套筒，沿轴向安装在阀元件的刚性环外侧，可不受环影响而轴向移动，在套筒和刚性环之间形成一个朝向阀座的环形腔。一个弹性密封圈放在环形腔中，其一端面在阀件沿轴向向阀座移动时，和座接合。此外，有弹性更大的单独装置，位于刚性环和阀元件之间，使刚性环可以相对于密封圈及套筒轴向移动，从而在密封圈和阀座之间压迫力增大时，可以使刚性环保持和阀座接触。
本发明还有一个方面，是使套筒件有一种端面构形，当阀元件移向阀座时，端面和座以线接触方式接合。并且，刚性环件最好也有一种构形，在阀座的与弹性密封圈件相邻的区域中，和阀座以线接触相接合。
鉴于该隔膜式阀，其隔膜装置和操纵杆夹定并焊接，使焊缝可给阀提供完全的气密密封，而同时防止弯折力作用在焊缝上;其操纵机构使阀杆可自由轴向移动，而不使任何扭力负荷通过阀杆向隔膜或杆端组合件传递。
因此，本发明的一个目的，是提出一种杆端组合件，特别适用于隔膜式阀和其他的截止阀。
结合附图阅读下文的叙述，便可对上述的以及其他的目的和优点清楚了解，附图如下：
图1为组成本发明的隔膜阀剖视图;
图2为图1中阀的阀室及杆端组合件放大剖视图;
图3为杆端组合件密封部分在关闭位置上并与阀座接触的放大剖视图;
图4为沿图1中线4-4的剖视图;
图5为图2中圆圈部分的放大剖视图;
图6为图1圆圈部分的放大剖视图;
图7为类似图6的放大剖视图，图示膜板外缘和阀体密封的一种修改结构。
仔细参看附图，图示的目的仅是说明本发明的最佳实施方案，而无制约目的。图1最清楚表示了按本发明构成的阀的整体结构，一般有一个主阀体10，其中有一个大致为圆柱形的内阀室12，其外端用一个隔膜组合件14密封。阀室12中放置杆端密封组合件16，用以控制通过阀室的流量。阀由带手柄件20的操纵组合件18操纵，可在开闭位置之间转换。
在本实施方案中，主阀体10由诸如不锈钢之类的适当金属制造。有进口通道21及出口通道22。如图所示，进口通道21终止于向上的孔口24，该孔口和大致圆柱形的阀室12沿轴线上对中。如图所示，阀室12最好形成阶梯形孔，包括一个第一圆柱形部分26和一个直径稍大的外部28。阀室12的内端终止于一个圆锥形的倾斜底壁30，后者形成一个围绕孔口24的环形阀座。
有一个工作阀杆件34，沿轴向伸入阀室12中，阀杆的内端上安装杆端密封件16，其安装方式在下文中叙述。阀腔室12用上文提到过的膜组合件14密封。在本实施方案中，膜组合件14包括一个多层金属膜件36，大致按1983年4月5日提交的美国专利申请第482，215号所述制造，该申请案主题为“阀”，与本申请有共同的受让人。概略而言，图5所示的膜板36，用多层膜板形成，其中有三个单个的环形金属圆盘件38、40和42。如图示，圆盘件38、40及42最好有相同的厚度，如上述专利申请所述，每一形成膜板的圆盘件，最好用奥氏体316号不锈钢形成，其热处理后的硬度约不低于洛氏硬度Rc38。
再看图2，可看见膜板36的外缘部44，安放在圆柱形内孔26和28连接处所形成的肩台46上。膜板36用阀帽件50密封夹持在肩台46上，其方式如下文所述。
仔细参看图6，该图较详细示出肩台46和阀帽件50夹持面52之间的关系。所采用的具体夹持结构，在上述的与本案有共同受让人的申请案中有较详细的图示和说明。但是，肩台46和阀帽夹持表面52，一般分别设有相间隔的相向平行平圆周表面区54及60，以提供主夹持表面，将膜板外缘的内侧夹紧。还设有第二对平行的平夹持表面62及64，将膜板在与主夹持表面54及60有轴向和径向距离的地方夹持。主次夹持表面由两个较尖锐的角缘66及68隔离，膜板36在角缘上轴向弯折。角缘66及68抵靠膜板36的相对表面作优良的密封。最好对表面46和相关的夹持表面选择适当的加工公差，从而在表面54及60的间隔中，和表面62及64之间的夹持作用相反，永远保证间隔区域中有最大的夹持作用。这可保证表面54，56处的主膜密封，能较好适应阀的冲刷。
膜板36的外周缘被进一步弯曲，由第二角缘72和倒棱角缘70夹持。这些角缘互相间有有效的轴向间距，间距小于角缘66及68之间的实际间距。因此，膜板36的外缘部，变形大于在角缘66及68之间的变形。如上述的以前的申请案中所详述，这种关系为膜板提供极有效的边缘密封。
再看图2及5，可见到膜板36有一个中心孔74，紧密套在阀杆端组合件16主体78上形成的垂直伸展的领圈部76上。为将杆端体78和膜36的内缘74之间密封，在膜板的整个内缘上，有连惯的完全渗透焊缝，如图中80所示，使膜板和杆端主体78牢固连接并密封。此外，焊缝将膜板全部各层焊接，还可防止膜板各层间的可能产生泄漏途径。根据本发明的一个方面，最好还装有装置，使膜板36和阀杆体78，在焊缝80的径向外侧的一个地点作机械夹持。在上述的实施方案中，杆端主体78靠螺纹和阀杆34的直径减小的下端部86在84处连接。膜板内缘的夹持，依靠位于杆34大直径部分88下方环形夹圈82，和膜36的上表面配合而完成。如图所示，环形圈82有一个内孔，直径90比膜板36的内径74大很多。当将杆端体78在杆34上用螺纹拧紧时，可保证夹圈82的下表面和杆端体78上表面之间，在焊缝80外侧相当远的地方夹紧。预定的距离“D”，最好向外远离焊缝80，防止阀在往复动作中产生弯折力，并防止膜板36的弯曲传递到焊缝上。当然这距离可随膜的尺寸和/或厚度变化。
杆端体78的上表面92最好有平滑的外形，和膜逐渐离开，如图示。同样，夹圈件82的下表面也有平滑的外形，和膜36的上表面逐渐离开。这种构造使夹圈82施出的夹持力集中在94区域中，使膜36可进行要求的偏折而不会突然弯折等等。
操纵组合件18的整体结构和运转参看图1可最明确了解。如图所示，帽件50设有向外伸的突缘状部分100，其尺寸可使其外缘102在孔部分28中紧密接触而作滑动。有一个通常是轴向伸展的套筒部分104，从突缘部分100向上伸。阀帽件50用一个阀帽螺母件106夹紧，将其限制在扩大的膛孔28中，螺母件106靠配合螺纹108拧在孔28中。阀帽螺母件106的上端有适当的板手平面110，便于将螺母在孔28中拧松或拧紧。并且，应能理解在拧紧阀帽螺母件110时，使帽件50移动到上面讨论过的夹紧膜板的位置。
杆件34轴向穿过帽件50和阀帽螺母件106，如图所示。最好通过阀杆和阀帽上的配合表面，而防止杆件34相对于阀帽螺母件旋转。具体讲，在本实施方安中，阀杆34（图4最清晰）有径向伸展部分112，其构形大致为六角形。阀帽件50设有中心孔114，表面经拉光或机械加工以形成纵向槽115，用以和六角构形部分112的角缘紧密而可滑动的接合。这样槽115便可允许阀杆34轴向自由滑动而防止其任何旋转。
通常是圆柱构形并有外伸突缘118的促动件116，使杆34可有选择地轴向移动。促动器116的下端120，紧密安放在阀帽件50套筒部分104所形成的孔122中进行导向。突缘部118的尺寸，使它可紧密纳入阀帽螺母件106的轴向孔124中，可在里面旋转。促动器116的长度使上端部126可伸到阀帽螺母110的外面。在阀杆34的外部和促动件116的内部之间有适当的螺纹128。螺纹128最好是左手螺纹，从而促动件116的顺时针方向旋转产生杆34的向内的即关闭动作。
在所示的实施方案中，促动件116被一个放在帽套筒104上部和突缘118下表面之间的波形弹性垫圈130，持续向外推压。并且，有一个用铜之类制造的支承垫圈132，放在突缘118上部和阀帽螺母件106上的径向内伸突缘136下表面之间。这种结构可牢固夹持促动件116，防止其轴向移动，而同时却允许其有自由的驱动旋转，用以调节阀杆34。
手柄件20和促动件116的外端126连接，使促动件116按选择旋转。手柄可有许多不同的型式，但在本实施方案中，手柄20有一个主柄体138，包围金属芯140模铸。金属芯140有中心孔142，其尺寸可使之紧密套在促动件116的外端上。在芯件140中有一个凹头紧定螺钉144之类，将手柄20和促动件116连接。如图所示，有一个适当的孔146用模铸或其他方法做在柄体138中，以便和紧定螺钉144接触。
阀杆件34的外自由端148，其长度最好可使自由端在开阀时伸出柄体138外面，用作开阀的目视指示。杆148的长度，在阀处于图1的关闭位置时，可使杆的顶端基本与手柄20的上端表面平齐。
参看图2及3可对杆端密封组合件16的构造和布置有最清楚的了解。如图所示，杆端主体78的下端，设有在圆周上伸展的槽150，在主体78的轴向和径向上开口。槽150的内径d略小于孔24的直径。在主体78的下端，有一个金属密封环件152嵌在槽150的内壁上滑动。环152有大致平坦的下表面154，终端为相当尖的外角缘156。当阀如图3所示向关闭位置移动时，角缘156在孔24的圆周上接触阀腔26的倾斜底壁30。于是角缘156围绕孔24形成金属对金属的大致的线接触密封。
有一个弹性圈或垫圈件158，在圈152的轴向内侧，夹在金属密封环后侧和槽150的轴向相对的表面157之间。在这实施方案中，圈158用粗聚四氟乙烯制造，其尺寸可基本完全填满圈152和表面157之间的区域或空间。
在圈152和158的径向外侧有密封圈160，它用适当的弹性耐磨蚀密封材料制造，例如三氟氯乙烯或填料聚四氯乙烯等。由于下面将述及的原因，圈160的刚性高于上述的圈158。圈160的构形可基本填满内圈152及158和杆端主体78外径之间的开放空间。如图所示，圈160有一个径向内伸的部分162，在圈152上形成的径向外伸的突缘164的下方伸展。因此，圈160的部分162起着将圈152保持在杆端体78的轴向位置上的作用。为了下文将讨论的理由，当将密封圈160和152在杆端体78上装配时，密封圈160的下表面或密封表面167，最好和圈152的角缘156大致在同一平面内，或比角缘156略低。
圈152及160用圆周连贯的金属套筒件166定位，套筒件166紧密套在杆端体78的外表面上可以滑动。如图所示，套筒166围绕密封圈160的外周向下伸，有内伸的连贯突缘部168，在圈160的轴向外部的下方伸展。套筒件166由径向向里伸的突缘或突片170（见图2）在杆端体78上限位，可在杆端体78上滑动，突缘在杆端体78的适当肩台上向内弯折。此外，为了下面将讨论的理由，连贯的突缘部168最好有倾斜角度β，β角最好略大于阀室12端壁30的倾斜角度α。
当杆端组合件12按图所示配置时，阀的关闭动作会造成阀座区和弹性密封件160端面167的接触。进一步关闭时，密封圈160被压缩，刚性圈152的外角缘156和密封圈160径向内侧的阀座区啮合。当再进一步闭紧时，在较硬的弹性密封圈160密封面167之间作用的压缩力增高。圈152的角缘156和阀座之间的力也增高，但增幅较小，因为硬度较低、弹性较大的圈158较易承受压缩，所以可允许圈152有一些相对于杆端体78和圈160的向后移动。这使圈152可保持和阀座区的牢固接合，而同时使表面167和阀座间的密封压力增高。另外，由于有突缘部168，在圈160中作用的压缩力对套筒166上保持一个向下的力。随着阀的最后关闭动作，套筒166的下缘和阀座区的接合，沿密封圈160的圆周上形成线接触。这样密封圈160便被包围在刚性内圈152和外套筒166之间。此外，应能看到内圈152及外套筒166和阀座之间形成金属对金属的线接触，把弹性密封圈160完全包围。
图7所示为膜板外周在阀体10上的安装和密封的一种改变形式。在图7的实施方案中，相同的标号上加撇号以表示区别于前文参照图1-6的说明中的相应部件。除另有说明外，关于这些部件的说明，可认为同样适用于图7的说明。具体如图7的实施方案中，肩台46′做成为平坦的，没有图6中的阶梯构形。膜板36′放在平肩台46′上，用连贯的全渗透焊缝170焊在肩台上，焊缝170距膜板外周相当近。这焊缝将各圆盘件互相之间并对主体10′作牢固连接，并完全密封。膜板还依靠一个夹持面172夹持在肩台46′上，夹持面172从阀帽件50′向外伸，形成一个位于焊缝170的径向内侧，在圆周上连贯的相对窄的夹持带。表面172最好大致平行于肩台46′伸展。
焊缝170和夹持表面172的关系，应使阀工作时，在膜36′中产生的弯曲力不能向焊缝传递。
对本发明已作以上的详细说明，是使本技艺领域中有一般擅长者可按本说明制作和使用。显然，其他人在阅读并理解本说明书之后，将能对最佳实施方案的进行修和变化。一切这类修改和变化，凡属文后所附权利要求书范围内者，或属与之有等同效力的文字中的范围者，均应属于本发明。