專利名稱：活栓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及流體壓力控制裝置，更特別地，涉及用于此種裝置的 在滑動部件之間進行密封的組件。
背景技術(shù)：
流體壓力控制裝置，例如控制閥和調(diào)節(jié)器，通常用來控制流體的流動特 性。 一種典型的裝置包括一閥體，該閥體限定有入口、出口以及在該入口和 出口之間延伸的流體流動通路。 一閥座與該閥體相連，并限定有該流動通路 穿行的孔。節(jié)流元件，例如閥塞，相對于該閥座可移動，從而控制經(jīng)過所述 孔的流體流動。在滑動桿式流體控制裝置中，所述節(jié)流元件與一個伸到閥體 外面的閥桿相連，該閥桿又與一執(zhí)行機構(gòu)相連，以相對于該閥座定位所述節(jié) 流元件。
滑動桿式流體控制裝置通常需要一些部件，用于相對于閥座導(dǎo)向所述節(jié) 流元件組件。特別是，希望導(dǎo)向該節(jié)流元件組件進行直線運動，以便該節(jié)流 元件組件與閥帽、密封孔、閥盒、座環(huán)，或者其他與閥體相連的部件同心。 閥桿和/或閥塞端部的緊密導(dǎo)向還保持最大的側(cè)向穩(wěn)定性，以對抗振動和疲 勞失效。因此，導(dǎo)向該節(jié)流元件運動的部件通常包括相互滑動的導(dǎo)向表面。
流體控制裝置中導(dǎo)向部件的摩擦和滑動可能造成這些閥部件上的材料 由于磨損、磨傷或其他原因而脫離。用于某些應(yīng)用的抗蝕材料尤其易被磨傷。 磨傷和其他磨損現(xiàn)象可造成部件材料沿接觸路徑移動和轉(zhuǎn)移。這些松散的材 料可能降低或破壞該流體控制裝置內(nèi)的密封接合，舉幾個例子，例如節(jié)流元 件與閥座之間的主密封、節(jié)流元件與閥盒之間的次密封，或者閥桿與密封組 件之間的閥桿密封件密封。
常規(guī)的減少磨傷的方法通常是對于彼此接觸的部件使用不同的材料。這種做法可導(dǎo)致材料和裝配的成本高，并可能限制這種裝置在某些應(yīng)用中的使用。


圖1是一流體控制裝置的側(cè)剖面視圖，該流體控制裝置具有位于鄰近閥塞與閥座之間接觸表面的釋放空隙；
圖2是圖1細節(jié)的放大視圖，顯示該釋放空隙；
圖3是流體控制裝置的第二實施例的側(cè)剖面視圖，該流體控制裝置具有位于閥塞和閥盒之間的釋放空隙；
圖4是圖3細節(jié)的放大視圖，顯示該釋放空隙；以及
圖5是流體控制裝置的另一實施例的側(cè)剖面視圖，該流體控制裝置具有位于鄰近所述閥桿和密封組件的釋放空隙。
具體實施例方式
一種用于流體控制裝置的密封組件被披露，該密封組件包括釋放空隙，以降低對該裝置內(nèi)各密封接觸區(qū)域的磨傷或其他磨損損傷帶來的有害影響。 所述釋放空隙提供一空間，在該空間中，來自接觸部件的材料，尤其是金屬材料可聚集起來，從而防止這些材料進入用于密封接觸的區(qū)域。例如，所述 釋放空隙可位于鄰近閥塞和閥座之間、閥塞和閥盒之間，或閥桿和密封組件 之間的密封接觸區(qū)域。雖然下面更詳細地描述這些示例性實施例，{旦可以理解，所述釋放空隙可以位于流體控制裝置內(nèi)的其他區(qū)域，該流體控制裝置也 會獲得在此講授的益處。
圖1和圖2圖示一滑動桿式單端口的非平衡塞控制閥10，該閥10具有限定入口14和出口16的閥體12,其中該閥10控制流體從入口14到出口16的流動。一閥座18與所述閥體12相連，并且限定一孔20，流動通路穿過該孔20。在所示實施例中，該閥座18通過螺紋連接與閥體12相連，然而也可使用其他已知的連4妻方法。所述閥座18的上部形成一密封表面22， 在本實施例中，該密封表面22的形狀為截頭圓錐形。該閥座18的下部形成 一圓;f主形的內(nèi)表面24。
一節(jié)流元件組件26穿過閥體的頂部端口 28而纟皮插入，以控制經(jīng)過閥座 孔20的流體流動。該節(jié)流元件組件26包括與 一 閥桿32相連的節(jié)流元件， 例如閥塞30。該閥塞30包括一配合表面34，該配合表面34的形狀與閥座 密封表面22相匹配，以便配合表面34密封地與密封表面22相接合，從而 在所述閥塞30處于閉合位置時形成主密封，如圖2所示。所述閥塞32還包 括一圓柱形的外表面36,該外表面36的尺寸4吏該外表面36與閥座內(nèi)表面 24滑動配合。在此實施例中，閥座18的內(nèi)表面24和閥塞30的外表面36 提供第一和第二導(dǎo)向表面，隨著所述節(jié)流元件組件26移向閉合位置，所述 第一和第二導(dǎo)向表面引導(dǎo)所述閥塞配合表面34朝向閥座密封表面22。
在圖l所示的實施例中，所述閥塞30進一步包括流動特性底腳38，該 流動特性底腳38從外表面36向下延伸。該底腳38的形狀使它們中間形成 有間隙40，從而如本技術(shù)領(lǐng)域所公知的那樣，在所述節(jié)流元件組件26僅部 分打開時獲得所需的流動特性?？梢岳斫?，其他類型的帶有和不帶有流動特 性底腳的閥塞，可以被使用而不背離本公開的范圍。
所述閥桿32從所述閥塞30的頂面延伸，并穿過所述閥體頂部端口 28。 該閥桿32的自由端42適于與一執(zhí)行機構(gòu)(未示出)相連，該執(zhí)行機構(gòu)向所 述節(jié)流元件組件26提供動力。
一閥帽組件43與所述閥體12相連，以封閉所述頂部端口 28，并與所 述閥桿32相密封。所述閥帽組件42包括閥帽44，該閥帽例如通過緊固件， 可+>開地與所述閥體12相連。該閥帽44具有限定一密封腔50和一頸部52 的內(nèi)孑L48。該頸部52可滑動地與所述閥桿32相配合，從而在運動期間向 所述節(jié)流元件組件26提供附加導(dǎo)向，這在下面參照圖5的實施例更加詳細 地i侖述。 一 密封組件54可皮插入到密封腔50中，以在所述閥桿32和閥帽 內(nèi)孔48之間形成密封，從而防止通過的流體泄漏。
一釋放空隙56形成于所述閥座18中，以降低例如由于磨傷而造成的脫 落材料進入主密封區(qū)域的風(fēng)險。如圖1和圖2所示，該釋放空隙56形成為 大致環(huán)形的凹槽，其在所述閥塞外表面36和所述閥座內(nèi)表面24之間形成間 隙。所述空隙56的體積足以容納來自閥塞30、閥座18，或其他在節(jié)流元件 組件26工作過程中可能被松脫或轉(zhuǎn)移的部件的材料。
在此示例性實施例中，該釋放空隙56位于由所述密封表面22和配合表 面34形成的主密封與由所述閥塞外表面36和閥座內(nèi)表面24提供的導(dǎo)向表 面之間。因此，由于磨傷、磨損或其他原因脫落的，通常會出現(xiàn)在導(dǎo)向表面 區(qū)域里的材料，將聚集在該釋放空隙56中，從而避免主密封的破壞。沉積 在該釋放空隙56中的材料可能隨后被工藝流體流移走或者可能長期存留在 該釋放空隙中。盡管本示例性實施例顯示該釋放空隙56位于緊鄰該主密封， 但可以理解，該釋放空隙56也可處于其他位置，只要該釋放空隙緊鄰所述 導(dǎo)向表面或者密封表面。此外，盡管該釋放空隙56被顯示為形成在所述閥 座18中，但該釋放空隙也可附加地或者兩者4奪一地設(shè)置在所述閥塞30中。 因此，相同或類似的材料可用于所述閥座18和閥塞30,例如316不銹鋼、 314L不銹鋼、不銹鋼合金20，等等。
圖3和圖4顯示包含在閥110中的密封組件的替代實施例，其中閥110 具有盒式閥內(nèi)件和平衡的閥塞。該閥IIO包括限定有入口 114和出口 116的 閥體112,其中該閥控制流體從入口 114到出口 116的流動。 一閥座118與 所述閥體112相連，并限定流動通道穿過的孔120。同樣，盡管所述閥座118 被顯示為通過螺紋連接與所述閥體112相連，但也可以使用其他已知類型的 連接。該閥座118包括一密封表面122。
一節(jié)流元件組件126和一閥盒160穿過所述閥體112的頂部端口 128而 被插入，以控制穿過所述閥座孔120的流體流動。所述閥盒160包括一法蘭 162,該法蘭162連接并充分關(guān)閉所述閥體頂部端口 128。 一圓柱形的壁164 /人法蘭162向下延伸并具有底緣166，在裝配時，該底纟彖166與所述閥座118 間隔開，從而允許流體在其中流動。所述圓柱形的壁164進一步限定一內(nèi)表面168。所述閥盒160還包括一軸套170,該軸套中形成有一中心孔172。 該中心孔172與所述內(nèi)表面168實質(zhì)上同心，并限定一密封腔150和一頸部 152。
所述節(jié)流元件組件126包括可在所述流體流動通路內(nèi)移動的節(jié)流元件。 該節(jié)流元件，例如閥塞130,與一閥桿132相連，該閥桿132從所述閥塞130 的頂面延伸并穿過所述閥體頂部端口 128。所述閥桿132的自由端142適于 與一執(zhí)行機構(gòu)(未示出)相連，該執(zhí)行機構(gòu)向所述節(jié)流元件組件126^是供動 力。所述閥塞130的底部包括一配合表面134，該配合表面的形狀與所述閥 座密封表面122匹配，以^使該配合表面134與所述密封表面122密封地接合， /人而在所述閥塞130處于閉合位置時形成主密封。所述閥塞132還包括一平 衡端口 133，該平衡端口允許流體流入由所述閥盒160和閥塞130上表面所 限定的上腔135中。
所述閥塞130包4舌一導(dǎo)向環(huán)137，該導(dǎo)向環(huán)137限定一外表面136，該 外表面的尺寸使該外表面與所述閥盒內(nèi)表面168滑動配合。在此實施例中， 所述導(dǎo)向環(huán)137和閥盒內(nèi)表面168都是圓柱形的，以提供第一和第二導(dǎo)向表 面，所述導(dǎo)向表面適于隨著所述節(jié)流元件組件126移到閉合位置，引導(dǎo)所述 閥塞配合表面134朝向所述閥座密封表面122。
所述閥塞130還包括一密封環(huán)139,用于防止流體經(jīng)所述閥盒160和閥 塞130之間的次流動通路而泄漏。該密封環(huán)139同樣大體上是圓柱形的，并 且限定一第二配合表面141,該第二配合表面141的尺寸使其與所述閥盒內(nèi) 表面168滑動配合并密封。所述密封環(huán)139可以由一種足夠與所述金屬閥盒 材料形成密封，同時允許沿所述閥盒內(nèi)表面168滑動的材料形成?？赡艿牟?料包括含氟聚合物樹脂，比如杜邦公司銷售的特氟綸 產(chǎn)品、石墨材料，或 者丁腈橡膠。
第一釋放空隙156形成于所述閥塞130中，用于降低脫落材料進入所述 密封環(huán)139與閥盒內(nèi)表面168之間的接觸次密封區(qū)域的風(fēng)險。最佳如圖4所 示，該釋》文空隙156由所述閥塞130的中間凹進部分158形成。該中間凹進部分158產(chǎn)生一大致環(huán)形的凹槽，該凹槽的體積足以容納在所述節(jié)流元件組 件126工作過程中來自閥塞130、閥盒160，或者其他可能祐A〉脫或轉(zhuǎn)移的 閥部件的材料。在所示的實施例中，該第一釋力文空隙156位于所述導(dǎo)向環(huán)和 密封環(huán)之間，但也可使用上述關(guān)于圖1和圖2所示實施例的替換位置。
為了進一步保護所述密封環(huán)139和閥盒內(nèi)表面168之間的密封接觸，還 可提供第二釋放空隙190。如圖3和圖4所示，該第二釋放空隙190由所述 閥塞130的具有縮小直徑的頂部192形成。如同第一釋放空隙156—樣，該 第二釋放空隙190在所述閥塞130和閥盒內(nèi)表面168之間產(chǎn)生間隙，該間隙 可容納由于磨傷、磨損，或者其他原因脫落的材料。
圖5顯示用于 一 流體控制裝置的密封組件的另 一 實施例，該圖表示在一 密封組件210和一閥桿211之間的密封接觸的剖面放大視圖。該閥桿211是 包括一節(jié)流元件(未示出)的節(jié)流元件組件的一部分。 一閥帽212，可與閥 體(未示出)相連，并包括一中心孔214，該中心孔214的尺寸可容納該閥 桿211。所述中心孔214限定一密封腔218、 一頸部220，以及一貯藏所222。 所述密封組件210可被插入到該密封腔218中，以在所述閥桿211和內(nèi)孔 214之間形成密封，,人而防止流體在其間泄漏。
所圖示的填料組件210包括一 V形環(huán)230、 一凸轉(zhuǎn)接件232、 一凹轉(zhuǎn)接 件234、上和下抗才齊壓環(huán)236，以及一密封盒環(huán)238,然而，也可以4吏用其 他已知的密封盒部件，而不背離本公開。在工作時，所述密封組件210被壓 縮，以使得所述V形環(huán)230的內(nèi)配合表面240與所述閥桿211的外密封表 面242密封地接合。選擇用來制造V形環(huán)230的材料，使其提供與閥桿的 良好密封，同時允許閥桿滑動。
一軸承環(huán)24G被插入到所述貯藏所222中，用于在移動過程中進一步導(dǎo)
向所述閥桿211。同樣地，該軸承環(huán)246包括一內(nèi)表面248，該內(nèi)表面248
與所述閥桿211的外表面緊密配合，但允許該閥桿滑動。因此，所述內(nèi)表面
248和閥桿外表面提供用于引導(dǎo)所述節(jié)流元件組件的滑動運動的導(dǎo)向表面。
一釋放空隙250鄰接所述內(nèi)表面248而形成，用于容納+>脫的材料，從而降低損壞該密封組件/閥桿的密封的風(fēng)險。該釋放空隙250形成為所述內(nèi) 表面248的擴大直徑部分，該擴大直徑部分產(chǎn)生一環(huán)形凹槽。該凹槽在所述 軸承環(huán)內(nèi)表面248和閥桿外表面之間限定一間隙，該間隙的體積足以容納在 工作期間松脫的閥材料。在此實施例中，所述釋放空隙250位于緊鄰由所述 軸承環(huán)內(nèi)表面248和閥桿外表面所限定的導(dǎo)向表面，所述導(dǎo)向表面與所述密 封組件和閥桿之間的密封接觸稍微隔開。
前面的詳細描述僅為清楚和理解需要而給出，不應(yīng)由此理解為不必要的限制，因為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然可以進行修改。
權(quán)利要求
1、一種流體壓力控制裝置，包括主體，其限定入口、出口和從該入口延伸到該出口的流體流動通路；導(dǎo)向元件，其與該主體相連并且限定密封表面和第一導(dǎo)向表面；以及閥塞組件，其包括可定位在該流動通路內(nèi)并與一閥桿相連的閥塞，所述閥塞組件限定配合表面和第二導(dǎo)向表面，該配合表面適于與所述導(dǎo)向元件的密封表面相密封，該第二導(dǎo)向表面形成的尺寸使其與所述導(dǎo)向元件的第一導(dǎo)向表面滑動配合；其中，在所述導(dǎo)向元件和節(jié)流元件組件的至少一個中形成有釋放空隙，所述釋放空隙鄰近所述第一導(dǎo)向表面和第二導(dǎo)向表面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體壓力控制裝置，其中所述釋放空隙形成為凹 槽，該凹槽的體積足以容納從所述閥塞組件和導(dǎo)向元件中至少一個的表面脫離 的材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體壓力控制裝置，其中所述導(dǎo)向元件包括一閥 座，該閥座限定所述密封表面和所述第一導(dǎo)向表面，并且所述閥塞限定所述配 合表面和所述第二導(dǎo)向表面，其中所述閥塞配合表面在該閥塞處于閉合位置時 密封地與所述閥座密封表面相接合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體壓力控制裝置，其中所述釋放空隙進一步位 于鄰近所述閥座密封表面和所述閥塞配合表面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體壓力控制裝置，其中所述導(dǎo)向元件包括一閥 盒，該閥盒具有限定所述密封表面和所述第 一導(dǎo)向表面的內(nèi)表面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體壓力控制裝置，其中所述閥塞組件包括導(dǎo)向 環(huán)和密封環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)形成的尺寸使其與所述閥盒內(nèi)表面滑動配合，從而限定 所述第二導(dǎo)向表面，該密封環(huán)的外表面形成的尺寸使其與所述閥盒內(nèi)表面滑動 配合并且密封，從而限定所述配合表面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體壓力控制裝置，其中所述閥塞的第一凹進部 分形成所述釋放空隙。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體壓力控制裝置，其中所述閥塞的第一凹進部分位于鄰近所述密封環(huán)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體壓力控制裝置，其中所述閥塞的第一凹進部 分位于所述導(dǎo)向環(huán)和所述密封環(huán)之間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體壓力控制裝置，進一步包括由所述閥塞的 第二凹進部分形成的第二釋放空隙，所述閥塞的第二凹進部分形成于所述密封 環(huán)與所述閥塞的第一凹進部分相反的一側(cè)上。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體壓力控制裝置，其中所述導(dǎo)向元件包括限 定所述密封表面和所述第一導(dǎo)向表面的密封組件，并且所述閥桿具有限定所述 配合表面和所述第二導(dǎo)向表面的外表面。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體壓力控制裝置，其中所述密封表面和第一 導(dǎo)向表面由所述密封組件的同一內(nèi)表面所限定，并且所述配合表面和第二導(dǎo)向 表面由所述閥桿外表面的同 一部分所限定。
13、 一種流體壓力控制裝置的密封組件，所述流體壓力控制裝置具有限定 入口 、出口和從該入口延伸到該出口的流體流動通路的主體，所述密封組件包括導(dǎo)向元件，其與該主體相連并且限定密封表面和第一導(dǎo)向表面；以及 節(jié)流元件組件，其包括可定位在該流動通^^內(nèi)的節(jié)流元件，所述節(jié)流元件 組件限定配合表面和第二導(dǎo)向表面，該配合表面適于與所述導(dǎo)向元件的密封表 面相密封，該第二導(dǎo)向表面形成的尺寸使其與所述導(dǎo)向元件的第一導(dǎo)向表面滑 動配合；其中，在所述導(dǎo)向元件和節(jié)流元件組件的至少一個中形成有釋放空隙，該 釋放空隙鄰近所述第一導(dǎo)向表面和第二導(dǎo)向表面。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的密封組件，其中所述釋放空隙形成為凹槽，該 凹槽的體積足以容納從所述節(jié)流元件組件和導(dǎo)向元件中至少一個的表面脫離的 材料。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的密封組件，其中所述導(dǎo)向元件包括一閥座，該 閥座限定所述密封表面和所述第一導(dǎo)向表面，并且所述節(jié)流元件包括一閥塞， 該閥塞限定所述配合表面和所述第二導(dǎo)向表面，其中所述閥塞配合表面在該閥 塞處于閉合位置時密封地與所述闊座密封表面相接合。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其中所述釋放空隙進一步位于鄰近 所述閥座密封表面和閥塞配合表面。
17、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的密封組件，其中所述導(dǎo)向元件包括一閥盒，該 閥盒具有限定所述密封表面和所述第一導(dǎo)向表面的內(nèi)表面，并且所述節(jié)流元件 包括一閥塞組件，該閥塞組件限定所述配合表面和所述第二導(dǎo)向表面。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的密封組件，其中所述閥塞組件包括導(dǎo)向環(huán)和密 封環(huán)，該導(dǎo)向環(huán)形成的尺寸使其與所述閥盒內(nèi)表面滑動配合，從而限定所述第 二導(dǎo)向表面，該密封環(huán)外表面形成的尺寸使其與所述閥盒內(nèi)表面滑動配合并且 密封，從而限定所述配合表面。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的密封組件，其中所述閥塞的第一凹進部分形成 所述釋放空隙。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的密封組件，其中所述閥塞的第一凹進部分位于 鄰近所述密封環(huán)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的密封組件，其中所述閥塞的第一凹進部分位于 所述導(dǎo)向環(huán)和所述密封環(huán)之間。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的密封組件，進一步包括由所述閥塞的第二凹進 部分形成的第二釋放空隙，所述閥塞的第二凹進部分形成于所述密封環(huán)與所述 閥塞的第 一 凹進部分相反的 一側(cè)上。
23、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的密封組件，其中所述導(dǎo)向元件包括限定所述密 封表面和所述第 一導(dǎo)向表面的密封組件，并且所述節(jié)流元件組件包括一閥桿， 該閥桿與所述節(jié)流元件相連，并且具有限定所述配合表面和所述第二導(dǎo)向表面 的外表面。
24、才艮據(jù)權(quán)利要求23所述的密封組件，其中所述密封表面和第一導(dǎo)向表面 由所述密封組件的同一內(nèi)表面所限定，并且所述配合表面和第二導(dǎo)向表面由所 述閥桿外表面的同一部分所限定。
全文摘要
一種流體壓力控制裝置的密封組件，包括具有密封表面和第一導(dǎo)向表面的導(dǎo)向元件。節(jié)流元件組件包括可定位在流體流動通路內(nèi)的節(jié)流元件，該組件限定一適于與所述導(dǎo)向元件的密封表面相密封的配合表面以及一形成的尺寸使其與所述導(dǎo)向元件的第一導(dǎo)向表面滑動配合的第二導(dǎo)向表面。在所述導(dǎo)向元件和節(jié)流元件組件的至少一個中形成有釋放空隙，該釋放空隙鄰近所述第一和第二導(dǎo)向表面，以容納松脫的固體材料，從而防止所述密封表面與配合表面之間形成的密封被破壞。
文檔編號F16K1/34GK101203704SQ200580037393
公開日2008年6月18日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者丹尼爾·M·亞當(dāng)斯, 唐納德·R·布什, 弗雷德里克·W·卡特隆, 邁克爾·D·弗羅韋恩, 邁克爾·W·麥卡蒂 申請人:費希爾控制產(chǎn)品國際有限公司