專利名稱：浮塞閘閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及閘閥，尤其涉及一種具有用來減少閘板密封表面上的磨損 的特征的閘閥。
背景技術(shù)：
閘閥包括主體，其中具有延伸穿過的流體通道。閘板腔相交該流體通道， 并且座圈位于相交處的上游和下游。可能是機械的、液壓的或電氣的致動器促 使閘板在腔內(nèi)在打開和關(guān)閉位置之間移動。在關(guān)閉位置，閘板上的密封表面接 觸下游座圈。上游壓力施加將密封表面推動為緊密封接合的力。閘板具有貫穿 它鄰接于密封表面的孔。當(dāng)在打開位置時，該孔與流體通道對齊。在操作工開始打開閘閥時，在閘板移動到打開位置時閘板的密封表面滑過 座圈。上游壓力繼續(xù)作用于閘板直到該孑L觸及座圈。如果上游壓力高，即使密 封表面和座圈是平滑表面并且使用潤滑劑，也引起相當(dāng)大的摩擦力。這個摩擦 力可以損壞座圈和閘板的密封表面。發(fā)明內(nèi)容當(dāng)閘板開始打開時，該閘閥具有造成閘板的密封表面遠離座圈移動而不是 橫過座圈拖動的特征。閘閥具有設(shè)置閘板的密封構(gòu)件，當(dāng)閘板處于關(guān)閉位置時， 該閘板密封在下游座圈上。由閘板支承的凸輪構(gòu)件與密封構(gòu)件的配合接合。凸 輪構(gòu)件根據(jù)閘板從關(guān)閉位置到打開位置的開始運動沿上游方向移動密封構(gòu)件。 相反地，在閘板的初始運動時，這個運動使密封構(gòu)件遠離座圈。在 實施例中，密封構(gòu)件相對于閘板沿上游和下游方向移動。同時，密 封構(gòu)件相對于閘板在關(guān)閉和打開方向是可移動的。凸輪構(gòu)件與閘板同步移動并且具有嚙合于一部分密封構(gòu)j牛的凸輪面，因此沿著位于關(guān)閉方向和上游方向之 間的方向推動密封構(gòu)件。在所示的實施例中，密封構(gòu)件是位于/XJl游側(cè)到下游側(cè)穿過閘板的塞孔中 的插塞，該插塞具有接觸并密封下游座圈的下游端。在同一個實施例中，凸輪構(gòu)件是為了運動安裝到閘板的鍵，該鍵穿過橫切于塞孔的插塞中的鍵槽(hole)。該鍵槽被構(gòu)造為允許插塞相對于鍵沿向下的上游方向和向上的下游方向移動。 該鍵槽被構(gòu)造為防止插塞相對于鍵沿向上的上游方向和向下的下游方向移動。


圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的閘閥的截面圖并在壓力下處于關(guān)閉位置。圖2是圖1所示的閘閥的閘板的截面圖，沿圖1中線2—2截取并移開閘 閥主體。圖3是圖1所示的部分閘板的放大截面圖，閘板關(guān)閉并受壓。 圖4是圖3所示的部分閘板的進一步放大圖，但是閘板關(guān)閉并不受壓力。 圖5是圖1所示的閘閥的部分閘板的截面圖，沿圖2中線5—5截取。 圖6是類似于圖3的截面圖，但是顯示閘板從關(guān)閉位置,。
具體實施方式
參考圖1，閥11具有主體13，帶有位于其中的閘板腔15。穿過主體13 的流體通道17、 19繞軸線20相互同軸并相交于閘板腔15。閘板21支承在腔 15中，用于在垂直于流體通道17、 19的軸線20的平面中的運動。閘板21大 體為矩形，具有上游和下游平面。在這個實施例中，閘板21 Mil升桿23移動，其中桿23不轉(zhuǎn)動，而是在 閘板21被提起時沿桿軸線24從主體13線性向外移動。替換地，閘板21在其 上端具有螺紋螺母并通過轉(zhuǎn)動不上升桿(未顯示)移動。在這個實施例中，桿 23在其下端具有固定在位于閘板21上端的插座中的T構(gòu)件25。桿23在其上 端具有嚙合于可轉(zhuǎn)動的套筒螺母29的螺紋27。套筒螺母29支承在安裝到主體 13上端的閥帽31中。采用手輪33來相對于螺紋27轉(zhuǎn)動套筒螺母29以使桿23 沿辯由線24線性移動。替換地，可利用液壓或電氣驅(qū)動器來產(chǎn)生桿23的軸向 運動。位于閥帽31中的桿密封35密封在桿23周圍并密封壓力在閘板腔15中。座圈37、 38分別安裝在每個流體通道17、 19與閘板腔15的相交處。座 圈37、 38具有貫通的孔39和位于它們內(nèi)向表面上、用來密封閘板21側(cè)面的 密封表面。閥座圈37、 38的密封表面之間的距離略大于閘板21的厚度。座圈 37、 38可通過彈簧彼此相對地偏壓。在這個實施例中，閘板21是單板型的，但它可以是具有兩個獨立的半部 分的拼合式。閘板21具有當(dāng)閘板處于完全打開位置時與流體通道17、 19和座 圈37、 38中的孔39對齊的流體ilit或孔41。閘板流體通道41的內(nèi)徑一般與 座圈37、 38中的孔39和流體通道17、 19相等。閘板21具有密封構(gòu)件，在這個實施例中，該密封構(gòu)件包括位于橫向孔45 中的插塞43，該橫向孑L平行于閘板流體通道41并位于閘板流體通道41上。所 使用的術(shù)語"上游"(逆流)、"下游"(順流)、"在...之上"和"在...下"僅僅 是為了方便起見，因為閘闊11可被安裝在不同的位置，除了桿25指向上。密 封塞43優(yōu)選為圓柱形構(gòu)件，該圓柱形構(gòu)件具有比閘閥流體M 41的內(nèi)徑大同 時也比座圈37、 38中的孔39的內(nèi)徑大的外徑。密封塞43可具有除圓柱形以 外的形狀。密封塞43具有位于平行面中的扁平密封端47、 49。位于端部47、 49之間的距離可以略微小于閘板21上游端和下游端之間的寬度。此外，端部 47、 49之間的距離小于座圈37、 38之間的距離，當(dāng)閘板21關(guān)閉并處于來自流 體通道19的壓力下時，產(chǎn)生上游插塞端49和座圈38之間的微小間隙50，如 圖3所示。當(dāng)沒有處于壓力下時，密封塞43可相對于閘板21沿其軸線在孔45 中來回往復(fù)地自由滑動。密封塞43也會^多相對于閘板21沿上游和下游方向移動。如果密封塞43 是圓柱形的，如圖所示，密封塞43的外徑被制成略小于插塞孔45的內(nèi)徑，允 許密封塞43相對于閘板21沿垂直于桿23的軸線24的方向微小的上游和下游 運動。密封塞43的外徑和插塞孔45的內(nèi)徑之間的間隙46位于密封塞43的上 側(cè)，如圖4所示。當(dāng)密封塞43相對于閘板21稍傲i:游移動時，間隙46存在 于密封塞43的下側(cè)，如圖3所示，而不是上側(cè)。當(dāng)閘板21開始從其關(guān)閉位置移動時，采用的凸輪構(gòu)件51使密封塞端部47 拉離下游座圈37。在這個實施例中，凸輪構(gòu)件51包括穿過閘閥21中的配合閘 板鍵槽(hde)53的鍵51 。在這個實施例中，鍵槽53經(jīng)過流懶由線20和桿軸線 24的相交處。鍵51也穿過密封塞43中的插塞鍵槽(hole)或狹縫55，也如圖2所示。鍵51具有長度，該長度大于密封塞43的外徑并近似等于從一側(cè)邊到另一側(cè)邊觀懂的閘板21的寬度。鍵51具有的軸線垂直于密封塞43的軸線以及 桿軸線24。鍵51與閘板21同步移動，當(dāng)閘板21幵始從其關(guān)閉位置移動時， 密封塞43相對于鍵51和閘板21稍微移動。在這個實施例中，鍵51具有大體為菱形的結(jié)構(gòu)，雖然其它結(jié)構(gòu)也是可碎亍 的。參考圖5，鍵51具有扁平的側(cè)翼或側(cè)面51a、 51b、 51c和51d。側(cè)面51a 和51c彼此平行，并且側(cè)面51b和51d彼此平行。側(cè)面51a通常朝向上方和上 游側(cè)；偵靦51c通常朝向下方和下游側(cè)。側(cè)面51b通常朝向上方和下游側(cè)；側(cè) 面51d通常朝向下方和上游側(cè)。在這個實施例中，鍵51的寬度小于在圖5所 示的橫截面視圖中測量的鍵的高度。側(cè)面51a和51d之間和側(cè)面51b和51c之 間的夾角是相同的并且是鈍角。類似地，側(cè)面51a和51b之間和側(cè)面51c和51d 之間的夾角是相同的并且是銳角。閘閥鍵1f 53具有緊緊配合鍵側(cè)面51a、 51b、 51c和51d的配合側(cè)面53a、 53b、 53c和53d。優(yōu)選地，因為與閘閥鍵槽53的 緊接合，鍵51相對于閘板21是大體固定不動的。參考圖4，插塞鍵槽55在尺寸方面不同于鍵51 ，因此鍵51可相對于密封 塞43稍微移動。在這個實施例中，插塞鍵槽55具有帶有側(cè)面55a、 55b、 55c 和55d的菱形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選平行的插塞鍵槽側(cè)面55a和55c是與鍵平行側(cè)面51a 和51c大體相同的間距。然而，插塞鍵槽側(cè)面55b和55d之間的距離大于鍵側(cè) 面55b和55d之間的距離。這產(chǎn)生可位于鍵側(cè)面55b、鍵側(cè)面55d上或部分位 于兩者上的間隙59。當(dāng)閘板21處于關(guān)閉位置但不存在流體壓力，圖4圖解了理想的中間 (neutral)位置，并且在這個位置，部分間隙59顯示在側(cè)面51d和55d之間， 部分間隙59顯示在側(cè)面55b和51b之間。正如隨后將解釋的，當(dāng)處于具有流 體通道19壓力的關(guān)閉位置時，如圖3所示，間隙59僅僅位于下游側(cè)51b和55b 之間，并且上游側(cè)51d和55d相互接觸。當(dāng)從圖3中所示的關(guān)閉位置移動到打 開位置時，如圖6所示，鍵間隙59將僅僅存在于位于側(cè)面51d和55d之間的 上游側(cè)上，并且下游側(cè)51b和55b將相互接觸。在這種情況中的每一種中，當(dāng) 僅僅存在一個間隙59時，它將在寬度方向上等于圖4所示的兩個間隙59。操作中，當(dāng)閘板21處于沒有任何ffiit17、 19壓力的完全關(guān)閉位置時，圖 4圖解了密封塞43的可能位置。在密封塞端部47和座圈37之間存在微小的插塞端間隙50。在密封塞端部49和座圈38之間也存在插塞端間隙50。插S^瑞 間隙50不可能是完全相同的，但是可以是近似相同的。插塞直徑間隙46通常 位于密封塞43的上側(cè)的外徑和插塞孔45之間。由于密封塞43的重量，其外 ^M常在下側(cè)連樹詣塞孔45。 一般鍵間隙59同時存在于下游側(cè)51b、 55b之間 和上游側(cè)51d、 55d之間，即使鍵間隙59不可能完全相等。由于施加到上游側(cè)的流體線壓力，在這個實施例中該上游側(cè)被認為是流體 通道19,存在平行于軸線20的力Px (圖4)。力Px作用在插塞上游端49并 傾向于將密封塞43下游推到左側(cè)。當(dāng)整個閘板21稍微向左移動時，因為插塞 育,相對于鍵51移動，插塞43能夠比閘板21更進一步地移到左側(cè)。按照矢 量箭頭Pxy所示，插塞43相對于閘板21的運動是向上并向左或下游的。這個 上游和下游運動將使位于下游端47上的插塞端間隙50完全關(guān)閉并且位于上游 端49上的插塞端間隙50增加。同時，由于插塞43相對于閘板21的向上運動 分量，插塞直徑間隙46將在上端減少而在下端增加。在圖3中圖示了帶有流 體通道19壓力的關(guān)閉位置。在下游插塞端47夕卜緣和配合的下游座圈37之間 形成緊密封。現(xiàn)在，插塞端間隙50完全位于插塞上游端49和上游座圈38之 間的上游側(cè)上。ffiil流體通道19壓力施加的力將插塞43保持在圖3所示的密 封位置。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)操作工希望在高壓下將閘板從關(guān)閉位置移動到打開位 置，通常必須克服閘板和下游座圈之間的高摩擦力。在這個閘閥中，由于密封 接合和高壓，存在密封塞端部47的外緣和座圈37之間的高摩擦力。然而，當(dāng) 操作工使閘板21開始向上移動時，由于下側(cè)上的外徑間隙46和鍵51的上部 下游側(cè)上的鍵間隙59，閘板21將相對于密封塞43開始向上移動微小的距離。 在閘板21的初始向上運動過程中，閘板21沒有接觸下游座圈37。當(dāng)閘板21 開始向上移動時，鍵51也開始同步向上移動，如圖4中箭頭Ly所示，這形成 如箭頭Lxy所示的鍵51和插塞43之間的直接相對運動。矢量Lxy的方向是相 對于鍵51下游和上游的方向。上游鍵側(cè)面51a和鍵槽51b之間的緊密接角媳 成插塞43相對于下游座圈37向上的上游運動。上側(cè)51b、 55b之間的間隙59 開始關(guān)閉，間隙59開始出現(xiàn)在下部的上游側(cè)51d和55d之間。在閘板21開始 向上運動的同時存在相對于閘板21上游和稍微向上的密封塞43的運動，因此 立刻中斷密封塞端部47和座圈37中間的密封接觸。然后插塞端間隙50將出現(xiàn)在位于密封塞端部47和座圈37之間的下游側(cè)上，并且位于密封塞端部49 和座圈38之間的上游側(cè)上的插塞端間隙50減少。這個位置圖示在圖6中。如上所述，當(dāng)閘板21開始向上運動時，由于密封塞43相對于座圈37的 初始上游運動分量，位于下游密封塞端部47和下游座圈37之間的密封接合很 快中斷。由于密封接合中斷，插塞端間隙50立刻出現(xiàn)在下游插塞端部47和座 圈37之間。因此當(dāng)閘板21繼續(xù)向上運動時，密封塞端部47沒有，黃過座圈37 的密封表面拖動。這里所述的閘閥具有重大的優(yōu)勢。插塞和鍵接合在閘板開始打開時使閘板 的密封表面立刻從下游座圈拉離。這^f寺征減少了在高壓應(yīng)用中另外出現(xiàn)的密 封表面的損壞。雖然僅僅以一種方式給出閘閥，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離其優(yōu)勢 的情況下，這是顯而易見的非限制性的，并且可以有多種變化。
權(quán)利要求
1、一種閘閥，包括帶有與閘板腔相交的流體通道的主體；位于流體通道與閘板腔相交處的下游座圈；在關(guān)閉位置和打開位置之間可在閘板腔中移動的閘板；在閘板中的密封構(gòu)件，當(dāng)閘板處于關(guān)閉位置時靠在下游座圈密封；和由閘板支承的凸輪構(gòu)件，并且該閘板與密封構(gòu)件配合接合，以用于根據(jù)閘板從關(guān)閉位置到打開位置的開始運動沿上游方向移動密封構(gòu)件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘閥，其特征在于該密封構(gòu)件相對于閘板是可 沿上游和下游方向移動的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘閥，其特征在于該密封構(gòu)件相對于閘板是可 沿關(guān)閉和打開方向移動。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘閥，其特征在于該凸輪構(gòu)件是與閘板同步移 動的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘閥，其特征在于該凸輪構(gòu)件具有嚙合于密封 構(gòu)件的一部分的凸輪面，因此沿位于關(guān)閉方向和上游方向之間的方向推動該密 封構(gòu)件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的閘閥，其特征在于該密封構(gòu)件包括 位于從上游側(cè)到下游側(cè)穿過閘板的塞孔中的插塞，該插塞具有接觸并密封下游座圈的下游端部。
7、 根據(jù)權(quán)禾腰求6所述的閘閥，其特征在于該凸輪構(gòu)件包括為了運動安裝到閘板的鍵，該鍵穿過位于橫切于該塞孔的插塞中的^i槽。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閘閥，其特征在于 該閘板在打開時沿向上方向移動，在關(guān)閉時沿向下方向移動； 該插塞是可在塞孔中沿向上和向下方向以及沿上游和下游方向移動的； 該鍵槽被構(gòu)造為允許插塞相對于鍵沿下方和上游方向以及上方和下游方向移動；和該鍵槽被構(gòu)造為防止插塞相對于鍵沿上方和上游方向以及下方和下游方向 移動。
9、 一種閘閥，包括 帶有與閘板腔相交的流體通道的主體； 位于流體通道與閘板腔的相交處的下游座圈； 在下側(cè)關(guān)閉位置和上側(cè)打開位置之間可在閘板腔中移動的閘板； 位于閘板中的密封構(gòu)件，當(dāng)閘板處于關(guān)閉位置時，靠在下游座圈密封，該密封構(gòu)件是可相對于閘板沿向上和向下的方向以及上游和下游方向移動，在閘 板處于關(guān)閉位置時該密封構(gòu)件相對于閘板位于向下和下游位置；禾口由閘板支承的凸輪構(gòu)件，用于同步運動和與密封構(gòu)件的接合，該凸輪構(gòu)件 根據(jù)閘板從關(guān)閉位置到打開位置的初始運動，使密封構(gòu)件移動到上游和下方位 置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的閘閥，其特征在于 該密封構(gòu)^fi于閘閥中的密封構(gòu)J狩L內(nèi)；禾口該凸輪構(gòu)件延伸穿過設(shè)于密封構(gòu)件中的狹縫，該狹縫垂直于密封構(gòu)件孔的 軸線延伸。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的閘閥，其特征在于 該密封構(gòu)fH立于閘閥中的密封構(gòu)^ L內(nèi)； 該凸輪構(gòu)件延伸穿過該密封構(gòu)件中的狹縫，并且包括上方和上游的側(cè)翼，當(dāng)閘板處于關(guān)閉位置時，該上方和上游的側(cè)j翼面朝向 上方和上游方向并與密封構(gòu)件相接觸；上方和下游的側(cè)翼，當(dāng)閘板處于關(guān)閉位置時，該上方和下游的側(cè)翼朝向上 方和下游方向并通過間隙與密封構(gòu)件間隔，當(dāng)閘板朝向并運動到打開位置時， 該側(cè)面接觸密封構(gòu)件。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的閘閥，其特征在于該凸輪構(gòu)件包括 插入形成在密封構(gòu)件中的鍵槽的鍵；其中鍵具有三角形橫截面，具有彼此平行的第一和第二偵懷以及彼此平行的第 三和第四側(cè)翼，第一偵慎朝向上方和上游方向，第二側(cè)翼朝向下方和下游方向， 第三側(cè)翼朝向下方和上游方向，第四側(cè)翼朝向上方和下游方向；該鍵槽具有三角形形狀，帶有彼此平行的第一和第二側(cè)面和彼此平行的第 三和第四側(cè)面；第一和第二側(cè)面之間的距離與第一和第二側(cè)翼之間的距離大體相等，因此第一和第二側(cè)面同時嚙合于第一和第二側(cè)翼；和第三和第四側(cè)面之間的距離大于第三和第四側(cè)翼之間的距離，因此在第三 側(cè)面和第三側(cè)翼之間存在間隙同時第四側(cè)面嚙合于第四側(cè)翼，并且在第四側(cè)面 和第四側(cè)翼之間存在間隙同時第三側(cè)面嚙合于第三偵撰。
13、根據(jù)權(quán)利要求9所述的閘閥，其特征在于該密封構(gòu)件包括松安裝在 閘板中的塞孔中的插塞，因此是可相對于閘板沿向上和向下的方向例如上游和 下游方向移動的。
14、 一種閘閥，包括帶有與閘板腔相交的流體Mit的主體；位于流體通道與閘板腔的相交處的下游座亂在關(guān)閉位置和打開位置之間在閘板腔中可移動的閘板；插塞，可移動地安裝在閘板中的插塞孔中并具有當(dāng)閘板處于關(guān)閉位置時用于與下游座圈的密封接觸而設(shè)計尺寸的下游端部；和鍵，用于運動安裝在閘板中并延伸穿過位于橫切于該塞孔的插塞中的鍵 槽，該鍵槽和塞孔被如此構(gòu)造尺寸以致于當(dāng)閘板開始從關(guān)閉位置移動時，該鍵 移入該鍵槽，傲菌塞沿上游方向移入塞孔以斷開與座圈的接觸。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的閘閥，其特征在于該鍵沿橫切于該鍵軸線的 方向在鍵槽中是可移動的。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的閘閥，其特征在于該插塞的下游端部在處于 關(guān)閉位置時經(jīng)過該閘板突出。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的閘閥，其特征在于閘板的打開運動是第一方向；和塞孔大于插塞，因此當(dāng)開始從關(guān)閉位置運動時，該閘板相對于該插塞沿第 一方向移動短距離。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的鬧閥，其特征在于閘板的打開運動是第一方向而閘板的關(guān)閉運動是第二方向； 在位于上游和第一方向之間的方向，該鍵槽比鍵大；禾口 在下游和第一方向之間的方向該鍵槽貼身地容納鍵，因此閘板沿第一方向 的初始打開運動相對于閘板沿位于下游和第二方向之間的方向推動該插塞。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的閘閥，其特征在于該鍵具有三角形橫截面，具有彼此平行的第一和第二側(cè)翼以及彼此平行的 第三和第四側(cè)翼，第一側(cè)翼朝向上方和上游方向，第二側(cè)翼朝向下方和下游方 向，第三側(cè)翼朝向下方和上游方向，第四側(cè)翼朝向上方和下游方向；該鍵槽具有三角形形狀，帶有彼此平行的第一和第二側(cè)面和彼此平行的第三和第四側(cè)面；第一和第二側(cè)面之間的距離與第一和第二側(cè)翼之間的距離大體相等，因此 第一和第二側(cè)面同時嚙合于第一和第二側(cè)翼；和第三和第四側(cè)面之間的距離大于第三和第四側(cè)翼之間的距離，因此在第三 側(cè)面和第三偵慎之間存在間隙同時第四側(cè)面嚙合于第四側(cè)翼，并且在第四側(cè)面 和第四側(cè)翼之間存在間隙同時第三側(cè)面嚙舒第三側(cè)翼。
20、根據(jù)權(quán)利要求19所述的閘閥，其特征在于該插塞在其下側(cè)和上側(cè)之間具有尺寸，該尺寸小于位于其上頂訴口下側(cè)之間 的孔的尺寸，因此允許插塞相對于閘板上下運動。
全文摘要
一種閘閥具有在下側(cè)關(guān)閉位置和上側(cè)打開位置之間在閘板腔中移動的閘板。當(dāng)閘板位于關(guān)閉位置時，閘板中的密封構(gòu)件密封下游座圈。該密封構(gòu)件相對于該閘板沿向上和向下方向以及上游和下游方向是可移動的。當(dāng)閘板位于關(guān)閉位置時，該密封構(gòu)件相對于該閘板處于上方和下游位置。為了同步運動和與密封構(gòu)件的接合，凸輪構(gòu)件由閘板支承。該凸輪構(gòu)件根據(jù)閘板從關(guān)閉位置到打開位置的初始運動將密封構(gòu)件移動到上游和下游位置。
文檔編號F16K3/16GK101328979SQ200710199958
公開日2008年12月24日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者C·E·詹寧斯 申請人:韋特柯格雷公司