專利名稱：具有高壓密封件及低壓密封件的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制流體流動(dòng)的閥，并且尤其是能夠在維修之間在較寬的壓力范圍內(nèi)延長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)行的球閥。
背景技術(shù)：
球閥有多種缺點(diǎn)。球閥的密封能力在很大程度上依賴于在球體與密封件之間的預(yù)加載。球體通常由金屬制成并且密封件通常是位于閥的外殼內(nèi)與球體接觸的較軟的彈性環(huán)。閥內(nèi)的壓力越大，對(duì)于閥來(lái)說(shuō)，預(yù)加載肯定越大以實(shí)現(xiàn)流體緊密封。大的預(yù)加載在密封件中導(dǎo)致大的應(yīng)力。此外，如果在閥關(guān)閉時(shí)承受高壓，則因?yàn)榍蝮w響應(yīng)于壓力在有限的移動(dòng)范圍內(nèi)自由移動(dòng)，所以另外的應(yīng)力施加在密封件上。球體因此被迫甚至更緊密地靠在密封件上。在這種持續(xù)的應(yīng)力下，密封件趨于發(fā)生蠕變并且失去其彈性，由此失去其預(yù)加載以及對(duì)該密封件的使用，在低于閥所暴露到的高壓的壓力下的密封能力。另一缺點(diǎn)涉及操作該閥所需要的扭矩。大的預(yù)加載需要成正比例的大的扭矩，以實(shí)現(xiàn)閥的打開及關(guān)閉。此外，如果閥沒(méi)有操作延長(zhǎng)的時(shí)間段，密封件將趨于粘附到球體。從而需要相當(dāng)大的扭矩來(lái)操作閥，因?yàn)樵陂y中已經(jīng)在密封件與球體之間形成結(jié)合。用于具有該條件的閥的初始操作扭矩可能是正常操作扭矩的3至4倍。對(duì)于不帶有齒輪致動(dòng)器的大的人工操作的閥，不可能在不損壞其零部件的情況下操作閥。與在高的預(yù)加載下運(yùn)動(dòng)部件之間的磨損相關(guān)的這些問(wèn)題導(dǎo)致閥的相對(duì)短的工作壽命，從而必須頻繁維護(hù)閥以避免泄漏。明顯需要可避免上述缺陷的球閥及其它類型的閥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于控制流體的流動(dòng)的閥。該閥包括具有入口和出口的外殼。閥關(guān)閉構(gòu)件置于該外殼內(nèi)。該閥關(guān)閉構(gòu)件能夠在防止流體從入口到出口流動(dòng)的關(guān)閉構(gòu)型和容許流體從入口到出口流動(dòng)的打開構(gòu)型之間移動(dòng)。該閥關(guān)閉構(gòu)件包括當(dāng)處于關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)以與出口面對(duì)的關(guān)系定位的密封表面。第一密封件置于外殼內(nèi)、環(huán)繞出口。彈簧元件置于該外殼內(nèi)。該彈簧元件將第一密封件偏壓成與密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第一流體緊密封，直到在閥內(nèi)達(dá)到第一流體壓力。響應(yīng)于閥內(nèi)的流體壓力，該彈簧元件允許第一密封件朝向出口移動(dòng)靠在閥關(guān)閉構(gòu)件上。第二密封件置于該外殼內(nèi)、環(huán)繞出口。當(dāng)閥內(nèi)的流體壓力使關(guān)閉構(gòu)件朝向出口移動(dòng)并與第二密封件接觸時(shí)，第二密封件接觸密封表面，以實(shí)現(xiàn)第二流體緊密封， 直到閥內(nèi)達(dá)到第二流體壓力。第二流體壓力高于第一流體壓力。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一密封件包括第一環(huán)，以及第二密封件包括第二環(huán)。第一環(huán)可被第二環(huán)環(huán)繞，或者第二環(huán)可被第一環(huán)環(huán)繞。該彈簧元件可包括由彈性材料形成的0形環(huán)。在另一實(shí)施 方式中，第二環(huán)包括圍繞第二環(huán)周向地延伸的第一凸起部和第二凸起部。第一凸起部以間隔開的關(guān)系附連到第二凸起部，并且在第一凸起部與第二凸起部之間限定環(huán)狀腔。在該實(shí)施方式中，彈簧元件和第一環(huán)置于該環(huán)狀腔內(nèi)。閥關(guān)閉構(gòu)件可包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于外殼內(nèi)的球體。該球體具有穿過(guò)其的導(dǎo)管， 當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件處于打開構(gòu)型中時(shí)，該導(dǎo)管能夠與入口及出口對(duì)齊。此外，當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件處于關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)，該閥關(guān)閉構(gòu)件的密封表面也以與入口面對(duì)的關(guān)系定位。第三密封件可置于外殼內(nèi)、環(huán)繞入口，并且，第二彈簧元件置于該外殼內(nèi)。該第二彈簧元件將第三密封件偏壓成與該密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第三流體緊密封，直到在閥內(nèi)高達(dá)第三流體壓力。響應(yīng)于閥內(nèi)的流體壓力，該第二彈簧元件允許第三密封件朝向入口移動(dòng)靠在閥關(guān)閉構(gòu)件上。第四密封件也可置于外殼內(nèi)、環(huán)繞入口。當(dāng)閥內(nèi)的流體壓力使關(guān)閉構(gòu)件朝向入口移動(dòng)并進(jìn)入與第四密封件接觸時(shí)，第四密封件接觸密封表面，以實(shí)現(xiàn)第四流體緊密封，直到閥內(nèi)達(dá)到高于第三流體壓力的第四流體壓力。第三密封件可包括第三環(huán)，以及第四密封件可包括第四環(huán)。第三環(huán)可被第四環(huán)環(huán)繞，或者第四環(huán)可被第三環(huán)環(huán)繞。第二彈簧元件可包括由彈性材料形成的0形環(huán)。在另一實(shí)施方式中，第四環(huán)可包括圍繞第四環(huán)周向地延伸的第三凸起部以及第四凸起部。第三凸起部以間隔開的關(guān)系附連到第四凸起部，并且在第三凸起部與第四凸起部之間限定環(huán)狀腔。 彈簧元件和第三環(huán)置于由第三及第四凸起部限定的環(huán)狀腔內(nèi)。閥關(guān)閉構(gòu)件可包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于外殼內(nèi)的球體。該球體具有穿過(guò)其的導(dǎo)管， 當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件處于打開構(gòu)型中時(shí)，該導(dǎo)管能夠與入口及出口對(duì)齊。本發(fā)明還涉及一種用于控制流體流動(dòng)的閥。該閥包括具有第一及第二開口的外殼以及置于該外殼內(nèi)的閥關(guān)閉構(gòu)件。該閥關(guān)閉構(gòu)件能夠在防止流體在第一開口與第二開口之間流動(dòng)的關(guān)閉構(gòu)型與容許流體在第一開口與第二開口之間流動(dòng)的打開構(gòu)型之間移動(dòng)。該閥關(guān)閉構(gòu)件包括當(dāng)處于關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)以與第一開口面對(duì)的關(guān)系定位的密封表面。多個(gè)密封件置于外殼內(nèi)。多個(gè)密封件至少包括置于外殼內(nèi)、環(huán)繞第一開口的第一密封件，該第一密封件與密封表面接觸并實(shí)現(xiàn)第一流體緊密封，直到在閥內(nèi)達(dá)到第一流體壓力，以及置于外殼內(nèi)、環(huán)繞第一開口的第二密封件，該第二密封件接觸密封表面以實(shí)現(xiàn)第二流體緊密封，直到在閥內(nèi)達(dá)到高于第一流體壓力的第二流體壓力。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一密封件包括第一環(huán)，以及第二密封件包括第二環(huán)。第一環(huán)可被第二環(huán)環(huán)繞，或者第二環(huán)可被第一環(huán)環(huán)繞。彈簧元件可置于外殼內(nèi)。該彈簧元件可將第一或第二密封件偏壓成與密封表面接觸?？商娲?，兩個(gè)單獨(dú)的彈簧元件可置于外殼內(nèi)， 以朝向密封表面偏壓第一及第二密封件兩者。在閥的實(shí)施方式中，當(dāng)關(guān)閉構(gòu)件處于關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)，該閥關(guān)閉構(gòu)件的密封表面也以與第二開口面對(duì)的關(guān)系定位。第三密封件可置于外殼內(nèi)、環(huán)繞第二開口，該第三密封件與密封表面接觸并且實(shí)現(xiàn)第三流體緊密封，直到閥內(nèi)達(dá)到第三流體壓力。第四密封件可置于外殼內(nèi)、環(huán)繞第二開口，該第四密封件接觸密封表面以實(shí)現(xiàn)第四流體緊密封，直到在閥內(nèi)達(dá)到高于第三流體壓力的第四流體壓力。在一個(gè)實(shí)施方式中，第三密封件包括第三環(huán)，以及第四密封件包括第四環(huán)。第三環(huán)可被第四環(huán)環(huán)繞，或者第四環(huán)可被第三環(huán)環(huán)繞。另外的彈簧元件可置于外殼內(nèi)。彈簧元件可將第三密封件或第四密封件偏壓成與密封表面接觸。可替代地，兩個(gè)單獨(dú)的彈簧元件可置于外殼內(nèi)，以朝向密封表面偏壓第三密封件及第四密封件兩者。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的閥的一實(shí)施方式的縱向剖視圖；圖2及圖3以放大比例示出了取自圖1上的圓圈2處的閥的一部分的細(xì)節(jié)；圖4是圖1中示出的閥的分解立體圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的閥的另一實(shí)施方式的縱向剖視圖；圖6及圖7以放大比例示出了取自圖5上的圓圈6處的閥的一部分的細(xì)節(jié)；圖8是根據(jù)本發(fā)明的閥的另一實(shí)施方式的縱向剖視圖；圖9及圖10以放大比例示出了取自圖8上的圓圈9處的閥的一部分的細(xì)節(jié)；以及圖11至圖22示出了根據(jù)本發(fā)明的閥的替代性實(shí)施方式的示例的局部縱向剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的閥10的縱向剖視圖。作為示例，閥10是球閥，但是諸如塞閥以及偏心蝶閥之類的其它類型的閥也可具有此處描述的密封特征。閥10包括具有入口 14和出口 16的外殼12。閥10也具有閥關(guān)閉構(gòu)件18，在該示例中，球體20置于外殼12 內(nèi)。球體20具有密封表面22，在該示例中，密封表面22由該球體的外表面形成。在該示例中也具有穿過(guò)球體20的導(dǎo)管24。該球體可在轉(zhuǎn)動(dòng)中在關(guān)閉構(gòu)型(圖中所示)與打開構(gòu)型之間移動(dòng)，在關(guān)閉構(gòu)型中，密封表面22處于與出口 16面對(duì)的關(guān)系，以及在打開構(gòu)型中，導(dǎo)管24與入口和出口對(duì)齊，以容許流體從入口 14到出口 16流動(dòng)通過(guò)閥。閥的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)閥桿 26來(lái)實(shí)現(xiàn)，閥桿26穿過(guò)閥外殼12上的閥帽28。在閥桿26與閥帽28之間的密封30防止流體經(jīng)過(guò)閥桿泄漏。兩個(gè)密封件32和34置于外殼12內(nèi)，環(huán)繞出口 16。密封件32是低壓密封件，其設(shè)計(jì)為接觸球體20的密封表面22并在相對(duì)低的壓力下提供流體緊密封，并且直到最大低壓， 該最大低壓取決于閥10的設(shè)計(jì)。密封件34是高壓密封件，其在壓力接近但低于最大低壓時(shí)接觸球體20的密封表面22并提供流體緊密封直到最大高壓，該最大高壓由高壓密封件 34的材料特性來(lái)確定。示例最大低壓的范圍在大約200psi gauge與大約500psi gauge之間，而示例最大高壓范圍在大約800psi gauge與大約3000psi gauge之間。圖2及圖3詳細(xì)示出了低壓密封件32和高壓密封件34如何配合以提供從低壓范圍上升到最大高壓的流體緊密封。如在圖2中所示，通過(guò)置于密封件32與外殼12之間的彈簧元件36，低壓密封件32被偏壓成與密封表面22接觸。彈簧元件36的剛度被設(shè)計(jì)為施加預(yù)定的力到低壓密封件32，以將低壓密封件32偏壓成與密封表面22接觸，彈簧的偏壓力基本上確定低壓密封件將密封的并且確保流體密封性的最大低壓。該低壓密封件設(shè)計(jì)為當(dāng)其被壓縮靠在密封表面22上時(shí)具有可忽略的變形，并且源自彈簧元件36施加的彈簧偏壓力獲得其幾乎所有的密封能力。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，彈簧元件36可以是，例如，0形環(huán)，如在圖4的分解圖中所示。其它類型的彈簧元件包括壓縮彈簧、蝶形彈簧、波形彈簧、橡膠彈簧以及墊片。如在圖4中進(jìn)一步所示，低壓密封件32包括環(huán)40，環(huán)40環(huán)繞出口 16并且具有面42，面42具有能接觸球形密封表面22的輪廓(也見(jiàn)圖2)。低壓密封件32可由諸如彈性體、塑料、PTFE、PFA以及CTFE的材料制成。如在圖2中所示，空間44被提供在閥外殼12內(nèi)，其允許低壓密封件32朝向出口移動(dòng)，并且僅通過(guò)彈簧元件36的偏壓作用來(lái)限制。當(dāng)關(guān)閉的閥10內(nèi)的壓力在入口 14 一側(cè)增加時(shí)，閥關(guān)閉構(gòu)件18 (球體20)被朝向出口 16施加壓力，從而通過(guò)壓縮彈簧元件36移動(dòng)低壓密封件32，如在圖3中所示。球體20最終移動(dòng)至與高壓密封件34接觸。如在圖4中所示，高壓密封件34也是環(huán)46，其具有適于接觸球體20上的密封表面22的面48。在如圖 3所示的球體20被壓縮靠在高壓密封件34上的情況下，高壓密封件34提供對(duì)于高于最大低壓的壓力的流體緊密封，直到低壓密封件32對(duì)最大低壓有效。在較高壓力下，高壓密封件34不僅提供不透流體的密封，而且也有助于支承來(lái)自球體20的負(fù)載，從而減輕低壓密封件32的一些負(fù)載，并且由此延遲并減少低壓密封件32由于蠕變引起的永久變形的程度，以及通過(guò)分散負(fù)載及減少接觸力來(lái)降低球體粘附于密封件的可能性。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，環(huán)46由諸如超高分子量聚乙烯、Delrin PEEK、PPS、Torlon的塑料以及諸如316和316L不銹鋼和鈹銅的金屬形成。如在圖1中所示，高壓密封件34以及低壓密封件32的構(gòu)型也可環(huán)繞入口 14和出口 16地放置。這種構(gòu)型使閥10關(guān)于流體流動(dòng)對(duì)稱，由此提供了高壓密封件及低壓密封件結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，而無(wú)論流體流動(dòng)的方向或者閥在諸如管網(wǎng)之類的流體處理系統(tǒng)中安裝的方式如何。下文所述的另外的實(shí)施方式，也可被構(gòu)造帶有環(huán)繞入口和出口兩者的高壓密封件與低壓密封件的組合，如在圖5和圖8中所示。對(duì)于這種對(duì)稱的閥，入口與出口之間的區(qū)分沒(méi)有意義，而且它們可被視作為外殼12上的開口，流體可通過(guò)這些開口進(jìn)入或離開閥。在圖1至圖4中示出的閥的實(shí)施方式10中，由環(huán)40形成的低壓密封件32置于形成高壓密封件34的環(huán)46內(nèi)。圖5至圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一閥實(shí)施方式50，其中，高壓密封件34包括環(huán)52，環(huán)52置于形成低壓密封件32的環(huán)54內(nèi)，通過(guò)彈簧元件36易于識(shí)別它們，該彈簧元件36偏向低壓密封件靠在球體20的密封表面22上。此外，如在圖6中所示，低壓密封件32 (環(huán)54)通過(guò)彈簧元件36被偏壓成接觸球體20，而且在環(huán)54與外殼12 之間提供空間44，以當(dāng)閥內(nèi)的壓力增加時(shí)允許環(huán)朝向出口 16移動(dòng)。在球體20與高壓密封件34，環(huán)52之間也存在間隙47，當(dāng)通過(guò)壓力將低壓密封件32朝向出口 16推動(dòng)時(shí)，該間隙縮小。如在圖7中所示，在較高的壓力下，球體20接觸高壓密封件34和低壓密封件32兩者，由此實(shí)現(xiàn)關(guān)于前述實(shí)施方式所描述的相同的優(yōu)點(diǎn)。圖8至圖10示出了另一閥實(shí)施方式56，其中，彈簧元件36以及由環(huán)58形成的低壓密封件32置于由高壓密封件34，在該示例中，S卩，環(huán)62形成的環(huán)狀腔60內(nèi)。環(huán)62具有外凸起部64和內(nèi)凸起部66，它們以間隔開的關(guān)系彼此附連，以環(huán)繞并限定環(huán)狀腔60，低壓密封件32置于環(huán)狀腔60中。該示例以與前述實(shí)施方式相似的方式工作，其中，低壓密封件 32 (環(huán)58)被也置于環(huán)狀腔60內(nèi)的彈簧元件36偏壓成接觸球體20，并且密封直到最大低壓，該最大低壓在很大程度上由該彈簧元件的剛度確定。在較低壓力下，在球體20與高壓密封件34(環(huán)62)之間還存在間隙47。當(dāng)閥56內(nèi)的壓力增加，低壓密封件32朝向出口 16 移動(dòng)，并且球體20縮小間隙并接觸環(huán)62的外凸起部64和內(nèi)凸起部66中的一個(gè)或兩個(gè)，其對(duì)于高于最大低壓的壓力提供了密封效果。凸起部64和66中的一個(gè)或兩個(gè)可包括各 自的面68和70，所述面68和70適于接觸閥關(guān)閉構(gòu)件18 (在該示例中為球體20)的表面22。偏壓低壓密封件的彈簧提供了一些優(yōu)點(diǎn)。低壓密封件上的應(yīng)力受到彈簧元件的剛度，而不是密封件本身的硬度的限制。因此，當(dāng)承受高壓時(shí)，低壓密封件幾乎不可能蠕變及失去彈性，并且與必須承受由重復(fù)的或延長(zhǎng)的高壓條件引起的全應(yīng)力的密封件相比，該密封件將在較低壓力下有效密封較長(zhǎng)時(shí)期(主要由彈簧元件的特征確定)。因此，減少了更換泄漏的密封件的閥維護(hù)的頻率。由于在低壓密封件與閥關(guān)閉構(gòu)件之間的接觸力通過(guò)彈簧元件來(lái)限制，所以該低壓密封件幾乎不可能粘附到閥關(guān)閉構(gòu)件以及再需要大的扭矩?cái)嚅_該粘附使其自由以關(guān)閉閥。此外，通過(guò)審慎選擇彈簧元件的剛度，操作閥總體所需的扭矩可保持在合理范圍內(nèi)，因?yàn)檩^高的偏壓力需要較大的扭矩。如果該偏壓力可被調(diào)整至對(duì)于預(yù)期的低壓最大量所需要的最小，則所需扭矩也將是最小雖然關(guān)于確定閥起作用的高壓及低壓范圍使用了分離的彈簧元件來(lái)提供對(duì)閥中的密封件的性能的卓越控制，但是也可以通過(guò)使用具有不同材料硬度的密封件實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)，由此在某些應(yīng)用中避免了對(duì)分離的彈簧元件的需要。圖11示出了這樣一種實(shí)施方式， 其中，低壓密封件32和高壓密封件34均由具有不同彈性模量的材料形成。例如，低壓密封件32可以是具有比高壓密封件34低硬度的彈性體，高壓密封件34也可以是彈性體。低壓密封件的較低的硬度允許其在關(guān)閉構(gòu)件18承受壓力時(shí)變形，從而迫使密封表面22靠在密封件32上，如在圖12中所示。低壓密封件32的變形容許密封表面22接合高壓密封件34 并且在閥的高壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)流體緊密封。圖11至圖12描繪了示例實(shí)施方式，其中，高壓密封件34包括環(huán)繞低壓密封件32的環(huán)46，該低壓密封件32也是以環(huán)40的形式。這種構(gòu)型例如，在圖4中所示的球閥中是有益的。在圖13及圖14中示意出了不具有分離的彈簧元件的閥的替代性實(shí)施方式，其中，低壓密封件32包括環(huán)繞高壓密封件34的環(huán)54，該高壓密封件54形成為環(huán)52。圖13示出了在低壓范圍內(nèi)工作的密封件，而圖14示出了在高壓范圍內(nèi)的操作，其中，低壓密封件32變形并且密封表面22已經(jīng)移動(dòng)至與高壓密封件34接觸。這些密封件可具有不同的硬度，通過(guò)選擇用于密封件的材料以及密封件的形狀來(lái)控制硬度?？赏ㄟ^(guò)分離的彈簧元件36與高壓密封件34 —起使用來(lái)實(shí)現(xiàn)閥的密封范圍的進(jìn)一步控制。在圖15及圖16中示出了該實(shí)施方式的示例，其中，彈簧元件36置于外殼12與高壓密封件34之間的空間44內(nèi)。在該示例中，低壓密封件32(以環(huán)40的形式)接合關(guān)閉構(gòu)件18的密封表面22，以在低壓范圍內(nèi)提供流體緊密封，如在圖15中所示。在壓力增加的情況下，如在圖16中所示，低壓密封件變形并且密封表面接合高壓密封件34，在該示例中，高壓密封件34由環(huán)46表示。彈簧元件36在高壓范圍內(nèi)變形，以幫助限制并且平衡在密封件與關(guān)閉構(gòu)件之間的接觸力。圖15及圖16示出了一實(shí)施方式，其中，通過(guò)彈簧元件36偏壓的高壓密封件34環(huán)繞低壓密封件32。在圖17及圖18中示出的另一實(shí)施方式中，低壓密封件32環(huán)繞高壓密封件34。也可以有利地使用單獨(dú)的分離的彈簧元件偏壓高壓密封件34和低壓密封件32兩者。在圖19中示出這種閥實(shí)施方式的示例，其中，通過(guò)置于在密封件與外殼12之間的空間 44內(nèi)的彈簧元件36，低壓密封件32，例如，其可以是環(huán)40被偏壓成接觸關(guān)閉構(gòu)件18的密封表面22。通過(guò)也置于空間44內(nèi)的第二彈簧元件37，高壓密封件34被朝向密封表面22偏壓。在該示例中，高壓密封件包括環(huán)繞環(huán)40的環(huán)46。圖19示出了閥在低壓范圍內(nèi)的操作， 其中，低壓密封件接觸并密封靠在密封表面22上，彈簧元件36提供偏壓力。在圖20中，閥被示出為，通過(guò)密封表面22與高壓密封件34之間的接觸，隨同彈簧元件36及37的變形一起在高壓范圍中的操作，如所示意的?？商娲?，如在圖21及圖22中所示，低壓密封件32可包括環(huán)繞由環(huán)52形成的高壓密封件34的環(huán)54。而且，兩個(gè)分離的彈簧元件37和36分別被用于朝向密封表面22偏壓高壓密封件34和低壓密封件32。彈簧元件36以及37可根據(jù)特定的高壓及低壓范圍的需要具有相同或不同的彈簧常數(shù)。彈簧元件的剛度可通過(guò)材料及形狀的選擇來(lái)確定。

當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)的閥相比時(shí)，上述的閥預(yù)期在減少維護(hù)、降低致動(dòng)扭矩、以及在較大壓力范圍內(nèi)有效密封方面實(shí)現(xiàn)顯著的優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制流體的流動(dòng)的閥，所述閥包括外殼，所述外殼具有入口和出口；閥關(guān)閉構(gòu)件，所述閥關(guān)閉構(gòu)件設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述閥關(guān)閉構(gòu)件能夠在防止所述流體從所述入口到所述出口的流動(dòng)的關(guān)閉構(gòu)型與容許所述流體從所述入口到所述出口的流動(dòng)的打開構(gòu)型之間移動(dòng)，所述閥關(guān)閉構(gòu)件包括當(dāng)處于所述關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)以與所述出口面對(duì)的關(guān)系定位的密封表面；第一密封件，所述第一密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述出口；彈簧元件，所述彈簧元件置于所述外殼內(nèi)，所述彈簧元件將所述第一密封件偏壓成與所述密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第一流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第一流體壓力；第二密封件，所述第二密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述出口，當(dāng)所述閥內(nèi)的流體壓力使所述關(guān)閉構(gòu)件朝向所述出口移動(dòng)并移動(dòng)成與所述第二密封件接觸時(shí)，所述第二密封件接觸所述密封表面，以實(shí)現(xiàn)第二流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到高于所述第一流體壓力的第二流體壓力 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中，所述第一密封件包括第一環(huán)，以及所述第二密封件包括第二環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中，所述第一環(huán)被所述第二環(huán)環(huán)繞。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中，所述第二環(huán)被所述第一環(huán)環(huán)繞。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中，所述彈簧元件包括由彈性材料形成的O形環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中，所述第二環(huán)包括第一凸起部和第二凸起部，所述第一凸起部和所述第二凸起部圍繞所述第二環(huán)周向地延伸，所述第一凸起部以間隔開的關(guān)系附連到所述第二凸起部，并且在所述第一凸起部與所述第二凸起部之間限定環(huán)狀腔，所述彈簧元件和所述第一環(huán)置于所述環(huán)狀腔內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中，所述閥關(guān)閉構(gòu)件包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述外殼內(nèi)的球體，所述球體具有穿過(guò)其的導(dǎo)管，當(dāng)所述關(guān)閉構(gòu)件處于所述打開構(gòu)型中時(shí)，所述導(dǎo)管能夠與所述入口和所述出口對(duì)齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，還包括當(dāng)所述關(guān)閉構(gòu)件處于所述關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)，所述閥關(guān)閉構(gòu)件的所述密封表面以與所述入口面對(duì)的關(guān)系定位；第三密封件，所述第三密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述入口 ；第二彈簧元件，所述第二彈簧元件置于所述外殼內(nèi)，所述第二彈簧元件將所述第三密封件偏壓成與所述密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第三流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第三流體壓力；第四密封件，所述第四密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述入口，當(dāng)所述閥內(nèi)的流體壓力使所述關(guān)閉構(gòu)件朝向所述入口移動(dòng)并且移動(dòng)成與所述第四密封件接觸時(shí)，所述第四密封件接觸所述密封表面，以實(shí)現(xiàn)第四流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到高于所述第三流體壓力的第四流體壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥，其中，所述第三密封件包括第三環(huán)，以及所述第四密封件包括第四環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中，所述第三環(huán)被所述第四環(huán)環(huán)繞。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中，所述第四環(huán)被所述第三環(huán)環(huán)繞。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中，所述第二彈簧元件包括由彈性材料形成的O形環(huán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中，所述第四環(huán)包括第三凸起部和第四凸起部，所述第三凸起部和所述第四凸起部圍繞所述第四環(huán)周向地延伸，所述第三凸起部以間隔開的關(guān)系附連到所述第四凸起部，并且在所述第三凸起部與所述第四凸起部之間限定環(huán)狀腔，所述彈簧元件和所述第三環(huán)置于由所述第三凸起部和所述第四凸起部限定的所述環(huán)狀腔內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥，其中，所述閥關(guān)閉構(gòu)件包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述外殼內(nèi)的球體，所述球體具有穿過(guò)其的導(dǎo)管，當(dāng)所述關(guān)閉構(gòu)件處于所述打開構(gòu)型中時(shí)，所述導(dǎo)管能夠與所述入口和所述出口對(duì)齊。
15.一種用于控制流體的流動(dòng)的球閥，所述球閥包括外殼，所述外殼具有第一開口和第二開口 ；閥關(guān)閉構(gòu)件，所述閥關(guān)閉構(gòu)件置于所述外殼內(nèi)，所述閥關(guān)閉構(gòu)件包括球體，所述球體具有穿過(guò)其的導(dǎo)管，所述球體能夠在關(guān)閉構(gòu)型與打開構(gòu)型之間轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述關(guān)閉構(gòu)型中，所述導(dǎo)管不與所述第一開口和所述第二開口流體連通，在所述打開構(gòu)型中，所述導(dǎo)管與所述第一開口和所述第二開口流體連通，所述球體具有當(dāng)處于所述關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)以與所述第一開口面對(duì)的關(guān)系定位的密封表面；第一環(huán)形密封件，所述第一環(huán)形密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第一開口 ；彈簧元件，所述彈簧元件置于所述外殼內(nèi)，所述彈簧元件將所述第一環(huán)形密封件偏壓成與所述密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第一流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第一流體壓力；第二環(huán)形密封件，所述第二環(huán)形密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第一開口，當(dāng)所述閥內(nèi)的流體壓力使所述球體朝向所述第一開口移動(dòng)并且移動(dòng)成與所述第二環(huán)形密封件接觸時(shí)，所述第二環(huán)形密封件接觸所述密封表面，以實(shí)現(xiàn)第二流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到高于所述第一流體壓力的第二流體壓力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的球閥，其中，所述第一環(huán)形密封件被所述第二環(huán)形密封件環(huán)繞。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的球閥，其中，所述第二環(huán)形密封件被所述第一環(huán)形密封件環(huán)繞。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的球閥，其中，所述彈簧元件包括由彈性材料形成的O形環(huán)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的球閥，其中，所述第二環(huán)形密封件包括第一凸起部和第二凸起部，所述第一凸起部和所述第二凸起部圍繞所述第二環(huán)形密封件周向地延伸，所述第一凸起部以間隔開的關(guān)系附連到所述第二凸起部，并且在所述第一凸起部與所述第二凸起部之間限定環(huán)狀腔，所述彈簧元件和所述第一環(huán)形密封件置于所述環(huán)狀腔內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的球閥，還包括當(dāng)所述球體處于所述關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)，所述球體的所述密封表面以與所述第二開口面對(duì)的關(guān)系定位；第三環(huán)形密封件，所述第三環(huán)形密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第二開口 ；第二彈簧元件，所述第二彈簧元件置于所述外殼內(nèi)，所述第二彈簧元件將所述第三環(huán)形密封件偏壓成與所述密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第三流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第三流體壓力；第四密封件，所述第四密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第二開口，當(dāng)所述閥內(nèi)的流體壓力使所述球體朝向所述第二開口移動(dòng)并且移動(dòng)成與所述第四密封件接觸時(shí)，所述第四密封件接觸所述密封表面，以實(shí)現(xiàn)第四流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到高于所述第三流體壓力的第四流體壓力。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的球閥，其中，所述第三環(huán)形密封件被所述第四環(huán)形密封件環(huán)繞。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的球閥，其中，所述第四環(huán)形密封件被所述第三環(huán)形密封件環(huán)繞。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的球閥，其中，所述第二彈簧元件包括由彈性材料形成的O形環(huán)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的球閥，其中，所述第四環(huán)形密封件包括第三凸起部和第四凸起部，所述第三凸起部和所述第四凸起部圍繞所述第四環(huán)形密封件周向地延伸，所述第三凸起部以間隔開的關(guān)系附連到所述第四凸起部，并且在所述第三凸起部與所述第四凸起部之間限定環(huán)狀腔，所述第二彈簧元件和所述第三環(huán)形密封件置于由所述第三凸起部和所述第四凸起部限定的所述環(huán)狀腔內(nèi)。
25.一種用于控制流體的流動(dòng)的閥，所述閥包括外殼，所述外殼具有第一開口和第二開口 ；閥關(guān)閉構(gòu)件，所述閥關(guān)閉構(gòu)件置于所述外殼內(nèi)，所述閥關(guān)閉構(gòu)件能夠在防止所述流體在所述第一開口與所述第二開口之間流動(dòng)的關(guān)閉構(gòu)型與容許所述流體在所述第一開口與所述第二開口之間流動(dòng)的打開構(gòu)型之間移動(dòng)，所述閥關(guān)閉構(gòu)件包括當(dāng)處于所述關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)，與所述第一開口以面對(duì)的關(guān)系定位的密封表面；多個(gè)密封件，所述多個(gè)密封件置于所述外殼內(nèi)，所述多個(gè)密封件包括至少第一密封件，所述第一密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第一開口，所述第一密封件與所述密封表面接觸并且實(shí)現(xiàn)第一流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第一流體壓力；第二密封件，所述第二密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第一開口，所述第二密封件接觸所述密封表面以實(shí)現(xiàn)第二流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到高于所述第一流體壓力的第二流體壓力。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的閥，其中，所述第一密封件包括第一環(huán)，以及所述第二密封件包括第二環(huán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的閥，其中，所述第一環(huán)被所述第二環(huán)環(huán)繞。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的閥，其中，所述第二環(huán)被所述第一環(huán)環(huán)繞。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的閥，還包括第一彈簧元件，所述第一彈簧元件置于所述外殼內(nèi)，所述第一彈簧元件將所述第一密封件偏壓成與所述密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第一流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第一流體壓力。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的閥，還包括第二彈簧元件，所述第二彈簧元件置于所述外殼內(nèi)，所述第二彈簧元件朝向所述密封表面偏壓所述第二密封件。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的閥，還包括置于所述外殼內(nèi)的彈簧元件，所述彈簧元件朝向所述密封表面偏壓所述第二密封件。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的閥，其中，所述閥關(guān)閉構(gòu)件包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述外殼內(nèi)的球體，所述球體具有穿過(guò)其的導(dǎo)管，當(dāng)所述關(guān)閉構(gòu)件處于所述打開構(gòu)型中時(shí)，所述導(dǎo)管能夠與所述第一 開口和所述第二開口對(duì)齊。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的閥，還包括當(dāng)所述關(guān)閉構(gòu)件處于所述關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)，所述閥關(guān)閉構(gòu)件的所述密封表面以與所述第二開口面對(duì)的關(guān)系定位；第三密封件，所述第三密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第二開口，所述第三密封件與所述密封表面接觸并且實(shí)現(xiàn)第三流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第三流體壓力；第四密封件，所述第四密封件置于所述外殼內(nèi)并環(huán)繞所述第二開口，所述第四密封件接觸所述密封表面，以實(shí)現(xiàn)第四流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到高于所述第三流體壓力的第四流體壓力。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的閥，其中，所述第三密封件包括第三環(huán)，以及所述第四密封件包括第四環(huán)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的閥，其中，所述第三環(huán)被所述第四環(huán)環(huán)繞。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的閥，其中，所述第四環(huán)被所述第三環(huán)環(huán)繞。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的閥，還包括置于所述外殼內(nèi)的第一彈簧元件，所述第一彈簧元件將所述第三密封件偏壓成與所述密封表面接觸，以實(shí)現(xiàn)第三流體緊密封，直到在所述閥內(nèi)達(dá)到第三流體壓力。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的閥，還包括置于所述外殼內(nèi)的第二彈簧元件，所述第二彈簧元件朝向所述密封表面偏壓所述第四密封件。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的閥，還包括置于所述外殼內(nèi)的彈簧元件，所述彈簧元件朝向所述密封表面偏壓所述第四密封件。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的閥，其中，所述閥關(guān)閉構(gòu)件包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述外殼內(nèi)的球體，所述球體具有穿過(guò)其的導(dǎo)管，當(dāng)所述關(guān)閉構(gòu)件處于所述打開構(gòu)型中時(shí)，所述導(dǎo)管能夠與所述入口及所述出口對(duì)齊。
全文摘要
一種具有高壓密封及低壓密封的閥。閥具有外殼，外殼內(nèi)安裝具有密封表面的閥關(guān)閉構(gòu)件，密封表面面對(duì)外殼上的開口。低壓密封件環(huán)繞開口并且被偏壓成與密封表面接觸。高壓密封件也環(huán)繞開口。閥中的壓力推動(dòng)關(guān)閉構(gòu)件靠在低壓密封件上，其朝向開口移動(dòng)，直到關(guān)閉構(gòu)件接觸高壓密封件。
文檔編號(hào)F16K5/06GK102257303SQ201080003306
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月7日
發(fā)明者克里·L·德威特, 勇衡, 理查德·R·韋斯頓, 里查德·A·布赫爾 申請(qǐng)人:維克托里克公司