用于結合流體閥使用的閥內件裝置和控制閥的制作方法
【專利摘要】本文中公開了用于結合流體閥使用的閥內件裝置和控制閥。一種示例性的閥內件裝置包括主閥座和第一流動控制構件，其中第一流動控制構件具有腔體和第一座表面，其中，第一流動控制構件可相對于主閥座移動。第二流動控制構件設置在腔體內并且相對于第一流動控制構件滑動地耦合。從閥座耦合到第一流動控制構件，并且第二流動控制構件相對于從閥座移動，以使得穿過從閥座的流體流動節(jié)流。
【專利說明】
用于結合流體閥使用的閥內件裝置和控制閥
技術領域
[0001 ]概括地說，本公開內容涉及控制閥，更具體地說，涉及具有多個流體流動控制構件的閥內件裝置。【背景技術】
[0002]控制閥通常用于過程控制工廠或系統中以控制過程流體的流動。在某些實例中 (例如，發(fā)電或煉油應用)，當過程流體流經過程系統時，過程狀況產生提高的噪聲水平(例如，氣動噪聲)。為了控制和/或降低噪聲(并且控制通過閥的通道的其它流體流動特性)，控制閥通常包括閥內件組件或裝置。然而，為了有效的噪聲降低和/或控制，公知的閥內件裝置通常僅與以向上流動(flow-up)配置來進行配置的閥一起使用。具體而言，降噪閥內件裝置采用將高壓流體流動噴射或噴灑到多個流動通道中的孔。【實用新型內容】
[0003]鑒于過程流體產生的噪聲和/或壓力以及跨閥內件裝置的高壓差對閥內件裝置具有損害或材料磨損這樣的問題，本實用新型提供了一種用于結合流體閥使用的閥內件裝置以及一種控制閥。在一個示例中，一種用于結合流體閥使用的閥內件裝置包括主閥座和第一流動控制構件，所述第一流動控制構件具有腔體和第一座表面(seating surface)，其中，所述第一流動控制構件能夠相對于所述主閥座移動。第二流動控制構件設置在所述腔體內并且相對于所述第一流動控制構件滑動地耦合。從閥座耦合到所述第一流動控制構件，并且所述第二流動控制構件相對于所述從閥座移動，以使得穿過所述從閥座的流體流動節(jié)流。
[0004]在一個示例中，所述從閥座設置在所述第一流動控制構件的所述腔體內。
[0005]在一個示例中，所述從閥座螺紋地耦合到所述第一流動控制構件的所述腔體的內表面。
[0006]在一個示例中，所述第一流動控制構件包括主體，所述主體具有第一端以及與所述第一端相對的第二端，所述第一端限定所述第一座表面，所述第二端限定噪聲衰減特征。
[0007]在一個示例中，所述噪聲衰減特征包括多個孔。
[0008]在一個示例中，所述第一流動控制構件的所述腔體用于接收來自控制閥的入口的過程流體。
[0009]在一個示例中，所述第一流動控制構件包括U形輪廓。
[0010]在一個示例中，所述第一流動控制構件和所述第二流動控制構件是同軸對準的。
[0011]在一個示例中，所述主閥座和所述從閥座是同軸對準的。
[0012]在一個示例中，所述第二流動控制構件相對于所述第一流動控制構件獨立地移動。
[0013]在另一個示例中，一種流體控制閥包括閥體，所述閥體限定入口與出口之間的流體流動通道。閥內件裝置位于所述通道內，以控制所述入口與所述出口之間的流體流動。所述閥內件裝置包括主閥座，所述主閥座被捕獲在閥蓋與所述閥體之間，并且所述主閥座懸掛在所述流體流動通道內。第一流動控制構件具有腔體和第一座表面。所述第一座表面用于接合所述主閥座，以提供關斷(shut-off)控制并限制通過所述通道的流體流動。從閥座位于所述第一流動控制構件的所述腔體內，并且第二流動控制構件位于所述第一流動控制構件的所述腔體內。所述第二流動控制構件滑動地耦合到所述第一流動控制構件，并且相對于所述從閥座移動，以使得流動通過所述通道的流體節(jié)流。[〇〇14]在一個示例中，所述第一流動控制構件具有第一端以及與所述第一端相對的第二端，所述第一端限定第一座表面。
[0015]在一個示例中，所述第一端在來自所述從閥座的入口側的上游的所述通道中延伸，并且所述第一流動控制構件的所述第二端在來自所述從閥座的出口側的下游的所述通道中延伸。
[0016]在一個示例中，所述控制閥還包括致動器，所述致動器操作地耦合到所述第二流動控制構件。
[0017]在一個示例中，所述第二流動控制構件具有孔，所述孔用于接收閥桿的第一端，所述閥桿的第二端耦合到所述致動器的感測元件。
[0018]在一個示例中，所述第一流動控制構件沿著所述致動器的沖程長度的至少第一部分與所述第二流動控制構件一起移動。
[0019]在一個示例中，所述第二流動控制構件沿著所述致動器的所述沖程長度的至少第二部分相對于所述第一流動控制構件獨立地移動。
[0020]在一個示例中，所述控制閥包括向下流動的、按壓打開的配置。
[0021]在另一個示例中，一種閥內件裝置包括:被設置在閥體的通道內的、用于限定第一密封表面的第一裝置，所述閥體的通道位于入口與出口之間。在所述入口與所述出口之間提供用于對通過所述閥體的所述通道的流體流動進行控制的第一裝置。所述用于控制流體流動的第一裝置限定用于落座以提供流體流動關斷的裝置以及用于衰減由流動通過所述通道的流體產生的噪聲的裝置。用于限定第二密封表面的第二裝置被設置在腔體中，所述腔體由所述用于控制流體流動的第一裝置來限定。用于控制通過所述通道的流體流動的第二裝置位于所述用于控制的第一裝置的所述腔體中。所述用于控制流體流動的第二裝置滑動地耦合到所述用于控制流體流動的第一裝置，以使得流動通過所述閥體的所述通道的流體節(jié)流。所述用于控制的第二裝置沿著所述用于控制的第一裝置的所述腔體在第一位置與第二位置之間移動，其中所述第一位置防止流體流動穿過所述用于衰減噪聲的裝置，所述第二位置允許流體流動穿過所述用于衰減噪聲的裝置?！靖綀D說明】
[〇〇22]圖1示出了根據本文中所公開的教導的、利用示例性閥內件裝置實現的示例性控制閥。
[0023]圖2示出了圖1中的示例性控制閥組件的剖切圖。
[0024]圖3示出了圖1和圖2中的示例性控制閥組件的示例性致動器的局部剖面圖。
[0025]圖4是示出為處于第一狀態(tài)的圖1-圖3中的示例性控制閥組件的局部視圖。
[0026]圖5是示出為處于第二狀態(tài)的圖1-圖4中的示例性控制閥組件的局部視圖。
[0027]圖6是示出為處于第三狀態(tài)的圖1-圖5中的示例性控制閥組件的局部視圖?！揪唧w實施方式】
[0028]本文中所公開的示例性閥內件裝置可以用于減小由流動通過控制閥(例如，具有向下流動(flow-down)配置的控制閥)的孔口和/或通道的過程流體(例如，氣體或液體)所產生的噪聲和/或壓力。此外，本文中所描述的示例性閥內件裝置使得單個閥能夠與關斷功能分離地控制節(jié)流功能。例如，第一流動控制構件可以相對于第一孔口移動，以提供通過流體閥的通道的第一流體流動特性(例如，減壓特性)，并且第二流動控制構件可以相對于第二孔口移動，以提供通過通道的第二流體流動特性(例如，降噪特性)。另外，通過分離這兩個功能，顯著地減小了由于跨閥內件裝置的壓力下降而對閥內件裝置可能的損害或材料磨損，由此增加了閥內件裝置的操作壽命。[〇〇29]為了分離關斷和節(jié)流功能，示例性閥內件裝置采用多個流動控制構件。例如，本文中所公開的閥內件裝置可以包括第一流動控制構件和第二流動控制構件。具體而言，本文中所公開的第一流動控制構件和第二流動控制構件可以按階段來移動或控制，以控制通過閥的流體流動通道的流體流動。例如，在將第二流動控制構件移動至打開位置以實現與已知的流體閥相比大幅減小的脫離(breakout)力之前，可以將第一流動控制構件移動至打開位置以均衡和/或減小跨第二流動控制構件的壓力差。更具體地說，本文中所公開的第一流動控制構件可以沿著致動器的沖程長度的第一部分與第二流動控制構件一起移動(例如， 當第一流動控制構件移動至打開位置時)，并且第二流動控制構件沿著致動器的沖程長度的第二部分相對于第一流動控制構件移動(例如，當第二流動控制構件移動至打開位置時)。在某些示例中，第二流動控制構件可以相對于第一流動控制構件滑動地和/或伸縮地耦合。在某些示例中，第二流動控制構件可以沿著致動器的沖程長度的至少一部分相對于第一流動控制構件獨立地移動。在某些示例中，當致動器沿著致動器的沖程長度行程的至少一部分對第二流動控制構件進行致動時，第一流動控制構件跟隨第二流動控制構件的移動。在某些示例中，從來自第一流動控制構件上游的經加壓的過程流體對第一流動控制構件進行壓力輔助，以在第一位置或打開位置與第二位置或閉合位置之間移動。
[0030]因此，本文中所公開的示例性閥內件裝置使得第一流動控制構件能夠在打開位置與閉合位置之間移動(例如，相對于第一閥座移動)，同時第二流動構件保持在閉合位置(例如，和與第一閥座不同的第二閥座密封地接合)。類似地，第二流動控制構件可以在打開位置與閉合位置之間移動(例如，相對于第二閥座移動)，同時第一流動控制構件相對于第一閥座處于打開位置。
[0031]示例性的第一流動控制構件和/或第二流動控制構件可以包括用于衰減或降低通過控制閥的通道的(由于流動通過通道的過程流體的壓力變化和/或速度而引起的)噪聲的特征或結構(例如，孔)。在某些示例中，本文中所公開的閥內件裝置包括閥籠或圓柱體，該閥籠或圓柱體具有開口和/或其它特征或結構，以控制過程流體的噪聲、速度和/或其它特性。更具體地說，第一流動控制構件和第二流動控制構件可以相對于閥籠的內表面可移動地耦合。在某些示例中，未提供閥籠，并且由閥籠提供的特性和/或特征可以在與第一流動控制構件的一端(其與具有噪聲衰減和/或降低特征的一端相對)臨近處提供。[〇〇32]在某些示例中，本文中所公開的示例性閥內件裝置為按壓打開(push-to-open)、向下流動控制閥提供噪聲衰減和/或降低。具體而言，本文中所公開的示例性閥內件裝置噴射或噴灑從位于流體閥的出口上方的入口流入的高壓過程流體。另外地或替代地，至少本文中所公開的某種示例性閥內件裝置位于流體流動通道的孔口的出口部分中。因此，提供了孔口的入口側與致動器之間的較短距離，由此提供了具有比所采用的常規(guī)閥內件裝置 (其僅位于孔口的入口側上)的長度顯著更短的長度的示例性閥內件裝置的總長度。例如， 本文中所公開的示例性閥內件裝置具有第一部分和第二部分，其中第一部分位于孔口和/ 或流體流動通道的入口側的流體流動通道中，第二部分位于孔口和/或流體流動通道的出口側的流體流動通道中。換句話說，本文中所公開的閥內件裝置與流體流動通道的孔口的兩側都重疊。
[0033]圖1示出了根據本文中所公開的教導而構造的、可以用于高壓力差應用中的控制閥組件100(例如，向下流動角度式控制閥)。參照圖1，示例性控制閥組件100包括閥102,其中閥102限定側面端口或入口 104以及底部端口或出口 106。在該示例中，入口 104相對于出口 106轉過某一角度(例如，90度角)。閥蓋108將閥102耦合到致動器110(例如，氣動致動器、 電致動器、液壓致動器等等)。
[0034]圖2示出了圖1中的示例性控制閥組件100的局部剖切圖。所示示例的示例性閥102 包括根據本文中所公開的教導而構造的閥內件裝置200。所示示例的閥內件裝置200位于由閥102的閥體204限定的開口或通道202內，以控制入口 104與出口 106之間的流體流動。另夕卜，所示示例的閥102被配置為向下流動閥，并且因此，來自入口 104的過程流體在向下方向或流動路徑上流動通過通道202并流至出口 106。因此，所示示例的閥內件裝置200被配置用作為向下流動控制閥。
[0035]在高壓力差應用中，在閥102的入口 104處的流體(例如，液體、氣體、流等等)通常具有相對高的壓力，該相對高的壓力在閥1 〇 2的出口 106處減小到大幅更低的壓力?？玳y10 2 的相對高的壓力差顯著地增加了流動通過閥體204的通道202的流體的速度。增加的速度會使得流動通過閥102的流體產生不需要的或不期望的提高的噪聲水平(例如，氣動噪聲)。所示示例的示例性閥內件裝置102包括用于控制、降低、衰減和/或減小可能由在入口 104與出口 106之間流動的高壓和/或高速過程流體造成的噪聲的特征或結構。[0〇36]所示示例的閥內件裝置200包括主流動控制構件或第一流動控制構件206、次流動控制構件或第二流動控制構件208、主閥座210和從閥座212。第一流動控制構件206、第二流動控制構件208、主閥座210和/或從閥座212可以由金屬材料(舉例來說，例如不銹鋼)、塑料材料、橡膠材料和/或任何其它適當的一種或多種材料或材料的組合構成。[〇〇37] 主閥座210位于和/或捕獲(例如，吊掛)在閥蓋108與閥體204之間。具體而言，主閥座210包括保持環(huán)214和主密封表面216。保持環(huán)214捕獲或夾緊在閥蓋108與閥體204之間， 以使得主密封表面216懸掛或吊掛在通道202內。
[0038]第一流動控制構件206相對于主閥座210移動，以提供開/關功能或關斷控制，以便在閥102處于閉合位置(例如，如圖2中所示出的位置)時防止或限制通過通道202的流體流動。第二流動控制構件208相對于從閥座212移動，以便使通過入口 104與出口 106之間的通道202的流體流動節(jié)流。在某些示例中，第一流動控制構件206和主閥座210被配置為提供基本上緊密的關斷(例如，ANSI/FCI 70-2 1976(R 1982)所提供的V類關斷等級)。[0039 ] 所示示例的第一流動控制構件20 6包括主體218 (例如，細長的圓柱形主體)，主體218限定鏜孔或腔體220和外表面222。主體218包括開口 224以及端部或帽部228(例如，彎曲的或弧形的端部)，其中開口 224與主體218的第一端226相鄰，端部或帽部228與主體218的與第一端226相對的第二端230相鄰。因此，所示示例的第一流動控制構件206具有U形的輪廓或剖面。第一流動控制構件206的第一端226包括主座表面(seating surf ace )232(例如， 金屬座表面)，該主座表面232密封地接合主閥座210的主密封表面216(例如，金屬密封表面)，以提供相對緊密的關斷。
[0040]在所示示例中，第一流動控制構件206的第二端230包括至少沿著主體218的長度的噪聲衰減特征234。所示示例的噪聲衰減特征234包括多個孔236,這些孔236在腔體220與外表面222之間延伸穿過主體218。第一流動控制構件206的孔236提供多個流動通路，這些流動通路噴射或噴灑在入口 104與出口 106之間流動的流體，以減小流體流中轉換為噪聲的能量的數量和/或將所生成的噪聲的頻率偏移到超過可聽范圍的水平。所示示例的孔236中的每個孔都限定了縱軸，該縱軸相對于閥102的縱軸238(例如，圖2的定向中的垂直縱軸)不平行(例如，基本上垂直)。此外，所示示例的孔236具有基本上筆直的輪廓或形狀。然而，在其它示例中，孔236可以具有彎曲的或弧形的輪廓、成角度的輪廓、錐形的輪廓和/或任何其它形狀或輪廓。
[0041]所示示例的第一流動控制構件206的第一端226是基本上實心的(S卩，不包括延伸穿過主體218的孔或開口)。然而，在某些示例中，主體的第一端226可以包括開口、槽口、成角度的槽口和/或任何其它適當的孔或開口(例如，類似于孔236)，以影響流動通過入口 104 與出口 106之間的通道202的過程流體的特性。雖然未示出，但是在某些示例中，所示示例的閥內件裝置200可以包括閥籠，該閥籠位于閥蓋108和/或主閥座210與閥體204之間，以使得第一流動控制構件206在閥籠內移動和/或滑動。閥籠可以包括沿著閥籠的長度的孔，以影響流動通過入口 104與出口 106之間的通道202的過程流體的特性。當閥內件裝置200使用閥籠時，第一流動控制構件206的第一端226的外表面222可以相對于閥籠的孔移動，以控制通過通道202的流體流動。[〇〇42]所示示例的第一流動控制構件206包括與閥102的縱軸238基本上對準(例如，同軸對準)的縱軸。當設置在通道202中時，第一流動控制構件206的第二端230的至少一部分在朝向出口 106并且遠離第二流動控制構件208的第一側240(例如，從閥座212的出口側)的方向上延伸到閥體204的通道202中。類似地，第一流動控制構件206的第一端226的至少一部分在朝向閥蓋108和/或主閥座210并且遠離第二流動控制構件208的第二側242(例如，從閥座212的入口側)的方向上延伸到閥體204的通道202中。因此，第一流動控制構件206的第一端226相對于主閥座210移動，以控制相對于從閥座212的入口側(例如，來自第二流動控制構件208的上游)的通道202中的流體流動，并且第一流動控制構件206的第二端230改變來自從閥座212的出口側的下游(例如，來自第二流動控制構件208的下游)的過程流體的流體流動特性(例如，噪聲)。[〇〇43]第一流動控制構件206的外表面222包括密封件244(例如，動態(tài)密封件)，以限制或防止在第一流動控制構件206的外表面222與閥體204的內表面或開口 246之間的流體泄露。 具體而言，第一流動控制構件206的外表面222和/或密封件244限定肩部248,該肩部248接合閥體204的肩部250。所示示例的第一流動控制構件206經由保持件252(例如，保持環(huán))耦合到閥體204。保持件252使得第一流動控制構件206能夠在通道202內相對于閥體204的開口 246移動或滑動。[〇〇44]第二流動控制構件208經由開口 224滑動地耦合或接收到第一流動控制構件206的腔體220內。更具體地說，所示示例的第二流動控制構件208具有相對于閥102的縱軸238基本上對準和/或平行(例如，同軸)的縱軸。另外，所示示例的從閥座212經由開口 224接收到腔體220內，并且可移除地耦合到第一流動控制構件206的腔體220。例如，所示示例的從閥座212螺紋地連接在第一流動控制構件206的腔體220內。然而，在某些示例中，從閥座212經由焊接、化學緊固件和/或任何其它一個或多個緊固件耦合到第一流動控制構件206。從閥座212的縱軸與閥102的縱向軸238基本上對準和/或平行(例如，同軸)。[〇〇45]第二流動控制構件208在第一流動控制構件206的腔體220內相對于從閥座212移動或滑動。更具體地說，第二流動控制構件208相對于第一流動控制構件206滑動地耦合。在某些示例中，第二流動控制構件208可以相對于第一流動控制構件206獨立地移動(例如，沿著致動器沖程長度的至少一部分)。具體而言，第二流動控制構件208限定與第二流動控制構件208的第一側240相鄰的次座表面254(例如，金屬節(jié)流表面)，該次座表面254相對于從閥座212的節(jié)流表面256移動，以調制通過通道202的流體流動。圖2中所示出的第二流動控制構件208包括第一側240與第二側242之間的孔258以接收閥桿260,其中閥桿260操作地耦合第二流動控制構件208和致動器110。在所示示例中，緊固件262(例如，螺栓)耦合第二流動控制構件208和閥桿260。在某些示例中，第二流動控制構件208的孔258帶有螺紋，并且閥桿260的一部分螺紋地耦合到第二流動控制構件208。在某些示例中，閥桿260經由銷耦合到第二流動控制構件208。所示示例的第二流動控制構件208還包括在第一側240與第二側242 之間延伸的通道264,以在閥102的操作期間使第二流動控制構件208的壓力平衡。
[0046]圖3是圖1中的示例性致動器110的局部剖切圖。為了將第二流動控制構件208相對于從閥座212和/或相對于第一流動控制構件206移動，第二流動控制構件208經由閥桿260 操作地耦合到致動器110。在所示示例中，致動器桿302將閥桿260(圖2)耦合到致動器110。 [〇〇47] 所示示例的致動器110包括設置在致動器110的殼體306內的感測元件304(例如， 活塞)，以限定第一室308和第二室310。具體而言，感測元件304沿著整個沖程行程長度300 在與殼體306的第一端314相鄰的第一位置312(例如，百分之零(0% )沖程長度行程)和與殼體306的第二端318相鄰的第二位置316(例如，100 %沖程長度行程)(例如，圖3中的虛線所示出的)之間移動。例如，當感測元件304處于第一位置312時，閥102處于閉合位置，以防止或限制通過入口 104與出口 106之間的通道202的流體流動。當感測元件304處于如圖3中的虛線所示出的第二位置316時，閥102處于全開位置或最大流動位置，以允許通過入口 104與出口 106之間的通道202的流體流動。例如，當第二室310接收具有比第一室308中的控制流體的壓力(例如，大氣壓力)要大的壓力的控制流體時，感測元件304移動至第一位置312。轉而，致動器110的感測元件304經由致動器桿302使得閥桿260移動遠離通道202的出口 106， 這使得第二流動控制構件208朝向從閥座212移動。類似地，當第一室308接收具有比第二室 310的壓力(例如，大氣壓力)要大的壓力的控制流體時，感測元件304在朝向第二室310并且遠離第一室308的方向上移動至第二位置316。轉而，感測元件304經由致動器桿302使得閥桿260朝向通道202的出口 106移動，這使得第二流動控制構件208移動遠離從閥座212。因此，在所示示例中，感測元件304在第一位置312與第二位置316之間的移動限定了致動器 110的整個沖程行程長度。
[0048]圖4是示出為處于第一狀態(tài)或全閉位置400的、圖1-圖3中的示例性控制閥組件100 的局部視圖。更具體地說，在全閉位置400中，致動器110的感測元件304處于第一位置312 (圖3)，第一流動控制構件206處于閉合位置402,并且第二流動控制構件208處于閉合位置 404。具體而言，在全閉位置400中，第一流動控制構件206的主座表面232與主閥座210密封地接合，并且第二流動控制構件208的次座表面254與從閥座212的節(jié)流表面256密封地接合。具體而言，致動器110向第一流動控制構件206的座表面232和/或第二流動控制構件208 的次座表面254施加閉合力或閥座載荷。因此，所示示例的第一流動控制構件206和主閥座 210提供了基本上緊密的密封，以防止在入口 104與出口 106之間的流體流動。換句話說，當第一流動控制構件206的座表面232與主閥座210密封地接合時，限制或防止了在入口 104與第一流動控制構件206的腔體220 (即，從閥座212的入口側)之間的流體流動。因此，第一流動控制構件206與第一端226和主閥座210相鄰的外表面222提供了壁以防止從入口 104至腔體220的流體流動。在閉合位置402中，第一流動控制構件206的肩部248與閥體204的肩部 250間隔開，以限定肩部248與肩部250之間的間隙406。[〇〇49] 具有處于第一位置312的感測元件304的致動器110經由閥桿260提供閉合力408 (例如，圖4的定向中的向上力)，以保持第二流動控制構件208與從閥座212密封接合。轉而， 由于從閥座212耦合(例如，剛性地耦合)到第一流動控制構件206，因此閉合力408被施加給第一流動控制構件206。換句話說，施加給從閥座212的閉合力408使得第一流動控制構件 206的主座表面232抵靠主閥座210的主密封表面216而密封(例如，與其密封地接合)，以提供相對緊密的關斷。因此，當感測元件304處于第一位置312時(圖3)，在圖4的定向中遠離通道202的出口 106的方向上的拉力經由第二流動控制構件208和從閥座212的接合而被施加給第一流動控制構件206。
[0050]圖5是示出為處于第二狀態(tài)或中間位置500 (例如，部分打開位置)的、圖1-圖3中的示例性控制閥組件100的局部視圖。在中間位置500中，第一流動控制構件206遠離主閥座 210移動至打開位置502。當第一流動控制構件206移動遠離主閥座210時，第一流動控制構件206的肩部248與閥體204的肩部250之間的間隙406(圖4)減小和/或消除。在打開位置502 中，第一流動控制構件206的主座表面232與主閥座210的主密封表面216間隔開，從而提供了流動路徑以實現在入口 104與第一流動控制構件206的腔體220之間的流體流動。換句話說，允許流體流動至從閥座212和第二流動控制構件208。然而，在中間位置500中，第二流動控制構件208處于閉合位置404(例如，與從閥座212密封地接合)，以防止在入口 104與出口 106之間的流體流動。[〇〇511 為了將第一流動控制構件206遠離主閥座210移動至打開位置502,在致動器110的第一室308(圖3)中提供了控制流體。該控制流體具有比第二室310中的控制流體的壓力要大的壓力，以使得感測元件304朝向第二位置316移動。轉而，當感測元件304朝向第二位置 316移動時，閥桿260和第二流動控制構件208朝向通道202的出口 106移動。當第二流動控制構件208朝向出口 106移動時，如上面提到的經由第二流動控制構件208提供給第一流動控制構件206的閉合力減小。因此，當感測元件304在第一位置312與第二位置316之間移動時， 考慮到減小的閉合力并且由于第一流動控制構件206相對于第二流動控制構件208自由地滑動，因此在入口 104處的過程流的壓力改變和/或影響第一流動控制構件206的位置。因此，當第二流動控制構件208朝向出口 106移動時，作用于第一流動控制構件206的、在入口104處的經加壓的流體使得第一流動控制構件206朝向通道202的出口 106移動(例如，圖5的定向中的向下方向)。[〇〇52]當第二流動控制構件208在感測元件304朝向第二位置316移動時嘗試移動遠離從閥座212時，入口 104處的經加壓的流體向第一流動控制構件206施加力，以使得第一流動控制構件206朝向第二流動控制構件208移動或滑動，由此使得從閥座212保持與第二流動控制構件208接合。換句話說，當第一流動控制構件206在閉合位置402與圖5中所示出的打開位置502之間移動時，第二流動控制構件208保持與從閥座212接合，這是因為在第一力(例如，拉力)與第二力之間設置第二流動控制構件208的位置，其中第一力由致動器110在朝向主閥座210的方向(例如，圖5的定向中的向上方向)上施加給第二流動控制構件208的第二側242,第二力由入口 104處的過程流體在朝向出口 106的方向(例如，圖5的定向中的向下方向)上施加給第一流動控制構件206。因此，當第一流動控制構件206在閉合位置402與打開位置502之間移動時，第二流動控制構件208保持沿著致動器110的沖程長度300的一部分與從閥座212密封地接合。在所示示例中，第一流動控制構件206朝向出口 106移動，直到第一流動控制構件206的肩部248和/或保持件252接合閥體204的肩部250為止。[〇〇53] 此外，當第一流動控制構件204移動至打開位置502時，在主座表面232與主密封表面216之間提供開口，以使得入口 104處的過程流體能夠流入第一流動控制構件206的腔體并且朝向第二流動控制構件208流動。然而，由于當次座表面254與從閥座212的節(jié)流表面 256密封地接合時第二流動控制構件208限制或禁止通過閥102的流體流動，因此入口 104處的高壓流體流經第一流動控制構件206的主座表面232和/或主閥座210的主密封表面216而沒有顯著的壓力下降或壓力差。換句話說，當主流動控制構件206遠離主密封表面216打開或移動時，跨第一流動控制構件206的主座表面232和/或主閥座210的主密封表面216的壓力差是相對小或可忽略的。減小跨主座表面232和/或主密封表面216的壓力下降或壓力差或使得該壓力下降或壓力差最小化顯著增加了主密封表面216和/或主座表面232的操作壽命，并且因此，顯著增加了閥桿裝置200的操作壽命。[〇〇54]另外，當過程流體位于第一流動控制構件206的腔體220中時，入口 104處的經加壓的流體流動通過第二流動控制構件208的通道264,以使第二流動控制構件208壓力平衡。因此，當第一流動控制構件206移動至打開位置502時，在第二流動控制構件208遠離從閥座 212移動至打開位置之前均衡和/或減小跨第二流動控制構件的壓力差，以實現所要求的脫離力的大幅減小。[0〇55]圖6是示出為處于第三狀態(tài)或打開位置600 (例如，全開位置)的、圖1-圖5中的示例性控制閥組件100的局部視圖。在打開位置600中，第一流動控制構件206處于打開位置502， 并且第二流動控制構件208處于打開位置602,以使得入口 104處的流體能夠通過通道202流動至出口 106。具體而言，在打開位置600處，第一流動控制構件206與主閥座210間隔開，并且第二流動控制構件208與從閥座212間隔開，以實現通過閥體204的在入口 104與出口 106 之間的通道202的(例如，最大)流體流動。如上面提到的，當感測元件304在第一位置312與第二位置316之間移動時，第二流動控制構件208沿著致動器110的沖程長度的至少一部分相對于第一流動控制構件206獨立地移動。[〇〇56]為了將第二流動控制構件208移動至打開位置602,經加壓的流體不斷被施加到致動器110的第一室308中，并且第二室310中的經加壓的流體被進一步減少或排出。當感測元件304朝向第二位置316移動時，閥桿260使得第二流動控制構件208進一步朝向通道202的出口 106移動。然而，在第一流動控制構件206與閥體204接合的情況下，第一流動控制構件 206不能夠進一步朝向出口 106移動。因此，第二流動控制構件208遠離從閥座212移動至打開位置602。當第二流動控制構件208遠離從閥座212在圖2、圖4和圖5中的閉合位置304與圖 6中的全開位置602之間移動時，來自入口 104的、流經通道202的流體經歷跨從閥座212的壓力下降，由此使得流體流動的速度增加。在第二流動控制構件208處于打開位置602的情況下，來自入口 104的高速流體流動被引導通多第一流動控制構件206的第二端230處的孔 236。更具體地說，高速流體流動被噴灑和噴射通過孔236，由此減小了入口 104與出口 106之間的過程流體的速度。因此，孔236衰減和/或降低了當過程流體流動通過通道202時原本會產生的噪聲。另外，當第一流動控制構件206處于打開位置502時，第二流動控制構件208可以經由致動器110相對于從閥座212設置位置或移動，以使得通過入口 104與出口 106之間的通道202的流體流動節(jié)流。例如，致動器110可以在第一位置312與第二位置316之間行進，以使得通過通道202的流體流動節(jié)流。[〇〇57]因此，閥內件裝置200實現了按壓打開控制閥配置。因此，控制閥組件100可以移動至打開位置而不需要致動器110的整個沖程長度。例如，可以設置第一流動控制構件206和第二流動控制構件208的位置到相應的打開位置402和602,而不必使感測元件304從第一位置312完全行進至第二位置316。例如，在感測元件304移動至第二位置316之前，第一流動控制構件206可以移動至打開位置602。此外，在感測元件304移動至第二位置316之前，第二流動控制構件208可以移動至打開位置602。在圖6中所示出的打開位置602中，當感測元件304 移動至第二位置316時，第二流動控制構件208可以進一步朝向出口 106移動至全開位置，以將過程流體暴露至另外的孔236。[〇〇58] 此外，由于第一流動控制構件216在開口 246的兩側之間延伸(圖2)，因此用于打開第一流動控制構件206和第二流動控制構件208的致動器300的沖程長度可以小于如果第一流動控制構件206和第二流動控制構件208僅位于開口 246的一側(例如，出口側106)時打開第一流動控制構件206和/或第二流動控制構件208所需要的沖程長度。此外，由于主密封表面216吊掛或懸掛在流體流動通道202中，因此在打開位置502和602與閉合位置200和402之間移動第一流動控制構件206和/或第二流動控制構件208需要較短的沖程長度。因此，具有相對較小尺寸覆蓋區(qū)的閥內件裝置可以與被配置為按壓打開、向下流動閥的閥一起使用。
[0059]由于閥體204的角度，角度式閥有利地允許容易的排出，這是因為這種閥的閥體或流動路徑并不具有允許流體和/或殘渣積累的任何凹穴或區(qū)域。因此，角度式控制閥通常用于化學或石油行業(yè)，這些行業(yè)通常需要控制具有焦化屬性的殘油或其它流體。然而，本文中所描述的示例性閥內件裝置200不限于結合角度式流體閥使用。在其它示例中，可以采用舉例來說諸如球閥、旋轉閥、線性閥等之類的流體閥。
[0060]雖然本文中已描述了某些裝置，但是本專利的覆蓋范圍不限于此。與此相反，本專利覆蓋了從字面上或者在等同原則下完全落入所附權利要求范圍內的所有裝置。
【主權項】
1.一種用于結合流體閥使用的閥內件裝置，其特征在于，包括:主閥座；第一流動控制構件，所述第一流動控制構件具有腔體和第一座表面，所述第一流動控 制構件能夠相對于所述主閥座移動；以及第二流動控制構件，所述第二流動控制構件設置在所述腔體內，所述第二流動控制構 件相對于所述第一流動控制構件滑動地耦合;以及從閥座，所述從閥座耦合到所述第一流動控制構件，所述第二流動控制構件相對于所 述從閥座移動，以使得穿過所述從閥座的流體流動節(jié)流。2.根據權利要求1所述的閥內件裝置，其特征在于，所述從閥座設置在所述第一流動控 制構件的所述腔體內。3.根據權利要求2所述的閥內件裝置，其特征在于，所述從閥座螺紋地耦合到所述第一 流動控制構件的所述腔體的內表面。4.根據權利要求1所述的閥內件裝置，其特征在于，所述第一流動控制構件包括主體， 所述主體具有第一端以及與所述第一端相對的第二端，所述第一端限定所述第一座表面， 所述第二端限定噪聲衰減特征。5.根據權利要求4所述的閥內件裝置，其特征在于，所述噪聲衰減特征包括多個孔。6.根據權利要求1所述的閥內件裝置，其特征在于，所述第一流動控制構件的所述腔體 用于接收來自控制閥的入口的過程流體。7.根據權利要求1所述的閥內件裝置，其特征在于，所述第一流動控制構件包括U形輪廓。8.根據權利要求1所述的閥內件裝置，其特征在于，所述第一流動控制構件和所述第二 流動控制構件是同軸對準的。9.根據權利要求1所述的閥內件裝置，其特征在于，所述主閥座和所述從閥座是同軸對 準的。10.根據權利要求1所述的閥內件裝置，其特征在于，所述第二流動控制構件相對于所 述第一流動控制構件獨立地移動。11.一種控制閥，其特征在于，包括:閥體，所述閥體限定入口與出口之間的流體流動通道；以及閥內件裝置，所述閥內件裝置位于所述通道內，以控制所述入口與所述出口之間的流 體流動，所述閥內件裝置包括:主閥座，所述主閥座被捕獲在閥蓋與所述閥體之間，所述主閥座懸掛在所述流體流動 通道內；第一流動控制構件，所述第一流動控制構件具有腔體和第一座表面，所述第一座表面 用于接合所述主閥座，以提供關斷控制并限制通過所述通道的流體流動；從閥座，所述從閥座位于所述第一流動控制構件的所述腔體內；以及第二流動控制構件，所述第二流動控制構件位于所述第一流動控制構件的所述腔體 內，所述第二流動控制構件滑動地耦合到所述第一流動控制構件，所述第二流動控制構件 相對于所述從閥座移動，以使得流動通過所述通道的流體節(jié)流。12.根據權利要求11所述的閥，其特征在于，所述第一流動控制構件具有第一端以及與 所述第一端相對的第二端，所述第一端限定第一座表面。13.根據權利要求12所述的閥，其特征在于，所述第一端在來自所述從閥座的入口側的 上游的所述通道中延伸，并且所述第一流動控制構件的所述第二端在來自所述從閥座的出 口側的下游的所述通道中延伸。14.根據權利要求11所述的閥，其特征在于，所述控制閥還包括致動器，所述致動器操 作地耦合到所述第二流動控制構件。15.根據權利要求14所述的閥，其特征在于，所述第二流動控制構件具有孔，所述孔用 于接收閥桿的第一端，所述閥桿的第二端耦合到所述致動器的感測元件。16.根據權利要求14所述的閥，其特征在于，所述第一流動控制構件沿著所述致動器的 沖程長度的至少第一部分與所述第二流動控制構件一起移動。17.根據權利要求16所述的閥，其特征在于，所述第二流動控制構件沿著所述致動器的 所述沖程長度的至少第二部分相對于所述第一流動控制構件獨立地移動。18.根據權利要求11所述的閥，其特征在于，所述控制閥包括向下流動的、按壓打開的 配置。19.一種用于結合流體閥使用的閥內件裝置，其特征在于，包括:被設置在閥體的通道內的、用于限定第一密封表面的第一裝置，所述閥體的通道位于 入口與出口之間；位于所述入口與所述出口之間的、用于對通過所述閥體的所述通道的流體流動進行控 制的第一裝置，所述用于控制流體流動的第一裝置限定用于落座以提供流體流動關斷的裝 置以及用于衰減由流動通過所述通道的流體產生的噪聲的裝置；被設置在腔體中的、用于限定第二密封表面的第二裝置，所述腔體由所述用于控制流 體流動的第一裝置來限定；以及用于控制通過所述通道的流體流動的第二裝置，所述用于控制流體流動的第二裝置位 于所述用于控制的第一裝置的所述腔體中，所述用于控制流體流動的第二裝置滑動地耦合 到所述用于控制流體流動的第一裝置，以使得流動通過所述閥體的所述通道的流體節(jié)流， 所述用于控制的第二裝置沿著所述用于控制的第一裝置的腔體在第一位置與第二位置之 間移動，所述第一位置防止流體流動穿過所述用于衰減噪聲的裝置，所述第二位置允許流 體流動穿過所述用于衰減噪聲的裝置。
【文檔編號】F16K1/44GK205715984SQ201620405615
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】J·W·理查森, J·C·多伊爾
【申請人】費希爾控制產品國際有限公司