專利名稱：一種具有耐火密封墊的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)上應(yīng)用的閥，特別是涉及一種具有耐火密封墊的閥。當(dāng)所述閥受熱而可破壞其他密封部件時(shí)，該耐火密封墊可為閥提供密封。
現(xiàn)有技術(shù)描述已知有各種用于控制穿過(guò)管道或管路的液體流動(dòng)的閥。針對(duì)于不同的應(yīng)用，現(xiàn)在已開發(fā)出了大量各種各樣的閥。其中的許多閥為轉(zhuǎn)動(dòng)閥，這種閥的操縱是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)一根從閥殼體中伸出的閥桿而進(jìn)行的。一種常用的轉(zhuǎn)動(dòng)閥的構(gòu)造為在閥殼體內(nèi)具有一個(gè)回轉(zhuǎn)球的球閥。所述球由一根與其結(jié)合的閥桿推動(dòng)。當(dāng)閥閉合時(shí)，所述球阻斷穿過(guò)閥的液體的流動(dòng)。當(dāng)閥開啟時(shí)，一個(gè)穿過(guò)球的孔道與閥殼體的進(jìn)口和出口對(duì)準(zhǔn)。球閥的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于它們基本沒(méi)有流通的限制而不會(huì)在閥中引起明顯的壓力下降，所述的限制可阻礙液體的流動(dòng)。
標(biāo)準(zhǔn)組織、如美國(guó)石油協(xié)會(huì)(API)已為工業(yè)上應(yīng)用的閥制定了標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)閥的用途而為閥的設(shè)計(jì)、材料和性能指標(biāo)提供了詳細(xì)的技術(shù)要求。特別重要的是所述閥應(yīng)用于處理有毒或易燃液體的情況，上述的有毒或易燃液體在著火或其他事故下不能釋放到大氣中。為此，現(xiàn)在已采用了多種密封裝置。以往的設(shè)計(jì)的一個(gè)問(wèn)題在于它們應(yīng)用了具有較大半徑的石墨密封墊，這種密封墊需要進(jìn)行不斷的保養(yǎng)和維護(hù)，以使其在需要時(shí)能夠發(fā)揮作用。這種密封墊需要較高的常負(fù)荷以消除向大氣中產(chǎn)生泄漏的可能。保持密封墊的整體性需要的高負(fù)荷增大了操縱閥所需的扭矩。此外，石墨密封墊在轉(zhuǎn)動(dòng)閥的閥桿上可引起腐蝕，這進(jìn)一步增加了泄漏的可能性。一些現(xiàn)有技術(shù)中的細(xì)節(jié)將在本文件中進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明中的閥消除了對(duì)較大石墨密封墊的需要及這種密封墊所需要的保養(yǎng)。這可通過(guò)利用具有良好彈性的密封材料及包含有較小耐火石墨的密封墊代替大石墨密封墊來(lái)完成，所述的包含有較小的耐火石墨的密封墊只在施加到閥的熱量足夠多的情況下才發(fā)揮作用。本發(fā)明的新的密封墊的設(shè)計(jì)也可極大的減小所需的負(fù)荷，從而減小操縱閥所需的扭矩。
發(fā)明概述本發(fā)明中設(shè)計(jì)的閥具有在工業(yè)中應(yīng)用的耐火密封墊，在工業(yè)應(yīng)用中存在高溫受熱的情況，在這種情況下保持對(duì)閥中液體的密封是很關(guān)鍵的。本發(fā)明中的閥裝置包括一個(gè)閥體，在所述閥體確定了一對(duì)孔道；一根可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在所述閥體中的閥桿；一個(gè)與所述閥桿配合的閥元件，所述閥元件通過(guò)閥桿在開啟位置和閉合位置之間的轉(zhuǎn)動(dòng)而在所述的閥體中移動(dòng)，在所述的開啟位置處，閥體中的孔道是流體相通的，在閉合位置處，兩個(gè)孔道之間的流體連通被阻止；一個(gè)用來(lái)在閥體中密封可轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿的密封裝置，所述密封裝置在正常的運(yùn)行中及在閥著火或其他極熱的狀態(tài)下均可起到密封作用。
所述密封裝置包括一個(gè)基本的密封裝置，所述基本的密封裝置在正常情況下可在閥桿和閥體之間進(jìn)行密封；一個(gè)布置在閥桿和閥體之間的推力軸承，所述推力軸承用來(lái)吸收閥桿上的推動(dòng)負(fù)荷；一個(gè)布置在閥桿和閥體之間的耐火密封墊，如果所述推力軸承受熱而基本上完全破壞，則所述密封墊可在閥桿和閥體之間進(jìn)行密封。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述閥體具有一個(gè)閥體支承表面，所述閥桿具有一個(gè)與閥體支承表面相分離的閥桿支承表面。所述閥桿支承表面受來(lái)自于閥體中流體壓力的推力負(fù)荷的作用而在軸向上偏向于閥體支承表面。推力軸承布置在閥體支承表面和閥桿支承表面之間，且最初是與二者配合在一起的，這樣可吸收閥桿上的推力負(fù)荷。耐火密封墊布置在閥體支承表面和閥桿支承表面之間，且其最初與至少閥體支承表面和閥桿支承表面之一是相分離的。也就是說(shuō)，耐火密封墊的厚度小于推力軸承的原始厚度。推力軸承密封裝置具有一個(gè)環(huán)形的結(jié)構(gòu)，且其通常是同軸的。耐火密封墊的外徑小于推力軸承的內(nèi)徑并安裝于其中。
推力軸承最好是用非金屬的彈性材料制成。例如，彈性材料可采用強(qiáng)化聚四氟乙烯(PTFE)，但本發(fā)明不僅限于此。
耐火密封墊最好是用耐熱材料來(lái)制造，如果推力軸承受熱損壞，耐火密封墊將與閥體支承表面和閥桿支承表面密封性地配合。對(duì)于耐火密封墊來(lái)說(shuō)，一種優(yōu)選的耐火材料為石墨，但本發(fā)明并不僅限于此。
閥體支承表面和閥桿支承表面之間的空間基本上是環(huán)形，推力軸承和耐火密封墊最初布置于其間。在與閥體支承表面和耐火密封墊鄰近的閥體中確定了一個(gè)空腔。所述空腔是由從閥體支承表面延伸的倒角表面形成的。當(dāng)向閥上施加足夠多的熱量而破壞推力軸承的彈性材料時(shí)，由閥體中的流體壓力所施加在閥桿上的推力負(fù)荷，將會(huì)使閥體支承表面和閥桿支承表面移到一起，這樣會(huì)破壞推力軸承的材料和/或擠壓出閥體支承表面和閥桿支承表面之間的空間。在這種情況發(fā)生時(shí)，如上所述，耐火密封墊將會(huì)密封性地與閥體支承表面和閥桿支承表面相配合，閥桿上足夠大的推力負(fù)荷將耐火密封墊的至少一部分壓入到所述倒角腔體中去。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，耐火密封墊將與倒角腔體的表面密封地配合，且與閥桿的徑向外表面密封性地配合，并且耐火密封墊還將進(jìn)一步與閥桿的支承表面密封性地配合。
當(dāng)消除了著火和高溫的情況后就可安全的拆卸閥，假設(shè)閥的其他部件仍安全可用，可將耐火密封墊和推力軸承的剩下的部分較容易的去掉而代之以新部件。
結(jié)合說(shuō)明本實(shí)施例的附圖，通過(guò)下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，可明確本發(fā)明的多個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)要描述

圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的閥的剖面透視圖；圖2所示為圖1中所示閥的一部分的放大示圖；圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)中閥桿所用的耐火密封墊；圖4所示為另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的閥桿所用的耐火密封墊；圖5所示為另外一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的閥桿所用的耐火密封墊；圖6所示為具有本發(fā)明的耐火密封墊的閥的剖面透視圖；圖7所示為密封裝置的放大透視剖面圖，該圖中詳細(xì)顯示了本發(fā)明的閥中所用的密封裝置；圖8所示為顯示耐火密封墊中的部件在初始位置時(shí)的剖面視圖；圖9所示為被施加過(guò)度的熱量后的耐火密封墊的剖面示圖；圖10所示為密封裝置的一個(gè)推力軸承部分在基本完全損壞后的本發(fā)明的耐火密封墊。
對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的閥和密封裝置的詳細(xì)描述參考圖1-5，下面將討論現(xiàn)有的一些閥的細(xì)節(jié)。
圖1和圖2顯示了一種典型的具有一個(gè)閥體12的浮動(dòng)球閥組件10，球元件14可轉(zhuǎn)動(dòng)性地布置在閥體12中。閥體12包括一個(gè)主體部分13和一個(gè)結(jié)合部分15，在它們上面各自形成一個(gè)法蘭孔16和18。主體部分13和結(jié)合部分1 5通過(guò)緊固件17相連。根據(jù)閥10的定位，法蘭孔16和18可以是閥體12的進(jìn)入孔道或排出孔道。
球元件14限定了一個(gè)從該部分中伸展穿過(guò)的開口20。圖1中顯示閥10處于開啟位置，其中球元件14中的開口20與孔道16和18對(duì)準(zhǔn)，這樣就將閥體12中的孔道相互連通。為了關(guān)閉閥10，球元件14轉(zhuǎn)動(dòng)約90度，這樣開口20不再與閥體12中的孔道16和18對(duì)準(zhǔn)。球密封元件，如密封墊22在球元件14的外表面上密封。
球元件14具有一個(gè)狹槽24，所述狹槽24通常朝向閥體12的主體部分13的閥桿密封殼體部分26的方向。閥桿28具有一個(gè)內(nèi)端30，所述內(nèi)端30與球元件14中的狹槽24相配合。閥桿28還具有一個(gè)外端32，所述外端32從閥桿殼體26中向外延伸。閥桿28的外端32具有一對(duì)平坦部分34，它們與扳手相配合按著現(xiàn)有技術(shù)中的方式轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿。
在閥桿密封殼體26中確定了一個(gè)第一孔36和一個(gè)較大的第二孔38。一個(gè)具有多個(gè)V形環(huán)42、一個(gè)凹環(huán)44和一個(gè)凸環(huán)46的密封組件40布置在閥桿密封殼體26的第二孔38中。一個(gè)壓力或彈簧賦能密封墊48布置在閥桿密封殼體26的第一孔36中，一個(gè)襯墊50將密封組件40和密封墊48分隔開。
一個(gè)填密函蓋52布置在閥桿密封殼體26的外側(cè)并與一個(gè)密封墊壓圈54相配合，所述密封墊壓圈順次與密封組件40相配合。填密函蓋52通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中公知的一種緊固裝置如多個(gè)螺栓56和螺帽58而附加在閥桿密封殼體26上。通過(guò)緊固螺帽58，填密函蓋52和密封墊壓圈54向密封組件40施加一負(fù)荷，這樣，密封組件可密封性地與閥桿密封殼體26中的第二孔38及閥桿28的外表面相配合。
鎖環(huán)60通過(guò)一個(gè)擋環(huán)62而附加在閥桿28的外端32上。當(dāng)擋環(huán)62處于其位置時(shí)，鎖環(huán)60就限制閥桿28的轉(zhuǎn)動(dòng)。
在處于閥桿密封殼體26中的第一孔36之下而與其相間隔的位置處，閥體12確定了一個(gè)閥體支承表面64。所述閥體支承表面64通常面對(duì)在閥桿28的內(nèi)端30上確定的閥桿支承表面66。推力軸承68布置在閥體支承表面64和閥桿支承表面66之間而吸收閥桿28上向外引導(dǎo)的推力，閥桿28上的所述推力是由閥10中的液體壓力引起的。推力襯墊68最好是利用彈性的自潤(rùn)滑材料制成，如聚四氟乙烯(PTFE)。
圖1和圖2中所示的閥10適于多種應(yīng)用場(chǎng)合，但它卻沒(méi)有良好的耐火密封性能?，F(xiàn)在參考圖3-5，圖中顯示了多種耐火密封結(jié)構(gòu)。在這些實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例中均包括一個(gè)閥體支承表面64、一個(gè)閥桿支承表面66和一個(gè)推力軸承68，這些結(jié)構(gòu)與圖1和圖2中所述的結(jié)構(gòu)相同。
在圖3中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的閥裝置中，多個(gè)石墨環(huán)70布置在孔72中的閥桿28a周圍，所述孔72是在閥的閥桿密封殼體部分26a中限定的。石墨環(huán)70通過(guò)前述的一個(gè)密封墊壓圈54和一個(gè)填密函蓋52而保持在其位置上。
在圖4中，閥的閥桿密封殼體部分26b具有一個(gè)第一孔74和一個(gè)較大的第二孔76。多個(gè)石墨環(huán)78布置在第二孔76中的閥桿28b周圍，密封組件80布置在第一孔74中的閥桿周圍。石墨環(huán)78通過(guò)如前所述的密封墊壓圈54和填密函蓋52而保持在其位置上。由布置在石墨環(huán)78和密封組件80之間的貝氏墊圈或彈簧82將負(fù)荷施加到密封組件80上。如果需要的話，墊圈84可布置在貝氏彈簧82的相對(duì)兩側(cè)。
圖5中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的閥具有一個(gè)閥桿密封殼體部分26c，所述閥桿密封殼體部分26c具有一個(gè)延伸通過(guò)在閥桿密封殼體中確定的孔86的轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿28c。閥桿28c具有一對(duì)在其上確定的一對(duì)槽88和90。一個(gè)石墨環(huán)或石墨圈92布置在所述溝槽88中，一個(gè)密封裝置如O形環(huán)94布置在溝槽90中。由于在石墨環(huán)92上無(wú)可調(diào)節(jié)的負(fù)荷，因此容易產(chǎn)生泄漏。
在圖3-5中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的每個(gè)閥中，石墨環(huán)用于在閥桿和閥桿密封殼體之間進(jìn)行徑向密封。為使圖3和圖4中的石墨密封裝置70和78進(jìn)行正確的密封，必須軸向地施加與較高的徑向負(fù)荷相適應(yīng)的較大的負(fù)荷。該徑向負(fù)荷使閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)及閥的操縱變得更為困難。另外，在一些接觸表面，如閥桿的外徑和閥桿密封殼體中的相應(yīng)的孔中接觸時(shí)，石墨環(huán)容易在閥桿和孔的表面上引起腐蝕，所述的腐蝕增加了泄漏的可能性，也增加了閥桿上的阻力，這樣就使閥的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行更加困難。
優(yōu)選實(shí)施例的描述現(xiàn)在參考圖6，圖中顯示了本發(fā)明的具有耐火密封墊的閥，該閥通常用數(shù)字100來(lái)指示。閥100基本上是圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的閥10的一種變體，它們的許多部件基本上是相同的。
閥100包括一個(gè)具有主體部分103的閥體102和一個(gè)結(jié)合部分105，所述結(jié)合部分105為閥體102相應(yīng)地確定了一對(duì)孔道104和106。主體部分103和結(jié)合部分105通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種多個(gè)緊固件107來(lái)連接。球元件108可轉(zhuǎn)動(dòng)性地布置在閥體102中，閥體102和球元件108之間由密封裝置如多個(gè)密封墊110進(jìn)行密封。球元件108在其上確定了一個(gè)開口112，當(dāng)閥100處于如圖6所示的開啟位置時(shí)，開口112與孔道104和106基本對(duì)準(zhǔn)，這樣液體就可無(wú)阻礙地流過(guò)閥。當(dāng)球元件108轉(zhuǎn)動(dòng)約90度時(shí)，開口112不再與閥體102中的孔道104和106對(duì)準(zhǔn)，這樣閥就處于一個(gè)閉合位置，開口112就通過(guò)密封墊110而與孔道104和106密封性地間隔開。閥100中的上述結(jié)構(gòu)部分均是通用的。
閥體102包括一個(gè)閥桿密封殼體部分114和一根可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在閥桿密封殼體部分114中的閥桿116。閥桿116具有一個(gè)擴(kuò)大的內(nèi)端118，所述內(nèi)端118與球元件108中的狹槽120相配合。閥桿116還具有一個(gè)基本為圓柱形的中間部分121和一個(gè)外端122，所述外端122從閥桿密封殼體114向外延伸，并具有一對(duì)確定于其上的用于扳動(dòng)的平坦面124。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到閥桿116是一個(gè)已知的結(jié)構(gòu)，并按著一種通用的方式來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)球元件108。
參考圖6和圖7，閥桿密封殼體114確定了一個(gè)尺寸確定的第一孔126，這樣閥桿116的內(nèi)端118將安裝于其間。在閥桿殼體114中還確定了一個(gè)第二孔128、一個(gè)較大的第三孔130和一個(gè)更大的第四孔131。第二孔128的尺寸是確定的，這樣閥桿116的中間部分121可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于其間。現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種密封組件132布置在閥桿密封殼體14中的第四孔131和閥桿116之間，并在該處進(jìn)行密封。密封組件132包括多個(gè)V形環(huán)134，在V形環(huán)的外側(cè)具有一個(gè)凹環(huán)136而在V形環(huán)的內(nèi)側(cè)具有一個(gè)凸環(huán)138。在凸環(huán)138和臺(tái)肩142之間最好布置一個(gè)襯墊140，所述臺(tái)肩140在閥桿密封殼體114中的第三孔130和第四孔131之間延伸。
將一根由彈簧或壓力增加負(fù)荷的密封墊144布置在閥桿密封殼體114的第三孔130中，并在第三孔130和閥桿116的中間部分121之間進(jìn)行密封。一個(gè)密封墊壓圈146與密封組件132的凹環(huán)136相鄰。一個(gè)填密函蓋148與密封墊壓圈146相配合，并且所述填密函蓋146通過(guò)一種緊固裝置如多個(gè)螺帽150和螺栓152，以已知的方式附加到閥桿密封殼體114上。
鎖環(huán)154由閥桿116的外端122上的擋環(huán)156保持在其位置上，這樣按要求而將閥桿鎖定。鎖環(huán)154的結(jié)構(gòu)也是已知的。
現(xiàn)在參考圖7和圖8，下面將討論本發(fā)明的關(guān)鍵方面。在處于閥桿密封殼體114中的第二孔的較低端最好是由倒角平面158形成的腔體157，所述倒角平面158從第二孔128向外延伸并遠(yuǎn)離第二孔128。除了利用倒角平面158限定外，腔體157可利用其他的結(jié)構(gòu)限定。例如可利用切成圓角的表面來(lái)限定，但本發(fā)明并不僅限于此。閥體112的閥桿密封殼體部分114確定了一個(gè)閥體支承表面160，所述閥體支承表面160通常在倒角平面158和第一孔126之間延伸。這樣，應(yīng)看到腔體157和倒角平面158從閥體支承表面160處向外延伸。
閥桿116的內(nèi)端118確定了一個(gè)閥桿支承表面162，所述閥桿支承表面162通常面對(duì)閥體支承表面160和倒角平面158，且與閥體支承表面基本平行。
推力軸承164布置在閥體支承表面160和閥桿支承表面162之間。推力軸承164具有一個(gè)尺寸確定的外直徑166，而閉合地安裝在閥桿密封殼體114的第一孔126中，推力軸承164具有從閥桿116的中間部分121徑向向外分離的內(nèi)直徑168。在圖7和圖8所示的初始位置上，因?yàn)殚y桿116上的壓力負(fù)荷提供的推力負(fù)荷的作用而迫使閥桿相對(duì)于閥體102向外運(yùn)動(dòng)，所以，推力軸承164與閥體支承表面160和閥桿支承表面162相配合。也就是說(shuō)，如圖7和圖8所示，閥桿116被迫向上運(yùn)動(dòng)，這樣，閥桿支承表面162壓在推力軸承164上并迫使它與閥體支承表面160相配合。
耐火密封墊170布置在推力軸承164的內(nèi)直徑168和閥桿116的中間部分121之間。耐火密封墊170具有一個(gè)尺寸確定的外直徑172，密閉性地安裝在推力軸承164的內(nèi)徑中，耐火密封墊具有一個(gè)尺寸確定的內(nèi)直徑174，密閉性地安裝在閥桿116的中間部分121的周圍。
耐火密封墊170的初始厚度小于推力軸承164的初始厚度，這樣所述的耐火密封墊可至少與所述的閥體支承表面160和閥桿支承表面162之一相隔離。當(dāng)閥100按如圖6所示的方式定位時(shí)，即在閥桿116的外端122指向上的情況下，耐火密封墊170僅僅放置在閥桿支承表面162上，這樣在耐火密封墊和閥體支承表面160之間就確定了一個(gè)間隙176。也就是說(shuō)，由于液體壓力作用而來(lái)自于閥桿116的任何推力負(fù)荷最初完全由推力軸承164吸收，最初沒(méi)有推力負(fù)荷施加到耐火密封墊170上。
在正常的運(yùn)行中，閥桿116以已知的方式轉(zhuǎn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)球元件108。由包括有密封組件132和壓力或彈簧激勵(lì)的密封墊144的基本密封墊，對(duì)閥桿116的中間部分121進(jìn)行正常的密封。閥桿116上的推力負(fù)荷由推力軸承164來(lái)吸收。推力軸承164最好是用具有彈性的自潤(rùn)滑材料如聚四氟乙烯(PTFE)來(lái)制成，從而便于閥桿116的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到閥100的正常運(yùn)行與前面所述的現(xiàn)有技術(shù)中的閥10的運(yùn)行本質(zhì)上是相同的。
但是，在極度受熱的情況下，如閥100暴露在火中的情況下，本發(fā)明中的閥100和現(xiàn)有技術(shù)中的閥10的運(yùn)行是完全不同的。在暴露在火中的情況下，熱量將損壞或破壞密封組件132及壓力或彈簧激勵(lì)的密封墊144。另外，所述熱量也將損壞或破壞推力軸承164。如圖9所示，在被加熱時(shí)，推力軸承164由熱量消耗掉和/或推力軸承的一部分通過(guò)一個(gè)徑向的間隙178向外擠出，所述徑向間隙178是在閥桿116的內(nèi)端118和閥桿密封殼體114中的第一孔126之間確定的。
耐火密封墊170最好是用不被熱損壞的材料如石墨來(lái)制成，石墨受熱不損耗或變形。當(dāng)推力軸承164被破壞時(shí)，隨著推力軸承164的厚度將受熱而減小，耐火密封墊170將與閥體支承表面160進(jìn)行密封配合，這是因?yàn)殚y100中的流體壓力不斷地向外作用到閥桿116上。也就是說(shuō)，閥桿支承表面162最終將被迫壓靠在耐火密封墊170上，這樣耐火密封墊會(huì)被密封性地壓緊在閥體支承表面160上，參見圖9。
耐火密封墊170的石墨材料比較軟，當(dāng)推力軸承164逐漸完全損壞時(shí)，耐火密封墊170將被上壓而進(jìn)入由倒角平面158確定的空腔157中，這樣它就會(huì)形成一個(gè)通常為如圖10所示的錐形。最后，閥桿支承表面162基本完全與閥體支承表面160配合。這樣就產(chǎn)生了一定程度上的金屬和金屬的密封，但這種密封通常不能滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。耐火密封墊170在壓入由倒角平面158確定的空腔157中時(shí)，將會(huì)與倒角平面158、位于倒角平面下面的閥桿支承表面162的一部分及位于內(nèi)端118之上的閥桿116的中間部分的相鄰的表面進(jìn)行密封地配合。耐火密封墊170的一小部分甚至?xí)蛲鉂B出而進(jìn)入到徑向間隙180中，如圖10所示，所述徑向間隙180是在在閥桿116和閥桿密封殼體114中的第二孔128之間確定的。
因此，耐火密封墊170將會(huì)在閥桿116的周圍密封，這樣即使向閥施加了極大的熱量，液體也不會(huì)從閥100中向外泄漏。
在暴露在火中或其他極度受熱的情況受到控制之后，可將閥110拆卸下來(lái)，并利用新的密封組件132、壓力彈簧激勵(lì)的密封墊144、推力軸承164和耐火密封墊170重新安裝。當(dāng)然，在閥100中也可重新安裝其他任何形式的密封墊或O形環(huán)。閥100的重新安裝只在閥的金屬部件未被損壞或其整體性未被損壞的情況下進(jìn)行。在某些情況下，必須報(bào)廢閥100而用新閥來(lái)代替它。
即使在高溫條件下，如暴露在火中的情況下，本發(fā)明中的閥可以與現(xiàn)有技術(shù)中的閥相同的方式在正常的條件下進(jìn)行操縱，并能在閥桿116周圍進(jìn)行密封。因?yàn)槟突鹈芊鈮|170只有在真正暴露在火中時(shí)才起作用，所以與腐蝕和石墨密封墊的高負(fù)荷有關(guān)的問(wèn)題，如在圖3-5中所示的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題在本發(fā)明中就不會(huì)出現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，推力軸承164、耐火密封墊170、倒角平面158、閥體支承表面160及閥桿支承表面162的相互作用，可很容易地應(yīng)用到利用轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿的其他閥結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明并不僅限于球閥結(jié)構(gòu)。例如，利用轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿的旋塞閥或閘閥可與本發(fā)明的獨(dú)特的耐火密封墊相結(jié)合。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的具有耐火密封墊的閥可很好地實(shí)現(xiàn)上面所提到的目的和優(yōu)點(diǎn)及其他相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。為公開本發(fā)明的目的，本申請(qǐng)中提供了一個(gè)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)該部件的布置和構(gòu)造進(jìn)行多種不同的變化。所有這些變化均包含在附加的權(quán)利要求的范圍和實(shí)質(zhì)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種閥體中的可轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿所用的密封裝置，所述裝置包括用來(lái)在閥桿和閥體之間進(jìn)行密封的基本密封裝置；一個(gè)布置在閥桿和閥體之間的推力軸承，所述推力軸承用來(lái)吸收閥桿上的推力負(fù)荷；和一個(gè)布置在閥桿和閥體之間的耐火密封墊，如果所述推力軸承受熱而基本損壞，所述耐火密封墊就在閥桿和閥體之間進(jìn)行密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置，其中所述的耐火密封墊的初始厚度小于所述推力軸承的初始厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置，其中所述的推力軸承和所述的耐火密封墊具有環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封裝置，其中所述的推力軸承和所述的耐火密封墊是同軸布置的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封裝置，其中所述的耐火密封墊的外直徑小于所述推力軸承的內(nèi)直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封裝置，其中所述的推力軸承是用非金屬材料做成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述非金屬材料是具有彈性的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述的材料為強(qiáng)化的聚四氟乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的耐火密封墊由石墨制成。
10.一種閥裝置，包括一個(gè)在其上確定了一對(duì)孔道的閥體；一根可移動(dòng)地布置在所述閥體中的閥桿；一個(gè)布置在所述閥體中的閥元件，所述閥元件具有一個(gè)開啟位置和一個(gè)閉合位置，在所述開啟位置處所述孔道是流體相通的，在所述閉合位置處，所述孔道是相互分隔的，所述閥元件根據(jù)所述閥桿的運(yùn)動(dòng)而在所述開啟位置和所述閉合位置之間運(yùn)動(dòng)；一個(gè)布置在所述閥體和閥桿之間的推力軸承，所述推力軸承用來(lái)基本上吸收所述閥桿上的推力負(fù)荷；一個(gè)布置在所述閥體和所述閥桿之間的密封墊，當(dāng)所述的推力軸承受熱而基本上損壞時(shí)，所述密封墊可在所述閥體和所述閥桿之間進(jìn)行密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述的裝置是一個(gè)球閥；所述閥元件是一個(gè)與所述閥桿相配合的閥球。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述閥體確定了一個(gè)與所述密封墊相鄰的空腔，這樣，當(dāng)所述軸承受熱而基本上損壞時(shí)，由于閥桿上的推力負(fù)荷的作用，所述密封墊的至少一部分將會(huì)被壓入到所述空腔中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述閥體上確定了一個(gè)閥體支承表面；所述閥桿上確定了一個(gè)閥桿支承表面，所述閥桿支承表面通常與所述的閥體支承表面相對(duì)；所述推力軸承和所述密封墊布置在所述的閥體支承表面和所述的閥桿支承表面之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述的推力軸承和所述的密封墊均具有一個(gè)環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述的推力軸承和所述的密封墊二者基本為同軸線布置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述的密封墊徑向地布置在所述推力軸承的內(nèi)部。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述閥體確定了一個(gè)與所述閥體支承表面相鄰的空腔；當(dāng)所述軸承受熱而基本上損壞時(shí)，由于閥桿上的推力負(fù)荷的作用，所述密封墊的至少一部分將會(huì)被壓入到所述空腔中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述的空腔是由所述閥體中的倒角表面形成的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述的空腔是由在所述閥體中的切成圓角的表面形成的。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述推力軸承最初既與所述閥體的閥體支承表面配合又與閥桿支承表面配合，所述推力軸承的厚度在所述閥體支承表面和所述閥桿支承表面之間確定了一個(gè)空間；所述密封墊初始地至少與所述的閥體支承表面和閥桿支承表面之一相分離，而當(dāng)所述推力軸承的厚度受熱減小時(shí)，所述密封墊既與所述閥體支承表面配合又與所述閥桿支承表面配合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述閥體確定了一個(gè)從所述閥體支承表面伸展的空腔；由于所施加的熱量的作用而使所述推力軸承的厚度減小時(shí)，所述密封墊的至少一部分被壓入到所述空腔中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述的空腔是由從所述的閥體支承表面延伸的倒角表面來(lái)確定的。
23.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述的閥桿由于所述閥體中流體壓力的作用而承壓在所述推力軸承上。
24.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述的推力軸承是用非金屬材料制成的。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述推力軸承是由彈性材料制成的。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述的材料為強(qiáng)化的聚四氟乙烯。
27.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述的密封墊由耐熱材料制成的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中所述的耐熱材料為石墨。
29.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述的閥桿可相對(duì)于所述的閥體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述的密封墊的初始厚度小于所述推力軸承的初始厚度。
31.一種閥裝置，包括一個(gè)在其上確定了一對(duì)孔道的閥體，所述閥體上具有一個(gè)閥體支承表面；一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在所述閥體中的閥桿，所述閥桿具有一個(gè)與所述閥體支承表面相間隔的閥桿支承表面，所述閥桿支承表面受來(lái)自于所述閥體中液體壓力的推力負(fù)荷而在軸向上偏向于所述閥體支承表面；一個(gè)與所述閥桿配合的閥元件，所述閥元件通過(guò)所述閥桿在一個(gè)開啟位置和一個(gè)閉合位置之間的轉(zhuǎn)動(dòng)而在所述閥體中運(yùn)動(dòng)，在所述的開啟位置處所述孔道流體相通，而在所述的閉合位置處，所述孔道間截止連通；一個(gè)布置在所述閥體支承表面和閥桿支承表面之間的推力軸承，并且推力軸承最初與二者配合在一起，這樣，所述推力軸承就可吸收所述閥桿上的所述推力負(fù)荷；和一個(gè)布置在所述閥體支承表面和閥桿支承表面之間的密封墊，所述密封墊最初至少與所述閥體支承表面和所述閥桿支承表面之一相分離。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述推力軸承是用非金屬材料制成的；所述密封墊是用耐熱材料制成的，這樣，如果所述推力軸承受熱損壞，則所述密封墊可密封地既與所述閥體支承表面配合又與閥桿支承表面配合。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述閥體確定了一個(gè)與所述閥體支承表面相鄰的空腔；當(dāng)所述推力軸承受熱損壞時(shí)，所述密封墊的至少一部分被壓入到所述空腔中。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述空腔是由從所述閥體支承表面延伸的倒角表面確定的。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述空腔是由從所述閥體支承表面伸展的一個(gè)切成圓角的表面來(lái)形成的。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述的非金屬材料是具有彈性的。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述的非金屬材料為強(qiáng)化的聚四氟乙烯。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中所述的耐熱材料為石墨。
39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述密封墊徑向地布置在所述推力軸承的內(nèi)部。
40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述推力軸承和所述密封墊均具有環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其中所述的推力軸承的內(nèi)直徑大于所述密封墊的外直徑。
42.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述推力軸承的初始厚度大于所述密封墊的初始厚度。
43.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述球閥的閥元件是一個(gè)可在閥體中進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的閥球。
44.一種閥裝置，包括一個(gè)在其上具有一個(gè)閥體支承表面的閥體，所述閥體確定了一個(gè)與所述閥體支承表面相鄰的空腔，另外還確定了一對(duì)孔道；一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在所述閥體中的閥桿，所述閥桿具有一個(gè)通常與所述閥體支承表面相對(duì)的閥桿支承表面；一個(gè)布置在所述閥體中的閥元件，所述閥元件具有一個(gè)開啟位置，在所述開啟位置處所述閥孔道流體相通，所述閥元件還具有一個(gè)閉合位置，在所述的閉合位置處，所述孔道相互分離，所述閥元件根據(jù)所述閥桿的運(yùn)動(dòng)而在所述開啟位置和所述閉合位置之間進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；一個(gè)布置在所述閥體支承表面和閥桿支承表面之間的推力軸承，所述推力軸承可完全地吸收所述閥桿上的推力負(fù)荷；一個(gè)布置在所述閥體支承表面和閥桿支承表面之間的密封墊，所述密封墊與所述空腔相鄰布置，這樣，當(dāng)所述推力軸承受熱基本上損壞時(shí)，所述密封墊的至少一部分被壓入到所述的空腔中。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中所述空腔是由從所述閥體支承表面伸展的倒角表面形成的。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中所述推力軸承和所述密封墊均具有環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其中所述推力軸承和所述密封墊基本為同軸線布置的。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中所述的密封墊徑向地布置在所述推力軸承的內(nèi)部。
49.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中所述的推力軸承的初始厚度大于所述密封墊的初始厚度。
50.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中由于所述閥體中流體壓力的作用而使所述閥桿承壓在所述推力軸承上。
51.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中所述的推力軸承為非金屬材料制成的。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的裝置，其中所述的推力軸承是由基本為彈性的材料制成的。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中所述的材料為強(qiáng)化聚四氟乙烯。
54.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中所述的密封墊是用耐熱材料制成的。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的裝置，其中所述的耐熱材料為石墨。
全文摘要
一種在工業(yè)管道應(yīng)用中的具有耐火密封墊(170)的閥(100)。所述閥(100)包括其內(nèi)具有閥元件(108)的閥體(102—105)。在正常的情況下,一種通用的基本密封墊(132—134,136,138,140和142)應(yīng)用在閥桿上。閥體確定了閥體支承表面(160)閥桿確定了閥桿支承表面(162)。推力軸承(164)布置在閥體支承表面(160)和閥桿支承表面(162)之間,耐火密封墊(170)徑向地布置在推力軸承(164)的內(nèi)部。
文檔編號(hào)F16K41/02GK1300356SQ9980397
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期1999年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月20日
發(fā)明者羅伯特·E·馬基 申請(qǐng)人:北美公司