CN102459974A - 具有动态阀内件接头的流体阀 - Google Patents

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Abstract

描述了一种具有动态阀内件接头的流体阀。用于流体阀的示例性装置包括构造成对流体阀的阀笼进行保持的主体。另外，所述示例性装置包括多个突起，这些突起从所述主体的外部表面突出，并绕其沿径向设置。所述多个突起中的每个突起用于在所述主体与耦接至所述流体阀的阀帽的内表面之间提供一个或是多个接触点。

Description

具有动态阀内件接头的流体阀
技术领域
本发明大体上涉及一种流体阀，更具体地涉及一种具有动态阀内件接头的流体阀。
背景技术
控制阀通常用在过程设备中，以控制流过与过程设备相连的管路和/或容器的流体(例如气体、液体等)或其它物质的流动。控制阀通常包括一个或多个入口和出口，并包括流动控制元件或是构件(例如阀门、活塞、阀塞、截流构件等)，操作所述流动控制元件来控制流过将入口与出口流体耦接的孔口的流体流动。截流构件通常耦接至阀帽，该阀帽被机械耦接(例如螺合、夹紧、旋入等)至阀体。通常，截流构件被构造成与包围流过阀的流路的密封结构(例如座环)接合。
在某些实例中，控制阀的不同部件由具有不同热膨胀系数的不同材料制成。这样，在高温应用下，不得不考虑制成不同的控制阀部件的材料的热膨胀系数。
发明内容
用于流体阀的示例性装置包括构造成对流体阀的阀笼进行保持的主体。另外，所述示例性装置包括多个突起，这些突起从所述主体的外部表面突出。所述多个突起中的每个突起用于在所述主体与耦接至所述流体阀的阀帽的内表面之间提供一个或是多个接触点。
附图说明
图1示出已知的流体阀。
图2示出具有示例性阀笼保持件和阀笼的示例性流体阀。
图3示出具有从外部表面延伸出的多个突起的图2的示例性阀笼保持件。
图4示出在示例性阀笼保持件与阀笼之间具有弹簧元件的另一示例性流体阀。
图5是代表可用来产生在此描述的实例的示例性过程的流程图。
图6示出在加工之前的图2的示例性阀笼保持件的多个突起中的一个突起。
图7示出在加工之后的图2的示例性阀笼保持件的多个突起中的一个突起。
图8示出具有从外部表面延伸出的多个环状突起的另一示例性阀笼保持件。
图9示出具有从内表面延伸出的多个突起的示例性阀帽。
具体实施方式
具体的实施例被示出在上述提及的附图中，并在下文中进行详细描述。在描述这些实施例时，相似或相同的附图标记被用于标示相同或相似的元件。附图并不必然地按照比例，为了清楚和/或简洁，可能对附图中的某些特征和某些视图进行尺寸上的放大表示或是示意表示。另外，在整个说明书中已经描述了多个实施例。任一实施例中的任何特征可包括在其它实施例中的其它特征内、或是它们的代替物、抑或是与它们组合。
在此描述的实例涉及在例如阀笼保持件与阀帽之间具有动态接头的流体阀。这种动态接头可使阀笼保持件相对于阀帽移动(例如滑动)，以适应和补偿阀体、阀笼保持件、阀帽、阀笼和/或其它阀部件的热膨胀或收缩。在此描述的实例通过可使阀笼保持件由与形成耦接至流体阀的阀帽的材料相似或相同的材料(例如钢材料)制成，从而实质地减少阀笼保持件的热膨胀的量。通过减少阀笼保持件的热膨胀的量，与阀笼保持件同轴对齐并接合的阀笼可与座环接合，以将座环位置维持在阀体内，由此减小使用紧固件将座环耦接至阀体的需要。这种方法可减少在座环耦接至阀体时施加至座环的变形量，并简化流体阀的组装和/或拆卸。
在此描述的某些实例中，为了可使阀笼保持件由与形成和阀笼保持件接合的阀帽的材料相似或相同的材料制成，在阀笼保持件的外部表面周围径向地设置由与阀帽材料和阀笼保持件材料不同的材料制成的多个突起。一般来说，多个突起起到在阀笼保持件的外部表面与阀帽的内表面之间的垫圈的作用，从而防止阀笼保持件的外部表面与阀帽的内表面连续接合。防止阀笼保持件的外部表面与阀帽的内表面连续接合在实质上防止了随时间流逝阀笼保持件和阀帽变成固定(例如腐蚀)在一起，进而可保持在这些部件之间的动态接头。
图1示出具有阀体102的已知的流体阀100，其中，上述阀体102在进口106与出口108之间具有流体流动通路104。阀帽110通过多个紧固件112与阀体102耦接，并且包括用于容纳阀杆116的阀膛114。阀杆116的一端118从阀帽110延伸出，且可操作地耦接至致动器(未图示)，阀杆116的相反端120耦接至截流构件122(例如阀塞)。
为了控制流过阀体102的流体流动，在入口106与出口108之间设置阀内件124来提供某些流动特性(例如降低因流过流体阀100的流体流动而产生的噪声和/或气穴现象)。阀内件124包括挂笼126、截流构件122和阀杆116。
为了将挂笼126相对于阀体102固定，挂笼126包括凸缘128，所述凸缘128设置在由阀体102限定的周槽130中，并由阀帽110的一部分132接合。挂笼126通常由不锈钢材料制成，阀体102和阀帽110一般都由具有与不锈钢材料不同的的热膨胀系数的不同钢材料制成。这样，在流体阀100遭受例如热循环时，挂笼126、阀体102和/或阀帽110可能以不同速度和/或量进行膨胀和/或收缩。为了补偿在热膨胀/收缩量和/或速度上的差异(例如挂笼126与阀体102和/或阀帽110相比会以较快的速度膨胀和/或膨胀得较多)，在挂笼126的一端136与至少部分地设置于阀体102的孔口140内的座环138之间设置缝隙134。座环138通过多个紧固件142(例如三十(30)个紧固件)耦接或固定至阀体102。
为了在座环138与阀体102之间提供密封，在座环138与阀体102之间设置弹簧负载密封件和/或缠绕式垫片144。在组装阀100的过程中，当对多个紧固件142进行紧固来将座环138耦接至阀体102时，弹簧负载密封件144朝向座环138施加一相反力，在某些实例中，所述相反力可能使座环138变形。其结果是，上述变形可防止截流构件122与座环138适当(例如密封地)接合，并且防止截流构件122对流过流体阀100的流体流动进行适当控制。为了减少或减小上述变形，在安装座环138之后(例如在对紧固件142进行紧固之后)，座环138可在耦接至阀体102的同时被加工，这通常是需要大量劳力并且昂贵的过程。
图2示出具有阀体202的示例性流体阀200，其中，上述阀体202在入口206与出口208之间具有流体流动通路204。阀帽210通过多个紧固件212与阀体202耦接，并且包括用于容纳阀杆216的阀膛214。阀杆216的一端218从阀帽主体220延伸出，且可操作地耦接至致动器(未图示)，阀杆216的相反端222耦接至截流构件224(例如阀塞)。
与图1的阀内件124相对，示例性流体阀200的阀内件226包括阀笼保持件228(例如上阀笼保持件或引导件)、阀笼230、截流构件224和阀杆216。
一般地，阀笼保持件228的一端232至少部分地位于阀体202内且与阀帽210相邻，阀笼保持件228的相反端234与阀笼230的一端236接合，以使阀笼保持件228与阀笼230同轴对齐。阀笼230位于阀体202内，从而使阀笼230和阀座242(例如座环)的相对的台阶或肩部238和240接合和/或互锁，以将阀座242至少部分地固定在阀体202的孔口244内。这种方法减少了对用于将阀座242相对于阀体202固定的多个紧固件(例如图1的紧固件142等)的需求，并由此减少在某些实例中在将座环(例如图1的座环138)耦接至阀体(例如图1的阀体102)时所发生的变形。另外，通过减少对用于固定阀座242的多个紧固件的需求，在例如常规维护的过程中，阀座242可更容易地从示例性流体阀200中移除和/或装配到示例性流体阀200内。
但是，如图2所示的将阀座242经由阀笼230和阀笼保持件228固定至阀体202减少了间隙(图1的间隙134)，该间隙可使挂笼(例如图1中的挂笼126等)以与阀体不同的速率和/或量膨胀和/或收缩。在图2的实例中，设置动态接头252，来代替设置在阀笼230与阀座242之间的缝隙以适应阀笼230、阀笼保持件228、阀座242、阀体202和/或其它阀部件的热膨胀/收缩。如下文更详细地描述，动态接头252可使阀笼230和阀笼保持件228膨胀/收缩(例如响应于热循环)，同事可使阀笼230保持与阀座242接触来维持阀座242与孔口244密封接合。
除了动态接头252之外，图2的实例也构造成降低阀笼230和阀笼保持件228组件的热膨胀/收缩的总量。特别地，阀笼保持件228可由钢材料制成，而阀笼230可由不锈钢材料制成，不锈钢材料通常以比阀笼230的钢材料更快的速率和/或更大的量膨胀。具体地，在图2的实例中，流体阀200可设有由第一材料(例如钢材料)制成的阀笼保持件228，所述第一材料的热膨胀系数比形成阀笼230的第二材料(例如不锈钢材料)的热膨胀系数相对低。使用具有相对较低的热膨胀系数的材料来形成阀笼保持件228与由不锈钢材料制成的单件式阀笼(未图示)或是均由不锈钢材料制成的阀笼保持件228与阀笼230的组件相比，减少了阀笼230和阀笼保持件228组装件的热膨胀的总量大约一半(1/2)。另外，这种方法可使阀笼230由基本不受腐蚀的材料(例如不锈钢)制成，降低了截流构件224卡在阀笼230内和/或无法与阀座242接合的可能性。
在流体阀200中设有由第一材料制成的阀笼保持件228与如上所述的替代物相比，可减少热膨胀的量，其中，所述第一材料具有比形成阀笼230的第二材料相对较低的热膨胀系数。但是，如果一段时间之后阀笼保持件228的外或外部表面248与阀帽210的内表面250连续接合的话，由于阀笼保持件228和阀帽210可由具有相似或相同的热膨胀系数的相似或相同的材料(例如钢材料)制成，因此，腐蚀可能产生在阀笼保持件228的外表面248与阀帽210的内表面250之间。这种腐蚀可将阀笼保持件228相对于阀帽210实质固定，从而影响动态接头252的操作和增加在拆卸流体阀200的阀内件226时遇到的困难。具体来说，如果阀笼保持件228被固定(腐蚀)至阀帽210的话，则动态接头252会受到影响，且在热循环中阀笼保持件228可能不再能够相对于阀帽210移动。其结果是，阀笼保持件228和阀笼230可能无法维持阀座242与阀体202的孔口244的密封接合和/或可能使阀内件225的对齐受到影响，从而影响流体阀200的性能。
参照图2和图3，为确保动态接头252的操作不因腐蚀等受到影响，阀笼保持件228的外部表面设有多个突起254(图3)，其均具有相对较小的表面积，且绕外部表面248沿径向分隔。尽管示例性阀笼保持件228在图3中示出具有三个突起254，但示例性阀笼保持件228可具有相似或不同形状的任意数量的突起254(例如1个、2个、3个等)。
一般地，各突起254在阀笼保持件228的外部表面248与阀帽210的内表面250之间设有一个或是多个接触点，从而能使动态接头252被维持在阀笼保持件228与阀帽210之间。具体来说，为了维持动态接头252，各突起254可由诸如钨铬钴合金材料、钴合金材料、非腐蚀性材料等之类的第三材料制成，而阀帽210和阀笼保持件228可由诸如钢材料之类的第一材料制成。制成突起254、阀笼保持件228和阀帽210的材料可基本上防止阀帽210和阀笼228免于在一段时间之后腐蚀到一起。如上述所说明的那样，如果阀笼保持件228的外部表面248与阀帽210的内表面250接合(例如连续接合)的话，这种相互作用可能使表面248和250腐蚀到一起。虽未图示，但在其它实施例中，外部表面248可替代地或附加地设有诸如铬之类的非腐蚀性材料的涂层，其起到外部表面248与内表面250之间的缓冲的作用来维持动态接头252。在这种实例中，示例性阀笼保持件228可能没有设置突起254。
为了组装流体阀200，阀座242至少部分地位于孔口244内，阀笼230被***阀体202中，以将阀笼230与阀座242的相反台阶238和240接合和/或互锁。阀笼保持件228接着设置在阀体202内，以便使阀笼保持件228的一端234与阀笼230的相反端236接合，阀笼保持件228的另一端232与阀帽210相邻设置。阀帽210可接着通过紧固件212与阀体202对齐并耦接。具体来说，阀帽210的一部分262被设置成使阀帽210的内表面250环绕阀笼保持件228的外部表面248，且突起254设置在表面248与250之间。
为了补偿阀笼230相对于与阀笼保持件228、阀体202和/或阀帽210在热膨胀系数上的差异，可与由阀笼保持件228限定的台阶260相邻地设置偏置元件258(例如弹簧或是密封件)。具体地，偏置元件258可响应于阀笼保持件228和/或阀笼230在阀体202内的相对位置起作用(例如膨胀或收缩)。例如，当流体阀200暴露在热(例如热循环)中时，阀笼230可发生膨胀(例如伸长)，从而使阀笼保持件228移动，并因此使台阶260朝阀帽210移动并压缩偏置元件258。
如上述所说明的那样，设置在外部表面248与内表面250之间的突起254可使动态接头252能够保持，并因此可使阀笼保持件228相对于阀帽210移动。尽管在图2的示例性流体阀200中偏置元件258与阀帽210相邻设置，但偏置元件258可设置在其它任意合适的位置上。例如，图4示出了示例性流体阀400，其具有设置在阀笼保持件406与阀笼408之间的槽404内的弹簧元件402。
图5所示的流程图代表工序或方法500，其可被执行以生产在此描述的示例性装置。特别地，图5示出代表可被执行以生产例如示例性阀笼保持件228(图2)或在此描述的其它实例的操作的流程图。此外，虽然图5的示例性操作是参照图5的流程图进行描述的，但也可应用其他实施图5的方法500的方法。例如，可改变各个框的执行次序，和/或所描述的一些框可以被改变、移除、拆分或组合。
详细地回到图5并参照图2，阀笼保持件228(图2)的外部表面248被加工(框502)成阀笼保持件228(图2)的直径264与第一直径(例如第一预定直径)基本相似。一般地，第一直径相对小于阀帽210(图2)的内径266。在某些实例中，第一直径的直径比下面说明的第二直径小大约5毫米。
示例性方法500接着确定是否已经获取第一直径(框504)(例如阀笼保持件228(图2)的直径264与第一直径基本相似)。如果示例性方法500确定第一直径还没有被获取，则控制回到框502。但是，如果示例性方法500确定已经获取了第一直径，则控制前进至框506。接着对阀笼保持件228(图2)的外部表面248使用合金(框506)，来形成如图6所示从外部表面248沿阀笼保持件228的纵轴602延伸的多个突起254。
在某些实例中，如图3所示，示例性阀笼保持件228(图2)可包括绕外部表面248均匀分隔的三(3)个突起254。但是，阀笼保持件228(图2)可包括任意数量的突起254，该突起254能以任何合适的配置绕外部表面248设置。例如，如图8所示，多个突起802可以是从阀笼保持件806的外部表面804延伸的多个环状环。尽管图8中所示的实例包括两个突起，但示例性阀笼保持件806可包括任意数量的突起(例如1个、2个、3个、4个等)。替代地，如图9所示，阀帽904的内表面可与阀笼保持件228的外部表面248相反地设有多个突起906。在这些实例中，突起906可从内表面902朝内侧延伸。
如图7所示，多个突起254中的一部分可接着被加工(框508)以使得具有多个突起254的阀笼保持件228(图2)的直径与第二直径(第二预定直径)基本相似。一般地，第二直径对应于阀帽210的内径266。如图7所示，在某些实例中，使多个突起254中的每个突起254是细长的，并可包括大致矩形的表面702，其至少部分地与阀帽210的内表面250接触。
示例性方法500接着确定是否已经获取第二直径(框510)(例如具有多个突起254的阀笼保持件228(图2)的直径与第二直径基本相似)。如果示例性方法500确定第二直径还没有被获取，则控制回到框508。但是，如果示例性方法500确定已经获取了第二直径，则控制前进至框512，且示例性方法500确定它是否应该对另一阀笼保持件进行加工(框512)。否则，结束图5的示例性方法500。
尽管在此描述了某些示例性方法、仪器和制造品，但本发明的覆盖范围不局限于此。恰恰相反，本发明覆盖字面上或是按照等同等效原则完全落入所附的权利要求书的范围中的所有方法、仪器和制造品。

Claims (26)

1.一种用于流体阀的装置，包括：
主体，其构造成对所述流体阀的阀笼进行保持；以及
多个突起，这些突起从所述主体的外部表面突出，
其中，所述多个突起中的每个突起用于在所述主体与耦接至所述流体阀的阀帽的内表面之间提供一个或是多个接触点。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个突起与所述阀帽的内表面之间的相互作用用于防止所述主体的所述外部表面与所述阀帽的所述内表面之间的连续接合。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述相互作用包括在所述主体与所述阀帽之间的动态接头。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个突起绕所述主体的所述外部表面沿径向设置。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体包括第一材料，所述多个突起中的每个突起包括与所述第一材料不同的第二材料。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一材料包括钢材料，所述第二材料包括钴合金材料。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括阀笼保持件。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述阀笼保持件包括上阀笼保持件。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，将所述突起是细长的，并具有沿所述主体的纵轴延伸的长度。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述突起具有矩形表面，以便与所述阀帽的对应的表面接触。
11.一种用于控制流体流动的流体阀，包括：
阀体，其限定：
入口端口；以及
出口端口；
阀笼保持件，其设置在所述阀体内，其中，所述阀笼保持件包括：
多个突起，这些突起从所述阀笼保持件的主体的外部表面突出并绕其沿径向分隔，其中，所述多个突起中的每个突起用于在所述主体与耦接至所述流体阀的阀帽的内表面之间提供一个或是多个接触点。
12.如权利要求11所述的流体阀，其特征在于，所述多个突起与所述阀帽的所述对应的表面之间的相互作用用于防止所述主体的所述外部表面与所述阀帽的所述内表面之间的连续接合。
13.如权利要求12所述的流体阀，其特征在于，所述相互作用包括在所述主体与所述阀帽之间的动态接头。
14.如权利要求11所述的流体阀，其特征在于，所述主体包括第一材料，所述多个突起中的每个突起包括与所述第一材料不同的第二材料。
15.如权利要求14所述的流体阀，其特征在于，所述第一材料包括钢材料，所述第二材料包括钴合金材料。
16.如权利要求11所述的流体阀，其特征在于，所述阀笼保持件包括上阀笼保持件。
17.如权利要求11所述的流体阀，其特征在于，还包括阀笼，以引导所述流体阀的截流构件。
18.如权利要求17所述的流体阀，其特征在于，所述阀笼与所述阀笼保持件同轴对齐。
19.一种用于控制流体流动的流体阀，包括：
阀体，其限定：
入口端口；以及
出口端口；
阀笼保持件，其设置在所述阀体内；
阀帽，其耦接至所述阀体；以及
用于在所述阀笼保持件的外部表面与所述阀帽的内表面之间维持动态接头的装置。
20.如权利要求19所述的流体阀，其特征在于，所述用于维持所述动态接头的装置包括多个突起，这些突起从所述阀笼保持件的所述外部表面突出。
21.如权利要求20所述的流体阀，其特征在于，所述多个突起的每个突起用于在所述阀笼保持件与所述阀帽的所述内表面之间提供一个或是多个接触点。
22.如权利要求20所述的流体阀，其特征在于，所述多个突起与所述阀帽的内表面之间的相互作用用于防止所述阀笼保持件的所述外部表面与所述阀帽的所述内表面之间的连续接合。
23.如权利要求20所述的流体阀，其特征在于，所述阀笼保持件包括第一材料，所述多个突起中的每个突起包括与所述第一材料不同的第二材料。
24.如权利要求19所述的流体阀，其特征在于，所述用于维持所述动态接头的装置包括多个突起，这些突起从所述阀帽的所述内表面突出。
25.一种生产用于流体阀的阀笼保持件的方法，包括：
加工所述阀笼保持件的外部，以使其具有第一直径；
对所述外部的表面使用合金，以提供具有多个突起的表面，这些突起从所述表面突出并绕所述表面沿径向分隔；以及
加工合金的一部分，以使具有所述多个突起的所述外部具有与阀帽的内径相对应的第二直径，其中，所述第二直径相对大于所述第一直径，以防止所述外部的所述表面与所述阀帽的内表面之间的连续接合。
26.一种用于流体阀的阀帽，包括：
主体，其可耦接至所述流体阀；以及
多个突起，这些突起从所述主体的内表面突出，其中，所述多个突起中的每个突起用于在所述主体与设置在所述流体阀中以对所述流体阀的阀笼进行保持的阀笼保持件的外部表面之间提供一个或是多个接触点。
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