CN104712845A - 机械保持的阀座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于调节器的密封盘安装组件，该密封盘安装组件包括：安装部件，其适于可操作地连接到调节器的控制部件组件的管状部件；盘支架，其可操作地连接到安装部件；以及环形密封盘，其设置在环形通道中，该环形通道形成在安装部件和盘支架之间。该环形密封盘通过压缩力机械地保持在安装部件和盘支架之间。

Description

机械保持的阀座
技术领域
本发明大体上涉及流体控制装置，并且更具体地涉及用于流体控制装置的控制部件组件。
背景技术
流体控制装置一般包括控制阀和调节器。这些控制装置通常安装在流体过程控制***中，例如化学处理***、天然气输送***等，用于控制通过***的流体流动。每个控制装置限定流体流动路径，并且包括用于调节流动路径尺寸的控制部件。例如，图1示出了已知的调节器组件10，其包括阀体12和致动器14。阀体12限定流动路径16，该流动路径16包括狭窄部分或喉部18。在图1中所示的调节器组件10配置为向上流动配置。换句话说，流体向上流动，通过如图1所示的喉部18。
致动器14包括上部致动器壳体20、下部致动器壳体22以及控制部件组件24。控制部件组件24设置在上部和下部致动器壳体20、22中，并且适于响应于穿过调节器组件10的压力变化而双向移动。此外，如图1所示，调节器组件10包括设置在阀体12的喉部18中的阀座环26。控制部件组件24与阀座环26配合以控制通过喉部18的流体流动。当出口压力高时，控制部件组件24的密封表面28可以密封地接合阀座环26并且关闭喉部18。这防止通过调节器10的流体流动。
图1中所示的阀座环26还包括圆形或锥形表面27。圆形或锥形表面27用于使通过孔口29的流体流动成流线型。如图1所示，当流体流过阀体12时，其从阀体12的左侧流动，并且向上经由阀座环26中的孔口29通过喉部18。然后，流体避开包括密封表面28的控制部件24的下表面，并且流动到图1中阀体12的右侧。
图1示出了具有已知的控制部件组件24的调节器组件10。一般来说，控制部件组件24包括密封表面28，当控制部件组件24处于关闭位置时该密封表面28接合阀座环26的座面31，因此防止流体流过阀体12。更具体地，控制部件组件24还包括管状部件30和安装子组件32。管状部件30包括上端部30a和下端部30b，该下端部30b是敞开的并且用于容纳安装子组件32。安装子组件32还包括安装部件34、塞或盘支架36以及具有密封表面28的密封盘38。
盘支架36包括圆柱形主体37，该圆柱形主体37具有沿其径向延伸的凸缘42。凸缘42包括顶面44和底面46，该顶面44紧靠安装部件34的底面(图1)，该底面46包括用于接收具有密封表面28的密封盘38的环形凹座48。密封盘38可以包括由低强度可塑弹性材料制成的大致环形的盘，其通过粘合剂结合到盘支架36。
一般来说，低强度可塑弹性密封盘38在密封盘38和阀座环26的连接处形成的高压降和低流量的条件下退化。因此，对于高压降和低流量条件，更坚固的材料可以用于制成密封盘38。然而，这些更坚固的材料通常缺乏在高压降和低流量下足够的粘合强度，导致盘支架36和密封盘38之间的粘合失败，并因此通常导致密封盘38和控制部件组件24之间的故障。更具体地，密封盘38上的流体冲击导致密封盘38和密封支架36之间粘合失败和/或可以导致密封盘38撕裂。此外，这些更坚固的材料更难于塑模。
发明内容
低强度可塑弹性密封盘38在密封盘38和阀座环26的连接处形成的高压降和低流量的条件下退化。因此，对于高压降和低流量条件，更坚固的材料可以用于制成密封盘38。然而，这些更坚固的材料通常缺乏在高压降和低流量下足够的粘合强度，导致盘支架36和密封盘38之间的粘合失败，并因此通常导致密封盘38和控制部件组件24之间的故障。更具体地，密封盘38上的流体冲击导致密封盘38和密封支架36之间粘合失败和/或可以导致密封盘38撕裂。此外，这些更坚固的材料更难于塑模。为了解决以上问题，本发明提供了一种用于调节器的密封盘安装组件。
本发明的第一方面提供了一种用于调节器的密封盘安装组件，所述密封盘安装组件包括：安装部件，其适于可操作地连接到调节器的控制部件组件的管状部件；盘支架，其可操作地连接到所述安装部件；以及环形密封盘，其设置在环形通道中，所述环形通道形成在所述安装部件和所述盘支架之间，其中，所述环形密封盘通过压缩力机械地保持在所述安装部件和所述盘支架之间。
在本发明的一个实施形式中，所述安装部件包括靠近第一端的内部环形凸缘。
在本发明的一个实施形式中，所述内部环形凸缘具有厚度，所述厚度大致等于所述盘支架的主体部分的厚度。
在本发明的一个实施形式中，所述安装部件包括靠近第二端的外部环形凸缘。
在本发明的一个实施形式中，所述环形密封盘在径向方向被压缩在所述安装部件和所述盘支架之间。
在本发明的一个实施形式中，所述环形密封盘在轴向方向被压缩在所述安装部件和所述盘支架之间。
在本发明的一个实施形式中，所述密封盘具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一厚度，所述第二部分具有第二厚度，所述第一厚度大于第所述二厚度。
在本发明的一个实施形式中，所述安装部件包括轴向延伸的凸缘，所述轴向延伸的凸缘在轴向方向从所述外部环形凸缘延伸到阀座。
在本发明的一个实施形式中，所述盘支架包括向外延伸的凸缘。
在本发明的一个实施形式中，所述密封盘的径向厚度大于所述环形通道的径向厚度。
在本发明的一个实施形式中，所述密封盘的径向厚度在0.01mm到0.1mm之间，并且大于所述环形通道的径向厚度。
在本发明的一个实施形式中，所述盘支架包括环形垫圈，所述环形垫圈靠近其第二端向外延伸。
在本发明的一个实施形式中，所述环形垫圈装配到槽口中，所述槽口形成在所述安装部件的内表面中。
在本发明的一个实施形式中，密封盘安装组件进一步包括设置在所述安装部件和所述管状部件之间的密封件。
在本发明的一个实施形式中，密封盘安装组件进一步包括设置在所述安装部件和所述盘支架之间的密封件。
在本发明的一个实施形式中，所述安装部件通过螺纹连接可操作地连接到所述管状部件。
在本发明的一个实施形式中，所述安装部件通过螺纹连接可操作地连接到所述盘支架。
在本发明的一个实施形式中，所述密封盘由高强度弹性材料制成。
在本发明的一个实施形式中，所述密封盘由聚氨酯制成。
本发明的第二方面提供了一种控制装置，包括：阀体，其限定流体的流动路径；阀座环，其设置在流动路径中；致动器，其耦合到所述阀体，所述致动器包括控制组件，所述控制组件适于相对于所述阀座环位移以调节通过流动路径的流体流动；以及根据本发明所述的密封盘安装组件。
根据本发明，密封盘可以通过轴向压缩、径向压缩或其组合而被保持。通过机械地保持密封盘在安装组件中，所公开的安装组件便于使用由更强更坚固材料制成的密封盘，该密封盘有可能降低粘合性能。因此，所公开的密封盘安装组件解决了在高压降和低流量操作下密封盘的脱粘问题。
附图说明
图1是包括已知的阀塞和密封盘的调节器组件的横截面侧视图；
图2是根据本发明教导构成的机械保持密封盘安装组件的横截面侧视图；
图3是根据本发明教导构成的机械保持密封盘安装组件的可替代实施例的横截面侧视图；
图4是根据本发明教导构成的机械保持密封盘安装组件的另一个可替代实施例的横截面侧视图；以及
图5是根据本发明教导构成的机械保持密封盘安装组件的另一个可替代实施例的横截面侧视图。
具体实施方式
一般来说，本文描述的密封盘安装组件通过压缩机械地保持密封盘。虽然本文描述的密封盘安装组件中不需要粘合剂，但是如果需要的话可以使用粘合剂。密封盘可以通过轴向压缩、径向压缩或其组合而被保持。通过机械地保持密封盘在安装组件中，所公开的安装组件便于使用由更强更坚固材料制成的密封盘，该密封盘有可能降低粘合性能。因此，所公开的密封盘安装组件解决了在高压降和低流量操作下密封盘的脱粘问题。
参照图2，密封盘安装组件132的第一实施例可操作地连接到控制部件组件124的管状部件130。密封盘安装组件132可以通过例如过盈配合、焊接、螺纹连接、紧固件或将一个元件连接到另一个元件上的任何其他方式连接到管状部件130。密封盘安装组件132包括安装部件134和盘支架136，该安装部件134延伸进入管状部件130的中空孔中，该盘支架136连接到安装部件134，使得安装部件设置在盘支架136和管状部件130之间。在密封盘安装组件132的远端139，盘支架136和安装部件134之间形成凹式环形通道137。环形密封盘128机械地保持在凹式环形通道137内。
在图2的实施例中，环形密封盘128在径向方向A上可以被机械地压缩。该径向压缩防止环形密封盘128由于高压降和低流量条件下的流体影响而从盘支架136上脱落。此外，径向压缩使环形密封盘128稳定，因此当控制部件组件124在关闭位置时，加强了环形密封盘128和阀座环126的座面131之间的密封。
安装部件134包括管状主体部分150，该管状主体部分150具有在其第一端154向内延伸的凸缘152。安装部件134还包括靠近第二端158向外延伸的凸缘156。向外延伸的凸缘156终止于轴向延伸的凸缘160，该凸缘160在轴向方向B上朝向阀座环126延伸。
盘支架136包括管状主体部分162，该管状主体部分162具有第一端166和第二端168。管状主体部分162包括环形垫圈164，该环形垫圈164靠近第二端168向外延伸。环形垫圈164装配到槽口170中，该槽口170形成在安装部件134的内表面中。管状主体部分162轴向地终止于轴向延伸的凸耳172中的第二端168。
轴向延伸的凸耳172、环形垫圈164、向外延伸的凸缘156以及轴向延伸的凸缘160配合以限定环形通道137。环形密封盘128可以具有标称径向厚度t，该标称径向厚度t稍大于环形通道137的径向厚度T。在一些实施例中，环形密封盘128的标称径向厚度t可以在0.01mm到0.1mm之间，并且大于环形通道137的径向厚度T。因此，当安装组件132被组装时，环形密封盘128被压缩在轴向延伸的凸耳172和轴向延伸的凸缘160之间，这增加了环形密封盘128、盘支架136和安装部件134之间的摩擦，因此导致环形通道137内环形密封盘128的机械保持。
如图2所示，安装部件134可以通过过盈连接(利用可选的焊接)可操作地连接到管状部件130。一个或多个密封件，例如O形垫圈174可以设置在安装部件134和管状部件130之间。
类似地，如图2所示，盘支架136可以通过过盈连接(利用可选的焊接)可操作地连接到安装部件134。一个或多个密封件，例如O形垫圈176可以设置在安装部件134和盘支架136之间。
如图2所示，向内延伸的凸缘152可以具有径向厚度，该径向厚度大致等于盘支架136的主体部分162的径向厚度。因此，内孔180可以形成为具有基本恒定的直径(除了设置在盘支架136的第二端168的倒角或倾斜表面182之外)。
参照图3，密封盘安装组件232的第二实施例可操作地连接到控制部件组件224的管状部件230。密封盘安装组件232可以通过例如过盈配合、焊接、螺纹连接，紧固件或将一个元件连接到另一个元件上的任何其他方式连接到管状部件230。在图3的实施例中，密封盘安装组件232可以通过螺纹连接233连接到管状部件230。密封盘安装组件232包括安装部件234和盘支架236，该安装部件234延伸进入管状部件230的中空孔中，该盘支架236连接到安装部件234，使得安装部件设置在盘支架236和管状部件230之间。在密封盘安装组件232的远端239，盘支架236和安装部件234形成凹式环形通道237。环形密封盘228机械地保持在凹式环形通道237内。
在图3的实施例中，环形密封盘228在径向方向A上可以被机械地压缩。该径向压缩防止环形密封盘228由于高压降和低流量条件下的流体影响而从盘支架236上脱落。此外，径向压缩使环形密封盘228稳定，因此当控制部件组件224在关闭位置时，加强了环形密封盘228和阀座环226的座面231之间的密封。
安装部件234包括管状主体部分250，该管状主体部分250具有在其第一端254向内延伸的凸缘252。安装部件234还包括靠近第二端258向外延伸的凸缘256。向外延伸的凸缘256终止于轴向延伸的凸缘260，该凸缘260在轴向方向B上朝向阀座环226延伸。
盘支架236包括管状主体部分262，该管状主体部分262具有第一端266和第二端268。管状主体部分262包括外螺纹265，其与安装部件234上的内螺纹267配合以将盘支架236固定到安装部件234。
管状主体部分262、向外延伸的凸缘256以及轴向延伸的凸缘260相配合以限定环形通道237。环形密封盘228可以具有标称径向厚度t，该标称径向厚度t稍大于环形通道237的径向厚度T。在一些实施例中，环形密封盘228的标称径向厚度t可以在0.01mm到0.1mm之间，并且大于环形通道237的径向厚度T。因此，当安装组件232被组装时，环形密封盘228被压缩在管状主体部分262和轴向延伸的凸缘260之间，这增加了环形密封盘228、盘支架236和安装部件234之间的摩擦，从而导致环形通道237内环形密封盘228的机械保持。
如图3所示，安装部件234可以通过螺纹连接271可操作地连接到管状部件230。一个或多个密封件，例如O形垫圈274可以设置在安装部件234和管状部件230之间。
类似地，盘支架236可以通过螺纹连接可操作地连接到安装部件234。一个或多个密封件，例如O形垫圈276可以设置在安装部件234和盘支架236之间。
如图3所示，向内延伸的凸缘252可以具有径向厚度，该径向厚度大致等于盘支架236的主体部分262的径向厚度。因此，内孔280可以形成为具有基本恒定的直径(除了设置在盘支架236的第二端268的倒角、弯曲或倾斜表面282之外)。
参照图4，密封盘安装组件332的第三实施例可操作地连接到控制部件组件324的管状部件330。密封盘安装组件332可以通过例如过盈配合、焊接、螺纹连接，紧固件或将一个元件连接到另一个元件上的任何其他方式连接到管状部件330。密封盘安装组件332包括安装部件334和盘支架336，该安装部件334延伸进入管状部件330的中空孔中，该盘支架336连接到安装部件334，使得安装部件设置在盘支架336和管状部件330之间。在密封盘安装组件332的远端339，盘支架336和安装部件334之间形成凹式环形通道337。环形密封盘328机械地保持在凹式环形通道337内。
在图4的实施例中，环形密封盘328在轴向方向B可以被机械地压缩。该轴向压缩防止环形密封盘328由于高压降和低流量条件下的流体影响而从盘支架336上脱落。此外，轴向压缩使环形密封盘328稳定，因此当控制部件组件324在关闭位置时，加强了环形密封盘328和阀座环326的座面331之间的密封。
安装部件334包括管状主体部分350，该管状主体部分350具有在其第一端354向内延伸的凸缘352。安装部件334还包括靠近第二端358向外延伸的凸缘356。向外延伸的凸缘256与盘支架336上的向外延伸的凸缘361配合，该凸缘361在径向方向A上向外延伸。
盘支架336包括管状主体部分362，该管状主体部分362具有第一端366和第二端368。管状主体部分362包括外螺纹365，其与安装部件334上的内螺纹367配合以将盘支架336固定到安装部件334。
管状主体部分362、向外延伸的凸缘356以及向外延伸的凸缘361配合以限定环形通道337。环形密封盘328可以包括第一部分329和第二部分331，该第一部分329具有第一轴向厚度，该第二部分331具有第二轴向厚度。在一些实施例中，第一轴向厚度可以大于第二轴向厚度。在其他实施例中，环形密封盘328可以具有单一厚度，该单一厚度被压缩在向外延伸的凸缘361和安装部件334之间以形成第二厚度。因此，当安装部件332被组装时，环形密封盘328被压缩在向外延伸的凸缘361和向外延伸的凸缘356之间，这增加了环形密封盘328、盘支架336和安装部件334之间的摩擦，因此导致在环形通道337内的环形密封盘328的机械保持。图4的实施例不同于图2和3的实施例，因为环形密封盘338在轴向方向被压缩而不是在径向方向被压缩。
如图4所示，安装部件334可以通过螺纹连接371可操作地连接到管状部件330。一个或多个密封件，例如O形垫圈374可以设置在安装部件334和管状部件330之间。
类似地，如上所述，盘支架336可以通过螺纹连接可操作地连接到安装部件334。一个或多个密封件，例如0形垫圈376可以设置在安装部件334和盘支架336之间。
如图4所示，向内延伸的凸缘352可以具有径向厚度，该径向厚度大致等于盘支架336的主体部分362的径向厚度。因此，内孔380可以形成为具有基本恒定的直径(除了设置在盘支架336的第二端368的倒角、弯曲或倾斜表面382之外)。
参照图5，密封盘安装组件432的第四实施例可操作地连接到控制部件组件424的管状部件430。密封盘安装组件432可以通过例如过盈配合、焊接、螺纹连接，紧固件或将一个元件连接到另一个元件上的任何其他方式连接到管状部件430。在图5的实施例中，密封盘安装组件432可以通过螺纹连接来连接到管状部件430。密封盘安装组件432包括安装部件434和盘支架436，该安装部件434延伸进入管状部件430的中空孔中，该盘支架436连接到安装部件434，使得安装部件设置在盘支架436和管状部件430之间。在密封盘安装组件432的远端439，盘支架436和安装部件434形成凹式环形通道437。环形密封盘428机械地保持在凹式环形通道437内。
在图5的实施例中，环形密封盘428同时在径向方向A和轴向方向B可以被机械地压缩。该径向和轴向压缩防止环形密封盘428由于高压降和低流量条件下的流体影响而从盘支架436上脱落。此外，径向和轴向压缩使环形密封盘428稳定，因此当控制部件组件424在关闭位置时，加强了环形密封盘428和阀座环426的座面431之间的密封。
安装部件434包括管状主体部分450，该管状主体部分450具有在其第一端454向内延伸的凸缘452。安装部件434还包括靠近第二端458向外延伸的凸缘456。向外延伸的凸缘456终止于轴向延伸的凸缘460。向外延伸的凸缘456与盘支架436上的向外延伸的凸缘461配合以在轴向方向压缩环形密封盘428，该凸缘461在径向方向A上向外延伸。类似地，盘支架436的管状主体部分426与轴向延伸的凸缘460配合以在径向方向压缩密封盘428。
盘支架436包括管状主体部分462，该管状主体部分462具有第一端466和第二端468。管状主体部分462包括外螺纹465，其与安装部件434上的内螺纹467配合以将盘支架436固定到安装部件434。
管状主体部分462、向外延伸的凸缘456、轴向延伸的凸缘460以及向外延伸的凸缘461配合以限定环形通道437。环形密封盘428可以包括第一部分429和第二部分431，该第一部分429具有第一轴向厚度，该第二部分431具有第二轴向厚度。在一些实施例中，第一轴向厚度可以大于第二轴向厚度。在其他实施例中，环形密封盘438可以具有单一厚度，该单一厚度被压缩在向外延伸的凸缘461和安装部件434之间以形成第二厚度。因此，当安装部件432被组装时，环形密封盘428被压缩在向外延伸的凸缘461和向外延伸的凸缘456之间，同时被压缩在管状主体部分462和轴向延伸的凸缘460之间，这增加了环形密封盘428、盘支架436和安装部件434之间的摩擦，因此导致在环形通道437内的环形密封盘428的机械保持。图5的实施例不同于图2、3和4的实施例，因为环形密封盘428同时在径向方向和轴向方向被压缩而不是在径向方向或轴向方向被压缩。
如图5所示，安装部件434可以通过螺纹连接471可操作地连接到管状部件430。一个或多个密封件，例如O形垫圈474可以设置在安装部件434和管状部件430之间。
类似地，盘支架436可以通过螺纹连接可操作地连接到安装部件434。一个或多个密封件，例如O形垫圈476可以设置在安装部件434和盘支架436之间。
如图5所示，向内延伸的凸缘452可以具有径向厚度，该径向厚度大致等于盘支架436的主体部分462的径向厚度。因此，内孔480可以形成为具有基本恒定的直径(除了设置在盘支架436的第二端468的倒角、弯曲或倾斜表面482之外)。
在一个示例中，环形密封盘228的材料可以是聚氨酯。然而，本领域普通技术人员可以理解的是，例如，具有类似于聚氨酯性能的各种其他材料可以替代地单独使用或与聚氨酯结合使用，并且仍然落入本发明的范围内。
所公开的密封环安装组件允许坚固的密封材料例如聚氨酯在严格的操作条件下使用。特别地，机械保持(例如，在一个或多个径向和轴向方向夹紧)，允许具有差的粘合特性的坚固材料在调节器中使用。
鉴于上述情况，本发明的描述应该被理解为仅提供本发明的示例，并且因此，不脱离本发明主旨的各种改变应落入本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种用于调节器的密封盘安装组件，所述密封盘安装组件包括：
安装部件，其适于可操作地连接到调节器的控制部件组件的管状部件；
盘支架，其可操作地连接到所述安装部件；以及
环形密封盘，其设置在环形通道中，所述环形通道形成在所述安装部件和所述盘支架之间，
其中，所述环形密封盘通过压缩力机械地保持在所述安装部件和所述盘支架之间。
2.根据权利要求1所述的密封盘安装组件，其中，所述安装部件包括靠近第一端的内部环形凸缘。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述内部环形凸缘具有厚度，所述厚度大致等于所述盘支架的主体部分的厚度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述安装部件包括靠近第二端的外部环形凸缘。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述环形密封盘在径向方向被压缩在所述安装部件和所述盘支架之间。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述环形密封盘在轴向方向被压缩在所述安装部件和所述盘支架之间。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述密封盘具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一厚度，所述第二部分具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述安装部件包括轴向延伸的凸缘，所述轴向延伸的凸缘在轴向方向从所述外部环形凸缘延伸到阀座。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述盘支架包括向外延伸的凸缘。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述密封盘的径向厚度大于所述环形通道的径向厚度。
11.根据权利要求10所述的密封盘安装组件，其中，所述密封盘的径向厚度在0.01mm到0.1mm之间，并且大于所述环形通道的径向厚度。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述盘支架包括环形垫圈，所述环形垫圈靠近其第二端向外延伸。
13.根据权利要求12所述的密封盘安装组件，其中，所述环形垫圈装配到槽口中，所述槽口形成在所述安装部件的内表面中。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的密封盘安装组件，进一步包括设置在所述安装部件和所述管状部件之间的密封件。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的密封盘安装组件，进一步包括设置在所述安装部件和所述盘支架之间的密封件。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述安装部件通过螺纹连接可操作地连接到所述管状部件。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述安装部件通过螺纹连接可操作地连接到所述盘支架。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述密封盘由高强度弹性材料制成。
19.根据权利要求1-17中任一项所述的密封盘安装组件，其中，所述密封盘由聚氨酯制成。
20.一种控制装置，包括：
阀体，其限定流体的流动路径；
阀座环，其设置在流动路径中；
致动器，其耦合到所述阀体，所述致动器包括控制组件，所述控制组件适于相对于所述阀座环位移以调节通过流动路径的流体流动；以及
根据权利要求1-19中任一项所述的密封盘安装组件。
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