CN109416129A - 具有自对准阀杆尖端的阀 - Google Patents

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CN109416129A CN201780032029.XA CN201780032029A CN109416129A CN 109416129 A CN109416129 A CN 109416129A CN 201780032029 A CN201780032029 A CN 201780032029A CN 109416129 A CN109416129 A CN 109416129A
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Abstract

一种阀(100)包括：阀体(120)，所述阀体具有环形阀座(125)，所述环形阀座具有第一中心轴线；以及阀关闭子组件(130)，所述阀关闭子组件与所述阀体组装在一起并且包括可轴向移动的阀杆(131)和阀杆尖端(132)，所述阀杆尖端通过阀杆连接器(140)附接至所述阀杆并且包括具有第二中心轴线的环形密封部分。当所述第一中心轴线与所述第二中心轴线未对准时，所述阀杆尖端可围绕所述阀杆枢转，以在将关闭力施加至所述阀杆时实现所述阀杆尖端的所述环形密封部分的角度调整而使其与所述环形阀座均匀地密封接合。所述阀杆连接器被配置成在所述阀杆处于打开位置时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。

Description

具有自对准阀杆尖端的阀
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年5月25日提交的第62/341,160号美国临时专利申请“具有自对准阀杆尖端的阀(VALVE WITH SELF-ALIGNING STEM TIP)”的优先权和所有权益，所述美国临时专利申请的全部公开内容以引用的方式完全并入本文中。
公开背景
本发明涉及流量阀。本发明更具体地说涉及利用阀杆密封子组件的阀，包括例如波纹管阀。
发明内容
本申请的示例性方面涉及一种阀关闭子组件，所述阀关闭子组件具有阀杆尖端，所述阀杆尖端可相对于阀杆成角度地调整，以适应阀杆尖端的环形密封部分与阀杆尖端密封到的环形阀座的未对准。
在示例性实施方案中，一种阀包括阀体和与所述阀体组装在一起的阀关闭子组件。所述阀体包括中心通道、具有沿着所述中心通道延伸的第一中心轴线的环形阀座、从所述中心通道延伸至第一流体口的第一端通道，以及从所述中心通道延伸至第二流体口的第二端通道。所述阀关闭子组件包括沿着所述第一中心轴线延伸的阀杆和通过阀杆连接器附接至所述阀杆并且包括具有第二中心轴线的环形密封部分的阀杆尖端。所述阀杆可沿轴向从准许流体在所述第一流体口与所述第二流体口之间流动的打开位置移动至关闭位置，在所述关闭位置，当将关闭力施加至所述阀杆时，所述阀杆尖端的环形密封部分接合所述环形阀座。当所述第一中心轴线与所述第二中心轴线未对准时，所述阀杆尖端可围绕所述阀杆枢转，以在将所述关闭力施加至所述阀杆时实现所述阀杆尖端的所述环形密封部分的角度调整以使其与所述环形阀座均匀地密封接合。所述阀杆连接器被配置成在所述阀杆处于所述打开位置时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
在另一示例性实施方案中，一种阀关闭子组件包括沿着第一中心轴线延伸的阀杆和通过阀杆连接器附接至所述阀杆并且包括具有第二中心轴线的环形密封部分的阀杆尖端。所述阀杆尖端可绕所述阀杆枢转，以实现所述第二中心轴线相对于所述第一中心轴线的角度调整。所述阀杆连接器被配置成在较小的枢转扭矩(即，小于施加至所述阀杆尖端的关闭力，例如，高达约1in-lb、高达约5in-lb，或高达约10in-lb)施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
在另一示例性实施方案中，一种阀关闭子组件包括用于附接至阀体的支撑环、沿着第一中心轴线延伸穿过所述支撑环的中心通道的阀杆、附接至所述阀杆的阀杆尖端，和中空可延伸构件，所述中空可延伸构件具有直接附接至所述阀杆尖端的第一端和直接附接至所述支撑环的第二端。所述阀杆可沿轴向相对于所述支撑环移动。所述阀杆尖端包括具有第二中心轴线的环形密封部分，其中所述阀杆尖端可绕所述阀杆枢转，以实现所述第二中心轴线相对于所述第一中心轴线的角度调整。
在另一示例性实施方案中，一种阀关闭子组件包括：阀杆尖端，所述阀杆尖端包括插口和环形密封部分；阀杆，所述阀杆包括收纳在所述插口中的球形接头，用于使所述阀杆尖端绕所述阀杆枢转移动；以及保持器，所述保持器与所述阀杆尖端组装在一起并且包括柔性球形保持部分，所述球形保持部分与所述阀杆接合以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
以下将充分描述这些和其它发明构思和实施方案，并且本领域技术人员从以下根据附图的示例性实施方案的详细描述将容易理解这些和其它发明构思和实施方案。
附图说明
图1是根据示例性实施方案的阀组件的示意性横截面图，示出了与阀座未对准的阀杆尖端密封部分；
图2是示出为处于关闭位置的图1的阀组件的示意性横截面图，其中阀杆尖端被调整以使阀杆尖端密封部分与阀座之间均匀地密封接合；
图3是根据另一示例性实施方案的阀组件的透视图；
图4是示出为处于打开状态的图3的阀组件的横截面侧视图；
图5是图3的阀组件的放大的局部横截面侧视图，示出了与阀座未对准的阀杆尖端密封部分；
图6是示出为处于关闭位置的图3的阀组件的放大的局部横截面侧视图，其中阀杆尖端被调整以使阀杆尖端密封部分与阀座之间均匀地密封接合；
图7是图3的阀组件的分解透视图；
图8是根据另一示例性实施方案的阀组件的示意性横截面图，示出了与阀座未对准的阀杆尖端密封部分；以及
图9是示出为处于关闭位置的图8的阀组件的示意性横截面图，其中阀杆尖端被调整以使阀杆尖端密封部分与阀座之间均匀地密封接合。
具体实施方式
本文描述的示例性实施方案涉及波纹管阀，并且涉及与致动器组件结合的波纹管阀，然而，可以使用许多不同的阀设计和配置以适合于特定应用，包括例如具有阀杆密封布置的其它阀。术语“轴向”和“径向”的使用参考纵轴，例如，如附图中所示的中心轴线。如本文所述，纵向轴线可以是阀座、阀杆或阀杆尖端的密封部分的中心纵向轴线。
利用阀杆密封布置的阀通常包括限定阀体的流动路径，所述阀体具有由环形阀座环绕的中心通道，以及阀杆，所述阀杆设置在中心通道中并且可沿轴向移动以接合阀杆的环形密封部分(通常但不一定在最末端的阀杆尖端上)，其中环形阀座处于关闭位置。所述阀杆密封部分相对于所述环形阀座的角度或中心轴线未对准可能导致实现密封所需的不均匀或部分接合、泄漏、增大的关闭力，以及不期望的磨损和/或密封表面颗粒产生。
本文提出的发明构思提供了一种阀设计，所述阀设计解决或适应阀杆密封阀子组件(例如，波纹管阀子组件)的阀杆尖端的环形密封部分与限定阀体的流动路径的环形阀座之间的轴向或角度未对准，阀杆关闭子组件与所述阀体组装在一起。在一个此种实施方案中，阀关闭子组件包括阀杆和通过阀杆连接器附接至阀杆的阀杆尖端，所述阀杆连接器准许或提供阀杆尖端相对于阀杆的枢转或回转移动，同时沿轴向将阀杆尖端固定在阀杆上(即，保持阀杆尖端在轴向上是刚性的)。
图1和2示意性地说明阀10，所述阀具有与阀关闭子组件30组装在一起的阀体20。阀体20包括中心通道21和环绕中心通道并且具有沿着中心通道延伸的中心轴线X1的环形阀座25。第一端通道23从中心通道21延伸至第一流体口23a(例如，导管适配连接)，并且第二端通道24从中心通道延伸至第二流体口24a。
阀关闭子组件30包括设置在中心通道21中、沿着中心轴线X1延伸的阀杆31，以及通过示意性地示出于40处的阀杆连接器附接至阀杆31的端部31a的阀杆尖端32。致动器50与阀体20组装在一起，并且可操作以使阀杆31沿轴向在打开位置与关闭位置之间移动，在打开位置，阀杆尖端与阀座25间隔开以准许流体在第一流体口23a与第二流体口24a之间流动，并且在关闭位置，阀杆尖端32的环形密封部分35抵着阀座25密封以阻挡第一流体口23a与第二流体口24a之间的流动。
尽管示例性阀杆尖端32优选地相对于阀杆31沿轴向固定，以适应阀杆31相对于阀座25的中心轴线X1的未对准(例如，由于阀杆的定向或阀座表面上的变化)，但示例性阀杆连接器40可移动或可调整，以准许阀杆尖端32相对于阀杆31枢转或回转移动。这种枢转或回转移动提供了对在阀关闭期间未对准的阀杆尖端32的重新定向或调整，使得当阀杆31处于关闭位置时，密封部分35的中心轴线X2与阀座25的中心轴线X1对准或基本同轴。阀杆连接器40可以与阀杆31和阀杆尖端32中的任一者或两者成一体或组装在一起，并且可以采用多种形式，包括例如接头或可变形连接，如下文更详细地论述。
当通过致动器50将关闭力施加至未对准的阀杆31时，密封部分35与阀座25之间在一侧(图1中的S)处的初始不均匀接合施加枢转力或扭转至阀杆尖端32的此侧部S，由此使阀杆尖端枢转并且使密封部分中心轴线X2与阀座中心轴线X1对准，以使密封部分35与阀座25之间均匀地密封接合(图2)。
尽管可以准许阀杆尖端在阀杆上自由回转，但当阀打开时(例如，由于抵抗阀杆尖端的流体力或由例如波纹管等其它阀部件施加的力)，这种布置可能导致阀杆尖端的后续未对准，由此需要在每次阀关闭时重复地重新对准阀杆尖端，并且需要不希望的重复移动。根据本申请的另一发明方面，将阀杆尖端32附接至阀杆31的阀杆连接器40可以被配置成抵抗由于施加至阀杆尖端的较小扭矩力而导致的阀杆尖端的进一步枢转移动，如当阀杆处于打开位置时可能会出现的情况。在此种布置中，当阀座-密封件未对准时，例如在阀初始关闭时，或在阀部件磨损或可能在阀的使用寿命期间导致阀座-密封件未对准的其它条件之后，阀杆尖端的枢转调整可以限于阀关闭。
因此，阀杆连接器40可以被配置成在阀杆尖端暴露于较小(例如，打开的阀)扭矩力时抵抗阀杆尖端32的枢转调整，而在阀杆尖端暴露于如由致动器50施加的相对较大的正常关闭力时准许未对准的阀杆尖端的枢转调整。在其它示例性实施方案中，阀杆连接器可被配置成在阀杆尖端暴露于正常的阀关闭力时抵抗枢转调整，而非需要将增大的关闭力施加至带有未对准阀杆尖端的阀杆，以实现角度调整。在一些此种实施方案中，这种增大的关闭力可以仅在初始阀组装期间施加，或通过阀致动器的非标准(例如，使用至致动器口的增大的气动压力)操作来施加。
可以利用许多不同配置来提供对阀杆连接器的移动或调整的阻力，所述阻力足以在阀处于打开状态时防止阀杆尖端的枢转或回转移动，同时仍准许阀杆尖端在阀关闭时枢转移动以实现阀座-密封件对准。作为一个示例，阀杆与阀杆尖端之间的接头连接器可以设置有压配、摩擦配合、夹紧接合或弹簧偏置保持，以抵抗由较小扭矩力(例如，高达约1in-lb、或高达约5in-lb，或高达约10in-lb的扭矩力)引起的枢转移动。
参考图3至7，阀组件100的示例性实施方案包括阀体120、至少部分地设置在阀体的中心通道121中的阀关闭子组件130，以及阀致动器150，所述阀致动器与阀体组装在一起并且可操作以使阀关闭子组件130在打开位置与关闭位置之间移动以打开和关闭阀100。在所说明实施方案中，阀致动器150是气动致动器，通过将加压气体施加至致动器的致动口151来操作。或者，致动器可以是例如具有操纵杆或旋钮的手动致动器，或电磁致动器或液压致动器或产生线性或轴向移动以打开和关闭阀100的任何其它类型的致动器。
阀体120包括环形阀座125，所述环形阀座环绕中心通道121并且具有沿着中心通道延伸的中心轴线X1。第一端通道123从中心通道121延伸至第一流体口123a(例如，导管适配连接)，并且第二端通道124从中心通道延伸至第二流体口124a。如图所示，第一流体口123a和第二流体口124a可以设置在阀体120的共同下表面上。由此，这种配置是通常所称的表面安装配置。然而，可以使用其它端口配置，例如，如本文第一实施方案中示意性示出的。如所已知，可以使用安装螺栓(未示出)将表面安装流体部件附接至下伏基板或歧管(未示出)。
阀关闭子组件130包括设置在中心通道121中、沿着中心轴线X1延伸的阀杆131，以及通过阀杆连接器140附接至阀杆131的端部131a(图5和6)的阀杆尖端132。阀杆尖端132包括设置在阀杆尖端的端表面上用于与环形阀座125接合的环形密封部分135。如图所示，密封部分135可以包括铆合或以其它方式保持在阀杆尖端132中的凹槽中的密封***件，并且可以用选择为有效抵着环形阀座125密封的材料来提供，例如全氟烷氧基(PFA)聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、金属(例如，316不锈钢)、陶瓷(例如，氧化铝、蓝宝石、红宝石或氧化铝)。环形阀座125可以但不必形成垂直于阀座的中心轴线X1的基本平坦表面。在其它实施方案(未示出)中，环形阀座可以包括铆合或以其它方式保持在阀体中的凹槽中的***件，并且阀杆尖端密封部分可以但不必形成垂直于环形密封部分的中心轴线的基本平坦表面。在其它实施方案(未示出)中，阀座和阀杆尖端密封部分可以包括互补形状的截头锥形表面。
如本文所使用，阀杆连接器可以包括各种配置和布置。在一个实施方案中，阀杆连接器包括阀杆与阀杆尖端之间的可枢转或回转的接头连接。作为一个示例，阀杆连接器可以包括设置在阀杆和阀杆尖端中的一者上的球形接头，以及设置在阀杆和阀杆尖端中的另一者上的插口。在图3至7所说明的实施方案中，阀杆131包括球形接头141，并且阀杆尖端132包括插口142，所述插口收纳球形接头141，用于使阀杆尖端132在球形接头上枢转或回转移动。如本文中所使用，“球”或“球形接头”不必是球形部件，并且可以包括选择为准许在插口内枢转或回转移动的其它形状和轮廓。
球窝接头可以配置成将阀杆尖端沿轴向固定在阀杆上。另外或替代地，球窝接头可以提供对插口142在球形接头141上的移动或调整的阻力，所述阻力足以在阀100处于打开状况时防止阀杆尖端132的枢转或回转移动，同时仍准许未对准的阀杆尖端132在阀关闭时枢转移动以实现阀座-密封件对准。作为一个示例，球形接头141和插口142可以设置有压配或摩擦配合，使得球形接头与插口的接触表面在阀杆尖端暴露于当阀处于打开状况时可能经历的较小扭矩力(例如，加压流体流、来自波纹管的偏置力)时提供对阀杆尖端的枢转或回转移动的阻力。举例来说，通过使用可压缩材料(例如，聚合物、金属泡沫)或高摩擦表面，可以增大或增强这种摩擦。举例来说，球形接头的外表面和/或插口的内表面可以是滚花的或加有花键，以增大对枢转移动的摩擦阻力。作为另一示例，球形接头与插口之间的可压缩涂层或衬套可以提供增大的夹紧力并且导致对枢转移动的阻力。在此种示例中，可以选择摩擦或夹紧接合以在暴露于较小(打开的阀)扭矩力(例如，高达1in-lb、高达5in-lb或高达10in-lb的扭矩力)时防止枢转移动，而在暴露于较大(阀关闭)扭矩力(例如，大于1in-lb、大于5in-lb，或大于10in-lb的扭矩力)时准许枢转移动。
根据本申请的另一方面，可以通过与阀杆和阀杆尖端中的一者组装在一起的保持器或保持构件来增大或控制阀杆尖端的枢转或回转移动的阻力，以偏置枢转接头的接合(例如，球形接头在球窝接头中的接合)。作为一个示例，保持环可以与球窝接头的插口部分固定或组装在一起或相邻，使得球形接头的基部延伸穿过保持环中的孔隙。保持环的内周边(例如，腹板、凸片、凸缘等)接合球形接头。保持环的内周边被配置成足够刚性以当阀杆尖端暴露于较小的阀打开力时抵抗或防止球形接头在插口中的枢转或回转移动，但具有足够柔性以在阀关闭期间准许未对准的阀杆尖端的枢转或回转调整。
在所说明的实施方案中，阀杆尖端132包括在插口142外部并且环绕所述插口的凹入的肩部或沉孔144，以及压配至沉孔144中的保持环145。保持环145的内周边或腹板部分146接合球形接头141的基部141a(例如，从球延伸的球形表面或圆柱形颈部)，以抵抗球形接头141在插口142中的枢转或回转移动。由保持环145提供的阻力可以基于环的材料(例如，柔性或弹性)、腹板部分146的厚度或腹板部分与球形接头基部之间的表面接触量(例如，均匀的圆周接合或间歇/离散的接合，例如通过隔开的凸片)来加以控制或选择。由于保持环145提供球形接头141在插口142中的保持并且用于抵抗枢转移动，因此球形接头141可以宽松地收纳在插口142中。在其它实施方案中，球形接头可以通过压配或摩擦配合保持在插口中，以提供超出保持器提供的枢转阻力的进一步阻力。
当致动器150将关闭力施加至具有相对于阀座125未对准的阀杆尖端132的阀杆131时，如图5中所示(并且为了清楚起见而夸大)，密封部分135与阀座125之间在一侧(图5中的S)上的初始非均匀接合向阀杆尖端132的此侧S施加枢转力或扭矩，由此使球形接头141在插口142内枢转(并且抵靠保持环145)，使密封部分中心轴线X2与阀座中心轴线X1对准，从而使密封部分135与阀座125之间均匀地密封接合(图2)。当阀随后打开时，当阀杆尖端暴露于较小的扭矩力(例如，加压***流体、所附接的波纹管的偏置力)时，保持环腹板部分146抵着球形接头141的基部141a的偏置接合防止阀杆尖端132在阀杆131上的进一步枢转移动。
在本文所说明的示例性实施方案中，阀关闭子组件130包括中空可延伸构件(例如，如图所示的波纹管137)，所述中空可延伸构件环绕阀杆131并且具有附接(例如，焊接或以其它方式密封地附接)至阀杆尖端132的第一端137a和附接至阀体120的第二端137b。尽管波纹管137可以直接附接至阀体，但在所说明的实施方案中，波纹管的第二端137b直接附接(例如，焊接或以其它方式密封地附接)至与阀体120组装在一起的支撑环138，如下文更详细地论述。当阀杆131在打开位置与关闭位置之间移动时(即，响应于致动器150的操作)，波纹管137沿轴向延伸和回缩，以维持围绕阀杆的流体密封外壳，由此维持阀杆和阀杆-致动器连接为非润湿部件。如本文中所使用，术语“中空可延伸构件”和“波纹管”旨在广泛地解释，并且包括常规或传统的波纹管设计或替代波纹管设计，例如形成中空可延伸构件的一系列锥形元件或弹簧或其它元件。波纹管阀特别适用于高纯度、高流速应用，但本发明可以另外或替代地用于许多其它类型应用的阀，包括例如具有湿润阀杆的阀(即，没有波纹管或环绕阀杆的其它密封外壳)。
根据本申请的另一方面，阀杆连接器的枢转阻力功能可以另外或替代地由阀杆与阀杆尖端之间的波纹管连接来提供。在一个此种实施方案中，波纹管的至少一部分可以是可塑性变形的，使得当将关闭力施加至未对准的阀杆时，密封部分与阀座之间在一侧上的初始不均匀接合施加枢转力或扭矩，所述枢转力或扭矩足以使波纹管的可塑性变形部分塑性变形，由此使球形接头在插口内枢转，以使密封部分与阀座之间均匀地密封接合。波纹管的塑性变形部分可以足够刚性以在暴露于较小的扭矩力(例如，上述阀打开力)时抵抗进一步的塑性变形。
其它可塑性变形的部件或配置可以提供阀杆尖端在阀杆上的在阻力下的枢转。在一个此种实施方案中，如在图8和9中示意性地示出，阀200包括与阀关闭子组件230组装在一起的阀体220，所述阀关闭子组件具有阀杆231和通过可塑性变形的阀杆连接器240附接至阀杆231的端部231a的阀杆尖端232。致动器250与阀体220组装在一起，并且可操作以使阀杆231沿轴向在打开位置与关闭位置之间移动，在打开位置，阀杆尖端与阀座225间隔开，并且在关闭位置，阀杆尖端232的环形密封部分235抵着阀座225密封。为了适应阀杆231相对于阀座225的中心轴线X1的未对准，阀杆连接器240是可塑性变形的轴，其被配置成弯曲以提供阀杆尖端232相对于阀杆231的枢转或回转移动，以当阀杆231处于关闭位置时，使阀杆尖端232定向成使得密封部分235的中心轴线X2与阀座225的中心轴线X1对准或基本同轴。如图所示，轴240可以与阀杆231和阀杆尖端232成一体，或者可以按其它方式附接至阀杆和阀杆尖端。
当通过致动器250将关闭力施加至未对准的阀杆231时，密封部分235与阀座225之间在一侧(图8中的S)上的初始不均匀接合施加枢转力或扭转至阀杆尖端232的此侧部S，由此使轴240弯曲以使阀杆尖端枢转并且使密封部分中心轴线X2与阀座中心轴线X1对准，以使密封部分235与阀座225之间均匀地密封接合(图9)。
返回参考图3至7的实施方案，波纹管137还可以密封地封闭偏置构件160，例如弹簧。偏置构件160可以被捕获在弹簧引导件或上衬套161与下衬套162之间，并且通过可以拧至阀杆131的上端上的螺纹构件163保持在压缩状态。下衬套162被径向向内的凸缘138a支撑在支撑环138上。被压缩的偏置构件160在阀杆131上施加向上的力，以使得在此实施方案中的阀100是常开阀(不管致动器150的力矩操作如何)。可以使用许多其它设计来提供常开功能，并且替代地，阀100可以设计为常闭阀。当阀杆131向上移动时，偏置构件160还使波纹管137纵向压缩(如图4所示)。
阀体120可以机械加工或以其它方式形成有阀腔壁122(本文简称为阀腔122)，其一部分可以是圆柱形的或者可以是大致圆柱形的形状，但替代地，可以根据需要使用其它几何形状。阀关闭子组件130至少部分地收纳在阀腔122中。适配器165部分地设置在阀腔122内。适配器165通常可以成形为收纳在阀腔122中的圆柱体。可以使用替代几何形状，但为了方便而优选地但不要求适配器165大体上符合阀腔122的形状(本文中，对于具有适配器165的大致圆柱形形状和收纳适配器的阀腔部分的实施方案，适配器165也可以称为圆柱形适配器165)。因此，适配器165的外径小于阀腔122的直径，并且内径大于波纹管137的外径。
阀帽螺母166可以使用螺纹连接或其它合适构件与阀体120接合。当阀盖螺母166被拧紧时，适配器165被捕获并且压缩地轴向加载在支撑环138的上凸缘138b与阀体120的支撑表面126之间。在圆柱形适配器165的下表面165a与支撑表面126之间形成流体密封的主体密封，并且在圆柱形适配器165的上表面165b与支撑环138的上凸缘138b之间形成流体密封的子组件密封。为了便于子组件密封和主体密封，适配器165可以在上表面165b上包括与上凸缘138b形成压缩面密封的上环形胎圈，并且适配器165可以在下表面165a上包括与支撑表面126形成压缩面密封的下环形胎圈。因此，在将阀帽螺母166拧紧至阀体120上之后，适配器165与阀体120和支撑环138的组合对阀腔122进行细分或分隔，以提供密封的流体流动腔(当阀100安装或连接有入口和出口配件或附接有连接件时)。密封的流体流动腔在阀100处于打开位置时在第一流动通道123与第二流动通道124之间提供不透流体的流动路径，并且在阀100处于关闭位置时提供密封的流动腔。
适配器165实际上允许阀体120被机械加工成具有比未使用适配器165时可能提供的阀腔122更大的阀腔。如上所述，较大的阀腔意味着在尺寸上可以使阀腔的直径更大以便机械加工流动通道或使纵向长度更浅或更短，或如果需要则两者都可以。在图3至7的实施方案中，适配器165允许阀腔122的较大内径以便于机械加工。在下文描述的第二实施方案中，可以使用提供轴向或纵向较短的阀体以便于机械加工的适配器。
下衬套162用于帮助使阀关闭元件或阀杆131居中。阀杆131可以例如是如图4至6中所描绘的浮动阀杆，这意味着阀杆131没有系接或机械连接至致动器150。而是，阀杆131的上端简单地接触致动器150的驱动构件152。下衬套162有助于维持阀杆131的对准和自居中，以使得当阀100处于关闭位置时形成有效的关闭密封。
气动操作的致动器组件150(图4)可以包括设置在致动器壳体153中的活塞组件155。致动器150可以通过与阀帽螺母166的螺纹连接而安装至阀100。如图所示，致动器壳体153可以是多件式壳体或替代地为单件式壳体。在示例性实施方案中，可以使用两个活塞，但替代地，可以使用单活塞致动器，或可以根据需要使用多于两个活塞。弹簧156克服偏置构件160的力而向下偏置活塞组件155。活塞组件155任选地可以驱动例如呈致动器阀杆152的形式的驱动构件152，所述驱动构件接触阀关闭子组件130的上端，例如，螺纹构件163的上表面130。弹簧156可以比偏置构件160更强，以使得在没有气压施加至致动器150的情况下，阀100处于关闭位置并且波纹管137沿纵向延伸。当加压空气供应至气动操作的致动器组件150时，气压克服弹簧156的力而使活塞组件155移动，由此允许偏置构件160沿纵向压缩波纹管137以提升阀杆131，由此打开阀100。或者，致动器150可以被配置成使得加压空气施加至活塞组件155以关闭阀100以提供常开阀。替代地，可以通过手动致动器或其它致动器设计来实现相同的功能。
注意，适配器概念的另一个益处是适配器实际上使阀体与波纹管分离。换句话说，波纹管与适配器优选地不焊接至彼此也不焊接至阀体。在适配器与阀体之间以及在适配器与阀构件子组件之间使用压缩密封件或其它机械密封构件(机械区别于焊接连接)允许将阀构件子组件容易地安装至阀体中，并且如果需要进行维护或修理，则允许容易地拆卸和更换适配器和阀构件子组件。或者，适配器可以在一端焊接至阀构件子组件以形成单件部件，并且接着安装上单个压缩密封件以实现主体密封。在任一情况下，具有不同尺寸(例如直径或纵向长度)的不同适配器可以用于适应不同的波纹管设计，同时仍适合特定或常见的阀体。这意味着通过使用适当大小的适配器，可以使用具有不同波纹管大小的单个阀体大小。此外，通过根据需要提供不同的适配器，可以在不同大小的阀体中使用特定的波纹管设计。
已经参考示例性实施方案描述了本发明的方面和概念。在阅读和理解本说明书后，其他人将想到修改和变更。希望包括所有这些修改和变更，只要它们落入所附权利要求或其等效物的范围内即可。

Claims (96)

1.一种阀，所述阀包括：
阀体，所述阀体包括中心通道、环绕所述中心通道并且具有第一中心轴线的环形阀座、从所述中心通道延伸至第一流体口的第一端通道，以及从所述中心通道延伸至第二流体口的第二端通道；以及
阀关闭子组件，其与所述阀体组装在一起并且包括沿着所述第一中心轴线延伸的阀杆和通过阀杆连接器附接至所述阀杆并且包括具有第二中心轴线的环形密封部分的阀杆尖端，所述阀杆可沿轴向从准许流体在所述第一流体口与所述第二流体口之间流动的打开位置移动至关闭位置，在所述关闭位置，当将关闭力施加至所述阀杆时，所述阀杆尖端的环形密封部分接合所述环形阀座；
其中当所述第一中心轴线与所述第二中心轴线未对准时，所述阀杆尖端可围绕所述阀杆枢转，以在将所述关闭力施加至所述阀杆时实现所述阀杆尖端的所述环形密封部分的角度调整以使其与所述环形阀座均匀地密封接合；并且
其中所述阀杆连接器被配置成在所述阀杆处于所述打开位置时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
2.如权利要求1所述的阀，其中当所述阀杆处于所述关闭位置时，所述环形密封部分沿着垂直于所述第一中心轴线的表面接合所述环形阀座。
3.如权利要求1和2中任一项所述的阀，其中所述环形阀座限定平坦表面，所述平坦表面垂直于所述第一中心轴线。
4.如权利要求1至3中任一项所述的阀，其中所述阀杆连接器包括设置在所述阀杆和所述阀杆尖端中的一者上的球形接头，以及设置在所述阀杆和所述阀杆尖端中的另一者上的插口。
5.如权利要求4所述的阀，其中所述球形接头压配在所述插口上，以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
6.如权利要求4和5中任一项所述的阀，其中所述球形接头和所述插口中的至少一者是滚花的，以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
7.如权利要求4至6中任一项所述的阀，其中所述阀杆连接器还包括与所述阀杆和所述阀杆尖端中的另一者组装在一起的保持器，所述保持器包括球形保持部分，所述球形保持部分接合所述阀杆以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
8.如权利要求7所述的阀，其中所述保持器的所述球形保持部分是弹簧加载的，以将偏置夹紧力施加至所述阀杆。
9.如权利要求7和8中任一项所述的阀，其中所述保持器的所述球形保持部分接合所述阀杆的所述球形接头。
10.如权利要求7至9中任一项所述的阀，其中所述保持器包括压配至所述阀杆和所述阀杆尖端中的另一者中的凹部中的环形保持环。
11.如权利要求10所述的阀，其中所述球形保持部分包括所述保持环的内周腹板部分。
12.如权利要求4至11中任一项所述的阀，其中所述球形接头设置在所述阀杆上。
13.如权利要求1至3中任一项所述的阀，其中所述阀杆连接器包括从所述阀杆延伸至所述阀杆尖端的可塑性变形的阀杆延伸部。
14.如权利要求13所述的阀，其中所述阀杆延伸部和所述阀杆尖端与所述阀杆成一体。
15.如权利要求1至14中任一项所述的阀，其中所述阀杆连接器的至少一部分可塑性变形。
16.如权利要求1至15中任一项所述的阀，其中所述阀关闭子组件包括弹簧偏置构件，所述弹簧偏置构件将所述阀杆朝向所述打开位置偏置。
17.如权利要求1至16中任一项所述的阀，其中所述环形阀座包括保持在所述阀体中的凹槽中的环形密封***件。
18.如权利要求1至17中任一项所述的阀，其中所述阀杆尖端的所述环形密封部分包括保持在所述阀杆尖端中的凹槽中的环形密封***件。
19.如权利要求1至18中任一项所述的阀，其中所述阀关闭子组件还包括中空可延伸构件，所述中空可延伸构件具有附接至所述阀杆尖端的第一端和附接至所述阀体的第二端。
20.如权利要求19所述的阀，其中所述中空可延伸构件包括波纹管。
21.如权利要求19和20中任一项所述的阀，其中所述中空可延伸构件将所述阀杆密封地封闭在所述阀体内。
22.如权利要求19至21中任一项所述的阀，其中所述中空可延伸构件的所述第二端直接附接至与所述阀体组装在一起的支撑环。
23.如权利要求22所述的阀，其中所述中空可延伸构件的所述第二端焊接至所述支撑环。
24.如权利要求19至23中任一项所述的阀，其中所述中空可延伸构件的所述第一端直接附接至所述阀杆尖端。
25.如权利要求19至24中任一项所述的阀，其中所述中空可延伸构件的所述第一端焊接至所述阀杆尖端。
26.如权利要求1至25中任一项所述的阀，所述阀还包括阀致动器，所述阀致动器与所述阀关闭子组件组装在一起并且可操作以将所述关闭力施加至所述阀杆。
27.如权利要求26所述的阀，其中所述关闭力是第一关闭力，其中所述阀致动器还可操作以将第二关闭力施加至所述阀杆，所述第二关闭力小于所述第一关闭力，其中当所述第一中心轴线与所述第二中心轴线对准时，所述第二关闭力足以移动所述环形密封部分使之与所述环形阀座密封地接合，并且其中当所述第一中心轴线与所述第二中心轴线未对准时，所述第二关闭力不足以实现所述阀杆尖端的所述环形密封部分的角度调整而使其与所述环形阀座均匀地密封接合。
28.如权利要求1至27中任一项所述的阀，其中所述阀杆连接器被配置成在将高达1in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
29.如权利要求1至27中任一项所述的阀，其中所述阀杆连接器被配置成在将高达10in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
30.如权利要求1至29中任一项所述的阀，其中所述阀杆尖端相对于所述阀杆沿轴向固定。
31.一种阀关闭子组件，所述阀关闭子组件包括：
阀杆，所述阀杆沿着第一中心轴线延伸；以及
阀杆尖端，所述阀杆尖端通过阀杆连接器附接至所述阀杆并且包括具有第二中心轴线的环形密封部分；
其中所述阀杆尖端可绕所述阀杆枢转，以实现所述第二中心轴线相对于所述第一中心轴线的角度调整；并且
其中所述阀杆连接器被配置成在将高达1in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
32.如权利要求31所述的子组件，其中所述阀杆连接器包括设置在所述阀杆和所述阀杆尖端中的一者上的球形接头，以及设置在所述阀杆和所述阀杆尖端中的另一者上的插口。
33.如权利要求32所述的子组件，其中所述球形接头压配在所述插口上以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
34.如权利要求32和33中任一项所述的子组件，其中所述球形接头和所述插口中的至少一者是滚花的，以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
35.如权利要求32至34中任一项所述的子组件，其中所述阀杆连接器还包括与所述阀杆和所述阀杆尖端中的另一者组装在一起的保持器，所述保持器包括球形保持部分，所述球形保持部分接合所述阀杆以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
36.如权利要求35所述的子组件，其中所述保持器的所述球形保持部分是弹簧加载的，以将偏置夹持力施加至所述阀杆。
37.如权利要求35和36中任一项所述的子组件，其中所述保持器的所述球形保持部分接合所述阀杆的所述球形接头。
38.如权利要求35至37中任一项所述的子组件，其中所述保持器包括压配至所述阀杆和所述阀杆尖端中的另一者中的凹部中的环形保持环。
39.如权利要求38所述的子组件，其中所述球形保持部分包括所述保持环的内周腹板部分。
40.如权利要求32至39中任一项所述的子组件，其中所述球形接头设置在所述阀杆上。
41.如权利要求31所述的子组件，其中所述阀杆连接器包括从所述阀杆延伸至所述阀杆尖端的可塑性变形的阀杆延伸部。
42.如权利要求41所述的子组件，其中所述阀杆延伸部和所述阀杆尖端与所述阀杆成一体。
43.如权利要求31至42中任一项所述的子组件，其中所述阀杆连接器的至少一部分可塑性变形。
44.如权利要求31至43中任一项所述的子组件，所述子组件还包括环绕所述阀杆的支撑环，所述阀杆可相对于所述支撑环沿轴向移动。
45.如权利要求44所述的子组件，所述子组件还包括弹簧偏置构件，所述弹簧偏置构件沿轴向将所述阀杆尖端朝向所述支撑环偏置。
46.如权利要求44和45中任一项所述的子组件，所述子组件还包括中空可延伸构件，所述中空可延伸构件具有附接至所述阀杆尖端的第一端和附接至所述支撑环的第二端。
47.如权利要求46所述的子组件，其中所述中空可延伸构件包括波纹管。
48.如权利要求46和47中任一项所述的子组件，其中所述中空可延伸构件的所述第一端焊接至所述阀杆尖端。
49.如权利要求46至48中任一项所述的子组件，其中所述中空可延伸构件的所述第二端焊接至所述支撑环。
50.如权利要求31至49中任一项所述的子组件，其中所述阀杆尖端的所述环形密封部分包括保持在所述阀杆尖端中的凹槽中的环形密封***件。
51.如权利要求31至50中任一项所述的子组件，其中所述阀杆连接器被配置成在将高达10in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
52.如权利要求31至51中任一项所述的子组件，其中所述阀杆尖端相对于所述阀杆沿轴向固定。
53.一种阀关闭子组件，所述阀关闭子组件包括：
用于附接至阀体的支撑环，所述支撑环限定中心通道；
阀杆，所述阀杆沿着第一中心轴线延伸穿过所述中心通道，所述阀杆可相对于所述支撑环沿轴向移动；
阀杆尖端，所述阀杆尖端附接至所述阀杆并且包括具有第二中心轴线的环形密封部分，其中所述阀杆尖端可围绕所述阀杆枢转，以实现所述第二中心轴线相对于所述第一中心轴线的角度调整；以及
中空可延伸构件，所述中空可延伸构件具有直接附接至所述阀杆尖端的第一端和直接附接至所述支撑环的第二端。
54.如权利要求53所述的子组件，其中所述阀杆尖端通过阀杆连接器附接至所述阀杆，所述阀杆连接器被配置成抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
55.如权利要求54所述的子组件，其中所述阀杆连接器被配置成在将高达1in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
56.如权利要求55所述的子组件，其中所述阀杆连接器被配置成在将高达10in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
57.如权利要求54至56中任一项所述的子组件，其中所述阀杆连接器包括设置在所述阀杆和所述阀杆尖端中的一者上的插口，以及设置在所述阀杆和所述阀杆尖端中的另一者上的球形接头，所述球形接头可在所述插口内枢转。
58.如权利要求57所述的子组件，其中所述球形接头压配在所述插口上，以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
59.如权利要求57和58中任一项所述的子组件，其中所述球形接头和所述插口中的至少一者是滚花的，以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
60.如权利要求57至59中任一项所述的子组件，所述子组件还包括与所述阀杆和所述阀杆尖端中的所述一者组装在一起的保持器，所述保持器包括球形保持部分，所述球形保持部分接合所述阀杆以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
61.如权利要求60所述的子组件，其中所述保持器的所述球形保持部分是弹簧加载的，以将偏置夹持力施加至所述阀杆。
62.如权利要求60和61中任一项所述的子组件，其中所述保持器的所述球形保持部分接合所述阀杆的所述球形接头。
63.如权利要求60至62中任一项所述的子组件，其中所述保持器包括压配至所述阀杆和所述阀杆尖端中的所述一者中的凹部中的环形保持环。
64.如权利要求63所述的子组件，其中所述球形保持部分包括所述保持环的内周腹板部分。
65.如权利要求57至64中任一项所述的子组件，其中所述球形接头设置在所述阀杆上。
66.如权利要求54至56中任一项所述的子组件，其中所述阀杆连接器包括从所述阀杆延伸至所述阀杆尖端的可塑性变形的阀杆延伸部。
67.如权利要求66所述的子组件，其中所述阀杆延伸部和所述阀杆尖端与所述阀杆成一体。
68.如权利要求53至67中任一项所述的子组件，其中所述阀杆连接器的至少一部分可塑性变形。
69.如权利要求53至68中任一项所述的子组件，所述子组件还包括弹簧偏置构件，所述弹簧偏置构件沿轴向将所述阀杆尖端朝向所述支撑环偏置。
70.如权利要求53至69中任一项所述的子组件，其中所述中空可延伸构件包括波纹管。
71.如权利要求53至70中任一项所述的子组件，其中所述中空可延伸构件的所述第一端焊接至所述阀杆尖端。
72.如权利要求53至71中任一项所述的子组件，其中所述中空可延伸构件的所述第二端焊接至所述支撑环。
73.如权利要求53至72中任一项所述的子组件，其中所述阀杆尖端的所述环形密封部分包括保持在所述阀杆尖端中的凹槽中的环形密封***件。
74.如权利要求53至73中任一项所述的子组件，其中所述阀杆尖端相对于所述阀杆沿轴向固定。
75.一种阀关闭子组件，所述阀关闭子组件包括：
阀杆尖端，所述阀杆尖端包括插口和环形密封部分；
阀杆，所述阀杆包括收纳在所述插口中的球形接头，用于使所述阀杆尖端围绕所述阀杆枢转移动；以及
保持器，所述保持器与所述阀杆尖端组装在一起并且包括柔性球形保持部分，所述球形保持部分与所述阀杆接合以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
76.如权利要求75所述的子组件，其中所述保持器的所述球形保持部分是弹簧加载的，以将偏置夹持力施加至所述阀杆。
77.如权利要求75和76中任一项所述的子组件，其中所述保持器的所述球形保持部分接合所述阀杆的所述球形接头。
78.如权利要求75至77中任一项所述的子组件，其中所述保持器包括压配至所述阀杆尖端中的凹部中的环形保持环。
79.如权利要求78所述的子组件，其中所述球形保持部分包括所述保持环的内周腹板部分。
80.如权利要求75至79中任一项所述的子组件，其中所述球形接头压配在所述插口上，以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
81.如权利要求75至80中任一项所述的子组件，其中所述球形接头和所述插口中的至少一者是滚花的，以抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
82.如权利要求75至81中任一项所述的子组件，所述子组件还包括环绕所述阀杆的支撑环，所述阀杆可相对于所述支撑环沿轴向移动。
83.如权利要求82所述的子组件，所述子组件还包括弹簧偏置构件，所述弹簧偏置构件沿轴向将所述阀杆尖端朝向所述支撑环偏置。
84.如权利要求82和83中任一项所述的子组件，所述子组件还包括中空可延伸构件，所述中空可延伸构件具有附接至所述阀杆尖端的第一端和附接至所述支撑环的第二端。
85.如权利要求84所述的子组件，其中所述中空可延伸构件包括波纹管。
86.如权利要求84和85中任一项所述的子组件，其中所述中空可延伸构件的所述第一端焊接至所述阀杆尖端。
87.如权利要求84至86中任一项所述的子组件，其中所述中空可延伸构件的所述第二端焊接至所述支撑环。
88.如权利要求75至87中任一项所述的子组件，其中所述阀杆尖端的所述环形密封部分包括保持在所述阀杆尖端中的凹槽中的环形密封***件。
89.如权利要求75至88中任一项所述的子组件，其中所述保持器被配置成在将高达1in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
90.如权利要求75至89中任一项所述的子组件，其中所述保持器被配置成在将高达1in-lb的枢转扭矩施加至所述阀杆尖端时抵抗所述阀杆尖端的枢转移动。
91.如权利要求75至90中任一项所述的子组件，其中所述阀杆尖端相对于所述阀杆沿轴向固定。
92.一种阀，所述阀包括：
阀体，所述阀体包括中心通道、具有沿着所述中心通道延伸的第三中心轴线的环形阀座、从所述中心通道延伸至第一流体口的第一端通道，以及从所述中心通道延伸至第二流体口的第二端通道；以及
如权利要求31至91中任一项所述的阀关闭子组件，所述阀关闭子组件与所述阀体组装在一起，所述阀杆可沿轴向从准许流体在所述第一流体口与所述第二流体口之间流动的打开位置移动至关闭位置，在所述关闭位置，当将关闭力施加至所述阀杆时，所述阀杆尖端的环形密封部分接合所述环形阀座。
93.如权利要求92所述的阀，其中当所述第三中心轴线与所述第二中心轴线未对准时，所述阀杆尖端可围绕所述阀杆枢转，以当将关闭力施加至所述阀杆时实现所述阀杆尖端的所述环形密封部分的角度调整以使其与所述环形阀座均匀地密封接合。
94.如权利要求92和93中任一项所述的阀，其中所述环形阀座限定平坦表面，所述平坦表面垂直于所述第一中心轴线。
95.如权利要求92至94中任一项所述的阀，所述阀还包括阀致动器，所述阀致动器与所述阀关闭子组件组装在一起并且可操作以将所述关闭力施加至所述阀杆。
96.如权利要求95所述的阀，其中所述关闭力是第一关闭力，其中所述阀致动器还可操作以将第二关闭力施加至所述阀杆，所述第二关闭力小于所述第一关闭力，其中当所述第一中心轴线与所述第二中心轴线对准时，所述第二关闭力足以移动所述环形密封部分使之与所述环形阀座密封地接合，并且其中当所述第一中心轴线与所述第二中心轴线未对准时，所述第二关闭力不足以实现所述阀杆尖端的所述环形密封部分的角度调整而使其与所述环形阀座均匀地密封接合。
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