CN110573775A - 双重正隔离球阀 - Google Patents

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CN110573775A CN201880024975.4A CN201880024975A CN110573775A CN 110573775 A CN110573775 A CN 110573775A CN 201880024975 A CN201880024975 A CN 201880024975A CN 110573775 A CN110573775 A CN 110573775A
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Abstract

所公开的实施例涉及一种阀组件，该阀组件包括阀体，其具有具有一个或多个座表面的腔；球体，其布置在阀体内并构造成与一个或多个座表面接合以形成密封，以及致动器，其被构造为沿着腔的中心轴线在第一轴向方向上驱动球体，以将球体楔紧在一个或多个座表面上以形成密封，并且其中该致动器被构造为使球体沿中心轴线在第二轴向方向上移动以使球体离座并使球体绕中心轴线在打开位置和关闭位置之间旋转。

Description

双重正隔离球阀
背景技术
该部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面有关的本领域的各个方面，下面将对本公开的各个方面进行描述和/或要求保护。相信该讨论有助于向读者提供背景信息以促进对本公开的各个方面的更好理解。因此，应该理解的是，应从这种角度来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。
球阀能够通过使用球体来控制通过导管的流量，该球体通常在球体内形成端口或孔。通过旋转球体以将端口或孔定位在与阀体开口成一直线的位置来打开阀。因此，流体可从阀体的第一端的第一开口移动，横穿端口或孔，并继续通过阀的第二端的第二开口。同样，通过旋转球体以使端口或孔垂直于阀体的开口定位将阀关闭。遗憾的是，现有的球阀中的密封组件(如阀体与球体或球之间的密封件)可能利用沿流动路径的流体压力来使密封件偏压，以密封并阻塞流体泄漏。遗憾的是，这些依靠流体压力来密封的密封件在包括相对较高的压力和/或温度的环境中可能易于泄漏和不可靠的密封。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的各种特征、方面和优点，其中在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，在附图中：
图1是根据本公开的一方面的可以在流动控制***中使用的增强型阀组件的实施例的示意图；
图2是根据本公开的一方面的图1的阀组件的实施例的分解透视图；
图3是根据本公开的一方面的图1的阀组件的实施例的截面图，其示出了阀组件的阀体中的腔；
图4是根据本公开的一方面的图1的阀组件的实施例的截面图，其示出了处于关闭位置的阀球；
图5是根据本公开的一方面的图1的阀组件的实施例的截面图，其示出了处于中间关闭位置的阀球；
图6是根据本公开的一方面的图1的阀组件的实施例的截面图，其示出了处于中间打开位置的阀球；
图7是根据本公开的一方面的图1的阀组件的实施例的截面图，其示出了处于打开位置的阀球；
图8是根据本公开的一方面的图1的阀组件的座和阀球之间的接口的实施例的放大截面图；
图9是根据本公开的一方面的图1的阀组件的腔的实施例的截面图，其示出了防旋转部件；
图10是根据本公开的一方面的图1的阀组件的阀球和阀杆之间的连接的实施例的示意图；
图11是根据本公开的一方面的图1的阀组件的阀球和阀杆之间的连接的实施例的示意图；
图12是根据本公开的一方面的图1的阀组件的阀球和阀杆之间的连接的实施例的示意图；和
图13是根据本公开的一方面的图1的阀组件的实施例的截面图，其示出了具有成角度的通道的阀体。
具体实施方式
以下将描述本公开的一个或多个具体实施例。这些描述的实施例仅是本公开的示例。另外，为了提供对这些示例性实施例的简要描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，例如在任何工程或设计项目中，都必须做出许多特定于实施方式的决策，以实现开发人员的特定目标，例如遵守与***相关和与业务相关的约束，这可能因实施方式而异。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言，这仍将是设计、制作和制造的例行工作。
当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着除所列元件之外，可能还有其他元件。此外，为了方便起见使用这些术语的“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”以及它们的变体，但是不需要部件的任何特定取向。
流动控制***(例如，矿物提取***、流体处理***、压力控制***等)可以利用密封件将流动控制***的部分(例如，导管和/或其他部件)彼此分开。为了在没有公开的实施例的情况下实现这种密封，流动控制***包括阀组件，该阀组件具有压力密封的座表面以及设置在座表面之间的腔，该腔可以被排出以验证隔离(例如，阻塞和排放。例如，沿着流动控制***的流动路径的流体压力可以使座偏向腔的表面以形成密封。另外，阀组件可以包括多个屏障，使得如果流体要通过第一屏障，则第二屏障可以保持密封(例如，双重隔离和排放(DIB))。通过将机械座(而不是压力座)与阻塞和排放以及双重隔离和排放结合使用，可以获得提高的阀的密封性。当三种技术结合在一起时，最终的密封可以是双重正隔离密封。如果没有公开的实施例，则流动控制***的阀组件可包括两个单独的阀以形成双重正隔离密封件。然而，使用两个分开的阀可能是昂贵的并且导致阀组件具有相对较大的占地面积和/或重量。
此外，在没有公开的实施例的情况下，可以使用膨胀旋塞阀或双膨胀闸阀形成双重正隔离密封。遗憾的是，由于偏斜(例如，由于压力引起的阀构件的无意位移)和/或使用非金属部件(例如，塑料可能变形和/或否则无法在阈值温度以上提供足够的密封)，膨胀旋塞阀可能无法被构造为承受高压和高温环境。另外，尽管比包括两个分开的阀的阀组件小，但膨胀旋塞阀和双膨胀闸阀仍具有相对较大的占地面积和/或重量。可能受益于双重正隔离密封件的***(例如，流动控制***)可能具有有限的空间和/或具有重量限制，使得期望减小双重正隔离阀组件的尺寸。因此，可以实现双重正隔离密封，承受高温和高压并且包括减小的尺寸的阀组件可能是特别有益的。
本公开的实施例涉及一种阀组件，该阀组件包括阀球(例如，球体)，该阀球可以在构造成使流体流动的导管中形成双重正隔离密封。例如，在一些实施例中，阀组件可包括阀体，该阀体具有被构造为接收基本上球形的阀构件(例如，阀球或球体)的表面(例如，形成锥形腔的成角度的表面)。阀体的腔可以使基本上球形的阀构件能够在腔内轴向移动以接合座(例如，包括成角度的孔的座或成角度的座)，当基本为球形的阀构件处于接合位置时，这可以增强由阀组件形成的密封。在其他实施例中，座可以与阀球和/或阀体的腔一体，使得阀体可以不包括成角度的表面。在另外的实施例中，座可以与阀球和/或阀体的腔成整体，并且阀体可以包括圆锥形的座表面。在任何情况下，阀球可在阀体的腔内轴向移动以接合一个或多个座表面(例如，腔、座和/或另一种合适的组件的成角度的表面)，并产生抵靠阀球和阀体的楔形力，其可以增强和/或形成密封。另外，基本上球形的阀构件(例如，阀球)可在腔内旋转以促进和/或阻塞流体流过阀体。在阀组件中使用基本上球形的阀构件可减少阀组件的占地面积，同时使阀组件能够形成双重正隔离密封。
在一些实施例中，座(例如，单独的部件和/或与阀球和/或阀体成整体的部件)可以在两个表面上包括密封件(例如，环形密封件)以增强阀组件的密封性。例如，金属楔形环可以设置在座的第一表面(例如，外表面)与阀体之间以形成第一密封。另外，第二密封件可在座的第二表面(例如，内表面)与阀球之间形成。在一些实施例中，阀球可构造成沿轴向方向运动，这可沿轴向方向驱动座，从而驱动金属楔形环。当金属楔形环在轴向方向上移动时，金属楔形环可以指向阀体的表面，这可以径向向内并且抵靠阀体的表面压缩金属楔形环以形成密封。在其他实施例中，阀球可沿轴向移动并接合另一合适的座表面(例如阀体的成角度的表面)以产生楔形力并产生和/或增强密封。在任何情况下，从阀球作用在座表面上的压力以及在阀球本身上作用的压力(例如，由阀体中的流体压力施加)都可能有助于建立和保持密封。在一些实施例中，阀球可包括耳轴设计(例如，阀体内的将阀球支撑在阀体内的机械部件)。在其他实施例中，阀球可包括浮动设计(例如，阀球可相对于通过阀体的流体流向上游和/或下游移动)。
图1是用于控制通过流动路径14的流体的流12的阀组件10的示意图。示例性阀组件10包括联接到阀体18的致动器16。如图所示，阀体18承载阀球20。在打开构造中，阀球20的通孔22与阀组件10的入口24和出口26对准。这允许流12通过阀体18。可通过转动阀球20以使通孔22垂直于入口24和出口26安置来中断所述流12。换句话说，阀球20的四分之一圈(例如90度圈)使阀组件10在打开和关闭构造之间转变。
为了实现该四分之一圈，致动器16通过驱动源提供动力，所述驱动源例如为液压致动器、电动和线性电机、气动装置或手动轮，仅举几列。在一些实施例中，致动器16可以被构造为提供线性运动(例如，如箭头30所示)、旋转运动(例如，如箭头32所示)，或者线性和旋转运动二者。在其他实施例中，致动器16可以包括单独的驱动器，其中第一驱动器提供线性运动30，第二驱动器提供旋转运动32。例如，线性运动30可以使阀球20沿着轴线或轴向方向34在阀体18的腔36内移动。这种运动可以提供楔形力，该楔形力使阀球20能够接合座表面，这可以提供由阀组件10形成的增强的密封。另外，旋转运动32可以调节阀球20的通孔22的位置，以促进和/或阻塞通过阀组件10的流体的流12。如图1的示出的实施例中所示的，致动器16可定位在阀体18的外部。然而，在其他实施例中，致动器16可设置在阀体18内。在任何情况下，致动器16可构造成引起线性运动30和阀球20的旋转运动32(例如，阀球20可在轴向方向34上升高和降低并在阀体18内旋转)。
在一些实施例中，齿轮组件38可以联接至致动器16以在线性运动30和旋转运动32之间切换。具体地，齿轮组件38可以使阀球20能够在轴向方向30上运动预定的距离和/或时间，然后将阀球20沿圆周方向32旋转预定的距离(例如，四分之一圈)和/或时间。联接至阀球20的阀杆40可联接至齿轮组件38的输出端。阀杆40可被固定(例如，柔性地固定)至阀球20，因此，施加至杆40的扭矩阀组件10可以被传递到阀球20以驱动阀球20的运动。阀组件10可以以开/关的方式使用，以允许或限制从上游部件到下游部件沿着流动路径14的流动。在其他实施例中，阀组件10可用于调整、调节或节流沿流动路径14的流体的流12，以使流12达到预定流速。
应当理解，阀10可以是双向的，并且术语“入口”、“出口”、“上游”和“下游”用于易于参考，并且不描述阀10的任何特定的方向限制。此外，还使用了形容词或状语修饰语“水平”和“竖直”、“向上”和“向下”或“顺时针”和“逆时针”也用于易于在术语集之间的相对参考，并没有描述对修饰术语的任何特定方向性限制。
图2是可形成双重正隔离密封的改进的阀组件10的分解透视图。如图2的示出实施例中所示的，阀组件10包括阀体18，其可以包括腔36(例如，具有锥形环形表面的腔，该锥形环形表面形成在阀球20和阀体18之间的一个或多个座表面)。例如，腔36可包括圆锥形的座表面。在一些实施例中，阀球20可以是基本上球形的并且被构造为布置在腔36中。在其他实施例中，阀球20可以包括卵形、长方形、细长曲线形、梨形、钟形或使得阀球20可以楔入腔36中并在腔36中旋转的其他合适的形状。在其他实施例中，阀球20可以具有恒定的半径(例如，球形)或可变的半径。例如，阀球20的半径可变化正负1、2、3、4、5、10、15或20％。在另外的实施例中，阀球可包括弯曲的外表面。例如，阀球20的外表面的至少70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％可以是弯曲的。
另外，座50可以设置在腔36中的突起52(例如，环形突起)中。座50可以用于增强由阀组件10形成的密封。在其他实施例中，座50可以是与阀球20和/或腔36一体形成，以在阀球20和阀体18之间形成一个或多个座表面。在一些实施例中，一个或多个密封构件54(例如，楔形环或环形密封件)可位于座50和腔36的突起52之间。另外，密封构件54可包括楔形环、O形环、塑料插件、唇形密封件和/或增强阀组件10中的密封的任何其他合适的部件。阀球20可以通过阀杆40联接到齿轮组件38。在其他实施例中，阀组件10可以不包括齿轮组件38，使得阀球20通过阀杆40直接联接到致动器16
如图2的示出实施例中所示的，阀体18的提供通向腔36的入口的开口56可以用盖58(例如，密封法兰或阀盖)密封。虽然图2的所示实施例示出了阀球20通过阀体18的顶部处的开口56布置在腔36中，但是应当注意，在其他实施例中，阀球20和阀组件10的其他密封部件可以是通过阀体18的另一个开口(例如，如箭头59所示的在阀体18的一侧上的入口24和/或出口26)设置在阀体18中。阀杆40可包括可将阀杆40连接至阀球20的衬套60(例如，螺母)。另外，盖58可包括可为腔36中的阀杆40提供支撑的开口61(例如，圆柱孔)。换句话说，盖58中的开口61可阻塞阀杆40沿径向方向或轴线62的无意运动。阀杆40可由致动器16驱动以沿圆周方向32(例如，或圆周轴线)旋转以使阀球20旋转。另外，阀杆40可以由致动器16驱动以沿轴向方向34移动以使阀球20与阀组件10的座表面接合(或脱离)。一个或多个密封件68可以进一步设置在阀杆40和盖58之间和/或开口56和盖58之间，以阻塞流体在阀体18和盖58之间流动
为了将盖58联接至阀体18，可以在沿盖58的周长74的开口72中和/或沿阀体18的开口56的周长78的开口76中设置一个或多个紧固件70(例如，螺杆)。紧固件70可以使用一个或多个螺母80将盖58固定到阀体18，这可以使紧固件70紧固盖58和阀体18之间的连接(例如，拧紧螺母80可将紧固件70进一步驱动到开口72和/或76中)。在一些实施例中，一个或多个密封件81可以设置在盖58和阀体18之间，以阻塞流体在盖58和阀体18之间流动。
另外，致动器16可以设置在盖58上方并且构造成延伸到盖58中的开口82中，使得致动器16联接至阀杆40。在其他实施例中，阀杆40可以延伸穿过开口82并联接到致动器16。在又一些实施例中，致动器16可以在阀体18的内部，并且联接到阀体18内的阀杆40。在任何情况下，致动器16可以联接到阀杆40并且构造成沿轴向方向34和/或周向方向32引导阀杆40以调节通过阀体18的流量(例如，从入口24到出口26的流12)或相反亦然)。
图3是示出了腔36的阀体18的横截面。如图3的示出实施例中所示的，腔36可包括与轴线34形成角度102的表面100(例如，成角度的表面)。成角度的表面100可包括锥形的环形表面，例如圆锥形表面，或在其他实施例中，可包括一个或更多个单独的表面(例如，非连续表面)。在一些实施例中，角度102可以在1度与60度之间，5度与30度之间或7度与20度之间。在其他实施例中，角度102可以小于或等于大约(例如，在其1％以内或在5％以内)5度、10度、15度、20度、25度或30度。表面100可各自包括开口104，该开口104被构造成使流12能够通过阀体18。开口104可经由导管106(例如，延伸穿过阀体18的开口)流体地联接到阀体18的入口24和出口26。如图3的示出实施例中所示的，导管106可沿着可大致垂直于轴线34的轴线62延伸。然而，在其他实施例中，导管106可基本不垂直于轴线34(参见例如图13)。
另外，尽管图3的所示实施例示出具有成角度的表面100的腔36，但在一些实施例中，角度102可以大体为0度(或180度)，使得表面100相对于轴线34基本上不成角度。在这样的实施例中，座50可以成一定角度以在阀球20和阀体18之间形成一个或多个密封表面，从而阀球20可以楔入腔36中以形成密封。附加地或替代地，座50可以与阀球20和/或腔36一体地形成以形成成一定角度的座表面，其使球阀20能够楔入腔36中并形成和/或增强密封。在另外的实施例中，成角度的表面100中的一个可以成角度(例如，角度102基本上不为0度)，而成角度的表面100中的另一个可以不成角度(例如，角度102为基本上成0度)。
如图3的示出实施例中所示的，腔36可包括凹入的肩部110(例如，环形肩部)。在一些实施例中，凹入的肩部110可以被构造成接收一个或多个密封件81(例如，环形密封件)，其可以阻塞流体在阀体18和盖58之间的流动。另外，腔36可包括第一成角度突起112(例如，第一成角度的环形突起)和第二成角度突起114(例如，第二成角度的环形突起)，其可各自接收座50。如上所述，在其他实施例中，座50可与阀体20和/或腔36一体形成，而不是分开的部件，如图3所示(例如，座50可以焊接到阀体20和/或腔36上，或者通过压配合衬套和/或另一种合适的紧固件联接到阀体20和/或腔36上)。为了阻塞座50围绕轴线108的旋转运动，第一成角度突起112和第二成角度突起114(或表面100)可各自包括防旋转部件116，例如来自第一成角度突起112和第二成角度突起114的突起，其与座50中的相应狭槽接合和/或从第一成角度突起112和第二成角度突起114突出的销接合。防旋转部件116可以使座50在轴向方向上34运动，但是阻塞座围绕轴线108的旋转运动。
在某些实施例中，座50也可以成一定角度，以使通过阀体18的流12基本上不间断。例如，座50可以被加工成包括角度102，使得座50可以与腔36齐平。因此，座50可以不穿过腔36的开口104突出。在一些实施例中，可能希望使座50彼此均匀，以确保在多个方向上施加压力时座50的均匀膨胀。在其他实施例中，座50可以不成角度(例如，机加工成包括角度102)。相反，座50可被机加工到阀球20和/或阀体18的腔36上，使得座50与阀球20和/或腔36是一体的。
另外，腔36可以包括环形凹部118，该环形凹部118可以被构造为接收联接至阀球20(参见，例如图2)的轴向引导部件120。因此，阀球20可沿轴向方向34移动并沿周向方向32旋转而不会相对于腔36未对准。当阀球20设置在腔36中时，排出室可构造成当阀球20处于排出位置时形成在环形凹部118中(参见例如图4)。因此，可以测试(例如，监视)入口24和出口26之间的密封以检测泄漏。
图4是阀组件10的截面图，其中阀球20布置在阀体18的腔36中。更具体地，图4示出了处于关闭位置140的阀球20。如所示出的实施例中所示的，阀球20的孔22的中心轴线21可以与阀球20的中心线141偏移一偏移距离139。如图4的示出实施例中所示的，阀球20的孔22可定位成与阀球20的第二侧(例如顶侧)相比更靠近阀球20的第一侧(例如底侧)。在一些实施例中，孔22的偏移可以由Rsin(α)限定，其中R是阀球20的半径142，并且α是座50的角度102。在其他实施例中，孔22的偏移可以使用另一种合适的技术限定。在任何情况下，使阀球20的孔22偏移都可以促进阀组件10的制造。例如，使孔22偏移可以使座50彼此对称地制造，这可以降低阀组件10的成本。使孔22偏移使得座50(例如，对称座)以均匀的方式偏斜，从而增强了密封性。另外，孔22可以线性地延伸穿过阀球20，并且因此可以在孔22内没有成角度的表面和/或非线性表面的情况下被加工。
如图4的示出实施例中所示的，阀体18可包括相对于轴向方向34定位在阀球20下方的凹部118(例如，环形凹部)。凹部118可用作排出腔以确定由阀组件10形成的密封的状态和/或阀组件10的状况。例如，当阀球20处于关闭位置140时，凹部118可以被排出(例如，通过排出口或排出口)。如果流体继续从凹部118流出超过预定量(例如，与凹部118的体积一致的量)，则操作者可以确定阀组件10中存在泄漏和/或密封件具有形成不正确。
为了将阀球20定位在关闭位置140，致动器16可以沿轴向方向34(例如，如箭头30所示)驱动阀球20。在一些实施例中，因为座50以角度102设置在腔36中(例如，由于表面100具有角度102)，所以轴向运动34将阀球20楔入座50之间并驱动座50在轴向方向34上进入和/或沿第一成角度突起112和第二成角度突起114。另外，由于阀球20可以是大致球形的(并且因此是对称的)，所以座50与阀球20的表面144和腔36的表面100对准。在其他实施例中，座50可以与阀球20和/或腔36成一体。因此，当沿轴向方向34驱动阀球20时，如箭头145所示，阀球20可以楔入腔36的表面100中。在任何情况下，阀球20都与座表面(例如，座50、成角度表面100，其组合或另一个合适表面)接合，随着球阀20沿轴向方向34运动以形成和/或增强密封。阀球20和阀杆40之间的连接中可以包括一定程度的自由度，以允许阀球20与表面100轴向对准，以允许制造和/或工程公差。阀杆40到阀球20的附接在本文中参考图10-12更详细地讨论。
在一些实施例中，当阀球20沿轴向方向34移动时(例如，如箭头30所示)，阀球20被楔入腔36中(例如，腔36的表面100)，从而驱动座50，并且因此驱动密封构件54抵靠第一成角度突起112和第二成角度突起114，以将腔36与流动路径14密封。在其他实施例中，可以驱动座50(例如，楔入)抵靠表面100以形成密封(例如，当座50与阀球20和/或腔36成一体时)。在任何情况下，阀球20的楔入动作可通过压缩密封构件54(例如，楔形环)并在阀球20与腔36的表面10020之间产生接触应力来启动腔36与流动路径14之间的密封。因此，当向阀球20施加压力时(例如，当致动器16沿轴向方向驱动阀球20时)，阀组件10可以密封。
另外，阀组件10的上游导管150中的压力可以施加到阀球20的上游侧152，以将阀球20向下游(例如，如箭头154所示)向腔36的开口104之一驱动。因此，阀体18中的流体压力可以进一步将腔36与流动路径14密封。例如，施加到阀球20的上游侧152的流体压力可以增加施加到密封构件54的力，从而增强了阀球20与表面100和/或座50之间的密封。
在一些实施例中，阀球20与座50之间的密封可以是金属对金属的密封(例如，当座50包括金属材料时)。在其他实施例中，阀球20与座50之间的密封可以是金属对软材料的密封(例如，当座50包括软金属材料、聚合材料或其他合适的非金属材料时)。此外，当密封构件54被楔入第一成角度突起112和/或第二成角度突起114或以其他方式抵靠表面100时，座圈(seat,座)50和阀体18之间的密封可以由密封构件54形成。
如上所述，可以通过致动器16来调节阀球20的位置。例如，为了打开阀组件10，致动器16可以将阀球20和/或座50朝腔36的开口56提升，如图5所示。例如，通过经由阀杆40对阀球20施加物理力，例如，致动器16可如箭头169所示沿轴向方向34可控地移动阀球20。在一些实施例中，致动器16可以在不使用偏压构件(例如弹簧)且不旋转阀球20的情况下沿轴向方向34移动阀球20。在任何情况下，当阀球20和/或座50在轴向方向34上(例如，朝向阀体18的开口56)移动时，如箭头169所示，阀球20可与腔36的表面100脱离(例如，未就位)。密封构件54可以相对较快地释放压力(例如，减压和/或膨胀)，以使阀球20、座50和/或表面100彼此脱开以去除密封。
在一些实施例中(例如，对于阀组件10的浮动设计)，当阀球20和座50处于提升位置170时，流体压力172可以将阀球20推向相应的开口104(例如，在施加了流体压力的阀球20的相反侧174上的开口104)。在其他实施例中(例如，阀组件10的耳轴设计)，当阀球20和座处于提升位置170时，阀球20可以由腔36中的一个或多个结构特征支撑，并且流体压力172可能不会移动阀球20。此外，在一些实施例中，致动器16可以分别提升并随后转动阀球20(例如，先提升阀球20并随后旋转，反之亦然)，其可以减小可能在阀球20与座50之间发生的摩擦。例如，当阀球20在轴向方向34被提升时，阀球20、表面100和/或座50之间可能会形成间隙175，如箭头169所示。然而，在其他实施例中，致动器16可以同时转动和提升阀球20和/或在提升之前转动阀球20。
一旦将阀球20和座50提升到提升位置170中(例如，阀球20不向座50和/或密封构件54施加压力)，阀球20可以(例如，通过致动器)在圆周方向32上转动到打开位置190，如图6所示。另外，阀球20然后可以在轴向方向34上被引导(例如，如箭头145所示)以重新安置抵靠在座表面上(例如，向座50、表面100和/或密封部件54施加压力)，如图7所示。如上所述，座50可在阀球20与腔36的表面100之间提供增强的密封。如图6和图7的示出实施例中所示的，阀球20的孔22与流动路径14对准，使得流体12可以流过阀组件10。
类似地，阀组件10可以由致动器16以与关于图4-7所讨论的基本相同的方式关闭。例如，致动器16可以从打开位置190沿轴向34提升阀球20和/或座50，如箭头169所示。当阀球20和/或座50在轴向方向34上(例如，朝向阀体18的开口56)移动时，阀球20和座50从腔36的表面100脱离(例如，没有施加压力)，这可能形成间隙175。一旦阀球20和座50被提升(例如，阀球20不向座和/或密封构件54施加压力)，阀球20就可以转到关闭位置140(例如经由致动器16)并且重新安置抵靠在座表面上(例如，向座50、表面100和/或密封构件54施加压力)。应当注意，阀杆40和阀球20之间的连接可以相对灵活，以考虑致动器16和阀组件10的制造和/或工程公差(例如，参见图10-12)。
图8是阀球20、座50和密封构件54之间的界面210的放大截面图。如
图8的示出实施例中所示的，座50可包括可接收密封构件54的凹槽212(例如，环形凹槽)。当阀球20沿轴向方向34(例如，如箭头145所示)驱动座50时，密封构件54可压缩在座50内。因此，当将座50驱动到第一成角度突起112和第二成角度突起114中(或否则抵靠表面100)时，密封构件54可将座50朝着腔36的开口117的边缘214偏压。因此，座50可在阀球20和腔36的表面100之间形成密封。
在一些实施例中，座50可以被设计成具有偏压，使得施加到座50的压力驱动座50进一步进入第一成角度突起112和/或第二成角度突起114中，以密封阀组件10。对于下游密封件(例如，相对于流12的下游)，流体压力可以将阀球20驱动向座(例如，用于浮动设计)，并且随着流体压力增加，密封件可以被增强(例如，拧紧)。另外，对于上游密封件(例如，相对于流12的上游)，流体压力可被施加到机械座50的外表面216上的面积比施加到座50的内表面218上的面积更大。座50的偏压可以补偿可能与楔形作用相反的主体变形。
图9是阀体18的横截面，其示出了沿图7的9-9截取的第一成角度突起112中(和/或以其他方式设置在一个表面100中)的防旋转部件116。如上所述，防旋转部件116可以是从第一成角度突起112的表面222延伸(例如，从表面100径向向外延伸)的突起220(例如，一个或多个销)。另外，座50可包括可接收突起220的相应的狭槽224。当阀球20沿轴向方向34被引导和/或沿周向方向32旋转时，由于突起220和狭槽224，座50可被阻塞绕轴线62在第一成角度突起112内(和/或抵靠表面100)旋转。在一些实施例中，座50在以预定取向定位时可提供增强的密封。因此，突起220可用于使座50的孔与阀体18的入口24和出口26对准，以增强阀组件10的密封。
如上所述，阀球20和阀杆40之间的连接可以是柔性的，以考虑腔36的制造和/或工程公差。图10-12是阀杆40和阀球20之间的连接件230的实施例的截面图。例如，图10是阀杆40与具有销连接件232的阀球20之间的连接件230的截面图。例如，阀杆40可以通过延伸穿过阀杆40的孔235的销234联接到阀球20。阀球20可包括联接部分236，该联接部分236可从阀球20延伸，并且包括构造成接收销234的开口238(例如，螺纹开口)。因此，限定开口238和/或孔235的轴线239可基本上横向于(例如，垂直于)轴向方向34。在一些实施例中，阀球20的联接部分236可延伸到腔36的外部，使得销连接件232与流过阀组件10的流体隔离。
另外，图11是阀杆40和具有螺纹连接件250的阀球20之间的连接件230的另一实施例的截面图。如示出的实施例中所示的，阀球20的联接部分236可包括螺纹开口252(例如，阴螺纹开口)，其构造成接收阀杆40的螺纹构件254(例如，阳螺纹构件)。因此，为了将阀球20联接至阀杆40，阀杆40的螺纹构件254可被***螺纹开口252中并且被转动以将螺纹开口252的螺纹256和螺纹构件254的螺纹258彼此拧紧。在一些实施例中，阀球20的联接部分236可延伸出腔36，使得阀球20与阀杆40之间的螺纹连接件250与流过阀体18的流体隔离。
当阀球20处于关闭位置140和/或打开位置190时，螺纹连接件250可以在腔36中提供一定的自由度。遗憾的是，当阀组件10被致动时(例如，从在关闭位置和/或打开位置190移动到提升位置170时)，此自由度可以使流体压力172将阀球20引导到下游，这可能会导致座50上的阻力和/或座上的高扭矩。因此，在一些实施例中，螺纹连接件250的阀杆40可以包括锥形表面260，该锥形表面260可以被接收在联接部分236的相应的锥形凹槽262中。由于施加到阀球20的流体压力172可被传递到联接部分236(例如，通过锥形表面)和/或轴向引导部件120(未示出)，因此锥形表面260和相应的锥形凹槽262可减小当阀球20被引导向提升位置170时的自由度。
此外，图12是阀球20与具有轴和销连接件270的阀杆40之间的连接件230的另一实施例的截面图。如示出实施例中所示的，阀杆40可包括轴部分272，该轴部分272被构造成设置在阀球20的联接部分236的开口274(例如，环形凹部)中。另外，一个或多个紧固件276可以设置在轴部分272(例如，紧固件276接合轴部分272的侧壁277)中和/或阀球20的联接部分236中，以将阀构件40的轴部分272固定到阀球20的联接部分236中。例如，图12的所示实施例示出了具有两个紧固件276的轴和销连接件270。在其他实施例中，轴和销连接件270可以包括一个紧固件276或多于两个的紧固件276(例如，三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多的紧固件276)。在任何情况下，紧固件276都可以沿着轴线239延伸穿过联接部分236，该轴线是横向于(例如，基本上垂直于)轴向方向34。
在其他实施例中，阀杆40可以使用另一种合适的技术联接到阀球20。例如，阀杆40可以包括构造成与阀球20的连接部分236配合的键头部分。此外，键头部分可以通过螺纹帽(例如，固定螺丝)固定到连接部分。
具有成角度的流动通路290的阀组件10的另一实施例在图13中示出。例如，成角度的流动通路290可以与基本上平行于流12的方向的轴线294形成角度292。这样的实施例可以使座50能够被构造成没有偏移(例如，穿过阀球20的孔22仍然可以偏移)。另外，成角度的流动通路290可以促进阀组件10(例如，腔36)的机加工。例如，形成成角度的流动通路290可以在腔36的表面100内自动形成角度，从而可以不必独立于流动通路290而产生表面100的角度。
尽管当前公开的实施例可能易于进行各种修改和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了具体的实施例，并且在本文中对其进行了详细描述。然而，应当理解，本公开并不旨在限于所公开的特定形式。而是，本公开将覆盖落入如所附权利要求书所限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。

Claims (20)

1.一种阀组件，包括：
阀体，包括具有一个或多个座表面的腔；
球体，设置在阀体内并构造成与一个或多个座表面接合以形成密封；和
致动器，构造为沿着腔的第一中心轴线在第一轴向方向上驱动球体，以将球体楔紧在一个或多个座表面上以形成密封，并且其中，致动器被构造成使球体沿第一中心轴线在第二轴向方向上移动，以使球体离座，并使球体绕第一中心轴线在打开位置和关闭位置之间旋转。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述球体包括孔，该孔构造成当所述孔与所述阀体的一个或多个开口对准时，促进流体流过所述阀体。
3.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述球体的孔的第二中心轴线从所述球体的第三中心轴线偏移。
4.根据权利要求1所述的阀组件，包括一个或多个密封构件，该一个或多个密封构件布置在所述阀体与所述一个或多个座表面之间，以增强所述阀组件的密封。
5.根据权利要求4所述的阀组件，其中，所述一个或多个密封构件包括楔形密封件。
6.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述阀体的所述一个或多个座表面包括一个或多个座。
7.根据权利要求6所述的阀组件，其中，所述一个或多个座表面包括防旋转部件，该防旋转部件被构造成阻塞所述一个或多个座在所述一个或多个座表面内的旋转，其中，所述防旋转部件包括销、突起、另一种合适的防旋转部件或其组合。
8.根据权利要求7所述的阀组件，其中，所述一个或多个座包括狭槽，该狭槽构造成接合所述一个或多个座表面的防旋转部件。
9.根据权利要求6所述的阀组件，其中，所述一个或多个座包括金属材料。
10.根据权利要求9所述的阀组件，其中，当所述球体处于关闭位置、所述打开位置或两者时，在所述一个或多个座与所述阀体之间形成金属对金属的密封。
11.一种阀组件，包括：
阀体，包括具有成角度的表面的腔；
基本上球形的球体，布置在阀体内，其中基本上球形的球体包括孔，该孔的第一中心轴线从基本上球形的球体的第二中心轴线偏移；
致动器，构造为沿着腔的第三中心轴线在第一轴向方向上驱动球体，以使球体沿着第三中心轴线在第二轴向方向上移动，以使球体离座，并使球体绕第三中心轴线旋转；和
一个或多个座，设置在球体和阀体之间，其中，当致动器沿轴向方向驱动球体时，一个或多个座被构造为沿成角度的表面移动。
12.根据权利要求11所述的阀组件，其中，所述阀体的成角度的表面与所述腔的第三中心轴线形成一角度。
13.根据权利要求12所述的阀组件，其中，基于所述球体的半径和所述成角度表面相对于所述中心轴线的角度，所述球体的孔的第一中心轴线从所述球体的第二中心轴线偏移。
14.根据权利要求12所述的阀组件，其中，所述一个或多个座相对于所述第三中心轴线成所述角度。
15.根据权利要求11所述的阀组件，其中，所述成角度的表面包括防旋转部件，以阻塞所述一个或多个座相对于所述成角度的表面的旋转。
16.根据权利要求15所述的阀组件，其中，所述防旋转部件包括销、突起、另一合适的防旋转部件或其组合。
17.一种阀组件，包括：
阀体，包括具有一个或多个座表面的腔；
球体，布置在阀体内，其中球体包括孔，该孔的第一中心轴线从球体的第二中心轴线偏移；和
致动器，构造为沿着腔的第三中心轴线在第一轴向方向上驱动球体，以使得球体沿着第三中心轴线在第二轴向方向上移动，以使球体离座，并使球体绕第三中心轴线旋转，其中致动器通过阀杆联接到球体。
18.根据权利要求17所述的阀组件，其中，所述阀杆经由挠性连接件联接至所述球体，并且其中所述挠性连接件是销钉连接件、螺纹连接件、轴和销连接件或其组合。
19.根据权利要求17所述的阀组件，其中，所述球体是大致球形或卵形的。
20.根据权利要求17所述的阀组件，其中，所述腔包括形成座表面的一个或多个锥形表面。
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