專利名稱：一種在閥門中使用的密封件的制作方法
技術領域：
本公開大體上涉及閥門，且具體地涉及在閥門中使用的密封件。
背景技術：
閥門通常用于在工業(yè)過程中控制流體。諸如溫度和壓力的過程條件通常指定可以在閥門中使用的密封件的類型。在高溫條件下，通常使用金屬密封件，因為軟的非金屬的密封件(例如聚四氟乙烯密封件)在面臨溫度超過450華氏度時可能升華或燃燒。然而典型地，金屬密封件不能達到緊密的關斷(如ANSI四級關斷)。帶有三級偏移設計的閥門在面臨高溫時通過使用包含石墨層壓材料的密封件可以達到緊密的關斷，但是三級偏移閥門需要昂貴的大型的致動器來驅動在閥門中使用的流動控制部件(如圓盤)。

實用新型內(nèi)容一種用于在閥門中使用的示例性的密封件包括環(huán)形的卡頭，所述卡頭具有第一部分和第二部分。可壓縮的密封部分被捕獲在所述第一和第二部分之間。所述第一和第二部分分別具有與所述可壓縮的密封部分的密封面相鄰的第一和第二曲面。當流動控制部件向關閉位置移動時，所述曲面使得所述流控制部件能夠在接觸所述曲面之前壓縮所述密封部分。另一種用于在閥門中使用的示例性的密封件包括環(huán)形的卡頭，所述卡頭具有第一部分和與所述第一部分相對的第二部分，以及保持在所述第一和第二部分之間的可壓縮的密封部分，所述第一和第二部分分別具有與所述可壓縮的密封部分的密封面相鄰的第一和第二曲面，其中，當流動控制部件向關閉位置移動時，所述曲面使得所述流動控制部件能夠在接觸所述曲面之前壓縮所述密封部分。在依據(jù)本實用新型的一個實施例中，所述曲面提供了在流動控制部件和所述第一部分之間的第一間隙和在所述流動控制部件和所述第二部分之間的第二間隙，當所述流動控制部件首先接觸所述密封面時，所述第一間隙小于所述第二間隙。在依據(jù)本實用新型的一個實施例中，所述密封面具有第一曲率半徑和第二曲率半徑，所述第一曲率半徑實質上與所述第一曲面的所述曲率半徑相等，且所述第二曲率半徑實質上與所述第二曲面的所述曲率半徑相等。另一種用于在閥門中使用的示例性的密封件包括環(huán)形卡頭，所述卡頭具有第一部分和第二部分。所述第一和第二部分固定密封部分，所述第一和第二部分分別具有與所述密封部分的密封面相鄰的第一和第二曲面。當所述流動控制部件向關閉位置移動時，所述曲面的曲率半徑使得流動控制部件和所述卡頭之間的接觸的初始點在所述密封面上。在依據(jù)本實用新型的一個實施例中，所述曲面的所述曲率半徑提供了在流動控制部件和所述第一部分之間的第一間隙和在所述流動控制部件和所述第二部分之間的第二間隙，當所述流動控制部件初始地接觸所述密封面時，所述第一間隙小于所述第二間隙。在依據(jù)本實用新型的一個實施例中，所述密封面具有第一曲率半徑和第二曲率半徑，所述第一曲率半徑實質上與所述第一曲面的所述曲率半徑相等，且所述第二曲率半徑與所述第二曲面的所述曲率半徑相等。另一種用于在閥門中使用的示例性的密封件包括用于固定密封裝置的固定裝置，所述固定裝置具有第一和第二裝置，所述第一和第二裝置用于使得流動控制部件在接觸所述固定裝置之前接觸所述密封裝置。在依據(jù)本實用新型的一個實施例中，所述固定裝置包括用于撓性地將所述固定裝置耦接至閥門的裝置

圖1示出了包括示例性的密封件的蝶形閥的部分爆炸圖。圖2示出了圖1中的蝶形閥的一部分的剖視圖。圖3示出了和圖1中的示例性的密封件一起使用的示例性的卡頭的放大的剖視圖。圖4示出了描繪了在流動控制部件和示例性的的密封件之間的接觸的初始點的圖1中的示例性的密封件的放大的剖視圖。
具體實施方式
盡管以下示例性的密封件為結合蝶形閥來描述的，但是該示例性的密封件也可以用在任何其他的旋轉閥中(如球閥、Fisher vee-Ball 旋轉控制閥等)。在工業(yè)過程(諸如石油和天然氣分配系統(tǒng)和化學過程工廠)中，通常用閥門(諸如蝶形閥、球閥等)來控制流體。典型地，閥門的關斷能力影響工業(yè)過程的運行性能。通常地，沒有軟的(例如橡皮的)密封件的閥門不能實現(xiàn)緊密的關斷(例如ANSI四級關斷)。但是典型地，過程條件指定可以用在閥門中使用的密封件的類型。例如聚四氟乙烯(PFTE)密封件，其可以使得閥門能夠實現(xiàn)緊密的關斷，如果面臨高于450華氏度的溫度則可能燃燒和/或升華。因此，PFTE密封件通常不適合高溫應用。另一方面，金屬密封件通常能夠經(jīng)受高溫，所以傳統(tǒng)地在暴露于高溫的閥門中使用金屬密封件。然而通常地，金屬密封件不能實現(xiàn)緊密的關斷。進一步地，當密封件從升高的溫度冷卻到環(huán)境溫度時，金屬密封件的密封性能將典型地下降。結果便是:帶有暴露在高的運行溫度下的金屬密封件的閥門在該閥門冷卻到環(huán)境溫度時，可能過度地泄露，從而影響工業(yè)過程的性能和運行，并妨礙常規(guī)的閥門維護。帶有三級偏移設計的閥門在高溫應用中通過使用由石墨層壓材料制成的密封件可以達到緊密的關斷。通常，在三級偏移閥門中的密封件耦接至流動控制部件，且該底座是集成至閥體的。為了達到緊密的關斷，使用典型地比用在其他閥門設計中的致動器大的且更昂貴的致動器，將該流動控制部件驅動入該閥體。此處所描述的示例性的密封件在示例性的密封件的壽命內(nèi)可以始終在高溫時提供緊密的關斷(例如四級關斷)。當閥門從高溫冷卻到環(huán)境溫度時，示例性的密封件同樣可以保持緊密的關斷。示例性的密封件包括環(huán)形的卡頭，該卡頭具有第一部分和與第一部分相對的第二部分。第一和第二部分固定密封部分。第一和第二部分分別具有與密封部分的密封面相鄰的第一和第二曲面。當流動控制部件向關閉位置移動時，第一和第二曲面使得流動控制部件和卡頭之間的接觸的初始點在密封面上。當流動控制部件初始地接觸密封面時，該曲面的曲率半徑提供了在流動控制部件和第一部分之間的第一間隙和在流動控制部件和第二部分之間的第二間隙。該密封部分可以是可壓縮的。在一個帶有可壓縮的密封部分的示例性的密封件中，當流動控制部件向關閉位置移動時，第一和第二曲面使得該流動控制部件能夠在接觸第一曲面或第二曲面之前壓縮密封部分。當該流動控制部件位于關閉位置時，密封部分壓縮，從而使得該密封部分和至少一個曲面密封地接合該流動控制部件。在示例性的密封件的壽命內(nèi)，該密封部分被磨損至磨損條件。在該密封部分處于磨損條件下時，該流動控制部件仍然在接觸第一曲面或第二曲面之前接觸該密封面。然而，當流動控制部件處于關閉位置時，第一曲面、密封面和第二曲面密封地接合該流動控制部件。圖1是包括示例性的密封件102的蝶形閥100的部分爆炸圖。圖1中示出的該蝶形閥100在控制工藝流時可能面臨大范圍的溫度和壓力。該閥門100包括限定具有入口和出口的流體流動通道106的閥體104。環(huán)形保持器108耦接至閥體104以保持該示例性的密封件102。流動控制部件110 (如圓盤、球等)安置在流體流動通道106內(nèi)。該流動控制部件110可操作地耦接至驅動桿112，該驅動桿112將流動控制部件110從第一位置(如打開位置)旋轉至第二位置(如關閉位置)。圖1所示的該流動控制部件110位于實質上關閉位置，以形成流動控制部件110和該示例性的密封件102之間的流體密封。圖2是包括示例性的密封件102的蝶形閥100的剖視圖。此處所描述的示例性的密封件102包括環(huán)形卡頭200，其耦接(例如激光焊接或機械地、冶金地和/或化學地固定)至實質上撓性的環(huán)形的托架204的內(nèi)圓周面202。當該流動控制部件110向關閉位置移動時，該流動控制部件110接觸卡頭200，這將使得托架204彎曲?？^200位于托架204的內(nèi)圓周面202上，從而使得當該托架204在運行期間彎曲時卡頭200不接觸密封件保持器108或閥體104。卡頭200包括第一部分206和與第一部分206相對的第二部分208。該第一部分206和第二部分208固定環(huán)形密封部分210。第一部分206可以耦接(例如通過焊接、黏合或任何合適的緊固件)至該第二部分208，以限定容納密封部分210的腔體。在圖1和2中示出的示例性的密封件102中，該密封部分210被捕獲在第一和第二部分206和208之間。如下文進一步詳述的，當該流動控制部件110向關閉位置移動時，該流動控制部件110和卡頭200之間的接觸400 (圖4)的初始點在密封部分210的密封面212上。在圖2的剖視圖中，托架204具有帶有直的剖面的凸緣部分214和帶有彎曲的剖面的撓性部分216。撓性部分216的彎曲的剖面給予了托架204彈性。然而，可以使用任何其他的能夠給予托架204彈性的剖面或形狀。當該流動控制部件110在關閉位置移動時或因為諸如大的壓降的過程條件的改變而彎曲時，托架204的易彎曲的部分216提供了朝向流動控制部件110的彈力且使得該示例性的密封件102能夠跟隨該流動控制部件110且維持流體密封。當流動控制部件110被驅動入密封件102之中時，預載的間隔218存在于托架204和閥體104之間，以影響由托架204所提供的彈力。例如，預載的間隔218的增加將增加由托架204所提供的彈力。由托架204所提供的朝向流動控制部件110的彈力使得在流動控制部件110向關閉位置移動時能夠在示例性的密封件102和流動控制部件110之間形成流體密封。兩個墊圈(未示出)耦接(例如粘合)至托架204的凸緣部分214，以形成靜態(tài)密封來防止工藝流在閥體104和閥門保持器108之間漏出。[0024]圖3是包括在圖1中的示例性的密封件102中的示例性的卡頭200的放大的剖視圖。第一部分206和第二部分208由金屬(例如不銹鋼)制成，從而為卡頭200提供剛性。密封部分210包括三層300、302、304，這三層由可壓縮材料(例如石墨壓層)制成并由金屬(例如不銹鋼)薄層306和308分開，這防止了可壓縮層300、302和304之間的黏結和/或可壓縮層300、302和304轉移至流動控制部件100。如下文進一步詳述的，當流動控制部件110向關閉位置移動時，該流動控制部件110在接觸第一部分206或第二部分208之前壓縮密封部分210。在圖3的剖視圖中，第一部分206和第二部分208實質上為多邊形的形狀。該第一部分206具有第一曲面310，且第二部分208具有第二曲面312。該第一曲面310和第二曲面312朝向流體流動通道106。此外，第一和第二曲面310和312是相鄰的且實質上鄰近密封面212，該密封面212同樣朝向流體流動通道106。密封部分210的密封面212同樣是彎曲的。因此，第一曲面310、第二曲面312和密封面212形成了卡頭200的凸的內(nèi)圓周面314，其限定了該示例性的密封件102的內(nèi)徑。第一曲面310的曲率半徑大于第二曲面312的曲率半徑。在圖3中所示出的示例性的卡頭200的剖視圖中，第一曲面310的曲率半徑為0.242英寸，且第二曲面312的曲率半徑為0.306英寸。第一曲面310和第二曲面312的曲率中心316和318分別為0.099英寸和0.075英寸，形成了在第一曲面310側面的第一部分206的外表面320。第一曲面310的中心316比第二曲面312的中心318離卡頭200的外圓周面322遠0.048英寸。上面所提及的尺寸僅僅是示例性的，因此，在沒有超出本公開的范圍的情況下也能夠使用其他的尺寸。密封面212也是彎曲的且具有第一曲率半徑和第二曲率半徑，它們分別具有與第一曲面310和第二曲面312的中心316和318重合的中心。密封面212的曲率半徑實質上與第一和第二曲面310和312的曲率半徑也相等。因此，密封面212的具有第一曲率半徑的部分與第一曲面310相鄰，且密封面212具有第二曲率半徑的部分與第二曲面312相鄰。在圖3所示的方向中，密封面212的中心點324位于密封面212的第一和第二曲率半徑的交叉點上，從而使得密封面212能夠沿著流動控制部件110的路徑，進而使得當該流動控制部件向關閉位置移動時，在接觸第一曲面310或第二曲面312之前接觸密封面212。如下文進一步詳述的，第一和第二曲面310和312使得流動控制部件110能夠在接觸第一部分206或第二部分208之前壓縮密封部分210，以形成實現(xiàn)緊密關斷(例如ANSI四級關斷)的流體密封。圖4描繪了流動控制部件110和圖1中的示例性的的密封件102接觸的放大的剖視圖。如圖4所示，當流動控制部件向關閉位置移動時，第一和第二曲面310和312的曲率半徑使得流動控制部件110和卡頭200之間的接觸400的初始點在密封面212上。當流動控制部件110初始地接觸密封面212時，第一和第二曲面310和312的曲率半徑提供了在流動控制部件110和第一部分206之間的第一間隙402和在流動控制部件110和第二部分208之間的第二間隙404。第二間隙404可能至少為第一間隙402的兩倍大。在圖4所示的示例性的密封件102中，第一間隙402是0.004英寸，且第二間隙404是0.008英寸。但是，在沒有超出本公開的范圍的情況下，也可以使用其他間隙。附加地，該第一曲面310和第二曲面312的曲率半徑使得第一部分206和第二部分208分別能夠充分地支持和抓牢密封部分210，從而防止該密封部分210響應于流體流動而明顯地變形。如果第一和第二曲面310、312的曲率半徑太小了，那么第一部分206和第二部分208可能不能充分地支持并抓牢該密封部分210，從而不能防止該密封部分210在流體流動方向上明顯地變形。在該流動控制部件110接觸該密封面212之后，隨著該流動控制部件110持續(xù)向關閉位置移動，托架204彎曲。由托架204所提供的彈力與移動入關閉位置的流動控制部件110的力相反，這引起了密封部分210對著流動控制部件110壓縮，因此形成在密封面212和流動控制部件110之間的流體密封。該密封部分210的壓縮使得密封件102能夠在密封件102和流動控制部件110之間實現(xiàn)緊密的關斷(例如ANSI四級關斷)。當該流動控制部件110到達關閉位置時，流動控制部件110密封地接合密封面212和至少一個曲面310和312。在圖4所示的示例性的密封件102中，當該流動控制部件位于關閉位置時，該流動控制部件110壓縮密封部分210并密封地接合該密封面212和第一曲面 310。在此處所描述的示例性的密封件102的壽命內(nèi)，流動控制部件110可能移位至或從密封面212移位上萬次。最后，密封部分210磨損至磨損條件。結果便是:流動控制部件110和卡頭200之間的接觸400的初始點沿著卡頭200的內(nèi)圓周面314移動。但是，第一和第二曲面310和312使得流動控制部件110和卡頭200之間的接觸400的初始點在密封件102的壽命內(nèi)始終能夠保持在密封面212上。因此，盡管第一和第二間隙402和404在密封部分210磨損時可能減小，但是第一曲面310和第二曲面312使得流動控制部件110能夠避免接觸第一和第二部分206和208，直至該流動控制部件110密封地接合該密封面212。當該流動控制部件110位于關閉位置且該密封部分210處于磨損條件下時，該流動控制部件壓縮密封部分210且密封地接合該密封面212且第一和第二曲面310和312。因此，流動控制部件110可以密封地接合該密封部分210，以使得示例性的密封件102在該示例性的密封件102的壽命內(nèi)始終能夠在高溫應用中實現(xiàn)緊密的關斷(例如ANSI四級關斷)。該示例性的密封件102可能不必依賴第二密封面且不會犧牲該示例性的密封件102的任何部分。附加地，當該示例性的密封件102從高溫冷卻到環(huán)境溫度時，該示例性的密封件102可以保持緊密的關斷。盡管此處描述了某些示例性的設備，但是本專利的覆蓋范圍不限于此。相反地，本專利覆蓋所有在等同原則下落入本專利的權利要求的范圍的設備。
權利要求1.一種在閥門中使用的密封件，包括: 環(huán)形的卡頭，所述卡頭具有第一部分和與所述第一部分相對的第二部分，以及保持在所述第一和第二部分之間的可壓縮的密封部分，所述第一和第二部分分別具有與所述可壓縮的密封部分的密封面相鄰的第一和第二曲面，其中，當流動控制部件向關閉位置移動時，所述曲面使得所述流動控制部件能夠在接觸所述曲面之前壓縮所述密封部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的密封件，其中所述曲面提供了在流動控制部件和所述第一部分之間的第一間隙和在所述流動控制部件和所述第二部分之間的第二間隙，當所述流動控制部件首先接觸所述密封面時，所述第一間隙小于所述第二間隙。
3.根據(jù)權利要求1所述的密封件，其中所述第一曲面的曲率半徑大于所述第二曲面的曲率半徑。
4.根據(jù)權利要求1所述的密封件，其中所述密封面是彎曲的。
5.根據(jù)權利要求4所述的密封件，其中所述密封面具有第一曲率半徑和第二曲率半徑，所述第一曲率半徑實質上與所述第一曲面的所述曲率半徑相等，且所述第二曲率半徑實質上與所述第二曲面的所述曲率半徑相等。
6.根據(jù)權利要求1所述的密封件，其中所述卡頭耦接至實質上撓性的環(huán)形托架。
7.根據(jù)權利要求1所述的密封件，其中所述第一部分耦接至所述第二部分，以限定用于容納所述密封部分的腔體。
8.一種在閥門中使用的密封件，包括: 環(huán)形卡頭，所述卡頭具有第一部分和第二部分，所述第一和第二部分固定密封部分，所述第一和第二部 分分別具有與所述密封部分的密封面相鄰的第一和第二曲面，其中當所述流動控制部件向關閉位置移動時，所述曲面的曲率半徑使得流動控制部件和所述卡頭之間的接觸的初始點在所述密封面上。
9.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中所述曲面的所述曲率半徑提供了在流動控制部件和所述第一部分之間的第一間隙和在所述流動控制部件和所述第二部分之間的第二間隙，當所述流動控制部件初始地接觸所述密封面時，所述第一間隙小于所述第二間隙。
10.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中所述第一曲面的曲率半徑大于所述第二曲面的曲率半徑。
11.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中所述密封面是彎曲的。
12.根據(jù)權利要求11所述的密封件，其中所述密封面具有第一曲率半徑和第二曲率半徑，所述第一曲率半徑實質上與所述第一曲面的所述曲率半徑相等，且所述第二曲率半徑與所述第二曲面的所述曲率半徑相等。
13.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中所述密封部分是可壓縮的。
14.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中當所述流動控制部件位于所述關閉位置時，所述密封面和至少一個所述曲面密封地接合所述流動控制部件。
15.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中當所述流動控制部件位于所述關閉位置且所述密封部分處于磨損的條件下時，所述密封面、所述第一曲面和所述第二曲面密封地接合所述流動控制部件。
16.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中所述卡頭耦接至實質上撓性的環(huán)形的托架。
17.根據(jù)權利要求8所述的密封件，其中所述第一部分耦接至所述第二部分，以限定用于容納所述密封部分的腔體。
18.—種在閥門中使用的密封件，包括: 固定裝置，其用于固定密封裝置，所述固定裝置具有第一和第二裝置，所述第一和第二裝置用于使得流動控制部件在接觸所述固定裝置之前接觸所述密封裝置。
19.根據(jù)權利要求18所述的密封件，其中所述固定裝置包括用于撓性地將所述固定裝置耦接至閥門的 裝置。
專利摘要本實用新型描述了一種在閥門中使用的密封件。示例性的密封件包括環(huán)形的卡頭。該卡頭具有第一部分和第二部分。該第一和第二部分固定密封部分，且該第一和第二部分分別具有與密封部分的密封面相鄰的第一和第二曲面。當流動控制部件向關閉位置移動時，該曲面的曲率半徑使得流動控制部件和卡頭之間的接觸的初始點在密封面上。
文檔編號F16K1/226GK203082237SQ20122052338
公開日2013年7月24日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2011年10月12日
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