用于閥的兩級(jí)密封件的制作方法
【專利摘要】一種兩級(jí)密封件，例如用于加壓過程流體管路中的密封環(huán)，其具有動(dòng)態(tài)密封部件和靜態(tài)密封部件。所述動(dòng)態(tài)密封部件被設(shè)置成連續(xù)地密封接合沿著所述動(dòng)態(tài)密封部件滑動(dòng)的密封表面。所述靜態(tài)密封部件被設(shè)置成響應(yīng)于所述過程流體管路中的增加的過程流體壓力來密封接合所述密封表面，以增加相對(duì)所述密封表面的靜態(tài)密封壓力。所述靜態(tài)密封部件還被設(shè)置成從所述密封表面釋放，以在過程流體壓力下降時(shí)和／或響應(yīng)于所述密封表面的運(yùn)動(dòng)最小化與所述密封表面的摩擦。所述兩級(jí)密封件可用在需要?jiǎng)討B(tài)密封和靜態(tài)密封的配置中，例如，一些過程控制閥中。還公開了具有所述兩級(jí)密封件的過程控制閥。
【專利說明】用于閥的兩級(jí)密封件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及一種兩級(jí)密封件，例如能夠用在過程控制閥中的密封件。

【背景技術(shù)】
[0002]在加壓過程流動(dòng)管路中，通常需要將密封件放置在第一表面和第二表面之間，密封件沿著第一表面在兩個(gè)或更多的不同靜止位置之間滑動(dòng)。在這些環(huán)境中，密封件通常需要滿足多功能標(biāo)準(zhǔn)。密封件需要提供相對(duì)第一和第二表面中的一個(gè)或兩個(gè)的強(qiáng)有力的靜態(tài)密封，特別是在兩個(gè)或更多的不同靜止位置上，以阻止過程流體在這兩個(gè)表面之間滲透。密封件還需要維持相對(duì)這些表面的一個(gè)或兩個(gè)的動(dòng)態(tài)密封，以在密封件沿著相對(duì)的密封表面滑動(dòng)時(shí)，阻止過程流體在這兩個(gè)表面之間滲透。然而，非常強(qiáng)烈地撞擊這兩個(gè)表面以通過過多的摩擦過度地阻礙第一和第二表面的運(yùn)動(dòng)對(duì)于動(dòng)態(tài)密封來說通常是不理想的。
[0003]圖1示出了加壓過程流動(dòng)管路的示例性的滑桿閥10，其包括形成動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封的密封件12。滑桿閥10包括限定從入口 18延伸到出口 20的流動(dòng)通道16的閥體14、連接到閥體14的閥帽22、位于流動(dòng)通道16中并被設(shè)置成打開和/或封閉流動(dòng)通道16的流動(dòng)控制部件24，以及連接到流動(dòng)控制部件24并通過閥帽22延伸出來以可操作地耦接至閥致動(dòng)器(未示出)的閥桿26。流動(dòng)控制部件24通過在封閉位置密封接合圍繞流動(dòng)通道16的閥座28來封閉流動(dòng)通道16。流動(dòng)控制部件24通過遠(yuǎn)離閥座28移動(dòng)到打開位置來打開流動(dòng)通道16?；瑮U26上下滑動(dòng)，即，線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以移動(dòng)流動(dòng)控制部件24來密封接合并脫離閥座28。例如圓柱形的管狀部件形式的閥籠30圍繞流動(dòng)控制部件24，以保持流動(dòng)控制部件24對(duì)準(zhǔn)閥座28。流動(dòng)控制部件24的尺寸適于安裝在閥籠30內(nèi)，使得流動(dòng)控制部件24的外周表面(例如，外徑)僅略微小于閥籠30的內(nèi)周表面(例如，內(nèi)徑)，例如，在其間形成間隙，該間隙例如小于幾百分之一英寸或小于幾十分之一毫米。
[0004]密封件12被設(shè)置成維持在流動(dòng)控制部件24和閥籠30之間的間隙中的流體密封。在過去，密封件12習(xí)慣上為密封環(huán)，例如，O形環(huán)，其由例如橡膠或類似材料等彈性密封材料形成，并具有圓形或矩形的橫截面輪廓。O形環(huán)12設(shè)置在環(huán)槽32中，環(huán)槽32形成流動(dòng)控制部件24的外周表面上的凹槽。密封件12密封接合環(huán)槽32中的流動(dòng)控制24的外周表面和閥籠30的內(nèi)周表面。
[0005]然而，O形環(huán)12僅提供了用來提供靜態(tài)密封和動(dòng)態(tài)密封的單個(gè)密封機(jī)構(gòu)，即，O形環(huán)的最外和最內(nèi)直徑表面。因此，在不引起過多的摩擦力的情況下，O形環(huán)類型的密封件12在流動(dòng)控制部件24和閥籠30之間提供強(qiáng)有力的靜態(tài)密封的能力是有限的，而在形成動(dòng)態(tài)密封時(shí)，過多的摩擦力可能損害或妨礙流動(dòng)控制部件24在閥籠30中的打開和封閉位置之間的運(yùn)動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一些方面，兩級(jí)密封件，例如用在加壓過程流體管路中諸如過程控制閥等的環(huán)形密封件，其具有至少部分彼此獨(dú)立地分別適宜形成動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封的動(dòng)態(tài)密封部件和靜態(tài)密封部件。
[0007]在一個(gè)示例性的配置中，公開了一種兩級(jí)密封件，其用于在加壓過程管路中沿著第一密封表面和第二密封表面之間的滑動(dòng)界面形成靜態(tài)橫向密封和動(dòng)態(tài)橫向密封。所述密封件包括限定動(dòng)態(tài)密封部件和靜態(tài)密封部件的本體。所述動(dòng)態(tài)密封部件和靜態(tài)密封部件的每一個(gè)被設(shè)置成密封接合所述第一密封表面。所述第一密封表面被設(shè)置成相對(duì)于所述本體移動(dòng)。彈性部件由所述本體支撐。所述動(dòng)態(tài)密封部件被設(shè)置成與第一密封表面形成動(dòng)態(tài)密封。所述靜態(tài)密封部件被設(shè)置成與所述第一密封表面形成靜態(tài)密封以響應(yīng)于加壓過程管路中的增加的壓力，并被設(shè)置成釋放所述靜態(tài)密封。所述動(dòng)態(tài)密封部件基本上獨(dú)立于所述靜態(tài)密封部件運(yùn)作。
[0008]根據(jù)另一個(gè)示例性的配置，兩級(jí)密封件具有沿著縱向軸線延伸的輪廓。所述輪廓包括本體和橫向彈性部件。所述本體限定從第一端橫向延伸到第二端的底座部件、從所述底座部件的所述第一端向上延伸的第一密封壁、從所述底座部件的所述第二端向上延伸的第二密封壁以及從所述底座部件的所述第一端向外橫向延伸的第一刮油密封件。所述底座部件、所述第一密封壁和所述第二密封壁限定與所述第一刮油密封件相對(duì)的凹槽。橫向彈性部件由所述底座部件支撐。所述橫向彈性部件具有從所述底座部件的所述第一端延伸到所述第二端的第二輪廓。所述底座部件和所述橫向彈性部件響應(yīng)于所述凹槽中的增加的壓力朝著靜態(tài)密封位置向外橫向推動(dòng)所述刮油密封件，所述橫向彈性部件從所述靜態(tài)密封位置向內(nèi)橫向推動(dòng)所述刮油密封件。
[0009]根據(jù)又一個(gè)示例性方面，公開了用于加壓過程流動(dòng)管路的閥組件。所述閥組件包括閥體、流動(dòng)控制部件和兩級(jí)密封件。所述閥體限定從入口延伸到出口的流動(dòng)通道。所述流動(dòng)控制部件設(shè)置在所述流動(dòng)通道中，并被設(shè)置成沿著所述流動(dòng)通道相對(duì)于固定表面移動(dòng)，以打開和封閉所述流動(dòng)通道。所述兩級(jí)密封件具有密封本體和彈性部件。所述密封本體被設(shè)置成穿過在流動(dòng)控制部件和固定表面之間的界面形成動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封。所述密封本體被設(shè)置成響應(yīng)于所述流動(dòng)通道中的壓力峰值來接合所述靜態(tài)密封，所述彈性部件被設(shè)置成分離所述靜態(tài)密封。所述密封件優(yōu)選是環(huán)形密封件形式，例如，圓形密封件、橢圓形密封件或多邊形密封件。
[0010]根據(jù)本公開的教導(dǎo)，兩級(jí)密封件和/或閥組件的任何一個(gè)或多個(gè)前述的方面和/或示例性的方面還包括一個(gè)或多個(gè)下面的可選形式。
[0011]在一些可選形式中，所述密封件的本體可具有輪廓，所述輪廓包括底座部件、沿第一方向從所述底座部件延伸并限定所述動(dòng)態(tài)密封部件的第一密封壁、鄰近所述底座部件并鄰近所述第一密封壁的凹槽和/或沿第二方向從所述底座部件橫向延伸并限定所述靜態(tài)密封部件的刮油密封環(huán)。優(yōu)選地，所述凹槽中的增加的流體壓力使得所述刮油密封件沿所述第二方向橫向地移動(dòng)。所述輪廓沿縱向軸線延伸，優(yōu)選被彎曲成環(huán)形。
[0012]在一些可選形式中，所述本體限定從第一端橫向延伸到第二端的底座部件、從所述底座部件的所述第一端向上延伸的第一密封壁、從所述底座部件的所述第二端向上延伸的第二密封壁、從所述底座部件的所述第一端向外橫向延伸的第一刮油密封件，其中所述底座部件、所述第一密封壁和所述第二密封壁限定與所述第一刮油密封件相對(duì)的凹槽。
[0013]在一些可選形式中，所述底座部件從所述凹槽向外彎曲。所述底座部件可響應(yīng)于增加的壓力沿著所述第二方向橫向移動(dòng)所述刮油密封件。
[0014]在一些可選形式中，所述彈性部件由所述底座部件支撐。所述彈性部件可被設(shè)置成沿著與所述第二方向相反的第三方向橫向推動(dòng)所述刮油密封件。所述彈性部件形成穿過所述底座部件的拱件。所述拱件朝著所述凹槽凸出。所述彈性部件可被封裝在所述底座部件中。所述橫向彈性部件可具有拱形輪廓，所述拱形輪廓具有朝著所述凹槽向上的凸起側(cè)。所述彈性部件包括沿著所述輪廓的鉸接部。
[0015]在一些可選形式中，所述刮油密封件從所述底座部件向下偏置。
[0016]在一些可選形式中，所述兩級(jí)密封件的本體包括從所述底座部件向下突出的第一支撐軌和從所述底座部件向下突出的第二支撐軌。所述底座部件、所述第一支撐軌和第二支撐軌限定腔室。底壁可封閉所述腔室。所述底壁可從所述第一支撐軌延伸到所述第二支撐軌。所述底壁可密封所述腔室。泡沫可設(shè)置在所述腔室內(nèi)。
[0017]在一些可選形式中，所述橫向彈性部件沿著所述兩級(jí)密封件的所述本體的縱向軸線連續(xù)地延伸。
[0018]在一些可選形式中，所述本體由第一材料形成，所述橫向彈性部件由第二材料形成。所述第二材料比所述第一材料更硬。
[0019]在一些可選形式中，所述密封件的底座部件有第一端和第二端，并穿過所述流動(dòng)控制部件和所述固定表面之間的界面橫向延伸。第一密封壁可從所述底座部件延伸并形成所述動(dòng)態(tài)密封。第一刮油密封件可從所述底座部件向外橫向延伸，并優(yōu)選被設(shè)置為形成所述靜態(tài)密封。所述凹槽鄰近所述底座部件和所述第一密封壁。所述彈性部件從所述底座部件的所述第一端橫向延伸到所述第二端。所述底座部件和所述彈性部件優(yōu)選朝著在所述流動(dòng)控制部件和所述固定表面之間的靜態(tài)密封位置向外橫向推動(dòng)所述刮油密封件，以響應(yīng)于所述凹槽中的增加的壓力。所述橫向彈性部件優(yōu)選從所述靜態(tài)密封位置向內(nèi)橫向推動(dòng)所述刮油密封件。所述固定表面可由閥籠形成。所述流動(dòng)控制部件可包括環(huán)槽。所述兩級(jí)密封件設(shè)置在所述環(huán)槽內(nèi)。
[0020]在一些可選形式中，所述閥組件是滑桿閥。
[0021]其它的可選方面、配置和特征已被公開，根據(jù)本公開的教導(dǎo)，這些方面、配置和特征可通過或者單獨(dú)或者以任何功能上可實(shí)施的組合以任何功能上適當(dāng)?shù)姆绞皆O(shè)置。基于考慮下面的詳細(xì)描述，其它的方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是具有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形密封件的用于加壓過程控制管路的滑桿閥的橫截面視圖；
[0023]圖2是根據(jù)本申請(qǐng)的教導(dǎo)的兩級(jí)密封件的部分剖視立體圖；
[0024]圖3是示出了圖2的密封件的鎖定動(dòng)作的示意性橫截面視圖；
[0025]圖4是設(shè)置在圖1的滑桿閥的環(huán)槽中的圖2的密封件的詳細(xì)橫截面視圖；
[0026]圖5是圖2的密封件的放大的詳細(xì)橫截面視圖，示出了密封件的釋放動(dòng)作；以及
[0027]圖6是設(shè)置在圖1的滑桿閥的環(huán)槽中的根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面的兩級(jí)密封件的詳細(xì)橫截面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)參見附圖，圖2示出了兩級(jí)密封件50，其例舉了根據(jù)本公開的至少一些原理的某些方面。密封件50被設(shè)置成相對(duì)鄰近的密封表面形成作為一級(jí)的動(dòng)態(tài)密封和作為另一級(jí)的可釋放的靜態(tài)密封，所述密封表面例如通過鄰近所述密封件垂直往復(fù)移動(dòng)來滑動(dòng)(所有的方向詞語，例如“上”、“下”、“左”、“右”等，僅為了便于參見附圖參考和描述，并非用來限制該公開)。密封件50具有細(xì)長的橫截面輪廓，該輪廓沿著縱向軸線52延伸?？v向軸線可以是筆直的或彎曲的或分段的。在圖2中所示的示例性配置中，密封件50具有形成圓環(huán)的圓形縱向軸線52，由此密封件50形成環(huán)形密封件。在其它配置中，縱向軸線可以是例如橢圓形、筆直的、曲線的或多邊形的。
[0029]密封件具有外殼或本體54，本體54具有一個(gè)或多個(gè)被設(shè)置來提供動(dòng)態(tài)密封的動(dòng)態(tài)密封部件、一個(gè)或多個(gè)被設(shè)置成形成靜態(tài)密封的靜態(tài)密封部件以及用于彈性地控制靜態(tài)密封部件的橫向擴(kuò)張和/或壓縮的橫向彈性部件56。本體54由適于相對(duì)相鄰的本體形成液體或氣體密封的柔性密封材料制成，相鄰的本體例如為閥的流動(dòng)控制部件、閥體、閥籠、活塞和/或圓柱形的壁。所述密封材料可以例如包括氯丁橡膠、硅橡膠、橡膠和/或塑料。彈性部件56由彈性材料制成，該彈性材料是柔性的、有彈力的，并優(yōu)選比形成本體的材料更硬。彈性材料可以例如包括諸如鋼或不銹鋼等彈性金屬、其它彈性金屬和金屬合金、彈性熱塑性材料或任何其它材料，根據(jù)本公開的原理，這些材料具有柔性和彈性以用作橫向彈性部件。
[0030]本體具有底座部件60、從底座部件的第一橫向端延伸的第一密封壁62、從底座部件的第二橫向端延伸的第二密封壁64、沿著底座部件60的第一橫向端設(shè)置的第一刮油密封件66以及沿著底座部件的第二橫向端設(shè)置的第二刮油密封件68。密封壁62、64形成動(dòng)態(tài)密封部件，刮油密封件64、66形成靜態(tài)密封部件。底座部件60優(yōu)選在橫向平面內(nèi)在兩個(gè)橫向端之間橫向延伸。第一密封壁62和第二密封壁64的每一個(gè)都從底座部件60的頂表面向上突出，并一起限定具有沿著縱向軸線52延伸的開口的凹槽70。第一密封壁62和第二密封壁64設(shè)置在凹槽70的相對(duì)兩側(cè)上，底座部件60延伸跨過與開口相對(duì)的凹槽70的底部。第一刮油密封件66和第二刮油密封件68設(shè)置在底座部件60的橫向端下方,例如通過在橫向端下方偏離和/或通過使底座部件60朝著凹槽70向上中凸地拱起，使得向下壓靠底座部件60的凹槽70中的增加的壓力引起刮油密封件66、68通過彎折和滾壓而向外橫向移動(dòng)。每個(gè)刮油密封件66、68優(yōu)選形成為從本體54向外橫向突出的肋,并可具有圓形輪廓或可具有傾斜的末端邊緣69,如圖3中所示。
[0031]橫向彈性部件56橫向延伸跨過底座部件60,并被設(shè)置成將刮油密封件66、68向內(nèi)橫向地彈性返回到未彎曲位置。優(yōu)選地，橫向彈性部件56被封裝于底座部件60和刮油密封件66、68中。橫向彈性部件56具有設(shè)置在第一刮油密封件66中或沿其設(shè)置的第一端和設(shè)置在第二刮油密封件68中或沿其設(shè)置的第二端，并形成朝著凹槽70向上凸出的拱件?？商鎿Q地，橫向彈性部件56可被固定到本體54的外表面，并且/或者橫向彈性部件56的一些部分可封裝在本體54內(nèi)而橫向彈性部件56的其它部分暴露在本體54外。該拱件可由例如圖2-4中所示的諸如分段56a、56b和56c等多個(gè)線性分段形成，和/或通過一個(gè)或多個(gè)弧形分段形成。諸如鉸鏈56d、56e等鉸鏈可用來連接拱件的多個(gè)分段。第一鉸鏈56d連接分段56a和56b,第二鉸鏈56e連接分段56b和56c。在一優(yōu)選配置中，橫向彈性部件56是沿著縱向軸線52在本體54的整個(gè)長度上延伸的連續(xù)部件。當(dāng)密封件50形成環(huán)形密封件時(shí)，橫向彈性部件56可以是單片壓制的例如沖壓彈簧鋼，其形成大致平坦的圓環(huán)。鉸鏈56d、56e可形成為活動(dòng)鉸鏈，活動(dòng)鉸鏈形成在彈性部件56中?？商鎿Q地，例如如圖6中所示，橫向彈性部件56的拱件可以是連續(xù)的弧形部分，例如，圓或橢圓的弧，其從第一刮油密封件66延伸到第二刮油密封件68，并形成朝著凹槽70向上的脊部。在該配置中，橫向彈性部件56具有單個(gè)的弓形部分，橫向彈性部件56不具有任何鉸鏈部分。然而，在其它配置中，鉸鏈部分沿著連續(xù)的弧形部分設(shè)置。可選地，橫向彈性部件56可包括一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)大的部分，以阻止橫向彈性部件56滑落本體54,例如,沿著橫向彈性部件56的任一或兩個(gè)橫向端設(shè)置的輪緣56f、56g。
[0032]如圖3中示意性所示，當(dāng)流體壓力F2向下推動(dòng)底座部件60與刮油密封件66、68平面或者線性對(duì)準(zhǔn)時(shí)，刮油密封件66、68通過彎曲底座部件60和橫向彈性部件56而向外橫向移位。在打開位置，底座部件60和橫向彈性部件56處于未彎曲位置，刮油密封件66、68向內(nèi)橫向縮回，優(yōu)選橫向?qū)?zhǔn)(例如，垂直地)各個(gè)密封壁62、64的最外表面或者從各個(gè)密封壁62、64的最外表面橫向向內(nèi)移位。凹槽70中增加的流體壓力F2推動(dòng)底座部件60和橫向彈性部件56，以遠(yuǎn)離凹槽70向下彎曲，首先到中間或“關(guān)閉”位置，最終到“鎖定”位置。在中間位置上，底座部件60和橫向彈性部件56是齊平的，例如，刮油密封件66、68、底座部件60和橫向彈性部件56例如大致水平地或在橫向平面中對(duì)準(zhǔn)。在中間位置，刮油密封件66、68向外橫向移動(dòng)最大量，以形成強(qiáng)有力的靜態(tài)密封。在鎖定位置，橫向彈性部件56的拱件的中間部分被向下彎曲超過與橫向彈簧部件的末端的線性對(duì)準(zhǔn)，即，處于超過中心位置，并且橫向彈性部件56通過拱件的超過中心的變形將刮油密封件66、68鎖定(至少到一定程度)到向外橫向移位配置。在一個(gè)配置中，通過施加力矩產(chǎn)生力來將橫向彈性部件56和底座部件60彎曲回未彎曲的拱形位置，例如，施加到刮油密封件66、68的任一或兩個(gè)的相對(duì)的旋轉(zhuǎn)力F5,刮油密封件66、68可“未鎖定”以向內(nèi)橫向縮回。
[0033]返回圖2，諸如凹槽76、78等凹部可選地設(shè)置在一個(gè)或兩個(gè)密封壁62、64和各自相鄰的刮油密封件66、68之間。例如，每個(gè)密封壁62、64可具有凸?fàn)钔獗砻妫缤ㄟ^附圖中示出的弧形壁形成，該凸?fàn)钔獗砻嫘纬闪肃徑斡兔芊饧?6、68的凹槽76、78。在一些配置中，這些凹部可具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括例如減小了通過密封壁62、64形成的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)密封的摩擦阻力，和/或在刮油密封件66、68轉(zhuǎn)移到中間和/或鎖定位置時(shí)，允許刮油密封件66、68更容易滾動(dòng)、或向外旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)。
[0034]第一支撐軌72和第二支撐軌74沿著底座部件60的底表面可選地設(shè)置。支撐軌72、74優(yōu)選沿著底座部件60的底表面限定腔室76，腔室76允許底座部件60響應(yīng)于凹槽70內(nèi)增加的流體壓力F2向下彎曲。每個(gè)支撐軌72、74從底座部件60向下突出。第一支撐軌72沿著底座部件60的第一橫向端延伸，第二支撐軌74沿著底座部件60的第二橫向端延伸。第一支撐軌72與第一密封壁62對(duì)準(zhǔn)。第二支撐軌74與第二密封壁64對(duì)準(zhǔn)。每個(gè)支撐軌72、74連續(xù)地延伸，沿著底座部件60的長度沒有中斷?？商鎿Q地，支撐軌72、74中的一個(gè)或兩個(gè)可以是不連續(xù)的，例如沿著縱向長度具有一個(gè)或多個(gè)中斷或間隙(未圖示)，由此例如可減少或阻止腔室76中形成過多壓力或真空。
[0035]第一密封壁62被設(shè)置成向外(B卩，遠(yuǎn)離凹槽70)橫向地密封接合鄰近底座部件60的第一端設(shè)置的第一密封表面。第二密封壁64也優(yōu)選被設(shè)置成向外橫向地密封接合鄰近底座部件60的第二端設(shè)置的第二密封表面。優(yōu)選地，第一密封壁62和第二密封壁64被設(shè)置成響應(yīng)于來自相鄰的密封表面的壓力而向內(nèi)(即，朝著凹槽70)橫向地彈性彎曲，以形成緊靠相鄰的密封表面的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)密封，例如，通過從底座部件60伸出懸臂形成，其上端邊緣和末端邊緣設(shè)置在凹槽70中的開口的相對(duì)兩側(cè)上。第一密封壁62和第二密封壁64還優(yōu)選被設(shè)置成響應(yīng)于凹槽70內(nèi)部增加的流體壓力而向外橫向地彈性彎曲。例如，通過具有圖中所示的弧形的凸?fàn)钔獗砻婧?或沿著密封壁的外表面的一個(gè)或多個(gè)水平肋(未圖示)，第一密封壁62和第二密封壁64中的一個(gè)或兩個(gè)可被設(shè)置成與各自相鄰的密封表面形成小于密封壁的長度的單個(gè)密封線。
[0036]現(xiàn)參見圖4，密封件50被圖示為可操作地安裝在圖1的滑桿閥10的流動(dòng)控制部件24的環(huán)槽32內(nèi)。閥10的所有部分(除了密封件12)與結(jié)合圖1圖示和描述的基本相同，所以這里不再重復(fù)。然而，應(yīng)該理解密封件50可用在具有需要?jiǎng)討B(tài)密封和/或靜態(tài)密封的界面的其它類型的閥或其它的機(jī)構(gòu)中。另外，密封件50可由閥的其它部分來支撐。例如，在其它實(shí)施例中，密封件50可以支撐在閥籠30中設(shè)置的環(huán)槽中，或者密封件50可用來形成正好在流動(dòng)控制部件24和閥體14和/或閥帽22之間的界面上的密封，等等。盡管附圖中所示的實(shí)施例是滑桿閥，但是可以預(yù)見在其它的設(shè)置中，密封件50可以適用于回轉(zhuǎn)閥。
[0037]密封壁64相對(duì)閥籠30的相鄰表面形成動(dòng)態(tài)密封。優(yōu)選地，密封壁62也相對(duì)環(huán)槽32的內(nèi)周壁80形成密封。動(dòng)態(tài)密封和與內(nèi)周壁的密封優(yōu)選是線密封，例如沿著密封壁62、64的外凸表面的橫向最外部分形成；但是，在其它實(shí)施例中，這些密封可通過沿著密封壁的外表面的脊部形成，或者密封壁可具有平坦的表面以形成更長的密封界面或表面密封。通過橫向力F3使密封壁64緊靠閥籠30密封。優(yōu)選地，橫向力F3足夠提供相對(duì)閥籠30的適度流體密封，而不會(huì)形成不當(dāng)或過度的摩擦以減慢或阻礙閥籠30相對(duì)于流動(dòng)控制部件24的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0038]第一和第二刮油密封件66、68形成相對(duì)各自的內(nèi)周壁80和閥籠30的一個(gè)或多個(gè)可釋放的靜態(tài)密封，以響應(yīng)于例如在閥10的關(guān)閉期間在凹槽70中的壓力的增加。例如，當(dāng)加壓流體管路中的閥從打開位置快速移動(dòng)到封閉位置時(shí)，已知為“擊打”或“流動(dòng)能量峰值”或簡稱“壓力峰值”的過程流體背壓的突然增加通常暫時(shí)形成在閥的上游側(cè)的流體管路中。過程流體中的壓力峰值的大小可取決于多個(gè)不同變量，如本領(lǐng)域中已知的諸如閥關(guān)閉的速度、通過閥的流速、管路中的穩(wěn)定狀態(tài)壓力等等。在圖4中所示的設(shè)置中，第一和第二刮油密封件66、68優(yōu)選或者與周壁80和閥籠30的相鄰表面分隔開,或者在打開未彎曲位置僅略微接合相鄰的表面，以將在流動(dòng)控制部件24的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的摩擦力最小化。但是，當(dāng)過程流體的壓力峰值出現(xiàn)在閥的上游時(shí)，例如，當(dāng)流動(dòng)控制部件24迅速關(guān)閉時(shí)，壓力峰值使得凹槽70中增加的流體壓力F2朝著關(guān)閉位置并優(yōu)選朝著前面所述的鎖定位置向下彎曲底座部件60和橫向彈性部件56。在關(guān)閉和鎖定位置，刮油密封件66、68更有力地接合相鄰的密封表面以與其形成比僅由密封壁62、64形成的更堅(jiān)固的靜態(tài)密封。優(yōu)選地，刮油密封件68被設(shè)置成向外橫向地彎曲，以通過靜態(tài)密封力F4與閥籠30的相鄰密封表面形成可釋放的靜態(tài)密封，刮油密封件66被設(shè)置成向外橫向地彎曲，以與內(nèi)周壁80的相鄰密封表面形成可釋放的靜態(tài)密封。因此，刮油密封件66、68優(yōu)選僅響應(yīng)于壓力峰值來提供一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)可釋放的靜態(tài)密封，以阻止可能勝過由密封壁62、64形成的動(dòng)態(tài)密封的泄漏。另外，刮油密封件66、68可被鎖定到鎖定位置，以維持更強(qiáng)有力的靜態(tài)密封，直到橫向彈性部件56被推出鎖定位置。
[0039]凹槽70中來自過程流體的壓力峰值的增加的壓力還可增加相對(duì)密封壁64和/或密封壁62的橫向密封壓力Fl并增加相對(duì)于閥籠30和/或內(nèi)周壁80的各自相鄰密封表面的動(dòng)態(tài)密封壓力F3。因此，第一密封壁62和第二密封壁64優(yōu)選響應(yīng)于凹槽70內(nèi)的流體壓力的增加而從縱向軸線52向外橫向屈曲或彎曲。然而，密封壁62、64不具有用來維持增加的密封壓力的鎖定機(jī)構(gòu)，并且動(dòng)態(tài)密封壓力F3可在過程流體壓力峰值下降以后下降。
[0040]在圖5中示意性示出的一個(gè)配置中，刮油密封件66和/或68可通過流動(dòng)控制部件24朝著打開位置返回的運(yùn)動(dòng)而解開鎖定。閥籠30相對(duì)于刮油密封件68的摩擦在刮油密封件68上形成力矩F5，并沿順時(shí)針運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)橫向彈性部件56和底座部件60，以將底座部件60返回未彎曲打開位置，如前面所述。在該配置中，橫向彈性部件56特別有利于克服腔室76中形成的任何吸力或真空，由此消除或基本減小解除通過刮油密封件66、68形成的靜態(tài)密封所需的打開力的增加。當(dāng)?shù)鬃考?0和橫向彈性部件56返回到未彎曲打開位置時(shí)，刮油密封件66、68從相鄰的密封表面縮回或至少基本減小相對(duì)于相鄰的密封表面的靜態(tài)密封力F4，由此釋放靜態(tài)密封并再次最小化在閥10的打開運(yùn)動(dòng)中對(duì)流動(dòng)控制部件24的運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力。
[0041]現(xiàn)返回圖6，示出了根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)原理的另一個(gè)兩級(jí)密封件150。密封件150與密封件50大致相似，區(qū)別部分將在下面進(jìn)行描述，密封件150被圖示為在閥10中處于與圖4中所示的位置相似的操作位置。密封件150上的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)被給予與密封件50相同的附圖標(biāo)記，這些結(jié)構(gòu)不再詳細(xì)描述，讀者可參考前面的描述。
[0042]與密封件50不同，密封件150的腔室76是封閉的。本體54具有底壁82，底壁82從支撐軌72橫向跨越到支撐軌74并封閉腔室76。優(yōu)選地，底座部件60、底壁82和支撐軌72、74圍繞并密封腔室76。底壁82可具有用于接合環(huán)槽32的底壁的平坦底表面84。在環(huán)形密封件的設(shè)置中，底壁82、底座部件60和支撐軌72、74可以沿著縱向軸線52的整個(gè)長度是連續(xù)的。在其它設(shè)置中，腔室76可以沒有被密封，例如，具有穿過本體54延伸到腔室76中的一個(gè)或多個(gè)開口(未示出)。腔室76可以被部分地或者全部地填充填料86，例如泡沫，或者基本是空的。在使用中，密封件150基本如上面所述運(yùn)作。在一些設(shè)置中，底壁82的增加可阻止或減少腔室76中真空的形成，該真空可能阻礙或者減緩?fù)ㄟ^刮油密封件66、68所形成的可釋放的靜態(tài)密封的釋放。
[0043]盡管每個(gè)密封件50、150具有關(guān)于通過縱向軸線52的垂直中心線基本對(duì)稱的輪廓，但是這些密封件并不一定必須是對(duì)稱的。在其它設(shè)置中，根據(jù)本發(fā)明的原理的密封件可與密封壁62或64中的僅一個(gè)壁形成動(dòng)態(tài)密封，和/或與刮油密封件66或68中的僅一個(gè)形成可釋放的靜態(tài)密封。例如，僅密封壁64和刮油密封件68可沿著本體54的右側(cè)形成，用來接合滑動(dòng)的密封表面，例如閥籠壁或閥塞，本體的左側(cè)可形成例如具有平坦的橫向外表面的簡單的壁，用于接合靜止密封表面，例如收容凹槽的內(nèi)表面。
[0044]在一些配置中，當(dāng)相對(duì)的表面是滑動(dòng)的或者移動(dòng)超過彼此時(shí)，例如當(dāng)流動(dòng)控制部件24在閥10中打開或關(guān)閉時(shí)，這里圖示和描述的密封件50、150用來提供具有最小摩擦損耗的動(dòng)態(tài)密封。在一些配置中，當(dāng)相對(duì)的表面是靜止時(shí)，例如，當(dāng)流動(dòng)控制部件24已經(jīng)關(guān)閉以阻止過程流體流動(dòng)和/或打開閥10以允許過程流體流動(dòng)時(shí)，密封件50、150還提供具有增加的密封壓力的鎖定靜態(tài)密封。有利地，當(dāng)相對(duì)的表面相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，可釋放的靜態(tài)密封沒有接合或者通過較小的力接合，由此將可能存在的不需要的摩擦損耗最小化，但是當(dāng)相對(duì)的表面沒有相對(duì)于彼此移動(dòng)時(shí)，響應(yīng)于過程流體壓力峰值來接合或者通過較大的力接合，以阻止壓力峰值破壞密封。在一些優(yōu)選的配置中，動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封功能彼此獨(dú)立起作用，并被結(jié)合到單一的密封件，例如，密封件50或150。因此，密封件50或150可相對(duì)于前面已知的兩級(jí)過程密封配置提供改進(jìn)的選擇。密封件50或150還可提供改進(jìn)的靜態(tài)密封壓力，而不會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)密封壓力增加顯著的摩擦。
[0045]這里描述的任一可選的配置都可以設(shè)置在不同的組合或排列中，其足以提供這里提供的描述所建議的一個(gè)或多個(gè)功能的任意組合。另外，應(yīng)該理解關(guān)于任一個(gè)示例性配置公開的任一個(gè)特征都可以組合在任意的功能組合中，以提供本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的任何有用的功能組合。
[0046]結(jié)合這里公開的任一個(gè)或多個(gè)不同方面、設(shè)置和/或選擇的兩級(jí)密封件和包括該兩級(jí)密封件的閥可用在多種不同的過程控制應(yīng)用中，其中的一些實(shí)施例包括工業(yè)管道裝置，例如在石油化工精煉廠中，化工處理管道和化工廠、水管道、蒸汽管道等等。但是，這里描述的密封件和閥并不限于任何特定的工業(yè)用途，并可根據(jù)需要以任何理想的方式或應(yīng)用來使用。
[0047]鑒于上面的描述，關(guān)于這里公開的密封件和/或閥的多種改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，該描述應(yīng)被理解為僅示例性的，目的是使本領(lǐng)域的技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明以及教導(dǎo)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選方式。在此保留對(duì)在本公開和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有改進(jìn)的專有權(quán)。
【權(quán)利要求】
1.一種兩級(jí)密封件，其用于在加壓過程管路中沿著第一密封表面和第二密封表面之間的滑動(dòng)界面形成靜態(tài)橫向密封和動(dòng)態(tài)橫向密封，其特征在于，所述密封件包括: 本體，其限定動(dòng)態(tài)密封部件和靜態(tài)密封部件，其中，所述動(dòng)態(tài)密封部件和所述靜態(tài)密封部件中的每一個(gè)被設(shè)置成密封地接合所述第一密封表面，所述第一密封表面被設(shè)置成相對(duì)于所述本體移動(dòng)；以及 彈性部件，其由所述本體支撐； 其中，所述動(dòng)態(tài)密封部件被設(shè)置成與所述第一密封表面形成動(dòng)態(tài)密封； 其中，所述靜態(tài)密封部件被設(shè)置成響應(yīng)于所述加壓過程管路中增加的壓力來與所述第一密封表面形成靜態(tài)密封，并被設(shè)置成釋放所述靜態(tài)密封，以及 其中，所述動(dòng)態(tài)密封部件基本獨(dú)立于所述靜態(tài)密封部件工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述本體具有輪廓，所述輪廓包括: 底座部件； 第一密封壁，其沿第一方向從所述底座部件延伸，所述第一密封壁限定所述動(dòng)態(tài)密封部件； 凹槽，其鄰近所述底座部件并鄰近所述第一密封壁；以及 刮油密封件，其沿第二方向從所述底座部件橫向延伸，所述刮油密封件限定所述靜態(tài)常封部件； 其中，所述凹槽中增加的流體壓力使得所述刮油密封件沿著所述第二方向橫向移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述底座部件從所述凹槽向外彎曲，并響應(yīng)于增加的壓力沿著所述第二方向橫向移動(dòng)所述刮油密封件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述彈性部件由所述底座部件支撐，并被設(shè)置成沿著與所述第二方向相反的第三方向橫向推動(dòng)所述刮油密封件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述彈性部件形成橫向穿過所述底座部件的拱件，所述拱件朝著所述凹槽凸起。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述彈性部件被封裝入所述底座部件中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述密封件包括環(huán)形密封件。
8.一種兩級(jí)密封件，其具有沿著縱向軸線延伸的輪廓，所述輪廓包括: 本體，其限定從第一端橫向延伸到第二端的底座部件、從所述底座部件的所述第一端向上延伸的第一密封壁、從所述底座部件的所述第二端向上延伸的第二密封壁以及從所述底座部件的所述第一端向外橫向延伸的第一刮油密封件，其中所述底座部件、所述第一密封壁和所述第二密封壁限定與所述第一刮油密封件相對(duì)的凹槽；以及 橫向彈性部件，其由所述底座部件支撐，所述橫向彈性部件具有從所述底座部件的所述第一端延伸到所述第二端的第二輪廓； 其中，所述底座部件和所述橫向彈性部件響應(yīng)于所述凹槽中增加的壓力朝著靜態(tài)密封位置向外橫向推動(dòng)所述刮油密封件，所述橫向彈性部件從所述靜態(tài)密封位置向內(nèi)橫向推動(dòng)所述刮油密封件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述刮油密封件從所述底座部件向下偏置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述橫向彈性部件具有拱形輪廓，所述拱形輪廓具有朝著所述凹槽向上的凸起側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述橫向彈性部件包括沿著所述輪廓的鉸鏈部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述本體還包括: 第一支撐軌，其從所述底座部件向下突出；以及 第二支撐軌，其從所述底座部件向下突出； 其中，所述底座部件、所述第一支撐軌和所述第二支撐軌限定腔室。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述本體還包括: 封閉所述腔室的底壁。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，還包括:設(shè)置在所述腔室內(nèi)的泡沫。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述底壁從所述第一支撐軌延伸到所述第二支撐軌并密 封所述腔室。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述橫向彈性部件沿著所述縱向軸線連續(xù)地延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兩級(jí)密封件，其特征在于，所述本體形成環(huán)形密封件，所述本體包括第一材料，所述橫向彈性部件包括第二材料，并且所述第二材料比所述第一材料更硬。
18.一種用于加壓過程流動(dòng)管路的閥組件，其特征在于，所述閥組件包括: 閥體，其限定從入口延伸到出口的流動(dòng)通道； 流動(dòng)控制部件，其設(shè)置在所述流動(dòng)通道中，其中所述流動(dòng)控制部件被設(shè)置成沿著所述流動(dòng)通道相對(duì)于固定表面移動(dòng)，以打開和關(guān)閉所述流動(dòng)通道；以及 兩級(jí)密封件，其具有密封本體和彈性部件，其中所述密封本體被設(shè)置成穿過所述流動(dòng)控制部件和所述固定表面之間的界面形成動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封，其中，所述密封本體被設(shè)置成響應(yīng)于所述流動(dòng)通道中的壓力峰值來接合所述靜態(tài)密封，所述彈性部件被設(shè)置成分離所述靜態(tài)密封。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的閥組件，其特征在于，所述密封本體包括: 底座部件，其具有第一端和第二端，所述底座部件橫向延伸穿過所述流動(dòng)控制部件和所述固定表面之間的界面； 第一密封壁，其從所述底座部件延伸并形成所述動(dòng)態(tài)密封； 第一刮油密封件，其從所述底座部件向外橫向延伸并被設(shè)置成形成所述靜態(tài)密封；以及 凹槽，其鄰近所述底座部件和所述第一密封壁； 其中，所述彈性部件由所述底座部件支撐，所述彈性部件從所述底座部件的所述第一端橫向延伸到所述第二端，以及 其中，所述底座部件和所述彈性部件響應(yīng)于所述凹槽中增加的壓力，朝著所述流動(dòng)控制部件和所述固定表面之間的靜態(tài)密封位置向外橫向推動(dòng)所述刮油密封件，并且所述橫向彈性部件從所述靜態(tài)密封位置向內(nèi)橫向推動(dòng)所述刮油密封件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的閥組件，其特征在于，所述固定表面包括閥籠，其中所述流動(dòng)控制部件包括環(huán)槽，所述兩級(jí)密封件設(shè)置在所述環(huán)槽內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的閥 組件，其特征在于，所述閥組件包括滑桿閥。
【文檔編號(hào)】F16K1/46GK104048062SQ201410084053
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】M·J·林瑟 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制國際公司