專利名稱：具有柔性插件的金屬密封件的制作方法
技術領域：
本公開大體上涉及具有旋轉式閥閉合構件的控制閥，例如蝶閥。更具體 而言，本發明涉及一種用于這種包括蝶閥的閥上的柔性密封插件。
背景技術：
用于控制過程系統中的高壓流體和/或氣體流量的控制閥在現有技術中 是眾所周知的。在很多應用中，這種控制閥包括回轉閥盤，該回轉閥盤被可 移動地設置在延伸穿過閥體的流動路徑中。這種閥的一個示例是通常所謂的 蝶閥。
如所知，控制閥典型地具有一個或多個密封件以防止泄漏。典型地，這 種密封件被有利地放置在控制元件與閥體之間。由于溫度波動、振動，和/ 或其它環境原因，針對各種閥部件的充分密封會出現某些問題。蝶閥典型地
具有o形圈，該o形圈圍繞閥盤，并且當閥被關閉時接合閥體四周。蝶閥
中的o形圏受上述環境原因的影響。
因此，期望使控制閥及其相關部件的結構和/或組件具有新的特征。

發明內容
在一個公開示例中，回轉閥包括閥體，該閥體具有入口、出口，以及在 所述入口與所述出口之間延伸的流體通路。 一旋轉控制元件被設置在所述閥 體內，以選擇性地打開和關閉所述流體通路。能安裝到所述閥體的擋圈將密 封承載圈保持在適當位置，所述密封承載圈具有安裝在所述閥體與所述擋圈 之間的環形安裝法蘭。所述密封承載圈進一步包括密封承載夾頭和將所述密 封承載夾頭連接到所述安裝法蘭的柔性部分。
進一步根據一優選實施例，所述安裝法蘭和所述柔性部分由單件材料整體式形成。所述擋圈和所述閥體共同限定環形槽，該環形槽的尺寸適于接納 所述柔性部分的至少一部分，所述柔性部分被設置在所述槽中。所述密封承
載夾頭可通過激光焊接連接到所述柔性部分，并且可包括由PTFE、增強型 PTFE、石墨、增強型石墨、UHMWPE或KEL-F形成的彈性密封插件。所 述密封件的尺寸適于與所述旋轉控制元件的密封表面密封接合，并被設置在 承載通道中。所述彈性密封插件可通過所述通道上的波形側壁或保持法蘭， 或粘合劑，或這些結構的一些組合而緊固在所述U形承載通道內。所述柔 性部分可具有形成彈性幾何形狀的U形或V形截面，并可由經應變硬化的 316不銹鋼或因科鎳合金718或其它適當材料形成。
在第二公開示例中， 一種用于具有閥體和擋圈的蝶閥中的密封件包括
密封承載圈，其具有尺寸適于在所述閥體與所述擋圈之間延伸的環形安裝法 蘭。 一密封承載夾頭通過一柔性部分連接到所述安裝法蘭。
在第三公開示例中， 一種用于包括閥體、擋圈和具有密封表面的閥盤的 蝶閥中的柔性密封承載件，進一步包括沿徑向向外延伸的安裝部分，其尺 寸適于在所述閥體與所述擋圈之間延伸。該密封承載件包括密封構件，其 尺寸適于包圍所述閥盤的所述密封表面以形成密封接合。所述安裝部分與所 述密封構件之間的成形截面部被配置為允許所述密封構件相對于與所述閥 盤的所述密封表面垂直的軸線和與所述閥盤的所述密封表面平行的軸線移 位。


圖1為根據本發明教示的組裝后的組裝回轉型或蝶閥的立體圖，其釆用 具有柔性插件的金屬密封件；
圖2為如圖1所示的回轉型控制閥的分解圖； 圖3為沿圖1的線3-3截取的放大剖視圖； 圖4為示出具有柔性插件的密封承載圈的正視圖； 圖5為圖4的承載圈的側視圖；圖6為沿圖3中的圈定區域截取的放大局部剖視圖，其示出具有設置在
閥體和擋圈之間的柔性插件的承載圈；
圖7為與圖6類似的放大局部剖視圖，其示出本發明的另一實施例； 圖8為沿圖6中的圈定區域截取的放大局部剖視圖，其示出密封承載夾
頭和柔性插件。
具體實施例方式
本文描述的實施例并不試圖被窮盡闡釋或將本發明的范圍限制于所公 開的精確形式或型式。相反，以下對實施例的描述是為了最佳地闡釋本發明 的理論和使本領域其他技術人員能夠理解本發明的教示。
參見附圖1,根據本發明教示的組裝后的回轉閥被示出，并由附圖標記 IO來表示。回轉閥10包括具有入口 14和出口 16的閥體12。具有入口端 20和出口端22的流體通路18延伸穿過閥體12，并被閥體12的內周界24 大致包圍。具有大致圓形端面30的旋轉控制元件26被設置在閥體12中， 以選擇性地打開和關閉流體通路18。旋轉控制元件26為大致盤狀形狀，并 具有密封表面28。旋轉控制元件26被設置在閥體12內，使得當閥體12被 關閉時，旋轉控制元件26的大致圓形端面30實質上或完全阻斷流體通^各 18，并且密封表面28鄰接流體通路18的外表面(即，內周界24)。旋轉 控制元件26具有旋轉軸線A,在該公開的示例中，旋轉軸線A橫向延伸到 流體通路18。致動構件32沿旋轉軸線A穿過閥體12到達旋轉控制元件26, 以使旋轉控制元件26能夠移動。致動構件32典型地被操作性地連接到閥致 動器，如已知的那樣。
現在參見圖2,其示出回轉閥10的分解圖，閥體12的出口端36的端 面34包括多個安裝孔38,這些安裝孔以大致圓形圖案設置在閥體12的出 口端36的端面34周圍。大致圓形擋圏40包括內表面42和外表面44,并 包圍與控制通路18大致對準的中心孔43。擋圈40還包括多個安裝孔46, 這些安裝孔46以大致圓形圖案設置在擋圈40的外部周圍。安裝孔46被定位為與閥體12的安裝孔38大致對準。安裝孔38和46的尺寸適于接納多個 緊固件(未示出)。因此，通過將孔46的圖案與孔38的圖案對準，擋圈 40可使用適當的緊固件被安裝到閥體12。
大致圓形密封承載圈52包括中心孔49，中心孔49的尺寸適于與擋圏 40的孔43和流體通路18對準。承載圏52包括終止于外周界51的安裝法 蘭50，而內周界53包圍中心孔49。安裝法蘭50包括被定位為且尺寸適于 與以上所述的安裝孔38和46對準的安裝孔56的圖案。因此，通過將密封 承載圈52定位在擋圈40和閥體12之間，密封承載圈52可被使用適當的緊 固件緊固在擋圏40與閥體12之間的適當位置上。密封承載圈52包括被設 置為與內周界53大致相鄰的密封承載夾頭58。在該公開的示例中，密封承 載夾頭58形成大致U形通道74。下面將對密封承載夾頭58進行詳細描述。 因此，當如圖3所示的密封承載圈52被緊固在適當位置時，密封承載夾頭 58被定位為與控制元件26的密封表面28接觸。應該理解的是，控制元件 26可圍繞其軸線A (當觀察圖3時，該軸線延伸至該圖的平面內)旋轉， 控制通路18可被部分或完全地打開。
如圖3所示，閥體12可包括凹槽23，該凹槽23的尺寸適于接納擋圏 40。優選地，凹槽23和擋圈40的尺寸和形狀適于使所述組件呈現平齊端面。 進一步，擋圈40的外部可包括凹槽或切口 25,使得密封件27可定位在擋 圈40與閥體12之間。在圖3的圖示中，應該注意的是，閥10的旋轉控制 元件26處于關閉位置，旋轉控制元件26的密封表面28與由密封承載圈52 承載的彈性密封件接觸，如將要在下面詳細描述的那樣。
圖4和圖5分別示出密封承載圈52的正視圖和剖視圖。具有外周界51 和內周界53的密封承載圏52包括沿徑向向外延伸的環形安裝法蘭50,以 裝配在閥體12與擋圈40之間。因此，通過將安裝法蘭50放置在閥體12與 擋圏40之間，并使用適當的緊固件緊固擋圈40，密封承栽圈52可被緊固 在適當位置。
密封承載圈52的內部包括密封承載夾頭58。如最佳地在圖5和圖6的剖視圖中所示，密封承載圏52的內部形成具有表面61的環形圏59。密封 承載夾頭58被安裝到環形圏59的表面61。環形圏59通過成形柔性部分60 連接到安裝法蘭50。在圖5和圖6的示例中，柔性部分60為大致U形或曲 形，并且根據該公開的示例，該柔性部分采用密封承載夾頭58可沿平行于 X軸、Y軸的方向輕微移動，或者可沿X、 Y的某些合成方向移動的方式， 或者采用具有響應負載應用的部件的方式，用于將密封承載夾頭58結合到 安裝法蘭50。盡管在該公開的示例中柔性部分60為U形或曲形，其它形狀 也可選擇，例如，V形(見圖7)。
參見圖6,密封承載夾頭58被示出為連接到環形圏59的內表面。在圖 6的示例中，柔性部分60如上所述為曲形，并且優選地，包括環形安裝法 蘭50和柔性部分60的密封承載圏52由單件材料整體式形成。本領域技術 人員應該熟悉對由兩個或多個待結合在一起的不同工件組成的組件進行制 造的方法。密封承載夾頭58被結合到環形圈59的內表面。在圖6所示的實 施例中，環形圏59基本垂直于安裝法蘭50。密封承載圈52的柔性部分60 可由任何本領域技術人員熟知的適當材料制成。例如，在該公開的實施例中， 柔性部分60由因科鎳合金(Inconel) 718或者經應變硬化的316不4秀鋼形 成。
仍然如圖6所示，區域48形成在擋圈40的內表面42與閥體12的出口 端36的端面34之間。區域48的尺寸大致適于接納密封承載圈52的柔性部 分60，并且在該公開的示例中，區域48為柔性部分60的輕微形變提供足 夠的空間，以允許密封承載夾頭58如上所述那樣移動。在該公開的示例中， 區域48由形成在擋圈40中的環形槽54和形成在閥體12中的另一槽57形 成。因此，在該公開的示例中，密封承載圈52的柔性部分60被設置在槽 54和/或槽57內，從而允許密封承載夾頭58的壓縮(大致垂直于旋轉控制 元件26的密封表面28)運動和側向(平行于旋轉控制元件26的密封表面 28)運動。
如從圖6中可以看出，柔性部分60可在槽54內自由移動、彎曲，或者輕微偏轉。柔性部分60的相對柔性或彈性性質允許密封承載夾頭58和彈性 密封插件76相對于旋轉控制元件26的密封表面28移動。應該意識到，密 封承載圈52的柔性部分60可適應由壓力和溫度變化導致的旋轉控制元件 26的運動，同時繼續施加密封。另外，當旋轉控制元件26處于關閉位置時 (即，當密封表面28基本接合密封承載圈52時)，柔性部分60提供回轉 閥10的入口 14和出口 16之間的流體屏障。
現在參見圖8,密封承載夾頭58具有內表面70和外表面72。密封承載 夾頭58沿密封承載夾頭58的外表面72被可操作地連接到柔性部分60的夾 頭側65。密封承載夾頭58的內表面70限定承載通道74。承載通道74的尺 寸適于接納彈性密封插件76,并具有由密封承載夾頭58的兩側80限界的 開口78。底端81與開口78相對，并被緊固到環形圈59。密封承載夾頭58 可具有形成在兩側80之一或二者上的一個或多個法蘭82,該法蘭緊固彈性 密封插件76。可替換地，粘合劑(未示出)可將彈性密封插件76緊固在承 載通道74內。密封承載夾頭58被可操作地連接到密封承載圈52的柔性部 分60,使得密封承載夾頭58延伸到由閥體12和擋圈40形成的槽54之外。 在圖8 (和圖6)圖示的公開示例中，環形圏59的表面61與密封承載夾頭 58的外表面72之間的激光焊接84將柔性部分60沿密封承載夾頭58的底 端81可操作地連接到密封承載夾頭58。然而，密封承載夾頭58也可沿密 封承載夾頭58的側邊80之一被可操作地連接到柔性部分60。類似地，將 密封承載夾頭58連接到柔性部分60的方式可以是本領域技術人員普遍熟知 的任何方法。密封插件76的尺寸適于裝配在承載通道74中，并由密封承載 夾頭58上的一個或多個法蘭保持。
彈性密封插件76的尺寸還適于與旋轉控制元件26的密封表面28密封 接合。在該公開的示例中，彈性密封插件76可由已知的材料形成，例如聚 四氟乙烯(PTFE)、增強型PTFE、石墨、增強型石墨、超聲高分子量聚乙 烯(UHMWPE),或者氯三氟乙烯樹脂(CTFE或KEL-F)。然而，本領域 技術人員應該意識到，根據溫度、壓力或其它特性，適于特定應用的其它材料也可使用。
因此，根據該公開的示例，應該意識到，在操作中保持在密封承載夾頭
58內的彈性密封件74可提供與傳統軟座閥大致相關的緊密關斷，同時還延 緩或抵抗金屬密封件的退化或磨損。此外，由于彈性密封件74在摩擦或磨 蝕應用中被磨損，或者由于高溫應用而被消耗，密封承載夾頭58可作為二 級密封件，以提供實質上的流量限制，直到采取適當的維護、維修或更換步 驟。
在不同附圖中的上述細節不是相互排斥的。也就是說，根據本文公開的 優選示例的精神和范圍，本領域技術人員可挑選和選擇多個附圖的不同方 面，并且將選擇的那些方面與不同附圖中所圖示和描述的其它所選方面進行 合并。
通過以上描述，本發明的多種修改和可替換實施例對于本領域技術人員 將變得明顯。因此，這些描述僅是示例性的，其目的在于教式本領域技術人 員目前適于實施本發明的最佳方式或模式。本文公開的一種或多種結構的細 節可在基本不背離本發明精神的情況下進行改變，并且保留對文字上或根據 等同原則落入所附權利要求范圍內的所有修改的獨占使用。
權利要求
1、一種回轉閥，包括閥體，其具有入口、出口，以及在所述入口與所述出口之間延伸的流體通路；旋轉控制元件，其被設置在所述閥體內，以選擇性地打開和關閉所述流體通路；擋圈，其能安裝到所述閥體上；密封承載圈，其具有安裝在所述閥體與所述擋圈之間的環形安裝法蘭，該密封承載圈包括密封承載夾頭和將該密封承載夾頭連接到所述安裝法蘭的柔性部分。
2、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述擋圈和所述閥體共同限定尺 寸適于接納所述柔性部分的至少一部分的槽。
3、 如權利要求1所述的回轉閥，還包括形成在所述閥體中的環形槽， 并且其中所述柔性部分被設置在所述環形槽內。
4、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述密封承載夾頭包括尺寸適于 與所述旋轉控制元件的密封表面密封接合的彈性密封插件。
5、 如^L利要求4所述的回轉閥，其中所述彈性密封插件由選自由PTFE、 增強型PTFE、石墨、增強型石墨、UHMWPE或KEL-F組成的組中的材料 形成。
6、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述密封承載夾頭包括設置在承 載通道中的彈性密封插件。
7、 如權利要求6所述的回轉閥，其中所述彈性密封插件被所述通道上 的波形側壁緊固在所述承載通道內。
8、 如權利要求6所述的回轉閥，其中所述承載通道包括具有至少一個 保持法蘭的U形截面。
9、 如權利要求8所述的回轉閥，其中所述保持法蘭由所述通道上的波形側壁形成。
10、 如權利要求6所述的回轉閥，其中所述彈性密封插件被粘合劑緊固 在所述承載通道內。
11、 如權利要求6所述的回轉閥，其中所述彈性密封插件被保持法蘭和 粘合劑緊固在所述承載通道內。
12、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述柔性部分具有形成彈性幾何 形狀的截面。
13、 如權利要求12所述的回轉閥，其中所述彈性幾何形狀為U形。
14、 如權利要求12所述的回轉閥，其中所述彈性幾何形狀為V形。
15、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述柔性部分是經應變硬化的 316不銹鋼。
16、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述柔性部分是因科鎳合金718。
17、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述密封承載夾頭通過激光焊接 被可操作地連接到所述柔性部分。
18、 如權利要求1所述的回轉閥，其中所述安裝法蘭和所述柔性部分由 單件材料整體式形成。
19、 一種用在具有閥體和擋圈的蝶閥中的密封件，該密封件包括 密封承載圏，其具有尺寸適于在所述閥體與所述擋圏之間延伸的環形安裝法蘭；密封承載夾頭；以及將所述密封承載夾頭連接到所述安裝法蘭的柔性部分。
20、 如權利要求19所述的密封件，其中所述密封承載夾頭包括尺寸適 于與 一旋轉控制元件的密封表面密封接合的彈性密封插件。
21、 如權利要求20所述的密封件，其中所述彈性密封插件由選自由 PTFE、增強型PTFE、石墨、增強型石墨、UHMWPE或KEL-F組成的組中 的材料形成。
22、 如權利要求19所述的密封件，其中所述密封承載夾頭包括設置在承載通道中的彈性密封插件。
23、 如權利要求22所述的密封件，其中所述彈性密封插件被所述通道 上的波形側壁緊固在所述承載通道內。
24、 如權利要求22所述的密封件，其中所述承載通道包括具有至少一 個保持法蘭的U形截面。
25、 如權利要求24所述的密封件，其中所述保持法蘭由所述通道上的 波形側壁形成。
26、 如權利要求22所述的密封件，其中所述彈性密封插件被粘合劑緊 固在所述承載通道內。
27、 如權利要求22所述的密封件，其中所述彈性密封插件被保持法蘭 和粘合劑緊固在所述承載通道內。
28、 如權利要求19所述的密封件，其中所述柔性部分具有形成彈性幾 何形狀的截面。
29、 如權利要求28所述的密封件，其中所述彈性幾何形狀為U形。
30、 如權利要求28所述的密封件，其中所述彈性幾何形狀為V形。
31、 如權利要求19所述的密封件，其中所述柔性部分是經應變硬化的 316不銹鋼。
32、 如權利要求19所述的密封件，其中所述柔性部分是因科鎳合金718。
33、 如權利要求19所述的密封件，其中所述密封承載夾頭通過激光焊 接被可操作地連接到所述柔性部分。
34、 如權利要求19所述的密封件，其中所述安裝法蘭和所述柔性部分 由單件材料整體式形成。
35、 一種用在包括閥體、擋圈和具有密封表面的閥盤的蝶閥中的柔性密 封承載件，該柔性密封承載件包括沿徑向向外延伸的安裝部分，其尺寸適于在所述閥體與所述擋圈之間延伸；密封構件，其尺寸適于包圍所述閥盤的所述密封表面，以形成密封接合；以及成形截面部，其被設置在所述安裝部分與所述密封構件之間，并被配置 為允許所述密封構件相對于與所述閥盤的所述密封表面垂直的軸線和與所 述閥盤的所述密封表面平行的軸線移位。
36、 如權利要求35所述的柔性密封承載件，其中所述成形截面部的尺 寸適于至少部分地裝配在由所述擋圈和所述閥體中的至少之一限定的環形 槽內。
37、 如權利要求35所述的柔性密封承載件，其中所述成形截面部形成 彈性幾何形狀。
38、 如權利要求37所述的柔性密封承載件，其中所述彈性幾何形狀為 U形。
39、 如權利要求38所述的柔性密封承載件，其中所述彈性幾何形狀為 V形。
40、 如權利要求35所述的柔性密封承載件，其中所述成形截面部是經 應變硬化的316不4秀鋼。
41、 如權利要求35所述的柔性密封承載件，其中所述成形截面部是因 科鎳合金718。
42、 如權利要求35所述的柔性密封承載件，其中所述沿徑向向外延伸 的部分和所述成形截面部由單件材料整體式形成。
全文摘要
一種回轉閥(10)包括閥體(12)，其具有入口(14)、出口(16)，以及在所述入口與所述出口之間延伸的流體通路(18)；和旋轉控制元件(26)，其被設置在所述閥體中以選擇性地打開和關閉所述流體通路(18)。該閥還包括能安裝到所述閥體的擋圈(40)，該擋圈將具有安裝在所述閥體與所述擋圈之間的環形安裝法蘭(50)的密封承載圈(52)保持在適當位置。所述密封承載圈還包括密封承載夾頭(58)和將該密封承載夾頭連接到所述安裝法蘭的柔性部分(60)，從而提供改進的密封和更容易的組裝。
文檔編號F16K1/226GK101506554SQ200780031732
公開日2009年8月12日 申請日期2007年9月14日 優先權日2006年9月21日
發明者保羅·安德魯·戴 申請人:費希爾控制產品國際有限公司