CN1606672A - 可替换的阀座 - Google Patents

Abstract

一种用于阀组件的可替换的阀座环(30)，具有一环状的环体和一延伸穿过环体的敞开流动通道。一座表面(32)被设置在邻近流动通道一端的环体上。流动通道的一工具接收区域(50)与流动通道同心并且至少部分沿着流动通道。工具接收区域内适合接收用于安装和拆卸阀座环的一标准工具头。

Description

可替换的阀座

相关申请资料

本专利与共同待审的于2001年11月15日提交的系列号为NO.60/335,994的美国临时专利申请有关。

技术领域

本发明总体上涉及阀，尤其涉及一种用于流体流量阀的可替换的阀座环。

背景技术

流体阀在流体过程和控制系统中被广泛地用来控制过程流体的各种各样的流动参数。已知有许多种类型的阀，包括：例如排放阀、控制阀、节流阀和类似的阀。同样，流体过程和控制系统被用来处理许多不同的流体媒质。

典型的阀具有一流体入口，该流体入口通过流动控制或孔口区域与一流体出口相连接。某种关闭装置通常在流动控制区域中设置有这样一个部分，即，这个部分可以移动，以便控制从阀入口到阀出口的流体流动。可移动部分通常是一阀塞，该阀塞能被移动，以便靠压着关闭装置的一对应的固定座表面，从而选择地切断穿过阀的流体的流动。在连续地使用这种阀期间，关闭装置的座表面不可避免地会被磨损或损坏。关闭装置的不适当的流动切断将导致不良的性能或阀故障。因此，阀座表面最终必须被修理或替换，或者整个阀必须被替换，以便重新获得阀的固有功能。

在一个已知的例子中，阀座环具有一座表面并且被设置在阀的流动控制或孔口区域内。座环是可拆装的，以便替换座环或修理座表面。这种类型的可拆装座环具有一从环的顶表面向上延伸的六边形头。六边形头适合接收一特定标准尺寸的六边形套筒或扳手，以便安装或拆卸所述的环。然而，向上突出的六边形头消极地阻碍了通过阀的孔口区域的流体流动，并且技工手上必须具有特定尺寸的工具。

在另一个已知的例子中，一对小的盲孔被设置在座环的顶表面中。这些孔适合容纳专用工具的两个分离的支架，以便安装或拆卸所述环。为了操作这种类型的阀，技工就必须随时使用这种专用工具。

附图说明

通过结合附图来理解下面的描述，本发明的目的、特征和优点将变得明显，其中：

图1是一排放阀(dump valve)的一个例子的剖面图，该排放阀具有根据本发明教导制造出的一可替换的阀座环；

图2表示图1中所示的排放阀的座环的立体示意图；

图3表示图2中所示的座环的顶视图；

图4表示沿着图3中所示的座环的线IV-IV剖开的侧剖面图；

图5表示沿着图3中所示的座环的线V-V剖开的侧剖面图；

图6表示图4中所示的座环的侧剖面图，该座环具有一套筒扳手的标准延伸部分，套筒扳手安装在座环中，以便安装到图1中所示的排放阀中或从排放阀处拆卸。

具体实施方式

在这里公开一种用于液流阀或类似物的阀座环，该阀座环通过运用常见的手工具易于安装、拆卸和替换。公开的阀座环适用于许多不同类型的阀。在此提出的例子根据被称作滑杆型“排放(dump)”阀结构来描述。然而，公开的座环同样非常适用于许多其它类型和结构的阀，例如：控制阀、节流阀或类似的阀。本发明并不局限于任何特定类型的阀。

公开的座环包括一区域，该区域用于接收一标准尺寸和形状的套筒扳手的延伸件。标准的套筒扳手如期望的那样能被用来在阀中拆卸和安装一座环。阀座环还与工具接收区域联合提供流畅的流动特性。

现在参照附图，图1表示一滑杆型排放阀10的一个例子的剖面，该排放阀10根据本发明的教导构成。排放阀10具有一阀体12，该阀体12在一端带有一流体入口14并且在相对端带有一流体出口16。流体入口与一入口通道18相连通并且流体出口与一出口通道20相连通。入口通道18和出口通道20的每一条通道大致在阀体12内分别会合，并且通过一孔口区域22相互连通。

阀10具有一阀塞24，该阀塞24被连接到一阀杆26的一端上。阀杆26的另一端被连接到一驱动器上(图中未示)，该驱动器能使阀杆和阀塞沿着阀杆的纵轴移动。

阀塞24具有一座表面28，当处于阀关闭位置时，该座表面28与一阀座环30相接触并且靠压着阀座环30。阀座环30被安装在孔口区域22中，这将在下面更详细地描述。在排放阀10运作期间，驱动器(图中未示)朝着座环30的座表面32移动阀杆26和阀塞24以便关闭排放阀，并且从座环30的座表面32处移开阀杆26和阀塞24以便打开排放阀，从而允许流体从入口14穿过通道流至出口16。

根据本发明的教导，图1中所示的座环30被可拆卸地安装在阀体12的孔口区域22内。孔口区域22具有一孔34，该孔34在入口通道18和出口通道20之间延伸。孔34具有内机械螺纹36，该内机械螺纹36轴向沿着并且周向围绕至少孔的一个部分形成。

如图2-5所示，座环30具有一带有外螺纹40的圆筒形周边或圆周表面38，外螺纹40与孔34的内螺纹36相对应。如图1所示，所安装的座环30被拧入孔34中。通过相对于孔34沿一个方向旋转座环30，就能将环安装到孔口区域22中。通过相对于孔34沿相反方向旋转座环30，就能拆卸和替换座环30。

如图2和图3所示，当安装座环30时，安装座环限定一流动孔口42通过孔口区域22。当阀塞24在阀敞开位置中与环30的座表面32相分隔开时，流体穿过座环30的孔口42。虽然根据特定阀结构的需要，孔口的形状可以是各种各样的，但是环30所公开的流动孔口是圆孔口，以便实现期望的流动特性。孔口42的入口端与环30的座表面32相符。

下面将参照图3-5来更详细地描述根据本发明教导构造的座环30的一些细节。座环30的周表面38的较大直径部分做成一圆的圆筒，该较大的直径部分具有外机械螺纹40。座环30还具有一较小直径的收缩端44，该收缩端位于孔口42的出口端附近。当收缩端44被安装时，收缩端被接收在孔34的一相对较小的直径部分45中。收缩端的目的是在孔口区域22中适当地定位座环30，并且对齐带有孔34的较小直径部分45的座环。一环状台肩表面46在收缩端44和环的周螺纹表面38之间延伸，并且把收缩端44和环的周螺纹表面38连接起来。当台肩表面46如图1所示被安装时，环30的台肩表面46底部靠压在孔34内的一对应的突出或止动表面48。台肩表面坐靠着突出表面，以便准确地定位阀体12的孔34中的被安装的座环30。

尽管这里用于安装阀座的机械接合装置采用了机械螺纹，但是，也可以采用其它一些机械装置把阀座固定入位。例如，可以用一键槽系统，这种系统中阀座和孔口区域的一部分通过扭转-锁定动作来相互接合。其它一些可选的结构当然也包括在本发明的构思和范围内。

如图4和5所示，在这个例子中，流动孔口42只在环30的厚度或高度的一部分上延伸。孔口42的入口端开向并连通较大尺寸的工具接收部分或槽50。工具槽50以一期望的深度设置在环的顶表面52内。在这个例子中，工具槽50终止于环30的主体内的一中间表面54。中间表面大体上位于流动孔口42的入口端的平面中。座表面32被做成位于中间表面中的一带有槽的环状表面并且围绕流动孔口42的入口端。

在公开的例子中，工具槽或接收区域50基本上是方形开口，该方形开口具有四条边56a、56b、56c和56d。虽然四条边大体上是竖直的，但是为了铸造或成形的目的，四条边能以一牵引角度被稍微地逐渐缩小。在这个例子中，四条边56a-56d和中间表面54一起限定具有这样一个形状的工具槽50，即：该形状相当于一标准套筒扳手延伸件。在一个例子中，一标准的四分之三英寸套筒延伸件可以直接插入工具槽中，以便拆卸或安装座环30(见图6和下面的描述)。在另一个例子中，工具槽50能被构造成容纳不同尺寸的套筒延伸件，如：一标准的半英寸或八分之三英寸的延伸件。在另外一个例子中，工具槽50能被构造成除了容纳一套筒延伸件外，还容纳不同标准结构的工具头，如：TORX头、ALLEN扳手、六角形头、或其它标准结构。

因为公开的座环30仅需要一标准的套筒延伸件，所以座环就不需要购买、维修和储存用于安装或拆卸环的一专用工具或一特定尺寸工具。仅仅以一标准套筒延伸件作为替代，该标准套筒延伸件几乎是每个技工的工具箱中共有的，并且该标准套筒延伸件对于阀座环的安装和拆卸是足够的。图6表示出了包括一延伸头60的一标准套筒延伸件58，延伸头60被容纳在座环30的工具槽50中。

除了改进了阀座环30的安装和拆卸方面之外，所述环还提供了实质上改进的、流畅的流体流动特性。例如，工具槽50只伸入阀座环30的一部分，并且该工具槽50没有任何部分或元件从环顶表面向上突出，也没有任何部分或元件突入到流动孔口42内。因此，如上面所描述的，这种座环设计大大地改善了许多先前的设计，在先前设计中的座环具有一适合接收特定工具结构的突出特征。

由于其它的原因，公开的座环30还提供了改进的、流畅的流体流动特性。如图4和5所示，流动孔口42从入口端到出口端沿径向向外稍微地逐渐缩小。孔口42沿径向向外逐渐缩小能获得通过该孔口的某些流动特性，该孔口42沿径向向外逐渐缩小可以被改变、被消除或以其它方式替换，以便获得特定的期望的流动特性。其它可选择的流动孔口的尺寸和形状结构也包括在本发明的范围和构思内。举一个例子，分开的和离散的流动孔口42能被取消掉，工具槽50可以在座环30的整个深度延伸并且作为一全长度的流动孔口。然而，在这个例子中，阀塞和工具槽必须构造成能确保把阀塞正确地安装到阀座中，以便实现流动关闭。在这个例子中，工具槽的轮廓可以适当地光滑和有坡度，从而不会严重地影响通过槽的流动特性。

在公开的例子中，如图4和5所示，座环30的顶表面52从周表面38附近朝着工具槽50的边56a-56d向外稍微地逐渐缩小。顶表面在光滑的、圆的边缘或表面62处过渡到槽的边表面56a-56d。边表面56a-56d又在光滑的、圆的内部底角64处光滑地过渡到中间表面54。边56a-56d还在光滑的、圆的角66处沿侧向相互过渡。中间表面54还在流动孔口42的入口端从工具槽边56a-56d朝着座表面32向下稍微倾斜或逐渐缩小。中间表面54和座表面32光滑地过渡到流动孔口42内。如上所述，孔口42的壁还朝着座环30的收缩端44沿径向向外逐渐缩小。所有这些光滑且稍微逐渐缩小的表面和光滑的角都提供了光滑的流动通道，以便流体通过阀10的孔口区域22。光滑的流动表面可防止形成会有害影响阀的流动特性和性能的不稳定或紊流的流体穴。

这里公开的可替换的阀座环30允许使用一标准套筒扳手或其它此类的标准工具，以便当所述环发生损坏时，出于修理或替换的目的，从阀10处安装和拆卸座环。另外，与现有技术已知的可替换的阀座设计相比，公开的座环大大地改进了在座环上和通过座环的流体流动特性。对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，如上所述，工具槽50可以与所公开的不同。举另一个例子，槽可以是六边形槽，以便接收一诸如ALLEN扳手的工具，该槽还能象所公开的那样适当地运作。还可以对座环作出其它的一些改变。虽然这里公开的座环能用许多不同的材料来制作，但是优选的材料是一种被称作Alloy6的足够硬并且异常耐久的材料。

尽管这里已经公开并描述了根据本发明教导的某些可替换的阀座环，但是本专利的覆盖范围并不局限于此。相反，本专利覆盖了根据本发明教导的位于可允许的等同方案范围内的所有实施例。

Claims (20)

1、一种可替换的阀座环，包括：

一环状的环体；

一延伸穿过环体的敞开的流动通道；

一位于环体上的座表面，靠近流动通道的一端；以及

一工具接收区域，该工具接收区域与流动通道同心，并且至少部分地沿着流动通道形成，工具接收区域内适合接收一标准工具头，以便安装和拆卸阀座环。

2、根据权利要求1所述的可替换的阀座环，还包括一流动孔口，该流动孔口沿着至少流动通道的一部分串联设置，并且与工具接收区域同心。

3、根据权利要求2所述的可替换的阀座环，其中流动孔口的轮廓和尺寸不同于工具接收区域的轮廓和尺寸，以便提供期望的流动特性，并且该流动孔口设置在工具接收区域的下游。

4、根据权利要求2所述的可替换的阀座环，其中在流动孔口和工具接收区域之间延伸的过渡表面实质上是光滑的和平缓的，以提高流动效率和动力。

5、根据权利要求1所述的可替换的阀座环，其中工具接收区域在流动通道的大部分长度上延伸。

6、根据权利要求1所述的可替换的阀座环，其中环体具有一外周表面和一机械接合部件，该机械接合部件被设置在外周表面的至少一部分上，机械接合部件适合与阀组件的互补部分可拆卸地接合。

7、根据权利要求6所述的可替换的阀座环，其中外周表面是一圆形柱，其中机械接合部件包括多条机械螺纹。

8、根据权利要求1所述的可替换的阀座环，其中工具接收区域是一般的方形柱，以便在流动通道的一部分内接收一标准套筒延伸件。

9、根据权利要求1所述的可替换的阀座环，还包括一外圆柱周表面，该外圆柱周表面带有第一部分和一收缩座部分，第一部分具有第一直径，收缩座部分具有小于第一直径的第二直径，以便当被安装在阀中时对齐阀座环。

10、根据权利要求1所述的可替换的阀座环，其中在座表面和工具接收区域之间延伸的过渡表面实质上是光滑的和平缓的，以提高流动效率和动力。

11、一种阀组件，包括：

一阀体；

一流体通道，该流体通道延伸穿过阀体并且具有一流体入口和一流体出口；

一限定在流体通道内的孔口区域；

一设置在通道内的阀塞；以及

一可替换的环形阀座环，该阀座环位于孔口区域中，其中阀座环和阀塞可相对相互移动，以便选择地打开或关闭流动通道，其中阀座环具有：一延伸穿过阀座环的敞开的流动通道；一座表面，该座表面靠近流动通道的一端；和一工具接收区域，该工具接收区域与流动通道同心并且至少部分沿着流动通道形成，工具接收区域内适合接收一标准工具头，以便安装和拆卸阀座环。

12、根据权利要求11所述的阀组件，其中阀座环安装在孔口区域内的固定位置中，并且其中阀塞可选择性地移动与阀座环的座表面相接触或相脱离。

13、根据权利要求11所述的阀组件，其中阀座环具有一外周表面和一机械接合部件，该机械接合部件设置在外周表面的至少一部分上，并且其中孔口区域的一部分包括一互补的机械部件，该互补机械部件适合与阀座环表面的机械接合部件可拆卸地接合，以便固定和对齐孔口区域内的阀座环。

14、根据权利要求13所述的阀组件，其中机械接合部件和互补机械部件均包括外机械螺纹或内机械螺纹。

15、根据权利要求11所述的阀组件，其中工具接收区域是一般的方形柱，以便在流动通道的一部分内接收一标准套筒延伸件。

16、根据权利要求11所述的阀组件，其中阀座环具有一外圆柱周表面，该外圆柱周表面带有第一部分和一收缩座部分，第一部分具有第一直径，收缩座部分具有小于第一直径的第二直径，并且其中孔口区域具有一互补阶梯形表面。

17、根据权利要求11所述的阀组件，其中阀座环还具有一流动孔口，该流动孔口沿着至少流动通道的一部分串联设置，并且与工具接收区域同心，并且其中流动孔口的轮廓和尺寸不同于工具接收区域的轮廓和尺寸，以便提供期望的流动特性，并且在流动孔口和工具接收区域之间延伸的过渡表面实质上是光滑的和平缓的，以提高流动效率和动力。

18、一种将阀座安装到阀组件内的方法，该方法包括以下步骤：

选择一具有一环状环体的适当的阀座，一延伸穿过环体的敞开的流动通道，和一流动通道的工具接收区域，该工具接收区域与流动通道同心并且至少部分沿着流动通道形成；

将选好的阀座放入阀组件的阀体的一流动孔口内；

选择一带有标准工具头的工具，该工具与工具接收区域相配合；

将标准工具头插入阀座的工具接收区域中；并且操纵工具以便把阀座安装到孔口区域内。

19、根据权利要求18所述的安装阀座的方法，还包括：重复进行选择、插入、操纵的步骤，以便把阀座从阀组件上拆卸下来。

20、根据权利要求18所述的方法，其中选择的步骤包括选择一标准的套筒延伸件，并且插入的步骤包括把标准的套筒延伸件插入到工具接收区域内。

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