专利名称：具有波纹管和c形密封件的浮动球阀密封的制作方法
技术领域：
本公开涉及流体控制设备，并且尤其涉及旋转球类型的流体控制设备。
背景技术：
旋转球阀被用在大量的过程控制系统应用中，以控制例如液体、气体、浆等过程流体的某些参数。当过程控制系统使用控制阀来最终控制流体的压强、等级、PH或其他所需的参数时，该控制阀基本地控制该流体流动率。典型地，旋转球阀包括阀体，该阀体限定了流体入口和流体出口。球件被安装在阀体中，并且围绕一个固定的轴旋转进入至与密封组件的接合并且旋转出来，从而控制经过该阀的流体的量。对于典型的、被安装处于线路之上的球阀，密封组件通过流体入口被插入到阀体中，并且通过密封防护环被保持邻近于该阀体的凸缘。 旋转球阀组件，包括阀体、球件和密封组件，典型地由金属制成。这对于用于高压和/或高温应用中的阀来说特别是如此。但是，由于在阀打开和关闭中，球件和密封组件反复地接合，球件和密封组件会受磨损。由磨损导致的这个问题包括但不限于阀组件的寿命减少，在球件和密封组件之间的摩擦力的增加，在球件和密封组件之间以及在密封组件和阀体之间的不希望的泄漏。类似地，由于随着组件更加磨损，摩擦力倾向于增加，所以阀内的动态性能和控制特性将会恶化，从而导致阀门的低效和低准确率。为了减轻这些问题，一些密封组件被偏置，从而提供在关闭位置处抵靠该球的更可靠的密封。不论所使用的密封组件的特定类型，当密封组件磨损或以其他方式失效时，必须从流体控制系统上拆下大多数传统的旋转球阀，以替换密封组件。
发明内容
在第一个方面中，阀包括阀体，该阀体具有入口、出口、与该入口和出口流体连通的阀内部。该阀还包括阀罩，该阀罩可卸下地固定在该阀体的顶部。球件可枢转地安装在阀内部中，并且该球件的外表面限定了球体的一部分，其中该球件的外表面上的所有点与该球件的自然枢转点并不全都等距离。密封环位于该阀内部内，并且被朝着该球件偏置，其中，该密封环适于密封地接合该球件。此外，锚环位于该阀内部中并且固定于该阀体。密封件载体位于该阀内部中、位于密封环和阀体之间，并且该密封件载体通过多个螺栓可卸下地固定于该锚环，该些螺栓位于阀内部中并且适于被插入至该阀内部中和被从该阀内部卸下。在该密封环和该密封件载体之间存在主泄漏路径，并且在该密封件载体和该阀体之间存在从泄漏路径，并且该主泄漏路径和该从泄漏路径被暴露于该阀内的流体压强。波纹管式密封件位于该密封环和该密封件载体之间，并且该波纹管式密封件避免流体流过该主泄漏路径。辅助密封件位于该密封件载体和该阀体之间，该辅助密封件避免流体流过该从泄漏路径。在一个进一步的方面中，对准间隙被形成在该密封环和该该密封件载体之间，并且该对准间隙限定了该主泄漏路径的一部分。该对准间隙提供了在该密封件载体和该密封环之间的间隔，该间隔允许该密封环相对于该密封件载体径向地移动，从而在该球件密封地接合该密封环时，该密封环自对准。在另一个方面中，该波纹管式密封件可以被固定于该密封件载体的一部分和该密封环的一部分，并且该波纹管式密封件可以被焊接到该密封件载体的一部分和该密封环的一部分。在一个进一步的方面中，波纹管罩被固定于该密封件载体，从而该波纹管密封件位于该波纹管罩和该密封件载体之间。在一个进一步的方面中，位于该密封件载体和该阀体之间的该第二辅助密封为C形密封件。该C形密封件的口部面对流经该第二泄漏路径的流体流动的方向。该C形密封件位于形成在该密封件载体上的凹陷中。该C形密封件密封地接合该阀体的一部分和形成在该密封件载体上的凹陷的一部分，以避免流体流过该第二泄漏路径。
在又一个进一步的方面中，位于该密封件载体和该阀体之间的该第二辅助密封件是环形垫圈。 在另一个方面中，摆动弹簧将该密封环朝该球件偏置，并且，该摆动弹簧位于形成在该密封环上的凹陷中。在一个进一步的方面中，该密封环离开该密封件载体的轴向移位被密封件保持器所限制，该密封件保持器耦接于该密封件载体，该密封件保持器通过多个螺栓可卸下地固定在该密封件载体上，该些螺栓位于该阀内部中。在另一个方面中，该多个螺栓中的每一个螺纹地接合至形成在该密封件载体的凸缘部分上的螺纹孔和形成在该锚环上的螺纹孔。一种用于安装密封环组件的方法包括提供球阀，该球阀包括阀体，该阀体具有入口、出口、与该入口和出口流体连通的阀内部。可以提供阀罩开口，该阀罩开口位于该阀体的顶部附近。球件被可枢转地将安装在该阀内部中，其中，该球件的外表面限定了球体的一部分，该球件的外表面上的所有点与该球件的自然枢转点并不全都等距离。密封件载体子组件被组装到不在阀内部中的位置。该密封件载体子组件包括密封件载体，具有内凹陷；密封环，被置于该内凹陷中，其中，该密封环适于密封地接合该球件。密封件载体子组件还可以包括波纹管式密封件，其被固定于该密封环和该密封件载体；以及辅助密封件，被耦接到该密封件载体。该密封件载体子组件被插入到该阀罩开口中，以使得该密封件载体子组件位于该阀内部之中。另外，将该密封件载体子组件固定于阀体，以使得该波纹管式密封件防止流体流过在该密封环和该密封件载体之间的主泄漏路径，并且以使得该辅助密封件防止流体流过在该密封件载体和该阀体之间的从泄漏路径。阀罩被固定在该阀体上以覆盖该阀罩开口。在另一个方面中，将该密封件载体子组件固定于阀体包括将多个螺栓插入形成在该密封件载体上的多个对应的螺纹孔中，并且其中，每一个螺栓螺纹地接合形成在锚环上的对应的螺纹孔。该锚环在该阀内部中被固定于该阀体上。在又一个方面中，对准间隙被提供在该密封环和该密封件载体之间，该对准间隙限定了该主泄漏路径的一部分。该对准间隙提供了在该密封件载体和该密封环之间的间隔，该间隔允许该密封环相对于该密封件载体径向地移动，从而在该球件密封地接合该密封环时，该密封环自对准。
在另一个方面中，通过密封件保持器来限制该密封环离开该密封件载体的轴向移位，该密封件保持器耦接至该密封件载体。此外，该辅助密封件是C形密封件和垫圈中的任一个，该C形密封件位于该密封件载体的外凹陷中，该垫圈固定于该密封件载体的底壁。
图I是依照本公开的原理所构造的旋转球阀的横截面图；图2是图I中在圈II所视的放大的局部横截面图，并且示出了在处于打开位置的旋转球阀的情形下的旋转球阀的密封组件；图3是类似于图2的放大的局部横截面图，并且示出了处于关闭位置的旋转球阀；图4是类似于图2的放大的局部横截面图，并且示出了依照本发明的另一个公开 例子的教导而组装的密封组件。
具体实施例方式图I示出了依照本发明的原理所构造的旋转球阀10，并且一般地包括阀体12、阀罩14、控制组件16、和密封组件24。该阀体12具有一般圆柱形的形状，并且包括入口部分
18、出口部分20、主流动路径22、和阀罩开口 25，该开口邻近于该阀体12的顶部。如由箭头所指，主流动路径22沿着与纵向轴A大致平行的方向，从入口部分18延伸至入口部分20。入口部分18由入口凸缘26所包围。出口部分20由出口凸缘27所包围。该入口凸缘26和该出口凸缘28适于通过螺栓、焊接、夹持或任何其他已知方式将球阀10耦接到过程控制管线。阀罩14包括一般圆柱形的结构，该结构由多个阀罩螺栓27被螺栓连接到阀体12的阀罩开口 25上。该阀罩14限定了通孔29，该通孔支持该控制组件16的各种元件，如一般已知地。该控制组件16包括球件30，驱动轴32，支持轴34。该驱动轴32穿过阀罩14内的通孔24并且适于为以已知的方式耦接到旋转致动器。该支持轴34位于形成在阀体12的壁上的盲孔36中，该盲孔36相对于该阀罩开口 25。该阀罩14上的该通孔29和该阀体12上的盲孔36能够包括如本领域内所知的轴承，以在该球阀10的运作中，便于轴32、34的，以及因而球件30的持久且不受阻碍的旋转移位。该球件30典型地包含凸轮形的球件，如在现有技术中已知地，以便于在关闭位置处与密封组件24的可重复的密封，如图I所示。更特别地，该球件30的外表面可以限定球体的一部分，其中，该球件的外表面上的所有点与该球件的自然枢转点并不全都等距离，该自然枢转点例如是各轴32、34的旋转轴。在示出的例子中，密封组件24被安装在阀体12中的内部位置，该位置处于入口部分18的下游，并且一般地邻近阀罩开口 25。通过这样配置，当密封组件24需要更换时，阀罩14和控制组件16能够从阀体12上被卸下，且密封组件24被装入到阀罩开口 25之中。这消除了为了更换密封组件24而将整个阀10从所安装的管线上卸下的需要，这对于阀10是对接焊至该位置的情况来说是非常有利的。为了容纳密封组件24，阀体12的公开实施方式限定了内部凹陷42，它完全位于阀体12的入口部分18的下游。换句话说，内部凹陷42位于阀体12的入口部分18和控制组件16的球件30之间。公开的实施方式的该凹陷42 —般地是环状，并且具有阶形的剖面，该剖面由阀体12的内表面所限定，该内表面包括第一和第二圆柱形表面38a、38b,以及第一和第二横向表面40a、40b。当相对于如图I中的流动路径22的方向进行考虑时，该第二圆柱形表面38b位于阀体12的入口部分18和第一圆柱形表面38a之间。类似地，当相对于如图I中的流动路径22的方向进行考虑时,该第二轴向表面40b位于阀体12的入口部分18和第一轴向表面40a之间。不仅如此，如图所不，第一圆柱形表面38a具有第一直径Da,其大于第二圆柱形表面38b的第二直径Db。第一和第二直径Da、Db都大于阀体12的入口部分18的入口直径Di0通过如此地配置阀体12，该密封组件24通过阀罩开口 25被安装于阀体10中，如上所述，从而允许该阀门被用在需要入口和出口凸缘26、28被对接焊在线路上的环境中， 这与通过螺栓连接在线路中的配置相反。当然，这个设计也能用在螺栓连接的阀体或其他阀体中。此外，公开的实施方式的密封组件24位于内部凹陷42中，从而当球件30如图I所示地闭合时，密封组件24完全地位于球件30和阀体12的入口部分18之间。虽然图I中的阀体12的内凹陷42被描述为包括阶形的剖面，该剖面由两个内圆柱形表面38a、38b和两个横向表面40a、40b所限定,但是,本公开的替代实施方式能够具有多于或少于两个内圆柱形表面和两个横向表面，这取决于例如密封组件24的特定设计和/或其他考虑。现在参见图2，它是图I中的圈II的详细视图，将描述依照本公开的教导而构造的密封组件24的一个特定实施方式。 该密封组件24包括密封环44，该密封环位于该阀体12的内部。该密封环44被朝向该球偏置件，以密封地接合该球件30。锚环130位于阀内部并且被固定于阀体12。密封件载体46位于该密封环44和该阀体12之间，并且该密封件载体46通过多个螺栓48被可卸下地固定于锚环130，该多个螺栓位于阀体12的内部。主泄漏路径50存在于密封环44和密封件载体46之间，且从泄漏路径52存在于密封件载体46和阀体12之间。主泄漏路径50和从泄漏路径52两者都暴露于旋转球阀10中的流体压强下。波纹管式密封件54在该密封件载体46和该密封环44之间延伸，以避免流体流过该主泄漏路径50。此外，辅助密封件56位于该密封件载体45和该阀体12之间，且该辅助密封件避免流体流过该从泄漏路径。如上讨论地，密封组件24的密封环44是大致环状的，并且可以由例如合金6或带有合金6硬面的不锈钢等抗磨损金属机加工而得。如图2中的横截面图所示，密封环44横向地由圆柱形密封内壁58和圆柱形密封外壁60所限定,并且密封底壁61可以在径向从该密封外壁60延伸至该密封内壁58。该密封环44可以进一步由密封顶壁62所限定，该顶壁从该密封外壁60延伸至该内壁58,并且该密封顶壁62平行于且轴向偏移于该密封底壁61。密封环凸起64可以从密封顶壁62开始延伸，并且该密封环凸起64可以由圆柱形侧凸起壁66所限定，该圆柱形侧凸起壁66可以从密封顶壁62开始在轴向(即，平行于纵向轴A的方向)上延伸。顶凸起壁68可以从侧凸起壁66开始以平行于密封顶壁62的方向向内延伸。底凸起壁70可以从密封内壁58开始以径向向内延伸，且圆柱形内凸起壁72可以从底凸起壁70开始在轴向延伸。球接合表面74在顶凸起壁68和内凸起壁72之间延伸，且该球接合表面74可以是凹的形状。特别地，该球接合表面74可以具有轮廓以匹配球件30的球体外表面的相应部分，从而使得当旋转球阀10被移动到关闭、或接合位置时(如图3所示)，该密封环44的该球接合表面74密封地接合该球件30。该球接合表面74可以被表面强化以增加密封寿命并且防止接合线卡死。该密封环44还可以包括环状的弹簧凹陷76，它位于密封内壁58和密封外壁60之间。该弹簧凹陷76可以轴向地从密封底壁61朝着密封顶壁62而延伸，该弹簧凹陷76可以具有一般矩形的横截面形状。但是，该弹簧凹陷 76可以具有适合于特定应用的任何形状或形状的组合。该弹簧凹陷76可以适于容纳弹性元件，例如如图2和3中所示的摆动弹簧78。如图2和3中所示，密封组件24还包括环状的密封件载体46，它位于阀体12的内部且位于密封件44和阀体12之间。该密封件载体46可以由例如不锈钢等抗腐蚀材料机加工而得。该密封件载体46可以具有阶形的内剖面和阶形的外剖面。特别地，该密封件载体46可以横向地由圆柱形载体外壁80和圆柱形载体内壁82所限定，圆柱形载体外壁80沿大致径向延伸，圆柱载体形内壁82从该载体外壁80向内偏移。圆柱形载体中壁84从该载体内壁82向内偏移，且圆柱形载体低壁从该载体中壁84向内偏移。平面的载体中顶壁88从该载体内壁82延伸至该载体中壁84，平面的载体低顶壁90从该载体中壁84延伸至该载体低壁86。平面的载体底壁92从该载体低壁86开始沿径向向外延伸，并且该载体底壁92能够限定密封件载体46的最底部的表面。载体外凹陷94可以由圆柱形凹陷侧壁96和凹陷顶壁98所限定，该侧壁96从载体底壁92开始轴向地延伸，该顶壁98从载体外壁80开始径向地延伸至该凹陷侧壁96。但是，该载体外凹陷94可以由任何数量或形状的表面所形成，它们提供了载体底壁92与载体外壁80相交的凹陷处。环状的载体凸缘100可以从载体外壁80开始以大致径向的方向延伸，并且，该载体凸缘100可以由凸缘底壁102所限定，该凸缘底壁102从该载体外壁80开始径向地延伸。该载体凸缘100可以进一步由凸缘顶壁104所限定，该顶壁104可以平行于并且相对于凸缘底壁102偏移。圆柱形凸缘顶壁106可以在凸缘底壁102和凸缘顶壁104之间轴向地延伸，并且，圆柱形凸缘内壁108可以从凸缘外壁106径向地偏移，并且可以在凸缘顶壁104和载体顶壁109之间延伸，且该载体顶壁109可以径向地延伸至载体内壁82。由于该载体顶壁109与凸缘内壁108正交,载体内凹陷110可以被形成,它与密封件载体46的载体外凹陷94对角地相对。多个凸缘孔112可以对称地围绕该载体凸缘100排列。该凸缘孔112可以从该凸缘顶壁104轴向地延伸至凸缘底壁102。每一个凸缘孔112可以具有螺纹部分，并且每一个凸缘孔112被适于容纳螺纹的帽螺栓48。另外，多个载体盲孔114可以对称地围绕该密封件载体46排列，并且每个盲孔114可以从凸缘顶壁104轴向地朝载体底壁92延伸。每一个盲孔114可以具有螺纹部分，并且每一个盲孔114可以适于容纳一个帽螺丝116。如图2和3所示，该密封组件24还可以包括环状密封件保持器118，它适于将密封环44固定在密封件载体46的载体内凹陷110中。该密封件保持器118可以由如不锈钢等抗腐蚀金属机加工而得。该密封件保持器118可以横向地由圆柱形保持器内壁120和圆形柱保持器外壁122所限定，这两者都沿大致轴向而延伸。平面的保持器顶壁124，以及与该保持器顶壁124平行且轴向偏移的平面的保持器底壁126可以沿大致径向而延伸，并且与保持器内壁120与保持器外壁122相交以进一步限定该密封件保持器118。多个保持器孔128可以对称地围绕该密封件保持器118排列，并且每个保持器孔128可以轴向地在保持器顶壁124和保持器底壁126之间延伸。另外，每个保持器孔与相应的载体盲孔114同轴地对准，并且帽螺丝116可以插入每个保持器孔128中，以使得帽螺丝116的螺纹部分螺纹地接合该载体盲孔114的螺纹部分，从而可卸下地将该保持器118固定于该密封件载体46。该密封件保持器118的圆柱形保持器内壁120的直径可以大于该密封环44的圆柱形侧凸起壁66的直径，并且小于该密封环44的圆柱形密封外壁60的直径。因此，当该密封环44被置于该密封件载体46的该载体内凹陷110中，且密封件保持器118被固定于该密封件载体46时,该保持器底壁126径向地向内延伸超出该密封件载体46的凸缘内壁108，从而该圆柱形保持器内壁120径向地位于圆柱形侧凸起壁66和密封环44的圆柱形密封外壁60之间，而不论密封环44在密封件载体46的载体内凹陷110内的径向移位如何。另外，当被如上所述地组装时，在密封件顶壁62和密封件底壁61之间的轴向距离小于密封 件保持器118的保持器底壁126和密封件载体46的载体顶壁109之间的轴向距离。如图2和3所示，密封组件24还包括环状的锚环130，它适于被固定于阀体12。该锚环130可以由例如不锈钢等抗腐蚀材料机加工而得。该锚环130可以横向地由圆柱形锚内壁132和圆柱形锚外壁134所限定，两者都沿大致轴向的方向延伸。平面的锚顶壁136，以及平行于且轴向偏移于锚顶壁136的平面的锚底壁138可以沿大致径向的方法延伸，并且与锚内壁132和锚外壁134相交，以进一步限定该锚环130。该锚环130可以在阀体12的内凹陷42中被固定于该阀体12。更具体地，该锚外壁134可以实质上邻近该内凹陷42的第一圆柱形表面38a,并且该锚底壁138可以实质上邻近内凹陷42的第一横向表面40a。在这一位置，圆柱形锚内壁132的直径可以略大于内凹陷42的第二圆柱形表面38b的直径。为了将锚环130固定于阀体12，锚外壁134的螺纹部分(未示出)可以螺纹地接合阀体12的第一圆柱形表面38的螺纹部分(未示出)。替代地，一个或多个焊接(未示出)可以将锚环130固定于阀体12，或者该锚环130可以通过螺纹接合与焊接的组合而被固定于阀体12。多个锚孔140可以对称地围绕该锚环130排列，并且每个锚环140可以轴向地从锚顶壁136朝着锚底壁138延伸。另外，当锚环130被固定于阀体12后，每一个锚孔140可以被定位以与密封件载体46上的对应的凸缘孔112轴向对齐。通过这样配置，帽螺栓48可以被插入到各螺纹凸缘孔112中，并且被旋转以使得帽螺栓48朝着相应的锚孔140前进。在延伸穿过密封件载体46的凸缘底壁102和锚环130的锚顶壁138之间的间隙后，在螺纹地接合锚孔140的螺纹部分144之前，帽螺栓48的末端接下来被容纳在一个直径扩大的部分142中。在操作中，在旋转球阀10内的振动可能使得一个或多个帽螺栓48与锚孔140的螺纹部分144分离。虽然分离，但是通过凸缘孔112的螺纹部分，帽螺栓48被防止经过密封件载体46的凸缘孔112的轴向移位，从而避免帽螺栓48掉出锚孔140并进入到阀体12的内部。再参考图2和图3，锚环130可以被固定于阀体12，密封件载体46可以通过多个帽螺丝48被固定于锚环130。另外，密封环44可以位于密封件载体46的载体内凹陷110中，并且该密封环44可以由密封件保持器118以以上描述的方式被固定于载体内凹陷110中。如上所解释地,密封环44的密封顶壁62和密封底壁61之间的轴向距离小于密封件保持器118的保持器底壁126与密封件载体46的载体顶壁109之间的轴向距离。相应地,在密封环44与密封载体46之间存在第一间隙145。当旋转球阀10被移动进入关闭位置时，在密封环44和密封件载体46之间的第一间隙145允许密封环44由球件30朝着入口部分18轴向移位(且抗衡摆动弹簧78的偏置力)，以确保密封环47密封地接合球件30。当该旋转球阀10处于打开位置(即球件30并未与密封环44的球接合表面74接触)时，如图2所示，位于密封环44的弹簧凹陷76中的该摆动弹簧78将该密封环44朝向球件30偏置。由于密封件保持器118固定于密封件载体46,所以密封件载体46的载体顶壁109与保持器底壁126之间的距离是固定的，从而限制了由摆动弹簧78引起的、密封环44朝向球件30的轴向移位。除了以上所述的第一间隙145，对准间隙146可以存在于密封件载体46和密封环44之间。更具体地，由于密封环44的圆柱形密封外壁60的直径要小于密封件载体46的圆柱形凸缘内壁108的直径，因此在密封环44和密封件载体46的表面之间可以存在对准间隙146。由于对准间隙146，当密封环44与球件30接合时，该密封环44可以相对于密封件载体46径向地移位，从而允许密封环44径向且轴向地自对准，以补偿由于容差导致的任何 球/密封环44的错位，从而改善密封环44和球件30之间的密封。在旋转球阀10关闭后，密封件44的密封底壁61可能未与密封件载体46的载体顶壁109密封地接合，从而在密封件44和密封件载体46之间产生了沿第一间隙145的主泄漏路径50。由于流经流动路径22的过程流体在球件30的入口部分18侧的压强比在出口部分20侧的压强高，该过程流体具有流动穿过主泄漏路径50的倾向，该主泄漏路径50可以与球件30的出口部分20侧流体连通。为了避免穿过该主泄漏路径50的流体流动，波纹管式密封件54可以位于密封环44和密封件载体46之间。更特别地，该波纹管式密封件54的第一端部147可以固定于密封环44的密封内壁58，且该波纹管式密封件54的第二端部148可以固定于密封件载体46的载体中壁84。由于密封件载体46的载体中壁84可以与密封环44的密封内壁58轴向对准，所以该波纹管式密封件54以大致轴向的方向而延伸。第一和第二端147、148可以通过例如激光焊等的焊接过程分别固定于密封环44和密封件载体46。具体地，该焊接可以周向地沿着该第一和第二边缘部147、148的整个边缘。替代地，该焊接可以仅沿着在第一和第二边缘部147、148的部分而延伸，或者，沿第一和第二边缘部147、148的离散点可以被焊接。但是，除了焊接之外，该波纹管式密封件54可以通过任何本领域的常用方式而被固定于密封环44和密封件载体46。由于正弦的波纹管部分150，该波纹管式密封件54在径向是弹性的，并且可以被轴向地压缩，出于这个原因，该波纹管式密封件54并不会影响密封环44相对于密封件载体46而轴向和径向移位的能力。如图2和3所示，该密封组件24可以包括固定于密封件载体46的圆柱形波纹管罩152以保护该波纹管式密封54。该波纹管罩152可以由轴向内壁154、外壁156、顶壁158和底壁160所限定，并且底壁160可以在内壁154和外壁156之间延伸。波纹管罩152的底壁160可以与密封件载体46的载体底壁92径向地对齐，并且该外壁156可以与密封件载体46的载体低壁86轴向地对齐。另外，该内壁154可以与阀体12的圆柱形入口壁162轴向地对齐。波纹管罩152的底壁160的一部分可以通过例如激光焊等焊接过程被固定于密封件载体46的密封件底壁92的一部分上。替代地，该波纹管罩152可以通过本领域的任何常用手段而被固定于密封件载体46。当该波纹管罩152被固定于密封件载体46时，当密封环44的密封底壁61处在邻近于密封件载体46的载体顶壁109的最底位置时,在波纹管罩152的顶壁158和密封环44的底凸起壁70之间可以存在小的轴向间隙。如所配置地，密封件罩152保护波纹管式密封件54不受直接流动冲击的影响，并且将邻近密封环44的流动通道流线型化。如图3所示，当球件30移动到关闭位置时，球件30与密封环44的球接合表面74接触，并且将密封环44朝向密封件载体46的载体顶壁109移位。由于受在阀10的入口侧18的高流体压强的影响，过程流体可以进入波纹管罩152的顶壁158与底凸起壁70之间的间隙中。但是，由于波纹管式密封件54在密封环44和密封件载体46之间延伸，因此避免了过程流体进入密封环44和密封件载体46之间的主泄漏路径50。如图2所示，当密封件载体46通过多个帽螺栓48以前述的方式被固定于锚环130时，波纹管罩152的圆柱形内壁154可以实质上与部分限定了入口部分18的圆柱形内壁162共存。此外，圆柱形载体外壁80的直径可以小于锚内壁132，从而在密封件载体46和锚环130之间产生横向间隙164。由于密封件载体46并不是直接固定于阀体12,所以第二 间隙166可以存在于阀体12的内凹陷42的第二横向表面40b和密封件载体46的载体底壁92之间以及阀体12的内凹陷42的第二横向表面40b和波纹管罩152的底壁160之间。当该旋转球阀10处于关闭位置时，该第二间隙166和该横向间隙164都可能与阀内部的部分流体连通，该阀内部的部分是在密封环44与球件30之间的密封件的出口部分20侧。由于流过流动路径22的过程流体在球件30的入口部分18侧的压强高于出口部分20侧，当该旋转球阀10处于关闭位置时，该过程流体趋向于流进第二间隙166和横向间隙164，以流至阀内部的部分，该阀内部的部分是位于密封环44和球件30之间的密封件的出口部分20侦U。相应地，从泄漏路径52存在于阀体12和密封件载体46之间。为了避免经过该从泄漏路径52的过程流体流动，辅助密封件56，例如图2和3中所示的C形密封件168可以位于该密封件载体46的载体外凹陷94之中，从而该C形密封件168的口部轴向地向上面对着阀体12的第二横向表面40b。通过这样，该C形密封件的口部面对经过从泄漏路径52的流体流动。随着过程流体流入从泄漏路径52的第二间隙166，该流体进入载体外凹陷94并且进入置于该载体外凹陷94的C形密封件168的口部之中。随着相对高压的流体通过口部进入C形密封件168的内部，C形密封件168向外地扩张，从而除了密封地接合阀体12的内凹陷42的第二圆柱形表面38b之外，C形密封件168的外表面密封地接合载体外凹陷94的凹陷侧壁96和凹陷顶壁98，从而避免过程流体在位于C形密封件168下游的密封件载体46和阀体12之间流动，并且密封从泄漏路径52。由于C形密封相对于密封件载体46和阀体12来说是固定的，所以该C形密封件168可以被称为静态C形密封件。如前面所讨论地，当需要将密封组件24从阀体12卸下时，并不需要将该阀体12从它所安装的管线上卸下。相反，通过放松并且卸下多个阀罩螺栓27中的每一个，阀罩14可以从阀体12被卸下。在阀罩14被卸下后，控制组件16和球件30可以通过阀罩开口 25被卸下。接下来，密封件载体46可以从锚环130上卸下。具体地，扳手或其他合适的工具可以通过阀罩开口 25而被插入到阀内部，各个帽螺栓48可以被该扳手所旋转，直至各个帽螺栓的螺纹部分与锚孔140的螺纹部分144及螺纹的凸缘孔122螺纹地分离。密封环44、密封件保持器118、波纹管式密封件54和波纹管罩152仍然附着在密封件载体46上，以构成一个密封件载体46子组件，该密封件载体46可以接下来被从阀体12的内凹陷42中取出并且从阀罩开口 25中卸下。一旦到达阀内部的外面，通过卸下各个帽螺丝116，该密封件保持器118可以从该密封件载体46子组件上分离。在密封件保持器i 18被卸下后，密封环44可以从密封件载体46的载体内凹陷110上被卸下，并且从该密封件载体46被移开，以允许摆动弹簧78从密封环44所卸下且被替换。如果需要，波纹管罩152可以从该密封件载体46上被卸下，然后该波纹管式密封件152可以从密封件载体46和密封环44上被卸下。在密封件保持器118被卸下后，密封环44可以从密封件载体46的载体内凹陷110上被卸下。为了将密封组件24安装至阀体12，该密封组件24首先在阀内部之外被部分地组装。特别地，弹性元件，例如摆动弹簧78以前述方式被置于密封环44的弹簧凹陷76中。该密封环44通过波形管式密封件54耦接到密封件载体46，接下来该密封环44被放置于密封件载体46的载体内凹陷110中，且密封件保持器118被置于密封环44之上，从而各个保持器孔128与形成在密封件载体46上的相应载体盲孔114轴向地对准。多个帽螺丝116中的每一个接下来被旋入至与相应的载体盲孔114螺纹接合，以将密封件保持器118固定于 密封件载体46。C形密封件168接下来被置于密封件载体46的载体外凹陷84中。该密封件载体46子组件接下来通过阀罩开口 25被插入到阀内部，且该密封件载体46可以居中地位于阀体12的内凹陷42中，这是通过将密封件载体46的凸缘外壁106对齐于阀体12的第一圆柱形表面38a所实现的。密封件载体46的凸缘孔112中的每一个接下来轴向地对齐于锚环130的对应锚孔140。各个帽螺栓48接下来可以从阀内部被插入到对应的凸缘孔112中，并且被旋转直至帽螺栓48的螺纹部分螺纹地接合锚环130的锚孔140的螺纹部分144。如这样所组装地，密封环44可能开始并没有被放置在载体内凹陷110中以确保密封环44的球接合表面74与球件30的球体外表面的一部分之间的合适密封。但是，由于前述的、密封环44的自对准特性,在旋转球阀10的关闭过程中，当球件30接触到球接合表面130时，球件30将会轴向且径向地将密封环40移位至载体内凹陷110之中。在另一个如图4所示的实施方式中，密封组件224可以实质上与以上描述的密封组件24相同。但是，在密封组件224的密封件载体246上，密封件载体246的圆柱形载体外壁80轴向地延伸至载体底壁92，并且因此没有形成载体外凹陷94。因此，密封组件224的第二辅助密封件56并不是一个C形密封件，而是一个环状垫圈170，它位于从泄漏路径52上且位于载体底壁92与阀体12的第二横向表面40b之间。为了便于处理和安装，该垫圈170可以以任何本领域的常用方式连接于密封件载体246的载体底壁92。相应地，卸下和安装密封件载体224的过程与以上描述的过程基本上是相同的。如所描述地，密封组件24和224消除了用在传统密封组件中的数个部件，从而降低了阀的成本。不仅如此，可以很容易且便宜地机加工所使用的部件例如密封件载体46。除此之外，密封件载体46子组件可以通过阀罩开口 25被插入到阀内部，而不需要将该阀从管线上卸下。进一步地，如上所解释，密封环44可以轴向且径向地相对密封件载体46移动，以允许密封环44自对准以补偿球/密封的错位。此外，波纹管式密封54避免了所有流体流过主流体泄漏路径50，从而提供了完全的双向关断(即为如上所述的沿主流动路径22的流动提供了关断，以及为相反于主流动路径22、从出口部分20至入口部分18的流动提供了关断)。此外，波纹管式密封件54的使用将可用的温度能力扩展到依赖于人造橡胶密封的阀之上。尽管以上描述了各种实施方式，但是本发明并不旨在被限制于这些实施方式。可以对所公开的实施方式进行各种改变，它 们仍处于所附权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种阀,包括 -阀体，具有入口、出口、与该入口和出口流体连通的阀内部； -阀罩，可卸下地固定在该阀体的顶部； -球件,可枢转地安装在阀内部中，该球件的外表面限定了球体的一部分，其中该球件的外表面上的所有点与该球件的自然枢转点并不全都等距离； -密封环，位于该阀内部内，并且被朝着该球件偏置，其中，该密封环适于密封地接合该球件； -锚环，位于该阀内部中并且固定于该阀体； -密封件载体，位于该阀内部中、位于密封环和阀体之间，该密封件载体通过多个螺栓可卸下地固定于该锚环，该些螺栓位于阀内部中并且适于被插入至该阀内部中和被从该阀内部卸下，其中，在该密封环和该密封件载体之间存在主泄漏路径，并且在该密封件载体和该阀体之间存在从泄漏路径，该主泄漏路径和该从泄漏路径被暴露于该阀内的流体压强； -波纹管式密封件，位于该密封环和该密封件载体之间，该波纹管式密封件避免流体流过该主泄漏路径； -辅助密封件，位于该密封件载体和该阀体之间，该辅助密封件避免流体流过该从泄漏路径。
2.根据权利要求I所述的阀，其中，对准间隙被形成在该密封环和该密封件载体之间，该对准间隙限定了该主泄漏路径的一部分，该对准间隙提供了在该密封件载体和该密封环之间的间隔，该间隔允许该密封环相对于该密封件载体径向地移动，从而在该球件密封地接合该密封环时，该密封环自对准。
3.根据权利要求I所述的阀，其中，该波纹管式密封件被固定于该密封件载体的一部分和该密封环的一部分。
4.根据权利要求3所述的阀，其中，该波纹管式密封件被焊接到该密封件载体的一部分和该密封环的一部分。
5.根据权利要求I所述的阀，其中，波纹管罩被固定于该密封件载体，从而该波纹管密封件位于该波纹管罩和该密封件载体之间。
6.根据权利要求I所述的阀，其中，位于该密封件载体和该阀体之间的第二辅助密封件为C形密封件。
7.根据权利要求6所述的阀，其中，该C形密封件的口部面对流经该第二泄漏路径的流体流动的方向。
8.根据权利要求6所述的阀，其中，该C形密封件位于形成在该密封件载体上的凹陷中。
9.根据权利要求8所述的阀，其中，该C形密封件密封地接合该阀体的一部分和形成在该密封件载体上的凹陷的一部分，以避免流体流过该第二泄漏路径。
10.根据权利要求I所述的阀，其中，位于该密封件载体和该阀体之间的该第二辅助密封件是环形垫圈。
11.根据权利要求I所述的阀，其中，摆动弹簧将该密封环朝该球件偏置。
12.根据权利要求11所述的阀，其中，该摆动弹簧位于形成在该密封环上的凹陷中。
13.根据权利要求11所述的阀，其中，该密封环离开该密封件载体的轴向移位被密封件保持器所限制，该密封件保持器耦接于该密封件载体。
14.根据权利要求I所述的阀，其中，该密封件保持器通过多个螺栓可卸下地固定在该密封件载体上，该些螺栓位于该阀内部中。
15.根据权利要求I所述的阀，其中，该多个螺栓中的每一个螺纹地接合至形成在该密封件载体的凸缘部分上的螺纹孔和形成在该锚环上的螺纹孔。
16.一种用于安装密封环组件的方法，包括 -提供球阀，该球阀包括阀体和阀罩开口，该阀体具有入口、出口、与该入口和出口流体连通的阀内部，该阀罩开口位于该阀体的顶部附近； -可枢转地将球件安装在该阀内部中，其中，该球件的外表面限定了球体的一部分，该球件的外表面上的所有点与该球件的自然枢转点并不全都等距离； -将密封件载体子组件组装到不在阀内部中的位置，其中，该密封件载体子组件包括 密封件载体，具有内凹陷； 密封环，被置于该内凹陷中，其中，该密封环适于密封地接合该球件； 波纹管式密封件，被固定于该密封环和该密封件载体； 辅助密封件，被耦接到该密封件载体； -将密封件载体子组件插入到该阀罩开口中，以使得该密封件载体子组件位于该阀内部之中； -将该密封件载体子组件固定于阀体，以使得该波纹管式密封件防止流体流过在该密封环和该密封件载体之间的主泄漏路径，并且以使得该辅助密封件防止流体流过在该密封件载体和该阀体之间的从泄漏路径；以及 -将阀罩固定在该阀体上以覆盖该阀罩开口。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，将该密封件载体子组件固定于阀体包括将多个螺栓插入形成在该密封件载体上的多个对应的螺纹孔中， 并且其中，每一个螺栓螺纹地接合形成在锚环上的对应的螺纹孔，该锚环在该阀内部中被固定于该阀体上。
18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括 -在该密封环和该密封件载体之间提供对准间隙，该对准间隙限定了该主泄漏路径的一部分，该对准间隙提供了在该密封件载体和该密封环之间的间隔，该间隔允许该密封环相对于该密封件载体径向地移动，从而在该球件密封地接合该密封环时，该密封环自对准。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括 -通过密封件保持器来限制该密封环离开该密封件载体的轴向移位，该密封件保持器耦接至该密封件载体。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，该辅助密封件是C形密封件和垫圈中的任一个，该C形密封件位于该密封件载体的外凹陷中，该垫圈固定于该密封件载体的底壁。
全文摘要
提供了用于旋转球阀的密封组件，该阀包括安装在顶部的阀罩，从而允许在不将该阀从管线上卸下的情况下来安装和卸下该密封组件。在该一个实施方式中，密封组件可以包括密封环(44)，该密封环位于阀内部中且被朝向该阀的球件偏置。密封件载体(46)可以位于该密封环和阀体(12)之间，并且该密封件载体通过位于阀内部中的多个螺栓(48)可卸下地固定于该阀体。该密封环和该密封件载体之间存在主泄漏路径(50)，并且该密封件载体和该阀体之间存在从泄漏路径(52)。波纹管式密封件(54)可以避免流体流过该主泄漏路径，并且辅助密封件(56)可以避免流体流过该从泄漏路径。
文档编号F16K5/06GK102971560SQ201180032722
公开日2013年3月13日 申请日期2011年4月20日 优先权日2010年4月30日
发明者P·R·达卢格, L·O·戴维斯 申请人:费希尔控制国际公司