用于控制阀的气压密封系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请主要涉及控制阀，并且更特别地涉及一种用于在控制阀中使用以限制无组 织排放（fugitive emission)的密封组件。
【背景技术】
[0002] 控制阀被用在包括诸如诸多工厂中的炼油厂、化工厂、和造纸厂之类的加工厂在 内的多种应用中。控制阀通常采用诸如阀塞、阀盘之类的控制构件或其它适当的控制构件 来操纵流过管道的工艺流体或气体，例如蒸汽、水、天然气、油或化合物。该控制构件通常被 延伸穿过阀体中的膛孔的诸如滑动阀杆或旋转轴之类的操作构件所移动。为了防止工艺流 体或气体在操作构件的周围泄漏或无组织排放，通常在该膛孔中在该操作构件的周围设置 密封材料。
[0003] 诸如涉及芳香或氯代烃类的工艺应用之类的许多工艺应用利用了具有将少量工 艺泄露到周围环境中的倾向的控制阀。管理控制阀泄漏的规定近来已变得更为严格，并且 在一些应用中，要求无组织排放浓度小于按体积计算的百万分之100 (lOOppmv)。用于减少 无组织排放的典型解决方案包括在操作构件的周围放置金属波纹管密封件以俘获工艺泄 漏物，和/或在密封材料上施加额外的压缩应力以便在操作构件与阀体膛孔之间形成更为 紧密的密封。然而，这些解决方案会对控制阀的操作和性能具有不良影响。例如，增大密封 应力趋向于增加操作构件所经受的摩擦。增大的摩擦阻碍了操作构件的运动，这又会使得 难以对该控制构件的位置进行监测和控制。较高程度的摩擦同样会使得较大型的致动器成 为必要，这会增大与控制阀相关联的操作成本和制造成本。此外，金属波纹管密封件趋向于 是安装昂贵的，会需要定期进行现场维修和/或更换，和/或会限制该操作构件的行进距 离。
[0004] 由此，期望提供一种用于控制阀的密封组件，该密封组件显示出了近乎于零的无 组织排放、低摩擦、长使用寿命以及合理的成本。
【发明内容】
[0005] 根据第一示例性方面，一种低无组织排放控制阀包括阀体、阀盖、操作构件、第一 密封构件和第二密封构件、气体供给端口以及加压气体源。阀体包括进口、出口以及在进口 与出口之间延伸的流动通道。阀盖被安装到阀体并具有通向阀体的膛孔。操作构件延伸通 过膛孔并且被操作性地连接到被设置在流动通道中的控制构件。操作构件被构造成使控制 构件在关闭位置与打开位置之间移动以打开和关闭该流动通道。第一密封构件被围绕操作 构件的下部设置在膛孔中。第二密封构件被围绕操作构件的上部设置在膛孔中。气体供给 端口延伸通过阀盖并在位于第一密封构件与第二密封构件之间的位置处通向膛孔。加压气 体源被构造成经由气体供给端口对膛孔加压以抑制住无组织排放。
[0006] 根据第二示例性方面，提供了一种用于在控制阀中使用的气压密封系统，该控制 阀包括带有流动通道的阀体、安装到阀体的阀盖、延伸通过阀盖并通向阀体的膛孔、延伸通 过膛孔并且被操作性地连接到被设置在流动通道中的控制构件的操作构件。该气压密封系 统包括第一密封构件、第二密封构件和加压气体源。第一密封构件被构造成被围绕操作构 件的下部设置在膛孔中。第二密封构件被构造成被围绕操作构件的上部设置在膛孔中。该 加压气体源被构造成对膛孔的被设置在第一密封构件与第二密封构件之间的一部分加压。
[0007] 根据第三示例性方面，低无组织排放控制阀系统包括多个控制阀和加压气体供给 管线。控制阀中的每一个都包括阀体，该阀体具有进口、出口以及在进口与出口之间延伸的 流动通道。控制阀中的每一个还包括阀盖，该阀盖被安装到阀体并具有通向阀体的膛孔。控 制阀中的每一个进一步包括操作构件，该操作构件延伸通过膛孔并且被操作性地连接到被 设置在流动通道中的控制构件，该操作构件被构造成使控制构件在关闭位置与打开位置之 间移动以打开和关闭流动通道。此外，控制阀中的每一个都包括第一密封构件和第二密封 构件，其中，第一密封构件被围绕操作构件的下部设置在膛孔中，第二密封构件被围绕操作 构件的上部附近设置在膛孔中。加压气体供给管线被构造成经由相应的气体供给端口对控 制阀的膛孔加压。
[0008] 进一步根据上述第一方面、第二方面或第三方面中的任一个或多个，低无组织排 放控制阀、气压密封系统和/或低无组织排放控制阀系统中的任一个进一步包括下列优选 形式中的任一种或多种。
[0009] 在一个优选形式中，加压气体源的压力大于或等于位于流动通道中的工艺流体或 气体的压力。
[0010] 在一个优选形式中，第一密封构件包括多个第一密封环，并且第二密封构件包括 多个第二密封环。
[0011] 在一个优选形式中，多个第一密封环具有沿着向下方向指向的V形截面，并且多 个第二密封环具有沿着向上方向指向的V形截面。
[0012] 在一个优选形式中，在气体供给端口中设置有止回阀。
[0013] 在一个优选形式中，加压气体源包括被连接到止回阀的加压气体罐。
[0014] 在一个优选形式中，加压气体源包括从外部源输送加压气体的加压气体供给管 线。
[0015] 在一个优选形式中，套环被围绕操作构件的中间部分设置在膛孔中，处于第一密 封构件与第二密封构件之间。
[0016] 在一个优选形式中，套环的中间部分具有缩小的直径，并且气体供给端口与套环 的中间部分对齐。
[0017] 在一个优选形式中，操作构件包括阀杆，该阀杆可沿膛孔的轴线滑动以使控制构 件在打开位置与关闭位置之间移动。
[0018] 在一个优选形式中，操作构件包括可旋转轴，以使控制构件在打开位置与关闭位 置之间移动。
[0019] 在一个优选形式中，加压气体源的压力大于或等于位于流动通道中的工艺流体或 气体的压力。
[0020] 在一个优选形式中，多个第一密封环具有沿着向下方向指向的V形截面，并且多 个第二密封环具有沿着向上方向指向的V形截面。
[0021 ] 在一个优选形式中，加压气体源包括加压气体罐。
[0022] 在一个优选形式中，套环被构造成被围绕操作构件的中间部分设置在膛孔中，处 于多个第一密封构件与多个第二密封构件之间。
[0023] 在一个优选形式中，加压气体源的压力大于或等于位于控制阀中的每一个的流动 通道中的工艺流体或气体的压力。
[0024] 在一个优选形式中，控制阀中的至少一个的第一密封构件包括多个第一密封环， 并且该至少一个控制阀的第二密封构件包括多个第二密封环。
[0025] 在一个优选形式中，多个第一密封环具有沿着向下方向指向的V形截面，并且多 个第二密封环具有沿着向上方向指向的V形截面。
【附图说明】
[0026] 图1是根据本公开的原理构建的滑杆型控制阀的实施例的截面图。
[0027] 图2是根据本公开的原理构建的旋转轴型控制阀的实施例的截面图。
[0028] 图3是根据本公开的原理构建的控制阀系统的示意图。
【具体实施方式】
[0029] 本公开的原理适用于多种类型的控制阀（例如滑杆控制阀和旋转轴型控制阀）以 及多种密封结构（例如阻塞型或活荷载型）以及多种密封材料（例如聚四氟乙烯（PTFE) 和石墨）。例如，图1图示了滑杆型控制阀10,该控制阀10具有活荷载的密封结构和PTFE 密封环（packing ring)，该控制阀10结合有根据本公开的原理的气压密封系统。
[0030] 控制阀10的图示部分包括被安装在阀体14上的阀盖12以及延伸穿过形成在阀 盖12中的膛孔16的诸如滑杆15之类的操作构件。紧固件17可被用于将阀盖12可移除 地固定到阀体14。流动通道18在进口 20与出口 22之间延伸穿过阀体14并提供了一种用 于工艺流体或气体流过控制阀10的路径。工艺流体或气体可以是包括但不限于蒸汽、水、 天然气、油和/或化合物的任何流体或气体。流动通道18被通过控制构件24打开和关闭， 该控制构件24可通过操作构件15在关闭位置与打开位置之间移动。在关闭位置中，如图1 中所示，控制构件24密封地接合阀座26以防止工艺流体或气体穿过控制阀10。在打开位 置中，控制构件24被从阀座26提升以允许该工艺流体或气体从进口 20传递到出口 22。通 过经由滑杆15将控制构件24联接到致动器（未示出）来实现该控制构件24的运动。该 致动器使滑杆15沿着膛孔16的轴线A1在上下方向中直线地移动，从而致使控制构件24 在打开位置与关闭位置以及其它中间位置之间移动。
[0031] 在一个实施例中，控制阀10设置有双V形环的、活荷载的密封结构，例如来自爱 荷华州（Iowa)马歇尔敦市（Marshalltown)的Fisher控制设备国际有限公司（Fisher Controls International LLC)的Enviro-Seal? PTFE密封件。参照图 1，该密封结构包括 一系列密封螺母30,这一系列密封螺母30被螺纹地安装在相应的密封双头螺栓32上，以便 调节膛孔16内及滑杆15周围的密封