用于结合流体阀使用的阀内件装置和控制阀的制作方法

用于结合流体阀使用的阀内件装置和控制阀的制作方法
【专利摘要】本文中公开了用于结合流体阀使用的阀内件装置和控制阀。一种示例性的阀内件装置包括主阀座和第一流动控制构件，其中第一流动控制构件具有腔体和第一座表面，其中，第一流动控制构件可相对于主阀座移动。第二流动控制构件设置在腔体内并且相对于第一流动控制构件滑动地耦合。从阀座耦合到第一流动控制构件，并且第二流动控制构件相对于从阀座移动，以使得穿过从阀座的流体流动节流。
【专利说明】
用于结合流体阀使用的阀内件装置和控制阀
技术领域
[0001 ]概括地说，本公开内容涉及控制阀，更具体地说，涉及具有多个流体流动控制构件的阀内件装置。【背景技术】
[0002]控制阀通常用于过程控制工厂或系统中以控制过程流体的流动。在某些实例中 (例如，发电或炼油应用)，当过程流体流经过程系统时，过程状况产生提高的噪声水平(例如，气动噪声)。为了控制和/或降低噪声(并且控制通过阀的通道的其它流体流动特性)，控制阀通常包括阀内件组件或装置。然而，为了有效的噪声降低和/或控制，公知的阀内件装置通常仅与以向上流动(flow-up)配置来进行配置的阀一起使用。具体而言，降噪阀内件装置采用将高压流体流动喷射或喷洒到多个流动通道中的孔。【实用新型内容】
[0003]鉴于过程流体产生的噪声和/或压力以及跨阀内件装置的高压差对阀内件装置具有损害或材料磨损这样的问题，本实用新型提供了一种用于结合流体阀使用的阀内件装置以及一种控制阀。在一个示例中，一种用于结合流体阀使用的阀内件装置包括主阀座和第一流动控制构件，所述第一流动控制构件具有腔体和第一座表面(seating surface)，其中，所述第一流动控制构件能够相对于所述主阀座移动。第二流动控制构件设置在所述腔体内并且相对于所述第一流动控制构件滑动地耦合。从阀座耦合到所述第一流动控制构件，并且所述第二流动控制构件相对于所述从阀座移动，以使得穿过所述从阀座的流体流动节流。
[0004]在一个示例中，所述从阀座设置在所述第一流动控制构件的所述腔体内。
[0005]在一个示例中，所述从阀座螺纹地耦合到所述第一流动控制构件的所述腔体的内表面。
[0006]在一个示例中，所述第一流动控制构件包括主体，所述主体具有第一端以及与所述第一端相对的第二端，所述第一端限定所述第一座表面，所述第二端限定噪声衰减特征。
[0007]在一个示例中，所述噪声衰减特征包括多个孔。
[0008]在一个示例中，所述第一流动控制构件的所述腔体用于接收来自控制阀的入口的过程流体。
[0009]在一个示例中，所述第一流动控制构件包括U形轮廓。
[0010]在一个示例中，所述第一流动控制构件和所述第二流动控制构件是同轴对准的。
[0011]在一个示例中，所述主阀座和所述从阀座是同轴对准的。
[0012]在一个示例中，所述第二流动控制构件相对于所述第一流动控制构件独立地移动。
[0013]在另一个示例中，一种流体控制阀包括阀体，所述阀体限定入口与出口之间的流体流动通道。阀内件装置位于所述通道内，以控制所述入口与所述出口之间的流体流动。所述阀内件装置包括主阀座，所述主阀座被捕获在阀盖与所述阀体之间，并且所述主阀座悬挂在所述流体流动通道内。第一流动控制构件具有腔体和第一座表面。所述第一座表面用于接合所述主阀座，以提供关断(shut-off)控制并限制通过所述通道的流体流动。从阀座位于所述第一流动控制构件的所述腔体内，并且第二流动控制构件位于所述第一流动控制构件的所述腔体内。所述第二流动控制构件滑动地耦合到所述第一流动控制构件，并且相对于所述从阀座移动，以使得流动通过所述通道的流体节流。[〇〇14]在一个示例中，所述第一流动控制构件具有第一端以及与所述第一端相对的第二端，所述第一端限定第一座表面。
[0015]在一个示例中，所述第一端在来自所述从阀座的入口侧的上游的所述通道中延伸，并且所述第一流动控制构件的所述第二端在来自所述从阀座的出口侧的下游的所述通道中延伸。
[0016]在一个示例中，所述控制阀还包括致动器，所述致动器操作地耦合到所述第二流动控制构件。
[0017]在一个示例中，所述第二流动控制构件具有孔，所述孔用于接收阀杆的第一端，所述阀杆的第二端耦合到所述致动器的感测元件。
[0018]在一个示例中，所述第一流动控制构件沿着所述致动器的冲程长度的至少第一部分与所述第二流动控制构件一起移动。
[0019]在一个示例中，所述第二流动控制构件沿着所述致动器的所述冲程长度的至少第二部分相对于所述第一流动控制构件独立地移动。
[0020]在一个示例中，所述控制阀包括向下流动的、按压打开的配置。
[0021]在另一个示例中，一种阀内件装置包括:被设置在阀体的通道内的、用于限定第一密封表面的第一装置，所述阀体的通道位于入口与出口之间。在所述入口与所述出口之间提供用于对通过所述阀体的所述通道的流体流动进行控制的第一装置。所述用于控制流体流动的第一装置限定用于落座以提供流体流动关断的装置以及用于衰减由流动通过所述通道的流体产生的噪声的装置。用于限定第二密封表面的第二装置被设置在腔体中，所述腔体由所述用于控制流体流动的第一装置来限定。用于控制通过所述通道的流体流动的第二装置位于所述用于控制的第一装置的所述腔体中。所述用于控制流体流动的第二装置滑动地耦合到所述用于控制流体流动的第一装置，以使得流动通过所述阀体的所述通道的流体节流。所述用于控制的第二装置沿着所述用于控制的第一装置的所述腔体在第一位置与第二位置之间移动，其中所述第一位置防止流体流动穿过所述用于衰减噪声的装置，所述第二位置允许流体流动穿过所述用于衰减噪声的装置。【附图说明】
[〇〇22]图1示出了根据本文中所公开的教导的、利用示例性阀内件装置实现的示例性控制阀。
[0023]图2示出了图1中的示例性控制阀组件的剖切图。
[0024]图3示出了图1和图2中的示例性控制阀组件的示例性致动器的局部剖面图。
[0025]图4是示出为处于第一状态的图1-图3中的示例性控制阀组件的局部视图。
[0026]图5是示出为处于第二状态的图1-图4中的示例性控制阀组件的局部视图。
[0027]图6是示出为处于第三状态的图1-图5中的示例性控制阀组件的局部视图。【具体实施方式】
[0028]本文中所公开的示例性阀内件装置可以用于减小由流动通过控制阀(例如，具有向下流动(flow-down)配置的控制阀)的孔口和/或通道的过程流体(例如，气体或液体)所产生的噪声和/或压力。此外，本文中所描述的示例性阀内件装置使得单个阀能够与关断功能分离地控制节流功能。例如，第一流动控制构件可以相对于第一孔口移动，以提供通过流体阀的通道的第一流体流动特性(例如，减压特性)，并且第二流动控制构件可以相对于第二孔口移动，以提供通过通道的第二流体流动特性(例如，降噪特性)。另外，通过分离这两个功能，显著地减小了由于跨阀内件装置的压力下降而对阀内件装置可能的损害或材料磨损，由此增加了阀内件装置的操作寿命。[〇〇29]为了分离关断和节流功能，示例性阀内件装置采用多个流动控制构件。例如，本文中所公开的阀内件装置可以包括第一流动控制构件和第二流动控制构件。具体而言，本文中所公开的第一流动控制构件和第二流动控制构件可以按阶段来移动或控制，以控制通过阀的流体流动通道的流体流动。例如，在将第二流动控制构件移动至打开位置以实现与已知的流体阀相比大幅减小的脱离(breakout)力之前，可以将第一流动控制构件移动至打开位置以均衡和/或减小跨第二流动控制构件的压力差。更具体地说，本文中所公开的第一流动控制构件可以沿着致动器的冲程长度的第一部分与第二流动控制构件一起移动(例如， 当第一流动控制构件移动至打开位置时)，并且第二流动控制构件沿着致动器的冲程长度的第二部分相对于第一流动控制构件移动(例如，当第二流动控制构件移动至打开位置时)。在某些示例中，第二流动控制构件可以相对于第一流动控制构件滑动地和/或伸缩地耦合。在某些示例中，第二流动控制构件可以沿着致动器的冲程长度的至少一部分相对于第一流动控制构件独立地移动。在某些示例中，当致动器沿着致动器的冲程长度行程的至少一部分对第二流动控制构件进行致动时，第一流动控制构件跟随第二流动控制构件的移动。在某些示例中，从来自第一流动控制构件上游的经加压的过程流体对第一流动控制构件进行压力辅助，以在第一位置或打开位置与第二位置或闭合位置之间移动。
[0030]因此，本文中所公开的示例性阀内件装置使得第一流动控制构件能够在打开位置与闭合位置之间移动(例如，相对于第一阀座移动)，同时第二流动构件保持在闭合位置(例如，和与第一阀座不同的第二阀座密封地接合)。类似地，第二流动控制构件可以在打开位置与闭合位置之间移动(例如，相对于第二阀座移动)，同时第一流动控制构件相对于第一阀座处于打开位置。
[0031]示例性的第一流动控制构件和/或第二流动控制构件可以包括用于衰减或降低通过控制阀的通道的(由于流动通过通道的过程流体的压力变化和/或速度而引起的)噪声的特征或结构(例如，孔)。在某些示例中，本文中所公开的阀内件装置包括阀笼或圆柱体，该阀笼或圆柱体具有开口和/或其它特征或结构，以控制过程流体的噪声、速度和/或其它特性。更具体地说，第一流动控制构件和第二流动控制构件可以相对于阀笼的内表面可移动地耦合。在某些示例中，未提供阀笼，并且由阀笼提供的特性和/或特征可以在与第一流动控制构件的一端(其与具有噪声衰减和/或降低特征的一端相对)临近处提供。[〇〇32]在某些示例中，本文中所公开的示例性阀内件装置为按压打开(push-to-open)、向下流动控制阀提供噪声衰减和/或降低。具体而言，本文中所公开的示例性阀内件装置喷射或喷洒从位于流体阀的出口上方的入口流入的高压过程流体。另外地或替代地，至少本文中所公开的某种示例性阀内件装置位于流体流动通道的孔口的出口部分中。因此，提供了孔口的入口侧与致动器之间的较短距离，由此提供了具有比所采用的常规阀内件装置 (其仅位于孔口的入口侧上)的长度显著更短的长度的示例性阀内件装置的总长度。例如， 本文中所公开的示例性阀内件装置具有第一部分和第二部分，其中第一部分位于孔口和/ 或流体流动通道的入口侧的流体流动通道中，第二部分位于孔口和/或流体流动通道的出口侧的流体流动通道中。换句话说，本文中所公开的阀内件装置与流体流动通道的孔口的两侧都重叠。
[0033]图1示出了根据本文中所公开的教导而构造的、可以用于高压力差应用中的控制阀组件100(例如，向下流动角度式控制阀)。参照图1，示例性控制阀组件100包括阀102,其中阀102限定侧面端口或入口 104以及底部端口或出口 106。在该示例中，入口 104相对于出口 106转过某一角度(例如，90度角)。阀盖108将阀102耦合到致动器110(例如，气动致动器、 电致动器、液压致动器等等)。
[0034]图2示出了图1中的示例性控制阀组件100的局部剖切图。所示示例的示例性阀102 包括根据本文中所公开的教导而构造的阀内件装置200。所示示例的阀内件装置200位于由阀102的阀体204限定的开口或通道202内，以控制入口 104与出口 106之间的流体流动。另夕卜，所示示例的阀102被配置为向下流动阀，并且因此，来自入口 104的过程流体在向下方向或流动路径上流动通过通道202并流至出口 106。因此，所示示例的阀内件装置200被配置用作为向下流动控制阀。
[0035]在高压力差应用中，在阀102的入口 104处的流体(例如，液体、气体、流等等)通常具有相对高的压力，该相对高的压力在阀1 〇 2的出口 106处减小到大幅更低的压力。跨阀10 2 的相对高的压力差显著地增加了流动通过阀体204的通道202的流体的速度。增加的速度会使得流动通过阀102的流体产生不需要的或不期望的提高的噪声水平(例如，气动噪声)。所示示例的示例性阀内件装置102包括用于控制、降低、衰减和/或减小可能由在入口 104与出口 106之间流动的高压和/或高速过程流体造成的噪声的特征或结构。[0〇36]所示示例的阀内件装置200包括主流动控制构件或第一流动控制构件206、次流动控制构件或第二流动控制构件208、主阀座210和从阀座212。第一流动控制构件206、第二流动控制构件208、主阀座210和/或从阀座212可以由金属材料(举例来说，例如不锈钢)、塑料材料、橡胶材料和/或任何其它适当的一种或多种材料或材料的组合构成。[〇〇37] 主阀座210位于和/或捕获(例如，吊挂)在阀盖108与阀体204之间。具体而言，主阀座210包括保持环214和主密封表面216。保持环214捕获或夹紧在阀盖108与阀体204之间， 以使得主密封表面216悬挂或吊挂在通道202内。
[0038]第一流动控制构件206相对于主阀座210移动，以提供开/关功能或关断控制，以便在阀102处于闭合位置(例如，如图2中所示出的位置)时防止或限制通过通道202的流体流动。第二流动控制构件208相对于从阀座212移动，以便使通过入口 104与出口 106之间的通道202的流体流动节流。在某些示例中，第一流动控制构件206和主阀座210被配置为提供基本上紧密的关断(例如，ANSI/FCI 70-2 1976(R 1982)所提供的V类关断等级)。[0039 ] 所示示例的第一流动控制构件20 6包括主体218 (例如，细长的圆柱形主体)，主体218限定镗孔或腔体220和外表面222。主体218包括开口 224以及端部或帽部228(例如，弯曲的或弧形的端部)，其中开口 224与主体218的第一端226相邻，端部或帽部228与主体218的与第一端226相对的第二端230相邻。因此，所示示例的第一流动控制构件206具有U形的轮廓或剖面。第一流动控制构件206的第一端226包括主座表面(seating surf ace )232(例如， 金属座表面)，该主座表面232密封地接合主阀座210的主密封表面216(例如，金属密封表面)，以提供相对紧密的关断。
[0040]在所示示例中，第一流动控制构件206的第二端230包括至少沿着主体218的长度的噪声衰减特征234。所示示例的噪声衰减特征234包括多个孔236,这些孔236在腔体220与外表面222之间延伸穿过主体218。第一流动控制构件206的孔236提供多个流动通路，这些流动通路喷射或喷洒在入口 104与出口 106之间流动的流体，以减小流体流中转换为噪声的能量的数量和/或将所生成的噪声的频率偏移到超过可听范围的水平。所示示例的孔236中的每个孔都限定了纵轴，该纵轴相对于阀102的纵轴238(例如，图2的定向中的垂直纵轴)不平行(例如，基本上垂直)。此外，所示示例的孔236具有基本上笔直的轮廓或形状。然而，在其它示例中，孔236可以具有弯曲的或弧形的轮廓、成角度的轮廓、锥形的轮廓和/或任何其它形状或轮廓。
[0041]所示示例的第一流动控制构件206的第一端226是基本上实心的(S卩，不包括延伸穿过主体218的孔或开口)。然而，在某些示例中，主体的第一端226可以包括开口、槽口、成角度的槽口和/或任何其它适当的孔或开口(例如，类似于孔236)，以影响流动通过入口 104 与出口 106之间的通道202的过程流体的特性。虽然未示出，但是在某些示例中，所示示例的阀内件装置200可以包括阀笼，该阀笼位于阀盖108和/或主阀座210与阀体204之间，以使得第一流动控制构件206在阀笼内移动和/或滑动。阀笼可以包括沿着阀笼的长度的孔，以影响流动通过入口 104与出口 106之间的通道202的过程流体的特性。当阀内件装置200使用阀笼时，第一流动控制构件206的第一端226的外表面222可以相对于阀笼的孔移动，以控制通过通道202的流体流动。[〇〇42]所示示例的第一流动控制构件206包括与阀102的纵轴238基本上对准(例如，同轴对准)的纵轴。当设置在通道202中时，第一流动控制构件206的第二端230的至少一部分在朝向出口 106并且远离第二流动控制构件208的第一侧240(例如，从阀座212的出口侧)的方向上延伸到阀体204的通道202中。类似地，第一流动控制构件206的第一端226的至少一部分在朝向阀盖108和/或主阀座210并且远离第二流动控制构件208的第二侧242(例如，从阀座212的入口侧)的方向上延伸到阀体204的通道202中。因此，第一流动控制构件206的第一端226相对于主阀座210移动，以控制相对于从阀座212的入口侧(例如，来自第二流动控制构件208的上游)的通道202中的流体流动，并且第一流动控制构件206的第二端230改变来自从阀座212的出口侧的下游(例如，来自第二流动控制构件208的下游)的过程流体的流体流动特性(例如，噪声)。[〇〇43]第一流动控制构件206的外表面222包括密封件244(例如，动态密封件)，以限制或防止在第一流动控制构件206的外表面222与阀体204的内表面或开口 246之间的流体泄露。 具体而言，第一流动控制构件206的外表面222和/或密封件244限定肩部248,该肩部248接合阀体204的肩部250。所示示例的第一流动控制构件206经由保持件252(例如，保持环)耦合到阀体204。保持件252使得第一流动控制构件206能够在通道202内相对于阀体204的开口 246移动或滑动。[〇〇44]第二流动控制构件208经由开口 224滑动地耦合或接收到第一流动控制构件206的腔体220内。更具体地说，所示示例的第二流动控制构件208具有相对于阀102的纵轴238基本上对准和/或平行(例如，同轴)的纵轴。另外，所示示例的从阀座212经由开口 224接收到腔体220内，并且可移除地耦合到第一流动控制构件206的腔体220。例如，所示示例的从阀座212螺纹地连接在第一流动控制构件206的腔体220内。然而，在某些示例中，从阀座212经由焊接、化学紧固件和/或任何其它一个或多个紧固件耦合到第一流动控制构件206。从阀座212的纵轴与阀102的纵向轴238基本上对准和/或平行(例如，同轴)。[〇〇45]第二流动控制构件208在第一流动控制构件206的腔体220内相对于从阀座212移动或滑动。更具体地说，第二流动控制构件208相对于第一流动控制构件206滑动地耦合。在某些示例中，第二流动控制构件208可以相对于第一流动控制构件206独立地移动(例如，沿着致动器冲程长度的至少一部分)。具体而言，第二流动控制构件208限定与第二流动控制构件208的第一侧240相邻的次座表面254(例如，金属节流表面)，该次座表面254相对于从阀座212的节流表面256移动，以调制通过通道202的流体流动。图2中所示出的第二流动控制构件208包括第一侧240与第二侧242之间的孔258以接收阀杆260,其中阀杆260操作地耦合第二流动控制构件208和致动器110。在所示示例中，紧固件262(例如，螺栓)耦合第二流动控制构件208和阀杆260。在某些示例中，第二流动控制构件208的孔258带有螺纹，并且阀杆260的一部分螺纹地耦合到第二流动控制构件208。在某些示例中，阀杆260经由销耦合到第二流动控制构件208。所示示例的第二流动控制构件208还包括在第一侧240与第二侧242 之间延伸的通道264,以在阀102的操作期间使第二流动控制构件208的压力平衡。
[0046]图3是图1中的示例性致动器110的局部剖切图。为了将第二流动控制构件208相对于从阀座212和/或相对于第一流动控制构件206移动，第二流动控制构件208经由阀杆260 操作地耦合到致动器110。在所示示例中，致动器杆302将阀杆260(图2)耦合到致动器110。 [〇〇47] 所示示例的致动器110包括设置在致动器110的壳体306内的感测元件304(例如， 活塞)，以限定第一室308和第二室310。具体而言，感测元件304沿着整个冲程行程长度300 在与壳体306的第一端314相邻的第一位置312(例如，百分之零(0% )冲程长度行程)和与壳体306的第二端318相邻的第二位置316(例如，100 %冲程长度行程)(例如，图3中的虚线所示出的)之间移动。例如，当感测元件304处于第一位置312时，阀102处于闭合位置，以防止或限制通过入口 104与出口 106之间的通道202的流体流动。当感测元件304处于如图3中的虚线所示出的第二位置316时，阀102处于全开位置或最大流动位置，以允许通过入口 104与出口 106之间的通道202的流体流动。例如，当第二室310接收具有比第一室308中的控制流体的压力(例如，大气压力)要大的压力的控制流体时，感测元件304移动至第一位置312。转而，致动器110的感测元件304经由致动器杆302使得阀杆260移动远离通道202的出口 106， 这使得第二流动控制构件208朝向从阀座212移动。类似地，当第一室308接收具有比第二室 310的压力(例如，大气压力)要大的压力的控制流体时，感测元件304在朝向第二室310并且远离第一室308的方向上移动至第二位置316。转而，感测元件304经由致动器杆302使得阀杆260朝向通道202的出口 106移动，这使得第二流动控制构件208移动远离从阀座212。因此，在所示示例中，感测元件304在第一位置312与第二位置316之间的移动限定了致动器 110的整个冲程行程长度。
[0048]图4是示出为处于第一状态或全闭位置400的、图1-图3中的示例性控制阀组件100 的局部视图。更具体地说，在全闭位置400中，致动器110的感测元件304处于第一位置312 (图3)，第一流动控制构件206处于闭合位置402,并且第二流动控制构件208处于闭合位置 404。具体而言，在全闭位置400中，第一流动控制构件206的主座表面232与主阀座210密封地接合，并且第二流动控制构件208的次座表面254与从阀座212的节流表面256密封地接合。具体而言，致动器110向第一流动控制构件206的座表面232和/或第二流动控制构件208 的次座表面254施加闭合力或阀座载荷。因此，所示示例的第一流动控制构件206和主阀座 210提供了基本上紧密的密封，以防止在入口 104与出口 106之间的流体流动。换句话说，当第一流动控制构件206的座表面232与主阀座210密封地接合时，限制或防止了在入口 104与第一流动控制构件206的腔体220 (即，从阀座212的入口侧)之间的流体流动。因此，第一流动控制构件206与第一端226和主阀座210相邻的外表面222提供了壁以防止从入口 104至腔体220的流体流动。在闭合位置402中，第一流动控制构件206的肩部248与阀体204的肩部 250间隔开，以限定肩部248与肩部250之间的间隙406。[〇〇49] 具有处于第一位置312的感测元件304的致动器110经由阀杆260提供闭合力408 (例如，图4的定向中的向上力)，以保持第二流动控制构件208与从阀座212密封接合。转而， 由于从阀座212耦合(例如，刚性地耦合)到第一流动控制构件206，因此闭合力408被施加给第一流动控制构件206。换句话说，施加给从阀座212的闭合力408使得第一流动控制构件 206的主座表面232抵靠主阀座210的主密封表面216而密封(例如，与其密封地接合)，以提供相对紧密的关断。因此，当感测元件304处于第一位置312时(图3)，在图4的定向中远离通道202的出口 106的方向上的拉力经由第二流动控制构件208和从阀座212的接合而被施加给第一流动控制构件206。
[0050]图5是示出为处于第二状态或中间位置500 (例如，部分打开位置)的、图1-图3中的示例性控制阀组件100的局部视图。在中间位置500中，第一流动控制构件206远离主阀座 210移动至打开位置502。当第一流动控制构件206移动远离主阀座210时，第一流动控制构件206的肩部248与阀体204的肩部250之间的间隙406(图4)减小和/或消除。在打开位置502 中，第一流动控制构件206的主座表面232与主阀座210的主密封表面216间隔开，从而提供了流动路径以实现在入口 104与第一流动控制构件206的腔体220之间的流体流动。换句话说，允许流体流动至从阀座212和第二流动控制构件208。然而，在中间位置500中，第二流动控制构件208处于闭合位置404(例如，与从阀座212密封地接合)，以防止在入口 104与出口 106之间的流体流动。[〇〇511 为了将第一流动控制构件206远离主阀座210移动至打开位置502,在致动器110的第一室308(图3)中提供了控制流体。该控制流体具有比第二室310中的控制流体的压力要大的压力，以使得感测元件304朝向第二位置316移动。转而，当感测元件304朝向第二位置 316移动时，阀杆260和第二流动控制构件208朝向通道202的出口 106移动。当第二流动控制构件208朝向出口 106移动时，如上面提到的经由第二流动控制构件208提供给第一流动控制构件206的闭合力减小。因此，当感测元件304在第一位置312与第二位置316之间移动时， 考虑到减小的闭合力并且由于第一流动控制构件206相对于第二流动控制构件208自由地滑动，因此在入口 104处的过程流的压力改变和/或影响第一流动控制构件206的位置。因此，当第二流动控制构件208朝向出口 106移动时，作用于第一流动控制构件206的、在入口104处的经加压的流体使得第一流动控制构件206朝向通道202的出口 106移动(例如，图5的定向中的向下方向)。[〇〇52]当第二流动控制构件208在感测元件304朝向第二位置316移动时尝试移动远离从阀座212时，入口 104处的经加压的流体向第一流动控制构件206施加力，以使得第一流动控制构件206朝向第二流动控制构件208移动或滑动，由此使得从阀座212保持与第二流动控制构件208接合。换句话说，当第一流动控制构件206在闭合位置402与图5中所示出的打开位置502之间移动时，第二流动控制构件208保持与从阀座212接合，这是因为在第一力(例如，拉力)与第二力之间设置第二流动控制构件208的位置，其中第一力由致动器110在朝向主阀座210的方向(例如，图5的定向中的向上方向)上施加给第二流动控制构件208的第二侧242,第二力由入口 104处的过程流体在朝向出口 106的方向(例如，图5的定向中的向下方向)上施加给第一流动控制构件206。因此，当第一流动控制构件206在闭合位置402与打开位置502之间移动时，第二流动控制构件208保持沿着致动器110的冲程长度300的一部分与从阀座212密封地接合。在所示示例中，第一流动控制构件206朝向出口 106移动，直到第一流动控制构件206的肩部248和/或保持件252接合阀体204的肩部250为止。[〇〇53] 此外，当第一流动控制构件204移动至打开位置502时，在主座表面232与主密封表面216之间提供开口，以使得入口 104处的过程流体能够流入第一流动控制构件206的腔体并且朝向第二流动控制构件208流动。然而，由于当次座表面254与从阀座212的节流表面 256密封地接合时第二流动控制构件208限制或禁止通过阀102的流体流动，因此入口 104处的高压流体流经第一流动控制构件206的主座表面232和/或主阀座210的主密封表面216而没有显著的压力下降或压力差。换句话说，当主流动控制构件206远离主密封表面216打开或移动时，跨第一流动控制构件206的主座表面232和/或主阀座210的主密封表面216的压力差是相对小或可忽略的。减小跨主座表面232和/或主密封表面216的压力下降或压力差或使得该压力下降或压力差最小化显著增加了主密封表面216和/或主座表面232的操作寿命，并且因此，显著增加了阀杆装置200的操作寿命。[〇〇54]另外，当过程流体位于第一流动控制构件206的腔体220中时，入口 104处的经加压的流体流动通过第二流动控制构件208的通道264,以使第二流动控制构件208压力平衡。因此，当第一流动控制构件206移动至打开位置502时，在第二流动控制构件208远离从阀座 212移动至打开位置之前均衡和/或减小跨第二流动控制构件的压力差，以实现所要求的脱离力的大幅减小。[0〇55]图6是示出为处于第三状态或打开位置600 (例如，全开位置)的、图1-图5中的示例性控制阀组件100的局部视图。在打开位置600中，第一流动控制构件206处于打开位置502， 并且第二流动控制构件208处于打开位置602,以使得入口 104处的流体能够通过通道202流动至出口 106。具体而言，在打开位置600处，第一流动控制构件206与主阀座210间隔开，并且第二流动控制构件208与从阀座212间隔开，以实现通过阀体204的在入口 104与出口 106 之间的通道202的(例如，最大)流体流动。如上面提到的，当感测元件304在第一位置312与第二位置316之间移动时，第二流动控制构件208沿着致动器110的冲程长度的至少一部分相对于第一流动控制构件206独立地移动。[〇〇56]为了将第二流动控制构件208移动至打开位置602,经加压的流体不断被施加到致动器110的第一室308中，并且第二室310中的经加压的流体被进一步减少或排出。当感测元件304朝向第二位置316移动时，阀杆260使得第二流动控制构件208进一步朝向通道202的出口 106移动。然而，在第一流动控制构件206与阀体204接合的情况下，第一流动控制构件 206不能够进一步朝向出口 106移动。因此，第二流动控制构件208远离从阀座212移动至打开位置602。当第二流动控制构件208远离从阀座212在图2、图4和图5中的闭合位置304与图 6中的全开位置602之间移动时，来自入口 104的、流经通道202的流体经历跨从阀座212的压力下降，由此使得流体流动的速度增加。在第二流动控制构件208处于打开位置602的情况下，来自入口 104的高速流体流动被引导通多第一流动控制构件206的第二端230处的孔 236。更具体地说，高速流体流动被喷洒和喷射通过孔236，由此减小了入口 104与出口 106之间的过程流体的速度。因此，孔236衰减和/或降低了当过程流体流动通过通道202时原本会产生的噪声。另外，当第一流动控制构件206处于打开位置502时，第二流动控制构件208可以经由致动器110相对于从阀座212设置位置或移动，以使得通过入口 104与出口 106之间的通道202的流体流动节流。例如，致动器110可以在第一位置312与第二位置316之间行进，以使得通过通道202的流体流动节流。[〇〇57]因此，阀内件装置200实现了按压打开控制阀配置。因此，控制阀组件100可以移动至打开位置而不需要致动器110的整个冲程长度。例如，可以设置第一流动控制构件206和第二流动控制构件208的位置到相应的打开位置402和602,而不必使感测元件304从第一位置312完全行进至第二位置316。例如，在感测元件304移动至第二位置316之前，第一流动控制构件206可以移动至打开位置602。此外，在感测元件304移动至第二位置316之前，第二流动控制构件208可以移动至打开位置602。在图6中所示出的打开位置602中，当感测元件304 移动至第二位置316时，第二流动控制构件208可以进一步朝向出口 106移动至全开位置，以将过程流体暴露至另外的孔236。[〇〇58] 此外，由于第一流动控制构件216在开口 246的两侧之间延伸(图2)，因此用于打开第一流动控制构件206和第二流动控制构件208的致动器300的冲程长度可以小于如果第一流动控制构件206和第二流动控制构件208仅位于开口 246的一侧(例如，出口侧106)时打开第一流动控制构件206和/或第二流动控制构件208所需要的冲程长度。此外，由于主密封表面216吊挂或悬挂在流体流动通道202中，因此在打开位置502和602与闭合位置200和402之间移动第一流动控制构件206和/或第二流动控制构件208需要较短的冲程长度。因此，具有相对较小尺寸覆盖区的阀内件装置可以与被配置为按压打开、向下流动阀的阀一起使用。
[0059]由于阀体204的角度，角度式阀有利地允许容易的排出，这是因为这种阀的阀体或流动路径并不具有允许流体和/或残渣积累的任何凹穴或区域。因此，角度式控制阀通常用于化学或石油行业，这些行业通常需要控制具有焦化属性的残油或其它流体。然而，本文中所描述的示例性阀内件装置200不限于结合角度式流体阀使用。在其它示例中，可以采用举例来说诸如球阀、旋转阀、线性阀等之类的流体阀。
[0060]虽然本文中已描述了某些装置，但是本专利的覆盖范围不限于此。与此相反，本专利覆盖了从字面上或者在等同原则下完全落入所附权利要求范围内的所有装置。
【主权项】
1.一种用于结合流体阀使用的阀内件装置，其特征在于，包括:主阀座；第一流动控制构件，所述第一流动控制构件具有腔体和第一座表面，所述第一流动控 制构件能够相对于所述主阀座移动；以及第二流动控制构件，所述第二流动控制构件设置在所述腔体内，所述第二流动控制构 件相对于所述第一流动控制构件滑动地耦合;以及从阀座，所述从阀座耦合到所述第一流动控制构件，所述第二流动控制构件相对于所 述从阀座移动，以使得穿过所述从阀座的流体流动节流。2.根据权利要求1所述的阀内件装置，其特征在于，所述从阀座设置在所述第一流动控 制构件的所述腔体内。3.根据权利要求2所述的阀内件装置，其特征在于，所述从阀座螺纹地耦合到所述第一 流动控制构件的所述腔体的内表面。4.根据权利要求1所述的阀内件装置，其特征在于，所述第一流动控制构件包括主体， 所述主体具有第一端以及与所述第一端相对的第二端，所述第一端限定所述第一座表面， 所述第二端限定噪声衰减特征。5.根据权利要求4所述的阀内件装置，其特征在于，所述噪声衰减特征包括多个孔。6.根据权利要求1所述的阀内件装置，其特征在于，所述第一流动控制构件的所述腔体 用于接收来自控制阀的入口的过程流体。7.根据权利要求1所述的阀内件装置，其特征在于，所述第一流动控制构件包括U形轮廓。8.根据权利要求1所述的阀内件装置，其特征在于，所述第一流动控制构件和所述第二 流动控制构件是同轴对准的。9.根据权利要求1所述的阀内件装置，其特征在于，所述主阀座和所述从阀座是同轴对 准的。10.根据权利要求1所述的阀内件装置，其特征在于，所述第二流动控制构件相对于所 述第一流动控制构件独立地移动。11.一种控制阀，其特征在于，包括:阀体，所述阀体限定入口与出口之间的流体流动通道；以及阀内件装置，所述阀内件装置位于所述通道内，以控制所述入口与所述出口之间的流 体流动，所述阀内件装置包括:主阀座，所述主阀座被捕获在阀盖与所述阀体之间，所述主阀座悬挂在所述流体流动 通道内；第一流动控制构件，所述第一流动控制构件具有腔体和第一座表面，所述第一座表面 用于接合所述主阀座，以提供关断控制并限制通过所述通道的流体流动；从阀座，所述从阀座位于所述第一流动控制构件的所述腔体内；以及第二流动控制构件，所述第二流动控制构件位于所述第一流动控制构件的所述腔体 内，所述第二流动控制构件滑动地耦合到所述第一流动控制构件，所述第二流动控制构件 相对于所述从阀座移动，以使得流动通过所述通道的流体节流。12.根据权利要求11所述的阀，其特征在于，所述第一流动控制构件具有第一端以及与 所述第一端相对的第二端，所述第一端限定第一座表面。13.根据权利要求12所述的阀，其特征在于，所述第一端在来自所述从阀座的入口侧的 上游的所述通道中延伸，并且所述第一流动控制构件的所述第二端在来自所述从阀座的出 口侧的下游的所述通道中延伸。14.根据权利要求11所述的阀，其特征在于，所述控制阀还包括致动器，所述致动器操 作地耦合到所述第二流动控制构件。15.根据权利要求14所述的阀，其特征在于，所述第二流动控制构件具有孔，所述孔用 于接收阀杆的第一端，所述阀杆的第二端耦合到所述致动器的感测元件。16.根据权利要求14所述的阀，其特征在于，所述第一流动控制构件沿着所述致动器的 冲程长度的至少第一部分与所述第二流动控制构件一起移动。17.根据权利要求16所述的阀，其特征在于，所述第二流动控制构件沿着所述致动器的 所述冲程长度的至少第二部分相对于所述第一流动控制构件独立地移动。18.根据权利要求11所述的阀，其特征在于，所述控制阀包括向下流动的、按压打开的 配置。19.一种用于结合流体阀使用的阀内件装置，其特征在于，包括:被设置在阀体的通道内的、用于限定第一密封表面的第一装置，所述阀体的通道位于 入口与出口之间；位于所述入口与所述出口之间的、用于对通过所述阀体的所述通道的流体流动进行控 制的第一装置，所述用于控制流体流动的第一装置限定用于落座以提供流体流动关断的装 置以及用于衰减由流动通过所述通道的流体产生的噪声的装置；被设置在腔体中的、用于限定第二密封表面的第二装置，所述腔体由所述用于控制流 体流动的第一装置来限定；以及用于控制通过所述通道的流体流动的第二装置，所述用于控制流体流动的第二装置位 于所述用于控制的第一装置的所述腔体中，所述用于控制流体流动的第二装置滑动地耦合 到所述用于控制流体流动的第一装置，以使得流动通过所述阀体的所述通道的流体节流， 所述用于控制的第二装置沿着所述用于控制的第一装置的腔体在第一位置与第二位置之 间移动，所述第一位置防止流体流动穿过所述用于衰减噪声的装置，所述第二位置允许流 体流动穿过所述用于衰减噪声的装置。
【文档编号】F16K1/44GK205715984SQ201620405615
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】J·W·理查森, J·C·多伊尔
【申请人】费希尔控制产品国际有限公司