可替換的閥座的製作方法
2023-09-16 14:06:45
專利名稱：可替換的閥座的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及閥，尤其涉及一種用於流體流量閥的可替換的閥座環。
背景技術：
流體閥在流體過程和控制系統中被廣泛地用來控制過程流體的各種各樣的流動參數。已知有許多種類型的閥，包括例如排放閥、控制閥、節流閥和類似的閥。同樣，流體過程和控制系統被用來處理許多不同的流體媒質。
典型的閥具有一流體入口，該流體入口通過流動控制或孔口區域與一流體出口相連接。某種關閉裝置通常在流動控制區域中設置有這樣一個部分，即，這個部分可以移動，以便控制從閥入口到閥出口的流體流動。可移動部分通常是一閥塞，該閥塞能被移動，以便靠壓著關閉裝置的一對應的固定座表面，從而選擇地切斷穿過閥的流體的流動。在連續地使用這種閥期間，關閉裝置的座表面不可避免地會被磨損或損壞。關閉裝置的不適當的流動切斷將導致不良的性能或閥故障。因此，閥座表面最終必須被修理或替換，或者整個閥必須被替換，以便重新獲得閥的固有功能。
在一個已知的例子中，閥座環具有一座表面並且被設置在閥的流動控制或孔口區域內。座環是可拆裝的，以便替換座環或修理座表面。這種類型的可拆裝座環具有一從環的頂表面向上延伸的六邊形頭。六邊形頭適合接收一特定標準尺寸的六邊形套筒或扳手，以便安裝或拆卸所述的環。然而，向上突出的六邊形頭消極地阻礙了通過閥的孔口區域的流體流動，並且技工手上必須具有特定尺寸的工具。
在另一個已知的例子中，一對小的盲孔被設置在座環的頂表面中。這些孔適合容納專用工具的兩個分離的支架，以便安裝或拆卸所述環。為了操作這種類型的閥，技工就必須隨時使用這種專用工具。
通過結合附圖來理解下面的描述，本發明的目的、特徵和優點將變得明顯，其中圖1是一排放閥(dump valve)的一個例子的剖面圖，該排放閥具有根據本發明教導製造出的一可替換的閥座環；圖2表示圖1中所示的排放閥的座環的立體示意圖；圖3表示圖2中所示的座環的頂視圖；圖4表示沿著圖3中所示的座環的線IV-IV剖開的側剖面圖；圖5表示沿著圖3中所示的座環的線V-V剖開的側剖面圖；圖6表示圖4中所示的座環的側剖面圖，該座環具有一套筒扳手的標準延伸部分，套筒扳手安裝在座環中，以便安裝到圖1中所示的排放閥中或從排放閥處拆卸。
具體實施例方式
在這裡公開一種用於液流閥或類似物的閥座環，該閥座環通過運用常見的手工具易於安裝、拆卸和替換。公開的閥座環適用於許多不同類型的閥。在此提出的例子根據被稱作滑杆型「排放(dump)」閥結構來描述。然而，公開的座環同樣非常適用於許多其它類型和結構的閥，例如控制閥、節流閥或類似的閥。本發明並不局限於任何特定類型的閥。
公開的座環包括一區域，該區域用於接收一標準尺寸和形狀的套筒扳手的延伸件。標準的套筒扳手如期望的那樣能被用來在閥中拆卸和安裝一座環。閥座環還與工具接收區域聯合提供流暢的流動特性。
現在參照附圖，圖1表示一滑杆型排放閥10的一個例子的剖面，該排放閥10根據本發明的教導構成。排放閥10具有一閥體12，該閥體12在一端帶有一流體入口14並且在相對端帶有一流體出口16。流體入口與一入口通道18相連通並且流體出口與一出口通道20相連通。入口通道18和出口通道20的每一條通道大致在閥體12內分別會合，並且通過一孔口區域22相互連通。
閥10具有一閥塞24，該閥塞24被連接到一閥杆26的一端上。閥杆26的另一端被連接到一驅動器上(圖中未示)，該驅動器能使閥杆和閥塞沿著閥杆的縱軸移動。
閥塞24具有一座表面28，當處於閥關閉位置時，該座表面28與一閥座環30相接觸並且靠壓著閥座環30。閥座環30被安裝在孔口區域22中，這將在下面更詳細地描述。在排放閥10運作期間，驅動器(圖中未示)朝著座環30的座表面32移動閥杆26和閥塞24以便關閉排放閥，並且從座環30的座表面32處移開閥杆26和閥塞24以便打開排放閥，從而允許流體從入口14穿過通道流至出口16。
根據本發明的教導，圖1中所示的座環30被可拆卸地安裝在閥體12的孔口區域22內。孔口區域22具有一孔34，該孔34在入口通道18和出口通道20之間延伸。孔34具有內機械螺紋36，該內機械螺紋36軸向沿著並且周向圍繞至少孔的一個部分形成。
如圖2-5所示，座環30具有一帶有外螺紋40的圓筒形周邊或圓周表面38，外螺紋40與孔34的內螺紋36相對應。如圖1所示，所安裝的座環30被擰入孔34中。通過相對於孔34沿一個方向旋轉座環30，就能將環安裝到孔口區域22中。通過相對於孔34沿相反方向旋轉座環30，就能拆卸和替換座環30。
如圖2和圖3所示，當安裝座環30時，安裝座環限定一流動孔口42通過孔口區域22。當閥塞24在閥敞開位置中與環30的座表面32相分隔開時，流體穿過座環30的孔口42。雖然根據特定閥結構的需要，孔口的形狀可以是各種各樣的，但是環30所公開的流動孔口是圓孔口，以便實現期望的流動特性。孔口42的入口端與環30的座表面32相符。
下面將參照圖3-5來更詳細地描述根據本發明教導構造的座環30的一些細節。座環30的周表面38的較大直徑部分做成一圓的圓筒，該較大的直徑部分具有外機械螺紋40。座環30還具有一較小直徑的收縮端44，該收縮端位於孔口42的出口端附近。當收縮端44被安裝時，收縮端被接收在孔34的一相對較小的直徑部分45中。收縮端的目的是在孔口區域22中適當地定位座環30，並且對齊帶有孔34的較小直徑部分45的座環。一環狀臺肩表面46在收縮端44和環的周螺紋表面38之間延伸，並且把收縮端44和環的周螺紋表面38連接起來。當臺肩表面46如圖1所示被安裝時，環30的臺肩表面46底部靠壓在孔34內的一對應的突出或止動表面48。臺肩表面坐靠著突出表面，以便準確地定位閥體12的孔34中的被安裝的座環30。
儘管這裡用於安裝閥座的機械接合裝置採用了機械螺紋，但是，也可以採用其它一些機械裝置把閥座固定入位。例如，可以用一鍵槽系統，這種系統中閥座和孔口區域的一部分通過扭轉-鎖定動作來相互接合。其它一些可選的結構當然也包括在本發明的構思和範圍內。
如圖4和5所示，在這個例子中，流動孔口42隻在環30的厚度或高度的一部分上延伸。孔口42的入口端開向並連通較大尺寸的工具接收部分或槽50。工具槽50以一期望的深度設置在環的頂表面52內。在這個例子中，工具槽50終止於環30的主體內的一中間表面54。中間表面大體上位於流動孔口42的入口端的平面中。座表面32被做成位於中間表面中的一帶有槽的環狀表面並且圍繞流動孔口42的入口端。
在公開的例子中，工具槽或接收區域50基本上是方形開口，該方形開口具有四條邊56a、56b、56c和56d。雖然四條邊大體上是豎直的，但是為了鑄造或成形的目的，四條邊能以一牽引角度被稍微地逐漸縮小。在這個例子中，四條邊56a-56d和中間表面54一起限定具有這樣一個形狀的工具槽50，即該形狀相當於一標準套筒扳手延伸件。在一個例子中，一標準的四分之三英寸套筒延伸件可以直接插入工具槽中，以便拆卸或安裝座環30(見圖6和下面的描述)。在另一個例子中，工具槽50能被構造成容納不同尺寸的套筒延伸件，如一標準的半英寸或八分之三英寸的延伸件。在另外一個例子中，工具槽50能被構造成除了容納一套筒延伸件外，還容納不同標準結構的工具頭，如TORX頭、ALLEN扳手、六角形頭、或其它標準結構。
因為公開的座環30僅需要一標準的套筒延伸件，所以座環就不需要購買、維修和儲存用於安裝或拆卸環的一專用工具或一特定尺寸工具。僅僅以一標準套筒延伸件作為替代，該標準套筒延伸件幾乎是每個技工的工具箱中共有的，並且該標準套筒延伸件對於閥座環的安裝和拆卸是足夠的。圖6表示出了包括一延伸頭60的一標準套筒延伸件58，延伸頭60被容納在座環30的工具槽50中。
除了改進了閥座環30的安裝和拆卸方面之外，所述環還提供了實質上改進的、流暢的流體流動特性。例如，工具槽50隻伸入閥座環30的一部分，並且該工具槽50沒有任何部分或元件從環頂表面向上突出，也沒有任何部分或元件突入到流動孔口42內。因此，如上面所描述的，這種座環設計大大地改善了許多先前的設計，在先前設計中的座環具有一適合接收特定工具結構的突出特徵。
由於其它的原因，公開的座環30還提供了改進的、流暢的流體流動特性。如圖4和5所示，流動孔口42從入口端到出口端沿徑向向外稍微地逐漸縮小。孔口42沿徑向向外逐漸縮小能獲得通過該孔口的某些流動特性，該孔口42沿徑向向外逐漸縮小可以被改變、被消除或以其它方式替換，以便獲得特定的期望的流動特性。其它可選擇的流動孔口的尺寸和形狀結構也包括在本發明的範圍和構思內。舉一個例子，分開的和離散的流動孔口42能被取消掉，工具槽50可以在座環30的整個深度延伸並且作為一全長度的流動孔口。然而，在這個例子中，閥塞和工具槽必須構造成能確保把閥塞正確地安裝到閥座中，以便實現流動關閉。在這個例子中，工具槽的輪廓可以適當地光滑和有坡度，從而不會嚴重地影響通過槽的流動特性。
在公開的例子中，如圖4和5所示，座環30的頂表面52從周表面38附近朝著工具槽50的邊56a-56d向外稍微地逐漸縮小。頂表面在光滑的、圓的邊緣或表面62處過渡到槽的邊表面56a-56d。邊表面56a-56d又在光滑的、圓的內部底角64處光滑地過渡到中間表面54。邊56a-56d還在光滑的、圓的角66處沿側向相互過渡。中間表面54還在流動孔口42的入口端從工具槽邊56a-56d朝著座表面32向下稍微傾斜或逐漸縮小。中間表面54和座表面32光滑地過渡到流動孔口42內。如上所述，孔口42的壁還朝著座環30的收縮端44沿徑向向外逐漸縮小。所有這些光滑且稍微逐漸縮小的表面和光滑的角都提供了光滑的流動通道，以便流體通過閥10的孔口區域22。光滑的流動表面可防止形成會有害影響閥的流動特性和性能的不穩定或紊流的流體穴。
這裡公開的可替換的閥座環30允許使用一標準套筒扳手或其它此類的標準工具，以便當所述環發生損壞時，出於修理或替換的目的，從閥10處安裝和拆卸座環。另外，與現有技術已知的可替換的閥座設計相比，公開的座環大大地改進了在座環上和通過座環的流體流動特性。對於本領域普通技術人員來說是顯而易見的，如上所述，工具槽50可以與所公開的不同。舉另一個例子，槽可以是六邊形槽，以便接收一諸如ALLEN扳手的工具，該槽還能象所公開的那樣適當地運作。還可以對座環作出其它的一些改變。雖然這裡公開的座環能用許多不同的材料來製作，但是優選的材料是一種被稱作Alloy6的足夠硬並且異常耐久的材料。
儘管這裡已經公開並描述了根據本發明教導的某些可替換的閥座環，但是本專利的覆蓋範圍並不局限於此。相反，本專利覆蓋了根據本發明教導的位於可允許的等同方案範圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種可替換的閥座環，包括一環狀的環體；一延伸穿過環體的敞開的流動通道；一位於環體上的座表面，靠近流動通道的一端；以及一工具接收區域，該工具接收區域與流動通道同心，並且至少部分地沿著流動通道形成，工具接收區域內適合接收一標準工具頭，以便安裝和拆卸閥座環。
2.根據權利要求1所述的可替換的閥座環，還包括一流動孔口，該流動孔口沿著至少流動通道的一部分串聯設置，並且與工具接收區域同心。
3.根據權利要求2所述的可替換的閥座環，其中流動孔口的輪廓和尺寸不同於工具接收區域的輪廓和尺寸，以便提供期望的流動特性，並且該流動孔口設置在工具接收區域的下遊。
4.根據權利要求2所述的可替換的閥座環，其中在流動孔口和工具接收區域之間延伸的過渡表面實質上是光滑的和平緩的，以提高流動效率和動力。
5.根據權利要求1所述的可替換的閥座環，其中工具接收區域在流動通道的大部分長度上延伸。
6.根據權利要求1所述的可替換的閥座環，其中環體具有一外周表面和一機械接合部件，該機械接合部件被設置在外周表面的至少一部分上，機械接合部件適合與閥組件的互補部分可拆卸地接合。
7.根據權利要求6所述的可替換的閥座環，其中外周表面是一圓形柱，其中機械接合部件包括多條機械螺紋。
8.根據權利要求1所述的可替換的閥座環，其中工具接收區域是一般的方形柱，以便在流動通道的一部分內接收一標準套筒延伸件。
9.根據權利要求1所述的可替換的閥座環，還包括一外圓柱周表面，該外圓柱周表面帶有第一部分和一收縮座部分，第一部分具有第一直徑，收縮座部分具有小於第一直徑的第二直徑，以便當被安裝在閥中時對齊閥座環。
10.根據權利要求1所述的可替換的閥座環，其中在座表面和工具接收區域之間延伸的過渡表面實質上是光滑的和平緩的，以提高流動效率和動力。
11.一種閥組件，包括一閥體；一流體通道，該流體通道延伸穿過閥體並且具有一流體入口和一流體出口；一限定在流體通道內的孔口區域；一設置在通道內的閥塞；以及一可替換的環形閥座環，該閥座環位於孔口區域中，其中閥座環和閥塞可相對相互移動，以便選擇地打開或關閉流動通道，其中閥座環具有一延伸穿過閥座環的敞開的流動通道；一座表面，該座表面靠近流動通道的一端；和一工具接收區域，該工具接收區域與流動通道同心並且至少部分沿著流動通道形成，工具接收區域內適合接收一標準工具頭，以便安裝和拆卸閥座環。
12.根據權利要求11所述的閥組件，其中閥座環安裝在孔口區域內的固定位置中，並且其中閥塞可選擇性地移動與閥座環的座表面相接觸或相脫離。
13.根據權利要求11所述的閥組件，其中閥座環具有一外周表面和一機械接合部件，該機械接合部件設置在外周表面的至少一部分上，並且其中孔口區域的一部分包括一互補的機械部件，該互補機械部件適合與閥座環表面的機械接合部件可拆卸地接合，以便固定和對齊孔口區域內的閥座環。
14.根據權利要求13所述的閥組件，其中機械接合部件和互補機械部件均包括外機械螺紋或內機械螺紋。
15.根據權利要求11所述的閥組件，其中工具接收區域是一般的方形柱，以便在流動通道的一部分內接收一標準套筒延伸件。
16.根據權利要求11所述的閥組件，其中閥座環具有一外圓柱周表面，該外圓柱周表面帶有第一部分和一收縮座部分，第一部分具有第一直徑，收縮座部分具有小於第一直徑的第二直徑，並且其中孔口區域具有一互補階梯形表面。
17.根據權利要求11所述的閥組件，其中閥座環還具有一流動孔口，該流動孔口沿著至少流動通道的一部分串聯設置，並且與工具接收區域同心，並且其中流動孔口的輪廓和尺寸不同於工具接收區域的輪廓和尺寸，以便提供期望的流動特性，並且在流動孔口和工具接收區域之間延伸的過渡表面實質上是光滑的和平緩的，以提高流動效率和動力。
18.一種將閥座安裝到閥組件內的方法，該方法包括以下步驟選擇一具有一環狀環體的適當的閥座，一延伸穿過環體的敞開的流動通道，和一流動通道的工具接收區域，該工具接收區域與流動通道同心並且至少部分沿著流動通道形成；將選好的閥座放入閥組件的閥體的一流動孔口內；選擇一帶有標準工具頭的工具，該工具與工具接收區域相配合；將標準工具頭插入閥座的工具接收區域中；並且操縱工具以便把閥座安裝到孔口區域內。
19.根據權利要求18所述的安裝閥座的方法，還包括重複進行選擇、插入、操縱的步驟，以便把閥座從閥組件上拆卸下來。
20.根據權利要求18所述的方法，其中選擇的步驟包括選擇一標準的套筒延伸件，並且插入的步驟包括把標準的套筒延伸件插入到工具接收區域內。
全文摘要
一種用於閥組件的可替換的閥座環(30)，具有一環狀的環體和一延伸穿過環體的敞開流動通道。一座表面(32)被設置在鄰近流動通道一端的環體上。流動通道的一工具接收區域(50)與流動通道同心並且至少部分沿著流動通道。工具接收區域內適合接收用於安裝和拆卸閥座環的一標準工具頭。
文檔編號F16K1/34GK1606672SQ02825787
公開日2005年4月13日 申請日期2002年11月12日 優先權日2001年11月15日
發明者蘭迪·J·霍爾, 羅納德·C·伯爾, 馬克·D·斯蒂爾, 卡爾·D·米勒 申請人:費希爾控制國際公司