流動控制構件、閥塞、流體閥、閥塞與軸的連接件的製作方法

2023-05-31 06:48:26

專利名稱：流動控制構件、閥塞、流體閥、閥塞與軸的連接件的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及一種控制閥，更具體地，涉及一種具有雙偏置軸連接件的閥裝置。
背景技術：
在過程控制工廠或是系統中，通常使用諸如球閥之類的迴轉閥來控制過程流體的流動。迴轉閥通常具有閥裝置或是流體流動控制構件(例如球閥)，其設置在流體流路中， 並通過軸可轉動地耦接至迴轉閥的主體。通常，從迴轉閥延伸的軸的一部分可操作地耦接至致動器(例如，氣動致動器、電致動器、液壓致動器等)。致動器使流動控制構件相對於密封件圍繞流體流路的孔口在全開位置與全關位置之間移動旋轉90度，其中，在上述全開位置上，允許經過流體流路的最大流體流動，在上述全關位置上，實質上限定或是阻止經過流體流路的流體流動。在關閉位置上，流動控制構件的密封面與密封件接合，以阻止經過流體流路的流體流動。在某些應用中，流動控制構件的密封面包括槽口(例如，微型V形槽口的球閥)，以精細地或是精確地控制經過流體流路的流體流動。特別地，當流動控制構件相對於密封件轉動或是移動第一或初始轉動行程量(例如，0-10度的行程)時，槽口提供經過流路的流體流動量的逐步增加。為了通過初始轉動行程量來提供受到控制的流體流速，過程流體被允許流經在密封件與槽口之間形成的較小的但逐漸增加的間隙。流體在槽口與閥體的流路流體連通地移動或是轉動時流經閥體的流路。但是，當流動控制構件長時間保持在打開位置(例如全開位置)時，在流動控制構件與密封件之間的接觸壓強或是幹擾可能會使密封件(例如彈性密封件)的一部分變形或是損壞。

實用新型內容為解決上述問題，在本實用新型的一個實施例中，流體控制構件包括密封面，以相對於密封件移動，所述流動控制構件具有第一軸線和實質上垂直於所述第一軸線的第二軸線，所述第一軸線和第二軸線與所述密封面的曲率中心相交。所述流動控制構件還包括開口以接收軸，所述開口具有穿過所述開口的第三軸線，以限定所述密封面繞其轉動的樞軸。 所述第三軸線垂直於所述第一軸線和第二軸線且偏離所述第一軸線和第二軸線。在一個實施例中，當所述流動控制構件耦接至所述迴轉閥且所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第一軸線實質上平行於所述迴轉閥的流路軸線。在一個實施例中，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第一軸線與所述流路軸線同軸對齊。在一個實施例中，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第一軸線相對於所述流路軸線偏置。在一個實施例中，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第二軸線基本實質上垂直於所述迴轉閥的流路軸線，並且當所述流動控制構件處於打開位置時，所述第二軸線基本實質上平行於所述流路軸線。[0009]在一個實施例中，當所述流動控制構件處於打開位置時，所述第二軸線相對於所述流路軸線偏置。在一個實施例中，所述樞軸設置為相對於所述密封面的所述曲率中心以及所述第一軸線和所述第二軸線兩者之一具有大於O度且小於90度的角度。在一個實施例中，其特徵在於，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述角度相對於所述第二軸線在大約負1與負45度之間。在一個實施例中，所述流動控制構件包括球閥。在一個實施例中，所述球閥包括分段式球閥或是微型V形槽口的球閥。在一個實施例中，所述密封面包括球形密封面。在另一個實施例中，閥塞包括密封面，以與流體閥的密封件接合，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的曲率半徑限定的曲率中心。所述閥塞包括開口，以接收軸。所述開口具有中心軸線，其相對於所述密封面的所述曲率中心以一凸輪距離偏置，從而使所述密封面以凸輪的或是偏心的方式繞所述開口的所述中心軸線移動。所述凸輪距離由相對於所述曲率中心的第一距離和相對於所述曲率中心的第二距離限定。在一個實施例中，所述第一距離實質上垂直於所述第二距離。在一個實施例中，所述第一距離在大約0. 05與0. 25英寸之間，所述第二距離在大約0. 01與0. 15英寸之間，以使所述凸輪距離在大約0. 051與0. 3英寸之間。在又一實施例中，流體閥包括閥塞，其具有密封面，該密封面相對於閥體的密封件轉動，以控制在所述閥體的入口與出口之間的流體流動。軸可操作地將所述閥塞耦接至致動器。所述軸被偏心地耦接至所述閥塞，以限定所述密封面在全開位置與全關位置之間繞其轉動的雙偏置樞軸。在一個實施例中，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的至少一部分的曲率半徑限定的曲率中心，並且其中所述閥塞具有與所述密封面的所述曲率中心相交的第一軸線和第二軸線。在一個實施例中，所述密封面的所述曲率中心與所述雙偏置樞軸之間的距離由第一距離和第二距離限定，其中，所述第一距離是沿所述第一軸線在遠離所述曲率中心的第一方向上的距離，所述第二距離是在遠離所述第一軸線的第二方向上的距離，所述第一方向垂直於所述第二方向。在一個實施例中，當所述閥塞在所述全關位置與所述全開位置之間移動時，所述密封面可相對於所述密封件移動旋轉90度。在再一個實施例中，閥塞與軸的連接件，包括用於控制流過閥體的流體流動通道的流體流動的裝置；以及用於使控制所述流體流動的所述裝置繞雙偏置樞軸移動的裝置。依據本實用新型的方案，可使流動控制構件的密封面從閥體的密封件的表面拉回或是離開相對更遠的距離，從而能顯著減少或是消除流動控制構件與密封件之間的幹擾。 並且可在上述流動控制構件的初始行程或是轉動過程中實現精確的或是精細的流體流速控制，並可在接近於或是處於全開狀態的轉動位置顯著減少在流動控制構件與密封件之間的幹擾。

[0024]圖IA示出已知的迴轉閥的局部剖視圖；圖IB是圖IA的已知的迴轉閥的剖視圖；圖2A是圖IA和圖IB的已知的迴轉閥的放大剖視圖，其示出處於關閉位置的迴轉閥；圖2B是圖IA和圖IB的已知的迴轉閥的放大剖視圖，其示出處於打開位置的迴轉閥；圖3是沿著迴轉閥的流體流路觀察的在迴轉閥處於打開位置時圖IA和圖IB的迴轉閥的流動控制構件和密封件的局部剖視圖；圖4A圖釋了在迴轉閥處於關閉位置時沿軸的軸線觀察的已知的迴轉閥的另一視圖；圖4B圖釋了在迴轉閥處於打開位置時的圖4A的迴轉閥；圖5圖釋了在此描述的示例性迴轉閥的剖視圖；圖6A示出了處於關閉位置的圖5的示例性迴轉閥的示例性流動控制構件；圖6B示出了處於打開位置的圖5和圖6A的示例性迴轉閥的示例性流動控制構件；圖7圖釋了圖6A和圖6B的示例性流動控制構件的放大部分；圖8是示出處於關閉位置和打開位置的在此描述的另一示例性流動控制構件的放大圖；圖9A、圖9B和圖9C圖釋了在流動控制構件的開始角度為_17度且凸輪距離為 0. 015英寸時圖8的流動控制構件的示例性偏置位置和移回位置；圖10A、圖IOB和圖IOC圖釋了在流動控制構件的開始角度為-10度且凸輪距離為 0. 015英寸時圖8的流動控制構件的示例性偏置位置和移回位置；圖11A、圖IlB和圖IlC圖釋了在流動控制構件的開始角度為_3度且凸輪距離為 0. 015英寸時圖8的流動控制構件的示例性偏置位置和移回位置。
具體實施方式
一般來說，在此描述的示例性迴轉閥在軸與流動控制構件之間提供雙偏置或是雙凸輪連接件，從而在流動控制構件處於打開位置時，顯著減少或是消除流動控制構件的密封面與密封件之間的幹擾。更具體地，在流動控制構件處於打開位置時，與常規的軸和流動控制構件連接件相比，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可使流動控制構件的密封面從閥體的密封件的表面拉回或是離開相對更遠的距離，從而能顯著減少或是消除流動控制構件與密封件之間的幹擾。另外地，與例如常規的單偏置或是無偏置軸連接件相比，在此描述的示例性雙偏置軸連接件也可使流動控制構件的密封面在初始行程量(例如從關閉至15度) 的過程中從密封件的表面拉回相對較小的距離。因此，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可在上述流動控制構件的初始行程或是轉動過程中實現精確的或是精細的流體流速控制， 並可在接近於或是處於全開狀態的轉動位置顯著減少在流動控制構件與密封件之間的幹擾。另外地，與常規的流動控制構件和軸連接件相類似，在此描述的示例性雙偏置凸輪連接件在密封面與密封件之間提供實質幹擾，以在流動控制構件處於關閉位置時提供相對緊密的密封。[0040]在某些實施例中，流動控制構件的密封面包括至少部分地由密封面的曲率半徑限定的曲率中心。密封面的曲率中心以凸輪的或是偏心的方式繞軸移動，該軸設置成起到雙偏置樞軸作用。在某些實施例中，密封面的曲率中心沿流動控制構件的對稱軸線設置。流動控制構件的垂直於對稱軸線的第二軸線也與曲率中心相交。密封面繞其移動或是轉動的樞軸線相對於流動控制構件的對稱軸線和第二軸線偏置，以提供雙偏置樞軸。在第一或是初始轉動位置範圍內，諸如當流動控制構件在例如相對於流路軸線有0度的轉動位置與相對於流路軸線有15度的轉動位置之間轉動時，雙偏置樞軸或是軸連接件也可使流動控制構件的密封面移動離開密封件的表面相對較小的距離。以這種方式，在第一或是初始轉動位置範圍內，當密封面移動離開密封件時，流動控制構件能實現經過迴轉閥的流路的較小的、 精細的或是受到控制的流體流動。另外地，在第二轉動位置範圍內，諸如當流動控制構件在例如15度的轉動位置與90度的轉動位置之間轉動時，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可使密封面從密封件的表面拉回或是移動離開相對較大的距離。因此，在流動控制構件處於全開位置時，在此描述的示例性雙偏置軸連接件可使流動控制構件的密封面以相對較少的幹擾或是密封力來與密封件接合。在例如故障狀態、 正常打開狀態等情況下，當流動控制構件長時間保持在全開位置時，這顯著減少或是防止對密封件的損害，但在流動控制構件處於關閉位置時，其仍然提供實質幹擾以提供緊密的密封。另外地，由於在此描述的示例性雙偏置連接件的距離比在流動控制構件處於全開位置時提供的側向拉回距離小，在此描述的雙偏置連接件能與未更改的已知的迴轉閥體一起使用。因此，在此描述的示例性雙偏置連接件減少了製造成本和庫存成本。在更詳細地描述示例性迴轉閥之前，下面結合圖IA和圖IB提供對已知的迴轉閥 100的簡要描述。圖IA是已知的迴轉閥100的局部剖視圖。圖IB是圖IA的迴轉閥100的剖視圖。詳細參照圖IA和圖1B，迴轉閥100包括閥體102，其可通過安裝軛104耦接至致動器(未圖示)。例如，致動器(未圖示)可以是氣動致動器、電致動器、液壓致動器、手動致動器、或是其它合適的致動器，以使迴轉閥100在打開位置與關閉位置之間移動。參照圖1B，閥體102在入口 108與出口 110之間限定流體流路106，該流體流路 106限定流體流動軸線112。閥體102罩住與支持面或是密封件116(例如密封環)鄰接的閥塞或是流動控制構件114(例如，V形槽口的球閥、球形的球閥等)，所述密封件116限定迴轉閥100的孔口。在本實施例中，密封件116由彈性材料構成，其通過保持器118耦接至閥體102。閥塞114被耦接至軸120，其可操作地將閥塞114耦接至致動器(未圖示)。軸 120被接收在與閥體102耦接的閥帽123的孔121中。閥塞114設置在流體流路106內，且相對於密封件116移動或是轉動，以控制經過或是沿著流體流路106的流體流動。在本實施例中，閥塞114包括密封面122，其可轉動地與密封件116耦接，以控制穿過入口 108與出口 110之間的孔口的流體的流動。特別地，密封面122相對於密封件116的表面IM轉動或樞轉，以使經過迴轉閥100的流體流速受到閥塞114相對於密封件116的轉動位置的控制。在所圖釋的實施例中，密封面122包括曲面1 和槽口部128。閥塞114的位置可在關閉位置與全開或是最大流速位置之間變動，以使槽口部1 允許在入口 108與出口 110之間沿流路106經由槽口部128的流體流動，其中，在關閉位置上，閥塞114的密封面122 與密封件116密封接合，在全開或是最大流速位置上，閥塞114相對於密封件116旋轉。在關閉位置上，槽口部1 實質上垂直於流路軸線112，從而阻止經過流體流路106的流體流動。槽口部128有利於在非常精細的流動控制應用中使用。特別地，當密封面122相對於密封件116從關閉位置朝部分打開位置轉動時(例如，相對於流路軸線112具有5度的旋轉)，槽口部1 提供經過閥體102的逐步增加的流速。圖2A示出了相對於密封件116處於關閉位置200的閥塞114的剖視圖。圖2B示出了相對於密封件116處於打開位置202的閥塞114的剖視圖。如圖2A和圖2B所示，閥塞114的密封面122具有曲率中心204和曲率半徑R。閥塞114包括開口 206，以接收軸120。在本實施例中，開口 206實質上垂直於流路軸線112且平行於密封件116的表面124。開口 206限定中心軸線208，其與密封面122的曲率中心204相交，以使密封面122繞開口 206的中心軸線208樞轉。換句話說，閥塞114 的樞軸線相對於密封面122的曲率中心204沒有偏置。如圖2A所示，密封面122與密封件116密封接合，以阻止或是實質上限制經過由密封件116限定的孔口 209的流體流動。當耦接到閥體102時，密封面122的曲率中心204 與密封件116的中心軸線或是縱軸線210相交。中心軸線210也與經過由密封件116限定的孔口 209的流路106的中心軸線112相交。通過這種方式，密封載荷繞密封件116的圓周或是周長均勻地或是均一地分布。在密封面122與密封件116接合時使密封面122的曲率中心204相對於密封件116的中心軸線210偏置，可使得密封面122與密封件116接合時在密封件116上產生不均勻的載荷。當閥塞114如圖2A所示處於關閉位置200時，密封面122相對於密封件116定位， 從而使密封面122提供與密封件116的實質幹擾，以提供緊密的流體密封。更具體地，在關閉位置200上，密封面122壓靠在彈性密封件116上，使得彈性密封件116與密封面122接觸，從而發生偏斜和/或變形。為了提供密封件116與密封面122之間的幹擾，閥塞114相對於密封件116定位，從而使密封面122的最靠外的切線212在閥塞114處於關閉位置200 時距密封面122的曲率中心204的距離為初始側向距離214。在關閉位置200上，切線212 實質上平行於密封件116的表面124。圖2B圖釋了處於打開位置202的閥塞114。當閥塞114移動至打開位置202時， 密封面122的曲率中心204和開口 206的中心軸線208仍然與密封件116的中心軸線210 相交。另外地，閥塞114相對於密封件116定位，以使密封面122的最靠外的切線218距曲率中心的距離220實質上等於距離214。因而，由於密封面122繞其曲率中心204樞轉，因此，當閥塞114在關閉位置200與打開位置202之間轉動時，樞軸216在密封面122的曲率中心204與密封件116之間沒有提供拉回或是移位。因此，在閥塞114處於打開位置202時，密封面122與密封件116的一部分(例如外部)接合，而密封件116的一部分(例如槽口部1 之間的部分)沒有被支承。另外地， 當閥塞114處於關閉位置200時，隨著密封面122與密封件116接合，密封面122以實質上相同的密封力或是幹擾來與密封件116(例如外部)接合。圖3圖釋了沿閥體102的中心流路軸線112朝密封件116觀察的在閥塞114處於打開位置202時的閥塞114和密封件116的局部剖視圖。在打開位置202上，沿著槽口部 128的密封件116的一部分302沒有被支承。另外地，密封面122的一部分304以相同的密封力或是幹擾來與和槽口部1 鄰接的密封件116的一部分306密封接合，從而使密封面 122在關閉位置200上與密封件116接合。其結果是，密封面122沿著槽口部128的邊緣對密封件116施加應力或是高應力集中。當閥塞114長時間處於打開位置202時(例如，無法打開的狀態、正常開閥等)，沒有被支承的密封件116的一部分302可能變形或是受損，特別是在諸如沿著槽口部128的邊緣之類的高應力集中的區域。因此，當閥塞114移動至關閉位置200時，在密封面122與密封件116的一部分302密封接合時，密封件116可能無法提供緊密的流體密封。圖4A圖釋了提供單偏置軸連接件401的另一已知的迴轉閥400的剖視圖。圖4A 示出了相對於密封件406處於關閉位置404的已知的閥塞402。圖4B示出了相對於密封件406處於打開位置408的閥塞402。與圖1A、圖1B、圖2A、圖2B和圖3的閥塞114不同， 軸410被耦接至閥塞402，以提供單偏置連接件或是樞軸線。換句話說，閥塞402包括具有中心軸線或是樞軸線416的開口 414，該中心軸線或是樞軸線416相對於閥塞402的密封面 420的曲率中心418偏置。因此，樞軸線416與密封面420的曲率中心418不相交。在處於關閉位置404時，密封面420與密封件406密封接合，以使密封面420的最靠外的切線422與密封件406的表面似4平行和相鄰。另外地，在關閉位置404上，密封面 420的曲率中心418沿著閥體4 和密封件406的中心流路或是軸線4 定位。但是，如圖 4A和圖4B所見，樞軸線416不與密封面420的曲率中心418相交。更具體地，如下文中更詳細描述的，在關閉位置404上，樞軸線416和曲率中心418距切線422的距離相等，且被偏置一距離412。當閥塞402被轉動到圖2B的打開位置408時，密封面420的最靠外的切線430與切線422平行，且從該切線422偏置距離412。其結果是，在閥塞402處於打開位置408時， 密封件406與密封面420之間的密封力或是幹擾得到顯著減少或是消除。換句話說，當閥塞402從關閉位置404轉動到打開位置408時，密封面420的曲率中心418遠離密封件406 的表面4M移動偏置距離412。在閥塞402長時間處於打開位置408時，由偏置距離412提供的密封面420與密封件406之間減少了的幹擾或是拉回可阻止槽口部(例如圖IA和圖 IB的槽口部128)之間的密封件406的相對較小部(例如圖3的一部分30 發生變形或是損傷。因此，單偏置連接件401具有密封面420繞其轉動的樞軸線416，其與密封面420 的曲率中心418共面。這種連接件在某些應用中可能是不利的。例如，由於密封面420可能在例如閥塞402相對於密封件406的初始轉動位置範圍內(例如5度的旋轉)很快地拉動離開密封件406的表面424，因此，偏置距離412可能使經過閥體428的流路的流體流速相對較快(例如過多的流體流動)。因此，圖4A和圖4B中提供的偏置距離412可能使經過閥體428的流體流動過多，從而影響流體流動控制，減少迴轉閥400的精度。另外地，密封面420離開密封件406的拉回與偏置距離412的距離實質上相等。在某些實施例中，若單偏置距離412過大且在閥體(例如未經調整的閥體)和/或其它部件 (例如流體流路的壁)之間產生幹擾，則可能需要不同的閥體，或是可能需要調整閥體428 以與該單偏置距離412適合。例如，若該偏置距離412過大，則軸可能與閥體的閥帽的孔
9幹擾。另外地，減少偏置距離412可能提供不充足的拉回，以減少密封面420與密封件406 之間的幹擾，從而阻止對密封件406的損傷。換句話說，若偏置距離412過小，則閥塞402 將不會失去與密封件406的接觸(即從密封件406拉回)。圖5圖釋了在此描述的具有示例性流動控制構件502的示例性迴轉流體閥500的剖視圖。迴轉流體閥500包括閥體504，其在入口 508與出口 510之間限定流體流路或是路徑506。在本實施例中，流體流路506是限定了中心流路軸線512的實質上筆直的流體流路。 流動控制構件502設置在流體流路506內，以控制在入口 508與出口 510之間的流體流動。 密封件514通過與流體流路506的入口 508鄰接的保持器516耦接至流體流路506。密封件514限定流體流路506的孔口 517。在本實施例中，密封件514是諸如PTFE密封件、無機軟質密封件等軟質的或是彈性的密封件。軸518可操作地將流動控制構件502耦接至致動器(未圖示)，其使流動控制構件502相對於密封件514轉動，以控制經過路徑506的流體流動。特別地，在本實施例中，流動控制構件502移動經過90度的旋轉或是直角轉彎，以在關閉位置(例如全關位置)與打開位置(例如全開位置)之間移動。具有用於接收軸518 的一部分的閥帽520將閥體504耦接至致動器(未圖示)的安裝託架或是軛(未圖示)。 致動器可以是氣動致動器、電致動器、手動致動器(例如手輪)或是其它類型的致動器，以使流動控制構件502通過例如軸518而相對於密封件514轉動。流動控制構件502可以是閥塞、微型V形槽口的球閥、球形的球閥等。在本實施例中，流動控制構件502包括密封面524，其可轉動地與密封件514接合，以控制穿過入口 508 與出口 510之間的孔口的流體的流動。特別地，密封面5M包括曲面或是球形面，其相對於密封件514的表面5 轉動或移動，以使經過或是沿著迴轉閥500的流體流速受到流動控制構件502相對於密封件514的轉動位置的控制。在所圖釋的實施例中，密封面5M包括曲面5 和槽口部530。流動控制構件502 的位置可在關閉位置與全開位置或是最大流速位置之間變動，以使槽口部530提供在入口 508與出口 510之間經由槽口部530的流體連通，其中，在所述關閉位置上，密封面5M與密封件514密封接合，在所述全開位置或是最大流速位置上，密封面5M相對於密封件514轉動。在關閉位置上，槽口部530不提供在入口 508與出口 510之間的流路。因此，在流動控制構件502處於打開位置時，槽口部530被對齊或是移動成在入口 508與出口 510之間提供流體連通，以允許沿著流體流路506的流體流動。由於當密封面 524相對於密封件514從關閉位置朝部分打開位置轉動時(例如，相對於中心流路軸線512 具有5度的旋轉)，槽口部530提供經過閥體504的逐步增加的流速，因此，槽口部530實質上有利於用在精確的或是精細的流動控制應用中。圖6A是在流動控制構件502相對於密封件514處於關閉位置602時沿軸518的縱軸線532(圖幻觀察的流動控制構件502的剖視側視圖。圖6B是在流動控制構件502相對於密封件514處於打開位置604時沿軸518的縱軸線532觀察的流動控制構件502的剖視側視圖。在本實施例中，密封面5M包括曲面或是曲部(例如曲形的或是球形的表面)， 其具有至少部分地由曲率半徑R限定的曲率中心606。密封面524的曲率中心606設置成與第一軸線或是對稱軸線608以及實質上垂直於第一軸線或是對稱軸線608的第二軸線 610相交。如圖6A所示，當流動控制構件502處於關閉位置602時，第一軸線608實質上垂直於中心流路軸線512，第二軸線610實質上平行於中心流路軸線512。相反，當流動控制構件502轉動到如圖6B所示的打開位置604時，第一軸線608實質上平行於中心流路軸線 512，第二軸線610實質上垂直於中心流路軸線512。流動控制構件502包括開口 612，以接收軸518 (圖5)。在本實施例中，開口 612實質上垂直於密封件514的表面526。開口 612限定中心軸線614，其實質上垂直於第一軸線 608和第二軸線610，且與軸518的軸線532 (圖5)共軸對齊。另外地，開口 612的中心軸線614相對於第一軸線608和第二軸線610偏置。特別地，開口 612的中心軸線614限定流動控制構件502的樞軸或是樞軸線616(例如雙偏置樞軸)，密封面5 繞其在關閉位置 602與打開位置604之間轉動。樞軸616相對於密封面524的曲率中心606偏置一凸輪距離或是偏移量618。更具體地，軸518被偏心耦接至流動控制構件502，以使樞軸616起到雙偏置樞軸或是軸連接件的作用，密封面5M繞其在關閉位置602與打開位置604之間轉動。曲率中心606與樞軸616之間的凸輪距離618由第一距離620 (例如，第一側向距離) 和第二距離6 (例如，第二側向距離)限定，其中，所述第一距離620是當流動控制構件處於關閉位置602時沿縱軸線608在遠離密封面524的曲率中心606的第一方向622上的距離，所述第二距離6 是當流動控制構件502處於關閉位置602時在遠離曲率中心606或是縱軸線608的第二方向6 上的距離。在本實施例中，第一方向622實質上垂直於第二方向624，以使凸輪距離618與由第一距離620和第二距離6 限定的斜邊實質上相等。例如，若第一距離622為大約0. 10英寸，且第二距離為大約0. 075英寸，則凸輪距離618為大約0. 125英寸。在關閉位置602上，密封面524的曲率中心606與中心流路軸線512實質上重合。 例如，第一軸線608或是曲率中心606可以以相對較小的或是可以忽略的距離偏離中心流路軸線512。通過這種方式，密封面5 與密封件514的中心軸線實質上對齊或是重合(例如，密封面524的曲率中心606與密封件514的中心流路軸線512相交)。通過這種方式， 密封載荷繞密封件514的圓周或是周長均勻地或是均一地分布。在圖6A所示的關閉位置602上，雙偏置樞軸616相對於圖6A的第一軸線608具有初始角度626。當流動控制構件502處於關閉位置602時，相對於第一軸線608或是第二軸線610初始角度6 可為大於0度且小於90度。例如，當流動控制構件502處於關閉位置602時，雙偏置樞軸616的初始角度6 可相對於第一軸線608為大約負17度。在操作中，密封面5M相對於樞軸616在關閉位置602與打開位置604之間轉動 90度。特別地，密封面5M在全關位置與全開位置之間轉動，其中，在所述全關位置時流動控制構件502(例如第二軸線610)相對於中心流路軸線512處於0度旋轉位置，在所述全開位置時流動控制構件502 (例如第二軸線610)相對於中心流路軸線512處於90度旋轉位置。密封面5M通過實質幹擾來與密封件514密封接合，從而提供相對緊密的密封，以阻止在流動控制構件502處於關閉位置602時沿流體流路506的流體流動。在關閉位置602 上，密封面524的曲率中心606與中心流路軸線512實質上對齊。當流動控制構件502處於關閉位置時，與密封件514的表面526實質上平行的密封面524的最靠外的切線630與密封件514的表面526間隔開一初始側向距離。當密封面5M相對於密封件514在關閉位置602與打開位置604之間轉動時，流動控制構件502的槽口部530在入口 508與出口 510之間提供流體連通，以提供沿流體流路506的流體流動量的逐漸增加。在流動控制構件502的第一轉動位置範圍內(例如相對於中心流路軸線512具有5度的旋轉)，槽口部530提供沿流體流路506的相對較小的流體流速，由此提供精確的或是精細的流體流動控制。由於在初始轉動位置範圍內密封面524 拉離密封件514的側向距離比圖4A的密封面420拉離密封件406的側向距離小，因此，流動控制構件502提供比圖4A和圖4B的流動控制構件402更精細的流體流動控制。此外地，當流動控制構件502轉動至打開位置604時，密封面524的曲率中心606 相對於樞軸616轉動或是移動。例如，當流動控制構件502處於關閉位置602時，密封面 524的曲率中心606相對於密封件514位於第一位置，當流動控制構件502處於打開位置 604時，密封面5M的曲率中心606相對於密封件514位於比第一位置更遠離密封件514的第二位置。在打開位置604上，與密封件514的表面526平行的密封面524的最靠外的切線632位於離開初始切線630的第二位置，以使切線630和632之間的側向距離634比側向偏置距離620大。圖7是示出處於打開位置604的流動控制構件502的放大部分。另外地，圖7圖釋了各自的流動控制構件或是閥塞114、402和502相對於它們各自的初始切線212、422和 630的最靠外的切線218、430、632或是拉回。如圖所示，流動控制構件502的拉回或是切線 632相對於初始值或是初始切線630偏置的距離比各自的閥塞114和402的最靠外的切線 218和422的拉回相對於初始值或是初始切線偏置的距離大。因此，儘管初始側向偏置620 小於圖4A的閥塞402的初始側向偏置412，但流動控制構件502的偏置或是拉回632比圖 4B的閥塞402的拉回或是偏置430大。與圖4A和圖4B的閥塞402不同，當流動控制構件502從關閉位置602移動至打開位置604，以提供更精細的或是較小的流體流速時，在第一轉動範圍內(例如大約在5度的旋轉與15度的旋轉之間)，雙偏置側向連接件可使流動控制構件502從密封件514的表面5 離開或是拉回相對較小的側向距離。另外地，與圖4A和圖4B的閥塞402相同的是， 當流動控制構件502從關閉位置602移動至打開位置604時，在第二轉動範圍內(例如大約在15度的旋轉與90度的旋轉之間)，雙偏置側向連接件可使流動控制構件502移動離開密封件514的表面5 相對較大的側向距離。通過這種方式，當流動控制構件502移動至打開位置604時，能實質上減少或是消除密封面5M與密封件514之間的幹擾，並能在初始轉動位置範圍內提供精細的或是受到控制的流體流動。因此，當流動控制構件502長時間處於打開位置604時(例如在故障狀態、正常開閥位置等)，由於通過雙偏置連接件使密封面5M朝離開密封件514的方向拉回，以使密封面524消除或是顯著減少與密封件514的幹擾，因此，槽口部530之間的密封件514的一部分將不會變形或是受損。另外地，初始偏置620小於拉回或是偏置634。其結果是，在密封面524的第一轉動範圍內，密封面5M相對於密封件514的拉回634較小， 因此，能實現相對較小的流體流動。此外，由於初始偏置620相對小於例如圖4A和圖4B的閥塞402的初始偏置412，因此，流動控制構件502顯著減少閥體504之間(例如軸518與閥帽520的孔522、流體流路的邊界之間)或是閥體504的其它部件之間的幹擾的可能性。 其結果是，不用改變閥體，就能將圖5、圖6A和圖6B所示的雙偏置連接件與已知的迴轉閥體一起使用。圖8圖釋了具有雙偏置樞軸802的流動控制構件800。圖8圖釋了處於關閉位置804和打開位置806的流動控制構件800。在關閉位置804上，密封面810的曲率中心808 與密封中心線812實質上重合，且繞雙偏置樞軸802轉動。在關閉位置804上，雙偏置樞軸 802離開曲率中心808 —凸輪距離814，且相對於流動控制構件800的第一軸線或是對稱軸線818具有初始角度816，該第一軸線或是對稱軸線818與曲率中心808相交。圖8圖釋了當流動控制構件800從關閉位置804轉動或是移動至打開位置806時曲率中心808相對於密封中心線812的偏置距離或是位置820。此外，圖8圖釋了當流動控制構件808在關閉位置804與打開位置806之間轉動時曲率中心808相對於密封件擬4沿密封中心線812移動的移回距離或是位置822。圖9A、圖IOA和圖IlA是由不同的開始或是初始角度816實現的示例性偏置位置 820的各自的圖形表示900、1000和1100。圖9B、圖IOB和圖IlB是由不同的開始角度816 實現的示例性移回位置822的各自的圖形表示902、1002和1102。例如，圖9A和圖9B圖釋了在開始角度816為負17度且凸輪距離為0. 015英寸時各自的位置820和822。圖IOA 和圖IOB圖釋了在開始角度816為負10度且凸輪距離為0. 015英寸時的距離或是位置820 和822。圖IlA和圖IlB圖釋了在開始角度816為負3度且凸輪距離為0. 015英寸時的距離820和822。圖9C、圖IOC和圖IlC以表單格式904、1004和1104示出各自的圖表900、 902、1000、1002、1100 和 1102 的圖形結果。儘管在此描述了確定的裝置，但本發明的覆蓋範圍不局限於此。恰恰相反，本發明覆蓋字面上或是按照等同原則完全落入隨附的權利要求書的範圍中的所有裝置。
權利要求1.一種用於迴轉閥的流動控制構件，其特徵在於，包括密封面，其相對於密封件移動，所述流動控制構件具有第一軸線和實質上垂直於所述第一軸線的第二軸線，所述第一軸線和第二軸線與所述密封面的曲率中心相交；以及開口，其接收軸，所述開口具有穿過所述開口的第三軸線，以限定所述密封面繞其轉動的樞軸，其中，所述第三軸線垂直於所述第一軸線和第二軸線且偏離所述第一軸線和第二軸線。
2.如權利要求1所述的流動控制構件，其特徵在於，當所述流動控制構件耦接至所述迴轉閥且所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第一軸線實質上平行於所述迴轉閥的流路軸線。
3.如權利要求2所述的流動控制構件，其特徵在於，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第一軸線與所述流路軸線同軸對齊。
4.如權利要求2所述的流動控制構件，其特徵在於，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第一軸線相對於所述流路軸線偏置。
5.如權利要求1所述的流動控制構件，其特徵在於，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述第二軸線基本實質上垂直於所述迴轉閥的流路軸線，並且當所述流動控制構件處於打開位置時，所述第二軸線基本實質上平行於所述流路軸線。
6.如權利要求5所述的流動控制構件，其特徵在於，當所述流動控制構件處於打開位置時，所述第二軸線相對於所述流路軸線偏置。
7.如權利要求1所述的流動控制構件，其特徵在於，所述樞軸設置為相對於所述密封面的所述曲率中心以及所述第一軸線和所述第二軸線兩者之一具有大於0度且小於90度的角度。
8.如權利要求7所述的流動控制構件，其特徵在於，當所述流動控制構件處於關閉位置時，所述角度相對於所述第二軸線在大約負1與負45度之間。
9.如權利要求1所述的流動控制構件，其特徵在於，所述流動控制構件包括球閥。
10.如權利要求9所述的流動控制構件，其特徵在於，所述球閥包括分段式球閥或是微型V形槽口的球閥。
11.如權利要求1所述的流動控制構件，其特徵在於，所述密封面包括球形密封面。
12.—種閥塞，其特徵在於，包括密封面，其與流體閥的密封件接合，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的曲率半徑限定的曲率中心；以及開口，其接收軸，所述開口具有中心軸線，其相對於所述密封面的所述曲率中心以一凸輪距離偏置，從而使所述密封面以凸輪的或是偏心的方式繞所述開口的所述中心軸線移動，其中，所述凸輪距離由相對於所述曲率中心的第一距離和相對於所述曲率中心的第二距離限定。
13.如權利要求12所述的閥塞，其特徵在於，所述第一距離實質上垂直於所述第二距離O
14.如權利要求13所述的閥塞，其特徵在於，所述第一距離在大約0.05與0. 25英寸之間，所述第二距離在大約0. 01與0. 15英寸之間，以使所述凸輪距離在大約0. 051與0. 3 英寸之間。
15.一種流體閥，其特徵在於，包括閥塞，其具有密封面，所述密封面相對於閥體的密封件轉動，以控制在所述閥體的入口與出口之間的流體流動；以及軸，其可操作地將所述閥塞耦接至致動器，所述軸偏心地耦接至所述閥塞，以限定所述密封面在全開位置與全關位置之間繞其轉動的雙偏置樞軸。
16.如權利要求15所述的流體閥，其特徵在於，所述密封面具有至少部分地由所述密封面的至少一部分的曲率半徑限定的曲率中心，並且其中所述閥塞具有與所述密封面的所述曲率中心相交的第一軸線和第二軸線。
17.如權利要求16所述的流體閥，其特徵在於，所述密封面的所述曲率中心與所述雙偏置樞軸之間的距離由第一距離和第二距離限定，其中，所述第一距離是沿所述第一軸線在遠離所述曲率中心的第一方向上的距離，所述第二距離是在遠離所述第一軸線的第二方向上的距離，所述第一方向垂直於所述第二方向。
18.如權利要求15所述的流體閥，其特徵在於，當所述閥塞在所述全關位置與所述全開位置之間移動時，所述密封面可相對於所述密封件移動旋轉90度。
19.一種閥塞與軸的連接件，其特徵在於，包括用於控制流過閥體的流體流動通道的流體流動的裝置；以及用於使控制所述流體流動的所述裝置繞雙偏置樞軸移動的裝置。
專利摘要本實用新型涉及流動控制構件、閥塞、流體閥、閥塞與軸的連接件。在此描述一種具有雙偏置軸連接件的閥裝置。示例性的一種流體控制構件包括密封面，其相對於密封件移動，所述流動控制構件具有第一軸線和實質上垂直於所述第一軸線的第二軸線，所述第一軸線和第二軸線與所述密封面的曲率中心相交。所述流動控制構件還包括開口，其接收軸，所述開口具有穿過所述開口的第三軸線，以限定所述密封面繞其轉動的樞軸。所述第三軸線偏離所述第一軸線和第二軸線。
文檔編號F16K5/06GK202302068SQ201120365958
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年2月24日
發明者A·J·伯塞爾森, C·R·庫爾曼, R·R·布雷斯特爾 申請人:費希爾控制國際公司