專利名稱：用于閥的座圈的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及座圈，更具體地說，涉及一種改進的座圈和閥組件，其具有改進的對準特性，并且所需的扭矩減小和泄漏減少。
背景技術：
常規的球形控制閥和其他形式的閥門一般都包括擰入式或夾緊式(clamped-in)座圈。座圈通常被插入在閥的閥體內形成的圓柱形空腔內，并且包括用于接收閥塞以關閉/打開閥門的環形止推軸承輪緣。座圈通常是單獨的部件，因此可以更換它。幾種經濟的材料可用于制造座圈，包括鋼、不銹鋼、以及諸如鎢鉻鈷合金、陶瓷和碳化鎢之類的硬質材料。夾緊式座圈通常需要壓縮的墊圈來密封座圈并防止流體泄漏。夾緊結構通常需要額外的部件，并且由于在閥門組件中需要有載荷來壓縮墊圈而比較復雜。另一方面，擰入式座圈一般不需要墊圈，而是依靠由座圈和閥體之間的接觸線形成的金屬與金屬間的密封面。但是，常規的擰入式座圈在某種程度上存在如下所述的一定的對準缺點和密封局限性。
圖1是現有技術中的座圈閥組件10的橫截面圖，該組件包括擰入到閥體120的圓柱形內側壁表面122中的座圈100。座圈100包括用于接收閥塞160以打開/關閉閥的環形止推軸承輪緣(rim)102。當閥塞160處于關閉位置時，閥塞被壓在座圈100上，并防止流體流過在閥塞從座圈上被提升起來時產生的通道152。輪緣102還包括圓柱形外側壁112，圓柱形外側壁112(與所示的水平面)形成90°的角度，并面向閥體120的圓柱形內表面138(下面再對此作更詳細說明)。如圖所示，在輪緣102的正下方，錐形外表面與閥體120的錐形表面136緊密配合。兩個錐形表面通常被制造成大約45°。各錐形表面和各側壁一起形成各部件之間的主密封表面或接觸線(lineof contact)106，從而形成密封。在該密封面下面，座圈100的螺紋部分104與閥體120的螺紋部分110緊密配合，這有助于將座圈100緊固并引導到空腔130內。螺紋部分也提供了副密封。
但是，主線接觸密封106的效果高度依賴于座圈100在空腔130內的對準情況(即平直度和居中度)。如果座圈100沒有對準，就不會形成緊密而均勻的圓形密封，這是因為某些密封段會有間隙，尤其是在金屬上有細微缺陷的地方，這樣就會在座圈100和閥體120之間產生不可接受的泄漏。遺憾的是，這種常規的擰入式座圈組件尤其容易出現對不準，從而造成泄漏，這至少有三個原因i)常規的擰入式座圈依靠與其匹配的螺紋來提供對準和副密封，但如果正規的工業標準螺紋之間有誤差，那么螺紋就無法提供足夠的同心性，因此無法實現可靠的關閉；ii)在未與閥體表面136對準過程中，輪緣的斜面132和側壁表面112之間形成的銳邊形成非常窄的密封表面接觸線，這易于導致細微表面缺陷或不規則；以及iii)閥體表面136的相對窄的角(45°)沒有將座圈100充分向下引導到空腔130的中心，造成座圈100容易對不準。換句話說，對不準的座圈尤其容易泄漏，這是因為它要么未居中、要么不直、要么兩者都有，從而造成至少一部分密封容易在相對角之間沒有充分接觸的地方泄漏。為了補償這些不足，并將泄漏減少到可以接受的水平，組裝者必須向座圈上施加高得不可接受的扭矩，以在空腔130內過度壓縮座圈100。所需的過度壓縮導致組裝過程復雜，并且在組裝部件上產生扭矩應力，并導致主密封106的高失敗率。
因此，需要一種改進的座圈閥組件，它具有自對準特性，能產生更好的密封，泄漏減少，并且在組裝過程中不需要高得不可接受的扭矩。對不準或者缺少同心性對閥塞160密封座圈100的能力也有影響。
發明內容
一種改進的座圈、閥體和座圈閥組件具有自對準特性，這種特性能減少泄漏，并且不需要高得不可接受的組裝扭矩。這種改進的座圈被擰入到閥體內形成的空腔內，并且該座圈包括用于接收用于開/閉閥的閥塞的輪緣。為了防止不可接受的泄漏，提供接觸點以固定在閥體的傾斜支持面(seatingsurface)上，從而產生更好的主接觸密封。通過提供安放在傾斜支持面上的接觸點(point of contact)，所需的扭矩就會小于現有技術中的座圈閥組件所需的扭矩。通過下面的附圖、說明書和權利要求可以看出這些和其他特征和優點。
圖1是現有技術座圈閥組件的橫截面圖；圖2是根據本發明第一實施例改進的座圈閥組件的橫截面圖。
具體實施例方式
下面參照圖2，該圖顯示基本為圓柱形的座圈閥組件的橫截面圖。座圈200具有用于接收閥塞以打開/關閉閥的環形止推軸承輪緣222和允許流體流過的座圈空腔280。座圈200還包括凸緣部分202和螺紋部分204，螺紋部分204用于如圖所示那樣將座圈緊固到閥體220上。特殊的工具(未示出)與該凸緣部分相互作用，以將座圈200旋轉到閥體上或者旋轉出閥體。為方便起見，將座圈200和閥體220一起稱為座圈閥組件。
根據本說明書，與現有技術中的座圈閥組件中的接觸線(圖1中的部件106)不同，在座圈200和閥體220之間形成的是接觸點206。如圖所示，座圈200的凸緣部分202包括基本上為圓柱形的外側壁表面212，外側壁表面212(與所示的水平面)形成一般為90°的角，并且部分地面對閥體220的閥體內表面238。在凸緣部分202的下方，座圈具有(與所示的水平面)大約成45°角的錐形(tapered)表面232。側壁表面212和錐形表面232之間的交匯處形成接觸點206，接觸點206在座圈200和閥體220之間起主密封的作用。所形成的接觸點的半徑優選為約0.03英寸，但也可以采用其他的幾何尺寸和/或半徑。閥體接觸表面236(與所示的水平面)也優選形成約60°的角，但也可以采用其他角度。例如可以采用50°至80°(與所示的水平面)之間的角度。通過產生楔入效應，即將座圈200均勻地引導到閥體空腔230內的下部中心點，閥體接觸表面236的大斜角有助于在組裝期間使座圈200在閥體空腔230內均勻對準。一旦居中，接觸點206就會固定到閥體接觸表面236上。
如本領域技術人員應該理解的那樣，建立上述的接觸點206大大減少了組裝期間所需的扭矩，并且無需補償金屬接觸表面上的細微缺陷。另外，接觸點206有另外一個優點，即通過減少對準以形成密封所需要的面積，在安裝過程中可使座圈200在空腔230內自動對準。
盡管借助附圖中的例子和上述說明顯示了本發明的特別實施例，但易于對本發明作出各種改進和替換形式。但是，應該理解，并不是要將本發明限制到上述特定形式。例如，錐形部分232可以是其他的角度或幾何形狀，以形成從接觸點到螺紋部分204的過渡段。此外，用于容納閥塞的環形止推軸承的形狀和類型可以根據所用的閥塞的類型而改變。另外，根據上述詳細說明，本領域技術人員應該理解，下述的座圈閥組件可以加入到任何常規的閥中，諸如開關閥或球形控制閥。根據上述說明書，只要不背離所要求保護的發明的精神和范圍，其他改進應該也是顯而易見的。
權利要求
1.一種用于閥的座圈，包括接收用于控制流過該閥的流體的閥塞的輪緣；用于將該座圈緊固到閥上的螺紋部分；和具有用于安放到閥體接觸表面上以形成密封的半徑的接觸點。
2.根據權利要求1所述的座圈，其中該接觸點為具有該半徑的、基本上為球形的表面部分。
3.根據權利要求2所述的座圈，其中該半徑大約為0.03英寸。
4.一種座圈閥組件，包括具有用于建立主密封的閥體接觸表面和座圈的閥，該座圈具有接收用于控制流過該閥的流體的閥塞的輪緣；用于將該座圈緊固到閥上的螺紋部分；和具有用于安放到該閥體接觸表面上以形成該主密封的半徑的接觸點。
5.根據權利要求4所述的座圈閥組件，其中該閥的閥體接觸表面相對于座圈擰入到閥中的方向是錐形的。
6.根據權利要求5所述的座圈閥組件，其中該閥的閥體接觸表面成錐形的角度在60°至80°之間。
7.根據權利要求5所述的座圈閥組件，其中該閥的閥體接觸表面成錐形的角度至少為60°。
8.根據權利要求4所述的座圈閥組件，其中該接觸點的半徑大約為0.03英寸。
全文摘要
一種改進的座圈(100)、閥體(220)和座圈閥組件(10)具有自對準特性，這種特性能減少泄漏，并且不需要高得不可接受的組裝扭矩。座圈(100)包括至少一個環形的止推軸承表面輪緣(122)，用于接收閥塞(160)以打開/關閉閥。座圈(100)還包括位于其外表面上的螺紋(204)，用于與閥體(220)上的螺紋緊密配合以提供座圈(200)的副密封。為了防止不可接受的泄漏，提供接觸點(206)以固定在閥的傾斜閥體接觸表面(236)上，從而形成更好的主接觸密封。這種座圈閥組件減小了所需的扭矩，使座圈在空腔合適對準，并減少泄漏。
文檔編號F16K1/32GK1732349SQ200380108142
公開日2006年2月8日 申請日期2003年12月5日 優先權日2003年1月3日
發明者威廉姆·埃弗雷特·維爾瑞斯, 林恩·迪安·曼克 申請人:費希爾控制產品國際有限公司