專利名稱：錐件在閉合位置由門下游的裝置支撐的固定錐套筒閥的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及壓頭損失較小的流動控制閥。更特別地說，本發 明涉及固定錐套筒閥。
背景技術：
套筒閥已經用于在工業管道系統、液壓動力設施、農業設施、用 水和污水分布系統以及工業管道系統中控制流體流速和靜壓頭。由于 套筒閥能在不具有抵抗供應給閥的流體靜壓頭工作的閥運動部件的情
況下操作，所以經常會用到套筒閥。固定錐套筒閥的示例在2001年 10月2日授權的題為"Arm-Driven Sleeve Valve With Centralized Drive Mechanism，，的美國專利6,296,009中有說明，該專利全文通過 引用包含在本文中。傳統支臂從動套筒閥通常包括管狀入口導管、管 狀門和錐形關斷構件。通常關斷構件經由多個肋剛性連接到入口導管， 所述肋延伸到入口導管的流體通道內。所述門通常以伸縮方式在入口 導管范圍內線性移動，并使得該門能嚙合所述關斷構件以阻止流體通 過所述閥。
雖然這種固定錐套筒閥已經證明非常有用，但是仍然存在與這種 閥相關的問題。 一個問題在于，將關斷構件固緊到入口導管的肋阻礙 入口導管內的流體通道，從而輕微限制經過所述閥的流動。可以理解， 這樣降低了閥的總體效率。
此外，可以理解，肋必須相對具有剛性，因為它們必須傳遞作用 在關斷構件上的強大載荷，因為靜壓頭壓靠入口導管的壁。當閥閉合 且入口導管的流體通道承受數百磅每平方英寸的靜壓頭時，肋的剛性 抵抗入口導管的周邊應變膨脹。因此，所述肋導致入口導管在非均勻 的載荷下發生變形，從而形成額外的應力，導致肋與入口導管的壁之
7間的連接部發生疲勞。而且，這種傳統固定錐套筒閥的另一項缺陷在 于，殘渣諸如樹藤和樹枝可能與將關斷構件固緊到入口導管的肋纏繞。 除了這種導致進一步限制經過閥的流體通道的殘渣之外，在一些情況 下，這些殘渣可能阻礙閥正常發揮作用。這是因為這些纏繞在肋上的 殘渣通常在門與關斷構件之間延伸，從而阻礙門返回到抵靠關斷構件 的閉合位置。如果發生這種情況，可能需要花時間并且花錢將所述閥 從流體源隔離，以清潔閥中的殘渣。
發明內容
本發明克服了與現有技術中的固定錐套筒閥相關的眾多缺陷。一 般來說，根據本發明的套筒閥免除了直接將關斷構件連接到入口導管 的肋，從而避免了與其相關的問題。
在本發明的第一方面，閥包括導管、門和關斷構件。導管和關斷 構件相對于彼此固定就位。導管具有貫穿延伸的流體通道。門具有貫 穿延伸的流體通道，并可以相對于關斷構件在打開位置和閉合位置之 間移動。導管至少一部分可滑動地接收在門的流體通道內。當門處于 打開位置和閉合位置時，導管的流體通道與門的流體通道流體連通。 當門處于閉合位置時，門與關斷構件嚙合，以防止流體流過門的流體 通道。門的打開位置允許流體流過門的流體通道。所述閥避免了門流 體通道中將關斷構件連接導管的任何結構。
在本發明的另一方面，閥包括導管、門和關斷構件。導管具有貫 穿延伸的流體通道。門具有貫穿延伸的流體通道，并可以相對于關斷 構件在打開位置和閉合位置之間移動。導管和關斷構件借助位于門流 體通道外部的結構相對于彼此剛性固定就位。導管至少一部分可滑動 地接收在門流體通道中。當門處于打開位置和閉合位置時，導管流體 通道與門流體通道流體連通。當門處于閉合位置時，門與關斷構件嚙 合，以阻止流體流過門的流體通道。門的打開位置允許流體流過門流
體通道。
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雖然本發明的主要優勢和特征已經在上面敘述，但是通過參照附 圖以及優選實施方式的詳細說明，可以得到對本發明更為全面和深入
的理解，其中
圖1是根據本發明的閥的優選實施方式沿著門的中軸線切開的截
面圖，且示出了門處于打開位置；
圖2是與圖1所示的閥類似的截面圖，但是門處于閉合位置； 圖3是與圖1和2所示的岡類似的另一幅截面圖，但是門處于中
間位置；
圖4是圖1-3所示的閥的右側視圖； 圖5是圖l-4所示的閥的左側視圖； 文字說明中的附圖標記始終指代附圖所示的對應元件。
具體實施例方式
根據本發明的閥的優選實施方式在圖1-5中示出，并由附圖標記 IO指代。閥10優選包括導管12、門14、關斷構件16、殼體18、多 個肋20、多個導向構件22和促動才幾構24。
導管12包括流體通道26，該通道優選用作流體進入閥IO的入口。 優選導管12的流體通道26隨著靠近導管下游端部28而基本上呈柱 狀。類似地，導管12的外表面30優選隨著靠近導管的下游端部28 而呈柱狀。導管12的上游端部包括喇叭形開口 32 (如圖所示)，該開 口可以與水體直接連通，或者可以連接到其他將流體輸送到閥10內的 導管(未示出)。
門14優選基本上呈柱狀管形式，包括流體通道34，該通道34在 門相對的上下游端部36、 38之間延伸。門14優選滑動連接到導管12 的下游端部28，以使門的內表面40嚙合導管的外表面30，以使門可 以沿著其中軸線相對于導管往復線性滑動。門14的內表面40和導管 12的外表面之間的嚙合部優選形成環狀不透水的密封件，防止水通過 所述表面之間。關斷構件16優選具有錐形上游表面42，該上游表面包括環狀密 封部分44。上游表面42的錐形形狀為關斷構件16提供了足夠的剛性， 以承受1000英尺或更大的水壓頭，且偏轉最小，并且有利于水通過閥 14相對光滑地引導。
殼體18優選包括內腔體46，該內腔體包括基本上為柱狀的部分， 其形成下游流體通道，允許流體從所述閥排出。門14和關斷構件16 優選定位在殼體18的內腔體46中。此外，殼體18優選剛性連接到門 14上游的導管12。
優選有3個由鋼板形成的肋20位于殼體18的內腔體46中。優選， 肋20沿著由門14限定的中軸線彼此接合，并基本上從此徑向向外延 伸。肋20基本上圍繞門14的中軸線圓周均勻分布，并焊接到殼體18 和關斷構件16，從而將關斷構件16相對于導管12固定就位。大型凹 口 50優選穿過肋20的上游邊緣52延伸。如圖所示，每個肋優選略微 傾斜，以使其相對的平表面54與相對于由門14限定的中軸線成銳角 取向的平面平行。
導向構件22也優選各自由鋼板形成，并優選焊接到關斷構件16 的上游表面42并從其延伸。優選，每個導向構件22相對的平表面56 取向平行于由門14限定的中軸線，而且折角成不平行于中軸線的徑向 方向。導向構件22各自具有引導邊緣或上游邊珠58和接觸邊緣60。 導向構件22的上游邊緣58隨著其從由門14限定的中軸線徑向背離而 沿著基本上朝向下游的方向傾斜。導向構件22的接觸邊緣60優選從 中軸線徑向隔開一定的距離，以使導向構件能與門14的內表面40滑 動嚙合。
促動機構24包括軸62和成對的擺臂64。擺臂64可以如圖所示 那樣分開，也可以是如美國專利6,296,009中所述的叉骨形配置。擺臂 64旋轉固定到軸62，而該軸樞轉連接到殼體18。擺臂也樞轉連接到 門14。促動機構24優選為傳統類型的促動機構，其中軸62受到驅動 以圍繞其軸線相對于殼體18樞轉，以使擺臂64圍繞該軸的軸線擺動， 從而線性往復移動門14。在操作中，可以經由促動機構24相對于導管12和關斷構件16 在圖l所示的打開位置和圖2所示的閉合位置之間線性往復移動閥10 的門14。在所述打開位置，門14從關斷構件16脫開，導管12的流 體通道26內的流體自由流動到殼體18下游的流體通道48中。假設在 閥10兩側存在壓力差，則流體將從導管12的流體通道26流入殼體 18下游流體通道48，并最終流出該閥。
流體通過所述閥時，也通過門14的流體通道34以及肋20之間的 間隙。導向構件2 2的取向用于在經過導向構件之間的流體上形成圍繞 中軸線的旋轉流動，以使這種流動從中軸線徑向離開。類似地，肋20 的取向用于在經過肋之間的流體上形成圍繞中軸線的旋轉流動，以使 這種流動相對于中軸線軸向移動。正如本領域技術人員所知，這種旋 轉流動(應該包括以漩渦方式移動的旋轉流動)對于任意給定壓力差 而言，增大通過該開放閥的流體的流速。
應該理解，殼體18的下游流體通道48的截面積顯著大于導管12 的流體通道26。因此，肋20存在于殼體18的下游流體通道48中， 并不對經過閥IO的流動形成阻礙。與此相對照，正如現有技術的閥在 大多數情況下那樣，在導管12或門14的流體通道26、 34中存在將關 斷構件6直接接合到導管12的肋，限制了經過閥的流體流動。還應該 理解，存在將關斷構件16直接接合到導管12的肋，通過防止門14 閉合，消除了殘渣纏繞在所述肋上并妨礙所述閥的操作的可能性.。
當門14處于閉合位置時，門的下游端部28嚙合關斷構件16的環 形密封部分44，從而防止導管12的流體通道26和殼體18的流體通 道48之間流體連通。因此，在門14處于閉合位置時，流體不能通過 所述閥10。應該理解，當閥處于閉合位置時，數百英鎊每英寸的巨大 壓力差存在于導管12的流體通道26和殼體18的內腔體46之間，并 且不存在將關斷構件16直接接合到導管的肋，允許所述導管在這種應 力下以均勻方式圓周膨脹。因此，將導管接合到關斷構件的肋的缺失， 消除了可能導致導管以及導管與肋之間的連接部疲勞的不受歡迎的應 力立管(stress riser )。門14最初離開閉合位置時，導向構件22保持與門14的內表面嚙 合，直到門到達如圖3所示的中間位置。門14到達中間位置之后，門 進一步離開閉合位置將導致門從導向構件22分開。當閥IO僅局部打 開時，通過嚙合所述門14，導向構件22使所述門徑向穩定，防止因 經過門14下游端部38和關斷構件16之間的相對狹窄的開口的非均勻 流動導致有害的門徑向振動。還應該理解，當門14介于中間位置和打 開位置之間時，門的下游端部38從關斷構件16隔開的距離足夠大， 以避免形成所述振動。此外，應該理解，當門處于閉合位置和中間位 置之間時，殘渣有可能纏繞在導向構件22上，因為經過所述閥10的 全部流動接著必須經過所述導向構件之間。但是，通過向著打開位置 移動所述門足夠超過中間位置，任何這種殘渣都可以自動從導向構件 22脫落。導向構件22上游邊緣58的傾斜性質有利于殘渣的這種脫落。
除了本發明的上述方面之外，應該理解，優選實施方式的閥10 可以包括進入端口，該端口允許門14處于閉合位置時，工人可以進入 所述閥。因此，纏繞在閥10的肋20上的任何殘渣容易從所述閥上去 掉，而不用將所迷閥從流體源上切斷。還應該理解，肋20的配置，特 別是其中的凹口 50，允許閥IO在關斷構件16下游適配柱狀或錐狀速 度破碎器(shredder)(未示出)。
雖然已經參照具體實施方式
說明了本發明，但是根據前述內容， 應該明白，所有包含在上述說明中或示于附圖中的內容均應理解為說 明而非限制的意思，并且可以在不背離權利要求書所限定的本發明范 圍的條件下，構造許多變型方案和改動方案。因此，應該明白其他可 能的變型方案和改動方案。
此外，應該理解，在權利要求書以及以上本發明優選實施方式的 說明中引入元件時，術語"包括"、"包含"和"具有"旨在表示開放的意 思，并且表示還可能存在除所列出的元件之外的其他元件。同樣，"部 分"應該理解為其所描述的項目或元件的一些或全部。
1權利要求
1.一種閥，包括導管、門和關斷構件，所述導管和所述關斷構件相對于彼此固定就位，所述導管具有貫穿延伸的流體通道，所述門具有貫穿延伸的流體通道且相對于所述關斷構件在打開位置和閉合位置之間移動，所述導管至少一部分可滑動地接收在所述門的流體通道中，當所述門處于打開位置和所述門處于閉合位置時，所述導管的流體通道與所述門的流體通道流體連通，當所述門處于閉合位置時，所述門與所述關斷構件嚙合，以阻止流體流過所述門的流體通道，所述門的打開位置允許流體流過所述門的流體通道，所述閥避免了所述門的流體通道中存在將所述關斷構件連接到所述導管的任何結構。
2. 如權利要求1所述的閥，其特征在于，所述閥進一步包括殼體， 所述殼體具有腔體，所述門和所述關斷構件位于所述殼體的所述腔體 中，且所述殼體剛性連接到所述導管和所述關斷構件。
3. 如權利要求2所述的閥，其特征在于，所述殼體的所述腔體位 于所述導管、所述門和所述關斷構件外部的至少一部分構成所述殼體 的流體通道，所述門的流體通道具有中軸線，所述門沿著該中軸線在 打開位置和閉合位置之間線性移動，當所述門處于打開位置時，所述 殼體的流體通道與所述門的流體通道流體連通，當所述門處于閉合位 置時，阻止所述殼體的流體通道與所述門的流體通道之間的流體連通， 所述閥配置并適配成當所述門處于打開位置時，允許流體經由所述導 管的流體通道、所述門的流體通道和所述殼體的流體通道經過，且所 述閥配置并適配成當所述門處于閉合位置時，阻止流體經過。
4. 如權利要求3所述的閥，其特征在于，所述閥進一步包括位于 所述殼體的所述腔體內的多個肋，每個肋相對于所述中軸線從所述關 斷構件向所述殼體徑向延伸，所述肋將所述關斷構件剛性連接到所述 殼體，且所述殼體的流體通道在至少兩個肋之間延伸。
5. 如權利要求4所述的閥，其特征在于，當門處于打開位置且流 體經過所述閥時，所述肋的取向為在經過所述肋之間流體上形成圍繞所述中軸線的旋轉流動。
6. 如權利要求l所述的閥，其特征在于，所述門的流體通道具有 中軸線，所述門沿著該中軸線在打開位置和閉合位置之間線性移動， 所述門具有位于所述打開位置和所述閉合位置之間的中間位置，所述 閥進一步包括從所述關斷構件向所述導管延伸的導向構件，當所述門處于所述閉合位置和所述中間位置之間時，每個導向構件配置并適配 成通過從所述門的流體通道內嚙合所述門來限制所述門相對于所述中 軸線徑向移動，并且所述導向構件彼此間隔開，以允許在所述門處于 除所述閉合位置之外的任何位置時，流體流過所述門的流體通道。
7. 如權利要求6所述的閥，其特征在于，當所述門處于所述中間 位置且流體流過所述閥時，所述導向構件取向為在流過所述導向構件 之間的流體上形成圍繞所述中軸線的旋轉流動。
8. 如權利要求6所述的閥，其特征在于，所述閥進一步包括殼體， 所述殼體具有腔體，所述門和所述關斷構件位于所述殼體的所述腔體 中，且所述殼體剛性連接到所述導管，所述關斷構件剛性連接到所述 殼體，所述殼體的所述腔體位于所述導管、所述門和所述關斷構件外 部的至少一部分構成所述殼體的流體通道，當所述門處于打開位置時， 所述殼體的流體通道與所述門的流體通道流體連通，當所述門處于閉 合位置時，阻止所述殼體的流體通道與所述門的流體通道之間的流體 連通，所述閥配置并適配成當所述門處于打開位置時，允許流體經由 所述導管的流體通道、所述門的流體通道和所述殼體的流體通道經過， 且所述閥配置并適配成當所述門處于閉合位置時，阻止流體經過，所 述閥進一步包括位于所述殼體的所述腔體內的多個肋，每個肋相對于 所述中軸線從所述關斷構件向所述殼體徑向延伸，所述肋將所述關斷 構件剛性連接到所述殼體，且所述殼體的流體通道在至少兩個肋之間 延伸。
9. 如權利要求8所述的閥，其特征在于，所述導向構件和所述肋 取向為在經過所述殼體的流體通道的流體上形成圍繞所述中軸線的旋 轉流動。
10. 如權利要求l所述的閥，其特征在于，所述關斷構件具有錐形表面，并且當所述門處于閉合位置時，延伸到所述門的流體通道中。
11. 一種閥，包括導管、門和關斷構件，所述導管具有貫穿延伸 的流體通道，所述門具有貫穿延伸的流體通道且相對于所述關斷構件 在打開位置和閉合位置之間移動，所述導管和所述關斷構件借助位于 所述門的流體通道外部的結構相對于彼此剛性固定就位，所述導管至 少一部分可滑動地接收在所述門的流體通道中，當所述門處于打開位 置和所述門處于閉合位置時，所述導管的流體通道與所述門的流體通 道流體連通，當所述門處于閉合位置時，所述門與所述關斷構件嚙合， 以阻止流體流過所述門的流體通道，所述門的打開位置允許流體流過 所述門的流體通道。
12. 如權利要求ll所述的閥，其特征在于，所述閥進一步包括殼 體，所述殼體具有腔體，所述門和所述關斷構件位于所述殼體的所述 腔體中，且所述殼體剛性連接到所述導管和所述關斷構件。
13. 如權利要求12所述的閥，其特征在于，所述殼體的所述腔體 位于所述導管、所述門和所述關斷構件外部的至少一部分構成所述殼 體的流體通道，所述門的流體通道具有中軸線，所述門沿著該中軸線 在打開位置和閉合位置之間線性移動，當所述門處于打開位置時，所 述殼體的流體通道與所述門的流體通道流體連通，當所述門處于閉合 位置時，阻止所述殼體的流體通道與所述門的流體通道之間的流體連 通，所述閥配置并適配成當所述門處于打開位置時，允許流體經由所 述導管的流體通道、所述門的流體通道和所述殼體的流體通道經過， 且所述閥配置并適配成當所述門處于閉合位置時，阻止流體經過。
14. 如權利要求13所述的閥，其特征在于，所述閥進一步包括位 于所述殼體的所述腔體內的多個肋，每個肋相對于所述中軸線從所述 關斷構件向所述殼體徑向延伸，所述肋將所述關斷構件剛性連接到所 述殼體，且所述殼體的流體通道在至少兩個肋之間延伸。
15. 如權利要求14所述的閥，其特征在于，當門處于打開位置且 流體經過所述閥時，所述肋的取向為在經過所述肋之間的流體上形成圍繞所述中軸線的旋轉流動。
16. 如權利要求ll所述的閥，其特征在于，所述門的流體通道具 有中軸線，所述門沿著該中軸線在打開位置和閉合位置之間線性移動， 所述門具有位于所述打開位置和所述閉合位置之間的中間位置，所述 閥進一步包括從所述關斷構件向所述導管延伸的導向構件，當所述門 處于所述閉合位置和所述中間位置之間時，每個導向構件配置并適配 成通過從所述門的流體通道內嚙合所述門來限制所述門相對于所述中 軸線徑向移動，并且所述導向構件彼此間隔開，以允許在所述門處于 除所述閉合位置之外的任何位置時，流體流過所述門的流體通道。
17. 如權利要求16所述的閥，其特征在于，當所述門處于所述中 間位置且流體流過所述閥時，所述導向構件取向為在流過所述導向構 件之間的流體上形成圍繞所述中軸線的旋轉流動。
18. 如權利要求16所述的閥，其特征在于，所述閥進一步包括殼 體，所述殼體具有腔體，所述門和所述關斷構件位于所述殼體的所述 腔體中，且所述殼體剛性連接到所述導管，所述關斷構件剛性連接到 所述殼體，所述殼體的所述腔體位于所述導管、所述門和所述關斷構 件外部的至少一部分構成所述殼體的流體通道，當所述門處于打開位 置時，所述殼體的流體通道與所述門的流體通道流體連通，當所述門 處于閉合位置時，阻止所述殼體的流體通道與所述門的流體通道之間 的流體連通，所述閥配置并適配成當所述門處于打開位置時，允許流 體經由所述導管的流體通道、所述門的流體通道和所述殼體的流體通 道經過，且所述閥配置并適配成當所述門處于閉合位置時，阻止流體 經過，所述閥進一步包括位于所述殼體的所述腔體內的多個肋，每個 肋相對于所述中軸線從所述關斷構件向所述殼體徑向延伸，所述肋將 所述關斷構件剛性連接到所述殼體，且所述殼體的流體通道在至少兩 個肋之間延伸。
19. 如權利要求18所述的閥，其特征在于，所述導向構件和所述 肋的取向為在經過所述殼體的流體通道的流體上形成圍繞所述中軸線 的41轉流動。
20.如權利要求ll所述的閥，其特征在于，所述關斷構件具有錐 形表面，并且當所述門處于閉合位置時，延伸到所述門的流體通道中。
全文摘要
一種套筒閥，包括導管、門和關斷構件。所述導管和所述關斷構件相對于彼此固定就位。所述門相對于所述關斷構件在打開位置和閉合位置之間移動。當所述門處于閉合位置時，所述門嚙合所述關斷構件，以阻止流體流過所述門的流體通道。所述門的打開位置允許流體流過所述閥。所述閥避免了位于所述門的流體通道內、將所述關斷構件連接到所述導管的任何結構。
文檔編號F16K1/12GK101646887SQ200780028949
公開日2010年2月10日 申請日期2007年6月7日 優先權日2006年6月9日
發明者布賴恩·T·哈特曼, 托馬斯·A·哈特曼 申請人:上海冠龍閥門機械有限公司