可在線修理的金屬閥座浮球閥的制作方法
【專利摘要】一種用于在線修理的金屬閥座浮球閥，其具有閥體、安裝在該閥體內的球體、連接該球體的閥桿和連接至該閥體的閥蓋。浮球閥還具有鄰近球體的安裝在閥體內的第一閥座和第二閥座、鄰近第一閥座并與第一閥座和第二閥座成列排布地安裝在閥體內的張緊環和鄰近張緊環并與張緊環成列排布地安裝在閥體內的閥座偏壓件。張緊環可以具有鄰近上端的開口和沿著下端的楔形表面。
【專利說明】可在線修理的金屬閥座浮球閥
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年6月8日遞交的美國臨時申請第61/494，466號的權益。
[0003]聯邦政府資助的研究或開發的相關說明
[0004]不適用
_5]聯合研究協議當事人名稱
[0006]不適用
_7]“序列表”、表格或計算機程序的援引
[0008]不適用
【背景技術】
[0009]球閥在行業內為大眾所熟知，比如動力行業(球閥例如可被用于輸送蒸汽或超熱蒸汽的管道中)、煉油行業等。在球閥中，具有貫穿其中的孔的球體布置在閥的流路上。球體可被插入閥體的閥桿轉動。閥桿可將球體自打開位置旋轉至關閉位置其中，在打開位置，貫穿球體的孔與流路對準，在關閉位置，球體的實心部與流路對齊。球體和將該球體密封在閥內的閥座的至少一部分可以經由閥的流路進行安裝和拆除。因此，為了修理和/或更換閥內的球體和/或閥座，該閥必須至少部分地被移離管道。需要一種球閥，其可以在其保持在線的同時也即在和管道接合的狀態下有效地進行維護和修理。
【發明內容】
[0010]一種用于在線修理的金屬閥座浮球閥，其具有閥體、安裝在閥體內的球體、連接球體的閥桿，和連接至閥體的閥蓋。該浮球閥還具有鄰近安裝在閥體內的球體的第一閥座和第二閥座、鄰近第一閥座并與第一閥座和第二閥座成列排布地安裝在閥體內的張緊環和鄰近張緊環并與張緊環成列排布地安裝在閥體內的閥座偏壓件。張緊環可以具有鄰近上端的開口和順沿下端的楔形表面。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]通過參考附圖，本領域技術人員可以更好地理解各實施例，且眾目的、特征和優點對于本領域技術人員來說將會更加明顯。這些附圖僅用于例示本發明的典型實施例，且并不認為是對其范圍的限制，因為本發明可允許其它同樣有效的實施例。附圖不一定是等比繪制的，為了清楚和簡要，附圖中的某些特征和某些視圖將以放大的比例或示意的方式予以示出。
[0012]圖1示出了球閥的局部橫截的示意性透視圖。
[0013]圖2是球閥的分解透視圖。
[0014]圖3是球閥的透視橫截面視圖。
[0015]圖4示出了球閥的另一實施例的局部橫截的示意性透視圖。
[0016]圖5是圖4中的球閥實施例的分解透視圖。[0017]圖6示出了圖4所示實施例的另一示意性透視圖。
[0018]圖7是張緊環的一個實施例的立面視圖。
[0019]圖8是圖7示出的實施例的側視圖。
[0020]圖9是張緊環拆卸工具的一個實施例的示意圖。
[0021]圖10示出了用于從底部進入的一個實施例。
【具體實施方式】
[0022]隨后的說明內容包括了示例性的多個裝置、方法、技藝和體現本發明實質內容之技藝的指令序列。但應當理解，所描述的實施例在沒有這些具體細節的情況下也可進行實施。
[0023]圖1示出了在線浮球閥100的局部橫截示意圖。球閥100被示出為位于打開位置，在該打開位置，貫穿閥100的流路102允許流體流過。閥100具有球體104、第一閥座106(或彈簧座)、第二閥座108 (或主密封座)、閥座偏壓件110、閥桿112、兩個接口端113和閥蓋114。球體104被示出為位于打開位置。在該打開位置,孔116允許流體通過流路102流過閥100。在關閉位置，球體104被旋轉90度，從而借由球體104的抵靠第一閥座106和/或第二閥座108的實心部來密封流路102。閥桿112可通過在閥體118內的通道120插入閥體118。致動器(未示出)可接合到閥桿112以在打開位置與關閉位置之間驅動球體104。如圖所示的兩接口端113被構造成與管道(未示出)焊接，然而應當理解，接口端113可以是任何合適的連接形式，包括但不限于對頭焊接、承插焊接、螺栓法蘭配合等。
[0024]如圖1所示，通道120可被構造成在接口端113接合到管道系統時允許球體104、第一閥座106、第二閥座108和/或閥座偏壓件110被自閥100中拆除，下面將對此做更詳細的描述。第一閥座106和第二閥座108可例如由任何基于周期表的金屬制成。
[0025]閥蓋114可被構造成在鄰近通道120的位置固定至閥100。當允許閥桿112穿過球體104的同時，閥蓋114可利用密封件121 (像例如閥體墊片)密封通道120。閥蓋114可具有致動機構部122和閥部124。致動機構部122可被構造成用于將致動器接合至閥蓋114并從而接合至閥桿112。閥部124可被構造成在密封通道120的同時將閥蓋114固定至閥100。閥部124可具有通道接合部126、一個或多個連接件128和閥桿孔130。通道接合部126可部分固定在通道120內，從而基本上阻止流體流出流路102。此外，可在金屬環132的下方設置密封裝置，和/或設置密封件121以進一步阻止流體自通道120流出。如圖所示，所述一個或多個連接件128可以是用以將閥蓋114固定至閥100的多個螺母和螺栓。
[0026]閥桿孔130可以是在閥蓋114的閥部124內的開孔，其允許閥桿112從中穿過。還可設置一個軸承134或多個軸承，以幫助密封和/或支承穿過閥蓋114的閥桿112的旋轉。
[0027]如圖所示，第一閥座106是大致呈環形的構件，其具有閥座表面136a和偏壓件接合部138。閥座表面136a可被構造成接合球體104的外表面并阻止流體在閥座表面136a與球體104之間經過。偏壓件接合部138可被構造成接合閥座偏壓件110。閥座偏壓件110可將第一閥座106偏壓至與球體104密封接合。閥座偏壓件110可以是整體件、開口環和/或具有多個部件。例如，閥座偏壓件110可以具有分尚的兩個部件。使兩個部件分尚有助于安裝和/或拆除該閥座偏壓件110。第一閥座106還可具有臺肩140。該臺肩140可允許操作者或工作人員將第一閥座106與拆卸工具300接合(見圖3)以擠壓閥座偏壓件110。如下文將更詳細地論述的那樣，當閥座偏壓件110被擠壓時，球體104可被拆離閥100。閥座偏壓件110可以是任何合適類型的偏壓件，其包括但不限于一個或多個蝶形彈簧、一個或多個波形環、一個或多個螺旋彈簧、一個或多個波形彈簧或波形環、一個或多個彈性體構件、一個或多個片簧、以及它們的任何組合等。除此之外或作為替代，還可以具有用以偏壓第一閥座106的第二閥座偏壓件如波形環301 (見圖3)。可使用間隔件141將閥座偏壓件110與波形環301分隔，或者波形環301可直接接合閥座偏壓件110。間隔件141可以是固定的剛性件、浮動環、或任何其它合適的裝置。盡管第二閥座偏壓件被示出為波形環301，但應當理解，任何合適的裝置或裝置組合均可用作第二閥座偏壓件，其包括但不限于任何數量的蝶形彈簧(如4個依次排列的蝶形彈簧)、一個或多個螺旋彈簧、多個波形彈簧或波形環、一個或多個彈性體構件、一個或多個片簧、以及它們之間的任何組合等。第二閥座偏壓件，如波形環301，允許通過擠壓以使得第一閥座106更好地移動。
[0028]如圖所示，第二閥座108是大致呈圓柱形的構件，其具有閥座表面136b和基部142。閥座表面136b可被構造成與球體104的外表面接合并阻止流體自閥座表面136b與球體104之間流過。基部142可被構造成與閥100的內臺肩144嚴密接合。基部142可包括由不銹鋼焊接形成的層、或是與第二閥座108 —體連接的緩沖結構。第二閥座108可被構造成在閥100內保持固定直至其被從閥100拆除。
[0029]圖2示出了閥100，其閥蓋114已被拆下以備拆除球體104 (如圖1所示)、第一閥座106 (如圖1所示)和/或第二閥座108 (如圖1所示)。為拆除球體104 (如圖1所示)，所述一個或多個連接件128分離以允許閥蓋114自閥100被拆除。所示閥蓋114具有上閥蓋法蘭200。當閥蓋114自閥100上拆除后，閥100上的通道120可進入。通道120可允許操作者或工作人員接近并拆除球體104、第一閥座106和/或第二閥座108。
[0030]圖3示出了被構造用于拆除球體104 (即如圖1和2所示閥蓋114已被拆除)、第一閥座106和/或第二閥座108的閥100。拆卸工具300可從閥100的上表面302進行安裝。拆卸工具300可幫助拆除球體104、第一閥座106和/或第二閥座108。
[0031]拆卸工具300可具有活動件304、致動件306、多個框架構件308和支承桿310。如圖所示，每個框架構件308具有開口部312、支承件313和連接部314。開口部312可被構造成進入通道120。可將開口部312的尺寸具體設定成適于進入通道120并與通道120的內周緣316接合。通過接合內周緣316，致動件306可以具有更高的杠桿作用來致動活動件304以分離第一閥座106。支承件313可將開口部312接合至連接部314。如圖所示，支承件313是大致呈矩形的支承件。連接部314可被構造成容納支承桿310，從而將框架構件308彼此連接。連接部314可以是框架構件308內的孔。支承桿310可具有額外的長度，以允許基于閥100的尺寸和/或通道120的尺寸對框架構件308之間的距離進行調整。
[0032]致動件306如圖所示是杠桿,該杠桿在轉動時將移動活動件304。當杠桿繞樞軸銷318旋轉時，活動件304朝向第一閥座106擺動。活動件304可具有用于接合臺肩140的接合部320。該接合部320可被構造成將活動件304固定到第一閥座106或直接固定到閥座偏壓件110。在活動件304的接合部320固定到第一閥座106或閥座偏壓件110時，杠桿的繼續運動可擠壓閥座偏壓件110。在閥座偏壓件110被擠壓時，第一閥座106不再壓靠球體104，從而球體104可被抓持并自閥100中拆除。當球體104自閥100中拆除后，拆卸工具300可自閥100中拆除，從而允許第一閥座106和/或第二閥座108自閥100中拆除。球體104、第一閥座106、第二閥座108和/或閥座偏壓件隨后可在閥100中進行修理和/或更換，和/或對球體104和閥座106，108的進一步的維修工作可在流路102或腔室中完成。
[0033]圖4-6示出了在線浮球閥IlOa的另一實施例的透視圖(圖4為局部橫截視圖)。球閥IOOa被示出為處于關閉位置，從而貫穿閥IOOa的流路102a不允許流體流過。閥IOOa可例如具有球體104a、第一閥座106a (或彈簧座)、第二閥座108a (或主密封閥座)、閥座插入件109a (例如作為防銹層或罩的不銹鋼環，或由不銹鋼焊接形成的層，或是與第二閥座108a—體連接的緩沖結構)、張緊環400、第一閥座偏壓件110a、環形墊圈或墊片111a、第二閥座偏壓件110b、間隔件141a、閥桿112a、兩個接口端113a和閥蓋114a。球體104a被示出為位于關閉位置。在關閉位置，球體104a借由球體104a的抵靠第一閥座106a和/或第二閥座108a的實心部密封流路102a。在打開位置，球體104a旋轉例如90度從而孔116a允許流體通過流路102a流過閥100a。閥桿112a可通過閥體118a內的通道120a插入閥體118a。致動器(未示出)可接合至閥桿112a，以在打開位置與關閉位置之間驅動球體104a。如圖所示的兩接口端113a被構造成與管道(未示出)焊接，然而應當理解，接口端113a可以是任何合適的連接，包括但不限于對頭焊接、承插焊接、螺栓法蘭配合等。
[0034]如圖5和6所示，通道120a可被構造成在接口端113a接合到管道系統時允許球體104a、第一閥座106a、第二閥座108a、張緊環400、第一閥座偏壓件IlOa和/或第二閥座偏壓件IlOb自閥IOOa中拆除，下文將對此做更加詳細的描述。第一閥座106a和第二閥座108a例如可由金屬制成。
[0035]閥蓋114a可被構造成在鄰近通道120a的位置被固定至閥100a。閥蓋114a可利用密封件121a (像例如閥體墊片或金屬密封墊片)密封通道120a，同時允許閥桿112a接觸球體104a。閥蓋114a可具有致動機構部122a和閥部124a。致動機構部122a可被構造成用于將致動器接合至閥蓋114a，并從而接合至閥桿112a。閥部124a可被構造成在密封該通道120a時將閥蓋114a固定至閥100a。閥部124a可具有通道接合部(圖4_6未示出)、一個或多個連接件128a和閥桿孔130a。通道接合部(圖4_6未示出)可部分固定在通道120a內，從而充分地阻止流體流出流路102a。此外，可設置間隔件132a和/或密封件121a以進一步阻止流體自流路102a流出。如圖所示，所述一個或多個連接件128a可以是用以將閥蓋114a固定至閥IOOa的多個螺母和螺栓。
[0036]閥桿孔130a可以是閥蓋114a的閥部124a內的開口，其允許閥桿112a從中經過。也可設置一個軸承134a或多個軸承，以幫助密封和/或支承穿過閥蓋114a的閥桿112a的旋轉。
[0037]如圖所示，第一閥座106a是大致呈環形的構件，其具有閥座表面136a和張緊部138a。閥座表面136a可被構造成接合球體104a的外表面并阻止流體在閥座表面136a與球體104a之間經過。張緊部138a可被構造成接合張緊環400 (或在替代結構中接合閥座偏壓件110或墊片111a)。在張緊環400被成列排布地插入密封列402(該密封列402是球體104a、第一閥座106a、第二閥座108a、張緊環400以及一個或多個第一閥座偏壓件IlOa和/或第二閥座偏壓件IlOb的某個組合)內時，張緊環400將張緊球體104a與相應的第一閥座106a和第二閥座108a之間的密封。換句話說，當張緊環400被插入密封列402內時，所述一個或多個第一和/或第二閥座偏壓件IlOa和IlOb可將第一閥座106a和第二閥座108a偏壓至與球體104a密封接合。
[0038]參見圖7和8，其中示出了張緊環400的一個實施例。張緊環400具有本體403，該本體限定出可形成為流路102a的一部分的中央通道404。張緊環400還限定出開口 406，該開口用于利用張緊環拆卸工具500 (見圖9，圖中示出了張緊環拆卸工具500的一個實施例，其利用手柄502操縱用于操縱、抓持和/或鉤持的鉤形和錐形的端部504)操縱、抓持和/或鉤住張緊環400。開口 406可以是或不是通孔，可以是直孔或由兩個交叉的通道形成的孔，可形成為具有多種形狀，包括最適合用于抓持或鉤持的凹形內表面，或可以被形成為適于撬動的表面。張緊環400可具有優選沿下端410的一個或多個錐形邊408 (圖中例示出具有呈10度的錐形的兩個邊緣)。在當前的優選實施例中，張緊環400由于錐形邊408而形成楔形裝置，該錐形邊形成用于插入或拆離密封列402的楔形表面416。張緊環400可制成為不具有楔形表面416。張緊環400可由其它形狀(如卵形或除圖7中示出的圓形外部構造之外的其它形狀)形成，并可具有凸伸超出上端412的接片(其中該接片可包圍開口 406)。張緊環400還可具有臺肩414 (見圖6)，該臺肩414以比第一閥座106a更大的半徑伸出。臺肩414可允許操作者或工作人員利用拆卸工具500 (見圖9)操縱或接合張緊環400，以操縱或擠壓第一閥座偏壓件IlOa和/或第二閥座偏壓件110b，或幫助定位開口 406。張緊環400可由任何合適的材料制成(例如不銹鋼)。
[0039]拆卸工具500可以是用于拆除的任何工具，包括用于抓持的人手、常用的螺絲刀或帶有螺紋的裝置。
[0040]第一和/或第二閥座偏壓件110a/110b可以是用于彈性加載的任何合適的類型的偏壓構件，包括但不限于一個或多個蝶形彈簧、一個或多個波形環、一個或多個螺旋彈簧、一個或多個波形彈簧或波形環、一個或多個彈性體構件、一個或多個片簧、以及它們的任何組合等。第二閥座偏壓件IlOb對偏壓第一閥座106a而言是可選的，并且如果不使用第二閥座偏壓件IlOb的話，墊片Illa也可被省去。墊片Illa是可選的(即可以被除去)，或者該墊片可以用于將第一閥座偏壓件IlOa與第二閥座偏壓件IlOb隔開。第一閥座偏壓件IlOa可直接與第一閥座106a接合，在這種情況下，張緊環400可就位于第一閥座偏壓件IlOa的相對側。間隔件141a是可選的(即可以被省掉)，且如果包括該間隔件的話，其可以是固定的剛性件、浮動環、或是任何其它合適的裝置。第二閥座偏壓件IlOb允許通過擠壓使得閥座106a更好地移動，并允許插入或拆除張緊環400。還可以將兩個以上的閥座偏壓件使用與密封列402中。
[0041]圖10示出了具有底部入口的在線浮球閥IOOb的一個實施例。球閥IOOb被示出位于關閉位置，從而貫穿閥IOOb的流路102b不允許流體流過。閥桿112b可通過閥體118b內的通道120b插入閥體118b。具有底部入口的在線浮球閥IOOb是用于自底部從閥體118b拆除球體104b、第一閥座106b和第二閥座108b，且可例如包括閥座插入件109b (例如作為防銹層或罩的不銹鋼環，或由不銹鋼焊接形成的層，或是與第二閥座108b連接為一體的緩沖結構)、張緊環400b、第一閥座偏壓件110c、環形墊圈或墊片111b、第二閥座偏壓件IlOd和/或間隔件141b。閥入口閥蓋124b被構造成允許經由閥體118b的底部420穿過第二入口通道120c以進入并拆除上述部件。應當理解，用于拆除球體和閥座的在線浮球閥IOOb也可以形成為用于從側面與圖10類似地進入并拆除，但其閥入口閥蓋124b位置例如旋轉90度。[0042]盡管參照不同的實施和運用方式對眾實施例進行了描述，但應當明白，這些實施例是示例性的，并且本發明主題的范圍并不受限于這些實施例。多種變化、更改、增加和改進是可能的。例如，本文所用的技術可以應用到用于管道系統的任何閥。
[0043]作為單數情形在本文中描述的部件、操作或結構也可以用于多個的情形。通常，在示例性結構中作為單個部件示出的結構和功能可作為組合的結構或部件來實施。類似地，作為單個構件所示出的結構和功能可作為多個單獨構件來實施。這些和其它變化、更改、增加和改進將落入本發明主題的范圍內。
【權利要求】
1.一種用于在線修理的金屬閥座浮球閥，其中，所述金屬閥座浮球閥具有閥體、安裝在該閥體內的球體、連接該球體的閥桿和連接至該閥體的閥蓋，其還包括: 鄰近該球體安裝在該閥體內的第一閥座； 鄰近該球體安裝在該閥體內的第二閥座； 鄰近該第一閥座并與該第一閥座和該第二閥座成列排布地安裝在該閥體內的張緊環；和 鄰近所述張緊環并與所述張緊環成列排布地安裝在該閥體內的閥座偏壓件。
2.根據權利要求1所述的裝置，還包括: 鄰近所述閥座并與所述閥座成列排布地安裝在所述閥體內的墊片；和 鄰近所述墊片并與所述墊片成列排布地安裝在所述閥體內的第二閥座偏壓件。
3.根據權利要求2所述的裝置，還包括: 鄰近所述第二閥座地安裝的閥座插入件；和 鄰近所述第二閥座偏壓件安裝的間隔件。
4.根據權利要求 1所述的裝置，其中，所述張緊環被插入在所述第一閥座和所述閥座偏壓件之間。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述張緊環限定有中央通道和開口。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述開口是通孔。
7.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述張緊環還包括楔形表面。
8.根據權利要求1所述的裝置，還包括安裝在所述閥體內的第二閥座偏壓件，其中，所述第二閥座偏壓件的一端相對地置靠另一閥座偏壓件的一端。
9.根據權利要求1所述的裝置，還包括安裝在所述閥體內的第二閥座偏壓件，其中，所述第二閥座偏壓件疊置在另一閥座偏壓件的上部。
10.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述閥體具有被構造成用于拆除至少所述球體的第二入口通道，并且所述第二入口通道由閥入口閥蓋選擇性地封閉。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述第二入口通道被限定為穿過所述閥體的底部。
12.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述第二入口通道被限定為穿過所述閥體的橫向側，以使得所述第二入口通道被構造成橫向于所述閥桿的軸線。
13.根據權利要求1所述的裝置，還包括張緊環拆卸工具，其中所述張緊環拆卸工具包括手柄和帶鉤的錐形端。
14.根據權利要求5所述的裝置，其中所述開口是由至少兩個相交的通道形成的孔。
15.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述開口包括被構造成用于鉤住所述張緊環的凹形內表面。
16.根據權利要求5所述的裝置，還包括凸伸超出所述張緊環上端的接片。
17.根據權利要求1所述的裝置，還包括: 鄰近所述閥座偏壓件安裝在所述閥體內的第二閥座偏壓件； 其中，所述張緊環插入在所述第一閥座和所述閥座偏壓件之間； 所述張緊環限定有中央通道和開口 ；和 所述張緊環還包括楔形表面。
18.一種用于在線張緊和修理金屬閥座浮球閥的裝置，包括: 限定出被構造成為流路的中央通道的圓形本體； 其中，所述圓形本體在其一端內限定有開口 ； 沿著圓形本體的與限定有所述開口的一端相對的另一端的楔形表面；且 其中，所述楔形表面包括至少一條錐形邊。
19.根據權利要求18所述的裝置，其中，所述開口是通孔。
20.一種用于在線修理金屬閥座浮球閥的方法，包括以下步驟: 打開進入所述金屬閥座浮球閥的閥體的通道； 從所述閥體拆除張緊環； 拆除安裝在所述閥體內的球體； 更換所述球體至所述閥體內；和 通過將張緊環插入在安裝于所述閥體內的第一閥座和閥座偏壓件之間來更換所述張緊環。
【文檔編號】F16K5/06GK103597261SQ201280027871
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月8日 優先權日:2011年6月8日
【發明者】V·V·阮, S·C·艾倫 申請人:布雷國際有限公司