CN1037629C - 具有分段密封定位环的阀 - Google Patents

Abstract

圆盘阀，有可在开闭位置之间转动的圆盘，和靠在轴向端面上的金属密封环，端面形成于外壳上位于加大的通道部分端部，该加大部分处于端面和外壳一个端部之间定位环至少包括三个节段，其各有一主体和一径向延伸的凸缘。至少一个节段有平行端部，对应于相邻节段平行端。各节段有螺栓以对密封环产生轴向力。轴向力通过凸缘从节段主体传递到外壳。轴向闭锁销防止节段之间径向移动。

Description

具有分段密封定位环的阀

本发明涉及阀壳中的密封环装置，更具体地说，涉及圆盘阀壳中的密封环装置。

到期的美国专利No.3,442,488中公开了一种圆盘阀。其中，圆盘在大致与阀壳轴线平行的打开位置和通常横向于阀壳的关闭位置之间转动。圆盘转轴相对于阀壳主轴偏置。密封环设置于圆盘上，对阀壳形成密封。

美国专利No.4,281,817公开了一种类似的阀，其中，密封环在阀壳中，并包括一径向向内伸出的密封面，当圆盘处于其关闭位置时，密封面与圆盘圆周阀座面相接和配合，形成一流体密封。在这种阀中，必须要有将密封环适当装入阀壳的装置。典型地，其涉及在穿过阀壳从一端延伸至一轴向定位端面部分形成一环形的加大直径的凹部。密封环靠在端面上，使其密封环径向朝内，一定位环也设于加大直径的通道部分，其用螺栓固定于阀壳，螺栓在密封环径向向外延伸进入外壳。螺栓将定位环压靠在密封环上，后者靠在轴向定位端面上，将密封环固定装设在外壳中，与轴向定位端面紧密接触，在其之间形成密封。于是，当圆盘处于关闭并且流体压力施加于一侧时，流体不会通过壳体端面与密封环的接合面泄漏。

对于例如较低的压力，较低的热和/或非腐蚀性液体，密封环只要采用可压缩材料，例如合成橡胶，或对于较高的温度和/或对许多种腐蚀性流体而普通合成橡胶不适用时，只要采用石棉材料，前面所述的密封环都能很好地工作。然而，由于对健康的危害，使用石棉基材料不合适了。作为一种代替，现在典型地采用金属密封环，其能承受流经阀的流体温度，承受腐蚀，并能与阀的闭合件，例如圆盘，形成一密封。

虽然从操作观点看，金属密封环是完全满意的，但与可压缩材料构成的密封环相比，对于防止经阀壳和密封环之间界面的泄漏有许多困难。例如，与石棉一类可压缩材料的密封环相比，金属密封环的设置要求一个较大的力，将密封环压靠在外壳配合的轴向定位端面上，和要求在两者之间有较大的接触面积。

根据先有技术，该力是通过使用一适当尺寸的定位环而产生的，其足够地坚固、以将密封压力传递到密封环上。螺栓将定位环固定到外壳上，而产生所需的压刀。这些螺栓必须在密封环直径最外处径向向外设置。因为金属密封环与相对的外壳端面要求一个更大的接触面积，以在操作时形成一密封，并防止密封环损坏，螺栓甚至要比例如石棉密封环所需的进一步径向向外运动。然而，螺栓能径向向外移动的范围受到用于连接阀与要装设的管子的外壳各端标准突缘的限制。另外，外壳上所需的螺孔有使其减弱的倾向，对于高压的设置来说，这是不能接受的或是非常危险的。

所以，阀壳现在需要设置一种金属密封环，当圆盘关闭时，能产生一种所要求的较大的轴向力，使之与密封环接合，而与外壳密封，同时限制装设的径向范围，以致不会使阀与管的连接发生干涉，和/或产生不可接受地削弱外壳。

本发明提供了一种密封环装置，其省略了螺接在外壳上的定位环。而是通过提供具有能对密封环施加所需的密封力的螺栓或类似装置的定位环，而使密封环与外壳形成密封接合。定位环有一主体，其通常与密封环轴向对齐，并装有螺栓，和一径向向外伸出的凸缘，其能合适地装入外壳的槽中，以致施加在定位环体上的轴向作用力能通过凸缘传递到外壳上。

为了在槽中设置这种环，环至少由三个节段构成。至少一个节段形状应使在其余节段装设之后通过使前者在径向向外的方向通过后者而装于槽中。一旦装设完毕，在定位环主体上的螺栓紧靠在密封环上，使后者偏置与外壳轴向定位端面形成紧密接合。螺栓将密封环牢固和不可运动地装在外壳上，并在密封环和轴向端面之间形成一密封，以使当圆盘处于关闭位置时，流体不会通过其间漏出。

所以，通常来说，根据本发明的阀包括一阀壳，其形成了前面提到的加大直径的通道部分，通道部分从外壳一端延伸到从该外壳端部向内隔开的轴向定位端面。一向内开口的环槽设在加大直径的通道部分并位于轴向定位端面和相邻的壳端之间。一密封环设于槽和轴向定位端面之间的空间中。一定位环至少包括有三个节段，各有一伸入外壳加大通道部分的主体，以使其覆盖密封环基部，和一凸缘。后者合适地装入槽中，使其能从节段向外壳传递轴向力。至少一个节段有平行的端部，端部相对并邻近于相邻定位环节段的对应平行端部。在其余节段已经装好之后，通过使前述节段在径向移动而能插入槽或从槽中抽出。

各节段也包括一或多个施力元件，例如轴向定位的螺栓，其一端可从外壳相邻端接近，另一端可直接或通过一中间隔环与密封环基部接合，螺栓旋紧时，其产生所要求的力，以固定安装密封环，并在其和相对外壳端面之间形成一密封。来自旋紧螺栓的反作用力通过定位环节段的体和其凸缘传递到外壳。

这种装置大大减小了对定位环和将其固定到外壳上的装置的径向间隔要求。于是，其能使用径向较大的金属密封环，而不会有空间问题，或削弱外壳。凸缘和外壳上的凸缘容纳槽将不比将先有技术密封环的定位环固定到外壳上的螺栓直径(在径向)大的多。这使本发明理想地适用于具有可转动闭合件的阀，例如密封环必须设于外壳中的圆盘阀。

在定位环内产生压力的螺栓处于密封环最外面的直径内侧，所以，不占据阀通道、外壳外部和安装凸缘之间的难得的空间。(在径向)相对窄的凸缘仅占据小的附加空间。因此，根据本发明的阀理想地适于作为由于高压、高温和/或腐蚀性流体而需要金属密封环的阀。并且，该装置较简单和便宜，所以，能对于前面讨论的问题得到一个理想的解决方案。

图1是根据本发明的阀的局部侧剖图；

图2是图1所示阀所用密封环的定位环的侧视图。

参照附图，圆盘阀2包括一外壳4，其沿从第一端10延伸至第二端(未示)的一通道轴线8形成一流体通道6。一普通的壳缘12在第一壳端从壳体径向向外延伸，并包括螺栓孔14，用于通过螺栓(未示)将阀固定到管线或类似装置(未示)上。在通道内侧，有一装有支架18的阀圆盘16，支架18可转动地装于轴20上。枢轴轴线典型地与通道轴线8偏置。于是，突缘的转动运动被传递到圆盘，使其在一基本平行于壳轴的开启位置(未示)和图1所示的关闭位置之间运动。

典型地由一组环形夹层24构成的金属密封环22装在外壳上，并包括一径向朝内、典型倾斜的(相对于壳轴8)密封面26，当圆盘处于其关闭位置时(如图1所示)，密封面26与圆盘典型的锥形圆周阀座面28接合，以形成一防漏密封。通过在时针方向使圆盘转动，如图1所示，使密封环和圆盘阀座表面之间的密封被打破，并当圆盘基本平行于通道轴线8时，阀处于其全开位置。

外壳通道6包括一加大直径的部分，从而一外壳端部10延伸至一轴向定位端面30，端面与第一壳端隔开并朝向第一壳端。一径向向内开口的周槽32与端面30隔开一定距离，并位于表面32与第一壳端之间，在最佳实施例中，槽32有方形或矩形截面。一环形主体36和一从该处径向向外伸出的凸缘38限定了一定位环34。凸缘尺寸应使其能合适地装入槽32，以使能将凸缘滑动插入而座落于槽中。然而，配合公差应足够地紧，以使在凸缘和槽之间基本上没有间隙。

为了能将定位环装在外壳的圆周槽中，环由三片或更多的环的节段40，42，和44组成，其各延伸小于180°的弧度。定位环的装设是通过首先将节段在阀通道壁46内定位，然后，使其径向向外运动，直至各凸缘座落于槽32中。这要求至少一个定位环的节段，例如第一节段40的端部48相互平行。而相邻节段42，44的相对端50平行于第一节段的边缘，如图2所示。在本发明第一实施例中采用了三个定位环节段，节段42，44的另一相对端52也相互平行，并最好也平行于第一节段40的端部。

为了防止在例如第一节段40位于通道6顶部的情况下，其从与槽32的接合中意外地脱出，将闭锁销54插入适当尺寸的孔中，孔跨接定位环节段相对端之间的间隙56。销可以是简单的圆柱形销，并在节段对应孔也有螺纹的情况下，销也可有螺纹。销不延伸进入密封环22，其可从第一壳端10容易地接近，用于插入和取出。一旦装好，销防止定位环节段之间在径向相对移动，以使位于通道顶部的例如第一节段不会因重力而脱出槽32。

定位环34还包括至少一个，典型地是几个轴向定位的用于接受螺栓60的螺孔58，螺栓端部或者顶住密封环22的基部(其是密封环形成密封面26的径向朝外的部分)，或者顶住覆盖密封环基部的一压力环62。通过旋紧螺栓60，产生了一轴向力，将密封环夹层24相互压靠在一起，并且密封环作为一个整体靠在外壳端面30上。通过使密封环基部(在径向)有一足够的宽度，并在定位环上提供适当数量的螺栓60，足够的压力旋加在密封环上，不仅将其固定地保持在压力环和相对的端面30之间，由此将其装在外壳上，而且在密封环和端面之间，以及在单个的密封环夹层24之间形成附加密封，当圆盘16关闭并且流体压力施加在圆盘一个侧面上时，防止任何流体从其间泄漏。

通过旋紧螺栓60而产生的反作用力从螺栓传到主体34，并从该处通过定位环凸缘38传到外壳40。因为凸缘合适地装入壳槽32中，所以在定位环凸缘和外壳之间不会有楔入作用发生。为了防止螺栓60意外地松开——这能使密封环和端面30之间失去密封，最好用调整螺钉64将螺栓闭锁在位。

现在讨论密封环的装设和操作，首先典型地设置阀圆盘16，同时在其开启位置将密封环22轴向移动进入通道6，直至其靠住轴向端面30。如果需要，将压力环62轴向插入外壳，直至其靠住先定位的密封环。为了便利密封环和压力环的对中，密封环和压力环的外径尺寸应使它们与它们所座落的通道6内径之间基本没有径向间隙，同时允许它们能轴向可滑动地插入通道或从中取出。

然后，除了具有平行端48的第一节段40之外，顺序插入所有节段，最后使第一节段40沿相邻节段的相对端50平行于其端部径向滑动，直至其径向凸缘座落于槽32中而将三个或更多的定位环节段4042和44装上。然后，插入闭锁销54将定位环节段保持在位。然后，旋紧螺栓60，直至所需的轴向力施加在密封环上，在其和端面30之间形成一密封。最后，将调整螺钉64旋紧顶住螺栓58而完成装设。

Claims (29)

1.一种流体流道内的密封环装置，流道沿其纵轴形成一流体通道，并在轴向朝通道一端有一端表面，该装置在通道内的端面和通道端部之间有一径向向内的槽；一密封环有一伸入流道内的密封面，并靠在轴向定位的端面上；一定位环有一可装在槽中的径向凸缘，和从凸缘径向向内位于密封环和通道端部之间的体，其特征在于：定位环至少由三个节段构成，至少一个节段具有相互平行的第一和第二端，以使当其他节段的凸缘在槽中时，该至少一个节段能相对于其他节段径向向外运动，而将该至少一个节段的凸缘插入槽或从槽中抽出；在定位环体上具有装置，用于在密封环上施加一轴向作用压力，将密封环固定在通道内，并使其与通道轴向端面密封。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，槽与所述端面轴向隔开。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，槽有一最内直径，其至少如轴向端面最外直径一样大。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，密封环为一金属密封环，其有一朝内定位的密封而。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，密封环包括一组夹层。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，施加压力的装置包括装在各定位环节段上的至少一个轴向定位的螺栓，并适于旋紧与密封环接合，形成一密封环夹持压力。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，包括用于将螺栓闭锁在所需位置，并在密封环上保持一所施加压力的装置。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，包括一位于密封环和定位环之间的压力环，以使螺栓通过压力环在密封环上施加压力。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括一闭锁装置，用于防止至少一个节段相对于相邻密封环节段在径向移动。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，闭锁装置包括使至少一个节段一端与相邻定位环节段一端相连的装置。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，闭锁装置包括一销，其位于形成于定位环节段相邻端部的孔中。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，销与轴向端面隔开。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，销设于密封环和通道端部之间。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，包括用于使销与至少一个节段和相邻节段螺纹接合的装置。

15.一种圆盘阀，包括一外壳，在外壳两端之间形成一轴向流体通道，外壳形成一加大直径的通道部分，其从一端向另一端延伸，并终止于与一端隔开的轴向定位端面；一阀圆盘装在外壳通道内，可在一圆盘基本平行于通道的开启位置和圆盘横向于通道的关闭位置之间转动；一密封环有一向内定位的密封面，用于与圆盘的阀座表面密封接合，密封环靠在端面上，定位环位于密封环和一外壳端部之间；固定装置用于将定位环固定于外壳，并防止定位环和外壳之间的相对轴向移动；装在定位环上的压力装置，用于使密封环偏置靠在端面上，由此在端面和密封环之间形成一密封；其特征在于：定位环包括第一、第二和第三节段，各终接于端部，第一节段两端相互平行，以使第一节段能相对于第二和第三节段在径向移动；由此，在装上密封环之后，通过将第一和第二节段装在外壳中，并从通道内侧使第一节段在径向向外滑动，直至其端部与相邻节段端部对齐，而将定位环装上。

16.如权利要求15所述的阀，其特征在于：固定装置包括形成于外壳上的径向向内开口的槽，其处于端面和外壳一端之间，定位环包括一主体和一从该处向上伸出的凸缘，凸缘尺寸适于装入槽中，使定位环能通过凸缘将施加在体上的轴向力传递到外壳上。

17.如权利要求15所述的阀，其特征在于：压力装置包括至少一个在各定位环节段中轴向定位的螺孔，和在各螺孔中的螺栓，用于通过上紧螺栓产生一轴向力，使密封环偏置靠在端面上。

18.如权利要求15所述的阀，其特征在于：包括在第一节段相对边缘和相邻定位环节段边缘之间的销装置，销装置延伸经过边缘进入对应的节段，防止第一节段在径向相对相邻节段移动。

19.如权利要求18所述的阀，其特征在于：销装置包括圆柱形闭锁销。

20.一种圆盘阀，包括一外壳，其在壳端之间形成一轴向通道，一轴向定位的密封端面与一端部隔开并朝向该端部，在端面和一外壳端部之间有一加大直径的通道部分，在外壳加大直径的部分有一与端面隔开的周槽；一阀圆盘位于通道内，并装在外壳上，用于在一打开位置和一关闭位置之间移动，当圆盘处于其关闭位置时，圆盘形成一接近端面的径向定位密封环阀座面，一金属密封环靠在密封端面上，并有一径向向内定位的密封面，适于与圆盘阀座面接合和形成一流体密封；一密封环的定位环，其特征在于：定位环至少由三个节段构成，并有一主体和从主体径向向外伸出的凸缘，凸缘的尺寸应能装在槽中并与槽合适地接合，使槽能支承凸缘，并使来自定位环体的轴向作用力通过凸缘传递到外壳上，至少一个节段具有与相邻节段端部相对的端部，其使当其他节段位于槽中时，该至少一个节段在径向能滑动，使其凸缘能插入槽和从槽中抽出；装在节段上的螺栓装置可从外壳一端接近，并对密封环施加一轴向作用力，由此使密封环偏置与端面形成流体密封接合，当圆盘在其关闭位置，并且流体压力施加在其一侧上时，防止流体在密封环和端面之间泄漏。

21.如权利要求20所述的阀，其特征在于：密封环是一金属密封环。

22.如权利要求21所述的阀，其特征在于：金属密封环包括一组环形金属夹层。

23.如权利要求21所述的阀，其特征在于：与至少一个节段相邻的节段端部和至少一个节段端部是平行的。

24.如权利要求23所述的阀，其特征在于：定位环节段的所有端部是平行的。

25.如权利要求24所述的阀，其特征在于：包括可取下地装在节段上用于防止节段在径向相对运动的装置。

26.如权利要求25所述的阀，其特征在于：在密封环和螺栓装置之间有一压力环，使轴向作用力通过压力环施加在密封环上。

27.一种将密封环装在阀中的方法，阀有一阀体，形成一轴向流体通道，和一位于通道中可转动地装在外壳上的闭合件，用于在开启和闭合位置之间运动，该方法包括下述步骤：

形成一加大直径的外壳通道部分，其从外壳一端延伸至朝该外壳端定位的一个端面；

在加大的通道部分的端面和该外壳一端部中间形成一径向向内开口的槽；

将密封环靠在端面上，密封环有一适于与闭合件密封接合的密封面；

其特征在于：

提供至少三个定位环节段，它们一起延伸大约360°，其各包括一体部和从该处径向向外延伸的凸缘，各节段延伸小于180°的弧度；

除了一个节段之外，将其余所有节段的凸缘插入槽中；

然后，使该一个节段相对于外壳和其他节段在径向运动，直至其凸缘插入槽中；

在密封环和体部之间形成一轴向作用力，使密封环偏置和定位环分离，由此，密封环与端面形成密封接合；

通过定位环节段凸缘将一轴向作用力传递到外壳上。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于：包括下述步骤：通过使定位环节段可松开地相互固定，而使其固定在各自位置。

29.如权利要求27所述的方法，其特征在于：产生轴向作用力的步骤包括使一螺栓穿过各定位环节段可旋紧地延伸，并使螺栓旋紧顶住密封环的步骤。

Images