本发明专利技术提供了一种阀，该阀包括：第一密封表面；本体，该本体包括位于其中的凹部，该凹部具有在周向上面向外的壁表面和基部壁，该基部壁面向第一密封表面；插入件，该插入件位于凹部上方并且置于第一密封表面与凹部的基部壁之间，该插入件包括面向本体的面向外的壁表面的内周向表面和第二密封表面；以及顺应性构件，该顺应性构件置于内周向表面与本体的面向外的壁表面之间，第二密封表面面向并接触所述第一密封表面，第一密封表面和第二密封表面中的至少一者具有延伸到其中的开口，第一密封表面和第二密封表面中的至少一者能够相对于第一密封表面和第二密封表面中的另一者移动，以选择性地覆盖并密封和解除密封所述开口。选择性地覆盖并密封和解除密封所述开口。选择性地覆盖并密封和解除密封所述开口。
【技术实现步骤摘要】
阀
[0001]本申请是申请日为2019年8月13日、专利技术名称为“具有压配合插入件的阀”、申请号为201980064890.3的中国专利申请(对应国际申请号为PCT/US2019/046323)的分案申请。
[0002]本公开涉及流体控制部件的领域。更具体地，本公开涉及用于控制诸如流体回路中的其他阀和部件之类的流体操作装置的液压阀和调节器的领域，液压阀和调节器包括用于对诸如水面和海底防喷器之类的油田钻井和生产设备进行操作的阀和部件。
技术介绍
[0003]液压阀用于对诸如连接至防喷器的附加阀或其他部件之类的液压操作的油田钻井和生产设备的打开和关闭进行控制，以及对在诸如食品处理设备、机械设备和其他行业之类的其他行业中的过程控制中使用的阀的打开和关闭进行控制。流体调节器用于控制液压回路中的压力，以改善压力尖峰，该压力尖峰在回路中的液压阀打开或关闭时可能出现。可变孔用于使压力和流体以全流体流量和压力与无流体流量和压力的之间的水平选择性地通过该可变孔，并且因此对可变孔下游的流体压力进行调节。压力调节器用于保持液压控制回路中所期望的压力。压力释放阀构造成通过允许流体管线中的一部分流体从流体管线排出来释放流体管线中的过压状态。这些基于流体的控制回路部件通常以冗余方式设置在流体控制回路中，即，为任何关键功能提供了多于一套的阀、调节器等，控制回路被构造成进行运转，以确保当需要例如操作防喷器以堵塞正在钻探或操作的井眼时，液压控制回路将在要求的时间内以足够的体积和压力输送用以关闭防喷器的所需的流体。
[0004]使用加压流体或机电致动器使至少一个阀部件相对于另一阀部件运动的液压阀和调节器中的一个反复出现的限制是静摩擦力，这是在彼此接触的两个固定表面之间存在的静态摩擦力。通常，克服静摩擦力以允许一个表面相对于另一表面移动所需的力大于使两个彼此接触的表面在彼此之间的运动已经开始之后继续相对于彼此移动所需的力。因此，在本领域中已知的是，可以吸收被提供给液压阀的总力的多达20％，并因此吸收总能量的多达20％来克服静摩擦，这因此导致机械阀元件超出其预期位置。在已知在当前设计中会出现20％到30％左右的死区的调节器中，出口压力设定点附近的波动或振荡是影响液压回路的操作的持续问题。当堵塞、即阻塞与管线的流体连通的阀被打开时，已知会出现的是管线阀中的压力振荡1400psi左右的降低和600psi左右的升高。
[0005]液压回路控制部件中存在的另一个问题是由于部件的磨损和腐蚀所致的液压控制部件的可靠性，磨损和腐蚀是由于部件暴露于侵蚀性和腐蚀性的液压工作流体中以及部件相对于彼此的相对移动而引起的。液压回路控制部件中的相对于彼此或相对于其他部件移动的各部件的腐蚀和侵蚀可以产能碎屑，这些碎屑往往会导致这些部件被锁定就位或不稳定地移动，并且腐蚀、侵蚀和磨损能够导致部件之间的可滑动界面泄漏，从而降低液压控制回路部件的有效性和可靠性。无论发生哪种情况，液压回路部件都将需要修理或更换，这在海底环境中是昂贵的，在该海底环境中，部件的维修经常需要使用潜水机器人来移除或
维修液压回路部件。为了防止由于液压控制部件的故障而导致液压控制回路无法正常工作，并且为了减少使用潜水机器人来更换液压控制部件的维修操作周期的次数，海底控制系统通常具有甚至更大的冗余，更大的冗余需要甚至更多的冗余液压回路和各附属的部件，这些部件包括冗余阀、调节器和可变孔，从而导致液压控制回路甚至更高的成本。
[0006]为了帮助减少磨损，包括滑动接触表面的液压控制回路部件已由碳化物材料制成或涂覆有碳化物材料。然而，在两个紧密配合但能够相对于彼此滑动的碳化物表面之间会出现相对较高的摩擦力。因此，为了操作这些液压回路，需要保持在相对高的压力下的流体。大量的能量被用来给流体加压，并且需要大的蓄能器来在高压力下储存流体。由于需要冗余的部件系统，因此在静摩擦力是用以对阀进行操作所需要的操作能量的主要因素的情况下，这些成本会被放大。
[0007]另外，由于基于碳化物的部件与不锈钢部件相比较脆，在这种情况下，部件中的两个这样的部件必须被移动成密封接合，因此产生较低的接合力的较慢的部件速度被用于确保部件不会破裂、断裂或产生部件的颗粒，这些颗粒可能会卡在移动表面之间，并且将移动部件锁定就位。因此，出现了阀操作比最佳情况慢的情况，即，用以堵塞或打开流动通道或者以其他方式影响由液压控制回路控制的流体流动管线或部件中的流体流量、压力或两者的时间大于所期望的时间。另外，碳化物材料很难加工，并且因此，如果阀部件是用碳化物坯料制造的，则阀部件在其制造过程中可能会断裂或碎裂，从而导致每种有用的碳化物部件的净成本占已加工或已制造的所有碳化物部件的百分比很高。
[0008]由于滑动不锈钢表面的静摩擦力问题以及碳化物材料性能的限制，本文的申请人已经开发了如下阀：在该阀中，形成阀的密封界面的相对滑动表面已经使用诸如蓝宝石或碳化物材料之类的有色金属单晶材料的插入件作为密封表面中的一个或两个密封表面而构造。如在2017年9月14日提交的申请人的在先美国专利申请序列No.15/705,013中所描述的，相对滑动表面可以形成在被共晶结合到下面的不锈钢阀部件上的插入件上。然而，即使使用由单晶材料制成的插入件以及由碳化物材料制成的插入件作为滑动密封件、即与各部件形成剪切密封件，高的制造成本和插入件破损仍继续以不可接受的高水平发生，从而导致高成本、使用中由于破裂而导致插入件失效的风险、以及由此导致的包括作为插入件材料而提供的单晶或碳化物表面的这种阀的低接受度。另外，在插入件是单晶的并且焊接至阀部件上的情况下，在通过焊接将单晶插入件和阀部件固定在一起之后，很难解决它们之间的任何轻微不对准，并且这种不对准可能导致相对的密封表面处于非平行状态，即一者相对于另一者稍微翘起，并且，当阀处于关闭位置时，密封部件之间可能发生点接触，并且因此在密封部件附近形成间隙，并且预期的密封界面泄漏。另外，因为单晶材料具有高的耐磨性，所以阀的密封面将不会“进入”，使得相对面向的滑动表面产生磨损以进入对准状态，然后点接触可能会碎裂或断裂，从而导致阀有可能在打开、关闭或中间状态下被锁定。
技术实现思路
[0009]本文中的实施方式为诸如密封表面的液压部件滑动界面提供了较低的摩擦以及较高的耐磨性和耐腐蚀性的滑动界面。在一个方面中，剪切密封件包括具有第一密封表面的密封板和具有第二密封表面的滑动密封组件，并且第一密封表面和第二密封表面中的至少一者包括插入件，该插入件包括与密封板或滑动密封件的材料不同的材料，该插入件通
过设置在插入件与密封板或滑动密封组件的相邻表面之间的压缩构件而连接至密封板或滑动密封组件。
[0010]在另一方面中，单晶材料可以是蓝宝石或红宝石，并且一个滑动表面可以包含红宝石，而另一滑动表面可以包括蓝宝石，蓝宝石既可以作为涂层、插入物、也可以作为整个部件的组分。
附图说明
[0011]可以通过参照实施方式对上面简要概述的本专利技术进行更具体地描述来实现以详细的方式理解本专利技术的上述特征，其中，在附图中示出了所述实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种阀，包括：第一密封表面，本体，所述本体和所述第一密封表面中的至少一者能够相对于所述本体和所述第一密封表面中的另一者移动，所述本体包括位于所述本体中的凹部，所述凹部具有在周向上面向外的壁表面和基部壁，所述基部壁面向所述第一密封表面，以及插入件，所述插入件位于所述凹部上方并且置于所述第一密封表面与所述凹部的所述基部壁之间，所述插入件包括面向所述本体的所述面向外的壁表面的内周向表面和第二密封表面，顺应性构件，所述顺应性构件置于所述内周向表面与所述本体的所述面向外的壁表面之间，所述第二密封表面面向并接触所述第一密封表面，以及所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一者具有延伸到其中的开口，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一者能够相对于所述第一密封表面和所述第二密封表面中的另一者移动，以选择性地覆盖并密封和解除密封所述开口。2.根据权利要求1所述的阀，其中，所述本体的所述凹部还包括环形壁；所述插入件的所述内周向表面的整个跨距直接面向所述本体的所述面向外的壁表面；并且所述顺应性构件包括位于所述顺应性构件的内侧上的第一周向侧表面和位于所述顺应性构件的外侧上的第二周向表面，所述第一周向侧表面和所述第二周向侧表面位于所述顺应性构件的正相反的两侧上，所述插入件绕所述顺应性构件的周边围绕并接触所述顺应性构件的所述第二周向侧表面的至少一部分，并且所述顺应性构件的所述第一周向侧表面绕所述本体的周边围绕并接触所述本体的所述在周向上面向外的壁的至少一部分。3.根据权利要求2所述的阀，其中，所述本体的所述凹部的所述环形壁与所述本体的所述凹部的所述面向外的壁表面相交。4.根据权利要求1所述的阀，其中，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一者包括单晶材料。5.根据权利要求1所述的阀，其中，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一者包括蓝宝石或红宝石。6.根据权利要求1所述的阀，其中，所述第一密封表面和所述第二密封表面中的至少一者包括蓝宝石或红宝石，并且所述第一密封表面和所述第二密封表面中的另一者不包括单晶材料。7.根据权利要求1所述的阀，还包括偏置元件，所述偏置元件定位和布置成将所述第一密封表面和所述第二密封表面朝向彼此偏置。8.根据权利要求1所述的阀，还包括能够在路径中移动的致动构件，其中，所述本体联接至所述致动构件以与所述致动构件一起移动。9.根据权利要求8所述的阀，其中，所述致动构件包括位于所述致动构件中的开口，并且所述本体被接纳在所述开口内；并且偏置构件位于所述开口内，并且在所述偏置构件在所述开口内的位置处接触所述本体。
10.一种阀，包括：第一本体，所述第一本体具有位于所述第一本体中的本体通道；第一密封表面，第二本体，所述第二本体和所述第一密封表面中的至少一者能够相对于所述第二本体和所述第一密封表面中的另一者移动，所述第二本体包括位于所述第二本体中的凹部，所述凹部具有在周向上面向外的壁表面，以及插入件，所述插入件位于所述凹部上方，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：普雷斯顿，
申请(专利权)人：普罗塞夫运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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