一种双向阀的控制元件（１６０）在所述阀闭合时与出口压力（２００）和入口压力（１８０）流体连通，使得施加到所述控制元件上的力的和产生促使所述控制元件抵靠阀座（２４０）的净力。所述阀包括支撑所述阀座（２４０）的阀体（１２０）。所述控制元件（１６０）在所述阀座的出口侧平衡，使得所述出口压力向所述控制元件基本没有施加净力。相反，所述控制元件在所述阀座的入口侧不平衡，使得所述入口压力向所述控制元件施加净力，以偏压所述控制元件抵靠所述阀座（２４０）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及双向气动阀，更具体而言，涉及高压双向气动阀。
技术介绍
工厂和制造厂使用过程控制装置来控制过程中的流体流动，其中"流体" 可以包括液体、气体或任何能够流过管道的混合物。产生例如燃料、食品和 服装的消费品或商品的制造过程需要控制岡对流体流动进行控制和调节。即 使中型制造厂也可能使用数百个控制阀来控制过程。控制阀已被使用了一个 多世纪，在这段时间中，阀的设计者不断改进控制阀的操作性能。在设计过程时，设计者面对许多设计需求和设计约束条件。例如， 一些 过程控制应用需要阀能够沿两个方向流动，该阀通常被称作双向阀。另一个 设计约束条件的例子包括流体将在过程中运行所处的压力。例如， 一些过程在相对低的压力下运行，例如小于约10, 000磅每平方英寸(psig),然而 其它过程可能在相对高的压力下运行，例如大于10,000psig,并高达约20, 000 psig。图1图示传统双向控制阀IO的一个示例。更具体地，图1的双向控制 阀IO包括气动双向控制阀10,这是因为气压供给用于控制控制阀10。传统双向控制阀10大体上包括阀体12和致动器组件14。致动器组件 14含有控制元件16,该控制元件16适于在图1图示的闭合位置与开启位置 (未示出)之间在阀体10内滑动移位。更具体地，阀体12包括入口 18、出口 20和喉部22。喉部22支撑用于 如图所示与控制元件16接合以关闭阀10的阀座24。如上所述，致动器组 件14包括控制元件16。另外，致动器组件14包括壳体26、阀插件28和弹簧30。控制元件16大体上包括杆部32和活塞34。杆部32延伸穿过阀体 12的喉部22，并包括限定大致截头圓锥形的阀座面36的缩径部32a。阀座 面36在控制元件16位于闭合位置时接合阀座24。阀插件28由316不锈钢构造，并限定可滑动地容纳控制元件16的杆部 32的一部分的孔38。传统阀插件28的孔38包括的直径稍;微大于杆部32的 外径，使得杆部32可以在孔38中自由地往复移动。此外，然而，孑L 38的 直径基本上等于阀体12中的导向孔48，并稍微小于阀座24中的孔25的直 径。例如，在图示的阀10中，阀插件28中的孔38和阀体12中的导向孔 48包括约百分之二十五英寸(0.25，，)的直径，而阀座24中的孔25包括约 千分之二百五十七英寸(0.257，，)的直径。弹簧30被设置在阀插件28和活塞34之间，用于偏压活塞34,并由此 相对于图1的阀10的方向向上偏压控制元件16，并到达闭合位置。在图示 的传统阀10中，弹簧可以具有约百分之六十六英寸(0.66")的负载高度(load height) HL,并能够沿闭合方向产生约七十磅的力(70 1bf)。壳体26能够被 螺紋连接到阀体12,并保持其它部件的位置关系。如图l所示，控制元件16的活塞34可滑动地设置在由壳体26限定的 活塞腔40内。壳体26此外还限定螺紋孔42,用于螺紋接纳供给线(未示 出)，该供给线被连接到气压供应，例如，在约八十(80) psig到约一百五 十(150) psig之间的压力下供应的压缩车间空气源。移动活塞34所需的力 是活塞34表面积的函数。在公开的传统阀10中，活塞34包括约一又千分 之三百七十五英寸(1.375，，)的直径。这将为压缩车间空气提供充足的表面 积，从而根据需要使活塞34移位。如此构造，控制元件16在控制阀10内的位置能够通过将压缩空气引入 活塞腔40来控制。例如，当没有压缩空气供给到腔40时，弹簧30将活塞 34偏压到图1图示的位置，这导致杆部32的阀座面36密封地接合阀座24 并关闭阀10。然而，压缩空气引入到腔40使腔40中活塞34上方的压力增 大，从而导致活塞34和整个控制元件1.6相对于图1图示的阀的方向向下移位。相应地，杆部32的阅座面36从阀座24脱离并打开阀10,以允许流体 从中流过。在一些传统应用中，当阀10如图l所示闭合时，流体过程使压力在系 统内增大。相应地，阀10感受到控制阀体12的入口 18处的入口压力P!和 阀体12的出口 20处的出口压力P0。在任何给定情况或对于任何给定应用， 入口压力P,可以等于、小于或大于出口压力Po。对于低压应用，入口、出 口压力P" Po可达到约10, 000 psig。在高压应用中，入口、出口压力可达 到约10, 000psig到约20, 000psig。因此，如图l所示，传统控制阀10进一 步包括设置在控制元件16的杆部32周围的上部O型圈44和下部O型圈46。上部O型圈44封闭杆部32和阀插件28中的孑L 38之间的任何间隙， 从而提供流体紧密封。相应地，上部O型圈44具有的外径近似等于孔38 的直径，即百分之二十五英寸(0.25")。下部O型圏46封闭杆部32和形 成在阀体12中的导向孔48之间的任何间隙。因此，下部O型圈46具有的 外径基本等于阀体12中的导向孔48的直径，即百分之二十五英寸(0.25")。 上部O型圈44防止阀体12的出口 20处的流体(在出口压力Po下^皮压缩) 在杆部32和阀插件28之间泄露。下部O型圈46防止阀体12的入口 18处 的流体(在入口压力P！下净皮压缩)在杆部32和阀体12之间泄露并泄露到导 向孔48中。如上所述，当压缩空气没有供给到壳体26的活塞腔40时，弹簧30将 控制元件16偏压到如图1所示的闭合位置，使得阀座面36抵靠阀座24。 弹簧30因此有助于建立该密封的特性和完整性。此外，入口压力&可以有助于该密封的特性和完整性。例如，如图1 所示，入口压力P^乍用于杆部32设置在阀座24下方的部分。具体地，杆部 32进一步包括设置在阀座面36正下方的肩部50。肩部50限定基本垂直于 杆部320的纵轴设置的环形表面51。入口压力&作用于该肩部50，并相对 于图1中阀10的方向对阀杆部32施加向上的力。该力因此有助于l吏杆部 32的阀座面36抵靠阀座24。入口压力P!还作用于下部O型圈46,从而沿9相反方向，即相对于图l中阀10的方向向下的方向对杆部32施加力。然而， 由于入口压力P,作用于肩部50的面积大于入口压力R作用于下部O型圈 46的面积，在杆部32上的阀座24下方由入口压力P!产生的力的和在杆32 上产生向上施加的净力。相反，阀体12的出口 20处的出口压力Po作用于杆部32在阀座24上 方的部分。更具体地，如上所述，杆部32包括缩径部32a。此外，4干部32 限定相对阀座面36设置在縮径部32a对面的第二截头圓锥表面52。因此， 出口压力Po作用于阀座面36位于阀座24的孔25内的部分，以沿着相对于 阀10的方向向下的方向对杆部32施加力。出口压力Po还作用于第二截头 圓锥表面52,以沿着相对于阀10的方向向上的方向对所述杆施加力。此外， 出口压力P。作用于上部O型圈44的由杆部32支撑在杆部32和阀插件28 中的孔38之间的部分。作用于上部0型圈44的压力也在杆部32上产生向 上的力。然而，由于阀插件28中的孔38的直径小于阀座24中的孔25的直径， 因此，出口压力Po作用于第二截头圆锥表面52和上部O型圈44的组合面 积小于出口压力Po作用于阀座面36设置在阀座24内的部分的面积。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压流体控制装置，包括： 限定入口、出口和设置在所述入口和所述出口之间的喉部的阀体； 安装在所述阀体的所述喉部中的阀座； 设置在所述阀体内并能够在开启位置和闭合位置之间移动的控制元件，所述控制元件包括杆，该杆限定缩径部 的和靠近所述缩径部设置的阀座面，当所述控制元件位于所述闭合位置时，所述缩径部的至少一部分被设置在所述阀座内，使得所述阀座面抵靠所述阀座，并且所述阀座面和所述缩径部与所述出口流体连通； 由所述阀体支撑的阀插件，所述阀插件限定能滑动地接纳 所述控制元件的所述杆的一部分的孔，所述阀插件中的所述孔具有的直径基本上等于所述阀座的直径；和 由所述阀插件支撑并接合所述控制元件从而将所述控制元件偏压到所述闭合位置的弹簧。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：托德W拉森，
申请(专利权)人：泰思康公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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