本发明专利技术涉及阀孔密封方法和装置。具体而言，一种闸式阀(40)具有本体(42)，该本体(42)具有腔体(45)以及与腔体相交的流道(44)。座圈(49)在流道(44)与腔体(45)的相交处被安装到本体(42)上，该座圈具有接合面。腔体(45)中的闸门(46)具有接合面(56)，其在打开位置和关闭位置之间移动时与座圈(49)的面(55)滑动地接合。承座密封元件(32)位于座圈(49)和沉孔(51)之间的腔体中，该沉孔(51)形成于阀(40)的流道(44)以及本体(42)中。密封元件(54)阻止从流通路(44)至阀(10)的内部的流。密封元件(54)还防止碎屑进入沉孔-承座件的对接部以改善密封完整性。密封元件(54)具有轴向弹性特性，其增强承座件(49)与闸门(46)之间的接触并解决阀内部的热膨胀。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体上涉及闸式阀(gate valve)，并且特定而言涉及一种防止砂侵入并提供密封的承座密封件(seat seal)。
技术介绍
闸式阀通常用于带有最小流量限制的直线式流体流应用中。当阀敝开时，将闸门从阀拉到阀腔的相对端中。通常，闸门具有本体，其带有穿过本体的流道(flow passage) 以允许流穿过阀。流道通常与安装阀所处的管道的大小相同。结合油气生产使用的典型闸式阀具有与阀中的中心腔体相交的流道。座圈(seat ring)在流道与腔体的相交处放置在形成于流道中的沉孔中。阻塞物或闸门在打开位置和关闭位置之间移动经过承座件(seat)以造成密封。承座件通常具有密封件，其将承座件密封至流道的沉孔。这些密封件防止流体从本体的中心腔体或室进入到下游流道。当闸门打开时，密封件不起作用。对于被设计为当闸门关闭时带有单向密封的间式阀而言，流体将流过上游承座件进入本体的室或腔体中。室中的流体压力通过形成于闸门与承座件之间的下游承座件的密封而密封。另外，砂筛还可定位在承座件中，以便保护阀免于砂侵入。目前的密封系统的一个缺点在于，包括阀闭合装置的构件没有考虑极端的差热效应(其可导致闸门的物理夹紧)，同时伴随有摩擦的增加(其可在极端条件消除阀的主要操作)。此外，密封和砂侵入防护目前需要多个元件，从而减少了可靠性，并且需要对承座件进行额外的机械加工以容纳那些元件。此外，组装和维护由于多个元件而更加耗时。另外，因为砂筛与密封元件相比径向地位于更远离流通路的位置，所以碎屑可转移到密封元件的后面，并破坏承座件-本体的密封完整性。存在对于以成本效益合算的方式增强密封性并减少用于密封和砂侵入的元件数量的技术的需求。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，闸式阀具有本体，其带有腔体以及与腔体相交的流道。 座圈在流道和腔体的相交处被安装到本体上。座圈具有接合面。腔体中的间门具有接合面， 该闸门在打开位置和关闭位置之间移动时与座圈的面滑动地接合。在这个实施例中，沉孔形成于阀的本体中以及流道中。承座密封元件位于座圈与沉孔之间的腔体中，该沉孔形成于流道以及阀的本体中。该密封元件可具有各种形状，例如波形金属壳。该承座密封元件阻止从流通路至阀的内部的流。该密封元件因而有利地提供阀的本体以及承座件之间的密封。除了在本体-承座件对接处的密封之外，在这个示例中，密封元件使轴向弹性特性优化以便对本体施加作用力，从而产生屏障(barrier)，这有利地帮助防止碎屑转移到承座密封件的后面(其可降低密封完整性)。由密封元件施加的作用力还增强承座件的面以及闸门的面之间的接触。密封元件的弹性特性还提供必要的间隙以解决承座件和闸门相对于阀的约束本体的热膨胀，因而降低热夹紧(thermal clamping)的可能性，热夹紧可另外地发生在极端差异情形下(例如高温海下油井、北极条件等等)。附图说明图1是现有技术的闸式阀的垂直截面图。图2是图1中所示的现有技术的阀的流通路的截面图。图3是图2中所示的流通路中的现有技术的密封元件和砂筛元件的放大截面图。图4是根据本专利技术的一个实施例的流通路和闸门的放大截面图。图5是根据本专利技术的一个实施例的图4中的密封元件的放大截面图。图6是根据本专利技术的一个实施例的密封元件的一个实施例的放大截面图。图7是根据本专利技术的一个实施例的密封元件的一个实施例的放大截面图。图8是根据本专利技术的一个实施例的密封元件的一个实施例的放大截面图。具体实施例方式参看图1和图3，显示了现有技术中已知的闸式阀10。闸式阀10具有本体11以及横向延伸穿过本体11的流道12。阀10具有闸门14，闸门14带有贯穿其的开口 16。闸门14被显示为处于打开位置。图1中还显示了具有唇部22的环形阀座20，该唇部22密封形成于本体11上的沉孔对。承座件20具有与阀的流道12对准(register)的开口，该流道12与形成于阀体11中的腔体18相交。参照图2-图3的这种现有技术的闸式阀10，当闸门14通过与之连接的杆17移动至打开位置时，闸门14的开口 16与阀10的流道12对准，从而允许流穿过阀10。当闸门 14关闭时，开口 16不再与流道12对准，并因而阻止流。闸门14在每个侧上具有与承座面 28对接的接合面26。当闸门14打开时，流体流过流通路12。在由承座件20和本体11形成的对接处，定位有砂筛30以防止碎屑进入该对接部。密封元件32也位于该对接处以阻止流体流过对接部并流入腔体18。筛30和密封元件32定位在形成于承座件20上的凹部 34,36中。虽然砂筛30和密封元件32可在承座件20和本体11之间的对接处提供密封和碎屑排除，但是，流体并且因此碎屑仍可在间门面26和承座面观之间的对接部泄漏到腔体 18中并进入承座件20和本体11之间的对接部，从而降低阀10的可密封性。此外，因为本体11、承座件20和闸门14之间的间隙被最小化以增加可密封性，所以当阀内部(例如闸门 14和承座件20)由于高温或高压而膨胀时可发生热夹紧。热夹紧对于阀10的操作而言将是有害的。参见图4和图5，显示了解决上述问题的本专利技术的一个实施例。如现有技术中的那样，这个实施例中的间式阀40具有本体42以及横向延伸穿过本体42的流道44，流道44 与腔体45相交。阀40具有闸门46，其带有贯穿其的开口 48。闸门46通过与之连接的杆 47而在打开位置和关闭位置之间移动。在图4中，闸门46被显示为处于打开位置并被设计为双向阀，其允许流体在任一方向上流动而不降低可密封性。在图4和图5中还显示了具有开口 50的环形阀座49，该开口 50密封形成于本体42上的沉孔51。承座件49中的开口 50与阀40的流道44以及闸门开口 48对准。在一个示例性实施例中，闸式阀本体42或闸门46由耐蚀钢合金制成，例如下列项中的一种因科镍合金 (钢的镍铬合金)、高品质低合金钢、不锈钢、镍钴合金钢或另一合适的金属材料。因科镍合金625通常具有在观至33之间的C级洛氏硬度值(HRN)。因科镍合金718通常具有在35至40之间的C级洛氏硬度值(HRN)。通过热处理工艺可改变材料性质。承座件49可由相同类型的材料形成。继续参见图5，在承座件49的面向沉孔51的面53中形成了凹部52。密封元件 54被支撑在凹部52中并具有弹性能量特性(其在安装时机械地激励密封元件54)。密封元件讨可为带有弹性特性的金属壳式元件，其可提供必要的间隙以解决热效应(例如热夹紧)。在这个实施例中，密封元件的形状是带有对称波状设计的壳，其中外部波形轮廓沿着其径向长度的一部分与沉孔51间歇地接触。座圈49上的接合面55与闸门46上的面56 接合。密封元件M可为商业上可从制造商(例如Nicholsons)获得的，并且可由金属(例如因科镍合金 718)制成，其可被调整以获得指定的轴向力。由于弹性特性，通过密封元件讨向外施加的轴向力可取决于应用在闸门-承座件的接口处导致14psi至150psi的接触压力I^g。此外，由于密封元件M和沉孔51之间更小的接触面积，由密封元件M直接施加在沉孔51上的接触压力1 可比1 大若干数量级。取决于应用，带有弹性元件M的凹部52可在深度和长度上改变以适应弹性元件M的所需大小。在这个实施例中，当闸式阀40打开并且流体流过流通路4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·芬顿，
申请(专利权)人：韦特柯格雷公司，
类型：发明
国别省市：
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