蝶阀具有壳体，该壳体具有环形阀座和具有环形阀座的蝶阀瓣。至少一个阀座是弹簧座，其具有环形安装部分和轴向相对的环形接合部分。接合部分被配置成与另一个阀座接触，并且随着蝶阀瓣移动到闭合位置而在接触引起的环向应力下径向地弹性变形。接合部分通过安装部分连接到壳体或蝶阀瓣中的相应一个的主体上。安装部分以这样的方式附接到壳体或蝶阀瓣中的相应一个的主体上：当接合部分径向地弹性变形时，安装部分能够相对于壳体或蝶阀瓣中的相应一个的主体铰接。
壳体，所述壳体包括主体和环形阀座，所述壳体限定了穿过所述主体和所述阀座延伸的流体通道；以及
蝶阀瓣，所述蝶阀瓣包括主体和环形阀座，所述蝶阀瓣可枢转地安装到所述壳体上，使得所述蝶阀瓣能够在打开位置和闭合位置之间移动，所述蝶阀瓣被配置成当其处于闭合位置时防止流体通过所述壳体的所述流体通道；
其中，所述阀座中至少一个阀座是具有围绕轴线三百六十度延伸的横截面的弹簧座，所述弹簧座具有环形安装部分和轴向相对的环形接合部分，所述接合部分被配置成与另一个所述阀座接触，并且随着所述蝶阀瓣移动到所述闭合位置而在接触引起的环向应力下径向地弹性变形，所述接合部分通过所述安装部分连接到所述壳体或所述蝶阀瓣中的相应一个的所述主体上，所述安装部分包括具有半圆形横截面的环形突起，所述安装部分以此方式经由所述环形突起附接到所述壳体或所述蝶阀瓣中的相应一个的所述主体上，使得当所述接合部分径向地弹性变形时，所述安装部分能够相对于所述壳体或所述蝶阀瓣中的相应一个的所述主体铰接，所述壳体或所述蝶阀瓣中的相应一个的所述主体包括具有半圆形横截面的环形凹部，在将所述安装部分附接到所述壳体或所述蝶阀瓣的相应一个的所述主体时，所述环形凹部的半圆形横截面接收所述安装部分的环形突起。
2.根据权利要求1所述的蝶阀，其中，在所述横截面中，所述弹簧座的所述接合部分是细长的且呈弧形。
3.据权利要求1所述的蝶阀，其中，所述弹簧座连接到所述蝶阀瓣上以相对于所述壳体和所述蝶阀瓣一起运动，并且所述弹簧座的接合部分具有在所述轴线方向上凸出的外表面。
4.根据权利要求1所述的蝶阀，其中，所述弹簧座的所述安装部分形成了部分环面，所述弹簧座的所述安装部分的所述部分环面通过互锁几何形状被限制在所述壳体或所述蝶阀瓣中的相应一个的所述环形凹部内，并且所述弹簧座的所述接合部分延伸到所述环形凹部的外部。
5.根据权利要求4所述的蝶阀，其中，所述弹簧座的所述安装部分的所述部分环面包括围绕所述轴线延伸的环形凹槽，所述环形凹槽被配置成适于接收O形环。
6.一种环形阀座，所述阀座是整体的并且具有围绕轴线三百六十度延伸的实体横截面，所述横截面包括安装部分和接合部分；所述接合部分从所述安装部分以呈弧形且细长的方式沿轴向延伸，所述安装部分至少具有半圆形横截面并且具有外周部，所述安装部分的所述外周部具有至少半圆形部分；
其中所述接合部分具有面向所述轴线的一侧和背向所述轴线的一侧，面向所述轴线的一侧是凹入的并且背向所述轴线的一侧是凸出的，所述凹入侧从所述安装部分的所述外周部上的第一点延伸，并且所述凸出侧从所述安装部分的所述外周部上的第二点延伸，所述第二点围绕所述安装部分的所述外周部与所述第一点间隔开。
7.根据权利要求6所述的环形阀座，其中，所述阀座包括围绕所述轴线延伸的环形凹槽，所述环形凹槽被配置成适于接收聚合物O形环。
壳体，所述壳体包括主体和环形阀座，所述壳体限定了穿过所述主体和所述阀座延伸的流体通道；
蝶阀瓣，所述蝶阀瓣包括主体和环形弹簧座，所述蝶阀瓣可枢转地安装到所述壳体上，使得所述蝶阀瓣能够在打开位置和闭合位置之间移动，所述蝶阀瓣被配置成当其处于闭合位置时防止流体通过所述壳体的所述流体通道，所述蝶阀瓣的主体包括具有半圆形横截面的环形凹部，所述弹簧座具有环形安装部分和轴向相对的环形接合部分，所述接合部分被配置成与所述壳体的所述阀座接触，并且随着所述蝶阀瓣移动到所述闭合位置而在接触引起的环向应力下沿径向弹性变形，所述安装部分包括具有半圆形横截面的环形突起，所述弹簧座的所述安装部分的所述环形突起至少部分地位于所述蝶阀瓣的所述主体的所述环形凹部内，使得所述弹簧座固定在所述蝶阀瓣的所述主体上，但能够铰接在其中。
弹簧环阀座以及带有弹簧环阀座的蝶阀
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2015年7月14日提交的序列号为62/192,436的美国临时专利申请的优先权，其目前正在审理中。
[0003] 关于联邦赞助研究或开发的声明
[0004] 不适用。
[0005] 附录
[0006] 不适用。
技术领域
[0007] 本发明一般地涉及用于控制流体从其中流过的大型工业阀。更具体地说，本发明涉及一种具有金属弹簧环阀座的蝶阀，当阀闭合时，金属弹簧环阀座在就位时在环向应力下径向地弹性变形，从而产生紧密密封。
背景技术
[0008] 蝶阀在各种工业中用于控制流体的流动。蝶阀通常用于必须调节通过阀门的流量的情况。与其它类型的节流阀相比，使用蝶阀的优点在于：由流体压力引起的这种阀的蝶阀瓣上的扭矩通常是平衡的，从而使得这种阀适用于控制高压流体(例如来自坝(damns)的水流)。
[0009] 大型蝶阀通常具有可更换的阀座(一个安装到壳体而另一个安装到蝶阀瓣)。阀座可以由金属或聚合物制造。在一些阀中，至少一个阀座可相对于其所固定的阀瓣或壳体移动，以确保在闭合时的完全密封。
发明内容
[0010] 本发明涉及一种金属蝶阀阀座，其能够以独特的方式铰接。
[0011] 在本发明的一个方面中，蝶阀包括壳体和蝶阀瓣。壳体包括主体和环形阀座。壳体限定了穿过主体和阀座延伸的流体通道。蝶阀瓣包括主体和环形阀座，并且可枢转地安装到壳体上，使得蝶阀瓣能够在打开位置和闭合位置之间移动。蝶阀瓣被配置成当其处于闭合位置时防止流体通过壳体的流体通道。至少一个阀座是弹簧座，其具有围绕轴线三百六十度延伸的横截面。弹簧座具有环形安装部分和轴向相对的环形接合部分。接合部分被配置成与另一个阀座接触，并且随着蝶阀瓣移动到闭合位置而在接触引起的环向应力下沿径向弹性变形。接合部分通过安装部分连接到壳体或蝶阀瓣中的相应一个的主体上。安装部分以此方式附接到壳体或蝶阀瓣中的相应一个的主体上，使得当接合部分沿径向弹性变形时，安装部分能够相对于壳体或蝶阀瓣中的相应一个的主体铰接。
[0012] 在本发明的另一方面中，环形阀座具有围绕轴线三百六十度延伸的横截面。所述横截面包括安装部分和接合部分。接合部分从安装部分以呈弧形且细长的方式沿轴向延伸。安装部分具有外周部。安装部分的所述外周部具有半圆形部分。
[0013] 本发明的又一方面涉及一种包括壳体和蝶阀瓣的蝶阀。壳体包括主体和环形阀座。壳体限定了穿过主体和阀座延伸的流体通道。蝶阀瓣包括主体和环形弹簧座。蝶阀瓣可枢转地安装到壳体上，使得蝶阀瓣能够在打开位置和闭合位置之间移动。蝶阀瓣被配置成当其处于闭合位置时防止流体通过壳体的流体通道。蝶阀瓣的主体包括具有半圆形横截面的环形凹部。弹簧座具有环形安装部分和轴向相对的环形接合部分。接合部分被配置成与壳体的阀座接触，并且随着蝶阀瓣移动到所述闭合位置而在接触引起的环向应力下沿径向弹性变形。安装部分包括具有半圆形横截面的环形突起。弹簧座的安装部分的环形突起至少部分地位于蝶阀瓣的主体的凹部内，使得弹簧座固定在蝶阀瓣的主体上，但能够铰接在其中。
[0014] 下面参照附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明的操作。
附图说明
[0015] 图1示出了根据本发明的蝶阀的下游端视图。
[0016] 图2示出了从包括驱动轴的阀的侧面观察的图1中所示的蝶阀的侧视图。
[0017] 图3示出了围绕包括驱动轴轴线和阀的主流动轴线的平面截取的图1和2中所示的蝶阀的横截面。
[0018] 图4是图3的细节图，更清楚地示出了蝶阀瓣的弹簧座的横截面。
[0019] 说明书和附图中的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
[0020] 在附图中示出了根据本发明的蝶阀(20)。蝶阀(20)包括壳体(22)和蝶阀瓣(24)。壳体(22)包括流体通道(26)，并被配置成可枢转地支撑蝶阀瓣(24)。壳体还包括环形阀座(28)。阀座(28)优选地具有截头圆锥形的接合表面(30)。
[0021] 蝶阀瓣(24)经由一对耳轴(32)由壳体(22)枢转地支撑。其中一个耳轴(32)形成或连接到驱动轴(34)，用于施加扭矩以使蝶阀瓣(24)在壳体(22)内的其打开和关闭位置之间枢转。蝶阀瓣(24)的上游侧包括环形弹簧座(36)。显然，在打开位置(未示出)中，蝶阀瓣(24)平行于流体通道(26)取向，从而允许流体通过阀(20)；而在关闭位置中，蝶阀瓣被枢转，使得其垂直于流体通道取向，从而防止流体通过阀。
[0022] 本发明的核心在于弹簧座(36)。如图4中最清楚地示出，弹簧座(36)具有类似于音乐的四分音符符号的横截面，并且具有安装部分(38)和接合部分(40)。弹簧座(36)的接合部分沿轴向方向(即，平行于弹簧座的对称轴线)延伸，并具有随着远离安装部分(38)而平缓地弯曲的横截面。如下面更详细地解释的，当蝶阀瓣(24)处于闭合位置时，接合部分(40)的凸出侧(42)面向并接触壳体(22)的阀座(28)的接合表面(30)。应该理解的是，虽然不是优选的，密封件可以颠倒，使得弹簧座安装在壳体上并且固定座安装在蝶阀瓣上。利用这种构造，接合部分的曲率和弹簧座的整个横截面将被颠倒/翻转。在优选实施例中，弹簧座(36)的安装部分(38)的横截面具有外周部，所述外周部形成部分圆。弹簧座(36)的安装部分(38)还包括围绕弹簧座的中心轴线延伸并保持聚合物O形环(未示出)的环形凹槽(44)。弹簧座(36)的安装部分(38)被配置成将弹簧座附接到蝶阀瓣(24)。优选地，提供两个环形安装环(46)，其与弹簧座(36)的安装部分(38)通过界面接合，并且用螺栓连接在一起并连接到蝶阀瓣(24)的主体(48)上，从而将弹簧座附接到蝶阀瓣。优选地，螺纹杆(50)和匹配的螺纹螺母(52)用于这种螺栓连接。在组装期间，螺纹杆(50)能够被旋入蝶阀瓣(24)的主体(48)中。随后，下游安装环(46)(其包括周向隔开的通孔)在杆(50)上滑动就位。每个安装环(46)包括环形接合表面(54)，该环形接合表面(54)的轮廓与弹簧座(36)的安装部分(38)的圆形横截面部分配合。在将下游安装环(46)安装到蝶阀瓣(24)的主体(48)之后，将弹簧座(36)组装抵靠下游安装环(38)上，其中弹簧座的安装部分(38)抵靠在下游安装环的接合表面(54)上。随后，上游安装环(46)(其包括周向间隔开的通孔)在杆(50)上滑动就位并抵靠下游安装环和弹簧座(36)的安装部分(38)，其中上游安装环的接合表面(54)与安装部分接触。最后，将螺母(52)旋到杆(50)上，由此将安装环(46)彼此夹紧并夹紧到蝶阀瓣(24)的主体(48)上，并将弹簧座(36)固定在蝶阀瓣的主体上。
[0023] 在操作中，当蝶阀瓣(24)关闭时，弹簧座(36)的接合部分(40)环形地移动到与壳体(22)的阀座(28)的接合表面(30)接触，因为它们之间有一个轻微的过盈配合。该过盈配合引起了弹簧座(36)的接合部分(40)在接触引起的环向应力的作用下沿径向向内偏转。为了使弹簧座(36)内的弯曲应力最小化(否则可能会使弹簧座疲劳)，安装部分(38)在由安装环(46)的接合表面(54)形成的环形凹部内可滑动地枢转(即其横截面枢转)。换句话说，弹簧座(36)以与空气通过其中心时烟圈扭曲的方式类似的运动而自身稍微扭转。应该理解的是，这种轻微的铰接对弹簧座(36)的接合部分(40)的径向弹性具有很大的影响。
[0024] 在完全闭合位置(如图4所示)，弹簧座(36)的接合部分(40)在沿着接合部分的轴向长度的大约一半的位置处与壳体(22)的阀座(28)的接合表面(30)接触。值得注意的是，接合部分(40)的整个相对径向侧保持暴露于阀(20)上游的流体压力中。因此，当阀关闭时，将产生压力差，并且流体压力将径向地迫使弹簧座(36)的接合部分(40)抵靠壳体(22)的阀座(28)的接合表面(30)。应当理解的是，弹簧座(36)的安装部分(38)的O形环凹槽(44)中的O形环将防止任何流体通过(而不是围绕)环形弹簧座。
[0025] 鉴于前述内容，应该认识到，本发明相对于现有技术具有多个优点。
[0026] 由于在不脱离本发明的范围的情况下可以对本文描述和示出的构造和方法进行各种修改，所以包含在前面的描述中或附图中示出的所有内容应被解释为说明性的而不是限制性的。因此，本发明的宽度和范围不应该受到任何上述示例性实施例的限制，而应该仅根据所附的权利要求及其等同物来限定。
[0027] 还应该理解的是，当在权利要求书或本发明的示例性实施例的以上描述中介绍本发明的元件时，术语“包括”、“包含”和“具有”意图是开放式的，并且意味着除了列出的元素之外还可以有其他元素。此外，术语“部分”应该被解释为意指其有资格的项目或元素的一些或全部。此外，使用诸如第一、第二和第三的标识符不应当以在限制之间施加任何相对位置或时间顺序的方式来解释。更进一步，呈现下面的任何方法权利要求的步骤的顺序不应被解释为限制这些步骤必须执行的顺序，除非这样的顺序是固有的。
