[发明专利]高压阀

说明书

技术领域

本发明大体上涉及双向气动阀，更具体而言，涉及高压双向气动阀。

背景技术

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阀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, 000psig。

图1图示传统双向控制阀10的一个示例。更具体地，图1的双向控制 阀10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圆锥形的阀座面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，孔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0.25英寸(0.25”)的直径，而阀座24中的孔25包括约0.257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0.66英寸(0.66”)的负载高度(load height) H_L，并能够沿闭合方向产生约七十磅的力(70lbf)。壳体26能够被螺纹连 接到阀体12，并保持其它部件的位置关系。

如图1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此外还限定螺纹孔42，用于螺纹接纳供给线(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1.375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16相对于图1图示的阀的方向向下移 位。相应地，杆部32的阀座面36从阀座24脱离并打开阀10，以允许流体 从中流过。