[发明专利]具有座环保持器的流体流量控制装置

说明书

本申请是申请日为2008年11月12日，名称为具有座环保持器的流体流量控制装置，申请号为200880116817.8的申请的分案申请。

技术领域

本公开内容一般涉及流体流量控制装置，且更具体地，涉及座环保持器（seat ring retainer），其用于接合座环，以在座环和这种流体流量控制装置的阀主体的内表面之间形成密封。

背景技术

流体流量控制装置，诸如控制阀和调节器，通常用于控制流动通过管道的流体。典型的流体控制装置，诸如控制阀，包括阀主体，该阀主体界定入口、出口以及从所述入口延伸到所述出口的流体流动路径。座环内的阀座可被耦合到主体，以界定口以及流动路径内的闭合表面。节流元件，诸如阀塞，为相对于座环可移动的，以控制流体流动通过所述口。某些流体流量控制装置采用内部部件，诸如笼（cage），该内部部件可引导控制阀中的阀塞的运动，并可特征化入口和出口之间的流体流动。笼一般界定尺寸设计成容纳节流元件的内孔口，并典型地包括至少一个通路，流体流动路径通过该通路。节流元件在打开位置和关闭位置之间是可移动的，在这些位置中，节流元件调节或控制相对于座环的流体流动。在关闭位置，节流元件接合座环内的阀座，以实质上防止流体流动通过阀，其中该阀座典型地位于笼的远端。一般理解，阀座，并因此座环，优选地与节流元件对齐，并且匹配它的同心度，以提供流体紧密闭合或关闭。

传统的流体流量控制装置采用各种方法，以便将座环保持在阀主体内，并使座环与节流元件对齐。一种这样的用于保持座环的方法使用座环和阀主体之间的螺纹接合。也就是，座环的外表面可以是带螺纹的，使得座环可沿着流动路径被拧入阀主体内的对应的带螺纹的表面中。为了实现座环和阀主体的内表面之间的密封，在装配的过程中，必须对座环施加相当量的扭矩。随着出入口的直径（即，口的直径）的增加，必要的扭矩量一般以指数的方式增加。然而，在这种设计中，对座环施加大的扭矩可导致座环的径向扭转，这种径向扭转可折衷阀主体、座环以及节流元件之间的密封，由此降低或降级阀的关闭能力。

此外，为了提供可接受的密封，对拧入式座环（screwed-in seat ring）施加所需的扭矩可能是困难的。也就是，座环相对于内部流动路径的位置可使得接近座环是困难的。此外，为了将拧入式座环装配在阀主体中，典型地需要特殊工具。这些困难还延伸到移除拧入式座环以便维修和/或更换。座环的维修和/或更换还可通过拧入式座环和阀主体之间的相对高的接触应力而被复杂化，该相对高的接触应力可在座环被安装时损坏阀主体处的螺纹接合。

在另一种用于在流体流量控制装置中安装传统的座环的方法中，座环可被直接螺栓连接到阀主体中，以将座环固定就位。也就是，座环可在座环的外周制造有通孔，以容纳将它固定到阀主体的螺栓。拧入式座环典型地在阀主体中需要多个开孔（tapping），以便容纳螺栓。因为连接座环的螺栓处于张力中，因此需要高强度的材料来制造流体流量控制装置。在一些装置中，高强度螺栓连接要求将可接受的材料选择限制到更昂贵的材料，诸如可从Specialty Metals of Kokomo,IN得到的镍基合金Inconel 718。类似于拧入式座环，需要高螺栓扭矩，以将座环保持在阀主体中，并且，使螺栓向下位于阀主体的内部可能是困难的。高螺栓扭矩还可增加座环扭转的可能性（即，使座环实质上非平面的和/或非轴线的），这种座环扭转可导致座环和阀主体之间或座环和节流元件之间的泄漏。此外，处于张力中的螺栓对应力侵蚀裂开可能是更敏感的。

在其他例子中，座环可被焊接到阀主体的内壁。具有焊接式座环的控制阀制造和安装起来昂贵。在许多情况中，阀主体必须在立式车床上旋转，以机加工座环，或需要特殊工具来机加工座，同时阀主体保持静止。任何一种制造方法实施起来都是昂贵的，并且维修起来也是昂贵的。

另一种用于将座环保持在流体流量控制装置内的方法是，提供夹紧元件，诸如笼或座环保持器，以使座环夹紧就位。与不以这种方式固定座环的其他装置相比，这些传统的夹紧元件可对流体流量控制装置增加显著的费用。此外，在座环、夹紧元件和/或阀主体由不同材料制成的情况下，阀主体和夹紧元件之间的不同热膨胀可显著地限制流体流量控制装置的操作温度范围。此外，由阀主体内的变化的材料厚度引起的不同温度区域可进一步加重不同热膨胀。一种防止由于不同热膨胀引起的泄漏的典型的方案是，用具有类似热膨胀系数的材料来制造阀主体、座环以及夹紧元件。然而，这可能导致显著增加阀的成本。