阅读说明：本技术 用于阀封闭元件的密封组件 (Sealing assembly for valve closure element ) 是由 安东尼·托德·哈根 于 2019-05-27 设计创作，主要内容包括：用于阀封闭元件的密封组件。阀组件包括阀主体,阀主体具有流动通路和绕着通路延伸的大致环状的座,封闭元件能够沿着中央轴线线性移位并包括圆筒状的主体。密封组件包括：外密封件,其包括环状的主体、内周面、外周面以及相反的第一轴向端和第二轴向端,主体由聚合物材料形成并具有中线,内周面限定出密封件孔,第一轴向端具有大致沿径向延伸的环状密封面,密封面能够与阀座密封接合；以及内连接件,其包括大致环状的主体,主体由实质上刚性的材料形成并至少部分地布置在密封件孔内,连接件主体具有能够与阀主体外表面摩擦接合以使密封件与封闭元件连结的内周面。(A seal assembly for a valve closure member. The valve assembly includes a valve body having a flow passage and a generally annular seat extending about the passage, a closure element linearly displaceable along a central axis and including a cylindrical body. The seal assembly includes: an outer seal comprising an annular body formed of a polymeric material and having a centerline, an inner circumferential surface defining a seal bore, an outer circumferential surface and opposed first and second axial ends, the first axial end having a generally radially extending annular sealing surface sealingly engageable with the valve seat; and an inner connector including a generally annular body formed of a substantially rigid material and disposed at least partially within the seal bore, the connector body having an inner circumferential surface frictionally engageable with the valve body outer surface to join the seal with the closure element.)

用于阀封闭元件的密封组件

技术领域

本发明涉及密封件，更特别地，涉及用于阀封闭元件的密封件。

背景技术

用于诸如使用在线性泵的阀组件中的阀封闭元件的密封件通常包括由聚合物材料形成的环状密封件主体。在特定应用中，聚合物密封件通过使密封件绕着金属封闭元件卡合或压合而保持于金属元件，这会因密封件与封闭元件的分离而失败。在其它应用中，密封件绕着封闭元件粘合或绕着封闭元件注射成型，当封闭元件相对大时，这对于制造或再加工而言可能是昂贵的。

发明内容

在一个方面中，本发明是一种用于阀组件的封闭元件(/关闭元件)(closureelement)的密封组件，所述阀组件包括阀主体(/阀体)(valve body)，所述阀主体具有流动通路(flow passage)和绕着所述通路延伸的大致环状的座。所述封闭元件能够沿着中央轴线线性移位并包括大致圆筒状的主体，所述主体具有外周面、能够抵靠所述座布置以阻断(interrupt)来自所述通路的流的第一轴向端和相反的第二轴向端。所述密封组件包括：外密封件，其包括大致环状的主体、内周面、外周面以及相反的第一轴向端和第二轴向端，该主体由聚合物材料形成并具有中线(/中心线)(centerline)，该内周面限定出密封件孔，该第一轴向端具有大致沿径向延伸的环状密封面，该密封面能够与所述阀座密封接合；以及内连接件(connector)，其包括大致环状的主体，该主体由实质上刚性的材料形成并至少部分地布置在所述密封件孔内，所述连接件主体具有能够与所述阀主体外表面摩擦接合以使所述密封件与所述封闭元件连结的内周面。

在另一方面中，本发明是一种阀组件，其包括：阀主体，其具有中央流动通路和绕着所述中央通路沿周向延伸的大致环状的阀座；封闭元件，其能够沿着中央轴线线性移位并包括大致圆筒状的主体，所述主体具有外周面、第一轴向端和相反的第二轴向端，所述第一轴向端能够抵靠所述座布置以阻断来自所述通路的流；以及密封组件，其包括：外密封件，其包括大致环状的主体、内周面、外周面以及相反的第一轴向端和第二轴向端，该主体由聚合物材料形成并具有中线，该内周面限定出密封件孔，该第一轴向端具有大致沿径向延伸的环状密封面，该密封面能够与所述阀座密封接合；以及内连接件，其包括大致环状的主体，该主体由实质上刚性的材料形成并至少部分地布置在所述密封件孔内，所述连接件主体具有能够与所述阀主体外表面摩擦接合以使所述密封件与所述封闭元件连结的内周面。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解本发明的前述发明内容以及优选实施方式的详细描述。出于例示本发明的目的，在作为图示的图中示出了当前优选的实施方式。然而，应当理解，本发明不限于所示出的确切配置和装置。在图中：

图1是具有两个阀组件的简化了的线性泵的截面图，其中这两个阀组件均包括根据本发明的密封组件；

图2A和图2B(统称为图2)均是具有本发明的密封组件的阀组件的轴向截面图，分别示出了封闭位置和开放位置；

图3是带有密封组件和所附接的阀杆的阀封闭元件的放大截面图；

图4是封闭元件和密封组件的立体图；

图5是封闭元件和密封组件的立体截面图；

图6是封闭元件和密封组件的放大切除截面图(enlarged,broken-away cross-sectional view)；

图7是密封组件的截面图；

图8是密封组件的连接件的截面图；

图9是密封组件的密封件的截面图；

图10是封闭元件和密封组件的放大切除截面图，示出了将密封组件安装到封闭元件的过程；以及

图11A-图11H(统称为图11)均是具有连接件或/和密封件的可选结构的密封组件的切除截面图。

具体实施方式

在以下描述中使用的特定术语仅是为了方便，而非为了限制。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别是指朝向和远离正在描述的元件的指定中线或几何中心的方向，通过说明书的上下文，特殊含义是显而易见的。此外，如本文所使用的，词语“连接”和“连结”均意在包括两个构件之间不隔着任何其它构件的直接连接，以及两个构件之间隔着一个或多个其它构件的间接连接。术语包括以上具体提及的词语、其派生词以及类似重要的词语。

现在详细地参照附图，其中遍及附图，使用类似的附图标记表示类似的元件，在图1-图11中示出了用于阀组件14的封闭元件12的密封组件10。阀组件14还包括阀座主体16，阀座主体16具有流动通路18和绕着通路18的出口端18a沿周向延伸的大致环状的座20。如图1所示，虽然阀组件14优选用于控制穿过线性泵3的入口1或出口2的流，但是可以用在任意其它适当的应用中。封闭元件12能够沿着中央轴线A_C线性移位，并且包括大致圆筒形的盘状主体22，主体22具有与中央轴线A_C大致同轴的中线L_CC。封闭元件主体22具有：第一轴向端22a，其能够抵靠座20地布置，用于阻断来自通路18的流；相反的第二轴向端22b；外周面24，其在端22a和22b之间大致沿轴向延伸；以及肩26，其从外表面24沿径向向外延伸且靠近第二端22b。密封组件10基本上包括外密封件30和内连接件40，连接件40布置在密封件30内，并且被构造成使密封件30与封闭元件12连结。

更具体地，密封件30包括大致环状的主体32，优选地，主体32是相对厚的中空圆筒，由聚合物材料M₁形成，虽然优选地，聚合物材料M₁是聚氨脂或其它塑料聚合物(plasticpolymer)，但是可以是任意其它适当的密封件材料，诸如Nitrile、Delrin、天然橡胶或合成橡胶等。密封件主体32具有中线L_CS、限定出密封件孔34(图9)的内周面33A、外周面33B、位于表面33A和33B之间的径向厚度t_S(图9)以及相反的第一轴向端32a和第二轴向端32b。密封件主体第一轴向端32a具有大致沿径向延伸的环状密封面36，密封面36能够与阀座20密封地接合。如此，密封件30用于实质上防止流体从位于封闭元件12与阀座20之间的界面I_C(图2A)泄漏经过。优选地，密封件主体32还具有锪孔(/沉头孔)(counterhole)38，锪孔38从主体第二轴向端32b沿轴向延伸，并且从孔34沿径向向外延伸。锪孔38被构造成收纳封闭元件12的径向肩26，以协助保持绕着封闭元件12布置的密封件主体32。然而，例如当与如图11F和图11H所示的具有伸出的径向凸缘部52(将稍后描述)的连接件40一起使用时，密封件主体32可以不形成有锪孔。

此外，连接件40包括大致环状的主体42，主体42至少部分地布置在密封件孔34内并由实质上刚性的材料M₂形成，虽然优选地，材料M₂是诸如低碳钢或铝等的金属材料，但是可以是刚性聚合物、陶瓷或任意其它适当的材料。连接件主体42分别具有限定出孔44的内周面43A、外周面43B、位于表面43A和43B之间的径向厚度t_C(图8)以及相反的第一轴向端42a和第二轴向端42b。连接件主体42优选形成为相对薄的圆管，使得密封件主体厚度t_S实质上大于连接件主体径向厚度t_C。此外，密封件主体32优选通过粘接剂粘合而附接于连接件主体42，虽然最优选地，通过使用涂布在位于密封件30与连接件40之间的界面I_S处的粘合基质(bonding substrate)来成型而附接于连接件主体42，但是可以通过任意其它适当的手段(例如，紧固件)来附接或者可以甚至仅通过摩擦来保持。

连接件主体内周面43A能够与封闭元件外周面24摩擦接合，以使密封件30与封闭元件12连结。具体地，封闭元件12插在连接件孔44中(见图10)，使得封闭元件外表面24能够抵靠连接件内表面43A滑动移位，直到如图3-图6所示，密封组件10绕着封闭元件12完全“落座(seated)”为止。具体地，当完全落座时，如图9最佳示出的，连接件40的第二轴向端42b优选抵靠封闭元件肩26布置，整个连接件内表面43A绕着封闭元件外表面24布置，并且密封件30的密封面36与封闭元件接合面23(将稍后描述)大致排列成线(align)。

优选地，连接件内表面43A的内径ID_CO(图8)的尺寸略小于封闭元件主体22的外表面24的外径OD_CL(图3)，使得连接件40与封闭元件12干涉配合或摩擦配合。由此，密封组件10与封闭元件12可移除地连结；具体地，可以通过使连接件内表面43A能够抵靠封闭主体外表面24滑动移位，直到密封组件10与封闭元件12分离为止，来移除密封组件10。此外，将密封组件10安装到封闭元件12以及可选地将密封组件10从封闭元件12拆离所需的力F_M的量与连接件40的内径ID_CO和封闭元件12的外径OD_CL之间的差直接成比例。

参照图6-图8和图11，连接件40优选被形成为包括沿轴向延伸的大致管状的基部50和大致径向的凸缘部52。管状的基部50具有：内表面51A，其提供连接件内周面43A；相反的外周面51B，其提供连接件外表面43B；和两个相反的轴向端50a、50b。如图6-1、图11G和图11H所示，基部50优选具有大约等于封闭元件外表面24的轴向长度的轴向长度L_A(图8)。然而，如图11A-图11F所绘，管状的基部50的尺寸可以是轴向长度L_A实质上小于封闭元件外表面24。此外，径向的凸缘部52具有内径向端52a，内径向端52a与基部轴向端50a和50b中的一个基部轴向端形成为一体，并且从该基部轴向端沿径向向外延伸，取决于如图6-图8和图11所示的期望构造。

更具体地，在图6-图8、图11C-图11H所示的特定构造中，凸缘部52从基部50的第一轴向端50a向外延伸，并且能够至少部分抵靠封闭元件主体20的优选肩26地布置。在图11A和图11B所示的其它构造中，凸缘部52从基部第二轴向端50b向外延伸，并且能够布置在或“埋设”在密封件主体32内。优选地，凸缘部52的尺寸具有径向大小E_R，即径向长度或距凸缘内端52a最大的距离，其至少近似等于封闭元件肩26的径向长度L_R。

此外，在所有各种构造中，连接件凸缘部52用于保持与连接件主体42连结的密封件主体32。具体地，在如图10所绘的绕着封闭元件12安装密封组件10期间，使连接件40绕着封闭元件12安装的、施加于密封件主体32的力F_M可以使连接件界面I_S处的粘合破断，并且可以允许密封件30与连接件40之间的相对移位。因此，连接件凸缘部52被设置成增强密封件主体32的位于供安装力F_M施加的主体第一轴向端32a与凸缘部52之间的部分35(图6和图10)。由此，防止了密封件主体32相对于连接件主体40的移位。

参照图1-图3，在如上讨论的当前优选的应用中，阀组件14优选用作线性泵3的成对的第一阀组件15A和第二阀组件15B，第一阀组件15A布置在泵入口1内，第二阀组件15B布置在出口2内。泵3还包括：壳体4，其提供入口1和出口2及内部的腔室5；以及往复活塞6，其延伸到壳体4中，并且至少部分地布置在腔室5内。活塞6沿着轴线A_P沿第一方向D₁移位，以吸引流体穿过第一阀组件15A并进入腔室5，并且可选地，活塞6沿着轴线A_P沿第二方向D₂移位，以使腔室5中的流体加压，然后使加压后的流体排出穿过第二阀组件15B。

在该优选的应用中，各阀座主体16均优选包括大致中空的圆筒60，圆筒60具有相反的第一轴向端60a和第二轴向端60b，阀座20设置于第一轴向端60a。阀主体具有在端60a和60b之间延伸且限定出阀通路18的内周面62。优选地，周向的阀座20是凹形的，或者如图2B最佳示出的，周向的阀座20以从中央轴线A_C沿径向向外且沿着中央轴线A_C沿轴向两者延伸的方式大致成角度。此外，阀主体筒60布置在壳体3中的两个圆孔7当中的单独一个圆孔内，这两个圆孔7分别提供泵入口1或泵出口2的至少一部分。

利用阀座主体16的以上结构，封闭元件主体22的第一轴向端22a优选具有凸形、使环状的接合面23能够抵靠阀座20布置的角度，使得如将稍后进一步详细描述的，封闭元件12中断穿过阀通路18的流。接合面23从中线L_CC沿径向向外延伸，并且朝向第二轴向端22b大致沿轴向延伸。此外，阀组件14还优选包括引导柱70，引导柱70具有附接于封闭元件12的第一端70a和布置在阀通路18内的第二端70b。柱70优选包括多个沿轴向延伸的腿或翼72，腿或翼72均能够与阀主体内表面62滑动接合，以便如将稍后描述的，在阀组件14的开闭期间，将封闭元件12的中心定位在中央轴线A_C上。

此外，密封件主体32的密封面36优选也大致成如下角度：与封闭元件接合面23的上述的轮廓基本上一致。具体地，密封面36相对于密封件主体中线L_CS沿轴向和径向延伸。如此，密封面36的径向内缘36a与封闭元件第一轴向端22a的外缘25大致靠近(图6)，密封面36的径向外缘36b在轴向上朝向封闭元件12的第二轴向端22a间隔开。优选地，密封面36所成的角度比封闭元件接合面23“浅”或没那么陡，使得当封闭元件12位于将稍后描述的封闭位置P₁时，密封件主体32的至少位于主体第一轴向端32a处的那部分抵靠阀座20压缩。

参照图1和图2，在使用时，封闭元件12能够沿着阀中央轴线A_C在第一位置P₁与第二位置P₂之间移位。在如图1和图2A所示的第一、“封闭”位置P₁，封闭元件第一轴向端22a抵靠阀座20布置，以便至少实质上中断穿过相关联的通路18的流体流。在封闭位置P₁，密封件30至少实质上防止阀通路内的流体穿过阀界面I_C的任何泄漏。可选地，在图2B所绘的第二、“开放”位置P₂，封闭元件第一轴向端22a与阀座20间隔开，以容许流穿过阀通路18并进入或离开壳体腔室5。

出于两个主要原因，本发明的密封组件10是有利的。与通过相对软的密封件与金属的封闭元件之间的界面来保持在先已知的密封件相比，通过具有优选为金属的刚性连接件40，对于使密封件30与封闭元件12连结而言，密封组件10被更确实地保持，并且不大可能失败。更显著地，与必须绕着封闭元件注射成型或直接粘合到封闭元件的现有密封件相比，通过具有与封闭元件12单独地制造，然后用单独的安装工艺附接到封闭元件12的密封组件10，密封组件10更容易制造。可以为了直接安装密封组件10而将本密封组件10运送给终端用户，无需为了更换而将可能相对大且重的封闭元件12运回给密封件制造商。

本领域技术人员将领会的是，在不超出上述实施方式的总体发明构思的情况下，可以对上述实施方式进行改变。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施方式，而是旨在覆盖本发明的如总体上限定在所附权利要求书中的主旨和范围内的变型。