用于旋转控制阀的防垢控制元件
专利汇可以提供用于旋转控制阀的防垢控制元件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于旋转控制 阀 的控制元件(54)，其通过至少一个 耳 把(76)连接到旋 转轴 (56)。该控制元件包括至少两个表面，其中第一表面(60)通常与流环(64)密封。第二表面(62)通常从该第一表面上凹进，以便于流经该阀的 流体 越过该第一表面，从而防止该第二表面 结垢 或者外来物质累积在其上。，下面是用于旋转控制阀的防垢控制元件专利的具体信息内容。
1、一种用于旋转控制阀的控制元件，包括：
至少一个连接在控制轴上的耳把；以及
连接到该耳把的面，该面有第一和第二表面，该第一表面通常与阀座表面 密封，并且该第二表面通常从该第一表面凹进。
2、根据权利要求1所述的控制元件，其中该第二表面通常是球形并且通常 与该第一表面同心。
3、根据权利要求1所述的控制元件，其中该第二表面通常在单一平面内。
4、根据权利要求1所述的控制元件，其中该耳把和面是由单块体形成的。
5、根据权利要求1所述的控制元件，其中该面可移除地连接到该耳把上。
6、根据权利要求1所述的控制元件，其中该第一表面是聚合物。
7、根据权利要求1所述的控制元件，进一步包括可围绕该轴的轴线旋转的 第二耳把。
8、根据权利要求6所述的控制元件，其中所述耳把的端面基本上垂直于该 轴的轴线。
9、根据权利要求1所述的控制元件，包括通常从该第一表面凹进的第三表 面，其中该第二表面的直径小于该第一表面的直径，并且该第三表面的直径大 于该第一表面的直径，以形成通常与该阀座表面密封的凸起的环形表面。
10、一种用于旋转控制阀的控制元件，包括：
连接到面的一对耳把；
围绕该面周边、形成与该旋转控制阀间的密封表面的环形表面；以及
位于该面上、用于当该控制元件处于开启位置时促使流体流动越过该环形 表面的凹进表面。
11、根据权利要求10所述的控制元件，其中该凹进表面通常为该面上的凸 状凹陷。
12、根据权利要求10所述的控制元件，其中该凹进表面通常在单一平面内。
13、根据权利要求10所述的控制元件，该控制元件包括第二凹进表面，其 中该第一凹进表面的直径小于该环形表面的直径，并且该第二凹进表面的直径 大于该环形表面的直径，以形成凸起的密封表面。
14、一种旋转控制阀，包括：
阀体；以及
可在该阀体内旋转以控制经过该阀体的流体流动的控制元件，该控制元件 具有通常与该阀体密封以通常阻止经过该阀体的流体流动的第一表面，以及通 常从该第一表面凹进以产生通过该阀体的次流径的第二表面。
15、根据权利要求14所述的旋转控制阀，其中该次流径通常符合该控制元 件的轮廓。
16、根据权利要求14所述的旋转控制阀，其中当该控制元件被旋转大于大 约5度时，流体沿该次流径流动。
17、根据权利要求14所述的旋转控制阀，其中该第二表面通常是球形的。
18、根据权利要求14所述的旋转控制阀，其中该第二表面通常是在单一平 面内。
19、根据权利要求14所述的旋转控制阀，其中该次流径通常符合该第二表 面。
20、根据权利要求14所述的旋转控制阀，包括通常从该第一表面凹进的第 三表面，其中该第二表面的直径小于该第一表面的直径，并且该第三表面的直 径大于该第一表面的直径，以形成通常与该阀座表面密封的凸起的环形表面。
技术领域
本防垢控制元件一般涉及旋转控制阀，更具体地讲，涉及抑制结垢(scale) 形成的球阀。
背景技术
典型的球阀包括可在开启和关闭位置间移动的一般为半球形或者球形的控 制元件。处在关闭位置时，控制元件的曲面与密封表面相接合，以防止或者调 节经过阀体的流体流动。处在开启位置时，流体可主要流经控制元件的内密封 表面并通过流环(flow ring)。然而，阀或者控制元件的内部特征可降低通过阀 某些区域的流速。例如，在许多球阀中，当阀处于开启位置时，位于球的外表 面和流环之间的区域是一个低速流动区域。
某些侵蚀性泥浆可在流速减缓或者停滞区域中的阀部件上形成结垢。结垢 最终可能防碍阀的运转，这会导致昂贵而又耗时的维护乃至危及人员的工作条 件。在某些情况下，泥浆可形成极其坚硬的结垢，从而引起极大范围的停工乃 至需要更换阀。如果停止操作以维护或者更换不能运转的阀，其损失可以数千 美元计。
因此，需要一种不会产生可能促使结垢形成的低速流动区域的球阀。
发明内容
根据本控制元件的一个实施例，旋转控制阀通过至少一个耳把被连接到旋转 轴。该控制元件包括第一和第二表面，该第一表面通常与流环密封。该第二表 面通常从该第一表面上凹进，以便于流经该阀的流体越过该第一表面，从而防 止该第二表面结垢或者外来物质累积其上。
根据本控制元件的另一实施例，旋转控制阀具有阀体，以及在该阀体内旋转 以控制经过该阀体的流体流动的控制元件。该控制元件具有使该阀体的流环座 落在其上的表面区域，以防止流体流经该阀体。该控制元件还具有第二表面， 该第二表面相对于该第一表面通常是凹进的，以便在该阀处于开启位置时产生 经过该阀体并越过该第一表面的次流径，从而防止结垢或者外来物质沿该第一 表面累积。
附图说明
本控制元件的特征被确信为新颖的，并在所附的权力要求中进行了详尽的 阐述。通过参考下列叙述并结合附图可极好地理解本控制元件，在这几幅附图 中相同的参考标号标识相同的元件，其中：
图1是根据现有技术的流体控制阀的横截面视图；
图2是根据本控制元件一个实施例的流体控制阀的横截面视图；
图3是根据本控制元件一个实施例的流体控制阀的控制元件的平面局部剖 面图；
图4是根据本控制元件一个实施例的流体控制阀的控制元件的立剖面图；
图5是根据本控制元件一个实施例的流体控制阀的控制元件的立剖面图；
图6是根据本控制元件另一实施例的流体控制阀的控制元件的平面局部剖 面图。
具体实施方式
现在参见图1，其描绘了根据现有技术的流体控制阀10。阀体12容纳控制 元件14，控制元件14可围绕控制轴16的轴线旋转。控制元件14的前表面18 与环形座表面(seating surface)20摩擦或者紧密接合，该环形座表面20可利 用流环22形成。当流体控制阀10处于开启位置时，流体可沿箭头24所示的方 向从上游管口26经由流环22流向下游管口28。然而，区域30中可能出现低 速流动或者停滞。因此，当控制元件14处于开启位置时，位于区域30中的控 制元件14的前表面18上可能会形成结垢32。结垢32可妨碍控制元件14的前 表面18越过流环22的环形座表面20的运动，并使流体控制阀10无法运转。 无法运转的流体控制阀10可迫使生产过程停止，同时对流体控制阀10进行保 养或者更换。停止生产过程以进行计划外的维护会导致巨额经济损失。在某些 情况下，无法运转的流体控制阀10可能导致危险的、乃至危及生命的操作条件。
本控制元件可减少或者消除由低速流动或者停滞引起的结垢。现在转到图 2中所描述的本控制元件的一个实施例，流体控制阀50具有容纳控制元件54 的阀体52。控制元件54可围绕控制轴56的轴线旋转。控制元件54的面58A 具有控制元件座表面60和凹进的表面62。当流体控制阀50处于关闭位置时， 控制元件座表面60与流环66的环形座表面64摩擦或者紧密接合，这可大幅减 少或者阻止经过流体控制阀50的流体流动。当流体控制阀50处于开启位置时， 流体可沿主流径68流动，该流径通常从上游管口70经由流环66流向下游管口 72。此外，当流体控制阀50处于开启位置时，流体亦可经由次路径74流动越 过控制元件54的面58A。
流体流动越过控制元件54的面58A，可减少或者消除促使结垢形成的低速 流动或者停滞区域。经过次流径74的流体流动可有效防止或降低在控制元件座 表面60和凹进的表面62上形成结垢。因此，与现有的阀相比，流体控制阀50 的保养间隔时间增长。减少定期或者必要保养次数可提高操作效率并最终节省 运转开销。该流体控制阀50也更少可能因58A上形成的结垢而粘住或者卡住。 因此，流体控制阀50比现有的阀更安全、更可靠。
现在转到图3～6，描述了根据本控制元件一个实施例的控制元件54。控制 元件54可由热处理钢、陶瓷、聚合物之类制成。控制元件54还可由对于本领 域普通技术人员来说显而易见的其他材料制成。控制元件54可由单块材料铸 造、机加工，或者由多种材料制造而成。
如图4所描绘的，举例来说，面58A可单独制造并通过焊接、螺钉、压配、 粘接剂之类的方式连接到控制元件54上。面58A可从控制元件54上移除以便 维护或者更换无法再用或者受损的流体控制阀50。穿过控制元件54的一或多 个螺钉(未示出)可将面58A连接到控制元件54上。耳把76通过孔78与控 制轴56接合，从而在控制轴56(图2所描绘)围绕它的轴线旋转时使控制元 件54在开启和关闭位置之间移动。
根据特定的生产过程或者应用，面58A可由不同于控制元件54或者流环 66的材料制成。例如，控制元件54可以是热处理钢，而面58A可以是聚合物， 以耐受腐蚀性环境、使流体控制阀50运转灵活，或者提供与流环66的环形座 表面64之间的特定密封接合面。
控制元件座表面60和流环66的环形座表面64(图2所描绘)之间的接合 面可依据特定处理应用的要求而改变。如果流经流体控制阀50的流体包含含有 强粘性垢的极强腐蚀性或者侵蚀性流体，则要求控制元件座表面60和环形座表 面64之间是松公差。如果特定应用要求流体流动被完全阻止，则可规定控制元 件座表面60和环形座表面64之间是较紧的公差。
当控制元件54被旋转到开启位置时，凹进表面62允许流体流过控制元件 54的面58A。凹进表面62的形状可根据特定处理或者应用而改变。尽管被描 绘为圆形，但凹进表面62可以是椭圆形甚或是在控制元件54的面58A上切出 的槽。该凹进表面62可以与控制元件座表面60相切，或者一般在单一平面上。 此外，凹进表面62还可与阀体52的中心线同心或者从其偏离。对于具备流体 动力学领域普通技术的人员来说，其他形状的凹进表面62是显而易见的。
凹进表面62允许充足的流速，以防止或者减轻在控制元件54旋转在从大 约5度到大约85度的控制范围之间结垢。如果凹进表面62太深，则会导致主 流径68上流动状态不利。如果凹进表面62太浅，则次流径74上的不充足流速 会引发结垢形成。凹进表面62的理想尺寸可根据特定过程或者应用所要求的操 作特性来确定。
例如，从与面58的中心线相交的控制轴56轴线上的点算起，控制元件54 的座表面60的球面半径通常可为3.000-(0.001～0.003)英寸。参见图2，为 确保控制元件54可在环形座表面64内运转，环形座表面64的标称球面半径是 3英寸，尺寸公差偏向最小的尺寸。从与面58A的中心线相交的控制轴56轴线 上的点算起，凹进表面62的球面半径可为2.81英寸。座表面60从距离穿过控 制轴56的轴线并与面58A的中心线垂直的平面1.75英寸处开始，至距离该平 面2.37英寸处结束。
如图5所描绘的，凹进表面63还可大致是平直的，并且大致平行于由控制 轴56的轴线所限定的、并垂直于面58B的中心线的平面。该大致为平面的凹 进表面63允许流体流经与管道中的流动基本上平行的通路，以此降低对阀部件 和下游管道(未示出)的冲击侵蚀。凹进表面63优选允许在控制元件54旋转 到大约5度时沿次流径74的流体流动。开启次流径74的旋转量是凹进表面63 的直径或者宽度的函数。凹进表面63的直径或者宽度，还决定与流环66的环 形座表面64相接合的控制元件座表面60的面积。因此，凹进表面63的直径或 者宽度可根据流体控制阀50的预期密封及运行特性而改变。
当暴露于强粘性垢时，控制元件54的另一实施例具有优势。如上所述，控 制元件座表面80和流环66(图2所描绘的)的环形座表面64之间的接合面可 根据特殊处理应用的要求而改变。如果流经流体控制阀50的流体包含强粘性 垢，则要求在控制元件座表面80和环形座表面64之间是松公差。相反，图6 所描绘的实施例利用位于座表面80两侧的两个凹进的表面82和84，以产生抑 制流动停滞和垢累积在阀部件表面80、82和84上的流径。在出现强粘性垢时， 该实施例在控制元件座表面80和环形座表面64之间提供较紧密的公差。从与 面58C(如图2所定义)的中心线相交的控制轴56轴线上的点算起，控制元件 54的座表面80的球面半径可为大约3.000-(0.001～0.003)英寸。此外，从 与面58C(如图2所定义)的中心线相交的控制轴56轴线上的点算起，凹进表 面82和84的球面半径可为2.81英寸。
尽管已参考说明性实施例对本控制元件进行了描述，但是不应认为这些描 述具有限定性的意义。这些说明性实施例的各种修改和合并，以及本控制元件 的其他实施例，对于参考了这些描述的本领域技术人员来说都是显而易见的。 因此，所附的权利要求涵盖了任何这些修改或者实施例。
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