CN103423467B - 用于旋转阀的密封环组件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于旋转阀的密封环组件以及制造该密封环组件的方法。公开了一种密封环组件，其包括固定于旋转阀内的环状密封件，其中所述密封件允许控制部件与流体控制孔的密封接合。所述密封件通过压缩力被压紧在第一密封件夹紧件和第二密封件夹紧件之间，所述压缩力由延伸穿过所述密封件并固定到第一密封件夹紧件和第二密封件夹紧件的多个紧固件来保持。

Description

用于旋转阀的密封环组件
技术领域
本专利大体上涉及密封组件，特别是用于旋转阀的密封环组件。
背景技术
过程控制设备或系统通常使用例如球阀、蝶形阀、偏心盘阀、偏心旋塞阀等旋转阀来控制过程流体的流动。旋转阀典型地包括流体流动控制部件(例如，阀盘、阀球等)，该流体流动控制部件位于阀的流动控制孔中并通过阀轴可旋转地耦接到阀体。为了控制流体通过一些旋转阀的流动，流体流动控制部件的位置可从流体流动控制部件密封接合环绕流动控制孔的密封件的闭合位置变化到流体流动控制部件与密封件分开的完全打开位置或最大流速位置。
阀的结构可以变化来适合特定过程控制环境的需求。例如，蝶形阀可以是双偏移阀(也称作高性能蝶形阀)或三偏移阀。三偏移阀在设计上与双偏移阀相似，除了控制部件具有用来密封接合阀密封件的偏心成形的圆周表面。三偏移阀的控制部件的有角度的几何形状减小了控制部件和密封件在闭合期间的接触区域，因此减小了在任何应用(例如，节流或开关)中的磨损。但是，三偏移阀比较贵，并且由于接合控制部件和密封件以获得紧密闭合所需的高扭矩，三偏移阀是不利的。
选用于密封件的材料可根据使用密封件的过程控制环境的需求而改变。例如，密封件可由金属、聚四氟乙烯(PTFE)或层叠状石墨制成。金属密封件很好地适用于高温高压过程应用，但是通常更容易磨损。与金属密封件相比，PTFE密封件提供良好的密封性能且需要较小的扭矩来将阀盘从密封件上取下。PTFE密封件还提供相对长的密封寿命，但是受限于将温度维持在450华氏度以下的过程应用中。石墨层叠密封件能够承受比PTFE密封件更高的温度，并提供良好的闭合和在很多周期后维持紧密闭合的能力。
发明内容
公开了用于旋转阀的密封环组件和用于制造该组件的方法。在一个示例中，密封环组件包括固定于旋转阀内的环状密封件，其中所述密封件允许控制部件与流动控制孔的密封接合。所述密封件通过压缩力被压紧在第一密封件夹紧件和第二密封件夹紧件之间，所述压缩力由延伸穿过密封件并固定到第一密封件夹紧件和第二密封件夹紧件的多个紧固件来保持。
在另一个示例中，密封环组件包括被设置成固定在旋转阀内的环状密封件，其中所述密封件允许控制部件与流动控制孔的密封接合。所述密封环组件还包括密封件安装件、环形夹紧件和多个紧固件，所述密封件安装件邻近所述密封件的第一侧，用来将所述密封件固定到所述旋转阀内，所述环形夹紧件邻近与所述第一侧相对的所述密封件的第二侧，所述多个紧固件延伸穿过所述密封件并固定到所述夹紧件和所述密封件安装件，以保持在所述夹紧件和所述密封件安装件之间的密封件上的压缩力。
附图说明
图1是示例性的密封环组件的横截面视图；
图2是图1的示例性的密封环组件的部分剖视图；
图3是可替换的示例性的密封环组件的横截面视图；
图4A是另一示例性的密封环组件的横截面视图；
图4B是图4A中的阀内的另一示例性的密封环组件的横截面视图；
图5是另一示例性的密封环组件的横截面视图；
图6是另一示例性的密封环组件的横截面视图；
图7是可替换的密封环组件的横截面视图，该密封环组件可用来实现图6的示例性的密封环组件；
图8是另一示例性的密封环组件的横截面视图；
图9A是用于图3的示例性密封环组件的示例性密封环组件毛坯件在加工成最后形状之前的横截面视图；
图9B是用于图1和图2的示例性密封环组件的示例性密封环组件毛坯件在加工成最后形状之前的横截面视图；
图10是可用来制造这里描述的示例性密封环组件的示例性方法的流程图表。
具体实施方式
通过压紧两个表面之间的密封件所产生的摩擦粘合力能够将石墨层叠密封件固定到阀内。例如，该密封件可被压紧在通过保持环固定到阀体的密封件支架内。可替换地，该密封件可通过保持环直接压靠阀体的表面。其它的结构包括将密封件固定到阀盘，而不是固定到阀体。
不论密封件固定装置的结构，当阀在高压高流动条件下打开时，存在流体力克服保持密封件的摩擦粘合力而松开或脱落密封件的风险。这种喷出问题会导致丧失闭合能力。
因此，这里描述的示例提供具有环状密封件的密封环组件，该密封件由压紧在第一密封件夹紧件和第二密封件夹紧件之间的膨胀石墨制成。多个紧固件可延伸穿过密封件并可固定到第一和第二密封件夹紧件来维持密封件上的压缩力。在一些示例中，该紧固件可以是金属销，其焊接到第一和第二密封件夹紧件，或者可替换地，该紧固件是螺纹紧固件。
另外，这里描述的示例性密封环组件的横截面轮廓可具有适于安装在阀内的凹槽中的不同形状或几何尺寸。例如，在一个示例中，该密封环组件可具有基本T形的横截面，以安装在阀的T形槽中。这种T形槽可用于某些高性能的蝶形阀中。另一示例性的密封环组件具有矩形的横截面，以安装在阀的矩形槽中。这种矩形槽可用于某些高性能的蝶形阀中。
这里描述的另一示例性的密封环组件具有被压紧在密封件夹紧件和阀体的表面之间的环形密封件，其中压缩力通过穿过密封件延伸到阀体中的螺纹紧固件来维持。
这里描述的另一示例性的密封环组件被固定到密封件支架，该密封件支架被固定到连接于阀体的锚定环。该示例可用作球阀或分段球阀中的阀座。在该示例中，可使用固定阀座设计，或者可替换地，可使用在密封件支架上具有柔性弯曲臂的柔性阀座设计。
图1是蝶形阀100中的示例性的密封环组件108的横截面视图。例如，图1中所示的蝶形阀100可用来在大温度范围上控制诸如天然气、石油、水等过程流体。如图1中所示，蝶形阀100包括阀盘102(例如，可移动的流动控制部件)，阀盘102上存在较高压强的流体。蝶形阀100还包括阀体104和耦接到阀体104的保持环106。保持环106保持密封环组件108。
阀盘102通过阀轴(未示出，但是位于阀盘102的右侧)安装到阀100中。为了控制过程流体穿过阀100的流动，控制阀仪表(未示出)可操作地耦接到阀100并响应于来自过程控制器的控制信号向阀致动器(未示出)提供气动信号，过程控制器可以是分布式控制系统(也未示出)的一部分。阀致动器被耦接到阀轴，当气动信号启动阀致动器时，阀轴和与其连接的阀盘102旋转，使得阀盘102的轮廓边缘110相对于密封环组件108的密封环112布置，以在处于闭合位置时密封接合密封件112，或者在处于与控制信号成比例的角度的打开位置时允许流体流动。
密封件112被压紧在第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116之间。第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116由金属制成，密封件112至少部分由层叠石墨组成。更具体地，密封件112由膨胀石墨(例如，等)制成，其在被重复压缩到其最初厚度的大约40～45％之后恢复大约12％。依赖于过程控制系统应用，多种较薄的材料可以层压在石墨材料层之间。例如，密封件112还可包括从金属到聚四氟乙烯(PTFE)的材料范围和/或多种聚烯烃材料。在阻燃材料中使用的聚苯并咪唑(PBI)纤维织物也可以与石墨层压。
由第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116所提供的密封件112上的压缩力通过紧固件118来维持，该紧固件118延伸穿过密封件112并牢固地固定到第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116。紧固件118可以是通过焊接(例如，角焊、激光焊、摩擦搅拌点焊等)固定到密封件夹紧件114、116的金属销。该焊接可完全穿透第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116，以确保紧固件118和第一密封件夹紧件114以及第二密封件夹紧件116之间的牢固连接。可替换地，紧固件118可以是固定到密封件紧固件114、116的螺纹紧固件(例如，凹头螺钉、平头螺钉等)。
如图1所示，第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116这样形成，使得密封环组件108的横截面的轮廓为大致T形。该T形横截面允许密封环组件108牢固地保持在形成于保持环106和阀体104之间的蝶形阀100的T形槽120中。释放或倾斜表面122沿着第二密封件夹紧件116的边缘124形成，以提供空间或额外间隙来帮助T形密封环组件108插入阀体104和保持环106的T形槽120中。
尽管密封环组件108的横截面是大致T形的，但是图1示出了密封件112在密封件夹紧件114和116的上方或下方突出。在密封环组件108的内部直径128上的密封件112的突出部126允许阀盘102接合密封件112来形成沿阀盘-密封件界面的流体密封。另外，密封件夹紧件114、116被形成为支撑密封件112，使得密封件112的层叠层130垂直于T形槽120的后侧132和阀盘102的轮廓边缘110的接触点134。
如本领域通常已知的，层叠密封件，例如密封件112，使用在相互平行的多个平坦表面内的多个层叠层来制造。然而，如图1所示，密封件112的层叠层130并没有位于平坦的平行表面内，而是限定了圆锥部分的表面，在那里内部直径128向一侧偏斜。应该理解的是，由于由层叠石墨制成的密封件112的柔韧特性，使密封件112成如图1所示的圆锥状不会损坏密封件112。当密封件112首先被压紧在密封件夹紧件114、116之间时，密封件112的倾斜定向由于密封环组件108的密封件夹紧件114、116的形状而实现。下面将结合图9A、9B更详细地描述获得密封件112的理想定向。
密封件112相对于T形槽120和阀盘102的定向影响获得紧密密封所需的力。通过在闭合位置上接合阀盘102而产生的作用在密封件112的内部直径128上的部分126上的力推进密封环组件108，使得密封件112在密封环组件108的外部直径138上的部分136压靠T形槽120的后侧132，由此基本上阻止了过程流体在密封环组件108周围的流动(例如，通过阀盘102的泄露)。然而，获得紧密密封需要密封环112沿着蝶形阀100的整个圆周接合T形槽120的后侧132。因此，需要阀盘102施加足够的力到密封环组件108的内部直径128来在径向方向上膨胀密封环组件108。由于第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116的刚性，这可能需要相当大的扭矩输入到旋转阀盘102的阀轴(未示出)。为了减小膨胀密封环组件108所需的扭矩，第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116可以被分段。该分段使得密封件112更容易膨胀，由此减小了获得示例性蝶形阀100的紧密闭合所需的扭矩。然而，将密封件夹紧件114和116完全分段可能导致密封件112内张力不足，当不再需要阀100内的密封接合时，该张力能使密封件112弹回或缩回。因此，可在密封件夹紧件114和/或116周围延伸一个或多个弹簧丝(其中一个用标记140显示)，用来提供需要的弹簧张力。下面将结合图2来更详细地讨论将密封件夹紧件114、116分段和在密封环组件108内提供附加的弹簧负载。
图2是图1的示例性密封环组件108的部分剖视图。如上面结合图1的示例性蝶形阀100所描述的，为了获得紧密闭合，从阀盘102施加到密封环组件108的力在阀盘102和密封件112之间以及在密封件112和T形槽120的后侧132之间形成密封接触。为了在T形槽120的后侧132上形成紧密密封，密封环组件108径向地膨胀。在一些实施例中，为了帮助获得足够的密封力，密封件夹紧件114、116可具有多个分段202，分段202由在从相应的密封件夹紧件114和116的外表面206和208朝向密封件112穿过的紧固件118之间的释放凹口(reliefnotch)204隔开。如图2中所示，示例性的释放凹口204从外表面206和208穿过密封件夹紧件114和116到达密封件112，以完全隔离分段202。这样，能够使用比常规的高性能蝶形阀和/或三偏移阀中所需的扭矩更小的扭矩来保持紧密闭合。
如图2中所示，在第一密封件夹紧件114上的凹口204在周向上并没有对准第二密封件夹紧件116上的凹口204。通过确保密封件112在沿密封环组件108的圆周上的每一处由密封件夹紧件114或116中的至少一个来支撑，错开或偏置凹口204有助于避免在密封环组件108上形成破坏点。
另外，理想的是，在密封环组件108内提供附加的弹簧力作用于密封件112，以使其如上所述径向地弹回或收缩。因此，在一些实施例中，释放凹口204可仅穿过密封件夹紧件114、116大部分距离，使得分段202通过密封件夹紧件114、116邻近密封件112的较薄部分连接，以允许密封环组件108内的理想柔性，同时仍施加弹簧负载到密封环组件108。在其他一些实施例中，薄金属垫片可邻近在密封件夹紧件之间的密封件112的每一侧布置(在下面结合图9A-图10所述的组装中)，以在即使释放凹口204完全穿过密封件夹紧件114、116时也提供理想的支撑和弹簧张力。在其它实施例中，除了石墨层以外，密封件112可包括金属层叠层，来提供理想的支撑。附加地或可选地，作用于密封环组件108的弹簧力可由如图1所示围绕第一密封件夹紧件114的外部直径延伸的弹簧丝140提供。弹簧丝140可通过围绕其上设有弹簧丝140的密封件夹紧件114的外部直径延伸的相应的凹槽来固定就位。
图3是蝶形阀300中的可替换的示例性密封环组件302的横截面视图。蝶形阀300具有与图1的蝶形阀100相同的组件，包括阀体104和通过阀轴(未示出，但是位于阀盘102的右侧)安装在阀300中的阀盘102。此外，图3的蝶形阀300包括保持环106，其如图1所述耦接到阀体104来形成T形槽120。然而，图3示出了保持在T形槽120中的可替换的密封环组件302，使得石墨层叠密封件306的层叠层304相对于T形槽120的后侧132和阀盘102的轮廓边缘110的接触点308在倾斜的角度上定向。
密封件306被压紧在第一密封件夹紧件310和第二密封件夹紧件312之间。密封件306上的压缩力由延伸穿过密封件306并(例如，通过焊接或螺接)固定到密封件夹紧件310、312的多个紧固件(其中一个用标记314显示)来保持。如图3中所示，密封环组件302这样成形，使得当密封环组件302被压紧在密封件夹紧件310和312之间时，密封件306的层叠层304没有倾斜。换句话说，同上面结合图1所述的密封件112不同，密封件306的层叠层304布置在相互平行并平行于由阀盘102限定的平面的多个平坦平面上，由此形成了相对于T形槽120的后侧132和阀盘102的接触点308的倾斜角度。尽管示例性的密封环组件108和302分别显示了密封件112和306的两个可替换的设计，但是密封件306可在适于特定用途的任何角度上定向，通过改变密封件夹紧件310和312的横截面形状来使用蝶形阀300，由此改变了密封件306倾斜的角度。
密封件306在密封环组件302的内部直径316上突出，以密封接合示例性的蝶形阀300的阀盘102。同样，密封件306在密封环组件302的外部直径318上突出，以在阀盘102处于闭合位置并推压密封件306时密封抵接T形槽120的后侧132。如上面结合图1和图2所述的，为了减小获得紧密闭合所需的扭矩，密封件夹紧件310和312可被分段，以允许密封件306径向膨胀并接合T形槽120的后侧132。
图4A、4B是蝶形阀400中的各个示例性的密封环组件412、428的横截面视图。在图4A中，密封环组件412位于形成在密封件支架404和阀体406之间的矩形槽402中。密封件支架404通过刚性连接(例如，通过螺纹410)到阀体406的保持环408固定到阀体406中。尽管所示为分离的组件，但是在一些实施例中，密封件支架404和保持环408可以结合成单个组件或密封件安装件来简化阀400的组装。
在蝶形阀400中，密封环组件412包括压紧在第一密封件夹紧件416和第二密封件夹紧件418之间的石墨层叠密封件414。密封件414上的压缩力由延伸穿过密封件414并刚性固定到密封件夹紧件416和418的紧固件(其中一个用标记420显示)来保持。密封环组件412的横截面轮廓为大致矩形的，以装配到在密封件支架404和阀体406之间的矩形槽402的内侧。然而，密封环组件412设计有在密封环组件412的外部直径422和内部直径424上突出于密封件夹紧件416和418的密封件414。在内部直径424上的突出部分提供了与阀盘102的干涉配合，以在阀盘102闭合时获得密封件414和阀盘102之间的流体密封。阀盘102通过阀轴来打开和闭合，阀轴未示出，但是位于阀盘102的右侧。在密封环组件412的外部直径422上的突出部分被压入密封件支架404的矩形槽402中，以在密封件414和密封件支架404之间形成静态密封。
图4A还示出了位于密封件支架404和阀体406之间的垫圈426，用来减小(例如，最小化)在示例性的蝶形阀400的结构组件周围的泄露。取决于密封件如何结合到阀组件中，垫圈可以被包含或者不被包含在这里描述的任一示例性阀门中。
图4B示出了蝶形阀400中的可替换的示例性密封环组件428。在该实施例中，石墨层叠密封件430通过密封件夹紧件434直接压靠密封件支架432。密封件430上的压缩力通过延伸穿过密封件430并固定到密封件夹紧件434和密封件支架432的紧固件(其中之一用标记436表示)来保持。通过固定到密封件支架432的密封件430和密封件夹紧件434，密封环组件428可插入阀400的阀体406中并通过固定(例如，通过螺纹410)到阀体406的保持环408来保持就位。尽管所示为分离的组件，但是在一些实施例中，密封件支架432和保持环408可结合成单个组件或密封件安装件来简化阀400的组装。由于这种设计，如上面关于密封件112和306所述的，静态密封消除了密封件430膨胀并接合密封件支架428的需求，所以密封件夹紧件432和434可不被分段。
由于密封件430和密封件支架432之间的表面接触，密封件430的外部直径可不突出于密封件夹紧件434来获得流体紧密密封。然而，密封件430的内部直径的尺寸能够允许密封件403和阀盘102之间的密封接合。
图5是蝶形阀500中的另一示例性的密封环组件502的横截面视图。密封环组件502包括被压紧在第一密封件夹紧件506和第二密封件夹紧件508之间的石墨层叠密封件504。密封件504上的压缩力通过延伸穿过密封件504并刚性固定到密封件夹紧件506和508的紧固件(其中之一用标记510表示)来保持。与上面所述的实施例不同，图5的密封环组件502被连接到阀盘512的周围，使得当阀盘512处于闭合位置时，密封件504的突出端514密封接合阀体518的壁516。尽管没有示出，但是阀轴位于阀盘512的右侧，用来打开和闭合阀盘512。
密封环组件502通过保持环520固定到阀盘512，当拧紧螺钉522来将密封环组件502保持就位时，保持环520将密封环组件502压靠阀盘512。在一些实施例中，第一密封件夹紧件506和保持环520可结合成单个组件或密封件安装件。在这些实施例中，密封件504可通过另一侧上的第二密封件夹紧件508直接压靠密封件安装件，并与图4B的密封环组件428相似地通过延伸到密封件安装件的紧固件510固定就位。图5还示出了在密封环组件502和阀盘512之间的垫圈524，用于减小(例如阻止)示例性的密封环组件502的结构组件周围的泄露。
图6是球阀或分段的球阀600中的另一密封环组件602的横截面视图。密封环组件602包括被压紧在第一密封件夹紧件606和第二密封件夹紧件608之间的石墨层叠密封件604。压缩力通过延伸穿过密封件604并固定到第一密封件夹紧件606和第二密封件夹紧件608的紧固件(其中之一用标记610表示)来保持。
第一密封件夹紧件606的轮廓不但支撑密封件604，而且通过锚定系统614牢固地固定到阀体612。锚定系统614包括牢固地固定到阀体612的锚定环616，阀体612包括用来收容多个螺钉620的多个螺孔618，螺钉620延伸穿过第一密封件夹紧件606来将密封环组件602固定就位。另外，第一密封件夹紧件606被设计成装配在锚定环上方，从而当密封件夹紧件606通过螺钉620固定就位时，第一密封件夹紧件606与布置在阀体612和第一密封件夹紧件606之间的垫圈622配合，由此阻止过程流体在密封环组件602周围的流动(例如，通过阀球623的泄露)。
由于垫圈622阻止流体穿过密封环组件602周围，密封环组件608的密封件604仅在密封环组件602的内部直径624上突出，以在密封件604接触阀球623的表面626时形成流体密封。尽管没有示出，但是旋转阀球623的阀轴的中心线水平地位于图6上方。由于阀球623上密封件604与阀球623的表面626相接合的位置，以及如图6中所示密封件604相对表面626的定向，在密封环组件602的内部直径624上的密封件604的末端可相对于层叠层628的方向倾斜，以更好地配合阀球623的表面626。为了获得密封件604的末端的理想角度，在密封件604被压紧到密封环组件602并且密封件夹紧件606和608已经被加工到其最终形状(下面将结合图9A、9B和图10更完整地描述这一步骤)以后，加工密封件604。
图7是球阀或分段的球阀700中的一个可替换的密封环组件702的横截面视图。在该实施例中，石墨层叠密封件704被压紧在第一密封件夹紧件706和第二密封件夹紧件708之间，使得密封件704的层叠层709垂直于阀球623的表面626定向。尽管没有示出，但是旋转阀球623的阀轴的中心线水平地位于图7上方。如上面结合图1-3中所述的，阀700中的密封件704的可替换的定向通过对密封件夹紧件706和708成形来实现，以在压紧于密封件夹紧件706和708之间时将密封件704固定在理想的方向上。更具体地，密封件704的可替换的定向通过使用凸缘表面713在第一密封件夹紧件706上形成开口712来实现。密封件704可通过在密封件704的另一侧上的第二密封件夹紧件708来直接压靠表面713，以使密封件704成具有圆锥形截面的形状。然后，压缩力可通过延伸穿过密封件704并固定到第一密封件夹紧件706和第二密封件夹紧件708的紧固件(其中之一用标记714表示)来保持。除了密封件704的层叠层709相对于阀球623的表面626的垂直定向以外，还可通过改变第一密封件夹紧件706和第二密封件夹紧件708的横截面轮廓来获得多个不同角度。
如上面结合图6所述的，密封件夹紧件704也被设计成通过锚定系统614固定到阀体612。另外，密封件支架将垫圈622抵靠接合阀体612，以阻止流体通过密封环组件702周围。
图8示出了球阀或分段的球阀800中的另一示例性的密封环组件802。密封环组件802包括压紧在第一密封件夹紧件806和第二密封件夹紧件808之间的石墨层叠密封件804。压缩力通过延伸穿过密封件804并固定到第一密封件夹紧件806和第二密封件夹紧件808的紧固件(其中之一用标记810表示)来保持。此外，第一密封件夹紧件806被固定(例如，通过焊接)到密封件支架814的柔性弯曲臂812的末端来提供密封环组件802中的柔性，以接合阀球623的表面626。为了获得紧密密封，密封环组件802被设计成使密封件804在内部直径816上延伸超出第一密封件夹紧件806和第二密封件夹紧件808一个小的突出部820，该突出部820与阀球623形成干涉配合。尽管没有示出，但是旋转阀球623的阀轴的中心线水平地位于图8上方。
如上面结合图6所述的，密封件支架814也被设计成通过锚定系统614固定到阀体612。另外，密封件支架将垫圈622抵靠接合阀体612，以阻止流体通过密封环组件802周围。
图9A和9B示出了示例性的密封环组件毛坯件900、901的横截面视图。密封环组件毛坯件900包括被压紧在第一加工毛坯件904和第二加工毛坯件906之间的密封件902，其中第二加工毛坯件906具有用来支撑密封件902的空腔907。压缩力通过使用厚度大于空腔907的深度的密封件902来形成。因此，当第一加工毛坯件904和第二加工毛坯件906在密封件周围相互接触时，密封件902被完全压紧。该压缩力通过延伸穿过密封件902并固定到(例如，通过焊接)加工毛坯件904、906的紧固件(其中一个用标记908表示)来保持。同样，密封环组件毛坯件901包括被压紧在第一加工毛坯件910和第二加工毛坯件912之间的密封件902，同组件毛坯件900一样，第二加工毛坯件912具有用来支撑密封件902的空腔913。同样，压缩力通过延伸穿过密封件902并固定到加工毛坯件910、912的紧固件(例如紧固件908)来保持。如图9A和9B所示，点状轮廓914和916是可由密封环组件毛坯件900和901加工的密封环组件的各个示例性的横截面轮廓。特别地，点状轮廓914对应于图3中所示的完成的示例性密封环组件302，点状轮廓916对应于图1和图2中所示的完成的密封环组件108。如图9B中所示，由于加工毛坯件910和912的形状迫使密封件902到其想要的定向，实现了与密封环组件108的密封件112相对应的密封件902的倾斜定向。因此，这里描述的任一示例性密封环组件或其它的密封环组件可通过改变加工毛坯件的形状和/或尺寸来由类似于密封环组件毛坯件900和/或901的密封环组件毛坯件加工。例如，改变加工毛坯件的尺寸和形状允许由对应的密封环组件毛坯件类似地加工图4A、4B和图5-8中所示的任一示例性的密封环组件的横截面轮廓和密封件定向。
图10是用来制造这里公开的任一个示例性密封环组件的示例性方法的流程图表。为了公开的目的，主要结合图9A和图9B来描述示例性的方法。尽管图10的示例性方法结合图10的图表连同图9A、9B来描述，但是还可使用实施图10的示例性方法的许多其它手段。例如，一些程序块的执行顺序可以改变，和/或一些所述程序块可以改变、取消、细分或组合。
图10的示例性方法从程序块1000开始，通过将层叠石墨密封件(laminatedgraphite seal)(例如，图9A的示例性密封件902)压紧在第一加工毛坯件(例如，示例性的第一加工毛坯件904)和第二加工毛坯件(例如，示例性的第二加工毛坯件906)之间。由压缩力所产生的压强的大小与密封件被压缩的程度相关。因此，可通过控制密封件(例如，示例性的密封件902)被压缩的程度来获得理想的压强。大约5000psi的单位载荷对于这里公开的一些实施例是理想的。该压强对应于密封件(例如，示例性的密封件902)在释放状态下被压缩其厚度的大约43％。在一些实施例中，43％的压缩可通过将密封件(例如，示例性的密封件902)放置在一个加工毛坯件的空腔(例如，示例性的空腔907)中来控制，该空腔的深度比释放或未压缩状态下的密封件(例如，示例性密封件902)的厚度小43％。通过这种方式，当第一和第二加工毛坯件(例如，加工毛坯件904和906)被拉伸到一起时，密封件(例如，示例性的密封件902)将被压缩，直到它变成与空腔(例如，示例性的空腔907)大约相等的厚度。此外，由于在密封件(例如，示例性的密封件902)周围的第一和第二加工毛坯件(例如，加工毛坯件904和906)的配合表面用作对压缩过程的固定限位，该方法减小了过度压缩的风险。可替换地，密封件(例如，示例性的密封件902)的压缩的量可通过用来将密封件压紧在加工毛坯件之间的固定装置来控制。如结合图2所述的，当期望金属垫片提供密封件(例如，示例性的密封件902)上的弹簧负载时，空腔(例如，示例性的空腔907)的深度可被适当地调整到适于垫片的厚度的量，该垫片在将组件压紧到加工毛坯件(例如，示例性的加工毛坯件904和906)之间以前布置在密封件(例如，示例性的密封件902)的下方和上方。
在程序块1002，穿过密封件(例如，示例性的密封件902)和第一、第二加工毛坯件(例如，示例性的加工毛坯件904和906)的结合组件来钻孔。在程序块1004，当保持密封件(例如，示例性的密封件902)上的压缩力时，紧固件(例如，示例性的紧固件908)穿过孔插入并固定到第一、第二加工毛坯件(例如，示例性的加工毛坯件904和906)。如果销用作紧固件，那么程序块1004可包括焊接。可替换地，如果使用螺纹紧固件，程序块1004可包括对孔攻丝来将组件固定在一起，在程序块1006，第一和第二加工毛坯件被加工成理想的横截面形状(例如，示例性的点状轮廓914)来形成完成的第一和第二密封件夹紧件(例如，图1的示例性的第一密封件夹紧件114和第二密封件夹紧件116)。该加工方法可包括在完成的密封件夹紧件的一个或两个的外部直径周围加工凹槽，用来在组件最终形成时收容弹簧丝(例如，图2的示例性的弹簧丝140)。根据完成的密封件夹紧件的设计，在加工前的加工毛坯件(例如，示例性的毛坯件904和906)的尺寸和/或形状可以改变。尽管多种方法可被用来将加工毛坯件(例如，示例性的加工毛坯件904和906)切割成任何理想的形状，但是由于层叠石墨的特性，一些切割方法可能是不适当的，它们可能容易磨损或者提出净切削挑战。因此，在程序块1008，密封件(例如，示例性的密封件902)的露出部分可根据需要通过任何适当的加工方法来加工，例如，磨料水喷射切割，以获得密封件(例如，示例性的密封件902)的理想形状，从而在安装于阀内时适当地接合阀控制部件(例如，图1的示例性阀盘102)或阀壁(例如，图5的壁516)。最后，在程序块1010，在完成的密封件夹紧件上切割释放凹口(例如，图2的释放凹口204)，以根据阀的设计和/或使用密封件组件的环境形成所需的分段(例如，图2中的示例性分段202)。在密封件组件的设计使得在脱离与阀的密封接合时没有足够的弹簧力来恢复密封件的情形下，弹簧丝(例如，弹簧丝140)可在设置有凹槽的密封件夹紧件的周围延伸，以提供附加的弹簧载荷。弹簧丝的末端可通过例如点焊等任何适当的手段固定就位。
尽管这里已经描述了某些示例性的方法和装置，但是本专利的保护范围并不限于此。这些示例用作非限制性的解说性示例。相反地，本专利覆盖了或者按照字面含义或者按照等同原则合理地落入所附权利要求的范围内的所有方法和装置。

Claims (23)

1.一种用于旋转阀的密封环组件，其特征在于，所述密封环组件包括：
环状密封件，其固定于所述旋转阀内，其中所述密封件允许控制部件与流动控制孔的密封接合，所述密封件通过压缩力被压紧在第一密封件夹紧件和第二密封件夹紧件之间；以及
多个紧固件，其延伸穿过所述密封件，其中所述紧固件被固定到所述第一密封件夹紧件和所述第二密封件夹紧件来保持所述密封件上的压缩力。
2.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述紧固件是螺纹紧固件。
3.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，销通过焊接固定到所述第一密封件夹紧件和所述第二密封件夹紧件。
4.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述密封环组件具有大致矩形的横截面。
5.根据权利要求4所述的密封环组件，其特征在于，所述密封环组件被压入矩形槽内，以在所述矩形槽的后侧上形成静态密封。
6.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述密封环组件具有大致T形的横截面。
7.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述密封件被倾斜地固定于凹槽内。
8.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述密封件被垂直固定到凹槽的后侧。
9.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述第一密封件夹紧件和所述第二密封件夹紧件被释放凹口切分成多个分段。
10.根据权利要求9所述的密封环组件，其特征在于，弹簧丝围绕所述第一密封件夹紧件或所述第二密封件夹紧件之一延伸。
11.根据权利要求9所述的密封环组件，其特征在于，所述释放凹口仅将所述第一密封件夹紧件和所述第二密封件夹紧件部分地进行分段。
12.根据权利要求9所述的密封环组件，其特征在于，还包括金属垫片，其位于所述密封件和所述第一密封件夹紧件、所述第二密封件夹紧件之间来支撑所述密封件。
13.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述密封件包括膨胀的层叠石墨。
14.根据权利要求10所述的密封环组件，其特征在于，所述密封件在膨胀的石墨之间层压有聚四氟乙烯(PTFE)、聚烯烃材料、聚苯并咪唑(PBI)纤维织物或金属中的至少之一。
15.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述第二密封件夹紧件具有朝向所述密封件的开口。
16.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述密封件被固定到围绕所述流动控制孔的阀体。
17.根据权利要求1所述的密封环组件，其特征在于，所述密封件被固定到所述控制部件的表面。
18.一种用于旋转阀的密封环组件，其特征在于，所述密封环组件包括：
环状密封件，其被设置成固定于所述旋转阀内，其中所述密封件允许控制部件与流动控制孔的密封接合；
密封件安装件，其邻近所述密封件的第一侧，用来将所述密封件固定于所述旋转阀内；
环形夹紧件，其邻近与所述第一侧相对的所述密封件的第二侧；以及
多个紧固件，其延伸穿过所述密封件并固定到所述夹紧件和所述密封件安装件，以保持在所述夹紧件和所述密封件安装件之间的密封件上的压缩力。
19.根据权利要求18所述的密封环组件，其特征在于，所述密封件包括膨胀的层叠石墨。
20.一种制造用于旋转阀的密封环组件的方法，其特征在于，包括：
将环状密封件压紧在第一加工毛坯件和第二加工毛坯件之间；
同时将所述密封件支撑在压紧状态：
穿过所述密封件和所述第一加工毛坯件、所述第二加工毛坯件钻孔；以及
穿过所述孔将紧固件连接到所述第一加工毛坯件、所述第二加工毛坯件，以将所述密封件保持在所述压紧状态；以及
加工所述第一加工毛坯件和所述第二加工毛坯件，以露出所述密封件的至少一部分，并成形适于装配到所述旋转阀内的密封环组件。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括加工所述密封件的露出部分。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括将所述第一加工毛坯件和所述第二加工毛坯件切分成多个分段。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一加工毛坯件或所述第二加工毛坯件的任一个的外部直径上加工凹槽；以及
将弹簧丝围绕所述外部直径延伸，以放置到所述凹槽内。
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