具有单独的静态密封和动态密封的扭矩减小阀的制作方法

具有单独的静态密封和动态密封的扭矩减小阀
1.优先权
2.本技术请求于2020年11月30日提交的名称为“torque reduction valve having separate static seal and dynamic seal(具有单独的静态密封和动态密封的扭矩减小阀)”的第63/119,330号美国专利申请的权益，其公开内容通过引用并入本文。


背景技术：

3.一些阀门包括阀门组件和用于与阀门组件联接的主阀体。阀体可以包括壳体和从壳体延伸出的至少一个端部连接元件。端部连接元件用于通过焊接或紧固件将管道或类似特征件紧固到阀门上。关于塞式阀门，阀门组件可以包括被配置为固定联接到壳体的安装板和可旋转地从安装板延伸到壳体的内部腔室的插塞。插塞包括被配置为在插塞处于闭合状态时抑制流体流过插塞的插塞主体和延伸穿过插塞主体且被配置为在插塞处于打开状态时促进流体流过插塞的插塞流动通道。
4.一些塞式阀门还包括紧固在壳体的内部腔室内的套筒，并且套筒具有用于可旋转地收容插塞的内部腔体以及用于在插塞处于打开状态时与插塞流动通道对准的一对孔口。套筒可以被配置为在塞体与壳体之间提供不漏流体的密封，并且可以由具有相对较高的耐化学性和相对较低的摩擦系数的聚合物材料(诸如，聚四氟乙烯(ptfe))构成。此类阀门可以被称为套筒式塞阀。
5.在常规的套筒式塞阀的装配过程中，插塞和套筒通常均被向下压缩到壳体的内部腔室中。因此，相对较高的压缩力可以被施加到套筒的内表面和外表面。例如，在套筒的外表面与壳体的内表面之间，以及在套筒的内表面与插塞的外表面之间，都可以施加此类高压缩力。这些高压缩力可以阻止插塞在打开状态和闭合状态之间旋转，因此需要对插塞施加相对较高的输入扭矩才能实现这种旋转。因此，在使塞体与壳体之间保持不漏流体的密封的同时，希望减小这些压缩力中的至少一部分，从而减小使插塞旋转所需的输入扭矩量。
附图说明
6.虽然说明书以特别指出且明确请求保护本发明的权利要求书结束，但应相信的是，从以下结合附图对某些示例的描述中可以更好地理解本发明，在附图中，相似的附图标记标识相同的要素，并且其中：
7.图1描绘了示例性套筒式塞阀的立体图；
8.图2描绘了图1的套筒式塞阀的分解立体图，其中套筒式塞阀的阀体与套筒式塞阀的阀门组件间隔开，阀门组件具有与示例性芯体间隔开的示例性插塞，示例性套筒贴附在芯体上；
9.图3描绘了图2的阀体的分解立体图，其中一对示例性端部连接元件与示例性壳体间隔开；
10.图4描绘了图2的阀门组件的局部分解立体图，其中套筒与芯体的下轮毂间隔开；
11.图5描绘了图2的套筒的横截面图；
12.图6描绘了图2的插塞的横截面图；
13.图7a描绘了沿图1中的截面线7a-7a截取的图1的套筒式塞阀的横截面图，其中插塞处于打开状态；
14.图7b描绘了与图7a类似的横截面图，其中插塞旋转到闭合状态；
15.图7c描绘了与图7a类似的横截面图，其中插塞相对于芯体和套筒向上平移；
16.图8描绘了另一个示例性套筒式塞阀的横截面图；以及
17.图9描绘了图10的套筒式塞阀的芯体的立体图。
18.附图不欲以任何方式具有限制性，并且可以设想的是，本发明的各种实施例可以以各种其他方式实施，包括那些不一定在附图中描绘的方式。附图并入说明书并构成其一部分，示出了本发明的几个方面，并且与说明书一起用于解释本发明的原理；但应理解的是，本发明不限于所示的精确布置。
具体实施方式
19.以下对本发明某些示例的描述不应该用于限制本发明的范围。根据通过图示的方式作为实施本发明所设想的最佳模式之一的以下描述，本发明的其他示例、特征、方面、实施例以及优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。将认识到的是，本发明能够有其他不同且明显的方面，所有这些都不会偏离本发明。因此，附图和描述应被视为具有说明性而非限制性。
20.可以理解的是，本文所述的教导、表达方式、版本、示例等中的任何一者或多者可以与本文所述的其他教导、表达方式、版本、示例等中的任何一者或多者结合。因此，不应该相互孤立地看待下文所述的教导、表达方式、版本、示例等。对于本领域的普通技术人员而言，鉴于本文的教导，可以将本文的教导结合的各种合适的方式将是显而易见的。此类修改和变化旨在包括在权利要求的范围内。
21.i.第一示例性套筒式塞阀
22.图1和图2中显示了套筒式塞阀，以下称为阀门(1)。在所示的示例中，阀门(1)包括套筒式塞式阀门组件(10)和被配置为收容阀门组件(10)的主阀体(11)。正如下文将详细讨论的那样，相对于现有技术的阀门，阀门(1)可以提供各种好处。
23.a.示例性阀体
24.阀门(1)的阀体(11)可以是具有双金属选件的模块化阀体。如本文所使用的，短语“双金属选件”表示模块化阀体(11)的元件或特征如何由类似的材料构成，或者可选地由不同的材料构成。鉴于在一些版本中模块化阀体(11)的结构中使用了两种不同的材料，因此模块化阀体(11)也可以称为混合型阀体。在一些版本中，模块化阀体(11)可以根据于2019年11月20日提交的名称为“modular valve body with bimetallic option(具有双金属选件的模块化阀体)”的第62/937,869号美国专利申请的至少一部分教导进行配置，此申请的全部公开内容通过引用并入本文。
25.如图2和图3最佳所示，模块化阀体(11)包括壳体(13)，壳体(13)包括顶部(15)和底部(17)，以及第一侧(19)和间隔开的第二侧(21)。顶部(15)包括顶面(27)。在顶面(27)中限定有凹部(29)，其尺寸和位置可选择性地收容阀门组件(10)的一部分，这将在下文中进行更详细的讨论。顶部(15)限定多个顶部孔(30)，这些孔(30)从顶面(27)延伸穿过顶部
(15)。顶部孔(30)的尺寸和位置各自被设计成用于收容相应的螺栓或类似的连接器或紧固件(31)穿过。
26.壳体(13)还包括一对大体上呈圆柱形的相对的内部壳体表面(33)(只显示了一个)。内部壳体表面(33)限定相应的壳体流动通道(35)，以促进流体流过壳体(13)。壳体(13)还包括大体上呈圆柱形的中心内部壳体表面(36)，此表面(36)限定内部腔室(37)，其尺寸被设计成用于收容阀门组件(10)的一部分，以选择性地限制流体流过壳体(13)，这将在下文中进行更详细的描述。内部腔室(37)可以限定阀门(1)的中心轴线(c)，且壳体流动通道(35)可以相对于内部腔室(37)横向延伸，从而相对于中心轴线(c)横向延伸。
27.模块化阀体(11)还包括至少一个端部连接元件(39)。当模块化阀体(11)被完全组装时，端部连接元件(39)从壳体(13)延伸。端部连接元件(39)大体上呈圆柱形，且从顶部(41)延伸到底部(43)，并且包括周界表面(45)和外部表面(47)。端部连接元件(39)包括大体上呈圆柱形的内部端面(49)。内部端面(49)限定端部流动通道(51)，以促进流体流过端部连接元件(39)。当与壳体(13)接合时，端部流动通道(51)与壳体流动通道(35)进行流体连通。端部连接元件(39)被配置为与管道接合，以将管道紧固在模块化阀体(11)上。端部连接元件(39)还包括连接器凸缘(55)，其远离周界表面(45)向外延伸。连接器凸缘(55)包括向外的表面(57)，用于与管道上的类似凸缘(未示出)抵靠。连接器凸缘(55)限定多个连接器孔(59)，这些孔(59)从向外的表面(57)延伸穿过连接器凸缘(55)。连接器孔(59)的尺寸和位置各自被设计成用于收容相应的螺栓或类似的连接器或紧固件(未示出)穿过。连接器可以穿过管道上类似的连接器凸缘，将管道连接到端部连接元件(39)。
28.如图所示，壳体(13)和端部连接元件(39)被接合在一起，以形成模块化阀体(11)。在模块化阀体(11)的一些版本中，通过将端部连接元件(39)惯性摩擦焊接到壳体(13)上而将端部连接元件(39)接合到壳体(13)，如第62/937,869号美国专利申请中所述。虽然阀体(11)被描述为模块化阀体，即壳体(13)和端部连接元件(39)最初作为单独的部件彼此分开形成，随后彼此接合，但阀体(11)也可以是单体式的，即壳体(13)和端部连接元件(39)作为一个单件一体形成(例如，铸造)。
29.b.示例性阀门组件
30.主要继续参照图2，阀门(1)的阀门组件(10)包括芯体(61)，芯体(61)具有被配置为可拆卸地联接到壳体(3)的顶部(15)的大体上呈矩形的安装板(63)、从安装板(63)向上延伸的大体上呈圆柱形的中心上轮毂(65)，以及从安装板(63)向下延伸且被配置为在安装板(63)固定地联接到顶部(15)时被收容在壳体(3)的内部腔室(37)内的大体上呈管状的中心下轮毂(67)。就此而言，安装板(63)包括下表面(69)，用于与顶部(15)的顶面(27)抵靠或以其他方式相对。安装板(63)限定多个安装板孔(未示出)，这些孔从下表面(69)延伸穿过安装板(63)，其中每个孔的尺寸和位置各自被设计成用于收容相应的螺栓或类似的连接器或紧固件(31)穿过，从而将安装板(63)固定地联接到顶部(15)(例如，经由相应的螺母(71))，同时允许选择性地从顶部(15)移除安装板(63)。在所示的示例中，阀门组件(10)还包括环形垫圈(73)(图3)，环形垫圈(73)具有大体上呈波状的横截面，且定位在下表面(69)或其下方，使得垫圈(73)被配置为收容在壳体(13)的凹部(77)内并与之密封地接合，从而在两者之间提供不漏流体的密封。
31.上轮毂(65)包括大体上呈环形的上表面(75)，其中限定有凹部(77)(图7a)，其目
的将在下文中加以讨论。安装板(63)和上轮毂(65)共同限定中心孔(79)(图7a)，中心孔(79)从下表面(69)通过安装板(63)和上轮毂(65)延伸到凹部(77)，且被配置为与壳体(3)的内部腔室(37)轴向对准。中心孔(79)可以是单级的，使得中心孔(79)具有恒定的直径，或者可以是多级的，使得中心孔(79)具有多个直径。
32.如图4最佳所示，下轮毂(67)包括支撑框架(81)，支撑框架(81)具有大体上呈圆柱形的外部下轮毂表面(83)和在向下的方向上径向向外锥化(例如，相对于中心轴线(c)成角度(α)，这将在下文中加以描述)的大体上呈截头圆锥形的内部下轮毂表面(85)，使得下轮毂(67)的相对较低部分比下轮毂(67)的相对较上部分具有相对较大的内部横截面尺寸。下轮毂(67)限定一对相对的下轮毂孔口(87)，下轮毂孔口(87)从外部下轮毂表面(83)延伸到内部下轮毂表面(85)，且被配置为与壳体(13)的相应壳体流动通道(35)对准。如图所示，下轮毂(67)包括从外部下轮毂表面(83)围绕相应的下轮毂孔口(87)的周界向外延伸的一对相对的外部轮辋(89)和从内部下轮毂表面(85)围绕相应的下轮毂孔口(87)的周界向内延伸的一对相对的内部轮辋(91)。
33.支撑框架(81)限定多个弧形槽(93)，这些弧形槽(93)从外部下轮毂表面(83)部分地围绕相应的下轮毂孔口(87)的周界延伸到内部下轮毂表面(85)。在所示的示例中，四个弧形槽(93)围绕每个下轮毂孔口(87)布置，其中每一对相邻的弧形槽(93)被支撑框架(81)的支撑肋(95)相互分开。支撑框架(81)还在下轮毂孔口(87)及其相应的弧形槽(93)之间限定从外部下轮毂表面(83)延伸到内部下轮毂表面(85)的一对相对的开口(97)。支撑框架(81)进一步限定多个直槽(99)，这些直槽(99)大体上在相应的开口(97)上方从外部下轮毂表面(83)延伸到内部下轮毂表面(85)。在所示的示例中，两个直槽(99)被布置在每个开口(97)上方。正如下文更详细地讨论的那样，弧形槽(93)、开口(97)以及直槽(99)可以各自被配置为协助将另一种材料紧固在支撑框架上。
34.就此而言，阀门组件(10)还包括与芯体(61)的下轮毂(67)固定地联接的套筒(101)。如图4和图5所示，套筒(101)包括外套筒部分(103)和内套筒部分(107)，外套筒部分(103)被配置为覆盖在外部下轮毂表面(83)上，且具有大体上呈圆柱形的外部套筒表面(105)，用于摩擦和/或密封地接合中心内部壳体表面(36)，以抑制两者之间的相对移动和/或在两者之间提供不漏流体的密封，内套筒部分(107)被配置为覆盖在内部下轮毂表面(85)上，且具有大体上呈截头圆锥形的内部套筒表面(109)，内部套筒表面(109)相对于中心轴线(c)以角度(α)在向下的方向上径向向外锥化，使得套筒(101)的相对较低的部分比套筒(101)的相对较上的部分具有相对较大的内部横截面尺寸。内部套筒表面(109)限定内部腔体(111)，内部腔体(111)被配置为与中心孔(79)相通。套筒(101)限定一对相对的套筒孔口(113)，套筒孔口(113)从外部套筒表面(105)延伸到内部套筒表面(109)，与下轮毂孔口(87)对准。就此而言，套筒孔口(113)可以基本上包围下轮毂(67)的相应轮辋(89，91)。在套筒孔口(113)之间的外部套筒表面(105)上限定有一对相对的凹部(115)，一对相对的突起部(117)从相应的凹部(115)向外延伸，用于摩擦地接合中心内部壳体表面(36)，以抑制两者之间的相对移动。例如，突起部(117)可以远离中心轴线(c)径向向外延伸，超出外部套筒表面(105)。在任何情况下，外部套筒部分和内部套筒部分(103，107)都通过各种通道(119)彼此间隔开，这些通道(119)被配置为收容支撑框架(81)的相应部分(例如，支撑肋(95))，并且通过各种连接部分(121)彼此联接，这些连接部分(121)被配置为占据支撑框架
(81)的相应槽(93，99)和/或开口(97)，使得支撑框架(81)可以被牢固地捕获在内部套筒部分和外部套筒部分(103，107)之间。因此，套筒(101)可以至少部分地封装下轮毂(67)，同时经由套筒孔口(113)提供通往下轮毂孔口(87)的入口。
35.在一些版本中，套筒(101)可以由具有相对较高的耐化学性和相对较低的摩擦系数的聚合物材料(诸如，ptfe或任何其他合适的聚合物)构成。此外或可替代地，支撑框架(81)可以由金属材料构成，以为套筒(101)提供实质性的结构稳定性。在一些版本中，芯体(61)可以是单体式的，即安装板(63)、上轮毂(65)以及下轮毂(67)(包括支撑框架(81))一起作为一个单件一体形成(例如，铸造)。
36.阀门组件(10)还包括插塞(123)，插塞(123)可旋转地联接到安装板(63)且由此向下延伸到套筒(101)的内部腔体(111)中，使得插塞(123)被配置为与下轮毂(67)和套筒(101)一起被收容在壳体(3)的内部腔室(37)内。就此而言，插塞(123)包括输入轴(25)和塞体(127)，输入轴(25)被配置为与芯体(61)的中心孔(79)轴向对准且被其可旋转地收容，塞体(127)从输入轴(125)向下延伸，使得塞体(127)可以在套筒(101)的内部腔体(111)内围绕中心轴线(c)相对于套筒(101)旋转。
37.如图6最佳所示，塞体(127)具有大体上呈截头圆锥形的外部插塞表面(129)，外部插塞表面(129)相对于中心轴线(c)以角度(α)在向下的方向上径向向外锥化，使得塞体(127)的相对较低的部分比塞体(127)的相对较上部分具有相对较大的外部横截面尺寸。就此而言，塞体(127)可以具有与套筒(101)的不同内部横截面尺寸相对应的不同外部横截面尺寸。以这种方式，外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)互补，使得外部插塞表面(129)被配置为与内部套筒表面(109)配合并密封地接合，以在两者之间提供不漏流体的密封。插塞(123)包括内部插塞表面(131)，内部插塞表面(131)在外部插塞表面(129)的相对部分之间横向延伸穿过塞体(127)。内部插塞表面(131)限定插塞流动通道(133)，用于选择性地与下轮毂(67)和套筒(101)的孔口(87，113)对准，以促进流体选择性流过。
38.在一些版本中，插塞(123)可以沿中心轴线(c)相对于套筒(101)平移，用于调整插塞(123)相对于套筒(101)的高度。就此而言，本示例的输入轴(125)具有大体上呈圆柱形的外轴表面(135)，外轴表面(135)可以具有至少部分地沿其限定的至少一个螺旋轴螺纹(图未示)，并且本示例的阀门组件(10)还包括高度调节螺母(137)，高度调节螺母(137)被配置为可以与输入轴(125)的外轴表面(135)螺纹啮合。螺母(137)可以被配置为在安装板(63)与顶部(15)固定联接时相对于芯体(61)和壳体(13)保持在固定高度。在所示的示例中，螺母(137)位于上轮毂(65)上方。更特别的是，阀门组件(10)还包括环形垫圈(139)(图7a)和环形垫片(141)，环形垫圈(139)具有大体上呈l形的横截面且被收容在凹部(77)内，环形垫片(141)夹置在螺母(137)与垫圈(139)之间，使得螺母(137)被垫圈(139)和/或垫片(141)竖直地支撑在上轮毂(65)上方。因此，至少在阀门(1)处于直立位置时，螺母(137)可以被配置为经由重力保持在图示高度。可以理解的是，可以使用任何其他合适的方式将螺母(137)保持在固定的高度。以这种方式，螺母(137)相对于输入轴(125)的旋转可以使输入轴(125)沿中心轴线(c)相对于螺母(137)平移，使得插塞(123)同样可以沿中心轴线(c)相对于套筒(101)平移。
39.本示例的阀门组件(10)还包括环形垫圈(143)和相应的环形垫圈(145)，环形垫圈(143)具有大体上呈楔形的横截面且定位在塞体(127)的顶上，相应的环形垫圈(145)具有
大体上呈叉形的横截面且定位在芯体(61)的中心孔(79)内，用于彼此密封地接合，以在两者之间提供不漏流体的密封，同时容纳两者之间因插塞(123)相对于套筒(101)的高度调整以及插塞(123)相对于套筒(101)的旋转而发生的相对移动。
40.c.示例性阀门致动
41.现在主要参照图7a和图7b，阀门(1)可以经由插塞(123)相对于套筒(101)在打开状态(图7a)和闭合状态(图7b)之间围绕中心轴线(c)的旋转而被致动。如图7b中的第一箭头和第二箭头(a1，a2)所示，插塞(123)围绕中心轴线(c)相对于套筒(101)的这种用于致动阀门(1)的旋转可以经由向插塞(123)的输入轴(125)施加输入扭矩来实现。
42.当插塞(123)处于图7a所示的打开状态时，插塞流动通道(133)与下轮毂(67)和套筒(101)的孔口(87，113)对准，使得壳体流动通道(35)可以经由插塞流动通道(133)彼此流体连通。因此，当插塞(123)处于打开状态时，流体可以通过插塞流动通道(133)从其中一个壳体流动通道(35)流向另一个壳体流动通道(35)。当插塞(123)处于图7b所示的闭合状态时，插塞流动通道(133)与下轮毂(67)和套筒(101)的孔口(87，113)基本上未对准(例如，相对于孔口(87，113)垂直定向)，使得壳体流动通道(35)可以经由塞体(127)彼此流体隔离。因此，当插塞(123)处于闭合状态时，可以通过塞体(127)阻断流体从其中一个壳体流动通道(35)流向另一个壳体流动通道(35)。
43.可以理解的是，在一些版本中，插塞(123)可以围绕中心轴线(c)相对于套筒(101)旋转到打开状态和闭合状态之间的一个或多个中间状态(例如，旋转到一个或多个“部分打开”或“部分闭合”状态)，由此插塞流动通道(133)与下轮毂(67)和套筒(101)的孔口(87，113)仅轻微未对准，使得壳体流动通道(35)可以经由插塞流动通道(133)彼此流体连通。在此类情况下，插塞流动通道(133)与下轮毂(67)和套筒(101)的孔口(87，113)的轻微未对准可以为流体通过插塞流动通道(133)从其中一个壳体流动通道(35)流向另一个壳体流动通道(35)提供流体限制。
44.d.示例性扭矩减小特征
45.由于套筒(101)相对于壳体(13)是固定不动的，所以外部套筒表面(105)与内部壳体表面(36)之间的不漏流体的密封可以是静态的。相反，由于插塞(123)可以围绕中心轴线(c)相对于套筒(101)旋转，所以外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)之间的不漏流体的密封可以是动态的。由于内套筒部分(107)与外套筒部分(103)被通道(119)和支撑框架(81)间隔开，所以这些静态密封和动态密封可以相互分离且基本上独立，至少与常规的套筒式塞阀构型相比是如此。这种静态密封和动态密封的分离可以通过减小对外部插塞表面(129)的压缩力而减小使插塞(123)旋转以致动阀门(1)所需的输入扭矩量。
46.就此而言，在阀门(1)的装配过程中，包括塞体(127)的插塞(123)最初可以在相对于套筒(101)的第一高度被定位在套筒(101)的内部腔体(111)内，使得外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)脱离(例如，间隔开)。然后，套筒(101)可以与下轮毂(67)一起被向下压缩到壳体(13)的内部腔室(37)中。因此，相对较高的压缩力可以被施加到外部套筒表面(105)，但可能不会被转移到内部套筒表面(109)。例如，此类高压缩力可能只施加在外部套筒表面(105)与内部壳体表面(36)之间。这些高压缩力可以协助阻止套筒(101)相对于壳体(13)的任何旋转。此外，由于静态密封和动态密封的分离，这些高压缩力可以对插塞(123)围绕中心轴线(c)相对于套筒(101)的旋转提供有限的阻力或没有阻力。
47.如图7c所示，在套筒(101)被向下压缩到壳体(13)的内部腔室(37)中且外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)脱离后，包括塞体(127)的插塞(123)可以相对于套筒(101)被向上提升到第二高度，如第三箭头和第四箭头(a3，a4)所示，以使外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)密封地接合，从而在两者之间提供不漏流体的密封，诸如，经由使螺母(137)相对于输入轴(125)旋转。由于套筒(101)向下压缩到内部腔室(37)中，与施加在外部套筒表面(105)上相比，这一操作可以对外部插塞表面(129)施加更精确的可控且大大减小的压缩力。例如，这种大大减小的压缩力可以施加在外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)之间，并且可以可控地被选定，以在两者之间提供足够的密封，同时限制其对插塞(123)围绕中心轴线(c)相对于套筒(101)的旋转的任何阻力。
48.因此，与致动具有常规的套筒式插塞构型的类似阀门所需的输入扭矩相比，使插塞(123)旋转用于致动阀门(1)所需的输入扭矩量可以大大减小。在一些版本中，与致动具有常规的套筒式插塞构型的类似阀门所需的输入扭矩相比，使插塞(123)旋转以致动阀门(1)所需的输入扭矩量可以减小约50％。
49.阀门(1)长时间运行后，外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)之间的密封可能最终会开始泄漏，诸如，由于正常的磨损。在此类情况下，塞体(127)可以再次相对于套筒(101)进一步向上提升到第三高度，以使外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)密封地重新接合，从而在两者之间重新建立不漏流体的密封，诸如，经由螺母(137)相对于输入轴(125)的附加旋转。以这种方式，插塞(123)相对于套筒(101)的可调节高度可以使外部插塞表面(129)与内部套筒表面(109)之间的密封在不需要在操作中拆卸阀门(1)或移除阀门(1)的情况下得到维护和/或修理。
50.虽然上文已经针对套筒式塞阀(1)描述了用于减小致动阀门(1)所需的输入扭矩量的静态密封和动态密封的相互分离，但可以理解的是，各种其他类型的阀门可以包括单独的静态密封和动态密封，以减小致动此类阀门所需的输入扭矩量。例如，这种静态密封和动态密封的分离可以并入任何具有第一和第二静态构件和动态构件的阀门中，其中第一静态构件与第二静态构件之间具有静态密封而动态构件与静态构件中的一者或两者之间具有动态密封，诸如，通过使静态密封与动态密封间隔开或以其他方式将静态密封与动态密封相互分离或隔离。
51.ii.第二示例性套筒式塞阀
52.图8和图9中示出了第二套筒式塞阀，以下称为阀门(1001)。在所示的示例中，阀门(1001)包括套筒式塞式阀门组件(1010)和被配置为收容阀门组件(1010)的主阀体(1011)。除下文另有说明外，阀门(1001)与上述阀门(1)类似。
53.本版本的主阀体(1011)与上述阀体(11)大体类似。本版本的阀门组件(1010)与上述阀门组件(10)大体类似，但用不同的芯体(1061)代替了芯体(61)。如图所示，本版本的芯体(1061)不是像芯体(61)那样有安装板(63)、上轮毂(65)以及下轮毂(67)一起一体形成的单体式部件，而是多件式结构。更具体而言，芯体(1061)包括作为不同的部件彼此分开形成的安装板(1063)、上轮毂(1065)以及下轮毂(1067)。安装板(1063)、上轮毂(1065)以及下轮毂(1067)分别与上述安装板(63)、上轮毂(65)以及下轮毂(67)大体类似，但下文所述的情况除外。
54.在本版本中，安装板(1063)限定中心开口(1068)，中心开口(1068)被配置为选择
性地收容上轮毂和下轮毂(1065，1067)的一部分。下轮毂(1067)包括朝上的凸部(1072)，凸部(1072)被配置为在下轮毂(1067)被定位在壳体(3)的内部腔室(37)内并且安装板(1063)被联接到顶部(15)时与安装板(1063)的下表面抵靠，以协助防止下轮毂(1067)不经意地从内部腔室(37)中脱落。上轮毂(1065)包括螺纹孔(1074)，螺纹孔(1074)被配置为与下轮毂(1067)的一部分螺纹啮合，从而将上轮毂(1065)与下轮毂(1067)固定地联接，同时允许选择性地从下轮毂(1067)移除上轮毂(1065)。为此，下轮毂(1067)包括被配置为可以与上轮毂(1065)的螺纹孔(1074)螺纹啮合的螺纹外部(1076)。
55.如图所示，套筒(1101)可以基本上完全封装支撑框架(1081)，而不是将下轮毂(1067)的支撑框架(1081)的一部分暴露出来(如下轮毂(67)的轮辋(89，91)的内周界)。例如，套筒孔口(1113)可以覆盖下轮毂(1067)的下轮毂孔口(未示出)的轮辋的内周界，以更充分地封装支撑框架(1081)。
56.iii.示例性组合
57.以下示例涉及可以将本文教导组合或应用的各种非详尽的方式。应当理解的是，以下示例并不欲限制在本技术或本技术的后续申请中任何时候可能提出的任何权利要求的范围。不存在免责声明。提供以下示例只是出于说明性目的。可以设想的是，本文的各种教导可以以许多其他方式布置和应用。还可以设想的是，一些变化可以省略以下示例中提及的某些特征。因此，除非本发明人或本发明人的权益继承人在以后明确指出，否则在下文提及的任何方面或特征都不应被视为具有关键性。如果在本技术或与本技术有关的后续申请中提出的任何权利要求包括下文提及的特征以外的附加特征，那么不得推定这些附加特征是因与可专利性有关的任何原因而增加的。
58.示例1
59.一种阀门组件，包括：(a)插塞，沿中心轴线延伸且包括具有外部插塞表面的塞体，其中所述外部插塞表面沿所述中心轴线在第一方向上径向向外锥化；和(b)套筒，具有限定内部腔体的内部套筒表面，其中所述内部套筒表面在所述第一方向上径向向外锥化，其中所述塞体定位在所述套筒的内部腔体内，其中所述插塞可以围绕所述中心轴线相对于所述套筒旋转，其中所述插塞可以沿所述中心轴线相对于所述套筒平移。
60.示例2
61.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，所述插塞还包括从所述插塞沿所述中心轴线在第二方向上延伸的输入轴。
62.示例3
63.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，所述插塞被配置为响应于对所述输入轴施加输入扭矩而围绕所述中心轴线相对于所述套筒旋转。
64.示例4
65.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，所述阀门组件还包括螺母，所述螺母沿所述中心轴线相对于所述套筒具有固定位置，其中所述螺母可与所述输入轴螺纹啮合，其中所述插塞被配置为响应于所述螺母相对于所述输入轴旋转而沿所述中心轴线相对于所述套筒平移。
66.示例5
67.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，当所述插塞沿所述中心轴
线相对于所述套筒处于第一位置时，所述外部插塞表面被配置为与所述内部套筒表面密封地接合，其中，当所述插塞沿所述中心轴线相对于所述套筒处于第二位置时，所述外部插塞表面被配置为脱离所述内部套筒表面。
68.示例6
69.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，所述外部插塞表面沿所述中心轴线在所述第一方向上以第一角度径向向外锥化，其中所述内部套筒表面在所述第一方向上以所述第一角度径向向外锥化。
70.示例7
71.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，所述插塞包括延伸穿过所述塞体的插塞流动通道。
72.示例8
73.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，所述套筒包括一对相对的套筒孔口，其中所述插塞流动通道被配置为选择性地与所述一对相对的套筒孔口对准。
74.示例9
75.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中，所述插塞流动通道是横向于所述中心轴线的。
76.示例10
77.一种阀门，包括：(a)壳体，包括内部腔室；和(b)根据前述或后续示例中任一者所述的阀门组件，其中所述套筒定位在所述壳体的内部腔室内且被固定以防止相对壳体移动。
78.示例11
79.一种阀门，包括：(a)壳体，包括内部壳体表面，所述内部壳体表面限定沿中心轴线延伸的内部腔室；和(b)阀门组件，包括：(i)插塞，沿所述中心轴线延伸且包括具有外部插塞表面的塞体，和(ii)套筒，定位在所述壳体的内部腔室内且被固定以防止相对壳体移动，所述套筒具有：(a)外套筒部分，包括外部套筒表面，所述外部套筒表面被配置为与所述壳体的内部壳体表面密封地接合，和(b)内套筒部分，至少部分地与所述外套筒部分间隔开且包括内部套筒表面，所述内部套筒表面限定内部腔体，用于可旋转地收容所述塞体，其中所述内部套筒表面被配置为与所述塞体的外部插塞表面密封地接合。
80.示例12
81.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门，其中，所述外部套筒表面和所述内部壳体表面被配置为共同限定静态密封。
82.示例13
83.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门，其中，所述内部套筒表面和所述外部插塞表面被配置为共同限定动态密封。
84.示例14
85.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门，其中，所述内套筒部分与所述外套筒部分至少部分地被至少一个通道间隔开。
86.示例15
87.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门，其中，所述内套筒部分通过至少一个
连接部分联接到所述外套筒部分。
88.示例16
89.一种方法，包括以下步骤：(a)提供阀门，其中所述阀门包括：(i)壳体，具有限定中心轴线的内部腔室，(ii)套筒，定位在所述壳体的内部腔室内且被固定以防止相对所述壳体移动，所述套筒包括限定内部腔体的内部套筒表面，以及(iii)插塞，沿所述中心轴线延伸且包括塞体，所述塞体定位在所述内部腔体内且具有外部插塞表面，其中所述插塞最初沿所述中心轴线相对于所述套筒处于第一位置，使得所述外部插塞表面与所述内部套筒表面间隔开；和(b)将所述插塞沿所述中心轴线相对于所述套筒从所述第一位置平移到第二位置。
90.示例17
91.根据前述或后续示例中任一者所述的方法，其中，将所述插塞平移的操作包括将所述外部插塞表面与所述内部套筒表面密封地接合。
92.示例18
93.根据前述或后续示例中任一者所述的方法，其中，提供所述阀门的操作包括将所述套筒沿所述中心轴线在第一方向上插入所述壳体的内部腔室中，其中将所述插塞平移的操作包括将所述插塞沿所述中心轴线在第二方向上平移。
94.示例19
95.根据前述或后续示例中任一者所述的方法，其中，所述第二方向与所述第一方向相反。
96.示例20
97.根据前述或后续示例中任一者所述的方法，其中，插入所述套筒的操作包括对所述套筒的外部套筒表面施加压缩力。
98.示例21
99.一种阀门，包括：(a)第一静态构件；(b)第二静态构件，被紧固以防止相对于所述第一静态构件移动；(c)所述第一静态构件与所述第二静态构件之间的静态密封；(d)动态构件，可相对于所述第一静态构件和所述第二静态构件在打开状态和闭合状态之间移动；以及(e)所述动态构件与所述第一静态构件或第二静态构件中的至少一者之间的动态密封。
100.示例22
101.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门，其中，所述动态密封与所述静态密封是分开的。
102.示例23
103.根据前述或后续示例中任一者所述的阀门，其中，所述动态密封与所述静态密封是间隔开的。
104.iv.杂项
105.应当理解的是，本文所述的任何示例可以包括除上述特征外或代替上述特征的各种其他特征。仅举例而言，本文所述的任何示例还可以包括在通过引用而并入本文的各种参考文献中的任一文献中公开的各种特征中的一者或多者。
106.应当理解的是，本文所述的教导、表达方式、实施例、示例等中的任何一者或多者
可以与本文所述的其他教导、表达方式、实施例、示例等中的任何一者或多者结合。因此，不应该相互孤立地看待上述教导、表达方式、实施例、示例等。对于本领域的普通技术人员而言，鉴于本文的教导，可以将本文的教导结合的各种合适的方式将是显而易见的。此类修改和变化旨在包括在权利要求的范围内。
107.本文所述的教导、表达方式、实施例、示例等中的任何一者或多者可以与于2020年11月30日提交的名称为“molded plug cartridge with fluoropolymer(用含氟聚合物模制的塞芯)”的第63/119,335号美国专利申请和/或于2020年11月30日提交的名称为“sleeved plug valve with removable cartridge and modular option for valve body(带有可拆卸芯体和阀体模块化选件的套管式塞阀)”的第63/119,339号美国专利申请中所述的教导、表达方式、实施例、示例等中的任何一者或多者结合。这些申请中每一者的公开内容通过引用并入本文。
108.应当理解的是，被称为通过引用而并入本文的任何专利、出版物或其他公开材料的全部或部分，仅在所并入的材料与本发明中所述的现有定义、声明或其他公开材料不冲突的情况下并入本文。因此，在必要的范围内，本文明确阐述的公开内容会取代通过引用而并入本文的任何冲突性材料。被称为通过引用而并入本文但与本文所阐述的现有定义、声明或其他公开材料相冲突的任何材料或其一部分，将仅在所并入的材料与现有的公开材料之间不产生冲突的情况下被并入。
109.在展示并描述了本发明的各种版本之后，本领域的普通技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下通过适当的修改来完成对本文所述方法和系统的进一步调适。已经提到了几处这样的潜在修改，其他的修改对于本领域的技术人员而言也是显而易见的。例如，上文讨论的示例、版本、几何形状、材料、尺寸、比例、步骤等都是说明性的而非必需的。因此，本发明的范围应根据以下权利要求来理解，且应被理解为不限于说明书和附图中所示和描述的结构和操作的细节。

技术特征：
1.一种阀门组件，包括：(a)插塞，沿中心轴线延伸且包括具有外部插塞表面的塞体，其中所述外部插塞表面沿所述中心轴线在第一方向上径向向外锥化；和(b)套筒，具有限定内部腔体的内部套筒表面，其中所述内部套筒表面在所述第一方向上径向向外锥化，其中所述塞体定位在所述套筒的所述内部腔体内，其中所述插塞可围绕所述中心轴线相对于所述套筒旋转，其中所述插塞可沿所述中心轴线相对于所述套筒平移。2.根据权利要求1所述的阀门组件，其中，所述插塞还包括从所述插塞沿所述中心轴线在第二方向上延伸的输入轴。3.根据权利要求2所述的阀门组件，其中，所述插塞被配置为响应于对所述输入轴施加输入扭矩而围绕所述中心轴线相对于所述套筒旋转。4.根据权利要求2所述的阀门组件，其中，所述阀门组件还包括螺母，所述螺母沿所述中心轴线相对于所述套筒具有固定位置，其中所述螺母可与所述输入轴螺纹啮合，其中所述插塞被配置为响应于所述螺母相对于所述输入轴旋转而沿所述中心轴线相对于所述套筒平移。5.根据权利要求1所述的阀门组件，其中，当所述插塞沿所述中心轴线相对于所述套筒处于第一位置时，所述外部插塞表面被配置为与所述内部套筒表面密封地接合，其中，当所述插塞沿所述中心轴线相对于所述套筒处于第二位置时，所述外部插塞表面被配置为脱离所述内部套筒表面。6.根据权利要求1所述的阀门组件，其中，所述外部插塞表面沿所述中心轴线在所述第一方向上以第一角度径向向外锥化，其中所述内部套筒表面在所述第一方向上以所述第一角度径向向外锥化。7.根据权利要求1所述的阀门组件，其中，所述插塞包括延伸穿过所述塞体的插塞流动通道。8.根据权利要求7所述的阀门组件，其中，所述套筒包括至少一对相对的套筒孔口，其中所述插塞流动通道被配置为选择性地与所述至少一对相对的套筒孔口对准。9.根据权利要求7所述的阀门组件，其中，所述插塞流动通道是横向于所述中心轴线的。10.一种阀门，包括：(a)壳体，包括内部腔室；和(b)根据权利要求1所述的阀门组件，其中所述套筒定位在所述壳体的所述内部腔室内且被固定以防止相对所述壳体移动。11.一种阀门，包括：(a)壳体，包括内部壳体表面，所述内部壳体表面限定沿中心轴线延伸的内部腔室；和(b)阀门组件，包括：(i)插塞，沿所述中心轴线延伸且包括具有外部插塞表面的塞体，和(ii)套筒，定位在所述壳体的内部腔室内且被固定以防止相对所述壳体移动，所述套筒具有：(a)外套筒部分，包括外部套筒表面，所述外部套筒表面被配置为与所述壳体的所述内
部壳体表面密封地接合，和(b)内套筒部分，至少部分地与所述外套筒部分间隔开且包括内部套筒表面，所述内部套筒表面限定用于可旋转地收容所述塞体的内部腔体，其中所述内部套筒表面被配置为与所述塞体的所述外部插塞表面密封地接合。12.根据权利要求11所述的阀门，其中，所述外部套筒表面和所述内部壳体表面被配置为共同限定静态密封。13.根据权利要求11所述的阀门，其中，所述内部套筒表面和所述外部插塞表面被配置为共同限定动态密封。14.根据权利要求11所述的阀门，其中，所述内套筒部分与所述外套筒部分至少部分地被至少一个通道间隔开。15.根据权利要求14所述的阀门，其中，所述内套筒部分通过至少一个连接部分联接到所述外套筒部分。16.一种方法，包括以下步骤：(a)提供阀门，其中所述阀门包括：(i)壳体，具有限定中心轴线的内部腔室，(ii)套筒，定位在所述壳体的内部腔室内且被固定以防止相对所述壳体移动，所述套筒包括限定内部腔体的内部套筒表面，以及(iii)插塞，沿所述中心轴线延伸且包括塞体，所述塞体定位在所述内部腔体内且具有外部插塞表面，其中所述插塞最初沿所述中心轴线相对于所述套筒处于第一位置，使得所述外部插塞表面与所述内部套筒表面间隔开；和(b)将所述插塞沿所述中心轴线相对于所述套筒从所述第一位置平移到第二位置。17.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述插塞平移的操作包括将所述外部插塞表面与所述内部套筒表面密封地接合。18.根据权利要求16所述的方法，其中，提供所述阀门的操作包括将所述套筒沿所述中心轴线在第一方向上插入所述壳体的内部腔室中，其中将所述插塞平移的操作包括将所述插塞沿所述中心轴线在第二方向上平移。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二方向与所述第一方向相反。20.根据权利要求18所述的方法，其中，插入所述套筒的操作包括对所述套筒的外部套筒表面施加压缩力。21.一种阀门，包括：(a)第一静态构件；(b)第二静态构件，被紧固以防止相对于所述第一静态构件移动；(c)所述第一静态构件与所述第二静态构件之间的静态密封；(d)动态构件，可相对于所述第一静态构件和所述第二静态构件在打开状态和闭合状态之间移动；以及(e)所述动态构件与所述第一静态构件或第二静态构件中的至少一者之间的动态密封。22.根据权利要求21所述的阀门，其中，所述动态密封与所述静态密封是分开的。23.根据权利要求22所述的阀门，其中，所述动态密封与所述静态密封是间隔开的。

技术总结
一种阀门组件(10)包括插塞(123)，插塞(123)沿中心轴线(C)延伸且包括具有外部插塞表面(129)的塞体(127)。所述外部插塞表面沿所述中心轴线在第一方向上径向向外锥化。所述阀门组件还包括套筒(101)，套筒(101)具有限定内部腔体(111)的内部套筒表面(109)。所述内部套筒表面在所述第一方向上径向向外锥化。所述塞体定位在所述套筒的内部腔体内。所述插塞可围绕所述中心轴线相对于所述套筒旋转，且所述插塞还可沿所述中心轴线相对于所述套筒平移。塞还可沿所述中心轴线相对于所述套筒平移。塞还可沿所述中心轴线相对于所述套筒平移。


技术研发人员：阿兰
受保护的技术使用者：谢默斯皮福特公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2023/8/24