[发明专利]隔离和控制流体流动的装置及方法

说明书

本申请是于1984年11月28日申请的题为“流体控制阀及方法”、申请号为675825美国专利申请的部分后继申请，而上述美国专利申请又是于1982年7月16日申请的题为“限流阀”、申请号为398845美国专利申请的部分后继申请。

受压流体通常是采用阀门来进行控制的，该阀门包括一个阀座和一个配合部件，两者之间的相对位置是可控的。然而，配合部件相对于阀座的位置通常是借助于围绕在伸出阀门的可动部件上某一部分的滑动或旋转密封件，由阀的外部来予以控制的。

人们知道，对于控制有毒加压流体的阀门来说，可依赖外部施加的磁场来控制内部阀门部件的动作，从而避免滑动或旋转密封件。在有关文献上，已经披露了各种类型的磁动式阀门（例如参见美国专利3783887，4331171，4382449，4114852，1132570，3877478，3774878，3212751，4506701，4350182，4349042，4018419，它们被利用在上面所述的相关申请中）。

根据本发明的最佳实施例，可以由阀体外部某一位置以磁的方式来控制单动作和双动作阀门部件，在不至于损坏流体系统和外界环境之间的滑动或旋转密封件的情况下，实现对流体流动的控制和对流体系统的隔离。采用如本发明所述的阀门装置和方法，只需要简单地控制施加到内部磁响应阀门部件上的外部磁场的强度和方向，就可以方便地控制加压的流体。如本发明的一种实施例所述的单动作阀可以用作压力增强型的常闭阀，经磁力驱动，它能够让来自流体源的流体向下游方向流过。如本发明的另一种实施例所述的双动作阀可以用作压力增强型的隔离阀，它阻止在两个方向上的流体流动，例如，在过量背压条件下，直到由一个外部控制磁场来驱动。

附图1是本发明一种实施例所述的圆柱形阀门的剖视图，该阀门工作在常闭状态下。

附图2是如附图1所示实施例的剖视图，它显示阀门处于被驱动状态或开启模式下，以便让加压流体流过。

附图3是和附图1所示实施例相类似的本发明另一实施例的剖视图，该阀门工作在常闭状态下，对两个方向的流体流动提供密封。

附图4是如附图3所示实施例的一个剖视图，它显示阀门处于被驱动状态或开启模式下，以便让加压流体流过。

附图5a和5b是如附图3所示阀门实施例的剖视图，其中孔壁为倾斜的，以便确立可能使阀门开启的流体压力的不同限制。

参照附图1，它显示了一个基本上呈圆柱形的阀门的横截面视图，阀门具有金属阀体9，该阀体包括与之连成一体的流体通道11和13。另一方面，也可以采用电子束焊接技术或者类似的方法将流体通道11和13焊到阀体9上，从而消除螺纹、法兰和其它断裂以及由此而可能产生的泄漏。流体通道11和13分别与内部通道15、17相连，它们通过一个孔19彼此相连。流过阀门的流体流量是由围绕孔19的密封面21与可动部件25所携带的一个弹性阀门密封件23之间的间隙或接合来控制的。部件25基本上为一圆柱形，用于在通道15中实现滑动运动，其运动的方向使得所携带的阀门密封件23和孔19的密封面21形成密封接合或者脱离密封接合。部件25包括一个内部密封的细长圆柱形腔室27，其中装有一个基本上为圆柱形的磁体29，该磁体可以自由地在腔室27内由一端滑到另一端。

另一个磁体31可以被封装在置于流体通道17中的端帽33中。磁体31被放在非常接近于孔19的位置上，其极性方向是和磁体29相互吸引。可以采用电子束焊接技术或者类似技术将端帽33焊接到阀体9的下端，将端板35焊接到阀体9的上端，以便避免形成可能产生泄漏的接口。这样，阀体9和与之相连的部件11、13、33和35都可以用能够进行电子束焊接或其它密封防漏的不锈钢、铝、塑料或其它适合的非磁性材料制成。

由于磁体29和31之间的磁性吸引力使得弹性密封件23或部件25和围绕孔19的阀体9上的密封面21形成密封接合，因此如附图1所示的阀门以常闭方式进行工作。密封件23可以由全氟弹性体（市面有售，商业名称为Kalrez，由杜邦公司生产）或者其它适合的化学惰性材料做成薄片，并且可以通过冷轧一个如图所示的伸向薄片23的凸缘37将薄片23压在或封装在部件25的端部。通过将加压流体经流体通道11送到通道15，在密封件23和密封面21之间形成的流体密封由于通道15和17之间的压差作用在孔19的横切面上而得到加强。为了开启阀门，让流体流过，就必须克服这一由压力加强的密封力和磁性吸引密封力。