[發明專利]閥門耐磨環和具有耐磨環的閘閥

有效

• 申請號: 201210363718.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103453168B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: R·A·布倫庫什;S·瓦特羅德
• 申請（專利權）人: 德朱瑞克公司
• 主分類號: F16K3/30
• 分類號: F16K3/30;F16K3/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 王維綺

技術領域

本發明涉及用于閥門的改進的耐磨環，并且涉及用于制造改進的耐磨環的方法和材料。尤其是，本發明涉及用于閘閥組件的改進的耐磨環。

背景技術

大的閘閥常用于各種應用中，包括采礦、制造、煉制、排污和引水以及許多其它應用。在許多的這些應用中，例如，在輸水中使用的大的閘閥，所述閥門可以一直使用很多年，甚至幾十年，而較少需要相當的保養或維護。不過，許多其它大的閘閥被用于極其具有挑戰性的環境中，其中閥部件的內表面暴露于可快速降解除最耐久的材料外所有材料的磨損或腐蝕性材料。例如，攜帶具有大量石塊和砂粒的礦漿可過早地磨損內部閥部件。類似的，瀝青砂(例如在加拿大西部開采以制造可替代燃料的那些)在高溫下被處理并具有非常高的固體含量，當通過閥門時使閥門的內部易于降解(老化)。

為了使閥門尤其是工作在極端條件下的大型閘閥的使用壽命進一步延長，形成可替換的表面是可行的，所述可替換的表面對準閥門內部的一些部分。這些可替換的表面可由比其它閥部件硬得多的材料制成–部分是由于它們比其它部分(部件)需要更少的精加工，并且還由于它們可使用價格較高的金屬而不需要整個閥門都使用昂貴材料。此外，所述表面的可移除特性允許它們在不需要更換或重構整個閥門的情況下被更換。

遺憾的是，現有閘閥設計的一個挑戰(即使是使用可更換耐磨表面的閘閥)是用于制成這些耐磨表面的材料很硬以至于它們難以加工到小公差。尤其難以加工的是彎曲表面，例如，被設計成緊密匹配入閥門外殼中的耐磨環的外徑。不過，為了恰當地匹配在閥門外殼內，耐磨環必須具有相對較精確的外形和尺寸。加工這樣的尺寸是可能的，但滿意地加工所述表面所需的時間和費用可能非常高，這是由于具有合適的耐磨特性所需材料的硬度屬性。此外，用于所述耐磨表面的極硬合金還通常相當易碎，并且在加工應力下可能裂化。因此，存在對用于閥門內的改進的耐磨表面的需要，尤其是在沒有過多加工的情況下可形成改進的耐磨環。

發明內容

本申請部分涉及用于插入閘閥的耐磨環，以及包含所述耐磨環的閘閥。在一個示例實施例中，所述耐磨環包括高硬度金屬環，所述高硬度金屬環具有聚合物外層，所述聚合物外層緊密匹配在閘閥的主體中的容納區域內。所述聚合物材料形成耐磨環的外部的最終尺寸形狀，這避免了要將金屬耐磨環加工到最終公差的需要。耐磨環的形狀通常是圓形或基本上圓形。盡管不是很希望，耐磨環可能由兩個或更多個部分構成(例如，每個部分是半圓形)。耐磨環通常由非常硬的金屬形成，例如白鐵或硬鎳(Ni-hard)，是非常硬的合金。

如上文所述，通常高硬度金屬環是鑄造材料并且高硬度金屬環的外表面基本上不加工，因此加工非常硬的材料(例如薄耐磨環)可能是非常困難的。在大多數的實施例中，所述環通常在寬度為半英寸到六英寸的范圍內，而具有的厚度為約半英寸到一英寸。這些環通常相對較薄，不易于加工，尤其是外部和內部彎曲表面(二維平表面可被更容易地磨成平面)。施加聚合物覆層(通常通過鑄造) 允許形成對耐磨環的合適的精確外尺寸。所述聚合物覆層還提供可選的密封功能的優點，例如通過結合O型環類型的表面。

因此，在通常的實施例中，所述高硬度金屬環的圓周外表面基本上不加工。而是，為了制造會具有較精確的外形和尺寸的耐磨環，聚合物材料被模制成耐磨環的覆層。所述聚合物材料(例如聚氨酯)提供了耐磨環的外部的最終精確尺寸，從而避免對相當程度的加工的需要。此外，聚合物材料可提供一體密封特征(例如O型環功能)的形成。

耐磨環的內表面(最暴露于磨蝕和磨損物，因為它們直接暴露于閥門內的流體和運動固體)由于與不加工外表面相同的原因，即避免時間和成本但還避免無意地使密封環裂化，一般不加工。耐磨環的前和后表面可經常被磨成平面或基本平面處理。

在一些實施例中，被設置成接合閘閥的主體的外表面具有兩個直徑，所述兩個直徑由平面邊緣或肩部分開，所述平面邊緣或肩部被設計成接合閥門外殼中的相應邊緣。在所述實施例中，耐磨環包括具有第一圓周的第一部分，和從第一部分偏移以便具有更大圓周的第二部分，所述第一和第二部分中的每一個覆蓋有聚合物覆層。所述部分中僅有一個覆蓋有聚合物材料的情形是可能的，盡管不常見。

聚合物材料通常厚度為1-10mm，經常厚度為2-6mm。一般，聚合物材料明顯薄于所述環的金屬部分：一般少于所述環的厚度的20％，經常為5％-25％，可選的從5％到20％。

在一個示例實施例中，閘閥包括位于所述閥門的至少一側上的定位器環，所述定位器環被設置成通過壓縮和剪切力的組合使所述耐磨環固定在位。