CN118984917A - 阀 - Google Patents

Abstract

阀(18.1)包括第一端口和第二端口(50、52)，所述第一端口和所述第二端口由流动路径连接以允许包含固体颗粒的介质穿过其中。该阀也包括阀座(61)、封闭单元(62)和配置成接收封闭单元的至少一部分的腔(85)。所述封闭单元还包括(i)屏障活塞(74)，当封闭单元处于其关闭位置时，所述屏障活塞抑制固体颗粒从第二端口流动；(ii)排放通路，所述排放通路将腔与第二端口连接以提供压力平衡装置，所述压力平衡装置减小其间的压力，以及(iii)向下倾斜顶部，所述向下倾斜顶部从屏障活塞的中心部分延伸到屏障活塞的外表面以允许所述腔中的细颗粒通过排放通路朝向第二端口沉降。

Description

阀

技术领域

本发明涉及一种阀。本发明还涉及一种阀封闭单元；以及压力交换室泵送系统。另外，其涉及一种压力交换泵送系统套件。它也涉及一种修改压力交换室泵送系统的方法。

背景技术

圆锥形阀通常用于调节介质的流动，所述介质特别是由液体和固体颗粒的混合物组成的介质，诸如浆料。

发生这种情况的一种应用是在压力交换室(“PEC”)泵送系统中。PEC泵送系统通常包括管道，所述管道限定PEC并且在一端处具有介质或泵送流体阀装置且在另一端处具有驱动流体阀装置。介质阀装置包括介质入口阀和介质出口阀，通过介质入口阀可以允许待泵送介质进入压力交换室，通过介质出口阀，泵送的介质可以沿着排出管道、竖管等从PEC排出。类似地，驱动流体阀装置包括驱动流体入口阀和驱动流体出口阀，通过所述驱动流体入口阀可以允许高压驱动流体进入PEC，通过所述驱动流体出口阀，驱动流体可以从PEC排出。

在使用中，待泵送介质可以借助于介质输送泵(例如离心泵)以相对低的压力被供给到介质入口阀。在介质入口阀打开并且驱动流体出口阀打开的情况下，介质进入压力交换室并且使驱动流体通过驱动流体出口阀从PEC移出。虽然待泵送介质以相对低的压力被供给到PEC中，但如果PEC位于海床上，则环境压力可能是高的，但其将低于高压驱动流体的压力。

当PEC已被装有介质时，即当所需量的介质已进入PEC时，介质入口阀和驱动流体出口阀关闭。介质出口阀和驱动流体入口阀打开使得驱动流体以高压进入PEC并且使该介质通过介质出口阀从PEC移出。自然，与阀的打开和关闭相关联的确切顺序和定时可以变化以优化泵送系统的操作。

一旦介质已被从PEC排出，介质出口阀和驱动流体入口阀就关闭，并且介质入口阀和驱动流体出口阀就打开以用上述方式将介质装入PEC。

如上所述，为了能够操作包含固体颗粒的介质，介质入口阀通常是圆锥形阀。

圆锥形阀通常包括限定细长腔的阀壳体、向上通向腔的底部的入口开口和在与入口开口间隔开的位置处与腔的侧部流动连通的出口开口。阀座设置在入口开口与出口开口之间。所述阀包括封闭单元和致动器，所述封闭单元通过所述致动器可在关闭位置与打开位置之间移位，在所述关闭位置中，所述封闭单元抵靠阀座就座以抑制介质流过所述阀，在所述打开位置中，所述封闭单元离开阀座并且允许介质流过所述阀。

圆锥形阀的问题在于，来自介质的固体颗粒倾向于沉降在封闭单元上方的壳体中的腔中，这可能干涉阀的正常运行。

本发明的实施例的目的是，提供可以改善这个问题的装置或提供有用的替代方案。

发明内容

提供本发明内容是为了介绍在下文的具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明内容并非意图标识所要求主题的必不可少特征，也非意图用于辅助限制所要求主题的范围。

在本申请中，序数(第一、第二、第三等)在本文中任意分配，并且用于区分零件，并且不指示特定次序、顺序或重要性。

作为关于一个方面的选项公开的特征或步骤旨在作为选项应用于其他方面，除非此类组合是不可能的。

根据本发明的第一方面，提供了一种阀，其包括：第一端口；第二端口，所述第二端口与所述第一端口间隔开；流动路径，所述流动路径以流动连通的方式连接所述第一端口和所述第二端口以允许包含固体颗粒的介质穿过其中；阀座，所述阀座定位在所述流动路径中；封闭单元，所述封闭单元可在关闭位置与打开位置之间移位，在所述关闭位置中，所述封闭单元抵靠所述阀座就座以抑制介质流过所述流动路径，在所述打开位置中，所述封闭单元允许介质流过所述流动路径；腔，所述腔被配置成在其打开位置接收所述封闭单元的至少一部分；其中所述封闭单元还包括屏障活塞，所述屏障活塞限定(i)外表面，所述外表面配置成当所述封闭单元处于其关闭位置时抑制固体颗粒从所述第二端口流动，并且由此抑制这种固体颗粒进入所述腔中，(ii)一个或多个排放通路，所述一个或多个排放通路以流动连通的方式将所述腔与所述第二端口连接以提供压力平衡装置，所述压力平衡装置减小其间的压差，以及(iii)向下倾斜顶部，所述向下倾斜顶部从所述屏障活塞的中心部分延伸到所述屏障活塞的外表面以允许所述腔中的细颗粒通过一个或多个排放通路朝向所述第二端口沉降。

减小的压差可以是在活塞上方形成减压区，其将抑制阀关闭。替代地，减小的压差可以是在活塞上方形成高压区，其将抑制阀打开。减小压差具有的优点是，确保活塞可以对于给定的致动器力以期望速度移动。

屏障活塞可以具有任何方便的形状；在优选实施例中，屏障活塞具有圆柱形形状和圆形横截面，但在其他实施例中，可以使用卵形、矩形或多边形横截面。

可选地，阀包括致动阀。

所述阀可以限定圆柱形室，所述圆柱形室具有第一端、第二端和在其间延伸的侧部，所述第一端口通过所述第一端通向所述室并且所述第二端口在与所述第一端间隔开的位置处从所述室通过所述侧部。第一端可以是室的操作性底端。阀座可以是截头圆锥形形状，向下向内渐缩，并且封闭单元可以在室中在其打开位置与关闭位置之间可轴向移位。

屏障活塞可以安装成在第一端口上方在室中往复运动。屏障活塞优选地被设定尺寸用于抑制大固体颗粒进入活塞上方的室中，所述大固体颗粒特别是足够大以潜在地干涉封闭单元的移位的颗粒。为了这个目的，活塞与限定室的侧部的壳体的内表面之间的径向间隙可以小于2mm。在本发明的优选实施例中，该间隙可以为大约0.5mm。

活塞可以轴向延伸超过第二端口(在一些实施例中，出口)，由此当封闭单元处于其关闭位置时有效地关闭或堵塞第二端口以抑制介质通过第二端口回流到活塞上方的室中。当封闭单元处于其关闭位置时抑制固体颗粒从第二端口流动可以包括抑制固体颗粒回流，其中第二端口是出口。

可选地，一个或多个排放通路可以被限定在屏障活塞的外表面中，例如限定为活塞的径向外表面中的轴向延伸凹槽。因此，排放通路将由凹槽中的每一个和邻近凹槽的室侧部的部分限定。

所述阀可以包括壳体和定位在壳体中的套筒，所述套筒限定室的至少一部分。

壳体可以限定具有中心轴线的气缸。套筒可以与壳体气缸同心，并且可以限定屏障活塞安装在其中的气缸。套筒可以限定横向于(在一些实施例中垂直于)套筒的中心轴线的孔。套筒和壳体可以向活塞提供支撑以减少或防止当矿石颗粒被捕获在封闭单元的一部分与阀座之间时可能出现的横向移动。特别地，当活塞关闭时，套筒可以吸收由被捕获在活塞的接合表面与阀座(接合表面邻接在阀座上)之间的固体引起的活塞上的偏心力。套筒也可以保护该室免受高速矿石颗粒，所述高速矿石颗粒否则将在封闭单元移动到关闭位置时撞击该室，并且封闭单元与阀座之间的间隙减小(增加通过其的颗粒速度)。

套筒可以限定具有比第二端口的宽度(或直径)更小的宽度(或直径)的开口。该开口可以从开口竖直偏移使得套筒的一部分可以充当从第二端口的下部部分(底部)向上延伸的突出壁。这个突出壁可以防止第二端口的底部(大颗粒可能由于重力而沉降在那里)处的固体颗粒流向第一端口。

使用套筒作为室的衬里允许套筒使用表面硬化被处理以抵抗磨损，因为它不是动态压力加载部分。

在使用期间，中等压力将使壳体变形，这使套筒间隙(即，套筒与活塞之间的间隙)分别随着压力增加和减小而减小和膨胀。将腔与第二端口连接的排放通路通过允许压力释放(例如通过活塞中的轴向延伸凹槽)而减少对套筒和活塞的损坏。

阀座、阀和套筒通常随时间推移因颗粒侵蚀而磨损。选择活塞的行程长度和活塞的高度以提供足够的重叠以覆盖(或关闭)第二端口。

可选地，屏障活塞包括从屏障活塞的中心部分延伸到径向外表面的向下倾斜的上表面。中心部分可以包括水平(例如，当阀安装成其纵向轴线为竖直取向时水平的)表面或具有与向下倾斜的上表面相同的斜率或不同的斜率的表面。向下倾斜的上表面可以包括圆锥形向下倾斜的上表面。向下倾斜的上表面将腔中的任何捕获颗粒引向屏障活塞中的轴向延伸凹槽，使得小颗粒流过凹槽并且被引导回到流动路径。可以被引导回到流动路径的颗粒的尺寸取决于凹槽的尺寸。在一个实施例中，凹槽为2mm深(即，朝向纵向轴线径向向内延伸2mm)且15mm长；在其他实施例中，凹槽可以在1mm与3mm深之间并且延伸屏障活塞的高度。

屏障活塞的向下倾斜的上表面可以相对于水平面以至少10、12、15、18、20、25、30、35、40或45度的角度延伸。

屏障活塞的向下倾斜的上表面可以相对于水平面以小于85、80、75、70、65、60、55、50、45、40或35度的角度延伸。

优选实施例可以具有相对于水平面以20度与40度之间的角度延伸的屏障活塞的向下倾斜的上表面。

所述阀可以在DN80到DN500的尺寸范围内。

根据本发明的第二方面，提供了一种压力交换室泵送系统，其包括：至少一个压力交换室；以及与所述压力交换室流动连通的介质或泵送流体阀装置和与所述介质阀装置纵向间隔开的位置处的与所述压力交换室流动连通的驱动流体阀装置，所述介质阀装置和/或所述驱动流体阀装置包括至少一个上述类型的阀。

介质阀装置可以包括介质入口阀和介质出口阀，通过介质入口阀可以允许待泵送介质进入压力交换室，通过介质出口阀，泵送的介质可以沿着排出管道、竖管等从压力交换室排出，至少介质入口阀是上述类型的阀。

在本发明的优选实施例中，压力交换室泵送系统包括并行布置的多个压力交换室和供给装置，所述供给装置包括供给泵，所述供给泵具有与介质入口阀流动连通地连接的排出侧和抽吸侧。

压力交换室泵送系统的部件可以以拆解或拆卸套件形式被运输，以便在现场组装。

因此，根据本发明的第三方面，提供了一种压力交换室泵送系统套件，其包括：压力交换室限定装置，其限定多个细长压力交换室；多个介质阀装置，所述多个介质阀装置中的每一个连接或可连接到所述压力交换室中的一个，每个介质阀装置包括介质入口阀和介质出口阀，通过介质入口阀可以允许待泵送介质进入相关联的压力交换室中，通过所述介质出口阀，泵送的介质可以从相关联的压力交换室排出；以及多个驱动流体阀装置，所述多个驱动流体阀装置在与介质阀装置纵向间隔开的位置处连接或可连接到压力交换室，每个驱动流体阀装置包括驱动流体入口阀和驱动流体出口阀，通过驱动流体入口阀可以允许驱动流体进入相关联的压力交换室中，通过驱动流体出口阀，驱动流体可以从相关联的压力交换室排出，所述阀中的至少一个是上述类型的阀。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于与上述类型的阀一起使用的阀封闭单元，所述阀限定具有一对相对端部和在其间延伸的侧部的细长腔，与所述腔的一端流动连通的第一开口，与所述第一开口间隔开并且与所述腔流动连通的第二开口，以流动连通方式连接所述第一开口和所述第二开口的流动路径，设置在所述流动路径中的阀座，所述封闭单元包括(i)头部，所述头部配置成抵靠所述阀座密封地就座，以及(ii)屏障活塞，所述屏障活塞联接到头部并且在屏障活塞与所述侧部之间限定排放通路，其中所述屏障活塞可接收在所述腔中以便在关闭位置与打开位置之间往复运动，在所述关闭位置中，所述头部抵靠所述阀座密封地就座，在所述打开位置中，所述头部离开所述阀座以允许流过流动通路。

阀封闭单元可以包括环形弹性体密封件。密封件可以被保持捕获在屏障活塞与头部之间。

屏障活塞可以具有圆形圆柱形径向外表面。

屏障活塞可以在其外表面与细长腔之间限定排放通路。排放通路可以包括环形间隙。替代地或另外，排放通路可以由部分地由一个或多个纵向延伸凹槽限定的一个或多个通道限定。每个纵向延伸凹槽可以延伸屏障活塞的外表面的整个长度。在本发明的优选实施例中，多个周向间隔开的凹槽被设置在屏障活塞的径向外表面中。

细长腔可以以套筒作为衬里。

根据本发明的第五方面，提供了一种修改包括多个压力交换室的压力交换室泵送系统的方法，每个室包括(i)流体容器，(ii)介质入口阀，通过所述介质入口阀可以允许待泵送介质进入相关联的流体容器，和(iii)介质出口阀，通过所述介质出口阀，泵送的介质可以从相关联的流体容器排出，(iv)驱动流体入口阀，通过所述驱动流体入口阀可以允许驱动流体进入相关联的流体容器中，以及(v)驱动流体出口阀，通过所述驱动流体出口阀，驱动流体可以从相关联的流体容器排出，所述方法包括移除至少一个阀并且用如上所述的阀替换它。

所述方法可以特别地包括移除每个介质入口阀并且用如上所述的阀替换它。

根据本发明的第六方面，提供了一种阀，其包括：第一端口；第二端口，所述第二端口与所述第一端口间隔开；流动路径，所述流动路径以流动连通方式连接所述第一端口和所述第二端口；阀座，所述阀座定位在所述流动路径中；封闭单元，所述封闭单元可在关闭位置与打开位置之间移位，在所述关闭位置中，所述封闭单元抵靠所述阀座就座以抑制介质流过流动路径，在所述打开位置中，所述封闭单元允许介质流过流动路径；和屏障活塞，所述屏障活塞被配置成抑制固体颗粒通过，所述固体颗粒可能干涉封闭单元移位到当封闭单元处于其打开位置时封闭单元的至少一部分被接收在其中的封闭单元接收腔中，并且/或者当封闭单元处于其关闭位置时抑制介质从第二端口流动。

附图说明

现在将参考附图通过实例的方式描述本发明的这些和其他方面，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的压力交换室泵送系统的示意图；

图2示出了根据本发明的另一实施例的阀的纵向截面图，所述阀形成图1的压力交换室泵送系统的一部分，阀的封闭单元示出为处于关闭位置；

图3示出了类似于图2的截面图，其中阀的封闭单元处于打开位置；

图4示出了形成图2和3的阀的一部分的屏障活塞的三维视图；以及

图5是根据本发明的另一实施例的阀的部分截面图。

具体实施方式

在附图的图1中，附图标记10总体上指根据本发明的实施例的压力交换室(PEC)泵送系统的一部分。

在这个实施例中，PEC泵送系统10包括由管道12、14、16的长度限定的三个PEC11.1、11.2、11.3，每个管道在其一端处具有分别连接到其上的介质或泵送流体阀装置18、20、22，并且在其另一端处具有分别连接到其上(即与介质阀装置18、20、22纵向间隔开)的驱动流体阀装置19、21、23。然而，在其他实施例中，可以使用PEC的不同配置(例如回路)使得介质阀装置18、20、22可以位于驱动流体阀装置19、21、23附近。

根据本发明的实施例并且如下面更详细地描述的，每个介质阀装置18、20、22包括介质入口阀18.1、20.1、22.1和介质出口阀18.2、20.2、22.2，通过介质入口阀可以允许待泵送介质进入相关联管道12、14、16，通过介质出口阀，泵送的介质可以沿着排出竖管24从管道12、14、16排出。类似地，每个驱动流体阀装置19、21、23包括：入口阀19.1、21.1、23.1，通过入口阀可以允许驱动流体进入相关联管道；和出口阀19.2、21.2、23.2，通过出口阀，驱动流体可以从相关联管道排出。

PEC泵送系统10还包括供给装置，所述供给装置的一部分总体上由附图标记26指示，所述供给装置被配置成将待泵送介质供给到介质入口阀18.1、20.1、22.1，如下文更详细地描述的。供给装置26包括供给或输送泵(未详细示出)。供给装置26还包括连接到矿石颗粒的源的管道32，和三个供给管线35、36、37，每个供给管线具有连接到管道32的上游端和下游端。供给管线35、36、37的下游端分别连接到介质入口阀18.1、20.1、22.1。因此，在使用中，待泵送介质被输送通过管道32和供给管线35、36、37到达介质入口阀18.1、20.1、22.1。

在使用中，在介质入口阀18.1、20.1、22.1打开并且对应的驱动流体出口阀19.2、21.2、23.2打开的情况下，介质进入相关联管道12、14、16并且使驱动流体从相关联的驱动流体出口阀19.2、21.2、23.2移出。当期望量的介质已经进入管道12、14、16时，介质入口阀18.1和驱动流体出口阀19.2关闭。介质出口阀18.2、20.2、22.2和驱动流体入口阀19.1、21.1、23.1打开使得驱动流体以高压进入管道并且使介质移位通过相应的介质出口阀18.2、20.2、22.2并且由此离开管道12、14、16且进入排出竖管24。

一旦介质已经被从管道12、14、16排出，相关联的介质出口阀和驱动流体入口阀就关闭并且介质入口阀和驱动流体出口阀再次打开，以上述方式向管道12、14、16装入介质。

为了允许差不多连续泵送，不同PEC 11.1、11.2、11.3的阀的操作交错使得用介质填充管道12、14、16和排出介质以差不多连续的方式发生。

介质入口阀18.1、20.1、22.1基本上相同。为了描述的简洁，下文仅参考附图的图2至图5详细描述介质入口阀18.1。

阀18.1包括中空壳体40，所述中空壳体部分地限定具有圆形横截面的圆柱形室42和壳体40上方的盖43。室42由底部44、顶部46和在底部44与顶部46之间延伸的侧部48限定。顶部46由盖43的下表面限定。圆形圆柱形套筒或衬里55定位在壳体中，并且衬里55的径向内表面邻接侧部48并且延伸到盖43中。第一端口50延伸穿过壳体40进入室42的底部44中。第二端口52在与端口50间隔开的位置处延伸穿过壳体40和衬里55，穿过侧部48进入室42。在这个实施例中，端口50形成入口并且端口52形成出口。然而，在其他实施例中，端口52可以是入口并且端口50可以是出口。

环形座环54邻近于入口50安装在室42中。在示出的实施例中，套筒或衬里55在座环54之间延伸并且进入盖43中。开口57设置在衬里55中并且与端口52对准。端口50、52借助于流动路径以流动连通方式连接，所述流动路径的一部分由延伸穿过座环54的通路56(见图3)形成。通路56包括与端口50流动连通的圆柱形部分58(具有圆形横截面)(图3)和通向室42中的截头圆锥形部分60(图3)。如下文更详细地描述的，截头圆锥形部分60的表面61形成阀座。

阀18.1还包括封闭单元和致动器，封闭单元总体上由附图标记62指示，致动器的一部分总体上由附图标记64指示。

阀18.1沿着纵向轴线66延伸，所述纵向轴线与圆形圆柱形室42、入口端口50和衬里55同轴；并且垂直于出口端口52。在此实施例中，阀18.1基本上竖直取向(即，纵向轴线66是竖直的)，其中第一端口50低于第二端口52。

封闭单元62包括：(i)环形密封件68，其通常由弹性体材料形成并且具有与阀座61互补的截头圆锥形密封表面70；(ii)头部72；以及(iii)屏障活塞74。

密封件68夹在头部72与屏障活塞74之间，该头部与屏障活塞由保持螺柱螺栓76和保持螺母78固定在一起，该保持螺柱螺栓轴向延伸穿过头部72和活塞74，该保持螺母安装在螺柱螺栓76的端部部分上，从而将头部72和活塞74朝向彼此向内推动并且将密封件68保持在适当位置。螺柱螺栓76和保持螺母78也可以被视为封闭单元62的一部分，虽然用于相互联接密封件68、头部72和屏障活塞74的不同技术可以用于其他封闭单元。

头部72限定与阀座61互补的截头圆锥形表面80。

屏障活塞74具有圆形圆柱形外表面75，其尺寸被选择成使得其可紧密地接收以便在套筒55内往复运动，在活塞74的外表面75与套筒55的径向内表面59之间具有小间隙。在一些实施例中，小间隙可以包括充当排放通路的环形间隙。

致动器通常呈线性致动器的形式，例如液压活塞和气缸装置，其包括细长的同轴延伸的致动器杆82，所述致动器杆在壳体40的顶部延伸穿过盖43并且连接到螺柱螺栓76以促进封闭单元62和活塞74在关闭位置(在附图的图2中示出)与打开位置(在附图的图3中示出)之间的移位。

如在附图的图4中可以最佳地见到的，多个周向间隔开的轴向延伸凹槽84设置在活塞74的径向外表面75中，所述凹槽与套筒55的径向内表面59(或对于不使用套筒的实施例，是侧部48)一起形成排放通路以防止产生真空，如下文更详细地描述的。此外，凹槽84允许细颗粒离开腔85并且朝向第二端口52沉降，从而防止腔85中的堵塞。凹槽84也有助于减小活塞74的移动期间的粘滞力。

屏障活塞74限定上部部分86，所述上部部分具有：平坦中心部分88，所述平坦中心部分限定用于接收致动器杆82的孔90；以及外部部分92，所述外部部分在其朝向径向外表面75延伸时向下(在此实施例中朝向阀座61)倾斜。当阀以直立取向安装时，外部部分92可以被称为向下倾斜部分，如图2和3中所示。在此实施例中，向下倾斜部分92相对于水平面(即垂直于纵向轴线66)以25度与35度之间的角度延伸。

如上所述，介质通常包括其中夹带固体颗粒的液体(诸如水)。固体颗粒中的一些可以是小的(细的)，其他中等尺寸，并且其他相对较大。

参考附图的图2，在阀18.1的关闭位置中，密封表面70和头部72的截头圆锥形表面80密封地邻接抵靠由座环54的截头圆锥形部分60形成的阀座61以抑制介质流过阀。在这方面，密封件68径向突出超过表面80使得当封闭单元62朝向其关闭位置移位时，密封件68的密封表面70在截头圆锥形表面80之前邻接抵靠阀座61。由于密封件68由弹性体材料形成，即使小固体颗粒被捕获在表面80与阀座61之间，所述密封件也能够形成可靠的密封。

值得注意的是，在关闭位置中，活塞74从开口57的下边缘下方的位置轴向突出到室42中，向上超过端口52和开口57并且因此形成屏障，所述屏障有效地封闭开口57并且阻止材料或介质流过端口52进入室42中，即使当阀处于其关闭位置时。活塞74上方的室42的部分形成总体上由附图标记85指示的封闭单元接收腔，当阀处于打开位置时，封闭单元62的至少一部分(例如活塞74)移位到所述封闭单元接收腔中，如下所述。

参考附图的图3，为了打开阀18.1，杆82在箭头96的方向上移位使得活塞74和封闭单元62被向上抽吸到室42的限定封闭单元接收腔85的部分中，由此以流动连通方式连接入口50和出口52并且允许介质自由流过阀18.1。

为了关闭阀18.1，活塞74和封闭单元62在与箭头96的方向相反的方向上移位到附图的图2中所示的关闭位置中。

由于活塞74在室42内的密配合并且特别是活塞74的径向外表面75与衬里55的内表面59之间的受限间隙，大固体颗粒无法在活塞74与衬里55之间进入活塞74上方的腔部分中，在那里，它们可能潜在地积聚并且抑制活塞74和封闭单元62移位到其打开位置。

凹槽84的设置当活塞74和封闭单元62朝向关闭位置移位时允许介质有限流入活塞74上方的室42(封闭单元接收腔85)中，并且当活塞74和封闭单元62朝向打开位置移位时允许介质有限流出封闭单元接收腔85。这避免了封闭单元接收腔85与第二端口52之间的任何显著压差。在没有这种压力平衡的情况下，在活塞74上方可以产生减压区，其可以阻止封闭单元62朝向其关闭位置移位。类似地，在活塞74上方可以产生增压区，其可以阻止封闭单元62朝向其打开位置移位。选择凹槽的尺寸以抑制大固体颗粒通过其中。在此实施例中，每个凹槽84具有12.5mm的宽度和约1.5mm的最大深度。对于较大直径的屏障活塞，所需的凹槽的数量和深度可以增加。在本发明的另一实施例中，如果需要，凹槽可以替代地或另外设置在衬里55的径向内表面59中，并且可以具有任何方便的横截面形状或构造。

屏障活塞74、头部72、密封件68、螺柱螺栓76和螺母78一起可以形成阀封闭单元，所述阀封闭单元可以在密封件68或其他零件中的一个磨损或失效时作为一个单元被替换。类似地，衬里55和座环54可以是可替换的磨损物品。诸如阀座环54、阀头72、屏障活塞74、衬里55、阀密封件68的磨损零件易于通过移除顶盖(未示出)并拧开保持螺母78来更换。

阀18.1将特别适用于介质包含固体颗粒的环境(例如压力交换室泵送系统中)并且将提供其可靠操作。

现在参考图5，其是根据本发明的另一实施例的阀118.1的部分截面图。阀118.1与阀18.1几乎相同，然而阀118.1具有套筒(或衬里)155(而不是套筒55)，其限定直径小于第二端口52的直径的开口157。开口157从开口52竖直偏移使得套筒157的一部分充当从第二端口52的下部部分(底部)向上延伸的突出壁163。这个突出壁163防止第二端口52的底部处的固体颗粒(其中大颗粒可能由于重力而沉降)流向第一端口50。当第二端口52是出口时，这防止朝向第一端口(入口)50的回流。

虽然该阀已经特别地参考其作为压力交换室泵送系统中的介质入口阀的应用被描述，但应当理解，其将适用于许多其他应用。特别地，它可以用作介质出口阀、驱动流体入口阀和/或驱动流体出口阀。实际上，根据本发明的阀可以用于除PEC之外的应用。

应当理解，压力交换室泵送系统可以首先根据本发明构造。压力交换室泵送系统的部件可以以拆卸或套件形式被运输以便在现场组装。替代地，可以通过用根据本发明的阀替换一个或多个阀来修改根据现有技术的压力交换室泵送系统。

附图标记列表

压力交换室(PEC)泵送系统10

PEC 11.1、11.2、11.3

管道12、14、16

介质阀装置18、20、22

介质入口阀18.1、20.1、22.1；118.1介质出口阀18.2、20.2、22.2

驱动流体阀装置19、21、23

驱动流体入口阀19.1、21.1、23.1

驱动流体出口阀19.2、21.2、23.2

排出竖管(管道)24

供给装置 26

管道 32

供给管线35、36、37

中空壳体 40

圆形圆柱形室 42

盖 43

(室的)底部44

(室的)顶部46

(室的)侧部48

端口50、52

座环54

衬里(套筒)55、155

通路56

开口57、157

圆形圆柱形部分58

(衬里的)内表面59

截头圆锥形部分 60

阀座 61

封闭单元 62

致动器 64

纵向轴线 66

密封件 68

密封表面 70

头部 72

活塞 74

外表面 75

螺柱螺栓 76

保持螺母 78截头圆锥形表面 80致动器杆 82

凹槽 84

封闭单元接收腔 85上部部分 86

中心部分 88

(中心部分的)孔90外部部分 92

箭头 96

(套筒的)突出壁163

Claims (11)

1.一种阀，包括：

第一端口；

第二端口，所述第二端口与所述第一端口间隔开；

流动路径，所述流动路径将所述第一端口和所述第二端口以流动连通的方式连接以允许包含固体颗粒的介质穿过其中；

阀座，所述阀座定位在所述流动路径中；

封闭单元，所述封闭单元可在关闭位置与打开位置之间移位，在所述关闭位置中，所述封闭单元抵靠所述阀座就座以抑制介质流过所述流动路径，在所述打开位置中，所述封闭单元允许介质流过所述流动路径；

腔，所述腔被配置成接收所述封闭单元的至少一部分；其中所述封闭单元还包括(i)屏障活塞，所述屏障活塞被配置成当所述封闭单元处于其关闭位置时抑制固体颗粒从所述第二端口流动，并且由此抑制这种固体颗粒进入所述腔中；(ii)一个或多个排放通路，所述一个或多个排放通路将所述腔与所述第二端口以流动连通的方式连接以提供压力平衡装置，所述压力平衡装置减小其间的压差，以及(iii)向下倾斜顶部，所述向下倾斜顶部从所述屏障活塞的中心部分延伸到所述屏障活塞的外表面以允许所述腔中的细颗粒通过所述一个或多个排放通路朝向所述第二端口沉降。

2.根据权利要求1所述的阀，其限定圆形圆柱形室，所述圆形圆柱形室具有第一端、第二端和在其间延伸的侧部，所述第一端口通过所述第一端通向所述室并且所述第二端口在与所述第一端间隔开的位置处从所述室通过所述侧部。

3.根据权利要求2所述的阀，其中所述第一端是所述室的操作性底端，所述阀座为截头圆锥形形状，向下向内渐缩，并且所述封闭单元可在所述室中在其打开位置与关闭位置之间轴向移位。

4.根据权利要求3所述的阀，其中所述屏障活塞与限定所述室的侧部的内表面之间的环形间隙小于2mm。

5.根据权利要求4所述的阀，其中当所述封闭单元处于其关闭位置时所述活塞轴向延伸超过所述第二端口以抑制介质从所述第二端口流入所述活塞上方的所述室中。

6.根据权利要求5所述的阀，其中所述一个或多个排放通路由设置在所述活塞的径向外表面中的一个或多个轴向延伸凹槽限定。

7.根据权利要求6所述的阀，其中所述活塞包括圆锥形上表面以朝向所述活塞中的轴向延伸凹槽引导所述腔中的任何捕获的颗粒使得所述捕获的颗粒被引导回到所述流动路径。

8.根据任一前述权利要求所述的阀，还包括：壳体，所述壳体限定具有中心轴线的气缸；以及套筒，所述套筒同心地安装在壳体气缸内并且限定横向于所述套筒的中心轴线的孔。

9.根据权利要求8所述的阀，其中套筒孔从所述第二端口的中心偏移，并且限定突出到所述第二端口中的壁。

10.一种压力交换室泵送系统，其包括：

至少一个压力交换室；以及

与所述压力交换室流动连通的介质阀装置和在与所述介质阀装置纵向间隔开的位置处与所述压力交换室流动连通的驱动流体阀装置，所述介质阀装置和/或所述驱动流体阀装置包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的阀。

11.一种用于与阀一起使用的阀封闭单元，所述阀限定具有一对相对端部和在其间延伸的侧部的细长腔，与所述腔的一端流动连通的第一开口，与所述第一开口间隔开并且与所述腔流动连通的第二开口，以流动连通的方式连接所述第一开口和所述第二开口的流动路径，设置在所述流动路径中的阀座，所述封闭单元包括：

(i)头部，所述头部配置成抵靠所述阀座密封地就座，以及

(ii)屏障活塞，所述屏障活塞联接到所述头部并且在所述屏障活塞与所述侧部之间限定排放通路，其中所述屏障活塞可接收在所述腔中以便在关闭位置与打开位置之间往复运动，在所述关闭位置中，所述头部抵靠所述阀座密封地就座，在所述打开位置中，所述头部离开所述阀座以允许流过所述流动通路。