CN100378380C - 液体控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体控制阀，尤其热水阀，包括两个阀元件，亦即一个阀座(6)和一个与阀座(6)在接触区配合作用的闭合元件(7)，以及包括一个操纵装置(9)，其中，两个阀元件(6、7)之一至少在其面朝另一个阀元件(7、6)的那一侧上设一个弹性体元件。人们希望能以简单的方式造成一种累进的阀特征线。为此规定，两个阀元件(6、7)中至少一个有一个预接触区(12)，其中在阀座(6)与闭合元件(7)之间的接触限制在接触区预定的分区内，预接触区有规定的变形特性，以及闭合元件(7)与阀座(6)的接近要克服一个预定的反作用力。

Description

液体控制阀

本发明涉及一种液体控制阀，尤其是热水阀，包括两个阀元件，亦即一个阀座和一个与阀座在接触区配合作用的闭合元件，以及包括一个操纵装置，其中，两个阀元件之一至少在其面朝另一个阀元件的那一侧上设有一弹性体元件，其中，所述两个阀元件中至少一个有一预接触区，在该预接触区内，所述阀座与闭合元件之间的接触限制在所述接触区的一预定的分区内，该预接触区有一预定的变形特征，以及所述闭合元件与阀座的接近要克服一个预定的反作用力。

液体控制阀例如用于控制一股水流。在这里，操纵装置大多根据外部或内部影响因素，例如水温工作。在这种情况下若在调节信号与流量之间的关系保持恒定，则在调整装置内存在不稳定的危险。这尤其发生在仅汲取少量热水由供热系统连续加热时。在这种情况下阀座与闭合元件之间的距离很小以及可能引起振动。

这一问题可以采取如下措施加以缓解，即，使阀的行程高度与流量之间的关系设计为有一种累进或渐进的过程。但这通常只是在阀有较大的行程高度时才有可能。若行程高度小，则难以达到这种累进的过程。

当阀有较小的尺寸和/或较小的行程高度时，可以采用一个阻尼弹簧，它朝打开的方向作用在闭合元件上。当阀处于关闭位置或离关闭位置前很近的位置时，此阻尼弹簧增大朝打开的方向的作用力。此增大的弹簧力促使需要增大关闭力，为的是使闭合元件能最终真正被置于支靠在阀座上，并因而需要一个更强的关闭信号。

当然，这样一种阻尼弹簧要求在制造时准确调整。这是一个费时、费钱和麻烦的过程。

本发明的目的在于，能够方便地形成一种累进的阀特征线。

在本文前言所述类型的阀中为达到此目的采取的措施是，在所述两个阀元件接触时，在所述分区外部，在所述闭合元件与阀座之间构成一允许流体流过的间隙。

采用此预接触区，可以在没有附加阻尼弹簧的情况下，在关闭运动的最后一段内产生一个更大的反作用力，它又导致一个更大的关闭力。当闭合元件离阀座如此之近，以致两个阀元件在预接触区接触时，液体仍旧可以通过闭合元件与阀座之间的间隙流动。也就是说，预接触区只包括在闭合元件与阀座之间接触区的一个分区。为了使闭合元件能进一步靠近阀座，当然需要压缩在预接触区的区域内的弹性体元件。这种压缩需要一定的力，这一力必须除了迄今已知的关闭力以外附加地提供。因此对于较小的流量需要更大的关闭力。由此，以简单的方式造成一种累进的阀特征线(信号/横断面积或信号/流量关系)。

优选地，随着接近程度的增加，反作用力增大。由此可以形成一条不仅有两个线性段的阀特征线。确切地说可以形成一个曲线状的变化过程，其中关闭力不断增大直到一个预定的最终值。流量越小，所需要的关闭力越大。

优选地，预接触区由至少一个在一个阀元件上的凸块构成，凸块朝另一个阀元件的方向突起。为了实现所述的预接触区，这是一种特别简单的设计。可以例如将凸块设计在弹性体元件上。在这种情况下当此弹性体元件支靠在另一个阀元件上以及进一步朝此另一个阀元件运动时，所述的凸块压缩。为了压缩凸块需要上面提及的力。但凸块也可以设计在不带弹性体元件的阀元件上。当弹性体元件例如设在闭合元件上时，则阀座可以用金属构成并设有凸块。现在，在闭合元件能完全贴靠在阀座上之前，金属的凸块必然压入弹性体元件内。由此同样造成一种期望的累进的阀特征线。

优选地设多个凸块，它们对称于闭合元件的运动轴线布置。由此，通过预接触区不会产生不均匀的力分布，在闭合元件持续支承时这种不均匀的力分布会导致磨损。确切地说，这些凸块布置为在闭合元件上不形成侧向力。

优选地，凸块用与承载它的阀元件相同的材料构成。这使得生产更加容易。例如，凸块可以在制造弹性体元件时同样地一起成形。这也适用于在凸块设在另一个阀元件的情况下。

优选地，凸块朝其顶部的方向缩小。这使得特别简单地可以将阀设计为产生一种渐增的关闭力。为了压缩凸块较细的部分需要较小的力，而为了压缩凸块有相应地较大横截面积的根部需要较大的力。这同样适用于将金属的凸块压入弹性体内的情况。在这里当凸块的横截面较小时所需的力也较小。

优选地，操纵装置有一个具有一种压力-温度特征线的驱动装置。因此，随着温度上升，操纵装置作用在闭合元件上的压力增大。其结果是闭合元件的运动是非线性的。因为随着闭合元件通过预接触区越来越接近阀座必须克服逐渐增大的反作用力，所以在温度与阀开度并因而与流量之间不再存在线性关系。从而可以简单的方式实现一种稳定的调节回路。尽管这并非绝对需要的，但人们可获得更大的工作范围。

优选地，驱动装置设计为有充气装置的温度-行程传感器。虽然充气装置随温度而膨胀，但由于气体是可压缩的，所以驱动装置的行程取决于温度也取决于反作用力。也就是说，使用充气的恒温器元件可以构成一个稳定的调节回路。

下面借助优选的实施方式结合附图详细说明本发明，附图中：

图1示意表示一个热水阀；

图2表示闭合元件的俯视图；

图3表示一条累进式的阀特征线；

图4表示与阀合元件配合工作的阀座第一种实施形式；

图5表示闭合元件剖视图；以及

图6表示与阀座配合工作的闭合元件第二种实施形式。

图1表示一个热水阀1，亦即用于控制一种液体的阀，液体从进口2沿箭头4的方向流向出口3。在进口2与出口3之间设一关闭装置5，它有一个阀座6和一个闭合元件7。闭合元件7可由操纵装置9通过推杆8运动。操纵装置9例如有一个恒温元件10。在本实施方式中恒温元件10设计为有充气装置(Gasfüllung)的温度-行程传感器(Geber)，也就是说它有一条压力-温度特征线。

通过一温度传感器11测得的有关于流过阀1的水温度的信息被传输给所述操纵装置9。当然也可以有另一些检测和传输温度信息的可能性。阀也可以根据其他外部影响因素进行控制。

如图3中示意表示的那样，人们希望能得到一种累进或渐进式的阀特征线。累进或渐进式的阀特征线的含义是，取决于该特征线上的具体位置，一个信息S的改变会导致流量Q有不同的变化。若例如闭合元件7已经相当接近阀座6时，一个信号改变X1应导致一个流量改变Y1。当闭合元件7远离阀座6时，则同样大小的信号改变X2应导致一个相应地更大的流量变化Y2。换句话说应为

$\frac{Y1}{X1}<\frac{Y2}{X2}$

为了能形成这种阀特征线，两个阀元件之一，亦即要么阀座6要么闭合元件7或两个阀元件均设有一个预接触区。在图2中示意表示所述预接触区。图2表示在阀座6与闭合元件7之间的接触区。在图示实施方式中，所述预接触区表示在闭合元件7上。因此图2表示从阀座6那里看闭合元件7的视图。

闭合元件7有四个沿周向均匀分布的凸块12，它们相对于轴线13呈四点对称布置状。闭合元件7平行于轴线13运动。在凸块12之间留有空隙14，液体可以甚至在闭合元件7将凸块12支靠在阀座6上的情况下通过空隙14继续流动。一旦闭合元件7贴靠在阀座6上以及进一步朝阀座6的方向运动时，凸块12必然被压缩。为此需要用更大的力。也就是说，凸块12起弹性元件的作用，随着闭合元件7更加靠近阀座6，它们产生一个逆闭合运动方向的反作用力。这一反作用力必须由操纵装置克服，为的是使闭合元件7能最终被置于紧密地贴靠在阀座6上。在本实施方式中凸块12被压缩为使闭合元件7平坦地贴靠在阀座6上。在这里应当指出，在许多情况下完全不需要完全关闭阀，例如当阀用作调节体积流量的调节阀时。例如当阀使用在一个由供热系统供给热水的换热器的一次侧时便存在这种情况。

例如由图4和5可以看出，凸块12沿其高度有不均匀的横截面。确切地说，每个凸块12均朝其顶部方向缩小，亦即朝阀座6的方向收缩。其结果是，在关闭运动时用于压缩凸块12所需的力，开始时小以及在关闭运动结束时大。相应地，为关闭阀1必须克服的反作用力也逐渐增大。

图5表示通过闭合元件7的示意横截面。闭合元件7有一芯体15，它被一弹性体元件16包覆。凸块12与该弹性体元件16整体成形。

由图2可以看出，空隙14沿径向向外扩展。一条在闭合元件7贴靠时表示阀座6位置的贴靠线17，沿径向少许地在空隙14最窄位置外沿周向延伸。由此保证液体可以从在阀座6与闭合元件7之间的间隙比较自由地流出，只要闭合元件7还没有完全贴靠在阀座6上。

图6表示一种变型后的设计结构。在这里，那些与图1至5中对应的部分采用带撇的附图标记来表示。

现在与图4的实施形式不同，凸块12′不再设置在闭合元件7′上，而是设在阀座6′上并与阀座6′设计为一体，也就是说，凸块12′由与阀座6′相同的材料构成。因此它们也可以由金属构成。

在关闭运动时，凸块12′因而压入闭合元件7′的弹性体元件内，这基于相同的技术效果，亦即凸块12′必须在弹性体元件16内排挤一个相应的区域，为此需要一定的力。此力作为反作用力必须克服，为的是使闭合元件7′被置于完全贴靠在阀座6′上。

当然也可以既在闭合元件7、7′上又在阀座6、6′上设计凸块。这在图中没有进一步表示。

Claims (8)

1.一种液体控制阀，包括两个阀元件，亦即一个阀座和一个与该阀座在一接触区配合作用的闭合元件，以及包括一个操纵装置，其中，两个阀元件之一至少在其面朝另一个阀元件的那一侧上设有一个弹性体元件，其中，所述两个阀元件(6、7；6′、7′)中至少一个有一预接触区(12、12′)，在该预接触区内，所述阀座(6、6′)与闭合元件(7、7′)之间的接触限制在所述接触区的一预定的分区内，该预接触区有一预定的变形特征，以及所述闭合元件(7、7′)与阀座(6、6′)的接近要克服一个预定的反作用力，其特征为：在所述两个阀元件(6、7；6′、7′)接触时，在所述分区外部，在所述闭合元件(7、7′)与阀座(6、6′)之间构成一允许流体流过的间隙。

2.按照权利要求1所述的阀，其特征为：随着接近程度的增加，所述反作用力增大。

3.按照权利要求1所述的阀，其特征为：所述预接触区(12、12′)由至少一个在一阀元件(6、7；6′、7′)上的凸块构成，该凸块朝向另一个阀元件(7、6；7′、6′)的方向突起。

4.按照权利要求3所述的阀，其特征为：设有多个相对于所述闭合元件(7、7′)的一运动轴线(13)对称布置的所述凸块。

5.按照权利要求3或4所述的阀，其特征为：所述凸块用与承载它的所述阀元件(6′、7)相同的材料制成。

6.按照权利要求3或4所述的阀，其特征为：所述凸块朝其顶部的方向逐渐缩小。

7.按照权利要求1至4之一所述的阀，其特征为：所述操纵装置(9)有一个具有一压力-温度特征曲线的驱动装置(10)。

8.按照权利要求7所述的阀，其特征为：所述驱动装置(10)设计为有充气装置的温度-行程传感器。

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