CN100489360C - 具有磁性控制装置的阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀(110)，包括：设置在阀室(12)内的闸门(20)，所述阀室设置在阀体内，并且该阀室的一端设有阀座(116)，闸门的形成阀瓣的部分在阀处于关闭位置时靠在该阀座上，并在阀处于打开位置时远离该阀座。本发明的阀还包括磁性控制装置，其包括设置在阀室外部的闸门磁性驱动部件(130)，用于使闸门运动到关闭位置或者打开位置，其特征在于，所述磁性控制装置还包括至少一个球体(123)，所述球体由磁性材料制成，设置在阀室中，并与闸门磁性驱动部件(130)耦合，所述球体与闸门相联，使得闸门磁性驱动部件使所述球体自身运动时，所述闸门在阀室(12)中被驱动。

Description

具有磁性控制装置的阀

技术领域

本发明涉及对阀的改进，所述阀包括在阀室内移动的闸门(shutter)，在阀室的一端设有阀座，闸门在阀处于关闭位置时靠在该阀座上，或在阀处于打开位置时移动远离该阀座，其中闸门的移动由设在阀室外并与闸门磁耦合的磁性控制装置来获得。

这种阀特别用在食品充填机械中，尤其用于液体。

背景技术

文献EP0436214描述了一种在阀的管状主体外部装有闸门和控制件的磁阀。该闸门和控制件具有磁化部分，并且该控制件能沿主体运动，使得当控制件运动时施加的磁引力使闸门运动，以打开或关闭阀的出口孔。在这种阀中，通过与阀体一体形成的气动系统使外部控制件运动。

然而，这种装置有一缺点，即由于被位于外部的磁体吸引的闸门可能或强或弱地附着在所述内壁上，在闸门和阀室的内壁间的高摩擦力。这导致壁和/或闸门过早损耗的风险，和/或颗粒物沉积在阀室内以及进入到液体并被分散的风险；此外，这种阀难以清洗，尤其是在清洗液不能流通或只能有困难地流通的摩擦区域。

发明内容

本发明的目的是提供一种阀装置，其中减少甚至消除阀体和闸门之间的摩擦区域，从而克服了上述缺点。

根据本发明，阀包括：一位于阀体中的阀室内的闸门，所述阀室的一端设有阀座，闸门的形成阀瓣(flap)的部分在阀处于关闭位置时靠在该阀座上，并在阀处于打开位置时远离该阀座；以及一磁性控制装置，其包括布置在阀室外部的闸门磁性驱动部件，用于将磁性控制装置移动到其关闭位置或其开口位置，其特征在于，该磁性控制装置还包括至少一个由磁性材料制成的球体，该球体布置在阀室中并与闸门磁性驱动部件磁力耦合，所述球体与闸门连接，当闸门磁性驱动部件使球体运动时，所述闸门在阀室中被驱动。

根据本发明的其他特征：

-球体相对于闸门自由转动；

-闸门包括至少一个托架(housing)，在该托架内至少放置一球体；

-阀适合使闸门能够在阀体中对准中心；

-闸门与至少两个与其配合的球体以及阀体连接，以便通过闸门磁性驱动部件定心；

-定心装置设置在阀室内，在阀室的侧壁上，与闸门配合；

-定心装置设置在闸门上，与阀室的内部侧壁配合；

-定心装置是翼片(fin)；

-闸门与相对于闸门轴线纵向偏移的至少两个球体连接；

-闸门的至少一个截面与彼此成角度地相对偏移的至少两个球体连接；

-闸门的两个单独的截面分别与至少两个球体连接，球体的设置使得同一截面的两个连续球体之间的圆周偏移量小于或等于180°；

-同一截面的(n个)球体以等于360°/n的角度成角度偏移。

附图说明

本发明的其他特征及优点将通过参照附图阅读以下给出的详细说明而变得更加易懂，其中：

图1是本发明的阀的一个实施例的轴向截面的示意图，该阀的磁性控制装置包括单个球体；

图2是沿图1中线AA-AA的横截面的示意图；

图3是本发明的阀的第一实施例的轴向截面的示意图，其磁性控制装置包括两个不位于同一截面上的两个球体；

图4是本发明的阀的第二实施例的轴向截面的示意图，其磁性控制装置包括两个设置在同一截面上的球体；

图5是阀的第三实施例轴线截面的示意图，其配备有两个磁性控制装置，每个磁性控制装置各包括两个设置在同一横向截面上的球体；

图6是图5所示控制装置中的一个的横截面的示意图；

图7是图6所示阀的轴向截面的示意图，构成图5中位于剖面线BB-BB正上方和正下方的区域的更详细的视图；

图8是具有多于一个球体的另一实施例的轴向截面的示意图；

图9是图8的阀沿CC-CC线的横截面的示意图，该CC-CC线位于由球体和闸门磁性驱动部件限定的一平面内。

具体实施方式

图1示出了阀110，其用于安装在例如容器充填设备中。

阀110通常为管状结构。在其中心包括一阀室12，在此具有圆柱形截面，该阀室由具有轴线A1的中心管限定。

在下面的描述中，下部、上部、顶部、底部等术语用于参照附图更好理解发明。它们不应理解为限定本发明的范围，尤其关于阀的方位。阀的轴线A1的竖直方位仅仅适于本发明的一优选实施例。

在本实施例中，阀的上部包括孔115，其适合被连接到供给槽(未示出)上，并通向阀室12。孔115的截面小于阀室12的横截面。阀室12的下部在一闭合阀座116处终止，该阀座116适合装纳闸门20的相应部分。阀座116通常为截头圆锥体形状，并通过一直径比阀室12小的圆柱形部分向下延伸，形成阀的出口孔。

闸门20有两个主要部分：

第一部分，由磁性材料的阀瓣121组成，其具有一截头圆锥形部分，并在阀处于关闭位置时适合与阀的阀座116配合。环绕阀瓣121的密封件124增强了密封。

第二部分，为一阀杆122，其在轴向上与阀瓣对齐，并由磁性材料，如不锈钢构成。阀杆122的任何位置的外横截面都小于阀室12的内横截面，使得闸门20在阀室12内沿轴线A1在两个方向上都能自由运动。

根据本发明，控制装置包括在该实施例中基于线圈或磁体132形成的闸门磁性驱动部件130，该闸门磁性驱动部件设置在阀体外，因而设置在阀室12外，并且磁性材料球体123设置在阀室12的内部。

球体由例如软铁、纯铁或由一种或两种这些材料的合金制成。

根据本发明，球体123与闸门20连接，用以当球体本身由线圈或磁体132驱动时，在阀本体内平移地驱动闸门。为此，在闸门20的本体中，例如在阀杆上部的附近形成横向托架124，并且球体布置在托架内。托架的尺寸使得球体可以在其中自由转动。

此外，球体123的直径远远小于阀室12的内横截面，使得球体能在阀室12内自由滚动，同时其被保持在闸门20的托架124中，在托架中同样也可以自由地转动。

以本身已知的方式，包括线圈或磁体132的闸门磁性驱动部件130设置在阀体外，并能在平行于轴线A1(双箭头133)的方向上运动，或向下(关闭阀的方向)或向上(打开阀的方向)，同时驱动球体，该球体本身又使闸门20运动。闸门磁性驱动部件130可以通过任何合适的驱动设备(未示出)来运动，例如活塞-汽缸组件。

图2是图1控制装置沿图1中AA-AA线的横截面的示意图。该图示出限定阀室12的整个管状阀体，闸门20在该阀室内移动。闸门磁性驱动部件130在阀体的外部。在该例中，闸门磁性驱动部件130带有两个径向相对设置的磁体132，它们分别位于管状阀体的外壁的相对侧上，使磁通线基本会聚到球体123的中心，以达到尽可能最好的耦合。

至少一个纵向凹槽113被加工到阀室的内壁中，以允许流体通过球体123的任一侧。优选设有至少两个凹槽113，如在本实施例中均匀分布在阀室的外围：在这里示出两个径向相对设置的凹槽。它们是贯穿阀室12的整个轴向截面加工而成。球体被限制在两个由凹槽113彼此隔开的圆拱形区域114之间，这两个区域间的距离稍微大于球体的直径，并且磁体优选设置成面向这些区域。因此，球体根据由线圈或磁体产生的磁场方位，优先地在这些区域中的一个上“滚动”，构成一滚动区域。应当注意，另一区域不与球体接触，但当装配阀时，很容易将其对准中心；更甚者，如果磁体从相反方向安装，例如在进行维修操作时，该区域能非常好地成为一支承区域。当闸门被移动到打开位置时，流体能流进两个为了这个目的而设置的凹槽113中。

通过沿着适当方向移动磁性控制装置，阀被移动到关闭位置或打开位置。如果如图中所示设置阀，操作是最优化的，在图中液体入口位于顶部并且出口位于底部，当阀关闭时，闸门磁性驱动部件处于比球体更低的水平面：利用这种构造，不仅通过磁引力，还通过作用在球体上的静压力而将阀瓣推到阀座上。

除了控制装置外，刚才描述的操作模式与本发明的阀的其他实施例的操作模式相同，也就是说，闸门磁性驱动部件130和球体的数量，以及它们在闸门20中的布置可以改变。

在图3所示的实施例，阀110基本上为管状结构，由磁性材料制成并限定阀室12。流体在闸门20和阀室12间的间隙中流动。

在该实施例中，以类似于图1和2所示的方法，阀的上部包括适于连接一供给槽(未示出)并通向阀室12的孔115。该孔115的截面小于阀室12的横截面。阀室12的下部在一关闭阀座116处终止，该阀座适合安放闸门20的相应部分。该阀座通常为截头圆锥体形状，并通过一直径小于阀室12的圆柱形部分向下延伸而成，形成阀的出口孔。阀座116在由面对的阀瓣121关闭时密封阀。

从图3可以看出，闸门的阀杆122上部的直径小于阀室12的直径，并且该直径从上部到下部(阀瓣121所处的位置)以截头圆锥体的方式趋于增加。

在本实施例中，闸门20的控制装置的第一部分包括两个在轴向和径向上偏移的球体123。两个以磁性材料接线片或翼片形式的用于固定闸门20的定心件324设置在闸门20的阀杆122上，或可选择地设置在阀室12的内壁上，并且在允许闸门20的自由运动的同时，将闸门在置于阀室12的中心，；换句话说，在定心件324和阀室12的内壁或可选择为闸门20的阀杆之间留有间隙。

在本实施例中，阀杆设有与装置包括的球体一样多的托架124。每个托架124的尺寸使得在安装闸门20时，即通过定心件324对准中心时，每个托架安放一个球体，该球体能在所述托架中和阀室12的侧内壁上自由转动。

这里闸门磁性驱动部件130被设置成每个球体与其自身的至少一个线圈或一个磁体132相联。此外，线圈或磁体132固定在一起，使得它们同时移动。

刚才所描述的实施例仅仅是本发明的非限定例子。可能会有其它结构布置，在这些布置中，球体在闸门20上的分布，或支撑件324在闸门20的本体上或在阀室12上的分布可以变化。

在操作中，如果线圈或磁体132设置在一水平面上，使得它们的吸引力低于球体的径面(diametral plane)以及如果如图3所示(阀瓣位于底部)将阀竖直放置，阀通常通过磁性控制装置、通过闸门20的重量和通过施加在球体上的静态压力保持关闭，这趋向于使阀瓣支承在阀座上。在使用中，闸门磁性驱动部件130和进而线圈或磁体132被移动，以及磁引力趋向于使驱动闸门20的球体运动。

图4示出另一实施例，其中控制装置包括两个放置在同一横截面上的径向相对设置的球体。这种布置进一步改进了闸门20的操作。

控制装置还包括闸门磁性驱动部件130，该闸门磁性驱动部件考虑到在同一截面上的两个球体123的布置。为此，闸门磁性驱动部件130包括一带有两个径向相对设置的磁体132的圆柱形磁体，该磁体分别设置在限定阀室12的管状体外壁的各自相对侧上，以获得在磁体和两个球体间的最佳耦合。

定心通过提供支撑件324得到改进，这些支撑件设置在由球体组成的控制装置之下，以及阀的管状体上或闸门20的本体上，以达到可能最佳的定心。如该实施例中所示，这些支撑件是由闸门20携带的翼片。

图5示出另一与上述阀类似的阀的实施例，除了定心是以不同的方式获得。事实上，该阀包括两个同样的控制装置，每个控制装置包括两个放置在闸门20的同一横截面上的球体123。为了提升力更好地分布以及闸门20更好地置于中心，这两个装置在阀的轴线A1上居中，但在该轴线上纵向偏移一距离“h”，并在圆周上优选彼此偏移90°。换句话说，第一装置的两个球体由通过阀的轴线A1的第一平面支承，第二装置的两个球体由通过阀的轴线A1且与第一平面垂直的第二平面支承；同样，同一装置的两个球体放置在与轴线A1垂直的同一截面上；另一装置的两个球体由垂直于轴线A1但与第一装置偏移距离“h”的第二截面支承。如图所示，优选地，导向是以在本领域中已知的方式通过两个垂直的翼片524实现，这些翼片彼此交叉并相对于控制装置纵向偏移，在这里它们在流体流动方向上设置在装置的下游，并由闸门20的阀杆支承。闸门20的阀杆122在一截头圆锥形部分终止，其下设有阀瓣121。

阀的这个实施例包括带有两套线圈或磁体132的闸门磁性驱动部件130，这些线圈或磁体132彼此机械连接以同时移动，并设置成使得其中一个与一截面的两个球体耦合，另一个与偏移距离“h”的另一截面的两个球体耦合。

图6是其中一个控制装置沿图5中线BB-BB剖切的横截面示意图。该图示出了限定阀室12的阀的整个管状体，其中闸门20依靠球体滑动，每个球体放置在闸门20的相应的托架中。阀本体的外部是闸门磁性驱动部件130，其包括一个携带两个磁体132的圆柱形磁体，优选的是，这两个磁体的磁极彼此颠倒。它们分别放置在管状体的外壁的相对侧上，使得磁通量向两个球体123会聚，从而获得最佳耦合。

图7是位于阀室12内的球体123和闸门20的布置沿图6中线B-B剖切的轴向截面视图。在闸门20的同一横截面内，有一孔733，其直径使得同一截面的两个球体不会因为磁引力而粘在一起。该布置被引入到阀的阀室12中，使得其自由平移滑动。控制装置的另一部分，即带有线圈或磁体132的闸门磁性驱动部件130位于同一横截面上但位于阀本体的外部。

这种阀的操作与参照前面的附图的描述相同。

在参照图8和9描述的实施例中，图9是沿图8中线CC-CC剖切的截面视图，该阀包括闸门磁性驱动部件130，其具有两套放置在阀体外部并在轴线A1上纵向偏移的线圈或磁体132，使得每个线圈或磁体磁化两个放置在闸门的同一横截面上的球体123。这两套线圈或磁体132也固定在一起，使得它们同时移动。每套都与图5所示的类似，即其包括一本体，该本体具有两个分别设置在管状体外壁的相对侧上的线圈或磁体132，以调整磁通线的方向而获得与球体的最佳耦合。

闸门20终止于阀瓣121，该阀瓣位于阀杆延伸出来的下部。优选的是，如这里所示有一密封件829环绕该阀瓣。

该阀瓣具有截头圆锥形部分，用于与阀座116配合，在关闭位置提供密封。

闸门20优选由单个坯件制成，因此不需要任何焊接来将其安装，焊接可能带来引起其在焊接时接合处变形的风险。因此，那样的操作会减小阀室内的闸门20的定心精度。

如图8所示，阀瓣的顶上设有另一截头圆锥形部分821，在该另一截头圆锥部分顶上设有两个竖直翼片825。这些翼片相互交叉，以及在允许液体在件850中(图9)在翼片825之间流动的同时，将闸门20在阀室12内对准中心。

翼片的顶上设有圆柱形部分826，该圆柱形部分的直径小于阀室12的直径，以及其本身的顶上设有两个纵向偏移距离“h”的其它部分827、828，每个其它部分包括两个上述设置在同一横截面上的球体123。这两个部分827、828由圆柱形中间部分830相互隔开。如前述，在同一截面中的球体优选是径向相对设置的；球体沿圆周从一个截面到另一截面偏移90°。

阀室的内径优选基本上等于两个球体的直径之和。

同一截面的球体放置在托架824中，在这里该托架由一形成于阀杆内的横向孔组成，该孔的直径远远大于球体的直径，使得后者可以在其中自由移动。应该注意到翼片825由与阀杆相同的坯件制成。

图9是沿图8中的线CC-CC剖切的截面视图，示出了具有托架824的闸门，在该托架中容纳有位于同一截面的两个球体123，示出了球体和翼片825的相对布置，以及示出了为流体而留出的通道850。

当然，本发明不局限于实施例的描述，可以在不背离本发明权利要求限定的范围的情况下将不同的设计应用于本发明。尤其是控制装置可以配备有不同数量的球体(每个截面超过两个球体；超过两个截面配备有球体)。

虽然在图中示出的实施例仅仅是开/关阀，但可以设想可变流量阀的生产，为了这个目的，只要改变在阀室12和闸门20之间的间隙尺寸就足够了。

Claims (15)

1.一种阀(110)，包括：设置在阀室(12)内的闸门(20)，所述阀室设置在阀体内，并且该阀室的一端设有阀座(116)，闸门的形成阀瓣的部分在阀处于关闭位置时靠在该阀座上，并在阀处于打开位置时远离该阀座；以及磁性控制装置，其包括设置在阀室外部的闸门磁性驱动部件(130)，用于使闸门运动到关闭位置或者打开位置，其特征在于，所述磁性控制装置还包括至少一个球体(123)，所述球体由磁性材料制成，设置在阀室中，并与闸门磁性驱动部件(130)磁力耦合，所述球体与闸门相联，使得闸门磁性驱动部件使所述球体自身运动时，所述闸门在阀室(12)中被驱动。

2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述至少一个球体(123)相对于所述闸门(20)自由转动。

3.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述闸门(20)包括至少一个托架(124，824)，在所述托架内安放所述至少一个球体。

4.如权利要求1所述的阀，其特征在于，其在阀体中将闸门置于中心。

5.如权利要求4所述的阀，其特征在于，至少两个球体与所述闸门和所述阀体配合以使所述闸门通过定心部件对准中心。

6.如权利要求4所述的阀，其特征在于，定心部件(324)设置在阀室内部，位于阀室侧壁上，与闸门配合。

7.如权利要求4所述的阀，其特征在于，所述定心部件(324)设置在闸门上，与阀室的内部侧壁配合。

8.如权利要求4所述的阀，其特征在于，所述定心部件(324)设置在阀室内部，位于阀室侧壁上，与闸门配合，并且其中所述定心部件是翼片(524；825)。

9.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述闸门与至少两个球体连接，所述球体相对于闸门轴线纵向偏移。

10.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述闸门的至少一截面与至少两个彼此成角度偏移的球体连接。

11.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述闸门的两个单独的截面中的每个与至少两个球体连接，所述球体设置成使得在同一截面的两个连续球体之间的角度偏移小于或等于180°。

12.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述阀门的同一截面的n个球体以等于360°/n的角度而成角度地偏移。

13.如权利要求1所述的阀，其特征在于，在所述阀室(12)的内壁中形成至少一个流体通道凹槽(113)，在所述凹槽的任一侧形成滚动区域(114)。

14.如权利要求1所述的阀，其特征在于，设置在阀体外部的所述闸门磁性驱动部件(130)适合沿平行于阀的纵向轴线(A1)的方向(133)运动，以同时驱动至少一个球体(123)。

15.如权利要求14所述的阀，其特征在于，所述闸门磁性驱动部件(130)包括至少一个磁体。

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