CN101184943A

CN101184943A - 气动导阀

Info

Publication number: CN101184943A
Application number: CNA2006800187721A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·K·洛弗尔
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2026-05-18
Also published as: WO2006130351A1; US20060266960A1; EP1886052A1; CN101184943B; JP2008542655A; JP5111366B2; CA2609292C; DE602006016435D1; BRPI0610579A2; US8220485B2; CA2609292A1; EP1886052B1

Abstract

一种气动导阀，包括：具有进口(22)、出口(24)、流动通道(32)的阀体(20)，以及被设置为控制通过阀的流动的第一阀(28)与第二阀(30)。第二阀包括通向柱形孔(50)的锥形阀座(46)，而止推销(52)包括锥形第二部分(60)与具有密封件的环形凹部。止推销在第一位置、第二位置与中间位置之间可移动。止推销的锥形第二部分被设置为当止推销移动至第二位置时接合锥形阀座以关闭第二阀，弹性密封件在尺寸上适合于当止推销在中间位置时接合柱形孔。

Description

气动导阀

技术领域

本发明通常涉及用于控制容器中的流体液位的液位控制器，更特别地，涉及用于液位控制器上的气动导阀。

背景技术

用于控制贮存容器中液位的液位控制器在现有技术中通常是已知的。如所知的，这种液位控制器通常使用气动导阀。气动导阀通常包括气动进口、气动出口和排放装置。这种气动导阀通常连接到气动源，例如车间空气。

不过，在一些处理环境中，不能使用车间空气(shop air)，在这样的生产环境中，气动导阀连接到另外的气动源，例如，处理环境中的受压处理介质。通常，处理环境为工业制造、加工和/或贮存设施，例如，化工厂、精炼厂和/或运输基地。

许多气动导阀通常包括第一阀、第二阀和可移动止推销。止推销在第一阀关闭的第一位置与第二阀关闭的第二位置之间移动。当止推销在第一位置与第二位置之间移动时，这种阀通常排出可测量的气动源量。如果气动源为车间空气，则可测量的车间空气量的周期性损失不是所关心的。不过，如果气动导阀用于上述的某些不能使用车间空气的一些处理环境时，则可测量的处理介质的量的排放可具有可测价值与环境影响。

发明内容

根据本发明的一个方面，气动导阀包括：阀体，该阀体包括进口，出口，在进口与出口之间延伸的流动通道；第一阀，其被设置为控制通过流动通道第一部分的流动；第二阀，其被设置为控制通过流动通道第二部分的流动，第二阀包括通向柱形孔的锥形阀座。止推销设置在流动通道中，并包括第一部分、锥形第二部分、以及与锥形第二部分相邻并具有密封件的环形凹部。止推销在第一位置、第二位置与中间位置之间可移动。止推销的第一部分被设置为当止推销接近第一位置时允许第一阀打开，并被设置为当止推销移动离开第一位置时允许第一阀关闭。止推销的锥形第二部分被设置为当止推销移动至第二位置时接合锥形阀座以关闭第二阀。弹性密封件在尺寸上适合于当止推销在中间位置时接合柱形孔。

进一步地根据优选实施例，弹性密封件为弹性O形环，环形凹部设置为与止推销的锥形第二部分邻接(immediately adjacent)。止推销限定轴线，而环形凹部与柱形孔的尺寸和位置被设置为使其沿垂直于或近似(predominantly)垂直于止推销轴线的方向压缩弹性密封件。在锥形阀座的最宽部分与柱形孔的开口之间的距离限定死区，或者根据止推销在第一阀与第二阀均关闭时的移动距离限定死区。

阀体可包括调节凹部，柱形孔可通过更有效地连接到调节领部而实现，调节领部沿着平行于止推销的轴线方向被可移动地设置在调节凹部中。调节凹部与调节领部可具有螺纹。调节凹部可以围绕与止推销的轴线同轴的轴线设置。调节凹部优选地形成于阀体中，并且包括设置在调节领部与阀体之间的调节凹部中的密封件。

根据本发明的另一方面，用于液位控制器的导阀包括阀体，该阀体包括进口、出口、在进口与出口之间延伸的流动通道、与流动通道连通的排放口。第一阀被设置为控制通过流动通道第一部分的流动，第二阀被设置为控制通过流动通道第二部分的流动，第二阀包括通向柱形孔的阀座。止推销设置在流动通道中，包括第一部分，第二部分，与第二部分相邻的弹性密封件，该止推销在第一位置、第二位置与中间位置之间可移动。止推销的第一部分被设置为当止推销接近第一位置时使第一阀打开，并且被设置为当止推销移动离开第一位置时使第一阀关闭。止推销的第二部分被设置为当止推销移动至第二位置时与接合阀座以关闭第二阀，弹性密封件的尺寸适合于当止推销在中间位置时使其密封柱形孔。

进一步地，导阀与液位控制器结合，该液位控制器包括与阀体进口流动连通的第一管路和与阀体出口流动连通的第二管路。液位控制器与容器流动连通，并被设置为控制容器中的液位。

进一步根据本发明的另一方面，气动导阀包括：阀体，该阀体包括进口，出口，在进口与出口之间延伸的流动通道；第一阀，其设置为控制通过流动通道第一部分的流动；第二阀，其设置为控制通过流动通道第二部分的流动，第一阀和第二阀各自包括通向柱形孔的锥形阀座。止推销设置在流动通道中，并包括锥形第一部分和锥形第二部分，止推销包括与第一部分相邻设置的第一弹性密封件和与第二部分相邻设置的第二弹性密封件，止推销在第一位置、与第一位置分开以第一死区距离的第一中间位置，第二位置和与第二位置分开以第二死区距离的第二中间位置之间可移动。止推销的锥形第一部分在止推销移动至第一位置时关闭第一阀，第一密封件被设置为当止推销在第一中间位置时关闭第一柱形孔。止推销的锥形第二部分当止推销移动至第二位置时关闭第二阀，第二密封件被设置为当止推销位于第二中间位置时关闭第二柱形孔。

附图说明

图1是具有气动导阀并连接到贮存液体的容器的液位控制器的示意图；

图2是结合液位控制器使用并根据本发明的第一公开实例的示范说明装配的气动导阀的横截面图，导阀的止推销显示在第一位置；

图3是图2中气动导阀的横截面图并显示了在第二位置的止推销；

图4是图2中气动导阀的横截面图并显示了在中间位置的止推销；

图5是关于图2中限定部分的局部放大横截面图；

图6是关于图4中限定部分的局部放大横截面图；

图7是关于图3中限定部分的局部放大横截面图；

图8是根据本发明的第二公开实例的示范说明装配的气动导阀的局部放大横截面图。

具体实施方式

虽然下文中提供了本发明的示例性实施例的详细描述，不过，本发明的法律范围通过本专利最后部分陈述的权利要求的文字限定。文中的详细描述仅为示例性的，并未描述本发明的每一可能实施例，这是因为描述每一可能实施例不切实际，而并非不可能。利用当前技术或本专利申请日后的发展的技术，可以实施各种可代替的实施例，这些可代替实施例仍处于限定本发明的权利要求范围内。

现在参照附图，图1图示了根据本发明示范说明装配的导阀，该导阀在整体上由附图标记10表示，并显示为安装在用于控制容器14中液位的液位控制器12上。液位控制器12有效连接到气动供给管路18，并通过气动管路16有效连接到倾泄阀14。如所知的，液位控制器12被设置以控制容器15中的液位。如所知的，气动管路18可连接到气动源，例如，车间空气，或连接到任何其他气动源，例如，流动通过处理环境的受压处理介质。除在此描述的导阀10之外，液位控制器12在其他所有方面可采用传统方式。

现在参见图2-4，导阀10以横截面方式显示。导阀10包括具有进口22和出口24的阀体20。应该理解的是，如本领域中技术人员所知的，进口22和出口24分别与气动管路16和18流动连通。阀体20还包括排放口26。导阀10包括上或第一阀28和下或第二阀30，流动通道32通过阀体20被限定。如所知的，流动通道32大致在进口22与出口24之间延伸。不过，如下文中将更详细说明的，在某些情况下，排放口26将与流动通道32流动连通。

第一阀28设置在上腔34中，并包括可被承接在锥形阀座38中的球36。上腔34与流动通道流动连通并形成为流动通道的一部分。优选地，阀座38包括在尺寸上可承接密封件42的凹部40。如所知的，可设置弹簧以将球36偏置紧靠阀座38。优选地，密封件42为O形环，并且进一步优选地由现有技术中常用类型的弹性材料构成。

第二阀30设置在下腔44中，并包括阀座46。下腔44与流动通道流动连通并形成为流动通道的一部分。根据公开的实例，阀座46包括锥形孔48和柱形孔50。锥形孔48和柱形孔50将在图5-7中更充分地显示并在下文中将更详细地说明。在所示实例中，柱形孔通向另外的锥形孔51。

止推销52被可移动地设置在阀体20内，使得止推销52在图2中所示的第一位置、图3中所示的第二位置与图4中所示的中间位置之间可移动。止推销52在尺寸上适于装配在孔53内，孔53大致连接上腔34与下腔44。止推销52在平行于其轴线方向上的不同位置之间移动，其轴线方向由参考箭头A指示。止推销52包括第一部分54、第二部分56和下部58。如所知的，下部58优选地延伸穿过排放口26。当止推销52接近第二位置时，止推销52的第一部分54被定位以接合第一阀28的球36。结果，当止推销52向上移动足够远时，止推销52将使球36升起离开阀座38。

止推销52的第二部分56包括锥部60和环形凹部62。密封件64设置在环形凹部62中。优选地，环形凹部62和锥部60的下边缘66紧邻或邻接。如在下文中将更详细说明的，当密封件64进入或以其他方式设置在阀座46的柱形孔50中时，锥部60在尺寸和形状上设置为形成紧靠第二阀30阀座46的密封，而环形凹部62和密封件64在尺寸和形状上设置为形成密封。

现在参见图5-7，第二阀座46和止推销52的第二部分56以更详细的方式显示。应该理解的是，在图5中止推销52显示在第一位置，这对应于图2中所示的位置。如上所述，当止推销52在第一位置时，第一阀28关闭，且第二阀30打开。图7显示了止推销52在第二位置，这对应于图3中所示的位置。在第二位置，第一阀28打开，且第二阀30关闭。如图7中可见，止推销52的锥部60就位紧靠阀座46的锥形孔48。结果，第二阀30通过在止推销52的锥部60与阀座46的锥形孔48之间的金属-金属接触而关闭。当然，部件的结构并不限于金属。最后，图6显示了止推销52在中间位置，这对应于图4中所示的位置。在图6的位置，密封件64被设置在柱形孔50的开口68处。结果，即使止推销52的锥部60尚未接触阀座46的锥形孔48，密封件64与座阀46的柱形孔50也形成密封。

根据公开的实例，第二阀30包括死区(deadband)70。死区70为止推销52在下述两点之间的移动距离，即，密封件64被设置在或者以其他方式进入柱形孔50的开口68处的点与止推销52的锥部60就位紧靠阀座46的锥形孔48的点之间的移动距离，从而采用上述提及的金属-金属接触关闭第二阀30。按照另一种方式表述，则死区70可视为当第一阀28和第二阀30均有效关闭时止推销52可移动的距离。应该理解的是，根据密封件42的外径，密封件42可首先与锥形孔51的直接设置在柱形孔50外侧的表面接触。结果，死区70可延伸至使密封件64首先与锥形孔51的周表面形成密封的点。应该理解的是，在图5-7的实例中，死区70为固定距离。还应该理解的是，根据不同部件的热性能，密封件64和/或周围阀体20随温度的变化可按照不同速率膨胀或者收缩。

现在参见图8，第二阀座30被显示为根据本发明的第二公开实例示范说明进行装配。阀体20包括环形凹部72，该凹部围绕并从阀体20的孔53径向向外分开。调节领部(collar)74在尺寸上适于装配在环形凹部72内。优选地，阀体20包括螺纹76，螺纹76在尺寸上适于接合在调节领部74的外表面80上对应的螺纹78。调节领部包括渐缩或大致锥形的孔82，孔82终止于具有直部86的柱形孔84。调节领部74的内部88在尺寸上适于装配在凹部72内。优选地，在内部88与在阀体20中的凹部72之间提供密封件90。在所示实例中，密封件90为O形密封件，例如弹性密封件，其在尺寸上适于装配在形成于内部88的外表面的凹部92中。

优选地，调节领部74包括一个或多个凹部94，凹部94在尺寸上适于接合适合的调节工具T，因此，调节领部74可围绕轴线A旋转，从而，使用户能够根据需要对调节领部74进行定位。例如，关于顺时针螺纹，通过围绕轴线A顺时针旋转调节领部74，调节领部74可被调节为进一步向内(即，图中所见为向上)进入阀体20。另一方面，通过沿逆时针方向旋转调节领部74，调节领部74可被调节为从阀体20进一步向外(即，图中所见为向下)。

因此，如所论述的，通过调节调节领部74，仅有调节领部74的柱形孔84的外露部分94从凹部72突出。通过改变外露部分94的长度，如图8中所示的第二阀座46包括可调节死区170。再次地，死区可通过止推销52的在密封件与调节领部74的柱形孔84接触的点之间的移动距离限定。再次地，应该理解的是，密封件64可首先与调节领部74的锥形孔82的表面接触。

在每个前述实例中，应该理解的是，止推销52上的密封件64可沿B方向被压缩，B方向优选地垂直于轴线A，或至少基本上(substantially)或近似(predominantly)垂直于轴线A。而且，在公开的实例中，阀座46的柱形孔50，以及调节领部74的柱形孔84，可具有轻微的锥度。

在工作中，如所知的，当导阀10定位在图2所示的第一位置时，由于球36就位于阀座38上，因而第一阀28关闭。通常，在止推销52的第一部分54与球36之间存有间隙。在这种结构中，没有处理介质或者其他气动源流动经过第一阀28。

当止推销52以已知方式开始向上移动时，止推销52最终将到达图4和图6中的中间位置。在到达中间位置之前，可能的是，第一阀28与第二阀30均打开，如所知的，这可导致气动源的一定量通过排放口26被排出。当止推销52到达中间位置时，密封件64与周表面形成密封，所述周表面可为设置在柱形孔50直接外侧的锥部51，或者可为柱形孔50的内表面。结果，第二阀30至少部分地关闭。最后，如上所述，当止推销移动足够远时，其锥部60与阀座46的锥形孔48接触，从而完全关闭第二阀30。

根据公开的实例，所公开的导阀10在不能使用车间空气的处理环境中尤其有用，例如，在天然气、其他碳氢化合物、或其他处理介质被用作气动源的环境中。因此，气动源的排放可被最小化或者被消除，从而提供有利的环境和/或成本优势。通过示例性导阀提供的减少的或者消除的过渡排放，在导阀的灵敏度、排放率与突发事件的脆弱性之间提供了适合的折衷，并且进一步提供了对于这些参数的调节度。在此公开的实施例中的死区可有助于确保第二阀关闭先于第一阀打开，因而将通过排放口的排放降至最低。

进一步根据公开的实例，示例性导阀10可以展现出在较宽温度范围中对于过渡排放的改善的性能。进一步地，在此公开的示例性导阀可允许改善O形环的压缩而不需增加止推销52工作所需的力。

上述确定的导阀销、液位控制器12、和/或容器14可设置有现有技术中常用的合适的O形环、密封件、和/或其他部件。进一步地，除了特别指明之处，前述两个实例与其他的所示实例不互相排斥，从而每一实施例可包括在其他实施例中所示的部件或结构。

上文中陈述了本发明多个不同实施例的详细描述，应理解的是，本发明的法律范围通过本专利最后部分陈述的权利要求的文字限定。上文中的详细描述仅为示例性的，并未描述本发明的每一可能实施例，这是因为描述每一可能实施例不切实际，而并非不可能。利用当前技术或者本专利申请日后的发展的技术，可以实现众多可代替实施例，这些实施例仍处于限定本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种气动导阀，包括：

阀体，其包括进口、出口和在所述进口与出口之间延伸的流动通道；

第一阀，其被设置为控制通过所述流动通道的第一部分的流动；

第二阀，其被设置为控制通过所述流动通道的第二部分的流动，该第二阀包括通向一柱形孔的锥形阀座；

止推销，其被设置在所述流动通道中并包括第一部分和锥形第二部分，该止推销包括与所述锥形第二部分相邻的环形凹部，该止推销在第一位置、第二位置与中间位置之间可移动；

弹性密封件，其尺寸使其适于装配在所述环形凹部中；

所述止推销的第一部分被设置为当所述止推销接近所述第一位置时使所述第一阀打开，并被设置为当所述止推销移动远离所述第一位置时使所述第一阀关闭；

所述止推销的锥形第二部分被设置为当所述止推销移动至所述第二位置时接合所述锥形阀座以关闭所述第二阀；和

所述弹性密封件在尺寸上设置为当所述止推销在所述中间位置时使得所述弹性密封件接合所述柱形孔。

2.根据权利要求1所述的气动导阀，其中，所述弹性密封件为弹性O形环。

3.根据权利要求1所述的气动导阀，其中，所述环形凹部被设置为与所述止推销的锥形第二部分邻接。

4.根据权利要求1所述的气动导阀，所述止推销限定一轴线，所述环形凹部和所述柱形孔的尺寸和位置使其沿近似垂直于所述轴线的方向压缩所述弹性密封件。

5.根据权利要求1所述的气动导阀，所述止推销限定一轴线，所述环形凹部和所述柱形孔的尺寸和位置使其沿垂直于或大致垂直于所述轴线的方向压缩所述弹性密封件。

6.根据权利要求1所述的气动导阀，其中，所述柱形孔通向所述锥形区域，并且，当所述止推销接近所述中间位置时，所述密封件与所述锥形区域形成密封。

7.根据权利要求1所述的气动导阀，其中，所述止推销的在所述弹性密封件设置在所述柱形孔的开口中的点与所述止推销在所述第二位置的点之间的移动距离包括死区。

8.根据权利要求1所述的气动导阀，其中，所述阀体包括调节凹部，所述柱形孔有效连接到一调节领部，所述调节领部沿着平行于所述止推销的轴线方向被可移动地设置在所述调节凹部中。

9.根据权利要求8所述的气动导阀，其中，所述调节凹部和所述调节领部具有螺纹。

10.根据权利要求9所述的气动导阀，其中，所述调节凹部围绕与所述止推销的轴线同轴的轴线而设置。

11.根据权利要求8所述的气动导阀，其中，所述调节凹部形成于所述阀体中，并包括设置在所述调节领部与所述阀体之间的所述调节凹部中的密封件。

12.一种用于液位控制器的导阀，包括：

阀体，其包括进口、出口、在所述进口与出口之间延伸的流动通道、和与所述流动通道连通的排放口；

第二阀，其被设置为控制通过所述流动通道的第二部分的流动，并包括通向一柱形孔的阀座；

止推销，其被设置在所述流动通道中并包括第一部分和第二部分，所述止推销包括与所述第二部分相邻的弹性密封件，该止推销在第一位置、第二位置以及中间位置之间可移动；

所述止推销的第二部分被设置为当所述止推销移动至所述第二位置时接合所述阀座以关闭所述第二阀；和

弹性密封件在尺寸上设置为当所述止推销在所述中间位置时使得所述弹性密封件密封所述柱形孔。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述弹性密封件为弹性O形环。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述密封件被设置在与所述止推销的第二部分相邻定位的环形凹部中。

15.根据权利要求14所述的装置，所述止推销限定一轴线，所述环形凹部和所述柱形孔的尺寸和位置使其沿垂直于或大致垂直于所述轴线的方向压缩所述弹性密封件。

16.根据权利要求12所述的装置，所述止推销具有纵向轴线，其中，所述止推销的在所述弹性密封件设置在所述柱形孔的开口中的点与所述止推销在所述第二位置的点之间沿轴线测量的移动距离包括死区。

17.根据权利要求12所述的装置，其中，所述阀体包括调节凹部，该调节凹部具有轴线，并围绕所述第二座阀的轴线，且与所述第二座阀的轴线大致同轴，所述柱形孔通过被可调节地设置在所述调节凹部中的调节领部承载。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述调节凹部或所述调节领部具有螺纹。

19.根据权利要求18所述的装置，包括：设置在所述调节领部与所述阀体之间的所述调节凹部中的密封件。

20.根据权利要求12所述的装置，进一步包括：液位控制器，其包括与所述阀体的进口流动连通的第一管路，和与所述阀体的出口流动连通的第二管路。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述液位控制器与一容器流动连通，并被设置为控制所述容器中的液位。

22.一种气动导阀，包括：

阀体，其包括进口、出口、在所述进口与出口之间延伸的流动通道；

第一阀，其被设置为控制通过所述流动通道的第一部分的流动；和第二阀，其被设置为控制通过所述流动通道的第二部分的流动；所述第一阀和第二阀的每一个包括通向一柱形孔的锥形阀座；

止推销，其被设置在所述流动通道中，并包括锥形第一部分与锥形第二部分，所述止推销包括与所述第一部分相邻设置的第一弹性密封件和与所述第二部分相邻设置的第二弹性密封件，所述止推销在第一位置、通过第一死区分离于所述第一位置的第一中间位置、第二位置、以及通过第二死区分离于所述第二位置的第二中间位置之间可移动；

所述止推销的锥形第一部分在所述止推销移动至所述第一位置时关闭所述第一阀，第一密封件被设置为当所述止推销在所述第一中间位置时关闭第一柱形孔；

所述止推销的锥形第二部分在所述止推销移动至所述第二位置时关闭所述第二阀，第二密封件被设置为当所述止推销在所述第二中间位置时关闭第二柱形孔。

23.一种气动导阀，包括：

阀体，其包括进口、出口以及在所述进口与出口之间延伸的流动通道；

第二阀，其被设置为控制通过所述流动通道的第二部分的流动，并包括通向一柱形孔的锥形阀座；

止推销，其被设置在所述流动通道中并包括第一部分和锥形第二部分，在邻近于所述锥形部分的下边缘的环形凹部中设置有密封件，所述止推销在第一位置、第二位置以及中间位置之间可移动；

所述止推销的第一部分被设置为当所述止推销接近所述第一位置时打开所述第一阀，并且被设置为当所述止推销移动离开所述第一位置时使所述第一阀关闭；

弹性密封件在尺寸上被设置为当所述止推销在所述中间位置时形成与第二阀座相邻的密封；

所述止推销在所述中间位置与所述第二位置之间的可移动距离限定一死区。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述第二阀座的尺寸和形状被设置为使得所述死区可调节。