CN101772665A - 阀门装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀门装置(1)，包括一阀门外壳(2)，一布置在阀门外壳(2)中的阀杆(4)，其中阀杆(4)垂直于流动方向布置，并且包括一与阀杆(4)可移动地连接的关闭机构(3)，其中阀杆(4)具有一用于限制扭矩的装置(5)。

Description

阀门装置

技术领域

本发明涉及一种阀门装置，包括一带有一阀座的阀门外壳，一布置在阀门外壳中的阀杆，其中阀杆垂直于流动方向布置，并且包括一带有一密封件的、与阀杆可移动地连接的关闭机构。

背景技术

在管路安装中使用不同的阀门结构形式，以便关闭在压力下输送介质的管路。在阀门结构形式选择时不同的因素起着重要的作用，如在阀座和密封件之间的密封作用，阀门的阻力系数，阀门的尺寸和制造成本。

由DE19646275A1已知一阀门，在该阀门中阀杆垂直于流动方向的走向布置。关闭机构和密封件相对于流动方向以两个不同的角度布置。真正的密封件、一O形密封圈在阀门外壳中集成在它的外圆周表面上。流入和排出管路的轴线相互位错布置，这导致一较高的阻力系数。超过一半的环形圆周表面暴露在外，并且在打开的阀门时受到流动的介质的冲击。O形密封圈的密封作用在整个圆周上不均匀地分布。O形密封圈在上部的区域中主要沿着O形密封圈轴线的方向承受荷载和变形。在下部的区域中O形密封圈主要沿着径向承受荷载和变形。

发明内容

以该背景技术为出发点本发明的任务是，提出一种阀门装置，该阀门装置简单并且紧凑地由尽可能少的零件制造，并且保证一良好的密封效果。

该任务通过一阀门装置获得解决，包括一带有一阀座的阀门外壳，一布置在阀门外壳中的阀杆，其中阀杆垂直于流动方向布置，并且包括一带有一密封件的、与阀杆可移动地连接的关闭机构，其特征在于，阀杆具有一用于限制扭矩的装置。

本发明的优选的改进结构由从属的权利要求获得。

阀门装置是耐腐蚀的，并且可在非常长的时间内可靠地运行，这是有利的。因为用于限制扭矩的装置由一与阀杆有效连接的第一篮形区域和一与操纵装置有效连接的第二盘形区域构成，所以可以实现该目的。篮形区域和盘形区域完全由塑料构成，并且未使用会使阀门装置的安装变复杂或者受到腐蚀的金属弹簧或者其它的零件。

同样保持尽可能小的阀门阻力系数，并且因此在管路中保持尽可能小的压力损失，这是有利的。因为第一下外壳区域具有一T形横截面，其中流入和排出管路的轴线布置在一条直线上，所以可以实现该目的。

同样密封作用在整个密封件上尽可能均匀地分布，这是有利的。因为一相对于流动方向倾斜地、并且与阀座的斜度相一致地构成的密封件布置在关闭机构上，所以可以实现该目的。

附图说明

借助于附图说明一本发明的实施例。其中：

图1表示了一在完全打开的状态下通过根据本发明的阀门装置的剖面，

图2表示了一在完全关闭的状态下通过图1所示的阀门装置的剖面，

图3表示了一在图1所示的阀门中通过用于限制扭矩的装置的剖面，

图4表示了一在图1所示的阀门中对用于限制扭矩的装置的透视图，

图5表示了一在图1所示的阀门中在完全打开的状态下通过用于限制扭矩的装置的剖面，

图6表示了一在图1所示的阀门中在完全关闭的状态下通过用于限制扭矩的装置的剖面，

图7表示了一在完全关闭的状态下通过带有一用于限制扭矩的装置的另一阀门的剖面，并且

图8表示了一在完全打开的状态下通过带有一用于限制扭矩的装置的图7所示阀门的剖面。

具体实施方式

在图1和图2中以剖视的形式表示了一带有一阀门外壳2、一关闭机构3、一用于关闭机构3操纵的阀杆4和一用于限制在阀杆4操纵时产生的扭矩的装置5的阀门装置1。阀门外壳2由一第一下外壳区域6和一第二上外壳区域7组成。阀门装置1完全由塑料件、即由耐腐蚀的零件制造。作为阀门装置1的实施例这里表示了一提升阀1，根据本发明也可以装备所有带有用于限制扭矩的装置5的其它的阀门结构形式，其中使用一阀杆4。

第一外壳区域6基本上构成一T形结构，并且具有两个用于连接到输送介质的流入和排出管路上的连接区域8、9，该管路这里未表示。流入和排出管路的轴线排列在一条直线上。因此可以实现，在阀门打开时介质可尽可能无阻力地通过阀门1流动。关闭机构3基本上是一带有一内螺纹11的圆柱形的活塞10，该内螺纹与一与此相匹配的在阀杆4上的螺纹共同起作用。阀杆4沿着顺时针方向的旋转导致活塞10在阀门外壳2中垂直向下移动，并且关闭阀门。同样沿着逆时针方向的旋转导致活塞10抬起，并且打开提升阀1。

一种市售的O形密封圈作为真正的密封件13装入槽12中，该槽在活塞10的外圆周上倾斜地、即相对于阀杆轴线S以一定角度构成。槽12的结构与O形密封圈13相匹配，并且此外在圆周的大部分上、例如超过O形密封圈13的270°直到300°包围着O形密封圈13。因此可以实现，O形密封圈13在阀门打开时在高的流速下也不会从槽12中被冲出。在下外壳区域6中在连接区域8、9之间垂直地在阀杆4之下构成一阀座31，其中阀座31以与O形密封圈13同样的角度相对于阀杆轴线S布置。

第二上外壳区域7通过一螺栓连接或者一焊接连接固定在第一下外壳区域6的凸肩或者法兰14上。在法兰14的端面和上外壳区域7的颈部之间可清楚地看到一垫板15。垫板15一方面在关闭机构3打开时用作活塞10的行程限制，并且另一方面用作阀杆4的导向。阀杆4穿过垫板15的中心孔走向。

为了密封在中心孔中设有另一用于O形密封圈的槽16。在阀杆4和垫板15之间的密封布置在最小的直径处，以使作用到密封上的力保持尽可能的小。被介质流过的下外壳区域6相对于上外壳区域7用在下外壳区域6和垫板15之间的槽30中的另一O形密封圈密封。

阀杆4的上端部构成一篮形区域17。一盘形区域18卡在篮形区域17中，该盘形区域在操纵杆19的下端部上构成。盘形区域18在外圆周上具有轮齿20，并且篮形区域17在内圆周上具有另外的配合轮齿21，所述轮齿在提升阀1正常运行期间相互啮合。通过将阀门操纵机构分成两部分实现提升阀1的扭矩限制：操纵杆19带有在下端部上的盘形区域18，阀杆4带有在上端部上的篮形区域17。

在图1中表示提升阀1处在完全打开的状态中，并且在图2中表示提升阀1处在完全关闭的状态中。当提升阀1完全打开时，篮形区域17相对于带有盘形区域18的操纵杆19向下移动，直到带有篮形区域的阀杆4贴紧到垫板15上。同样当提升阀1完全关闭时，如在图2中所示，篮形区域17相对于盘形区域18向上移动。

在图3和图4中可清楚地看到，轮齿20、21是如何构成的。篮形区域17由多个、例如八个径向弹性支撑的内壁区域22构成一环形。在每个内壁区域22上至少设有一轮齿21，该轮齿卡入在盘形区域18的圆周上的与此相匹配的配合轮齿20。当阀杆4的旋转运动超过允许的扭矩时，带有轮齿21的内壁区域22径向向外摆动，并且不再继续把施加到操纵杆19上和盘形区域上的力引入篮形区域17、阀杆4和关闭机构3。

在图4中在带有一轮齿21的篮形区域17的单个的内壁区域22中表示了一带有配合轮齿20的盘形区域18的、沿着阀杆轴线S的方向看的局部透视放大图。轮齿21的长度L大于盘形区域18的高度H。因此配合轮齿20可轴向沿着阀杆轴线S的方向移动，并且与此同时与轮齿21保持啮合。

轮齿21具有两个带有不同的齿形角α、β的齿面23、24。一比配合轮齿20的角度平坦的齿形角α造成在轮齿21和配合轮齿20之间的接触面积较小，并且造成在力的作用下轮齿20、21彼此可能滑动离开，该力的作用通过阀杆4的旋转运动施加。当轮齿21的齿形角β和配合轮齿20的齿形角一样大时，在轮齿20、21之间的接触面积较大，并且传递的力也较大。这意味着，在旋转运动时在一个方向中可比在相反的方向中传递更大的力。

在图4中同样可清楚地看到，齿形角α、β如何随着轮齿21的长度在内壁区域22中连续地变化。在内壁区域22的末端上齿面23、24在各自处于对面的齿面23、24上具有齿形角α、β。通过在第一齿面23的一侧上从较大的齿形角α到较小的齿形角β的连续过渡和在第二齿面24的一侧上齿形角从β到α的同时过渡可以实现，在旋转运动的两个末端上、即在提升阀1的第一个终端位置和第二个终端位置中存在一滑动离合或者扭矩的限制。齿形角β显著小于齿形角α，其中齿形角β也可以是0°。

在图5和图6中以剖面的形式表示了轮齿20、21。图5表示的是在提升阀1完全打开的状态下盘形区域18和篮形区域17的位置，并且图6表示的是在完全关闭的状态下的相应的位置。图5所示的剖面在图1中用剖切线A-A标明，并且图6所示的剖面在图2中用剖切线B-B标明。在提升阀1完全打开的状态下(图1)阀杆4的篮形区域17用底板32紧贴到垫板15上，并且盘形区域18处在篮形区域17的上端部。在提升阀1完全关闭的状态下(图2)阀杆4的篮形区域17的底板32在上外壳区域7中紧贴在凸肩33上，并且盘形区域18处在篮形区域17的上端部。

在图7和图8中表示了一带有一用于限制扭矩的装置5的阀门装置1的另一实施例。这里用于限制扭矩的装置5、如在图1和图2中所示、由一盘形区域18组成，该盘形区域18在操纵杆19的下端部上构成。盘形区域18具有一轮齿20，该轮齿20与一配合轮齿21在一间隔件35的上端部在一径向弹性的篮形区域17上构成。间隔件35在下端部上具有一螺纹区域36，一阀杆37布置在该螺纹区域中。

阀杆37与关闭机构38构成整体。密封装置39、40在关闭机构38上构成。密封装置39、40可以塑料压铸的形式嵌入，并且用关闭机构38的塑料包封。密封装置39、40例如由一热塑性弹性体制造，并且用关闭机构38的聚乙烯化合物包封。如在图1和图2中的垫板15所示可以略去。图7和图8所示的阀门装置的结构高度显著小于图1和图2所示的阀门装置的结构高度。因此在位置缩小的情况下也可以使用带有扭矩限制装置5的阀门1。图7和图8所示的阀门装置仅由五个零件构成，比图1和图2所示构成的阀门装置明显地更简单。

用这里提出的结构提供一扭矩限制装置5，该扭矩限制装置不仅在关闭状态下而且在打开状态下对过载提供同样的防护。全部的零件由塑料制造，并且不需要难于操纵的、并且在较长的时间之后会卡住的球体。同样不需要在较长的时间之后会腐蚀和/或者失去弹簧力的金属弹簧。因为弹性作用集成在篮形区域17的塑料部件中，所以可提供一具有尽可能少的零件的非常紧凑的结构。带有扭矩限制装置5的阀杆4只比原来的关闭机构3具有稍大一点的直径。

提升阀1主要使用在地下敷设的水管中。此外提升阀1不必非常频繁地操纵。同样在较长时间不操纵之后提升阀1仍能承受对于正确的操纵所必需的力。这里所示的由盘形区域18和篮形区域17组成的扭矩限制装置5也可以应用在其它的、需要扭矩限制的阀门装置和其它的需要扭矩限制的任务中。

Claims (13)

1.阀门装置(1)，包括一阀门外壳(2)，一布置在阀门外壳(2)中的阀杆(4)，其中阀杆(4)垂直于流动方向布置，并且包括一与阀杆(4)可移动地连接的关闭机构(3)，其特征在于，阀杆(4)具有一用于限制扭矩的装置(5)。

2.根据权利要求1所述的阀门装置(1)，其特征在于，阀门外壳(2)由一支撑关闭机构(3)并且被介质流过的第一下外壳区域(6)和一支撑用于限制扭矩的装置(5)的第二上外壳区域(7)构成。

3.根据权利要求1或者2中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，第一下外壳区域(6)具有一T形横截面，其中流入和排出管路的轴线布置在一条直线上。

4.根据权利要求1至3中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，用于限制扭矩的装置(5)由一与阀杆(4)有效连接的第一篮形区域(17)和一与一操纵装置(19)有效连接的第二盘形区域(18)构成。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，一相对于流动方向倾斜地、并且与阀座(31)的斜度相一致地构成的密封件(13)布置在关闭机构(3)上。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，篮形区域(17)相对于盘形区域(18)围绕着阀杆轴线(S)可旋转地并且沿着阀杆轴线(S)的方向可移动地布置。

7.根据权利要求1至6中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，篮形区域(17)和盘形区域(18)具有相互匹配的轮齿或者配合轮齿(20，21)。

8.根据权利要求1至7中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，篮形区域(17)的轮齿(21)径向弹性地构成。

9.根据权利要求1至8中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，篮形区域(17)的轮齿(21)具有一长度(L)，该长度大于盘形区域(18)的轮齿(20)的高度(H)。

10.根据权利要求1至9中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，篮形区域(17)的轮齿(21)具有带有不同构成的齿形角(α，β)的齿面(23，24)，其中(齿形角α，β)在篮形区域(17)相对于盘形区域(18)轴向移动时连续地变化。

11.根据权利要求1至10中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，篮形区域(17)和盘形区域(18)由塑料构成。

12.根据权利要求1至11中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，阀门装置构成一提升阀(1)。

13.根据权利要求1至11中至少一项所述的阀门装置(1)，其特征在于，阀门装置构成一球阀。

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