CN101828058A - 流体流量阀 - Google Patents

Abstract

一种放气阀(10)，该放气阀(10)包括：壳体(14)，该壳体(14)形成有流体入口(20)和流体出口(24)，所述流体出口由动态阀座(26)限定；以及密封组件(30)，该密封组件(30)包括可在所述壳体内同轴地移动的浮子构件(32)和联接至所述浮子构件的密封帽(40)，该密封帽可在其与所述浮子构件结合的第一位置和其与所述浮子构件脱离的第二位置之间相对于所述浮子构件轴向移动；所述密封帽在其外表面处形成有适于与所述动态阀座密封接合的动态密封件(48)，并且在所述密封帽中形成有由自动阀座(50)限定的自动阀孔(44)；在所述浮子构件的上端铰接有自动密封构件(54)，以便与所述自动阀座(50)密封接合。

Description

流体流量阀

技术领域

本发明涉及一种流体流量阀，该流体流量阀一方面适于允许以较少或较大的量排出被捕获的空气，另一方面允许空气进入，以便在管线排空时提供真空释放。

背景技术

这样的放气阀通常装配在液体管道(例如自来水干线分配管线或其他液体供给管线)，并被设计成用于确保空气或其他气体从管道释放，从而避免产生气锁(air lock)，气锁会干扰液体的流动。

为此，现在已经公知两种不同类型的放气阀。在这两种类型的放气阀中，浮子位于壳体内，该壳体在其下端连接到待排气的管道，并在其上端设置有排气孔。在液体流过管道的正常操作过程中，壳体充满液体而迫使球形浮子向上抵靠出口孔而将该出口孔密封。然而，当空气积聚在管道内时，浮子在其自身重量作用下向下移动，从而打开出口孔，进而排出空气。

在通常称为“自动阀”的第一种放气阀中，出口孔的尺寸较小，一旦在壳体中出现一点空气浮子就向下移动，从而使得管道连续自动地排气。然而，由于孔的尺寸较小，这种自动型阀不能应付必须排出大量空气的情形，并且出现这种情况时不能将所有空气释放而使一部分空气进入到管线中，结果使气压增加而最终产生气锁。

为了应付管线中突然出现大量空气而必须释放大量空气的情形，使用所谓的“动态阀(kinetic valve)”。这种阀具有较大的孔，大量的空气可以通过该孔快速有效的排出。然而，对于这种动态阀，一旦阀壳体充满液体并且浮子被压靠在较大的孔上而将孔密封，只有壳体中的压力下降到大气压力时阀才会再次打开，因此这种动态阀不能用于连续释放少量的空气。

鉴于对自动阀和动态阀的各自用途的限制，已经设计出了所谓的“组合阀”，该组合阀实际上由动态阀以及叠置在该动态阀上的自动阀。对于这种组合阀，在整个操作中，少量空气的连续释放通过自动阀实现，而突然涌现的大量空气通过动态阀释放。

美国专利No.4,770,201在其摘要中公开了一种例如龙头或放气阀之类的流体流量阀，该流体流量阀包括壳体，该壳体中限定有流体通流孔，该通流孔具有形成在壳体中并限定该通流孔的阀座。柔性封闭膜在其一端固定到壳体，并适于在该壳体中的流体压力的作用下偏置而抵靠阀座以将该孔密封。膜移动装置固定到该膜的相反端，使得该移动装置在第一方向的移动逐渐地使该膜的连续横向部与该阀座分离，以打开该孔，而该移动装置在相反方向的移动使得该膜密封地偏压在该阀座上。

美国专利No.6,145,533在其摘要中公开了一种排气阀，该排气阀包括壳体、阀密封组件和浮子，该壳体具有流体入口和流体出口，在壳体内在入口与出口之间设有具有一对孔的阀板，阀密封组件包括密封件，该密封件可与阀板接合从而将所述孔密封，浮子在壳体内位于阀板的上游且与密封件相连，浮子可在壳体内在第一位置和第二位置之间移动，使得浮子在一个方向上的移动将孔打开，该浮子具有远离密封件的锥形端，该锥形端具有截头且基本平坦的底面以及横跨该平坦底面延伸的凹槽。

美国专利No.7,011,105在其摘要中公开了一种具有壳体的阀，该壳体可连接到管线或容器。该壳体具有通向大气的第一出口以及经由控制腔入口受到壳体内的内部压力的控制腔。第一阀关闭件可移动以打开和关闭第一出口。该阀关闭件受到控制腔的压力，从而趋于使其移动而关闭第一出口，并且受到壳体内部压力，从而趋于使其移动以打开第一出口。当壳体被加压时，第一阀关闭件借助于作用在其上的不平衡压力而保持在关闭位置，这是由于该阀关闭件通过第一出口而暴露于大气。还具有从控制腔到大气的控制腔出口。该出口比控制腔入口大。该阀还在壳体中结合有浮子和由该浮子承载的第二阀关闭件，该浮子被设置成通过从管线进入壳体的液体而浮起，该第二阀关闭件被设置成响应于由壳体内的液位变化引起的浮子的运动而打开和关闭该控制腔出口。浮子响应于壳体内的液位下降的向下运动可致使空气积累在壳体内，这会使第二阀关闭件打开控制腔出口。这使得控制腔通向大气。控制腔内的压力相对于壳体内部压力下降，从而在阀关闭件上产生不平衡压力，这种不平衡压力使阀关闭件打开该出口。于是壳体经由出口向大气排气。

本发明的一个目的是提供一种替代的组合式流量控制阀，该流量控制阀具有一些改进的特征。

发明内容

本发明提供一种廉价但可靠的阀，该阀结合了用于使流体基本上高速流动的动态级阀以及用于使流体基本上低流速流动的自动级阀。根据本发明的装置的优点在于设计全面，但尺寸更紧凑、制造更廉价。

根据本发明，提供了一种放气阀，该放气阀包括：壳体，该壳体形成有流体入口和流体出口，所述流体出口由动态阀座限定；以及密封组件，该密封组件包括可在所述壳体内同轴地移动的浮子构件和联接至所述浮子构件的密封帽，该密封帽可在其与所述浮子构件结合的第一位置和其与所述浮子构件脱离的第二位置之间相对于所述浮子构件轴向移动；所述密封帽在其外表面处形成有适于与所述动态阀座密封接合的动态密封件，并且在所述密封帽中形成有由自动阀座限定的自动阀孔；在所述浮子构件上铰接有自动密封构件，以便与所述自动阀座密封接合

根据本发明的阀具有一个或多个下列特征：

·可替换地或相组合地，用于所述密封帽的密封件可装配在所述阀体内。

·所述浮子构件以及铰接至该浮子构件的密封帽至少在所述第一位置时共同形成空气动力学的胶囊式形状。

·所述放气阀及其组成部件关于该放气阀的纵向轴线基本对称。

·所述密封帽在其第二位置形成在所述浮子构件的顶表面与所述密封帽的底表面之间延伸的空间。在一具体实施方式中，所述空间在所述第二位置时被密封。

·在所述阀内的高流速下形成低压区域，从而产生作用在所述浮子构件与所述密封帽之间以将所述浮子构件和所述密封帽保持在它们的铰接位置的连接力。

·所述密封组件的自动密封部可在所述壳体内轴向移动，并且被构造成使得该自动密封部可在所述动态密封部内轴向移动，该动态密封部可在所述壳体内轴向移动。

·所述自动密封构件呈柔性条带的形式，该柔性条带至少在其一端铰接到所述浮子构件。

·根据一具体设计，所述自动密封构件呈弹性材料条带的形式，该弹性材料条带以倒U形形状固定到所述浮子构件的顶部，其中，在该弹性条带的第二位置，该弹性条带轴向变形而与所述自动阀座密封接合，以由此密封所述自动阀孔。

·在本发明的一变型中，所述密封件在一端连接到所述浮子构件而在另一端连接到所述密封帽，或者所述密封件的两端都连接到所述浮子构件，或仅仅一端连接到所述浮子构件而另一端是自由的。

·在所述倒U形形状的密封条带下方设置有支撑构件，以防止所述密封条带在变形时发生翘曲，并且还有助于低压下的密封。

·所述自动密封构件和所述自动阀孔中的一个相对于所述壳体的纵向轴线偏移，从而使所述自动密封构件产生非均匀声响图案。

·根据所述阀的一些特定特征，所述壳体设计有一个或多个下列特征：

о所述壳体由集成有所述动态阀座的单个元件制成。

о在所述壳体的入口处集成有用于装配到流体管路的联接部。所述联接部例如是内/外螺纹、卡口联接部、用于与带联接的凸缘等。

о所述密封组件可作为整体通过所述壳体的入口端口插入，该入口端口具有对应于该设计的公称直径的孔，不过，所示密封也可以装配在所述壳体内。

о所述壳体除了插入在所述壳体的入口端口与所述浮子构件之间的流量调节器之外没有任何静态部件，所述流量调节器在所述浮子构件的最下位置支撑所述浮子构件。

о所述壳体是没有任何较大底切的、基本笔直的主体，由此所述壳体的内径是均匀的。

·所述壳体的简单结构使得该壳体可以通过塑料材料模制而成。

·根据一些具体设计，存在如下的比值：

оD_A/D_n≥0.32

其中：D_A为所述流体出口的直径(所述“动态阀座”的直径)，D_n为联接到所述阀的管的螺纹的公称直径。

оD_out≤D_n+28mm

其中：D_out为所述壳体的最大外径。

根据本发明的实施方式，在所述壳体的所述流体出口上装配有出口偏转器。通常，所述偏转器装配有防止污垢、昆虫和破坏的保护屏。所述偏转器可与所述主体形成为一体。

根据本发明的变形，在所述偏转器内在所述流体出口上方装配有单向止挡件，从而将流体限制成仅向向外方向流动，即防止流体借助于所述流体出口流入所述壳体。可选的是，所述止挡件被偏压而与所述流体出口密封接合，并且在流体经过所述流体出口流出时该止挡件会移动到打开位置。从而，该阀具有下列功能：

·允许空气进入和防止流出；

·允许空气进入和仅仅部分空气流出；

·允许空气流出和防止空气流入。

附图说明

为了理解本发明并且明白在实践中如何实现本发明，现在参见附图，仅仅通过非限制性实施例的方式描述一些实施方式，其中：

图1是根据本发明的实施方式的阀的立体透视图；

图2是本发明的阀的透视的、纵向剖视图；

图3A和3B示出了在根据本发明的阀中使用的密封帽，图3A和图3B分别为俯视立体图和仰视立体图；

图4是在根据本发明的阀中使用的浮子关闭件的俯视立体图；

图5A到5C是纵向剖面图，分别示出了根据本发明的阀处于完全打开位置、完全关闭位置以及自动打开位置；

图6A是根据本发明的实施方式的阀的立体图，该阀装配有单向止挡件；

图6B是图6A中所示的止挡件的仰视立体图；和

图7A和7B是阀壳体联接装置的变型的图。

具体实施方式

首先注意附图中的图1和图2，图1和图2示出了根据本发明的、被标记为10的放气阀。应注意的是，图1中的阀装配有在图2中未示出的螺纹联接件12，这将在以下做进一步的详细描述。

阀10包括大体为筒形的壳体14，该壳体14形成有联接部16，在当前实施方式中，该联接部为附图标记18处的内螺纹，壳体14还形成有流体入口20和流体出口24，流体出口24在其底面处形成有动态阀座26。

设有若干径向延伸的轴向肋28，其中的两个在图2中可见，其目的是限制密封组件30的移动，以使密封组件30轴向移动但阻止其旋转。

密封组件30包括浮子构件32，该浮子构件32包括由浮子关闭构件38密封的圆筒形底部34，从而共同限定密封的浮子构件。浮子形成有可在轴向肋28上滑动地移动的轴向凹口。

该密封组件还包括密封帽40，该密封帽40铰接到浮子关闭件38，如下所述。密封帽40形成有呈狭缝44形式的自动阀孔以及用于在壳体14的流体出口24处密封接合动态阀座26的动态盘状密封件48。

自动阀孔44在底面限定有自动阀座50，该自动阀座50由固定在浮子关闭件38的顶部上的、呈条带状弹性材料形式的自动密封阀构件54密封地接合。在如图2所示及图4清楚地示出的实施方式中，顶部关闭件38包括两个插槽式夹持部56，夹持部56用于联接所述自动密封阀构件54，但保持其柔性。正如图5C中所示，当阀处于所谓的“自动打开位置”时，自动密封阀构件54未变形且呈现基本U形的形状。然而，在与自动阀座50接合时(图2、5A和5B)，自动密封阀构件54变形以确保自动阀座50的完全接触密封。

为了确保自动密封阀构件54在其变形位置时不翘曲，支撑构件58在U形形状的密封条带下方从密封帽40伸出，使得在密封位置(如图2、5A和5B)对弹性自动密封阀构件54偏压而使其与自动阀座50密封接触。

还要注意的是，在图4中，浮子关闭件38形成有两个从该浮子关闭件38径向突出的横向凸起61(其中之一可见)，用于与形成在密封帽40中的凹孔62卡合地接合，从而使密封帽40相对于组装好的浮子单元32具有一些轴向自由度，但确保浮子单元32的向下移动使密封帽40随之缩回，以由此打开动态阀密封，如下详细所述。

密封帽40可相对于浮子构件组件30在第一位置和第二位置之间轴向移动，在该第一位置，其与浮子组件32结合而共同呈现空气动力学胶囊状形状(图2、5A和5B)，在该第二位置，密封帽40从浮子关闭件38离开，不过如下所述，密封帽40与横向凸起62滑动地铰接在所述凹孔62内相关地保持铰接至浮子组件32。

正如进一步注意的那样，以图2为例，组装好的浮子和密封组件在壳体内由流量调节器68支撑，该流量调节器68又通过将环形肩部70卡合地接纳在壳体14的入口20中形成的相应肩部72内而保持在壳体14的入口20内。该流量调节器68还用于支撑浮子并调节浮子底部和调节器之间的气流，以便在动态排气期间形成有助于在打开阶段保持浮子的低压区域。

正如附图进一步所示，阀10装配有卡合地安装在壳体的流体出口24上方的出口偏转器80。偏转器80装备有喷嘴状出口部82，管延伸部可装配到该出口部82(未示出)。保护屏84一体地装配到出口偏转器80内，用于防止污垢、昆虫和破坏。

如图所示的根据本发明的阀10的结构具有若干独特的特征。例如，壳体14由集成有动态阀座26的单个元件制成，并被设计成使得壳体为不具有任何底切的基本笔直的主体，也就是说，壳体的内径基本均匀，从而可例如通过塑料材料成型而简单地制造。

根据阀10的设计，密封组件30穿过壳体14的入口端口20整体地插入到壳体14内，该入口端口具有对应于壳体的公称直径D_n的孔。

根据一些具体设计，壳体具有下列几何比值。

оD_A/D_n≥0.32

其中：D_A为流体出口直径(“动态阀座”直径)，D_n为与阀联接的管的螺纹的公称直径；

оD_out≤D_n+28mm

其中，D_out为壳体的最大外径。

正如图中进一步所示，放气阀10及其组成部件由于装置的简单结构而关于该阀的纵向轴线基本对称。

图5A到5C示出了阀的不同工作位置。在图5A中，阀10处于所谓的“完全打开位置”，其中，阀组件30抵靠在流量调节器68上，并且密封组件30位于其所谓的第一位置，即密封帽40抵靠在浮子关闭件38上，使得动态阀流体出口24完全打开，从而可通过该出口24排出相当大量的气体。浮子组件32与壳体14的内壁之间的间隙有利于气体流过。该浮子和密封组件的胶囊式设计，使得在阀内的高流速下，在附图标记88处形成低压区域，结果产生作用在浮子组件(即浮子关闭件38)和密封帽40之间的连接力，从而将浮子组件和密封帽40保持在它们铰接的邻接位置。

图5B示出了一位置，在该位置，液体通过流体入口20流入到壳体14，结果产生作用在浮子组件32上的浮力，从而使浮子和铰接的密封组件与动态流体出口24紧密地密封接合，这种密封接合是借助动态密封件48与动态阀座26的密封接合以及自动密封阀构件54与自动阀孔44的自动阀座50的密封接合而实现的。

在密封帽40和浮子关闭件38之间延伸的空间是基本被关闭的，通过本发明的一个实施方式，该空间可例如通过分别在密封帽和浮子关闭件的配合部分中的一个或两个上设置密封环而实现密封的。

在图5C中，图示出阀10处于一位置，在该位置，壳体14内的液位下降，使得浮子组件30下降，从而使自动密封阀构件54逐渐与自动阀孔44的自动阀座50分离，由此气体可通过自动阀孔44流出，并进一步促进自动密封阀构件分离成完全脱离，结果使浮子组件进一步下降并使密封帽40随之相应下降而脱离，从而打开动态流体出口，如图5A的位置。

应注意到的是，密封组件的自动密封部实际上可在壳体内轴向移动，并且被构造成使其可在动态密封部内轴向移动，该动态密封部又可在壳体内轴向移动。

图6A示出了根据本发明的变型的阀，其区别在于，设置了单向止挡件90，该止挡件形成有可滑动地容纳在偏转器80的插槽94内的杆部92，并包括密封部96，该密封部用于与自动流体出口24密封接合。

该布置使得该止挡件作为单向阀，该单向阀在其自重作用下向下偏压，以密封接合出口24。然而，由于其重量轻，其将朝上(未示出)移动而脱离出口24，从而便于通过动态流体出口24的自由流动。根据变型，可存在偏压构件，该偏压构件的力可控，以确定将阀移动到其打开位置所需要的开启力。

现在转到图7A，图7示出了本发明的一个实施方式，其中壳体部100的连接部16′设有用于联接在相应螺纹管部(未示出)内的外螺纹102。在图7B的实施方式中，联接部16″包括横向延伸的凸缘106，以便通过螺栓和螺母112或拉撑构件116将联接部16″联接到相应的带凸缘的管构件108。

根据本发明的又一个实施方式，自动密封构件和自动阀孔中的一个相对于壳体的纵向轴线偏移，从而使密封构件产生非均匀声响模式(pealing pattern)。

虽然已经在此示出了本发明的优选实施方式，但是应理解，在不脱离本发明的精神的情况下可进行许多改变。

Claims (23)

1.一种放气阀，该放气阀包括：壳体，该壳体形成有流体入口和流体出口，所述流体出口由动态阀座限定；以及密封组件，该密封组件包括可在所述壳体内同轴地移动的浮子构件和联接至所述浮子构件的密封帽，该密封帽可在其与所述浮子构件结合的第一位置和其与所述浮子构件脱离的第二位置之间相对于所述浮子构件轴向移动；所述密封帽在其外表面处形成有适于与所述动态阀座密封接合的动态密封件，并且在所述密封帽中形成有由自动阀座限定的自动阀孔；在所述浮子构件的上端铰接有自动密封构件，以便与所述自动阀座密封接合。

2.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述浮子构件以及铰接至该浮子构件的所述密封帽至少在所述第一位置时共同形成空气动力学的胶囊式形状。

3.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述放气阀及其组成部件关于该放气阀的纵向轴线基本对称。

4.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述密封帽在其第二位置形成在所述浮子构件的顶表面与所述密封帽的底表面之间延伸的空间。

5.根据权利要求4所述的放气阀，其中，所述空间在所述第二位置时被密封。

6.根据权利要求1所述的放气阀，其中，在所述阀内的高流速下形成低压区域，从而产生作用在所述浮子构件与所述密封帽之间以将所述浮子构件和所述密封帽保持在它们的铰接位置的连接力。

7.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述密封组件的自动密封部可在所述壳体内轴向移动，并且被构造成使得该自动密封部可在所述动态密封部内轴向移动，该动态密封部可在所述壳体内轴向移动。

8.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述自动密封构件呈柔性条带的形式，该柔性条带至少在其一端铰接到所述浮子构件的顶部。

9.根据权利要求8所述的放气阀，其中，所述自动密封构件呈弹性材料条带的形式，该弹性材料条带以倒U形形状固定到所述浮子构件的所述顶部，其中，在该弹性条带的第二位置，该弹性条带轴向变形而与所述自动阀座密封接合，以由此密封所述自动阀孔。

10.根据权利要求9所述的放气阀，其中，在所述倒U形形状的密封条带下方设置有支撑构件，该支撑构件从所述密封帽伸出，以防止所述密封条带在变形时发生翘曲。

11.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述自动密封构件和所述自动阀孔中的一个相对于所述壳体的纵向轴线偏移，从而使所述自动密封构件产生非均匀声响模式。

12.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述壳体由集成有所述动态阀座的单个元件制成。

13.根据权利要求1所述的放气阀，其中，在所述壳体的入口处集成有用于装配到流体管路的联接部。

14.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述密封组件作为整体通过所述壳体的入口端口插入，该入口端口具有对应于该设计的公称直径的孔。

15.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述壳体除了插入在所述壳体的入口端口与所述浮子构件之间的流量调节器之外没有任何静态部件，所述流量调节器在所述浮子构件的最下位置支撑所述浮子构件。

16.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述壳体是没有任何较大底切的、基本笔直的主体，由此所述壳体的内径是均匀的。

17.根据权利要求1所述的放气阀，其中，所述壳体是由塑料材料模制而成的。

18.根据权利要求1所述的放气阀，其中，存在下列几何比值：

D_A/D_n≥0.32

其中：D_A为所述流体出口的直径(所述“动态阀座”的直径)，Dn为联接到所述阀的管的螺纹的公称直径。

19.根据权利要求1所述的放气阀，其中，存在下列几何比值：

D_out≤D_n+28mm

其中：D_out为所述壳体的最大外径，D_n为所述阀的公称直径。

20.根据权利要求1所述的放气阀，其中，在所述壳体的所述流体出口上方装配有出口偏转器。

21.根据权利要求20所述的放气阀，其中，所述偏转器装配有防止污垢、昆虫和破坏的保护屏。

22.根据权利要求20所述的放气阀，其中，在所述偏转器内在所述流体出口上方装配有单向止挡件，从而将流体限制成仅向向外方向流动，即防止流体借助于所述流体出口流入所述壳体。

23.根据权利要求22所述的放气阀，其中，所述止挡件被偏压而与所述流体出口密封接合，并且在流体经过所述流体出口流出时该止挡件会移动到打开位置。

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