CN102272499A - 阀门和提供所述阀门的方法 - Google Patents

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Abstract

一种阀门包括阀体(10)，所述阀体(10)具有圆柱形孔(12)和连接至所述圆柱形孔(12)的至少两个流体通道(14，15)。旋转体(20)具有用于允许流体流过流体通道(14，15)的至少一个装置和用于阻挡流体流过流体通道(14，15)的至少一个装置。至少一个密封(30)被设置在所述圆柱形孔(12)内，所述密封具有与所述圆柱形孔(12)的轴线平行的外表面和与所述旋转体(20)的侧表面平行的内表面。所述旋转体(20)包括截锥形状。

Description

阀门和提供所述阀门的方法
技术领域
本发明涉及一种阀门，所述阀门包括阀体、旋转体、和设置在所述阀体内部的至少一个密封。此外，本发明涉及一种用于制造所述阀门的方法。
背景技术
阀门常用于液压应用中。一般而言，阀门被设置成通过打开或关闭流体通道来控制(调节)流体流。常用的类型是，例如球阀，塞阀，和闸门阀。
美国专利No.3,383,088披露了一种塞阀，所述塞阀具有锥形塞插入在锥形孔中。孔的内壁和旋转体的外表面之间的空间通过套筒密封。此外，设置有压力释放区域以防止压力积聚迫使套筒进入塞子的端口。
上述阀门的一个缺点是制造阀门需要复杂和先进的机器。另一个缺点是在作业期间塞子能够沿轴向方向运动，降低了阀门的可靠性。所述阀门的另一个缺点是它不能适用于内压在400巴之上的液压应用中。在所述情形，液压流体可在套筒后泄漏并且完全消除了压力释放区域的功能。
对于液压应用，市场上可见由
Figure BPA00001405582800011
GmbH制造的DN系列的插装式球阀。这些阀门被设置成通过简单的方式连接至控制集成块。所述阀门包括圆筒，用于插入控制块中准备好的井孔。与圆筒井孔成直角相交的孔被包在圆筒内的球阀阻挡。螺旋状连接至圆筒的O形环密封圆筒-孔界面。
DN系列阀门的一个缺点是在安装阀门时O形环必须越过圆筒的开口。因此，在安装过程中存在撕裂O形环的严重风险。此外，阀门包括多个部件，使得阀门复杂并昂贵。
因此，需要改进的阀门，所述阀门高效并且物有所值。
发明内容
因此，本发明试图减轻、缓解或消除本领域所存在的上述缺陷中的一个或多个以及单个或任何组合形式的缺点，并且通过提供按照所附权利要求书所述的设备和方法解决至少上文提到的问题。
本发明的一个目的是提供一种在制造过程中要求较小公差的阀门。
本发明的另一目的是提供一种用于液压系统的改进的阀门，所述阀门提供更大的设计自由度并节省空间。
本发明的一些实施例的构思是提供一种用于液压系统的阀门，其中用户不需要拆卸阀门或者所述系统可控制孔和密封之间的内压。一些实施例的另一构思是提供一种阀门，所述阀门消除了控制块中的管道急转弯并从而减少了在所述管道中的紊流。
此外，一些实施例的构思是提供一种改进的阀门，所述阀门适用于过滤器外壳、集成控制块、并作为方向阀。
根据本发明的第一方面，提供了一种阀门。所述阀门包括设置在圆柱形孔内部的至少一个密封，所述密封具有与圆柱形孔的轴线平行的外表面，以及与旋转体的侧表面平行的内表面，其中所述旋转体包括截锥形状。
所述密封可包括至少两个开口，所述至少两个开口中的每一个与阀体的至少两个流体通道中的一个对准。这是有优势的，因为密封被设置成围绕两个流体通道，从而提供了有效的密封。
所述密封可包括被设置成邻近所述开口的至少两个突出部分，所述突出部分面向所述圆柱形孔的内表面。这是有优势的，因为在邻近两个流体通道的区域处设置有增强的密封。
所述密封可包括被设置成与所述开口具有一距离的至少两个凹入部分，所述凹入部分面向所述旋转体的侧表面。这是有优势的，因为在面向旋转体的侧表面的区域处设置有减少的密封，从而减小了旋转体的摩擦以便于阀门的工作。
阀体可包括凹入处，并且所述密封可包括由所述凹入处接纳的唇缘用于防止密封转动。
用于接纳流体流过旋转体的流体通道的至少一种装置可包括通孔。
用于接纳流体流过旋转体的流体通道的至少一种装置可包括至少一个凹口。
旋转体可包括螺线管。
阀门还可包括与阀体一体形成的配件，所述配件具有至少两个流体管道，所述流体管道中的每一个连接至阀体的至少两个流体通道中的一个，并且螺纹埋头孔(countersink)连接至圆柱形孔(旋转体在其中自由转动)，和螺母，所述螺母包括通孔用于容纳所述旋转体，所述螺母可与所述螺纹埋头孔接合。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于制造(提供)阀门的方法。所述方法包括如下步骤：提供阀体，所述阀体具有圆柱形孔和连接至所述圆柱形孔的至少两个流体通道；设置螺纹埋头孔连接至圆柱形孔；在所述圆柱形孔内设置至少一个密封，所述密封具有与圆柱形孔的轴线平行的外表面和锥形的内表面；在所述圆柱形孔内部设置旋转体，所述旋转体的侧表面具有对应于密封的内表面的截锥形状，所述旋转体具有用于接纳流体流过流体通道的至少一个装置，用于阻挡流体流过流体通道的至少一个装置，和伸到所述阀体外部用于操作所述阀门的阀杆；和通过使螺母可与所述螺纹埋头孔接合的方式密封所述流体系统，所述螺母包括用于容纳所述阀杆的通孔，其中当螺母被拧紧时旋转体被向下压。
附图说明
本发明的上述和其它方面、特征和优点会通过本发明的下述实施例结合附图描述而变得显而易见并通过下述实施例结合附图描述进行阐明，其中：
图1是本发明的阀门的一部分的剖视图；
图2是根据一个实施例的阀门件的侧视图；
图3是根据第一实施例的旋转体的侧视图；
图4是图3所示旋转体的透视图；
图5是根据第一实施例的密封的剖视图；
图6是图5所示密封的透视图；
图7是根据另一实施例的旋转体的透视图；
图8是根据另一实施例的密封的透视图；
图9是图7和8所示密封和旋转体的剖视图；
图10是图7和8所示密封和旋转体的透视图；和
图11是包括图1所示阀门部分的阀门的剖视分解图。
具体实施方式
本说明书中所用的表述“上”，“下”以及类似的表述是针对所涉及附图中所示的阀门而言的。本领域的技术人员应当理解在使用中阀门可以具有任意的定向。本说明书中所用的表述“侧向(横向)”，“径向”，“轴向”以及类似的表述是针对所涉及的不同部分(部件)而言的。
参见图1，阀门包括阀体10，所述阀体10具有圆柱形孔12和连接至圆柱形孔12的三个流体通道14a，14b，15。两个流体通道14a，14b被设置成与圆柱形孔12成直角，而第三个流体通道15被设置成与圆柱形孔12对齐。旋转体20被设置在圆柱形孔12内。旋转体具有用于接纳流体流过流体通道14a，14b，15的装置22，和用于阻挡流体流过流体通道14a，14b，15的装置24。分别允许流动和阻挡流动的装置的不同实施例会在下文进行更详细的描述。此外，阀杆40被连接至旋转体20并且伸到阀体10的外部用于操作阀门(未示出)。阀杆40通常是旋转体20的一体部件，但在一些实施例中，例如阀杆可通过焊接固定至旋转体。阀门还包括被设置在所述圆柱形孔12内部在流体通道14a，14b，15的区域中的至少一个密封30，用于密封圆柱形孔12和旋转体20之间的空间。在所示的实施例中，密封30在旋转体20的范围之下延伸。密封30具有与圆柱形孔12的轴线平行的外表面和与旋转体20的外侧表面平行的内表面。旋转体20包括截锥形状。因此，旋转体20的外侧表面和密封30的内侧表面均有些许倾斜。倾斜度通常在1°-30°的区间内并优选在2°-10°的区间内。
图2示出了将要被插入阀体10的阀门件。所述阀门件包括旋转体20，连接至阀杆40。旋转体20具有截锥形状，对应于密封30的内表面。密封30围绕整个旋转体20，并且包括液压流体可流过的三个开口32，34。密封30的外表面是圆柱形的，以便被容纳在阀体10的圆柱形孔12中。阀杆40伸过螺母70，并且在阀杆40的端部处设置有手柄80用于相对于螺母70手动旋转阀体20。设置有砖状物76用于限制手柄80的转动，并从而在两个位置之间转动旋转体20，一个位置允许流动而一个位置阻挡流动。
如图5和6所示，密封30形成具有与旋转体的截锥形状对应的锥形内表面的圆柱体。密封30的侧表面包括流体可流过的两个开口32。开口32被设置在密封30的相对侧，即分开180°。此外，密封30在旋转体20的底部处具有开口34，流体可流过开口34。密封30包括在密封30的底部处的非圆形唇缘37。唇缘37会被容纳在阀体10的圆柱形孔12的底部处的凹入处16中。密封30的唇缘37和圆柱形孔12的凹入处16以使得密封30不会在圆柱形孔12内转动的方式形成。在一个实施例中，凹入处16和唇缘37具有彼此对应的形状，从而唇缘37被牢固地固定在凹入处16中。
图3和4示出了旋转体20和阀杆的一个示例。被密封30围绕的旋转体20在设置在旋转体20的侧表面上的一个开口22和设置在旋转体20的底部上的通孔23之间形成流体管道。通过使旋转体20相对于密封30转动，旋转体20的侧表面上的开口22可以分别与密封30的侧表面上的开口32对准和不对准。密封30的底部处的开口34与设置在旋转体20的底部上的开口23对准。
在阀门的操作过程中，当设置在旋转体20的侧表面上的开口22与密封30的开口32中的任意一个对准时，允许流体流过阀门。旋转体20可通过手柄80或连接至旋转体20的任何其它装置转动以便操作阀门。
当设置在旋转体20的侧表面上的开口22不与密封30的侧表面上的开口32中的任意一个对准时，阻止流体流过阀门。这通过使旋转体20转动约90°实现。从而，壁24阻挡了流体流动，所述壁在与侧开口22相对的区域形成旋转体20的侧表面。
如上所述，在旋转体20的转动过程中，通过使唇缘37固定容纳在阀体10的凹入处16阻止密封30转动。
旋转体20与阀杆40一体形成。在其它实施例中，例如，可通过焊接将阀杆固定至旋转体。旋转体20的轴线与阀杆40的轴线重合，以便避免在旋转过程中的任何侧向力。旋转体20具有截锥形状，并且通过圆柱形部分25连接至阀杆40。阀杆40还包括顶部，所述顶部具有立(长)方体形状，用于容纳手柄80或任何其它装置以便操作阀门。此外，旋转体20在设置在旋转体20的侧表面上的开口22和设置在旋转体20的底部的开口23之间形成流体管道。
在图7中，示出了包括旋转体21和阀杆41的阀门件的可替换实施例。按照前文所述旋转体21包括截锥形状。取代在旋转体21的侧表面中的开口和设置在旋转体21的底表面上的开口之间延伸的流体通道的是，旋转体21包括两个凹口26，27，所述凹口被设置在旋转体21的相对侧上。凹口被设置在旋转体21的上端和下端之间，形成流体可流过的两个凹入的部分。
图7所示的阀门件可与图8中所示的密封31一起使用。密封31包括圆柱形中空体，所述圆柱形中空体具有对应于旋转体21的截锥形状的锥形内表面。密封31包括四个开口33，设置在密封31的侧表面上并且间隔90°。非圆形唇缘38按照上文描述与圆柱形孔的凹入处配合，以便阻止密封31在圆柱形孔内转动。此外，在本实施例中，在旋转体21或密封31的底部均没有开口。因此，不允许流体分别流过旋转体21和密封31的底部。
图9和10示出了当旋转体21被密封31容纳时图7中所示的阀门件和图8中所示的密封。此外，在本实施例中，旋转体21和密封31之间的侧接触表面具有约2°的小倾斜度。所述倾斜度应当在1°-30°的区间内并且优选在2°-10°的区间内。
通过旋转体21相对于密封31的转动来操作阀门。当阀门打开时，密封31的开口33被设置成邻近旋转体21的凹口26，27。从而，流体可流过连接至一开口33的流体管道，进入密封31，并且通过凹口26，27被引导至连接至第二流体管道的另一开口33。图9中示出了旋转体21的该位置。
当阀门关闭时，通过使旋转体21相对于图9所示的位置转动45°，凹口26，27各自仅连接至一个流体管道，阻止流体流过旋转体21。
在另一实施例中，可以设置任何数量的凹口和开口，以便能够与数量与开口数量相等的多个流体管道连接。例如，旋转体可包括三个凹口，由旋转体的侧表面间隔开，并且被设置成间隔120°。相应的，密封会具有六个开口设置在密封的侧表面上并且间隔60°。
参见图11，示出了阀门，所述阀门包括图1中的阀门部分。流体系统包括配件60，所述配件60具有三个流体管道62，63，64连接至与配件60一体形成的阀体10的圆柱形孔12。阀体10的三个流体通道14a，14b，15连接至流体管道62，63，64。此外，螺纹埋头孔65连接至圆柱形孔12。
管道62，63，64内的流体流动通过设置在配件60内的阀门进行控制。阀门包括阀体10、旋转体20和密封30。密封30被设置在圆柱形孔12内并且具有锥形内表面。此外，密封30包括与阀体10的流体通道14a，14b，15对准的三个开口32，34。通过使唇缘37容纳在圆柱形孔12的凹入处16中将密封30固定连接在圆柱形孔12内。
旋转体20具有对应于密封30的锥形内表面的截锥形状。此外，旋转体20设置有两个开口22，23，其中一个开口22被设置在侧表面上，而一个开口23被设置在底面上。旋转体20被可转动地设置在密封30内。此外，旋转体20的开口23、密封30的开口34和流体通道15是中心对准的。
阀门还包括与旋转体20一体形成的阀杆40。阀杆40伸过螺母70，所述螺母70包括通孔72用于容纳所述阀杆。螺母70可与螺纹埋头孔65接合。手柄80被设置在阀杆40的上端以便手动操作阀门。手柄80可以是手动操作的把手。在一个实施例中，阀杆40包括被包在阀杆内的磁芯。因此，用于转动连接至阀杆40的旋转体20的电磁控制装置可取代手柄80。这是有优势的，因为阀门可被用作方向阀，通过控制装置进行自动控制。设置有密封74以便密封螺母70和旋转体20之间的界面。
在阀门的安装过程中，当螺母70被拧紧时旋转体20被向下压。从而，在旋转体20被向下压时密封30在旋转体20和圆柱形孔12之间受压。
密封30可具有周向厚度分布，便于旋转体20的旋转运动。在一个实施例中，密封30包括设置在邻近开口32处的突出区域，面向圆柱形孔12。在另一实施例中，密封30包括面向旋转体20的侧表面的凹入区域。所述凹入区域可包括密封30的整个内表面，除了邻近开口32的区域外。因此，在这两个实施例中，密封30在所述开口32处较厚，从而使密封30在开口处被牢固地固定。
在另一个实施例中，密封30包括两个对称的部分，每个所述对称的部分具有与流体通道14a，14b对准的开口32。每个对称部分具有有限的侧向延伸部分，以便在开口32之间设置的区域处有旋转体20和圆柱形孔12之间的空间。
应当理解，在不偏离所附权利要求书所限定的范围的情况下可以对前述的实施例进行组合。
尽管本发明在上文结合特定的实施例进行描述，但并不试图将本发明限制于前述的特定形式。而是，本发明仅由所附的权利要求书进行限定，并且在这些所附权利要求的范围内除了上述特定的实施例外其它的实施例是同样可行的。
在权利要求书中，术语“包括(comprises)/包括(comprising)”不排除其它部件或步骤的存在。此外，尽管个别列出，可以通过例如单个单元或处理器来实现多个装置、部件或方法步骤。此外，尽管各个特征可被包括在不同的权利要求中，但这些特征可以有优势的组合，并且包括在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或没有优势的。此外，单数引用并不排除复数。术语“一(a)”，“一(an)”，“第一”，“第二”等不排除复数。权利要求中的附图标记仅用作阐明示例而不应当以任何方式被解释为对权利要求的范围的限制。

Claims (12)

1.一种阀门，包括：
阀体(10)，所述阀体(10)具有圆柱形孔(12)和连接至所述圆柱形孔(12)的至少两个流体通道(14a，14b，15；62，63，64)，
旋转体(20，21)，所述旋转体(20，21)具有用于允许流体流过流体通道(14a，14b，15；62，63，64)的至少一个装置和用于阻挡流体流过流体通道(14a，14b，15；62，63，64)的至少一个装置，
其特征在于：
至少一个密封(30，31)被设置在所述圆柱形孔(12)内，所述密封具有与所述圆柱形孔(12)的轴线平行的外侧表面和与所述旋转体(20，21)的侧表面平行的内侧表面，其中所述旋转体(20，21)包括截锥形状。
2.根据权利要求1所述的阀门，其中在所述密封(30，31)的内侧表面和所述旋转体(20，21)的外侧表面之间的接触表面具有在1°-30°区间内并优选在2°-10°区间内的倾斜度。
3.根据权利要求1或2所述的阀门，其中所述密封(30，31)包括至少两个开口(32，33，34)，所述至少两个开口中的每一个与所述阀体(10)的至少两个流体通道(14a，14b，15；62，63)中的一个对准。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀门，其中所述密封(30，31)包括被设置成邻近所述开口(32，33，34)的至少两个突出部分，所述突出部分面向所述圆柱形孔(12)的内表面。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀门，其中所述密封(30，31)包括被设置成与所述开口(32，33，34)具有一距离的至少两个凹入部分，所述凹入部分面向所述旋转体(20，21)的侧表面。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀门，其中所述阀体(10)包括凹入处(16)并且所述密封(30，31)包括唇缘(37，38)，所述唇缘(37，38)被所述凹入处(16)容纳用于阻止所述密封(30，31)转动。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀门，其中用于接纳流体流过流体通道(14a，14b，15)的所述旋转体(21)的至少一个装置包括通孔(22，23)。
8.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的阀门，其中用于接纳流体流过流体通道(14a，14b，15)的所述旋转体(21)的至少一个装置包括至少一个凹口(26，27)。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀门，其中所述旋转体(20，21)包括螺线管。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀门，还包括：
与所述阀体(10)一体形成的配件(60)，所述配件(60)具有至少两个流体管道(62，63)，每个所述流体管道(62，63)连接至所述阀体(10)的至少两个流体通道(14a，14b，15)中的一个，和连接至所述圆柱形孔(12)的螺纹埋头孔(65)，其中所述旋转体(20，21)在所述圆柱形孔(12)中自由转动，和
螺母(70)，所述螺母(70)包括用于容纳所述旋转体(20，21)的通孔(72)，所述螺母(70)可与所述螺纹埋头孔(65)接合。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的阀门，其中阀杆(40)连接至所述旋转体(20，21)并且伸到所述阀体(10)的外部用于操作所述阀门。
12.一种用于提供阀门的方法，所述方法包括如下步骤：
设置具有圆柱形孔和连接至所述圆柱形孔的至少两个流体通道的阀体，
设置螺纹埋头孔连接至所述圆柱形孔，
在所述圆柱形孔内部设置至少一个密封，所述密封具有与所述圆柱形孔的轴线平行的外表面和锥形内表面，
在所述圆柱形孔内部设置旋转体，所述旋转体的侧表面具有对应于所述密封的内表面的截锥形状，所述旋转体具有用于接纳流体流过所述流体通道的至少一个装置，用于阻挡流体流过所述流体通道的至少一个装置，和伸到所述阀体外部用于操作所述阀门的阀杆，和
通过螺母与所述螺纹埋头孔可接合的方式密封所述流体系统，所述螺母包括用于容纳所述阀杆的通孔，其中当所述螺母被拧紧时所述旋转体被向下压。
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