CN102933885B - 具有阀帽的阀 - Google Patents

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Abstract

一种阀，其包括阀壳(102)，该阀壳(102)具有阀帽(105)、入口开口(103)和出口开口(104)，阀帽(105)具有用于阀杆(107)的通道(106)，通道(106)具有侧壁(123)并且阀杆(107)包括阀盘(110)用于通过使阀盘(110)与阀壳(102)中的阀座(111)接触而关闭阀，在阀帽(105)中的通道(106)至少包括具有第一横截面积的第一区段(120)和具有第二横截面积的第二区段(116)，第二横截面积小于第一横截面积。通道(106)中的侧壁(123)在具有第二横截面积的第二区段(116)处与阀杆(107)直接接触。

Description

具有阀帽的阀
相关申请的交叉引用
本发明涉及2010年6月15号提交的丹麦专利申请号PA 2010 70264，其通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及阀，其包括阀壳，该阀壳具有阀帽、入口开口和出口开口，所述阀帽具有用于阀杆的通道，所述通道具有侧壁并且所述阀杆连接到阀盘用于当与所述阀壳中的阀座接触时关闭所述阀，所述阀杆还连接到促动器，其中所述促动器放置在阀壳外面，其中在所述阀帽中的通道具有带有第一横截面积的至少第一区段、和带有第二横截面积的至少第二窄区段，其中所述第二横截面积小于所述第一截面积。
背景技术
在工业中，通常利用阀控制并且调控例如液体的流。这种阀可例如用于乳品厂，其中存在对控制如下不同液体的巨大需要，该不同液体诸如不同工艺中的牛奶、或用于清洗系统中的阀、管道并用于清洗容器的清洗剂。
这种阀可用来保证两个分离管道系统之间、容器或管道系统之间等等的封闭连接。
当用于乳品厂或其它地方(其中例如食品被准备并且/或者处理)时，存在对于卫生方案的高的需求。在阀的使用期间，产品例如牛奶将进入到垫圈和结构部件之间的小的缝隙(crevice)内并且沉积在那，该结构部件诸如阀座、阀帽中的衬套等。在清洗顺序期间，该产品必须清除并且留在这些关键地方中的任何细菌必须被移除，以获取清洁并且无菌环境。
当阀由具有垫圈和衬套的多个不锈钢部件组成时，满意的清洗结果可为相当挑战的。
通常在这种阀和阀部件中使用不锈钢，这是由于关于腐蚀的耐用性，但是不同钢制部件必须保持小的距离，以避免卡扣，这是因为这倾向于当不锈钢构件依靠彼此滑动时发生。通过使用例如低摩擦聚合物或橡胶制成的衬套，这可避免，但是接着将在难以充分清洗的这些不同部件之间存在许多维修。
另外，需要利用垫圈或密封唇来保证阀的需要的紧密度。这种密封唇和实际结构部件之间的区域难以清洗。
通过WO 2009/071217 A1，用于获取具有阀塞的阀的方案，其中部件容易清洗，这是因为在阀塞和阀座的区域中的任何沟槽等中不存在垫圈或密封件。
发明内容
本发明的目的为提供一种阀，其包括比从现有技术阀所熟知的更少的部件，其中阀具有对于维护的最小化的需要并且其中当需要时维修容易实施，并且其中清洗为简单的并且由此阀将为更卫生的。
本发明因而涉及阀，其包括阀壳，该阀壳具有阀帽，其具有用于阀杆的通道，在所述阀帽中的通道具有侧壁，其具有带有第一横截面积的至少第一区段、和带有第二横截面积的至少第二窄区段，其中所述第二横截面积小于所述第一截面积。阀具有在帽中的通道，其中在所述通道中(至少在第二区段中)的侧壁具有第二横截面积，其中所述侧壁与所述阀杆直接接触。
这样，杆将它本身相靠所述第二区段中的侧壁密封，其中横截面积小于杆的直径。因而，不需要阀帽和阀杆之间的附加密封件或垫圈；并且因此不存在难以清洗的缝隙。相比于已知现有技术方案，多个导向衬套、垫圈和密封件为不必要的并且同时更小数量的构件可被使用。这些细节组合地提供如下方案，该方案由于需要仅仅小数量的不同部件而易于维护，并且同时该方案更卫生并且更易于清洗。
在阀的实施例中，所述阀帽中的所述通道具有两个窄区段，其中在至少两个第二窄区段中的横截面积小于在至少一个第一区段中的横截面积。在这种通道中的杆将然后在两个不同位置处与在通道中的侧壁接触并且杆和阀帽之间的更稳定并牢固的密封将发生。
在另一实施例中，阀具有阀帽，其中在通道的区域中的所述阀帽包括如下材料，即其中所述材料具有比阀杆的材料更高的弹性模量。因而阀杆具有更低的弹性模量并且当通过通道操作时将弹性变形，并且由此在杆和阀帽之间产生密封效果。
在另一实施例中，阀杆可具有带有第一弹性模量的芯部和带有第二并且更低弹性模量的套。因而，可能的是，使阀杆在例如纵向方向上具有第一刚度并且在另一方向上具有第二刚度。
在另一实施例中，阀杆具有公称外部横截面积或外部直径，其中该面积或直径小于或大致等于在具有第一横截面积/直径的第一区段中的通道的面积或直径，并且大于具有第二横截面积/直径的第二区段中的通道。
阀可具有内部环形体积，其由一个第一区段、两个第二区段和阀杆创建并且环绕，其中该内部环形体积包含润滑剂。该体积可例如包含润滑剂，其特别地适合于润滑与准备或处理食品相关的移动部件。
在另一实施例中，帽可具有用于阀杆的通道，其中另外的小通道从所述内部环形体积延伸并且到所述阀帽的外部面。由此可能的是，供应附加润滑剂到上面提到的环形体积。该润滑剂可经由直接供应线或经由手动式和可移动式的供应而从供应腔供应。另外，该所述小通道可在维修和清洗期间使用以保证环形体积也被清洗。
另外，阀可以以如下方式制造，即至少阀杆的表面的部分和/或至少通道中的表面的部分包括指示器材料，诸如磁性材料、颜色色素、或硫酸钡。在阀的使用期间，磨损将发生，并且来自阀帽或来自阀杆的材料中的某些将最终存在于产品中。通过使所讨论的部件中的某些制造有内装指示器装置，这些指示器装置依靠具有对比颜色的颗粒、通过磁性装置探测的磁性颗粒、或通过x射线设备探测例如硫酸钡而将在产品中变得可见。
阀帽可由不锈钢制造，该不锈钢带有或不带有聚合物覆层、或其它类型的低摩擦覆层例如PVD，或者它可完全由合适聚合物混合物制造。
当设计通道的形状时，通道的横截面积和阀杆的横截面积可具有预定比率。通道中的不同横截面积可例如具有带有预定角度的斜面，其中角度针对阀杆和阀帽的相应弹性模量设计。
弹性材料的优选变形可关于疲劳、能够获取的泄漏压力、摩擦和磨损、还有卫生而找到。太高的变形将密封非常紧密但是同时它将以如下方式压迫材料，即疲劳可变成问题。另外，如果变形太大，则摩擦和因此磨损将增加。另一方面，如果变形太小，则紧密度以及卫生可能变成问题。
阀被测试并且磨损测试已经超过对7巴产品压力(水)测试的160，000触发，而根本没有任何泄漏并且没有任何显著磨损。另外，阀杆和阀帽之间的紧密度已经在25巴处测试，而没有任何泄漏。另外，阀针对新的密封原理的清洁能力进行测试。这通过利用EHEDG-测试(欧洲卫生工程与设计集团-测试)对以EHEDG指引No.2描述的现场清洁能力进行测试。该测试通过丹麦理工学院连续地进行三次。所有测试出现有积极成果。
对于描述的阀，不需要现有聚合物衬套和弹性密封件，并且新的卫生密封原理减少或者甚至消除关于唇式密封件的清洁能力的问题，这是因为唇式密封件消失了。另外，阀显著减小对于维护的需要并且消除对某些多余部件的需要，这是因为存在仅仅阀帽和阀杆。
附图说明
现将参考附属示意性附图作为实例描述本发明的实施例，其中，
图1示出根据现有技术的阀，
图2示出根据本发明的阀，
图3示出阀杆，并且
图4示出与活塞布置结合的图2的阀。
具体实施方式
参考图1，示出了根据现有技术的阀1。阀1包括阀壳2，其具有入口开口3和出口开口4。阀壳2具有阀帽5，其具有用于阀杆7的通道6。在所述通道6中，存在衬套8和唇式密封件9，以阻止卡扣并且在阀帽5和阀杆7之间保证合适密封。阀杆7还包括阀盘10，其将在更低位置中在出口开口4之上与阀座11接触。提及的衬套8和唇式密封件9布置成固定在通道6中的切断部12中。在唇式密封件9和通道6之间，存在缝隙13，其中小量的产品可在阀1的使用期间进入并且因而引起有害的细菌生长的存在。缝隙13为窄的，但是实际上不可能避免流体/产品的少量穿透，该流体/产品从入口开口3流动到出口开口4。此外，由于缝隙13为窄的，有效清洗为非常困难的。
参考图2，示出了根据本发明的阀101。阀101的整个构造类似于图1的阀1。阀101包括阀壳102、入口开口103、出口开口104、阀帽105，其具有通道106和阀杆107。阀杆107包括阀盘110，其将在更低位置中在出口开口104之上与阀座111接触。阀杆107可视为连接到阀盘110或反之亦然，这包括如下：阀杆107和阀盘110可“形成为整体单元”。
阀杆107具有芯部114，其具有第一弹性模量；和外套115，其具有第二弹性模量。相比于图1的阀帽5，在阀帽105中存在特别的不同，这是因为通道106中的表面具有通道106中的如下直径，即该直径由于存在第一环形凸部116、第二环形凸部117和在凸部116和凸部117之间存在产生的环形体积118而变化。环形体积118可经由小的另外通道121而填充有润滑剂，该另外通道121从所述体积118延伸到例如阀帽105的顶侧。另外通道121可由例如塞(未示出)密封，该塞在阀帽105的顶侧处插入到另外通道121，使得润滑剂的泄漏被阻止。
凸部116和117在通道106的纵向方向上具有不同的延伸并且还具有不同的斜面。当阀杆107上下(在与阀杆107的主轴线A1平行的方向上)移动时，为了打开或关闭阀101，阀杆107的外套115当阀杆107分别通过凸部116和117时暂时变形。因而，阀帽105和阀杆107之间的密封仅仅由凸部116和117并且由阀杆107的外套115组成。在维修期间，由于磨损而改变的唯一部件为阀杆107。
阀101不具有布置在阀帽105的切断部中的额外部件；并且因而不存在细菌可在其中生长的附加的窄缝隙。
从上文继续，通道106具有侧壁123并且通道106中的侧壁123在凸部116、117处与阀杆107直接接触。另外，可以说的是，通道具有带有第一横截面积的第一区段120和带有第二横截面积的第二区段，第二横截面积小于第一横截面积。然后，第一区段120限定环形体积118的外围边界并且第二区段对应于凸部116。类似地，可以说的是，通道106包括具有第三横截面积的第三区段，第三横截面积小于第一区段120的第一横截面积。然后，第三区段对应于凸部117。
换句话说，第二区段116在此形成为凸部，其延伸到用于阀杆107的通道106内。如所示，第二区段116邻接阀杆107的圆周表面122。相同情况也应用于第三区段117。通道106中的侧壁123在具有第二横截面积的第二区段116处与阀杆107直接接触，使得在阀杆107和阀帽105之间提供密封。
在示出的实施例中，阀杆107和通道具有圆形横截面，并且第一横截面积然后由在第一区段120处的直径D1限定(第一横截面积=π·(D1/2)2)。相应地，第二横截面积由在第二区段116处的直径D2限定并且第三横截面积由在第三区段117处的直径D3限定。阀杆107的直径为D4，并且它的横截面积由D4限定。
D2和D3两者都小于D4。另外，D2和D3小于D1。这意指阀杆107在与第三和第二区段116、117的接触点处被压缩。然而，阀杆107由柔性材料制造，该柔性材料当不与区段116、117接触时恢复它的形状。然而，阀杆107的某些部分在阀101的操作期间总是与区段116、117接触，使得在接触点处，也就是在阀杆107目前被压缩的地方，获取密封。在上下文中，阀杆107的公称直径为在它不被凸部116、117压缩的区段处的它的直径。在由凸部166、117压缩的区段(接触点)处获取紧密密封，并且在接触点处的阀杆107的直径大体上分别与D2、D3相同。
如可观察到，在示出的实施例中第二区段116与阀帽105相集成，也就是第二区段116和阀帽105形成整体部件。第三区段也为该整体部件的部分。
可能的是，执行第二区段116和第三区段117中的仅仅一个。有效密封仍将被获取，但是润滑剂填充的环形体积118消失。
参考图3和4，用于发明的阀101的阀杆107以它的整体示出，其中在顶端处的芯部114具有螺纹端119用于与促动器202或在阀杆107和促动器202之间的连接部件接合。阀杆107连接到促动器202并且促动器202可为例如压力控制活塞布置201的部分，其可使促动器202和因而阀杆107相对于阀座111上下移动。阀101和它的阀杆107可连接到其它类型的促动器或促动器控制布置，诸如电气控制或手动操作布置。如所示，促动器202放置在阀壳202外面。
阀杆107覆套有外套115，其可在不同区域处带有不同的机械或化学性质。因而可能的是，在用于移动通过阀帽105的区域中的阀杆107处具有一组材料性质并且在阀盘110处具有另一组材料性质。
阀杆107的外套115和芯部114两者可由塑料材料制造。外套115可然后由比芯部114更柔性的材料制造。相对刚性的阀杆107然后可获取，尽管邻接凸部116、117的表面区段仍可被压缩，使得提供阀杆107和该阀帽105之间的紧密密封。塑料材料可彼此熔合，使得外套115结合到芯部114。外套115和芯部114当然可通过采用其它合适技术彼此结合。
用于芯部114的材料的实例为增强聚丙烯。用于外套115的材料的实例为由热塑性弹性体化合物形成的塑料。这包括例如苯乙烯嵌段共聚物、氢化的或非氢化的、或这些和其它相容性聚合物的合金。各种热塑性塑料、工艺油、填充物和稳定剂可被包括用于获取关于耐热性、耐化学性、机械抗性等的合适性质。不仅可使用塑料材料，而还有金属材料，典型地用于芯部114并还用于外套115。
阀帽典型地由不锈钢制造，该不锈钢带有或者不带有聚合物覆层或其它类型的低摩擦覆层，诸如PVD(聚乙二烯)，或者它可完全由合适的聚合物混合物制造。
在任何情况下，阀杆107包括外部柔性材料，使得第二区段116导致阀杆107在横向于阀杆107的移动方向的方向上弯曲。如所示，移动方向为与阀杆107的主轴线A1平行的方向。阀杆107的弯曲为局部的，也就是外套115当阀杆107在凸部116和117之上移动时局部地并且弹性地变形。当通过凸部116、117变形的阀杆107的区段从凸部116、117移开时，前面变形的区段恢复它的形状。
本发明不限于上面描述的并且在附图上示出的实施例，而是可在由所附权利要求限定的本发明的范围内以任何方式补充并且更改。例如，阀杆107和通道106不必须具有圆形横截面。

Claims (15)

1.一种阀，其包括阀壳(102)，所述阀壳(102)具有阀帽(105)、入口开口(103)和出口开口(104)，所述阀帽(105)具有用于阀杆(107)的通道(106)，所述通道(106)具有侧壁(123)并且所述阀杆(107)包括阀盘(110)用于通过使所述阀盘(110)与所述阀壳(102)中的阀座(111)接触而关闭所述阀，在所述阀帽(105)中的通道(106)至少包括具有第一横截面积的第一区段(120)和具有第二横截面积的第二区段(116)，所述第二横截面积小于所述第一横截面积，其特征在于，在所述通道(106)中的侧壁(123)在具有所述第二横截面积的第二区段(116)处与所述阀杆(107)直接接触，且其中，所述阀杆(107)包括外部柔性材料并且具有公称外部横截面积或外部直径(D4)，其大于所述第二横截面积或在所述第二区段(116)处的通道(106)的直径(D2)，使得当所述阀杆(107)移动经过所述第二区段(116)时，所述第二区段(116)导致所述阀杆(107)在横向于所述阀杆(107)的移动方向的方向上弯曲。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，在所述阀帽(105)中的通道(106)包括具有第三横截面积的第三区段(117)，所述第三横截面积小于所述第一区段(120)的第一横截面积。
3.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述阀帽(105)包括具有比所述阀杆(107)的材料更高的弹性模量的材料。
4.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述阀杆(107)包括：
具有第一弹性模量的芯部(114)；和
具有第二弹性模量的外套(115)，所述第二弹性模量低于所述第一弹性模量。
5.根据权利要求4所述的阀，其特征在于，所述外套(115)结合到所述芯部(114)。
6.根据权利要求4所述的阀，其特征在于，外套(115)和所述芯部(114)由塑料材料制造。
7.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述阀杆(107)具有公称外部横截面积或外部直径(D4)，其小于或大致等于所述第一横截面积或在所述第一区段(120)处的通道(106)的直径(D1)。
8.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，由所述第一区段(120)、所述第二区段(116)、所述第三区段(117)和所述阀杆(107)创建并且环绕的内部环形体积(118)包含润滑剂。
9.根据权利要求8所述的阀，其特征在于，具有用于所述阀杆(107)的通道(106)的阀帽(105)包括另外通道(121)，其从所述内部环形体积延伸到所述阀帽(105)的外部面。
10.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述阀杆(107)的表面和/或在所述通道(106)中的表面包括指示器材料。
11.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述第二区段(116)形成为凸部，其延伸到用于所述阀杆(107)的通道(106)内，使得所述第二区段(116)邻接所述阀杆(107)的圆周表面(122)。
12.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述第二区段(116)与所述阀帽(105)相集成。
13. 根据权利要求10所述的阀，其特征在于，所述指示器材料为磁性材料。
14. 根据权利要求10所述的阀，其特征在于，所述指示器材料为颜色色素。
15. 根据权利要求10所述的阀，其特征在于，所述指示器材料为硫酸钡。
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