CN103443728A - 具有盘形弹簧的气体减压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两级气体减压器2。它包括：主体1，具有用于致动截止阀的致动杆26；与杆26交叉并由连接到杆26和主体1的气密隔膜42界定的第一室36。盘形弹簧12放置在隔膜42上，并克服由第一室36中的气体对隔膜42施加的力，对杆26施加偏置力。减压器和/或减流器或至少控制器的这种构造使空间减少，使部件减少并简化组件。

Description

具有盘形弹簧的气体减压器

技术领域

本发明涉及一种气体压力和/或流量控制设备。具体地说，本发明涉及一种具有单级或两级的气体减压器。更具体地说，本发明涉及一种用于安装在装配有气体截止阀的瓶上的夹卡式(clip-on)或旋拧式(screw-on)减压器。

背景技术

专利文献GB869098公开了一种两级流体减压阀组件。该组件是用于安装在装配有截止阀的瓶颈部上的夹卡式设备。它主要包括主体、用于致动瓶颈部的截止阀的致动杆、直接位于颈部截止阀下游的第一室和位于第一室下游的第二室。第一隔膜附接至主体和杆，在第一和第二室之间形成边界部。卷簧布置成对杆施加偏置力，该偏置力被导向颈部截止装置，以打开这些装置。第二截止装置布置在第一室和第二室之间。第二室由致动第二载止装置的第二隔膜界定。瓶颈部截止阀连同由第一室中的第一流体压力经由第一隔膜致动的杆一起构成第一级减压。由第二隔膜致动的第二截止阀构成第二级减压。流体减压阀组件特别适于消费市场的LPG产品，还适于工业应用。第一级减压要求作用在第一隔膜上的弹簧在具有一定行程(stoke)的同时，显示出与对第二级的第二隔膜作用的弹簧相比比较高的硬度。实际上，当关闭阀组件时，操作位于主体顶部的凸轮元件以克服弹簧的偏置力提升第二隔膜和杆，使得杆不再接触瓶颈部的截止阀。为此，卷簧由在第二室中突出的弹簧壳体保持。

该教导有50多年之久，已被证明是有效和可靠的。然而，该教导的构造在高度上要求一定的空间，由于各种原因，这是不利的。实际上，需要提供一种更紧凑的流体减压阀组件。此外，由于要组装进第二室中的部件数量，该构造要求一定的复杂性。

发明内容

技术问题

本发明之目的是提供一种气体压力和/或流量控制设备，其解决至少一个上述缺点。更确切地说，本发明之目的是提供一种气体压力和/或流量控制设备，其更紧凑和/或更简单，并且制造起来更廉价。

技术方案

本发明之目的是一种气体压力和/或流量控制设备，包括：主体；致动杆，用于致动第一气体截止装置；密封装置，位于主体和杆之间，允许杆移动，密封装置具有与主体一起界定出第一室的表面，第一室位于第一截止装置的下游；偏置装置，沿杆的纵向方向与第一室中的气体压力经由密封装置对杆施加的作用力相对，对致动杆施加弹力，其中，偏置装置包括与杆同心布置的盘形弹簧。

根据本发明的优选实施例，密封装置包括附接至主体和杆的第一气密隔膜。

根据本发明的另一优选实施例，密封装置包括优选密封地接收在主体中的活塞。

根据本发明的另一优选实施例，盘形弹簧包括外环和多个腿，多个腿优选沿径向方向向内取向。

根据本发明的又一优选实施例，每个腿从外环向内延伸至远端，以留出自由中心部，自由中心部优选是圆形的。

根据本发明的又一优选实施例，盘形弹簧是大致平坦的，优选具有基本恒定厚度。

根据本发明的又一优选实施例，盘形弹簧布置在第一隔膜上，第一隔膜优选是圆形的，与盘形弹簧同心。

根据本发明的又一优选实施例，所述杆包括与盘形弹簧接触的环形端。

根据本发明的又一优选实施例，所述杆的与盘形弹簧接触的环形端具有大致圆形、优选半圆形纵向横截面。

根据本发明的又一优选实施例，第一隔膜到所述杆的附接区域沿纵向远离所述杆与盘形弹簧的接触区域。

根据本发明的又一优选实施例，第一隔膜和盘形弹簧是不同元件。

根据本发明的又一优选实施例，主体包括第一气体截止装置。

根据本发明的又一优选实施例，气体压力和/或流量控制设备是夹卡式设备，用于夹在气瓶颈部，以与位于所述颈部的第一气体截止装置协作。

根据本发明的又一优选实施例，气体压力和/或流量控制设备是两级减压器，主体包括位于第一室下游的第二室以及流体地布置在第一室和第二室之间的第二气体截止装置，第二室由第一隔膜和第二隔膜界定，第二隔膜作用在第二气体截止装置上。

根据本发明的又一优选实施例，第二气体截止装置包括形成在主体中的支座和一杠杆，杠杆具有与支座协作以切断第一和第二室之间的气体通道的第一端以及机械地链接至第二隔膜的第二端。

根据本发明的又一优选实施例，气体压力和/或流量控制设备包括设备操作装置，用于克服盘形弹簧的偏置力使所述杆移位，以切断气体流动。

根据本发明的又一优选实施例，设备操作装置包括操作轴，操作轴沿所述杆的横向布置，并具有与所述杆协作的偏心部。

本发明的有利效果

本发明的措施允许提供一种气体压力和/或流量控制设备的简单和紧凑的构造。实际上，使用作用在截止阀的致动杆上的盘形弹簧作为克服由膨胀气体施加的力的偏置装置使得该构造明显更紧凑。此外，使用该原理，尤其与隔膜结合使用该原理提供了减少部件和简化组装的额外优点。

根据本发明的盘形弹簧的具体特征提供了用于这种应用的特别有效和适合的弹簧。

附图说明

图1是根据本发明的气体减压器的第一级的顶视图。

图2是图1的气体减压器的弹簧的顶视图。

图3是图1的气体减压器沿截线3-3的横截面视图，图3还包括减压器的隔膜、弹簧和杆的爆炸图。

图4是图2的盘形弹簧的替代弹簧的前视图和顶视图。

图5是根据本发明的完整两级气体减压器的顶视图。

图6是图5的气体减压器沿截线6-6的横截面视图。

具体实施方式

图1是与本发明实施例对应的气体减压器2的第一级部分的顶视图。该减压器包括具有操作轴8的主体4、位于下部(图1中不可见)的气体入口和与低压室10直接流体连接的横向气体出口6。该室10被供应来自气体入口14的气体。盘形弹簧12位于室10的中心，附接至主体4。

图2示出盘形弹簧12，其中，我们可以看到盘形弹簧包括外环部16和从环部向内延伸的一系列腿18。腿18沿环部16平均地分布，以在两个相继或相邻腿之间留出自由空间20。在该特定情况下，弹簧包括6个腿，但是可包括少于6个或多个6个腿。每个腿18从外环部16沿径向基本笔直地延伸。然而，每个腿沿其大致笔直纵轴可具有变化的部分或形状。每个腿的远端远离弹簧中心，从而留出大致同心和圆形的自由区域。

盘形弹簧由用于这类弹簧的常用材料制成，例如进口的50CrV4钢。盘形弹簧还可以是等温淬火的。等温淬火是一种产生下贝氏体微结构或奥铁体的等温热处理，主要用于改进机械特性。等温淬火由工艺和得到的微结构两者确定。

通过图3可更好地理解图1的减压器的构造，图3是沿图1的截线3-3的横截面视图。主体1的下部包括空腔32，用于与气瓶或气筒(未示出)的相应颈部协作。所示减压器是夹卡式减压器，因为其设计成在提升外环24的同时通过简单的向下接合运动滑进并夹卡在瓶颈上，以允许球30沿径向向外缩回，并允许主体4与瓶颈完全接合。释放外环24会使得其因其弹簧的作用而下降，并迫使球30进入颈部的相应沟槽或肩部，从而保证主体固定在颈部上。密封装置设置在颈部的顶部或空腔32的底部，或者既设置在颈部的顶部又设置在空腔32的底部，以在主体和颈部之间提供气密连接。

减压器2包括沿其纵轴可滑动地安装在主体4中的杆26。杆26包括设计成与布置在瓶颈中的气体截止阀(未示出)的相应杆形成接触的下部28。这种截止阀是反向座阀(reversed seat valve)，即，设计成在使用时借助与固定阀座协作的元件的移动而切断气体通道的阀，固定阀座对应于气体的下游方向。换言之，截止阀由杆26的向下移动打开。

主体4包括通道34，用于气体在高压下从瓶颈流过。它包括用于高压气体的第一室36。该室36与致动杆26交叉，并由第一隔膜42界定。该第一隔膜是气密的，并是具有中心孔的大致圆形。它的外侧附接至主体，它的内侧附接至杆26，两种附接均是气密的。

盘形弹簧12放置在隔膜上，以在打开第一级的截止阀时迫使杆向下移动。

主体4包括将第一室38与第二室10连接起来的受限气体通道14。第一室36充当处于中间压力下的气体储器，即，该中间压力比瓶或筒中的压力小，但比输出压力大。

当减压器工作时，弹簧12迫使杆向下进入一位置，在该位置，杆的末端28与瓶颈的截止阀的致动元件推压接触，以打开截止阀，使气体流过。当第一室36中的中间压力增加时，第一隔膜42受到的作用力增加，该作用力抵消弹簧12的推力，从而提升杆26。这减少了阀的流动部分、气体流量及由此室36中的压力。当室36中的压力降低时，隔膜42受到的作用力减小，弹簧12使杆26向下移动，以增加阀的流动部分、气体流量及由此室中的压力。这构成了在此所述减压器的第一级减压的基本原理。

减压器的中心部的爆炸图以更多细节示出弹簧、隔膜、杆和操作轴8的布置。主体4形成用于接收隔膜42和盘形弹簧12的柱形座。盘形弹簧以同心的方式直接放置在隔膜42上，或者通过中间保护层间接放置在隔膜42上。隔膜42是大致平坦和圆形的，具有中心开口。弹簧12是大致平坦和圆形的，具有与隔膜直径大致相等的直径和参照图2所述的中心开口。隔膜优选地由弹性材料制成。隔膜42和弹簧12均通过主体材料的卷曲作用而在它们位于主体的支座中在放置于弹簧上的垫圈13上保持到位。垫圈基本上比弹簧厚，以能够支持卷曲效应，而不会发生任何损害。在将隔膜和弹簧安装在主体4上之前，优选将杆26组装到隔膜。

杆26包括用于支撑隔膜42内部的肩部45。该肩部与杆一起执行功能。当隔膜42的内部开口接合在杆26及其肩部45上时，则垫圈46接合在杆上，并在压力下搁置在隔膜上，通过杆26的上端或远端的卷曲作用保持到位。实际上，杆26的远端是大致柱形的，因此能够易于变形，以生成具有半圆形纵向横截面的轴环44。轴环44将垫圈46保持在隔膜上。

隔膜42在与主体4或与杆26的肩部45的接触表面上可具有一个或多个圆形肋。类似的反向肋(negative rib)形成在主体或杆的支撑表面上。这种措施的目的是避免隔膜的任何移动，隔膜的移动会将隔膜从其位于主体中和/或杆上的就位位置移除。

此外，根据不同尺寸因素，一些额外的中间接头或软层或垫圈可用在主体中和杆上的隔膜、弹簧和/或支座之间。

从图3的爆炸图可看出，盘形弹簧12的腿与杆26的圆形轴环44接触，从而允许以最小摩擦力直接接触。

杆26还包括横向槽40，操作轴8的偏心端38接合在横向槽40中。该轴由主体4可旋转地支撑，使得其通过旋转的操作克服弹簧12的推力而提升杆26，从而切断设备。当处于打开位置时，操作轴8的偏心部38以竖直游隙被接收在杆26的相应槽40中，以允许杆的自由移动和第一级减压的自由功能。

上述设计对于构造的简易和紧密性是特别有利的。实际上，盘形弹簧所需的空间是最小的，而其特殊设计完成了对其具体功能的要求。此外，限制了部件数量，部件的组装特别简单。

图3中的第二室10设计用于接收减压器的盖部，以提供第二级减压。针对图3的减压器未示出第二级，而针对示出本发明减压器的略微变化的图5和6详细说明了第二级。

图4示出用于本发明减压器的盘形弹簧的替代设计。弹簧112仍包括具有沿径向延伸的腿118的外环116。这次，弹簧包括9个均为三角形的腿118，以在腿之间以恰当的恒定宽度留出自由空间120。腿118的远端远离盘形弹簧的中心点，以在中心留出大致圆形自由空间122。与图1和3所示减压器的弹簧12类似，弹簧112并非完全平坦的，而是具有锥形形式或锥形外壳。与具有连续表面的经典盘形弹簧相比，在内直径或外直径上包含槽会产生对弹簧的非槽部起作用的杠杆。这样的效果是减少弹簧负载，增加偏转能力。这样得到的弹簧具有带大偏转的更软特性和与外径相称的较小弹簧负载。

图5和6示出根据本发明的与图1和3对应的完整两级减压器。图6是沿图5的截线6-6的横截面视图。示出了主体4的盖部52。因此，将简要地说明第二级减压。与关于图3所说明的类似，当减压器工作时，第一室36填充有处于中间压力的气体。气体可经由受限通道14从第一室36逃逸进第二室10，从而允许在较低压力下膨胀。受限通道14在第二室中形成支座。气体被允许从第一室36流进第二室10，只要铰接杆48保持密封元件50至少部分远离支座14即可。当第二室10中的压力增加时，第二隔膜56上受到的力克服弹簧58的反作用力推动并提升连接元件54。连接元件连接到杠杆48，使得连接元件54的向上移动会使杠杆向闭合位置移动，这会减少或停止来自中间压力的气体的流量。

当第二室10中的压力减少时可应用相同原理，应理解，这样的结果是来自第一室的气体的流量增加，以补偿第二室中的压力下降。

如图6所示，通过使用盘形弹簧在第一隔膜上方得到一空间是非常有利的，因为这允许将杠杆48定位在更低位置，从而设计出更相当紧凑的设备。

一般来说，应理解，针对具体类型的减压器描述的本发明原理还可应用于许多其它类型的气体压力和/或流量控制设备。

Claims (17)

1.气体压力和/或流量控制设备，包括：

主体(1)；

致动杆(26)，用于致动第一气体截止装置；

密封装置(42)，位于所述主体和所述杆之间，允许所述杆移动，所述密封装置具有与所述主体(1)一起界定出第一室(36)的表面，所述第一室(36)位于所述第一截止装置的下游；

偏置装置(12)，沿所述杆的纵向方向与所述第一室(36)中的气体压力经由所述密封装置(42)对杆施加的作用力相对，对所述致动杆(26)施加弹力。

其特征在于，

所述偏置装置包括与所述杆(26)同心布置的盘形弹簧(12)。

2.如权利要求1所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述密封装置包括附接至所述主体(1)和所述杆(26)的第一气密隔膜(42)。

3.如权利要求1所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述密封装置包括优选密封地接收在所述主体(1)中的活塞。

4.如权利要求1至3任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述盘形弹簧(12;112)包括外环(16;116)和多个腿(18;118)，所述多个腿优选沿径向方向向内取向。

5.如权利要求4所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，每个腿(18;118)从所述外环(16;116)向内延伸至远端，以留出自由中心部(22;122)，所述自由中心部优选是圆形的。

6.如权利要求1至5任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述盘形弹簧(12;112)是大致平坦的，优选具有基本恒定厚度。

7.如权利要求1至6任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述盘形弹簧(12;112)布置在所述第一隔膜(42)上，所述第一隔膜优选是圆形的，与所述盘形弹簧同心。

8.如权利要求1至7任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述杆(26)包括与所述盘形弹簧(12)接触的环形端(44)。

9.如权利要求8所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述杆(26)的与所述盘形弹簧接触的环形端(44)具有大致圆形、优选半圆形的纵向横截面。

10.如权利要求8和9任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述第一隔膜(42)到所述杆(26)的附接区域沿纵向远离所述杆(26)与所述盘形弹簧(12)的接触区域。

11.如权利要求1至10任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述第一隔膜(42)和所述盘形弹簧(12)是不同元件。

12.如权利要求1至11任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述主体(1)包括第一气体截止装置。

13.如权利要求1至11任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述气体压力和/或流量控制设备是夹卡式或旋拧式设备，用于夹在或拧在气瓶颈部上，以与位于所述颈部的第一气体截止装置协作。

14.如权利要求1至13任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述气体压力和/或流量控制设备是两级减压器，所述主体(1)包括位于所述第一室(36)下游的第二室(10)以及流体地布置在所述第一室(36)和所述第二室(10)之间的第二气体截止装置(14，48，50)，所述第二室(10)由所述第一隔膜(42)和所述第二隔膜(56)界定，所述第二隔膜作用在所述第二气体截止装置上。

15.如权利要求14所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述第二气体截止装置包括形成在所述主体(1)中的支座(14)和一杠杆(48)，所述杠杆具有与所述支座协作以切断第一和第二室之间的气体通道的第一端(50)以及机械地链接至所述第二隔膜(56)的第二端。

16.如权利要求1至15任一项所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述气体压力和/或流量控制设备包括设备操作装置(8)，用于克服所述盘形弹簧(12)的偏置力使所述杆(26)移位，以切断气体流动。

17.如权利要求16所述的气体压力和/或流量控制设备，其特征在于，所述设备操作装置包括操作轴(8)，所述操作轴沿所述杆(26)的横向布置，并具有与所述杆(26)协作的偏心部(38)。

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