CN103620283A - 自动气体净化阀 - Google Patents

Abstract

自动气体净化阀系统（10）包括配置为以相当高的流速排放气体的通常关闭的气体排放旋塞（100）和配置为选择地产生流量脉冲以将气体排放旋塞移动到它的打开位置的自动阀单元（46）。

Description

自动气体净化阀

公开主题的领域

本公开主题涉及气体净化阀（gas purge valve）并且更特别地涉及配置为以相当高的流动速度排放气体的自动气体净化阀。

公开主题的背景

在本领域已知各种各样的气体净化阀，其设计用于在不同的流体系统上安装并为不同的目的配置，例如，压力控制、系统中的液体内的残余气体的排出，等。

例如，US4,770,201公开了诸如旋塞或空气净化阀的流体流量阀，该流体流量阀包括已经在其中界定流体通流孔的壳体，其中阀座在壳体内形成并界定所述孔。柔性的封闭隔膜在一端紧固到壳体并适合于在壳体中的流体压力下抵着阀座被偏置以便密封孔。隔膜移动装置紧固到隔膜的相对端使得移动装置在第一方向上的位移逐渐从座分离膜的连续的横向部分以便打开孔，而移动装置在相反的方向上的位移允许膜变得抵着座密封地偏置。

气体净化阀在针对气体净化阀的US7,617,838中公开，其包括形成有入口和与阀座一起形成的出口的壳体，和包括在打开位置和关闭位置之间可移动的密封元件的密封组件。密封组件被在壳体外部延伸的外部支撑杆机构支撑，从而在关闭位置将密封组件移动到与阀座的密封接合。

US6,105,608针对气体净化阀，其包括具有阀入口和较大的和较小的阀出口的阀壳体，安装在壳体中的阀隔板将壳体分成与阀入口连通的第一室和与较小的阀出口连通的第二室。影响第一室和第二室之间的连通的限制性的流动通道界定在壳体内，并且具有小于较小的阀出口的通流速度。较小的阀关闭装置被提供用于对液体流出关闭较小的阀出口。压差响应装置安装在隔板元件中并可移动以响应室之间的压差，并且当压差超过预定的大小时，较大的阀出口闭塞装置将压差响应装置的位移响应成较大的阀出口的打开。

公开主题的概述

根据本公开主题公开了一种自动气体净化阀系统，其包括配置为以相当高的流速排放气体的通常关闭的气体排放旋塞，和配置为选择地产生流量脉冲以将气体排放旋塞移动到其打开位置的自动阀单元。

自动气体净化阀包括配置有自动阀单元的壳体，自动阀单元具有与壳体处于流动连通的入口端口和与通常关闭的气体排放旋塞的控制室处于流动连通的出口端口，所述气体排放旋塞配置有与壳体处于流动连通的流体入口端口和流体排放端口；并且其中自动阀响应于壳体内的液位而在关闭位置和打开位置之间是可操作的。

根据一种特定的配置，自动气体净化阀包括配置有浮动元件的壳体，所述浮动元件延伸到壳体中并铰接到具有与壳体处于流动连通的入口端口和与通常关闭的气体排放旋塞的控制室处于流动连通的出口端口的自动阀单元，所述气体排放旋塞配置有与壳体处于流动连通的流体入口端口和流体排放端口；并且其中自动阀响应于壳体内的液位而在关闭位置和打开位置之间是可操作的。当配置有延伸到壳体中的浮动元件时，这个配置通常适合于与脏的液体，例如污水液体，工业废物，等一起使用。

根据公开的主题的另一种配置，自动阀单元在其下部部分处连接到气体净化阀的壳体，其中在关闭位置和打开位置之间的操作通过连通器定则（communicating vessels rule）而对壳体内的液位作出响应。当没有浮动元件延伸到壳体中时，这个配置通常适合于与基本没有污垢和物质的液体一起使用。

安排使得：壳体内的液体上升将自动阀移动到关闭位置，并且液体下降导致打开自动阀并且结果是在控制室处产生压力信号以便将自动气体净化阀移动到它的打开位置以净化阀。

壳体内的液体下降与壳体内的气体累积一致。

下面的特征和设计中的任何一个或多个与本公开主题的阀对象相关，其互相组合或互相独立：

壳体配置为与主流体管路处于流动连通的大体垂直的延伸部；

壳体的长度（高度）是它的直径的至少4倍；

安装法兰容纳气体排放旋塞和自动阀，所述安装法兰是以壳体的顶部法兰的形式或与壳体一体；

浮动件通过刚性连杆铰接到自动阀；

自动阀是剥开式阀（peal-away type valve）；

控制室配置为在气体排放旋塞移动到它的打开位置的位移后通气。可通过泄放孔或泄放阀促进通气。根据一种特定的例子，泄放孔配置在自动阀单元的出口端口和气体排放旋塞的控制室之间的位置；气体净化阀的壳体可配置有所谓的真空断路器，其配置为在其中的压力降低的情况下促进气体（例如，环境空气）自动进入壳体。通常所述真空断路器配置为安装在壳体的上部部分的单向式阀；

壳体配置为用于安装在主流体供应管路上的圆柱形室。可选择地，壳体从供应管路延伸并与其为一体。

术语供应管道在此说明书和权利要求中在它的广泛意义上使用并且表示任何尺寸和目的的流体供应管路（包括流体、气体和混合媒介流体管路）。

附图简述

为了理解本发明并如何可在实践中实施本发明，现在将仅仅以非限制性的例子的方式参考附图描述实施方式，其中：

图1A图示了根据公开的主题的在关闭位置的气体净化阀系统；

图1B是图1A中标记为“A”的部分的放大；

图2A图示了在打开位置的图1A的系统；

图2B是图2A中标记为“B”的部分的放大；

图3是类似于图2A的视图，图示了其中配置有控制室通气布置的修改；

图4A图示了根据公开的主题的修改的在关闭位置的气体净化阀系统；并且

图4B图示了在打开位置的图4A的系统。

实施方式的详述

首先注意附图中的图示了一般指定为10的气体净化系统的图1A和图1B。气体净化系统安装在主液体供应管路12上方。

气体净化系统10包括配置有在其底部加宽的下部部分22和顶部管状部分24的圆柱状梨形壳体20。气体净化系统通过联结法兰14紧固到液体供应管路12使得壳体的内部与流体管路12的内部可进行流体流动。壳体被安装使得壳体的纵向轴线大体垂直地延伸。下部部分22在其底端附近安装有球型旋塞28。

应理解，壳体20的高度是显著地长于它的直径d的高度h，定量是至少大约使得壳体充当相当大容量的室。

安装法兰30被多个螺栓32固定地紧固在壳体20的顶部法兰34的上方，然而以密封的形式紧固。

在顶部外表面42有一般指定为46的自动阀单元附接在安装法兰30上，已经铰接到其处的是浮动元件48，浮动元件48被支撑在壳体20内并通过延伸穿过在安装法兰30处的开口52的刚性杆50（图1B和图2B）铰接到自动阀单元46，其中所述刚性杆50和铰接的浮动元件48被限制用于与壳体20的纵向轴线同轴地或平行地大体轴向的位移。可看到，杆50很长并延伸得相当低，从而使浮动元件48能够在其最低的位置移动到朝壳体22的底部很靠近，伴随着在关闭位置在壳体内捕获显著体积的气体，如本文将在以下讨论的。

如图1A和图1B的放大图中所最好地看到的，自动阀单元46配置有在62螺纹联结到安装法兰30的壳体60。壳体60界定空间61并配置有与壳体20流动连通的入口端口66，以及配置有从流体通流孔70延伸的出口端口68，其中阀座72在壳体内形成并界定所述孔70。

柔性的封闭隔膜76在一端80紧固到壳体60并在相对的端82紧固到转而铰接到刚性杆50的隔膜移动元件84。隔膜移动元件84配置有倾斜的隔膜偏置壁表面90，隔膜偏置壁表面90与配置有开口70的壁部分92同等地倾斜。

隔膜移动元件84适合于仅仅在轴向方向上在两个不同的位置之间被刚性杆50移动（响应于壳体20内的液位），两个不同的位置即：

密封位置（图1A和图1B），其中隔膜移动元件84轴向向上移动，借以倾斜的表面90抵靠隔膜76并将隔膜76抵着阀座72偏置，以便密封孔70和出口端口68；

以及打开位置（图2A和图2B），其中隔膜76从阀座72分离（剥开）以便使孔70暴露并打开出口端口68和壳体60的空间66之间的流体流动路径，使得流动路径此刻在壳体20、空间66和出口端口68之间延伸。

安排使得：隔膜移动元件84在向下的方向的位移逐渐从座72分离隔膜76的连续的横向部分以便打开孔70，然而隔膜移动元件84在相反方向上（向上）的位移允许隔膜76抵着座72密封地偏置。

安装法兰30还容纳一般指定为100的通常关闭的气体排放旋塞，气体排放旋塞100穿过排放导管102与壳体20的内部空间流通，排放导管102具有通向壳体20的一端104和延伸到气体排放旋塞100的壳体113的入口端口112中的相对端108。入口端口112配置有可被穿过活塞孔122延伸的密封活塞126的密封座120接合的阀座114，所述活塞通常被螺旋弹簧128偏置成与密封座114密封接合，螺旋弹簧128在控制室132内延伸并在一端抵靠密封活塞126的活塞头部134的肩部并在另一端抵靠壳体壁部分136。流体排放端口140（两个，在图示的例子中相对地延伸）从活塞孔122延伸，并与入口端口112流体流动连通。

从图1B和图2B中可看出，活塞头部134配置有环形密封件（O型密封圈）144，借以密封活塞126可在壳体113内在轴向方向密封地移动，密封件144抵着内壁表面146的所述密封移动致使控制室132成为密封的室，即不与入口端口112或流体排放端口140流体流通。

另外注意，活塞头部134具有大于密封头部部分154的表面积，借以施加在控制室132内的流体压力足够将密封活塞126从其通常密封的位置（图1A和图1B）移动到暂时打开的位置（图2A和图2B）并且在这里当停止控制室132内的压力时偏置弹簧将引起密封活塞126回到它的通常密封位置的自发的位移。

流体控制端口148与控制室132流体连通并通过导管150与自动阀单元46的出口端口68流体流动连通。

在图1A和图2A中可看出，浮动元件48是相当大的浮动件，从而当液位在壳体内上升时，在向上方向上提供高效的关闭力（浮力）以关闭/密封自动阀单元46，并且在另一方面当液位在壳体内下降时，确保在向下方向上的足够强的打开力（重力）以便打开自动阀单元46。

安排使得：在系统的正常运行过程中，系统将处于所谓的关闭位置（图1A和图1B），其中壳体20内的液位L处于被充分提高的通常水平以便产生对浮动元件48的浮力，从而将它移动到它的最高位置，引起隔膜移动元件84对应的向上的位移，使处于关闭位置，借以斜面90抵靠隔膜76并将隔膜76抵着阀座72偏置以便密封孔70和出口端口68。在这个位置，气体排放旋塞100保持在它的通常密封的位置，使得穿过流体排放端口140的流体流动被禁止。

然而，当液位在壳体20内降低到液位L’（图2A和图2B）时，浮动元件48跟随液位L’并在重力的作用下下降，引起刚性杆和铰接的隔膜移动元件84在向下的方向上的对应的轴向位移，从而逐步从座72分离隔膜76的连续的横向部分以便完全打开孔70。

打开孔70促进了压力控制信号通过导管146流入气体排放旋塞100的控制室132，导致控制室132内的压力积累并进一步导致密封活塞126从它的通常密封位置（图1A和图1B）移动到打开位置（图2A和图2B），借以相当高的流速路径现暂时打开以促进的高体积的气体穿过排放导管102的开口端104，然后穿过阀座114并穿过流体排放端口140向外排放到大气（或收集管；未示出）。

当停止控制室132内的压力时，偏置弹簧将引起密封活塞126回到它的通常密封位置的自发位移。

上文公开的布置提供了能胜任从液体系统和以高的速率排放大体积的气体，同时实现除在排放位置之外系统都保持通常关闭的紧凑排放阀系统。

附图中的图3中图示了在以前的图中公开的布置的修改，其中相同的元件用相同的参考数字指定。在图3的例子中，控制室132配置为在气体排放旋塞100的移动到它的打开位置的位移后通气。通过配置在气体排放旋塞100的壳体处的泄放孔153促进通气，其中假如需要，可定位单向阀，例如蘑菇型阀和类似物等。

然而应理解通气端口可配置在自动阀单元46的出口端口68和气体排放旋塞100的控制室132之间的任何位置。

现转向图4A和图4B，图示了根据目前公开的主题的气体净化阀系统的修改的配置。为了清楚起见，如在图1和图2的例子中一样，相同的元件用相同的参考数字指定，然而以200转换。

通常指定为210的气体净化阀系统包括配置有在其底部加宽并配置为联结到顶部管形部分224的下部部分222的圆柱状梨形壳体220。气体净化系统配置为通过联结法兰214紧固到液体供应管路（未示出）使得壳体的内部与流体管路的内部可进行流体流动。

安装法兰230固定地紧固在壳体220的顶部法兰234的上方，然而以密封的方式。

安装有附接在壳体220的下部部分222并且与下部部分222的内部空间223处于流动连通中的通常指定为246的自动阀单元。

自动阀单元246配置有在262螺纹联结到从壳体222延伸的安装延长部分263的壳体260。壳体260界定空间261并配置有与壳体220内的内部空间223处于流动连通的入口端口266，以及配置有从流体通流孔270延伸的出口端口268，其中阀座272在壳体内形成并界定所述孔270，如在图1B和图2B的放大中最好地看到的。柔性的封闭隔膜276在一端280紧固到壳体260并在相对的端282紧固到隔膜移动元件284，即响应于壳体260内的液位而轴向地在壳体260内移动的浮动元件，柔性的封闭隔膜276转而响应于壳体220内的液体上升。隔膜移动元件284配置有倾斜的隔膜偏置壁表面290，倾斜的隔膜偏置壁表面290与配置有开口270的壁部分292同等地倾斜。

可看到，自动阀单元246在它的下部部分连接到气体净化阀的壳体222，其中在关闭位置和打开位置之间的操作通过连通器定则而对壳体222内的液位作出响应。当没有浮动元件延伸到壳体中时，这种配置通常适合于与大体没有污垢和物质的液体一起使用。

隔膜移动元件284适合于仅仅在轴向方向上在两个不同的位置之间移动（响应于壳体20内的液位），两个不同的位置即：

密封位置（图4A），其中隔膜移动元件284轴向向上移动，借以倾斜的表面290抵靠隔膜276并将隔膜276抵着阀座272偏置以便密封孔270和出口端口268；

以及打开位置（图4B），其中隔膜276从阀座272分离（剥开（peeled））以便使孔270暴露并打开出口端口268和壳体260的空间266之间的流体流动路径，使得流动路径此刻在壳体220、空间266和出口端口268之间延伸。

安排使得：隔膜移动元件284在向下的方向上的位移逐渐从座272分离隔膜276的连续的横向部分以便打开孔270，然而隔膜移动元件284在相反的方向上（向上）的位移允许隔膜276变得抵着座272密封地偏置。

安装法兰330还容纳与前面的例子中通常指定为100的排气旋塞的类似的设计的一般指定为300的通常关闭的气体排放旋塞，并参考那里用于另外的细节。排气旋塞300穿过排放导管302与壳体220的内部空间223流通，排放导管302具有通向壳体220的一端304和延伸到气体排放旋塞300的壳体313的入口端口312中的相对端308。阀座314可被穿过活塞孔322延伸的密封活塞326的密封座320接合，所述活塞通常被螺旋弹簧328偏置成与密封座314密封接合，螺旋弹簧328在控制室332内延伸并在一端抵靠密封活塞326的活塞头部334的肩部并在相对端抵靠壳体壁部分336。流体排放端口340从活塞孔322延伸（仅仅一个，与以前的例子中的两个相反），并与入口端口312处于流体流动连通。

活塞头部334配置有环形密封件（O型密封圈）344，借以密封活塞326可在壳体313内在轴向方向密封地移动，密封件344抵着内壁表面346的所述密封移动致使控制室332成为密封的室，即不与入口端口312或流体排放端口340进行流体流动。

还应注意，活塞头部334具有大于密封头部部分354的表面积，借以施加在控制室332内的流体压力足够将密封活塞326从它的通常关闭/密封的位置（图4A）移动到暂时打开的位置（图4B）并且在这里当停止控制室332内的压力时偏置弹簧将引起密封活塞326回到它的通常密封位置的自发的位移。

流体控制端口348与控制室332处于流体连通并通过导管350与自动阀单元246的出口端口268处于流体流动连通，导管350在本例中配置为双防护壁，同样用于加强。

安排使得：在系统的正常运行过程中，系统将处于所谓的关闭位置（图4A），其中壳体220内的液位L在自动阀单元246的浮动元件284的液位的足够上方以便由于连通器定则对浮动构件248产生浮力，从而将浮动元件248移动到它的最高的、关闭的位置，引起隔膜移动元件284对应的向上的位移，使处于关闭/密封位置，借以斜面290抵靠隔膜276并将隔膜276抵着阀座272偏置以便密封孔270和出口端口268。在这个位置，气体排放旋塞300保持在它的通常密封的位置，使得穿过流体排放端口340的流体流动被禁止。

然而，当液位在壳体220内降低到液位L’（图4B）时，隔膜移动元件284跟随液位L’并在重力的作用下下降，引起逐步从座272分离隔膜276的连续的横向部分以便完全打开孔270。

打开孔270促进压力控制信号通过导管346流入气体排放旋塞300的控制室332，导致控制室332内的压力积累并进一步导致密封活塞326从它的通常密封位置（图4A）到打开位置（图4B）的位移，借以相当高的流速路径现暂时打开以促进高体积的气体穿过排放导管302的开口端304，然后穿过阀座314并穿过流体排放端口340向外排放到大气（或收集管；未示出），如被箭头所代表的。

当停止控制室332内的压力时，偏置弹簧将引起密封活塞326回到它的通常密封位置的自发位移。

应理解与图4A和4B相关的公开的配置，即自动阀单元246暴露于壳体222内的液体致使自动阀单元不适合于例如污水、工业废水和类似物的容纳物质的液体，而是适合于干净的液体。

在图4A和4B中还可注意到，壳体222在它的上部部分配置有一般指定为380的所谓的真空断路器，其配置为在其中的压力降低的情况下促进气体（例如，环境空气）自动进入壳体。

通常所述真空断路器380配置为安装在壳体的上部部分的单向型阀。安排使得：密封元件382通常通过压缩弹簧386被偏置成与入口座384密封接合。然而，当壳体222内的压力下降时，弹簧386压缩，允许密封元件382从座384移动，从而促进空气进入壳体222。

此外，控制室配置为在气体排放旋塞移动到它的打开位置的位移后进行通气。可通过泄放孔394或泄放阀（未示出）促进通气。泄放孔394可配置在自动阀单元的出口端口和气体排放旋塞的控制室之间的任何位置。

虽然已经示出了公开的主题的例子，应理解可在不脱离本发明的精神下，在其中进行许多改变。

Claims (13)

1.一种自动气体净化阀，其包括壳体，所述壳体配置有自动气体净化阀系统，所述自动气体净化阀系统包括用于以相当高的流速排放气体的通常关闭的气体排放旋塞，和配置为选择地产生流量脉冲以将所述气体排放旋塞移动到其打开位置的自动阀单元。

2.根据权利要求1所述的自动气体净化阀，包括配置有自动阀单元的壳体，所述自动阀单元具有与所述壳体处于流动连通的入口端口和与通常关闭的气体排放旋塞的控制室处于流动连通的出口端口，所述气体排放旋塞配置有流体排放端口和与所述壳体处于流动连通的流体入口端口；并且其中所述自动阀响应于所述壳体内的液位而在关闭位置和打开位置之间是可操作的。

3.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，包括配置有浮动元件的壳体，所述浮动元件延伸到所述壳体中并铰接到自动阀单元，所述自动阀单元具有与所述壳体处于流动连通的入口端口和与通常关闭的气体排放旋塞的控制室处于流动连通的出口端口，所述气体排放旋塞配置有流体排放端口和与所述壳体处于流动连通的流体入口端口；并且其中所述自动阀响应于所述壳体内的液位而在关闭位置和打开位置之间是可操作的。

4.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，其中所述自动阀单元在其下部部分处连接到所述气体净化阀的所述壳体，其中在所述关闭位置和所述打开位置之间的操作通过连通器定则而对所述壳体内的液位作出响应。

5.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，其中所述壳体内的液体上升将所述自动阀移动到关闭位置，并且液体下降导致打开所述自动阀并且结果是在所述控制室处产生压力信号以便将所述自动气体净化阀移动到其打开位置以净化所述阀。

6.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，其中所述壳体配置为安装在流体流动管路上大体垂直的位置。

7.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，其中所述壳体具有延伸至少4倍于其直径的高度。

8.根据权利要求3所述的自动气体净化阀，其中所述壳体在其上端配置有容纳所述气体排放旋塞和所述自动阀的安装法兰。

9.根据权利要求3所述的自动气体净化阀，其中所述浮动元件通过刚性连杆铰接到所述自动阀，所述刚性连杆从所述自动阀向下延伸到所述壳体的从所述自动阀向下的内部空间中。

10.根据权利要求3所述的自动气体净化阀，其中所述自动阀是剥开式阀。

11.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，其中所述控制室配置为在所述气体排放旋塞移动到其打开位置的位移后通气。

12.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，其中所述壳体配置为用于安装在主流体供应管路上的圆柱形室。

13.根据权利要求2所述的自动气体净化阀，其中所述气体净化阀的所述壳体配置有真空断路器，用于在其中的压力降低的情况下促进气体自动进入所述壳体。

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