CN103629409B - 气阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气阀，其具有一关闭件(1)和驱动该关闭件(1)的驱动器(8)。其中驱动器包括能够通过电加热器(10)被加热的一第一温度路径转换器(9)。驱动器还包括一第二温度路径转换器，其被构造成当温度过高时，例如，在着火情况下，气阀安全地关闭。

Description

气阀
技术领域
本发明涉及一种电可控的气阀，尤其涉及一种适用于可燃气体的气阀。
背景技术
适用于可燃气体的电可控气阀包括一个电可控的驱动器，其根据电信号打开或关闭燃气的供应。为了确保气阀在电力供应故障的情况下处于一设定状态，如英国专利申请公开GB2204938A所揭示的气阀，该气阀由一驱动器控制，其能够被电加热并由形状记忆合金(Shape Memory Alloy)制成。该气阀在被动状态下关闭，并在有电力供应时打开，以使气体可以流动。
GB2204938A所揭示的气阀的优点是，其具有在电力故障情况下的设定状态，从而不会由于电力故障而在危险状态下运行。
然而，由于在加热时气阀会打开，所以这种气阀的缺点是当被其他热源加热时也会打开。例如，在着火的状况下。从而，在着火时，当气阀打开，就会存在燃气爆炸的隐患。
英国专利GB568,175的说明书揭示了一种气阀，用于启动炼焦炉。其中燃气供应通过一个阀门手动启动，并在炼焦炉达到一预定温度时通过一装置关闭，如此气阀就不需要再启动它了。当预定温度达到时，两个外部热电偶可以检测到。通过这种方式，气阀可以被再次关闭，但通过其他热源加热而使气阀被无意打开的风险仍然存在。
德国专利申请DE12702610A1揭示了一种外部保险丝，其可在器具的功能出错的状况下，通过中断热电电压来停止燃气的供应。然而，这儿的气阀仍然会在着火的情况下意外地打开。
在英国专利申请公开GB2476073A中，揭示了一种用于冷却流体的恒温阀。其具有第一热膨胀元件和第二热膨胀元件。第一热膨胀元件被冷却流体加热，并在一第一温度被超过时打开一第一阀盘。第二热膨胀元件在比第一温度高的一第二温度被超过时关闭一第二阀盘。从而，该阀单元仅在一个设定的温度区域内打开。然而，该阀体不是电可控的，从而不适合作为气阀使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气阀，其是基于英国专利申请公开GB2204938A所揭示的气阀类型的改进，以使得气阀在着火情况下也可自动关闭。
为实现上述发明目的，本发明提供一种气阀，其包括用来关闭气体通道的关闭件以及驱动该关闭件的驱动器。驱动器包含能够通过电加热器被加热的一第一温度路径转换器。驱动器还包括一第二温度路径转换器，其在一第二过量温度达到或被超过时作用在关闭件上，以使气体通道被关闭。其中第二过量温度高于一第一过量温度。通过这种方式，确保在着火情况下，燃气供应被安全地关闭。
作为本发明的进一步改进，第二温度路径转换器被构造成可和第一温度路径转换器一起作用于关闭件上。通过这种方式，可使气阀的构造变地更简单，因为不需要有构件来协调两个温度路径转换器的运动。
在一个可变的实施方式中，第一温度路径转换器和第二温度路径转换器呈串联设置。在这儿的意思是，两个温度路径转换器中的一个先和另一个温度路径转换器连接，然后再一起作用于关闭件上。由于第二温度路径转换器的功能比第一温度路径转换器具有更高的优先级，所以两个温度路径转换器被设计成第二温度路径转换器的行程大于第一温度路径转换器的行程。
在另一个可变的实施方式中，第一温度路径转换器和第二温度路径转换器呈并联设置，从而两个温度路径转换器以并联方式，一起作用于关闭件上。由于第二温度路径转换器的功能比第一温度路径转换器具有更高的优先级，两个温度路径转换器被设计成可使第二温度路径转换器的驱动力大于第一温度路径转换器的驱动力。
作为本发明的进一步改进，一弹簧设置在两个温度路径转换器至少之一和关闭件之间，和/或在两个温度路径转换器之间。该弹簧支撑并协调两个温度路径转换器的膨胀。
在一个优选的实施方式中，两个温度路径转换器中至少之一是基于形状记忆合金制成。元件由形状记忆合金制成可以在温度阈值被突然超过的情况下改变其形状。这种改变能够用来产生运动，其仅会在达到温度阈值时发生。
在一个更为优选的实施方式中，两个温度路径转换器中至少之一基于充满可膨胀液体的中空体存在。膨胀液体可以是，例如，在温度阈值被超过的情况下通过相变其体积突然放大。这种改变同样能够用于产生运动，其仅会在达到温度阈值时发生。
作为本发明的进一步改进，本发明尤为安全的一个特征，第二温度路径转换器在第二过量温度被达到或超过时会产生一个不可逆的动作，该动作导致关闭件的关闭。从而，有效地避免燃气供应被再次无意打开。这样就可以，例如，使用在水灭火的情况下。由于气阀在着火后必须被更换，所以这种结构也不会造成经济上的不利。
上述实现方式最好通过破坏第二温度路径转换器或通过使其材料变软来使得第二温度路径转换器永久变形。
在一个可变的优选的实施方式中，第一温度路径转换器和第二温度路径转换器构成一体。从而使气阀的尤为简单的制造和尤为可靠的操作变为可能。其中，温度路径转换器可以是，例如，由两种形状记忆合金或相似的材料构成的元件来实现。本发明中，采用具有在两种温度的情况下产生双向效果(two-way effect)的一种形状记忆合金也是有可能的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示的是本发明气阀的第一实施方式；
图2所示的是本发明气阀的第二实施方式；
图3所示的是本发明气阀的第三实施方式；
图4所示的是本发明气阀的第四实施方式。
元件名称列表
1 关闭件
2 进气口
3 出气口
4 阀座
5 阀盘
6 阀杆
7 阀弹簧
8 驱动器
9 第一温度路径转换器
10 加热器
11 第二温度路径转换器
12 气阀本体开口
13 第一弹簧
14 第二弹簧
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
图1所示为本发明气阀的第一实施方式。该气阀包括位于下部的一关闭件1和位于上部的一驱动器8。在关闭件1中，燃气被从一进气口2导引至一出气口3。进气口2和出气口3之间的连接能够通过阀盘5和阀座4相互配合的方式关闭。在被动状态下，阀弹簧7按压阀盘5而使其抵靠阀座4。阀盘5通过阀杆6与驱动器8连接。阀盘5通过驱动器8的作用与阀座4分离，如此使得进气口2和出气口3之间建立连接。
位于气阀的上部的驱动器8包含一第一温度路径转换器9，其能够被加热器10加热。制成第一温度路径转换器9的材料可以是，例如，形状记忆合金(Shape Memory Alloy)、形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer)、双金属材料(Bimetal)、充满液体或具有高热膨胀系数材料的中空体。第一温度路径转换器9被设置成可使得关闭件1在环境温度时不会被打开。环境温度可看作是气阀正常工作时的温度。例如，环境温度可以是处于-20℃至50℃的温度区间内。当加热器10加热第一温度路径转换器9到大于环境温度的一第一过量温度时，引起第一温度路径转换器9的膨胀，如此使得阀盘5脱离与阀座4的配合，从而气阀被打开。
为了避免气阀在着火的情况下不会意外打开，一第二温度路径转换器11设置在第一温度路径转换器9和阀杆6之间，其被构造成可在一第二过量温度被超过时长度变短，而使得阀盘5与阀座4重新配合，进而使气阀关闭。气阀本体开口12可确保外部温度的增加能够被第二温度路径转换器11所感知，从而，当外部温度超过第二过量温度时，气阀关闭以避免燃气的爆炸。图1所示的实施方式中，第一温度路径转换器9和第二温度路径转换器11串联设置。本发明中，两个温度路径转换器不必一个直接连着另一个设置。例如，他们之间也可以经由连杆机构连接，这种方式同样能够实现第二温度路径转换器11的功能。
原则上，第二温度路径转换器11所使用的材料，与上述提及的第一温度路径转换器9所使用的材料相同。此外，第二温度路径转换器11也可以构造成作动过程是不可逆的，从而，避免在着火过后或着火被水熄灭后气阀再次打开。除上述提及的材料外，当第二过量温度被超过后，能被破坏或失去形状的材料也可能用于不可逆地操作。这些材料可能是，例如，塑料或具有低熔点的金属。
图2揭示了本发明气阀的第二实施方式。为了简化篇幅，以下仅描述与图1所示的第一实施方式的区别之处。在本实施方式中，第一温度路径转换器9和第二温度路径转换器11并联设置。为了协调运动，相应设计的第一弹簧13和第二弹簧14被设置成两个温度路径转换器期待延伸的长度。弹簧13、14和阀弹簧7的刚度相互协调以使气阀的必要功能得以实现。同样地，根据本发明，将第二温度路径转换器11设置在阀盘5的另一侧也是可能的。
图3揭示了本发明气阀的第三实施方式。本实施方式中，第二温度路径转换器11为一杠杆，第一温度路径转换器9的膨胀作用于第二温度路径转换器11上。从而，第一温度路径转换器9的驱动动作传递到阀杆6上。其中，制成第二温度路径转换器11的材料，在当第二过量温度被超过后能被破坏或失去形状，使得阀盘5无法再被第一温度路径转换器9打开，并且阀弹簧7再次按压阀盘5令其抵靠在阀座4上，以使得气阀关闭。
图4揭示了本发明气阀的第四实施方式。本实施方式中，第一温度路径转换器9由一充满液体的中空体来实现。加热第一温度路径转换器9直到液体沸腾，致使第一温度路径转换器9膨胀。本实施方式中，第二温度路径转换器11通过封闭中空体的一个元件来实现。当第二过量温度被超过时，会引起封闭元件11的破坏，从而使得中空体被打开，液体溢出，气阀关闭。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种气阀，其具有关闭件(1)和用于驱动所述关闭件(1)的驱动器(8)；其中关闭件包括进气口(2)与出气口(3)、及阀盘(5)和阀座(4)；其中驱动器(8)包括第一温度路径转换器(9)，所述第一温度路径转换器(9)能够被电加热器(10)加热；其中所述关闭件(1)和驱动器(8)相互作用，可使得关闭件(1)在第一温度路径转换器(9)处于环境温度时关闭，且在第一温度路径转换器(9)处于高于环境温度的第一过量温度时打开；其特征在于：驱动器(8)还包括第二温度路径转换器(11)，其被构造成当其处于高于第一过量温度的第二过量温度时，可使得关闭件(1)关闭；所述第二温度路径转换器(11)被构造成可和所述第一温度路径转换器(9)一起作用于关闭件(1)上；其中，当第一温度路径转换器(9)处于第一过量温度时，所述阀盘(5)通过驱动器(8)的作用被沿一方向驱动而与阀座(4)分离，如此使得进气口(2)和出气口(3)之间建立连接，而当第二温度路径转换器(11)处于第二过量温度时，阀盘(5)被沿所述方向的相反方向驱动而与阀座(4)配合而使得进气口(2)和出气口(3)之间的连接被关闭。
2.根据权利要求1所述的气阀，其特征在于：所述第一温度路径转换器(9)和所述第二温度路径转换器(11)呈串联设置。
3.根据权利要求1所述的气阀，其特征在于：所述第一温度路径转换器(9)和所述第二温度路径转换器(11)呈并联设置。
4.根据权利要求2或3所述的气阀，其特征在于：一弹簧设置在所述两个温度路径转换器(9，11)至少之一和关闭件(1)之间，和/或所述两个温度路径转换器(9，11)之间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的气阀，其特征在于：所述两个温度路径转换器(9，11)至少之一由形状记忆合金构成。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的气阀，其特征在于：所述两个温度路径转换器(9，11)至少之一由充满可膨胀液体的中空体构成。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的气阀，其特征在于：所述第二温度路径转换器(11)在第二过量温度达到或被超过时不可逆地改变其温度路径连接。
8.根据权利要求7所述的气阀，其特征在于：所述第二温度路径转换器(11)在第二过量温度达到或被超过时被破坏或变软。
9.根据权利要求1所述的气阀，其特征在于：所述第一温度路径转换器(9)和所述第二温度路径转换器(11)构成一体。
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