CN103994247B - 隔膜阀 - Google Patents

Abstract

一种用于流体控制的隔膜阀，包括具有阀室的阀壳体，至少三个通路通向阀室，其中，通路具有与通路的相关联的、设置在阀壳体内的阀座。另外，用于流体控制的隔膜阀包括具有多个隔膜部段的隔膜，所述多个隔膜部段能够压靠相关联的阀座以选择性地打开和关闭通路之间的流动连接。另外，用于流体控制的隔膜阀包括至少两个控制活塞，所述至少两个控制活塞以可移位的方式分别容置在一个缸室内并且所述至少两个控制活塞经由压力传递装置分别与相关联的隔膜部段联接以在控制活塞的移动期间使隔膜部段移动至打开或关闭位置，其中，所述缸室位于相同的轴向高度处，使得控制活塞能够彼此相邻地移动。

Description

隔膜阀

技术领域

本发明涉及一种用于流体控制的隔膜阀，该隔膜阀包括：阀壳体，该阀壳体具有阀室，至少三个通路通向阀室，其中，在阀壳体内的通路具有与通路相关联设置的阀座；隔膜，该隔膜具有多个隔膜部段，所述多个隔膜部段能够被推动抵靠相关联的阀座，以便选择性地打开和关闭各通路之间的流动连接；以及至少两个控制活塞，所述至少两个控制活塞分别容置在缸室内以便能够移位并且经由压力传递装置分别与相关联的隔膜部段联接，以在控制活塞运动时使薄膜部段移动至打开或关闭位置，其中，缸室位于相同的轴向高度处，使得控制活塞可以彼此相邻地移动。

用于流体控制的隔膜阀具有通过隔膜阀的气体流或液体流。在三个或更多个通路通向阀室的情况下，各个通路与其余通路分离，以例如实现3/2路阀。通常，在直接相邻的通路开口之间形成有呈网状(web)特别是线性网状的阀座。用于多个这些阀座的共同隔膜被以部段进行控制，使得对应的隔膜部段变形并且被推动抵靠相应地要被控制的阀座，或者反之，从相应地要被控制的阀座释放。

背景技术

在EP 0705403 B1中示出了一种常见的隔膜阀。三个通路布置成彼此相邻，使得中央通路可以与两个侧向通路中的一个侧向通路流动连接，或者在隔膜完全从阀座释放的情况下，中央通路可以与两个侧向通路流动连接。阀座设置成彼此相对地接近，这使得对应的控制活塞的调节复杂化。可以从相反侧向其上施加压力以便使它们移动至打开和关闭位置中的控制活塞需要特定最小表面面积，这根据一个实施方式通过将控制活塞定位在彼此的顶部上——即以控制活塞彼此偏置的这种方式定位控制活塞——来实现。这意味着，“上”控制活塞具有必须贯穿下控制活塞以便联接至隔膜的柱塞(ram)。在此现有技术文献的第二实施方式中，控制活塞并未沿致动方向——即在沿轴向方向观察的情况下是这样——相对于彼此轴向偏置，而是缸室位于相同的轴向高度处，使得控制活塞可以彼此相邻地移动。然而，由于柱塞设置成相对地接近于控制活塞的质心，以避免倾斜运动，它们定位成彼此相对地远离并且因此具有距相关联的阀座相对大的侧向偏移量。该柱塞距阀座的距离对致动不利并且尤其对密封效果不利。

发明内容

本发明的目的在于以下述方式改进隔膜阀：在阀座被定位成彼此相对地接近的情况下能够实现可靠的关闭位置。

这借助下述事实在上述类型的隔膜阀中得以实现：在沿移动方向观察的情况下，控制活塞具有大致平的外周壁部段和弧形外周壁部段，其中，相邻的控制活塞的平的外周壁部段彼此面对。

根据本发明的控制活塞具有高度不对称的横截面。由于大致平的——即平的或仅仅略微弯曲的——外周壁部段，能够使控制活塞的质心彼此相对地接近，因此压力传递装置也可以设置成彼此相对地接近。因而，与现有技术相比较，压力传递装置以彼此相对接近且更接近阀座或与阀座精确的对准的方式移动。因此，在关闭期间的压力靠近阀座或甚至与阀座精确对齐。弧形外周部段将平的外周壁部段的端部彼此大致连接并且形成隆起部分，其中，两个控制活塞的隆起部分定向成彼此大致或精确对置。由于弧形外周壁部段，活塞区域被显著地扩大。

由于在沿移动方向观察的情况下控制活塞被设计成沿周缘是不对称的并且被带入缸室中——该缸室被设计成与控制活塞互补，因此控制活塞在不具有对此必要的任何附加装置的情况下被紧固抵抗转矩。这相比于圆形控制活塞具有实质性优势，因为在通常提供的复位弹簧的向内和向外偏转期间，这些活塞通过弹簧接收旋转力，使得控制活塞在缸室中旋转。

优选地，大致平的外周壁部段设置有最小曲率，该最小曲率对应于弧形外周壁部段的最小曲率的至少四倍，尤其是弧形外周壁部段的最小曲率的至少十倍。如果弧形外周壁部段具有例如50mm的最小曲率，那么大致平的外周壁部段具有至少200mm或500mm的曲率。

本发明的优选实施方式规定控制活塞的彼此面对的外周壁部段在是平面的意义上是平的。

外周壁部段优选地形成圆形区段。

在沿致动方向观察的情况下，压力传递装置附接至它们的相关联的控制活塞以便相比于弧形外周壁部段更接近于平的外周壁部段，这意味着，相对于从平的外周壁部段测量的控制活塞的宽度，压力传递装置明显地位于更接近于平的外周壁部段的半途中。

压力传递装置优选地位于从平的外周壁部段测量的、相应的控制活塞的最大厚度的区域中。

相对于横向于平的外周壁部段的对准，压力传递装置附接在接近于平的外周壁部段的三分之一部分中，并且此外附接在控制活塞的最大厚度的区域中。

在沿致动方向观察的情况下，控制活塞具有半圆形形状。

压力传递装置包括例如附接至控制活塞的柱塞。该柱塞能够可选地支承在驱动壳体上并且能够与控制活塞一起移位。

柱塞尤其支承在相应的缸室的对置的端壁上，使得其被提供以倾斜稳定性。

此外，压力传递装置可以包括附接至柱塞的压力件，该压力件具有位于要被移动的相关联的隔膜部段和相关联的阀座上方的延伸部。压力件对应地成形并且具有延伸部，通过该延伸部压力件抵靠隔膜的定位成与阀座对置的侧部。在沿致动方向观察的情况下，延伸部自身定位成与阀座对准，使得不存在侧向偏移量或基本上不存在侧向偏移量。

然而，相应的延伸部本身可以定位成相对柱塞具有侧向偏移量。

在沿致动方向观察的情况下，压力件优选地相似于控制活塞，形成有平的外周壁部段，这些压力件相应地朝向相邻的压力件定向，使得平的外周壁部段彼此面对。

可选地，压力件也包括弧形外周壁部段。在该内容中，以上结合控制活塞描述的内容也应用至可选的实施方式。

通过将多个活塞设计为相同的部件(carry-over part)或通过将压力传递装置也设计为相同的部件，可以显著地减小根据本发明的隔膜阀的成本。

隔膜和压力传递装置可以以互锁的方式连接至彼此，使得在移动至打开位置期间隔膜可以通过由压力传递装置传递的张力的作用而移动至打开位置中。

控制活塞特别地设计为具有敞开端壁的中空体。相邻控制活塞的敞开端壁可以沿相同(向上或向下)的移动方向或不同的移动方向面对。特别地，两个敞开端壁沿相同的方向面对。

此外，可选地，也可以设置弹性复位装置以用于将相关联的控制活塞推动至初始位置中。在这样做时，每个单独的控制活塞可以通过弹性复位构件而被将推动至通常敞开位置或通常关闭位置中。

替代性地，也能够不推动控制活塞中的一个控制活塞或所有的控制活塞；这意味着，控制活塞没有通过复位构件起作用。在这些控制活塞中，施加至对应的室的压力对到达打开或关闭位置将是必要的。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将根据随后的描述并且根据将做为参照的随后的附图而变得明显，在附图中：

-图1示出了根据本发明的隔膜阀的第一实施方式的纵向截面图，部分地示出为分解视图；

-图2示出了根据图1的隔膜阀的立体分解视图；以及

-图3示出了根据本发明的隔膜阀的另外的实施方式的分解视图。

具体实施方式

图1示出了设置成用于控制流体流的隔膜阀。该隔膜阀优选气动地被致动。

在示出的实施方式中，阀壳体10包括三个端口12，三个端口中的两个端口能够被看到。这些端口12并入阀壳体10中的通路中，即侧向通路14，16和位于侧向通路之间的中央通路18。所有的通路14至18通向阀壳体10中的阀室20。该阀室20通过隔膜22向上地关闭，在图1和图2中能够看到该隔膜22。

在非装配情形下，隔膜22以圆拱形方式略微向上弯曲，参见图1，并且隔膜22具有压靠阀室20上的外周边缘以便密封阀室22的边缘24。

在沿轴向方向A观察的情况下，侧向通路14，16通过形成线性网的阀座26，28分别与中央通路18分离。即，阀座26，28形成通路14至16的开口的彼此之间的边缘。

此外，示出的隔膜阀具有带有用于移动隔膜22的多部分壳体的驱动装置30，该多部分壳体具有下壳体部分32和在顶部处封闭壳体的壳体盖34。在壳体中，两个缸室36，38相对于形成中央轴线的轴向轴线A在相同的轴向高度处布置成彼此相邻。缸室36，38分别容置控制活塞40和42，该控制活塞40和42能够在相应的缸室36，38中沿轴向方向移位。这意味着控制活塞40，42侧向彼此相邻地移动。

未示出对缸室36，38的气动连接，其中，优选地在控制活塞40或42上方和下方，或如在本实施方式中分别在控制活塞40或42的正下方，存在一个连接部以通过引入受压空气向上移动相应的控制活塞40，42。向下移动借助弹簧和通过下压位于控制活塞40，42下方的子空间来进行。除此之外，在示出的实施方式中，位于控制活塞40，42上方的子空间经由通风口与周围环境连通以实现活塞运动。在通风口上可以设置消声器。

然而，作为一种替代，用于受压的空气的连接部也可以仅存在于控制活塞40，42的正上方或正下方。那么，例如呈至少一个弹簧形式的弹性复位构件44必须作用在相反侧上以沿相反方向影响控制活塞40，42的复位。

控制活塞40，42设计成中空体，参见图2，其中，一端侧分别是敞开的而另一端侧是闭合的(参见图2中的控制活塞42)，并且敞开端侧位于控制活塞40，42的相反侧上。在中央中，设置肋部46以增强相应的控制活塞40，42的稳定性。

一个或更多个弹性复位构件——图2示出为两个复位构件44——此处可以容置在控制活塞40，42的中空内部中，这节省了空间。然而，这不是强制的选项。

控制活塞40，42的形状被优化为朝向紧凑设计尤其侧向紧凑设计。在沿致动方向B——致动方向B也对应于中央轴线A的方向——观察的情况下，每个控制活塞具有弧形外周壁部段48，在本示例中，该外周部段是半圆形的，但是具有至少圆形区段的形状。此外，外周壁由平的外周壁部段50形成，其中，平的外周壁部段50使弧形外周部段48闭合，使得在沿致动方向B观察的情况下，总形状优选是半圆筒体。

两个控制活塞40的平的外周壁部段50设置成直接彼此对置，参见图2。

如在图2中能够看到的，壳体部分32中的缸室36，38的横截面形状适应于控制活塞40，42的形状，使得这些控制活塞40，42沿径向方向和沿旋转方向以基本自由运转(play-free manner)的方式而被导引。对应的O形环52增强密封度。

每个控制活塞40，42具有附接至其的压力传递装置，控制活塞40，42经由该压力传递装置联接至隔膜22的对应的部段。

在示出的实施方式——该实施方式不以限制性的意义来理解——中，两个压力传递装置中的每一个压力传递装置包括柱塞54和固定至柱塞54的位于隔膜侧的端部的压力件56。

在沿致动方向B观察的情况下，压力件56也是半圆形的并且具有对置布置的大致平的外周壁部段58和弧形外周壁部段60。

与控制活塞40，42相反，所述控制活塞40，42通过壳体部分32中的分隔壁62而彼此分离，在压力件56之间不存在分隔壁。

柱塞54以通过柱塞54在压力件56上施加牵引力和压缩力的方式固定至压力件56。

在压力件56的底侧上，压力件56优选地具有凹槽，此处例如横向于致动方向B延伸的T形凹槽64，首先参见图1，位于隔膜22上的T形延伸部66可以侧向地插入T形凹槽中的每一个凹槽中以实现压力件56与隔膜22之间的互锁连接，该互锁连接在两个轴向方向上起作用。

此外，压力件56分别具有一个延伸部68，所述一个延伸部68沿阀座26，28的方向轴向向下突出。延伸部68位于与延伸部68相关联的阀座26，28正上方或几乎正上方。

位于延伸部68的底侧上的对应的压紧表面70被定向和定尺寸为使得压紧表面70一方面位于相关联的阀座26，28的正上方且另一方面在沿致动方向B观察的情况下沿宽度方向完全或大致完全地覆盖阀座26，28。

在装配的情形下，压紧表面70分别定位于隔膜22的分别与阀座16，28相反的侧部上。

如在图1中能够看到的，阀座26，28被设计成彼此相对地接近，并且形成阀座26，28的线性网(参见图2)是大致平行的。

柱塞54也安装成彼此相对地接近，然而在该实施方式中，这并不在限制性意义上来理解，它们具有比阀座26，28略微大的距离。这意味着，最小的侧向偏移量存在于每个柱塞24的中央轴线与相关联的凸起68或压紧表面70之间。

然而，具有半圆柱形控制活塞40，42的实施方式允许控制活塞40，42设置成彼此侧向紧密相邻并且相对于沿致动方向B的观察将柱塞54设置成接近于控制活塞40，42的质心。因而，将不存在控制活塞40，42的基本上是明显的倾斜力矩。

由于柱塞54支承在驱动壳体中的两个轴向端部上(一方面在壳体部分32中，而另一方面在盖34中)，控制活塞40，42的位置稳定性被再次增强。

下面将说明根据本发明的隔膜阀的功能模式。

在根据图1的实施方式中，控制活塞42通过复位构件44沿关闭的阀位置(通常关闭的)的方向预先偏压。这意味着，控制活塞42的延伸部68在不需要在控制活塞42的底侧上具有任何控制空气压力的情况下使该控制活塞42压靠隔膜22的抵靠阀座28的底侧上的对应的隔膜部段80，使得通路14朝向中央通路18关闭。

图1示出了没有弹性复位构件被设置用于控制活塞40。该控制活塞40必须专门通过施加压力来移动。如果控制活塞40被向上推动，则与阀座26对置的隔膜部段82与阀座26间隔开，使得通路16，18彼此流体连接。

根据压力的施加和弹性复位构件44的位置，然后通路14至18能够彼此流体连通或能够彼此分离。该中央通路18优选地是进给或排出通路，然后该中央通路18能够选择性地与排出或进给通路14，16中的一个或更多个排出或进给通路14，16流体连接。

在根据图2的实施方式——该实施方式与图1的实施方式在结构上相同——中，与根据图1的实施方式的唯一差别在于，设置弹性复位构件84以用于控制活塞40的接近隔膜22的侧部上的控制活塞40，该复位构件将控制活塞40压入所谓的通常敞开的位置中。

无论是否设置复位构件44，84以及无论复位构件44，84位于相应的控制活塞40，42的哪一侧上，它们都落入本领域的普通技术人员的判断范围内并且将与使用情形相匹配。

为了便于隔膜阀的制造，计划使用大量的相同的部件。因而，控制活塞40，42是相同的部件，并且具有柱塞54和压力件60的压力传递装置也是相同的部件。

在根据图3的实施方式中，弹性复位构件44，84分别设置在对应的控制活塞40，42的底侧上，这意味着两个活塞被预先偏压至通常敞开的方向中。

关于柱塞54在控制活塞40，42上的位置，对于所有的实施方式将提及的是，从平的外周壁部段50测量，控制活塞40，42具有平行于平的外周壁部段50测量的长度l和宽度b。柱塞54相对于它们的中央轴线设置在相对于长度l的相应的控制活塞40，42的中央处(这意指在最大宽度b的区域内)以及接近于平的外周壁部段的三分之一部分中(相对于宽度b，其意指沿横向于外周壁部段50的方向)。因而，柱塞54的中央轴线定位成很接近于相应的活塞40，42或甚至在相应的活塞40，42的质心中。

活塞40，42优选地由塑料制成，压力件56亦是如此。

驱动装置的壳体优选地由不锈钢制成。

不管其几乎相同的设计，示出的隔膜阀也可以以很简单的方式用于其中仅存在阀座26或28的变体。如图1中所示，该阀座偏心地定位。如提及的，不存在其他的阀座。这意味着，总共仅存在两个通路，或由于没有阀座的存在，中央通路18相对于相邻的通路14或16中的一个通路而永久性地流动连接。由于省略了阀座，能够以最简单的方式为隔膜部段80或82设计相关联的驱动装置。然后，对应的隔膜驱动装置将仅具有缩短的柱塞54，其是不能够移动的并且将隔膜永久性地保持在中央位置中的相关联的部段中。因此，同样也可以省略相关联的活塞40或42以及相关联的弹簧44。

Claims (13)

1.一种用于流体控制的隔膜阀，包括：阀壳体(10)，所述阀壳体(10)具有阀室(20)，至少三个通路(14，16，18)通向所述阀室(20)，其中，所述至少三个通路(14，16，18)具有与所述至少三个通路(14，16，18)相关联的、设置在所述阀壳体(10)内的阀座(26，28)；隔膜(22)，所述隔膜(22)具有多个隔膜部段(80，82)，所述多个隔膜部段(80，82)能够压靠相关联的阀座(26，28)以选择性地打开和关闭所述至少三个通路(14，16，18)之间的流动连接；以及至少两个控制活塞(40，42)，所述至少两个控制活塞(40，42)以可移位的方式分别容置在一个相关联的缸室(36，38)中，并且所述至少两个控制活塞(40，42)经由压力传递装置分别和与所述控制活塞相关联的隔膜部段(80，82)联接，以在所述控制活塞(40，42)移动期间使所述相关联的隔膜部段(80，82)移动至打开或关闭位置，其中，所述缸室(36，38)位于同一轴向高度处，使得所述控制活塞(40，42)能够彼此相邻地移动，其特征在于，在沿移动方向观察的情况下，所述控制活塞(40，42)具有大致平的外周壁部段(50)和弧形外周壁部段(48)，其中，相邻的控制活塞(40，42)的所述平的外周壁部段(50)彼此面对，并且其中，所述压力传递装置在定位成与距离所述弧形外周壁部段(48)相比距离所述平的外周壁部段(50)更近的区域处附接至与所述压力传递装置相关联的控制活塞(40，42)。

2.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，彼此面对的所述外周壁部段(50)是平面的。

3.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述大致平的外周壁部段(50)和所述弧形外周壁部段(48)一起形成圆形区段。

4.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，在沿致动方向(B)观察且自所述平的外周壁部段(50)起进行测量的情况下，所述压力传递装置位于相应的控制活塞(40，42)的最大厚度(b)的区域中和/或相对于所述控制活塞(40，42)的长度(l)位于中央。

5.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，相对于横向于所述平的外周壁部段(50)的方向，所述压力传递装置附接在相关联的控制活塞(40，42)的接近于所述平的外周壁部段(50)的三分之一部分中。

6.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述压力传递装置具有附接至所述控制活塞(40，42)的柱塞(54)。

7.根据权利要求6所述的隔膜阀，其特征在于，所述柱塞(54)支承在所述隔膜阀的驱动壳体上并且能够与所述控制活塞(40，42)一起移位。

8.根据权利要求6所述的隔膜阀，其特征在于，设有布置在所述柱塞(54)上的压力件(56)，所述压力件(56)具有延伸部(68)，所述延伸部(68)倚靠要被移动的相关联的隔膜部段(80，82)。

9.根据权利要求8所述的隔膜阀，其特征在于，各个延伸部(68)定位成沿侧向与相关联的柱塞(54)偏离。

10.根据权利要求8所述的隔膜阀，其特征在于，在沿致动方向(B)观察的情况下，所述压力件(56)各自具有平的外周壁部段(58)并且相邻的所述压力件(56)的所述平的外周壁部段(58)彼此面对。

11.根据权利要求10所述的隔膜阀，其特征在于，所述压力件(56)具有另外的弧形外周壁部段(60)。

12.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述至少两个控制活塞(40，42)设计为相同的部件。

13.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述压力传递装置设计为相同的部件。