CN104235408B - 调节阀及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调节阀(10)，包括主体(11)，流体通道(12)穿过所述主体(11)；开闭器(13)，按照滑动方向(A)，在主体(11)中在关闭位置和打开位置之间滑动。开闭器(13)沿滑动方向(A)在后端(16)和前端(17)之间凸出，前端(17)设置有侧表面(18)，侧表面(18)平行于滑动方向(A)并与底座(14)内表面(15)连接。前端(17)为管状，且具有至少一个开口(20)，流体能够垂直滑动方向(A)穿过开口(20)。开口(20)具有两个侧边(20a、20b)，两个侧边连接至一起形成尖牙形状，并沿滑动方向(A)分叉。

Description

调节阀及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种调节阀及其生产方法，所述调节阀特别适用于冰箱设备。特别地，本发明涉及一种在开闭器上设置有压力平衡系统的调节阀。此处的调节阀特别适合用作冰箱流体(例如CO2)的滚动阀。因此，本发明属于流体流量调节阀的领域。
背景技术
在冰箱流体流量调节阀领域中，现在已知的阀门的第一个模型包括主体和能够在主体中滑动的开闭器。
一管道和一用于开闭器的底座穿过主体，所述管道包括两个分支，所述开闭器隔开所述两个分支。
开闭器具有圆柱形的侧表面，所述侧表面在开闭器的前端和后端之间延伸。
底座为圆柱形，以便与开闭器连接，并设置有多个通口。
开闭器在底座中能够在完全关闭的位置和整个开口的位置之间滑动，在完全关闭的位置，其侧壁通过将开口封闭覆盖开口，在整个开口的位置，开闭器不覆盖开口。
在底座中滑动开闭器是由一引擎驱动的，所述引擎适合沿底座调节开闭器的位置，以调节阀门的开口。
此外，还设置有一补偿通道，所述通道连通开闭器前端上的孔和后端前面的区域，以平衡使用阀门期间作用于开闭器端部上的压力。
从功能的角度来看，当使用阀门时，流体推动开闭器后端的压力基本等于孔中的流体压力。
传统阀门的该第一个模型的缺点的特征在于，在使用期间，来自流体作用的力作用于开闭器上，在沿着同一开闭器的滑动方向上没有力的作用。
这需要相应地支撑底座中的开闭器，并设想一性能优良的开闭器致动驱动器，因此成本昂贵，以平衡该力，确保可靠地调节阀门开口。
现在已知的阀门的第二个模型包括一由管道穿过的主体和一开闭器，所述开闭器在主体中滑动以拦截管道。
特别地，通道包括两个分支和一个开闭器底座，所述开闭器隔开所述两个分支。
开闭器具有一锥形头，适合与底座相应的埋头孔边缘连接，以关闭管道。
此外，开闭器具有一平衡壁，所述平衡壁设置于与锥形头相对的端部。
锥形头具有一个或多个孔，所述孔与平衡壁连通。
当阀门的该第二个模型在使用中时，流体推动平衡壁的压力等于孔中的压力，或者等于多个孔中的压力的平均值，不同的孔中具有不同的值。
在实践中，由于作用在锥形头上的流体压力不均匀，开闭器上流体作用的压力导致不平衡，因此确定开闭器的致动驱动器的大小，以便利用阀门简单的结构和经济方便补偿能够预测的最大力。
现在已知的进一步的调节阀在专利US2008/035225、WO2010/060565、EP1830115和DE102010008167中有所描述。
特别是在专利US2008/035225中公开了根据权利要求1的前序部分的一种调节阀。
该传统阀门的缺点是，在阀门打开和关闭期间，容量的变化其结果往往并不适用于需要微调或特别快速打开的应用中。
发明内容
本发明的核心问题是在阀门以预设的方式上升或下降所导致的打开或关闭期间具有容量变化。
本发明的主要任务是创造一种调节阀，所述调节阀提供解决以上所述调节阀的所述缺点的方案。
在本任务中，本发明的一个目标是提出一种调节阀，所述调节阀在阀门打开和关闭期间按照开闭器预设的上升和下降功能具有变化的流体通过部分。
本发明的另一个目标是相对于传统的阀门使用较小尺寸的驱动器，同时保持至少相等的可靠性。
本发明的另一个目标是创造一种调节阀，其相较于传统的调节阀允许更容易地调节流体流量。
本发明的另一个目标是提出一种调节阀，所述调节阀相对于传统的调节阀需要较少的维护。
本发明进一步的目标是创造一种调节阀，所述调节阀比传统阀门结构更简单。
本发明的另一个目标是提供一种易于制造的调节阀，所述调节阀针对特定的应用很容易限定出通过部分。
本发明的另一个目标是提出一种调节阀，所述调节阀所使用的驱动器适于提供比用于传统阀门中的驱动器小的扭矩，同时保持阀门至少相等的整体性能。
本发明的另一个目标的特征在于，提出一种调节阀的生产方法，所述方法相较于传统工序更容易实现。
尽管这些和其它目标下文将详细描述，该任务通过权利要求中的调节阀实现，通过引用包含于本文。
根据本发明的调节阀的详细特征公开于相应的从属权利要求中，此处加以回顾。
根据本发明的调节阀的前端的管状形状允许大大降低阀门使用期间流体作用于开闭器上的压力，相较于传统阀门允许使用更小型的驱动器，且相较于传统阀门流量调节更加可靠。
特别地，开闭器前端的配置优选地显露出与前端其本身的自由边缘隔开的侧边开口，明显降低了流体作用于开闭器本身上的动态压力的影响。
事实上，在使用时，当开闭器未处于关闭位置时，流体表现出了相对应于开口的更快的速度。
因此，流体沿滑动方向在开闭器上相对应于开口所作用的压力的分量基本与其作用于开口自身的边缘上的力是平衡的，其扩展远小于传统阀门中流体以更快的速度所作用的表面。
根据本发明的调节阀的配置，与使用传统的调节阀相比，在使用过程中，使流体所产生的压力在更少变量的开闭器上和更少的物体上，允许简化阀本身的结构并降低阻碍。
开口的尖牙形状在制造过程中有助于确定形状，这样，在使用阀门的过程中，就实现了增加阀的通过部分，根据滑动开闭器的预设特征而变化，其中这种特征专用于调节阀的特定用途。
附图说明
本发明进一步的特点和优势将主要通过所公开的较优选的实施例说明，但并不排除根据本发明的其它调节阀，所示仅为示例，且有关附图并不起限制作用，其中：
图1所示为根据本发明的阀门的剖视图；
图2所示为图1中的阀门开闭器的透视图；
图3a、3b和3c所示为图1中的调节阀开闭器的三种配置；
图4a、4b、4c、4d和4e所示为开闭器的开口可选的轮廓；
图5所示为有关开闭器的运行的容量变化曲线。
具体实施方式
具体参照上述附图，一种调节阀，其整体由附图标记10表示，特别适合用于冰箱设备中，但也不排除其它用途。
该调节阀10优选地适合用作冰箱流体的滚动阀，例如用于调节CO2流量。
从结构的角度来说，调节阀10包括：
主体11，流体通道12穿过所述主体11；
开闭器13，其能够在主体11中按照滑动方向A在关闭位置和打开位置之间滑动，其中，在关闭位置时，开闭器封闭关闭位置，其中开闭器封闭通道12，在打开位置时，通道12打开。
通道12配备有开闭器13的底座14，开闭器13设置有平行于滑动方向A的内表面15。
开闭器13在后端16和前端17之间沿滑动方向A凸出。
前端17设置有侧表面18，侧表面18平行于滑动方向A并能够与底座14的内表面15相连接。
优选地，前端17设置有密封元件(未显示)，所述密封元件嵌入凹槽14中，且当开闭器处于关闭位置时，所述密封元件适合抵靠设置于底座14的边缘上的背面，以保证阀门密封关闭。
开闭器13的端部16和17相互连通，以平衡作用于端部16和17上的流体压力。
前端17为管状，且具有至少一开口20，流体能够按照与滑动方向(A)垂直的方向穿过开口20。
配置调节阀10，以便当开闭器13处于关闭位置时，每个开口20从所述底座14的内表面15关闭，开闭器13覆盖开口20，且当开闭器13处于打开位置时，那么开口20显露出至少流体能够通过的可通行部分200。
根据本发明，调节阀10呈现出特别的特点，这是由于开口20具有两个侧边20a、20b，连接形成尖牙状(cuspid)，并沿滑动方向A分叉。
以这种方式选择侧边20a、20b的轮廓，以确定开闭器的可通行部分200沿滑动方向A的截面预定的变化特征。
图4a、4b和4c所示为开口20的形状和侧边20a和20b的三个示例，在这些附图中，开口20的形状和侧边20a和20b关于滑动方向A对称，且分别为内凹、平直或外凸，所示为示例且不起限制作用。
结合图4a、4b和4c中的形状，图4d和4e根据本发明举例说明了两种其它的开口20。
在本发明的第一实施例中，侧边20a、20b关于关闭调节阀10的方向分叉，这样，如果开闭器13处于打开位置，开口20可通行的部分200具有大致呈三角形的形状。
图1至3c中提供了本发明的该第一实施例的示例，不起限制作用。
根据第一实施例创造的调节阀10特别适合用于需要微调流体流量的应用。
在该第一实施例中，开口20的第一部分为可通行的流体通道，其为沿垂直于滑动方向A的方向扩展较小的部分。
开口20的尖牙形状在这种情况下允许逐渐打开或关闭，也就是说，在这期间，开闭器13运动之后，可通行部分200的截面略微增大或减小。
特别地，侧边20a、20b具有配置的轮廓，这样，在打开/关闭调节阀10的情况下，调节阀10容量的变化百分比等于排水量，以关于开闭器13打开/关闭的程度的百分比表示，这样获得阀门的所定义的“相等百分比”的曲线特征，例如图5中的曲线B，其中x坐标表示开闭器打开/关闭程度的百分比，y坐标表示容量的百分比。
在本发明的第二实施例中，附图中未显示，侧边20a、20b关于调节阀10的打开方向分叉，这样，如果开闭器13处于打开位置，可通行部分200具有大致呈正方形且优选地呈梯形的形状。
根据该第二实施例创造的调节阀特别适合用于需要例如“快速打开”，即具有快速打开模式的调节的应用。
在该第二实施例中，开口20第一部分为流体通道可通行的，其为沿与滑动方向A垂直的方向扩展较大的部分。
图5中所示的曲线C为适用于具有“快速打开”调节的阀门的典型曲线的示例。
为了表述全面，图5中显示了根据本发明的阀的曲线D，其中，开口轮廓或开闭器的开口大致为矩形，也就是说，所以开口的侧边平行于开闭器的滑动方向。
为了清楚起见，在本文件中，术语“管状”意指开闭器的前端17，包括限定出内腔17a的壁。
有利地，该腔17a打开为至少朝向前端17前面的区域。
有利地，前端17为圆柱形，且因此底座14也为圆柱形，底座14通过插入开闭器13接纳前端17。
前端17有利地包括壁19，壁19平行于滑动方向A且具有不变的厚度，其中，选择所述厚度的最小值，以在调节阀10正常使用期间，适合确保形成开闭器13的前端17的稳定性。
有利地，根据本发明的调节阀，其能够有效补偿压力，尤其适合用于以下应用中，其中，使用时，调节阀自身的上游和下游之间出现高压差，例如在CO2设备的情况下。
仅作例证而不起限制作用，根据本发明的调节阀10，例如用于调节CO2流量并设置在CO2的压力之间工作，包括大致140巴至50巴(bar)之间，有利地，其将具有圆柱形的前端17，直径等于10mm，且包括不锈钢，优选地为AISI 304或其等价物，且壁19的厚度将优选为在0.5mm至1.0mm之间。
因此这种调节阀适合以上游和下游之间的高压力跳跃使用，在具体的示例中为90巴。
优选地，开闭器13为管状，且有利地为圆柱形。
开闭器13或其前端17的较优选的管状形状允许限制操作中作用于开闭器上的压力。
开闭器13的前端17优选地具有至少一开口20，流体能够按照与滑动方向A垂直的方向穿过开口20。
有利地，前端17具有多个开口20，其优选地为圆柱形且有利地具有沿前端17的周向平均分布的多个开口20。
有利地，在开闭器13的闭合位置，开口20由底座14的内表面15覆盖和封闭，且通道因此封闭；相反，在打开位置，开口20具有可通行的流体通道部分200。
开口20优选地具有边20c，其基本为平直的，并垂直于滑动方向A。
进一步地，开口20优选地为三角形，其高度平行于滑动方向A。
所述高度是指通过三角形的顶点并垂直于该顶点的对边的一段。
根据本发明的所述第一实施例，有利地确定开口20的形状，这样，当设置于打开位置和关闭位置之间的中间位置时，开闭器13具有开口20由底座14的内表面15覆盖的第一部分201，和打开用于流体通道的可通行部分200，其中第一部分201包括边20c，其形成三角形的底部，而可通行部分200包括与底部相对的顶点。
调节阀10有利地包括开闭器13的致动驱动器21，适合可控地调节开闭器13在打开和关闭位置之间的位置。
驱动器21的转子优选地连接至开闭器13的端部16。
优选地，开口20的形状为等腰三角形，其优选地具有垂直于滑动方向A的底边。
通道12有利地包括两个分支22、23。
底座14有利地设置于分支22和23之间。
优选地，分支22、23中的第一分支22垂直于滑动方向A凸出，分支22、23中的第二分支23平行于滑动方向A凸出。
前端17有利地设置有内腔17a，与第一分支22连通。
通道12优选地还包括流出腔24，设置于第一分支22和底座14之间，流出腔24有利地为环形，且开闭器13居中穿过流出腔24。
主体11具有平衡腔25，其中平衡腔25滑动地插入开闭器13的后端16，在后端16设置至少一通孔26，其适合使平衡腔25和开闭器13的内部部分连通，且因此有利地，适合通过开闭器13的前端17的内腔17a使平衡腔25与第二分支23连通。
特别参照附图，有利地，将连接器27设置嵌入开闭器13的后端16中，并固定至驱动器21的转子。
需要指出的是，在开闭器13的关闭位置，开口20可部分或完全被覆盖，并因此从底座14的内壁15关闭。
在第一种情况下，部分覆盖时，配置调节阀10，以便当开闭器13处于关闭位置时，开口20未与底座14的内部部件15接合的部件仅与两个分支22和23中的一个连通，且根据附图中所示的实施例，优选地与第二分支连通。
有利地，调节阀10适合按照安装流体的流出方向沿一管道安装，所述管道具有上游的第一分支22和下游的第二分支23。
仅作为示例而不起限制作用，图3a和3c中所示分别为打开和关闭位置，图3b中所示为图3a和3c之间的中间位置，其中开口20仅部分打开，且因此，流体能够相对于底座14留出的可通行部分穿过开口20。
在本发明较优选的实施例中，开闭器为拉制管(优选圆柱形的)的一部分，。
本发明还有一个目的是提供一种调节阀10的生产方法，该方法具有特别的特点，因为其包括管的拉制阶段和一段所述管的剪切阶段，以便从该段中获得开闭器13的主体。
优选地，该过程包括通过激光切割于开闭器13上形成开口20的阶段。
这样，就能够非常简单和经济方便地制造开闭器13，且其不需要特殊加工就具有与底座14之间的减小的缝隙。
根据本发明的调节阀特别地具有以下优势：
底座和开闭器之间的连接优选地出现在圆柱形表面之间而不是带有有限的间隙；这种特点确保由于非常有限的支流容量所给出的一些损失，且因此，阀的这种结构的适用性在较宽的容量范围内调节，因此，当需要小尺寸时，允许使用根据本发明的阀；
能够简单地制造管状开闭器实现了在开闭器上制造开口的较宽的几何灵活性，这样，本发明能够以简单的方式制造开口形状，以这种方式定义阀的调节曲线更适合阀门可能情况下的应用。
在三角形开口的情况下，根据所述第一实施例，这种几何形状允许获得适合精确控制流量(“等百分比”或“深等百分比”)的典型曲线的变量，确保即使阀门容量大幅降低仍能够准确控制容量。
在采用管状开闭器的解决方案中，该最后的特征由于根据本发明的阀结构在较宽容量间隔中调节的适应性而受到好评。
在根据所述第二实施例制造的情况下，获得一调节阀和一曲线，其确保已在开口部分的第一部分中的容量快速增大。
根据本发明的调节阀所提供的进一步的优势在于，在使用中，作用于开闭器上的压力比传统阀门中更加平衡，传统阀门承受更大物体的合成力，且因此需要致动驱动器提供更大的扭矩，因此体积更大，价格更昂贵。
本发明的构思具有各种不同的变型和形式，所有的这些都应落入所附权利要求的范围内。
例如，本发明的调节阀能够有利地用于调节气体加热器中的气体流量。
此外，所有的零件都可以替换成技术上等同的其它元件。
在实践中，和可能的形状和大小无关的所用的材料可根据可能的需要和技术背景做出改变。
构造上的特征和权利要求中提到的技术以附图标记表示，附图标记只是为了帮助理解权利要求，因此，这些附图标记并不构成对通过附图标记所表示的每个元件的任何限制，而仅仅是作为示例。

Claims (12)

1.流量调节阀(10)，包括：
主体(11)，流体通道(12)穿过所述主体(11)；
开闭器(13)，沿着滑动方向(A)，在所述主体(11)中在关闭位置和至少一打开位置之间滑动，其中，在所述关闭位置时，开闭器(13)封闭所述通道(12)，在所述打开位置时，所述通道(12)打开；
所述通道(12)包括用于所述开闭器(13)的底座(14)，所述开闭器(13)设置有平行于所述滑动方向(A)的内表面(15)，所述开闭器(13)在一后端(16)和一前端(17)之间沿所述滑动方向(A)凸出，所述前端(17)设置有侧表面(18)，所述侧表面(18)平行于滑动方向(A)并连接至所述底座(14)的内表面(15)；所述开闭器(13)的端部(16、17)连通，以平衡作用于端部(16、17)上的流体压力；所述前端(17)为管状，且具有至少一开口(20)，流体按照与所述滑动方向(A)垂直的方向能够穿过所述开口(20)；在所述关闭位置，所述至少一个开口(20)由所述底座(14)的内表面(15)覆盖并关闭，且在所述打开位置，所述至少一个开口(20)显露出供流体通过的至少一可通行部分(200)；
所述调节阀(10)的特征在于：所述至少一个开口(20)具有两个侧边(20a、20b)，两个侧边(20a、20b)连接在一起形成一尖牙形状并沿所述滑动方向(A)分叉；
其中，所述开闭器(13)为拉制的圆柱形管的一部分以及
其中所述主体(11)具有一平衡腔(25)，其中所述平衡腔(25)滑动地插入所述开闭器(13)的后端(16)，在所述后端(16)上设置至少一通孔(26)，其适合使所述平衡腔(25)与所述开闭器(13)的内部部分相连通。
2.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述侧边(20a、20b)关于所述调节阀(10)的关闭方向分叉，这样，如果所述开闭器处于所述至少一个打开位置，所述开口(20)的可通行部分(200)具有呈三角形的形状。
3.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述侧边(20a、20b)关于所述调节阀(10)的打开方向分叉，这样，如果所述开闭器处于所述至少一个打开位置，所述开口(20)的可通行部分(200)具有呈梯形的形状。
4.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述前端(17)包括壁(19)，所述壁(19)平行于所述滑动方向(A)且具有不变的厚度，其中，在所述调节阀(10)正常使用期间，选择所述厚度的最小值以确保所述开闭器(13)的前端(17)形状的稳定性。
5.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述开闭器(13)为管状。
6.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述开口(20)通过激光切割形成。
7.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述至少一个开口(20)具有底边(20c)，所述底边(20c)平直且垂直于所述滑动方向(A)。
8.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述侧边(20a、20b)具有配置的轮廓，这样，在所述调节阀(10)打开/关闭的情况下，所述开口(20)的可通行部分(200)的百分比变化等于排水量，由关于所述开闭器(13)的打开/关闭程度的百分比表示。
9.根据权利要求1所述的调节阀(10)，其特征在于：所述通道(12)包括两个分支(22、23)，所述底座(14)设置于所述分支(22、23)之间，所述分支(22、23)中的第一分支(22)垂直于所述滑动方向(A)凸出，所述分支(22、23)中的第二分支(23)平行于所述滑动方向(A)凸出，所述前端(17)设置有与所述第二分支(23)连通的内腔。
10.根据权利要求9所述的调节阀(10)，其特征在于：所述通道(12)包括设置于所述第一分支(22)和所述底座(14)之间的流出腔(24)，所述流出腔(24)为环形，且所述开闭器(13)居中穿过所述流出腔(24)。
11.根据权利要求1所述的调节阀的生产方法，其特征在于：包括管的拉制阶段和一部分所述管的剪切阶段，所述部分形成所述开闭器(13)的主体。
12.根据权利要求11所述的调节阀的生产方法，其特征在于：其包括通过激光切割在所述开闭器(13)上制造所述至少一个开口(20)的阶段。
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