CN104350317B - 隔膜阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀(1)，包括具有凹处的主体(3)、横向设置在主体内并且设置有流体流经的通道孔口(8)的阀座(4)，以及能够密封所述通道孔口的柔性隔膜(2)，所述隔膜在变形的和预应力的位置上在中心销(12)上固定在其中心处。所述阀座(4)在其外围上包括支承装置(13)，该支承装置与形成在主体(3)的凹处(7)上的互补支承装置(14)相啮合，在所述阀装配完成后所述这些彼此支承装置支承永久地相互接触。结果限制止动件保证给隔膜(2)施加预应力。所述限制止动件有利地通过O型密封圈(17)完成。本发明可以应用到汽车领域，例如辅助刹车电路。

Description

隔膜阀

技术领域

本发明以通用方式涉及止回阀以及类似阀如压力控制阀、空隙(void)保持阀、放泄阀、排气阀等的技术领域，所述阀用于嵌入到线路和气体或者液体流体流经的管道中。更具体地，本发明涉及隔膜式类型的阀，适用于汽车领域。

背景技术

汽车装配有一些线路和管道，它们用于传送各种流体如空气、石油蒸汽、燃料等到发动机的不同器件中，或者从这些器件中往外传输。为了保证流动的正确方向，所述线路和管道通常装配有阀，结构上所述阀彼此相似但是它们可以具有完全不同的功能：抗回流、压力控制、空隙保持(void holding)、放泄、排气。

从汽车购买者的安全角度出发，所述类型的阀通常实现了非常重要的功能并且符合环境标准：刹车、污染限制和/或者发动机效能改善。例如，所述阀被嵌入到刹车辅助电路、占用空隙的驱动电路和用于石油以及燃油蒸汽转移的电路上的情况。

对于所有的这些应用，特别是刹车辅助的情况，维持良好的低气压以及非常短的创建真空的时间是基本要求。另一个变得越来越重要的要求是保持阀的部件干净，以避免任何污染和可能存在的它们的正确操作和/或者位于下游的构件如涡轮压缩机或者真空泵的退化。因此应该努力改善用于汽车领域的止回阀以及类似阀的设计和实现。

止回阀或者空隙保持阀的一个特殊类型是隔膜阀，所述阀包括具有凹处的阀体、横向配置在阀体内部的阀座，所述阀座设置有流体通过的孔口，以及圆形柔性隔膜，该隔膜可以应用于抵靠所述阀座从而阻塞孔口，或者远离所述孔口。所述隔膜例如通常通过其中心固定在由所述阀座携带的中心销上。它覆盖或者放开一系列的设置在阀座上的孔口，所述孔口通常是圆形孔口，以固定间隔角均围绕所述中心销进行分布，所述隔膜维持在所述中心销上。

例如，具有这种构造的止回阀或者类似阀，这里参照专利文献CN 201705473 U,GB2452139A和US 5413599。

所述类型的止回阀或者实体保持阀的主要功能需求，一方面是在“非通过”方向上在阀座上与隔膜接触的良好密封性，另一方面是在所述阀的“通过”方向上尽可能低的开启压力。

为了满足这两个较难调节的相矛盾的需求，一些解决方法在于在要密封的区域上将预应力施加到隔膜上，所述预应力足够保证隔膜和阀座的紧密接触，例如在阀座的外围区抵靠凸圆形边缘。通常，隔膜的预应力或者通过压缩弹簧促进扁平和刚硬的隔膜来获得，或者通过设定所述隔膜特定的形状特别是凸状“伞”形来获得，引起隔膜的变形。

这种方法保证静态下良好的密封，也就是说在所述阀的上游侧和下游侧之间不存在压力差时，但是，反过来，它们增加了阀的开启压力和压力损失。然而，由于不稳定和时常较弱的低压来源，当前的应用日渐需要减小所述开启压力和压力损失。因此，这些问题是当前传统方法所受到的限制。

还存在已知的简单弹性闸板形式的隔膜阀，在自由状态下是扁平的，可在其中心处穿孔，所述隔膜仅通过靠着轻微凹面的阀座进行变形和接受预应力。所述隔膜的变形在这种情况下维持重要特性，这是一方面以获得密封的隔膜的强度和另一方面在低开启压力和低气压下降下的所述隔膜的变形之间的折中。这里获得良好的折中需要良好控制与所述阀的结构和它的制造过程相关的所有参数。应用平常使用的装配技术该目标通常是很难实现的，例如应用转动摩擦焊接或者用于由塑性材料构成的部件的组装的超声波焊接。在相关的阀的工业生产中，缺乏控制尤其导致间或非常高的废品率。

更具体地，如附图图1所示，是根据现有技术的阀的局部剖视图，获得隔膜2上需要的预应力，所述隔膜安装在上半主体3a和阀座4之间，取决于几个部件或者部件的一部分的最初尺寸，以及取决于在焊接装配过程中这些部件之间的相对穿透尺寸。这里沿着轴向进行测量的所有尺寸，对两个部件的最后相对位置有影响，所述两个部件是上半主体3a和阀座4。特别地，所述穿透尺寸具有显著的公差，与焊机和用于定位要装配的部件的装置相关，显著的公差是隔膜2的预应力的巨大变化的起因。

在图1所示的例子中，四个指定尺寸j1,j2,j3和j4上的公差对通过转动摩擦焊接装配的阀的隔膜2的变形有影响，根据关系：

JG＝j3–j1–j2–j4，其中

-JG代表隔膜关于其的止动位置的变形，也就是说下面两个平面之间的高度差，垂直于所述阀的轴：

■穿过所述隔膜的背面和阀座的密封边缘之间的接触线的平面，

■与所述隔膜的相同背面成切线的平面，在朝向销的其中心处，

-j1是所述隔膜的厚度，

-j2是隔膜的中心支撑处和所述阀的主体的参考平面之间的轴向距离，

-j4是所述阀座的密封边缘和所述阀的阀座的参考平面之间的轴向距离，

-j3是前述两个参考平面之间的轴向距离，该距离在装配期间取决于所述穿透。

发明内容

本发明的目的是限制与相关类型的阀的隔膜的预应力相关的尺寸和公差“链”，特别地通过消除与焊接装配过程相关的渗透尺寸，以便在阻挡位置和打开位置上，获得对隔膜的更好的受控预应力，提供所述阀本身更可靠的操作，同时保留简单和经济的生产。

为此，本发明涉及一种阀，该阀包括具有凹处的主体、横向配置在主体内的阀座，所述阀座设置有用于流体通过的孔口，以及包括圆形柔性隔膜，所述隔膜可以应用于靠着所述阀座从而阻塞其孔口，或者远离所述孔口，所述隔膜在变形和预应力的位置上，例如在由所述阀座携带的中心销上，通过其中心进行固定，所述阀实质上其特征在于所述阀座在其外围区域包括与在所述阀的主体凹处中成形加工的互补支承装置协作的支承装置，所述支承装置与所述主体或者它的部分集成，这些支承装置在所述阀装配完成后永久的相互接触。

在所述阀的优选实施例中，本发明的目标，由阀座携带的所述支承装置是由位于所述阀座外围的环形平面支承面构成的，而由所述阀的主体携带的互补支承装置是由支承片(bearing fins)构成的，从所述凹处的外围壁开始在所述主体的凹处径向凸起。

有利地，所述主体，在其凹处的中心区域还携带有其它的支承装置特别地以径向片(radial fins)的形式，所述片在所述隔膜的中心区域上，与在所述阀座对面的隔膜的表面相接触。

所述其它片设置在适当的位置上，特别地，在所述阀装配完成后，绕着固定所述隔膜的中心片进行设置。

因此，通常，互补支承装置保证所述阀的两个部件的相对锁住位置，所述两个部件一方面是阀座，无论其是独立部件或者合并到下半主体上，另一方面是所述阀座的互补部分，可以称为上半主体。由于这种“紧密邻接”以及其它的在中心区域轴向固定隔膜的支承装置，保证了所述隔膜的预应力，该预应力是由尺寸链产生的，所述尺寸链仅取决于所述部件的尺寸特性，排除与装配过程尤其是焊接装配相关的所述预应力的任何变化。

根据本发明的补充方面，所述阀还包括弹性可变形环形构件，例如，O型密封圈，插入和压缩在所述阀座的外围区和所述阀主体的至少一个外围部分之间，所述环形构件将阀座推进到其支承装置抵靠所述互补支承装置的止动位置。

因此，使得所述阀座到其固定止动位置，以便在所述阀的装配期间和在它的整个使用寿命期间通过弹性构件保证所述止动，所述弹性构件允许“捕获”所述尺寸公差和间隙，并且它也“吸收”装配过程的变化，同时保证所述部件之间的密封。

在这种情况下，其中所述阀座是由独立部件构成的，设置在由上半主体和下半主体组成的主体本身的凹处，环形构件，例如O型密封圈，有利地插入和压缩在所述阀座的外围区域、上半主体的基底和被上半主体的基底包围的优选地具有锥面的下半主体的外围部分之间。

因此，在由独立部件构成的阀座的情况中，O型密封圈保证，通过其压缩，所述阀座的坚固止动件抵靠上半主体，同时其自身实现三个区域之间的密封，三个区域分别属于所述阀座、上半主体和下半主体，这三个区域在相同的时间上可以位于不同的压力等级上。

附图说明

总之，通过下面的描述、参照举例说明的代表所述阀实施例的附图将更好地理解本发明。

图1(已提及)是根据现有技术的阀的局部剖视图，

图2是穿过根据本发明的阀的轴的剖视图，

图3以局部放大比例示出了图2的阀的O型环区域的细节图，

图4是所述阀阀座单独的前视图。

具体实施方式

关于图2，阀，整体由标号1表示，包括主体3，具有凹处7，由连接到一起的两个半主体3a和3b组成，沿着相同的中心轴A设置。阀1适于作为止回阀起作用。

参照附图，指定所述两个半主体分别为上半主体3a和下半主体3b，这并不表示使用中的阀1的任何特别方向。上半主体3a对于流体流经阀1通过出口配件5沿着轴A延伸。下半主体3b包括不可见的同样位于所述轴A上的流体的入口配件。

上半主体3a具有圆形的基底6，该基底适合盖过下半主体3b，以便两个半主体3a和3b的结合定界位于轴A上的整体圆形凹处7。

阀座4，这里由独立部件构成，位于主体3的凹处7内部，横向至轴A。阀座4穿通有多个流体流经的通道孔口8，均围绕轴A进行设置。通道孔口8与由下半主体3b形成的内部通道9相连通。所述通道孔口还通向阀座4的上表面10，该上表面是由凸起圆形边缘11外部定界的凹面。

柔性隔膜2，自由状态下是圆形扁平的，安装在主体3的凹处7上。隔膜2在中心销12上通过其中心进行固定，与阀座4集合。

在阀1的关闭位置上，如图2所示，隔膜2设置为抵靠阀座4的上表面并且设置在所述阀座4的凸出边缘11上，以便阻挡所有通道孔口8的打开并且从而中断流体的任何回流。在打开位置上(未示出)，隔膜2向上变形以便远离阀座4并且清洁通道孔口8的开放，从而允许流体在阀1的“经过”方向上流通，也就是说从入口配件和内部通道8朝出口配件5流通。

更具体地如图4所示，阀座4的通道孔口8沿着几个同心圆进行配置，例如三个同心圆C1、C2和C3，围绕中心销12。此外，圆排的通道孔口轴线相对于属于前面或者下面圆排的相邻通道孔口的轴线，具有半斜式角偏差。因此，有很多通道孔口8并且它们相互靠近，因此设置：

-在打开位置：用于流体的更巨大的整个通道部分，平衡流量并且隔膜2的变形是均匀的，从而有助于减少压力损失，

-在关闭位置：隔膜2的改进支承抵靠阀座4，伴有施加到隔膜上的机械应力的更均匀的分布，从而限制所述隔膜由撕裂、形成裂缝或者残余变形造成的损害的风险。

周围的圆形区域包括通道孔口8，因此在其外围区域，阀座4具有环形平面支承面13，位于垂直于轴A的平面上并且形成支承装置。上半主体3a包括支承片14，该片从所述凹处7的外围壁15开始在凹处7内径向凸出。上半主体3a还包括位于其中心区域的其它片16。支承片14形成支承装置，该支承装置与由环形平面支承面13形成的支承装置互补。其它片16不同于支承片14并且它们形成不同于支承装置和互补支承装置的其它支承装置。

当装配完阀1，也就是说当上半主体3a和下半主体3b连接到一起同时于其间固定阀座4时，上半主体3a的支承片14通过获得固定阀座4和上半主体3a相对位置的坚固的止动件，接触到阀座4的环形平面支承面13。

同时，这里构成其它支承装置的上半主体3a的其它片16，设置为围绕中心片12的位置上并且接触阀座4对面的隔膜2的表面，从而获得隔膜2的预应力。如前所述的获得的固定止动件，在隔膜2的中心区域上与片16的支承相结合，保证所述隔膜2的预应力，意味着抵靠阀座4的隔膜的受控压力并特别位于阀座4的突出边缘11上。实际上，这些装置有助于控制图2中在H处(以放大方式)显示的轴向尺寸。

具体地如图3所示，O型密封圈17插入和压缩在三个部件之间，所述三个部件为上半主体3a、下半主体3b和阀座4。O型密封圈17同时支承：

-抵靠上半主体3a的基底6，

-抵靠在下半主体3b的外围上形成的锥面18，以及

-在阀座4的外围上形成的环形法兰19的下面。

在阀1的装配过程中，根据箭头F的下半主体3b的轴向位移，下半主体3b的锥面18使得O型圈17变形。

因此沿着轴A滑动，O型圈17在径向上分配压缩力，也就是说朝着上半主体3a的基底6方向，以及在轴向上即下半主体3b的锥面18和阀座4的环形法兰19之间。因此保证了三个部件之间的密封，同时O型圈17在轴向上将阀座4朝向紧密止动位置推进。

优化锥面18的斜率，以便最大化下半主体3b的冲程，同时通过将O型圈17按压抵靠在阀座4的法兰19上确保阀1的内部密封，从而吸收与部件和装配操作相关的尺寸公差。

通过焊接装配的阀1的情况中，对于熔化物质的不良粒子，O型密封圈17充当“屏障”，所述不良粒子将在下半主体3b上焊接上半主体3a的操作期间获得释放，使得任何旨在消除这些粒子的洗涤或者吹气/抽吸操作变得无用。

要注意的是半主体3b上的半主体3a的装配也可以通过其它方式实现，特别地通过图2中20上示出的卡扣配合。

上述的阀1，特别地适用于汽车领域，对于电路和气体或者液体流动的管道：刹车辅助电路，用于纯净空气或者带有石油或者燃料或其它蒸汽的空气的管道、用于燃料转移的管道，等等。

毫无疑问，以及上述内容明显示出，本发明没有限制通过举例示出的上面描述的所述阀的单独实施例中；而是包括所有替代实施例以及按照相同原理的应用。

因此，特别地，存在没有超出本发明的范围：

-通过合并所述阀下半主体上的阀座，代替以单独部件实现所述阀座，

-通过在阀座上以其它数目和布置设置通道孔口，

-通过用任何方法或者技术实现所述阀的部件的装配，不管它们的数目和形状，例如“卡销”系统，

-通过采用等同于上面所描述的所有方法，特别地：

-通过以任何表面或者形状来替代所述阀座的圆形支承面和上半主体的支承片获得固定止动件，

-通过用任何弹性可变形和可压缩构件替代O型圈，例如弹性垫圈或者弹簧，或者是直接和上半主体或者下半主体或者所述阀座模塑的弹性模型，

-通过使用不是作为止回阀的阀，但是具有相似的功能例如压力控制阀、真空或者空隙保持阀、放泄阀、排气阀等等，假设保持所述阀的结构，

-通过依据相同的原理实现双联阀或者其它有些复杂的工业产品，例如合并两个相对的止回阀的装置以及整体上实现流体流动“开关”功能。

Claims (5)

1.一种隔膜阀(1)，所述隔膜阀(1)包括具有凹处(7)的主体(3)、横向配置在主体(3)内部的阀座(4)和圆形柔性隔膜(2)，所述阀座(4)设置有流体流经的通道孔口(8)，所述通道孔口(8)设置在阀座(4)的中心区域，所述圆形柔性隔膜(2)可以通过阻塞通道孔口(8)应用于抵靠阀座(4)的中心区域或者从所述通道孔口(8)离开，所述隔膜(2)在变形和预应力位置中通过其中心固定在由阀座(4)的中心区域携带的中心销(12)上，

其中所述阀座(4)在其直接围绕阀座(4)的中心区域延伸的外围区域中包括环形平面支承面，所述环形平面支承面实质上垂直于轴线(A)布置并形成支承装置(13)，所述支承装置(13)设置为与互补支承装置(14)相配合，所述互补支承装置形成于主体(3)的凹处(7)内并且与主体(3)或者主体(3)的一部分(3a)集成，所述支承装置(13)和互补支承装置(14)在隔膜阀(1)装配后被设置为永久的相互接触,

并且其中，所述隔膜阀(1)进一步包括插入和压缩在阀座(4)的外围区域(19)与至少一个所述主体(3)的外围部分(6，18)之间的弹性可变形环形构件(17)，使得所述弹性可变形环形构件将阀座(4)推进到其支承装置(13)抵靠所述互补支承装置(14)的止动位置,

其中，其阀座(4)是由独立部件形成的，容置于主体(3)的凹处(7)内，主体(3)是由上半主体(3a)和下半主体(3b)组成的，所述弹性可变形环形构件插入和压缩在阀座(4)的外围区域(19)、上半主体(3a)的基底(6)和被上半主体(3a)的基底(6)包围的下半主体(3b)的外围部分(18)之间，外围部分(18)具有锥面，所述锥面具有斜坡，所述弹性可变形环形构件(17)抵靠该斜坡。

2.根据权利要求1所述的隔膜阀(1)，其特征在于，所述弹性可变形环形构件包括O型密封圈(17)。

3.根据权利要求1所述的隔膜阀(1)，其特征在于，所述互补支承装置(14)是由支承片构成的，从所述凹处(7)的外围壁(15)开始在凹处(7)内径向凸出。

4.根据权利要求1所述的隔膜阀(1)，其特征在于，所述主体(3)在其凹处(7)的中心区域，携带有其它支承装置，该支承装置包括片(16)并且设置为与阀座(4)对面的隔膜(2)的表面的中心区域相接触。

5.根据权利要求4所述的隔膜阀(1)，其特征在于，属于其它支承装置的所述片(16)在隔膜阀(1)装配完后设置在围绕中心销(12)的位置上。