CN104603709A - 具有并入减压阀的残余压力功能的减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于调节流体的流量和/或压力的装置，例如用于压力气缸的阀，包括减压阀，所述阀包括设计为在关闭期间沿流体的通常流动方向运动的第一插头。减压阀还联接插头的柱塞。朝向第一插头取向的柱塞的面与本体一起限定调节腔室。上述的面还包括密封件，所述密封件与本体的相应表面接合，例如以形成用于保持残余压力的第二插头。调节装置还包括用于使得作用在柱塞的相对面上的弹簧预加载和释放的器件。

Description

具有并入减压阀的残余压力功能的减压阀

技术领域

本发明涉及用于例如加压气体这样的流体流动和/或压力的控制装置。更具体地，本发明涉及用于加压气体的减压阀。

背景技术

在加压气体存储区域，尤其是对于用在医学领域的气瓶或气缸中存储例如氧气来说，通常在设置于气瓶上的阀提供残余压力功能。基本上是单向阀类型的装置，其具有阀或闸，其经历关闭弹性力且配置为在气瓶中的压力超过相当低的大约几个bar的给定值时打开。该装置的目的是防止气瓶在空置时与空气直接连接。实际上，在没有这种装置的情况下，在气瓶为空且阀打开时，气瓶中的环境空气会接触气瓶内部且由此潜在地污染气瓶。此外，通过将阀出口连接到加压气体源，也可能的是至少部分地让气瓶再填充潜在的污染性气体。仅在存在服役流量(service flow rate)时如上所述的装置允许气瓶内部和外部之间的连接，其实际上防止对服役流的污染。其还防止未经授权的强制填充。

专利的文件GB2349200A公开一种用于具有残余压力功能的加压气体气瓶的减压阀。阀基本上包括本体，其具有旋拧到气瓶颈部的连接件、出口和将入口连接到出口的通道。阀还包括具有与通道连接的单向阀的再填充适配器。还包括在通道中在具有再填充连接部的分支的下游的关闭阀和设置在关闭阀下游的减压器。其还包括流量选择器，其是具有校准孔的盘状件，其通过与关闭阀的手轮不同的手轮驱动。残余压力功能被整合在减压器中。后者包括机械地连接到可移动活塞的闸，所述可移动活塞在本体中限定控制腔室。在闸上游的压力下的气体流过限制通道且在通过位于中间位置的闸时膨胀。其随后流过活塞，以填充通过活塞的上面限定的控制腔室。如果气体压力太高，则活塞上的合力将使其向下运动，以便减小闸的流动截面，反之亦然。活塞的上面还包括用于气体的同中心环通道，该密封件目的是密封地与与活塞相对的本体的一部分上的座部协作。后者经历弹簧的弹性力，所述弹性力趋于在座部附近带来相关的密封且使得闸打开。在搁置状态下，闸被打开，这允许气体通过调节器达到与座部密封接触的密封件。在相关密封件处的活塞的液压表面略微大于闸的侧面上的相对液压表面。这两个表面经历相同压力，通过将活塞下降和打开密封件和座部之间的通道，在活塞的上面和下面之间的表面正差(positive difference)产生朝向下的力。这些由此在调节器中形成整合的残余压力阀。该文件的阀从残余压力功能整合性的角度看是有利的。然而，其是非常复杂且庞大的结构，尤其是因为存在侧关闭阀。

专利文件US7,814,931B2公开了一种用于流体的流动控制装置，尤其是具体用于的液体。该装置在比上述文件所述的压力低得多的压力下工作。该装置包括具有可平移运动且经由密封膜连接到本体的第一元件。第一可动元件经历趋向于朝向形成本体中的第一座部运动的弹性力。膜具体被设计为其与该座部一起工作。在搁置位置，弹簧将薄膜保持与圆形座部接触。流体通道通过第一座部且被膜密封。装置进一步包括机械地连接到第一个可动构件且与第一座部上游的第二座部协作的第二可动构件。第二可动构件具有的效果是调节第一可动构件和第一座部上游的流体通道截面。在确定要打开该装置时，趋向于将第一可动构件朝向其座部挤压的弹性力的一部分被释放。施加到膜的装置入口处的流体压力可以让第一构件运动且打开通道。如果压力和流动变弱，则通道将被减小，以便维持压力。如果压力变弱太多，则通道将自动地关闭，防止以低流量流动。该文件显示了有利的原理，即可提供可动元件流动调节器，即在过低流量下关闭通道。然而，其不能提供通道的安全关闭，因为很大的输入压力可能会让第一元件运动且打开通道。

发明内容

技术问题

本发明目的是提供用于流体的流动和/或压力控制装置，其以简单且可靠的方式额外实现关闭功能和残余压力功能。

技术方案

本发明涉及流体的流量和/或压力控制装置，包括:

本体，具有入口、出口和将入口连接到出口的通道；

通路的第一闸；

可动元件，机械地连接到第一闸，该可动元件具有与本体一起限定出在第一闸下游的控制腔室的面，且包括适于以流体密封的方式与本体接触的部分，以形成通路的第二闸；

第一回弹器件，沿第一闸的打开方向和第二闸的关闭方向作用在可动构件上；

其中

第一闸配置为通过基本上沿流体流动的通常方向的运动关闭所述通道；和

第一回弹器件可停用，以便允许第一闸(18)关闭和打开第二闸(24，28)。

根据优选实施例，该装置包括沿关闭第一闸和打开第二闸的方向作用在可动构件上的第二回弹器件。

根据优选实施例，形成第二闸的可动构件的部分形成具有平均直径的关闭周边，所述平均直径比界定控制腔室的可动构件的面的表面的直径更小，优选小50％，更优选小40％，更优选小30％。

根据优选实施例，形成第二闸的可动构件的部分具有圆锥形轮廓且与可动构件的所述部分协作的本体的部分具有相应的圆锥形轮廓。

根据优选实施例，该装置包括圆形密封件，所述圆形密封件装在形成在本体和/或可动构件的圆锥形部分中的沟槽中。

根据优选实施例，装置包括用于预加载和释放第一回弹器件的器件，在第一回弹器件释放时在第二回弹器件的力下第一闸关闭且第二闸打开。

优选地，预加载器件包括可旋转控制轮，作用在第一回弹器件上的滑动件和用于将控制轮的旋转运动转换为滑动件的平移运动的器件。滑动件优选布置在第一回弹器件的与可动构件相对的侧上。

优选地，预加载器件配置为不呈现两个位置之间的稳定位置，两个位置中的一个释放第一回弹器件而另一个使得所述回弹器件预记载。

根据优选实施例，第二回弹器件包括设置在控制腔室中且支撑在本体上的弹簧。

根据优选实施例，界定控制腔室且包括形成第二闸的部分的可动构件的面朝向第一闸。

根据优选实施例，本体包括突出到控制腔室中的部分，所述部分至少部分地承装在第一闸中且与形成第二闸的可动构件的面的部分协作。

根据优选实施例，第二回弹器件的弹簧至少部分地绕突出到控制腔室中的本体部分设置。

根据优选实施例，第一闸适于与通道中的座部密封地协作且延伸通过所述座部直到其上游。

根据优选实施例，装置包括第三闸，所述第三闸设置在第一闸的上游且配置为通过基本上沿流体流动的通常方向运动而关闭通路，第一和第三闸配置为相互协作，从而在第一闸之前第三闸关闭。

根据优选实施例，第三闸适于与通道中的具体座部密封地协作且从上游位置延伸通过所述座部达到所述座部的下游位置，从而第一闸可接触第三闸。

根据优选实施例，尺寸设置为在服役构造下，在入口处的压力小至20bar，优选10bar，更优选5bar时第二闸(24，28)关闭。

根据优选实施例，装置是用于气缸的阀，能在50bar以上、优选100bar以上、更优选150bar以上的压力下工作。

本发明的优点

本发明的手段能提供一种控制装置，例如具有整合的关闭功能和整合的残余压力功能的调节器。实际上，第一闸的构造使得其自然地通过设备入口处的压力关闭，确保可靠的关闭功能。该功能可通过增加额外的闸而变得更安全。在压力调节器的可动元件(特别是活塞)上设置残余压力阀和在面对第一闸的可动元件的面上设置残余压力阀将使得减压器的闸和残余压力的闸之间的用于气体的通道的分离距离减少到最小。减小该通道的长度且由此减小容积增加了保护性，使得残余压力功能设计为提供气瓶的内部空间。实际上，在用于预加载和释放作用在减压器的可动部分上的第一弹簧的器件促动时，在第一闸关闭且第二闸打开的位置与相反位置(即第一闸打开且第二闸关闭)之间的通道使得在很短时间内气瓶的内部和外部大气之间连通。因此重要的是使得两个闸之间的容积最小化。

附图说明

图1是根据本发明的用于流体的流量和/或压力控制装置的纵向截面图。

具体实施方式

单个图1示出了流体的流量和/或压力控制装置。其是纵向截面图，显示了与本发明有关的装置的主要元件，这些元件中的与本发明不直接相关的一些元件未示出。

图1示出的装置优选是用于存储在气瓶中的加压气体的气压减压装置。其因此可以包含连接件(未示出)，所述连接件具有被旋拧到加压气体气瓶的颈部的凸部。

装置2包括本体4，在本体中形成将气体入口6与气体出口8连接的通道。输入的概念与本文所示的装置相关，但是由于截图的原因，其可以包括在图中不可见的其他特征。这些其他功能可例如是让装置的入口“运动”到更上游的部分，特别是用于旋拧到加压气体气瓶颈部的如上所述的凸部。以不完整的方式示出气体出口8。在该图的具体情况下，其包括具有校准孔口的旋转盘片形式的流动选择器，本领域技术人员熟知这一点。然而，应理解可考虑其他形式的出口，例如包括没有流动选择器的单个出口。

该装置包括通道的关闭装置，其包括第一闸18和额外闸12，所述闸每一个分别与座部20和14协作。这两个闸具有倒置座部的类型，即朝向用于关闭通道的闸运动方向对应于正常服务期间流体流动的方向。闸将在后文详细描述。

控制装置2还包括活塞22，该活塞(经由密封件30)可密封地在形成在本体4中的圆柱形壳体中平移运动。活塞22的下面与本体4一起限定控制腔室26。第一闸18机械地且刚性地连接到活塞22。后者还包括设置在圆锥形部分上与活塞22和闸18的纵向轴线同中心的密封件28。该密封件28装在圆锥形部分中形成的沟槽中且目的是与本体的进入控制腔室26中的相应圆锥形部分24密封地协作。密封件28和用作座部的相应的锥形部分24形成提供残余压力功能的第二闸。

活塞22在其上侧经历第一回弹器件(确切地说是第一弹簧32)的回弹力，趋向于打开第一闸18和关闭用于残余压力的第二闸24、28。其还在其下面经历与第一回弹器件相反的第二回弹器件(确切地说是第二弹簧24)的弹性力且由此趋向于关闭第一闸18和打开用于残余压力的第二闸24、28。

第一弹簧32的弹性力可通过设置在控制装置顶部的控制轮36控制。实际上，轮36包括形成在其内表面中的两个垂直沟槽34。这些沟槽34每一个与穿过形成在套筒40中的倾斜沟槽的销38协作(这些沟槽的倾斜度在图中不可见)。每一个销38被接收或嵌入在滑动件44中，所述滑动件在其中心包括可调整压力的螺钉50，在螺钉上经由球52支撑一杯状物。后者的目的是在滑动件以平移和旋转的组合运动而运动时实现根据装置纵向轴线的压缩力传递，同时使得旋转力的扭矩传递最小化。实际上，在轮36旋转时，垂直沟槽34将旋转力传递到销38和滑动件。销38沿形成在套筒40中的倾斜沟槽的被迫运动随后将赋予销和滑动件44的平移和旋转的组合运动。杯状物支撑第一弹簧32的上端部。轮36的旋转可改变相关弹簧32的载荷。

虽然这在图中不可见，但是形成在套筒40中的倾斜沟槽每一个包括具有止动凹槽的下端。这些止动凹槽设计为允许滑动件44在下降位置稳定止动，即弹簧32的预加载位置。沟槽的上端部优选不包含凹槽。实际上，控制装置包括装在套筒中且作用在滑动件44上的第三弹簧42。在轮被操作以脱开沟槽的凹槽的销时，弹簧32和42的组合弹性力使得滑动件44向上向回运动同时使得轮36旋转。一旦第一弹簧32释放，第三弹簧42大小设置为在滑动件44上施加永久的弹性力，以便维持它和第一弹簧32之间的机械间隙。使得可以沿第一闸18的打开方向的活塞22上的任何弹性力完全释放。

套筒40可以通过两个模制塑料或复合材料部件形成，形成半壳体的形式。它们可以是对称的且包含在其下沟槽处的与本体4的边沿协作的平坦表面，以便使得套筒固定而不旋转。组装期间，在这两个半壳体组装之后，轮36滑动到套筒的外圆柱形表面上且通过卡扣夹持件46保持就位。后者还使得这两个半壳体的组装稳定化。覆盖件48可以设置在轮上。压力螺钉50可经由一工具且通过释放锁定螺母而被调整，所述工具与其上端部旋转协作。在第一弹簧32处在预加载状态时可在服役中获得该设定。

如图1所示，控制装置2处于关闭状态；即第一弹簧32的挤压力被完全地释放。第三弹簧42将滑动件44保持在上部位置。第二弹簧24将活塞22保持在上部位置和将闸保持在关闭位置。更具体地，联接到活塞的第一闸18在弹簧24的力下被压靠其座部20。用于残余压力的第二闸24、28打开。构成第三闸的额外闸12还在弹簧10的作用下且在没有与第一闸18相反的力的情况下处于关闭位置。闸装置被双重关闭且由此提供高水平的安全性。

期望的是将装置置于操作中，以便输出气体，轮36被操作以将滑动件44设定在更低的位置。如前所述，该更低的位置是稳定且预定的位置。弹簧32被预加载且随后在活塞22上施加嘲向下的力。关闭装置打开，更确切地第一闸18打开且与第三闸12的杆16接触。接触第三闸之后第一闸的向下运动具有打开所述第三闸的效果。加压气体可随后沿通道流动通过第三和第一闸12和18的相应座部14和20。可以随后在第二闸24、28可关闭之前在控制腔室26中建立压力。只要在装置(即气瓶)的上游存在最小压力上述压力就能防止活塞22下降以关闭闸24、28。实际上，控制腔室26中的压力作用在大的区域上，产生的力能克服作用在活塞的相反面上的合力。在调节器上游的压力降达到比控制腔室运行压力范围更小的程度的情况下，其中的压力将随后不再使得弹簧32的力平衡且活塞将向下运动直到用于残余压力的闸24和28关闭。第一和第三闸18和12随后全开。气体可不再通过，且控制装置所连接的气瓶的内部保持与外部大气隔绝。

在再填充之前，轮36填充被通常操作为释放弹簧32的预加载且允许活塞22在弹簧24的力下向上运动且由此关闭闸装置18、12。

为了再填充气瓶，可使用经由合适阀连接到控制装置入口的具体连接件。这种阀在图1的左下方部分可见。本领域技术人员是熟知的，且将不再详细描述。因为气体不必须经过闸18、12和24/28，所以其不应被操作且通道保持关闭。

在释放弹簧32预加载的操作在气瓶再填充之前不发生的情况下，仅用于残余压力的闸24、28关闭，其他两个阀18和12打开。在气瓶中的压力随其被再填充而增加时，从以密封件28为边界的活塞表面22上的压力带来的力将不足以使得活塞22运动。实际上，通过密封件28形成的圆环或环的直径基本上比活塞22本身小。形成与弹簧32相反的力的液压压力所施加的表面随后比液压活塞22的表面更低，因为这些表面与直径(或半径)的平方成比例。

随后必要的是操作所述轮36，以释放弹簧32的预加载且允许活塞22的返回运动。残余压力阀将随后打开且同时闸18和12将关闭。

在希望启动控制装置时，足以操作搜书轮以使得弹簧32预加载。闸18和12将随后打开且气体可流动到控制腔室26中。如前所述，仅在装置上游的压力，即控制装置所连接的气瓶中的压力低于预定压力时，用于残余压力的闸24、28才关闭。该压力基本对应于控制腔室中的做功压力范围。

在已经做出的本发明实施例的描述中，压力调节器的关闭装置为双闸类型。然而，应理解，本发明还适用于设置有另一闸的控制装置，特别是简单的闸。

还在已经做出的本发明实施例的描述中，减压器的可动元件为具有具体几何形状的活塞。然而，应理解其可以采取其他形式。调节器的可动元件可以进一步包含金属波纹管密封件，其具有用于界定控制腔室的本体。

还在已经做出的本发明实施例的描述中，活塞和闸之间的连接是刚性机械连接。然而，可以存在一些自由度，因为机械连接允许二者之间有限的相对运动。

Claims (15)

1.一种流体流量和/或压力的控制装置(2)，包括:

本体(4)，具有入口(6)、出口(8)和将入口连接到出口的通道；

通路的第一闸(18)；

可动元件(22)，机械地连接到第一闸(18)，该可动元件具有与本体一起限定出在第一闸(18)下游的控制腔室(26)的面，且包括适于以流体密封的方式与本体(4，24)接触的部分(28)，以形成通路的第二闸(24，28)；

第一回弹器件(32)，沿第一闸(18)的打开方向和第二闸(24，28)的关闭方向作用在可动构件(22)上；

其特征在于

第一闸(18)配置为通过基本上沿流体流动的通常方向的运动关闭所述通道；和

第一回弹器件(32)可停用，以便允许第一闸(18)关闭和打开第二闸(24，28)。

2.如权利要求1所述的控制装置(2)，其特征在于其包括沿关闭第一闸(18)和打开第二闸(24，28)的方向作用在可动构件(22)上的第二回弹器件(24)。

3.如权利要求1或2所述的控制装置(2)，其特征在于形成第二闸(24，28)的可动构件(22)的部分形成具有平均直径的关闭周边，所述平均直径比界定控制腔室(26)的可动构件(22)的面的表面的直径更小，优选小50％，更优选小40％，更优选小30％。

4.如权利要求1-3中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于形成第二闸(24，28)的可动构件(22)的部分具有圆锥形轮廓且与可动构件的所述部分协作的本体(4)的部分(24)具有相应的圆锥形轮廓。

5.如权利要求4所述的控制装置(2)，其特征在于其包括圆形密封件(28)，所述圆形密封件装在形成在本体和/或可动构件(22)的圆锥形部分中的沟槽中。

6.如权利要求1-5中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于其包括用于预加载和释放第一回弹器件(32)的器件(36、38，40、44，50、52)，在第一回弹器件(32)释放时在第二回弹器件(24)的力作用下第一闸(18)关闭且第二闸(24，28)打开。

7.如权利要求1-6中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于第二回弹器件包括设置在控制腔室(26)中且支撑在本体(4)上的弹簧(24)。

8.如权利要求1-7中任何一项所述的控制装置(7)，其特征在于界定控制腔室(26)且包括形成第二闸(24，28)的部分的可动构件(22)的面朝向第一闸(18)。

9.如权利要求1-8中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于本体(4)包括突出到控制腔室(26)中的部分，所述部分至少部分地装在第一闸(18)中且与形成第二闸(24，28)的可动构件(22)的面的部分协作。

10.如权利要求7和9所述控制装置(2)，其特征在于第二回弹器件的弹簧(24)至少部分地绕突出到控制腔室(26)中的本体部分(4)设置。

11.如权利要求1-10中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于第一闸(18)适于与通道中的座部(20)密封地协作且延伸通过所述座部直到其上游。

12.如权利要求1-11中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于其包括第三闸(12)，所述第三闸设置在第一闸(18)的上游且配置为通过基本上沿流体流动的通常方向运动而关闭通路，第一和第三闸(18，12)配置为相互协作，从而在第一闸(18)之前第三闸(12)关闭。

13.如权利要求12所述的控制装置(2)，其特征在于第三闸(12)适于与通道中的具体座部(14)密封地协作且从上游位置延伸通过所述座部达到所述座部的下游位置，从而第一闸(18)可接触第三闸(12)。

14.如权利要求1-13中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于其尺寸设置为在服役构造下，在入口处的压力小至20bar，优选10bar，更优选5bar时第二闸(24，28)关闭。

15.如权利要求1-14中任何一项所述的控制装置(2)，其特征在于其是用于气缸的阀，能在50bar以上、优选100bar以上、更优选150bar以上的压力下工作。