CN104685288B - 余压阀装置、具有这种装置的缸和阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种余压阀装置，它包括能相对于座(2)在体部(9)中移动的截止部件(1)、默认朝该座(2)驱促该截止部件(1)的复位部件(5)，该截止部件(1)包括内部管道(6)，该内部管道具有与气体入口(3)连通的第一端和经由校准孔口(8)通向控制腔室(7)中的第二端，该控制腔室由截止部件(1)封闭，以便当控制腔室(7)中的气体压力达到预定阈值时，该压力引起该截止部件(1)移动离开该座(2)，该截止部件(1)的体部包括形成公元件的第一部分(11)，该公元件能以预定的配合在该体部(9)的母通路中平移以形成限流部，该限流部确保入口(3)与出口(4)之间的气体通路的部分和逐渐的开启。

Description

余压阀装置、具有这种装置的缸和阀门
技术领域
本发明涉及一种余压阀装置以及涉及包括这种装置的缸和阀门。
背景技术
余压阀装置设置成避免加压气缸完全排空。所述装置通常布置在压力调节器的上游(在气体提取方向上的上游)。
然而，此类装置形成气体引出回路上的负荷损失。已知装置形成与余压阀的压力设定相等的负荷损失。结果，考虑下游的压力调节器的特征(流量/压力)，仅可最高以余压阀的压力设定值来供给引出流量，但所述流量在接近该阀的压力设定值时快速下降。例如，针对预设为20bar的余压阀装置，下游调节器的引出速率和出口压力下降35至40bar。
此外，当这种装置上游的截止阀打开时，高压气流的入口会产生称为“水锤”的现象，也就是由气体的压力和速度的突然变化引起的过压。
发明内容
本发明的一个目标是补救上述现有技术的全部或部分缺点。
为此，该余压阀装置包括：体部；截止部件(阻断部件，阀塞)，该截止部件可相对于座在体部中移动以便选择性地容许或中断流体入口与流体出口之间的气体流动；复位部件，该复位部件默认地朝向该座将该截止部件推向它的中断流动的位置，该截止部件包括内部管道，该内部管道具有与气体入口连通的第一端和经由校准孔口通向先导腔室(控制腔室)中的第二端，该先导腔室由截止部件的下游端以密闭方式再封闭成使得，当先导腔室中的气体压力达到确定的阈值时，所述压力引起截止部件的对抗复位部件的力的推力，以使截止部件移动离开座并因而容许流体入口与流体出口之间的气体流动，该截止部件的体部在该座与该截止部件的下游端之间包括第一部分，该第一部分形成公(凸)元件，该公元件能以确定的配合在该体部的母通路中平移以形成限流部(约束部)，该限流部确保入口与出口之间的气体通路的部分的、逐渐的开启。
此外，本发明的实施例可以包括以下特征中的一项或多项：
-在第一部分与截止部件的下游端之间，该截止部件的体部包括第二部分，该第二部分具有相对于第一部分的截面减小的截面，以形成限定入口与出口之间的气体的开口的扩大通路，
-由该座界定的开口的尺寸与该截止部件的第一部分的截面的尺寸相差30％以上，
-由该座界定的开口呈圆形、具有介于3毫米与6毫米(含)之间的直径、并与呈(圆)柱形的截止部件的第一部分的直径相差1mm以上，
-第一部分呈具有确定的直径的柱形，该体部的母通路是柱形孔(孔腔)，该柱形孔的直径确定成可在截止部件与体部的母通路之间形成标准或精确的间隙，例如根据用于间隙配合的ISO标准的H8f7型间隙，
-截止部件能沿上游/下游方向在体部中平移，该第一部分具有介于2毫米与8毫米(含)之间且优选介于3毫米与4毫米(含)之间的、沿上游/下游方向的长度，
-校准孔口具有介于0.01mm与0.50mm(含)之间且优选介于0.10mm与0.30mm(含)之间的直径，以便控制先导腔室中的压力累积的速度，所述压力累积的速度还取决于入口(3)处的气体压力和该先导腔室的容积，
-由该座界定的开口呈圆形并具有4.3mm的直径，该第一部分呈柱形并具有4.3mm的直径，该体部的母通路是柱形孔，该柱形孔具有介于3mm与4mm(含)之间的长度和被确定为与第一部分形成H8f7型间隙配合的直径，该校准孔口具有介于0.08mm与0.12mm(含)之间的直径，该复位部件是弹簧，该弹簧在截止部件上施加介于20牛顿与100牛顿(含)之间的力。
本发明还涉及包括上述或下述特征的任何组合的任何替代性装置或方法。
本发明还涉及一种加压气体缸(罐，瓶)的阀门(龙头，开关，旋塞)，该阀门包括具有上游端和下游端的引出(抽出，提取)回路，该上游端旨在与加压气体缸的储存容积连接，该下游端旨在与消耗从该缸提取的气体的装置连接，该引出回路包括在上游端与下游端之间串列布置在上游的截止阀和余压阀装置，其中该余压阀装置符合上述或下述特征中的任何一个特征。
本发明还涉及一种包括这种阀门的加压气体缸。
附图说明
在阅读以下参考附图作出的描述后，其它特征和优点将显而易见，在附图中：
-图1是示意性且部分的侧视图，其中示出设置有允许实施本发明的阀门的加压气缸，
-图2是示意性且部分的剖视图，其中示出处于第一封闭构型的余压阀装置的一个结构示例，
-图3和4分别示出了根据两个截然不同的部分开启构型的图2的余压阀装置，
-图5示出了根据完全开启的构型的图2的装置。
具体实施方式
图中所示的余压阀装置100包括收纳可动截止部件1的体部9。更具体地，截止部件1可以相对于座2平移，以便以选择方式封闭或开启流体入口3与流体出口4之间的气体通路。
入口3例如经由截止阀14与出口连接，该截止阀14在加压气体缸13的阀门15的引出回路12中位于上游(参照图1)。流体出口4例如与压力调节器16连接，该压力调节器16在引出回路12中位于下游且构造成确保气体压力以确定的值降低。例如，引出回路12为此包括与缸13的储存容积连接的上游端112和被设计成以选择方式与消耗从缸13提取的气体的装置连接的下游端212。
该装置100包括复位部件5，该复位部件5在默认状态下朝座2驱促截止部件1(从上游方向到下游方向)。
此外，截止部件1包括内部管道6，该内部管道6具有与气体入口3连通的第一端和经由校准孔口8通向形成在体部9中的先导腔室7中的第二端。先导腔室7在一端由截止部件1的下游端(例如由密封件17，尤其是O形环密封件)以密闭方式再封闭。这样，先导腔室7的容积根据截止部件1相对于座2的位置变化。内部管道6允许借助入口3到达(例如在上游的阀14打开时)的高压气体输送到先导腔室7中。当先导腔室7中的气体压力达到确定的阈值时，所述压力在从下游方向朝上游方向在截止部件1上引起充分的移位力以使该截止部件移动离开座2。这因此容许气体在流体入口3与流体出口4之间流动。
内部管道和先导腔室7的该架构形成了一种需要上游的充分气体压力以打开阀的机构(也就是余压阀机构)。
此外，截止部件1的体部在其以选择性方式与座2配合的部分与截止部件1的下游端之间包括第一部分11，该第一部分11形成公元件，该公元件能在体部9的母通路中平移，并与该母通路以确定的公差配合以形成限流部，该限流部确保用于入口3与出口4之间的气体的局部且逐渐打开的开口(参照图3和4)。
例如，第一部分11呈柱形并具有确定的直径D4，而体部9的接纳该第一部分的母通路为具有直径D5的柱形孔，该直径被确定为形成标准、细微或精确的间隙，例如根据用于间隙配合的ISO标准的H8f7型间隙。
因而，当上游的阀14打开时，压力到达入口3，然后进入先导腔室7。该压力在先导腔室7中逐渐升高。所述压力累积的速度尤其取决于上游的入口3处的上游压力、先导腔室7的容积和校准孔口8的截面或直径D6。
当所述先导腔室7中的压力达到确定的打开压力阈值时，截止部件1移动离开其座2并开启位于截止部件的第一部分11与体部9之间的气体通路。以优选方式，由座2界定的开口的直径D2等于或非常接近体部9的母通路的截面(直径D5)。
截止部件的第一部分11与体部9之间的小间隙确保逐渐的气体通过和逐渐的打开(参照图3和4中用箭头抽象表示的气体路径)。
截止部件1下游的压力累积更加是逐渐的，原因在于截止部件1具有大的惯性并且间隙配合处的节流沿着沿截止部件1的大路径实现(例如，第一部分的长度介于2mm与6mm(含)之间)。
截止部件1继续其对抗弹簧5的行程，直至该截止部件的第二部分12到达体部9中的通路。所述第二部分12具有与第一部分相比缩小的截面并允许更宽的气体通路(参照图5)。体部9与第二部分12之间的通路的截面(对应于阀打开的状态)选择成使由气体通路产生的负荷损失可忽略不计，通常所述截面至少相当于在回路12中位于上游的阀14的通路截面。
这种架构与现有技术相比具有优势。实际上，该装置允许最高以余压阀装置的设定阈值维持流量和输出压力，而不形成任何在传统余压阀(RPV)中会发生的寄生负荷损失。
实际上，该装置不限于从超出其设定压力的缸中提取气体。
此外，所述装置具有这样的架构，该架构不会将加压气体限制在其会导致劣化或使得必须利用特定密封装置(例如经由塑性体)的机构中。实际上，该装置的结构避免了现有技术中通常会发生的将高压气体截留在余压阀下游的情况。实际上，当加压气体被截留在阀中时，这尤其在座的密封装置处产生大的应力。这会导致密封装置的损坏。
由于在位于截止部件1与座2之间的密封装置处产生的力较低，该装置的几何形状允许使用弹性体(通常为O形环密封件17、27)，这因而允许获得非常好的密封水平，与使用塑性材料(例如或)的密封装置相反。
该装置既集成了保留余压的功能，又集成了用于减轻或消除诸如“水锤”之类的冲击的逐渐开启式装置。
实际上，该装置允许吸收由于上游截止阀14的快速打开而引起的突然的压力累积。
在非限制性的实施例中，截止部件1的上游端具有例如介于4mm与5mm(含)之间、例如4.3mm的直径D1。座的直径D2例如等于4.3mm，就像截止部件1的底端的直径D3一样。截止部件1的第一部分11的直径D4例如等于4.3mm。形成用于截止部件1的通路的孔的直径D5本身根据期望的间隙配合(例如H8，f7)相对于第一部分11的直径确定。校准孔口的直径D6例如等于0.1mm，复位弹簧5的力例如为30牛顿。
对于所述非限制性的示例，在入口3处的气体压力等于800bar的情况下，当先导腔室7中的压力达到约90bar时实现通路的开启。对于入口处的25bar的压力，该阀在先导腔室7中的压力达到约22bar时打开。截止部件1通过在提取过程结束时压靠在座2上而以约21bar的入口处的压力再次将通路再封闭。

Claims (12)

1.一种余压阀装置，包括：体部(9)；截止部件(1)，所述截止部件能相对于座(2)在所述体部(9)移动以便选择性地容许或中断流体入口(3)与流体出口(4)之间的气体流动；复位部件(5)，所述复位部件默认朝所述座(2)将所述截止部件(1)推向该截止部件的中断流动的位置，所述截止部件包括内部管道(6)，所述内部管道具有与流体入口(3)连通的第一端和经由校准孔口(8)通向先导腔室(7)中的第二端，所述先导腔室(7)由所述截止部件(1)的下游端以密闭方式再封闭，以便当所述先导腔室(7)中的气体压力达到确定的阈值时，所述压力引起截止部件(1)的对抗所述复位部件(5)的力的推力以使该截止部件(1)移动离开该座(2)并因而容许该流体入口(3)与该流体出口(4)之间的气体流动，该截止部件(1)的截止部件体部在该座(2)与该截止部件(1)的下游端之间包括第一部分(11)，该第一部分形成公元件，该公元件能以确定的间隙配合在该体部(9)的母通路中平移，以形成一限流部，该限流部确保该入口(3)与该出口(4)之间的气体通路的部分、逐渐的开启。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在该第一部分(11)与该截止部件(1)的下游端之间，该截止部件体部包括第二部分(12)，该第二部分具有相对于第一部分(11)的截面缩小的截面，以形成限定该入口(3)与该出口(4)之间气体的增大的开启的通路。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，由所述座界定的开口的尺寸(D2)与所述截止部件(1)的第一部分(11)的截面的尺寸(D4)相差30％以上。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，由所述座(2)界定的开口呈圆形、具有介于三至六毫米之间的直径(D2)并与截止部件(1)的呈柱形的所述第一部分(11)的直径(D4)相差1mm以上。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该第一部分(11)是具有确定的直径(D4)的柱形，该体部(9)的母通路是柱形孔，该孔的直径(D5)确定为在截止部件(1)与体部(9)的母通路之间形成标准或精确的间隙。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述截止部件能沿上游或下游方向在所述体部中平移，该第一部分(11)具有沿上游或下游方向的长度，该长度介于两毫米与八毫米之间。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述长度介于三毫米与四毫米之间。
8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述校准孔口(8)具有介于0.01mm与0.50mm之间的直径，以便控制所述先导腔室(7)中的压力累积的速度，所述压力累积的速度还取决于所述入口(3)处的气体压力和所述先导腔室(7)的容积。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述校准孔口(8)具有介于0.10mm与0.30mm之间的直径。
10.如权利要求3所述的装置，其特征在于，由所述座(2)界定的开口呈圆形并具有4.3mm的直径，所述第一部分(11)呈柱形并具有4.3mm的直径(D4)，所述体部(9)的母通路是柱形孔，该柱形孔具有介于3mm与4mm之间的长度和被确定为与所述第一部分(11)形成H8f7型间隙配合的直径(D5)，所述校准孔口(8)具有介于0.08mm与0.12mm之间的直径，所述复位部件(5)是弹簧，该弹簧在所述截止部件上施加介于20牛顿与100牛顿之间的力。
11.一种加压气体缸的阀门，该阀门包括具有上游端(112)和下游端(212)的引出回路(12)，该上游端旨在与加压气体缸(13)的储存容积连接，该下游端旨在与消耗从所述缸(13)提取的气体的装置连接，所述引出回路(12)包括在所述上游端与所述下游端之间串联布置在上游的截止阀(14)和余压阀装置(100)，其特征在于，所述余压阀装置(100)符合权利要求1至10中的任一项。
12.一种加压气体缸，其特征在于，所述缸包括如权利要求11所述的阀门。
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