CN105308372B - 借助于激光熔化构建金属起密封作用的倾斜座几何结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在配件壳体(1)中的阀座(3)的情况下的倾斜座几何结构，该配件壳体带有进入部和离开部，其中设置金属的封闭部件(2)，该封闭部件在其外轮廓处设计成圆锥形，其中在金属的壳体中阀座构造为三个圆锥的相交，其中使两个圆锥在配件壳体中如此安放在通孔中，即使得阀座构造为边缘座，其中座的构件借助于激光熔化制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有倾斜地布置在配件壳体(Armaturengehäuse)中的阀座的提升阀(Hubventil)以及一种用于制造这种倾斜座几何结构(Schrägsitzgeometrie)的方法。
背景技术
阀在各种各样的实施方案中已知，其中能够不同地施加阀座的设计方案。为了在小的结构尺寸下实现穿过阀的最大的通过量，即为了使通过阻力减小到最小，通常阀座的倾斜的布置已显现为有利的。
文件DE3609772C2显示了一种带有倾斜布置的阀座的阀，其中阻断体的专门的引导部确保带有小的泄漏量的密封。
文件DE19711839A1同样地显示了一种带有倾斜座的阀，在其中如此选取座面的形状，即使得密封作用达到最佳并且可通过切削方法制造座面。然而这种成本适宜的制造阻止座面的形状的进一步的优化。
文件US4009865A显示了一种阀座，在其中阀座由两个孔的两个圆柱形的内壁和圆锥形的凹口构造，并且在封闭部件和阀座之间的密封线由两个圆锥形的凹口构造。这种所谓的Y形的实施方案(在该实施方案中主轴相对于通流方向斜倾)具有的缺点是，仅仅可困难地或高成本地安置驱动系统，其中阀座的制造是简单的。
发明内容
本发明的任务在于，创造一种在配件壳体中的阀座的情况下的倾斜座几何结构，该配件壳体带有进入部和离开部，其中设置有金属的封闭部件，该封闭部件在其外轮廓处设计成圆锥形，该倾斜座几何结构可简单地被制造并且金属起密封作用的(metallischdichtend)。阀应当可由阀驱动器以简单的方式扩展。
这通过阀座以T形的设计方案来实施而实现，其中金属的壳体构造为三个圆锥的相交(Verschneidung)，其中两个圆锥在配件壳体中如此安放在通孔中，即使得阀座构造为边缘座(Kantensitz)。通过传统的制造方法不可能制造这种阀座。切削加工座环和浇铸座环都不能实现创造金属起密封作用的座。根据本发明，座的构件借助于激光熔化制造。在T形的设计方案中主轴垂直于通流取向。这具有的优点是，可在无需更大的消耗的情况下附装简单的驱动系统。然而座几何结构可设计成明显更复杂。
在如在上面提及的背景技术中的那样的Y-形的设计方案中，能够由毛坯通过钻孔加工和车削加工产生圆柱形的轮廓。在封闭部件为圆锥形的情况下可设计阀座，然而该阀座可难以装备有驱动系统。这在根据本发明的T形的设计方案中是不同的，然而在该设计方案中完整的阀座必须作为层构建制造，因为通过传统的切削方法不可制造根据本发明的带有存在的切除部(Hinterschneidung)的几何结构。
通常称作为3D打印的方法适用于层构建。相应于配件(Armatur)的应用可应用激光熔化方法，在其中金属粉末的选出的区域以成多层的方式焊接到处于其下方的主体处。工件的之后与流体接触的表面能够通过激光射线专门弄平或在阀座的区域中硬化。
在本发明的一种设计方案中，封闭部件的外轮廓的圆锥包夹25°至35°的张角σ，特别优选30°的角度。如此选取该角度，即使得能够达到最大的密封作用。通过两个圆锥周面的相交以制造在阀壳体中的密封座产生密封线，封闭部件的外轮廓与该密封线共同作用。相应地可如此选取外轮廓，即使得阀的简单且可靠的打开和关闭以及最大的密封是可行的。
在另一设计方案中，在配件壳体中由带有5°至15°优选地7.5°的张角α的第一圆锥和带有45°至60°优选地55°角度的张角β的第二圆锥形成阀座。通过两个圆锥的叠加产生明确限定的密封线，该密封线与封闭部件一起形成金属起密封作用的座几何结构。
第二圆锥的大的张角使封闭部件的可靠的靠近成为可能，而不会在制造和应用时通常的公差的范围内导致过量的磨损。相反第一圆锥的小的角度保障了阀座的必要的密封性。
在另一设计方案中，封闭部件倾斜地从阀座中运动出来，其中方向面向配件壳体斜倾了30°至60°优选地以45°。这减小了在阀中的负荷并且减弱了流体的必要的偏转。
在另一有利的设计方案中，配件壳体和/或封闭部件由抗腐蚀的、耐磨的材料制造。这阻止了在阀处的不期望的腐蚀。
附图说明
根据实施例进一步地阐述本发明。附图示出了根据本发明的阀座组件。其中详细而言：
图1示出了穿过根据本发明的阀座组件的设计方案的截面，
图2示出了来自该截面的细节A，包括壳体部件，
图3示出了来自该截面的细节A，包括阀圆锥，以及
图3b示出了阀圆锥在壳体部件中的布置。
具体实施方式
在图1中示出了以提升阀形式的配件。在壳体1处实施有进入法兰和离开法兰。阀圆锥2位于进入法兰和离开法兰之间，该阀圆锥形成阻断单元并且沿着座环3密封壳体。座环3为直接加工到金属的壳体1中的配合面，该配合面容纳同样实施成金属的阀圆锥2以用于密封。通过弓形件4将用于抬高和下降阀圆锥2的装置保持在壳体1中。尤其在此示出了手轮5，借助于该手轮能够驱动主轴6进行向上-向下指向的运动。备选地当然还能够设置其它的驱动器以代替手轮5。为了密封主轴6的通过壳体1的通道设置有保险填料函(Sicherheitsstopfbuchspackung)8，在该保险密封填料件的情况下附加地设置有波纹管7。
在图1中阀示出为关闭的。通过在手轮5处的转动使主轴6如此运动，即使得阀圆锥2提升并且释放在进入部和离开部之间的路径。倾斜座组件减弱了流体在封闭元件即座环3的区域中的偏转，并且同时使利用很小的结构长度实施阀成为可能。然而主要的困难在于，如此实施阀座，即使得该阀座是金属起密封作用的并且技术成本保持尽可能得小。从附图中可看出，接近座环3的区域是非常受限制的。
为了更精确地示出密封面在图1中标记了区域A，该区域作为被放大的局部在图2中示出。
图2详细地示出了根据本发明的金属起密封作用的座部分的设计方案。表示座部分的两个构件为在图1中示出的阀圆锥2和密封部分9，阀圆锥2与该密封部分共同作用并且在此详细地示出该密封部分。通孔10形成在阀的进入孔和离开孔之间的实际的路径，该通孔的边界区域在示出的示例中由从不同的圆锥周面构成的两个局部的叠加形成。从中得到第一座面(11,11')和第二座面(12,12')，该第一座面面向阀圆锥2。从其中形成的密封部分如此成形，即使得在座部分中的两个锥面如此相叠地放置，即使得当考虑壳体壁的厚度g时，这两个圆锥面大约在中心构造阀的最小的孔，其中该孔面向两个壳体表面扩大。由此获得密封线作为有效的密封部分，该密封线由阀圆锥2的密封部分和座环3的两个圆锥的相交边缘形成。
第二座面(12,12')的形状通过带有张角α的圆锥的构造而实现，其中该圆锥面向通孔10的面转动了β。以通孔10的中心C为出发点，圆锥的顶部在垂直于通孔10的方向上移位了a并且平行地移位了路段b，其中圆锥具有高度c。第一座面(11,11')通过带有张角δ的另一圆锥形成，其中该另一圆锥面向通孔10的面转动了角度γ并且该另一圆锥的顶部具有平行于通孔10的间距d并且具有垂直于该通孔的间距e。该圆锥的高度以f示出。示图明确地示出了密封线的困难的设计，当应当通过传统的切削方法制造该形状时，该困难的设计使得在制造中必须成本高昂地使用精确取向的专用工具。在通过激光熔化方法制造座面的范围内仅仅应注意的是，座的所有部位可通过激光制造。这在以层构建进行制造的情况下尤其是没有问题的。
图3在细节图中示出了来自图1的阀圆锥2。可看到环绕的密封面(13,14)作为带有张角σ和高度h的圆锥的圆锥周面的区段。圆锥面向阀圆锥2的基面斜倾了φ。相邻于密封面14示出了用于阀操纵件的容纳部。该容纳部布置成同样面向基面转动了角度φ，以便使阀圆锥2能够从通孔(在图2中的10)中抬高。
图3b示出了在壳体1中的阀圆锥2，其中角度φ表明了阀圆锥2在哪个方向上移开。
参考符号列表
1 壳体
2 阀圆锥
3 座环
4 弓形件
5 手轮
6 主轴
7 波纹管
8 填料函
9 壳体
10 通孔
11 座部分的第一座面
11' 座部分的第一座面
12 座部分的第二座面
12' 座部分的第二座面
A 局部
B 起点
C 起点
a-t 长度尺寸
α-φ 角度
Claims (11)
1.一种提升阀，带有倾斜地布置在配件壳体中的阀座，带有进入部和离开部，其中设置金属的封闭部件，该封闭部件在其外轮廓处设计成圆锥形，
其特征在于，
在金属的壳体(9)中所述阀座(3)和所述封闭部件(2)之间的密封线构造为三个圆锥的相交，其中两个圆锥在所述配件壳体中如此安放在通孔中，即使得所述阀座构造为边缘座，其中座的构件借助于层构建方法制造；
其中，所述配件壳体(1)和所述封闭部件(2)由抗腐蚀的、耐磨的材料制造；
其中，第二座面(12,12')的形状通过带有张角α的圆锥的构造而实现，其中该圆锥面向通孔(10)的面转动了β；以通孔(10)的中心C为出发点，圆锥的顶部在垂直于通孔(10)的方向上移位了a并且平行地移位了路段b，其中圆锥具有高度c；第一座面(11,11')通过带有张角δ的另一圆锥形成，其中该另一圆锥面向通孔(10)的面转动了角度γ并且该另一圆锥的顶部具有平行于通孔(10)的间距d并且具有垂直于该通孔的间距e；该另一圆锥的高度以f示出。
2.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述层构建方法为激光熔化方法，其中细粒状的金属粉末颗粒借助于来自激光射线的能量逐层地焊接成所述配件壳体。
3.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述封闭部件(2)的外轮廓的圆锥包夹25°至35°的张角σ。
4.根据权利要求3所述的提升阀，其特征在于，所述封闭部件(2)的外轮廓的圆锥包夹30°的张角σ。
5.根据权利要求2所述的提升阀，其特征在于，所述封闭部件(2)的外轮廓的圆锥包夹30°的张角σ。
6.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，在所述配件壳体中由带有5°至15°的张角α的第一圆锥和带有45°至60°的张角δ的第二圆锥形成阀座。
7.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，在所述配件壳体中由带有7.5°的张角α的第一圆锥和带有55°的张角δ的第二圆锥形成阀座。
8.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述封闭部件(2)倾斜地从所述阀座中运动出来，其中方向面向所述配件壳体斜倾了30°至60°。
9.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述封闭部件(2)倾斜地从所述阀座中运动出来，其中方向面向所述配件壳体斜倾了45°。
10.根据前述权利要求中任一项所述的提升阀，其特征在于，通过借助于激光进行的后处理来硬化所述阀座的区域。
11.根据权利要求10所述的提升阀，其特征在于，所述后处理为熔化或冷却。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180105 Termination date: 20190410 |