CN105443824A - 阀壳体 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种阀壳体(10)，该阀壳体(10)包括入口(12)、出口(14)和振动发生器(24)。该振动发生器(24)是表面波芯片，该表面波芯片平直地安装在阀壳体(10)上并且能够将表面波耦合至阀壳体(10)中。

Description

阀壳体

技术领域

本发明涉及具有入口、出口和振动发生器的阀壳体。

背景技术

从现有技术来看，已知阀用于控制流体流。这些阀包括阀壳体，阀壳体具有入口和出口使得待被控制的介质可以经由入口流动通过阀并且接着可以经由出口离开阀。

在操作期间，在阀壳体中可能存在介质的残留物和沉积物。一般来说，由于在介质改变时可能发生混合，因此残留物和沉积物是不期望的。这特别适用在阀与食品和药物结合使用时。

因此，从现有技术中已知的是，形成阀的阀壳体使得阀是自排液的。引入的介质会经由入口和出口自动地排出，使得阀本体中不存留介质的残留物。然而，几乎无法避免的是，至少少量的介质残留物存留在阀本体中。

自排液通常依赖于阀的安装位置。例如，出口设置在阀的最低点处使得介质因重力而流动至出口。然而，当阀未安装在其预期的安装位置中或以过小的倾斜度安装时，自排液是减弱的。

此外，从现有技术中已知的自排液依赖于形成流动通道的表面的质量，因为高的表面质量会产生更好的流动特性。然而，高的表面质量仅能通过具有高成本的制造过程来实现。

另外，已知的是为改善自排液，提供了具有例如带有抗液效果的涂层的表面。然而，这具有下述缺点：涂层可能分离并且使待由阀控制的介质受到污染。

另外，从现有技术中已知的是，提供具有足够陡的壁的阀使得残留物更容易克服静摩擦力并且更容易开始流动。然而，由于可用安装空间有限，这仅可能到达有限程度。

为了维持自排液并且保证阀的清洁度，从现有技术中已知的是另外地清洁阀壳体。为此，冲洗阀壳体使得冲掉残留物。不利的是，清洁的或冲洗的介质的剩余部分则留在了阀本体中。

然而，已经证实的是，简单的冲洗不足以实现阀壳体的可靠清洁。因此，为了改进清洁，在现有技术中提供了借助超声波分离已经存在于阀本体中的沉积物，使得分离的沉积物可以在冲洗期间被冲走。

然而，由于分离的沉积物因阀壳体的几何结构的缘故仍可能留在阀壳体中，所以超声波的使用仅呈现了轻微的改善。另外，阀壳体必须被冲洗以将由超声波分离的沉积物冲离出阀壳体。

发明内容

本发明的目的是提供一种更易于通过简单的装置清洁并且具有改进的自排液的阀壳体。

根据本发明，该目的通过具有入口、出口和振动发生器的阀壳体来实现，其中，振动发生器是表面波芯片，该表面波芯片平直地安装在阀壳体上并且能够将表面波耦合至阀壳体中。

本发明的基础构思是使阀壳体进入振动状态使得表面波在阀壳体上传播，从而选择性地输送阀壳体中的介质残留物。表面波芯片是可以进入振动状态的振动发生器，其中，表面波芯片将振动传递至邻接的材料，特别是金属或塑性材料，使得表面波形成在材料的表面上。表面波的特征在于，表面波具有沿着表面的限定的传播方向使得在材料的表面进入振动状态期间为残留物指定了限定的输送路径。通过表面波芯片产生的主动的或引起的自排液是可靠的。此外，阀壳体不必随后被冲洗，当在用超声波清洁时的情况下也是如此。表面波芯片可以在每个通道有介质之后被激活以防止介质的残留物变干的风险。这意味着，阀本体在沉积物完全出现之前被清洁。此外，已经出现的沉积物还可以通过表面波被分离并且接着被带走。由于主动的自排液，因此也可以在阀壳体内以小的倾斜度提供可靠的自排液。由于阀壳体引起的自排液，因此可以省去随后的清洁或者更少地执行随后的清洁。而且，表面波不引起任何可听到的噪声。

根据本发明的一个实施方式，表面波芯片安装在阀壳体的外侧部上。引入到阀壳体中的介质沿着阀壳体的与外侧部相对的内侧部流动。因此保护安装在阀壳体的外侧部上的表面波芯片免受介质的影响。表面波芯片至少在表面波芯片的区域中使阀壳体进入振动状态使得表面波形成于阀壳体的内侧部上，以此防止在内侧部上产生残留物和沉积物或者带走了内侧部上的残留物和沉积物。

根据本发明的另一实施方式，表面波芯片安装在位于阀壳体的壁中的容纳部中。因而确保了表面波芯片直接设置在阀壳体的待形成表面波的内侧部附近。这在由厚壁的材料形成的阀壳体例如铸造或锻造的阀壳体中是特别有利的。

特别地，表面波芯片能够产生并发出表面声波，即，所谓的锯齿波。

在本发明的一个实施方式中，表面波芯片能够产生兰姆波(Lambwaves)。兰姆波是平直的本体的振动，在兰姆波中，在竖向上并且在传播的方向上均发生偏转。因此，兰姆波是混合压力和剪力的波。阀壳体的壁被认为是基本上平直的本体，即使它们在宏观上形成为圆形或椭圆形也是如此。作为参照量，产生的表面波的波长是重要的。兰姆波特别适于在薄壁本体中应用。

替代性地，表面波芯片能够产生瑞利波(Rayleighwaves)。瑞利波特别适于在厚壁本体中应用。瑞利波也是表面声波。瑞利波包括滚动运动，由此阀壳体的内侧部上下移动并且在波的传播方向上来回移动。瑞利波可以以瑞利角耦合至位于阀壳体中的残留物中，由此声能被残留物吸收，这导致了相应的脉冲转移。

瑞利波或兰姆波的定向传播导致了残留物沿着阀壳体的内表面定向输送，使得残留物选择性地被带走并且不会形成沉积物。

表面波芯片特别地可以是压电元件。压电元件具有低能耗并可以以低的成本生产。此外，压电元件具有长的使用寿命。压电元件被电激励使得其进入振动状态，振动传递至阀壳体。表面波因而被耦合至阀壳体中。特别地，表面波芯片可以是叉指式转换器，该叉指式转换器也已知为叉指式换能器。

另外，表面波芯片可以被设计为接收表面波的传感器。因此能够测量通过阀壳体的流量。这在阀必须被精确地控制时是有利的。独立的流量计在该实施方式中是不必要的。替代性地和/或附加地，表面波芯片可以出于诊断目而监测阀冲程。为此，表面波芯片可以测量表面波在被推力件或阀驱动器的膜反射之前经过的时间。

根据本发明的另一实施方式，在阀壳体上安装有一些表面波芯片。残留物因而可以以集中的方式被带走。另外，可以经由多个表面波芯片选择性地清洁一些表面。一般来说，因而改善了在阀壳体中的液体移除。另外，为了同时监测阀冲程或测量流量，特定表面波芯片可以用作传感器，该传感器例如被设置位于阀壳体中的梁腹上。

特别地，表面波芯片定向成使得由芯片产生的表面波的传播方向指向出口或入口。因而确保了残留物或分离的沉积物被输送至出口或入口，使得残留物或分离的沉积物从阀壳体离开，由此实现了最佳的自排液并且因此实现了阀壳体的完全清洁。

另外，阀壳体可以包括塑性变形的管部分。该塑性变形的管部分可以形成阀壳体的梁腹，阀元件和膜可以与梁腹配合以控制通过阀的流量。优选地，由于塑性变形部分的区域是阀的关于防止沉积物产生的最关键的点，所以表面波芯片设置在该区域中。

特别地，振动发生器形成为使得表面波具有使阀壳体产生共振的波幅和/或波频。以此方式，当产生的阀壳体的振幅对实现最佳的能量输入以移除残留物和沉积物是最佳的时，实现了特别好的自排液。

附图说明

本发明的其他优点和特性可以从以下说明以及参照的附图中获取。在附图中：

图1示出了根据本发明的阀壳体的立体图；

图2示出了如在图1中示出的根据本发明的阀壳体的另一立体图；

图3示出了如在图1和图2中示出的根据本发明的阀壳体的另一立体图；

图4示出了如在图1至图3中示出的根据本发明的阀壳体的截面图；

图5示出了如在图1至图4中示出的根据本发明的设置有电子元件的阀壳体的立体图；

图6示出了如在图1至图5中示出的根据本发明的阀壳体的立体图，其中，在阀壳体上安装有包壳；

图7示出了根据本发明的阀壳体的第二实施方式的俯视图；

图8示出了根据本发明的阀壳体的第三实施方式的示意性截面图；

图9示出了根据本发明的阀壳体的第四实施方式的立体图；

图10示出了图9中的阀壳体的示意性截面图；以及

图11示出了振动发生器的细节图。

具体实施方式

图1至图6以各种角度和图示示出了根据第一实施方式的阀壳体10。

阀壳体10包括入口12和出口14，在入口12与出口14之间设置有流动通道16，待被控制的介质可以流动通过该流动通道16。待被控制的介质经由入口12供给至阀壳体10，在流动通过流动通道16之后，介质经由出口14排出。

阀壳体10还包括连接区域18，未图示的阀驱动器可以安装至该连接区域18以形成阀。为此，连接区域18包括四个孔19，所述四个孔19设置在连接区域18的拐角中并且诸如螺钉的紧固装置可以延伸穿过孔19。

替代性地，阀驱动器可以通过扣合式连接或螺纹连接与阀壳体10连接。

阀壳体10还具有梁腹20，该梁腹20设置在流动通道16中并且与未图示的阀元件或未图示的膜配合，以阻断通过流动通道16的流动路径或使其畅通。当与膜或阀元件配合时，梁腹20形成了所谓的密封梁腹。

梁腹20设置在阀壳体10的一部分22上。该部分22尤其可以是塑性变形部分，该塑性变形部分例如在制造阀壳体10时由管部通过内部高压成形和模具的引入进行成形。

在梁腹20中形成有从梁腹20延伸的两个陡的相对的侧面23，使得部分22为阀壳体10的大致V形的凹陷，这还可以被称为凹槽。侧面23相应地还可以称为凹槽的侧部。

图2示出了排出斜槽25，介质从入口12经由排出斜槽25并经由梁腹20到达出口14。在该排出斜槽25中，经常不期望地留下残留物。根据本发明，采用了影响阀壳体10的自排液的振动发生器24。

在阀壳体10上安装有振动发生器24(图3)，振动发生器24形成为表面波芯片并且平直地附接至阀壳体10，由此，该振动发生器24具有针对阀壳体10的大的有效表面。一般来说，振动发生器24设置在阀壳体10的外侧部26上。在图示的实施方式中，振动发生器24设置在塑性变形部分22上，特别地设置在两个侧面23中的一个侧面上。

振动发生器24可以是被电激励以被设定成振动状态的压电元件。该压电元件例如可以形成为叉指式换能器。

一般来说，振动发生器24与用于激励振动发生器24的控制和评估单元30(图5)电连接，使得振动发生器24振动。振动发生器24的振动被传送至阀壳体10，由此阀壳体10也进入振动状态，使得在阀壳体10中形成了表面波。振动发生器24因此将表面波耦合至阀壳体10中，其中，在图4中以图示的方式示出了表面波。

形成为表面波芯片的振动发生器24尤其可以是产生兰姆波或瑞利波的表面波芯片。

一般来说，产生的表面波是具有限定的传播方向的振动。表面波相应地在阀壳体10的内侧部28上传播，由此选择性地带走了流动通过流动通道16的介质的现有残留物(图4)。另外，表面波可以使在内侧部28上已经存在的沉积物分离并且同样地，选择性地带走分离的沉积物。

因此，在图示的实施方式中，振动发生器24设置在部分22的区域中使得通过部分22的区域耦合到阀壳体10中的表面波具有指向阀壳体10的出口14的传播方向。因而确保了通过表面波输送的残留物被选择性地导引至出口14以离开阀壳体10。因而避免了与随后引入的介质混合或使沉积物变干。

一般来说，振动发生器24还可以定位成使得表面波指向入口以使残留物经由入口离开阀壳体10。

由于振动发生器24的主动致动，实现了阀壳体10的特别有效的主动的或引起的自排液。

为了确保表面波在阀壳体10的内侧部28上有效地传播，阀壳体10优选地形成为薄壁的。该壁可以具有0.2mm至5mm的厚度，特别是0.5mm至3mm的厚度。

同样地，控制和评估单元30可以设置在阀壳体10的外侧部26上，特别是在梁腹20的外侧部26上，使得控制和评估单元30位于塑性变形部分22中。因为控制和评估单元30完全设置在凹槽中并且因此不会突出，由此形成了阀壳体10与控制和评估单元30一起的紧凑设计。

由于阀壳体10以及设置在其上的控制和评估单元30的紧凑形式，因此可以通过包围塑性变形部分22的包壳元件32(图6)封闭该控制和评估单元30。包壳元件32可以与阀壳体10稳固地连接，例如被焊接至阀壳体10。一般来说，这为控制和评估单元30和设置在塑性变形部分22上的振动发生器24提供了机械保护。

在图7中示出了阀壳体10的第二实施方式，其中，第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，一些振动发生器24设置在阀壳体10的位于塑性变形部分22的区域中的外侧部26上。

在通过示例的方式示出的实施方式中，在部分22中总共设置有六个振动发生器24，其中，两个振动发生器24直接地设置在梁腹20的外侧部26上。

设置在梁腹20的外侧部26上的振动发生器24可以是表面波芯片，该表面波芯片设计为传感器并且形成为接收表面波。

这些振动发生器24用于测量通过剩余的振动发生器24耦合的表面波被阀元件或未图示的阀驱动器的膜反射所需要的时间。因而可以通过两个振动发生器24来监测阀冲程。

一般来说，由于一些振动发生器24用作致动器而可以集中表面波，使得来自表面波的能量可以以选择性的方式传递至阀壳体10的颈缩部处，以便为阀壳体10提供最好的清洁。

在图8中示出了第三实施方式，其中，在入口12和出口14的区域中设置了另外的振动发生器24。

同样地，这些振动发生器24可以是设计为传感器的表面波芯片。流量例如可以通过这些振动发生器24定性地确定。此外，因此可以检查引起的或主动的自排液是否在工作和残留物是否被带走。

替代性地，另外的振动发生器24可以用于控制和集中耦合的表面波的传播方向。

所有的振动发生器24与控制和评估单元30耦合使得在振动发生器24形成为传感器的情况下由振动发生器24获取的数据传送至用于评估数据的控制和评估单元30。

特别地，控制和评估单元30可以根据由形成为传感器的振动发生器24获取的数据控制形成为致动器的振动发生器24。

图9和图10示出了阀壳体10的第四实施方式，其中，阀壳体10以更大的壁厚形成。例如，阀壳体10可以是固态铸造或锻造的阀壳体。

阀壳体10同样包括固态成型的梁腹20。然而，在阀壳体10的内侧部28上形成的陡的侧面23从梁腹20延伸。

阀壳体10还包括位于阀壳体10的壁中的容纳部33，其中，振动发生器24容置在容纳部33中。因而确保了振动发生器24靠近阀壳体10的内侧部28设置以将来自振动发生器24的振动传递至阀壳体10的内侧部28。表面波因此在阀壳体10的内侧部28上传播，从而输送可能的残留物或者使沉积物分离并且带走沉积物。

因此，通过根据第四实施方式的阀壳体10，能够在不必将振动发生器24放置在内侧部28上的情况下在厚壁的阀壳体10的内侧部28上形成表面波，使得振动发生器不与介质接触。

容纳部33例如可以通过位于阀壳体10中的孔而形成，该容纳部33从阀壳体10的外侧部26延伸至内侧部28。孔的底部与内侧部28之间的剩余壁厚度是几毫米。

在图11中详细地示出了振动发生器24。在示出的实施方式中，振动发生器24包括两个电极34，所述两个电极34各自与使振动发生器24与控制和评估单元30耦合的电缆36接触。

由振动发生器24产生的表面波的传播方向通过箭头表示。图11示出的是表面波以垂直于电极34的取向的方式传播。

在振动发生器24中，不能从外侧看到电极34并且为了更好地理解仅在该图示中示出了电极34。然而，电极34的取向是源于电缆36被定向的方向。

振动发生器24例如可以在大约100V的峰值电压下操作。

通过根据本发明的阀壳体10，通常能够使阀壳体10与残留物和/或沉积物完全脱离。由于通过形成为表面波芯片的振动发生器24产生的表面波的耦合，残留物的定向运动是可能的。因此产生了阀壳体10的特别有效的主动的或引起的自排液。

特别地，表面波可以在每次介质从阀壳体10中排出时产生使得阀壳体10的自动清洁得到执行。

Claims (11)

1.一种阀壳体(10)，所述阀壳体(10)具有入口(12)、出口(14)和振动发生器(24)，其特征在于，所述振动发生器(24)是表面波芯片，所述表面波芯片平直地安装在所述阀壳体(10)上并且能够将表面波耦合至所述阀壳体(10)中。

2.根据权利要求1所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述表面波芯片安装在所述阀壳体(10)的外侧部(26)上。

3.根据权利要求1所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述表面波芯片安装在位于所述阀壳体(10)的壁中的容纳部(33)中。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述表面波芯片产生兰姆波。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述表面波芯片产生瑞利波。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述表面波芯片是压电元件。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述表面波芯片被设计为传感器。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，在所述阀壳体(10)上安装有若干表面波芯片。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述表面波芯片定向成使得由所述芯片产生的表面波的传播方向指向所述入口(12)和/或所述出口(14)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述阀壳体(10)包括塑性变形的管部分(22)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的阀壳体(10)，其特征在于，所述振动发生器(24)形成为使得表面波具有使所述阀壳体(10)产生共振的波幅和/或波频。