CN1115503C - 阀门组件 - Google Patents
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Abstract
一种阀(5)，它包括一阀体，和安装在其中的、可在阀处于第一操作方式的第一位置和阀处于第二操作方式的第二位置之间移动的阀门件，该阀门件包括一稀土磁体(1)，该稀土磁体在阀门件处于所述位置之一处时使阀门件被磁性偏压，以反抗向所述位置的另一处的移动，该阀上安装有一能产生磁场、该磁场足以克服在第一或第二位置处的磁性偏压的装置(9)，从而使所述阀门件向所述位置的另一处移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来控制在密封管道系统里的液体、或气体、或流体微粒物质的流动的阀门组件，该系统例如(但不限于)可用于食品和饮料行业、消防、航空、航空工艺学、空间、油气工业、保健、制药行业、公用服务事业和工艺设计行业等。
背景技术
小型低压阀通常是用黄铜、铝或塑料制造的，而大型阀通常是用铜或其它合金制造的。如果被控制的流体具有腐蚀性，可能需要合金，诸如不锈钢。阀可以手动操作，或通过伺服机构或磁力机械操作，或通过受控制流体的流动气动操作。本发明涉及的阀门组件是用磁力操作的。
从现有技术中已知提供了许多阀，并提供脉冲电流，以便启动该阀。然而，与传统类型的电磁阀相关的问题是，线圈可能产生大量的热能。这样，传统的电磁阀只能有限地用于低温流体，并可能在食品和饮料行业中使用时产生卫生问题。此外，这些阀需要复位弹簧和滑阀机构。当线圈的电力被切断时，弹簧/滑阀可对抗管道压力关闭阀。此外，传统的电磁阀需要密封件，以便使在弹簧/滑阀一侧的内部管道压力与大气压力分离。这些密封件可能被磨损和/或破裂，从而造成流体泄漏，而这种泄漏可能是危险的和代价昂贵的。
安装在工业系统里的大多数大直径阀需要齐全的电气设备和/或压缩空气设备，以便控制液体或气体的流动。压缩空气设备本身需要电气设备系统，因此，安装这种大直径电磁阀的成本和困难可能是巨大的。
与传统的电磁阀相关的另一个问题是，由于它们需要保持长久的励磁，因此其费用是昂贵的。例如，对于只在非常偶然情况下、可能一年一次或两次工作的电磁阀来说，必须在整个时期内维持充分励磁。这在功率消耗方面可能是非常昂贵的。
一种容易安装的、维持费用低的、只包括少数密封件和移动件的阀门组件将对许多行业提供直接的好处，并将具有广泛的用途。
发明内容
按照本发明，提供一种阀，它包括一阀体，安装在其中的、可在阀处于第一操作方式的第一位置和阀处于第二操作方式的第二位置之间移动的阀门件，该阀门件包括一稀土磁体，该稀土磁体在阀门件处于所述位置之一处时使阀门件被磁性偏压，以反抗向所述位置的另一处的移动，该阀上安装有一能产生磁场、该磁场足以克服在第一或第二位置处的磁性偏压的装置，从而使所述阀门件向所述位置的另一处移动。
较佳的是，所述稀土磁体由下面材料组成的集合中选出的至少一种材料形成：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇和钍。
较佳的是，所述稀土磁体包括一种以上的稀土材料，更佳的是，所述稀土磁体可被永久励磁，而其磁轴与任何选定的方向对齐。
较佳的是，该磁体除了稀土金属外还包括至少一种元素。例如铁、硼和/或钴，这种化合物的例子是BREMAG(NeFeB)和ANISOTROPIC BREMAG(SmCo)。这种稀土磁体几乎不可能利用传统的线圈组件和短时间的相反磁力被消磁，而这种磁力将在阀门被打开或关闭时发生。
较佳的是，所述稀土磁体是一圆盘，它具有基本平行的表面，更佳的是，所述圆盘被励磁，且具有与所述表面垂直的磁轴。
较佳的是，所述稀土磁体被安装在阀体里。
较佳的是，该壳体设有供阀门件使用的阀座，该阀座上设有许多成圆形布置的、环绕着阀门件的稀土磁体。较佳的是，这些稀土磁体均匀间隔。
较佳的是，该阀在平面上基本是圆形，并大于2英寸(5厘米)直径。
较佳的是，该阀包括一磁性线圈，通过施加电流、理想的是直流电在该线圈里产生一磁场。
较佳的是，所述线圈包括铁或铁氧体。
较佳的是，由可再充电电池组、诸如汽车/卡车等车辆上使用的电池组提供电力，理想的是，所述电池组可驱动一相当大的阀，由此消除对基本电源的需要，此外，该电池组可用连续补充充电器补充，而该充电器或者使用本地电源，例如从电话电源，或者使用太阳能，或者使用风能。
由此可知，通过使作用在线圈上的直流电励磁电压反向可使稀土磁体在两个所述操作方式、即打开和关闭位置之间来回移动。使电力反向将在阀的打开和关闭位置之间吸引或排斥稀土磁体。而这只需要对线圈励磁一小段时间、理想的是在0.25-10秒范围内就可以了，这是因为当稀土磁体处于打开位置时，通过其本身对线圈结构里使用的铁或铁氧体的磁引力就可保持不动。该特征与现有技术相比具有显著的优点。
较佳的是，所述阀包括一阀座，该阀座包含磁性材料。
在关闭位置，除了阀两侧的压力差，通过对阀座里的和环绕着阀座的磁性材料的磁引力，该稀土磁体保持不动。在两个操作方式之间开关阀所使用的时间比电动阀或气动阀更快，这样，可以设想，本申请的阀在消防行业和其它安全场合中具有广泛的用途。
较佳的是，所述阀包括许多安装在阀门件和阀体之一或两者上的不动的密封件，以便在两者之间提供密封。较佳的是，至少一个所述不动的密封件位于稀土磁体圆盘和阀座之间，而另一个所述不动的密封件位于阀的出口的内表面上。
请注意，本发明的阀在线圈和阀座之间不需要任何形式的密封件。因此，不可能发生从阀的内部向周围环境的泄漏，从而使本发明特别适用于在包含流动的易爆炸物和/或有害物质和/或需要除菌的材料的导管/管子里使用的控制阀。
附图的简要说明
下面将参考附图和实施例来描述本发明。
图1是一稀土磁体的励磁图解；
图2显示了按照本发明的阀的第一实施例；
图3显示了按照本发明的阀的第二实施例。
具体实施方式
参看图1，它显示了一稀土磁体1，它具有S极(南极)和N极(北极)；磁力线沿选定的方向、即相对于表面2成90度的方向通过。在磁化后，稀土磁体准备组装在本发明的阀里。
参看图2，它显示了本发明的阀的第一实施例。在该实施例中，阀供一组管子3和4使用，所述一对管子基本上互相成直角。在阀门组件5处于打开位置的情况下，流体材料沿X至Y方向流动。然而，在该视图里，稀土磁体1处于一靠近阀座6的关闭位置，该阀座6位于阀体8的磁性材料7里。阀体8为非磁性材料构成。
在与管子3相反的一侧，在阀上安装一线圈罩9。线圈罩9是用铁或铁氧体制造的，且其中埋设线圈10。在线圈通过施加的电流而被激磁的情况下，稀土磁体1被吸引并移动通过空间12至区域11。一旦在区域11里，稀土磁体1紧靠阀体8的内表面13，并处于打开位置，从而允许流体沿着X至Y的方向从管子4流动至管子3。不必一直提供电流，只要施加一段足够的时间，将稀土磁体吸引到表面13就可以了。当电流被切断时，由于磁体与线圈罩的铁或铁氧体材料的吸引力，磁体将保持不动。当电流反向流动时，也只要施加很短一段时间，稀土磁体1将被推离表面13而通过空间12返回，从而紧靠着在另一端的密封件6。然后，稀土磁体1将牢牢地保持在磁性阀座7内的位置上，使阀处于关闭位置，直至需要再一次启动阀。
上述阀可以在打开或关闭操作方式上保持一段延长的时间。这个特征使得本发明的阀特别适用于某些工业，它们只需要偶然使用的阀控制，从而与现有技术中的阀相比提供了显著的改进，因为本发明的阀不需要总是处于经常的通电励磁状态，从而可降低成本。
参看图3，它显示了本发明的阀的另一个实施例。在该实施例中，管子14和15沿着一共用轴线对齐，而流体沿着X至Y的方向流动。稀土磁体1埋设在一磁铁壳16里，而磁铁壳16具有适当的形状，以便当阀处于关闭位置时紧靠着磁性座17。安装一小直径的磁体，即供大于2英寸(5厘米)直径的阀用的，从而形成一环绕着磁性座17的圆。制造大直径的稀土金属磁体圆盘供大于2英寸(5厘米)的阀使用是不切实际的，因为稀土磁体具有固有的脆性，它在线圈的作用下易被损坏。因此，必需设计各种元件，以便防止稀土磁体在它们的使用寿命内受到损坏。
磁铁壳16包括至少3个、较佳的是更多个位于壳体的臂21里的磁铁20。在完全关闭位置(未画出)中的臂21以平接的方式紧靠着磁性座17的表面22。磁性座17上安装着许多密封件18和19，以便防止泄漏。磁铁壳16中的部分28是用非磁性材料制造的。非磁性材料28基本上环绕着臂21的周边延伸，直至点29处。
在该具体实施例里，稀土磁体1和与其相关的壳体16的横截面基本上呈T形，该T形是由臂21和主体30形成的。在打开位置，稀土磁体和与其相关的壳体主体30位于凹槽23里。凹槽23形成在顶部组件24里，它包括在所有环绕壁里的非磁性材料。顶部组件24的最上部表面上设有环氧树脂密封件25，而埋设在顶部组件里的是铁或铁氧体芯子26，它们可被提供给电线/插头27的电流激磁。提供环氧树脂密封件25是防止磁铁组件退化的一种方式，然而，该组件也可用塑料覆盖，或安装在一金属护罩里。
在操作时，通过使连接在线圈26上的直流电励磁电压换向而使稀土磁体1在两个所述的工作方式、即打开和关闭位置之间移动。在打开位置，磁铁壳16的主体30位于凹槽23里。凹槽23作为缓冲器用，以便降低稀土磁体的速度和使冲击得到缓冲，从而在移动进入凹槽23时防止对磁体的冲击。
在关闭阀时，密封件19、即位于磁铁壳臂21下面但位于磁性座17上表面上的O型橡胶环作为一弹簧/软垫用，以便防止损坏磁体。在关闭位置，磁铁壳16的臂21紧靠磁性座17的表面22和密封件19。只需要对线圈26励磁很短时间、通常在各方向是0.25-10秒。励磁的时间是相当短的，因为当稀土磁体圆盘在打开位置时，它对于线圈结构里使用的铁或铁氧体材料的磁引力使其保持不动。在关闭位置，稀土磁体1除了在阀两侧的压力差、还通过对阀座17里的和环绕着阀座17的磁性材料的磁引力而保持不动。
因此，本发明的阀与现有技术中的阀门组件相比，除了在许多不同的行业内具有广泛的用途外，在成本和维修时间上也提供了显著的优点。
Claims (25)
1.一种阀，它包括一阀体，和安装在其中的、可在阀处于靠近第一磁化或可磁化件的、第一操作方式的第一位置和阀处于靠近第二磁化或可磁化件的、第二操作方式的第二位置之间移动的阀门件，该阀门件包括一稀土磁体，该稀土磁体在阀门件处于所述位置之一处时与第一和/或第二磁化或可磁化件一起使阀门件被磁性偏压，以反抗向所述位置的另一处的移动，该阀上安装有一能产生磁场、该磁场足以克服在第一或第二位置处的磁性偏压的装置，从而使所述阀门件向所述位置的另一处移动，产生磁场的装置包括一安装在阀体外侧的单线圈，阀体和阀门件被安装成能防止阀门件通过线圈。
2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，阀体作为一制动件，以防止阀门件通过产生磁场的装置。
3.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，阀门件的横向范围大于产生磁场的装置的横向范围。
4.如权利要求1所述的阀，其特征在于，第一磁化或可磁化件包括一线圈壳体。
5.如权利要求4所述的阀，其特征在于，阀门件的横向范围等于线圈壳体的横向范围。
6.如权利要求4所述的阀，其特征在于，通过直接施加的电流电源对该线圈励磁。
7.如权利要求4所述的阀，其特征在于，通过使通向线圈的电流反向而吸引或排斥稀土磁体，从而使阀门件可移动进入打开或关闭位置。
8.如权利要求4所述的阀，其特征在于，通过可再充电电池组对线圈通电励磁。
9.如权利要求4所述的阀，其特征在于，该线圈包括铁或铁氧体。
10.如权利要求1所述的阀，其特征在于，第二磁化或可磁化件包括磁性材料。
11.如权利要求1所述的阀，其特征在于，阀门件上设有许多成圆形布置的稀土磁体。
12.如权利要求11所述的阀，其特征在于，这些稀土磁体均匀间隔。
13.如权利要求12所述的阀，其特征在于，所述稀土磁体包括钕和/或钐。
14.如权利要求13所述的阀，其特征在于，所述磁体除了稀土元素外还包括至少一种元素。
15.如权利要求14所述的阀，其特征在于，上述磁体包括铁、硼和钴中的至少一种。
16.如权利要求13所述的阀，其特征在于，所述稀土磁体可被永久励磁，且其磁轴与任何选定的方向对齐。
17.如权利要求13所述的阀，其特征在于，所述稀土磁体是一圆盘，它具有基本平行的表面。
18.如权利要求17所述的阀，其特征在于，所述圆盘被励磁，且其磁轴与所述表面垂直对齐。
19.如权利要求17所述的阀，其特征在于，所述圆盘形成阀门件。
20.如权利要求1所述的阀，其特征在于，该阀在平面上是圆形，并大于2英寸(5厘米)直径。
21.如权利要求1所述的阀，其特征在于，还包括在0.25-10秒之间产生所述磁场的装置。
22.如权利要求1所述的阀，其特征在于，还包括一个或一个以上的、安装在阀门件和阀体之一或两者上的不动的密封件，以便在两者之间提供密封。
23.如权利要求1所述的阀，其特征在于，阀门件的横截面呈T形。
24.如权利要求23所述的阀，其特征在于，第一稀土磁体位于一直立中心部分上，而许多其它的稀土磁体位于一环绕着该中心部分的一圆形结构上。
25.利用上述任一项权利要求所述的阀作为控制阀，以便控制在流体和/或易爆炸物质和/或有害物质和/或需要除菌材料的导管/管子里的流动。
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