CN1133027C - 马达操作的带有多功能密封件的蝶阀 - Google Patents
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Abstract
流体阀(10),它有在匹配界面(26)处组合成空腔(22)的第一与第二半部件(14,16)形成的阀室(12),此空腔有入口(18)在第一半部件中还有出口(18)在第二半部件中。每个半部件的配合面包括一在配合面外边缘与空腔间延伸的凹口(32),还包括环绕此空腔的环形凹座(28)。在空腔与环形凹座间的各配合面之上形成有垫(40),垫上的槽(42)在第一与第二半部件结合时形成一轴套。空腔内有一安装于阀杆(76)上的蝶阀件(82)。阀杆有一端座落于轴套内并有一部分通过阀室的半部件中的凹口。凹座内装配有环形密封件(44)以防两个半部件间有流体漏泄,并用于密封滑杆部分的周围。此外,上述蝶阀件在该阀处于关闭状态时与所述密封件配合。
Description
发明的技术领域
本发明涉及用于控制流体流量的蝶阀,具体涉及到用于这种阀的阀室和密封件以及用于操作此阀的电动机构。
发明的背景技术
已知存在着种种有关蝶阀及其阀室的结构。例如在一种普通的蝶阀设计中,此蝶阀包括有阀室,阀室可与两根管连接而在两管之间形成一条流道。阀室侧壁中有一横向孔沿着基本上垂直于连接此阀的两管轴线的轴线延伸。有轴或杆可旋转地转过此横向孔并在上述流道中支承一蝶阀盘件。转动这根轴就能使此阀碟在阀的开与关位置间绕前述横向的轴线转过至少90°。
阀室界定出一个基本上呈圆筒形的流道内部,处于两管轴线的中心处,而蝶阀的结构则能配合到这个部分内。环绕此蝶阀或此阀室的内部设有密封装置,用来当蝶阀横向地定位于流道内关闭阀时来密封其间的间隙。还需另设密封件以防水从阀室沿着操纵蝶阀的轴流出,同时用于阀室的其它孔口中。
业已提出将上述类型的蝶阀用来控制涡流浴池中的水流。这类池中常包括电控系统用来激励不同的水射流和控制水的流率。于是希望能开发一种马达驱动的蝶阀,它能够为涡流浴池的控制系统用电力操作。另一方面,在手动阀中,内部蝶阀盘件的位置是由操纵杆的位置指示,而在马达操作的阀中,阀的位置则不易确定。这样就需有一种机构来保证,当用户命令此阀处于全开或全闭位置时,它就能恰当地定位于这样的位置。
此外,当上述电控系统允许涡流浴池的入浴者操作一开关用手来控制电动阀时,如在此阀已停止于全开或全闭位置后继续关闭该开关,就能致马达过热甚至烧坏。因而需要设置能防止发生这类有害效应的控制电路。
发明概述
本发明的总的目的在于提供一种新颖的和改进了的阀,用来控制通过导管的流体流量。
本发明的另一个目的在于提供一种易于组装的蝶阀。
本发明的又一个个目的在于提供一种蝶阀组件,它具有单一的密封件,在阀室的两个对开的半部件之间起到密封垫的作用,沿着阀的驱动轴密封阀,并在阀的关闭状态下于蝶阀件和阀室之间提供密封。
本发明的还有一个目的在于给阀的驱动轴提供轴套式的支承件,保持轴精确地定位于阀室中,使蝶阀件能光滑地工作。
本发明的另有一个目的在于提供一种既易适合电动操作又易适应手工作业的阀组件。
本发明的再有一个目的对于马达操作的这类阀有着特别重要的意义,是去提供能保证蝶阀按照用户所需转至全开或全关位置的一种机构。这种阀的最佳实施形式提供了一种内部止动件,使得蝶阀件在全开或全闭位置时抵靠住此止动件。
上述目的和其它目的可由这样一种蝶阀实现,这种蝶阀包括由在匹配界面上贴靠的第一与第二单元组成的阀室。这两个贴靠的单元形成一个内腔,此内腔在一个阀室单元中有入口而在另一个阀室单元中有出口。由各个阀室单元中一批排列好的沟槽在此匹配界面上相对于内腔的一侧形成一个轴套。从内腔延伸出一个杆孔,此杆孔与内腔相对一侧上的轴套准直。
在内腔与轴套周围的第一和第二阀室单元之间配合有一密封件,此密封件与内腔通连。密封件上有一个与上述杆孔对准的孔。
上述阀室的内腔中有一蝶阀件。此蝶阀件上装有一阀杆,阀杆穿过阀室中的杆孔与密封件中的孔。阀杆的一端装配到阀室中形成的轴套内。阀杆的转动使蝶阀件在开与关的两个位置间转动。在关闭位置,蝶阀件与密封件配合而阻止流体流过此阀。
本发明中还公开了一种优越的马达控制电路,它能限制流过马达的电流大小。这一特点防止了在蝶阀件抵靠到止动件上和马达停转之后因继续通电而造成马达过热。这一马达控制电路还限制了马达的失速转矩,减小了蝶阀各部件以及马达驱动变速箱的机械应力。
附图的简要说明
图1是依据本发明的马达操作的阀的分解透视图;
图2是图1中所示阀室的两个对开的半部件的配合面的平面图;
图3是用来把图1所示的阀变换为手工操作的部件的分解透视图;而
图4是用来控制操作此阀的马达的新颖电路的示意图。
最佳实施方式
首先参看图1,蝶阀10的阀室12分成两半,形成两个例如由聚氯乙烯(PVC)之类塑料制作的一致的单元14与16。各阀室单元14与16都有一个圆筒部18,后者的一端可与PVC管粘接而给蝶阀10提供入口与出口。或者可在筒部18中切削出管螺纹或提供其它连接机构以将阀10装附到两管之间。筒部18中贯通着中央通道20,可使流体从一个管流到另一个管。当阀室单元14与16结合到一起时,在两个筒部18之间的界面处,于阀室12内形成一中央腔22。
每个单元14与16各有一安装凸缘24从各筒部18的内端向外伸延并环围住此内端。各个凸缘24有一平的配合面26,它们当阀室单元14与16组装到一起时相互面贴。有一批螺丝17通过一个阀室单元的孔而拧合到另一阀室单元的相应孔中,使阀室12保持成一整体。
参看图1与2,凸缘24有一围绕内腔22延伸的环形凹座28。此凹座中有一隆起的岛状件30环绕中央腔22而给该腔的周围提供一唇部。从岛状件30的大面上立起一垫40,且使此垫40高出的平表面与凸缘24的配合面26共面。垫40的上表面中形成一半柱面形槽42,此槽的纵轴线与筒部18的纵轴线相交。
在凸缘24的配合面26中,于内腔22的与垫40相对的一侧上形成一半柱面形缺口32。缺口32在环形凹座28与阀室12的外表面间延伸,有一与垫40上槽42的轴线准直的纵轴线。环形凹座28的内表面34则有一个与缺口32共轴线的半柱面形下凹部36。在岛状件30所形成的边缘之中有一类似的对准的下凹部38。当两个单元14与16相互结合,如以后所述凹口对32与下凹部对34和38便形成准直的孔以接收阀的驱动杆。
参看图1,制备有弹性材料密封件44,配合在阀室单元14与16的环形凹座28内。密封件44有一中央管段46,位于阀室12的腔22内以其外表面48紧紧地配合到各阀室单元14与16的腔壁50上。管段46的端部配合到各阀室单元的表面50与唇52之间的漕中,使筒部18与内腔22通连。密封件44与管段46的上述配合形式使得各阀室单元14与16的两个筒部18紧紧地密封到一起,限定出一条通过阀室12的流体流道。
密封件44还有一个密封垫凸缘54环绕管部46的中点向外延伸,并以一个密封唇56围绕此密封垫凸缘的外周。当密封件44位于两个阀室单元14与16之间时,密封垫凸缘54便延伸到各个单元的岛状件30的大面之上并与之接触。密封凸缘54的唇部56在阀室单元14与16中的环形凹座28的内表面34之间压缩伸延开,在其间形成了不透水的密封。密封凸缘54有一矩形通孔58来收纳各个岛状件30突起的垫40。此密封凸缘的其余部分,特别是其唇56,则绕矩形孔58延伸,密封住单元14与16间的界面,从而防止了水从阀腔22通过密封件中的孔58漏泄。通过密封管部46有一个孔59与矩形孔58对准。
从密封件44的管部46通过凸缘唇56向外横向延伸出一管60。管60沿径向与孔59相对,有一个与孔59对准的中央孔62。此凸缘唇56是围绕管60延伸的。在组装好的装置中,密封件44的管60配合到阀室12各单元的凸缘中凹口32的一部分内。密封凸缘唇56的环绕管60延伸的部分则配合到环形凹座28的柱形下凹部64内,在凹口32处于两个阀室单元14与16之间提供密封。
阀10是由机器螺丝接装到一个阀室单元14的凸缘24上的安装架90上的马达驱动机构以70操作,由于两个阀室单元14与16是一致的,另一个阀室单元16则有一个类似的安装架91,此安装架91并不用来装附马达驱动机构70。马达驱动机构70有一永磁铁,DC马达72连接到使阀杆76产生转动的齿轮组件74上。此阀杆有一平的纵向面78和一有较小直径的梢端80。
当阀10组装起时,阀杆76插过阀室单元14与16的凹口32中,并紧配合地通过密封件44的孔62与59中。此阀杆通过位于密封件管部46内的盘状蝶阀件82。孔84有一平的内壁与阀杆76上的平表面78配合,使得这两个部件一起绕阀杆的轴线转动。阀杆76的梢端86从蝶阀件82的另一侧突入到各阀室单元14与16的垫40之中的槽42内。垫40中的槽42构成了支承杆梢80的轴套,防止阀杆76在任何方向上发生横移。这样,此阀杆便在杆梢80处为槽42牢靠地支承于阀室12内。
当马达72通电,阀杆76转动,使在密封件44的圆管部46内的盘状蝶阀件82作相应的转动。蝶阀件82能转过90°,从图可以清楚看到,这一转动受到阀室12中腔22内止动件92的限制。在阀10的关闭位置,蝶阀件82横向地延伸过阀密封件44的管部42中的内孔,使得此蝶阀件的周边86与阀密封件44连续接触。此密封件的管部46的内孔直径略小于蝶阀件的外径,使得阀件的周边86紧配合弹性密封件,防止水沿阀件82的周围泄漏。此阀件的闭合位置由止动件92的第一表面限定。具体地说,当阀处于闭合状态下,蝶阀件82的大面便与止动件的第一表面96接触。
为了将阀10完全打开,将蝶阀件82从关闭位置转过90°,使流体能在蝶阀件的任一侧上流动。在全开状态,蝶阀件82的大面在阀室内贴靠止动件92的第二表面94。这样,止动件92便支持马达驱动机构70使蝶阀件82恰当地定位于全开或全闭状态。当然,此蝶阀件可位于全开与全闭间的任何位置上。应该注意到,止动件92有一凹口98与腔22的内壁相邻,用来安置下密封件44的管部46。
密封件44有三种功能。它起到密封垫的作用,在室12的两单元间提供不透水密封。为了实现这项功能。密封唇56环绕构成阀杆梢端80的轴套延伸,这就防止了经过阀杆梢部和通过阀室的流体漏泄。密封件44还能防止水沿阀杆76通过阀室12另一侧上的凹口32的那部分上流动。此外,密封件44在阀的密封状态于蝶阀件82的边缘周围提供不透水密封。
或者,马达驱动机构70及其阀杆76也能以图3所示的手动操作机构100取代。手动操作机构100有一阀杆102,阀杆的中央部分104保持在由机器螺丝固定到两个单元14与16的安装架90与91的保持板108的孔中,如图1所示。从保持板108的外部突出的阀杆102的一端有许多脊状件110,适合与手动操作阀10的杆柄(未示明)结合。手动阀杆102的另一端有轴112伸入阀室112中,并以与杆76相对于马达驱动机构70的相同方式与蝶阀件82结合。这样,同一阀室12及其内部部件既可用于电动的也可用于手动的控制器。
当采用电动控制器时,由图4所示的改进的H形桥式控制电路120驱动永磁铁,DC马达72。H形桥式电路是通过一正电压总线128供给电流,此总线则是由耦联到正电压源V+并且接地的电流限制器138的输出馈电。控制电路120包括第一分支电路121,后者有一对NPN晶体管122与124并在其间串联一个二极管126。具体地说,第一NPN晶体管122有一连接到正电压总线128上的集电极以及在第一节点处连接到二极管126的阳极上的发射极。二极管126的阴极与具有一接地的发射极的第二晶体管124的集电极连接。第一晶体管122的基极经电阻器132与正电在总线128耦联,并直接与第二晶体管124的集电极直接连接。这里所谓的“直接连接”和“直接耦联”指的是两个元件间只由一连接器的连接,而不是由提供了不可忽视的电阻或电抗的有源或无源器件进行的连接。第二晶体管124的基极经电阻器134接地。
控制电路120还包括第二分支电路140,它具有另一对NPN晶体管142与144,其间串联一个二极管146。第二分支电路140与第一分支电路121一致。具体地说,第三NPN晶体管142的集电极与正电压总线128连接,而发射极则在第二结点150处与二极管146的阴极偶联,并与第四晶体管144的集电极直接连接。第二晶体管144的基极通过电阻器154接地。
永磁铁,DC马达72的正极端子连接第一节点120,而此马达的负极端子则连接第二接点150。揿在第一与第二按钮开关156或158之一即可起动马达72。专门用的按钮开关156或158在闭合上时则确定马达72的转动方向,固而确定着蝶阀10的开或关。第一按钮开关156与正电压源V+和第四晶体管144的基极间不同的电阻器162串联。
如上所述,蝶阀10能具体用于控制流过涡流浴池中喷嘴的水量。当入浴者关闭第二按钮开关158,便有正压加到接通的第四晶体管144的基极上。在这种情形下,第三晶体管142的基极即降到接近地电位而使此晶体管断路。应该注意到,当第二晶体管124不导电时,则第一晶体管122的基极即加偏压到正电压总线128的电位而成为导电的。于是,假定第一按钮开关156处于打开时,第一晶体管122便处于导电状态,可使电流从正电压总线128流过马达72和第四晶体管144接地。此电流促致马达72例如按一个方向转动蝶阀件82而再次打开阀。
当入浴者仅关闭第一按钮开关156,正电压施加到接通状态的第二晶体管124的基极上。这就施加一个接近地电位到关闭的第一晶体管122的基极上。结果,电流从正电压总线128通过第三晶体管142,马达72和第二晶体管124接地,此电流促使马达72按反方向转动该阀而再次关闭蝶阀件82。
不论闭合上按钮开关156或158,马达72将继续转动,直至蝶阀件82触合上图1所示的止动件92。当马达72停转,如果入浴者保持此按钮开关闭合,则通过此马达的电流将加大。增大的电流会在马达中产生热,要是此电流的增大不受到制止就会烧坏马达。为了防止这种不利效应发生,电流限制器138可把流过马达72的电流值控制到不使马达过热的安全水平下。
控制电路120还通过给马达72所设的H形桥式分支电路,防止了同时合上两个按钮开关156和158时形成短路。由于第一与第三晶体管122和142的基极分别连接到第二与第四晶体管124和144的集电极上,在H形桥式电路上的同一分支电路中的两个晶体管就不会同时导电。如上所述,当第二晶体管124为第一按钮开关156接通,第一晶体管122的基极便接近地电位而使第一晶体管断路。当第二按钮开关158闭合而接通第四晶体管144时,第三晶体管便于类似方式下断路。这样,要是用户同时闭合上按钮开关156和158,则第一与第三这两个晶体管122和124便成为不导电的,阻止了任何电流流过H形分支电路。于是,在第一和第二两个铵钮开关闭合上时,电流不会直接流过相对马达72增设的各个分支电路121与140。
Claims (13)
1.一种蝶阀(10),它包括:
阀室(12),此阀室由在配合界面(26)上邻接的第一与第二单元(14,16)形成,并具有一内腔(22),在第一单元上形成有入口(18),在第二单元上形成有入口(18),由第一和第二单元上的准直的槽(42)形成于内腔一侧上的轴套、以及与此轴套对准的在内腔之上与上述一侧相对侧上的杆孔(32);
密封件(44),它在第一与第二单元之间,与内腔通连且围绕内腔与轴套延伸,此密封件具有与上述阀室中该杆孔准直的孔(62);
蝶阀件(82),它在上述阀室的内腔中并有一通孔(84),此蝶阀件有一边缘(86)在蝶阀的闭合状态下与密封件(44)配合;以及
阀杆(78),它通过上述阀室中的杆孔、密封件中的孔以及蝶阀件中的孔,此阀杆有一部分伸入到此阀室中形成的轴套内,
其特征在于,
所述密封件(44)成形为单一的密封元件,孔(62)与密封件(44)整体成形。
2.如权利要求1所述的蝶阀(10),其特征在于:所述阀室的第一与第二单元(14,16)中的至少一个具有延伸到内腔(22)中的止动件(92),此止动件限制蝶阀件(82)的转动,由此而确定出所述蝶阀的全开状态与全闭状态。
3.如权利要求2所述的蝶阀(10),其特征在于它还包括:
马达(72),此马达与阀杆(78)相连,使蝶阀件(82)能在全开与全闭状态之间转动;与
控制电路(120),此控制电路能有选择地将电流加到马达(72)上,且具有电流限制器(138)用来防止当蝶阀件(82)邻接到止动件(92)上时,加到该马达上的电流超过预定值。
4.如权利要求3所述的蝶阀(10),其特征在于所述控制电路(120)还包括:
供电总线(128),它连接成从上述电流限制器接受电流;
接地端子;
第一分支电路(121),它上面设有第一晶体管(122)与第二晶体管(124),这两个晶体管中的每一个都有发射极-集电极导电通路串联于上述供电总线与接地端子之间,在此第一与第二晶体管之间有第一结点(130);
第二分支电路(140),它上面设有第三晶体管(142)与第四晶体管(144),这两个晶体管的每一个都有发射极-集电极导电通路串联于上述供电总线与接地端子之间,在此第三与第四晶体管之间有第二结点(150);
第一偏置电阻器(132),它连接在上述供电总线与第一晶体管(122)的基极之间,此基极也与第二晶体管(124)的集电极连接;
第二偏置电阻器(152),它连接在上述供电总线与第三晶体管(142)的基极之间,此基极还与第四晶体管(144)的集电极连接;以及
装置(156),它用来有选择地将偏置电位施加给第二晶体管(124)的基极而使马达(72)依第一方向转动,同时施加给第四晶体管(144)的基极而使马达(72)依第二方向转动。
5.如权利要求1所述的蝶阀(10),其特征在于:所述阀室(12)有一凹座(28)形成于第一与第二单元(14,16)两者的配合界面处并沿内腔(22)延伸,同时所述密封件(44)有一延伸到上述凹座内的唇部(56)。
6.如权利要求1所述的蝶阀(10),其特征在于:所述阀室(12)包括第一与第二止动面(94,96)来限制蝶阀件(82)的转动;而且此蝶阀件在蝶阀的全开状态下抵靠住所述第一止动面,在蝶阀的全闭状态下抵靠住所述第二止动面。
7.如权利要求1所述的蝶阀(10),其特征在于:第一与第二单元(14,16)各有一个垫(30),在它的暴露一面上有槽(42);而且此第一与第二单元的垫结合成所述阀室中的轴套;同时,前述阀杆(78)则纳置于各个垫上的槽内。
8.如权利要求1所述的蝶阀(10),其特征在于:第一与第二单元(14,16)中的至少一个之上形成有安装架(90,91),且有装在此安装架上的马达(72),后者与前述阀杆(78)连接而致其产生转动。
9.如权利要求1所述的蝶阀(10),其特征在于:第一与第二单元(14,16)中的至少一个之上形成有安装架(90,91),安装架上设有保持板(108),保持板上有孔(106),所述阀杆(78)通过此孔延伸。
10.如权利要求7所述的蝶阀(10),其特征在于,上述密封件(44)具有一个管段(46),该管段与第一和第二单元(14,16)上的入口和出口(18)相配合以形成穿过蝶阀的流体流通道,
还包括一个从上述管段突出而进入第一与第二单元的凹座内的密封凸缘(54),其中此密封凸缘有一个收纳下各个垫(40)的垫孔(58)。
11.如权利要求1所述的蝶阀(10),其特征在于:第一与第二单元(14,16)中的至少一个具有形成在所述凸缘上的安装架(90,91);还包括有设于此安装架上的马达驱动机构(70),此马达与前述阀杆(78)连接致其产生转动。
12.如权利要求10所述的蝶阀(10),其特征在于:所述密封件(44)的密封凸缘(54)具有一边缘,该边缘带有围绕该密封凸缘(54)延伸的唇部(56)。
13.如权利要求3所述的蝶阀(10),其特征在于:所述控制电路(120)还包括:
第一二极管(126),它连接在第一晶体管的发射极-集电极导电通路和第二晶体管的发射极-集电极导电通路之间;以及
第二二极管(146),它连接在第三晶体管的发射极-集电极导电通路和第二晶体管的发射极-集电极导电通路之间。
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