CN114636008A

CN114636008A - 止回阀

Info

Publication number: CN114636008A
Application number: CN202111514487.1A
Authority: CN
Inventors: 弗兰克·霍尔姆·伊韦尔森
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2022-06-17
Also published as: US20220186850A1; EP4015882B1; EP4015882A1

Abstract

描述了一种止回阀(1)。止回阀包括壳体(2、3)、阀元件(9)、阀元件支撑部(12)。壳体具有入口(5)、出口(6)、在入口(5)与出口(6)之间的流体流动路径、以及在流体流动路径中的阀座(7)。阀座(7)具有阀座轴线(8)。阀元件支撑部(12)被布置在壳体(2、3)中并支撑阀元件(9)，其中，在壳体(2、3)与阀元件支撑部(12)之间形成流体流动路径的区段(19)，并且阀元件(9)能够在一个位置与另一个位置之间移动，阀元件在所述一个位置处抵靠在阀座(7)上，并且阀元件在所述另一个位置处接触阀元件支撑部(12)。这种止回阀应该具有保持低噪声和低磨损的简单结构。为此，阀元件支撑部(12)包括至少一个凹部(17)，该凹部具有通向流体流动路径的区段(19)的开口侧，并且将流体流动路径的区段(19)连接至阀元件(9)与阀元件支撑部(12)之间的空间。

Description

止回阀

技术领域

本发明涉及一种止回阀，该止回阀包括壳体、阀元件、阀元件支撑部，壳体具有入口、出口、在入口与出口之间的流体流动路径、以及在流体流动路径中的阀座，该阀座具有阀座轴线，阀元件支撑部被布置在壳体中并支撑阀元件，其中，在壳体与阀元件支撑部之间形成流体流动路径的区段，并且阀元件能够在一个位置与另一个位置之间移动，阀元件在所述一个位置处抵靠在阀座上，并且阀元件在所述另一个位置处接触阀元件支撑部。

背景技术

例如从EP 1 640 584 B1中获知这种止回阀。

本发明尤其涉及一种具有最高达100m³/h的大流量的止回阀。这种止回阀具有最大达3英寸的大直径，并且尤其适用于通过反渗透或处理废水的方式淡化盐水。

当液流沿着通过方向被引导时，止回阀应该尽可能大地开启，开启动作应该尽可能快。当液流的方向逆向时，止回阀应该尽快关闭。此外，即使当止回阀沿着阀元件不得不逆着重力方向移动的取向安装时，止回阀也必须可靠地工作。因此，在关闭方向上驱动阀元件的力产生装置必须至少产生力来克服阀元件的卡滞。如果通过阀的流动方向相对于重力方向是向上的，则力产生装置必须能够克服重力对阀元件的影响。

由流体流动产生的开启力和沿着相反方向的关闭力的组合作用使得阀元件虽然能够移动至接触阀元件支撑部，但不抵靠阀元件支撑部。这增加了流量损耗——因为阀没有完全开启，并且产生磨损。

发明内容

本发明的目的是具有保持低压力损耗和磨损的止回阀的简单结构。

通过开头描述的止回阀实现了该目的，其中，阀元件支撑部包括至少一个凹部，该凹部具有通向流体流动路径的区段的开口侧，并将流体流动路径的区段连接至阀元件与阀元件支撑部之间的空间。

凹部形成于阀元件支撑部的侧壁中。流经流动路径的区段的流体产生形成于凹部中的涡流，这进而降低了凹部中的压力。该较低的压力传递至阀元件与阀元件支撑部之间的空间中，由此产生如下效果：阀元件不仅被流入的流体在朝向阀元件支撑部的方向上推压，而且使阀元件在朝向阀元件支撑部的方向上额外地被拖拽。这改善了止回阀的开启行为，因为阀元件能够较快地移动到阀元件支撑部。

在本发明的实施例中，当阀元件抵靠在阀元件支撑部上时，阀元件和阀元件支撑部形成腔室，其中，腔室经由凹部连接至流体流动路径的区段。由凹部中的涡流形成而产生的低压传递至阀元件与阀元件支撑部之间的腔室中，并且将阀元件拖靠在阀元件支撑部上。这降低了阀元件脱离阀元件支撑部的风险。阀元件能够可靠地保持抵靠在阀元件支撑部上，从而一旦阀元件处于完全开启位置并抵靠在阀元件支撑部上，就可以抑制阀元件与阀元件支撑部之间的移动。阀元件被吸附在阀元件支撑部上。

在本发明的实施例中，阀元件的面向阀元件支撑部的一侧是凹陷的。凹陷形式是形成腔室的简单方式，其中，较低的压力能够均匀地分布在阀元件的整个区域上。

在本发明的实施例中，阀元件背向阀元件支撑部的一侧是平坦的或凹陷的。这样，阀元件对流经止回阀的流体产生较大的流动阻力。该较大的流动阻力用于快速开启止回阀并且辅助将止回阀保持在开启位置。

在本发明的实施例中，阀元件包括杆，该杆在阀元件支撑部中被引导。这样，可以只沿着阀座轴线移动阀元件。

在本发明的实施例中，衬套形成杆的引导件，衬套的材质与阀元件支撑部的材质不同。衬套被布置在阀元件支撑部中。杆不直接接触阀元件支撑部，而只接触衬套。这具有的好处是能够自由选择阀元件支撑部的材料，例如基于经济原因。此外，衬套的材料可以被选择为使得杆与衬套之间的摩擦力可以保持较小。

在本发明的实施例中，在杆的周围布置有弹簧，并且阀元件支撑部包括：容纳杆的膛孔、环绕膛孔的凹槽、以及在膛孔与凹槽之间的壁，其中，弹簧的一部分被布置在凹槽中。这样，可以使用具有低弹簧力比(spring force ratio)的弹簧。在压缩位置(开启阀门)需要小弹簧力，而在扩展位置需要高弹簧力(阀门关闭，弹簧将阀元件压靠在阀座上)。

在本发明的实施例中，阀元件支撑部由塑料材料制成。塑料材料可以被简便地成形，例如通过注塑成型或通过3D打印。此外，在大多数情况下，它比金属便宜。

在本发明的实施例中，凹部具有弯曲形状。凹部可以例如由圆柱壁或圆锥壁的区段来限制，其中，圆柱壁或圆锥壁的轴线位于阀元件支撑部的外部。这样修圆的凹部便于制造，并且产生具有必要的效果的涡流。

在本发明的实施例中，阀元件支撑部包括多个臂，这些臂将阀元件支撑部连接至壳体。臂与阀元件支撑部是一体的。通常，三个臂就足够了。凹部可以被布置在两个臂之间。在两个臂之间的区域中，流体的流动速度最大。也可以在每对臂之间布置凹部。换句话说，当存在三个臂时，也存在三个凹部。臂和凹部沿圆周方向均匀分布。

在本发明的实施例中，臂由环连接。这有助于将阀元件支撑部定位在壳体中的稳定性。

在本发明的实施例中，环被夹在第一壳体部分的台阶与第二壳体部分之间。第一壳体中的台阶允许阀元件支撑部相对于阀座的精确定位。

在本发明的实施例中，环带有密封圈。密封圈防止流体泄漏到外部，例如通过第一壳体部分与第二壳体部分之间的间隙或接触面。

在本发明的实施例中，第二壳体部分包括周向突起部，该周向突起部插入到环与第一壳体部分之间的径向间隙中并挤压密封圈。密封圈在轴向方向上被挤压并占去环的高度上的公差。由于这种挤压，环可以在垂直于轴向方向的方向上扩展或试图扩展。这意味着密封圈的径向外侧被压靠在第一壳体部分上，并且密封圈的径向内侧被压向连接所述臂的环，并且因此将壳体相对于外部密封。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出止回阀的示意性剖视图；以及

图2以透视图示出阀元件支撑部。

具体实施方式

图1以剖视图示意性地示出止回阀1。止回阀1包括壳体，该壳体具有第一壳体部分2和第二壳体部分3。第一壳体部分2和第二壳体部分3通过螺钉4等(例如唯特利(Victaulic)夹具)连接。也可以用管或管的一端代替第二壳体部分3。

第一壳体部分包括入口5。第二壳体部分3包括出口6。术语“入口”和“出口”与通过止回阀1的流体的流动有关。

第一壳体部分2包括布置在入口5与出口6之间的阀座7。阀座7限定阀座轴线8。在本实施例中，阀座轴线8与入口5和出口6的中心轴线重合。

止回阀1包括阀元件9。阀元件9包括阀元件圈10，例如呈O形圈的形式。

阀元件9包括杆11，利用杆11在阀元件支撑部12中引导阀元件9。

阀元件支撑部12可以由塑料材料制成。它包括膛孔，在该膛孔中布置有衬套13。衬套13由与阀元件支撑部12的材料不同的材料制成。衬套可以由例如聚醚醚酮(PEEK)制成。阀元件支撑部12的材料可以是更便宜的材料，例如POM。

杆11可以由与阀元件9相同的材料制成。该材料可以是例如不锈钢。两个壳体部分2、3可以使用相同的材料。

阀元件9包括平坦的(如图所示)或凹陷的前表面14。该前表面14背对着阀元件支撑部12。

在面向阀元件支撑部12的一侧，阀元件9是凹陷的，从而当阀元件9利用其外缘16接触阀元件支撑部时，阀元件9和阀元件支撑部一起形成腔室15。

阀元件支撑部包括三个凹部17，这些凹部分布在阀元件支撑部12的圆周上。凹部17是阀元件支撑部12的圆周壁上的切口。它们被修圆。圆形形式可以对应于例如圆柱体或圆锥体的外表面的一部分。凹部17的底部18优选地平行于阀座轴线8延伸。

入口5与出口6之间的流动路径包括阀元件支撑部12与第一壳体部分2之间的区段19。凹部17位于该区段19中。

阀元件9沿径向方向(相对于阀座轴线8)突出于阀元件支撑部12之上。当阀元件9抵靠在阀元件支撑部12上时，阀元件9和阀元件支撑部12一起具有液滴的形式。

通过区段19的流体流在凹部17中产生涡流。这种涡流的形成降低了凹部17中的压力。这样降低的压力传递至腔室15并产生将阀元件9吸附在阀元件支撑部12上的拖曳力或吸力。

这样，当止回阀1处于全开状态时，如图1所示，其中阀元件9抵靠在阀元件支撑部12上，阀元件9可靠地保持抵靠在阀元件支撑部12上。由凹部17中的涡流产生的吸力和由从入口侧作用在阀元件9上的流体流产生的力大于弹簧20在关闭方向上(即，远离阀元件支撑部12)作用在阀元件9上的力。

当阀元件9处于全开状态时，凹部17中的降低的压力不仅作用于阀元件9上。一旦已经通过止回阀1建立液流并且液流到达凹部17，就在阀元件9和阀元件支撑部12之间产生降低的压力，以帮助使阀元件9朝阀元件支撑部12移动。

阀元件支撑部12包括三个沿圆周方向分布的臂21。臂21和阀元件支撑部12以一件式制成。臂21由环22连接。

第一壳体部分2包括台阶23。在安装状态下，环22抵靠在台阶23上，并通过第二壳体部分3保持抵靠在台阶23上或当使用管代替第二壳体部分时通过管保持抵靠在台阶23上。这样，可以相对于阀座7以高精度定位阀元件支撑部12。

在环22的径向外侧布置有密封圈24。第二壳体部分3包括周向突起部25，该周向突起部25被插入到环22与第一壳体部分2之间的径向间隙中。当第二壳体部分3连接至第一壳体部分2时，该周向突起部25与密封圈24接触并沿轴向方向略微挤压它。因此，呈O形圈形式的密封圈24沿轴向方向被挤压并且沿径向方向扩展，即，它沿径向向外方向被压向第一壳体部分2的内侧，并沿径向向内方向被压向环22的径向外表面。因此，阀元件支撑部12通过密封圈24被定位在第一壳体部分2中。

阀座支撑部12包括凹槽26，该凹槽容纳弹簧20的一部分。在凹槽26与阀座支撑部12的容纳杆11的膛孔之间布置有壁27。这样，可以设置具有相对较大直径的弹簧20。结果，弹簧20可以做得相对较长，从而具有较低的弹簧力比。这样具有的效果是，阀元件支撑部12可以定位成靠近阀座7，使得在止回阀1的关闭位置，杆11的自由的或无支撑的长度可以保持较短。

阀元件支撑部12可以是注塑成型的、铣削成型的、或3D打印成型的。

原则上，单个凹部17就够了。然而，为了具有在阀元件9与阀元件支撑部12之间均匀分布的拖曳力，凹部17优选地多于一个。

凹部17被布置在流动路径的区段19中，在该区段中的流体具有高速度。

这种止回阀尤其适用于控制最高达100m³/h的大体积流量。出口6可以具有60至100mm的内径。止回阀1可以优选地用于淡化盐水或者通过反渗透来处理废水。

Claims

1.一种止回阀(1)，包括：

壳体(2、3)，所述壳体具有：入口(5)、出口(6)、在所述入口(5)与所述出口(6)之间的流体流动路径、以及在所述流体流动路径中的阀座(7)，所述阀座(7)具有阀座轴线(8)；

阀元件(9)；

阀元件支撑部(12)，所述阀元件支撑部布置于所述壳体(2、3)中并支撑所述阀元件(9)，其中，在所述壳体(2、3)与所述阀元件支撑部(12)之间形成所述流体流动路径的区段(19)，并且所述阀元件(9)能够在一个位置与另一个位置之间移动，所述阀元件在所述一个位置处抵靠在所述阀座(7)上，并且所述阀元件在所述另一个位置处接触所述阀元件支撑部(12)，

其特征在于，所述阀元件支撑部(12)包括至少一个凹部(17)，所述凹部具有通向所述流体流动路径的所述区段(19)的开口侧，并且将所述流体流动路径的所述区段(19)连接至所述阀元件(9)与所述阀元件支撑部(12)之间的空间。

2.根据权利要求1所述的止回阀，其特征在于，当所述阀元件(9)抵靠在所述阀元件支撑部(12)上时，所述阀元件(9)和所述阀元件支撑部(12)形成腔室(15)，其中，所述腔室(15)经由所述凹部(17)连接至所述流体流动路径的所述区段(19)。

3.根据权利要求2所述的止回阀，其特征在于，所述阀元件(9)的面向所述阀元件支撑部(12)的一侧是凹陷的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的止回阀，其特征在于，所述阀元件(9)的背对着所述阀元件支撑部(12)的一侧是平坦的或凹陷的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的止回阀，其特征在于，所述阀元件(9)包括杆(11)，所述杆在所述阀元件支撑部(12)中被引导，其中，衬套(13)形成所述杆(11)的引导件，所述衬套的材质与所述阀元件支撑部(12)的材质不同。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的止回阀，其特征在于，在所述杆(11)的周围布置有弹簧(20)，并且所述阀元件支撑部(12)包括：容纳所述杆(11)的膛孔、环绕所述膛孔的凹槽(26)、以及在所述膛孔与所述凹槽(26)之间的壁(27)，其中，所述弹簧(20)的一部分被布置在所述凹槽(26)中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的止回阀，其特征在于，所述阀元件支撑部(12)由塑料材料制成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的止回阀，其特征在于，所述凹部(17)具有弯曲形状。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的止回阀，其特征在于，所述阀元件支撑部(12)包括多个臂(21)，所述臂将所述阀元件支撑部(12)连接至所述壳体(2、3)。

10.根据权利要求9所述的止回阀，其特征在于，所述壳体(2、3)包括第一壳体部分(2)和第二壳体部分(3)，其中，所述臂(21)的径向外端被布置在所述第一壳体部分(2)与所述第二壳体部分(3)之间。

11.根据权利要求9或10所述的止回阀，其特征在于，所述臂(21)由环(22)连接。

12.根据权利要求11所述的止回阀，其特征在于，所述环(22)被夹在所述第一壳体部分(2)中的台阶(23)与所述第二壳体部分(3)之间。

13.根据权利要求11或12所述的止回阀，其特征在于，所述环(22)带有密封圈(23)。

14.根据权利要求13所述的止回阀，其特征在于，所述第二壳体部分(3)包括周向突起部(25)，所述周向突起部插入到所述环(22)与所述第一壳体部分(2)之间的径向间隙中并挤压所述密封圈(23)。