CN115836181A - 具有陶瓷盘元件的气体阀 - Google Patents

Abstract

一种气体阀，该气体阀包括：本体(10)，该本体(10)具有入口通道(15)和出口通道(16)，该入口通道和出口通道经由本体(10)围出的内部腔室(1)而处于气体流动连通；固定盘元件(30)，该固定盘元件(30)被固定在内部腔室(1)中，并且在固定盘元件(30)上具有通孔(32)，该通孔(32)敞开向气体出口通道(16)；旋转盘元件(40)，该旋转盘元件(40)具有内部壁(41)和腔体(42)，该内部壁(41)以可旋转的方式与固定盘元件(30)的前部壁(35)叠置，该腔体(42)在旋转时通过通孔(32)通向出口通道(16)。面向彼此的固定盘元件(30)的前部壁(35)和旋转盘元件(40)的内部壁(41)分别是至少部分地由陶瓷材料制成。

Description

具有陶瓷盘元件的气体阀

技术领域

本发明涉及可调整的气体调节阀，该气体调节阀用于经由具有可旋转盘结构的控制元件对气体流速进行控制。

背景技术

气体调节阀单元是家用或户外设备中的即用即装单元，被设置在燃烧器和气体供给之间。气体阀单元通常通过旋转控制杆来进行操作，该控制杆借助于旋转旋钮附接至本体。旋钮的角位置决定了气体调节阀所限制的气体流速。

WO2018216044A气体阀单元包括：设置有入口的本体，该入口可以流体连接至气体源和至少一个出口；主腔室，该主腔室至少部分地限定在所述本体中，与所述气体入口流体连通并且设置有与所述出口流体连通的主出口孔；盘状元件，该盘状元件被容置在所述主腔室中，并设置有对至少两个区域进行限定的至少一个通孔，该至少两个区域具有相互不同的通道部分，以使所述主腔室与所述主出口孔连通。

发明内容

本发明的目的是提高盘式气体阀的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明包括气体阀单元，该气体阀单元包括：本体，该本体具有与该本体所围出的内部腔室相连接的入口通道和出口通道，以提供气流；固定盘元件，该固定盘元件被固定在内部腔室中，并且在该固定盘元件上具有通孔，该通孔向气体入口通道敞开；旋转盘元件，该旋转盘元件具有内部壁和传输开口，该内部壁以可旋转的方式与固定盘元件的前部壁叠置，该传输开口在旋转时旋转以通过通孔与出口通道连通。此外，在气体阀单元中，面向彼此的固定盘元件的前部壁和旋转盘元件的内部壁分别至少部分地由陶瓷材料制成。因此，旋转盘元件在固定盘上进行旋转期间，降低了摩擦力并提高了产品的使用寿命。表述“部分地由陶瓷材料制成”应被理解为在前部壁与内部壁的接触部分中使用陶瓷材料涂覆件、插入件或完全是陶瓷材料。

在本发明的优选实施方式中，固定盘元件和旋转盘元件由固态的陶瓷材料制成。在这种情况下，可以通过粉末冶金或类似的方法将固定盘元件或旋转盘元件以一体件的方式制造和使用。此外，使气体阀单元旋转所需的扭矩不会改变，即使在由于固态材料的固定盘元件和旋转盘元件彼此运动而造成磨损的情况下也是如此。这允许使用者即使在长期使用后也能毫无困难地对气体调节进行调整。

本发明的优选实施方式包括与前部壁平行的后部壁，以及固定盘元件通过前部壁与后部壁之间的周向壁联接至内部壁，该内部壁形成内部腔室的内部周向部。因此，经由旋转盘元件向固定盘元件施加的旋转方向上的冲击力通过沿周向抵接在内部腔室的内部周向部上而形成反作用力。

本发明的优选实施方式包括挠性衬垫，该挠性衬垫以围绕通道孔气密的方式朝向气体出口通道被压缩在平面后部壁上。挠性衬垫可以被压缩，使得该挠性衬垫将与安装的固定盘元件一起通过预应力来抵抗预定的气体压力以提供密封。

本发明的优选实施方式包括油膜，该油膜被设置在前部壁和内部壁之间，以气密的方式围绕通孔和传输开口并且被调整成预定的黏度以允许在彼此上旋转。油膜在固定盘元件与可移动盘元件之间延伸，从而对由于在生产期间的公差差异而可能出现的间隙进行填充并且确保气密性。油膜还降低摩擦，从而允许旋转盘元件以比直接接触固定盘元件要更小的扭矩来进行旋转。

本发明的优选实施方式包括设置在内部壁上的多个槽，通过在旋转盘元件旋转期间给送油膜来存储油滴。槽确保该膜维持在临界密封厚度，使得该槽防止油膜随着旋转运动的时间推移而失去油膜的功能。

本发明的优选实施方式包括控制杆，该控制杆通过附接至旋转盘元件的外部壁而竖向地向外延伸。控制杆允许直接通过由操作者施加的扭矩使旋转盘元件旋转。优选地，控制杆和旋转盘元件是同心的。因此，例如可以通过控制旋钮来使控制杆旋转。

本发明的优选实施方式包括覆盖件，该覆盖件从一个端部围绕控制杆并且从另一端部被固定至本体。覆盖件防止来自外部环境的会影响旋转的材料诸如灰尘和污垢进入旋转盘元件与固定盘元件之间，而不会妨碍旋转运动。

本发明的优选实施方式包括压缩弹簧，该压缩弹簧在覆盖件内部被调整成使得该压缩弹簧从一个端部抵靠覆盖件的内部并且从另一端部按压旋转盘元件。压缩弹簧确保挠性衬垫被固定盘元件压缩抵靠内部腔室中的对应内部壁，从而无论气体压力如何都能够在本体中实现密封流动。

在本发明的优选实施方式中，固定盘元件和旋转盘元件是由选自包括以下各者的组的材料制成或者涂覆的：氧化铝、碳化硅、氮化硅和氧化锆。已经确定的是，选定组的材料为可燃气体穿过该固定盘元件和该旋转盘元件提供了安全应用。此外，令人惊讶地，已经观察到的是，与其他陶瓷材料相比，所述组在旋转运动的情况下磨损较少。

为了实现上述目的，本发明是一种燃气灶或加热装置，根据上述实施方式中任一实施方式，气体阀单元适于该燃气灶或加热装置。

附图说明

图1是本发明的气体调节阀单元的代表性实施方式的后视立体图，其中，可以看到内部腔室。

图2是陶瓷气体调节阀单元的代表性实施方式中的固定盘元件的从后部壁的立体图。

图3是适于与图2中所示的固定盘元件一起使用的旋转盘元件的从内部壁的立体图。

图4是本发明的气体调节阀单元的代表性实施方式的侧视图。

图5是图4中给出的气体调节阀的H-H截面图。

具体实施方式

在本详细描述中，对本发明的发展进行了非限制性的且仅参照示例的描述，以较好地解释本主题。

在图1中，以部分截面的方式示出了本发明的具有安全出口(17)的气体阀单元的代表性实施方式，使得可以看到内部腔室(1)。气体阀单元具有以下结构：在该结构中，可燃气体(例如天然气)从由金属本体(10)密封的内部腔室(1)被传输，以形成具有可调整流速的气流。该本体(10)具有分段式结构，并且各个部分通过衬垫连接的方式被紧密地密封至彼此。从前部附接至本体(10)的两件式控制杆(20)的上部部分(22)从该上部部分(22)的自由端部延伸至内部腔室(1)，使得该上部部分(22)通过连接至控制旋钮(未示出)而围绕该上部部分(22)自身的轴线旋转。推杆形式的控制杆(20)的与控制杆的上部部分(22)以可移动的方式连接的下部部分(24)延伸至安全组件(60)，该安全组件(60)位于内部腔室(1)的端部处。

固定盘元件(30)通过以垂直于控制杆(20)的横向区段的方式穿过内部腔室(1)而在内部腔室(1)中被固定成抵抗轴向和旋转运动。固定盘元件(30)由陶瓷材料制成并且具有水平平坦的形式。从内部腔室(30)的分段式弯曲周向壁(33)来看，固定盘元件(30)适配于保持部边界(18)，该保持部边界(18)具有围绕内部腔室(1)的对应凹形凹部并且从后部限定了内部腔室(1)的内部边界。固定盘元件(30)的与后部壁(31)平行且相反的前部壁(35)与旋转盘元件(40)的一个内部壁(41)在内部腔室(1)中叠置。旋转盘元件(40)的外部壁(43)以截锥形结构的方式向外延伸，使得该旋转盘元件(40)呈阀瓣状。橡胶的挠性密封衬垫(50)被放置在固定盘元件(30)的后部壁(31)上。衬垫(50)借助于固定盘元件(30)的通孔(34)和以一角距离围绕其对准的通孔(32)分别完全围绕纵向钻孔的辅助孔(36)。因此，固定盘元件(30)抵接衬垫(50)抵靠本体(10)的平坦后部壁(31)，从而形成内部腔室(1)的前额部部分。因此，通孔(32)借助于衬垫(50)以密封的方式与气体出口(14)连通。

本体(10)具有用于气体供给的入口(12)和与该入口(12)相关联的气体出口(14)，以选择性地传输流体。入口(12)和气体出口(14)是圆形的，并且通过分别与筒状的入口通道(15)和出口通道(16)连接，形成用于内部腔室(1)的气流的通道路径。另外，与气体出口(14)平行的安全出口(17)连接至本体(10)上的内部腔室(1)，以提供气体传输。

在图2中，以从固定盘元件(30)的后部壁(31)看的立体图示出了一件式陶瓷固定盘元件(30)。呈平坦板件形式的固定盘元件(30)具有周向壁(33)，该周向壁(33)是通过用相邻的手柄部分(331)将固定盘元件(30)的周围部进行分隔形成的，在该固定盘元件(30)的平坦后部壁(31)上开设有通道(37)。与通道(37)相对应的橡胶衬垫(50)紧密地适配。通道(37)的深度被调节成低于处于自由状态下的挠性衬垫(50)的高度，使得允许挠性衬垫(50)从后部壁(31)部分地突出。在固定盘元件(30)的中央处开有圆形的中央孔(34)。与该中央孔(34)相邻，存在有由通道(37)围绕的块状部(38)。块状部(38)呈圆形突出部的形式。与中央孔(34)相邻的、在与块状部(38)相反的方向上的通孔(32)在径向方向上呈长形的形式。辅助通孔(36)被设置在固定盘元件(30)上，作为与通孔(32)相邻，与中央孔(34)相邻。辅助通孔(36)是圆形的并且具有比通孔(32)小的面积。中央孔(34)、通孔(32)和辅助通孔(36)从通道(37)延伸至后部壁(31)，其中，通气道部分沿着通道(37)的深度延伸。

在图3中，以从内部腔室(1)的内部壁41看的立体图示出了一件式陶瓷的旋转盘元件(40)，该旋转盘元件(40)适配在对应的前额部上。旋转盘元件(40)呈截锥体的形式，并且控制盘构件(40)的较宽圆形部分形成了该控制盘构件(40)的平面的内部壁(41)。在内部壁(41)的中央处有安装孔(44)，该安装孔(44)从一个端部钻孔至另一端部。安装孔(44)具有扩展腔室(45)，该扩展腔室(45)朝向内部壁(41)逐渐径向扩大。扩展腔室(45)的侧部部分包括在内部壁(41)中在距安装孔(44)径向距离处螺旋状延伸的腔体(42)。腔体(42)在内部壁(41)中以递增的宽度和深度径向地延伸，该腔体(42)始于形成较窄部分(422)的圆形后端部(421)，并且从前端部(424)连续延伸通过较宽部分(423)，该前端部(424)将扩展腔室(45)连结至安装孔(44)以提供气体传输。在扩展腔室(45)与前端部(424)的结合处，扩展腔室(45)通过通道通向阻挡壁(425)，该阻挡壁(425)是前端部(424)的外部部分。腔体(42)被设置成与内部壁(41)的圆形周向边缘(46)相邻并且相距一距离。类L形的辅助通道以较宽的角度从前端部(424)的一个端部延伸至扩展腔室(45)。在内部壁(41)中开设有多个槽(47)，该多个槽(47)以分布在平面部分中的多个半球形结构的形式形成润滑通道。槽(47)沿着由腔体(42)界定的径向线分布在内部壁(41)上。槽(47)是通过形成平面内部壁(41)而获得的，使得陶瓷材料在其结构中形成腔体。

旋转盘元件(40)被同心地放置在固定盘元件(30)上。旋转盘元件(40)和固定盘元件(30)两者都是由氧化铝制成。旋转盘元件(40)的内部壁(41)与固定盘元件(30)的前部壁(35)叠置。在关闭位置，腔体(42)被前部壁(35)的平坦部分阻挡。另一方面，安装孔(44)与中央孔(34)同轴，并且安装孔是打开的以允许气体通过彼此。螺旋状的腔体(42)在径向上以90°的可进入角度间隔开，其中，腔体(42)的前端部(424)面向通孔(32)。腔体(42)从扩展腔室(45)径向地向外延伸至到达阻挡壁(425)，以及其中，从较宽部分(423)至较窄部分422所在的相反后端部(421)在截面和深度两者上都减小。由于控制杆(20)轴向地延伸通过由安装孔(44)和中央孔(34)形成的筒状通道，经由控制杆(20)与转换通道之间的距离从入口(12)供给的气流首先被带至扩展腔室(45)，然后该气流碰撞阻挡壁(425)并且从前端部(424)行进到较宽部分(423)，以及从较宽部分(423)通过在宽度和深度两者上都变窄的腔体(42)行进至后端部(421)。在关闭位置，腔体(42)以密封的方式完全覆盖固定盘元件(30)的前部壁(35)的平面部分。在气体以最大流速被引导至气体出口(14)的最大气体位置，较宽部分(423)与通道孔(32)完全地对准。在这种情况下，腔体(42)的前边缘(426)与通孔(32)对准，并且通孔(32)的整个面积都位于腔体(42)内。因此，固定盘元件(30)将气流通过通孔(32)传输至气体出口(14)。

在图4中，从左侧示出了气体调节阀单元。在此，控制杆(20)的向外延伸的上部部分(22)在本体(10)上是可见的。上部部分(22)被安装至覆盖件(26)下方的本体(10)，覆盖件(26)围绕该覆盖件(26)的轴线旋转。覆盖件(26)是中空的锥形件。在覆盖件(26)的面向本体(10)的较宽嘴件上延伸有至少两个凸出部，其中，通过从所述凸出部的与本体(10)对应的面在本体(10)上开口的形式对固定盘元件(30)施加压力。因此，密封是通过对定位在固定盘元件(30)上的衬垫(50)以机械的方式进行压缩来提供的。

在图5中，沿着穿过入口部分(12)的竖向轴线示出了H-H截面。将固定盘元件(30)从周向壁(33)放置在内部腔室(1)中的保持部边界(18)具有适于手柄部分(331)的凹部。固定盘元件(30)被放置在保持部边界(18)中并且被固定在本体(10)中以对内部腔室(1)进行分隔。从入口部分(12)供给的气流(以箭头示出)行进通过本体(10)中的入口通道(15)并且到达内部腔室(1)。

通过从附接有按钮的上部部分(22)推动控制杆(20)，气流是通过经由底部部分(24)推动安全组件(60)的凸出部而开始的。缠绕在下部部分(24)的前端部上的压缩弹簧(28)将上部部分(22)朝向该上部部分(22)的初始位置推动。同时，来自入口通道(15)的、积聚在内部腔室(1)中的气体首先到达后部壁(31)，然后停止在固定盘元件(30)上方，并且穿过中央孔(34)，然后到达旋转盘元件(40)的安装孔(44)。从安装孔(44)穿过扩展腔室(45)行进至腔体(42)的气流再次到达固定盘元件(30)，这次气流是从与腔体(42)相邻的固定盘元件(30)的前部壁(35)到达的，并且气流通过腔体(42)的较宽部分(423)被引导至位于较宽部分(423)上方的通孔(32)。从通孔(32)被输送至到达使气体排出的出口通道(16)的孔口的气流到达气体出口(14)。

为了调节气流，控制杆(20)沿着其到达轴线旋转。控制杆(20)从该控制杆(20)的上部部分(22)连接至转接插接件(48)，该转接插接件(48)位于旋转盘元件(40)的前端部(424)处。因此，当控制杆(20)被旋转时，旋转盘元件(40)旋转。通过将旋转盘元件(40)从关闭位置转动90°而达到通孔(32)的腔体(42)的较宽部分(423)在旋转继续时被前部壁(35)的平面部分阻挡，并且通孔(32)与腔体(42)的较窄部分对准。在最后的步骤中，较窄部分(422)与辅助通孔(36)对准。辅助通孔(36)具有比通孔(32)窄的面积，并且辅助通孔(36)与螺旋腔体(42)的较窄部分(422)对准以确保最小的气体流速。

在内部腔室(1)中，首先固定盘元件(30)以及随后的旋转盘元件(40)从内部壁(41)至前部壁(35)是完全抵接的，在内部壁(41)与前部壁(35)之间有油膜(70)。油膜(70)是用于对气体阀单元中的移动部分进行密封的标准矿物油。油膜(70)的厚度和粘度被选择成允许操作者轻松地使旋转盘元件(40)旋转。固定盘元件(30)通过以下方式提供对气流的临时阻挡：将内部腔室(1)在通道与旋转盘元件(40)之间沿相反方向分隔，该通道从固定盘元件(30)的后部壁(31)在本体(10)中形成内部腔室(1)的后部部分，并且从下部部分(24)围绕控制杆(20)。每个槽(47)被形成在旋转盘元件(40)的内部壁(41)上，使得每个槽(47)面向固定盘元件(30)的前部壁(35)，该槽(47)具有半球形结构并且具有0.5mm至3mm的直径。借助于该尺寸和形式，当旋转盘元件(40)旋转时，油膜(70)从槽(47)被给送，以在径向方向上保持2微米至10微米的预定临界厚度。

附图标记

1内部腔室 40旋转盘元件

10本体 41内部壁

12入口部分 42腔体

14气体出口 421后端部

15入口通道 422较窄部分

16出口通道 423较宽部分

17安全出口 424前端部

18保持部边界 425阻挡壁

20控制杆 426前边缘

22上部部分 43外部壁

24下部部分 44安装孔

26覆盖件 45扩展腔室

28压缩弹簧 46周向边缘

30固定盘元件 47槽

31后部壁 48转接插接件

32通孔 50衬垫

33周向壁 60安全组件

331手柄部分 70油膜。

34 中央孔

35 前部壁

36 辅助通孔

37 通道

38 块状部。

Claims (11)

1.一种气体阀，所述气体阀包括：本体(10)，所述本体(10)具有入口通道(15)和出口通道(16)，所述入口通道(15)和所述出口通道(16)经由所述本体(10)围出的内部腔室(1)而处于气体流动连通；固定盘元件(30)，所述固定盘元件(30)被固定在所述内部腔室(1)中，并且在所述固定盘元件(30)上具有通孔(32)，所述通孔(32)通向所述气体出口通道(16)；旋转盘元件(40)，所述旋转盘元件(40)具有内部壁(41)和腔体(42)，所述内部壁(41)以可旋转的方式与所述固定盘元件(30)的前部壁(35)叠置，所述腔体(42)在旋转时通过所述通孔(32)与所述出口通道(16)连通，其特征在于，面向彼此的所述固定盘元件(30)的前部壁(35)和所述旋转盘元件(40)的内部壁(41)分别是至少部分地由陶瓷材料制成的。

2.根据权利要求1所述的气体阀，其中，所述固定盘元件(30)和所述旋转盘元件(40)是由固态的陶瓷材料制成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的气体阀单元，其中，后部壁(31)被设置成平形于所述前部壁(35)，以及所述固定盘元件(30)是通过所述前部壁(35)与所述后部壁(31)之间的周向壁(33)而经由保持部壁(18)被联接的，所述保持部壁(18)形成了所述内部腔室(1)的内部壁。

4.根据权利要求3所述的气体阀单元，其中，挠性衬垫(50)被朝向所述气体出口通道(16)压缩在平面的所述后部壁(31)上，使得所述挠性衬垫(50)以气密的方式围绕所述通孔(31)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气体阀单元，其中，在所述前部壁(35)与所述内部壁(41)之间设置有油膜(70)，所述油膜(70)以气密的方式围绕所述通孔(32)和所述腔体(42)，并且所述油膜(70)被调整成预定的黏度以允许在彼此上旋转。

6.根据权利要求5所述的气体阀单元，其中，在所述内部壁(41)上设置有多个槽，以及所述槽在内部储存有油滴以在所述旋转盘元件(40)的旋转期间给送所述油膜(70)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的气体阀单元，其中，控制杆(20)通过附接至所述旋转盘元件(40)的外部壁(43)而竖向地向外延伸。

8.根据权利要求7所述的气体阀单元，其中，覆盖件(26)在一个端部处从所述控制杆(20)的上部部分(22)围绕所述控制杆(20)，以及所述覆盖件(26)在另一端部处被固定至所述本体(10)。

9.根据权利要求8所述的气体阀单元，其中，压缩弹簧(28)在所述覆盖件(26)内被调整成使得所述压缩弹簧(28)从一个端部抵靠所述覆盖件(26)的内部并且从另一端部按压所述旋转盘元件(40)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的气体阀单元，其中，所述固定盘元件(30)和所述旋转盘元件(40)是由选自以下各者的材料制成的或者是由选自以下各者的材料涂覆的：氧化铝、碳化硅、氮化硅和氧化锆。

11.一种燃气灶或加热装置，根据前述权利要求中任一项所述的气体阀单元被适配于所述燃气灶或加热装置。

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