CN116569000A - 具有阀组件的气量计 - Google Patents

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Abstract

气量计(100)，包括盒状外壳(2)，在其中限定测量室(3)并且包括用于气流的入口部分(4)和出口部分(5)，该气量计(100)还包括设置在测量室(3)内部的气流测量设备(200)和容纳在所述测量室(3)内部并连接到所述入口部分(4)的阀组件(300)。阀组件(300)包括容纳闸板元件(9)的阀体(7)，该闸板元件与密封元件(12)配合，该密封元件具有限定穿过阀体(7)的气流通道开口(11)的内直径D，所述闸板元件(9)可在所述气流通道开口(11)的打开位置和关闭位置之间移动。阀组件(300)还包括连接元件(8)，该连接元件与入口部分(4)和与其连接的阀体(7)流体连通，该连接元件包括流传送设备(400)，该流传送设备大致呈环形并在其上端部分和下端部分之间延伸。流传送设备(400)的横截面具有最大内部尺寸DMAX，该最大内部尺寸根据非递增单调定律从所述上端部分(16)到所述下端部分变化。在下端部分，传送设备(400)的横截面的最大内部尺寸DMAX的值小于密封元件(12)的内直径D的值。

Description

具有阀组件的气量计
技术领域
本发明涉及流体测量设备领域。特别地，本发明涉及一种阀组件和使用该阀组件的气量计。
背景技术
众所周知，气量计用于测量供应给用户的气体量，并且包括用于连接到气体供应网络的入口导管和用于连接到用户的出口导管。气量计通常包括连接到入口和出口导管的盒状外壳，在该外壳内设置有用于测量所供应的气体流的设备以及阀单元，该阀单元控制气体流入气量计，并因此控制气体通过气量计输送到位于气量计下游的用户。
在这种设备中，最重要的是确保气流测量长期准确且可靠，因此在所使用的测量设备上设置控制仪器，而且监控阀元件的操作，因为这种元件的正确操作直接影响测量活动。
在这种情况下，通常遇到的一个问题是由于气体管道中存在灰尘或其他固体残留物而导致气量计内部结垢，这些灰尘或固体残留物存在于气流中并通过气流输送到气量计中。特别是，灰尘和较轻的微粒可以悬浮在气流中并随其移动，而较大的微粒可以通过重力停留在导管的下壁上，并被气流缓慢推动。所有这些残留物都可能沉积在阀元件的操作表面上，特别是沉积在阀闸板和阀闸板在其中接合的阀座之间的相互接触表面上，从而影响阀的正确关闭。
这种缺点是非常不可取的，因为随着时间的推移，会导致阀元件的操作元件磨损，并且导致气量计入口和出口之间的压力损失，从而导致故障。
为了克服这种缺点，在已知类型的气量计中存在的一些阀单元设置有机械过滤元件，这些机械过滤元件通常设置在气流进入阀元件之前，并且设置有一个或多个由合适材料制成的屏障，适于截留悬浮在穿过其中的气流中的颗粒。然而，随着时间的推移，这种设备容易出现堵塞问题，导致气量计入口和出口之间的显著压力损失，从而影响其正确使用。
因此，需要一种气量计，设置有可靠且易于实施的系统，以控制进入气量计的气流中存在的固体元素的流入，例如，灰尘或各种固体残留物。
发明内容
本发明的一个目的是克服现有技术的缺点。
特别地，本发明的一个目的是提供一种气量计和一种阀组件，其提高了长期可靠性，特别是在测量气流的准确性方面。
本发明的另一个目的是提供一种阀组件，该阀组件易于制造并允许减少其中存在的阀元件的操作表面的结垢。
本发明的另一个目的是提供一种阀组件，该阀组件的密封长期有效且可靠，特别是在其中流动的气流中存在固体颗粒或灰尘的情况下。
本发明的这些和其他目的通过结合了所附权利要求的特征的设备来实现，所附权利要求构成了本说明书的组成部分。
根据第一方面，本发明涉及一种气量计，该气量计包括盒状外壳，在该盒状外壳中限定了测量室并且包括用于气流的入口部分和出口部分。该气量计还包括设置在测量室内部的气流测量设备和容纳在所述测量室内部并连接到所述入口部分的阀组件。该阀组件包括容纳闸板元件的阀体，该闸板元件与密封元件配合，该密封元件具有限定通过阀体的气流通道开口的内直径，该闸板元件可在所述气流通道开口的打开位置和关闭位置之间移动。阀组件还包括连接元件，该连接元件与入口部分和与其连接的阀体流体连通，所述连接元件包括流传送设备，该流传送设备大致呈环形，在其上端部分和下端部分之间延伸，并且其横截面具有最大内部尺寸，该最大内部尺寸根据非递增单调定律从所述上端部分到所述下端部分变化，其中，在所述下端部分，传送设备的横截面的最大内部尺寸的值小于密封元件的内直径的值。
根据这种解决方案，获得提高了可靠性的气量计，特别是在气流测量操作的准确性方面。事实上，由于存在充分控制进入气量计的固体元件(例如，灰尘)的流入的设备，确保了阀体密封的长期可靠性。
根据一些实施例，本发明包括一种用于气量计的阀组件，该阀组件包括容纳闸板元件的阀体，该闸板元件与密封元件配合，该密封元件具有限定通过阀体的气流通道开口的内直径，所述闸板元件可在所述气流通道开口的打开位置和关闭位置之间移动。阀组件还包括连接元件，该连接元件连接到阀体并与其流体连通，该连接元件包括流传送设备，该流传送设备大致呈环形，在其上端部分和下端部分之间延伸，并且其横截面具有最大内部尺寸，该最大内部尺寸根据非递增单调定律从所述上端部分到所述下端部分变化。在所述下端部分，传送设备的横截面的最大内部尺寸的值小于密封元件的内直径的值。
根据这种解决方案，产生了一种坚固且简单的阀组件，这使得其中存在的阀元件的操作表面的结垢最小化，从而确保了长期的有效密封，并因此显著增加了阀组件整体的可靠性。
本发明可以具有以下优选特征中的至少一个，单独地或者与所描述的任何其他优选特征相结合。
优选地，盒状主体限定了正确的安装方位。优选地，当盒状主体设置在正确的安装方位时，阀组件限定了在大致垂直的方向上延伸的气流路径。
因此，被气流拖曳的微粒可以通过悬浮在气体中或者通过重力容易地穿过由密封元件限定的通道开口。
优选地，阀组件放置在入口部分和测量设备之间。
优选地，流传送设备的下端部分被配置为放置在由密封元件限定的通道开口附近并与其间隔开。
因此，通过传送设备的气流被有效且精确地引导到通道开口中，避免了在密封元件的表面上的不期望的沉积，从而确保了其清洁度，使得确保阀组件的长期密封。
优选地，在关闭位置，闸板元件在与密封元件的上表面相切的平面上方延伸距离H’。
优选地，流传送设备的下端部分与和密封元件的上表面相切的平面间隔距离H”，该距离的值大于距离H’的值。
这具有这样的优点，即可以适当地朝向阀体传送气流和包含在其中的固体颗粒，有效地限制了气流本身的路径中的任何不期望的干扰。
优选地，闸板元件由塑料制成。
优选地，密封元件具有环形形状，具有位于大致垂直于气流方向的平面中的上表面。
优选地，闸板元件具有球形、圆柱形或扁平的形状，并且通过电驱动设备运动。
优选地，密封元件由垫圈组成。
优选地，传送设备由热塑性树脂制成。
优选地，传送设备由缩醛树脂制成。
由于这种材料的特性，获得没有凹凸不平的表面是有利的，从而避免了不期望的压力损失，这种压力损失可能是由于与这些表面重叠的气体流体的湍流运动而引起的。
优选地，传送设备与连接元件的主体制成一体。
因此，在节省用于制造阀组件的材料成本和减少其组装时间方面都获得了优势。
优选地，传送设备具有大致沿着其整个延伸部分的环形横截面。
优选地，传送设备具有可变形状的横截面，形成其延伸部分。
因此，制造了一种设备，该设备适于与其相关联的特定阀组件的形状，特别是适于其中存在的连接元件的内部轮廓。
通过对附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。
附图说明
在下文中，参考通过非限制性示例提供并在附图中示出的某些示例来描述本发明。这些附图示出了本发明的不同方面和实施例，并且在适当的情况下，在不同附图中示出结构、部件、材料和/或类似元件的附图标记由类似的附图标记表示。此外，为了说明清楚，某些附图标记可能不会在所有附图中重复。
图1是根据本发明的气量计的示意性前视图；
图2是图1中的气量计的内部的示意性局部剖视图；
图3a是根据本发明的阀组件的优选实施例处于第一操作配置的示意性剖视图，其中，移除一些部件，以更好地指出其他部件；
图3b是图3a中的阀组件处于第二操作配置的示意性剖视图；
图3c是图3a中的阀组件处于第三操作配置的示意性剖视图；
图3d是图3a中的阀组件的示意性横截面图；
图4a是根据本发明的阀组件的替代实施例处于操作配置的示意性剖视图，其中，移除一些部件，以更好地指出其他部件；
图4b是图4a中的阀组件的示意性横截面图；
图5a是在第一实施例中根据本发明的阀组件的元件的第一视角的示意图；
图5b是图5a中的元件的第二视角的示意图；
图5c是图5a中的元件的第三视角的示意图；
图6a是在第二实施例中根据本发明的阀组件的元件的第一视角的示意图；
图6b是图6a中的元件的第二视角的示意图；以及
图6c是图6a中的元件的第三视角的示意图。
具体实施方式
虽然本发明易于进行各种修改和替换结构，但是某些优选实施例在附图中示出，并在下文中详细描述。在任何情况下都必须理解的是，并非旨在将本发明限制于所示的特定实施例，而是，本发明旨在覆盖落入权利要求所限定的本发明的范围内的所有修改、替换和等同结构。
除非另有说明，“例如”、“等”、“或”的使用表示非排他性的替代物，而没有限制。“包括”和“包含”的使用意味着“包含或包括，但不限于”，除非另有说明。
本发明旨在存在重力加速度g的情况下制造和使用，相对于重力加速度g，明确定义垂直方向和水平方向。此外，应当理解，关于术语“下方”、“低”、“下部”等，重力加速度g明确地定义了术语“上方”、“高”、“上部”等。
术语“阀组件”是指由阀元件形成的组件，该阀元件包括设置有闸板的阀体、用于移动闸板的驱动器、用于将阀体连接到用户的连接元件、以及可能插在阀体和连接元件之间的盖元件。
元件的“横截面”是指通过垂直于元件纵轴的平面执行的截面。
具有环形形状的元件的“最大内部尺寸”是指这种环形元件的相互面对的表面的相对点之间的最大距离。
参考图1和图2，根据本发明的气量计统称为100。
气量计100包括盒状外壳2，在该盒状外壳中限定测量室3并且具有入口部分4和出口部分5，气流分别通过入口部分和出口部分流入和流出气量计100。根据优选的配置，每个这样的部分设置有螺纹配件6，该螺纹配件优选地由圆柱形套筒组成，被配置为将气量计100连接到相关的外部管道(图中未示出)。
优选地，盒状外壳2限定了单个正确的安装方位，其中，气量计100根据设计参数最佳地操作。例如，在附图的实施例中，盒状外壳2的正确安装方位如图1所示，其中，入口部分4和出口部分5具有垂直轴线，并且各自的开口向上设置。
优选地，气量计100还包括显示器19。当盒状外壳2处于正确的安装方位时，显示器19上的信息被正确地定向，以便用户能够读取。
气量计100还包括输送的气流的测量设备200，该测量设备具有管状导管，该管状导管连接到出口部分5并设置有合适的传感器(图中未示出)，该传感器被配置为检测通过出口部分5传送的气体体积，以便气量计100测量输送的气体的消耗量。
在测量室3内，还设置有阀组件300，该阀组件与气流的入口部分4连接，通过该入口部分控制流入气量计100的气体。
从图2的实施例中可以看出，沿着穿过气量计100的气流，阀组件300优选地放置在入口部分4和测量设备200之间。
阀组件300包括连接到连接元件8的阀体7，连接元件又连接到螺纹配件6，与入口部分4流体连通，从而限定气流路径。换句话说，阀组件300限定了沿大致垂直方向延伸的气流路径。
根据优选配置，沿着所述气流路径，阀体7具有闸板元件9和密封元件12，该闸板元件和密封元件被配置为相互接合，以对进入气量计100的气流进行密封。
更详细地，密封元件12具有环形形状，该环形形状具有大致沿着内直径D的圆周设置的内边缘12’，该内边缘限定了阀体7内部的气流通道开口。
优选地，密封元件12被设置为搁置在阀体7的悬垂部分13上，面向连接元件8，并且具有位于大致垂直于气流方向的平面中(即，位于大致水平的平面中)的上表面。诸如邻接环和/或弹性装置等合适的紧固装置(图中未示出)设置在连接元件8和密封元件12之间，并且被配置为在与其正交的方向上获得密封元件12的压缩作用，特别是通过作用在其上表面上，从而确保密封元件12的定位稳定性以及由此施加在闸板元件9上的密封的稳定性。
根据这种优选的配置，当进入通道开口11的关闭位置时，闸板元件9与密封元件12配合，以便拦截进入阀组件300的气流；在这样的位置，密封元件12部分覆盖闸板元件9，获得牢固的滑动密封。
在一种可能的配置中，密封元件12由垫圈组成，被配置为使得其一端(与所述边缘12’重合)朝向气流通道，并限定通道开口11。根据这种形状，由于密封件的柔性特征，在打开位置和关闭位置之间的运动中，可以有利地减小在闸板元件接近密封件期间作用在闸板元件9上的压力，从而减小接触的元件之间的摩擦。此外，有利地减小了所施加的力的大小，使致动器移动闸板元件9所需的能量减少，因此延长了与之相关的电池的寿命。垫圈的柔性进一步使得能够最佳地补偿闸板元件9和垫圈的相互接合表面之间的任何公差，进一步改善了阀组件300作为一个整体的密封。
根据一种优选的配置，闸板元件9由热塑性材料制成，并具有头部14，该头部根据具有底座直径的球冠成形，底座直径的值大于密封元件12的内直径D的值。在替代配置中，闸板元件9由金属制成。
优选地，头部14根据具有两个底座的球形段成形。
根据替代配置，闸板元件可以具有球形或圆柱形形状。在进一步的配置中，闸板元件可以具有平面形状。
根据优选的形状，闸板元件根据球形段成形或者具有球形形状，并且通过致动器(图中未示出)移动，该致动器通过控制轴与闸板元件相关联，该控制轴在其自由端部分上承载与闸板元件9相关联的至少一个臂15，以便向其传递旋转运动。根据一种配置，闸板元件9通过两个臂15连接到控制轴，这两个臂垂直于该轴，并且在闸板元件9的较大底座处连接到闸板元件9的直径相对的部分。因此，确保了闸板元件9的稳定性，特别是在打开和关闭位置之间移动的过程中；这使得闸板元件9和密封元件12的相互表面的接近更加精确，确保了所获得的密封的效率。优选地，所述致动器是电动机，例如，步进式或DC式电动机。
根据本发明，连接元件8包括流传送设备400，该流传送设备具有大致环形形状，并且根据与从气量计100的入口部分4引入的气流的方向大致同轴的方向在其上端部分16和下端部分17之间延伸。传送设备400优选地在阀体7上方沿垂直方向延伸。
有利地，传送设备400的横截面具有最大内部尺寸DMAX，该最大内部尺寸根据非递增单调定律从上端部分16到下端部分17变化。因此，传送设备400大致成形为漏斗状，即，使得由传送设备400的内表面识别的气体流体路径的截面逐渐变窄，直到该截面在下端部分17处具有最小尺寸。
这种设计允许有效地引导气流及其可能包含的任何固体颗粒。
优选地，面向气流的传送设备400的表面不具有垂直于气流方向的平面区域或者尖点或不连续点，从而允许流过传送设备400的气流尽可能多地分层。
根据本发明，传送设备400在其下端部分17处的横截面的最大内部尺寸DMAX的值小于密封元件12的内直径D的值。
由此，在通道开口11中有效且精确地引导穿过传送设备400的气流，使得没有外来颗粒或碎片能够沉降在密封元件12的表面上，因此确保其清洁度。更特别地，由于传送设备400的形状，悬浮在气流中的灰尘和较轻的颗粒一起穿过由密封元件12限定的通道开口11，而不与密封元件的内边缘12’重叠。此外，被气流推动的较大的微粒在重力作用下通过由密封元件12限定的通道开口11落下。因此，通过闸板元件9与密封元件12的配合获得的密封总是长期得到保证。
优选地，传送设备400由热塑性树脂制成，优选地由缩醛树脂或镀铬金属制成；这种材料有利地允许制造具有诸如高机械强度、刚度和硬度、尺寸稳定性以及良好的滑动性能和耐磨性等特征的元件。这种类型的材料还允许获得没有粗糙度的表面，从而可以避免不期望的压力损失，这种压力损失是由于与这些表面重叠的气体流体的湍流运动而引起的。
根据优选实施例，传送设备400的下端部分17面向密封元件12设置，并且与密封元件12隔开一定距离，该距离允许闸板元件9在其在打开和关闭位置之间运动期间自由运动；实质上，传送设备400被配置为使得下端部分17尽可能靠近密封元件12的内边缘12’，但与其间隔开，以避免闸板元件9和传送设备400之间的干涉。
特别地，根据优选的配置，在关闭位置，闸板元件9在与密封元件12的上表面相切的平面上方延伸距离H’。优选地，流传送设备400的下端部分17与和密封元件12的上表面相切的平面间隔距离H”，该距离的值大于距离H’的值。
这有利地允许气流和包含在其中的颗粒通过由内边缘12’限定的通道开口11朝着阀体7适当地传送，进一步限制了灰尘和固体元件沉降在形成阀组件300的元件的表面上的可能性，特别是在闸板元件9和密封元件12之间的接口区域中。此外，根据这种配置，有利地限制了流本身的路径中的干扰，并且因此避免了可能导致不希望的压力损失的湍流。
根据本发明的优选实施例，例如，如图3a-3c和4所示，传送设备400设置在阀组件300的主体中，以便由连接元件8接收和静止地支撑。优选地，连接元件8具有邻接部分18，传送设备400在该邻接部分处与连接元件8相关联。特别地，这种关联可以通过简单的支撑约束获得，或者，包括存在连接装置(图中未示出)，例如，卡口式联结器或弹性装置。
更有利地，传送设备400被配置为使得上端部分16设置在连接元件8的入口部分附近，从而当阀组件300与螺纹连接6本身连接时，上端部分与螺纹连接6的下边缘21接触。因此，传送设备400的内表面(即面向气流的内表面)平滑地连接到螺纹配件6的内表面，从而大幅降低在气流中产生不期望的湍流并因此导致压力损失的可能性，压力损失可能导致气量计100故障。
因此，以简单且经济的方式创建一种系统，该系统允许阀组件300保持高效，因为保护该系统避免由于其中可能的灰尘沉积而导致的损坏和/或故障。这种系统使用简单且坚固的设备，长期非常可靠，因为该系统基本上不会受到磨损，并且其操作独立于形成其所在的系统的其他元件的操作条件。
如此构思的本发明易于进行多种修改和变化，所有这些都落入本发明概念的范围内。
例如，传送设备400可以与连接元件8的主体制成一体(图中未示出的配置)，具有节省时间和组装成本以及用于制造组件本身的材料的明显优势。
根据本发明，传送设备400可以根据特定的应用要求制成不同的形状，具有识别该设备的技术特征。事实上，设想的解决方案适合于各种应用，简单地通过基于与其相关联的阀元件的形状来调整传送设备400的轮廓。例如，在需要使其形状适于阀体的特定内部轮廓的情况下，其特征可以是环形(例如，如图5a-5c所示)或成形(例如，如图6a-6c所示)的横截面。
此外，所有细节都可以被其他技术上等同的元件所替代。
在实践中，所使用的材料以及可能的形状和尺寸可以是根据要求的任何材料以及形状和尺寸，而不会因此脱离以下权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.气量计(100)，包括：
-盒状外壳(2)，在其中限定测量室(3)并且包括用于气流的入口部分(4)和出口部分(5)；
-气流的测量设备(200)，设置在所述测量室(3)内部；
-阀组件(300)，容纳在所述测量室(3)内部并连接到所述入口部分(4)，所述阀组件(300)包括：
-阀体(7)，其容纳闸板元件(9)，所述闸板元件与密封元件(12)配合，所述密封元件具有限定通过所述阀体(7)的气流通道开口(11)的内直径D，所述闸板元件(9)能够在所述气流通道开口(11)的打开位置和关闭位置之间移动；
-连接元件(8)，与所述入口部分(4)和与其连接的阀体(7)流体连通；
其中，所述连接元件(8)包括流传送设备(400)，所述流传送设备大致呈环形，在其上端部分(16)和下端部分(17)之间延伸，并且其横截面具有具有最大内部尺寸DMAX，所述最大内部尺寸根据非递增单调定律从所述上端部分(16)到所述下端部分(17)变化；并且其中，
在所述下端部分(17)，所述传送设备(400)的横截面的最大内部尺寸DMAX的值小于所述密封元件(12)的内直径D的值。
2.根据权利要求1所述的气量计(100)，其中，所述盒状主体(2)限定正确的安装方位，并且其中，当所述盒状主体(2)设置在正确的安装方位时，所述阀组件(300)限定在大致垂直的方向上延伸的气流的路径。
3.根据权利要求1或2所述的气量计(100)，其中，所述流传送设备(400)的下端部分(17)被配置为放置在由所述密封元件(12)限定的通道开口(11)附近并与其间隔开。
4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的气量计(100)，其中，在关闭位置，所述闸板元件(9)在与所述密封元件(12)的上表面相切的平面上方延伸距离H’。
5.根据权利要求4所述的气量计(100)，其中，所述流传送设备(400)的下端部分(17)与和所述密封元件(12)的上表面相切的平面间隔距离H”，该距离的值大于距离H’的值。
6.根据权利要求1至5中的一项或多项所述的气量计(100)，其中，所述闸板元件(9)由塑料制成。
7.根据权利要求1至6中的一项或多项所述的气量计(100)，其中，所述密封元件(12)具有环形形状，具有位于大致垂直于气流方向的平面中的上表面。
8.根据权利要求1至7中的一项或多项所述的气量计(100)，其中，所述闸板元件(9)具有球形或圆柱形形状，并且通过电驱动设备旋转。
9.根据权利要求1至8中的一项或多项所述的气量计(100)，其中，所述密封元件(12)由垫圈组成。
10.根据权利要求1至9中的一项或多项所述的气量计(100)，其中，所述传送设备(400)由热塑性树脂制成。
11.根据权利要求1至10中的一项或多项所述的气量计(100)，其中，所述阀组件(300)放置在所述入口部分(4)和所述测量设备(200)之间。
12.根据权利要求1至11中的一项或多项所述的气量计(100)，还包括显示器(19)，其中，当所述盒状外壳(2)处于正确的安装方位时，所述显示器(19)上的信息被正确地定向，以使用户能够读取。
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