CN1204016A - 计时器的安全阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全阀,该阀具有与外壳刚性连接的部件和可动的部件。在这两个部件之间设置唇式密封件,该唇部支承与外壳连接的部件上,并使计时器的内部空间与环境隔开。由于唇部向环境的方向锥形地伸向与外壳连接的部件并通过预应力支承在该部件上,所以在存在内部空间过压时,可使该唇部脱开,从而达到内部空间和环境之间的压力平衡,而当环境过压时,又可使该唇部更牢固地压在作为外壳的刚性部件上,从而相对于环境密封上述内部空间。

Description

计时器的安全阀
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的用于计时器的安全阀。
从CH682199已知一种计时器，该计时器装有安全阀，以防止在某些条件下在计时器内产生超过环境压力的过压，所述过压在某些条件下产生。
在计时器内形成过压有以下原因：
如果计时器的内部压力开初对应于外部压力，然后从这种状态下出发使其承受较高的环境压力，则某些物质将扩散穿过密封装置进入计时器的内部，从而使计时器内的压力增加，或发生压力调节。如果随后在一个相当短的时间内再使该计时器承受相当低的环境压力，则计时器中相对于环境的过压可能造成例如计时器玻璃壳突然打开和损坏计时器的灵敏部件。
这种压力的改变可能发生在潜水作业中，潜水时计时器可以处于气体环境中，例如用潜水罩的情况，或者直接处于水中。可以扩散通过密封装置进入计时器内部的物质中首先要提到原子尺寸很小的元素氦。氦不仅能渗入放在氦气氛(潜水罩中通用的气氛)中的计时器内，而且还可以从很深的水中即从高压水中分离出来。
在上述文件CH682 199中示出的安全阀包括两个O形环和用于关闭阀的旋紧盖子。在拧松顶盖时两个密封件中仅有一个起作用，而在向下拧紧顶盖时，二者互相支持配置可以保证提高密封性。在潜水作业之前向下拧紧顶盖并关闭阀门，从而防止在潜水时随着环境压力的增加具有大原子尺寸的物质例如水和脏物粒子进行计时器。为了在随后快速降低由于身体部分跳跃式浮起所形成的过压，在浮起之前应当拧开盖，释放阀门，使氦气逸出。
如果在潜水作业之前未向下拧紧盖，则少量的水和脏物粒子可能进入计时器内部，并使安全阀的密封特性变坏。
本发明的目的是提供一种安全阀，
可以充分地隔离外界的超压；
外界为负压时可以达到快速压力平衡；
使脏物粒子远离密封区，不能进入计时器内。
本发明的技术方案来自权利要求1的特征。
由于本发明的安全阀装有唇式密封件，该密封件的取向使得同心的裙形的唇部从计时器的内部空面向外部环境，所以在环境的过压逐渐增加时该唇部便越来越牢固地压在缸套形表面区域上，由此形成极好的密封。
相反，当计时器中处于过压时，该唇部将产生有利的形变，使得该唇部受压而离开缸套形表面区域，并形成可以有效降压的通道。
因此该唇部起着自动起动阀的作用，不用其它的位移部件。
另外，在上述取向中的唇式密封件具有一个优点，即它起着脏物阻挡器的作用，可以防止脏物粒子进入密封区以及计时器的内部。因此密封区总是干净的，显著减少了进入水的危险。例如，一个外加的密封环也由于这样而同样保持清洁，而且保持了特别对于水的密封性。
密封区应理解为密封件以及安全阀的接触表面，或与安全阀接触的计时器接触表面，即按照本发明安全阀的实施形式，应理解为密封件的表面区域以及例如套筒内外壁的和盖子的表面区域。
相对于O形环而言，采用唇式密封件还有一个另外的相当重要的优点，即O形环由于制作的原因包括一条圆形接合痕，该接合痕位于最大周缘线的位置。采用小尺寸的密封件时，像在计时器的情况下，该接合痕的特征是表面显著凹凸不平，这大大损坏了其密封性。而另一方面在采用唇式密封件时，在密封位置即在与孔壁接触的那些区域中完全不存在接合痕。这也非常有利于提高气密性。
按照本发明的一个有利实施形式，提供一种附加的密封件，该密封件配置在唇式密封件的内部空间一侧，以便在潜水作业时形成另一个水的阻挡层。然而按照本发明，安全阀的唇式密封件的密封性是极好的，所以无需进行附加的密封也可以达到满意的结果。
按照本发明的优选形式，该附加密封件自动地受到环境过压力的压缩，因为可利用唇式密封件向内部空间方向的后退作用使其上固定唇式密封件的活动的阀活塞作用在附加的密封件上。相反，在内部空间存在过压时，阀活塞则沿相反方向驱动，这意味着附加密封件松开。因此唇式密封件的附加优点是，它起着一个驱动装置的作用，以便在环境处于过压时使附加的密封件例如O形环增强密封，而在内部空间处于过压时则使它进入流通位置。
按照本发明的另一种形式，该附加的密封件在环境即将来临过压时可以用手附加地加压，因为安全阀具有一个供其使用的可拧紧的盖，该盖向下拧紧时可使阀活塞向靠近内部空间的方向位移并压缩附加密封件。
然而本发明的唇式密封件的密封特性是极好的，所以在潜水时即使没有向下拧紧盖也不会进水。
最好这样配置一个弹簧，使得即使没有外部过压力或顶盖的作用，该附加密封件也处于预压缩状态。
作为本发明的有利形式，套筒的位于中心部分外侧的外螺纹包括环形槽，该槽在第一次向下拧紧盖时可使螺纹变形，使得顶盖不再丢失。
下面利用附图更详细说明本发明的一种实施形式，该附图是：
图1示出本发明安全阀一种实施形式的轴向截面图。
图1示出本发明安全阀的一个实施例。安全阀10相对于轴线11基本上旋转对称的，它包括一个连续的空心套筒12，该套筒拧在仅部分示出的中心部分14上或计时器的外表上。在计时器中形成位于图下面的内部空间16，该空间气密地与位于图上面的环境18分隔开。
套筒12的外侧包括带有支承表面20的肩部19，该支承表面相对轴线为环形，并面向外壳14。在该支承表面和对应的外壳14的环形支承表面22之间配置金属密封环23，在此位置的密封环23使空间16与环境18隔离。
为了采用例如装配键将套筒12或更确切地说将安全阀10拧入中心部分，套筒12包括相对于轴线11面向外的具有齿25的凸出部件24。在该凸出部面向外壳14的一侧设有一环形对接表面26，该对接表面在套筒12或安全阀10拧入就位时刚性地支承在中心部分14的同样也是环形的对接表面27上，在这种条件下，密封环23被压缩。
在套筒12的内部包括各种直径的孔，其中，在套筒12的靠近环境18的一侧，具有缸套形侧壁29的孔28通到向内指向的凸出部30，该凸出部30包括在内部由孔32限定的环形接触表面31。在套筒12的面向内部空间16的另一侧同样设有一个孔，该孔用编号34表示，同样向上延伸到向内指向的凸出部30，其中仍在凸出部30的这一侧同样设有由孔32限定的环形支承表面35。
在套筒12中设置圆柱36，该圆柱被配置成可相对套筒进行轴向移动，并且在孔32和34的区域包括向上伸入孔28的区域内的柱体38，该柱体朝着离开计时器外壳和轴线11的方向以圆锥形方式变宽，变宽到几乎达到孔28的壁29，并成形为截头圆锥包络面的接触表面39。换言之，截头圆锥包络面这样取向，使得周长朝着环境18的方向逐渐增加，其中，在轴线11和截头圆锥包络面之间的角度40例如为60°角。
在两个接触表面31、39、位于凸出部30区域的孔28的一部分41以及伸入到孔28的柱体38的一部分42之间设有一个用于装入O形环44的同心空间43。
在进一步沿离开外壳14的方向上，接着的是一个短的缸套形区域46，该区域相对于轴线11位于接触表面39的外侧，结束于一个环形接触面48。连接于此接触表面48的是一个较短的通向另一个接触面52的缸套形区域50，该接触面52径向向外延伸，仍为环形形状。
由两个接触表面48和52以及缸套形区域50形成的环形自由空间54接纳唇式密封件56，该密封件包括弹性的旋转对称的唇部58，该唇部沿离开外壳14的方向和离开轴线11的方向延伸到孔28的壁29，延伸时成锥形地变宽，并承受预应力。唇式密封件56也可称作为填料。
换言之，这样形成该旋转对称唇部58或裙部，即相对于轴线11它取向为沿着离开外壳14的方向其外部尺寸基本上连续地增加，并基本上具有截头圆锥的包络表面。在称作第一表面区域60的该表面和壁29之间形成一个旋转对称的自由空间62，该空间的横截面基本上为楔形，其锐角64例如为10°角。
示于图1下方的内部空间16一直通到O形环44、在O形环44、唇部58、套筒12和盖子82之间围成一个中间区域65。然而就唇式密封件56的作用而论，该中间空间65位于计时器的内部空间16中。
唇式密封件56除第一表面区域60之外还包括第二旋转对称表面区域66，该区域同样以锥形方式沿离开外壳14的方向接近孔28。二个表面区域60和66因此均指向类似的方向，即离开外壳14的方向。在第二表面区域66和壁29之间的角度68小于90°角，例如为45°角。因此唇部58是一个以例如35°角成形的环状楔形，并在与壁29接触的区域包括近似尖的边缘区域67。
唇式密封件56还包括基部区域70，在预应力作用下的该区域一方面配置在相对的接触表面48和52之间，另一方面又靠在缸套形的区域50上。
从接触表面52出发的弧形过渡区72首先指向内部空间16的方向，随着离开轴线11的距离的增加，形成一个朝着环境18的方向的曲面，以便最后弯曲成第二旋转对称的表面区域66。
活塞36在朝着环境18的方向上和表面区域52之后由一个圆锥形头部74结束，该头部包括向外凸出的形成贴靠面的端面76。头部74被成形为圆锥形，这样唇式密封件56可以以简单的方式在该头部上滑移。
在套筒12的外侧包括断开的外螺纹78，用以接纳具有短内螺纹80的可拧紧的保护盖82，其中，图1的外螺纹78配置在中心部分14的上方，即齿25的上方。对此，该螺纹例如可以是公制细牙螺纹。
外螺纹78包括第一环形槽断开区域84，该区域稍大于内螺纹80。在外螺纹78靠近环境18的方向上，形成第二环形槽断开区域86，该区域的长度88例如为外螺纹78的螺距高的一半。
在图1中轴线11的右侧，示出处于拧松位置的保护盖82，在该位置其内螺纹80位于第一断开区域84内，即在该位置内螺纹80不与套筒12的外螺纹78啮合。
位于第二断开区域86上方的外螺纹78的螺纹部分90超过套筒12的面向环境18的端部约半个螺距，使得套筒12的这一端部包括凸部92，该凸部相对于轴线11同心地伸出并对应于螺纹部分90的伸出的芯部。凸部92的高度同样约为螺距的一半。
轴线11的左边示出位于拧紧位置或向下拧入位置的保护盖82，其中，螺纹部分90通过向下拧保护盖82而被压入到第二断开部分86，仅剩下第二断开区域86的小的自由空间94。
在凸出部30的面向内部空间16的另一侧，围绕柱体38配置的压缩螺弹96的端部98通过预应力支承在接触表面35上。其另一端部100伸到套筒12的面向内部空间16的端部。该端部100与止推环102接触，该止推环的一部分与洗氏圆夹环104接触，该圆夹环配置在柱体38的环形槽106中。按照所要求的压力设置相应强度的螺簧96。
如果在计时器交给使用者之前第一次将盖82完全拧紧在套筒12上，如轴线11的左边所示，则此盖将压在凸部92上，并使螺纹部分90位移到或更准确地说挤压到第2断开区域86的自由空间94。利用螺纹部分90的这种形变，使用者的确可以向下拧紧和拧松顶盖，但可能不能卸下该顶盖，因此不会丢失。在盖子的这一位置，可以在很短的时间内平衡计时器内部16的过压力。
在潜水之前可向下拧紧顶盖82，以便在一方面利用螺纹啮合形成第一脏物阻挡层，而在另一方面则利用活塞36向靠近内部空间16的方向的运动以及附加地利用压缩螺簧96的压缩作用压缩O形环44，如轴线11的左边所示。
如果环境压力超过计时器的内部压力，则一方面唇部54压在孔28的壁上，而另一方面又驱使活塞36向内部空间16的方向移动，通过这种移动，活塞36的锥形接触表面39又压缩O形环44，并使O形环44刚性地支承在四个接触面31、39、41和42上。圆筒36的头部74的圆锥形状维持这种效果。因此，在外部过压时，本发明的阀10的密封效果成倍增加，因为一方面唇部58更牢固地密封，而另一方面O形环又被更强烈地被压缩。然而应当明确说明，仅用唇式密封件56便足以满足例如潜水作业提出的要求。如上所述，采用上述装配取向的唇式密封件56的优点是，随着环境过压的增加，可偏转的裙形唇部58的支承力以例如显然的方式增加。
相反，当计时器内处于过压时，唇部58则以这样的方式变形，即它朝轴线11被推离孔壁29，从而可以快速地实现计时器内部空间16的减压。
由于唇式密封件56是最靠近环境18的部件，而且它起着脏物分离装置的作用，所以脏物粒子不能向着内部空间16的方向渗透。
示于图1的角度64和68不一定要等于所选择的10°角或45°角。楔形自由空间62的角度64对于由内部超压打开唇式密封件的打开特性是决定性的，因此一般必须小于90°角。另一方面，角度68对于由外部超压关闭和密封唇式密封件的关闭和密封特性是决定性的，因此一般也必须小于90°角。因此唇部本身的角度在0和90°之间，其中还必须说明，该唇部的形状不一定要对应于图1。例如两个表面64和68也可以彼此平行延伸，而不是张开形成一个尖的边缘区域67。边缘区域67同样也不一定作成尖的，而可以根据对唇式密封件的要求作得相当厚。然而采用以尖边缘形式的径向摆动的边缘区域67可以特别满意地起到转移脏物的作用。按照图1，唇部58基本上仅以其边缘区域67支承在套筒的表面29上。当然，唇部67和表面29之间的接触表面也可以相当大并呈圆筒套的形状。
按照图1，唇式密封件56固定在圆柱36上。然而一般也可以将唇式密封件的基部区域固定在套筒12内部形成的槽内，而使唇部锥形地通向轴线，并支承在活塞的外部。为此，从图1出发，唇式密封件56的横截面必须以垂直轴线镜像对称。
另外，还可以将唇式密封件装在套筒的外侧，即例如装在套筒和顶盖之间，在这种情况下的唇部指向计时器。对此从图1出发，唇部密封件56的横截面必须以水平轴线镜像对称。另外，唇式密封件还可以固定在套筒上或顶盖上，而在各情况下的唇部则支承在其它部件上。
重要的是，当外部压力大于计时器内部压力时唇部应当关闭，而当存在内部超压时，它应当打开。
设置唇式密封件一般是最有利的，该密封件起着脏物分离器的作用，在安全阀中尽可能放在外侧，即这样配置环境和内部空间之间的过渡部分，使得安全阀的所有可能的部件都不承受环境的作用。在这种意义上，中间区域65已不再属于外部环境，因为该区域已通过唇式密封件与环境隔离。采用这种实施形式，脏物粒子甚至在一开始便不能到达各种部件例如O形环、螺纹等。
另外还需要说明，当盖包括例如轴向作用在螺纹部分90的环形凸出部时，当然便不需要形成图1所示的外伸凸部92。
按照本发明，唇式密封件一般可配置在操作装置的不同位置上，但其取向极为重要。如前面多次说明，弹性唇部的取向应使得当外部压力大于计时器内压力时，该唇部关闭，而在存在内部超压时，则该唇部打开。为此，一般只需唇部产生极端小的形变便足以达到此种作用。
当然，还可以设置若干唇部密封件，根据它们的作用彼此支承配置。

Claims (17)

1．一种用于计时器的安全阀(10)，该阀包括与外壳刚性连接的部件(12)、另一个部件(36)和配置在这两个部件(12、36)之间的密封件(56)，该密封件使计时器的内部空间(16)与环境(18)隔开，其特征在于：
该密封件(56)是唇式密封件，包括基部区域(70)及旋转对称的唇部(58)；
基部区域(70)固定配置在这些部件(12、36)中的第一部件(36)上；
唇部(58)支承在这些部件(12、36)中的第二部件(12)的缸套形表面区域(29)上；
唇部(58)从基部区域(70)出发朝着环境(18)的方向锥形地伸到缸套形表面区域(29)，并通过预应力支承在该表面区域上；
以便在一方面在内部空间存在过压时，使该唇部脱离表面区域(29)，从而使内部空间(16)和环境(18)之间的压力达到平衡；
以便在另一方面在环境过压时，使该唇部更强烈地压到表面区域(29)上，从而相对于环境(18)密封内部空间(16)。
2．如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，唇部(58)包括两个旋转对称的表面区域(60、66)，这些表面区域中的第一个(60)面向计时器的内部空间(16)，而这些表面区域中的第二个(66)与环境(18)接触。
3．如权利要求2所述的安全阀，其特征在于，第一表面区域(60)基本上从基部区域(70)出发朝着环境(18)的方向锥形地伸到缸套形表面区域(29)；在第一表面区域(60)和缸套形表面区域(29)之间设有旋转对称的自由空间(62)，该空间的横截面被成形为大体楔形，该空间通过唇部(58)与环境(18)隔开；第二表面区域(66)基本上从基部区域(70)出发朝着环境(18)的方向锥形地伸到缸套形表面区域(29)。
4．如权利要求3所述的安全阀，其特征在于，两个表面区域(60、66)沿朝着缸套形表面区域(29)的方向接近，并通向大体形成尖形的唇部边缘(67)。
5．如权利要求4所述的安全阀，其特征在于，第二表面区域(66)在基部区域(70)上弯曲成曲面(72)。
6．如上述任一项权利要求所述的安全阀，其特征在于，另一部件(36)相对于与外壳刚性连接的部件(12)至少可以沿一根轴线(11)的方向移动。
7．如权利要求6所述的安全阀，其特征在于，可运动部件(36)至少部分地由与外壳刚性连接的部件(12)包围。
8．如权利要求7所述的安全阀，其特征在于，基部区域(70)以固定方式配置在可动部件(36)上，并且在与外壳刚性连接的部件(12)的内侧上设有缸套形表面区域(29)。
9．如权利要求7所述的安全阀，其特征在于，基部区域(70)以固定方式配置在与外壳刚性连接的部件(12)上，并且缸套形表面区域(29)设置在可运动部件(62、63)的外侧。
10．如上述任一项权利要求所述的安全阀，其特征在于，安全阀(10)包括另一密封件(44)。
11．如权利要求10所述的安全阀，其特征在于，另一密封件(44)配置在唇式密封件(56)的内部空间侧，并在所述另一密封件(44)和唇式密封件(56)之间或在环境(18)和内部空间(16)之间形成中间空间(65)。
12．如权利要求11所述的安全阀，其特征在于，另一密封件(44)是O形环。
13．如权利要求10、11或12所述的安全阀，其特征在于，另一部件(36)是活塞，该活塞相对于与外壳刚性连接的部件(12)至少可以沿一个轴线(11)的方向移动，而且基部区域(70)以固定方式装在该活塞上；该活塞(36)可以压缩另一密封件(44)。
14．如权利要求13所述的安全阀，其特征在于，设置盖(82)，该盖可以拧紧在与外壳刚性连接的部件(12)上而允许活塞(36)位移，以便压缩另一密封件(44)。
15．如权利要求14所述的安全阀，其特征在于，与外壳刚性连接的部件(12)包括螺纹部分(90)，该螺纹部分通过断开区域(86)而与其余螺纹(78)分开，使得第一次拧紧顶盖(82)时，可使螺纹部分(90)变形。
16．如权利要求10～15所述的安全阀，其特征在于，设置弹簧(94)，该弹簧对另一密封件(44)施加预应力。
17．一种具有如上述任一项权利要求所述安全阀的计时器。
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