CN1270569A - 压力容器的安全阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于在气体(例如CO2)压力下分送液体(如:啤酒)的压力容器(4)的阀(1),该阀含有一个限定阀轴线(27)的阀座(8)、一个与该阀座(8)同轴安置并带有最好是同轴嵌入的加强环(17)(例如金属加强环)的弹性材料阀环(2)、一条在阀(1)开启时在阀环座(8)与阀环(2)之间形成的气体通道(7)和一条在阀(1)开启的同时形成的通过阀环的中心孔(13)的液体通道(10)。上述加强环(17)的凸缘(21)被分成3个直径大于阀座(8)的开口(25)的圆形扇形段(24),该圆形扇形段(24)又被3个弯曲凹部(26)隔开。当容器(4)内的压力超过预定允许的超压值时,上述凹部中的弹性材料可变形到形成一个释放超压的开口(29),因此,本发明的阀可以起到一种十分有效的安全阀的作用。

Description

压力容器的安全阀
本发明涉及一种用于在气体(如：CO2)压力下分送液体(如：啤酒)的压力容器的阀，该阀含有一个限定阀轴线的阀座、一个与该阀座同轴设置的并带有最好是同轴嵌入的加强环(例如金属加强环)的弹性材料阀环、一条在阀打开时在阀座与阀环之间形成的气体通道、和一条在阀打开的同时形成的通过阀环的中心孔的液体通道。
可移式压力容器用于在例如一个餐馆内几部分出售的饮料(如：啤酒)，当要用上述容器时，便在其阀上安装一个连接头，该连接头使盛装在压缩气体(通常为CO2)的压力瓶或罐与桶塞相连接以便抽取饮料。在连接头内有一个可由手柄移动而打开阀的心轴管。
为了能在运输和贮存过程中使饮料保鲜，必需保持气体压力，因此其阀必须总是保持在完全紧密的密封状态。所以通常的阀环都用弹性材料(例如：橡胶)制成，这种弹性材料的阀环可通过至少一个压缩弹簧的加载而发生弹性变形从而分别紧靠在上述的气体通道和液体通道上。
安全密封的必要条件是，阀环要受到其弹性材料在不被弄弯时便难于承受的较大的力。因此，气体通道和/或液体通道容易漏泄，而且会迫使阀环离开其在阀中的位置。
因此，用一种强而硬的材料(如不锈钢)制的板状加强环增大上述普通阀环刚性。在制造时将粘合剂涂在加强环上，然后将它与弹性材料粘结在一起成为一个整体件。
可移式压力容器通常对周围环境没有任何危险，其工作压力只有数巴，而且容器的尺寸做成相对于上述压力来说具有大的安全系数。但是，如果容器受到强烈的加热(例如建筑物正在燃烧的情况)，容器内的压力就会升高以致容器发生爆炸而冲击和严重伤害附近的人群。
当上述压力容器用于盛装饮料时，它们难于装上专门的安全阀来泄放过高的压力。这就是说，在其他的情况中，由于如下的事实，即高效的安全阀是一种相当复杂的机构，它具有许多零件并且有许多够不着的弯角，这就使得在清理空容器时难于甚至不可能满意地清理安全阀，所以总是存在一种危险即这种安全阀可能成为例如会损坏或沾污容器中贮存的饮料的细菌繁殖的策源地。
普通的阀结构意味着可以在清理空容器的同时在不拆下阀的情况下有效而安全地清理该阀。但是，这种结构也同时意味着，压力升高时阀便关闭得更紧。因此，这类普通的阀本身不能保证容器在超压时不爆炸。
本发明的目的是提供在本说明书开始部分提到的那种阀，这种阀具有普通阀的全部优点，同样容易很好地清理，而且在结构上可以保证容器在甚高的超压下不发生爆炸。
按照本发明达到的新颖而独特的特征在于，加强环的外周边做成一个曲面，该曲面具有至少一个位于距阀轴线比距阀环座之内周边更远处的第一部分和至少一个位于更小距离处的第二部分。当容器中的超压达到预定值时，阀环的弹性材料部分被迫开始通过阀座直到加强环的第一周边部分靠紧阀座为止，并防止安全环被压入会损害周围零件的空间内。在足够高的超压下，加强环发生变形，而阀环的弹性材料在其第二外围部分发生弯曲，从而在阀环与阀-环座之间形成一个释放容器中的超压的开口。因此，本发明的阀起到十分有效的安全阀的作用。
为了充分保证容器不因过高的超压而发生爆炸，可使阀轴线与外周曲面第一部分之间的距离做成是0.9～1.2倍于(最好是1.0～1.1倍于)阀轴线与阀座内周边之间的距离，同时使阀轴线与上述第二部分之距离做成0.75～0.95倍于(最好是0.8～0.9倍于)阀轴线与阀座内周边之间的距离。
在一个特别简单而有利的实施例中，由加强环的外周边形成的曲面之第一部分位于一个圆周上，而其第二部分做成该圆外周边上的弯曲凹部。
实际上，如果使加强环的外周边做成由多个由许多凹部等距分开的圆周组成是有利的。
为了能通过上述凹部的开口泄放容器中过高的超压，每个上述的凹部必须跨越足够大的面积，同时，加强环的材料厚度一定不要太厚，业已证明，当每个凹部的最大宽度至少两倍于加强环的厚度时，上述阀环便可有效地起到安全阀的作用。
如果上述凹部还具有锐利的边缘，效果会更好，因为上述的边缘可以完全地或部分地切入弹性材料中。
上述加强环最好做成一个具有底部和环形凸缘的板件。由于加强环具有双重的曲面结构，故它具有大的承受轴向载荷的截面模量，因此，在容器内的超压作用下，加强环预先迫使弹性材料通过阀座的孔。
当阀环具有一个面对阀座的凸圈时，加强环的环形凸缘最好从与上述凸圈面对阀座的一侧相反的一侧安装入上述凸圈内一段小于2mm的短距离，以便使每个凹部内和每个凹部上的弹性材料的厚度足够薄到具有小的截面模量，从而使材料可在预定超压的作用下发生足够的变形。
下面参看附图较详细地说明本发明，附图中：
图1是本发明的安全阀的侧剖视图；
图2是图1所示安全阀的阀环；
图3是图2所示阀环的底视图；
图4是图2和3所示阀环在工作状态下的局部侧剖视图；和
图5是图4所示阀环的底视图。
可移式容器用于在CO2的压力下分送饮料(如：啤酒、可乐、软饮料和葡萄酒等)。但是，这种容器也可用于运送许多其他的液体，所述的气体除了CO2以外也可以是其他气体。所述的容器也不一定是可移式的，它也可以是固定式的。
本发明的安全阀1可以是附图所示的结构，但是，也可具有其他的许多结构。因此，图1所示的实施例仅用于在下面的说明中作为本发明的范例，而且，由于结构本身是公知的，所以下面仅作简要说明。
安全阀1主要由一个通过螺纹拧入压力容器4上的连接件3中的阀体5和一个可移动地安装在阀体中的升液管6(仅示出其局部)组成。图1左边示出阀1处于开启状态，而右边则示出阀1处于关闭状态。此外，在阀1内的阀座8中同轴地安置了一个用于打开和关闭阀的弹性材料的阀环2，图2示出该阀环2的放大图。
当阀1打开时(如图1左边所示)，在阀体5中的阀座8与阀环2的接触面9之间形成一个气体通道7。另外在阀塞11与阀环中心孔13内的阀-环座12之间形成一个液体通道10。若要关闭阀(如图1右边所示状态)时，便通过第一压缩弹簧14使升液管6随阀环2移动，直到阀环的接触面9靠紧阀座8为止，从而将气体通道7关闭。与此同时，通过第二压缩弹簧15移动阀塞11，使之靠紧阀-环座12，从而也关闭了液体通道10。
当要使用容器4时，便在其阀1上可拆卸地安装一个带有可移动的心轴管16(图1中仅示出其下部)的连接头(未示出)。该心轴管16的下部置于阀塞11和阀环2上，阀塞11和阀环2都可以移离它们的底座8、12，因此，当操作连接头上的手柄(未示出)按图中向下移动心轴管16时，阀1便打开。
通过工作时与盛有压缩气体的压力瓶或压力筒(未示出)相连接的连接头将气体供入阀和容器4中。同理，液体则从阀1和连接头的心轴管16导出，上述心轴管16与图中适当位置上的筒塞(未示出)相连接。
将经过表面处理的带有粘接剂的第一加强环17(例如不锈钢制的加强环)同轴地嵌入阀环2的弹性材料例如硫化橡胶内。
通过一部分夹紧在阀环2之弹性材料上、一部分卷边包住第一加强环17的内凸缘区19将例如不锈钢的第二加强环18固定在阀环2上。
两个加强环17和18相结合用于增强阀环2并承受连接头的心轴管16在打开阀时产生的应力。
第一加强环17的形状像一个带有底部20和环形凸缘21的板件，所述凸缘21从阀环2的凸圈22的底部伸入一段短的距离。
图3示出加强环17的底视图。在环件17上做出多个横向孔23，用于断开阀环2的位于加强环17两侧的两部分弹性材料之间的接合。
加强环17的凸缘21分成3个圆形扇形段24，每段的直径大于阀座8的开口25的直径。圆形扇形段24又被3个弯曲凹部26隔开。当阀环2置入阀1内时，每个上述的弯曲凹部26与阀的轴线27的距离比距阀座8的开口25之边缘28与轴线27的距离短。
图4和5示出在高于允许值的超压下工作时阀环2的部分放大剖视图。
首先，超高的压力迫使阀环2的弹性材料凸圈22的主要部分通过阀座8的开口25，直到加强环的圆形扇形段24紧靠在阀座8的底面为止。
最后，阀环的底部20也被向上压过阀座8的开口25。而它的凸圈则被阀座8挡住，从而使阀环2变成图4所示的形状。
如前所述，在阀环的凸圈22下仅有一薄层弹性材料，因此该材料在容器内超压产生的应力和阀环凸圈与阀座上的弹性材料之间的拉力下而凹进凹槽26内。而且，由于凹槽26的边缘是锐利的，故在上述弹性材料进入凹槽的同时，凹槽边将部分地或完全地切入位于凹槽中的弹性材料中。
考虑到各方面的情况，上述过程的结果就是凹槽中的弹性材料发生变形，从而在凹槽内形成开口29，气体就通过该开口29沿箭头所示方向流动。因此，容器中的过压解除。
因此，在预定的超压值下，本发明的阀起到一种十分有效的安全阀的作用。
在上述的和附图所示的实施例中，阀环2具有一个位于第一加强环17之外面的第二加强环18，该加强环18仅仅是卡在阀环2的弹性材料部分上。当阀环2变形时，其弹性凸圈将被迫离开加强环18，如图2所示。
在上述的连接中要注意到，本发明的阀具有安全阀的功能并不取决于第二加强环18的设置，而且其他不带上述加强环的阀环2的实施例也可属于本发明的范围内。
另外，上面示出和说明的加强环17的实施例仅用于说明本发明的实例。因此，阀环的外周边可设计成许多其他的形式，可以具有多于或少于3个凹部，每个凹部并不一定是曲面的，而且凹部之间的周边扇形段也不一定是圆形的。

Claims (10)

1.一种用于在气体(如：CO2)的压力下分送液体(如：啤酒)的压力容器(4)的阀(1)，该阀(1)含有：一个规定阀轴线(27)的阀座(8)；一个与上述阀环座(8)同轴安置的并带有最好是同轴配合的加强环(17)例如金属加强环(17)的弹性材料阀环(2)；一条在阀(1)打开时在阀座(8)与阀环(2)之间形成的气体通道(7)；和一条在打开上述阀(1)的同时形成的通过阀环(2)的中心孔(13)的液体通道(10)，其特征在于，加强环(17)的外周边形成一个曲面，该曲面含有至少一个距阀轴线(27)比距阀环座的内缘更远的第一部分和至少一个距离更近的第二部分。
2.根据权利要求1的阀(1)，其特征在于，上述阀轴线(27)与上述的由加强件(17)的外周边形成的至少一个第一部分之间的距离是0.9～1.2倍于(最好是1.0～1.1倍于)上述阀轴线(27)与阀座(8)的内边缘之间的距离。
3.根据权利要求1或2的阀(1)，其特征在于，上述的阀轴线(27)与上述的由加强件(17)的外周边形成的至少一个第二部分之间的距离是0.75～0.95倍于(最好是0.8～0.9倍于)上述阀轴线(27)与阀座(8)的内边缘之间的距离。
4.根据权利要求1、2或3的阀(1)，其特征在于，上述的由加强件(17)的外周边形成的曲面的至少一个第一部分位于一个圆上，而上述的至少一个第二部分形成一个位于圆形外周边上的凹部(26)。
5.根据权利要求4的阀(1)，其特征在于，上述的至少一个凹部(26)的最大宽度至少两倍于上述加强环(17)的厚度。
6.根据权利要求4或5的阀(1)，其特征在于，上述的至少一个凹部(26)是曲面的。
7.根据权利要求4、5或6的阀(1)，其特征在于，上述的至少一个凹部(26)具有锐利的边缘(29)。
8.根据权利要求1～7中任一项的阀(1)，其特征在于，上述的加强环(17)做成一个具有底部(20)和环形凸缘(21)的板件。
9.根据权利要求8的阀，和其中阀环(2)具有一个面对阀座的凸圈(22)的阀(1)，其特征在于，上述加强件(17)的环形凸缘(21)从与上述凸圈面对阀座(8)的一侧相反的一侧置入阀环(2)的凸圈(22)内一段短的距离。
10.根据权利要求8或9的阀(1)，其特征在于，上述板状加强环(17)的环形凸缘(21)从与上述凸圈面对阀座(8)的一侧相反的一侧置入阀环凸圈(22)内的距离小于2mm。
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