CN1605003A - 阀 - Google Patents

Abstract

本文描述一种可借助压力流体来控制的阀，该阀有一个阀杆，其中，一个卸压空间设置在该通道(28，29)与用来操纵该阀杆的缸/活塞机构之间。

Description

阀

用于高压如300巴以上压力的小型化可控工程阀门(阀)通常被分成多个部分，即一个阀体、电动或气动的传动机构和一个连接用安装单元。这决定了阀门的大型立体构造形式。如果要求阀门在控制能量中断时应处于规定的安全位置，则阀传动机构乃至可控阀门超比例地变大。对小型自动化试验设备来说，需要空间尺寸小于50ml的可控气密阀，以便能获得紧凑的设备结构。为此，尤其是已知的可控阀对小型自动化试验设备来说太大了并因而是不适用的。所有已知的阀在结构方面都非常相似。

通常，已知的阀门结构在密封阀座构造方面是不同的，其中，阀杆和密封阀座的形状及阀杆与密封阀座的材料组合是不同的。阀主要被设计用于连续调节功能，因而在关闭状态下不总是要求高度密封。因此，在许多生产设备中安装了后置和前置的开/关(AUF/ZU)阀。

能发挥作用的阀门必须在关闭状态下在产品通道内对外是密封的。因此，尤其在高开关循环时，对阀座和阀杆密封提出了密封性要求。这两个对作用很重要的必需的密封点需要大的密封力，以便克服所存在的高工作压力进行密封。阀内的密封力与摩擦力之和决定了所需的气动传动机构的尺寸。通常，这导致非常大的伺服传动机构。

在专利申请公开出版物EP742398A1中，描述了一个用于耐压阀门的构造的可能性。

该阀有一个充慢可压缩支承物质的空腔，阀杆穿过该空腔并且该阀杆借助一个弹性隔膜与阀通道隔开。

这种构造的缺点是，当阀操作次数(＞10000次开关循环)较多时，隔膜可能变得不密封或开裂。产品从通道或阀工作腔中流入在阀杆与阀体之间的空隙内并最后或许还进到外界环境中。

阀必须为在终点位置AUF与ZU之间的整个关闭运动做长距离移动，因此，阀杆密封的结构尤其是在存在高的工作压力时变得复杂费事。例如，使用了可弹性地进行二次调节的多层或由多个部分构成的密封。阀杆密封的二次调节性弥补了在阀杆往复运动时出现的密封磨损，所以，阀杆密封被一个弹性件压下并继续保持密封。如果使用了有这样密封构造的阀，则阀门使用寿命在连续工作情况下以及阀杆运动频率较低时足够长，因为实际上阀杆密封没有出现磨损。但是，如果阀们被用于始终进行最大调节范围(调节行程)以使阀门始终在终点位置AUF与ZU之间移动的任务，则阀杆密封发生严重磨损，结果，结构上的二次此可调性很快耗尽并且阀杆密封不再是密封的，而是发生泄漏。结果，这种阀杆密封构造不适用于工作压力高的如300巴氢气压力的阀门。

由于这些问题，出现了隔膜阀和波纹管阀，如上所述，它们不需要可调的阀杆密封并且应能确保工作空间与大气之间的长久密封。这些阀要求大的调节力，因为，隔膜或波纹管由金属材料制成，以便能经受住如高于300巴的工作压力。如果除大压差外还要求如10次-60次/分钟的高开关频率，则隔膜和波纹管受到高的交变应力的作用。交变应力在隔膜或波纹管材料内产生高的材料应力，结果，对小型阀门来说，很快发生了材料疲劳和乃至金属密封部件失效。通过增大隔膜和波纹管的尺寸并因此减小比负荷，可以减小隔膜和波纹管的机械应力。隔膜或波纹管的结构上的增大导致阀杆运动需要更大的力，结果，伺服传动机构和乃至可控阀的结构尺寸增大。这类阀不适用于结构紧凑的小型化试验设备。

另一个问题在于阀座密封性。已知阀门在通道内密封了一个同心面。面密封要求高压力，以便在例如存在300巴以上压差时实现密封。阀通道的闭合通常由阀壳内的阀座和阀杆下部构成。在这里，阀壳内的密封阀座是固定不动的，而阀杆下部即所谓的阀杆头借助伺服传动机构被压入阀壳密封座内，以便关闭阀通道。阀通道的水平的面密封小范围平衡了阀杆与阀壳之间的平行轴向移动，从而补偿了小制造公差。尤其是当阀杆头具有柔软材料密封环并且该柔软材料因塑性变形而变成阀壳密封座的配合面的形状时，阀杆头和阀座形成一个精确配合的密封闭合点。如果因开关频率高而导致阀杆密封区域磨损加剧，则显著增大原来的小位置公差，阀杆头无法再移入先形成的精确配合密封座内并密封地封闭阀通道。在阀杆密封区磨损后而无法严密配合的关闭又可以如此来补偿，即伺服传动机构的尺寸取得较大。力的增大又可能造成在阀杆头上的柔软密封材料随后发生新变形。当柔软材料用在阀座内而不是在阀杆头上时，产生相同的作用。在由气体产生的高压差以及频繁快速的开关循环的情况下，上述阀门类型只有较短的使用寿命。

多数阀通道或密封阀座被构造成在一条同心线上进行密封。在这些情况下，材料组合也是现有技术。尽管这样的密封阀座需要较低的关闭力并因而所需的伺服传动机构小，但关于阀杆与密封座之间的角度错位的位置灵敏度明显增大。在阀杆导向和阀杆密封区域里的最小轴向变化改变了同心线性密封的位置并且导致阀通道泄漏。

对各种可在市场上买到的阀的调查证实，在高达300巴的氢气压力以及高压差的负荷下，最初确实有高密封性。但由于快速频繁地开关阀门，阀在不到10000次负荷循环之后就表现出泄漏。在更高开关循环下仍保持密封的阀门具有大得多的传动机构和大型阀们构造，因此，用在小型化设备内太复杂且成本太高。

因此，本发明的任务是寻找一种可气动控制的阀，例如在极端的工作要求下，如要求300巴以上压力并以氢气为工作气体且同时要求如100巴以上的高压差，该阀在至少100000次开关循环时仍是气密的。该阀可有小型结构。另外，阀的开/关(AUF/ZU)运动所需的开关时间应该极短。该阀在最高长期负荷下磨损小。在特殊应用场合中，尤其存在着在气压头内安装弹簧而不会改变小型化率的可能性，所以，在控制空气中断时下，阀处于预定的安全位置。阀结构应尽可能弥补制造公差和位置公差，因而在高度小型化的同时能显著降低阀的成本。

该构造最好易于维修和养护，因而在阀失效时能进行简单维修。该阀应能简单制造，因此，即使在单独制造的情况下，其成本也比可在市场上买到的阀有明显的优势。

在化学作业中，经常使用成高级金属合金形式的耐蚀材料，因此，也需要如由哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金构成的廉价阀门。

本发明的主题是一种阀，它有一个气动或液压的传动机构、一个经过该阀壳的通道、一个位于该通道内的阀座和一个可以相对该阀座移动的闭合机构且尤其是一个阀杆和与之分开的闭合体的组件、一个与该闭合机构连接的且可以在一个空腔内导向移动的活塞、一个与上空腔部分连接的流体压力管路和一个与下空腔部分连接的下流体压力管路，其中，该闭合机构经过在该通道上方的一个定心板，所述定心板有一个卸压空间和密封且尤其是密封环，这些密封使该卸压空间与该通道以及该下空腔部分分隔开。

例如，集成有气动传动机构的阀具有模块化板形结构，它有至少三个板，即一个下底板、一个相邻的中间壳板和一个装上的上顶板。这些板尤其在内部具有旋转对称的定心内置件和一侧有延长的阀杆的气动活塞的情况下组装起来，并且所有内置构件通过弹性密封彼此分隔，从而出现四个分开的且承受不同压力的空间或腔室，即上、下空腔(气动空间)、一个无压分隔空间(卸压空间)和工作侧高压空间(通道)。一侧加长的阀杆允许在三个承受压力的空间之间传递力，结果，作用力从上或下气动空间被传输到工作空间(通道)，这样一来，一个例如可四处自由移动的闭合体被压入阀座内或被离开，因此，打开或关闭阀通道。但原则上，如果阀杆被适当地构造成用于密封该阀座，则可以省去可以到处自由移动的闭合体。

这种模块化构造的密封关闭的阀门满足了关于由具有高扩散系数的压缩气体如氢气施加的高压差的所有要求。压差等于350巴，并且小的上气动空间决定了该阀的关闭时间短。

本发明最好涉及一种具有气动或液压的传动机构的阀，其特征在于，一个顶板1安装在一个壳板2上，而该壳板又借助可脱开或不可脱开的固定机构安装在一个底板6上，

-顶板在内部构成一个圆柱形空间，它被一个活塞3分成一个上气动空间32和一个下气动空间33并且具有上能量接管26和下能量接管27，

-有一个阀杆或活塞杆31，它固定在活塞3上并且穿过一个封闭下气动空间33的闭合板4和一个活塞杆密封13，结果，下气动空间33相对阀杆(或活塞杆)被密封，在阀杆顶侧上安放有一个圆形螺栓22，它由密封11密封地在一个螺纹环9内与一个用于调定阀杆(或活塞杆)行程或活塞3终点位置的可从外侧调节的调节螺钉10连接，

-一个定心板5，其上表面位于闭合板4内，其下表面位于壳板2内，壳板2有一个用于阀杆或活塞杆31的通道、一个阀杆密封16和一个径向孔34，该径向孔又与用于该阀杆或活塞杆的通道连通，壳板2还在定心板5周围有一环绕槽35，该槽又与径向孔34和一个径向壳孔30连通，在闭合板4中央，阀杆或活塞杆经过所述孔到达通道，该通道由在底板6内的输入管路28、在壳板2内的排出孔29、经过阀座外壳8的输入孔37和阀座7本身、一用于接收或许可四处自由移动的闭合体25的孔36及一个环形缝23组成，阀座7通过密封17相对顶板1密封，通过密封18相对阀座外壳8密封，通过密封19相对底板6密封。

本发明意义上的固定机构可以是用于相互固定单独阀件的可脱开或不可脱开的固定手段。

如果该阀在安装后可被卸掉，则可以使用可卸下的固定件如螺钉、带螺母的螺栓、螺杆或其它紧固件。

如果组装起来的各阀部件在装配后被不可拆卸地相互连接，则可以事后按照特殊工作要求来调整阀杆的行程距离。不可拆卸的连接件例如是铆钉、螺栓或螺杆的焊接。

由顶板1、闭合板4、定心板5、阀座7、阀座外壳8和底板6组成的阀最好由金属构成。特别优选的材料是镍铬钢、镍合金和用于工作侧阀件的有色材料。因此，黄铜或铝可被用于阀的气动侧。

在工作中，这四个相互分开的空间中的至少两个空间始终承受不同的压力。

该阀有多个压力空间。最上面的压力空间是气动空间32，接着是下气动空间33。气动空间也可以被称为低压空间。随后是卸压空间，也许最好称为无压空间，因为存在着从阀内到外部无压大气的连通。在无压空间下面的是带有通道的高压空间或工作空间。如果密封16失效，则可以通过卸压空间或无压空间直接排走泄漏物，所以没有产品可以从工作空间进入气动空间。

例如，为了在该工作空间(通道)与气动空间之间产生一个压力高于当时的工作压力的惰性物质，可以利用该无压空间。尤其是在毒性很大的产品的情况下，经常需要确保没有物质进入大气中。

为了在工作空间与气动空间之间产生闭锁压力，卸压空间可以填充惰性气体或惰性液体。

可以通过一个压力传感器来监测所施加的闭锁压力，所以，如果压力出现偏差，则发出警报并使工作自动转入一个安全位置。

当在密封阀座中垂直安装和使用可到处自由移动的闭合体时，该气动控制或液压控制的阀同时起到止回阀的作用，因此，如果突然发生反向压差，即作用于排出壳孔内的工作压力高于出现在底板的输入管路内的压力，则防止了从处理工作中的回流。如果可以放弃到处自由移动的闭合体或者如果该阀在装配期间内转过180°地即顶板朝在下地被装入，则可以取消止回阀功能。

在阀的一个优选的变型方案中，活塞的承受压力流体的压力的面积与由此产生的力与阀座密封面的横截面相比至少被定为，当上空腔承受压力时，该阀杆抵消该通道入口区域内的压力并且防止流经通道。

在一个优选的变型方案中，在装上一侧装有延长阀杆的活塞后，顶板的上、下空腔的剩余自由高度是一样的并被选择成使整个开启行程为0.01mm-10mm，最好是0.01mm-5mm，最佳小于1mm。

气动活塞的横截面面积同阀杆横截面面积之比近似表示阀闭合力的加强程度。从在闭合体下方的工作压力和由此产生的力起，作用于闭合体的阀杆力应该比反作用的工作力(存在的工作压力)大两倍。

这是由此得到的，即横截面面积比大于2而小于100，最好大于2而小于50，最佳的是大于2而小于20。

在阀杆区内的阀中密封尤其彼此无关地被构造成弹性软环、圆绳环、密封唇、弹性异型密封或尤其是如滑动密封。

弹性体如硅酮、氟化橡胶、特富龙或EPDM橡胶被特别优选作为密封材料，其中，密封环的横截面形状可以是圆形、方形或其它特殊的横截面形状。

因此，优选这样的阀，其中，该阀壳由多部分构成，并且至少被分成一个用于容纳空腔的顶板、一个用于容纳卸压空间和通道的壳板和一个底板。

特别优选阀座被安装成可与该阀壳分开的变型方式。

气动活塞的横截面面积与在阀座区域内的一侧延长的阀杆的横截面面积之比为2-100，最好为2-50，最佳为2-20。

一侧装有横截面面积更小的阀杆的活塞的、承受压力的有效面造成积极地增大力并将力传给可到处自由移动的闭合体及其有效密封面，因此，即便压差高，该阀也能以小的调节力来密封。

该阀在阀壳上部有一个调节螺钉10，如一个调节杆，尤其最好是千分尺螺旋。依靠它，可以设定或限定该活塞的上终点并由此设定或限定阀杆行程。

在图1中，调节螺钉10位于调节螺钉的螺纹环9内。该螺纹环也可以称为一个具有用于容纳该调节螺钉10的外螺纹的圆盘。

可依靠调节螺钉10减小带阀杆的气动活塞的最大行程，所以，压差高时，在阀的开(AUF)位置与关(ZU)位置之间的活塞行程被尽量缩小，从而减小阀杆密封磨损并且相当可观地延长阀的使用寿命。

在本发明的一个变型实施方式中，如果弹性密封11被集成到调节螺钉10中，则可以省掉螺纹环9(参见图1A)。

首先，只需要一个弹性密封11的调节螺钉10来设定活塞的非常小的开关行程。这主要涉及从0.05mm到小于1mm的很短的开关行程。非常短的开关行程是必需的，以便压差很高时显著减少弹性密封16的磨损。准确地说，因为阀杆开关行程很短，所以，密封负荷只发生在弹性密封16的变形区内。

另外，对允许较大开关行程的独立阀件来说，调节螺钉10能够随后缩短开关行程并允许用于压差高的情况。

此外，调节螺钉使得限制在安装状态下的阀的最大流通量成为可能。在本发明范围内的实际工作可以带来这样的认识，即在开关行程大于5mm而小于10mm的情况下，调节螺钉可被最佳地用于设定在安装状态下或在安装管路内的理想流通量。如果开关行程大于1mm而小于5mm，调节螺钉不仅用于设定流通量，而且被用于尽量减小弹性的杆密封的磨损，当开关行程大于0.05mm而小于1mm时，调节螺钉用于限定流通量并用于减小在装上阀后的且存在高压差时的密封磨损。

在阀的一个优选的实施方式中，启闭行程如此确定，即利用在阀杆和活塞上的弹性密封的本身变形，以便磨损小地启闭阀门。

活塞行程的长度尤其与在阀输入口和输出口之间的压差成反比，它最好最多为10mm，尤其最好最多为5mm，最佳的是最多为1mm。

在一个优选的实施方式中，该阀有一个可到处自由移动的闭合体，该闭合体位于带有一侧延长的阀杆的气动活塞的延长轴上。例如，该闭合体位于带阀座7的闭合板4的凹处(孔36)内，由凹处直径和阀杆直径形成的同心环形缝的宽度小于可移动的闭合体的直径。

孔36与输入孔37相通，该输入孔横穿阀座7并由此从该底板的输入管路28中抽取待输送物质。

优选这样的阀，即阀座的密封阀座面38是平平的或尤其成锥形收缩。可到处自由移动的闭合体最好被成球、圆柱体、圆盘或圆锥体的形状。

在阀的一个优选的构造形式中，位于带有一阀座7的闭合板4里的且容纳可到处自由移动的闭合体的凹处的高度小于该闭合体的高度的两倍，最好小于该闭合体的高度，尤其最好小于闭合体高度的一半。

在闭合板4内的凹处或埋头孔的直径小于该闭合体直径的两倍，最好小于闭合体直径的1.5倍，尤其最好小于闭合体直径的1.3倍。

在阀内的密封面成锥形同心的情况下，从水平线来看，夹角α最好为0°-70°，尤其最好为30°-60°，最佳为40°-50°。

阀座7材料可以由热塑塑料构成或者由金属材料构成。先决条件是要有耐待控物质腐蚀的耐蚀性。

该阀的闭合体可以由不同材料构成，如钢、哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金、玻璃、陶瓷或塑料。

在一个优选的实施形式中，阀座7与闭合体25的材料不同。闭合体最好具有比该阀座高的表面硬度。

可到处自由移动的闭合体是在阀的产品侧或工作侧的通道的一部分。该通道经过多个阀部件并且由底板6内的输入管路28、输入孔37、阀座7内的加宽孔36及在壳板2内另一孔32构成，并且以壳板2的排出孔29结束。

输入孔37扩宽到部分36内，以便形成阀座的密封面38并且随后能容纳闭合体25。在安装状态下，另一通道部分23与阀杆31一起形成环形缝23。

位于该顶板的圆柱形空间内的活塞可以配备有附加的压缩弹簧，以便例如当控制空气中断时能占据所希望的安全位置。

优选这样的阀，在其上空腔部内安装一个在阀座方向上作用于阀杆的弹簧件，或在下空腔部内安装一个在相反于阀座的方向上作用于该阀杆的弹簧件。

在一个优选的变型方案里，被构造成阀板的闭合体有一个附加弹性密封，以便密封地封闭该阀通道。

优选这样的阀的实施方式，即流体压力管路以压缩空气来工作。

优选这样的阀的实施形式，其中，在密封阀座之前的输入管路区内，尤其在该底板与密封座之间装入一个独立的过滤件或滤布。

过滤件的安装留下了灰尘颗粒和其它坚硬的外来颗粒，因而，尤其没有损坏柔软的密封座或弹性密封。

当然，本发明的阀可被安装在垂直和水平的位置上并投入使用。

尤其是，气动空间在上的垂直安装情况对压差高的使用场合是有利的，这是因为在闭合过程内，闭合体直接落入阀座内并且没有通过真正的密封面28被先推入密封座内。当水平安装时，阀杆必须先把闭合体推入密封座内，因为可自由移动的闭合体总是按照重力而处于横向支承位置。

另外，在垂直位置和气动空间在上的情况下，该阀担负起用户经常希望的双重功能。这些功能是：a)可控闭锁阀的功能，b)如上所述，止回阀功能。

当该阀被定位成气动空间位于工作空间下方即阀掉转180°地安装时，可以取消该阀的双重功能。

当设计构造有变时，可以减小磨损地实现水平安装位置。

该通道的用来容纳可自由移动的闭合体的那部分必须具有垂直的导向接板或导向边。导向接板不再允许闭合体自由移动，即不允许它在所有空间轴线上自由运动，而是只能垂直运动(因此，构造成所有的止回阀)。

球阀为弹簧加载的闭合体，在那里，闭合体的自由空间移动性受到限制。因此，本发明的主题也是将阀用作安全阀、溢流阀、止回阀或手动阀门的用途。

本发明的另一主题是一种有至少两个本发明的阀的闭锁阀门，其中，这些阀有一个公共的壳板和一个由多部分构成的阀体。

此外，本发明的另一主题是一种闭锁阀门，它具有至少两个本发明的阀，其中，这些阀具有一个公共的壳板、一个公共的底板和一个共同的顶板。

以下，结合附图来举例详细描述本发明，其中：

图1是带有所有独立部件的阀的截面图，

图1a与图1一样，但没有螺纹环，

图2表示闭合体和阀座内凹处的不同实施例，

图3表示带有弹性密封的闭合体和阀座，

图4表示作为弹簧加载的溢流阀的改进的阀门，

图5表示多个阀，它们例如有一公共的壳板并且完成不同功能，

图5a表示弹簧41b)起到“控制空气失效时开启”作用。

例1

图1以截面图表示集成有气动调节传动机构的阀。该阀有三个主板即顶板1、壳板2和底板3。所有板如用四个螺钉24组装在一起。

在顶板1内有一个阶梯孔，它形成空腔32、33，以下称其为气动空间。顶板1的气动空间32、33提供了用来容纳活塞3的空间，该活塞的一侧装有一阀杆31。活塞3在其周面上有一个用来容纳弹性活塞密封12的槽。活塞密封12和活塞3将气动空间32、33分成一个下空腔33和一个上空腔32(也被称作下、上气动空间)。

下气动空间33通过一定心闭合板4被封闭并通过一个对应的外密封14相对顶板1内孔又被密封住。活塞杆密封13相对阀杆31密封下气动空间33，从而下气动空间33被耐压地封闭起来。

上气动空间32和下气动空间33分别有用于流体如压缩空气的输入或输出管路26、27。因此，根据阀的开启或关闭位置，可以有选择地将例如通过6巴压缩空气产生的所需调节力通过管路27传给当时起作用的下活塞面或通过管路26传给上活塞面，结果，活塞3带着阀杆31被压入预期的终点位置。

闭合板4和靠内的定心板5使顶板1和壳板2相互对中，从而但侧安装在气动活塞3上阀杆31在阀体中央被一直延长到靠近可移动的闭合体25(钢球)的通道28、29。

定心板5的下平面紧压在壳板2内并且定心板5的上部紧压在闭合板4内，结果，阀杆31以密封16封闭了阀壳的产品接触空间(通道)。定心板5有另一个相对壳板2的密封15，以防止旁路泄漏。在活塞杆密封16的上方设有一个径向孔34，它通入一个环形槽35。环形槽35与一个径向壳孔30相接。这样，位于密封13、16之间的阀杆部分可以自由通风(卸压空间)。这样，如果阀杆密封13、16失效，则可以直接卸除出现的压力。使用者也可以检查阀的密封性。

壳板2坐落在底板6上并且在下部有一个用来容纳阀座7的孔。如果阀座7由塑料制成，如图1的例子所示，则尤其是在工作压力高时就需要用一个附加壳体8包围塑料阀座7。阀座7有一个用来容纳可自由移动的闭合体25的上部中央孔36，并且在孔轴线的延长部内有一个相邻的小孔37，流动物质从输入管路28流经该孔37。一个圆锥形的同心密封面38形成在孔36、37的过渡区内，以便该闭合体可以居中定位并完成封闭。在这里，阀座是一个圆盘，它在上平面里有一个相对壳板2防止旁通流动的密封17。另一个密封18位于阀座7与环形壳8之间。

依靠密封19，底板6相对阀座7的壳8被密封起来，因此，存在于阀输入管路28内的压力必须经过阀座7，以便经过在壳2内的排出孔29离开阀。在这里，该通道由管路28、29和孔36、37构成。

此外，一个带螺纹的孔设置在顶板1的垂直轴线上，以容纳一个螺纹环9。螺纹环9用来容纳带有一阶梯圆形螺栓22的调节杆10。螺栓22一直延伸到上气动空间内并且通过靠密封11对外密封。带阶梯形螺栓的调节杆形成了活塞运动的上止挡并且通过压在活塞3上的阀杆31限定了可自由移动的闭合体的最大开启行程。可自由移动的闭合体的下止挡点由圆锥形同心密封面38构成。该下止挡点是阀的关闭(ZU)位置，上止挡点是阀的开启(AUF)位置。

该阀的功能如下：当在底板6的输入孔或输入管路28内有工作压力时，例如如果压缩空气通过能量接管26出现在上气动空间32内并产生相应的闭合力，则防止流经该阀。压缩空气或由此产生的闭合力致使装有阀杆31的气动活塞3被压下，结果，阀杆31的下表面以存在的活塞3力将可自由移动的闭合体25压入同心的密封阀座38内。作用于气动活塞的力大于在闭合体下方的压力，该压力通过输入管路28发挥作用。如果压缩空气被切换至下气动空间33且同时上气动空间32被卸压时，气动活塞3升起直至触及调节杆10的螺栓22的下表面。同时，提供了可自由移动的闭合体25的运动可能性，从而在闭合体25的下方有压力5时，闭合体被向上压且打开了阀通道28、29。现存的产品或物质可以环绕闭合体25流动并且经过由圆形活塞杆和较大的垂直排出管构成的环形缝23，以便随后进入外壳的排出孔29。

在特殊应用场合中需要可控阀，它在控制空气中断时切换到规定的安全位置。通常，要求在控制空气中断时的阀的安全位置为打开(AUF)或关闭(ZU)。一侧装有阀杆31的活塞3在上、下气动空间内有一个用来可选地容纳压缩弹簧41的同心槽20、21(参见图5)。如果在下气动空间里的控制空气中断，则安装在上气动空间20内的张紧的压缩弹簧41引发阀的关闭运动。如果压缩弹簧位于下气动空间内的容纳槽21内，则在上气动空间内控制空气中断时，依靠弹力打开阀。

例2

图2-2c表示在根据图1的阀内的密封阀座7的不同实施例。

图2表示圆锥形密封面38的角度α、闭合体25和阀杆31部分。

图2a表示阀杆31’上有一圆锥形闭合体25’和一定心销的构造。

图2b表示阀杆31上有一定心销的板形闭合体25_。

图2c表示在闭合状态下明显突入输入通道(孔)37内的一个呈尖锥形的闭合体25”。

例3

例3表示一个用于图1的阀的替换阀座7’，它有一个内部的弹性阀座密封42。可自由移动的闭合体25”成一侧呈阶梯形的旋转对称的圆柱形的形状并且有一个附装的导向锥。用于该闭合体25”的容纳孔是阀座7的一部分。如果在该阀座7’内使用一个内部的弹性密封，则该闭合体和阀座可以由相同的金属制成。

例4

图4表示一个类似于图1的模块化构造的阀，通过加上一个如部分在活塞3的同心槽20内导向移动的压缩弹簧41和装上一个附加的圆盘42并省掉在气动空间内的弹性密封12、13、14，该阀被改装成一个弹簧加载的溢流阀40。在所示的实施方式中，阀座7内的凹处是一个球形埋头孔并且可自由移动的闭合体25成球状。所用的压缩弹簧41可以通过调节螺钉10按照预期的开启力被张紧，所以当超出弹簧力时，在输入通道28内的压力压缩张紧的弹簧41并向上推动闭合体25并且开启在阀座7内的密封面38以便流通。现在，可以通过与排出孔29同心的环形缝23卸除在输入管路28内的压力。如果存在的压力小于弹簧压力时，溢流阀40再次被关闭。

例5

在图5中，在一个公共壳板2’上省地地装配多个模块化构造的阀，以形成一个闭塞阀门。在右侧安装位置上示出了与图1相似的阀，但在上气动空间内使用了一个压缩弹簧，如果发生控制空气中断，则该压缩弹簧使阀移至关(SHUT)安全位置。图5b以俯视图表示三个阀。

可从下表1中得到利用如图1所示的本发明的阀以及不同的已知阀门的实验结果。

表1

                                    阀实验

                                   300巴氢气

公司(厂商)	类型	开关循环	结果：测试失效/其它
Nupro	波纹管阀*	5-10000	阀座有缺陷
				Parker	隔膜阀*	3200	传动问题，有缺陷
				改进型Nupro阀	波纹管阀	13000	没有带O型密封圈的波纹管，阀杆卡在O型密封圈里
				Hoke	隔膜阀*	＜2000	阀通道不密封
				本发明的阀(图1)		＞100000	令人满意的运行和密封

同时测试每个阀类型的多个阀(最多三个)，以排除阀的个别故障。

这些标称的阀只测试到240巴(最大允许运行压力)。

附图标记一览表

1          顶板

2；2’            壳板

3          活塞

4          闭合板

5          定心板

6          底板

7          阀座

8          阀座外壳

9          调节螺钉的螺纹环

10         调节螺钉

11         调节螺钉的密封

12         活塞密封

13         活塞杆密封

14         闭合板外密封

15         相对壳的定心板密封

16         定心板的阀杆密封

17         上阀座密封

18         下阀座密封

19         底板与阀座外壳之间的密封

20         容纳一个有关闭闭(ZU)作用的弹簧的同心槽

21         容纳一个具有开启(AUF)作用的弹簧的同心槽

22         调节杆上的圆形螺栓

23         环形缝

24         螺钉

25-25_    可移动的闭合体

26         能量接管

27         能量接管

28         底板内的输入管路

29         壳内的排出孔

30         径向壳孔

31         阀杆或活塞杆

32    上气动空间

33    下气动空间

34    定心板的径向孔

35    定心板的环形槽

36    容纳闭合体的孔(埋头孔，凹处)

37    输入孔

38    阀座内的圆锥形同新密封面

40    溢流阀

41    带有弹力1的压缩弹簧(溢流阀)

41’       带有弹力2的压缩弹簧

42    内部阀座密封

43    圆盘

44    滤布

Claims (23)

1、一种阀，它有一个气动或液压的传动机构、一个经过该阀壳(2，6)的通道(28，29)、一个位于该通道(28，29)内的阀座(7)和一个可以相对该阀座(7)移动的闭合机构(31，25)且尤其是一个阀杆(31)和与之分开的闭合体(25)的组件、一个与该闭合机构(25)连接的且可以在一个空腔(32，33)内导向移动的活塞(3)、一个与上空腔部分(32)连接的流体压力管路(26)和一个与下空腔部分(33)连接的下流体压力管路(27)，其特征在于，该闭合机构(31)经过在该通道上方的一个定心板(5)，所述定心板(5)有一个卸压空间(34)和密封且尤其是密封环(13，16)，这些密封使该卸压空间(34)与该通道(28，29)以及该下空腔部分(33)分隔开。

2、如权利要求1所述的阀，其特征在于，该活塞(3)的承受压力流体的压力的面与该阀座(7)面的横截面相比至少被定为，当该上空腔(32)承受压力时，该阀杆(31)抵消在该通道(28，29)的入口区域(28)内的压力。

3、如权利要求1和2所述的阀，其特征在于，这些密封(13，16)彼此无关地被构造成柔软的密封且尤其是滑动密封。

4、如权利要求3所述的阀，其特征在于，弹性体、硅酮、氟化橡胶、特富龙或EPDM橡胶被用作密封(13，16)材料。

5、如权利要求1-4之一所述的阀，其特征在于，该阀壳(1，2，6)由多个部分构成，它至少被分成一个用于容纳该空腔(32，33)的顶板(1)、一个用于容纳该卸压空间(34)和该通道(28，29)的壳板(2)和一个底板(6)。

6、如权利要求1-5之一所述的阀，其特征在于，该阀座(7)被安装成可与该阀壳(2)分开。

7、如权利要求1-6之一所述的阀，其特征在于，一个可变化地限制阀杆(31)行程的调节螺钉(10)设置在该阀壳(1)的上部里。

8、如权利要求7所述的阀，其特征在于，该调节螺钉(10)是千分尺螺旋。

9、如权利要求1-8之一所述的阀，其特征在于，一在该阀座(7)方向上作用于该阀杆(31)的弹簧件(41)安装在该上空腔部分(32)内。

10、如权利要求1-9之一所述的阀，其特征在于，一个在与该阀座(7)相反地作用于该阀杆(31)的弹簧元件安装在该下空腔部分(33)内。

11、如权利要求1-10之一所述的阀，其特征在于，该阀座(7)的密封座面(38)是平面的或尤其是缩窄成圆锥形。

12、如权利要求1-11之一所述的阀，其特征在于，该闭合体(25)成球状、圆柱体状或圆锥体状。

13、如权利要求1-12之一所述的阀，其特征在于，该活塞(3)的横截面面积与在该阀座(7)区域里的阀杆(31)的横截面面积之比小于100，最好小于50，最佳小于20。

14、如权利要求1-13之一所述的阀，其特征在于，该活塞(3)的运动长度被限定为最多10mm，最好最多5mm，最佳的是最多1mm。

15、如权利要求1-14之一所述的阀，其特征在于，该闭合体(25)安装在该阀座(7)的一个凹处(36)内，该凹处的高度最多等于该闭合体(25)高度的两倍，最好最多等于该闭合体(25)的高度，最佳的是最多等于该闭合体(25)高度的一半。

16、如权利要求1-15之一所述的阀，其特征在于，该凹处(36)的直径小于该闭合体(25)直径的两倍。

17、如权利要求1-16之一所述的阀，其特征在于，在该阀座(7)内的密封面(38)被构造缩小成锥形，该密封面与水平线的夹角α达到70°，最好是30°-60°，最佳是40°-50°。

18、如权利要求1-17之一所述的阀，其特征在于，该阀座(7)具有一种硬度低于该闭合体(25)的材料。

19、如权利要求1-18之一所述的阀，其特征在于，该流体压力管路(26，27)以压缩空气来工作。

20、如权利要求1-19之一所述的阀，其特征在于，一个可分开的过滤件或滤布(44)被安装在该密封座前面的输入管路的区域内。

21、将如权利要求1-20之一所述的阀用作安全阀、溢流阀、止回阀或手动阀门的用途。

22、一种闭锁阀门，它有至少两个如权利要求1-20之一所述的阀，其特征在于，所述阀有一个公共的壳板(2’)。

23、如权利要求22所述的闭锁阀门，其特征在于，所述阀还有一个公共的顶板(1)和底板(6)。

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