CN1616855A - 压力流体容器的阀组件 - Google Patents

Abstract

一种例如丙烷罐的压力流体容器的阀组件，具有：一个壳体，该壳体与阀座(734)之间限定出一个主要流体通路；一个主阀件(742)，可相对于阀座(734)移动以阻断该通路；一个衬套(738)，在壳体内形成一个内腔，主阀件(742)设于该内腔中；一个辅助流体流动通路，其通过衬套(738)、与主阀体连接的导管(748)、以及面向容器的辅助开口的导管(748)的末端上的开口(751)；以及辅助阀件(760)，在浮子(721)达到预先确定的液面高度的作用下，该辅助阀件可移动以阻断开口(751)，使主阀件(742)暴露在压力差作用下，以关闭阀。

Description

压力流体容器的阀组件

技术领域

本发明涉及压力流体容器的阀组件。更具体地说，本发明涉及用于充注这种压力流体容器的阀组件。

背景技术

已知有各种避免压力流体容器过分充注的阀组件。在美国专利5,282,496号中公布了一种用于充注和排放气缸的三通阀。该阀组件包括可根据贮液罐中流体液面高度的变化，控制阀开度的浮子组件，使得当液面高度与容器预先确定的安全容量相应时，阀可以关闭。然而，这种传统的阀设计在浮子的公共方向上引导输入的流体射流，使浮子和相应的阀控制与其正常移动中断，产生错误信号和在充注完成以前过早地关闭阀。

美国专利6,076,546号公布了一种溢流保护阀组件，其中，阀杆与流体流动隔开，以防止由于在阀杆上的压力作用，而过早关闭。然而，在充注过程中的液面高度的波动转移至浮子组件上。因此，当浮子组件在挥发性液体液面高度上下移动时，阀杆受与波动的浮子组件的控制连接的影响，可能过早地关闭。

本发明要提供一种可以确实而可靠地关闭，而且总结构简单的改进的阀组件。

发明内容

本发明提供一种压力流体容器的阀组件，它包括：壳体，它具有在充注时与压力流体源连接的流体入口、和向着容器开放的流体出口，在入口和出口之间形成主要流体通路；在所述主要流体通路中形成的主阀座；主阀件，它可在所述阀座上移动，阻断主要流体通路；由所述主要流体通路形成辅助流体通路的装置，使主阀件的上游暴露在辅助流体通路的流体中；在壳体的内部形成内腔的装置，主阀件的上游设置于该内腔中；辅助流体通道；辅助阀装置，它包括辅助阀阀座、以及设置在所述辅助流体通路中，可以移动以阻断辅助流体通路的辅助阀件；控制装置，其响应流体液面高度变化，而作用在辅助阀件上，当达到容器中流体预先确定的液面高度的位置时，使辅助阀件移动到一个位置，从而主阀件暴露在压力差作用下，迫使主阀件与阀座接触。

形成辅助流体通路的装置包括在壳体内部形成内腔的腔形成装置，主阀件的上游设置在该壳体内腔内。

使用这种布置的辅助阀来控制主阀件，利用压力作用在主阀上，使压力流体迫使主阀件压紧在阀座上，可以迅速而非常有效地利用简单的结构密封主阀。

在一个形式中，该腔形成装置可以形成从主要流体通路进入被辅助阀围成的内腔的开口，所述控制装置打开所述的辅助阀，在达到容器内流体的预先确定的液面高度时，将主阀件的上游暴露在压力流体中。

在一个优选实施方案中，该腔形成装置包括一个形成主阀件可在内部滑动的下腔区域的空心体，和其内部设置辅助阀件的一个上部腔区域。该空心体包括设置在壳体内，并由多个肋条与内表面隔开的衬套。所述空心体的外部，与壳体的内表面一起，形成所述的主要流体通路。

阀件可以为大致倒转的杯形，它具有位于腔形成件内和在辅助阀打开时暴露在压力流体中的上表面，以及悬垂的裙部，在关闭位置时，至少是裙部的下部区域从腔形成件伸入主要流体通路中。

控制装置可以具有一个控制销，它的末端区域从阀组件突出出来，使用时与浮子装置作用，并且其相对的末端区域与所述的辅助阀件连接。返回弹簧将主阀件推入与主阀座隔开的打开位置，返回弹簧优选设置在主阀件的上部区域的下侧以及设在控制销上的弹簧座之间。

在一个具体的实施方案中，辅助阀的所述开口位于直接面向所述壳体入口的腔形成装置的上部区域中，并且其中，辅助阀件在开口内可在上游方向移动，从而充入的压力流体的力迫使辅助阀进入开口。

在另一些可替换的形式中，辅助流体通路还从所述内腔延伸至通入容器的流体出口，所述辅助阀装置设置在所述辅助流体通路中，在内腔和流体出口之间，使得当控制装置响应所述预先确定的容器内流体液面高度而工作时，阻断所述辅助流体通路。

在这种形式中，辅助流体通路部分地是由与主阀体一体的导管形成的。

在一个不同的变型中，辅助流体通路由固定在壳体内的导管形成，主阀件呈倒置的杯形，主阀件还具有导管穿过其中的一个开口，因此，主阀件可在导管上滑动。所述导管延伸至通过一个或多个口流体从组件流出的辅助出口腔。辅助阀装置包括一个针阀，其针状件支承在放在所述导管内的阀座内的控制装置上。

在这些形式中，腔形成装置包括一个倒置的杯形空心体，在其面向所述主要流体通路的上表面上设有一个开口。主阀件包括一个可在该倒置的杯形体的口内滑动的杯形件，主阀件的下周边伸入所述主要流体通路中，并在关闭位置时靠紧阀座，而且，在主阀件的下侧和壳体内的弹簧座之间设有一个返回弹簧，可将主阀推至打开位置。

在另一个形式中，所述腔形成装置形成一个罩，其上部的横向尺寸较小，形成一个通入主要流体通路的开口，并在开口下面，形成一个横向尺寸大的部分，主阀件设置在该部分内。所述辅助流动通道还可以在导管内形成，该导管从所述上部伸出，并包括邻近主阀件的上端的一个或多个出口，而且导管还穿过阀件，并与阀件连接或与阀件形成一个整体。阀件可以设有一个悬垂的裙部，它在关闭位置时靠紧阀座。

在另一个形式中，导管固定在壳体内，阀件上设有一个导管穿过的开口，使主阀可在导管上滑动。

还可以在导管上端设置螺接装置，用于与所述上部内的互补的阴螺纹螺接。

控制装置可包括装有辅助阀件的辅助阀支承件，该支承件安装在壳体的下端附近，可滑动，并且与浮子装置连接。当容器中的流体液面高度升高时，浮子装置推动阀支承件向上移动。辅助阀支承被另一弹簧装置向下加偏压。

控制装置可被支承在阀组件上的浮子件控制。浮子件可为长形，设置在垂直方向，并可垂直移动。

另外，浮子件可以为长形，并安装在绕枢轴转动的臂上，从而在容器空状态时的基本上垂直的方向、以及在容器满状态时的水平或倾斜方向之间转动；绕枢轴转动的臂在充注时，其工作表面与控制装置接合。

在本发明的另一个方面中，提供了一种压力流体窗口的阀装置，它包括：壳体，它具有在充注时与压力流体源连接的流体入口、和向着容器开放的流体出口，在入口和出口之间形成主要流体通路；在所述主要流体通路中形成的主阀座；主阀件，它可在所述阀座上移动以阻断主要流体通路；由所述主要流体通路形成辅助流体通路的装置，使主阀件的上游暴露在辅助流体通路的流体中；辅助阀装置，它包括辅助阀座，以及设置在所述辅助流体通路中、可以移动以阻断辅助流体通路的辅助阀件；控制装置，其响应流体液面高度变化，而作用在辅助阀件上，以便在达到预先确定的容器内流体液面高度时，阻断辅助流体通路，从而使主阀件暴露在压力差作用下，迫使主阀件压紧阀座。

在一个优选实施方案中，所述形成辅助流体通路的装置包括一个设有开口的体，该开口与所述主要通路连通，并且该体与所述主阀件、或与所述主阀件连接的装置一起，形成一个内腔。所述设有开口的体为倒置的杯状，所述主阀件为杯形形状，其上边缘可在所述体内滑动。导管从所述主阀件向下延伸，与所述内腔连通，并构成所述辅助通路的一部分。

该导管的构成所述辅助阀开口的下端区域上，至少有一个开口。

控制装置包括一个在导管下部区域上面的套筒部分，并可移动，以阻断一个或多个开口。可以在上述一个或多个开口之上的导管周围设置一个密封环，当阀关闭时，套筒的一端与该密封环相靠接。可以设置一个弹性装置，当阀在关闭状态时，该弹性装置与导管协同，以向套筒提供一个向上的力，迫使其与密封环相密封。该装置例如可以包括弹性橡胶O形圈。

在套筒部分和导管之间有一个小间隙，从而甚至在关闭状态时，也可允许有小量的流体泄漏。这可在阀内形成一定程度的卸压，减小阀关闭时的背压。

附图说明

下面参照附图，用例举的方式来详细说明本发明各种优选结构的实施方案。其中：

图1为表示根据本发明各方面的压力流体容器内部的阀组件实施方案的侧视图；

图2为根据本发明的第一实施方案的示例性阀组件在打开位置的部分截面侧视图；

图3为图2所示阀组件在关闭位置的部分截面侧视图；

图4为根据本发明的第二实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图5为图4所示的阀组件在关闭状态的部分截面的侧视图；

图6为根据本发明的第三实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；以及

图7为图6所示的阀组件在关闭状态下的部分截面侧视图。

图8为根据本发明的第四实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图9为图8所示的阀组件在关闭状态下的部分截面侧视图；

图10为图8所示的阀组件在分配流体时的部分截面侧视图；

图11为根据本发明的第五实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图12为根据本发明的第六实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图13为根据本发明的第七实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图14为根据本发明第八实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图15为根据本发明的第九实施方案的阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图16为根据本发明的第十实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图17为图16所示阀组件在关闭状态下的部分截面侧视图；

图18为图16所示阀组件在分配压力流体时的部分截面的侧视图；

图19为根据本发明第十一实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图20为根据本发明第十二实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图21为根据本发明第十三实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图22为根据本发明第十四实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图23为根据本发明第十五实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图24为根据本发明第十六实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图25为根据本发明第十七实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图。

图26为根据本发明第十八实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；

图27为图26所示的阀组件在液面到达充满状态该阀组件刚刚开始关闭时的截面侧视图；

图28为图26所示的阀组件在关闭状态下的部分截面侧视图；

图29为图26所示的阀组件在分配流体时的部分截面侧视图；

图30为根据本发明第十九实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图；以及

图31为根据本发明的第二十实施方案的示例性阀组件在打开状态下的部分截面侧视图。

具体实施方式

本发明涉及在压力流体容器中使用的阀组件。该阀组件为二通式，并可以通过由阀杆控制的基本上相同的流体流动通道，将压力流体充入容器中，以及从容器中排出流体。本发明的优选实施方案是针对在消费丙烷罐中的应用来说明的。应当理解，本发明的原理也可应用于希望或要求控制充注液面高度的其他压力容器的情况。

参见图1可看出，阀组件2可安装在压力流体容器中(例如，消费丙烷罐4)。丙烷罐4包括固定着一个外部阀8的开口6，外部阀8有一个口10，压力流体(例如丙烷)可通该口送到容器中和流体可通过该口进行分配，将燃料加至丙烷烧烤格架或其它用具上(没有示出)。该口的开闭可以通过转动一个控制截止阀组件(没有示出，但技术上众所周知)的手柄12而手动控制。外部阀8可形成一个安全阀口12，如果容器4过热，则口可将预先确定压力(可以超过)的压力流体放出。

利用与开口6的螺纹啮合，可将外部阀8安装在容器4上。外部阀8还可以有内部螺纹连接，用于与阀组件2的设有螺纹的杆27固定。在使用时，压力流体通过阀组件2的上部口20，并横向通过下部口22流入容器4内的阀组件2中和从阀组件2中流出。

阀组件包括分别具有上部壳体部分24和下部壳体部分26的主壳体。上部壳体部分24形成上部螺纹杆27和上部口20。下部壳体部分形成阳螺纹32。

下壳体部分26为细长形，它形成有一个圆柱形的内孔，孔中包括一个截锥表面，该截锥表面形成与一系列径向口22连通的阀座34。上边缘内部设有阴螺纹36，这样，上下壳体部分可用螺纹配合紧紧地连接。在下壳体部分26的下部区域中，设有一个轴向孔，控制件28穿过该孔。

在下壳体部分26的圆柱形内腔内设置着一个衬套38。衬套38为一个倒置的杯形状，并可起一个流动分流器的作用。衬套的外部设有许多肋条40，它可将衬套38与下壳体部分26的主要内腔的内表面隔开，并在它们之间形成流体流动通道。

在衬套38内设置着一个倒置杯形的主阀体42。主阀体42坐置在衬套内，可相对于衬套作滑动移动。阀体42的下边缘可以与截锥形的阀座34接触，以下述的方式阻断压力流体进入流体罐的通路。从图2可看出，这个下边缘从衬套38的底部突出出来。阀体42的向上延伸的上边缘44起限制阀件42向上移动的台阶的作用。该边缘靠紧与设在顶端或上游(就充入液体而言)的杯形突出部分39邻近的一个肩部或台阶状区域。

控制件28轴向穿过在阀体42的顶部内的一个轴向孔。在阀体下口的区域中，形成一个中央肩部46，而弹簧48则放在肩部46的上表面和阀体顶部的下侧之间。弹簧48向上推动阀体42。图2所示的位置为阀最上端的位置，这时，边缘44靠紧衬套38的肩部，并且在阀体的下边缘和阀座34之间形成一个间隙。

衬套38的上部突出部分39形成一个辅助阀。该突出部分形成一个小腔，一个或多个口50与该小腔连通。辅助阀的头部52作成控制件28的向上延伸部分。当主阀体处在打开位置时，辅助阀片在关闭位置，而阀头部52遮蔽口50。

在下壳体部分26的下端有一个浮子组件54，它包括设置在支承58内的一个密封浮子件54。支承58可使浮子件56露出在流体上。浮子件的上端60作用在通过下壳体部分26中的孔突出出来的控制销或控制件28的下端。

现在来说明阀组件2的工作。在罐为空的或接近空的状态下，如图2所示，浮子56处在最下位置，其上表面60与控制件28的下端隔开一定距离。在这种状态下，弹簧48将阀件42推至其上部位置，形成了一条从入口20，围绕阀座34上的分流器38的外部，并通过径向开口22进入罐中的主要流体流动通道。这样，如果外部压力流体源(例如丙烷)通过口10与外部阀组件8连接，并由转动手柄12打开，则压力丙烷按所述方式流动通过阀组件2。

当罐充入一部分压力流体时，则处在液体状态，并在液面升高的罐中，形成一个液体池。这个液体池的液面高度使在预先确定高度的浮子56升高，顶在控制件28上，克服弹簧48的力，使控制件向上移动。如图3所示，当控制件28向上移动时，辅助阀打开，辅助阀件52离开开口50。这样，压力流体的另一条流动通道迅速打开，进入开口50和撞击阀件42的上表面的流体，在阀件42两端形成一个压力差，迫使阀体42下降压紧在阀座34上，关闭在分流器38外部周围的流体通道。阀件的水平上表面与面向主要流体通路的阀件42的下表面的环形的表面积比较，其大的表面积，使该压力差增强。只要在入口30维持流体压力，则阀保持关闭，与阀座34紧密密封，因此罐中不能再充入更多的流体。当关闭外部阀组件，使输入压力卸除时，在阀件42两端停止产生压力差，弹簧48迫使阀件回至打开位置。在用具(例如与罐连接的燃烧器)工作过程中，外部阀打开。现在内压力比外部压力大，这可保证阀件保留在其向上打开的位置(图2)，使流体可从罐中放出。

图4和图5表示第二实施方案。除了下壳体的下部和浮子组件的结构以外，它们大部分与第一实施方案相同(同样的零件用相同的标号表示)。第二实施方案使用绕枢轴转动的浮子代替第一实施方案中使用的垂直浮子组件。更具体地说，下壳体部分26的下端带有一个用螺钉102固定的端板100，端板具有二个指形臂104，在指形臂之间有一根横轴106，在端板上通过臂110支承，浮子108，在靠近枢轴的臂110的区域中，该臂上设有二个工作表面112和114。在罐为空的状态下，浮子108处在最下位置，表面112靠紧端板100，以防止端板反时针方向转动。在这个空的状态下，控制件处在最下端位置，阀件42处在上部打开位置，辅助阀关闭，辅助阀头部52遮蔽开口50。加在入口30上的压力流体具有通过阀组件，从开口流入罐中的开放通道。如图5所示，当罐充注时，液面高度将浮子108升高，打开辅助阀并关闭主要的流体通道，而阀件42则被推紧压在阀座上。

图6和图7表示本发明的第三实施方案。除了辅助阀和浮子组件的结构以外，本实施方案与第一实施方案的结构相同(相同的零件用相同的标号表示)。分流器38的上部设有向上面或向上游的开口200。阀头部202与控制件28的顶部连接。当控制件28在下端位置时，阀头部202将开口200密封，而在上端位置，流体可进入开口200中。浮子组件包括一个安装在浮子轴258上的浮子体256，浮子轴与轴向孔滑动配合，并具有一个限制浮子和作为工作表面的增大的头部部分260。

这个实施方案的工作与第一实施方案的工作基本上相同。在图6所示的空或接近空的状态下，弹簧28将阀件42向上推压紧分流器38的内肩部，从而打开主要流体通道，而且将控制件向下推，保持辅助阀关闭，阀202在阀座200中。当罐充注至预先确定的液面高度时，浮子迫使控制件向上移动，打开辅助阀，因此压力流体冲击阀件的上表面，迫使其与阀座压紧(图7)。利用这个实施方案，压力流体直接作用在辅助阀的顶面上，从而增加密封力，保证紧密密封。如果充注装置的阀突然打开，则产生的压力脉冲具有增加密封效果的作用。

图8-10表示本发明的第四实施方案。一些零件与先前的实施方案相同，并用相同的标号表示。上壳体部分24与下壳体部分326连接，下壳体部分不只是形成口22，并且其分隔板302穿过下壳体部分，并形成一个轴向通孔304。这个孔与具有尺寸比主口22小的径向延伸口308的下部辅助腔306连通。如这里所述，与下壳体部分配合的端盖310支承浮子和针阀组件。一个向上的中心锥形导向件312装在面向辅助腔306的端盖310内。导向件312有一个轴向通孔。在锥形导向件312下面为一个圆柱形腔314，一个圆盘形支承件316设置在该圆柱形腔内。圆盘支承件的下侧支承着装有浮子体320的浮子轴318。支承件316上端支承着穿过锥形导向件312的孔的针阀的针322。支承316和锥形导向件312之间的弹簧321，提供一个较小的力，将浮子310向下推。

如同先前的实施方案一样，下壳体部分的主要的圆柱形内腔与起流动分流器作用的衬套配合。与先前的实施方案相比，这个分流器338带有一个小的轴向孔340，可允许注入的流体达到分流器内部的腔342。主阀体344的形状略有不同，其上部杯形部分坐置在分流器338的内部的圆柱形凹部中，该分流的下周边形成与阀座接合的密封部分，并且设有轴向孔350的悬垂的管状控制杆向下穿过分隔板302，进入形成部分辅助流体流动通路的辅助腔306中。进入腔306中的这个孔的开口351，形成针阀的辅助阀座。

在分隔板302的顶面和杯形部分346的下端之间有一个主弹簧352，将阀体344向上推。

现在来说明这个阀的工作。图8表示在罐为空或充注状态下的阀组件，其中浮子320在最下端位置。在这个位置上，针阀组件的针322在下端位置，不遮蔽开口351。主阀体344在最上端位置，从围绕分流器338的外部的入口20，通过阀座，并通过主口22出来的主要流体流动通路不遮蔽。

辅助的流动通路通过在分流器338顶部的开口340，进入腔342，再通过轴向孔350进入辅助腔306，并通过口308输出。

如图9所示，当罐中的流体液面高度升高至一定高度时，浮子320带着支承316和针322升高。针322的末端伸入形成针阀座的开口351中，将该开口堵住。

当流体的轴向流动停止时，在主阀体344上建立压力差。阀上表面的比面向主要通道的下边缘大得多的面积暴露在压力流体下，因此，克服弹簧352的作用，将主阀体344向下推，使杯形部分的下周边压紧在阀座上，阻断主要的流体流动通道，因此，没有流体通过阀组件。在断开阀组件后，使用者可通过手柄12控制，手动地关闭外部闸阀。

为了从罐中放出流体，可转动手柄12打开外部分闸阀，从而降低在分流器338的上端和主阀体344上相对于在罐的内部压力流体的压力。主阀体344被压力差和弹簧352的力向上推。因此，压力流体向上通过主要和辅助的流体流动通道，再通过主出口10流出。

图11表示本发明的第五实施方案。除了浮子组件和壳体的相应的下部的结构以外，该实施方案与第四实施方案相同。这个实施方案使用浮子形式与第一实施方案相同。端盖370在浮子支承374内支承一个密封的浮子件372。当罐中的流体液面高度升高时，浮子件的上端靠紧从支承316向下延伸的销子376。

除了浮子组件和壳体的相应下部的结构以外，图12所示的第六实施方案与第四和第五实施方案相同。这个实施方案采用与第二实施方案相同的绕枢轴转动的浮子臂。端盖380可绕枢轴转动，以支承装有浮子384的浮子臂382。如同在第五实施方案中一样，针形支承316具有一个悬垂的销子376。当随着流体液面的升高，浮子384上升时，浮子臂的一个工作表面386顶着销子376。

第五和第六实施方案的工作方式与第四实施方案相同。如上所述，浮子的移动控制针阀，针阀再控制主阀的关闭。

第七，第八和第九实施方案分别表示在图13，14和15中。除了主阀体及其控制杆和分流器的结构以外，这些实施方案与第四，第五，和第六实施方案相同。这些实施方案中的阀体444和辅助腔导管448不作成一体的结构，而是作成二个部分。阀体444由基本上为倒置的杯形部分组成，在其上横向延伸着上部辐板446。一个短管部分450从辐板446的顶部直立起来。阀体444可在分流器452内部滑动，如图13所示，可移动至最上位置。这时管状部分的顶部靠紧分流器顶面的略显圆顶形的下侧的边缘区域。辅助腔导管448的下端固定在分隔板302上，其上端穿过辐板446的中心孔。导向圆环454设置在沿着装在主阀体444的下口内的控制杆的接近中间位置，从而支承该阀体444。辅助腔导管448在分流器内部之间提供小量的流体连通。当充入流体时，该小量流体进入分流器顶面的小的中心孔340中，再进入辅助腔306的内部。分流器452的外表面形状倒圆得稍多，以使流体可顺畅地通过主要通路流动。除了当针阀关闭时，辅助腔导管448与在其上向下移动进入密封位置的主阀体444固定以外，这些实施方案的工作与第四，第五和第六实施方案的工作相同，除了浮子组件结构与第五(图11)和第六(图12)实施方案的浮子组件结构相同以外，图14和图15所示的第八和第九实施方案与第七实施方案相同。

图16-18表示第十实施方案。除了下壳体部分，端盖和辅助阀的结构以外，这个实施方案与图8-10所示的第四实施方案相同。

辅助腔506在下壳体部分的下表面和端盖510的腔之间形成，而不是在形成辅助腔和辅助口的下壳体部分的下部区域中形成。口512设在端盖510中。当浮子320上升时，作为针阀的替换，阀组件的较大的销子的上部锥形表面可伸入辅助腔导管348的下部开口351，将它密封。图16表示在充注状态下的组件，图17表示罐中的液面高度达到预先确定的液面高度，并且浮子已上升足够高，将辅助腔导管348阻断时的阀组件。如上所述，在阀体两端形成的压力差迫使阀体向下移动，关闭主要流动通路。与第四实施方案相对照，这个向下移动还可使浮子向下移动一个非常小的距离。图18表示当罐上的外部阀打开，并且压力流体通过主要和辅助流动通道向上流动时的阀。

图19和20分别表示第十一和第十二实施方案，这些图表示浮子在最下位置时流体充注位置时的阀。除了浮子组件和实质上分别与图14和图15的第八和第九实施方案中的端盖相应的端盖相邻部分的结构以外，这些实施方案与图16-18中的第十实施方案相同。

第十三，第十四和第十五实施方案分别表示在图21，22，23中，每一个图都表示浮子在最下位置时，处在充注状态下的阀。除了一体的阀体和辅助腔导管被图13的实施方案的二个部分的结构代替，同时辅助腔导管448固定在分隔板302上和阀体444在导管448上移动以外，图21所示的第十三实施方案与图16-图18所示的实施方案相同。当充注罐时，销子514向上移动，将导管448的开口阻断。

除了浮子组件和端盖结构分别与图19和图20的实施方案中的相应以外，图22和图23所示的第十四和第十五实施方案与图21所示的第十三实施方案相同。

图24表示第十六实施方案。这个实施方案基本上与图8-10的第四实施方案相同，主要的差别是减少了在主阀件上面的内部空间。更具体地说，衬套538具有上部杯形部分的流动分流器，而上部开口540位于中心，面向主要流体通路。主阀件544具有阀的上表面545。轴向导管548从阀表面545开始，穿过主出口腔，向下至辅助腔306。另外，这个导管也向上伸入衬套538的盖形顶部539中。径向延伸的开口549从导管的内部延伸至阀表面545的上表面。在导管548的中点附近有一个横向辐板552，裙部554从该辐板向下延伸。裙部的下周边伸入主要流体通道中，并且在阀关闭时，与阀座接触。在辐板552和阀表面545之间为一个内腔556。这个腔没有什么目的，可以充注，但为了减轻阀件的重量，留一个腔还是较好的。返回弹簧设置在辐板552的下表面和主要出口腔的基底之间。阀组件的下部区域结构上稍有不同，但功能上与图8所示的实施方案相同。这样，针状零件522穿过导向装置512。

工作中，当在图24所示的开放充注位置时，压力流体的主要部分，通过主要流体通路流入容器中。小量的流体，通过导管548的上部小开口540通至辅助腔，而部分流体则流入容器中。如前所述，容器中液面高度的升高使浮子320上升，并在预先确定的液面高度上，针形零件522阻断导管548的末端。导管迅速地被压力流体充注，流体通过开口549，作用在阀件的上表面545上，在主阀件的两端形成压力差，迫使主阀件向下移动压紧在阀座上。如前所述，当在容器上的外部阀打开时，反向的压力差迫使主阀打开，使流体从容器中流出。在这个实施方案中，设置直接将辅助流动通道中的流体引导至辅助腔的中心导管548是特别有效的。导管的容积小导致当达到预先确定的液面高度时，对针阀关闭的响应非常快。

浮子320可以被绕枢轴转动的形式代替，如图4，5，12，15，20，23所示那样；或被封闭式代替，如图2，3，14，19，22所示那样。

图25表示第十七实施方案。这个实施方案与图13所示的第七实施方案非常相似。与第十六实施方案相似，衬套638具有一个盖形的上部639，在其中设有一个面向主要流体通路的小的轴向孔640。与图13所示的第七实施方案共同的是，有一根固定在壳体内的轴向导管648。该导管的上端固定在盖639的内部，其下端在横向分隔板602的开口内。阀体644的结构与图13的第七实施方案的阀体结构相同。在通向阀体644的上表面的导管的上端附近，设有径向开口649。下部针阀组件与图24所示的第十六实施方案的针阀组件相同，故不再赘述。

工作中，当在图25所示的开放位置时，流体的主要部分，从入口，通过主要流体通路流至主出口。小的辅助流通过开口640，导管648，流至辅助出口腔和出口。当将容器充注到预先确定的液面高度时，针阀关闭，从而使窄的导管648迅速充注，流体通过径向开口649流至主阀件644的上表面，在主阀件644两端形成压力差，迫使其下周边压紧在阀座上，关闭该阀。容器上的外部阀打开，使主阀件644两端的压力差反向，打开阀件，使流体以相反方向流动。

浮子32可以被绕枢轴转动的形式代替，如图4，5，12，15，20和23所示；或被封闭形式代替，由图2，3，14，19和22所示。

进一步发展是，导管648的上端和盖形部分的内表面可以设有互补的螺纹配合，使装配容易进行。

图26-29表示第十八实施方案。这个实施方案的主阀结构与图8-10所示实施方案的主阀结构有些相似。更具体地说，这个实施方案的阀组件包括分别具有上壳体部分724和下壳体部分726的一个主壳体；上壳体部分形成上部螺纹杆727和上部的口720。壳体部分724，726用互补的螺纹连接。下壳体部分726形成一个圆柱形的内孔，该内孔具有构成与径向口722连通的阀座734的截锥形表面。在下壳体部分726的圆柱形内腔内设置着一个衬套738，其形状为倒置的杯形，并起一个流动分流器的作用。在衬套的外部设有许多肋条741，它们将衬套738与主要内腔的内表面隔开，并形成主要的流体流动通道。衬套738具有面向主要流体通路的一个中心孔740。

在内腔内部设置主阀体742，它基本上为杯形形状，其上部边缘可在衬套738的口内滑动，并且杯形部分的下部外边缘与衬套738隔开，并构成与阀座734接触的阀体742的一部分。衬套738和主阀体形成一个内腔。带有轴向孔750的导管748，从阀体742的中心向下延伸，并与内腔连通。这个导管748穿过在口722下面的从壳体的下部一端延伸至另一端的内分隔板702的轴向开口。返回弹簧753设置在主阀下面，围绕着导管，其下端压在分隔板702上。导管748的下端伸入由分隔板702和端盖710围成的下腔中。端盖710内的辅助口712与该下腔连通。导管748的下部区域上设有一个或多个面向该下腔的开口751。因此，辅助的流体流动通道从衬套738中的开口740，通过衬套738中的内腔，再通过导管748，通过导管开口751，下部的辅助腔，并通过口712流出，进入容器中。

端盖710通过杆718支承着一个飘浮体形式的浮子721。杆的上端为套筒形构造760，该套筒形构造760构成用于关闭导管中的开口751的一个阀装置。紧邻开口751上方设有一个浅凹槽，该浅凹槽用于支承O形密封圈762。在围绕着杆718的下腔的底部，还设有一个大的O形圈764。该O形圈764由弹性材料，诸如橡胶或合成橡胶构成。凸缘766从杆718上紧邻其最上端的下方向外延伸。

现在来说明阀的工作，在图26所示的打开充注状态下，浮子处在最下端位置。输入的压力流体流过衬套738周围的阀上部的口720，通过阀座，再通过口722流出至容器中。较小量的流体如上所述地通过口712流出辅助流体流动通道，进入容器中。

当流体液面高度升高至预先确定的高度时，浮子升起，使套筒760移动，遮蔽开口751(图27)。这样，使辅助流体流动通道中断。这使得主阀体两端的压力差增大，这个压力差被阀体的水平上表面的表面积和包围向下朝着主要流体流动通路的导管748的水平环形区域的表面积之差再次增大。因此，如图28所示，主阀体742向下移动，关闭主要流体流动通路。这是阀组件的关闭位置。杆718和浮子721被迫向下移动，O形圈762邻接于套筒760并将其向下推到图28中的位置，在该位置处，凸缘766也与大的O形圈764相邻接。设置O形圈764的主要目的是以它的弹性提供回弹力，而迫使套筒的上端与O形密封圈762紧密地接触。

当容器的外部闸阀(图1中的8)打开时，使主阀体742上面的压力降低，从而使主阀体742向上移动，返回弹簧753帮助主阀体向上移动，打开主要的流体流动通道和辅助流体流动通道，使流体流入口722且有一小部分流入口712，再向上通过入口720。如图30所示。

最好在导管748的末端区域和套筒760之间有一个小间隙。实际上，当有平稳的相对移动时，不可能消除这个间隙，可以有意地留设该间隙，使在辅助阀中存在有非常小量的泄漏。这样可以在关闭该阀时，有一定程度的卸压，以减少背压脉冲，这种背压脉冲可能损坏上游的零件(例如，压力表)。应当注意，支承浮子721的杆718内部是具有一个下开口的空腔723，如同浮子721一样，这样泄漏的流体可以流入容器中。

图30表示第十九实施方案。除了浮子的结构以外，它与第十八实施方案相同。这里，浮子821包括一个上端封闭的简单的管子件，容纳在浮子中的空气可用于形成必要的浮力。

图31表示第二十实施方案，除了浮子和相应的零件的结构以外，这个实施方案与第十八和第十九实施方案相同。更具体地说，端盖910带有二个通过浮子臂911支承绕枢轴转动安装的浮子的相对的指形臂914。控制杆918靠紧臂上的工作表面914，使得当浮子向上移动时，套筒760遮蔽开口751，如上所述那样，使阀关闭。

Claims (42)

1.一种压力流体容器的阀组件，其特征在于，它包括：

壳体，它具有在充注时与压力流体源连接的流体入口，和向着容器开放的流体出口，在入口和出口之间形成主要流体通路；

位于所述主要流体通路中的主阀座；

主阀件，它可在所述阀座上移动，以阻断主要流体通路；

由所述主要流体通路形成辅助流体通路的装置，使主阀件的上游暴露在辅助流体通路的流体中；

辅助阀装置，它包括辅助阀开口，以及设置在所述辅助流体通路中、可以移动以阻断辅助流体通路的辅助阀件；

控制装置，其响应流体液面高度变化，而作用在辅助阀件上，在达到容器中流体预先确定的液面高度的位置时，使辅助阀件移动到一个位置，从而主阀件暴露在压力差作用下，迫使主阀件与阀座接触。

2.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于：形成辅助流体通路的装置包括壳体内部形成内腔的腔形成装置，主阀件的上游设置在该壳体内腔内。

3.如权利要求2所述的阀组件，其特征在于：该腔形成装置形成从主要流体通路进入被辅助阀围成的内腔的开口，所述控制装置打开所述的辅助阀，在达到容器内流体的预先确定的液面高度时，将主阀件的上游暴露在压力流体中。

4.如权利要求3所述的阀组件，其特征在于：该腔形成装置包括一个形成主阀件可在内部滑动的下腔区域的空心体，和设置辅助阀件的一个上部腔区域。

5.如权利要求4所述的阀组件，其特征在于：所述空心体的外部，与壳体的内表面一起，形成所述的主要流体通路。

6.如权利要求5所述的阀组件，其特征在于：该空心体包括设置在壳体内、并由多个肋条与内表面隔开的衬套。

7.如权利要求2所述的阀组件，其特征在于：阀件为大体倒转的杯形，它具有位于腔形成件内且在辅助阀打开时暴露在压力流体中的上表面、以及悬垂的裙部，在关闭位置时，至少该裙部的下部区域从腔形成件伸入主要流体通路中。

8.如权利要求7所述的阀组件，其特征在于：控制装置包括一个控制销，它的一个末端区域从阀组件突出出来，使用时通过浮子装置作用；并且其相对的末端区域与所述的辅助阀件连接。

9.如权利要求8所述的阀组件，其特征在于：设有将主阀件推入与主阀座隔开的打开位置的返回弹簧。

10.如权利要求9所述的阀组件，其特征在于：返回弹簧设置在主阀件的上部区域的下侧以及设在控制销上的弹簧座之间。

11.如权利要求3所述的阀组件，其特征在于：辅助阀的所述开口位于直接面向所述壳体入口的腔形成装置的上部区域中，并且其中，辅助阀件在开口内可在上游方向移动，从而充入的压力流体的力迫使辅助阀进入开口。

12.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于：它还包括支承在阀组件上、并且具有作用于控制装置的工作表面的一个浮子件。

13.如权利要求12所述的阀组件，其特征在于：浮子件为长形，设置在垂直方向，并可作垂直移动。

14.如权利要求12所述的阀组件，其特征在于：浮子件为长形，并安装在绕枢轴转动的臂上，从而在容器空状态时的基本上垂直的方向、以及在容器满状态时的水平或倾斜方向之间转动；绕枢轴转动的臂在充注时，其工作表面与控制装置接合。

15.如权利要求2所述的阀组件，其特征在于：辅助流体通路还从所述内腔延伸至通入容器的流体出口，所述辅助阀装置设在所述辅助流体通路中，在内腔和流体出口之间，使得当控制装置响应所述预先确定的容器内流体液面高度而工作时，阻断所述辅助流体通路。

16.如权利要求15所述的阀组件，其特征在于：辅助流体通路部分地是由与所述主阀件连接、或与主阀体作成一个整体的导管形成的。

17.如权利要求15所述的阀组件，其特征在于：辅助流体通路由固定在流体内的导管形成，主阀件具有导管穿过的一个开口，因此，主阀件可在导管上滑动。

18.如权利要求16所述的阀组件，其特征在于：所述导管延伸至辅助出口腔，流体自该辅助出口腔通过一个或多个口从组件中流出。

19.如权利要求16所述的阀组件，其特征在于：辅助阀装置包括一个针阀，其针状件支承在放在所述导管内的阀座内的控制装置上。

20.如权利要求15所述的阀组件，其特征在于：腔形成装置包括一个倒置的杯形空心体，在其面向所述主要流体通路的上表面上设有一个开口。

21.如权利要求20所述的阀组件，其特征在于：主阀件包括一个可在该倒置的杯形体的口内滑动的杯形件，主阀件的下周边伸入所述主要流体通路中，并在关闭位置时靠紧阀座。

22.如权利要求16所述的阀组件，其特征在于：所述辅助阀开口设在所述导管内，并且其中，可动的辅助阀件包括一个在所述导管上、与所述控制装置作用或连接以遮蔽所述辅助阀开口的套筒。

23.如权利要求21所述的阀组件，其特征在于：在主阀件的下侧和壳体内的弹簧座之间设有一个返回弹簧，可将主阀推至打开位置。

24.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于：控制装置包括装有辅助阀件的辅助阀支承件，该支承件可在壳体的下端附近滑动，浮子装置与支承件连接，当容器中的液面高度升高时，浮子装置推动阀支承件向上移动，辅助阀支承件由另一个弹簧装置向下加偏压。

25.如权利要求2所述的阀组件，其特征在于：所述腔形成装置形成一个罩，其上部的横向尺寸较小，形成一个通入主要流体通路的开口，并在开口下面，形成一个横向尺寸大的部分，主阀件设置在该部分内。

26.如权利要求25所述的阀组件，其特征在于：所述辅助流动通道在导管内形成，该导管从所述上部伸出，并包括邻近主阀件的上端的一个出口或多个出口。

27.如权利要求26所述的阀组件，其特征在于：所述导管穿过阀件，并与阀件连接或与阀件形成一个整体。

28.如权利要求27所述的阀组件，其特征在于：阀件具有一个悬垂的裙部，该裙部在关闭位置时靠紧阀座。

29.如权利要求26所述的阀组件，其特征在于：导管固定在壳体内，阀件上形成一个导管穿过的开口，使主阀件可在导管上滑动。

30.如权利要求26所述的阀组件，其特征在于：导管上端具有螺接装置，用于与所述上部内的互补的阴螺纹相螺接。

31.一种压力流体容器的阀装置，其特征在于，它包括：

壳体，它具有在充注时与压力流体源连接的流体入口、以及向着容器开放的流体出口，在入口和出口之间形成主要流体通路；

位于所述主要流体通路中的主阀座；

主阀件，它可在所述阀座上移动，阻断主要流体通路；

由所述主要流体通路形成辅助流体通路的装置，使主阀件的上游暴露在辅助流体通路的流体中；

辅助阀装置，它包括辅助阀座，以及设置在所述辅助流体通路中、可以移动以阻断辅助流体通路的辅助阀件；

控制装置，其响应流体液面高度变化，而作用在辅助阀件上，以便在达到预先确定的容器内流体液面高度时，阻断辅助流体通路，从而使主阀件暴露在压力差作用下，迫使主阀件压紧阀座。

32.如权利要求31所述的阀组件，其特征在于：所述形成辅助流体通路的装置包括一个设有开口的体，该开口与所述主要通路连通，并且该体与所述主阀件一起、或与所述主阀件连接的装置一起，形成一个内腔。

33.如权利要求32所述的阀组件，其特征在于：所述设有开口的体为倒置的杯状，所述主阀件为杯形形状，其上边缘可在所述体内滑动。

34.如权利要求33所述的阀组件，其特征在于：导管从所述主阀件向下延伸，与所述内腔连通，并构成所述辅助通路的一部分。

35.如权利要求34所述的阀组件，其特征在于：该导管的构成所述辅助阀开口的下端区域上，至少有一个开口。

36.如权利要求35所述的阀组件，其特征在于：控制装置包括一个在导管下部区域上面的套筒部分，并可移动，以阻断所述一个或多个开口。

37.如权利要求31所述的阀组件，其特征在于：设有一个返回弹簧，以将主阀件从主阀座上推出去。

38.如权利要求36所述的阀组件，其特征在于：控制装置包括一个与套筒部分连接、并通过浮子装置致动的连接杆。

39.如权利要求36所述的阀组件，其特征在于：在套筒部分和导管之间有一个小间隙，从而可允许有小量的流体泄漏。

40.如权利要求38所述阀组件，其特征在于：该连接杆包括空心管。

41.如权利要求36所述的阀组件，其特征在于：在上述一个或多个开口上方的导管周围设有一个密封环，当阀关闭时，套筒的一端与该密封环相靠接。

42.如权利要求39所述的阀组件，其特征在于：设有弹性装置，当阀在关闭状态时，该弹性装置与导管协同，以对套筒提供一个向上的力，迫使该套筒与所述密封环密封地接触。

Images