CN86101651A

CN86101651A - 阀

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Publication number: CN86101651A
Application number: CN198686101651A
Authority: CN
Inventors: 雷蒙德·奎斯蒂德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1986-08-20
Also published as: AU5381386A; NZ211199A; EP0192474A2; EP0192474A3; BR8600737A; JPS61192979A

Abstract

阀100，具有一阀室113，流体可在出口接头103和进口114之间来回通过该阀室。一球117通过一可动螺纹柱塞116设置在离阀室113有一预定距离的位置。在从进口114到出口接头103流体出现泛流情况下，阀室113内所产生之湍动足以使球117浮起，并使球靠在球座107上以阻止或限制流体进一步流动。对阀100可提供自动或手动复位。该阀100实际适用于采用压缩天然气的车辆燃料系统中。

Description

本发明涉及的是一种阀，更具体地说是一种用于流体传送系统的流量限制阀。

本文所采用“流体”一词，涉及到气体和液体两种流体，尽管本发明可能对气体装置更为合适，并尤其适用于使用压缩天然气（CNG）的气体装置。

用压缩天然气作为车辆燃料正越来越普及，在意大利约有300000辆车辆，在美国约有100000辆车辆，在新西兰约有100000辆车辆配有压缩天然气燃料供给系统。在许多情况下，它又作为双重燃料供给系统的一部分（这时的另一种燃料为汽油）。

另外，液化石油气在世界各地也已作为一种车辆燃料，在日本、欧州和美国有一大批这类车辆，在新西兰，这种液化石油气燃料系统也正逐渐地普及起来。

当然，压缩天然气和液化石油气燃料系统除了用于车辆外，还可用于各种工业领域及家庭。在这众多的使用场合中，往往希望有一流量限制阀，而在许多情况下，流量限制阀又是必须的。

可以理解，在许多场合中，流体过量一旦被察觉，则需加以阻止，例如，在高压管线破裂的情况下，（这可能出现在车辆事故中），如果燃料燃烧起来，则源源流出的燃料将会助长火势。

另一种可能出现的情况为：车辆离开了燃料供给系统，而加料管仍连着车辆。第三种可能出现的情况为，挂接车辆的气源设在拖车上，当拖车和车辆之间的接管破裂，燃料供给系统应予中断。第四种可能出现的情况为家庭及工业上任何需使用流量限制截止阀的场合。

根据流体管线压力大小，现在已提出采用各种类型的流量限制截止阀，例如，对高压气体管线，一般采用压敏装置及电动阀。相反，对低压气体管线，所用阀大都为弹簧阀，其中一预定的流量或压力将克服弹簧偏移以关闭该阀，否则一般应包含一电子探测系统。

然而，由于使用压缩天然气作为车辆燃料刚刚起步，用户对于已引入的用流量限制截止阀对这些系统进行控制并不熟悉。而这些控制在液化石油气燃料中确已存在。例如，参见澳大利亚标准说明书AS1425-1982，（用于车辆发动机的液化石油气燃料系统），AS1596-1983（液化石油气的贮存和处理）和欧州标准说明书草案ECESCI/WP29/GRPE/RED3（液化石油气容器附件）。

当然，极为重要的是，引起阀关闭的流体流量始终不能小于正常最大流量，即，在车辆燃料系统中，始终不能小于发动机全速和满载时运行所需的流量。澳大利亚说明书AS1596中，对液化石油气系统要求“流量限制阀的关闭流速不超过该点正常流速最大值的1.5倍”。但是若这样的控制不存在，则关闭点的流速须根据安全和实际要求确定。

过去，针对各种用途，已提出多种流量限制阀。这些现有技术包括减压控制装置，如第1426588号英国专利（美国Air Filter Company）所述，其中有一弹簧承载球，当在流体流动管线中的压力达到一预定值时，便使流体流过一通道。这类控制装置以及其他依靠弹簧压力的球阀，其缺点是仅依靠弹簧，尤其是该弹簧在使用一段时间后会发生疲劳。这些缺点在流量控制阀中得到克服，如，美国专利3861415（Larsen）和法国专利2180885（A/S Taknova）中所述。这两篇专利中的阀具有一球，它位于一阀室内，流体流过阀室，球在一预定流速下移向并关闭通道。然而发现，这些阀由于依靠流体流过阀室使球移位，故缺乏灵敏性，即阀动作的流速范围较大，尤其是如果阀室还偏离水平方向的话。另外，阀还不能调节以适应不同流速，除非采用不同重量的球。

法国说明书2，180，885中的阀，因它可完全自由移动，特别易于因振动而过早关闭。

因此，本发明的目的是提供一种流量限制截止阀，它的操作可靠灵敏，并且克服了，或至少避免了现有此类阀的缺点。

本发明的其他目的在以下的描述中将更为明显。

根据本发明的一个方面，提供了这样一种阀，它具有阀体，一个第一通道，已经配设在或可以配设在一阀座上，至少一个适于与压缩流体源相接的第二通道，一个位于所说的第一和第二通道之间的阀室，及一个控制件，所说阀的特征在于所说的阀体中包括一深孔，深孔中含有一柱塞件，在所说的柱塞件的一个端部上或是在该端部之中设有一控制件，以便把控制件的预定的一部分暴露在在所说的阀室中流动的流体中，其中控制件的重量及其在阀室中的暴露程度应为：当流过阀室的流体达到一预定的流速时，控制件将靠在所说的阀座上，以防止或限制流体进一步从压缩流体源流过所说的第一通道。

本发明的可被认为是新的、另外的一些方面，在以下以发明实施例的形式并参照附图所作的描述中，将较为明显。

图1：是根据本发明的一种可能的实施例的阀的剖面图。

图2：是根据本发明的另一种实施例的阀的剖面图。

图3：是沿图2中A-A箭头方向看去的示意图。

图4：是本发明另一个实施例的阀的剖面图。

图5：是一个出口接头的剖面图，它适用于本发明的任一实施例的阀。

图6：是图5中出口接头旁路段的放大剖面图。

图7：是带有本发明的流量限制阀之典型的压缩天然气或液化石油气车辆装置的示意图。

首先，参照附图中的图1，根据本发明的一种实施例的阀用箭头1表示，它主要包含一T形阀体2。

阀体2与一具有螺纹出口通道4的流体出口接头3配合。如图所示的螺纹凸头5与阀体2螺纹啮合，一个如图所示的阀座6位于凸头5的内端部，它具有一阀密封件7。一密封件或垫圈8如图所示，位于接头3的内法兰和阀体2的外表面之间。

使用时，接头3的螺纹通道4将与与之相配的耦接头相连，这样，它就把燃料管线与车辆发动机或类似装置相互联接起来。

第二通道9如图所示，具有一螺纹插入件10，它沿其长度方向有槽11，并有一内尖凸头12，伸入由阀体2形成的阀室13中。

使用时，外螺纹14将与与之相配的耦接头相连，它把第二通道9与车辆燃料系统的压缩流体贮罐连接在一起。

阀体2的下部如图所示，具有一螺纹深孔15，它被一螺纹柱塞16封住，柱塞16可在深孔15内移动到合适的位置。控制件17如图所示呈一球形，在该实施例中，如图所示，球位于柱塞16的顶部，此阀室13的下表面低一适当高度“h”。在柱塞16的顶部，如图所示，具有一能容纳球17的凹口18。在另外的实施例中，柱塞16的顶部可为一直立套筒或类似结构，球17在其中与这些元件动配合。

在向连于第二通道9上的贮罐装料时，阀1将使其通道4与压缩流体源相连，这样，流体流过接头3、阀座6、及插入件10的槽11进入贮罐。根据流体的流速及球17的大小和重量，这一流体流动将促使球17从如图所示位置浮起，这样球17在阀室13内呈漂浮状。然而，此时球17的漂浮将不能阻止流体流过阀体2，因为，插入件10的尖凸头12使得球17不能阻止流体流入槽11中。

然而，当与接头3相连接的燃料管线出现破裂时，流体流动将取相反方向，即从贮罐到发动机和从通道9到通道4。随着流体不正常地流入阀室13，凸头12开始湍动，流量到达一预定值时，产生一个气动力，该力足以克服球17的重量，将球17浮起到如图虚线所示位置17¹，从而关闭或基本关闭阀座6。

一旦阀被关闭，球17后的压力将使球保持在关闭位置，除非由密封件7提供的密封装置允许一些旁路流体从该处通过，在这种情况下，一旦管线破裂得以修复，则通过密封件7的旁路流动将促使阀自动复位。对密封件7的材料的基本要求为：它可适应低温下持续不断的循环，并在低温下仍能达到满意的密封效果。可以预见，由于流体流入阀室13，其体积膨胀将出现温度较大幅度的下降，在高流速下，这一温度下降将是很大的。例如，如果密封件7的材料为尼龙则有可能有一旁路流体通过密封件。而如果使用聚四氟乙烯之类的材料，则它将得到100%的密封，在关闭后，闭的复位就须经过人工复位或进一步的装料操作（如果可行）来实现。

考虑到阀室13内温度下降，若在燃料系统中包含一水分吸收装置，可能较为理想，这样可保证燃料干燥并且可防止出现结冰。

应注意到，阀座6、柱塞16和插入件10的布置为互换式的，以便能在发动机和燃料系统的贮罐之间实现多种联接。然而，由于阀1依靠重力使球门保持在阀开位置，因而有必要使柱塞16位于阀体2的下部，并且在测试中已确认，阀体2偏离垂直位置的倾斜度最好不超过15°。

阀1用在贮罐和车辆发动机之间的情况已作了详细描述，但应认识到，这仅仅是作为一种实施例。阀1同样还可用于给车辆自动灌气的滴加装置中，或用在固定的装置中。

现在参照附图的图2和图3，100表示本发明的另一实施例的阀，它具有阀体101，一凹槽115，可动螺纹柱塞116与凹槽115配合，柱塞116的端部151和凹槽115的外表面之间具有间隔垫片150。控制件117如图所示仍为一球，位于柱塞116的凸台118上。使阀100和发动机相连的出口接头103如图所示具有间隔垫片108，位于内法兰和阀体101的外表面之间。接头103的内表面如图所示具有一球座107。在该实施例中，与燃料贮罐相连的进口114如图所示与出口接头103大致垂直。

上述的布置有助于在阀室113中产生湍动，特别是因为如图所示的凸台152伸入到流体经进口接头114流入阀室113的通道中。在凸台152顶部或其近旁开一缺口，该缺口顶部153也有助于在阀室113中产生湍动，并且也有助于在向燃料贮罐中装料时，确保围绕球117并通过进口114有一流体通道。

同样，根据所选择的密封件107的不同材料，一旦球117移到如图虚线117′所示位置，若实际上未提供一有效旁路，则有必要对阀进行人工复位（见图6）。

用图2和图3所示的阀进行测试，在压缩天然气燃料发动机中，阀在泛流流速接近正常流速最大值的1.5倍这一理论值时，能自动关闭。

这些测试结果如下：

发动机容量理论最大实际关闭球尺寸柱塞高度

关闭流量流量

(厘米³)（英吋³）(千克/秒）× （千克/秒）× （英寸）（毫米）（H）

10^（-3）10^（-3）

800 48.8 4.0 4.42 7/15 13.0

1000 61.0 5.0 5.07 5/16 11.0

1200 73.2 6.0 6.00 1/2 16.5

1300 79.3 6.5 6.85 7/16 16.0

1500 91.5 7.5 7.76 3/8 8.0

1800 109.8 9.0 10.74 7/16 13.0

2000 122.0 10.0 10.74 7/16 13.0

2300 140.3 11.5 11.53 1/2 13.5

2500 152.8 12.5 12.22 7/16 10.0

3000 183.0 15.0 13.90 3/8 12.5

3300 201.4 16.5 17.38 3/8 13.0

4100 250.2 20.5 21.80 7/16 3.5^＊

5000 305.2 25.0 25.28 3/8 3.5^＊

球尺寸球重量

（英寸）（毫米）（克）

5/16 7.94 1.9502

3/8 9.53 3.5152

7/16 11.11 5.5762

1/2 12.70 8.2832

注：（^＊）-柱塞在顶部有4.0mm的凹槽

从这些数据可以看到，对压缩天然气燃料系统，1.5×最大流速，这一切断泛流流速不是强制性的，（至少目前在新西兰），而这样的关闭流速对各种尺寸的发动机将是容易达到的，只须稍微调节球的尺寸，球重量和/或柱塞高度。

前面曾提到，在球座不提供完善的密封的情况下，阀能实现自动复位。但与其说依靠一不完善的密封，而使流体从球边泄漏，从而实现自动复位，倒不如采用人工复位，如图4的实施例所示。

在该实施例中，图1所采用的对应标号这里仍采用，柱塞16中具有一冲杆200并从其中伸入，在其圆盘形上端201，支承球形控制件17。出现泛流后，球17移到其关闭位置17′，克服弹簧或类似装置202的偏移移动冲杆200，使圆盘201的边缘与球17在17′位置接触，即可触动球并使其因重力落回到它的阀开位置。可以理解，冲杆200或类似人工复位装置不一定需要穿过柱塞16伸入，它可插入在阀体2的任意合适的位置。

作为一种进一步的选择方案，如图5和图6所示，与图2和图3列举的阀100相配套的出口接头103′中，在靠近球座区251内端提供一切口段250。这样，接头103′的螺纹段252，在不到接头103′的末端处即中断。

从图6可更清楚地看到，这样可提供一个旁路节流口253，因而即使球117在其阀关闭位置（如图2虚线所示），一定量的流体仍能流过出口103′。

可以理解，这样布置是否可行主要取决于阀的使用场合。当然，可以这样进行判断，即看看阀自动复位产生的价值是否超过流体连续流出（尽管流速大减）造成的可能的损失。

现在参照附图7，在一个典型的车辆装置中，一个压缩天然气圆柱桶400如图所示，安装在车辆车板401上，一总关闭阀402经由高压管线403把圆柱桶400与本发明的一种实施例的一流量限制截止阀404相连。阀404可横向或纵向安装，大致垂直，最好偏离垂直位置不超过15度。高压管线405按已知方式把阀404与一稳压器相连。袋406如图所示，罩住总关闭阀402区域内的装置。

这样，可以看到，本发明提供了一种流量限制截止阀，它极为简单（只有一个移动部分），操作可靠，且具有选择性，虽然特别适用于车辆的压缩天然气系统燃料流动的控制，但也可以用于任何需实现流体泛流控制的场合。

柱塞16、116的垂直调节表明，它可容易地改变一定的流体流速，在该流速下所产生的湍动，使球17、117浮起，并使阀关闭。此外，球17、117的大小/重量的不同也能容易地调节该切断点。对某些具有高体积流速的阀，有必要使球采用较轻的材料，如塑料，以取代较重的材料如金属。还有，尽管如图采用的控制件17、117为球，可以设想，使用其它形状，如圆柱状的控制件也是可行的。

在前述描述中，已涉及到本发明的各个特定组成部分，这些组成部分具有一些公知的等同物，而这些等同物同前面逐个提及的各部分一样，已被包括在本发明当中。

虽然，本发明已用实例形式作了描述，并参照了它可能的实施例，但应该理解，对它仍能作一些修改和补充，这些并不离开如所附权利要求所限定的本发明的范围和精神。

Claims

1、一种阀，它具有阀体，一个第一通道，已经配设在或可以配设在一个阀座上，至少一个适合于与压缩流体源相联的第二通道，一个位于所说的第一和第二通道之间的阀室，及一个控制件，其特征在于所说的阀体中包括一深孔，该深孔之中含有一柱塞件，在所说的柱塞件的一个端部上或是该端部之中设有一控制件，以便把控制件的预定的一部分暴露在在所说的阀室中流动的流体中，其中控制部件的重量及其在阀室中的暴露程度应为：当流过阀室的流体达到一预定的流速时，控制件将靠在所说的阀座上，以防止或限制流体进一步从压缩流体源流过所说的第一通道。

2、根据权利要求1所述的阀，其特征在于：在所说的第二通道与所说的阀室的接合处或其附近，有一流体流动湍动发生装置，以强化阀室内流体的湍动量。

3、根据权利要求2所说的阀，其特征在于，所说的第二通道与所说的第一通道大致垂直，所说的湍动发生装置包括一凸台，它在所说的第二通道附近，伸入或伸向所说的阀室。

4、根据权利要求1所说的阀，其特征在于：所说的柱塞在所说的深孔中可移动，以调节所说的控制件的上部相对于所说的阀室的位置。

5、根据权利要求1所说的阀，其特征在于，当所说的控制件靠在所说的阀座上时，阀座允许有限的流体从其中流过。

6、根据权利要求1所说的阀，其特征在于：当所说的控制件靠在所说的阀座上时，在阀座周围有一旁路装置以使流体从其中流过。

7、根据权利要求1所说的阀，其特征在于：具有一控制件的复位装置，它可以伸入到所说的阀室内，使它与处于靠在所说阀座上时的控制件接触，以使所说的控制件因重力落回到它在所说的深孔中所处的位置。

8、根据权利要求7的阀，其特征在于：所说的复位装置包括一可伸入到所说的柱塞内的冲杆。

9、一种大致如前参照附图中的图1、图2和图3、图4、图5和图6或图7所描述的阀。