CN87103873A - 反向波纹管阀 - Google Patents

Abstract

波纹管阀，具有位于阀座对面的阀腔的出入口通道。一个阀杆带有用于与阀座选择密封衔接的第一端，阀杆的第二端连接一个传动机构。一个可胀波纹管具有固定到阀杆上的第一端和密封连接到闭合元件上的第二端，因此这部分阀杆被波纹管包围住。闭合元件衔接到阀体的开口端，闭合元件包括一个用来与阀体上普通平面配合和严密接触的弧形或圆形密封的突起或凸圆环，这可减少或消除在阀体和阀帽螺母之间的润滑剂，从而改善环境的清洁度。

Description

本发明涉及到截止阀技术领域，更具体地说，本发明涉及波纹管阀技术领域。

发明可具体应用到反向波纹管组件中，下面参照反向波纹管将对发明进行描述。但是，应该认识到，本发明具有广泛的意义，并且，本发明也便于应用在其它阀门上。

波纹管阀通常是在密封和清洁度要求较高的环境下使用。例如，在化学工作中所应用的波纹管阀，用来切断各种系统的流体等。由于这些流体中的许多流体具有腐蚀性，所以总希望阀内湿润零件之间的密封性能比较可靠。

在其他工业领域如半导体工业中，希望周围环境尽可能保持不被污染，以避免最后的产品上带有缺陷，过去，在相互用螺纹连接的零件间，需要放置适当的润滑剂。这种润滑剂虽然为阀组件所必需，但如半导体这样严格操作的工业中，可以认为润滑剂是一种污染物质。因此，从清洁度的角度来看，减少和/或消除润滑剂是最理想的。

本发明提供一个新的改进的反向波纹管阀的结构，我们认为这种阀能满足上述要求，并可解决现有技术中阀设计上存在的上述问题和缺点。

按照本发明，提供一种反向波纹管阀组件，组件特别适合加强阀门零件之间的密封，并改善了阀门周围环境的清洁度。

根据本发明的波纹管，它包括一个阀体，阀体具有连通阀腔的，位于阀座对面的阀腔的进出口通道。阀杆配置在阀腔内，阀杆的一部分用于与阀座部分配合。闭合元件安放在阀杆周围，并与阀体开口外侧密封地接合。为了密封地衔接另一阀体和闭合元件，阀体和闭合元件之一上设有突起或凸圆环。波纹管围绕在阀杆下部周围，其一端密封地固定到阀杆上，另一端固定到闭合元件上，因此，外部压力通过系统流体施加到波纹管上。

发明的另一内容是杆头用螺纹固定到阀杆的一端，为了在置换杆头时将阀杆保持在理想方向上，阀杆的另一端安装了一个装置。

发明的再一个内容是一个保持元件连接到阀体上，以保持阀帽，闭合元件和阀体彼此邻接，密封的关系。

发明的另一内容是在关键位置的锥面和隔离的轴向表面，它便于在配合的零件之间进行严格的对中。

本发明的主要优点为加强了各种阀门零件之间的密封。

发明的另一优点在于提高阀门组件工作的清洁度。

其他优点是实现了阀门零件间的精确对中。

通过阅读和理解下面的详细说明，本领域内的普通技术人员将明显看到本发明的其他优点和益处。

本发明在某些零件和零件的安排上采用了切实可行的形式，在说明书中，详细叙述了发明的最佳实施例和另一实施例，并结合构成说明书一部分的附图加以说明，图中：

图1：本发明波纹管阀的垂直截面结构图;

图2：本发明的另一波纹管阀实施例的垂直截面视图;

图3：图1中圆圈所示部分的放大详图;

图4A：本发明结构中闭合元件的略微放大的详细视图;

图4B：图4A中圆圈所示部分的再一次放大的截面图。

现在参照附图，附图中表示的最佳实施例和另一实施例仅是为了阐明本发明的内容，而发明并不局限于此。图1表示一个反向波纹管阀A，它包括一个在其中安放阀杆C的阀体B。波纹管D的一端密封地固定到阀杆上，另一端固定到闭合元件E上。阀帽F从阀体向外延伸，并由保持元件G保持在阀体上。将一个传动机构H固定到阀杆外端，并和阀帽的外部相连接。

具体地说，阀体B具有使流体通过阀腔14的第一或进口通道10和第二或出口通道12。阀腔包括第一端或开口端16，它由阀体的外部所限定，阀座18按通常情况沿内部设置，并沿阀腔表面20径向延伸。如在现有技术中众所周知的那样，进、出口通道10、12适宜安置流体联接件等，以便将阀门结合到流体系统中。设有入口和出口通道10、12的阀体外端的两个外螺纹部分22只表明流体联接件的一种类型。在不脱离本发明技术内容范围的条件下，也可采用与该螺纹装置等效的其他适宜的装置。

阀杆C包括一个第一端或内端30和一个第二端或外端32。阀杆第一端30适于安放在阀腔14中，尤其适于通过阀腔开口端16。将杆头下部装配件34用螺纹装配在阀杆第一端的最里头，阀杆下部装配件包括一个压配合的头部镶嵌件36，其结构为KEL-F，KEL-F是Paul街Minnesota矿山和制造公司的一种注册商标，这种结构适于与阀座18实现密封配合。KEL-F头部镶嵌件抑制了从杆头下部装配件的螺纹面和钻孔腔和阀杆内端可能发生的泄漏现象。当然，也可采用与KEL-F材料特性相似的其他材料，同样具有相同效果。

阀杆第一端上径向向外延伸的突缘38包括一个适于与波纹管D的第一端密封配合的轴向延伸表面39。在最佳实施例中，波纹管由不锈钢材料制成，并将波纹管进行打折或折叠，如图1所示，以适应阀杆相对阀座进行有选择的轴向运动。采用焊接方法或者其它方法把波纹管的第一端40固定到突缘38上，采用相似的方法将第二端42密封地固定到闭合元件或焊接环E上（图4A）。用这种方法连接波纹管，使它能承受由阀腔内流体产生的外部压力。因为波纹管能承受的外力比内力大，所以这种装置一般称为反向波纹管，同时它也是一个理想的装置。由于使用了反向波纹管，故能将阀门应用于极限系统压力中。此外，这种波纹管装置可使密封构件的寿命延长。众所周知，波纹管具有将阀杆和阀腔14内的系统流体隔离的功能。

现在转向图3、4A和4B，并继续参照图1，很明显，闭合元件E具有环形结构，以便穿过环形结构安放阀杆C。为将波纹管第二端42紧密地安置在50上，设计了轴向延伸的外表面部分50。径向延伸面52从表面50向里延伸，并限定了一个止动或极限装置，以防止阀杆在进行轴向往复运动时产生超程。限制表面52可接触到阀杆台肩54，从而限制阀杆相对闭合元件产生的运动。所设计的大直径突缘56，用以复盖或封闭阀腔开端16。更具体地说，大直径突缘用于密封衔接邻近阀腔开端16那部分的阀体。

突缘56和阀体开端16之间的密封衔接是通过采用密封突缘结构（图3）而实现的。最佳的方案是在大直径突缘的下表面安置连续的圆形或弧形凸圆环58。这种凸圆环是为与平面台肩60相配合而设计的，台肩60圆周地围绕阀腔开端16在阀体上形成。可清楚看到，凸圆环58和平面台肩60之间的密闭配合有利于对阀腔开端周围进行流体紧密密封，因此，压力流体被限制在阀腔内，因而防止了流体从阀腔中泄漏。人们将认识到可以使凸圆环倒置，即在阀体上安置弧形凸圆环，而在闭合元件上安设与之相配的平面，我们认为这样的变型是属于本发明的技术构思和内容范围之内的。

具有锥形表面62的闭合元件，在与凸圆环58径向向内相隔一段距离处从大直径突缘的内表面向外突出。表面62也由突缘内表面相对轴线向内倾斜。设计锥面62使之便于阀体相闭合元件对中。由于具有这种对中关系，所以也利于阀杆和阀座的对中。

参照图3可明显看出，为与闭合元件上的锥面62相配合，阀体上设有一个锥面64。当装配阀门时，这些配合面62、64确保使闭合元件和阀体精确对中。此外，在阀体和密封凸圆环58的径向外圆周上以及大直径突缘56之间设置了预定的间隔或间隙，这就能更进一步保证沿锥面62，64达到对中装配。

参照图1，套筒68放置在闭合元件外端处的内环形腔室70中。在最佳实例中，该套筒由青铜或类似材料制作，设计套筒使其轴向有一定长度，以便沿此预定长度支承阀杆。在远离系统流体的部位，套筒提供了使阀杆精确导向的作用，从而更进一步有利于阀组件的清洁度。

如图1和3所示，阀帽F在内端有径向向外延伸的突缘72，其直径与大直径突缘56的圆周直径大致相近。径向突缘72用于与大直径突缘56的向外的环形表面在衔接区73处相配合。采用这种方法在轴线方向使用闭合元件介于阀帽F和阀体B之间。此外，阀帽有轴向延伸的内壁面74，它的尺寸与位于其内的闭合元件外表面径向相隔一段距离，装配时，此径向间隙使得各种阀门元件之间进行调节保证对中。

可任选一种阀帽吸气管（图中未表示出）来监测波纹管密封的完整性，并检验压力流体在阀帽腔室内可能发生的泄漏现象。为了采用通常的方式放置通气管，吸气管口76（图1）通过阀帽F的侧壁径向延伸。阀帽的外端还包含一缩径部分，其上的一段加工有外螺纹78。这一段缩径部位限定了一个外台肩80，台肩80用于在阀帽和与其相连的传动机构壳体之间放置第一密封件82，例如放置0形密封环或与之相类似的元件。

继续参看图1和图3，将阀帽螺母或固定元件G装设在阀帽F、闭合元件E和阀体B圆周上。阀帽螺母上有内螺纹92与阀体上的外螺纹94相配合。开口96安放并穿过阀帽外表面，开口96的尺寸小于径向突缘72的直径。另外，阀帽螺母的内部限定了径向台肩98，用于与阀帽径向突缘72相配合。在放置通用板手平面100的地方，利用板手将阀帽螺母相对阀体推进，于是使台肩98靠紧与径向突缘72保持接合。然后，突缘72对闭合元件E的大直径突缘56的接合面73上施加轴向压力。此压力迫使凸圆环58密闭地靠紧阀体上的普通平面台肩60（图3）。

通过这个装置，阀帽螺母的轴向压力由台肩98通过突缘72、大直径突缘56传递到连续的密封凸圆环58上。这样，既使在阀帽螺母、阀帽和闭合元件之间存有径向间隙，但台肩98仍然能轴向对准密封凸圆环58。压力通过上面提到的阀零件进行传递，在密封凸圆环58和阀体平面台肩60之间提供了可靠的密封。

接合圆形凸圆环作为闭合元件和阀体之间的密封装置，这就有可能取消密封垫，该垫通常安置在元件表面或相邻表面。凸圆环提供了更可靠的密封，此外，为将阀帽G紧固到阀体上，凸圆环所需要的扭矩较小。减小扭矩是一个很重要的特征，因为它可以减少或去除阀帽螺母螺纹的润滑要求。在清洁度为非常重要的高纯度系统中，去除或减少润滑剂是至关紧要的事。

第二密封件102安装在阀杆和阀帽上部开口104之间。第二密封件102最好采用0形环结构，并将其设计成绕阀杆呈动态密封的结构。虽然大家都知道，放置密封件的沟槽也可在阀帽上形成，但在图1的实施例中，密封件102是安放在阀杆沟槽内。

将传动机构H安排在阀杆上，以便将往复运动从那里有选择地进行传递，从而打开和关闭阀门。具体来说，设计传动机构壳体108与阀帽小尺寸部分的外螺纹78相配合。传动机构作为常闭控制器，控制器限制在传动机构腔室112里的活塞110，利用弹簧力压到里边或压到阀的闭合位置。如图所示，通过螺母114和垫圈116使阀杆外端32与活塞110保持连接。在不脱离本发明的构思和内容条件下，也可采用与之等效的其他夹持装置。活塞外密封件118密闭地安置在活塞外圆周和传动装置腔室112之间，活塞内密封件120安置在阀杆外侧和活塞之间。

在图1所示的装置中，壳体外和活塞间提供一对同心弹簧124，因此，阀杆经常被压向阀座或阀门的闭合位置。传动机构外部的螺旋通风口126使废气从传动装置腔室排到较远的地区，这样也促进了阀门的清洁度。

通风口126除了明显的流通空气以外，还有一个附加的功能。这个风口的直径是够大，能使工具，如改锥，从风口进入衔接。当更换阀杆头下部组件时，放在槽128内的工具（未画出）防止阀杆产生转动。这样便于维修和/或更换。

传动机构流体压力通过可放置的转动架132施加到活塞内侧面。在转动架和传动机构腔室112之间有一径向延伸的孔134，以使流流体压力可以有选择地施加到活塞内侧。作用到活塞内表面上的足够的压力提供了打开力，该力应大于一对弹簧124的闭合力。密封装置136，138可以放置在传动机构壳体108和可转动的转动架132之间。采用已知技术手段有选择地控制活塞内侧的流体压力，使阀杆头部相对于阀座18交替地打开和关闭。

由于增加了密封凸圆环，减小或消除了对选定的阀门零件的润滑的需要。凸圆环和通风孔以及长形套筒一起，在远离系统流体的地方，对阀门净化操作起到了促进作用。由于在闭合元件、阀帽螺母之间的关键部件采用锥形表面和有一定距离的间隙，因而提高了阀门零件间的对中性。

参看图2，图2介绍了为在低压条件下工作而设计的另一反向波纹管实施例。为了便于说明，和图1相同的零件标出同一数字加上（’）来表示，新增加的元件用新的数字表示。因为这个实施例的大多数结构元件和功能特性和图1的最佳实施例相似，下面将针对那些变化的重要结构和功能作用加以详细叙述。除去个别需要标注的地方外，所有在上面已经有标号的各元件，其作用基本与上述零件相同。

图2装置中的一个显著的区别，在于阀体B′和闭合元件E′的对中过程。密封凸圆环58′的径向外圆周，一般用136表示，使其沿阀体的轴向表面138和阀体配合接触。在图1的实施例中，密封凸圆环外圆周与阀体之间限定一间隙，和图1的情况相反，在图2的实施例中，闭合元件和阀体间的对中是沿密封凸圆环/阀体的界面之间进行，而对密封突缘和平面60′之间的密封效果并没有任何有害的影响。

此外，锥形面62′沿径向向内与阀体隔开。这样，对中操作过程仅只在密封突缘的外圆周136和阀体138之间进行。这种对中过程限制在相对密封突缘的径向外，而上述图1的实施例限制在相对密封突缘的径向内。因为沿锥面62′没有对中问题，所以很显然，图1中阀腔室开端16处的锥面64，在这个实施例中就不需要了。传动机构的壳体108′通过螺纹，如螺纹78′固定在阀帽F′上。第一密封件82′安放在阀帽内台肩80′上。为使传动机构H′和阀帽F′达到密封，第一密封件与壳体108′压配合。

阀杆外端32′和活塞110′的阀杆伸长部分140保持固定连接。尽管为达到连接目的，在不脱离本发明范围和技术内容条件下可以采用螺纹连接等效的结构，但如图所示，这些元件之间的相互连接还是螺纹连接。第二密封件102′压缩地保持在阀杆伸长部分140和阀帽之间。除壳体内传动机构腔室112′的密封以外，其它的动态密封有助于使阀杆相对于阀帽进行密封。活塞110′借助于活塞外密封件118′密封地安放在传动机构腔室内。由于图2的实施例是在低压条件下采用，所以为了施加弹簧偏压力并正常关闭阀门，只需单个弹簧124′即可。

设计流体入口142以使流体，如空气的压力施加到活塞内侧。为达到此目的，第二阀杆延伸部分144呈相反方向延伸。通道146通过第二阀杆和活塞轴向延伸，连通邻近活塞内面的径向流道148。采用这种方式，可选择地将流体压力导引至活塞内面。靠活塞110′施加向外方向的力，从而克服弹簧124′的反向力，可将流体压力供给传动机构腔室。把动态密封件150安置在阀杆延伸部分144和壳体的轴向延伸圆柱突缘152之间。当然，图2所示的通常的关闭阀门的装置可用现有技术中的常开式或双作用装置代替。

参照最佳和另一实施例，已对发明进行了说明，对于阅读过并理解了本发明说明书的人们来说，可以对发明进行变型和修改。希望所有的变型和修改都包括在附加的权利要求书或与其相关的文件范围之内。

Claims (20)

1、一个反向波纹管阀，它包括：

具有一个流体腔的阀体限定了进、出口通道，该进、出口通道与阀座对面的所述腔室连通；

带有阀元件的一个长形阀杆，其第一端配置在所述的阀腔内，以便和阀座配合，以选择控制进、出口通道之间的流体，阀杆的第二端中阀腔向外延伸；

波形管围绕所述阀杆的轴向部分安置在阀腔中，以便使所述阀杆和所述阀腔内的系统流体隔离，流体阻止波纹管向外作用；

一个闭合元件，在阀腔的开端和阀体局部密封地接合，所述阀杆穿过闭合元件，所述闭合元件密封地连接到所说波纹管的一端，为使阀杆运动到阀门打开的位置，闭合元件上有一台肩以限定一个极限止挡位置；

一个连续的弧形凸圆环从阀体和闭合元件中的一个中轴向向外延凸，以便密封地衔接所述阀体另一端的普通平面和闭合元件；和

一个传动机构连接到所说阀体的第二端，从而使阀杆产生往复运动，完成阀门的打开和关闭。

2、如权利要求1所述的波纹管阀还包括一个放置在所述阀体和传动机构以及邻接所说闭合元件之间的阀帽。

3、如权利要求2所述的波纹管阀还包括在闭合元件和阀帽上有隔开的、轴向延伸的表面，设置的间隔便于所述传动机构和所述阀杆的对中。

4、如权利要求3所述的波纹管阀还包括保持元件，它衔接阀体并夹持阀帽，闭合元件和阀体，使之处于邻接，密封接合的状态。

5、如权利要求1所述的波纹管阀，其特征在于所述的阀元件包括一个阀杆头，用螺纹固定到阀杆第一端上，因此杆头限定了一个可更换的下部组件。

6、如权利要求1所述的波纹管阀，其特征在于阀体和闭合元件中的一个设置了一个锥面与另一阀体和闭合元件上的表面相配合，以于使它们相互之间基本上同轴对准。

7、如权利要求6所述的波纹管阀，其特征在于另一阀体和闭合元件上的表面是锥形的。

8、如权利要求6所述的波纹管阀，其特征在于锥形表面从弧形凸圆环径向向里安排。

9、如权利要求6所述的波纹管阀，其特征在于锥形表面安置在闭合元件上，而且从弧形凸圆环径向向里安排。

10、如权利要求6所述的波纹管阀，其特征在于锥形表面从弧形凸圆环径向向外安排。

11、如权利要求6所述的波纹管阀，其特征在于锥形表面安置在闭合元件上，而且被限定在密封凸圆环的外圆周上。

12、如权利要求1所述的波纹管阀，其特征在于传动机构包括一个壳体，壳体有一个限定在壳体内的传动机构腔室和安放在传动机构腔室内的活塞，活塞连接阀杆的第二端。

13、如权利要求12所述的波纹管阀，其特征在于活塞通过弹簧偏压到阀门的打开和闭合的一个位置上，传动机构具有供给压缩流体的装置，以抵抗弹簧偏压力，并使活塞变换阀门的开和闭位置。

14、如权利要求12所述的波纹管阀，其特征在于壳体设有一个穿过其壳体的开口，开口用于穿过它放入有关的工具，以便在置换杆头时夹持阀杆第二端。

15、如权利要求12所述的波纹管阀，还包括位于阀帽和传动机构壳体之间的第一密封件，所说密封件用于在它处于压缩状态时，把阀帽与传动机构密封。

16、如权利要求12所述的波纹管阀，还包括位于阀帽和邻接第二端的阀杆之间的第二密封件，第二密封件用于在它受压时，使带阀帽的传动机构对中。

17、一个阀组件包括：

一个阀体具有带第一和第二通道的阀室，其第一和第二通道与阀座对面的所述阀腔连通，该阀腔设有一个第一开口端;

阀杆放置在通过第一端的阀腔内，以便与阀座选择地衔接，从而控制第一和第二通道间的流体;

波纹管元件密封地围绕一部分阀杆，以使阀杆和系统流体隔离，波纹管是定向的，因此受到阀腔内系统流体的外部压力;

用于夹持阀腔内阀杆的装置;和

一般弧形连续突起，从阀体和保持装置中的一个向外延伸，与另一阀体和保持装置上的普通平面密封地接合。

18、如权利要求17所述的阀组件，其特征在于突起是在保持装置上形成。

19、如权利要求17所述的阀组件，其特征在于夹持装置包括一个闭合元件，闭合元件具有长形套筒，在远离阀腔处穿过套筒放置了阀杆，闭合元件还包括其上的锥面，以便于与阀体轴向对中。

20、一个波纹管阀包括：

一个阀体具有入口和出口通道，并与阀腔连通，阀座安置在入口和出口通道之间;

一个阀杆具有插到一端的可更换的杆头，用于选择地封住阀座，阀杆第二端中阀腔向外延伸;

一个波纹管密封地围绕住阀杆的所述的那一端，波纹管具有两个端头，一端固定到阀杆上;

一个闭合元件与所述的阀腔相连，使阀杆相对阀座产生运动，闭合元件防止流体流入阀杆周围的阀腔;

波纹管的另一端和闭合元件密封地衔接，因而系统流体对波纹管施加外压力;

一个阀帽安装在邻近阀体的外端，并邻接闭合元件;

闭合元件和阀体的锥面相配合，用以在装配时使它们彼此对中;

传动机构固定到阀杆第二端，以便选择地将阀杆相对阀座推进和退回。

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