带有提供阀座和插塞导向件的整体插入件的控制阀.pdf

本发明涉及一种用于调节流体流动的控制阀，其具有位于连接到阀体上的控制室中的致动器。所述阀体限定通过开口的流动通道。插塞与致动器相关，以便致动器从缩回位置向伸展位置的运动朝开口移动所述插塞。所述阀还包括导板和阀座插入件，该导板和阀座插入件提供经过多个插塞导向件与附属的卡圈相互连接的阀座。当插塞被致动器移动时，插塞滑动与至少两个插塞导向件接触。当致动器移动到其伸展位置上时，插塞关闭阀座的封闭表面以便阻塞流体从阀的入口到出口的通道。

1.  一种用于调节流体流动的控制阀，包括：
(a)本体，其具有入口、出口和流体从所述入口到所述出口通过的通道，所述通道通过开口；
(b)致动器，其位于连接到所述本体上的控制室中，并且被配置成沿通过从缩回位置到伸展位置的运动范围的轴线移动；
(c)插塞，其与所述致动器相关以便所述致动器从所述缩回位置向所述伸展位置的运动朝所述开口移动所述插塞；以及
(d)导板和阀座插入件，包括：
(i)阀座，其被配置成密封所述开口并提供所述插塞关闭的封闭表面，
(ii)多个插塞导向件，其与所述阀座整体地成形并且从所述阀座伸向所述控制室，以及
(iii)卡圈，其附着到所述多个插塞导向件上或者与所述多个插塞导向件整体成形，并且配置成夹紧所述控制阀的内表面以便将所述阀座夹在所述开口上，
因此，当所述插塞由所述致动器移动时，所述插塞按与至少两个所述插塞导向件滑动接合的方式移动，并且因此当所述致动器移动到所述伸展位置上时，所述插塞关闭所述阀座的所述封闭表面以便阻塞流体从所述入口到所述出口的通道。

2.  如权利要求1所述的控制阀，其中所述卡圈与所述多个插塞导向件整体成形。

3.  如权利要求1所述的控制阀，其中所述本体和所述控制室在颈部处相交，并且其中所述卡圈夹在所述颈部的内表面上。

4.  如权利要求3所述的控制阀，其中所述颈部以圆周槽为特征，并且其中所述卡圈设有约束大部分所述卡圈的圆周锁定元件和紧固装置，所述紧固装置被配置成用于将所述圆周锁定元件向外移动到所述槽内以便将所述卡圈夹在所述颈部的所述内表面上。

5.  如权利要求4所述的控制阀，其中所述紧固装置包括多个螺钉，该螺钉布置在围绕所述卡圈间隔的基本上径向的螺纹孔内。

6.  如权利要求4所述的控制阀，其中所述圆周槽包括倾斜的夹紧面，其被布置成使所述锁定元件逆着所述倾斜的夹紧面的向外移动朝着所述开口移动所述导板和阀座插入件以便将所述阀座夹在所述开口上。

7.  如权利要求1所述的控制阀，其中所述插塞包括用于接触所述插塞导向件的可更换的外周条带。

8.  如权利要求1所述的控制阀，其中所述本体由第一材料形成，并且其中所述导板和阀座插入件由具有比所述第一材料的耐磨性高的第二材料形成。

9.  如权利要求8所述的控制阀，其中所述插塞包括用于接触所述插塞导向件的可更换的外周条带，并且其中所述可更换的外周条带由具有比所述第二材料的耐磨性低的材料形成。

10.  如权利要求1所述的控制阀，其中所述插塞具有与所述致动器的运动方向平行的中心轴线，并且其中从所述开口的中心朝向所述出口的中心的方向上限定了主流动矢量，所有所述多个插塞导向件都从所述主流动矢量以至少20度成角度地间隔开。

11.  如权利要求10所述的控制阀，其中所述多个插塞导向件中的两个按给定的间隔角度对称地位于所述主流动矢量的每一侧上。

12.  如权利要求11所述的控制阀，其中所述给定的间隔角度在大约40到大约50度之间。

13.  如权利要求1所述的控制阀，其中布置所述多个插塞导向件以便在从所述入口到所述出口的顺流状况和在从所述出口到所述入口的逆流状况下，作用在所述插塞上的拖曳力被所述插塞的三点支撑所阻止，其中所述三个支点中的两个是通过所述插塞导向件中的两个来提供的。

14.  如权利要求1所述的控制阀，其中所述致动器包括柔性膜片，布置该柔性膜片以便细分所述控制室的内容积。

15.  如权利要求1所述的控制阀，还包括位于所述控制室的外部并以机械方法连接到所述插塞上的辅助致动器。

16.  如权利要求1所述的控制阀，还包括布置在所述插塞和所述致动器之间的直线轴承，以便当所述致动器朝所述撤回位置移动时，所述插塞在打开位置和关闭位置之间自由移动，在所述打开位置处，流体从所述入口流到所述出口，在所述关闭位置处，所述插塞关闭所述阀座的所述封闭表面以便阻塞流体从所述出口到所述入口的通道，从而作为止回阀来工作。

带有提供阀座和插塞导向件的整体插入件的控制阀
技术领域
本发明涉及用于控制流体流动的控制阀，并且特别是，涉及一种阀座和多个插塞导向件被集成为导板和阀座插入件的几部分的控制阀。
背景技术
通常是利用与主阀本体分开制造并随后附着到本体上的阀座来实现流体流量控制阀的。这允许阀座由具有比阀本体耐磨性更高的材料制成，并且还考虑到在使用期间其被磨损的情况下阀座的更换。
在某些阀中，接近阀座本身可能很困难。在这种情况下，阀座的连接或更换可能就有问题。
特别是，虽然不排除其他的，在具有大体积液体流的大型阀的使用中，由流过阀的液体的拖拽而施加在阀塞上的作用力引起了用于沿直线轴承的运动范围支撑插塞的直线轴承装置的迅速磨损。在大多数情况中，插塞是由沿插塞的对称轴线同轴布置的一个或两个直线轴承来支撑的。这样的支撑结构在机械上是远非理想的。
因此，需要一种控制阀结构，其不需要直接手动接近阀座本身来安装或更换阀座，并且其会提供增强的用于阀塞的机械支撑，而不使控制阀的结构或维修变复杂。
发明内容
本发明是一种阀座和多个插塞导向件被集成为导板和阀座插入件的几部分的控制阀。
根据本发明的教导，提供用于调节流体流动的控制阀，包括：(a)本体，其具有入口、出口和流体从入口到出口通过的通道，所述通道通过开口；(b)致动器，其位于连接到本体上的控制室中并且被配置成沿通过从缩回位置到伸展位置的运动范围的轴线移动；(c)插塞，其与致动器相关以便致动器从缩回位置向伸展位置的运动朝开口移动所述插塞；和(d)导板和阀座插入件，包括：(i)阀座，其被配置成密封所述开口并提供插塞关闭的封闭表面，(ii)多个插塞导向件，其与阀座整体地成形并且从阀座伸向控制室，和(iii)卡圈，其附着到所述多个插塞导向件上或者与其整体成形，并且配置成夹紧控制阀的内表面以便将阀座夹在开口上，因此当通过致动器移动插塞时，所述插塞按与至少两个插塞导向件滑动接合的方式移动，并且因此当致动器移动到伸展位置上时，插塞关闭阀座的封闭表面以便阻塞流体从入口到出口的通道。
根据本发明的进一步的特征，所述卡圈与多个插塞导向件整体地形成。
根据本发明进一步的特征，本体和控制室在颈部处相交，并且其中卡圈夹住所述颈部的内表面。
根据本发明进一步的特征，颈部以圆周槽为特征，并且其中卡圈设有约束大部分卡圈的圆周锁定元件和紧固装置，所述紧固装置被配置成用于将圆周锁定元件向外移动到槽内以便将卡圈夹在颈部的内表面上。
根据本发明进一步的特征，所述紧固装置包括多个螺钉，该螺钉布置在围绕所述卡圈间隔的基本上径向的螺纹孔内。
根据本发明进一步的特征，所述圆周槽包括倾斜的夹紧面，其被布置成使锁定元件逆着所述倾斜的夹紧面的向外移动朝着开口移动导板和阀座插入件以将阀座夹在所述开口上。
根据本发明进一步的特征，插塞包括用于接触插塞导向件的可更换的外周条带。
根据本发明进一步的特征，插塞包括用于接触插塞导向件的可更换的外周条带，并且其中所述可更换的外周条带是由具有比第二材料的耐磨性低的材料形成。
根据本发明进一步的特征，插塞具有与致动器的运动方向平行的中心轴线，并且其中从开口的中心朝向出口的中心的方向上形成了主流动矢量，所有多个插塞导向件都从所述主流动矢量上成角度地间隔开至少20度。
根据本发明进一步的特征，多个插塞导向件中的两个按给定的间隔角度对称地位于所述主流动矢量的每一侧上。
根据本发明进一步的特征，所述给定的间隔角度在大约40到大约50度之间。
根据本发明进一步的特征，布置多个插塞导向件以便在从入口到出口的顺流状况和在从出口到入口的逆流状况下，作用在插塞上的拖曳力被插塞的三点支撑所阻止，其中三个点中的两个是通过插塞导向件中的两个来提供的。
根据本发明进一步的特征，致动器包括柔性膜片，布置该柔性膜片以便细分控制室的内容积。
根据本发明进一步的特征，还提供了位于控制室外部并且用机械方法连接到插塞上的辅助致动器。
根据本发明进一步的特征，还提供了布置在插塞和致动器之间的直线轴承，以便当致动器朝撤回位置移动时，插塞在打开位置和关闭位置之间自由地移动，在所述打开位置处，流体从入口流到出口，在所述关闭位置处，插塞关闭阀座的封闭表面以便阻塞流体从出口到入口的通道，从而作为止回阀来工作。
附图说明
参照附图，在此仅通过举例方式描述本发明，其中：
图1A和1B是显示根据本发明的教导构造和操作的控制阀的剖视图，包括导板和阀座插入件，分别显示了处于打开状态和关闭状态的控制阀；
图2是图1A和1B的控制阀的导板和阀座插入件的等角视图；
图3是图1A中用III所指示区域的放大视图，图解了导板和阀座插入件连接到控制阀本体上的一优选形式；
图4是图解了通过控制阀的主流动矢量和图1A与1B的控制阀中的导板和阀座插入件的插塞导向件的布置之间的几何关系的平面示意图；
图5A和5B是显示包括辅助致动器的图1A和1B的控制阀的第一变体的剖视图，所述控制阀分别按关闭和打开状态来显示；和
图6A-6C是显示包括提供附加的止回阀功能的直线轴承的图1A和1B的控制阀的第二变体的剖视图，所述控制阀分别按关闭、打开和单向关闭的状态来显示。
具体实施方式
本发明是一种控制阀，其中阀座和多个插塞导向件被集成为导板和阀座插入件的几部分。
本发明的控制阀的原理和操作可以参照附图和说明书来更透彻地理解。
现在参照附图，图1A和1B显示了用于调节流体的流动的控制阀，总得用10来表示。总得来说，控制阀10具有本体12，所述本体有入口14、出口16和流体从入口通过开口18流到出口的通道。致动器20位于连接到本体12上的控制室22中，并且被配置成沿通过从缩回位置(图1A)到伸展位置(图1B)的运动范围的轴线移动。控制阀10还包括与致动器20相关的插塞24，以便致动器20从其缩回位置向其伸展位置的运动朝开口18移动插塞24。本发明特别的特征是，控制阀10还以导板和阀座插入件26为特征。最好在图2中可见，导板和阀座插入件26包括阀座28、多个插塞导向件30和卡圈32，所述阀座被配置成密封开口18并且提供插塞24关闭的封闭表面，所述插塞导向件与阀座28整体地成形，并从阀座28朝着控制室22延伸，所述卡圈附着到插塞导向件30上或者与其整体地成形，配置成用于夹住控制阀10的内表面以便将阀座28夹在开口18上。配置所述控制阀，以便当插塞24被致动器20移动时，插塞24按与至少两个插塞导向件30滑动接合的方式移动，并且以便当致动器20移到其伸展位置上时，插塞24关闭阀座28的所述封闭表面以便阻塞流体从入口14流到出口16的通道。
在该阶段，显然，本发明的控制阀为有助于阀座的连接或更换和为插塞提供有效的支承提供了一种特别简单和精彩的解决方法。具体地说，因为导板和阀座插入件26的连接是通过卡圈32的夹紧来实现的，所以用于将插入件夹在合适位置上的紧固装置的位置比大多数可更换的阀座更加容易接近。同时，插塞导向件逆着横向拉拽力为插塞24提供了安妥的支承，优选确保稳定的插塞三点支撑。本发明的所述和其他优点将在以下详细说明中变得更加清楚。
现在转到更详细地描述的本发明的特征，卡圈32优选是与插塞导向件30整体地成形的，以便导板和阀座插入件26的整体实质上形成为单独的单元。卡圈32最好夹到形成在本体12和控制室22相交处的控制阀10的相对细的颈部上。卡圈32的内径足以允许插塞24的插入，从而有助于简化控制阀的装配和拆卸。
在图3中可以很好地观察到卡圈32连接到颈部上的一种优选形式。具体地说，颈部优选以圆周槽34为特征。卡圈32优选设有圆周锁定元件36(并且部分地显示在图2中)和紧固装置，所述圆周锁定元件外接大部分卡圈，所述紧固装置被配置成用于将圆周锁定元件36向外移动到槽34内以便将卡圈32夹在颈部的内表面上。在此处显示的特别优选的实施方式中，紧固装置包括多个螺钉38，所述螺钉布置在围绕卡圈32间隔的基本上径向的螺纹孔内。圆周槽34优选包括倾斜的夹紧面40，其被布置得使锁定元件36逆着倾斜的夹紧面40的向外移动将导板和阀座插入件26移向开口18以便将阀座28夹在所述开口上。
导板和阀座插入件26优选是由具有比本体12的材料的耐磨性高的材料形成的。对于大型的设备，本体12一般是由喷涂瓷釉或环氧涂层的铸铁形成的，而导板和阀座插入件26有利地是由抗磨损的不锈钢形成的。对于小型的塑料阀，插入件26可以由具有抗磨损的添加剂的注射成型塑料来实现。
回过来参照图1A和1B，插塞24优选设有可更换的外周条带42，所述外周条带在与插塞导向件30的滑动接触中起支承面的作用。外周条带42优选是由具有比导板和阀座插入件26的耐磨性更低的材料形成的，从而使摩擦磨损局限在更换简单和低成本的部件上。插塞24还优选以弹性密封件44为特征，所述弹性密封件按面对阀座28的密封面的关系来布置以密封所述阀座。
本发明某些实施例的特别优选的特征是，支承插塞24以便由流过阀的流体作用在插塞上的拖曳力被三点支撑的插塞阻挡。所述支持点中的一个由上直线轴承46来提供。三个支持点中的其余两个优选是由两个插塞导向件30来提供。为此，插塞导向件30优选是在主(primary)流动矢量的任一侧上成角度地对称间隔的。在双向流动的阀的情况中(即，在从入口到出口的顺流状况下和从出口到入口的逆流状况下都使用的阀中)，三点支撑的状况优选地为两个流体流向保持。
在更多的技术术语中，在本实施例的上下文中相对于定义为从开口18的中心朝向出口16的中心的方向的“主流动矢量”48(图4)可以来限定相应的几何关系。插塞导向件30优选地全部为围绕开口18的中心从主流动矢量开始按至少20度的角度成角度地间隔开。为了形成对称的支撑，最靠近主流动矢量的两个插塞导向件30优选地按给定的角间隔对称地位于流动矢量的每一侧上，优选在大约40到大约50度的范围内，并且一般按45度的角度位于主流动矢量的每一侧上。对于双向的流量阀，相似条件优选应用于逆流方向，例如，由从开口18的中心到入口14的中心的矢量来定义。
附带说明地，应该注意到，此处使用的和插塞24的支撑有关的术语“支持点”或“接触点”只涉及局部的直接接触部位，而与发生接触的部位的准确尺寸和形状无关。在本实例中，插塞24和插塞导向件30之间的支持点理论上是插塞导向件30的向内朝向表面和外周条带42之间重叠的矩形。实际上，就象任何真正的机械系统一样，作用力一般集中在非常小的区域上。
现在转到控制阀10的其他特征上，应该注意到，致动器20可以是任何类型的致动器。特别优选的实例是液压致动器，包括(但不限于)薄膜致动器和活塞式致动器。在此处图解的特别优选的实施例中，致动器20是包括柔性膜片50的薄膜致动器，布置所述柔性膜片以便细分控制室22的内容积。附带说明地，应该注意到，致动器20的缩回和伸展位置是由用作控制阀10的结构的一部分的致动器20的活动范围限定的，并且未必相当于致动器20的结构可以单独达到的全部运动范围。
在图解的优选实施例的其他优点中，应该注意到，如图所示的控制阀10组装和拆卸特别简单，例如用于维修。具体地说，控制室22是和可移除的盖52一起形成的，所述可移除的盖通过许多螺钉来固定，所述螺钉还固定柔性膜片50和插塞24。因此，在移除盖子52的螺钉并提起盖子52后，插塞/膜片的组合可以从阀中取出。松开螺钉38，然后释放导板和阀座插入件26，可以提出所述导板和阀座插入件仅留下本体12。因此，可以迅速地将整个控制阀拆卸成四个主要部件，允许容易接触和快速维修。所述装配程序同样可以反向执行。
现在简要地转到其余的附图中，图5A和5B显示的控制阀(总得由60来指示)根据本发明的教导来构造和操作。总得来说，控制阀60类似于上述的控制阀10，等效的元件被类似地来标记。控制阀60在位于控制室22外部的辅助致动器62的增加和用机械方法连接到插塞24的方面不同于控制阀10。在此处图解的不进行限制的优选实例中，辅助致动器62是液压动力活塞的致动器。可以采用辅助致动器62来补充由致动器20产生的驱动力，或作为如紧急关闭控制器的单独最优先致动器(override actuator)，如现有技术中已知的。在所有的其他方面，可以通过类似于以上的控制阀10的说明来理解控制阀60的结构和操作。
最后转到附图6A-6C，其显示的控制阀(总得由70来指示)是根据本发明的教导来构造和操作的。总得来说，控制阀70类似于上述的控制阀10，等效的元件被类似地来标记。控制阀70在插塞24和致动器20之间布置的直线轴承72的准备的方面不同于控制阀10，因此，当致动器20朝向撤回位置(图6B和6C)移动时，插塞24在打开位置(图6B)和关闭位置(图6C)之间自由地移动，在所述打开位置中，流体从入口14流到出口16，在所述关闭位置中，插塞24关闭阀座28的封闭表面以便阻塞流体从出口16到入口14的通道，从而作为止回阀来工作。当致动器20朝其伸展位置(图6A)移动时，其按类似于上述图1B的方式将插塞24推动到其关闭位置上。在所有的其他方面，可以通过类似于以上的控制阀10的说明来理解控制阀70的结构和操作。
可以理解，以上的说明仅旨在用作实例，并且许多其他实施例可以在如权利要求所限定的本发明的范围内。