专利名称：控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体控制阀，更具体地说，本发明涉及一种具有双腔驱动器的稳定的控制阀。
发明人Weingarten在1994年提交的发明名称为“隔膜控制阀(Diaphragm Control Valve)”的美国专利US 5,383,646中介绍了一种隔膜类型控制阀。这种隔膜类型控制阀包括一隔膜阀元件，它具有用于将隔膜紧固在阀室内的外周边部分，控制阀还包括一可相对于阀座移动以便控制流动的阀关闭部分。该控制阀还包括一允许所述阀关闭部分移动的中间弹性部分以及设在阀关闭部分和中间弹性部分之间的圆锥形导向部分。其它类型的液压阀、隔膜阀和其它阀被Clayton有限公司所制造并被称作Clayton(克莱顿)阀。
这种类型控制阀所存在的至今未能解决的一个问题是关闭性能缺乏稳定性。在阀执行闭合动作时需要稳定性和恒定性，从而尽管存在流体冲击波和紊流或周围环境影响，仍能阻塞和密封液流通过阀的通道。
还希望通过提供更好的压力控制和更好的预防措施而增强控制阀的性能，以便改善它们的动作。
本发明的另一个目的是提供一种流体控制阀，该阀具有相对宽的阀柱，以便于引导并稳定地封闭控制阀的通道。所述阀柱的宽度大约是阀座直径的40～60％。
本发明的另一个目的是提供一种流体控制阀，该阀配备有采用液动或气动方式操作的驱动器。本发明的驱动器配备有隔膜，所述隔膜将驱动器分成两个控制腔，从而更有利于控制两个腔内的压力。此外，也可以根据通道内的压力测量结果对流动和压力进行调节。
本发明的另一个目的是提供一种流体控制阀，它配备有独立内侧单向阀。宽阀柱的中空杆被用作内侧单向阀的壳体。
为此，本发明提供了一种用于调节通过阀的流体流动的控制阀，所述控制阀包括体部，它具有入口、出口和通道，流体通过所述通道从所述入口流动到出口；可移动的阀柱，所述阀柱上配备有内侧中心螺栓，所述阀柱被驱动器所驱动，所述驱动器位于与所述体部相连的腔内；附着在所述可移动阀柱上的阀塞；其中，所述可移动阀柱在最收缩位置和最拉出位置之间运动，在所述最收缩位置，所述入口与所述出口流体相通，在所述最拉出位置，所述阀塞密封地阻塞流体通过控制阀的通道；所述可移动阀柱相对较宽，从而阀柱和内螺栓使控制阀的性能具有稳定性和可靠性。
此外，根据本发明另一个优选实施例，限制所述通道的圆形阀座被拧在所述体部上，所述圆形阀座用于接收和支撑所述阀塞，所述阀柱的宽度等于所述阀座直径的大约0.4～0.6倍。
此外，根据本发明另一个优选实施例，利用液压装置控制所述驱动器，通过改变所述腔内的压力，使所述可移动阀柱运动。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述腔被隔膜分成两个部分，所述隔膜与所述可移动阀柱相连。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述阀柱配备有一盘，所述盘的宽度比所述可移动阀柱的宽度大，利用一顶部隔膜垫圈，所述隔膜被连接和紧固到所述盘上。
此外，根据本发明另一个优选实施例，当所述可移动阀柱收缩时，所述螺栓被容置在顶盖内，所述顶盖是一用于引导所述螺栓向上的壳体，从而在收缩时，所述可移动阀柱保持稳定。
此外，根据本发明另一个优选实施例，将轴承设置在所述螺栓和顶盖之间。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述轴承由青铜制成。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述腔位于体部的延长部上，所述延长部是一圆柱形中间法兰，利用螺钉，将所述圆柱形中间法兰固定在所述体部上。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述圆柱形中间法兰的一部分邻近所述阀柱。
此外，根据本发明另一个优选实施例，将轴承设置在所述中间法兰和可移动阀柱之间，从而所述阀柱可以在法兰上自由地滑动。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述轴承是直线轴承。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述轴承由青铜制成。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述腔配备有至少一个孔。
此外，根据本发明另一个优选实施例，在所述至少一个孔内，设置一阀位置指示器，所述阀位置指示器与所述阀柱相连，所述高度指示器的一部分位于控制阀的外部。
此外，根据本发明另一个优选实施例，在所述体部内设置一底部导向件，所述底部导向件的一端被固定在一密封孔内，所述密封孔位于所述螺栓下部并和所述螺栓对正。
此外，根据本发明另一个优选实施例，在所述可移动阀柱内部和中心设置一单向塞，所述单向活塞被安装在壳内，所述壳被设置在所述阀塞内。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述底部导向件的一部分被插入所述壳内，从而当所述导向活塞在所述阀柱内部滑动时，所述底部导向件引导所述单向塞。
此外，根据本发明另一个优选实施例，当流体从所述出口流到所述入口时，所述单向塞在所述阀柱内向下滑动，推动所述阀塞，从而阻止流体通过所述通道。
此外，根据本发明另一个优选实施例，在所述可移动阀柱和所述单向塞之间设置单向轴承。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述单向塞上设置有位置指示器。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述位置指示器穿过钻制在所述螺栓上的管路，所述位置指示器穿过所述顶盖，利用指示器密封将所述位置指示器固定在所述管路内。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述单向塞配备有速度控制装置，所述速度控制装置用于缓冲和控制所述单向塞的运行速度。
此外，根据本发明另一个优选实施例，所述速度控制装置是设置在所述单向塞上的至少一个孔。
具体实施例方式
本发明的独特控制阀被设计得用于控制流体流动，所述流体可以是液体或气体。本发明的控制阀最好用液压方式被控制，但是也可以采用电操纵或其它方式操纵。本发明的控制阀可以配备有单向阀，当流动模式改变时，它可以被自动地控制。
参看
图1，图中显示了根据本发明优选实施例的控制阀的等距视图。控制阀10具有一个宽的主体12，主体12基本上是一球形形状。主体12配备有一入口14(上游)和一出口(下游)16，所述出口和入口都具有用于将控制阀10与管路(未在图中示出)相连的法兰18。为了使控制阀10与管路相连，法兰18上具有孔19，通过孔19，可以将螺栓拧在管路边缘上对应的法兰上。在管路中流动的流体从入口14进入，通过阀10，然后从出口16流出，流线被保持为半笔直。
主体12上附着有一中间法兰20，该法兰20被用作主体和活塞驱动腔(图3显示了其横截面)之间的分隔部分。中间法兰20的外部形状是一被附着在球形主体顶部的短圆柱体。盖22覆盖驱动器腔。利用几个螺钉24将中间法兰20牢固地连接在主体12上，所述螺钉围绕着两个体之间的连接线，利用几个螺钉26将盖22固定在中间法兰20上。利用螺钉30将顶部导向盖28固定在盖22上。盖22上配备有顶部制动筋33(在图3a中被更好地显示)，所述制动筋阻止将在下文介绍的内部元件在到达盖22之后继续运动。中央指示塞32被设置在导向盖28的顶部，从而位置指示器可以被设置在其内。
参看图2a，显示了图1所示控制阀的侧视图，在该侧视图中，出口16和入口14之间的体12的平滑轮廓可以被清楚地看到。大多数控制阀的一个缺点是阀中断了流经与阀相连的管路中的流体的流动模式。当在管路中的流动是单向流动时，流线的中断出现的最多，特别是在工业生产中，出现的更多。本发明控制阀内的主流线并没有换向超过45度。平滑轮廓、流体所流过体内的上游和下游对流动流动的影响极小，所以当阀处于完全打开位置，流动保持稳定，管路内的压力也基本上保持相等。
体12配备有4个液压控制毂36，所述毂可以被用于液压控制接入或连接。体12外表面上画了一箭头38，从而表明流动方向。
参看图2b，它是图1所示控制阀的后视图。通过入口14，可以看到体12的内部、阀10的通道40以及阀塞42的一部分。阀塞42是一个可移动件，它在完全关闭通道40和完全打开通道40之间调节流体流动。根据阀塞42的位置对流动的调节将在下文被详细地介绍。
控制阀10配备有腿44，最好是两个支撑阀10的横腿，每个腿44可以是法兰18的延长部。
参看图2c和2d，它们分别显示了图1所示控制阀的俯视图和仰视图。在这两个视图中能够清楚地看到控制阀10的球形形状。体12的底部配备有一密封排出口46，所述排出口46被用于阀的维修，以便从阀中排出流体。
图3a和3b是图1所示控制阀的横截面视图，分别显示了阀的开启位置和关闭位置。在这两个视图中，能够清楚地看到通道40的流线轮廓，它与其它阀相比所具有的优点在上文已经被介绍了。箭头48表示流体在通道40内从入口14到出口16的流动方向。限制通道40的一圆形阀座100被螺钉102固定在体12上。阀座100用于接收和支撑调节经过通道40的流动的阀塞42。通过调节阀塞42和阀座100之间的距离来调节流动，例如，当阀塞42邻近阀座100并坐在阀座100上时，流体不能通过阀10(图3b)，当阀塞42处于最上位置时(图3a)，阀被完全打开，流体可以自由地通过控制阀。阀塞42在其周边上配备有利用螺钉106固定的阀密封106，并被密封垫圈107保持在所需位置。在图3b所示关闭位置，阀密封106阻止任何流体从上游泄漏到下游，从而控制阀10以不透水方式密封地阻塞任何流体通道。
阀塞42被附着在一阀柱上，所述阀柱的形状类似于蘑菇，其具有非常宽和中空杆108和盘112。将在下文介绍的本发明控制阀内阀柱的独特特性是这样一种事实，即阀柱相对较宽(占阀座直径的大约40～60％)，使阀柱具有导向性和稳定性，一对中设置的中心螺栓110被设置在杆108内。中心螺栓110的一端与阀塞42内的杯104相连，另一端穿过盘120和顶部隔板垫圈124。杯104是一与阀塞42为一体的零件，利用螺钉120将杯104固定在阀塞42上。所述阀柱驱动阀塞42在开启位置和关闭位置之间向上和向下运动。相对于现有技术具有较宽杆的事实使本发明的控制阀能够稳定地调节流动和压力。
驱动控制腔驱动阀柱的运动。所述驱动控制腔杯中间法兰20、盖22和杆108限定。中间法兰20配备有一邻接杆108的内部延长部。配备有O型环密封117的直线轴承式中央轴承116被设置在中间法兰20的内部延长部和杆108之间，从而当杆在开启位置和关闭位置之间运动时，它可以在法兰上滑动。利用螺钉118将中央轴承116附着在法兰的延长部上。
本发明的驱动器最好是被隔膜驱动的液压驱动器，所述隔膜将驱动器分成两个控制腔，即上控制腔和下控制腔。隔膜122是被螺钉26悬挂在盖22和中间法兰20之间的圆形弹性材料。隔膜122邻接阀柱的盘112，并通过顶部隔膜垫圈124，使用螺钉126将所述隔膜固定在所述盘112上。隔膜122将驱动器分成两个腔，根据隔膜的位置，也就是阀柱的位置，每个腔具有不同的体积。能够在上下腔内保持不同的压力或使两个腔内的压力相同。为了能够控制腔内的压力，控制元件被设置在盖上和分隔部分(中间法兰20)上。在盖22上钻出控制孔128，从而控制上腔内的压力。在中间法兰20的侧壁上钻出控制孔130，在中间法兰20的延长部上钻出另一个控制孔132，从而在仅仅上腔控制阀的动作情况下，下腔与下游压力有关。
在阀的上游一侧，在体12上钻一个孔。该孔配备有串联的自动充填控制过滤器136。盘112的有效表面比阀塞42的有效表面大，从而即使当上游的压力与上腔的压力一样大时，阀柱的合力也将阀柱向下向着阀塞推。
当阀被关闭时，通过液压孔128，上腔内的压力升高。在推阀柱的盘122的同时，上腔内的压力导致隔膜122被向下推。从图3b中可以看到，本发明的控制阀处于闭合状态，可以看到整个蘑菇形阀柱处于最靠下位置，阀塞42坐在阀座100上。杆108在中央轴承116上滑动。在两个极限位置(开启和关闭)之间的任何一个中间位置，可以通过控制孔128、130和132对压力进行控制。
中央螺栓110被连接在顶部隔膜垫圈124的顶部上，利用螺母140，将顶部导向件138固定在螺栓110上。在顶部轴承137上滑动的顶部导向件138对阀柱向上向下运动提供了附加的稳定性。在图3a所示的开启位置，顶部导向件138被完全容置在顶部导向件盖28内。顶部导向件138上具有允许水通过的孔144，从而导向件可以轻易地插入顶部导向件盖28内。设置内顶部止动筋34，从而在打开阀时限制阀柱的运行距离。顶部轴承140和中央轴承116最好由青铜制成。
体12还配备有基本上位于中央螺栓110下方的密封孔142。在图3a和3b所示情况下，该密封孔不起任何作用，但是可以将单向阀设置在这个位置。其功能将结合图4a、4b和4c进行介绍。
参看图4a、4b和4c，它们是根据本发明另一个实施例的独立内侧单向阀的横截面视图，分别显示了开启位置、关闭位置和单向阀关闭位置。控制阀200的主要特性和控制阀10的主要特性相同并可在图4a中清楚地看到，但是控制阀200配备有作为预警器使用的单向阀。在流动状态急剧变化时，例如液体突然向后流动时，单向阀使控制阀200关闭。在此情况下，密封孔142打开，底部导向件202插入孔142内，其一端位于孔142内。导向件202的另一端滑动地插入壳206内，所述壳206被拧入阀塞204中心部位上所制出的孔内。壳206位于杆108的内部并和所述杆108同心。限制阀塞204的是阀密封106和密封垫圈107，阀密封106和密封垫圈107与控制阀10上的阀密封和密封垫圈相同。
壳206位于杆108内部的部分被连接到被杆108内壁所限制的单向缓冲活塞208上。单向缓冲活塞208可以在杆108内部向下滑动，向下推壳206和修改后阀塞204。可以在图4c中看到这种情况，此时单向活塞处于闭合位置，而此时驱动器被打开，因此隔膜122和蘑菇形阀柱处于向上的位置。在此情况下，由于阀塞204坐在阀座100上并密封了通道40，控制阀200关闭了从出口16到入口14的液体通道，但是控制阀的闭合并不依靠隔膜驱动器的位置。在活塞208被杆108内壁导向的同时，底部导向件202促进阀塞204在校核轴承212上准确和稳定地滑动。
单向缓冲活塞208配备有被用作速度控制器的喷孔210。喷孔210可以是固定孔或形成紊流单向孔，有利于控制单向活塞的关闭速度。活塞的下降被缓冲，活塞的上升也被缓冲。任何其它控制单向阀运行速度的装置也可以被使用，例如使用针阀。
阀柱与上述实施例中的阀柱10的形状相同，除了由于在杆内设置单向活塞而引起中央螺栓较短之外。穿过盘112和顶部隔膜垫圈124的螺栓214上配备有导管216，沿螺栓214的中心线钻制出所述导管。与单向活塞208顶部相连的单向活塞指示器218穿过导管216从而表示单向活塞的位置。单向活塞指示器218配备有单向活塞指示器密封224，它使指示器在导管216内稳定。如图4a所示，单向活塞指示器218表示单向活塞208处于向上位置，在图4b和4c中，单向活塞指示器218表示单向活塞208处于向下位置，因此，阀被关闭。
为了区分两种关闭位置，即关闭的单向阀和关闭的阀柱，设置一附加的驱动器位置指示器220。该指示器220穿过盖22并被钩222钩在顶部隔膜垫圈124上。也设置一侧指示器塞134，当通道40由于单向活塞208的下降而关闭时，如果流动区域急剧变化，则在指示器220保持向上位置的同时(参看图4c)，单向活塞指示器218处于向下位置。当通道40被隔膜驱动器所驱动的阀柱关闭时，指示器218和220都处于向下位置(参看图4b)。
应该指出的是，上文中结合附图对实施例所进行的介绍仅是为了对本发明进行说明，并不限制本发明，本发明的范围由权利要求书所限定。
应该指出的是，阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。
权利要求
1.一种控制阀，其用于调节通过所述阀的流体的流动，所述控制阀包括体部，其具有入口、出口和通道，流体通过所述通道从所述入口流动到出口；可移动的阀柱，其配备有内侧中心螺栓，所述可移动阀柱被驱动器所驱动，所述驱动器位于与所述体部相连的腔内；附着在所述可移动阀柱上的阀塞；其特征在于所述可移动阀柱在最收缩位置和最拉出位置之间运动，在所述最收缩位置，所述入口与所述出口流体相通，在所述最拉出位置，所述阀塞密封地阻塞流体通过控制阀的通道，所述可移动阀柱相对较宽，从而阀柱和内螺栓使控制阀的性能具有稳定性和可靠性。
2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于限制所述通道的圆形阀座被拧在所述体部上，所述圆形阀座用于接收和支撑所述阀塞，所述阀柱的宽度等于所述阀座直径的大约0.4～0.6倍。
3.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于利用液压装置控制所述驱动器，通过改变所述腔内的压力，使所述可移动阀柱运动。
4.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于所述腔被隔膜分成两个部分，所述隔膜与所述可移动阀柱相连。
5.根据权利要求4所述的控制阀，其特征在于所述阀柱配备有盘，所述盘的宽度比所述可移动阀柱的宽度大，利用顶部隔膜垫圈，所述隔膜被连接和紧固到所述盘上。
6.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于当所述可移动阀柱收缩时，所述螺栓被容置在顶盖内，所述顶盖是用于引导所述螺栓向上的壳体，从而在收缩时，所述可移动阀柱保持稳定。
7.根据权利要求8所述的控制阀，其特征在于将轴承设置在所述螺栓和所述顶盖之间。
8.根据权利要求9所述的控制阀，其特征在于所述轴承由青铜制成。
9.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于所述腔位于所述体部的延长部上，所述延长部是圆柱形中间法兰，利用螺钉，将所述圆柱形中间法兰固定在所述体部上。
10.根据权利要求11所述的控制阀，其特征在于所述圆柱形中间法兰的一部分邻近所述阀柱。
11.根据权利要求10所述的控制阀，其特征在于轴承被设置在中间法兰一部分和所述可移动阀柱之间，从而阀柱可以在所述法兰上自由地滑动。
12.根据权利要求11所述的控制阀，其特征在于所述轴承是直线轴承。
13.根据权利要求12所述的控制阀，其特征在于所述轴承由青铜制成。
14.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于所述腔上配备有至少一个孔。
15.根据权利要求14所述的控制阀，其特征在于在所述至少一个孔之一内，设置阀位置指示器，所述阀位置指示器与所述阀柱相连，所述高度指示器的一部分位于控制阀的外部。
16.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于在所述体部内设置底部导向件，所述底部导向件的一端被固定在密封孔内，所述密封孔位于所述螺栓下部并和所述螺栓对正。
17.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于在所述可移动阀柱内部和中心设置单向塞，所述单向活塞被安装在壳内，所述壳被设置在所述阀塞内。
18.根据权利要求17所述的控制阀，其特征在于所述底部导向件的一部分被插入所述壳内，从而当所述导向活塞在所述阀柱内部滑动时，所述底部导向件引导所述单向塞。
19.根据权利要求18所述的控制阀，其特征在于当流体从所述出口流到所述入口时，所述单向塞在所述阀柱内向下滑动，推动所述阀塞，从而阻止流体通过所述通道。
20.根据权利要求19所述的控制阀，其特征在于在所述可移动阀柱和所述单向塞之间设置单向轴承。
21.根据权利要求20所述的控制阀，其特征在于所述单向塞上设置有位置指示器。
22.根据权利要求21所述的控制阀，其特征在于所述位置指示器穿过钻制在所述螺栓上的管路，所述位置指示器穿过所述顶盖，利用指示器密封将所述位置指示器固定在所述管路内。
23.根据权利要求22所述的控制阀，其特征在于所述单向塞配备有速度控制装置，所述速度控制装置用于缓冲和控制所述单向塞的运行速度。
24.根据权利要求23所述的控制阀，其特征在于所述速度控制装置是设置在所述单向塞上的至少一个孔。
25一种基本上如说明书和附图所描述的控制阀。
全文摘要
一种用于调节通过阀的流体流动的控制阀。所述控制阀包括一体部，它具有入口、出口和通道，流体通过所述通道从所述入口流动到出口。控制阀还包括一可移动阀柱，所述阀柱上配备有内侧中心螺栓，所述可移动阀柱被驱动器驱动，所述驱动器位于与所述体部相连的腔内，还包括一被附着在所述可移动阀柱上的阀塞。所述可移动阀柱在最收缩位置和最拉出位置之间运动，在所述最收缩位置，所述入口与所述出口流体相通，在所述最拉出位置，所述阀塞密封地阻塞流体通过控制阀的通道。
文档编号A61M39/00GK1462351SQ02801437
公开日2003年12月17日 申请日期2002年6月4日 优先权日2001年6月6日
发明者兹维·温加滕 申请人:伯尔梅特合伙有限公司