流体流动控制阀的制作方法

专利名称：流体流动控制阀的制作方法
流体流动控制阀技术领域01本发明涉及用于安装在流体供应管线上的流体流动控制阀。流体 可以是液体或气体。以允许或停止流体穿过阀流动的方式控制阀。这类流 体流动控制阀可以用于需要穿过一管线把任何流体从一地点输送到另 一地 点的许多应用领域。管线应当是任何供应或输送部件，如管道、管子等。
背景技术：
总之，可以说入口与出口之间的压差是出口处或更广泛地说是阀 瓣下游渗漏的指示器。由于所述渗漏检测部件的检测机构在一侧承受入口 压力，而在另一侧承受出口压力，因此该压差作用在所述渗漏检测部件的 检测机构上。可以根据该机构的灵敏度而在非常大的压力范围内检测压差， 这些压差对应于非常小的渗漏，或更大的渗漏。如果考虑非常大的渗漏， 甚至可以把这些渗漏检测部件作为流量计使用。实际上，非常大的渗漏可 能对应于阀的正常流态。在可移动机构的情况下，当该机构达到一预先确 定位置时， 一信号被提供给动作部件，以便使阀瓣两侧的压力重新平衡。 这实际上通过打开旁路来进行。 一旦阀瓣两侧的压力重新平衡，旁路就重 新关闭。压力平衡可以同时使该机构回到它的初始息止位置，在该位置它 不承受任何压差。如果渗漏持续，可移动机构由于新的压差发展而重新发 生变形。 一旦可移动机构重新达到预先确定的位置，旁路开放，以便使压 力重新平衡，且因此该机构回到它的息止位置。因此，观察到旁路相继地 和/或周期性地#皮促动，就可从中推断出阀瓣下游存在泄漏。并且可以冲艮据 旁路的运行频率，或更广泛地根据阀瓣动作部件的运行频率来确定渗漏的 大小，例如流量方面。例如可以在一定数量的旁路动作后，当可移动机构 达到它的预先确定位置时确定旁路不再响应，从而使阀封闭在关闭位置。因此不仅可以检测出渗漏，还可以在检测出持续存在的渗漏的情况下停止 穿过阀的流动。可以用压差检测元件代替可移动机构。[12当然，渗漏检测部件敏感的压差必须小于允许活动阀瓣打开的压差。[13与文件EP 964 235 Al的流体渗漏检测器相比，本发明的检测部 件被集成或被包含到传统的流体流动控制阀中，并且甚至使用其动作部件。 在上述欧洲文件中，检测部件用于安装在可另外装有一控制阀的供应管线 上，从而检测部件与控制阀完全分开。在本发明中，控制阀和检测部件集 成合并为单一装置，并在检测出持续存在的渗漏的情况下，可以使用检测 部件以切断流体流动。


[14现在参照附图更深入地描述本发明，附图作为非限定例子给出本 发明的两个实施方式。151 附图中[16图l是穿过符合本发明第一实施方式的在息止状态的控制阀的垂 直横截面图；[17
图2A、 2B、 2C、 2D、 2E和2F是图1的阀在操作周期的六个阶 段过程中的视图；以及[18图3是穿过符合本发明第二实施方式的控制阀的另一垂直横截面图。
具体实施方式
[19首先参照图l详细解释符合本发明第一实施方式的流体流动控制 阀的结构。该阀是电动阀类型，即给阀供电以控制阀的动作。这里甚至涉 及一特殊类型的电动阀，现在描述该阀的细节。[20
阀以传统方式包括入口 E和出口 S，入口 E和出口 S4皮位于座2 上的活动阀瓣l分开。息止时，如图1所示，阀瓣l以密封方式支靠于座 2上，且因此切断入口与出口之间的任何流体连通。此时阀处于关闭状态。 入口E用于与可以是任何性质的供应管(未示出)连接。同样，出口用于 与也可以是任何性质的排放管或流动管(未示出)连接。这里活动阀瓣1由两个零件形成，这两个零件即一可弹性变形的垫圏10和一刚性的套筒 12。可弹性变形垫圏IO在它的外周边处被固定地保持，并且在它的中央形 成被一边缘限定的开口。套筒12与垫圏IO的开口的边缘相接合，并且还 具有一穿透通道13。套筒12在其大部分上支靠在垫圏IO上但是，垫圏 10能够在它位于它的外周边与它和套筒12接触处之间的区域发生弹性变 形。活动阀瓣1被回位弹簧14促动到息止位置，垫圏10在该位置密封贴 靠在座2上。根据本发明，垫圈lO穿有具有预先确定小截面的孔眼ll。[21因此，当阀瓣息止时，垫圏10的下表面朝向入口 E和出口 S: 垫圏的下表面在它的外周边处与入口 E接触，而垫圏的内表面在它的中央 部分处与出口S接触，穿透通道13在其中央部分处形成。通过垫圈10的 下表面与座2之间形成的密封接触使入口与出口分开。22根据本发明，出口 S可以设有流量检测部件3，所述流量检测部 件例如可以呈被回位弹簧31推向阀瓣1的浮体的形式。可以根据浮体3 的位置测量流量。测出的流量值可以用于给出流量指示，或者如下面将要 看到的，用于启动阀的特殊功能。[23阀在阀瓣1的上方形成通过孔眼11与入口 E连通的腔室C。可 以说垫圏10的上表面和套筒12 —样朝向腔室C。由于流体穿过孔眼11 连通，因此腔室C息止时承受与入口E相同的压力。[24根据本发明，腔室C容纳检测机构4，这里该机构的整体形状是 能够被挤压或自我皱缩的可变形折叠件。可变形机构4包括与套筒12连在 一起的固定跟部41、可弹性变形膜片42、上固定颈部43、和接合在颈部 43中的端部套接头44。套接头44也可与颈部43、膜片42和环41以单体 方式制在一起。套接头44在内部形成管子45，管子45在其上端终止于一 通过孔46。可变形机构4位于腔室C内，并占据腔室的很大一部分。可变 形机构4的内部形成一空间40，该空间穿过阀瓣1形成的穿透通道13与 出口 S连通。空间40在其上端部穿过管子45及通过孔46与腔室C连通。 但是，在如图l所示的息止位置，该通过孔46被塞子54堵塞。因此，在 息止位置，空间40与腔室C不连通。由于腔室C与入口 E处于相同的压 力，并且空间40与出口 S处于相同的压力，因此可变形才几构4构成对入 口 E与出口 S之间存在的压差敏感的交接部。息止时，入口 E处的压力般等于出口S处的压力，从而压差为零。因此，可变形机构4不承受任何 压差。相反，如果入口与出口之间存在压差，则可变形机构4承受该压差， 且因此在该压差的作用下变形。当然，可变形机构4的变形能力取决于它 的刚性因此，机构4的刚性越大，则它对小压差的敏感性越小，反之亦 然。因此，当腔室C内的压力大于空间40内的压力时，可变形机构4将 发生皱缩变形，这导致端部套接头45在穿透通道13的方向向下移动。由 于皱缩，空间40的容积减小，并且腔室C的容积增加。只要塞子54随着 端部套接头45移动，通过孔46就被堵塞。但是，如果塞子54脱离孔46, 则空间40与腔室C之间建立流体连通，并因此导致入口 E与出口 S之间 的压力重新平衡。对此需要指出的是，孔眼ll的截面远小于通过孔46的 通过截面与穿透通道13的截面。[25也可使用被弹簧或任何回位部件推向息止位置的活塞，以代替伸 缩件形状的可变形机构。因此，根据应用情况，机构4可以是可移动的或 可变形的。[26也可^f吏用 一压差检测元件。[27阀还包括在这里呈旁路形式的控制部件5,该旁路包括嵌在线圏 或螺线管52内的芯轴51。芯轴51由一种对给螺线管52供电时螺线管52 中的感应磁场敏感的铁磁性材料制成。塞子54安装在芯轴51的下端部， 从而给螺线管52供电时它可以移动。回位弹簧53把芯轴51向下促动，且 因此使塞子54支靠在套接头45形成的通过孔46上。因此，在息止位置， 塞子54被密封推到通过孔46上，且当可变形机构40自我皱缩时情况也是 一样。28腔室C与控制部件一起形成促动活动阀瓣1的动作部件。实际上， 通过启动螺线管52来打开通过孔46的作用是^f吏得腔室C中的压力下降， 从而入口 E的压力可以使阀瓣1脱开。[29符合本发明的岡还包括可以检测芯轴51在螺线管52内位置的检 测部件6。所述检测部件例如是距离检测部件，其确定到一安装在芯轴51 上端部的磁铁61的距离。所述检测部件适于检测芯轴51的一预先确定的 位置，且因此检测塞子54在螺线管52中的位置。 一旦芯轴51达到该预先 确定的位置，启动或控制信号就被传送给螺线管52,螺线管被供给电，这使得芯轴51在螺线管52内抵抗回位弹簧53施加的力而向上移动。[30需要指出的是，该符合本发明的控制阀的整体设计是传统电动阀 的设计，其使用活动阀瓣、位于活动阀瓣后面的腔室、和用于控制阀瓣动 作的旁路。这就是下面我们将要参照图2A-2F看到的。但是，本发明的阀 与传统阀的不同在于它集成有渗漏检测部件，所述渗漏检测部件由与动 作部件即腔室C和旁路5相关联的可移动或可变形的机构4应用。不能将 阀的组成零件与用于形成检测部件的零件分开。这就是为什么可以说检测 部件被集成在阀中。[31图2A表示处于打开前的息止状态的图1的阀，其中入口E和腔 室C处有流体产品，而在空间40和出口 S处没有流体产品。入口 E和腔 室C中的流体产品还没有处在压力下。因此，入口 E与出口 S之间没有压 差，并且可变形机构4没有处在应力下。因此它可以保持在息止状态。通 过孔46被塞子54堵塞，而所述塞子54被芯轴51的回位弹簧推压在孔上。 阀瓣关闭，以密封方式位于它的座2上。[32现在参照图2B。在入口 E处给流体产品加压，该压力还穿过孔 眼11到达腔室C。在另一侧，出口S仍保持在大气压下。因此在腔室C 中产生很大压差，这使得机构4变形，机构4因而自我挤压。因此空间40 处于最小容积。机构4的套接头同样阻挡在活动阀瓣上。通过孔46仍被由 芯轴51促动的塞子54堵塞。阀仍总是保持关闭。[33现在参照图2C。通过给螺线管52供电，芯轴51因此抵抗回位 弹簧53施加的力而向上移动。这导致塞子54脱离通过孔46，从而使腔室 C与空间40之间建立流体连通。此时流体产品穿过通过孔46、空间40和 穿透通道13流动。但是，由于孔46和通道13的通过截面远大于孔眼ll 的截面，因此压力在腔室C内和空间40内突然下降，这使得活动阀瓣抬 起而离开座2。[34这一点示于图2D，在该图中可以清楚地看到垫圏10离开座2， 并且通过孔46没有被塞子54堵塞。此时流体可以从入口 E穿过打开的阀 瓣流向出口S。这对应于阀的正常开》文位置。可以注意到，浮体3在来自 入口 E的流体流动的作用下已向下移动。浮体3在图2D中比图2C中位 置更低这可解释为当阀打开时流量更大。[35图2A-2D示意性表示符合本发明的控制阀、以及任何使用位于活 动阀瓣后面的腔室和用于作动阀瓣的旁路的传统的控制阀或电动阀的一个 正常运行周期。[36现在参照图2E和2F解释阀在渗漏检测模式的运行方式。从图 2D开始，通过使螺线管52断电来封闭阀。这样做的作用是释放芯轴51， 它的塞子54将重新位于孔46上，以堵塞该孔眼。从该时刻起，腔室C内 的压力重新等于入口 E处的压力，并且空间40中的压力等于出口 S处的 压力。因此，回位弹簧14把活动阀瓣推到它的息止位置，在该息止位置， 垫圏10密封接触在座2上。这对应于图2E。在出口 S处没有任何渗漏时， 阀将保持在该关闭状态。[37相反，如果在出口 S处检测出渗漏(在图2F中用F表示)，则 产生压差，并且如前面已经看到的，可变形机构4将直接承受该压差。因 此，由于腔室C中的压力大于空间40中的压力，可变形机构4将如图2B 所示那样的皱缩。因此可变形机构4变形到某一预先确定的状态。该预先 确定的状态可很容易地根据通过孔46所移动的距离进行测量。由于螺线管 51跟随孔46的移动，因而可以通过螺线管51的移动来测量可变形机构4 的膜片的预先确定的变形状态。就是在此处使用检测部件6，检测部件6 通过检测相对于安装在芯轴51上的磁铁61的距离，来测量芯轴51的预先 确定位置。因此， 一旦磁铁61离开检测部件6—段预先确定的距离，控制 信号就被输送给螺线管52，此时给螺线管供电，这使得塞子54离开孔46, 如同图2C所示的情况。但是，渗漏F产生的压差非常小，以致于不能使 阀瓣从它的座离开。因此阀仍保持关闭，并且压力补偿只通过旁路进行， 即通过打开孔46来进行压力补偿。 一旦压差消除，即入口和出口处的压力 平衡，停止给螺线管52供电，且塞子54重新密封接触在孔46上。因而重 新回到图2F所示的位置。可在大约几毫秒的持续时间内给螺线管供电。 如果渗漏F持续，可变形机构4将重新变形，带动芯轴51和磁铁61与其 一起移动。 一旦磁铁61达到预先确定的检测位置，新的控制信号被传送给 螺线管52，这因而使塞子54离开孔46。重新使压力平衡，从而消除压差。 因此只要渗漏F持续存在，则给螺线管52的供电将周期性重复。因此可 以通过发现阀的旁路的周期性重复动作，来检测到出口 S处的渗漏F。[38甚至可以考虑在一定数量的动作、例如十次或二十次之后不再 供给旁路，以便不是每次都恢复出口 S中的压力。因此将渗漏F的程度减 至最小。[39也可考虑在大于几毫秒的时间、例如几秒内给螺线管供电。无论 如何可以测量螺线管供电结束与下一次供电开始之间的时间。这给出螺线管运行频率的指示，可以使其与可移动机构的容积变化联接，以提供渗漏流量值o[40需要指出的是，在符合本发明第一实施方式的阀中，阀的传统动 作部件也被渗漏检测部件使用于在小的压差后使压力平衡。更确切的说， 传统阀的旁路是位于腔室C内的可变形机构4所构成的检测部件的组成部 分。甚至可以说，旁路同时由可变形机构4的套接头和阀的动作部件形成。 因此检测部件紧密地集成于阀中，从而不能与阀分开。准确的说，本发明 的 一个有意义的原理就在这方面。41现在参照表示第二实施方式的图3，其中旁路没有安装在可变形 机构4上。实际上，在该实施方式中，可变形机构4的套接头44直接设有 位置检测部件，所述位置检测部件例如呈被检测装置6所检测的磁铁61 的形式。将与套接头44的定位有关的信息输送给旁路，旁路这里也由一芯 轴51形成，所述芯轴抵抗弹簧53的作用而在螺线管52内滑动。因此，在 检测出口 S处渗漏的情况下，可变形机构4将自身皱缩，这使得套接头和 它的相关联的磁铁61下降。一M测部件6检测出套接头44的预先确定 位置，就将信息输送给旁路5,旁路5将给螺线管52供电，以使芯轴51 移动并因此建立入口与出口之间的连通。图3的实施方式的目的是了解 阀瓣的旁路或控制部件5不一定直接连接或安装在检测部件的可变形机构 4上。但是，该实施方式的旁路5也是检测部件的组成部分，因为除了它 的周期性重复动作外，它还可以确定渗漏的存在。[42可以理解，渗漏检测部件只对较小、甚至非常小的压差值有效。 因此可以检测渗漏或甚至检测微小渗漏，而阀的正常通过流量非常大。渗 漏检测范围一方面由检测机构4的灵敏度和阀瓣1的刚性、更特别的是它 的可弹性变形垫圏IO的刚性确定。实际上，当压差特别大时，如图2B和 2C的情况，阀瓣将开放，并且不需要检测这种应力。在这种情况下，优选的是，检测套接头44的预先确定位置的检测部件不向旁路输送控制信号， 而无论怎样都持续供给旁路，以保持阀开放。例如可以通过作为流量控制 部件的浮体3部件检测一预先确定的流量值，来阻止输送该信号。例如可 以在浮体3处安装传感器，传感器的信号被输送给旁路5,以便向其指出 它不需要服从渗漏检测部件输送的信号。因此，如果压差或流量的数值大 于一定阈值，阀就如传统阀那样运行，并且如果压差和小流量值位于一定 阈值之下，阀就如渗漏检测器般运行。因此得到一种多功能阀，它的某些 机构同时共享，以同时实现传统的阀开放/关闭功能与附加的渗漏检测功 能。[43普通阀的阀瓣适于自200毫巴的压差打开。因此，检测机构4可 以选择成对0到最大200毫巴灵敏。[44在整个描述中使用了压差。也可使用体积差参数，例如在可移动 机构如可变形膜片的情况下。当膜片的体积减小一预先确定的值例如几立 方毫米时，可以输送给螺线管供电的信号。这允许从螺线管启动频率测量 渗漏流量。
权利要求
1.流体流动控制阀，包括-用于与供应管连接的入口(E)；-用于与排放管连接的出口(S)；-活动阀瓣(1)，其息止时支靠在阀瓣座(2)上，以隔离所述入口(E)和所述出口(S)；-用于移动所述活动阀瓣(1)的动作部件(5、C)，所述动作部件包括-腔室(C)，其通过具有确定截面的孔眼(11)与所述入口(E)连通，所述腔室(C)相对于所述阀瓣(1)处在与所述座(2)相反的一侧，以便把所述阀瓣推到它的座上；及-旁路(5)，其连接所述腔室(C)至所述出口(S)，所述旁路在流体通过的开放状态和关闭状态之间是可控制的，该旁路的通过截面大于所述孔眼(11)的截面，从而通过打开所述旁路而使所述腔室内的压力下降；其特征在于，所述阀集成有流体渗漏检测部件(4、5、6)，所述流体渗漏检测部件能够检测所述活动阀瓣下游的渗漏。
2. 如权利要求l所述的控制阀，其特征在于，所述检测部件与促动所 述活动阀瓣的所述动作部件(5、 C)相联接，从而当所述阀处于渗漏检测 模式时，所述动作部件成为所述检测部件的组成部分。
3. 如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述渗漏检测部件 包括对所述入口与所述出口之间的压差敏感的检测机构(4),所述检测机 构承受所述腔室(C)中支配的压力和所述出口 (S)处支配的压力。
4. 如权利要求l、 2或3所述的控制阀，其特征在于，所述检测机构 (4)包括与所述活动阀瓣(1)相连接的固定环(41)、可弹性变形的膜片(42)、和与所述固定环相对的端部套接头(44),该套接头能通过所 述膜片的变形而相对于所述固定环轴向地移动，所述套接头配"i殳有检测部 件(6)，所述检测部件能够测定所述套接头(44)的预先确定位置，并给所述旁路(5)输送启动信号，以将该旁路带到它的开放状态。
5. 如权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述旁路(5)安装在 所述套接头(44)上。
6. 如权利要求5所述的控制阀，其特征在于，所述套接头(44)限定 使所述腔室(C)与所述出口 (S)连通的通过孔(46)，所述旁路(5) 包括能在螺线管(52)中滑移的铁磁性的芯轴(51),当没有给所述螺线 管(52 )供电时，所述芯轴(51)能够堵塞所述套接头(44 )的通过孔(46 ), 所述芯轴(51)配设有检测部件(6),所述检测部件能够测定所述芯轴的 预先确定位置，并向所述螺线管输送供电信号，以使该芯轴移动而离开所 述套接头，并因此释放所述通过孔。
7. 如权利要求3至6中任一项所述的控制阀，其特征在于，所述活动 阀瓣(1)形成穿透通道(13)，所述穿透通道使所述出口 (S)与位于所 述腔室(C)中的所述检测机构(4)的内部连通。
8. 如上述权利要求中任一项所述的控制阀，其特征在于，所述活动阀 瓣(l)包括可弹性变形的垫圏(10)，所述垫圏在它的外周边上被固定地 保持，该垫圏的一表面朝向所述入口 (E)和所述出口 (S)，并支靠于所 述座(2)上，而另一表面朝向所述腔室(C)，所述孔眼(11)从一表面 到另一表面穿过该垫圏。
9. 如权利要求8所述的控制阀，其特征在于，所述活动阀瓣(l)还 包括刚性的套筒(12),该套筒形成使所述出口 (S)与所述检测机构(4) 的内部连通的穿透通道(13),所述检测机构与所述套筒(12)相连接， 所述套筒被弹簧(14)促动，以把所述垫圏推到它的座(2)上。
10. 如上述权利要求中任一项所述的控制阀，该阀还包括控制所述出 口 (S)处流量的流量控制部件(3)，当流量达到预定值时，所述流量控 制部件输送切断所述渗漏检测部件的信号。
全文摘要
流体流动控制阀，包括用于与供应管连接的入口(E)；用于与排放管连接的出口(S)；活动阀瓣(1)，其息止时支靠在阀瓣座(2)上，以隔离所述入口(E)和所述出口(S)；用于移动所述活动阀瓣(1)的动作部件(5、C)，所述动作部件包括腔室(C)，其通过具有确定截面的孔眼(11)与所述入口(E)连通，所述腔室(C)相对于所述阀瓣(1)处在与所述座(2)相反的一侧，以便把所述阀瓣推到它的座上；及旁路(5)，其连接所述腔室(C)至所述出口(S)，所述旁路在流体通过的开放状态和关闭状态之间是可控制的，该旁路的通过截面大于所述孔眼(11)的截面，从而通过打开所述旁路而使所述腔室内的压力下降；其特征在于，所述阀集成有流体渗漏检测部件(4、5、6)，所述流体渗漏检测部件能够检测所述活动阀瓣下游的渗漏。
文档编号A61Q19/06GK101263376SQ200680033668
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月11日 优先权日2005年9月13日
发明者D·克鲁瓦比耶 申请人:普罗德克弗公司