具有优化的阀座几何结构的阀的制作方法

本发明涉及一种具有优化的阀座几何结构的阀。

背景技术：

1、通用阀，例如电磁阀和/或比例阀，通常被设计成控制流体流动，例如液体或气体流动。它们通常由压靠在阀座上的密封元件构成，从而关闭通道开口。

2、已知的阀中，阀座由围绕通道开口并具有预定阀座半径r的凸台构成。阀座半径限定在通道开口的中心轴线所在的截面中的横截面中。典型地，该阀座半径切向结合到通道开口的壁内侧中。

3、密封元件和凸台之间的接触产生密封线，该密封线包围通道开口并且在该密封线处进行密封。对于平坦密封元件，密封线是密封元件与阀座半径的初始接触。

4、根据应用，所需的流速以及通道开口和阀座的尺寸也有所不同。阀的必要密封力或致动器的必要切换力可以经由阀座的标称尺寸和介质压力来确定。

5、由于比如电力、安装空间和热量等限制因素，希望将阀中的密封力降低到最小值。这对阀的使用寿命也具有积极的影响。例如，当以减小的密封力操作时，磨损现象，比如由于与阀座的重复接触而导致的大部分弹性密封元件的冲压效应，只会在很久以后发生。

6、然而，在传统阀中，由于简单的几何设计，降低密封力的可能性受到严重限制。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是形成一种阀，该阀能够以相对低的密封力进行管理，同时确保可靠的密封。

2、根据本发明，目的是通过一种阀、尤其是电磁阀来实现，该阀包括密封元件和阀座，该阀座包围具有标称直径nd的通道开口。阀座在面向密封元件的一侧上具有封闭的周向倒圆，该周向倒圆在延伸穿过通道开口的中心轴线的横截面中具有阀座半径r。根据本发明，阀座半径r的半径中心es与限定通道开口的壁内侧的距离b小于阀座半径r。

3、由于阀座半径r的半径中心es的这种特殊布置，密封线在通道开口的中心线的方向上偏移。因此，由密封线包围的密封区域以及密封元件和阀座之间的接触区域也减小，这导致用于可靠密封而施加的力减小。

4、阀座半径r的半径中心因此不像在传统阀中那样布置，从而获得阀座半径到通道开口的壁内侧的无扭结的和切向的过渡。该倒圆不再具有单一的阀座半径r，而是形成到通道开口的壁内侧的过渡区域。

5、因此，当密封件闭合时，设定的密封力或作用在密封元件和阀座之间的表面压力可以在一定程度上与密封表面解耦。因此，密封元件或阀座上的力分布以及由此的机械载荷可以独立于阀座半径r而受到影响。

6、特别地，根据本发明的阀在食品领域和热水应用中的使用是可以想象的，因为密封材料的选择在本文受到限制，并且极端条件在工作环境中占优势，这有利于增加阀的磨损。这是由于与传统阀相比，所需的密封力减小，这也减小了阀部件上的机械载荷，这继而对阀的使用寿命产生积极的影响。

7、在优选实施例中，距离b与阀座半径r的比值可以在从0.375到最大0.75的范围内。大量的试验表明，在这个范围内，用较低的密封力即可以实现有效的密封。同时，以这种方式设计的阀具有更长的使用寿命，因为在从通道开口的凸台(elevation)到壁内侧的过渡处只有相对少量的边缘结构。

8、通常，可以在该过渡处设置过渡区域，其中阀座半径r结合到通道开口的壁内侧。

9、例如，过渡区域可以具有边缘或倒角。这种几何设计特别容易制造，例如通过钻孔工具引入通道开口。

10、可选地，过渡区域可以具有过渡倒圆，该过渡倒圆具有小于阀座半径r的过渡半径r。特别地，过渡半径r也可以小于距离b，并且切向地结合到通道开口的壁内侧。因此避免了重复接触时可能损坏密封元件的台阶或边缘。

11、例如，过渡半径r可以在0.05mm和0.15mm之间，优选地为0.1mm。该范围内的值提供了足够的倒圆。同时，使用传统工具进行生产是可能的，例如通过阀座埋头孔。

12、可替代地或附加地，过渡区域可以在通道开口的方向上具有增加的连续曲率，该曲率尤其切向地结合到通道开口的壁内侧。这产生了特别平滑的过渡，对阀的使用寿命产生积极的影响。

13、在优选实施例中，阀座限定环形密封线，在阀的打开状态下，该环形密封线对应于最靠近密封元件的点。密封线的直径小于标称直径nd和两倍阀座半径r的总和。这种圆形阀易于制造，特别坚固，并导致所需的密封力减小。然而，其它的阀几何形状当然也是可能的，例如具有由相应的密封线围绕的椭圆形或方形通道开口。

14、特别地，对于圆形阀设计，可以规定密封线包围密封区域ad＝π*(nd/2+b)2，这适用于以下情况：π*(nd/2)2<ad<π*(nd/2+r)2，其中π是圆周率。因此，密封面积ad大于通道开口的横截面，但是小于传统阀中的密封面积，在传统阀中，阀座半径r切向地结合到通道开口的壁内侧。因此，如上所述，与传统阀相比，实现了密封力的减小。

15、本发明的一个方面提供了阀座半径r与标称直径nd的比值在0.05至最大0.5的范围内。已经表明，在具有这种几何设计的阀中，可以用特别低的密封力实现可靠的密封。

16、特别地，标称直径nd可以具有在0.5mm和6mm之间的值。在该范围内，可实现的寿命增加特别大，因为密封元件和阀座之间的接触表面非常小。这是因为较小的接触表面具有以下的影响：即使施加的低的阀关闭力会导致密封元件和阀座之间的高表面压力，这反过来可以促进裂纹形成和/或阀磨损。密封力的减小抵消了这些影响。

17、本发明的另一方面提供了阀包括壳体，其中阀座是壳体部分的部件和/或一体地连接到壳体部分。这使得阀的制造简单。例如，可以想到的是，阀壳体与阀座一起在单个工艺步骤中注射成型。此外，由于建议将阀座集成到壳体中，因此该阀特别坚固。

18、通常，壳体部分可以界定流体腔室。特别地，阀座可以是从壳体部分突出的套筒状部段的自由端部。这种设计在技术上易于实施，并且为密封元件提供了阀座的良好可接近性。

19、在优选的配置中，密封元件至少在与阀座接触的区域由弹性体组成。由于其机械变形性，在关闭的阀状态下，在阀座和密封元件之间形成接触表面，该接触表面足够大以确保可靠的密封功能。弹性体对多种流体也具有足够的稳定性。

20、为了确保可靠的密封，可以进一步规定：密封元件具有在打开状态下面向阀座的平坦表面。当阀关闭时，阀座半径r可以被挤压或形成在其中，从而为密封功能产生足够大的接触表面。

21、可以想到的是，在完全关闭的状态下，密封元件仅在阀座半径r的区域内与阀座接触。通过避免进一步的接触点，尤其是阀座上或过渡区域中的边缘或倒角，确保了阀的长使用寿命。

22、还可以进一步设置规定：阀座半径r径向向外结合到锥形部段，锥形部段的锥形角优选地在80°至最大110°的范围内。这可以防止或至少减少流体流在流经阀时的湍流。

23、通常，测量到阀座半径r的半径中心的距离b的壁内侧的区域可以具有标称直径nd。

24、在本文中，标称直径nd被理解为柱形通道开口的最小开口直径。从密封元件来看，这通常明显低于在阀关闭时形成密封线的平面。