閥門和提供所述閥門的方法

2023-06-14 16:26:41

專利名稱：閥門和提供所述閥門的方法
技術領域：
本發明涉及一種閥門，所述閥門包括閥體、旋轉體、和設置在所述閥體內部的至少一個密封。此外，本發明涉及一種用於製造所述閥門的方法。
背景技術：
閥門常用於液壓應用中。一般而言，閥門被設置成通過打開或關閉流體通道來控制(調節)流體流。常用的類型是，例如球閥，塞閥，和閘門閥。美國專利No. 3，383，088披露了一種塞閥，所述塞閥具有錐形塞插入在錐形孔中。 孔的內壁和旋轉體的外表面之間的空間通過套筒密封。此外，設置有壓力釋放區域以防止壓力積聚迫使套筒進入塞子的埠。上述閥門的一個缺點是製造閥門需要複雜和先進的機器。另一個缺點是在作業期間塞子能夠沿軸向方向運動，降低了閥門的可靠性。所述閥門的另一個缺點是它不能適用於內壓在400巴之上的液壓應用中。在所述情形，液壓流體可在套筒後洩漏並且完全消除了壓力釋放區域的功能。對於液壓應用，市場上可見由RmelmannGmbH製造的DN系列的插裝式球閥。這些閥門被設置成通過簡單的方式連接至控制集成塊。所述閥門包括圓筒，用於插入控制塊中準備好的井孔。與圓筒井孔成直角相交的孔被包在圓筒內的球閥阻擋。螺旋狀連接至圓筒的0形環密封圓筒-孔界面。DN系列閥門的一個缺點是在安裝閥門時0形環必須越過圓筒的開口。因此，在安裝過程中存在撕裂0形環的嚴重風險。此外，閥門包括多個部件，使得閥門複雜並昂貴。因此，需要改進的閥門，所述閥門高效並且物有所值。

發明內容
因此，本發明試圖減輕、緩解或消除本領域所存在的上述缺陷中的一個或多個以及單個或任何組合形式的缺點，並且通過提供按照所附權利要求書所述的設備和方法解決至少上文提到的問題。本發明的一個目的是提供一種在製造過程中要求較小公差的閥門。本發明的另一目的是提供一種用於液壓系統的改進的閥門，所述閥門提供更大的設計自由度並節省空間。本發明的一些實施例的構思是提供一種用於液壓系統的閥門，其中用戶不需要拆卸閥門或者所述系統可控制孔和密封之間的內壓。一些實施例的另一構思是提供一種閥門，所述閥門消除了控制塊中的管道急轉彎並從而減少了在所述管道中的紊流。此外，一些實施例的構思是提供一種改進的閥門，所述閥門適用於過濾器外殼、集成控制塊、並作為方向閥。根據本發明的第一方面，提供了一種閥門。所述閥門包括設置在圓柱形孔內部的至少一個密封，所述密封具有與圓柱形孔的軸線平行的外表面，以及與旋轉體的側表面平行的內表面，其中所述旋轉體包括截錐形狀。所述密封可包括至少兩個開口，所述至少兩個開口中的每一個與閥體的至少兩個流體通道中的一個對準。這是有優勢的，因為密封被設置成圍繞兩個流體通道，從而提供了有效的密封。所述密封可包括被設置成鄰近所述開口的至少兩個突出部分，所述突出部分面向所述圓柱形孔的內表面。這是有優勢的，因為在鄰近兩個流體通道的區域處設置有增強的密封。所述密封可包括被設置成與所述開口具有一距離的至少兩個凹入部分，所述凹入部分面向所述旋轉體的側表面。這是有優勢的，因為在面向旋轉體的側表面的區域處設置有減少的密封，從而減小了旋轉體的摩擦以便於閥門的工作。閥體可包括凹入處，並且所述密封可包括由所述凹入處接納的唇緣用於防止密封轉動。用於接納流體流過旋轉體的流體通道的至少一種裝置可包括通孔。用於接納流體流過旋轉體的流體通道的至少一種裝置可包括至少一個凹口。旋轉體可包括螺線管。閥門還可包括與閥體一體形成的配件，所述配件具有至少兩個流體管道，所述流體管道中的每一個連接至閥體的至少兩個流體通道中的一個，並且螺紋埋頭孔 (countersink)連接至圓柱形孔(旋轉體在其中自由轉動)，和螺母，所述螺母包括通孔用於容納所述旋轉體，所述螺母可與所述螺紋埋頭孔接合。根據本發明的第二方面，提供了一種用於製造(提供)閥門的方法。所述方法包括如下步驟提供閥體，所述閥體具有圓柱形孔和連接至所述圓柱形孔的至少兩個流體通道； 設置螺紋埋頭孔連接至圓柱形孔；在所述圓柱形孔內設置至少一個密封，所述密封具有與圓柱形孔的軸線平行的外表面和錐形的內表面；在所述圓柱形孔內部設置旋轉體，所述旋轉體的側表面具有對應於密封的內表面的截錐形狀，所述旋轉體具有用於接納流體流過流體通道的至少一個裝置，用於阻擋流體流過流體通道的至少一個裝置，和伸到所述閥體外部用於操作所述閥門的閥杆；和通過使螺母可與所述螺紋埋頭孔接合的方式密封所述流體系統，所述螺母包括用於容納所述閥杆的通孔，其中當螺母被擰緊時旋轉體被向下壓。


本發明的上述和其它方面、特徵和優點會通過本發明的下述實施例結合附圖描述而變得顯而易見並通過下述實施例結合附圖描述進行闡明，其中圖1是本發明的閥門的一部分的剖視圖；圖2是根據一個實施例的閥門件的側視圖；圖3是根據第一實施例的旋轉體的側視圖；圖4是圖3所示旋轉體的透視圖；圖5是根據第一實施例的密封的剖視圖；圖6是圖5所示密封的透視圖；圖7是根據另一實施例的旋轉體的透視圖；圖8是根據另一實施例的密封的透視圖9是圖7和8所示密封和旋轉體的剖視圖；圖10是圖7和8所示密封和旋轉體的透視圖；和圖11是包括圖1所示閥門部分的閥門的剖視分解圖。
具體實施例方式本說明書中所用的表述「上」，「下」以及類似的表述是針對所涉及附圖中所示的閥門而言的。本領域的技術人員應當理解在使用中閥門可以具有任意的定向。本說明書中所用的表述「側向(橫向)」，「徑向」，「軸向」以及類似的表述是針對所涉及的不同部分(部件)而言的。參見圖1，閥門包括閥體10，所述閥體10具有圓柱形孔12和連接至圓柱形孔12 的三個流體通道14a，14b，15。兩個流體通道14a，14b被設置成與圓柱形孔12成直角，而第三個流體通道15被設置成與圓柱形孔12對齊。旋轉體20被設置在圓柱形孔12內。旋轉體具有用於接納流體流過流體通道14a，14b，15的裝置22，和用於阻擋流體流過流體通道 14a, 14b，15的裝置Μ。分別允許流動和阻擋流動的裝置的不同實施例會在下文進行更詳細的描述。此外，閥杆40被連接至旋轉體20並且伸到閥體10的外部用於操作閥門(未示出)。閥杆40通常是旋轉體20的一體部件，但在一些實施例中，例如閥杆可通過焊接固定至旋轉體。閥門還包括被設置在所述圓柱形孔12內部在流體通道14a，14b，15的區域中的至少一個密封30，用於密封圓柱形孔12和旋轉體20之間的空間。在所示的實施例中，密封 30在旋轉體20的範圍之下延伸。密封30具有與圓柱形孔12的軸線平行的外表面和與旋轉體20的外側表面平行的內表面。旋轉體20包括截錐形狀。因此，旋轉體20的外側表面和密封30的內側表面均有些許傾斜。傾斜度通常在1° -30°的區間內並優選在2° -10° 的區間內。圖2示出了將要被插入閥體10的閥門件。所述閥門件包括旋轉體20，連接至閥杆 40。旋轉體20具有截錐形狀，對應於密封30的內表面。密封30圍繞整個旋轉體20，並且包括液壓流體可流過的三個開口 32，34。密封30的外表面是圓柱形的，以便被容納在閥體 10的圓柱形孔12中。閥杆40伸過螺母70，並且在閥杆40的端部處設置有手柄80用於相對於螺母70手動旋轉閥體20。設置有磚狀物76用於限制手柄80的轉動，並從而在兩個位置之間轉動旋轉體20，一個位置允許流動而一個位置阻擋流動。如圖5和6所示，密封30形成具有與旋轉體的截錐形狀對應的錐形內表面的圓柱體。密封30的側表面包括流體可流過的兩個開口 32。開口 32被設置在密封30的相對側， 即分開180°。此外，密封30在旋轉體20的底部處具有開口 34，流體可流過開口 34。密封 30包括在密封30的底部處的非圓形唇緣37。唇緣37會被容納在閥體10的圓柱形孔12 的底部處的凹入處16中。密封30的唇緣37和圓柱形孔12的凹入處16以使得密封30不會在圓柱形孔12內轉動的方式形成。在一個實施例中，凹入處16和唇緣37具有彼此對應的形狀，從而唇緣37被牢固地固定在凹入處16中。圖3和4示出了旋轉體20和閥杆的一個示例。被密封30圍繞的旋轉體20在設置在旋轉體20的側表面上的一個開口 22和設置在旋轉體20的底部上的通孔23之間形成流體管道。通過使旋轉體20相對於密封30轉動，旋轉體20的側表面上的開口 22可以分別與密封30的側表面上的開口 32對準和不對準。密封30的底部處的開口 34與設置在旋轉體20的底部上的開口 23對準。在閥門的操作過程中，當設置在旋轉體20的側表面上的開口 22與密封30的開口 32中的任意一個對準時，允許流體流過閥門。旋轉體20可通過手柄80或連接至旋轉體20 的任何其它裝置轉動以便操作閥門。當設置在旋轉體20的側表面上的開口 22不與密封30的側表面上的開口 32中的任意一個對準時，阻止流體流過閥門。這通過使旋轉體20轉動約90°實現。從而，壁對阻擋了流體流動，所述壁在與側開口 22相對的區域形成旋轉體20的側表面。如上所述，在旋轉體20的轉動過程中，通過使唇緣37固定容納在閥體10的凹入處16阻止密封30轉動。旋轉體20與閥杆40 —體形成。在其它實施例中，例如，可通過焊接將閥杆固定至旋轉體。旋轉體20的軸線與閥杆40的軸線重合，以便避免在旋轉過程中的任何側向力。旋轉體20具有截錐形狀，並且通過圓柱形部分25連接至閥杆40。閥杆40還包括頂部，所述頂部具有立(長)方體形狀，用於容納手柄80或任何其它裝置以便操作閥門。此外，旋轉體20在設置在旋轉體20的側表面上的開口 22和設置在旋轉體20的底部的開口 23之間形成流體管道。在圖7中，示出了包括旋轉體21和閥杆41的閥門件的可替換實施例。按照前文所述旋轉體21包括截錐形狀。取代在旋轉體21的側表面中的開口和設置在旋轉體21的底表面上的開口之間延伸的流體通道的是，旋轉體21包括兩個凹口沈，27，所述凹口被設置在旋轉體21的相對側上。凹口被設置在旋轉體21的上端和下端之間，形成流體可流過的兩個凹入的部分。圖7所示的閥門件可與圖8中所示的密封31 —起使用。密封31包括圓柱形中空體，所述圓柱形中空體具有對應於旋轉體21的截錐形狀的錐形內表面。密封31包括四個開口 33，設置在密封31的側表面上並且間隔90°。非圓形唇緣38按照上文描述與圓柱形孔的凹入處配合，以便阻止密封31在圓柱形孔內轉動。此外，在本實施例中，在旋轉體21 或密封31的底部均沒有開口。因此，不允許流體分別流過旋轉體21和密封31的底部。圖9和10示出了當旋轉體21被密封31容納時圖7中所示的閥門件和圖8中所示的密封。此外，在本實施例中，旋轉體21和密封31之間的側接觸表面具有約2°的小傾斜度。所述傾斜度應當在1° -30°的區間內並且優選在2° -10°的區間內。通過旋轉體21相對於密封31的轉動來操作閥門。當閥門打開時，密封31的開口 33被設置成鄰近旋轉體21的凹口沈，27。從而，流體可流過連接至一開口 33的流體管道， 進入密封31，並且通過凹口 26，27被引導至連接至第二流體管道的另一開口 33。圖9中示出了旋轉體21的該位置。當閥門關閉時，通過使旋轉體21相對於圖9所示的位置轉動45°，凹口 26，27各自僅連接至一個流體管道，阻止流體流過旋轉體21。在另一實施例中，可以設置任何數量的凹口和開口，以便能夠與數量與開口數量相等的多個流體管道連接。例如，旋轉體可包括三個凹口，由旋轉體的側表面間隔開，並且被設置成間隔120°。相應的，密封會具有六個開口設置在密封的側表面上並且間隔60°。參見圖11，示出了閥門，所述閥門包括圖1中的閥門部分。流體系統包括配件60， 所述配件60具有三個流體管道62，63，64連接至與配件60 —體形成的閥體10的圓柱形孔12。閥體10的三個流體通道14a，14b，15連接至流體管道62，63，64。此外，螺紋埋頭孔65 連接至圓柱形孔12。管道62，63，64內的流體流動通過設置在配件60內的閥門進行控制。閥門包括閥體10、旋轉體20和密封30。密封30被設置在圓柱形孔12內並且具有錐形內表面。此外， 密封30包括與閥體10的流體通道14a，14b，15對準的三個開口 32，34。通過使唇緣37容納在圓柱形孔12的凹入處16中將密封30固定連接在圓柱形孔12內。旋轉體20具有對應於密封30的錐形內表面的截錐形狀。此外，旋轉體20設置有兩個開口 22，23，其中一個開口 22被設置在側表面上，而一個開口 23被設置在底面上。旋轉體20被可轉動地設置在密封30內。此外，旋轉體20的開口 23、密封30的開口 34和流體通道15是中心對準的。閥門還包括與旋轉體20 —體形成的閥杆40。閥杆40伸過螺母70，所述螺母70 包括通孔72用於容納所述閥杆。螺母70可與螺紋埋頭孔65接合。手柄80被設置在閥杆 40的上端以便手動操作閥門。手柄80可以是手動操作的把手。在一個實施例中，閥杆40 包括被包在閥杆內的磁芯。因此，用於轉動連接至閥杆40的旋轉體20的電磁控制裝置可取代手柄80。這是有優勢的，因為閥門可被用作方向閥，通過控制裝置進行自動控制。設置有密封74以便密封螺母70和旋轉體20之間的界面。在閥門的安裝過程中，當螺母70被擰緊時旋轉體20被向下壓。從而，在旋轉體20 被向下壓時密封30在旋轉體20和圓柱形孔12之間受壓。密封30可具有周向厚度分布，便於旋轉體20的旋轉運動。在一個實施例中，密封 30包括設置在鄰近開口 32處的突出區域，面向圓柱形孔12。在另一實施例中，密封30包括面向旋轉體20的側表面的凹入區域。所述凹入區域可包括密封30的整個內表面，除了鄰近開口 32的區域外。因此，在這兩個實施例中，密封30在所述開口 32處較厚，從而使密封30在開口處被牢固地固定。在另一個實施例中，密封30包括兩個對稱的部分，每個所述對稱的部分具有與流體通道14a，14b對準的開口 32。每個對稱部分具有有限的側向延伸部分，以便在開口 32之間設置的區域處有旋轉體20和圓柱形孔12之間的空間。應當理解，在不偏離所附權利要求書所限定的範圍的情況下可以對前述的實施例進行組合。儘管本發明在上文結合特定的實施例進行描述，但並不試圖將本發明限制於前述的特定形式。而是，本發明僅由所附的權利要求書進行限定，並且在這些所附權利要求的範圍內除了上述特定的實施例外其它的實施例是同樣可行的。在權利要求書中，術語「包括(comprises) /包括(comprising) 」不排除其它部件或步驟的存在。此外，儘管個別列出，可以通過例如單個單元或處理器來實現多個裝置、部件或方法步驟。此外，儘管各個特徵可被包括在不同的權利要求中，但這些特徵可以有優勢的組合，並且包括在不同的權利要求中並不意味著特徵的組合是不可行的和/或沒有優勢的。此外，單數引用並不排除複數。術語「一(a)」，「一(an)」，「第一」，「第二」等不排除複數。權利要求中的附圖標記僅用作闡明示例而不應當以任何方式被解釋為對權利要求的範圍的限制。
權利要求
1.一種閥門，包括閥體(10)，所述閥體(10)具有圓柱形孔(1 和連接至所述圓柱形孔(1 的至少兩個流體通道(14a, 14b, 15 ；62，63，64)，旋轉體00，21)，所述旋轉體00，21)具有用於允許流體流過流體通道(14a，14b，15 ； 62,63,64)的至少一個裝置和用於阻擋流體流過流體通道(14a，14b，15 ;62，63，64)的至少一個裝置，其特徵在於至少一個密封(30，31)被設置在所述圓柱形孔(1 內，所述密封具有與所述圓柱形孔 (12)的軸線平行的外側表面和與所述旋轉體00，21)的側表面平行的內側表面，其中所述旋轉體(20，21)包括截錐形狀。
2.根據權利要求1所述的閥門，其中在所述密封(30，31)的內側表面和所述旋轉體 00，21)的外側表面之間的接觸表面具有在1° -30°區間內並優選在2° -10°區間內的傾斜度。
3.根據權利要求1或2所述的閥門，其中所述密封(30，31)包括至少兩個開口(32，33， 34)，所述至少兩個開口中的每一個與所述閥體(10)的至少兩個流體通道(Ha，14b，15; 62，63)中的一個對準。
4.根據前述權利要求中任一權利要求所述的閥門，其中所述密封(30，31)包括被設置成鄰近所述開口(32，33，34)的至少兩個突出部分，所述突出部分面向所述圓柱形孔(12) 的內表面。
5.根據前述權利要求中任一權利要求所述的閥門，其中所述密封(30，31)包括被設置成與所述開口(32，33，34)具有一距離的至少兩個凹入部分，所述凹入部分面向所述旋轉體00，21)的側表面。
6.根據前述權利要求中任一權利要求所述的閥門，其中所述閥體(10)包括凹入處 (16)並且所述密封(30，31)包括唇緣(37，38)，所述唇緣(37，38)被所述凹入處(16)容納用於阻止所述密封(30，31)轉動。
7.根據前述權利要求中任一權利要求所述的閥門，其中用於接納流體流過流體通道 (14a, 14b, 15)的所述旋轉體(21)的至少一個裝置包括通孔(22,23).
8.根據權利要求1-6中任一權利要求所述的閥門，其中用於接納流體流過流體通道 (14a, 14b, 15)的所述旋轉體Ql)的至少一個裝置包括至少一個凹口 06，27)。
9.根據前述權利要求中任一權利要求所述的閥門，其中所述旋轉體(20，21)包括螺線管。
10.根據前述權利要求中任一權利要求所述的閥門，還包括與所述閥體(10) —體形成的配件(60)，所述配件(60)具有至少兩個流體管道(62， 63)，每個所述流體管道(62，6；3)連接至所述閥體(10)的至少兩個流體通道(1 , 14b，15) 中的一個，和連接至所述圓柱形孔(1 的螺紋埋頭孔(65)，其中所述旋轉體(20，21)在所述圓柱形孔(12)中自由轉動，和螺母(70)，所述螺母(70)包括用於容納所述旋轉體O0，21)的通孔(72)，所述螺母 (70)可與所述螺紋埋頭孔(6 接合。
11.根據前述權利要求中任一權利要求所述的閥門，其中閥杆GO)連接至所述旋轉體(20,21)並且伸到所述閥體(10)的外部用於操作所述閥門。
12. 一種用於提供閥門的方法，所述方法包括如下步驟 設置具有圓柱形孔和連接至所述圓柱形孔的至少兩個流體通道的閥體， 設置螺紋埋頭孔連接至所述圓柱形孔，在所述圓柱形孔內部設置至少一個密封，所述密封具有與所述圓柱形孔的軸線平行的外表面和錐形內表面，在所述圓柱形孔內部設置旋轉體，所述旋轉體的側表面具有對應於所述密封的內表面的截錐形狀，所述旋轉體具有用於接納流體流過所述流體通道的至少一個裝置，用於阻擋流體流過所述流體通道的至少一個裝置，和伸到所述閥體外部用於操作所述閥門的閥杆， 禾口通過螺母與所述螺紋埋頭孔可接合的方式密封所述流體系統，所述螺母包括用於容納所述閥杆的通孔，其中當所述螺母被擰緊時所述旋轉體被向下壓。
全文摘要
一種閥門包括閥體(10)，所述閥體(10)具有圓柱形孔(12)和連接至所述圓柱形孔(12)的至少兩個流體通道(14，15)。旋轉體(20)具有用於允許流體流過流體通道(14，15)的至少一個裝置和用於阻擋流體流過流體通道(14，15)的至少一個裝置。至少一個密封(30)被設置在所述圓柱形孔(12)內，所述密封具有與所述圓柱形孔(12)的軸線平行的外表面和與所述旋轉體(20)的側表面平行的內表面。所述旋轉體(20)包括截錐形狀。
文檔編號F16K5/02GK102272499SQ201080004405
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月15日 優先權日2009年1月15日
發明者C·勞瑞森 申請人:尼哈布公司