閥單元和包括該閥單元的氣體流量計的製作方法

2023-05-25 07:34:06 4

專利名稱：閥單元和包括該閥單元的氣體流量計的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於控制可燃氣體的輸送的閥單元，具體是用於具有主權利要求I前序部分所提及的特徵的氣體計量裝置。本發明也涉及包括上述閥單元的氣體流量計。
背景技術：
本發明特別地但是不僅僅涉及閥裝置的領域，該閥裝置被用於控制氣體計量裝置內的氣體的輸送並且因此被設計用於通過採用的致動裝置進行遠程管理，具有減少能量吸收的功能。在這樣的特定的應用中，已知通過閥板和相應的閥座的協配控制計量器內的氣體通流的打開和關閉，相應閥座用電動操作與機動式致動裝置關聯。為了保證外部電源的獨立性，並且能保證流量計的有效的時間長度等於其壽命，這樣的系統允許使用者通過遠程管理啟動信號使所述計量裝置運行，確保氣體的通流量，這樣的系統應當通常地被設計成在氣體通流的打開和關閉階段有最好的減少能量吸收的功能，其與儲能電池提供的能量差不多。因此在這樣的操作情況下，優選為作用在氣體的通流的閥板上的機動致動裝置在極其有限的時間內供給動力，如果不是在閥座的打開/關閉的運動的瞬時階段則不吸收能量，從而能減少能量消耗，同時不論如何都保證閥板控制的所有功能。在這些應用中，還需要大大地減少在閥座的上遊和下遊部分之間的壓頭損失，並且最希望的是即使在沒有壓力或壓力降低的情況下閥板也能保持在打開閥座的位置。為了滿足所有上面指出的需求，根據現有技術的可能的方案是提供給用戶一種氣動閥，其中閥板由馬達致動並且其中氣體的主通流由伺服-輔助閥提供，在這樣方式下，該機動的致動裝置用於減少的氣體通道的打開/關閉，例如，諸如設置在操作迴路中用於輔助伺服閥的致動裝置，從而具有更合適的吸收的動力和減少的壓頭損失。然而在上述類型的氣體流量計的應用中，很少發生這種情況，即閥板不能長時間保持在閥座關閉的狀態(使用者不能使用流量計)，閥板被「粘」在閥座上，因而阻止了由馬達產生的打開行程。由於馬達提供有限時間的動力，為了減少能量吸收，其不能提升閥板， 由於由閥板粘附閥座所產生的運動阻抗，所有這些危及閥在不確定的時段內保持關閉或僅僅部分打開的功能。這樣的限制明顯地在這種閥單元用在氣體流量計裝置中時是不能接受的。

發明內容
本發明的首要問題是提供一種用於控制可燃氣體輸送的閥單元，特別是通過氣體流量計裝置的輸送，並且採用結構化和功能化設計以能夠彌補被引用的現有技術中的提及的種種限制。通過根據以下的本發明的權利要求產生的閥單元可以解決該問題。


本發明的其他特徵和優點將從以下的一些優選實施例中變得更加清楚，結合附圖描述這些優選的不限制的實施例，其中附圖I是根據本發明的閥單元的第一實施例的縱向剖視示意圖，附圖2和3分別是附圖I中閥單元作用在不同操作階段時閥單元的縱向剖視示意圖，附圖4是根據本發明的閥單元的第二實施例的縱向剖視示意圖，附圖5是裝備有根據本發明的閥單元的氣體流量計裝置的部分截面示意圖。
優選實施例首先參考附圖I至3，附圖標記I表示整個閥單元，其只是示意性的，該閥單元被設計成控制通過氣體流量計裝置Ia的可燃氣體的輸送，其僅僅一部分被示出。該閥單元被設置在用附圖標記2表示的主氣體通流管內，其包括位於管的進口部分4和出口部分5之間的閥座3。下面將要更加詳細地描述，該閥座3被設置為與閥板6和膜片控制件7協配作用。在閥單元中，閥座3與閥板6被設計為伺服閥並且由此設置成由與對應的第二閥座 9協配的第二閥板8所提供的伺服輔助控制，第二閥板8和第二閥座9設置在操作迴路中。 更具體地，設置操作腔10用於控制主伺服閥，該操作腔通過操作管11與進口部分4和閥座 3的上遊連通，操作管11裝配有合適的頸部或收縮部12。該操作腔10部分地由膜片7的一側7a圍繞，閥板6與膜片7固定連接，並且操作腔通過與閥板8相關的閥座9限定的開口與管2的出口部分5連通。這樣，在以下的描述中將變得更加清楚，主閥板6的操作是通過打開/關閉第二伺服輔助閥板8而被控制的。優選地，閥座3、9和相應的閥板6、8沿標記為X的軸向方向上彼此同軸安裝，沿著該軸向方向，閥板自身會有遠離和朝向各自閥座的工作行程。為了操作閥板，可以設置成閥板被固定連接到致動杆，致動杆其整個用13表示並，其可操作地被連接於馬達14，該馬達適合驅動該杆沿著軸線X平移運動。對於例如電動機的馬達14，可以方便地設置成被選擇和被設置成吸收減少的能量，假定其必須被提供由安裝在氣體流量計中的電池所提供的能量，其與電力主系統也是完全獨立的，該電池必須保證相對於氣體流量計的使用壽命的一個長的壽命。為了這個目的，可以設置成馬達在致動杆工作的階段在有限的時段內提供能量，從而根據本發明限制能量消耗但是保證閥座的打開/或關閉。為此，致動杆13在相應的連接中以預定的間隙被固定到閥板6和8，從而能以受限方式相對於閥板滑動，這樣該杆通過馬達14被移動，而不會沿著閥板上升行程的至少一部分幹擾所述閥板中的一個和/或另一個並抵抗回位彈簧15的作用，從而儲存彈性能量(通過彈簧壓縮的方式)並將所述能量傳輸到閥板，以便推壓它們遠離閥座和確保在主管中打開氣體的通流。更具體地，致動杆13包括第一部分13a和第二部分13b,其在彼此的延長線上延伸並且還連接成能在軸線X的方向上以受限的方式滑動。該第一部分13a具有套筒結構16， 第二部分13b包括具有端頭17的杆狀部分，該杆狀部分被接納在並可滑動地保持在套筒16 中。彈黃15作用在端頭17和套筒16的端部之間。優選地，彈黃的端部鄰罪端頭17,並且在其軸向相對側鄰靠小板18,該小板18在套筒內被軸向引導,該小板和彈簧在第二桿部分的杆狀部分上同軸滑動。
在杆狀部分的位於端頭的相對側的自由端，設置有杆的加大部13c，其適合於被保持成能以受限方式且以預定的軸向聯接間隙在第二套筒19內滑動。閥板8連接到套筒9。致動杆的第三桿狀部分20在第一和第二部分的延長線上延伸並與其同軸，該部分20在一端固定連接至閥板8並且在相對軸向端具有適合於被保持的加大部20a，從而能以受限方式以預定的聯接間隙在第三套筒21內滑動，閥板6固定至第三套筒21並且膜片 7與閥板6 —體形成。附圖標記22表示作用於主閥板6的彈性回位彈簧，並且其能將主閥板朝向關閉相應的閥座3的位置推壓。附圖標記25整體上表示作為一個與閥板8操作地關聯的位置傳感器。所述傳感器，優選是霍爾效應傳感器，包括各個互相協同操作的部件25a、25b和25c,通過各個表不閥板8作用在閥座9上產生的關閉和打開的信號，可以檢測閥板8在軸向方向X上的運動時的位置。在操作中，從附圖I的結構開始，其中通過關閉相應的閥板(被關閉的位置由傳感器25檢測)閥座3和9被截斷，在管2中的氣體通流以下述的方式被打開。當馬達14被致動時，致動杆13上升，開始打開伺服迴路(附圖2)的閥座9，通過這樣可以釋放操作腔10的壓力並且該壓力信號被傳輸到出口部分5，此時該壓力作用在與膜片側7a相反的膜片側7b上。杆13的進一步的上升行程致使套筒21內的軸向聯接間隙被佔去，並且一旦該間隙為零，則閥板6與膜片7抵抗彈簧22的作用一起上升，直到閥座3 到達完成打開的狀態為止，從而使管2中的氣體通流(附圖3)。根據本發明的閥單元應用在氣體流量計中時，在致動杆的上升行程期間，經常一個或兩個閥板提供與它們閥座脫開的一定阻力。該情況的事實是，由於閥板可能在長時間保持在關閉位置，也就是，在流量計被關閉或不準備使用的時期，它們會遭遇一種認為是 「粘連」在閥座的現象，和這有關的是在馬達被提供動力的(縮短)時間內，馬達不能成功地打開閥座。當在主閥板中檢測到粘連現象時，它發生在完成伺服迴路中的閥板8打開的行程結束時，該主閥板6不脫離它的閥座，並且在這種情況下不能保證打開主閥。根據本發明的該閥單元，由於彈簧15實現的彈性能的存儲和隨後的釋放作用，能夠消除上述的限制。由於能夠在致動杆的部分13a和13b之間受限的自由相對滑動，當馬達14被提供動力時，由於在這種情況下提供給由馬達產生的力的阻力減少，即使當閥板6，8中的一個或兩個都被粘連在它們的閥座上時，該馬達也能升高該部分13a。在這個行程中，通過彈簧15的壓縮，彈性勢能仍然被儲存，該能量被釋放並且被傳輸給閥板(一個或兩個)，即使在馬達被提供動力的短暫的時間過去後，該動力仍然保持施加於閥板上，直到閥板被提升離開它的閥座為止。結果是使閥板被推壓的力不被限於馬達被致動的時間區間，而是在接下來的時期仍然施加，直到由發生在閥板和閥座之間的任何粘連現象所提供的阻力被克服為止。附圖2示出了中間狀態，其中，由於閥板的短暫粘連，致動杆的上升包括彈簧15的壓縮。在這個階段，儘管閥板保持在相應閥座的關閉位置，該關閉位置繼續被傳感器25所檢測，但馬達執行預定的行程。由於彈簧15的彈性作用施加於閥板，就能獲得附圖3所描述的狀態，其中相應閥座打開，打開位置可通過傳感器25檢測。應該注意到彈簧15除了執行積累能量並因此積累打開閥的力的功能外(在致動杆上升過程中而被壓縮時)，當部分13a與部分13b的端頭17接觸時，彈簧還執行在相應的閥座9上關閉閥板8的功能。在該運動中通過小板18施加推力。參考附圖4，示出了本發明的第二示例實施例，其中與前述實施例類似的部分採用了相同的附圖標記，與前述實施例的區別主要在於，作為操作管11的替代形式，設置穿過閥板的開口 26，且該開口 26適合於使操作腔與進口部分4連通並限定能夠由閥板件27選擇性地截斷的閥座。所述閥板與閥板6同軸地固定至致動杆的第三部分20，並且閥板6被單獨地固定於膜片7。如附圖4所清楚地描述，附圖標記22表示閥板6的彈性回位彈簧，其作用於該單元的固定部分與閥板6之間。根據這個變型，閥板27的設置能避免在管11中布置收縮部12或其他類似的傳輸噴嘴。由於收縮部的橫截面必須相對於閥座9的橫截面在寬度上被極大地減小，其釋放操作腔內的壓力，由於所傳輸的氣體中有雜質，操作管存在堵塞的風險，該風險由於連續氣流在任何情況下經由該收縮部傳輸的情況而增加。另一方面，在附圖4的變型中，由於設置閥板27可以避免該可能出現的問題，其不需要設置任何傳輸噴嘴。附圖5示出了氣體流量計Ia的殼體29的部分斷面的示意圖，其包括本發明的閥單元。該流量計被設計能由使用者遠程控制且也可在本地致動，其在殼體29中設置具有入口過濾器30的氣體進口部分和具有相應的出口過濾器31的氣體出口部分。進口部分的下遊還設有防止過熱的選配安全裝置，其用32表示並且被設計為一種「熱熔絲」，當超過預定的熱度時其具有截斷氣體通流的功能。安全裝置32的下遊安裝有前面的實施例所描述的閥單元1，通過該閥單元，氣流被傳輸到具有相應傳感器度測量裝置34，通過相應傳感器確定由流量計所傳輸的氣體的體積。本發明由此可以得到所提出的目標，彌補現有技術中提到的限制並且獲得多種優根據通過本發明的閥單元的主要優點在於，在氣體流量計的應用中，具有低能量吸收的機動致動器，其能夠在即使閥座的「粘連」現象經常發生的情況下也保證閥座的打開，能通過氣體通流使對氣體傳輸的控制可靠和有效。根據本發明，其中易於設置伺服輔助閥單元，主閥板具有在膜片的相對側遭受不同壓力的膜片控制，它能夠保證馬達的低能量吸收，該馬達在致動的瞬態階段被提供動力並且在馬達自身的致動階段將馬達的能量集中在彈性件、例如彈簧中，該彈性件的彈性作用然後在馬達被施加動力之後低截斷施加於閥板。
權利要求
1.一種用於控制可燃氣體的傳輸、尤其是經由包括主氣體通流管(2)的氣體流量計的傳輸的閥單元，所述閥單元包括-伺服閥，所述伺服閥具有設置在所述管上並與相應的第一閥板(6)關聯的第一閥座(3)，所述第一閥板(6)具有膜片控制件(7)以抵抗第一回位彈簧(22)打開所述閥座(3)，-操作腔(10)，所述操作腔(10)用於控制所述伺服閥，所述操作腔與所述主管(2)的所述第一閥座⑶上遊的進口部分⑷連通，所述膜片(7)的一側(7a)經受所述腔(10) 內的壓力，另一側(7b)在所述管(2)的出口部分(5)的區域中經受所述第一閥座的下遊的壓力，-所述操作腔(10)經由與第二閥板⑶協配的第二閥座(9)與所述出口部分(5)連通，-致動杆(13)，所述致動杆(13)操作地與所述第一和所述第二閥板(6，8)關聯，以控制所述第一和所述第二閥板(6，8)來打開或關閉相應的閥座(3，9)，-驅動裝置(14)，所述驅動裝置(14)與所述致動杆(13)關聯，以使所述閥板(6，8)離開和朝向所述相應的閥座(3，9)移動，其特徵在於，所述致動杆(13)固定到至少所述第一閥板￠)，使得能以受限的方式以預定的間隙相對於所述第一閥板(6)滑動，從而所述致動杆通過所述驅動裝置(14)的致動能移動，而不沿著所述第一閥板￠)的上升行程的一部分幹涉所述第一閥板￠)，並還抵抗回位裝置(15)的作用，從而將能量存儲在所述回位裝置(15)內並將所述能量傳輸至所述第一閥板(6)而將所述第一閥板遠離所述閥座(3)推壓並確保所述主管(2)中的氣體通流打開。
2.根據權利要求I的閥單元，其特徵在於，所述致動杆(13)還固定到所述第二閥板(8)，從而能以受限的方式以預定的間隙相對於所述第二閥板(8)滑動，使得所述致動杆通過所述驅動裝置的致動能沿著所述上升行程的所述部分的至少一部分移動而不幹涉所述第一閥板(6)和/或所述第二閥板(8)並還抵抗所述回位裝置(15)的彈性作用以儲存彈性能量並且將彈性能量傳輸到所述第一閥板(6)和/或所述第二閥板(8)從而推壓所述第一閥板(6)和/或所述第二閥板(8)離開所述相應的閥座(3，9)並因此確保所述主管(2) 中的氣體通流打開。
3.根據權利要求I或2的閥單元，其特徵在於，所述第一和所述第二閥板(6，8)和所述致動杆(13)相互同軸。
4.根據權利要求3的閥單元，其特徵在於，所述第一和所述第二閥板出，8)固定到所述致動杆(13)，從而能以受限的方式沿著所述致動杆運動的軸向方向遠離和朝向所述閥座 (3,9)滑動。
5.根據上述權利要求中的任一項的閥單元，其特徵在於，所述致動杆(13)包括第一和第二部分(13a，13b)，所述第一和第二部分(13a，13b)在彼此的延長線上操作地關聯，並且所述回位裝置包括至少一個彈簧(15)，所述至少一個彈簧作用在所述部分的相應鄰靠表面之間，且在用於打開所述閥座(3，9)的杆(13)的上升行程期間，所述彈簧(15)能在所述部分(13a，13b)之間的相對運動時儲存彈性能量。
6.根據權利要求5的閥單元，其特徵在於，所述第一桿部分(13a)包括套筒結構(16)， 所述第二部分(13b)包括軸向引導在所述套筒中的杆狀部分，所述部分的一端具有頭部(17)，所述頭部能可滑動地保持在所述套筒(16)中，所述彈簧(15)作用在所述頭部(17) 與所述套筒(16)的相應的鄰靠表面之間。
7.根據權利要求6的閥單元，其特徵在於，所述第一桿部分(13a)上的鄰靠表面與所述套筒(16) 一體形成。
8.根據權利要求6的閥單元，其特徵在於，所述第一桿部分(13a)上的鄰靠表面包括可滑動地接納在所述套筒(16)內的小板(18)，並且所述小板(18)還軸向地被保持在所述套筒(16)的軸向相對端之間。
9.根據上述權利要求中的任一項的閥單元，其特徵在於，所述第二桿部分在與所述頭部軸向相對的一側上具有適合於被保持的加大端(13c)，從而能以受限的方式以預定的軸向間隙在第二套筒(19)中滑動，所述第二閥板(8)被固定到所述第二套筒(19)。
10.根據權利要求9的閥單元，其特徵在於，所述致動杆(13)包括第三桿狀部分(20)， 所述第三桿狀部分(20)在所述第一和第二閥板(6，8)之間延伸並且適合於連接所述第一和第二閥板(6,8) ο
11.根據權利要求10的閥單元，其特徵在於，所述第三部分(20)包括兩個互相固定的部分，從而能以受限的方式沿軸向方向相對於彼此滑動。
12.根據權利要求11的閥單元，其特徵在於，所述第三桿部分(20)的固定於所述第一閥板￠)的部分包括所述第二套筒(19)，所述第二套筒(19)能軸向保持、從而能以受限的方式滑動固定於所述第二閥板(8)的另一部分的一端。
13.根據權利要求9的閥單元，其特徵在於，所述杆包括第三桿狀部分(20)，所述第三桿狀部分(20)連接到所述第二閥板，並延伸以穿過設置在所述第一閥板(6)上的貫穿開口(26)，第三閥板(27)被安裝在所述杆的最接近於所述第一閥板(6)的端部，並且能與由所述開口(27)限定的閥座協配，以通過所述致動杆(13)的運動，選擇性地使所述操作腔(10) 與所述主管(2)的所述進口部分(4)連通。
14.一種氣體流量計，所述氣體流量計布置成遠程控制和本地致動，並包括根據前述權利要求中的一項或多項形成的用於控制可燃氣體的傳輸的閥單元。
全文摘要
一種控制可燃氣體的傳輸，尤其是通過具有主氣體通流管(2)的氣體流量計的傳輸的閥單元，該單元包括伺服閥，該伺服閥具有設置在所述管上並與相應的第一閥板(6)關聯的第一閥座(3)該第一閥板(6)設具有膜片控制件(7)以抵抗第一回位彈簧(22)打開閥座(3)；操作腔(10)，該操作腔(10)用於控制伺服閥，該腔與主管(2)的所述第一閥座(3)的上遊的進口部分(4)連通，膜片(7)的一側(7a)經受所述腔(10)的壓力，另一側(7b)在所述管(2)的出口部分(5)的區域中經受第一閥座的下遊的壓力，操作腔(10)經由與第二閥板(8)協配的第二閥座(9)而與出口部分(5)連通。
文檔編號F16K31/165GK102597588SQ201080039621
公開日2012年7月18日 申請日期2010年6月11日 優先權日2009年9月8日
發明者G·特瑞尼, L·帕隆, M·博爾託列羅, T·普拉揚 申請人:義大利精密機械技術股份公司