緊湊的現場調試減壓閥的製作方法
2023-06-21 00:23:01 1
專利名稱：緊湊的現場調試減壓閥的製作方法
技術領域：
和發明背景為了減少壓力，防火系統安裝有減壓閥，這樣減少了在沿著豎管中間高度的閥的壓力，從而水壓減少到可接受水平，以用於噴水管道的滅火設備。
因此，需要這樣一種減壓閥，其中該減壓閥更容易操作而在不影響其功能情況下獲取高層建築防火系統中的低壓水。
本發明涉及一種在現場調試減壓閥，其中該減壓閥例如在固定防火系統中的高層建築物應用場合中特別有用。
在高層建築物中，通常位於建築物樓梯間的防火系統豎管在相對高壓下操作，以在建築物最高處具有足夠的操作壓力。當消防隊員需要獲取在這些防火系統中的水時，例如需要獲取在豎管中的水時，在系統中的壓力一般地超過用於防火部件的最大壓力額定值。另外，在較低高度，壓力可超過用於噴水設備管道部件的壓力額定值。
為了減少壓力，防火系統安裝有減壓閥，該減壓閥減少了閥的壓力，並位於沿著豎管的中間高度，從而在這些位置，水壓可降低到用於消防設備和噴水管道的可接受水平。為了減少壓力，減壓閥安裝有彈簧，其中該彈簧可抵抗作用在閥門柱塞上例如在豎管中產生的壓力。
由於在滅火應用場合中使用的減壓閥經受相對較高的壓力(大於175每平方英寸磅)，因此這些彈簧需要的力往往相當大，例如在2000到3000磅的數量級。在現有技術的閥中，通常提供把手以開或者閉閥門，由於作用在把手上的力必須超過用來自動減少水壓的壓縮彈簧的彈簧力，因此這些閥通常很難操作。另外，為了產生這些較大的彈簧力，彈簧在高度上相對較大。較大的高度意味著更多圈數來分布應力負載。例如，在一些應用中，彈簧可以是6英寸或者更高。
彈簧的較大高度產生多個問題。例如，使用較高彈簧，圍繞彈簧的閥門的尺寸也有必要增加。因此，閥門重量顯著增加。此外，增加的尺寸帶來增加的材料成本。另外，用於滅火工業的減壓閥由銅製成，而銅是鑄造的。因此，除了材料成本提高外，鑄造工藝和鑄造設備的成本也將增加。閥門重量增加以及體積增大還導致閥門更難以操作，因此還增加了運輸和裝卸成本。大尺寸閥門還使其不切實際地在密封區域使用，因此，它的使用在一些應用場合或者場所受到限制。結果，由於這些尺寸/重量問題，許多承包商不願使用在現場調試的減壓閥。
因此，需要這樣一種減壓閥，其中該減壓閥更容易操作，同時具有更緊湊的結構，而不影響減壓閥的功能。
發明內容
本發明涉及一種減壓閥，該減壓閥通過使閥門的自動減壓功能與閥門的手動操作分離而更容易操作。
在發明的一個形式中，用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥包括閥體，該閥體具有與加壓水供應管線聯接的入口、出口、在入口和出口之間延伸的通道以及在入口或者靠近入口的通道內的閥座。閥杆延伸到通道內，該閥杆具有密封件。設置自動減壓系統，用於朝向該閥座推動該密封件以節流閥門，由此減少在出口的壓力。該閥門還包括與自動減壓系統分離的手動系統，用於朝向閥座手動地推動該密封件來關閉閥門。
在一個方面，自動減壓系統包括安裝到閥杆上的柱塞。閥門設計成入口的水壓力被引導到閥門內的腔室中，其中設置柱塞以把壓力施加到柱塞上。在柱塞上的壓力把負載施加到閥杆上，以朝向閥座推動密封件，由此自動地調節出口的壓力。
在又一個方面，該手動系統與在柱塞上的壓力分離。
在還一個方面，閥門還包括彈簧，該彈簧聯接到閥杆上，並產生與在柱塞上壓力相對的彈簧力，以調節在閥杆上的負載，並由此調節在出口的壓力。手動系統與在柱塞上的壓力分離，並還與彈簧的彈簧力分離，以便於閥門的關閉。
在還一個方面，該手動系統包括手操作元件，該元件與閥杆聯接，並可移動以朝向閥座推動密封件，但手操作元件的運動與在柱塞上的壓力和彈簧的彈簧力分離。在一個形式中，該閥杆可包括與柱塞和該彈簧聯接的第一閥杆部和與該手操作元件聯接的第二閥杆部。另外，第二閥杆部可由第一閥杆部來引導，並可相對於第一閥杆部移動。例如，該第一閥杆部可包括外閥杆部，同時該第二閥杆部包括在該外閥杆部內被引導的內閥杆部。
根據發明的另一個形式，用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥包括閥體，該閥體具有與加壓水供應管線聯接的入口、出口、在入口和出口之間延伸的通道以及在入口或者靠近入口的通道內的閥座。閥門還包括延伸到通道內的閥杆，該閥杆具有第一閥杆部、第二閥杆部以及與第一閥杆部和第二閥杆部聯接的密封件。第二閥杆部可相對於第一閥杆部移動。提供自動減壓系統，用於朝向該閥座推動該第一閥杆部和密封件以節流閥門，由此自動地減少在出口的壓力。該閥門還包括與自動減壓系統分離的手動系統，用於獨立於第一閥杆部朝向閥座手動地推動第二閥杆部和密封件來關閉閥門。
在一個方面，自動減壓系統包括安裝到第一閥杆部上的柱塞。在入口的水壓力被引導到柱塞位於其中的腔室，並把壓力施加到柱塞上，以把負載施加到第一閥杆部，從而朝向閥座推動密封件來調節在出口的壓力。在還一個方面，閥門包括彈簧，該彈簧聯接到第一閥杆部上，並產生與在柱塞上壓力相對的彈簧力，以調節在第一閥杆部上的負載，並由此調節在出口的壓力。手動系統與在柱塞上的壓力分離，並還與彈簧的彈簧力分離，以便於閥門的關閉。
例如，手動系統可包括手操作元件，該元件與第二閥杆部聯接，並可移動以朝向閥座推動第二閥杆部和密封件，而手操作元件的運動與在柱塞上的壓力和彈簧的彈簧力分離。
在發明的另一個形式中，用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥包括閥體，該閥體具有與加壓水供應管線聯接的入口、出口、在入口和出口之間延伸的通道以及在入口或者靠近入口的通道內的閥座。殼體安裝到閥體上並包括腔室。閥門還包括穿過腔室並進入到通道延伸的閥杆，閥杆具有用於密封閥座和位於腔室內柱塞的密封件。閥杆還包括與所述通道和腔室連通的通路，其中在入口的水穿過通路流入到腔室，並把壓力作用到柱塞上，其中柱塞把推動力施加到閥杆，以朝向閥座推動閥杆的密封件，由此限制穿過入口的水流，並因此減少在出口的壓力。彈簧抵抗作用在柱塞上的壓力施加偏壓力，由此調節在該閥杆上柱塞的推動力。此外，閥門包括手操作元件，該元件有選擇地移動閥杆，以手動地推動閥杆的密封件，從而與閥座密封，其中該手可操作元件與彈簧的偏壓力和柱塞的推動力分離，以便於閥門的關閉。
在一個方面，閥杆包括聯接到彈簧、柱塞和密封件的第一閥杆部。閥杆還包括與密封件和手操作元件聯接並與彈簧和柱塞分離的第二閥杆部，其中手操作元件是可操作的，以移動密封件來密封閥座，由此關閉閥門，而與彈簧和柱塞無關。例如，該第一閥杆部可包含外閥杆部，其中該第二閥杆部包含在該外閥杆部內被引導的內閥杆部。
根據發明的又一個形式，提供一種關閉減壓閥的方法，其中該減壓閥包括閥體、具有密封件的閥杆、自動減壓系統和手動系統，其中自動減壓系統用於朝閥座推動密封件以節流閥門，由此減少在出口的壓力，而手動系統用於朝閥座手動地推動密封件，該方法包括把手動系統與自動減壓系統分離，其中需要朝閥座手動推動密封件用於關閉閥門而需要的力與朝閥座推動密封件以節流閥門而由自動減壓系統產生的力無關。
在一個形式中，該手動系統帶有與閥杆有選擇地嚙合的把手。
在另一個形式中，通過提供具有第一閥杆部和第二閥杆部的閥杆並把該第一閥杆部與該自動減壓系統聯接、同時把該第二閥杆部與該手動系統聯接，該手動系統與自動減壓系統分離。
本發明還涉及一種具有更緊湊結構、同時提供用於高提升保護系統應用場合的壓力減少的減壓閥。
在發明的一個形式中，用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥包括閥體，該閥體具有與加壓水供應管線聯接的入口、出口、在入口和出口之間延伸的通道以及在通道內的閥座。閥杆延伸到該通道內，其中該閥杆具有密封件。提供一種自動減壓系統，用於朝向該閥座推動該密封件以節流閥門，由此自動地減少在出口的壓力，同時該系統包括彈簧組件和安裝到閥杆上的柱塞。閥門設計成入口的水壓力被引導到閥門內的腔室中，其中設置柱塞以把壓力施加到柱塞上。在柱塞上的壓力把負載施加到閥杆上，以朝向閥座推動密封件，由此自動地調節出口的壓力。該彈簧組件包括並聯的第一和第二彈簧，聯接到閥杆上，並產生與在柱塞上壓力相對的彈簧力，以調節在閥杆上的負載，並由此調節在出口的壓力。
在一個方面，所述彈簧中其中一個包括左旋盤簧，而所述彈簧中另一個包括右旋盤簧。
在還一個方面，該彈簧最好為嵌套的。例如，內彈簧可包括左旋盤簧，而外彈簧可包括右旋盤簧。例如，根據彈簧絲的直徑，每個彈簧可具有4到7圈。每個彈簧可具有大約2到5英寸範圍的總高度，更典型的是，更典型的是，在大約3到4英寸範圍，以及最典型的是，對於產生大約1700到2300磅範圍彈簧率的彈簧，每一個彈簧高度最好在大約3.2到3.8英寸範圍內。
彈簧絲的直徑也可變化。例如，直徑可從大約0.2到0.6英寸變化。另外，內彈簧的彈簧絲可與外彈簧的彈簧絲直徑不同。例如，內彈簧絲直徑可在大約0.2到0.4英寸範圍內，更典型的是在大約0.3到0.4英寸範圍內，最典型的是，對於產生大約1700到2300磅彈簧壓縮負載的彈簧，直徑在大約0.28到0.35英寸範圍。外徑彈簧絲直徑可在大約0.3到0.6英寸範圍，更典型的是在大約0.4到0.5英寸範圍，最典型的是，對於產生大約1700到2300磅彈簧壓縮負載的彈簧，直徑在大約0.4到0.5英寸範圍。
在發明的另一個形式，用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥包括閥體，該閥體具有與加壓水供應管線聯接的入口、出口、在入口和出口之間延伸的通道以及在通道內的閥座。該閥門還包括延伸到通道內的閥杆和聯接到閥杆的密封件。設置自動減壓系統，用於朝向該閥座推動該閥杆部和密封件以節流閥門，由此自動地減少在出口的壓力。該自動減壓系統包括安裝到閥杆上的柱塞和嵌套的彈簧。在入口的水壓力被引導到柱塞位於其中的腔室，並把壓力施加到柱塞上，以把負載施加到閥杆，從而朝向閥座推動密封件來調節在出口的壓力。該彈簧聯接到閥杆上，並產生與在柱塞上壓力相對的彈簧力，以調節在閥杆上的負載，並由此調節在出口的壓力。
在上述任何緊湊減壓閥中，閥門可包括手動越控裝置，以移動閥杆並朝向閥座或者離開來推動密封件。該手動越控裝置可包括與自動減壓系統分離的手動越控裝置。在一個形式中，該手動越控裝置包括手操作元件，該元件與閥杆聯接，並可移動以朝向閥座推動密封件，但手操作元件的運動與在柱塞上的壓力和彈簧組件的彈簧力分離。
在一個形式中，該閥杆可包括與柱塞和該彈簧組件聯接的第一閥杆部和與該手操作元件聯接的第二閥杆部。另外，第二閥杆部可由第一閥杆部來引導，並可相對於第一閥杆部移動。例如，該第一閥杆部可包含外閥杆部，其中該第二閥杆部包含在該外閥杆部內被引導的內閥杆部。
根據發明的又一個形式為一種關閉減壓閥的方法，其中該減壓閥包括閥體、具有密封件的閥杆和在閥體內的自動減壓系統，而該自動減壓系統用於朝閥座推動密封件以節流閥門，由此減少在出口的壓力，該方法包括提供具有彈簧組件的自動減壓系統，其中彈簧組件包括兩個或更多並聯彈簧，以減少閥體的總尺寸以及可選擇地減少在彈簧上的應力水平。
在一個形式中，彈簧是嵌套的，其中每個彈簧聯接到閥杆上。
因此，本發明的減壓閥提供一種更容易操作和/或可具有更緊湊閥門布置的閥門，同時獲得與傳統減壓閥相同或者類似的彈簧負載。另外，在本發明的彈簧組件結構中，在彈簧中的應力可比類似彈簧負載的傳統彈簧設計要低。
從結合附圖的以下詳細的分析中，發明的這些及其他目的、優點、效果和特徵將變得更加明顯。
附圖的詳細描述
圖1為本發明減壓閥的正視圖；圖2為圖1中減壓閥的側視圖；以及圖3為沿著圖2中III-III線的剖面圖。
圖4為本發明減壓閥的正視圖；圖5為圖4中減壓閥的側視圖；以及圖6為沿著圖4中VI-VI線的剖面圖。
優選實施例的詳細描述參見圖1，數字10一般地表示本發明的減壓閥。減壓閥10適合於減少在經受高壓的管道的壓力，例如在防火系統的豎管中，此時水壓較高，以在適當操作壓力下在較高的高度輸送水。如在下面更充分描述的那樣，閥門10設計成便於閥門打開，並聯接到消防軟管或者噴水管道上。
在圖3中更清楚地看到，閥門10包括具有入口14和出口16的閥體12，入口14和出口16藉助於貫穿閥體12的通路15有選擇地連通。在示出的實施例中，入口14具有內螺紋，用於與例如防火系統供水管的管道聯接，而出口16具有外螺紋，用於與消防軟管聯接，或者可具有內螺紋，用於與例如噴水管道的管道聯接。閥杆18和閥門元件20設置在閥體12和通路15中，閥門元件20安裝到閥杆18遠端，並對準設置在閥座22上方，上述閥門座形成在閥體12上或者另外設置在閥體12上。如在下面更充分描述的那樣，閥門10包括自動減壓系統以及用於打開或者關閉閥門的手動系統，該手動系統與自動減壓系統分離。
閥門元件20包括環形主體23和墊圈24，其中環形主體23通過推桿導承23a和緊固件23b安裝到閥杆18遠端，而墊圈24例如為環形橡皮墊圈，用於當閥杆18推動閥門元件20與閥座22密封時有選擇地密封入口14。墊圈24通過襯墊24a和螺母24b在環形槽23c內安裝在環形主體23，其中襯墊24a和螺母24b安裝在閥門元件20的閥杆20a上。
閥杆18從閥體12伸出，進入到殼體28內，用於聯接到手輪29上，其中該手輪將在下面更充分地描述。殼體28包括限定腔室30的下部28a和包括通路32並容納閥杆18、彈簧34以及調節元件36的上部28b，這些元件將在下面更充分地描述。在示出的實施例中，形成空腔或者腔室30的殼體28的下部28a通過螺紋聯接到閥體12上。環形元件38設置在殼體28下部28a和閥體12之間，其中該環形元件38把通道15與腔室30分開，並提供把閥杆18引導到閥體12內。為了密封開口38a，例如O型密封圈的密封件40a在開口38a安裝在元件38上。第二密封件40b在其與閥體12的接觸面上設置在元件38上。
柱塞42位於腔室30內並固定到閥杆18上，其中該柱塞42包括在周圍的環狀密封件44，例如O形密封件，同時通過形成或者設置在閥杆18上的環形臺肩18b和卡環19而聯接到閥杆18上。另外，閥杆18包括以把柱塞42密封在閥杆18上的環狀密封件18c和用於在上殼體28b底壁上密封閥杆18的密封件18d。柱塞42以及閥杆18是可移動的，從而柱塞42在上部位置(在圖3中所示)和下部位置之間移動，其中在下部位置，柱塞42鄰近環形元件38，同時閥杆18被向下推動以使閥門元件38與閥座22密封。柱塞42的位置通過流入入口14的流體的壓力控制，壓力通過閥杆18以及藉助於彈簧34被引導到柱塞42上面的空腔30內，其中彈簧34改變柱塞上的負載，以調節在出口16的壓力。本領域技術人員將理解的是，閥杆18以及因此閥門元件20的位置至少部分地通過來自進入到入口14在柱塞42上面被引導的水的輸入壓力控制，而該柱塞42趨向於響應入口壓力來關閉閥門，並從而節流閥門。然而，彈簧34改變在柱塞上的負載，以調節在出口16的壓力。
如上所述，入口壓力通過閥杆18被引導到柱塞42上面的腔室30。在示出的實施例中，閥杆18包括通路46，其中該通路46藉助於開口48與通路15進行流體連通，並藉助於開口50與柱塞42上面的腔室30進行流體連通。在這種方式中，當入口14開口時，水將流入到腔室15內，並進入到閥杆18內，然後流入到柱塞42上面的腔室30內。這樣的水壓力然後向下推動柱塞42(如在圖3中示出那樣)，並趨向節流或者關閉閥門。然而，如上所述，延伸到調節元件36空腔36a內的彈簧34在調節元件36和殼體28上部28b的下端28c之間被壓縮。彈簧34調整在柱塞42上的負載，以增加或者減少在柱塞上的壓力作用。為了調節彈簧的作用，調節元件36通過螺紋聯接到閥杆18上，並因此可圍繞閥杆18旋轉，以改變彈簧34上的壓縮程度，從而調節在柱塞上的負載。因此，彈簧和柱塞提供自動的減壓系統。
為了消除柱塞和彈簧的這樣的自動減壓功能，本發明的閥杆18包括兩個閥杆部外閥杆元件60和內閥杆元件62，其中內閥杆元件60通過外閥杆元件60引導，並通過密封件62a封住元件60的內表面。如上所述，調節元件36通過螺紋聯接到閥杆18上，然而只在外閥杆元件60上，從而外閥杆元件60聯接到閥門10的自動減壓系統上。
相反，在外閥杆元件60被引導的內閥杆元件62與彈簧、調節元件以及柱塞分離，但在它的遠端聯接到閥門元件20上。然而內閥杆元件62通過把手手杆64有選擇地聯接到把手29上，其中該把手手杆64與殼體28上部28b螺紋嚙合。把手29最好包括手輪，通過緊固件29a安裝到把手手杆64上，從而當把手29旋轉時，手手杆64被推到殼體28內或者從其中被推出。為了限制手手杆64進入到殼體的運動，手手杆64包括橫向銷64a，該橫向銷64a提供止動作用。另外，手手杆64可包括杯狀套筒64b，該杯狀套筒64b也形成止動作用，以指示手手杆64完全被插入殼體28中的時間。當手手杆64延伸到殼體28內時，手手杆64接觸並朝向閥座22推動內閥杆部62。內閥杆部62的下端聯接到閥門元件20上，從而如在圖3中示出那樣當閥杆部62被向下推動時，閥門元件20朝向閥座22被推動。在這個方式中，當把手29旋轉時，內閥杆元件62可被向下手動地推動(如在圖3中示出那樣)，以在沒有必須克服彈簧34壓縮力或者在柱塞42上的壓力情況下抵抗閥座22來推動閥門元件20。
另外，閥門10可包括監控開關80，而該監控開關80包括插銷或者致動器82，該插銷或者致動器82接觸把手29的手杆64以探測閥門開啟或關閉的時間。手杆64包括凸輪面，當手杆64處於其內縮位置時，該凸輪面壓縮插銷82，這表明閥門10是開啟的。當把手29旋轉並且當手杆64延伸到殼體28內時，插銷82依靠在凸輪面上，這允許插銷82延伸，這表明閥門10關閉。
參見圖4-6，數字110一般地表示本發明的現場調節減壓閥。減壓閥110適合於減少在經受高壓的管道內的壓力，例如在防火系統的豎管內。在豎管中，水壓力往往很高，以在較高的高度下以適當的操作壓力來輸送水，然而水壓力太高而不能允許消防設備在較低高度直接聯接到豎管。如下面更充分描述那樣，閥門110設計成比傳統閥門具有更緊湊的布置，並可設計成便於例如如上所述的閥門的開啟。
在圖6中清楚地看到，閥門110包括具有入口114和出口116的閥體112和殼體128。入口114和出口116藉助於貫穿閥體112的通路115有選擇地連通。在示出的實施例中，入口114具有內螺紋，用於與例如防火系統供水管的管道聯接，而出口116具有外螺紋，用於與消防軟管聯接，或者可具有內螺紋，用於與例如噴水管道的管道聯接。閥杆118和閥門元件120設置在閥體112和通路115中，閥門元件120安裝到閥杆118遠端，並在形成或者設置在閥體112中的閥座122上方對中。如在下面更充分描述的那樣，閥門110包括緊湊的自動減壓系統以及用於打開或者關閉閥門的手動越控裝置，該手動越控系統與在引用專利中描述的自動減壓系統選擇性地分離。
閥門元件120包括環形主體123和墊圈124，其中環形主體123通過推桿導承123a和緊固件123b安裝到閥杆118遠端，而墊圈24例如為環形橡皮墊圈，用於當閥杆118推動閥門元件120與閥座122密封時有選擇地密封入口114。墊圈124通過襯墊124a和螺母124b在環形槽123c內安裝在環形主體123，其中襯墊124a和螺母124b安裝在閥門元件120的閥杆120a上。
閥杆118從閥體112伸出，進入到殼體128內，用於聯接到手輪129上，其中該手輪將在下面更充分地描述。殼體128包括限定腔室130的下殼體部128a和包括通路132並容納閥杆118上部、彈簧組件134以及調節元件136的上部128b。上殼體部128a通過卡圈128c安裝到下殼體部128b，其中卡圈128c通過螺紋安裝到下殼體部128b上。如在下面更充分描述的那樣，彈簧組件134設計成具有比類似剛度或者彈簧負載的彈簧具有更緊湊的結構，從而殼體128以及因此閥門110可具有更緊湊的結構。
在示出的實施例中，形成空腔或者腔室130的殼體128的下部1128a通過螺紋聯接到閥體112上。環形元件138位於殼體128下部128a和閥體112組件，該環形元件138把通道115與腔室130分開，並包括中心開口138a，閥杆18延伸到閥體112內，以為閥杆118提供引導。為了密封開口138a，例如O型密封圈的密封件140a在開口138a安裝在元件138上。第二密封件140b在其與閥體112的接觸面上設置在元件138上。
柱塞142位於腔室130內並固定到閥杆118上，其中該柱塞142包括在周圍的環狀密封件144，例如O形密封件，同時通過形成或者設置在閥杆118上的環形臺肩118b而聯接到閥杆118上。另外，柱塞142包括用於與設置在閥杆118上對應螺紋部119嚙合的螺紋部142a。此外，為了限制柱塞142以及隨後閥杆118圍繞軸110a(圖6)的旋轉，柱塞142例如通過一個或者多個銷145可旋轉地聯接到環形元件138上。通過可旋轉地把閥杆118聯接到元件138以及隨後閥體112上，如果閥杆旋轉的話，則可以最小的旋轉量實現在彈簧組件134上預負載的調節。儘管此旋轉在一些閥門中可能不明顯，當調節彈簧負載時，產生數量級為2000到3000磅的彈簧負載的閥門可使其閥杆具有明顯的旋轉，這妨礙了提供閥門現場調節的能力。
閥杆118還包括以把柱塞142密封在閥杆118上的環狀密封件118c和用於在上殼體128b底壁上密封閥杆118的密封件118d。柱塞142以及因此閥杆118是可移動的，從而柱塞142在上部位置(在圖中未示出)和下部位置(在圖6中示出)之間移動，其中在下部位置，柱塞142鄰近環形元件138，同時閥杆118被向下推動以使閥門元件120與閥座122密封。將被理解的是，柱塞142的位置通過流入入口114的流體的壓力控制，流體通過閥杆118以及藉助於彈簧組件134被引導到柱塞142上面的空腔130內，其中彈簧組件134改變柱塞上的負載，以調節在出口116的壓力。本領域技術人員將理解的是，閥杆118以及因此閥門元件120的位置至少部分地通過來自進入到入口114在柱塞142上面被引導的水的輸入壓力控制，而該柱塞142趨向於響應入口壓力來關閉閥門，並從而節流閥門。然而，彈簧組件134用來改變在柱塞上的負載，以調節在出口116的壓力。
在示出的實施例中，彈簧組件134包括至少兩個並聯彈簧134a、134b，更優選的是，包括至少兩個嵌套的並聯彈簧，從而它們的彈簧常數累加。應該理解的是，彈簧組件134可包括兩個以上並聯彈簧。此外，彈簧134a、134b布置成其中一個彈簧(外或者內)為左旋盤簧，而另一個彈簧為右旋盤簧。在示出的實施例中，內彈簧134b為左旋盤簧，而外彈簧134a作為右旋盤簧。
例如，根據彈簧絲的直徑，彈簧可每個均具有4到7圈。每個彈簧的總高度在大約2到5英寸範圍，更典型的是，在大約3到4英寸範圍。最典型的是，對於產生大約1700到2300磅範圍彈簧率的彈簧，每一個彈簧高度最好在大約3.2到3.8英寸範圍內。然而，應該理解的是，彈簧圈數和這些尺寸可變化，尤其當需要較小或者較大彈簧負載時。另外，在本發明的彈簧組件結構中，在彈簧中的應力可比類似彈簧負載的傳統彈簧設計要低。例如，對於具有兩個嵌套彈簧的本發明的彈簧組件，其中內彈簧具有5圈，彈簧絲大約0.31英寸粗，而外彈簧具有4圈，彈簧絲大約0.45英寸粗，同時彈簧組件具有大約3.4英寸總高度，則每一彈簧的最大應力為極限拉應力的大約50％，相比之下，在具有8圈的傳統6」彈簧中為極限拉應力的大約60-65％的應力水平。
此外，在達到停止高度(其中彈簧不再象彈簧一樣在壓縮方向動作時彈簧完全被壓縮高度)前，與當前正在使用的傳統彈簧相比，本發明的彈簧組件具有更大的容許撓度-總彈簧高度比。例如，對於具有兩個嵌套彈簧的本發明的彈簧組件，其中內彈簧具有5圈，彈簧絲大約0.31英寸粗，而外彈簧具有4圈，彈簧絲大約0.45英寸粗，同時彈簧組件具有大約3.4英寸總高度，在達到停止高度前，容許撓度-總彈簧高度比大約為50％。而具有8圈的傳統6」彈簧的比在大約33％的數量級。
彈簧絲的直徑也可變化。例如，直徑可從大約0.2到0.6英寸變化。另外，內彈簧的彈簧絲可與外彈簧的彈簧絲直徑不同。例如，內彈簧絲直徑可在大約0.2到0.4英寸範圍內，更典型的是在大約0.3到0.4英寸範圍內，最典型的是，對於產生大約1700到2300磅彈簧壓縮負載的彈簧，直徑在大約0.28到0.35英寸範圍。外徑彈簧絲直徑可在大約0.2到0.6英寸範圍，更典型的是在大約0.4到0.5英寸範圍，最典型的是，對於產生大約1700到2300磅彈簧壓縮負載的彈簧，直徑在大約0.4到0.5英寸範圍。
如上所述，入口壓力通過閥杆118被引導到柱塞142上面的腔室130。在示出的實施例中，閥杆118包括通路146，其中該通路146藉助於開口148與通路115進行流體連通，並藉助於開口150與柱塞142上面的腔室130進行流體連通。在這種方式中，當入口114開口時，水將流入到腔室115內，並進入到閥杆118內，然後流入到柱塞142上面的腔室130內。此水壓力然後向下推動柱塞142(如在圖6中示出那樣)，並趨向節流或者關閉閥門。然而，如上所述，彈簧組件134產生抵抗作用在柱塞142上的壓力的彈簧力。在示出的實施例中，彈簧134a、134b在調節元件136和殼體128上部128b下端128c之間被壓縮。調節元件136安裝在閥杆118上，並包括一對襯墊136a和帶螺紋的環形螺母136b，其中該環形螺母136b通過螺紋聯接到閥杆118上，並抵抗彈簧134a、134b端部來壓縮襯墊136a，從而壓縮該彈簧。結果，彈簧組件134調整在柱塞142上的負載，以增加或者減少在柱塞上的壓力作用。為了調節彈簧組件的作用，調節元件136通過螺紋聯接到閥杆118上，並可圍繞閥杆118旋轉，以改變彈簧組件134上的壓縮程度，從而調節在柱塞上的負載。因此，彈簧組件和柱塞提供自動的減壓系統。如上所述，為了限制閥杆118旋轉的可能性，柱塞142可旋轉地與元件138以及因此閥體112聯接。
為了選擇性地分離柱塞和彈簧組件的此自動減壓功能，本發明的閥杆118可包括兩個閥杆部外閥杆元件160和內閥杆元件162，其中內閥杆元件162通過外閥杆元件160引導，並通過密封件162a封住元件160的內表面。如上所述，調節元件136通過螺紋聯接到閥杆18上，然而只在外閥杆元件160上，從而外閥杆元件160聯接到閥門110的自動減壓系統上。
相反，在外閥杆元件160內部被引導的內閥杆元件162與彈簧組件、調節元件以及柱塞分離，但在它的遠端聯接到閥門元件210上。內閥杆元件162通過把手杆164有選擇地聯接到把手129上，其中該把手杆164與殼體128上部128b螺紋嚙合。把手129最好包括手輪，通過緊固件129a安裝到把手杆164上，而該緊固件129a擰到殼體頂部128d，從而當把手129旋轉時，把手杆164被推到殼體128內或者從其中被推出。為了限制把手杆164進入到殼體的運動，把手杆164包括橫向銷164a，該橫向銷164a提供止動作用。另外，杆164可包括杯狀套筒164b，該杯狀套筒164b也形成止動作用，以指示杆164完全被插入殼體128中的時間。當杆164延伸到殼體128內時，杆164接觸並朝向閥座122推動內閥杆部162。內閥杆部162的下端聯接到閥門元件120上，從而如在圖6中示出那樣，當閥杆部162被向下推動時，閥門元件120朝向閥座122被推動。在這個方式中，當把手129旋轉時，內閥杆元件162可被向下手動地推動(如在圖6中示出那樣)，以在沒有必須克服彈簧組件134壓縮力或者在柱塞142上的壓力情況下抵抗閥座122來推動閥門元件120。
另外，閥門110可包括監控開關180，而該監控開關180包括插銷或者致動器182，該插銷或者致動器182接觸把手129的杆164以探測閥門開啟或關閉的時間。杆164包括凸輪面，當杆164處於其內縮位置時，該凸輪面壓縮插銷182，這表明閥門110是開啟的。當把手129旋轉並且當杆164延伸到殼體128內時，插銷182依靠在凸輪面上，這允許插銷182延伸，這表明閥門110關閉。
儘管關於這樣的減壓閥進行了描述，即通過從自動減壓系統中消除手動調節來便於閥門手工開啟，然而該減壓閥可具有傳統的自動減壓系統，其中閥杆剛性地聯接到把手上，並在彈簧組件作用下動作，從而閥門的調節需要用戶手動地壓縮或者解壓縮彈簧來改變出口116的壓力。
因此，本發明提供一種這樣的減壓閥10，其中該減壓閥10包括自動的減壓系統，然而具有手動調節特徵，其中該系統允許手動調節特徵與自動減壓系統獨立地來調節閥門位置，便於閥門的手動開啟或者關閉。
本發明提供的減壓閥110還具有更緊湊的布置，這樣節約了成本，此外，提供一種容易操作以及由於其更緊湊結構而具有更大應用範圍的閥門。
儘管已經示出和描述了若干形式的發明，然而此時其他形式對於本領域的技術人員是顯而易見的。因此，應該理解的是，在附圖示出和上面描述的實施例僅僅用於說明性目的，而並不想來限制由權利要求書限定的發明的範圍，隨後的權利要求書根據包括等同原則的專利法原理進行解釋。
權利要求
其中要求獨佔財產權或者特許權的發明實施例如下限定
1.一種用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥，所述閥門包括具有用於聯接到加壓水供應管線的入口、出口和在所述入口和所述出口之間延伸的通道的閥體，所述閥體在所述入口或者靠近所述入口的所述通道上具有閥座；延伸到所述通道內的閥杆，所述閥杆具有密封件；用於朝向所述閥座推動所述密封件的自動減壓系統，其中所述閥座用於節流所述閥門由此減小所述出口壓力；以及從所述自動減壓系統分離的所述壓力的手動系統，用於手動地朝所述閥座推動所述密封件，從而關閉閥門。
2.根據權利要求1的減壓閥，其中所述自動減壓系統包括安裝到所述閥杆上的柱塞，所述閥門還包括腔室，在所述入口的水壓力被引導到所述腔室，在所述柱塞上施加壓力，以把負載施加到所述閥杆上，以朝向所述閥座推動所述密封件，從而調節在所述出口的壓力。
3.根據權利要求2的減壓閥，其中所述手動系統消除在所述柱塞上的所述壓力。
4.根據權利要求2的減壓閥，還包括彈簧，所述彈簧聯接到所述閥杆上，並產生與在所述柱塞上所述壓力相對的彈簧力，以調節在所述閥杆上的負載，並由此調節在所述出口的壓力。
5.根據權利要求4的減壓閥，其中所述手動系統與在所述柱塞上的所述壓力和所述彈簧的所述彈簧力脫開，以便於閥門的關閉。
6.根據權利要求4的減壓閥，其中所述手動系統包括手操作元件，所述手操作元件聯接到所述閥杆上，並可移動，以朝所述閥座推動所述密封件，同時所述手操作元件的運動使得其與所述柱塞上的所述壓力和所述彈簧的所述彈簧力分離。
7.根據權利要求6的減壓閥，其中所述閥杆包括與所述柱塞和所述彈簧聯接的第一閥杆部，所述閥杆包括與所述手操作元件聯接的第二閥杆部。
8.根據權利要求7的減壓閥，其中所述第二閥杆部由所述第一閥杆部引導，並可相對於所述第一閥杆部移動。
9.根據權利要求8的減壓閥，其中所述第一閥杆部包括外閥杆部，所述第二閥杆部包括在所述外閥杆部內被引導的內閥杆部。
10.一種用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥，所述閥門包括具有用於聯接到加壓水供應管線的入口、出口和在所述入口和所述出口之間延伸的通道的閥體，所述閥體在所述入口或者靠近所述入口的所述通道上具有閥座；安裝到所述閥體的殼體，所述殼體包括腔室；穿過所述腔室延伸並進入到所述通道內的閥杆，所述閥杆具有用於密封所述閥座的密封件；所述閥杆包括柱塞，所述柱塞位於所述腔室內，而所述閥杆具有與所述通道和所述腔室連通的通路，其中在入口的水穿過所述通路流入到所述腔室，並把壓力作用到所述柱塞上，其中所述柱塞把推動力施加到所述閥杆，以朝向所述閥座推動所述閥杆的所述密封件，由此限制穿過所述入口的水流；彈簧，所述彈簧抵抗作用在所述柱塞上的壓力施加偏壓力，由此調節在所述閥杆上所述柱塞的推動力；以及手操作元件，該元件有選擇地移動所述閥杆，以手動地推動所述閥杆的所述密封件，從而與所述閥座密封，由此關閉閥門，其中所述手操作元件與所述彈簧的偏壓力和所述柱塞的所述推動力分離，以便於閥門的關閉。
11.根據權利要求10的減壓閥，其中所述閥杆包括與所述彈簧、所述柱塞和所述密封件聯接的第一閥杆部，所述閥杆還包括與所述密封件和所述手操作元件聯接並與所述彈簧和所述柱塞分離的第二閥杆部，其中所述手操作元件是可操作的，以移動所述密封件來密封所述閥座，由此關閉所述閥門，而與所述彈簧和所述柱塞無關。
12.根據權利要求11的減壓閥，其中所述第一閥杆部包括外閥杆部，所述第二閥杆部包括在所述外閥杆部內被引導的內閥杆部。
13.根據權利要求11的減壓閥，其中所述柱塞在所述腔室內與所述第一閥杆部聯接。
14.一種用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥，所述閥門包括具有用於聯接到加壓水供應管線的入口、出口、腔室和在所述入口和所述出口之間延伸的通道的閥體，所述閥體在所述入口和所述出口之間所述通道內具有閥座；延伸到所述通道內的閥杆，所述閥杆具有密封件和與所述閥杆聯接的柱塞，所述柱塞位於所述腔室內，在所述入口的水壓力被引導到所述腔室，並把壓力施加到所述柱塞上，以把負載施加到所述閥杆上，並朝向所述閥座推動所述密封件，從而調節在所述出口的壓力；以及彈簧組件，所述彈簧組件包括至少兩個並聯的第一和第二彈簧，所述彈簧聯接到所述閥杆上，並產生與在所述柱塞上所述壓力相對的彈簧力，以調節在所述閥杆上的負載，並由此調節在所述出口的壓力。
15.根據權利要求14的減壓閥，其中所述第一和第二彈簧是嵌套的。
16.根據權利要求15的減壓閥，其中所述第一彈簧包括左旋內盤簧，而所述第二彈簧包括右旋外盤簧。
17.根據權利要求14的減壓閥，其中所述每一個彈簧的圈數均在範圍4到7內。
18.根據權利要求14的減壓閥，其中所述每一個彈簧均具有大約2到5英寸範圍的總高度，並更好的是，在大約3.2到3.8英寸範圍。
19.根據權利要求18的減壓閥，其中所述彈簧組件產生大約1700到2300磅範圍的壓縮負載。
20.根據權利要求14的減壓閥，其中例如通過一對銷，所述柱塞可旋轉地與所述閥體聯接。
21.根據權利要求19的減壓閥，還包括與所述彈簧組件分離的手動越控系統，用於朝關閉所述閥門的所述閥座手動地推動所述密封件。
22.一種關閉減壓閥的方法，該閥門具有閥體，而該閥體具有用於與加壓水供應管線聯接的入口、出口和在入口和出口之間延伸的通道，閥體在入口或者靠近入口具有閥座，該閥門還具有延伸到通道內的閥杆，該閥杆具有密封件，而該閥門包括自動減壓系統，用於朝閥座推動密封件以節流閥門，由此減少在出口的壓力，所述方法包括提供用於朝閥座手動地推動密封件的手動系統；以及把手動系統與自動減壓系統分離，其中需要朝閥座手動推動密封件用於關閉閥門而需要的力與朝閥座推動密封件而由自動減壓系統產生的力無關。
23.根據權利要求22的方法，其中所述提供手動系統包括提供與閥杆有選擇地嚙合的把手。
24.根據權利要求22的方法，其中所述分離包括提供具有第一閥杆部的閥杆和可相對於該第一閥杆部移動的第二閥杆部；把第一閥杆部與自動減壓系統聯接；以及把第二閥杆部與手動系統聯接。
25.一種自動地調節減壓閥壓力的方法，該閥門具有閥體，而該閥體具有用於與加壓水供應管線聯接的入口、出口、腔室和在入口和出口之間延伸的通道，閥體在入口和出口之間具有閥座，該閥門還具有穿過腔室之間延伸並進入到通道內的閥杆，該閥杆具有密封件，而該閥門包括自動減壓系統，用於朝閥座推動密封件以節流閥門，由此減少在出口的壓力，該自動減壓系統包括與閥杆聯接並位於腔室內的柱塞，在入口的水壓力被引導到腔室，並把壓力施加到柱塞上，以朝閥門密封件推動密封件而調節在出口的壓力，所述方法包括用並聯彈簧產生彈簧力；以及把彈簧力施加到柱塞上，以抵消在柱塞上的壓力，由此調節在出口的壓力。
26.根據權利要求25的方法，其中所述產生彈簧力包括嵌套並聯彈簧。
27.根據權利要求26的方法，還包括提供用於調節彈簧力的調節機構。
28.根據權利要求27的方法，還包括可旋轉地把閥杆聯接到閥體上，當調節彈簧力時，如果不是除去的話，則減少閥杆的旋轉。
全文摘要
一種用於聯接到加壓水供應管線的減壓閥包括閥體，該閥體具有與加壓水供應管線聯接的入口、出口、在入口和出口之間延伸的通道以及在通道內的閥座。閥杆延伸到該通道內，其中該閥杆具有密封件。提供自動減壓系統，用於朝向該閥座推動該密封件以節流閥門，由此減少在出口的壓力。該自動減壓系統包括比對於給定彈簧負載的傳統彈簧佔有更小空間的並聯彈簧。
文檔編號F16K31/36GK101076687SQ200580040847
公開日2007年11月21日 申請日期2005年11月15日 優先權日2004年11月30日
發明者詹姆士·M·特拉普, 埃裡克·寇姆 申請人:埃爾克哈特銅製品製造有限公司