阀制造技术

本文描述一种可借助压力流体来控制的阀，该阀有一个阀杆，其中，一个卸压空间设置在该通道（２８，２９）与用来操纵该阀杆的缸／活塞机构之间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于高压如300巴以上压力的小型化可控工程阀门(阀)通常被分成多个部分，即一个阀体、电动或气动的传动机构和一个连接用安装单元。这决定了阀门的大型立体构造形式。如果要求阀门在控制能量中断时应处于规定的安全位置，则阀传动机构乃至可控阀门超比例地变大。对小型自动化试验设备来说，需要空间尺寸小于50ml的可控气密阀，以便能获得紧凑的设备结构。为此，尤其是已知的可控阀对小型自动化试验设备来说太大了并因而是不适用的。所有已知的阀在结构方面都非常相似。通常，已知的阀门结构在密封阀座构造方面是不同的，其中，阀杆和密封阀座的形状及阀杆与密封阀座的材料组合是不同的。阀主要被设计用于连续调节功能，因而在关闭状态下不总是要求高度密封。因此，在许多生产设备中安装了后置和前置的开/关(AUF/ZU)阀。能发挥作用的阀门必须在关闭状态下在产品通道内对外是密封的。因此，尤其在高开关循环时，对阀座和阀杆密封提出了密封性要求。这两个对作用很重要的必需的密封点需要大的密封力，以便克服所存在的高工作压力进行密封。阀内的密封力与摩擦力之和决定了所需的气动传动机构的尺寸。通常，这导致非常大的伺服传动机构。在专利申请公开出版物EP742398A1中，描述了一个用于耐压阀门的构造的可能性。该阀有一个充慢可压缩支承物质的空腔，阀杆穿过该空腔并且该阀杆借助一个弹性隔膜与阀通道隔开。这种构造的缺点是，当阀操作次数(＞10000次开关循环)较多时，隔膜可能变得不密封或开裂。产品从通道或阀工作腔中流入在阀杆与阀体之间的空隙内并最后或许还进到外界环境中。阀必须为在终点位置AUF与ZU之间的整个关闭运动做长距离移动，因此，阀杆密封的结构尤其是在存在高的工作压力时变得复杂费事。例如，使用了可弹性地进行二次调节的多层或由多个部分构成的密封。阀杆密封的二次调节性弥补了在阀杆往复运动时出现的密封磨损，所以，阀杆密封被一个弹性件压下并继续保持密封。如果使用了有这样密封构造的阀，则阀门使用寿命在连续工作情况下以及阀杆运动频率较低时足够长，因为实际上阀杆密封没有出现磨损。但是，如果阀们被用于始终进行最大调节范围(调节行程)以使阀门始终在终点位置AUF与ZU之间移动的任务，则阀杆密封发生严重磨损，结果，结构上的二次此可调性很快耗尽并且阀杆密封不再是密封的，而是发生泄漏。结果，这种阀杆密封构造不适用于工作压力高的如300巴氢气压力的阀门。由于这些问题，出现了隔膜阀和波纹管阀，如上所述，它们不需要可调的阀杆密封并且应能确保工作空间与大气之间的长久密封。这些阀要求大的调节力，因为，隔膜或波纹管由金属材料制成，以便能经受住如高于300巴的工作压力。如果除大压差外还要求如10次-60次/分钟的高开关频率，则隔膜和波纹管受到高的交变应力的作用。交变应力在隔膜或波纹管材料内产生高的材料应力，结果，对小型阀门来说，很快发生了材料疲劳和乃至金属密封部件失效。通过增大隔膜和波纹管的尺寸并因此减小比负荷，可以减小隔膜和波纹管的机械应力。隔膜或波纹管的结构上的增大导致阀杆运动需要更大的力，结果，伺服传动机构和乃至可控阀的结构尺寸增大。这类阀不适用于结构紧凑的小型化试验设备。另一个问题在于阀座密封性。已知阀门在通道内密封了一个同心面。面密封要求高压力，以便在例如存在300巴以上压差时实现密封。阀通道的闭合通常由阀壳内的阀座和阀杆下部构成。在这里，阀壳内的密封阀座是固定不动的，而阀杆下部即所谓的阀杆头借助伺服传动机构被压入阀壳密封座内，以便关闭阀通道。阀通道的水平的面密封小范围平衡了阀杆与阀壳之间的平行轴向移动，从而补偿了小制造公差。尤其是当阀杆头具有柔软材料密封环并且该柔软材料因塑性变形而变成阀壳密封座的配合面的形状时，阀杆头和阀座形成一个精确配合的密封闭合点。如果因开关频率高而导致阀杆密封区域磨损加剧，则显著增大原来的小位置公差，阀杆头无法再移入先形成的精确配合密封座内并密封地封闭阀通道。在阀杆密封区磨损后而无法严密配合的关闭又可以如此来补偿，即伺服传动机构的尺寸取得较大。力的增大又可能造成在阀杆头上的柔软密封材料随后发生新变形。当柔软材料用在阀座内而不是在阀杆头上时，产生相同的作用。在由气体产生的高压差以及频繁快速的开关循环的情况下，上述阀门类型只有较短的使用寿命。多数阀通道或密封阀座被构造成在一条同心线上进行密封。在这些情况下，材料组合也是现有技术。尽管这样的密封阀座需要较低的关闭力并因而所需的伺服传动机构小，但关于阀杆与密封座之间的角度错位的位置灵敏度明显增大。在阀杆导向和阀杆密封区域里的最小轴向变化改变了同心线性密封的位置并且导致阀通道泄漏。对各种可在市场上买到的阀的调查证实，在高达300巴的氢气压力以及高压差的负荷下，最初确实有高密封性。但由于快速频繁地开关阀门，阀在不到10000次负荷循环之后就表现出泄漏。在更高开关循环下仍保持密封的阀门具有大得多的传动机构和大型阀们构造，因此，用在小型化设备内太复杂且成本太高。因此，本专利技术的任务是寻找一种可气动控制的阀，例如在极端的工作要求下，如要求300巴以上压力并以氢气为工作气体且同时要求如100巴以上的高压差，该阀在至少100000次开关循环时仍是气密的。该阀可有小型结构。另外，阀的开/关(AUF/ZU)运动所需的开关时间应该极短。该阀在最高长期负荷下磨损小。在特殊应用场合中，尤其存在着在气压头内安装弹簧而不会改变小型化率的可能性，所以，在控制空气中断时下，阀处于预定的安全位置。阀结构应尽可能弥补制造公差和位置公差，因而在高度小型化的同时能显著降低阀的成本。该构造最好易于维修和养护，因而在阀失效时能进行简单维修。该阀应能简单制造，因此，即使在单独制造的情况下，其成本也比可在市场上买到的阀有明显的优势。在化学作业中，经常使用成高级金属合金形式的耐蚀材料，因此，也需要如由哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金构成的廉价阀门。本专利技术的主题是一种阀，它有一个气动或液压的传动机构、一个经过该阀壳的通道、一个位于该通道内的阀座和一个可以相对该阀座移动的闭合机构且尤其是一个阀杆和与之分开的闭合体的组件、一个与该闭合机构连接的且可以在一个空腔内导向移动的活塞、一个与上空腔部分连接的流体压力管路和一个与下空腔部分连接的下流体压力管路，其中，该闭合机构经过在该通道上方的一个定心板，所述定心板有一个卸压空间和密封且尤其是密封环，这些密封使该卸压空间与该通道以及该下空腔部分分隔开。例如，集成有气动传动机构的阀具有模块化板形结构，它有至少三个板，即一个下底板、一个相邻的中间壳板和一个装上的上顶板。这些板尤其在内部具有旋转对称的定心内置件和一侧有延长的阀杆的气动活塞的情况下组装起来，并且所有内置构件通过弹性密封彼此分隔，从而出现四个分开的且承受不同压力的空间或腔室，即上、下空腔(气动空间)、一个无压分隔空间(卸压空间)和工作侧高压空间(通道)。一侧加长的阀杆允许在三个承受压力的空间之间传递力，结果，作用力从上或下气动空间被传输到工作空间(通道)，这样一来，一个例如可四处自由移动的闭合体被压入阀座内或被离开，因此，打开或关闭阀通道。但原则上，如果阀杆被适当地构造成用于密封该阀座，则可以省去可以到处自由移动的闭合体。这种模块化构造的密封关闭的阀门满足了关于由具有高扩散系数的压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀，它有一个气动或液压的传动机构、一个经过该阀壳（２，６）的通道（２８，２９）、一个位于该通道（２８，２９）内的阀座（７）和一个可以相对该阀座（７）移动的闭合机构（３１，２５）且尤其是一个阀杆（３１）和与之分开的闭合体（２５）的组件、一个与该闭合机构（２５）连接的且可以在一个空腔（３２，３３）内导向移动的活塞（３）、一个与上空腔部分（３２）连接的流体压力管路（２６）和一个与下空腔部分（３３）连接的下流体压力管路（２７），其特征在于，该闭合机构（３１）经过在该通道上方的一个定心板（５），所述定心板（５）有一个卸压空间（３４）和密封且尤其是密封环（１３，１６），这些密封使该卸压空间（３４）与该通道（２８，２９）以及该下空腔部分（３３）分隔开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P亚恩，R克劳特克雷默，E费尔弗，
申请(专利权)人：拜尔工业服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]