專利名稱:閥的制作方法
本發(fā)明涉及的是一種閥，更具體地說是一種用于流體傳送系統(tǒng)的流量限制閥。
本文所采用“流體”一詞，涉及到氣體和液體兩種流體，盡管本發(fā)明可能對(duì)氣體裝置更為合適，并尤其適用于使用壓縮天然氣(CNG)的氣體裝置。
用壓縮天然氣作為車輛燃料正越來越普及，在意大利約有300000輛車輛，在美國約有100000輛車輛，在新西蘭約有100000輛車輛配有壓縮天然氣燃料供給系統(tǒng)。在許多情況下，它又作為雙重燃料供給系統(tǒng)的一部分(這時(shí)的另一種燃料為汽油)。
另外，液化石油氣在世界各地也已作為一種車輛燃料，在日本、歐州和美國有一大批這類車輛，在新西蘭，這種液化石油氣燃料系統(tǒng)也正逐漸地普及起來。
當(dāng)然，壓縮天然氣和液化石油氣燃料系統(tǒng)除了用于車輛外，還可用于各種工業(yè)領(lǐng)域及家庭。在這眾多的使用場合中，往往希望有一流量限制閥，而在許多情況下，流量限制閥又是必須的。
可以理解，在許多場合中，流體過量一旦被察覺，則需加以阻止，例如，在高壓管線破裂的情況下，(這可能出現(xiàn)在車輛事故中)，如果燃料燃燒起來，則源源流出的燃料將會(huì)助長火勢。
另一種可能出現(xiàn)的情況為車輛離開了燃料供給系統(tǒng)，而加料管仍連著車輛。第三種可能出現(xiàn)的情況為，掛接車輛的氣源設(shè)在拖車上，當(dāng)拖車和車輛之間的接管破裂，燃料供給系統(tǒng)應(yīng)予中斷。第四種可能出現(xiàn)的情況為家庭及工業(yè)上任何需使用流量限制截止閥的場合。
根據(jù)流體管線壓力大小，現(xiàn)在已提出采用各種類型的流量限制截止閥，例如，對(duì)高壓氣體管線，一般采用壓敏裝置及電動(dòng)閥。相反，對(duì)低壓氣體管線，所用閥大都為彈簧閥，其中一預(yù)定的流量或壓力將克服彈簧偏移以關(guān)閉該閥，否則一般應(yīng)包含一電子探測系統(tǒng)。
然而，由于使用壓縮天然氣作為車輛燃料剛剛起步，用戶對(duì)于已引入的用流量限制截止閥對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行控制并不熟悉。而這些控制在液化石油氣燃料中確已存在。例如，參見澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)說明書AS1425-1982，(用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的液化石油氣燃料系統(tǒng))，AS1596-1983(液化石油氣的貯存和處理)和歐州標(biāo)準(zhǔn)說明書草案ECESCI/WP29/GRPE/RED3(液化石油氣容器附件)。
當(dāng)然，極為重要的是，引起閥關(guān)閉的流體流量始終不能小于正常最大流量，即，在車輛燃料系統(tǒng)中，始終不能小于發(fā)動(dòng)機(jī)全速和滿載時(shí)運(yùn)行所需的流量。澳大利亞說明書AS1596中，對(duì)液化石油氣系統(tǒng)要求“流量限制閥的關(guān)閉流速不超過該點(diǎn)正常流速最大值的1.5倍”。但是若這樣的控制不存在，則關(guān)閉點(diǎn)的流速須根據(jù)安全和實(shí)際要求確定。
過去，針對(duì)各種用途，已提出多種流量限制閥。這些現(xiàn)有技術(shù)包括減壓控制裝置，如第1426588號(hào)英國專利(美國Air Filter Company)所述，其中有一彈簧承載球，當(dāng)在流體流動(dòng)管線中的壓力達(dá)到一預(yù)定值時(shí)，便使流體流過一通道。這類控制裝置以及其他依靠彈簧壓力的球閥，其缺點(diǎn)是僅依靠彈簧，尤其是該彈簧在使用一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生疲勞。這些缺點(diǎn)在流量控制閥中得到克服，如，美國專利3861415(Larsen)和法國專利2180885(A/S Taknova)中所述。這兩篇專利中的閥具有一球，它位于一閥室內(nèi)，流體流過閥室，球在一預(yù)定流速下移向并關(guān)閉通道。然而發(fā)現(xiàn)，這些閥由于依靠流體流過閥室使球移位，故缺乏靈敏性，即閥動(dòng)作的流速范圍較大，尤其是如果閥室還偏離水平方向的話。另外，閥還不能調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同流速，除非采用不同重量的球。
法國說明書2，180，885中的閥，因它可完全自由移動(dòng)，特別易于因振動(dòng)而過早關(guān)閉。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種流量限制截止閥，它的操作可靠靈敏，并且克服了，或至少避免了現(xiàn)有此類閥的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的其他目的在以下的描述中將更為明顯。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了這樣一種閥，它具有閥體，一個(gè)第一通道，已經(jīng)配設(shè)在或可以配設(shè)在一閥座上，至少一個(gè)適于與壓縮流體源相接的第二通道，一個(gè)位于所說的第一和第二通道之間的閥室，及一個(gè)控制件，所說閥的特征在于所說的閥體中包括一深孔，深孔中含有一柱塞件，在所說的柱塞件的一個(gè)端部上或是在該端部之中設(shè)有一控制件，以便把控制件的預(yù)定的一部分暴露在在所說的閥室中流動(dòng)的流體中，其中控制件的重量及其在閥室中的暴露程度應(yīng)為當(dāng)流過閥室的流體達(dá)到一預(yù)定的流速時(shí)，控制件將靠在所說的閥座上，以防止或限制流體進(jìn)一步從壓縮流體源流過所說的第一通道。
本發(fā)明的可被認(rèn)為是新的、另外的一些方面，在以下以發(fā)明實(shí)施例的形式并參照附圖所作的描述中，將較為明顯。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實(shí)施例的閥的剖面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的閥的剖面圖。
圖3是沿圖2中A-A箭頭方向看去的示意圖。
圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的閥的剖面圖。
圖5是一個(gè)出口接頭的剖面圖，它適用于本發(fā)明的任一實(shí)施例的閥。
圖6是圖5中出口接頭旁路段的放大剖面圖。
圖7是帶有本發(fā)明的流量限制閥之典型的壓縮天然氣或液化石油氣車輛裝置的示意圖。
首先，參照附圖中的圖1，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的閥用箭頭1表示，它主要包含一T形閥體2。
閥體2與一具有螺紋出口通道4的流體出口接頭3配合。如圖所示的螺紋凸頭5與閥體2螺紋嚙合，一個(gè)如圖所示的閥座6位于凸頭5的內(nèi)端部，它具有一閥密封件7。一密封件或墊圈8如圖所示，位于接頭3的內(nèi)法蘭和閥體2的外表面之間。
使用時(shí)，接頭3的螺紋通道4將與與之相配的耦接頭相連，這樣，它就把燃料管線與車輛發(fā)動(dòng)機(jī)或類似裝置相互聯(lián)接起來。
第二通道9如圖所示，具有一螺紋插入件10，它沿其長度方向有槽11，并有一內(nèi)尖凸頭12，伸入由閥體2形成的閥室13中。
使用時(shí)，外螺紋14將與與之相配的耦接頭相連，它把第二通道9與車輛燃料系統(tǒng)的壓縮流體貯罐連接在一起。
閥體2的下部如圖所示，具有一螺紋深孔15，它被一螺紋柱塞16封住，柱塞16可在深孔15內(nèi)移動(dòng)到合適的位置?？刂萍?7如圖所示呈一球形，在該實(shí)施例中，如圖所示，球位于柱塞16的頂部，此閥室13的下表面低一適當(dāng)高度“h”。在柱塞16的頂部，如圖所示，具有一能容納球17的凹口18。在另外的實(shí)施例中，柱塞16的頂部可為一直立套筒或類似結(jié)構(gòu)，球17在其中與這些元件動(dòng)配合。
在向連于第二通道9上的貯罐裝料時(shí)，閥1將使其通道4與壓縮流體源相連，這樣，流體流過接頭3、閥座6、及插入件10的槽11進(jìn)入貯罐。根據(jù)流體的流速及球17的大小和重量，這一流體流動(dòng)將促使球17從如圖所示位置浮起，這樣球17在閥室13內(nèi)呈漂浮狀。然而，此時(shí)球17的漂浮將不能阻止流體流過閥體2，因?yàn)椋迦爰?0的尖凸頭12使得球17不能阻止流體流入槽11中。
然而，當(dāng)與接頭3相連接的燃料管線出現(xiàn)破裂時(shí)，流體流動(dòng)將取相反方向，即從貯罐到發(fā)動(dòng)機(jī)和從通道9到通道4。隨著流體不正常地流入閥室13，凸頭12開始湍動(dòng)，流量到達(dá)一預(yù)定值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)氣動(dòng)力，該力足以克服球17的重量，將球17浮起到如圖虛線所示位置171，從而關(guān)閉或基本關(guān)閉閥座6。
一旦閥被關(guān)閉，球17后的壓力將使球保持在關(guān)閉位置，除非由密封件7提供的密封裝置允許一些旁路流體從該處通過，在這種情況下，一旦管線破裂得以修復(fù)，則通過密封件7的旁路流動(dòng)將促使閥自動(dòng)復(fù)位。對(duì)密封件7的材料的基本要求為它可適應(yīng)低溫下持續(xù)不斷的循環(huán)，并在低溫下仍能達(dá)到滿意的密封效果。可以預(yù)見，由于流體流入閥室13，其體積膨脹將出現(xiàn)溫度較大幅度的下降，在高流速下，這一溫度下降將是很大的。例如，如果密封件7的材料為尼龍則有可能有一旁路流體通過密封件。而如果使用聚四氟乙烯之類的材料，則它將得到100%的密封，在關(guān)閉后，閉的復(fù)位就須經(jīng)過人工復(fù)位或進(jìn)一步的裝料操作(如果可行)來實(shí)現(xiàn)。
考慮到閥室13內(nèi)溫度下降，若在燃料系統(tǒng)中包含一水分吸收裝置，可能較為理想，這樣可保證燃料干燥并且可防止出現(xiàn)結(jié)冰。
應(yīng)注意到，閥座6、柱塞16和插入件10的布置為互換式的，以便能在發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料系統(tǒng)的貯罐之間實(shí)現(xiàn)多種聯(lián)接。然而，由于閥1依靠重力使球門保持在閥開位置，因而有必要使柱塞16位于閥體2的下部，并且在測試中已確認(rèn)，閥體2偏離垂直位置的傾斜度最好不超過15°。
閥1用在貯罐和車輛發(fā)動(dòng)機(jī)之間的情況已作了詳細(xì)描述，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這僅僅是作為一種實(shí)施例。閥1同樣還可用于給車輛自動(dòng)灌氣的滴加裝置中，或用在固定的裝置中。
現(xiàn)在參照附圖的圖2和圖3，100表示本發(fā)明的另一實(shí)施例的閥，它具有閥體101，一凹槽115，可動(dòng)螺紋柱塞116與凹槽115配合，柱塞116的端部151和凹槽115的外表面之間具有間隔墊片150?？刂萍?17如圖所示仍為一球，位于柱塞116的凸臺(tái)118上。使閥100和發(fā)動(dòng)機(jī)相連的出口接頭103如圖所示具有間隔墊片108，位于內(nèi)法蘭和閥體101的外表面之間。接頭103的內(nèi)表面如圖所示具有一球座107。在該實(shí)施例中，與燃料貯罐相連的進(jìn)口114如圖所示與出口接頭103大致垂直。
上述的布置有助于在閥室113中產(chǎn)生湍動(dòng)，特別是因?yàn)槿鐖D所示的凸臺(tái)152伸入到流體經(jīng)進(jìn)口接頭114流入閥室113的通道中。在凸臺(tái)152頂部或其近旁開一缺口，該缺口頂部153也有助于在閥室113中產(chǎn)生湍動(dòng)，并且也有助于在向燃料貯罐中裝料時(shí)，確保圍繞球117并通過進(jìn)口114有一流體通道。
同樣，根據(jù)所選擇的密封件107的不同材料，一旦球117移到如圖虛線117′所示位置，若實(shí)際上未提供一有效旁路，則有必要對(duì)閥進(jìn)行人工復(fù)位(見圖6)。
用圖2和圖3所示的閥進(jìn)行測試，在壓縮天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中，閥在泛流流速接近正常流速最大值的1.5倍這一理論值時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉。
這些測試結(jié)果如下發(fā)動(dòng)機(jī)容量 理論最大 實(shí)際關(guān)閉 球尺寸 柱塞高度關(guān)閉流量 流量(厘米3)(英吋3)(千克/秒)× (千克/秒)× (英寸) (毫米) (H)10(-3)10(-3)800 48.8 4.0 4.42 7/15 13.01000 61.0 5.0 5.07 5/16 11.01200 73.2 6.0 6.00 1/2 16.51300 79.3 6.5 6.85 7/16 16.01500 91.5 7.5 7.76 3/8 8.01800 109.8 9.0 10.74 7/16 13.02000 122.0 10.0 10.74 7/16 13.02300 140.3 11.5 11.53 1/2 13.52500 152.8 12.5 12.22 7/16 10.03000 183.0 15.0 13.90 3/8 12.53300 201.4 16.5 17.38 3/8 13.04100 250.2 20.5 21.80 7/16 3.5＊5000 305.2 25.0 25.28 3/8 3.5＊
球尺寸 球重量(英寸) (毫米) (克)5/16 7.94 1.95023/8 9.53 3.51527/16 11.11 5.57621/2 12.70 8.2832注(＊)-柱塞在頂部有4.0mm的凹槽從這些數(shù)據(jù)可以看到，對(duì)壓縮天然氣燃料系統(tǒng)，1.5×最大流速，這一切斷泛流流速不是強(qiáng)制性的，(至少目前在新西蘭)，而這樣的關(guān)閉流速對(duì)各種尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)將是容易達(dá)到的，只須稍微調(diào)節(jié)球的尺寸，球重量和/或柱塞高度。
前面曾提到，在球座不提供完善的密封的情況下，閥能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位。但與其說依靠一不完善的密封，而使流體從球邊泄漏，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，倒不如采用人工復(fù)位，如圖4的實(shí)施例所示。
在該實(shí)施例中，圖1所采用的對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)這里仍采用，柱塞16中具有一沖桿200并從其中伸入，在其圓盤形上端201，支承球形控制件17。出現(xiàn)泛流后，球17移到其關(guān)閉位置17′，克服彈簧或類似裝置202的偏移移動(dòng)沖桿200，使圓盤201的邊緣與球17在17′位置接觸，即可觸動(dòng)球并使其因重力落回到它的閥開位置。可以理解，沖桿200或類似人工復(fù)位裝置不一定需要穿過柱塞16伸入，它可插入在閥體2的任意合適的位置。
作為一種進(jìn)一步的選擇方案，如圖5和圖6所示，與圖2和圖3列舉的閥100相配套的出口接頭103′中，在靠近球座區(qū)251內(nèi)端提供一切口段250。這樣，接頭103′的螺紋段252，在不到接頭103′的末端處即中斷。
從圖6可更清楚地看到，這樣可提供一個(gè)旁路節(jié)流口253，因而即使球117在其閥關(guān)閉位置(如圖2虛線所示)，一定量的流體仍能流過出口103′。
可以理解，這樣布置是否可行主要取決于閥的使用場合。當(dāng)然，可以這樣進(jìn)行判斷，即看看閥自動(dòng)復(fù)位產(chǎn)生的價(jià)值是否超過流體連續(xù)流出(盡管流速大減)造成的可能的損失。
現(xiàn)在參照附圖7，在一個(gè)典型的車輛裝置中，一個(gè)壓縮天然氣圓柱桶400如圖所示，安裝在車輛車板401上，一總關(guān)閉閥402經(jīng)由高壓管線403把圓柱桶400與本發(fā)明的一種實(shí)施例的一流量限制截止閥404相連。閥404可橫向或縱向安裝，大致垂直，最好偏離垂直位置不超過15度。高壓管線405按已知方式把閥404與一穩(wěn)壓器相連。袋406如圖所示，罩住總關(guān)閉閥402區(qū)域內(nèi)的裝置。
這樣，可以看到，本發(fā)明提供了一種流量限制截止閥，它極為簡單(只有一個(gè)移動(dòng)部分)，操作可靠，且具有選擇性，雖然特別適用于車輛的壓縮天然氣系統(tǒng)燃料流動(dòng)的控制，但也可以用于任何需實(shí)現(xiàn)流體泛流控制的場合。
柱塞16、116的垂直調(diào)節(jié)表明，它可容易地改變一定的流體流速，在該流速下所產(chǎn)生的湍動(dòng)，使球17、117浮起，并使閥關(guān)閉。此外，球17、117的大小/重量的不同也能容易地調(diào)節(jié)該切斷點(diǎn)。對(duì)某些具有高體積流速的閥，有必要使球采用較輕的材料，如塑料，以取代較重的材料如金屬。還有，盡管如圖采用的控制件17、117為球，可以設(shè)想，使用其它形狀，如圓柱狀的控制件也是可行的。
在前述描述中，已涉及到本發(fā)明的各個(gè)特定組成部分，這些組成部分具有一些公知的等同物，而這些等同物同前面逐個(gè)提及的各部分一樣，已被包括在本發(fā)明當(dāng)中。
雖然，本發(fā)明已用實(shí)例形式作了描述，并參照了它可能的實(shí)施例，但應(yīng)該理解，對(duì)它仍能作一些修改和補(bǔ)充，這些并不離開如所附權(quán)利要求
所限定的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種閥，它具有閥體，一個(gè)第一通道，已經(jīng)配設(shè)在或可以配設(shè)在一個(gè)閥座上，至少一個(gè)適合于與壓縮流體源相聯(lián)的第二通道，一個(gè)位于所說的第一和第二通道之間的閥室，及一個(gè)控制件，其特征在于所說的閥體中包括一深孔，該深孔之中含有一柱塞件，在所說的柱塞件的一個(gè)端部上或是該端部之中設(shè)有一控制件，以便把控制件的預(yù)定的一部分暴露在在所說的閥室中流動(dòng)的流體中，其中控制部件的重量及其在閥室中的暴露程度應(yīng)為當(dāng)流過閥室的流體達(dá)到一預(yù)定的流速時(shí)，控制件將靠在所說的閥座上，以防止或限制流體進(jìn)一步從壓縮流體源流過所說的第一通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的閥，其特征在于在所說的第二通道與所說的閥室的接合處或其附近，有一流體流動(dòng)湍動(dòng)發(fā)生裝置，以強(qiáng)化閥室內(nèi)流體的湍動(dòng)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所說的閥，其特征在于，所說的第二通道與所說的第一通道大致垂直，所說的湍動(dòng)發(fā)生裝置包括一凸臺(tái)，它在所說的第二通道附近，伸入或伸向所說的閥室。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的閥，其特征在于所說的柱塞在所說的深孔中可移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所說的控制件的上部相對(duì)于所說的閥室的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的閥，其特征在于，當(dāng)所說的控制件靠在所說的閥座上時(shí)，閥座允許有限的流體從其中流過。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的閥，其特征在于當(dāng)所說的控制件靠在所說的閥座上時(shí)，在閥座周圍有一旁路裝置以使流體從其中流過。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的閥，其特征在于具有一控制件的復(fù)位裝置，它可以伸入到所說的閥室內(nèi)，使它與處于靠在所說閥座上時(shí)的控制件接觸，以使所說的控制件因重力落回到它在所說的深孔中所處的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的閥，其特征在于所說的復(fù)位裝置包括一可伸入到所說的柱塞內(nèi)的沖桿。
9.一種大致如前參照附圖中的圖1、圖2和圖3、圖4、圖5和圖6或圖7所描述的閥。
專利摘要
閥100，具有一閥室113，流體可在出口接頭103和進(jìn)口114之間來回通過該閥室。一球117通過一可動(dòng)螺紋柱塞116設(shè)置在離閥室113有一預(yù)定距離的位置。在從進(jìn)口114到出口接頭103流體出現(xiàn)泛流情況下，閥室113內(nèi)所產(chǎn)生之湍動(dòng)足以使球117浮起，并使球靠在球座107上以阻止或限制流體進(jìn)一步流動(dòng)。對(duì)閥100可提供自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位。該閥100實(shí)際適用于采用壓縮天然氣的車輛燃料系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)F16K17/20GK86101651SQ86101651
公開日1986年8月20日 申請(qǐng)日期1986年2月21日
發(fā)明者雷蒙德·奎斯蒂德 申請(qǐng)人:雷蒙德·奎斯蒂德導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan