專利名稱：具有磁性控制裝置的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對閥的改進，所述閥包括在閥室內(nèi)移動的閘門(shutter)，在閥室的一端設(shè)有閥座，閘門在閥處于關(guān)閉位置時靠在該閥座上，或在閥處于打開位置時移動遠(yuǎn)離該閥座，其中閘門的移動由設(shè)在閥室外并與閘門磁耦合的磁性控制裝置來獲得。
這種閥特別用在食品充填機械中，尤其用于液體。
背景技術(shù)：
文獻EP0436214描述了一種在閥的管狀主體外部裝有閘門和控制件的磁閥。該閘門和控制件具有磁化部分，并且該控制件能沿主體運動，使得當(dāng)控制件運動時施加的磁引力使閘門運動，以打開或關(guān)閉閥的出口孔。在這種閥中，通過與閥體一體形成的氣動系統(tǒng)使外部控制件運動。
然而，這種裝置有一缺點，即由于被位于外部的磁體吸引的閘門可能或強或弱地附著在所述內(nèi)壁上，在閘門和閥室的內(nèi)壁間的高摩擦力。這導(dǎo)致壁和/或閘門過早損耗的風(fēng)險，和/或顆粒物沉積在閥室內(nèi)以及進入到液體并被分散的風(fēng)險；此外，這種閥難以清洗，尤其是在清洗液不能流通或只能有困難地流通的摩擦區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種閥裝置，其中減少甚至消除閥體和閘門之間的摩擦區(qū)域，從而克服了上述缺點。
根據(jù)本發(fā)明，閥包括一位于閥體中的閥室內(nèi)的閘門，所述閥室的一端設(shè)有閥座，閘門的形成閥瓣(flap)的部分在閥處于關(guān)閉位置時靠在該閥座上，并在閥處于打開位置時遠(yuǎn)離該閥座；以及一磁性控制裝置，其包括布置在閥室外部的閘門磁性驅(qū)動部件，用于將磁性控制裝置移動到其關(guān)閉位置或其開口位置，其特征在于，該磁性控制裝置還包括至少一個由磁性材料制成的球體，該球體布置在閥室中并與外部磁性驅(qū)動部件耦合，所述球體與閘門連接，當(dāng)磁性驅(qū)動部件使球體運動時，所述閘門在閥室中被驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的其他特征-球體相對于閘門自由轉(zhuǎn)動；-閘門包括至少一個托架(housing)，在該托架內(nèi)至少放置一球體；-閥適合使閘門能夠在閥體中對準(zhǔn)中心；-閘門與至少兩個與其配合的球體以及閥體連接，以便通過外部磁性驅(qū)動部件定心；-定心裝置設(shè)置在閥室內(nèi)，在閥室的側(cè)壁上，與閘門配合；-定心裝置設(shè)置在閘門上，與閥室的內(nèi)部側(cè)壁配合；-定心裝置是翼片(fin)；-閘門與相對于閘門軸線縱向偏移的至少兩個球體連接；-閘門的至少一個截面與彼此成角度地相對偏移的至少兩個球體連接；-閘門的兩個單獨的截面分別與至少兩個球體連接，球體的設(shè)置使得同一截面的兩個連續(xù)球體之間的圓周偏移量小于或等于180°；-同一截面的(n個)球體以等于360°/n的角度成角度偏移。


本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點將通過參照附圖閱讀以下給出的詳細(xì)說明而變得更加易懂，其中圖1是本發(fā)明的閥的一個實施例的軸向截面的示意圖，該閥的磁性控制裝置包括單個球體；圖2是沿圖1中線AA-AA的橫截面的示意圖；圖3是本發(fā)明的閥的第一實施例的軸向截面的示意圖，其磁性控制裝置包括兩個不位于同一截面上的兩個球體；圖4是本發(fā)明的閥的第二實施例的軸向截面的示意圖，其磁性控制裝置包括兩個設(shè)置在同一截面上的球體；圖5是閥的第三實施例軸線截面的示意圖，其配備有兩個磁性控制裝置，每個磁性控制裝置各包括兩個設(shè)置在同一橫向截面上的球體；
圖6是圖5所示控制裝置中的一個的橫截面的示意圖；圖7是圖6所示閥的軸向截面的示意圖，構(gòu)成圖5中位于剖面線BB-BB正上方和正下方的區(qū)域的更詳細(xì)的視圖；圖8是具有多于一個球體的另一實施例的軸向截面的示意圖；圖9是圖8的閥沿CC-CC線的橫截面的示意圖，該CC-CC線位于由球體和驅(qū)動部件限定的一平面內(nèi)。
具體實施例方式
圖1示出了閥110，其用于安裝在例如容器充填設(shè)備中。
閥110通常為管狀結(jié)構(gòu)。在其中心包括一閥室12，在此具有圓柱形截面，該閥室由具有軸線A1的中心管限定。
在下面的描述中，下部、上部、頂部、底部等術(shù)語用于參照附圖更好理解發(fā)明。它們不應(yīng)理解為限定本發(fā)明的范圍，尤其關(guān)于閥的方位。閥的軸線A1的豎直方位僅僅適于本發(fā)明的一優(yōu)選實施例。
在本實施例中，閥的上部包括孔115，其適合被連接到供給槽(未示出)上，并通向閥室12?？?15的截面小于閥室12的橫截面。閥室12的下部在一閉合閥座116處終止，該閥座116適合裝納閘門20的相應(yīng)部分。閥座116通常為截頭圓錐體形狀，并通過一直徑比閥室12小的圓柱形部分向下延伸，形成閥的出口孔。
閘門20有兩個主要部分第一部分，由磁性材料的閥瓣121組成，其具有一截頭圓錐形部分，并在閥處于關(guān)閉位置時適合與閥的閥座116配合。環(huán)繞閥瓣121的密封件124增強了密封。
第二部分，為一閥桿122，其在軸向上與閥瓣對齊，并由磁性材料，如不銹鋼構(gòu)成。閥桿122的任何位置的外橫截面都小于閥室12的內(nèi)橫截面，使得閘門20在閥室12內(nèi)沿軸線A1在兩個方向上都能自由運動。
根據(jù)本發(fā)明，控制裝置包括在該實施例中基于線圈或磁體132形成的驅(qū)動部件130，該驅(qū)動部件設(shè)置在閥體外，因而設(shè)置在閥室12外，并且磁性材料球體123設(shè)置在閥室12的內(nèi)部。
球體由例如軟鐵、純鐵或由一種或兩種這些材料的合金制成。
根據(jù)本發(fā)明，球體123與閘門20連接，用以當(dāng)球體本身由線圈或磁體132驅(qū)動時，在閥本體內(nèi)平移地驅(qū)動閘門。為此，在閘門20的本體中，例如在閥桿上部的附近形成橫向托架124，并且球體布置在托架內(nèi)。托架的尺寸使得球體可以在其中自由轉(zhuǎn)動。
此外，球體123的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于閥室12的內(nèi)橫截面，使得球體能在閥室12內(nèi)自由滾動，同時其被保持在閘門20的托架124中，在托架中同樣也可以自由地轉(zhuǎn)動。
以本身已知的方式，包括線圈或磁體132的驅(qū)動部件130設(shè)置在閥體外，并能在平行于軸線A1(雙箭頭133)的方向上運動，或向下(關(guān)閉閥的方向)或向上(打開閥的方向)，同時驅(qū)動球體，該球體本身又使閘門20運動。驅(qū)動部件130可以通過任何合適的驅(qū)動設(shè)備(未示出)來運動，例如活塞-汽缸組件。
圖2是圖1控制裝置沿圖1中AA-AA線的橫截面的示意圖。該圖示出限定閥室12的整個管狀閥體，閘門20在該閥室內(nèi)移動。驅(qū)動部件130在閥體的外部。在該例中，驅(qū)動部件130帶有兩個徑向相對設(shè)置的磁體132，它們分別位于管狀閥體的外壁的相對側(cè)上，使磁通線基本會聚到球體123的中心，以達到盡可能最好的耦合。
至少一個縱向凹槽113被加工到閥室的內(nèi)壁中，以允許流體通過球體123的任一側(cè)。優(yōu)選設(shè)有至少兩個凹槽113，如在本實施例中均勻分布在閥室的外圍在這里示出兩個徑向相對設(shè)置的凹槽。它們是貫穿閥室12的整個軸向截面加工而成。球體被限制在兩個由凹槽113彼此隔開的圓拱形區(qū)域114之間，這兩個區(qū)域間的距離稍微大于球體的直徑，并且磁體優(yōu)選設(shè)置成面向這些區(qū)域。因此，球體根據(jù)由線圈或磁體產(chǎn)生的磁場方位，優(yōu)先地在這些區(qū)域中的一個上“滾動”，構(gòu)成一滾動區(qū)域。應(yīng)當(dāng)注意，另一區(qū)域不與球體接觸，但當(dāng)裝配閥時，很容易將其對準(zhǔn)中心；更甚者，如果磁體從相反方向安裝，例如在進行維修操作時，該區(qū)域能非常好地成為一支承區(qū)域。當(dāng)閘門被移動到打開位置時，流體能流進兩個為了這個目的而設(shè)置的凹槽113中。
通過沿著適當(dāng)方向移動磁性控制裝置，閥被移動到關(guān)閉位置或打開位置。如果如圖中所示設(shè)置閥，操作是最優(yōu)化的，在圖中液體入口位于頂部并且出口位于底部，當(dāng)閥關(guān)閉時，驅(qū)動部件處于比球體更低的水平面利用這種構(gòu)造，不僅通過磁引力，還通過作用在球體上的靜壓力而將閥瓣推到閥座上。
除了控制裝置外，剛才描述的操作模式與本發(fā)明的閥的其他實施例的操作模式相同，也就是說，驅(qū)動部件130和球體的數(shù)量，以及它們在閘門20中的布置可以改變。
在圖3所示的實施例，閥110基本上為管狀結(jié)構(gòu)，由磁性材料制成并限定閥室12。流體在閘門20和閥室12間的間隙中流動。
在該實施例中，以類似于圖1和2所示的方法，閥的上部包括適于連接一供給槽(未示出)并通向閥室12的孔115。該孔115的截面小于閥室12的橫截面。閥室12的下部在一關(guān)閉閥座116處終止，該閥座適合安放閘門20的相應(yīng)部分。該閥座通常為截頭圓錐體形狀，并通過一直徑小于閥室12的圓柱形部分向下延伸而成，形成閥的出口孔。閥座116在由面對的閥瓣121關(guān)閉時密封閥。
從圖3可以看出，閘門的閥桿122上部的直徑小于閥室12的直徑，并且該直徑從上部到下部(閥瓣121所處的位置)以截頭圓錐體的方式趨于增加。
在本實施例中，閘門20的控制裝置的第一部分包括兩個在軸向和徑向上偏移的球體123。兩個以磁性材料接線片或翼片形式的用于固定閘門20的定心件324設(shè)置在閘門20的閥桿122上，或可選擇地設(shè)置在閥室12的內(nèi)壁上，并且在允許閘門20的自由運動的同時，將閘門在置于閥室12的中心，；換句話說，在定心件324和閥室12的內(nèi)壁或可選擇為閘門20的閥桿之間留有間隙。
在本實施例中，閥桿設(shè)有與裝置包括的球體一樣多的托架124。每個托架124的尺寸使得在安裝閘門20時，即通過定心件324對準(zhǔn)中心時，每個托架安放一個球體，該球體能在所述托架中和閥室12的側(cè)內(nèi)壁上自由轉(zhuǎn)動。
這里驅(qū)動部件130被設(shè)置成每個球體與其自身的至少一個線圈或一個磁體132相聯(lián)。此外，線圈或磁體132固定在一起，使得它們同時移動。
剛才所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的非限定例子?？赡軙衅渌Y(jié)構(gòu)布置，在這些布置中，球體在閘門20上的分布，或支撐件324在閘門20的本體上或在閥室12上的分布可以變化。
在操作中，如果線圈或磁體132設(shè)置在一水平面上，使得它們的吸引力低于球體的徑面(diametral plane)以及如果如圖3所示(閥瓣位于底部)將閥豎直放置，閥通常通過磁性控制裝置、通過閘門20的重量和通過施加在球體上的靜態(tài)壓力保持關(guān)閉，這趨向于使閥瓣支承在閥座上。在使用中，驅(qū)動部件130和進而線圈或磁體132被移動，以及磁引力趨向于使驅(qū)動閘門20的球體運動。
圖4示出另一實施例，其中控制裝置包括兩個放置在同一橫截面上的徑向相對設(shè)置的球體。這種布置進一步改進了閘門20的操作。
控制裝置還包括驅(qū)動部件130，該驅(qū)動部件考慮到在同一截面上的兩個球體123的布置。為此，驅(qū)動部件130包括一帶有兩個徑向相對設(shè)置的磁體132的圓柱形磁體，該磁體分別設(shè)置在限定閥室12的管狀體外壁的各自相對側(cè)上，以獲得在磁體和兩個球體間的最佳耦合。
定心通過提供支撐件324得到改進，這些支撐件設(shè)置在由球體組成的控制裝置之下，以及閥的管狀體上或閘門20的本體上，以達到可能最佳的定心。如該實施例中所示，這些支撐件是由閘門20攜帶的翼片。
圖5示出另一與上述閥類似的閥的實施例，除了定心是以不同的方式獲得。事實上，該閥包括兩個同樣的控制裝置，每個控制裝置包括兩個放置在閘門20的同一橫截面上的球體123。為了提升力更好地分布以及閘門20更好地置于中心，這兩個裝置在閥的軸線A1上居中，但在該軸線上縱向偏移一距離“h”，并在圓周上優(yōu)選彼此偏移90°。換句話說，第一裝置的兩個球體由通過閥的軸線A1的第一平面支承，第二裝置的兩個球體由通過閥的軸線A1且與第一平面垂直的第二平面支承；同樣，同一裝置的兩個球體放置在與軸線A1垂直的同一截面上；另一裝置的兩個球體由垂直于軸線A1但與第一裝置偏移距離“h”的第二截面支承。如圖所示，優(yōu)選地，導(dǎo)向是以在本領(lǐng)域中已知的方式通過兩個垂直的翼片524實現(xiàn)，這些翼片彼此交叉并相對于控制裝置縱向偏移，在這里它們在流體流動方向上設(shè)置在裝置的下游，并由閘門20的閥桿支承。閘門20的閥桿122在一截頭圓錐形部分終止，其下設(shè)有閥瓣121。
閥的這個實施例包括帶有兩套線圈或磁體132的驅(qū)動部件130，這些線圈或磁體132彼此機械連接以同時移動，并設(shè)置成使得其中一個與一截面的兩個球體耦合，另一個與偏移距離“h”的另一截面的兩個球體耦合。
圖6是其中一個控制裝置沿圖5中線BB-BB剖切的橫截面示意圖。該圖示出了限定閥室12的閥的整個管狀體，其中閘門20依靠球體滑動，每個球體放置在閘門20的相應(yīng)的托架中。閥本體的外部是驅(qū)動部件130，其包括一個攜帶兩個磁體132的圓柱形磁體，優(yōu)選的是，這兩個磁體的磁極彼此顛倒。它們分別放置在管狀體的外壁的相對側(cè)上，使得磁通量向兩個球體123會聚，從而獲得最佳耦合。
圖7是位于閥室12內(nèi)的球體123和閘門20的布置沿圖6中線B-B剖切的軸向截面視圖。在閘門20的同一橫截面內(nèi)，有一孔733，其直徑使得同一截面的兩個球體不會因為磁引力而粘在一起。該布置被引入到閥的閥室12中，使得其自由平移滑動?？刂蒲b置的另一部分，即帶有線圈或磁體132的驅(qū)動部件130位于同一橫截面上但位于閥本體的外部。
這種閥的操作與參照前面的附圖的描述相同。
在參照圖8和9描述的實施例中，圖9是沿圖8中線CC-CC剖切的截面視圖，該閥包括驅(qū)動部件130，其具有兩套放置在閥體外部并在軸線A1上縱向偏移的線圈或磁體132，使得每個線圈或磁體磁化兩個放置在閘門的同一橫截面上的球體123。這兩套線圈或磁體132也固定在一起，使得它們同時移動。每套都與圖5所示的類似，即其包括一本體，該本體具有兩個分別設(shè)置在管狀體外壁的相對側(cè)上的線圈或磁體132，以調(diào)整磁通線的方向而獲得與球體的最佳耦合。
閘門20終止于閥瓣121，該閥瓣位于閥桿延伸出來的下部。優(yōu)選的是，如這里所示有一密封件829環(huán)繞該閥瓣。
該閥瓣具有截頭圓錐形部分，用于與閥座116配合，在關(guān)閉位置提供密封。
閘門20優(yōu)選由單個坯件制成，因此不需要任何焊接來將其安裝，焊接可能帶來引起其在焊接時接合處變形的風(fēng)險。因此，那樣的操作會減小閥室內(nèi)的閘門20的定心精度。
如圖8所示，閥瓣的頂上設(shè)有另一截頭圓錐形部分821，在該另一截頭圓錐部分頂上設(shè)有兩個豎直翼片825。這些翼片相互交叉，以及在允許液體在件850中(圖9)在翼片825之間流動的同時，將閘門20在閥室12內(nèi)對準(zhǔn)中心。
翼片的頂上設(shè)有圓柱形部分826，該圓柱形部分的直徑小于閥室12的直徑，以及其本身的頂上設(shè)有兩個縱向偏移距離“h”的其它部分827、828，每個其它部分包括兩個上述設(shè)置在同一橫截面上的球體123。這兩個部分827、828由圓柱形中間部分830相互隔開。如前述，在同一截面中的球體優(yōu)選是徑向相對設(shè)置的；球體沿圓周從一個截面到另一截面偏移90°。
閥室的內(nèi)徑優(yōu)選基本上等于兩個球體的直徑之和。
同一截面的球體放置在托架824中，在這里該托架由一形成于閥桿內(nèi)的橫向孔組成，該孔的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于球體的直徑，使得后者可以在其中自由移動。應(yīng)該注意到翼片825由與閥桿相同的坯件制成。
圖9是沿圖8中的線CC-CC剖切的截面視圖，示出了具有托架824的閘門，在該托架中容納有位于同一截面的兩個球體123，示出了球體和翼片825的相對布置，以及示出了為流體而留出的通道850。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于實施例的描述，可以在不背離本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍的情況下將不同的設(shè)計應(yīng)用于本發(fā)明。尤其是控制裝置可以配備有不同數(shù)量的球體(每個截面超過兩個球體；超過兩個截面配備有球體)。
雖然在圖中示出的實施例僅僅是開/關(guān)閥，但可以設(shè)想可變流量閥的生產(chǎn)，為了這個目的，只要改變在閥室12和閘門20之間的間隙尺寸就足夠了。
權(quán)利要求
1.一種閥(110)，包括設(shè)置在閥室(12)內(nèi)的閘門(20)，所述閥室設(shè)置在閥體內(nèi)，并且該閥室的一端設(shè)有閥座(116)，閘門的形成閥瓣的部分在閥處于關(guān)閉位置時靠在該閥座上，并在閥處于打開位置時遠(yuǎn)離該閥座；以及磁性控制裝置，其包括設(shè)置在閥室外部的閘門磁性驅(qū)動部件(130)，用于使閘門運動到關(guān)閉位置或者打開位置，其特征在于，所述磁性控制裝置還包括至少一個球體(123)，所述球體由磁性材料制成，設(shè)置在閥室中，并與外部磁性驅(qū)動部件(130)耦合，所述球體與閘門相聯(lián)，使得外部磁性驅(qū)動部件使所述球體自身運動時，所述閘門在閥室(12)中被驅(qū)動。
2.如權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述球體(123)相對于閘門(20)自由轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求1或2所述的閥，其特征在于，所述閘門(20)包括至少一個托架(124，824)，在所述托架內(nèi)安放至少一個球體。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的閥，其特征在于，其在閥體中將閘門置于中心。
5.如權(quán)利要求4所述的閥，其特征在于，所述閘門與至少兩個與閘門和閥體配合的球體連接，以通過外部磁性驅(qū)動部件對準(zhǔn)中心。
6.如權(quán)利要求4所述的閥，其特征在于，定心部件(324)設(shè)置在閥室內(nèi)部，位于閥室側(cè)壁上，與閘門配合。
7.如權(quán)利要求4所述的閥，其特征在于，所述定心部件(324)設(shè)置在閘門上，與閥室的內(nèi)部側(cè)壁配合。
8.如權(quán)利要求6或7所述的閥，其特征在于，所述定心部件是翼片(524；825)。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，所述閘門與至少兩個球體連接，所述球體相對于閘門軸線縱向偏移。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，所述閘門的至少一截面與至少兩個彼此成角度偏移的球體連接。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，所述閘門的兩個單獨的截面中的每個與至少兩個球體連接，所述球體設(shè)置成使得在同一截面的兩個連續(xù)球體之間的角度偏移小于或等于180°。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，同一截面的n個球體以等于360°/n的角度而成角度地偏移。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，在所述閥室(12)的內(nèi)壁中形成至少一個流體通道凹槽(113)，在所述凹槽的任一側(cè)形成滾動區(qū)域(114)。
14.如前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，設(shè)置在閥體外部的所述驅(qū)動部件(130)適合沿平行于閥的縱向軸線(A1)的方向(133)運動，以同時驅(qū)動至少一個球體(123)。
15.如權(quán)利要求14所述的閥，其特征在于，所述驅(qū)動部件(130)包括至少一個磁體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥(110)，包括設(shè)置在閥室(12)內(nèi)的閘門(20)，所述閥室設(shè)置在閥體內(nèi)，并且該閥室的一端設(shè)有閥座(116)，閘門的形成閥瓣的部分在閥處于關(guān)閉位置時靠在該閥座上，并在閥處于打開位置時遠(yuǎn)離該閥座。本發(fā)明的閥還包括磁性控制裝置，其包括設(shè)置在閥室外部的閘門磁性驅(qū)動部件(130)，用于使閘門運動到關(guān)閉位置或者打開位置，其特征在于，所述磁性控制裝置還包括至少一個球體(123)，所述球體由磁性材料制成，設(shè)置在閥室中，并與外部磁性驅(qū)動部件(130)耦合，所述球體與閘門相聯(lián)，使得外部磁性驅(qū)動部件使所述球體自身運動時，所述閘門在閥室(12)中被驅(qū)動。
文檔編號F16K31/08GK1942697SQ200580011990
公開日2007年4月4日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者熱拉爾·薩比龍, 讓-雅克·塞蘭, 帕特里克·德卡爾納 申請人:賽德爾參與公司