專利名稱:供給氣缸的關(guān)閉和流量控制閥的制作方法
本申請(qǐng)是正在審理中的申請(qǐng)?zhí)枮? 的接續(xù)申請(qǐng)，其題為“流體流量隔斷和控制裝置及方法”;它又是1984年11月28日提出的，申請(qǐng)?zhí)枮?75825題為“流體流量控制閥及方法”的后續(xù)申請(qǐng);而它又是1982年7月16日提出的申請(qǐng)?zhí)枮?98845題為“流量限制閥”的后續(xù)申請(qǐng)，該申請(qǐng)所涉及的主要內(nèi)容包括在審理中的申請(qǐng)?zhí)枮? ，題為“流量壓力調(diào)節(jié)裝置及方法”申請(qǐng)之中。
本發(fā)明介紹了用于壓力氣體供給氣缸的關(guān)閉閥，特別是控制氣體關(guān)閉、手控氣體流量、過(guò)流控制、壓力調(diào)節(jié)流量控制的按鈕式控制閥，全部裝在一個(gè)直接聯(lián)接壓力氣體供給氣缸上的安全閥體之中。
周知的閥依靠?jī)?nèi)閥桿來(lái)控制壓力氣體的流量，該內(nèi)閥桿借助于一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥桿或其它類(lèi)似物進(jìn)行外部控制，這樣的閥桿需要旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)密封以防在閥桿周?chē)孤毫怏w。這樣的手控閥被廣泛用在壓力氣體供給氣缸頂部作主關(guān)閉閥。然而，由于目前在半導(dǎo)體工業(yè)中廣泛使用高毒性氣體，已經(jīng)促使對(duì)與使用慣用的關(guān)閉閥有關(guān)的安全性差問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)檢查，這種閥采用易失效的旋轉(zhuǎn)密封件，同時(shí)該關(guān)閉閥需很大的手動(dòng)旋轉(zhuǎn)行程以關(guān)閉來(lái)自氣缸的壓力氣體流。這些閥不適于快速控制緊急情況下的火災(zāi)或毒氣泄漏及類(lèi)似情況，而且，這些關(guān)閉閥很容易與過(guò)流控制閥、壓力調(diào)節(jié)裝置等混淆，更進(jìn)一步妨礙了這些常閉閥的通常的手動(dòng)控制。另外連接到主關(guān)閉閥上有關(guān)的高壓連接件由于氣缸的跌落或暴露元件被沖擊或氣體管路移動(dòng)而易造成嚴(yán)重?fù)p壞使其泄漏、破裂。
在本發(fā)明中，用改進(jìn)的按鈕式控制閥代替了在壓力氣體供給氣缸上的慣用主關(guān)閉閥，改進(jìn)的按鈕式關(guān)閉閥沒(méi)有那種會(huì)把壓力氣體泄漏到四周的密封結(jié)構(gòu)，本發(fā)明利用一個(gè)單元部件完成過(guò)流控制和壓力調(diào)節(jié)功能，它在供給氣缸上方只有極小的外露部分，高度一體性以防止氣體泄漏是采用對(duì)閥體中裝有閥元件進(jìn)行磁驅(qū)動(dòng)而保證的，閥體于組裝后所有接縫與連接點(diǎn)均用電子縫焊技術(shù)密封。
附圖1給出了本發(fā)明閥的一個(gè)實(shí)施例的斷面圖;
附圖2是附圖1中的閥手動(dòng)控制處于全開(kāi)位置的斷面圖;
附圖3是附圖1中的閥作為過(guò)流控制器而使用時(shí)的斷面圖;
附圖4是附圖1中的閥體內(nèi)裝有一個(gè)改進(jìn)的壓力調(diào)節(jié)裝置的斷面圖。
參考附圖1中的普通圓柱閥殼體9的內(nèi)示圖，其圓柱體的下端通過(guò)螺紋而直接連接到氣體供給氣缸的頂端。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)出口連接件11焊接13到閥殼體9上，例如，采用常見(jiàn)的電子束焊接技術(shù)。該閥殼體9在入口通道17和出口通道19之間有一個(gè)內(nèi)中心孔15，在孔15的入口側(cè)有一個(gè)環(huán)繞密封面或閥座21?；钊?5被滑動(dòng)地裝在入口通道17內(nèi)而且?guī)в幸粋€(gè)用適宜材料如全氟彈性材料(可從Dupont co，選用如KALREZ)做成的彈性墊或密封件23與閥座21配合起到密封作用。該活塞元件25在它的普通圓柱外表面上開(kāi)有槽或平面，其原因后述，使一定壓力的氣體通過(guò)活塞元件25和孔15(當(dāng)閥打開(kāi)時(shí))而流到出口通道19中去。彈簧29和彈簧座31配置在活塞元件25的下方以便把密封件23彈性地推動(dòng)到氣密常閉狀態(tài)，與閥座21保持密封接觸。當(dāng)然，閥座31上需開(kāi)有通口32，或以圓套孔中成方形等形式使壓力氣體通過(guò)。采用壓力增力密封和彈簧增力密封21，23是由中心桿33控制的，該中心桿被連接到活塞元件25上，并向孔15伸出到出口通道19中。一個(gè)封裝有磁鐵37的滑動(dòng)元件35可滑動(dòng)地安裝在出口通道內(nèi)，可選擇地對(duì)桿33施加控制力以打開(kāi)在孔15周?chē)纬傻拿芊?。該元?5靠彈簧29(借助于活塞35和中心桿33)支撐，如圖1所示，封裝有磁鐵41的驅(qū)動(dòng)按鈕39處于遠(yuǎn)離位置時(shí)將不影響閥的常閉狀態(tài)。應(yīng)該注意的是磁鐵37和41方向是互相排斥的，因此也可以通過(guò)這種排斥力并借助于彈簧29支承按鈕39和磁鐵41的重量。端盤(pán)40可以通過(guò)電子束焊焊接到出口通道上端的殼體9上以密封殼體防止可能的泄漏。本發(fā)明中的另部件可由這樣的材料如不銹鋼、鋁或塑料等制成，以便焊接成一體、防止泄漏而不對(duì)磁鐵41產(chǎn)生的外部控制磁場(chǎng)有太大的影響。按鈕39的圓柱形保持和導(dǎo)引件43可以靠一個(gè)安裝螺釘45或其它方便的連接方法固定到殼體9上，并形成了按鈕39的三個(gè)不同的控制位置，如附圖1、2、3所示。
閥的工作過(guò)程，如附圖1所示。按鈕39維持在穩(wěn)定位置時(shí)，在彈簧增力和壓力增力的作用下，密封件23封閉住閥座21，閥保持常閉，如圖2所示，為使閥完全打開(kāi)，需要克服磁鐵37和41相互排斥的回彈力把按鈕39全部壓下，這樣就把足夠大的磁排斥力作用在與滑動(dòng)元件35相關(guān)的磁鐵41上，反過(guò)來(lái)把足夠大的力傳給桿33、活塞25和彈簧29從而克服向上彈簧和向上壓力所產(chǎn)生的密封6，并打開(kāi)孔15，使氣體流出。閥保持開(kāi)啟期間，在所示實(shí)例的操作中，手控力42必須始終作用在按鈕39上以使其維持在最貼緊的位置。為建立上面的工作方式，可對(duì)磁鐵37和41的尺寸、重量、磁通及相對(duì)空間位置及對(duì)彈簧29產(chǎn)生的彈簧力的大小作不同的選擇。
參見(jiàn)附圖3，附圖1和附圖2所示的實(shí)施例，利用導(dǎo)向座43的擠壓上凸緣與按鈕39上的肩部47相配合而使按鈕39“鎖”在中間位置，按鈕39在此位置時(shí)，磁鐵37和41的合成磁排斥力加上元件35及活塞25的重量足以克服彈簧29的彈簧反力。通過(guò)選擇，使磁力加上元件35和活塞25的重量略大于彈簧29的彈簧力，從而保持閥的開(kāi)啟狀態(tài)。
現(xiàn)在，對(duì)活塞25表面上的平面或槽27加以說(shuō)明，這些氣流通道的橫截面積是用來(lái)選擇所需要形成的力的增量的，其力的增量關(guān)系到流經(jīng)這里的氣體(給定密度的)流速，這樣在通過(guò)平面或槽27的氣體流速被超過(guò)選定值時(shí)就形成了一個(gè)力，此力加上彈簧29的彈簧力能克服元件35和活塞25的重量及磁鐵37、41的排斥力而使活塞25、密封件23抬起并封住閥座21。利用超流量氣體關(guān)閉的閥靠上升彈簧和在孔15周?chē)纬傻纳仙龎毫γ芊舛３珠y關(guān)閉狀態(tài)，直到重新全部壓力下按鈕39使閥打開(kāi)或重新置位至圖2所示位置并按那種方式工作。
在附圖1、2、3中所示的閥實(shí)例中，有元件35帶一個(gè)向下的活塞裙或稱屏架，其上帶有側(cè)向孔52以便在閥全開(kāi)或部分開(kāi)啟時(shí)流經(jīng)孔的氣體通過(guò)。該屏架50可有效阻止由于貝努利效應(yīng)而在元件35和殼體9的表面54之間產(chǎn)生的附加作用力。根據(jù)貝努力效應(yīng)兩個(gè)表面間高速流動(dòng)的氣體使壓力減小，即減小作用在兩個(gè)表面間的相對(duì)作用力。開(kāi)有孔52的屏架50保證了流過(guò)開(kāi)孔15的氣體不減少作用在元件35和相對(duì)殼體9的表面54上的作用力，因而消除了元件35的振動(dòng)。
參考附圖4說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例與附圖1的實(shí)施例相近，其附加特征是在殼體9、10內(nèi)裝有一個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置，在附圖1～4中，為清楚起見(jiàn)，相似結(jié)構(gòu)元件具有相同的圖標(biāo)號(hào)，附加元件配置在閥座31下面殼體9的入口通道內(nèi)稱作壓力調(diào)節(jié)裝置。一個(gè)具有柔性側(cè)壁57的封閉波紋管55裝在彈簧座31的下面，其端盤(pán)59所在的位置使其由于作用在波紋管55的內(nèi)、外壓力差而具有不同的作用。端壁59連接到中心桿61上，中心桿61與一個(gè)輔助活塞62相連并穿過(guò)第二個(gè)孔63，該孔63是在封閉有輔助活塞62的下殼體10上加工出來(lái)的。該輔助活塞62裝有一個(gè)與密封件23相似的彈性密封件65，該密封件65借助于氣體壓力和彈簧67的上升壓力而構(gòu)成孔63周?chē)臍饷芊?。彈?7裝在輔助活塞62和彈簧座69之間以維持住密封件65密封住孔63。這種氣密封可以通過(guò)由桿61而起作用的波紋管55端盤(pán)59的位置予以改變和控制。波紋管55被壓縮到某一選定的氣體壓力代表值，在此產(chǎn)生壓力調(diào)節(jié)作用。因此，在通道17內(nèi)，氣體壓力超過(guò)波紋管的壓力時(shí)，波紋管55被壓縮而導(dǎo)致端盤(pán)59離開(kāi)孔63，此時(shí)波紋管55被壓縮，這樣，使帶有密封件65的輔助活塞62向?qū)⒖?3密封住的方向移動(dòng)，從而，導(dǎo)致孔上游的氣壓減小，使波紋管55伸長(zhǎng)。
相反地，若通道17中的氣體壓力小于波紋管的壓力，帶有密封件65的輔助活塞62離開(kāi)孔63。從而，使氣體從這里通過(guò)并壓入口17內(nèi)建立壓力?？?3下游的氣體壓力就是這樣自身調(diào)節(jié)的，即波紋管內(nèi)壓力隨端盤(pán)59的運(yùn)動(dòng)而改變，而波紋管55伸長(zhǎng)和壓縮系隨著在通道17中作用到波紋管55有效控制面積上的氣體壓力而變。端盤(pán)59包括一個(gè)開(kāi)有側(cè)向孔72氣體能從這里通過(guò)的向下的活塞裙或屏架70以減少氣體流過(guò)孔63的貝努利效應(yīng)，正如上面所述的關(guān)于活塞裙50那樣，也可以減少輔助活塞62的振源產(chǎn)生的可能性。
因此，本發(fā)明的裝置是用于供給氣缸的按鈕控制的常閉關(guān)閉閥，它也具有過(guò)流切斷和壓力調(diào)節(jié)功能，在其小巧的閥體中，勿需采用滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的流量控制閥，保證該閥快速簡(jiǎn)單手工關(guān)斷，采用控制按鈕釋放閉鎖恢復(fù)上升壓力和上升彈簧力閉鎖孔口以阻止供給氣缸的氣體流出。
權(quán)利要求
1.用于控制從供給氣缸流出的壓力氣體的裝置，該裝置包括一個(gè)閥體在第一通道和第二通道之間開(kāi)有一個(gè)孔以便使氣體從第一通道流向第二通道，所說(shuō)的孔在它的第一通道一側(cè)有一個(gè)密封面，所說(shuō)的閥體有一個(gè)帶外螺紋的下部以氣密螺紋密封直接連接到一個(gè)供給氣缸上以形成氣密壓力容器，所說(shuō)的第一通道大體上與閥體的外螺紋下部同心以形成大體上與孔同軸的一個(gè)氣體入口；一個(gè)與第二通道相連的氣體出口裝置；一個(gè)元件配裝在鄰近所說(shuō)孔的第一通道內(nèi)，該元件可軸向地接近或離開(kāi)所述的孔的接合面以形成選擇性氣密封；所說(shuō)的元件具有從氣體入口到所述孔的選定的橫斷面積的氣流通路，根據(jù)流過(guò)選定橫斷面積的上述氣流通路的氣流所產(chǎn)生的朝向孔的密封面上的自驅(qū)動(dòng)力作用到該元件上；所配置的一個(gè)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件，它從第二通道穿過(guò)所說(shuō)的孔把可選擇的運(yùn)動(dòng)傳遞到第一通道中的所說(shuō)元件上；控制裝置包括一個(gè)安裝在第二通道內(nèi)的電磁鐵，它與執(zhí)行件相接并產(chǎn)生近似的軸向位移；彈簧裝置裝在第一通道內(nèi)為所說(shuō)元件、執(zhí)行件、控制裝置提供彈性支承、彈性地推動(dòng)所說(shuō)元件并密封住所說(shuō)的孔呈常閉狀態(tài)；磁鐵裝置裝在閥體外，與所說(shuō)元件、執(zhí)行件和控制裝置在貼緊、遠(yuǎn)離、中間操作位置上作同軸線的位移，它與控制裝置產(chǎn)生磁排斥以克服帶磁鐵裝置的彈簧裝置的彈性支承，在貼緊或中間操作位置使該元件離開(kāi)所說(shuō)孔的密封面讓氣流通過(guò)；所說(shuō)彈簧裝置在所述元件離開(kāi)所述孔的密封面時(shí)所提供的足夠大向上的彈性支承力近似等于所說(shuō)元件的、執(zhí)行件的和帶磁鐵裝置的控制裝置在上述中間操作位置時(shí)所受的相互作用力的向下力的總和。
2.按照權(quán)利要求
1所說(shuō)的裝置，其中上述流體通道的橫斷面積的選定是使上述元件、執(zhí)行和控制裝置，當(dāng)壓力流體流量超過(guò)選定的壓力流體流量時(shí)則對(duì)所述的孔口進(jìn)行自驅(qū)動(dòng)密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，包括配置在第一通道中、在相對(duì)于上述彈簧裝置元件及孔口的上游位置的壓力調(diào)節(jié)裝置;所說(shuō)的壓力調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)安置在所說(shuō)第一通道中的輔助孔口及能把氣流從所說(shuō)輔助通道送到所述第一通道中的輔助通道、一個(gè)輔助元件和一個(gè)輔助彈簧裝置配置在所說(shuō)輔助腔室內(nèi);波紋管裝置配裝在第一通道內(nèi)，其裝置根據(jù)作用在它上面的氣流壓力而大致地在軸向伸長(zhǎng)與收縮;為了將所說(shuō)波紋管裝置的軸向位移偶合至上述輔助元件而配置的穿過(guò)輔助孔的一個(gè)輔助執(zhí)行件，根據(jù)作用在波紋管裝置上的氣流壓力來(lái)改變輔助元件相對(duì)于所說(shuō)輔助孔的位置;并所說(shuō)彈簧裝置彈性地推動(dòng)所說(shuō)輔助元件以對(duì)輔助孔進(jìn)行氣密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置，其中所說(shuō)的波紋管裝置在內(nèi)壓力作用下有一伸長(zhǎng)量，其伸長(zhǎng)量通過(guò)輔助執(zhí)行件彈性地推動(dòng)輔助元件開(kāi)啟對(duì)輔助孔的密封，并克服輔助彈簧裝置的彈性力。
5.用于控制從供給氣缸流出的壓力氣體流量的裝置，該裝置包括一個(gè)具有下部圓柱螺紋部分的閥體以與供給氣缸直接形成螺紋密封而形成密封容器;在閥體內(nèi)的閥裝置有選擇地控制從供給氣缸流出的壓力氣體的流量;在閥體中配置的壓力調(diào)節(jié)裝置，位于氣流通過(guò)的閥裝置的上游，所說(shuō)的調(diào)節(jié)裝置可改變流過(guò)這里的壓力氣體的流量并與從這里流到閥裝置中的氣流壓力成反比。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的裝置，包括屏架裝置與第二通道內(nèi)的執(zhí)行件大體同心，其位置在控制裝置和孔之間并在自孔口朝外橫向流體通路中，所述的屏架裝置開(kāi)有若干側(cè)向通口以使通道流體從此流過(guò)并阻止孔口周?chē)拈y體部分和控制裝置之間發(fā)生貝努利作用力。
專利摘要
所公開(kāi)的按鈕控制主關(guān)閉閥及流量控制閥，直接連接到供給氣缸上以代替現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)桿式關(guān)閉閥。閥內(nèi)的磁驅(qū)動(dòng)裝置消除了運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)部件周?chē)芊庑孤┑奈ｋU(xiǎn)，由內(nèi)部閥元件進(jìn)行過(guò)流控制，它阻止流量進(jìn)一步超過(guò)設(shè)計(jì)極限。壓力調(diào)節(jié)裝置被裝在同一殼體內(nèi)以便維持極小的輪廓，為增進(jìn)操作安全，管路大為縮短。
文檔編號(hào)F17C13/04GK87102179SQ87102179
公開(kāi)日1987年9月2日 申請(qǐng)日期1987年2月18日
發(fā)明者保羅·G·艾茲莫 申請(qǐng)人:保羅·G·埃茲莫導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan