專利名稱：閥門組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來控制在密封管道系統(tǒng)里的液體、或氣體、或流體微粒物質(zhì)的流動的閥門組件，該系統(tǒng)例如(但不限于)可用于食品和飲料行業(yè)、消防、航空、航空工藝學(xué)、空間、油氣工業(yè)、保健、制藥行業(yè)、公用服務(wù)事業(yè)和工藝設(shè)計行業(yè)等。
小型低壓閥通常是用黃銅、鋁或塑料制造的，而大型閥通常是用銅或其它合金制造的。如果被控制的流體具有腐蝕性，可能需要合金，諸如不銹鋼。閥可以手動操作，或通過伺服機構(gòu)或磁力機械操作，或通過受控制流體的流動氣動操作。本發(fā)明涉及的閥門組件是用磁力操作的。
從現(xiàn)有技術(shù)中已知提供了許多閥，并提供脈沖電流，以便啟動該閥。然而，與傳統(tǒng)類型的電磁閥相關(guān)的問題是，線圈可能產(chǎn)生大量的熱能。這樣，傳統(tǒng)的電磁閥只能有限地用于低溫流體，并可能在食品和飲料行業(yè)中使用時產(chǎn)生衛(wèi)生問題。此外，這些閥需要復(fù)位彈簧和滑閥機構(gòu)。當(dāng)線圈的電力被切斷時，彈簧/滑閥可對抗管道壓力關(guān)閉閥。此外，傳統(tǒng)的電磁閥需要密封件，以便使在彈簧/滑閥一側(cè)的內(nèi)部管道壓力與大氣壓力分離。這些密封件可能被磨損和/或破裂，從而造成流體泄漏，而這種泄漏可能是危險的和代價昂貴的。
安裝在工業(yè)系統(tǒng)里的大多數(shù)大直徑閥需要齊全的電氣設(shè)備和/或壓縮空氣設(shè)備，以便控制液體或氣體的流動。壓縮空氣設(shè)備本身需要電氣設(shè)備系統(tǒng)，因此，安裝這種大直徑電磁閥的成本和困難可能是巨大的。
與傳統(tǒng)的電磁閥相關(guān)的另一個問題是，由于它們需要保持長久的勵磁，因此其費用是昂貴的。例如，對于只在非常偶然情況下、可能一年一次或兩次工作的電磁閥來說，必須在整個時期內(nèi)維持充分勵磁。這在功率消耗方面可能是非常昂貴的。
一種容易安裝的、維持費用低的、只包括少數(shù)密封件和移動件的閥門組件將對許多行業(yè)提供直接的好處，并將具有廣泛的用途。
按照本發(fā)明，提供一種閥，它包括一閥體，安裝在其中的、可在閥處于第一操作方式的第一位置和閥處于第二操作方式的第二位置之間移動的閥門件，該閥門件包括一稀土磁體，該稀土磁體在閥門件處于所述位置之一處時使閥門件被磁性偏壓，以反抗向所述位置的另一處的移動，該閥上安裝有一能產(chǎn)生磁場、該磁場足以克服在第一或第二位置處的磁性偏壓的裝置，從而使所述閥門件向所述位置的另一處移動。
較佳的是，所述稀土磁體由下面材料組成的集合中選出的至少一種材料形成鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔和釷。
較佳的是，所述稀土磁體包括一種以上的稀土材料，更佳的是，所述稀土磁體可被永久勵磁，而其磁軸與任何選定的方向?qū)R。
較佳的是，該磁體除了稀土金屬外還包括至少一種元素。例如鐵、硼和/或鈷，這種化合物的例子是BREMAG(NeFeB)和ANISOTROPIC BREMAG(SmCo)。這種稀土磁體幾乎不可能利用傳統(tǒng)的線圈組件和短時間的相反磁力被消磁，而這種磁力將在閥門被打開或關(guān)閉時發(fā)生。
較佳的是，所述稀土磁體是一圓盤，它具有基本平行的表面，更佳的是，所述圓盤被勵磁，且具有與所述表面垂直的磁軸。
較佳的是，所述稀土磁體被安裝在閥體里。
較佳的是，該殼體設(shè)有供閥門件使用的閥座，該閥座上設(shè)有許多成圓形布置的、環(huán)繞著閥門件的稀土磁體。較佳的是，這些稀土磁體均勻間隔。
較佳的是，該閥在平面上基本是圓形，并大于2英寸(5厘米)直徑。
較佳的是，該閥包括一磁性線圈，通過施加電流、理想的是直流電在該線圈里產(chǎn)生一磁場。
較佳的是，所述線圈包括鐵或鐵氧體。
較佳的是，由可再充電電池組、諸如汽車/卡車等車輛上使用的電池組提供電力，理想的是，所述電池組可驅(qū)動一相當(dāng)大的閥，由此消除對基本電源的需要，此外，該電池組可用連續(xù)補充充電器補充，而該充電器或者使用本地電源，例如從電話電源，或者使用太陽能，或者使用風(fēng)能。
由此可知，通過使作用在線圈上的直流電勵磁電壓反向可使稀土磁體在兩個所述操作方式、即打開和關(guān)閉位置之間來回移動。使電力反向?qū)⒃陂y的打開和關(guān)閉位置之間吸引或排斥稀土磁體。而這只需要對線圈勵磁一小段時間、理想的是在0.25-10秒范圍內(nèi)就可以了，這是因為當(dāng)稀土磁體處于打開位置時，通過其本身對線圈結(jié)構(gòu)里使用的鐵或鐵氧體的磁引力就可保持不動。該特征與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點。
較佳的是，所述閥包括一閥座，該閥座包含磁性材料。
在關(guān)閉位置，除了閥兩側(cè)的壓力差，通過對閥座里的和環(huán)繞著閥座的磁性材料的磁引力，該稀土磁體保持不動。在兩個操作方式之間開關(guān)閥所使用的時間比電動閥或氣動閥更快，這樣，可以設(shè)想，本申請的閥在消防行業(yè)和其它安全場合中具有廣泛的用途。
較佳的是，所述閥包括許多安裝在閥門件和閥體之一或兩者上的不動的密封件，以便在兩者之間提供密封。較佳的是，至少一個所述不動的密封件位于稀土磁體圓盤和閥座之間，而另一個所述不動的密封件位于閥的出口的內(nèi)表面上。
請注意，本發(fā)明的閥在線圈和閥座之間不需要任何形式的密封件。因此，不可能發(fā)生從閥的內(nèi)部向周圍環(huán)境的泄漏，從而使本發(fā)明特別適用于在包含流動的易爆炸物和/或有害物質(zhì)和/或需要除菌的材料的導(dǎo)管/管子里使用的控制閥。
下面將參考附圖和實施例來描述本發(fā)明。


圖1是一稀土磁體的勵磁圖解；圖2顯示了按照本發(fā)明的閥的第一實施例；圖3顯示了按照本發(fā)明的閥的第二實施例。
參看圖1，它顯示了一稀土磁體1，它具有S極(南極)和N極(北極)；磁力線沿選定的方向、即相對于表面2成90度的方向通過。在磁化后，稀土磁體準(zhǔn)備組裝在本發(fā)明的閥里。
參看圖2，它顯示了本發(fā)明的閥的第一實施例。在該實施例中，閥供一組管子3和4使用，所述一對管子基本上互相成直角。在閥門組件5處于打開位置的情況下，流體材料沿X至Y方向流動。然而，在該視圖里，稀土磁體1處于一靠近閥座6的關(guān)閉位置，該閥座6位于閥體8的磁性材料7里。閥體8為非磁性材料構(gòu)成。
在與管子3相反的一側(cè)，在閥上安裝一線圈罩9。線圈罩9是用鐵或鐵氧體制造的，且其中埋設(shè)線圈10。在線圈通過施加的電流而被激磁的情況下，稀土磁體1被吸引并移動通過空間12至區(qū)域11。一旦在區(qū)域11里，稀土磁體1緊靠閥體8的內(nèi)表面13，并處于打開位置，從而允許流體沿著X至Y的方向從管子4流動至管子3。不必一直提供電流，只要施加一段足夠的時間，將稀土磁體吸引到表面13就可以了。當(dāng)電流被切斷時，由于磁體與線圈罩的鐵或鐵氧體材料的吸引力，磁體將保持不動。當(dāng)電流反向流動時，也只要施加很短一段時間，稀土磁體1將被推離表面13而通過空間12返回，從而緊靠著在另一端的密封件6。然后，稀土磁體1將牢牢地保持在磁性閥座7內(nèi)的位置上，使閥處于關(guān)閉位置，直至需要再一次啟動閥。
上述閥可以在打開或關(guān)閉操作方式上保持一段延長的時間。這個特征使得本發(fā)明的閥特別適用于某些工業(yè)，它們只需要偶然使用的閥控制，從而與現(xiàn)有技術(shù)中的閥相比提供了顯著的改進，因為本發(fā)明的閥不需要總是處于經(jīng)常的通電勵磁狀態(tài)，從而可降低成本。
參看圖3，它顯示了本發(fā)明的閥的另一個實施例。在該實施例中，管子14和15沿著一共用軸線對齊，而流體沿著X至Y的方向流動。稀土磁體1埋設(shè)在一磁鐵殼16里，而磁鐵殼16具有適當(dāng)?shù)男螤睿员惝?dāng)閥處于關(guān)閉位置時緊靠著磁性座17。安裝一小直徑的磁體，即供大于2英寸(5厘米)直徑的閥用的，從而形成一環(huán)繞著磁性座17的圓。制造大直徑的稀土金屬磁體圓盤供大于2英寸(5厘米)的閥使用是不切實際的，因為稀土磁體具有固有的脆性，它在線圈的作用下易被損壞。因此，必需設(shè)計各種元件，以便防止稀土磁體在它們的使用壽命內(nèi)受到損壞。
磁鐵殼16包括至少3個、較佳的是更多個位于殼體的臂21里的磁鐵20。在完全關(guān)閉位置(未畫出)中的臂21以平接的方式緊靠著磁性座17的表面22。磁性座17上安裝著許多密封件18和19，以便防止泄漏。磁鐵殼16中的部分28是用非磁性材料制造的。非磁性材料28基本上環(huán)繞著臂21的周邊延伸，直至點29處。
在該具體實施例里，稀土磁體1和與其相關(guān)的殼體16的橫截面基本上呈T形，該T形是由臂21和主體30形成的。在打開位置，稀土磁體和與其相關(guān)的殼體主體30位于凹槽23里。凹槽23形成在頂部組件24里，它包括在所有環(huán)繞壁里的非磁性材料。頂部組件24的最上部表面上設(shè)有環(huán)氧樹脂密封件25，而埋設(shè)在頂部組件里的是鐵或鐵氧體芯子26，它們可被提供給電線/插頭27的電流激磁。提供環(huán)氧樹脂密封件25是防止磁鐵組件退化的一種方式，然而，該組件也可用塑料覆蓋，或安裝在一金屬護罩里。
在操作時，通過使連接在線圈26上的直流電勵磁電壓換向而使稀土磁體1在兩個所述的工作方式、即打開和關(guān)閉位置之間移動。在打開位置，磁鐵殼16的主體30位于凹槽23里。凹槽23作為緩沖器用，以便降低稀土磁體的速度和使沖擊得到緩沖，從而在移動進入凹槽23時防止對磁體的沖擊。
在關(guān)閉閥時，密封件19、即位于磁鐵殼臂21下面但位于磁性座17上表面上的O型橡膠環(huán)作為一彈簧/軟墊用，以便防止損壞磁體。在關(guān)閉位置，磁鐵殼16的臂21緊靠磁性座17的表面22和密封件19。只需要對線圈26勵磁很短時間、通常在各方向是0.25-10秒。勵磁的時間是相當(dāng)短的，因為當(dāng)稀土磁體圓盤在打開位置時，它對于線圈結(jié)構(gòu)里使用的鐵或鐵氧體材料的磁引力使其保持不動。在關(guān)閉位置，稀土磁體1除了在閥兩側(cè)的壓力差、還通過對閥座17里的和環(huán)繞著閥座17的磁性材料的磁引力而保持不動。
因此，本發(fā)明的閥與現(xiàn)有技術(shù)中的閥門組件相比，除了在許多不同的行業(yè)內(nèi)具有廣泛的用途外，在成本和維修時間上也提供了顯著的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1．一種閥，它包括一閥體，和安裝在其中的、可在閥處于第一操作方式的第一位置和閥處于第二操作方式的第二位置之間移動的閥門件，該閥門件包括一稀土磁體，該稀土磁體在閥門件處于所述位置之一處時使閥門件被磁性偏壓，以反抗向所述位置的另一處的移動，該閥上安裝有一能產(chǎn)生磁場、該磁場足以克服在第一或第二位置處的磁性偏壓的裝置，從而使所述閥門件向所述位置的另一處移動。
2．如權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述稀土磁體包括釹和/或釤。
3．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，所述磁體除了稀土元素外還包括至少一種元素。
4．如權(quán)利要求3所述的閥，其特征在于，上述磁體包括鐵、硼和鈷中的至少一種。
5．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，所述稀土磁體可被永久勵磁，且其磁軸與任何選定的方向?qū)R。
6．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，所述稀土磁體是一圓盤，它具有基本平行的表面。
7．如權(quán)利要求6所述的閥，其特征在于，所述圓盤被勵磁，且其磁軸與所述表面垂直對齊。
8．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，殼體上設(shè)有供閥門件使用的閥座，所述閥座上設(shè)有許多成圓形布置的、環(huán)繞著閥門件的稀土磁體。
9．如權(quán)利要求8所述的閥，其特征在于，這些稀土磁體均勻間隔。
10．如權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，該閥在平面上是圓形，并大于2英寸(5厘米)直徑。
11．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，該閥包括一磁性線圈，通過直接施加電流電源在該線圈里產(chǎn)生一磁場。
12．如權(quán)利要求11所述的閥，其特征在于，所述線圈包括鐵或鐵氧體。
13．如權(quán)利要求11或12所述的閥，其特征在于，電源是安裝在汽車/卡車等車輛上的可再充電電池組。
14．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，還包括在0.25-10秒之間產(chǎn)生所述磁場的裝置。
15．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，還包括許多安裝在閥門件和閥體之一或兩者上的不動的密封件，以便在兩者之間提供密封。
16．如上述權(quán)利要求之一所述的閥，其特征在于，作控制閥使用，以便控制在流體和/或易爆炸物質(zhì)和/或有害物質(zhì)和/或需要除菌的材料的導(dǎo)管/管子里的流動。
全文摘要
一種閥(5),它包括一閥體,和安裝在其中的、可在閥處于第一操作方式的第一位置和閥處于第二操作方式的第二位置之間移動的閥門件,該閥門件包括一稀土磁體(1),該稀土磁體在閥門件處于所述位置之一處時使閥門件被磁性偏壓,以反抗向所述位置的另一處的移動,該閥上安裝有一能產(chǎn)生磁場、該磁場足以克服在第一或第二位置處的磁性偏壓的裝置(9),從而使所述閥門件向所述位置的另一處移動。
文檔編號F16K31/08GK1320199SQ9981150
公開日2001年10月31日 申請日期1999年10月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月2日
發(fā)明者羅納德·諾賽吉 申請人:羅納德·諾賽吉