具有盤形彈簧的氣體減壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兩級氣體減壓器2。它包括：主體1，具有用于致動截止閥的致動桿26；與桿26交叉并由連接到桿26和主體1的氣密隔膜42界定的第一室36。盤形彈簧12放置在隔膜42上，并克服由第一室36中的氣體對隔膜42施加的力，對桿26施加偏置力。減壓器和/或減流器或至少控制器的這種構(gòu)造使空間減少，使部件減少并簡化組件。
【專利說明】具有盤形彈簧的氣體減壓器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體壓力和/或流量控制設(shè)備。具體地說，本發(fā)明涉及一種具有單級或兩級的氣體減壓器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于安裝在裝配有氣體截止閥的瓶上的夾卡式(clip-on)或旋抒式(screw-on)減壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)GB869098公開了一種兩級流體減壓閥組件。該組件是用于安裝在裝配有截止閥的瓶頸部上的夾卡式設(shè)備。它主要包括主體、用于致動瓶頸部的截止閥的致動桿、直接位于頸部截止閥下游的第一室和位于第一室下游的第二室。第一隔膜附接至主體和桿，在第一和第二室之間形成邊界部。卷簧布置成對桿施加偏置力，該偏置力被導(dǎo)向頸部截止裝置，以打開這些裝置。第二截止裝置布置在第一室和第二室之間。第二室由致動第二載止裝置的第二隔膜界定。瓶頸部截止閥連同由第一室中的第一流體壓力經(jīng)由第一隔膜致動的桿一起構(gòu)成第一級減壓。由第二隔膜致動的第二截止閥構(gòu)成第二級減壓。流體減壓閥組件特別適于消費(fèi)市場的LPG產(chǎn)品，還適于工業(yè)應(yīng)用。第一級減壓要求作用在第一隔膜上的彈簧在具有一定行程(stoke)的同時，顯示出與對第二級的第二隔膜作用的彈簧相比比較高的硬度。實(shí)際上，當(dāng)關(guān)閉閥組件時，操作位于主體頂部的凸輪元件以克服彈簧的偏置力提升第二隔膜和桿，使得桿不再接觸瓶頸部的截止閥。為此，卷簧由在第二室中突出的彈簧殼體保持。
[0003]該教導(dǎo)有50多年之久，已被證明是有效和可靠的。然而，該教導(dǎo)的構(gòu)造在高度上要求一定的空間，由于各種原因，這是不利的。實(shí)際上，需要提供一種更緊湊的流體減壓閥組件。此外，由于要組裝進(jìn)第二室中的部件數(shù)量，該構(gòu)造要求一定的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明之目的是提供一種氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其解決至少一個上述缺點(diǎn)。更確切地說，本發(fā)明之目的是提供一種氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其更緊湊和/或更簡單，并且制造起來更廉價(jià)。
[0006]技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明之目的是一種氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，包括:主體；致動桿，用于致動第一氣體截止裝置；密封裝置，位于主體和桿之間，允許桿移動，密封裝置具有與主體一起界定出第一室的表面，第一室位于第一截止裝置的下游；偏置裝置，沿桿的縱向方向與第一室中的氣體壓力經(jīng)由密封裝置對桿施加的作用力相對，對致動桿施加彈力，其中，偏置裝置包括與桿同心布置的盤形彈簧。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，密封裝置包括附接至主體和桿的第一氣密隔膜。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，密封裝置包括優(yōu)選密封地接收在主體中的活塞。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，盤形彈簧包括外環(huán)和多個腿，多個腿優(yōu)選沿徑向方向向內(nèi)取向。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，每個腿從外環(huán)向內(nèi)延伸至遠(yuǎn)端，以留出自由中心部，自由中心部優(yōu)選是圓形的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，盤形彈簧是大致平坦的，優(yōu)選具有基本恒定厚度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，盤形彈簧布置在第一隔膜上，第一隔膜優(yōu)選是圓形的，與盤形彈簧同心。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，所述桿包括與盤形彈簧接觸的環(huán)形端。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，所述桿的與盤形彈簧接觸的環(huán)形端具有大致圓形、優(yōu)選半圓形縱向橫截面。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，第一隔膜到所述桿的附接區(qū)域沿縱向遠(yuǎn)離所述桿與盤形彈簧的接觸區(qū)域。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，第一隔膜和盤形彈簧是不同元件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，主體包括第一氣體截止裝置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，氣體壓力和/或流量控制設(shè)備是夾卡式設(shè)備，用于夾在氣瓶頸部，以與位于所述頸部的第一氣體截止裝置協(xié)作。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，氣體壓力和/或流量控制設(shè)備是兩級減壓器，主體包括位于第一室下游的第二室以及流體地布置在第一室和第二室之間的第二氣體截止裝置，第二室由第一隔膜和第二隔膜界定，第二隔膜作用在第二氣體截止裝置上。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，第二氣體截止裝置包括形成在主體中的支座和一杠桿，杠桿具有與支座協(xié)作以切斷第一和第二室之間的氣體通道的第一端以及機(jī)械地鏈接至第二隔膜的第二端。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，氣體壓力和/或流量控制設(shè)備包括設(shè)備操作裝置，用于克服盤形彈簧的偏置力使所述桿移位，以切斷氣體流動。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，設(shè)備操作裝置包括操作軸，操作軸沿所述桿的橫向布置，并具有與所述桿協(xié)作的偏心部。
[0024]本發(fā)明的有利效果
[0025]本發(fā)明的措施允許提供一種氣體壓力和/或流量控制設(shè)備的簡單和緊湊的構(gòu)造。實(shí)際上，使用作用在截止閥的致動桿上的盤形彈簧作為克服由膨脹氣體施加的力的偏置裝置使得該構(gòu)造明顯更緊湊。此外，使用該原理，尤其與隔膜結(jié)合使用該原理提供了減少部件和簡化組裝的額外優(yōu)點(diǎn)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的盤形彈簧的具體特征提供了用于這種應(yīng)用的特別有效和適合的彈簧。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明的氣體減壓器的第一級的頂視圖。
[0028]圖2是圖1的氣體減壓器的彈簧的頂視圖。
[0029]圖3是圖1的氣體減壓器沿截線3-3的橫截面視圖，圖3還包括減壓器的隔膜、彈簧和桿的爆炸圖。
[0030]圖4是圖2的盤形彈簧的替代彈簧的前視圖和頂視圖。[0031]圖5是根據(jù)本發(fā)明的完整兩級氣體減壓器的頂視圖。
[0032]圖6是圖5的氣體減壓器沿截線6-6的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1是與本發(fā)明實(shí)施例對應(yīng)的氣體減壓器2的第一級部分的頂視圖。該減壓器包括具有操作軸8的主體4、位于下部(圖1中不可見)的氣體入口和與低壓室10直接流體連接的橫向氣體出口 6。該室10被供應(yīng)來自氣體入口 14的氣體。盤形彈簧12位于室10的中心，附接至主體4。
[0034]圖2示出盤形彈簧12，其中，我們可以看到盤形彈簧包括外環(huán)部16和從環(huán)部向內(nèi)延伸的一系列腿18。腿18沿環(huán)部16平均地分布，以在兩個相繼或相鄰?fù)戎g留出自由空間20。在該特定情況下，彈簧包括6個腿，但是可包括少于6個或多個6個腿。每個腿18從外環(huán)部16沿徑向基本筆直地延伸。然而，每個腿沿其大致筆直縱軸可具有變化的部分或形狀。每個腿的遠(yuǎn)端遠(yuǎn)離彈簧中心，從而留出大致同心和圓形的自由區(qū)域。
[0035]盤形彈簧由用于這類彈簧的常用材料制成，例如進(jìn)口的50CrV4鋼。盤形彈簧還可以是等溫淬火的。等溫淬火是一種產(chǎn)生下貝氏體微結(jié)構(gòu)或奧鐵體的等溫?zé)崽幚恚饕糜诟倪M(jìn)機(jī)械特性。等溫淬火由工藝和得到的微結(jié)構(gòu)兩者確定。
[0036]通過圖3可更好地理解圖1的減壓器的構(gòu)造，圖3是沿圖1的截線3-3的橫截面視圖。主體I的下部包括空腔32，用于與氣瓶或氣筒(未示出)的相應(yīng)頸部協(xié)作。所示減壓器是夾卡式減壓器，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)成在提升外環(huán)24的同時通過簡單的向下接合運(yùn)動滑進(jìn)并夾卡在瓶頸上，以允許球30沿徑向向外縮回，并允許主體4與瓶頸完全接合。釋放外環(huán)24會使得其因其彈簧的作用而下降，并迫使球30進(jìn)入頸部的相應(yīng)溝槽或肩部，從而保證主體固定在頸部上。密封裝置設(shè)置在頸部的頂部或空腔32的底部，或者既設(shè)置在頸部的頂部又設(shè)置在空腔32的底部，以在主體和頸部之間提供氣密連接。
[0037]減壓器2包括沿其縱軸可滑動地安裝在主體4中的桿26。桿26包括設(shè)計(jì)成與布置在瓶頸中的氣體截止閥(未示出)的相應(yīng)桿形成接觸的下部28。這種截止閥是反向座閥(reversed seat valve),即，設(shè)計(jì)成在使用時借助與固定閥座協(xié)作的元件的移動而切斷氣體通道的閥，固定閥座對應(yīng)于氣體的下游方向。換言之，截止閥由桿26的向下移動打開。
[0038]主體4包括通道34，用于氣體在高壓下從瓶頸流過。它包括用于高壓氣體的第一室36。該室36與致動桿26交叉，并由第一隔膜42界定。該第一隔膜是氣密的，并是具有中心孔的大致圓形。它的外側(cè)附接至主體，它的內(nèi)側(cè)附接至桿26，兩種附接均是氣密的。
[0039]盤形彈簧12放置在隔膜上，以在打開第一級的截止閥時迫使桿向下移動。
[0040]主體4包括將第一室38與第二室10連接起來的受限氣體通道14。第一室36充當(dāng)處于中間壓力下的氣體儲器，即，該中間壓力比瓶或筒中的壓力小，但比輸出壓力大。
[0041]當(dāng)減壓器工作時，彈簧12迫使桿向下進(jìn)入一位置，在該位置，桿的末端28與瓶頸的截止閥的致動元件推壓接觸，以打開截止閥，使氣體流過。當(dāng)?shù)谝皇?6中的中間壓力增加時，第一隔膜42受到的作用力增加，該作用力抵消彈簧12的推力，從而提升桿26。這減少了閥的流動部分、氣體流量及由此室36中的壓力。當(dāng)室36中的壓力降低時，隔膜42受到的作用力減小，彈簧12使桿26向下移動，以增加閥的流動部分、氣體流量及由此室中的壓力。這構(gòu)成了在此所述減壓器的第一級減壓的基本原理。[0042]減壓器的中心部的爆炸圖以更多細(xì)節(jié)示出彈簧、隔膜、桿和操作軸8的布置。主體4形成用于接收隔膜42和盤形彈簧12的柱形座。盤形彈簧以同心的方式直接放置在隔膜42上，或者通過中間保護(hù)層間接放置在隔膜42上。隔膜42是大致平坦和圓形的，具有中心開口。彈簧12是大致平坦和圓形的，具有與隔膜直徑大致相等的直徑和參照圖2所述的中心開口。隔膜優(yōu)選地由彈性材料制成。隔膜42和彈簧12均通過主體材料的卷曲作用而在它們位于主體的支座中在放置于彈簧上的墊圈13上保持到位。墊圈基本上比彈簧厚，以能夠支持卷曲效應(yīng)，而不會發(fā)生任何損害。在將隔膜和彈簧安裝在主體4上之前，優(yōu)選將桿26組裝到隔膜。
[0043]桿26包括用于支撐隔膜42內(nèi)部的肩部45。該肩部與桿一起執(zhí)行功能。當(dāng)隔膜42的內(nèi)部開口接合在桿26及其肩部45上時，則墊圈46接合在桿上，并在壓力下擱置在隔膜上，通過桿26的上端或遠(yuǎn)端的卷曲作用保持到位。實(shí)際上，桿26的遠(yuǎn)端是大致柱形的，因此能夠易于變形，以生成具有半圓形縱向橫截面的軸環(huán)44。軸環(huán)44將墊圈46保持在隔膜上。
[0044]隔膜42在與主體4或與桿26的肩部45的接觸表面上可具有一個或多個圓形肋。類似的反向肋(negative rib)形成在主體或桿的支撐表面上。這種措施的目的是避免隔膜的任何移動，隔膜的移動會將隔膜從其位于主體中和/或桿上的就位位置移除。
[0045]此外，根據(jù)不同尺寸因素，一些額外的中間接頭或軟層或墊圈可用在主體中和桿上的隔膜、彈簧和/或支座之間。
[0046]從圖3的爆炸圖可看出，盤形彈簧12的腿與桿26的圓形軸環(huán)44接觸，從而允許以最小摩擦力直接接觸。
[0047]桿26還包括橫向槽40，操作軸8的偏心端38接合在橫向槽40中。該軸由主體4可旋轉(zhuǎn)地支撐，使得其通過旋轉(zhuǎn)的操作克服彈簧12的推力而提升桿26，從而切斷設(shè)備。當(dāng)處于打開位置時，操作軸8的偏心部38以豎直游隙被接收在桿26的相應(yīng)槽40中，以允許桿的自由移動和第一級減壓的自由功能。
[0048]上述設(shè)計(jì)對于構(gòu)造的簡易和緊密性是特別有利的。實(shí)際上，盤形彈簧所需的空間是最小的，而其特殊設(shè)計(jì)完成了對其具體功能的要求。此外，限制了部件數(shù)量，部件的組裝特別簡單。
[0049]圖3中的第二室10設(shè)計(jì)用于接收減壓器的蓋部，以提供第二級減壓。針對圖3的減壓器未示出第二級，而針對示出本發(fā)明減壓器的略微變化的圖5和6詳細(xì)說明了第二級。
[0050]圖4示出用于本發(fā)明減壓器的盤形彈簧的替代設(shè)計(jì)。彈簧112仍包括具有沿徑向延伸的腿118的外環(huán)116。這次，彈簧包括9個均為三角形的腿118，以在腿之間以恰當(dāng)?shù)暮愣▽挾攘舫鲎杂煽臻g120。腿118的遠(yuǎn)端遠(yuǎn)離盤形彈簧的中心點(diǎn)，以在中心留出大致圓形自由空間122。與圖1和3所示減壓器的彈簧12類似，彈簧112并非完全平坦的，而是具有錐形形式或錐形外殼。與具有連續(xù)表面的經(jīng)典盤形彈簧相比，在內(nèi)直徑或外直徑上包含槽會產(chǎn)生對彈簧的非槽部起作用的杠桿。這樣的效果是減少彈簧負(fù)載，增加偏轉(zhuǎn)能力。這樣得到的彈簧具有帶大偏轉(zhuǎn)的更軟特性和與外徑相稱的較小彈簧負(fù)載。
[0051]圖5和6示出根據(jù)本發(fā)明的與圖1和3對應(yīng)的完整兩級減壓器。圖6是沿圖5的截線6-6的橫截面視圖。示出了主體4的蓋部52。因此，將簡要地說明第二級減壓。與關(guān)于圖3所說明的類似，當(dāng)減壓器工作時，第一室36填充有處于中間壓力的氣體。氣體可經(jīng)由受限通道14從第一室36逃逸進(jìn)第二室10，從而允許在較低壓力下膨脹。受限通道14在第二室中形成支座。氣體被允許從第一室36流進(jìn)第二室10，只要鉸接桿48保持密封元件50至少部分遠(yuǎn)離支座14即可。當(dāng)?shù)诙?0中的壓力增加時，第二隔膜56上受到的力克服彈簧58的反作用力推動并提升連接元件54。連接元件連接到杠桿48，使得連接元件54的向上移動會使杠桿向閉合位置移動，這會減少或停止來自中間壓力的氣體的流量。
[0052]當(dāng)?shù)诙?0中的壓力減少時可應(yīng)用相同原理，應(yīng)理解，這樣的結(jié)果是來自第一室的氣體的流量增加，以補(bǔ)償?shù)诙抑械膲毫ο陆怠?br> [0053]如圖6所示，通過使用盤形彈簧在第一隔膜上方得到一空間是非常有利的，因?yàn)檫@允許將杠桿48定位在更低位置，從而設(shè)計(jì)出更相當(dāng)緊湊的設(shè)備。
[0054]一般來說，應(yīng)理解，針對具體類型的減壓器描述的本發(fā)明原理還可應(yīng)用于許多其它類型的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，包括: 主體⑴； 致動桿(26)，用于致動第一氣體截止裝置； 密封裝置(42)，位于所述主體和所述桿之間，允許所述桿移動，所述密封裝置具有與所述主體(I) 一起界定出第一室(36)的表面，所述第一室(36)位于所述第一截止裝置的下游； 偏置裝置(12)，沿所述桿的縱向方向與所述第一室(36)中的氣體壓力經(jīng)由所述密封裝置(42)對桿施加的作用力相對，對所述致動桿(26)施加彈力。 其特征在于， 所述偏置裝置包括與所述桿(26)同心布置的盤形彈簧(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述密封裝置包括附接至所述主體(I)和 所述桿(26)的第一氣密隔膜(42)。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述密封裝置包括優(yōu)選密封地接收在所述主體(I)中的活塞。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述盤形彈簧(12; 112)包括外環(huán)(16; 116)和多個腿(18; 118)，所述多個腿優(yōu)選沿徑向方向向內(nèi)取向。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，每個腿(18;118)從所述外環(huán)(16; 116)向內(nèi)延伸至遠(yuǎn)端，以留出自由中心部(22; 122)，所述自由中心部優(yōu)選是圓形的。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述盤形彈簧(12; 112)是大致平坦的，優(yōu)選具有基本恒定厚度。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述盤形彈簧(12;112)布置在所述第一隔膜(42)上，所述第一隔膜優(yōu)選是圓形的，與所述盤形彈簧同心。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述桿(26)包括與所述盤形彈簧(12)接觸的環(huán)形端(44)。
9.如權(quán)利要求8所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述桿(26)的與所述盤形彈簧接觸的環(huán)形端(44)具有大致圓形、優(yōu)選半圓形的縱向橫截面。
10.如權(quán)利要求8和9任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述第一隔膜(42)到所述桿(26)的附接區(qū)域沿縱向遠(yuǎn)離所述桿(26)與所述盤形彈簧(12)的接觸區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述第一隔膜(42)和所述盤形彈簧(12)是不同元件。
12.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述主體(I)包括第一氣體截止裝置。
13.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述氣體壓力和/或流量控制設(shè)備是夾卡式或旋擰式設(shè)備，用于夾在或擰在氣瓶頸部上，以與位于所述頸部的第一氣體截止裝置協(xié)作。
14.如權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述氣體壓力和/或流量控制設(shè)備是兩級減壓器，所述主體(I)包括位于所述第一室(36)下游的第二室(10)以及流體地布置在所述第一室(36)和所述第二室(10)之間的第二氣體截止裝置(14，48，50)，所述第二室(10)由所述第一隔膜(42)和所述第二隔膜(56)界定，所述第二隔膜作用在所述第二氣體截止裝置上。
15.如權(quán)利要求14所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述第二氣體截止裝置包括形成在所述主體(I)中的支座(14)和一杠桿(48)，所述杠桿具有與所述支座協(xié)作以切斷第一和第二室之間的氣體通道的第一端(50)以及機(jī)械地鏈接至所述第二隔膜(56)的第二端。
16.如權(quán)利要求1至15任一項(xiàng)所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述氣體壓力和/或流量控制設(shè)備包括設(shè)備操作裝置(8)，用于克服所述盤形彈簧(12)的偏置力使所述桿(26)移位，以切斷氣體流動。
17.如權(quán)利要求16所述的氣體壓力和/或流量控制設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備操作裝置包括操作軸(8)，所述操作軸沿所述桿(26)的橫向布置，并具有與所述桿(26)協(xié)作的偏心部(38)。`
【文檔編號】G05D16/06GK103443728SQ201280013415
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月4日
【發(fā)明者】M.維爾特, S.平格 申請人:盧森堡專利公司