阀系统,特别是用于控制从供应源至用户设备的流体供应的阀系统

摘要

阀系统(10；110)包括：壳体(12；112)，包括：入口接头(24；124)和出口接头(26；126)，分别用于接收进入的流体流以及排出所述流体流；和与所述入口接头(24；124)和所述出口接头(26；126)分别流体连通的中间段(30；130)；分别布置在所述入口接头(24；124)和所述中间段(30；130)之间以及所述中间段(30；130)和所述出口接头(26；126)之间的入口和出口阀装置(14；114；214；314；18；118)；和电磁促动装置(16；116)，设计为由具有强度(I)的激励电流通过，所述强度(I)能够被调节，使得所述促动装置(16；116)将所述入口阀装置(14；114；214；314)布置为处于调节打开状态，其中所述流体流速(Φ)随着所述电流的强度(I)的增加而增加。所述电磁促动装置(16；116)设计为由具有强度(I)的电流激励，所述强度(I)能够在第一值范围和第二值范围内调节，其中，所述促动装置(16；116)分别将所述入口阀装置(14；114；214；314)促动为处于第一和第二调节打开状态，其中，所述流体流速(Φ)分别根据特性曲线的第一和第二部分(C1；C2)变化，所述流体流速(Φ)随着所述电流的强度(I)的增加而增加。

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀系统，特别是用于控制从供应源至用户设备的流体供应的阀系统。

更具体而言，本发明涉及根据所附权利要求1的前序部分的阀系统。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种改进类型的阀系统，该阀系统在技术上是可靠的，同时能够以简单和低成本的方式来制造。

该目标以及其它目标根据本发明通过以上提到的并且由所附权利要求1特征部分限定的类型的阀系统来实现。

附图说明

从以下纯粹以非限定性实例的方式提供的详细说明并参考附图，能够清楚地体现出本发明的其它特性特征和优点，在附图中：

图1是根据本发明的阀系统的实施例的第一实例的透视图；

图2是根据图1的阀系统的正面投影视图；

图3是根据本发明的阀系统的第一实施例的分解图；

图4是沿着图2的线IV-IV的横截面图；

图5是由图4的线V-V所指示的细节的更大尺度的视图；

图6至图9显示了在之前的附图中所示阀系统的第一实施例能够设想的操作配置的序列的示意图；

图10是根据本发明的阀系统的第二实施例的分解图；

图11至图14显示了阀系统的第二实施例能够设想的操作配置的序列的示意图；

图15显示了阀系统的第二实施例的一部分的详细视图；

图16是显示了通过阀系统的流体的流速表示为激励电流强度的函数的特性曲线的例子的图表；

图17是示出了根据本发明的阀系统的流体流动的图表；

图18显示了第一阀装置的并能够应用于阀系统的第一或第二实施例的第一结构变体的纵向截面图；

图19是沿着图18的线XIX-XIX的横截面图；

图20显示了第一入口阀装置的并能够应用于以上所示的第一或第二实施例的第二结构变体的纵向截面图；

图21是沿着图20的线XX-XX的横截面图。

具体实施方式

在详细说明中，其使用的术语或表达，诸如“轴向”或“轴向地”，“径向”或“径向地”，“向内”和“向外”应理解为是关于图4所示的中心轴线A-A。

具体参考图1至5，附图标记10表示根据本发明的阀系统的实施例的第一实例。该阀系统10适于控制从供应源至用户设备的流体供应。以特别有益的方式，阀系统10旨在用于控制供应装置(例如燃烧器)中的气体供应。

具体参考图3，阀系统10包括壳体12，其包括入口阀装置14，电磁促动装置16和出口阀装置18。

具体参考图3和图4，可以看到壳体12例如由通过固定螺钉20连接到基本矩形的盖12b的第一基本平行六面体的、中空的容器体12a形成。密封件22适当地布置在容器12a和盖12b之间。

壳体12的盖12b包括入口接头24，而出口接头26位于容器12a的相对端。入口接头24和出口接头26应该分别从外部供应源(未示出)接收流体流并将该流体流供应至用户设备(未示出)。过滤器28还安装在入口接头24的嘴内。

如从图4和图5能够更清楚地看到的，入口接头24通过第一阀装置14与中间段30流体连通，中间段30通过第二阀装置18与出口接头26连通。

具体参考图3和图4，第一阀装置14优选包括第一可动单元32，第二可动单元34和第一闭合弹簧36和闭止弹簧38。

具体参考图4和图5，第一可动单元32优选包括外杯部件40，内杯部件42和促动杆44。

外杯部件40具有中空的喇叭形状，第一基本平面的支承部分46在一个轴向端径向地延伸。在另一个轴向端，外杯部件40变宽成为定向为向外的外部法兰部分48。促动杆44被安装为与支承部分46同轴。

内杯部件42也具有中空的喇叭形状，但在内部包括按压件50，按压件50在其远端附近具有基本为截锥形的调节闭止表面50a。按压件50还具有轴向腔51，在轴向腔51内安放有促动杆44。促动杆44的远端44a靠在腔51的底51a上。垫圈53稳定地固定在按压件50的远端的周围。

与外杯部件40相似，内杯部件42也在轴向端包括第二支承部分52，其从按压件50径向地向外延伸并具有基本平面形状。在另一个轴向端，内杯部件42变宽为具有第一截断闭止表面54a的第二法兰部分54。

在组装过程中，外杯部件40和内杯部件42通过各自的支承部分46和52而相互接触。

促动杆44具有直径方向上变宽的部分44b，部分44b布置在凹部56内，凹部56形成于外杯部件40和内杯部件42的支承部分46和52之间。

第二可动单元34包括套筒58，其带有与内杯部件42对准的轴向腔。套筒58在外部沿着其轴向中间段具有第一径向外肩60，周向密封件62插入第一径向外肩60中。套筒58容纳按压件50且在其内部可滑动地引导按压件50，从而部分地插入位于所述按压件50和第二法兰部分54之间的环形缝隙内并能够在内杯部件42内相对滑动。闭止弹簧38布置在第二支承部分52和第一肩60之间。

在定向为朝向内杯部件42的一侧的相反侧，套筒58还具有渐缩的突鼻件65，突鼻件65在其端部具有布置为比第一肩60更为径向向内的第二肩63。另外，渐缩的突鼻件65具有包含与第一调节闭止表面50a相关联的第一调节阀座64的轴向腔，而密封件62的轴向侧提供了用于第一截断闭止表面54a的第一截断阀座62a。

渐缩的突鼻件65还具有限定了第二调节闭止表面65a的径向外侧表面，其操作将从本说明的以下部分变得清楚。此外，四个杆形端68(仅其中两个可见)从渐缩的突鼻件65、从直径方向上相对的位置延伸，并在环形引导环66处融合在一起。

盖12b在内部具有截锥形销70，在组装中，销70通过限定在环形引导环66中的轴向开口。优选但非必要地，帮助将按压件50和套筒58保持在其各自的相对位置上的抵抗弹簧72布置在垫圈53和截锥形销70之间。

盖12b还包括围绕截锥形销70并且以轴向滑动的方式引导套筒58的管状壁74。管状内壁74提供了限定在其轴向端的第二截断阀座76，该第二截断阀座76在组装过程中朝向密封件62。因此，在与第一截断阀座62a相对的一侧，密封件62具有第二闭止表面62b，其适于产生抵靠第二截断阀座76的支承接触。

进一步地，管状壁74具有由它们的径向内表面形成的第二调节阀座77，其在操作上面向套筒的渐缩的突鼻件65的第二调节闭止表面65a。

如将从本说明的以下部分变得清楚的，第一阀装置14能够提供对于从入口接头24供应并被引导朝向中间段30的流体流的调节调整。

具体参考图3和图4，电磁促动装置16以流体密封的方式包含在中间段30内，并包括带有变宽的部分80的管状部件78，管状部件78通过第一密封件82和窄部84固定在壳体12的盖12a的管状内壁74的周围。

促动装置16还包括铁磁材料制成的第一芯86和第二芯88，它们容纳在窄部84内并以流体密封的方式被固定止动部90分开。窄部84由嵌入中空体93中的感应线圈92所围绕，因此相对于中间段30密封地闭合。中空体93通过紧固装置95(见图3和图4)固定在容器12b上，紧固装置95本身为已知的。

促动杆44稳定地固定到第一芯86，而第二闭合弹簧94布置在第二芯88和止动部90之间。应该注意到，第二密封件91沿着固定止动部90的中段定位，布置在该止动部90的外表面和管状部件78的内表面之间。

第一和第二密封件82，91帮助防止流体不希望地沿着轴线A-A所限定的方向流过管状部件78。

出口阀装置18包括安装在第二芯88上的带有金属支撑97的出口闭止部件96以及形成在壳体12中并且面对出口接头26的出口阀座98。因此，出口阀装置18允许对于从中间段30供应并被引导进入出口接头26的流体的(开闭型)截断。

如可从图1至图5看到的，第一和第二芯86，88在管状部件78内的相同的轴线A-A(图4)方向上及在相反的方向上是可移位的。促动装置16连接到外部控制装置(未示出)，该外部控制装置能够适当地调节在线圈92内流动的激励电流的强度I。

参考图6至图9，现在将描述在之前的附图中所示的阀装置10的操作原理。这些附图示意性地显示了阀装置10，唯一目的是说明其各种操作配置，因此与图1至图5相比可能具有一些小的结构差异，但这些不改变其操作的模式。

参考图6，阀装置10显示为完全闭合的配置，而第一和第二阀装置14和18都处于完全闭合的配置(也在图4和图5中示出)。

在该情况下，第一闭合弹簧36推第一可动单元32，使得截断闭止表面54a靠在由密封件62所提供的截断阀座62a上。

从而，第一可动单元32推密封件62，使得它的主入口闭止表面62b靠在主入口阀座76上。

并且，第二闭合弹簧94保持出口闭止部件96靠在相应的出口阀座98上。

结果，进入入口接头24的流体不能够进入中间段30，并且后者不与出口接头26流体连通。

参考图7，阀系统10显示为初始打开配置，其中入口阀装置14处于完全闭合状态，而出口阀装置18处于完全打开状态。

在这种情况下，电流通过感应线圈92，该电流具有小于第一供应阈值I₁的强度I(又见图15)。

一方面，电流的强度I＜I₁足够激励第二芯88，使其从伸展位置(图4，5，6)移动进入收缩位置(图7)，克服第二闭合弹簧94的弹性收回力。以这种方式，出口闭止部件96被收回，并从出口阀座98升起，建立中间段30和出口接头26之间的流体连通。

另一方面，该强度I＜I₁不足以移动第一芯86，因为第一闭合弹簧36具有适于抵抗大于由第二闭合弹簧94所施加的力并大于作用在第一芯86上的电磁力的弹性收回力的尺寸。因此，防止了入口接头24和中间段30之间的流体流动。

参考图8，阀系统10显示为第一调节打开配置，其中入口阀装置14处于第一调节打开状态，而出口阀装置18处于完全打开状态。

在这种情况下，电流通过感应线圈92，该电流具有大于第一供应阈值I₁但小于第二供应阈值I₂(见图15)的强度I。

与初始打开配置中发生的相比，强度I₁＜I＜I₂足够将第一芯86从第一伸展位置(图4，5，6和7)移动到部分收缩位置(图8)，因为第一闭合弹簧36的大小选择为使得作用在第一芯86上的电磁力克服由第一闭合弹簧36施加的弹性收回力。

结果，可移位地与第一芯86锁定的促动杆44由于变宽的部分44b靠在支承部分46上的支承作用而“驱动”外杯40。这样，第一截断闭止表面54a从密封件62的第一截断阀座62a升起，而第一调节闭止表面50a移动离开第一调节阀座64。同时，闭止弹簧38继续在第一肩60上施加压力，并且保持第二截断闭止表面62b压在第二截断阀座76上。

这样，从入口接头24供应的流体在该调节的打开配置中形成于第一和第二可动单元14和18之间的间隙内径向向内流动。从操作上来说，流体最初通过第一较大的环形孔口，该孔口具有固定的通流横截面并形成在截断闭止表面54a和第一截断阀座62a之间。然后，流体流过第二较小的环形孔口，该孔口具有能够依赖于第一芯86的行进来调节的横截面并形成于第一调节闭止表面50a和第一调节阀座64之间。

结果，流体沿着中间段30从套筒58径向向外流动并且自由地通过出口接头26。

简而言之，由于入口阀装置16的作用，从入口接头24供应的流体沿着其在壳体12中的路径相对于由轴线A-A限定的方向经历了方向上的各种改变。

通过第一阀装置14的流体流量的调节依赖于通过感应线圈92的电流。实际上，电流的强度I₁＜I＜I₂与第一调节闭止表面50a偏移离开第一调节阀座64的程度有关。

参考图15和16，能够注意到，通过第一阀装置14的流体的流速Φ是电流I的函数，遵循特性曲线的第一部分C₁，其随着电流强度I的增加而增加。从特性曲线的第一部分C₁可以看到，对于电流强度值I₁＜I＜I₂，流体流速Φ以增加率k₁增加。在实施例的该实例中，特性曲线的第一部分C₁基本是直线的，不过这种进展应视为是完全象征性的而不是限定性的。希望获得尽可能小的增加率k₁以及尽可能的宽的I₁＜I＜I₂的大小范围，以便能够在控制流体流速Φ的过程中获得更大的“敏感性”。

当电流强度I增加到达到第二供应阈值I₂时，第一可动单元32布置为使得垫圈靠在形成于套筒58的渐缩的突鼻件65上的第二肩63。

参考图9，阀系统10显示为处于第二调节打开配置，其中第一阀装置14处于第二调节打开状态，而第二阀装置18处于完全打开状态。

在该情况下，电流I通过感应线圈92，该电流的强度I大于第二供应阈值I₂。与调节打开配置中发生的相比，电流I＞I₂允许第一可动单元32运动超过图8所示的第一芯86的部分收缩的部分。由于垫圈53与第二肩63之间的支承接触，第二可动单元34可移位地与第一可动单元32锁定，并且因此，密封件62的第二截断闭止表面62b从第二截断阀座76升起。

这样，从入口接头24供应的流体，除了在形成于第一和第二可动单元32和34之间的间隙内流动外，能够通过在密封件62的第二截断闭止表面62b和第二截断阀座76之间的第三孔口。然后，流体通过套筒58的渐缩突鼻件65的第二调节闭止表面65a和第二调节阀座77之间的第四孔口。以与图8所示的操作配置中所发生的相似的方式，该第四孔口允许根据电流强度I调节流体流速Φ。

参考图15和16，能够注意到，对于电流强度值I＞I₂，流体流速Φ遵循特性曲线的第二部分C₂，该部分随着电流强度I的增加而增加。应该注意到，如同在特性曲线的第一部分C₁的情况，特性曲线的第二部分C₂的进展应视为完全象征性的，而不是限定性的。

从对特性曲线的第二部分C₂的研究可以看到，流体流速Φ以比与特性曲线的第一部分C₁相关联的增加率k₁更大的增加率k₂增加。该情况是由于以下事实造成的，即，在第二调节打开状态下，第二调节闭止表面65a和第二调节阀座77之间的第四孔口的横截面成比例地大于第一调节闭止表面50a和第一调节阀座64之间的第二孔口。

因此，该阀系统10可设定为两种不同的调节打开状态。在第一种调节打开状态中，如图8所示，能够理解的是，阀系统10如何允许精确地并敏感地调整入口接头24和出口接头26之间的流体流速。相反，在图9所示的第二调节打开状态下，能够理解的是，阀系统10如何允许相比第一调节打开状态所实现的情况“不那么敏感地”调整流体流量。

当电磁促动装置16被去激励时，阀系统10再次采取通过弹簧36，48和94所实现的如图4至6所示的初始完全闭合配置。

参考图10至15，显示了根据本发明的阀系统的第二实施例。与前一个实施例中的部件相似或类似的部件由相同的附图标记和字母前加上数字1来表示。

为了简便起见，与前一个实施例中相同或相似的细节不在下面进行描述，一些与前面的附图中所说明的阀系统不同的主要特性特征将会重点描述。

首先参考如图15更清楚地显示的第一阀装置的结构细节。

与以上所述的第一实施例不同，盖112b安装在容器体112a的顶部。

进一步地与第一实施例不同的是，第一可动单元132不具有内杯部件42，内杯部件42的功能直接由(外)杯部件140执行。这样，杯部件140具有定向在径向方向的端突出部，该端突出部包括第一基本径向的法兰部分154和从杯部件140的剩余部分轴向离开的第二法兰部分148。第一法兰部分154具有第一截断表面154a，而第二法兰部分148靠着第一闭合弹簧136。

与第一实施例不同，调节闭止表面150a设在杆144的远端。

与第一实施例还不同的是，不存在垫圈53，并且其“驱动”功能由沿着杆144的轴向中间部分的径向突出部153来实现。以上所述的径向突出部接合在形成于第二可动单元134中的相应的槽153a内。

与第一实施例不同的是，第二可动单元134具有套筒158，其不具有与第一肩60和第二肩63功能相同的区域。实际上，闭止弹簧138直接压靠在套筒158的环形凹部160上，并且如以上所述的，在不存在垫圈53的情况下，不再需要相应的肩。

与第一实施例不同的是，套筒158不具有环形引导环66，但是却代之以具有轴向突出且比杆形端68短的多个端齿168。

与第一实施例不同的是，不存在具有本质上置中和引导功能的截锥形销70和抵抗弹簧72。与上述部件的功能相似的功能由径向突出部153和轴向槽153a实现。

与第一实施例的另一个不同在于，用固定架174代替内壁74，固定架174由金属材料制成并适于引导第二可动单元134。与第一实施例中通过内壁74所实现方式相似，安装架174也提供第二截断阀座176和第二调节阀座177。这样，不存在内壁74简化了盖112a的制造方法，因此通常是通过压铸或相似的处理方法实现的内壳体112的制造也被简化。

另一个不同在于，能够看到，密封件186a位于杆144，第一芯186和杯部件140的支承部分146之间。

在根据本发明的系统的第二实施例中，还可以注意到关于促动装置116的某些不同。为了认识到这些不同，应该参考图10至14。

与第一实施例不同的是，电磁促动装置16包括第一管状部件178a和第二管状部件178b。第一管状部件178a在一个轴向端通过环形密封件182压靠到安装架174上，而在另一个轴向端上出现闭合的端壁189。第一管状部件178a的端壁189具有大致的指形状，在第一铁磁芯186的渐缩端186a处于收缩位置(见图14)时，端壁189匹配第一铁磁芯186的渐缩端186a。另外，能够注意到，第二管状部件178b如何代之以具有中空的贯通形状并且将第二铁磁芯188可滑动地容纳于其内。第二铁磁芯188具有大致截锥形的轴向腔188a，轴向腔188a匹配第一管状部件178a的指形状的端壁189。另外，具有大致蘑菇形状并且例如由弹性材料制成的第一和第二噪声抑制元件186b和188b插入渐缩端186a的端壁和轴向腔188a的端壁。噪声抑制元件186b和188b的扩大的头部面对指形状的端壁189，并具有当铁磁芯186和188在收缩位置时减弱其对端壁189的冲击的功能。

由于促动装置116的这一特定的结构，不需要使用在第一实施例中所使用的固定止动部件90及相关联的密封件93。这样，系统110的组件得到简化。不存在固定止动部件90所产生的另一个益处是改进的磁路效率，因为能够提高芯186和188的尺寸，从而能够提高包含在第一和第二管状部件178a和178b中的铁磁材料的质量。

另外，参考图10能够更好地认识到，系统110的第二实施例设想相对于纵向轴线A-A横向地安装壳体112内的构件。相反，参考图3，第一实施例10设想基本在轴向方向并平行于纵向轴线A-A地装配。

不管怎样，在两个实施例中都可以注意到，电磁促动装置16是如何有利地被通过中间段30的流体流从外部通过的并与该流体流具有对流的热交换关系。

参考图18和19，附图标记214表示系统10的第二实施例的第一入口阀装置114的可能的结构变形。与第二实施例中的部件相似或类似的部件由相同的附图标记和字母来表示，但前面加上数字2而不是数字1。能够注意到入口阀装置214是如何也适用于系统10的第一实施例的。

为了简便起见，与系统的第二实施例中相同或相似的细节不在下面进行描述，一些与所述实施例不同的主要特性特征将会重点描述。

如从图18可以看到的，与第二实施例不同的是，第一芯286与单个的杯部件240是一体的。杯部件240具有与系统的第二实施例的杯部件140基本相同的特性特征。

与第二实施例相比，使用了不同的机构来引导促动杆244。实际上，代替径向突出部153和槽153a，套筒258具有引导肋或法兰253的第一内环，该引导肋或法兰253在所述套筒258的腔内径向突出并且轴向延伸。引导法兰253的径向内端适合于促动杆244的外侧表面，以便引导其运动。另外，套筒258具有在可动芯286的方向上突出的多个接合突耳253a。这些接合突耳253a操作为接合抵靠在杯240所限定的腔内径向突出的驱动部分(在图中不可见)。这样，上述驱动部分和接合突耳之间的支承接触具有与径向突出部153和槽153a之间(图14所示的第二实施例)和垫圈53和支承表面63(图5所示的第一实施例)的支承接触相同的功能，即，允许从第一调节打开状态转换到第二调节打开状态。

与第二实施例的另一个不同在于，促动杆244不是嵌入铁磁芯286中的而是具有径向扩大的接触底244a，接触底244a带有由芯286的平的支承表面支撑的基本凸状的端壁。闭止弹簧238布置在支承底244a和套筒258之间。结果，不再需要密封件186a。

参考图20和21，附图标记314表示图18和19所示实施例的变形的第一入口阀装置214的可能的结构变化。与所述实施例的变形中的部件相似或类似的部件由相同的附图标记和字母来表示，但前面加上数字3而不是数字2。能够注意到，入口阀装置314是如何与系统10的第一实施例和系统10的第二实施例都兼容的。

为了简便起见，与图18和19中所示的上述实施例的第一变形相同或相似的细节不在下面进行描述，一些与所述实施例不同的主要特性特征将会重点描述。

与图18和19所示的不同，促动杆344的端部分包括径向扩大的部分344a，以及轴向蘑菇状的尾件344b，尾件344b具有比促动杆344的其余部分窄的横截面。另外，支撑部件387布置在芯386和促动杆344之间，并具有凸状的支承端壁387a，支承端壁387a在杯340内支承在芯386的平的支承表面上。支承部件387具有中间凹部387b，中间凹部387b相接触地容纳轴向的尾件344b。闭止弹簧338布置在支撑部件387和套筒358之间，容纳在该支撑部件387的径向外部区域内。另外，另一个定位弹簧385布置在径向扩大的部分344a和形成于凹部387b周围的环形通道387c之间。

阀装置的实施例的第一和第二变形214和314的一个优点在于杆244，344和各自的可动芯286，386之间的协作。杆244，344的每一个安装为可相对于可动芯286，386以及第一可动单元232，332的其余部分枢轴地运动，优选地以铰链的方式。更详细地，摆动的可能性有利地是由于分别在底244a或端壁387a的凸状表面与各自的芯286，386的平的表面之间的支承接触。这一特征确保了在入口阀装置214，314的闭合期间，维持杆244，344的置中和恢复操作，防止可能会不利地影响阀系统10的操作的卡住和错位。

在未示出的可应用于第一实施例和第二实施例的其它变形中，可以设想促动装置16，116不包含在中间段30，130的内部，而是安装在壳体12，112的外部。

在未示出的可应用于第一实施例和第二实施例的其它变形中，阀系统10，110可包括位于入口阀装置14，114，214，314的下游的压力传感器(未示出)。优选地，压力传感器可位于中间段30，130中。以实例的方式，压力传感器可安装在容纳于中间段30，130中的膜(未示出)上，并且包括探测膜的摆动和振动的压电装置(不可见)。

当然，不改变本发明的原理，实施例和结构细节可以相对于纯粹以非限定性实例的方式描述和说明的实施例和结构细节进行大的变化，不会从而偏离由权利要求所限定的本发明的范围。