闸板阀及其操作方法
技术领域
本发明涉及自动闸板阀和该自动闸板阀的操作方法
背景技术
EP 0300989A1公开了一种用于压缩机的自动闸板阀。此阀所具有的缺点在于在运行过程中会产生更多的严重磨损，尤其是当待密封的压差超过100巴时。
发明内容
本发明的目的是设计一种更有利的闸板阀，其尤其甚至在必须密封高压差的位置处也能够具有低磨损程度。
这个目的通过具有权利要求1的特征的闸板阀实现。从属权利要求2至16涉及进一步有利的实施例。该目的还通过具有权利要求17的特征的自动闸板阀的操作方法来实现。
该目的尤其通过此种自动闸板阀来实现，该自动闸板阀包括阀座、阀集获器、纵轴线和阀件，所述阀件布置在所述阀座和所述阀集获器之间并且能够沿纵轴线的方向前后移动，其中所述阀座包括具有朝向所述阀集获器取向的多个阀座开口的端面，其中所述阀座包括与所述阀座开口流体导通连接的多个通道，其中所述阀件包括至少一个密封件，该密封件对所述阀座开口起到密封作用，其中至少其中一些通道在关于纵轴线的径向上距纵轴线具有不同的距离，其中所述阀座的所述端面包括多个优选槽形的凹陷，其在所述端面上形成了所述阀座开口，其中多个通道通往同一个凹陷，其中多个通道通过所述对应凹陷与同一个阀座开口流体导通连接，与同一个阀座开口流体导通连接的这些通道中的至少一些距所述纵轴线具有不同距离。
该目的还尤其通过一种用于操作自动闸板阀的方法来实现，所述自动闸板阀包括阀座、阀集获器、纵轴线和阀件，所述阀件布置在所述阀座和所述阀集获器之间并且能够沿纵轴线的方向前后移动，其中所述阀座在其端面上包括多个阀座开口，其中所述阀座开口通过可移动的所述阀件打开和封闭，其中流体通过在所述阀座内延伸的多个通道被输送至所述阀座开口，其中所述阀座的端面包括多个凹陷，其形成在端面上的阀座开口，其中流体通过在所述阀座内延伸的多个通道并且接下来通过凹陷输送至阀座开口，并且其中所述流体通过相对于所述纵轴线在径向上间隔开的单独通道输送至对应凹陷并且接下来输送至对应的阀座开口。
根据本发明的闸板阀尤其适用于活塞式压缩机。然而，该闸板阀也适用于其他应用，例如用作过程工程设备的止回阀或者与泵组合使用。已经示出，在用于活塞式压缩机的自动功能的闸板阀中，阀件很少平坦地布置在阀座上。因此，在闸板阀中发生的磨损不是由阀座和阀元件之间的表面单位平均压力引起的，而更多地是由移动阀件和阀座的固定座面之间的边缘压力引起的。已经表明，通过加宽阀座上的座面来降低表面单元平均压力并不一定会导致边缘压力降低。与已知的设计不同，在根据本发明的闸板阀的情况下，边缘压力是通过将由压力差产生的力分配到密封边缘的更大的总长度上而被减小。此密封边缘的更大的总长度是通过具有更多数量的开口实现的，也就是说可用的横截面或者可用的整体出口区域在更多数量的更小开口上分布，从而边缘长度与横截面的比值改变，尤其是在其中阀座开口的沿周向延伸的长度被保持并且阀座开口沿周向延伸的径向间隙宽度或横截面被减少的实施例中。每个密封件均具有能够作用在阀座上的边缘。与现有闸板阀相比更窄的阀座开口以及更多个带有对应边缘的密封件表示作用在阀座上的边缘压力所有减小。边缘压力减小的原因在于，对于给定压差下给定的阀而言，作用在阀板上的力分布到更大长度的边缘上，即边缘压力与边缘长度呈反比。对于活塞式压缩机而言，闸板阀的最大直径通常被预先设定，从而阀件边缘的总体长度的增加可通过将密封件设计为沿径向更窄而得到，以由此将其余的密封件布置在阀件中，这进一步表示布置在阀座中的阀座开口必须至少在径向上被设计得更窄，优选设计为例如具有1毫米至8毫米的宽度的窄狭槽，从而阀座例如包括位于2至20个之间的多个阀座开口。
在闸板阀的一个有利实施例中，阀件的最大升程与阀座开口宽度的比值约为0.5或0.6。归因于例如为1毫米至最大5毫米的小间隙宽度，根据本发明的闸板阀由此也具有小的阀件升程，其实现了由于小升程而进一步减小在闸板阀中出现的磨损的优点。
阀座的端面包括多个凹陷，其在端面上形成阀座开口，其中每个凹陷均形成阀座开口。多个通道均通入同一个凹陷。为了向每一个凹陷和由该凹陷限定的对应阀座开口充分供应流体并且保持阀座内部的流体传导阻力位于一定范围内，在阀座中布置了多个通道，其中至少其中一些通道相对于纵轴线沿径向距纵轴线具有不同的距离，其中多个这些通道与同一个凹陷并且由此与同一个阀座开口流体导通连接，与同一个阀座开口流体导通连接的这些通道中的至少一些距纵轴线具有不同距离。此种布置也允许为较窄的阀座开口充分供应流体。
在一个尤其有利的实施例中，阀座的端面包括多个优选槽形的凹陷，其形成在端面上的阀座开口，其中该通道通入该凹陷。该实施例所具有的优点在于，该凹陷限定阀座开口在端面上的分布，然而该通道布置为以使通道和凹陷流体导通连接的多种可能形式在阀座内延伸。由此，该通道至少在相对于纵轴线的径向上的至少两个不同位置处(凹陷相对于纵轴线的外侧和凹陷相对于纵轴线的内侧)通入同一个凹陷。由此凹陷可相对于纵轴线沿径向或在径向上的不同位置处被双向供应流体。该通道还可进一步具有不同的直径。该通道优选平行于纵轴线延伸，其中该通道更有利地被设计为孔。
根据本发明的闸板阀所具有的优势在于，凹陷的形状和/或分布可以多种可行方式设计或者设计为具有多种形状和分布，从而阀座开口的分布还可被设计呈多种不同形状。凹陷以及由此还有阀座开口还可延伸或者被例如构造呈圆形、环形、环形分段、圆形分段、放射状、之字形或者某些其他形状。附带条件是限定阀座开口的分布的凹陷连接至通道，并且分配给每一个阀座开口的密封件与阀组开口的分布匹配，以实现对相应阀座开口的密封作用。这种通道和凹陷的组合允许阀组开口被设计为具有多种可能轮廓。
根据本发明的闸板阀包括多条通道，流体通过该通道接下来输送至凹陷并且随后输送至阀座开口。优选为每一个凹陷和阀座开口提供至少一个外侧通道和至少一个内侧通道，该通道双向通往相对于纵轴线沿径向形成阀座开口的同一个凹陷，以向优选较窄的阀座开口充分供应流体，并且将阀座开口和穿过通道的管道上的任何流动损失或压力损失保持较低，最好小到可以忽略不计。尤其当阀座上出现的压力差达到100巴或200巴以上时，这尤其重要。多个外侧通道和内侧通道优选在周向上彼此间隔布置，其中这些开口双向通往凹陷。根据本发明的闸板阀所具有的优点在于，在处于高压下也能够以低磨损和低内部压降运行。
根据本发明的闸板阀所具有的优点在于流经其的流体能够不受任何限制地流经阀座，尽管形成阀座开口的凹陷相对较窄，因为该凹陷在径向上从两侧被供给流体，并且因为输送流体的阀座的通道可具有更大的、优选大很多的直径，例如至少为阀组开口的宽度的两倍的直径。该通道优选根据布置被设计为具有不同直径的孔，以除了其他目的之外减小流体在通道中的流动阻力。
下文参见实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
用于解释实施例的附图示出了：
图1是闸板阀的地实施例的截面图；
图2是闸板阀的阀座的俯视图；
图3是根据图2的阀座的仰视图；
图4示出根据图3的阀座沿剖面线A-A截取的纵截面；
图5是可移动阀件的俯视图；
图6是另一个阀座的仰视图；
图7是闸板阀的另一个实施例的截面图；
图8示出根据图1的阀座的第一实施例的另一个纵截面；
图9是闸板阀的阀座的另一个实施例的俯视图。
在附图中，相同的部件基本上带有相同的附图标记。
具体实施方式
本发明的实施方式
图1以纵截面部分示出了闸板阀1的第一实施例的上部。图2、图3和图4以俯视图、仰视图和纵截面示出了在图1中仅部分示出的阀座2。图5还示出在图1中使用的阀件7的俯视图。图1-5所示的自动(即压力控制)闸板阀1包括阀座2，在该阀座2中与通道6、6a、6i流体导通的多个凹陷2c、2e-2k被布置成与纵轴线L同心延伸。该凹陷2c、2e-2k形成在阀座2的端面2a上的阀座开口2b。该阀座开口2b被构造为360°延伸的环形区域，其通过阀件7及阀件7的密封件7a被封闭和打开。阀件7被设计为带有狭缝的阀板，并且优选由金属比如钢或塑料构成。该阀件7包括与纵轴线L同心延伸的密封件7a，其如图1所示位于被设计为环形延伸的部分中并且与阀座开口2b相互作用以形成密封。该阀件7的阀升程由集获器3所限制。该集获器3包括止挡面9，并且包括与纵轴线L同心延伸的多个狭槽状排出口11。该阀座2和集获器3优选通过在孔12内延伸的螺钉(未示出)被保持在一起。在一个有利的实施例中，闸板阀1还包括间隔环5、阻尼板10和外边缘4。
示出的闸板阀1可被用作抽吸阀或压力阀，这两个阀原则上具有相同的构型，彼此之间的区别之处仅在于集获器3和阀座2关于操作空间的布置。
如图1至4所示，阀座2优选包括多个凹陷2c，该凹陷2c在端面2a上形成了阀座开口2b。凹陷2c优选呈槽状并且设计为关于纵轴线L同心延伸，从而位于端面2a上的阀座开口2b也关于纵轴线L同心延伸。该阀座2包括多个通道6，其沿着纵轴线L的方向延伸并且与对应凹陷2c流体导通地连接，由此也与阀座开口2b流体导通连接。尤其从图2可见，每个凹陷2c在关于纵轴线L的径向上通过分别通往同一凹陷2c的外侧通道6a和内侧通道6i而被供应流体，其中该外侧通道6a和内侧通道6i距纵轴线L具有不同距离，其中外侧通道6a从外侧2x通入凹陷2c，并且其中内侧通道6i优选或者基本上从内侧2y通入凹陷2c。
图2所示的阀座2包括形成阀座开口2a且关于纵轴线L同心延伸的七个凹陷2c，即第一凹陷2d、第二凹陷2e、第三凹陷2f、第四凹陷2g、第五凹陷2h、第六凹陷2i和第七凹陷2k。阀座2如图3所示包括关于纵轴线L且沿着纵轴线L的方向同心延伸并且在关于纵轴线L的周向上以规则间距彼此间隔开的八个通道6，它们在本文中在径向R上从外侧朝向纵轴线L被依次称作第一通道6b、第二通道6c、第三通道6d、第四通道6e、第五通道6f、第六通道6g、第七通道6h和第八通道6k。如图2和3所示，对应位于外侧的通道6a通往凹陷2b至2h中的每一个，位于内侧的通道6i在相对于纵轴线L的径向上双向通往对应凹陷2c，其中外侧通道6a相对于纵轴线L朝向外侧2x通往对应凹陷2c，内侧通道6b相对于纵轴线L朝向内侧2y开放。由此对于第一凹陷2d而言，参见图2和3，第一通道6b形成了外侧通道6a并且第二通道6c形成了内侧通道6i。对于第二凹陷2c而言，参见图2和3，第二通道6c相应地形成了外侧通道6a而第三通道6a形成了内侧通道6i。此种布置方式延续至第七凹陷2h，其中第七通道6h形成了外侧通道6a而第八通道6k形成内侧通道6i。
在优选实施例中，多个外侧通道6a和多个内侧通道6i被布置为关于纵轴线L同心地沿周向延伸，其中这些通道如图3所示有利地沿周向以规则间距彼此间隔布置，分别以关于纵轴线L的相同距离沿着圆K1…K8布置。然而还证明有利的是，如图6所示，将通道6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h在周向上以不同间隔布置。此种布置所具有的优势在于阀座在没有通道的区域中更加机械稳定，由此可将阀座设计得更薄，这在压力阀的例子中表示间隙更小或者没那么大。仅在其中将期望仅减小流动的区域内优选省去该通道，例如由于其他部件例如集获器的限制，例如或者由于布置在集获器内的弹簧的限制。
外侧和内侧通道6a、6i并且优选所有通道6如图3至5所示有利地沿着纵轴线L的方向或者平行于纵轴线L延伸。外侧通道6a和内侧通道6i并且优选所有通道6有利地被设计为孔，优选圆孔。然而，通道6还可具有其他形状，例如方形。
取决于其应用及其直径，根据本发明的闸板阀1优选包括3至10个凹陷2c，其优选呈槽形设计、沿纵轴线L延伸并且形成了阀座开口2b。在一个可行的实施例中，阀座2包括至少三个槽形凹陷2c：第一凹陷2d，第二凹陷2e以及接下来的第三凹陷2f，它们在径向R上从外侧朝向纵轴线依次布置，其中每个槽形凹陷相对于对应槽形凹陷优选通过图4所示的通道开口61与外侧通道6a和内侧通道6i流体导通连接。
与对应成对的凹陷2b、2c和2c、2d流体导通连接的通道6被有利地布置在在径向R上朝向纵轴线L依次布置的每两对凹陷例如凹陷对2d、2e或凹陷对2e、2f之间，其中该通道6同时形成了对应凹陷对2d、2e和2e、2f中的在径向R上布置在外侧的凹陷2d或2e的内侧通道6i和沿径向布置在内侧的凹陷2e或2f的外侧通道6a。
在一个有利实施例中，如图2所示，根据本发明的闸板阀1包括具有七个凹陷2d-2k的阀座2，这些凹陷在关于纵轴线L的径向R上彼此间隔布置，其中该阀座2还包括多个通道6，它们如图3所示沿着关于纵轴线L同心延伸的八个圆K1…K8以规则间距彼此间隔布置，其中圆K1…K8在关于纵轴线L的径向上彼此间隔布置。如图3所示，沿圆K1…K8布置的通道6的数量至少在一些圆K1…K8中有所不同。
在一个有利实施例中，沿着圆K1…K8彼此间隔布置的通道6具有相同的直径。
在一个有利实施例中，沿径向R依次布置的通道6分别具有不同的直径。
凹陷2c并且由此阀座开口2b有利地在关于纵轴线L的径向上的最大宽度为5毫米。
阀件7有利地具有以毫米计的沿纵轴线L方向的最大升程，其为阀座开口2b宽度的0.6倍。
阀座2在纵轴线L方向上的整体高度有利地至少为30毫米。此阀座有利地适于位于50至1000巴范围内的压力。
图7以纵截面示出了闸板阀1的另一个实施例的局部视图，其中阀座2与根据图1的实施例相比除其它部件外还包括附件端部件21或可移除的座板21，其使得阀座开口2a的在朝向阀集获器3方向上的间隙宽度变窄。此端部件21可为与阀座2一体成型的部件。然而，该端部件21被有利地设计为单独件并且布置在阀座2的表面上，并且优选固定或可拆卸地联接至阀座2。此实施例的一个优点在于阀座2的凹陷2c…2k可具有更大或更宽的直径，而尽管如此阀座2在其朝向阀件7的出口处具有更窄的阀座开口2a。此实施例尤其实现了阀座2的低成本加工，因为凹陷2…2k被设计得更宽。在另一个有利的实施例中，端部件21具有弹变性能以阻尼阀件7的冲击动作，在一个有利的实施例中提供了导向弹簧，例如为阀件7的一部分的第一导向弹簧16a、为阻尼板10的一部分的第二导向弹簧16b和为端部件21的一部分的第三导向弹簧16c。该导向弹簧的作用是尤其沿着纵轴线L的方向对连接其上的部件进行导向，并且在静止时将连接其上的部件保持在预定位置。
图8以纵截面示出了闸板阀1的另一个实施例，其在纵轴线L的方向上具有相对长的阀座2，其可为实体设计并且由此适用于位于100巴和500巴之间的高压。包括集获器3、阻尼板10、阀件7和其内布置有阀座开口2a的阀座2的端面的上部分与在图1中示出的阀板1具有相同的设计。垂直于纵轴线L延伸、在外侧被帽15所密封的横向孔被布置在阀座2内。该横向孔14在关于纵轴线L的径向上在槽形阀座开口2a之间并且可能如所示也在通道6之间形成流体导通连接。此横向孔14所具有的优势在于通入阀座开口2a的区域中能够获得更加均匀的流动分布。还可提供多个孔14，它们在阀座2的周向上彼此间隔布置。各个孔14还可被设计为具有不同的长度，以实现一些但非所有的凹陷2c以及它们的阀座开口2a的彼此流体导通连接。孔14可关于纵轴线L径向延伸，但是还可沿着垂直于纵轴线L的另一个方向延伸。
图9示出了闸板阀的阀座2的另一个实施例的俯视图。阀座2如图4中的纵截面所示在纵轴线L的方向上包括第一板部件2m，凹陷2c被布置在该第一板部件中，在纵向上紧接着第一板部件的为第二板部件2n，通道6被布置在该第二板部件2n内。阀座2有利地为一件式设计，其包括第一和第二板部件2m、2n。此阀座2的实施例所具有的优势在于凹陷2c以各种形状和/或分布被布置在第一板部件2m中以使其与通道6流体导通连接。图9示出了凹陷2c，其例如被设计为如第一凹陷2d一般沿着周缘延伸，其中第一凹陷2d为环形分段设计，从而第一凹陷2d仅延伸360°的部分角度例如40°，从而阀座2在位于周向上的各个环形部段之间不连通。第二凹陷2e例如具有此位置，即在此位置处凹陷2c并非圆形延伸而是在径向上朝向纵轴线L略微向内偏离，在两个凹陷2c之间由此加宽的位置可例如用于布置将阀座2连接至集获器3的紧固件。凹陷2c可在第一板部件2m内以各种形状和分布布置，并且还可例如以放射状、之字形、圆形或某些其他形状延伸，其中自然需要具有相对设计的阀件7，其会覆盖阀座开口2b的由凹陷2c的分布所限定的轮廓。各种形状的凹陷2c是可行的，因为第二板部件2n形成了基础结构，第一板部件2m被插入到这个基础结构的后方，其中可通过每个凹陷2c均连接至通道6的方式为第一板部件2m提供具有多种可能形状的凹陷2c。凹陷2c的布置和形状以及通道6的布置和形状可由此尽可能地形成为很大程度上彼此无关，假设通道6通入凹陷2c并且与这些凹陷流体导通连接。第一板部件2m包括多个凹陷2c，其在端面2c上形成阀座开口2b，第二板部件2n包括多个通道6，其中多个通道6分别通往相同的凹陷2c，从而多个通道6通过对应凹陷2c与同一个阀座开口2b流体导通连接。
