专利名称：紧凑的现场调试减压阀的制作方法
技术领域：
和发明背景为了减少压力，防火系统安装有减压阀，这样减少了在沿着竖管中间高度的阀的压力，从而水压减少到可接受水平，以用于喷水管道的灭火设备。
因此，需要这样一种减压阀，其中该减压阀更容易操作而在不影响其功能情况下获取高层建筑防火系统中的低压水。
本发明涉及一种在现场调试减压阀，其中该减压阀例如在固定防火系统中的高层建筑物应用场合中特别有用。
在高层建筑物中，通常位于建筑物楼梯间的防火系统竖管在相对高压下操作，以在建筑物最高处具有足够的操作压力。当消防队员需要获取在这些防火系统中的水时，例如需要获取在竖管中的水时，在系统中的压力一般地超过用于防火部件的最大压力额定值。另外，在较低高度，压力可超过用于喷水设备管道部件的压力额定值。
为了减少压力，防火系统安装有减压阀，该减压阀减少了阀的压力，并位于沿着竖管的中间高度，从而在这些位置，水压可降低到用于消防设备和喷水管道的可接受水平。为了减少压力，减压阀安装有弹簧，其中该弹簧可抵抗作用在阀门柱塞上例如在竖管中产生的压力。
由于在灭火应用场合中使用的减压阀经受相对较高的压力(大于175每平方英寸磅)，因此这些弹簧需要的力往往相当大，例如在2000到3000磅的数量级。在现有技术的阀中，通常提供把手以开或者闭阀门，由于作用在把手上的力必须超过用来自动减少水压的压缩弹簧的弹簧力，因此这些阀通常很难操作。另外，为了产生这些较大的弹簧力，弹簧在高度上相对较大。较大的高度意味着更多圈数来分布应力负载。例如，在一些应用中，弹簧可以是6英寸或者更高。
弹簧的较大高度产生多个问题。例如，使用较高弹簧，围绕弹簧的阀门的尺寸也有必要增加。因此，阀门重量显著增加。此外，增加的尺寸带来增加的材料成本。另外，用于灭火工业的减压阀由铜制成，而铜是铸造的。因此，除了材料成本提高外，铸造工艺和铸造设备的成本也将增加。阀门重量增加以及体积增大还导致阀门更难以操作，因此还增加了运输和装卸成本。大尺寸阀门还使其不切实际地在密封区域使用，因此，它的使用在一些应用场合或者场所受到限制。结果，由于这些尺寸/重量问题，许多承包商不愿使用在现场调试的减压阀。
因此，需要这样一种减压阀，其中该减压阀更容易操作，同时具有更紧凑的结构，而不影响减压阀的功能。
发明内容
本发明涉及一种减压阀，该减压阀通过使阀门的自动减压功能与阀门的手动操作分离而更容易操作。
在发明的一个形式中，用于联接到加压水供应管线的减压阀包括阀体，该阀体具有与加压水供应管线联接的入口、出口、在入口和出口之间延伸的通道以及在入口或者靠近入口的通道内的阀座。阀杆延伸到通道内，该阀杆具有密封件。设置自动减压系统，用于朝向该阀座推动该密封件以节流阀门，由此减少在出口的压力。该阀门还包括与自动减压系统分离的手动系统，用于朝向阀座手动地推动该密封件来关闭阀门。
在一个方面，自动减压系统包括安装到阀杆上的柱塞。阀门设计成入口的水压力被引导到阀门内的腔室中，其中设置柱塞以把压力施加到柱塞上。在柱塞上的压力把负载施加到阀杆上，以朝向阀座推动密封件，由此自动地调节出口的压力。
在又一个方面，该手动系统与在柱塞上的压力分离。
在还一个方面，阀门还包括弹簧，该弹簧联接到阀杆上，并产生与在柱塞上压力相对的弹簧力，以调节在阀杆上的负载，并由此调节在出口的压力。手动系统与在柱塞上的压力分离，并还与弹簧的弹簧力分离，以便于阀门的关闭。
在还一个方面，该手动系统包括手操作元件，该元件与阀杆联接，并可移动以朝向阀座推动密封件，但手操作元件的运动与在柱塞上的压力和弹簧的弹簧力分离。在一个形式中，该阀杆可包括与柱塞和该弹簧联接的第一阀杆部和与该手操作元件联接的第二阀杆部。另外，第二阀杆部可由第一阀杆部来引导，并可相对于第一阀杆部移动。例如，该第一阀杆部可包括外阀杆部，同时该第二阀杆部包括在该外阀杆部内被引导的内阀杆部。
根据发明的另一个形式，用于联接到加压水供应管线的减压阀包括阀体，该阀体具有与加压水供应管线联接的入口、出口、在入口和出口之间延伸的通道以及在入口或者靠近入口的通道内的阀座。阀门还包括延伸到通道内的阀杆，该阀杆具有第一阀杆部、第二阀杆部以及与第一阀杆部和第二阀杆部联接的密封件。第二阀杆部可相对于第一阀杆部移动。提供自动减压系统，用于朝向该阀座推动该第一阀杆部和密封件以节流阀门，由此自动地减少在出口的压力。该阀门还包括与自动减压系统分离的手动系统，用于独立于第一阀杆部朝向阀座手动地推动第二阀杆部和密封件来关闭阀门。
在一个方面，自动减压系统包括安装到第一阀杆部上的柱塞。在入口的水压力被引导到柱塞位于其中的腔室，并把压力施加到柱塞上，以把负载施加到第一阀杆部，从而朝向阀座推动密封件来调节在出口的压力。在还一个方面，阀门包括弹簧，该弹簧联接到第一阀杆部上，并产生与在柱塞上压力相对的弹簧力，以调节在第一阀杆部上的负载，并由此调节在出口的压力。手动系统与在柱塞上的压力分离，并还与弹簧的弹簧力分离，以便于阀门的关闭。
例如，手动系统可包括手操作元件，该元件与第二阀杆部联接，并可移动以朝向阀座推动第二阀杆部和密封件，而手操作元件的运动与在柱塞上的压力和弹簧的弹簧力分离。
在发明的另一个形式中，用于联接到加压水供应管线的减压阀包括阀体，该阀体具有与加压水供应管线联接的入口、出口、在入口和出口之间延伸的通道以及在入口或者靠近入口的通道内的阀座。壳体安装到阀体上并包括腔室。阀门还包括穿过腔室并进入到通道延伸的阀杆，阀杆具有用于密封阀座和位于腔室内柱塞的密封件。阀杆还包括与所述通道和腔室连通的通路，其中在入口的水穿过通路流入到腔室，并把压力作用到柱塞上，其中柱塞把推动力施加到阀杆，以朝向阀座推动阀杆的密封件，由此限制穿过入口的水流，并因此减少在出口的压力。弹簧抵抗作用在柱塞上的压力施加偏压力，由此调节在该阀杆上柱塞的推动力。此外，阀门包括手操作元件，该元件有选择地移动阀杆，以手动地推动阀杆的密封件，从而与阀座密封，其中该手可操作元件与弹簧的偏压力和柱塞的推动力分离，以便于阀门的关闭。
在一个方面，阀杆包括联接到弹簧、柱塞和密封件的第一阀杆部。阀杆还包括与密封件和手操作元件联接并与弹簧和柱塞分离的第二阀杆部，其中手操作元件是可操作的，以移动密封件来密封阀座，由此关闭阀门，而与弹簧和柱塞无关。例如，该第一阀杆部可包含外阀杆部，其中该第二阀杆部包含在该外阀杆部内被引导的内阀杆部。
根据发明的又一个形式，提供一种关闭减压阀的方法，其中该减压阀包括阀体、具有密封件的阀杆、自动减压系统和手动系统，其中自动减压系统用于朝阀座推动密封件以节流阀门，由此减少在出口的压力，而手动系统用于朝阀座手动地推动密封件，该方法包括把手动系统与自动减压系统分离，其中需要朝阀座手动推动密封件用于关闭阀门而需要的力与朝阀座推动密封件以节流阀门而由自动减压系统产生的力无关。
在一个形式中，该手动系统带有与阀杆有选择地啮合的把手。
在另一个形式中，通过提供具有第一阀杆部和第二阀杆部的阀杆并把该第一阀杆部与该自动减压系统联接、同时把该第二阀杆部与该手动系统联接，该手动系统与自动减压系统分离。
本发明还涉及一种具有更紧凑结构、同时提供用于高提升保护系统应用场合的压力减少的减压阀。
在发明的一个形式中，用于联接到加压水供应管线的减压阀包括阀体，该阀体具有与加压水供应管线联接的入口、出口、在入口和出口之间延伸的通道以及在通道内的阀座。阀杆延伸到该通道内，其中该阀杆具有密封件。提供一种自动减压系统，用于朝向该阀座推动该密封件以节流阀门，由此自动地减少在出口的压力，同时该系统包括弹簧组件和安装到阀杆上的柱塞。阀门设计成入口的水压力被引导到阀门内的腔室中，其中设置柱塞以把压力施加到柱塞上。在柱塞上的压力把负载施加到阀杆上，以朝向阀座推动密封件，由此自动地调节出口的压力。该弹簧组件包括并联的第一和第二弹簧，联接到阀杆上，并产生与在柱塞上压力相对的弹簧力，以调节在阀杆上的负载，并由此调节在出口的压力。
在一个方面，所述弹簧中其中一个包括左旋盘簧，而所述弹簧中另一个包括右旋盘簧。
在还一个方面，该弹簧最好为嵌套的。例如，内弹簧可包括左旋盘簧，而外弹簧可包括右旋盘簧。例如，根据弹簧丝的直径，每个弹簧可具有4到7圈。每个弹簧可具有大约2到5英寸范围的总高度，更典型的是，更典型的是，在大约3到4英寸范围，以及最典型的是，对于产生大约1700到2300磅范围弹簧率的弹簧，每一个弹簧高度最好在大约3.2到3.8英寸范围内。
弹簧丝的直径也可变化。例如，直径可从大约0.2到0.6英寸变化。另外，内弹簧的弹簧丝可与外弹簧的弹簧丝直径不同。例如，内弹簧丝直径可在大约0.2到0.4英寸范围内，更典型的是在大约0.3到0.4英寸范围内，最典型的是，对于产生大约1700到2300磅弹簧压缩负载的弹簧，直径在大约0.28到0.35英寸范围。外径弹簧丝直径可在大约0.3到0.6英寸范围，更典型的是在大约0.4到0.5英寸范围，最典型的是，对于产生大约1700到2300磅弹簧压缩负载的弹簧，直径在大约0.4到0.5英寸范围。
在发明的另一个形式，用于联接到加压水供应管线的减压阀包括阀体，该阀体具有与加压水供应管线联接的入口、出口、在入口和出口之间延伸的通道以及在通道内的阀座。该阀门还包括延伸到通道内的阀杆和联接到阀杆的密封件。设置自动减压系统，用于朝向该阀座推动该阀杆部和密封件以节流阀门，由此自动地减少在出口的压力。该自动减压系统包括安装到阀杆上的柱塞和嵌套的弹簧。在入口的水压力被引导到柱塞位于其中的腔室，并把压力施加到柱塞上，以把负载施加到阀杆，从而朝向阀座推动密封件来调节在出口的压力。该弹簧联接到阀杆上，并产生与在柱塞上压力相对的弹簧力，以调节在阀杆上的负载，并由此调节在出口的压力。
在上述任何紧凑减压阀中，阀门可包括手动越控装置，以移动阀杆并朝向阀座或者离开来推动密封件。该手动越控装置可包括与自动减压系统分离的手动越控装置。在一个形式中，该手动越控装置包括手操作元件，该元件与阀杆联接，并可移动以朝向阀座推动密封件，但手操作元件的运动与在柱塞上的压力和弹簧组件的弹簧力分离。
在一个形式中，该阀杆可包括与柱塞和该弹簧组件联接的第一阀杆部和与该手操作元件联接的第二阀杆部。另外，第二阀杆部可由第一阀杆部来引导，并可相对于第一阀杆部移动。例如，该第一阀杆部可包含外阀杆部，其中该第二阀杆部包含在该外阀杆部内被引导的内阀杆部。
根据发明的又一个形式为一种关闭减压阀的方法，其中该减压阀包括阀体、具有密封件的阀杆和在阀体内的自动减压系统，而该自动减压系统用于朝阀座推动密封件以节流阀门，由此减少在出口的压力，该方法包括提供具有弹簧组件的自动减压系统，其中弹簧组件包括两个或更多并联弹簧，以减少阀体的总尺寸以及可选择地减少在弹簧上的应力水平。
在一个形式中，弹簧是嵌套的，其中每个弹簧联接到阀杆上。
因此，本发明的减压阀提供一种更容易操作和/或可具有更紧凑阀门布置的阀门，同时获得与传统减压阀相同或者类似的弹簧负载。另外，在本发明的弹簧组件结构中，在弹簧中的应力可比类似弹簧负载的传统弹簧设计要低。
从结合附图的以下详细的分析中，发明的这些及其他目的、优点、效果和特征将变得更加明显。
附图的详细描述
图1为本发明减压阀的正视图；图2为图1中减压阀的侧视图；以及图3为沿着图2中III-III线的剖面图。
图4为本发明减压阀的正视图；图5为图4中减压阀的侧视图；以及图6为沿着图4中VI-VI线的剖面图。
优选实施例的详细描述参见图1，数字10一般地表示本发明的减压阀。减压阀10适合于减少在经受高压的管道的压力，例如在防火系统的竖管中，此时水压较高，以在适当操作压力下在较高的高度输送水。如在下面更充分描述的那样，阀门10设计成便于阀门打开，并联接到消防软管或者喷水管道上。
在图3中更清楚地看到，阀门10包括具有入口14和出口16的阀体12，入口14和出口16借助于贯穿阀体12的通路15有选择地连通。在示出的实施例中，入口14具有内螺纹，用于与例如防火系统供水管的管道联接，而出口16具有外螺纹，用于与消防软管联接，或者可具有内螺纹，用于与例如喷水管道的管道联接。阀杆18和阀门元件20设置在阀体12和通路15中，阀门元件20安装到阀杆18远端，并对准设置在阀座22上方，上述阀门座形成在阀体12上或者另外设置在阀体12上。如在下面更充分描述的那样，阀门10包括自动减压系统以及用于打开或者关闭阀门的手动系统，该手动系统与自动减压系统分离。
阀门元件20包括环形主体23和垫圈24，其中环形主体23通过推杆导承23a和紧固件23b安装到阀杆18远端，而垫圈24例如为环形橡皮垫圈，用于当阀杆18推动阀门元件20与阀座22密封时有选择地密封入口14。垫圈24通过衬垫24a和螺母24b在环形槽23c内安装在环形主体23，其中衬垫24a和螺母24b安装在阀门元件20的阀杆20a上。
阀杆18从阀体12伸出，进入到壳体28内，用于联接到手轮29上，其中该手轮将在下面更充分地描述。壳体28包括限定腔室30的下部28a和包括通路32并容纳阀杆18、弹簧34以及调节元件36的上部28b，这些元件将在下面更充分地描述。在示出的实施例中，形成空腔或者腔室30的壳体28的下部28a通过螺纹联接到阀体12上。环形元件38设置在壳体28下部28a和阀体12之间，其中该环形元件38把通道15与腔室30分开，并提供把阀杆18引导到阀体12内。为了密封开口38a，例如O型密封圈的密封件40a在开口38a安装在元件38上。第二密封件40b在其与阀体12的接触面上设置在元件38上。
柱塞42位于腔室30内并固定到阀杆18上，其中该柱塞42包括在周围的环状密封件44，例如O形密封件，同时通过形成或者设置在阀杆18上的环形台肩18b和卡环19而联接到阀杆18上。另外，阀杆18包括以把柱塞42密封在阀杆18上的环状密封件18c和用于在上壳体28b底壁上密封阀杆18的密封件18d。柱塞42以及阀杆18是可移动的，从而柱塞42在上部位置(在图3中所示)和下部位置之间移动，其中在下部位置，柱塞42邻近环形元件38，同时阀杆18被向下推动以使阀门元件38与阀座22密封。柱塞42的位置通过流入入口14的流体的压力控制，压力通过阀杆18以及借助于弹簧34被引导到柱塞42上面的空腔30内，其中弹簧34改变柱塞上的负载，以调节在出口16的压力。本领域技术人员将理解的是，阀杆18以及因此阀门元件20的位置至少部分地通过来自进入到入口14在柱塞42上面被引导的水的输入压力控制，而该柱塞42趋向于响应入口压力来关闭阀门，并从而节流阀门。然而，弹簧34改变在柱塞上的负载，以调节在出口16的压力。
如上所述，入口压力通过阀杆18被引导到柱塞42上面的腔室30。在示出的实施例中，阀杆18包括通路46，其中该通路46借助于开口48与通路15进行流体连通，并借助于开口50与柱塞42上面的腔室30进行流体连通。在这种方式中，当入口14开口时，水将流入到腔室15内，并进入到阀杆18内，然后流入到柱塞42上面的腔室30内。这样的水压力然后向下推动柱塞42(如在图3中示出那样)，并趋向节流或者关闭阀门。然而，如上所述，延伸到调节元件36空腔36a内的弹簧34在调节元件36和壳体28上部28b的下端28c之间被压缩。弹簧34调整在柱塞42上的负载，以增加或者减少在柱塞上的压力作用。为了调节弹簧的作用，调节元件36通过螺纹联接到阀杆18上，并因此可围绕阀杆18旋转，以改变弹簧34上的压缩程度，从而调节在柱塞上的负载。因此，弹簧和柱塞提供自动的减压系统。
为了消除柱塞和弹簧的这样的自动减压功能，本发明的阀杆18包括两个阀杆部外阀杆元件60和内阀杆元件62，其中内阀杆元件60通过外阀杆元件60引导，并通过密封件62a封住元件60的内表面。如上所述，调节元件36通过螺纹联接到阀杆18上，然而只在外阀杆元件60上，从而外阀杆元件60联接到阀门10的自动减压系统上。
相反，在外阀杆元件60被引导的内阀杆元件62与弹簧、调节元件以及柱塞分离，但在它的远端联接到阀门元件20上。然而内阀杆元件62通过把手手杆64有选择地联接到把手29上，其中该把手手杆64与壳体28上部28b螺纹啮合。把手29最好包括手轮，通过紧固件29a安装到把手手杆64上，从而当把手29旋转时，手手杆64被推到壳体28内或者从其中被推出。为了限制手手杆64进入到壳体的运动，手手杆64包括横向销64a，该横向销64a提供止动作用。另外，手手杆64可包括杯状套筒64b，该杯状套筒64b也形成止动作用，以指示手手杆64完全被插入壳体28中的时间。当手手杆64延伸到壳体28内时，手手杆64接触并朝向阀座22推动内阀杆部62。内阀杆部62的下端联接到阀门元件20上，从而如在图3中示出那样当阀杆部62被向下推动时，阀门元件20朝向阀座22被推动。在这个方式中，当把手29旋转时，内阀杆元件62可被向下手动地推动(如在图3中示出那样)，以在没有必须克服弹簧34压缩力或者在柱塞42上的压力情况下抵抗阀座22来推动阀门元件20。
另外，阀门10可包括监控开关80，而该监控开关80包括插销或者致动器82，该插销或者致动器82接触把手29的手杆64以探测阀门开启或关闭的时间。手杆64包括凸轮面，当手杆64处于其内缩位置时，该凸轮面压缩插销82，这表明阀门10是开启的。当把手29旋转并且当手杆64延伸到壳体28内时，插销82依靠在凸轮面上，这允许插销82延伸，这表明阀门10关闭。
参见图4-6，数字110一般地表示本发明的现场调节减压阀。减压阀110适合于减少在经受高压的管道内的压力，例如在防火系统的竖管内。在竖管中，水压力往往很高，以在较高的高度下以适当的操作压力来输送水，然而水压力太高而不能允许消防设备在较低高度直接联接到竖管。如下面更充分描述那样，阀门110设计成比传统阀门具有更紧凑的布置，并可设计成便于例如如上所述的阀门的开启。
在图6中清楚地看到，阀门110包括具有入口114和出口116的阀体112和壳体128。入口114和出口116借助于贯穿阀体112的通路115有选择地连通。在示出的实施例中，入口114具有内螺纹，用于与例如防火系统供水管的管道联接，而出口116具有外螺纹，用于与消防软管联接，或者可具有内螺纹，用于与例如喷水管道的管道联接。阀杆118和阀门元件120设置在阀体112和通路115中，阀门元件120安装到阀杆118远端，并在形成或者设置在阀体112中的阀座122上方对中。如在下面更充分描述的那样，阀门110包括紧凑的自动减压系统以及用于打开或者关闭阀门的手动越控装置，该手动越控系统与在引用专利中描述的自动减压系统选择性地分离。
阀门元件120包括环形主体123和垫圈124，其中环形主体123通过推杆导承123a和紧固件123b安装到阀杆118远端，而垫圈24例如为环形橡皮垫圈，用于当阀杆118推动阀门元件120与阀座122密封时有选择地密封入口114。垫圈124通过衬垫124a和螺母124b在环形槽123c内安装在环形主体123，其中衬垫124a和螺母124b安装在阀门元件120的阀杆120a上。
阀杆118从阀体112伸出，进入到壳体128内，用于联接到手轮129上，其中该手轮将在下面更充分地描述。壳体128包括限定腔室130的下壳体部128a和包括通路132并容纳阀杆118上部、弹簧组件134以及调节元件136的上部128b。上壳体部128a通过卡圈128c安装到下壳体部128b，其中卡圈128c通过螺纹安装到下壳体部128b上。如在下面更充分描述的那样，弹簧组件134设计成具有比类似刚度或者弹簧负载的弹簧具有更紧凑的结构，从而壳体128以及因此阀门110可具有更紧凑的结构。
在示出的实施例中，形成空腔或者腔室130的壳体128的下部1128a通过螺纹联接到阀体112上。环形元件138位于壳体128下部128a和阀体112组件，该环形元件138把通道115与腔室130分开，并包括中心开口138a，阀杆18延伸到阀体112内，以为阀杆118提供引导。为了密封开口138a，例如O型密封圈的密封件140a在开口138a安装在元件138上。第二密封件140b在其与阀体112的接触面上设置在元件138上。
柱塞142位于腔室130内并固定到阀杆118上，其中该柱塞142包括在周围的环状密封件144，例如O形密封件，同时通过形成或者设置在阀杆118上的环形台肩118b而联接到阀杆118上。另外，柱塞142包括用于与设置在阀杆118上对应螺纹部119啮合的螺纹部142a。此外，为了限制柱塞142以及随后阀杆118围绕轴110a(图6)的旋转，柱塞142例如通过一个或者多个销145可旋转地联接到环形元件138上。通过可旋转地把阀杆118联接到元件138以及随后阀体112上，如果阀杆旋转的话，则可以最小的旋转量实现在弹簧组件134上预负载的调节。尽管此旋转在一些阀门中可能不明显，当调节弹簧负载时，产生数量级为2000到3000磅的弹簧负载的阀门可使其阀杆具有明显的旋转，这妨碍了提供阀门现场调节的能力。
阀杆118还包括以把柱塞142密封在阀杆118上的环状密封件118c和用于在上壳体128b底壁上密封阀杆118的密封件118d。柱塞142以及因此阀杆118是可移动的，从而柱塞142在上部位置(在图中未示出)和下部位置(在图6中示出)之间移动，其中在下部位置，柱塞142邻近环形元件138，同时阀杆118被向下推动以使阀门元件120与阀座122密封。将被理解的是，柱塞142的位置通过流入入口114的流体的压力控制，流体通过阀杆118以及借助于弹簧组件134被引导到柱塞142上面的空腔130内，其中弹簧组件134改变柱塞上的负载，以调节在出口116的压力。本领域技术人员将理解的是，阀杆118以及因此阀门元件120的位置至少部分地通过来自进入到入口114在柱塞142上面被引导的水的输入压力控制，而该柱塞142趋向于响应入口压力来关闭阀门，并从而节流阀门。然而，弹簧组件134用来改变在柱塞上的负载，以调节在出口116的压力。
在示出的实施例中，弹簧组件134包括至少两个并联弹簧134a、134b，更优选的是，包括至少两个嵌套的并联弹簧，从而它们的弹簧常数累加。应该理解的是，弹簧组件134可包括两个以上并联弹簧。此外，弹簧134a、134b布置成其中一个弹簧(外或者内)为左旋盘簧，而另一个弹簧为右旋盘簧。在示出的实施例中，内弹簧134b为左旋盘簧，而外弹簧134a作为右旋盘簧。
例如，根据弹簧丝的直径，弹簧可每个均具有4到7圈。每个弹簧的总高度在大约2到5英寸范围，更典型的是，在大约3到4英寸范围。最典型的是，对于产生大约1700到2300磅范围弹簧率的弹簧，每一个弹簧高度最好在大约3.2到3.8英寸范围内。然而，应该理解的是，弹簧圈数和这些尺寸可变化，尤其当需要较小或者较大弹簧负载时。另外，在本发明的弹簧组件结构中，在弹簧中的应力可比类似弹簧负载的传统弹簧设计要低。例如，对于具有两个嵌套弹簧的本发明的弹簧组件，其中内弹簧具有5圈，弹簧丝大约0.31英寸粗，而外弹簧具有4圈，弹簧丝大约0.45英寸粗，同时弹簧组件具有大约3.4英寸总高度，则每一弹簧的最大应力为极限拉应力的大约50％，相比之下，在具有8圈的传统6”弹簧中为极限拉应力的大约60-65％的应力水平。
此外，在达到停止高度(其中弹簧不再象弹簧一样在压缩方向动作时弹簧完全被压缩高度)前，与当前正在使用的传统弹簧相比，本发明的弹簧组件具有更大的容许挠度-总弹簧高度比。例如，对于具有两个嵌套弹簧的本发明的弹簧组件，其中内弹簧具有5圈，弹簧丝大约0.31英寸粗，而外弹簧具有4圈，弹簧丝大约0.45英寸粗，同时弹簧组件具有大约3.4英寸总高度，在达到停止高度前，容许挠度-总弹簧高度比大约为50％。而具有8圈的传统6”弹簧的比在大约33％的数量级。
弹簧丝的直径也可变化。例如，直径可从大约0.2到0.6英寸变化。另外，内弹簧的弹簧丝可与外弹簧的弹簧丝直径不同。例如，内弹簧丝直径可在大约0.2到0.4英寸范围内，更典型的是在大约0.3到0.4英寸范围内，最典型的是，对于产生大约1700到2300磅弹簧压缩负载的弹簧，直径在大约0.28到0.35英寸范围。外径弹簧丝直径可在大约0.2到0.6英寸范围，更典型的是在大约0.4到0.5英寸范围，最典型的是，对于产生大约1700到2300磅弹簧压缩负载的弹簧，直径在大约0.4到0.5英寸范围。
如上所述，入口压力通过阀杆118被引导到柱塞142上面的腔室130。在示出的实施例中，阀杆118包括通路146，其中该通路146借助于开口148与通路115进行流体连通，并借助于开口150与柱塞142上面的腔室130进行流体连通。在这种方式中，当入口114开口时，水将流入到腔室115内，并进入到阀杆118内，然后流入到柱塞142上面的腔室130内。此水压力然后向下推动柱塞142(如在图6中示出那样)，并趋向节流或者关闭阀门。然而，如上所述，弹簧组件134产生抵抗作用在柱塞142上的压力的弹簧力。在示出的实施例中，弹簧134a、134b在调节元件136和壳体128上部128b下端128c之间被压缩。调节元件136安装在阀杆118上，并包括一对衬垫136a和带螺纹的环形螺母136b，其中该环形螺母136b通过螺纹联接到阀杆118上，并抵抗弹簧134a、134b端部来压缩衬垫136a，从而压缩该弹簧。结果，弹簧组件134调整在柱塞142上的负载，以增加或者减少在柱塞上的压力作用。为了调节弹簧组件的作用，调节元件136通过螺纹联接到阀杆118上，并可围绕阀杆118旋转，以改变弹簧组件134上的压缩程度，从而调节在柱塞上的负载。因此，弹簧组件和柱塞提供自动的减压系统。如上所述，为了限制阀杆118旋转的可能性，柱塞142可旋转地与元件138以及因此阀体112联接。
为了选择性地分离柱塞和弹簧组件的此自动减压功能，本发明的阀杆118可包括两个阀杆部外阀杆元件160和内阀杆元件162，其中内阀杆元件162通过外阀杆元件160引导，并通过密封件162a封住元件160的内表面。如上所述，调节元件136通过螺纹联接到阀杆18上，然而只在外阀杆元件160上，从而外阀杆元件160联接到阀门110的自动减压系统上。
相反，在外阀杆元件160内部被引导的内阀杆元件162与弹簧组件、调节元件以及柱塞分离，但在它的远端联接到阀门元件210上。内阀杆元件162通过把手杆164有选择地联接到把手129上，其中该把手杆164与壳体128上部128b螺纹啮合。把手129最好包括手轮，通过紧固件129a安装到把手杆164上，而该紧固件129a拧到壳体顶部128d，从而当把手129旋转时，把手杆164被推到壳体128内或者从其中被推出。为了限制把手杆164进入到壳体的运动，把手杆164包括横向销164a，该横向销164a提供止动作用。另外，杆164可包括杯状套筒164b，该杯状套筒164b也形成止动作用，以指示杆164完全被插入壳体128中的时间。当杆164延伸到壳体128内时，杆164接触并朝向阀座122推动内阀杆部162。内阀杆部162的下端联接到阀门元件120上，从而如在图6中示出那样，当阀杆部162被向下推动时，阀门元件120朝向阀座122被推动。在这个方式中，当把手129旋转时，内阀杆元件162可被向下手动地推动(如在图6中示出那样)，以在没有必须克服弹簧组件134压缩力或者在柱塞142上的压力情况下抵抗阀座122来推动阀门元件120。
另外，阀门110可包括监控开关180，而该监控开关180包括插销或者致动器182，该插销或者致动器182接触把手129的杆164以探测阀门开启或关闭的时间。杆164包括凸轮面，当杆164处于其内缩位置时，该凸轮面压缩插销182，这表明阀门110是开启的。当把手129旋转并且当杆164延伸到壳体128内时，插销182依靠在凸轮面上，这允许插销182延伸，这表明阀门110关闭。
尽管关于这样的减压阀进行了描述，即通过从自动减压系统中消除手动调节来便于阀门手工开启，然而该减压阀可具有传统的自动减压系统，其中阀杆刚性地联接到把手上，并在弹簧组件作用下动作，从而阀门的调节需要用户手动地压缩或者解压缩弹簧来改变出口116的压力。
因此，本发明提供一种这样的减压阀10，其中该减压阀10包括自动的减压系统，然而具有手动调节特征，其中该系统允许手动调节特征与自动减压系统独立地来调节阀门位置，便于阀门的手动开启或者关闭。
本发明提供的减压阀110还具有更紧凑的布置，这样节约了成本，此外，提供一种容易操作以及由于其更紧凑结构而具有更大应用范围的阀门。
尽管已经示出和描述了若干形式的发明，然而此时其他形式对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，应该理解的是，在附图示出和上面描述的实施例仅仅用于说明性目的，而并不想来限制由权利要求书限定的发明的范围，随后的权利要求书根据包括等同原则的专利法原理进行解释。
权利要求
其中要求独占财产权或者特许权的发明实施例如下限定
1.一种用于联接到加压水供应管线的减压阀，所述阀门包括具有用于联接到加压水供应管线的入口、出口和在所述入口和所述出口之间延伸的通道的阀体，所述阀体在所述入口或者靠近所述入口的所述通道上具有阀座；延伸到所述通道内的阀杆，所述阀杆具有密封件；用于朝向所述阀座推动所述密封件的自动减压系统，其中所述阀座用于节流所述阀门由此减小所述出口压力；以及从所述自动减压系统分离的所述压力的手动系统，用于手动地朝所述阀座推动所述密封件，从而关闭阀门。
2.根据权利要求1的减压阀，其中所述自动减压系统包括安装到所述阀杆上的柱塞，所述阀门还包括腔室，在所述入口的水压力被引导到所述腔室，在所述柱塞上施加压力，以把负载施加到所述阀杆上，以朝向所述阀座推动所述密封件，从而调节在所述出口的压力。
3.根据权利要求2的减压阀，其中所述手动系统消除在所述柱塞上的所述压力。
4.根据权利要求2的减压阀，还包括弹簧，所述弹簧联接到所述阀杆上，并产生与在所述柱塞上所述压力相对的弹簧力，以调节在所述阀杆上的负载，并由此调节在所述出口的压力。
5.根据权利要求4的减压阀，其中所述手动系统与在所述柱塞上的所述压力和所述弹簧的所述弹簧力脱开，以便于阀门的关闭。
6.根据权利要求4的减压阀，其中所述手动系统包括手操作元件，所述手操作元件联接到所述阀杆上，并可移动，以朝所述阀座推动所述密封件，同时所述手操作元件的运动使得其与所述柱塞上的所述压力和所述弹簧的所述弹簧力分离。
7.根据权利要求6的减压阀，其中所述阀杆包括与所述柱塞和所述弹簧联接的第一阀杆部，所述阀杆包括与所述手操作元件联接的第二阀杆部。
8.根据权利要求7的减压阀，其中所述第二阀杆部由所述第一阀杆部引导，并可相对于所述第一阀杆部移动。
9.根据权利要求8的减压阀，其中所述第一阀杆部包括外阀杆部，所述第二阀杆部包括在所述外阀杆部内被引导的内阀杆部。
10.一种用于联接到加压水供应管线的减压阀，所述阀门包括具有用于联接到加压水供应管线的入口、出口和在所述入口和所述出口之间延伸的通道的阀体，所述阀体在所述入口或者靠近所述入口的所述通道上具有阀座；安装到所述阀体的壳体，所述壳体包括腔室；穿过所述腔室延伸并进入到所述通道内的阀杆，所述阀杆具有用于密封所述阀座的密封件；所述阀杆包括柱塞，所述柱塞位于所述腔室内，而所述阀杆具有与所述通道和所述腔室连通的通路，其中在入口的水穿过所述通路流入到所述腔室，并把压力作用到所述柱塞上，其中所述柱塞把推动力施加到所述阀杆，以朝向所述阀座推动所述阀杆的所述密封件，由此限制穿过所述入口的水流；弹簧，所述弹簧抵抗作用在所述柱塞上的压力施加偏压力，由此调节在所述阀杆上所述柱塞的推动力；以及手操作元件，该元件有选择地移动所述阀杆，以手动地推动所述阀杆的所述密封件，从而与所述阀座密封，由此关闭阀门，其中所述手操作元件与所述弹簧的偏压力和所述柱塞的所述推动力分离，以便于阀门的关闭。
11.根据权利要求10的减压阀，其中所述阀杆包括与所述弹簧、所述柱塞和所述密封件联接的第一阀杆部，所述阀杆还包括与所述密封件和所述手操作元件联接并与所述弹簧和所述柱塞分离的第二阀杆部，其中所述手操作元件是可操作的，以移动所述密封件来密封所述阀座，由此关闭所述阀门，而与所述弹簧和所述柱塞无关。
12.根据权利要求11的减压阀，其中所述第一阀杆部包括外阀杆部，所述第二阀杆部包括在所述外阀杆部内被引导的内阀杆部。
13.根据权利要求11的减压阀，其中所述柱塞在所述腔室内与所述第一阀杆部联接。
14.一种用于联接到加压水供应管线的减压阀，所述阀门包括具有用于联接到加压水供应管线的入口、出口、腔室和在所述入口和所述出口之间延伸的通道的阀体，所述阀体在所述入口和所述出口之间所述通道内具有阀座；延伸到所述通道内的阀杆，所述阀杆具有密封件和与所述阀杆联接的柱塞，所述柱塞位于所述腔室内，在所述入口的水压力被引导到所述腔室，并把压力施加到所述柱塞上，以把负载施加到所述阀杆上，并朝向所述阀座推动所述密封件，从而调节在所述出口的压力；以及弹簧组件，所述弹簧组件包括至少两个并联的第一和第二弹簧，所述弹簧联接到所述阀杆上，并产生与在所述柱塞上所述压力相对的弹簧力，以调节在所述阀杆上的负载，并由此调节在所述出口的压力。
15.根据权利要求14的减压阀，其中所述第一和第二弹簧是嵌套的。
16.根据权利要求15的减压阀，其中所述第一弹簧包括左旋内盘簧，而所述第二弹簧包括右旋外盘簧。
17.根据权利要求14的减压阀，其中所述每一个弹簧的圈数均在范围4到7内。
18.根据权利要求14的减压阀，其中所述每一个弹簧均具有大约2到5英寸范围的总高度，并更好的是，在大约3.2到3.8英寸范围。
19.根据权利要求18的减压阀，其中所述弹簧组件产生大约1700到2300磅范围的压缩负载。
20.根据权利要求14的减压阀，其中例如通过一对销，所述柱塞可旋转地与所述阀体联接。
21.根据权利要求19的减压阀，还包括与所述弹簧组件分离的手动越控系统，用于朝关闭所述阀门的所述阀座手动地推动所述密封件。
22.一种关闭减压阀的方法，该阀门具有阀体，而该阀体具有用于与加压水供应管线联接的入口、出口和在入口和出口之间延伸的通道，阀体在入口或者靠近入口具有阀座，该阀门还具有延伸到通道内的阀杆，该阀杆具有密封件，而该阀门包括自动减压系统，用于朝阀座推动密封件以节流阀门，由此减少在出口的压力，所述方法包括提供用于朝阀座手动地推动密封件的手动系统；以及把手动系统与自动减压系统分离，其中需要朝阀座手动推动密封件用于关闭阀门而需要的力与朝阀座推动密封件而由自动减压系统产生的力无关。
23.根据权利要求22的方法，其中所述提供手动系统包括提供与阀杆有选择地啮合的把手。
24.根据权利要求22的方法，其中所述分离包括提供具有第一阀杆部的阀杆和可相对于该第一阀杆部移动的第二阀杆部；把第一阀杆部与自动减压系统联接；以及把第二阀杆部与手动系统联接。
25.一种自动地调节减压阀压力的方法，该阀门具有阀体，而该阀体具有用于与加压水供应管线联接的入口、出口、腔室和在入口和出口之间延伸的通道，阀体在入口和出口之间具有阀座，该阀门还具有穿过腔室之间延伸并进入到通道内的阀杆，该阀杆具有密封件，而该阀门包括自动减压系统，用于朝阀座推动密封件以节流阀门，由此减少在出口的压力，该自动减压系统包括与阀杆联接并位于腔室内的柱塞，在入口的水压力被引导到腔室，并把压力施加到柱塞上，以朝阀门密封件推动密封件而调节在出口的压力，所述方法包括用并联弹簧产生弹簧力；以及把弹簧力施加到柱塞上，以抵消在柱塞上的压力，由此调节在出口的压力。
26.根据权利要求25的方法，其中所述产生弹簧力包括嵌套并联弹簧。
27.根据权利要求26的方法，还包括提供用于调节弹簧力的调节机构。
28.根据权利要求27的方法，还包括可旋转地把阀杆联接到阀体上，当调节弹簧力时，如果不是除去的话，则减少阀杆的旋转。
全文摘要
一种用于联接到加压水供应管线的减压阀包括阀体，该阀体具有与加压水供应管线联接的入口、出口、在入口和出口之间延伸的通道以及在通道内的阀座。阀杆延伸到该通道内，其中该阀杆具有密封件。提供自动减压系统，用于朝向该阀座推动该密封件以节流阀门，由此减少在出口的压力。该自动减压系统包括比对于给定弹簧负载的传统弹簧占有更小空间的并联弹簧。
文档编号F16K31/36GK101076687SQ200580040847
公开日2007年11月21日 申请日期2005年11月15日 优先权日2004年11月30日
发明者詹姆士·M·特拉普, 埃里克·寇姆 申请人:埃尔克哈特铜制品制造有限公司