专利名称：最小压力阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及最小压力阀，特别是在压缩机组的液体分离器的出口处使用的最小压 力阀。
背景技术：
能应用于液体分离器出口的最小压力阀是已知的，这种最小压力阀设置有外壳， 外壳具有通过内部管道系统相连接的入口和出口，由此可移动的阀体被设置在上述管道系 统中，并通过弹簧压靠围绕处于第一关闭状态的前述入口的底座，由此关闭入口，而使阀体 位于离处于第二打开状态的上述底座一定距离处，使得入口通过管道系统与出口连接。上述弹簧的存在确保了只有当这种最小压力阀的入口处达到一定 的最小压力时 最小压力阀才打开，其入口可以与例如液体分离器的出口相连接。因此，必须限制经过液体分离器的气体的速度的原因是为了避免损坏滤纸和损失 分离效率。通过使上述弹簧采取具有特定弹簧常数的弹簧的形式，并且由于恰当地安装弹 簧，最小压力阀的打开压力能够根据应用进行选择。通过入口，由入口处的气压在阀体上施加了力，但是由上述弹簧在阀体另一侧沿 相反方向施加了弹簧弹力，弹簧弹力确保最小压力阀保持关闭直到容器压力达到一定值。现有最小压力阀的缺点是弹簧必须制成所需尺寸以便能够抵消气体入口处的全 部压力。由于作用于相对较大的表面，这些压力值可能相对较大，例如对于注油压缩机在4 至9巴(士4 X IO5至9X IO5帕)之间，而对于注水压缩机甚至达到20巴(士 20 X IO5帕)， 所以必须选择强力的弹簧。此外，必须限制弹簧的总高度以便限制最小压力阀的总高度，并控制原料成本和重量。由于在最小压力阀上的压降对于压缩机的全部使用范围(即从最小工作压力到 最大工作压力)优选尽可能小，必须考虑的是，最小压力阀的打开范围很小，因此，几乎不 需要额外的气压推动阀体完全打开，。换句话说，为了使压降在压缩机的全部压力范围尽可 能小，最小压力阀一开始打开阀体就必须尽可能快地达到完全打开状态。但是，上述两个条件是互相矛盾的，由于对于必需的很大的弹簧弹力很小的总高 度必然导致弹簧具有大的弹簧常数，这总是导致在初始打开和完全打开之间弹簧弹力差别 很大，以至于最小压力阀只在压力远大于阀只是刚刚打开时的压力时完全打开，从而阀上 的压降在使用范围的下部很大。为了进一步降低在最小压力阀上的压降，目标是进一步扩大阀的打开并使阀提升
得更高。阀的打开得较大(即阀体的直径较大)导致大幅增加所需的弹簧弹力(因此，由 于较大的弹簧常数导致更严重的安装问题，还有为了完全打开最小压力阀而涉及的所需的高压力问题)，但是阀体的较大提升还导致阀体在其上移动的甚至更大的压力范围。
发明内容
本发明的目的是对于一个或几个上述和/或其他的缺陷提供解决方案。对于这个目的，本发明涉及设置有外壳的最小压力阀，外壳具有入口和出口，通过 内部的管道系统入口和出口相连接，由此可移动的阀体设置在上述管道系统中，阀体通过 弹簧压靠围绕处于第一关闭状态的上述入口的底座，并因此关闭入口 ；而使阀体位于离开 处于第二打开状态的上述底座的一定距离处，从而入口通过管道系统连接于出口，因此所 述最小压力阀的特征在于阀体以滑动的方式设置在阀壳内，阀壳固定在上述管道系统中， 而且与阀体一起限定了封闭的内部空间，该空间通过管道与入口连接，管道可以延伸例如 穿过阀体或者可以有外部连接的形式。根据本发明的这种最小压力阀的优点在于，由于存在为在阀体内部的封闭空间和 入口之间的连接而设置的上述管道，在最小压力阀的入口处的主要的压力能够进入由阀壳 和阀体限定的空间，结果通过入口作用在阀体上的气体力将大部分地被作用于阀体另一侧 沿反方向的气体力抵消。因此，与现有的最小压力阀相比，能够选择具有相当小的弹簧常数的弹簧，结果在 阀体的初始打开状态和完全打开状态之间的压力差非常小(即使需要大的打开压力)。这也意味着阀体的提升能够选择足够的高度，而不需要使阀体移动的压力范围过 大。前述说明导致能够设置总高度非常小的弹簧，从而最小压力阀能够制造得紧凑。此外，由于只需提供小的弹簧弹力，因此以这种方式实现了能够使用比现有最小 压力阀更便宜的弹簧。根据本发明的最小压力阀的另一个优点在于，由于能够使用小弹簧常数的弹簧， 所以在最小压力阀的初始打开状态和完全打开状态之间只存在有限的压力范围。另一个优点在于由于能够使用小弹簧常数的弹簧，所以能够增大阀体的提升，而 不必使阀体移动的压力范围太大。另一个优点在于能够增大阀的打开而不必大幅度改变弹簧，即通过按比例地扩大 被限定的内部空间。优选地，上述阀壳被制成限定了圆柱形腔的圆柱形外壳的形式，因此所述圆柱形 外壳通过端壁在一个远端被封闭，而另一个远端是开放的，而且其中阀体通过开放远端以 滑动的方式设置有活塞状部分。上述活塞优选制成基本圆柱形套筒的形式，其中上述弹簧 至少部分地伸展，从而这个套筒通过底壁在一侧被封闭，前述管道延伸穿过该底壁。但是， 该管道还能够设置在外部。这样，就获得了一个简单的能够形成得紧凑的结构。根据本发明的另一个优选特征，在上述圆柱形外壳内的圆柱形腔在一定长度上在其封闭的远端附近具有缩径，而在所述圆柱形外壳的开放远端具有较大的直径。此外，上述 套筒还优选具有在其长度上的阶梯状外表面，并且第一套筒部分具有基本等于圆柱形腔的 缩径的外径，而第二套筒部分具有基本等于圆柱形腔的较大直径的外径。在具有缩径的部分和具有较大直径的部分之间的圆柱形腔的壁优选地具有径向凸缘，而在套筒的外圆周上也优选设置在第一套筒部分和第二套筒部分之间径向凸缘，以便形成由具有较大直径的阀壳部分和具有缩径的活塞部分以及套筒和壁的各径向凸缘限 定的空间，而这个空间处于大气压下。因此，套筒的径向凸缘只是在与入口侧相对(即弹簧 作用的那一侧)的阀的表面的部分，在此处入口侧的主要压力没有被抵消。这提供了如下的优点，即，能够放大阀体的直径，以便限制在最小压力阀上的压降 而不必使弹簧过于强劲，因为大气压力作用的表面(即在较大直径和缩径之间的套筒的凸 缘)能够保持基本稳定并较小。其另一个优点是，在阀体提升的过程中通过使大气压力作用的表面足够小，使得 具有非常大的打开压力例如20巴(士20X 105帕)的最小压力阀能够通过具有有限的压力 范围的轻弹簧实现。
为了更好地说明本发明的特征，下面只通过实例(绝不是限制性的)，参考附图， 描述根据本发明的最小压力阀的优选特征，其中图1是透视图，示意性地示出设置有根据本发明的最小压力阀的液体分离器；图2示出根据图1中的线II-II的剖面；图3示出图2中用F3指示的部分的放大比例。
具体实施例方式附图示出设置有离心分离器2的液体分离器1，离心分离器2由圆柱形壳体3构 成，壳体3具有上壁4和下壁5，以及切向入口 6和轴向出口 7，壳体3限定了内部空间8。上述出口 7优选设置在壳体3的上壁中部并通过根据本发明的最小压力阀9关 闭，最小压力阀9在空间8和用于净化气体的分接点之间形成连接。在本实例中，离心分离器2还包括用于分离液体的排放孔10，排放孔10优选位于 处于安装状态的离心分离器2的底部，在上述下壁5上或在上述下壁5附近。在本实例中，在离心分离器2的上述空间8内还设置了流通元件11 (例如，凝聚过 滤器的形式或另一类型的细滤清器的形式，或者换句话说能够从气流中除去残留液滴的过 滤器)ο在本实例中，上述流通元件11被制成具有可渗透气体的壁的圆柱形，并且所述流 通元件11通过密封壁12在一侧封闭，即，如所示设置的底部侧。上述流通元件11的顶侧固定于上壁4，并且设置成该流通元件11完全围绕上述出 口 7延伸。最小压力阀9由外壳13组成，在本实例中但不是必要地，外壳13还形成了离心分 离器2的上壁4，而且外壳13设置有入口 14和通过内部管道系统16连接的出口 15。在管道系统16内部设置了固定的阀壳17，阀壳17优选制成圆柱形外壳18的形 式，圆柱形外壳18在一侧用端壁19封闭并在另一侧开放，从而，这个圆柱形外壳18限定了 圆柱形腔20，阀体21利用采取活塞22的形状的部分通过开放端以滑动方式设置在圆柱形 腔20内。上述活塞22优选制成基本圆柱形套筒23的形状，套筒23在一侧(在下侧的指定位置，或者换句话说在入口 14的相对侧)用下壁24封闭。根据本发明的优选特征，在上述圆柱形外壳18内的圆柱形腔20在其被端壁19封 闭的远端具有第一缩径D1，而在所述圆柱形外壳18的开放端附近具有第二较大直径D2，第 二较大直径D2比上述第一缩径Dl大。另外上述套筒23优选具有遍布其长度的阶梯状外表面，并且，套筒23包括外径基 本等于圆柱形腔20的缩径Dl的第一套筒部分23A，和外径基本等于圆柱形腔20的较大直 径D2的第二套筒部分23B。在最小压力阀9被安装的情况下，上述第一套筒部分23A至少部分地延伸进圆柱 形腔20具有缩径Dl的部分，而第二套筒部分23B被设置在圆柱形腔20具有较大直径D2 的部分内。分别地，圆柱形腔20的壁在具有第一直径Dl的部分和具有第二直径D2的部分之 间具有径向凸缘25，而径向凸缘26同样设置在第一套筒23A和第二套筒23B之间的套筒 23的外圆周上。在套筒23的凸缘26，圆柱形腔20的壁的凸缘25，具有较大直径D2的圆柱形外壳 18的部分以及第一套筒部分23A之间形成封闭的空间27，空间27处于大气压力下(例如 通过利用小的管道将空间27与大气连接，附图中没有示出)。在圆柱形腔20的内壁与套筒23的外壁之间优选设置一个或几个密封件，密封件 未在附图中示出。在上述套筒23中伸展弹簧28，弹簧28通过一个远端抵靠阀壳17的端壁19，而其 另一端抵靠阀体21的套筒23的下壁24。在下壁24的另一侧上(换句或说，指向最小压力阀9的入口 14的一侧)优选设 置密封部件29，密封部件29在弹簧28的作用下推动环绕上述入口 14的底座30处于第一 关闭状态，因此封闭入口 14，而当最小压力阀9处于第二打开状态中，密封部件29位于距离 所述底座30 —定距离的位置处，以便入口 14通过管道系统16连接于出口 15。在本实例中，密封部件29通过阀杆31连接于套筒23，所述密封部件29围绕阀杆 31延展。该阀杆31能够固定于上述套筒23 (例如通过压入配合等)，或者能够以可活动的 方式沿与活塞22相同的轴向竖立在上述套筒23中(例如通过隙配合)，从而用作单向阀。 在本实例中，通过出口 15、管道系统16和入口 14连接于容器的用户的压缩空气网络能够保 持在压力下，反之，容器压力被放出并降低以便使压缩机转换进入空载运行或者甚至完全 关闭。所以，在本实例中下壁24设置有中部开口，圆柱形固定的壁32围绕开口延伸，阀 杆31以部分固定或可活动的方式设置在壁32中。如果阀杆31以可活动的方式竖立在圆 柱形固定壁32内，密封件(在附图中没有示出)将优选设置在两个元件之间。为了轴向锁定与阀杆31相关的密封部件29，阀杆31设置有中断成形 (stop-forming)环33，密封部件29用固定装置压靠环33，在本实例中固定装置被设置在包 括螺母34的那一端，螺母34围绕阀杆31的自由端拧紧。上述螺母34优选具有空气动力学的形状，换句话说就是尽可能少地阻止从离心 分离器2进入管道系统16的流量。根据本发明的具体特征，管道35穿过阀体21延伸，阀体21将入口 14与封闭的内部空间36连接，内部空间36由阀体21和阀壳17限定。所以，在本实例中管道35延伸穿 过阀杆31、密封部件29和套筒23。但是，在入口 14和内部空间36之间的连接还能够设置 在外部。根据本发明的优选特征，最小压力阀9的入口 14的表面略微大于在阀体21朝向 端壁19的一侧上的阀体21的全部轴向表面，在本实例中，入口 14的直径可能大于上述圆 柱形腔20的第一缩径Dl。换句话说，下壁24的全部轴向表面小于入口 14的流通表面，因此意味着流通表面 是与阀体21的运动方向横交的平面内的表面。具有根据本发明的最小压力阀9的液体分离器1的操作是非常简单的，如下所述。压缩气体和液体的混合物(例如压缩空气和来自于注入液体的压缩机元件的液 滴的混合物)通过入口 6进入空间8。由于入口 6切向插入圆柱形壳体3，进入的气体和液体的混合物受到旋转运动。这导致离心分离，相对重的液体颗粒在离心力的作用下贴着离心分离器2的圆柱
形壁旋转。在重力作用下，被分离的液体经过圆柱形壁滴到离心分离器2的下侧，即所述液 体经过排放孔10流出的位置。穿过流通元件11后，被净化的气体流过最小压力阀9被使用者取出。由于穿过阀体21的管道35的存在，在离心分离器2内形成因而在入口 14形成的 压力还在阀体21和阀壳17之间的空间36内得形成，以至于作用于在密封部件29上的空 间8的气体力被作用于在套筒23上的空间36的相反的气体力(尤其是作用在其下壁24 上的气体力)很大程度地抵消了。此外，在最小压力阀9的指定位置，弹簧28确保额外的向下的力施加在阀体21上。阀体21唯一的外部场所，即空间27与大气压力相通，以至于在阀体21的顶侧(下 游)处和在阀体21的底侧(上游)处存在压力差。此外，在指定实例中，密封部件29朝向入口 14的表面大于与阀壳17的端壁19相 对设置的第一套筒23A的全部轴向表面。因为作用于表面上的气体力与气压成比例也与相关的表面的大小成比例；并且因 为在阀体21的任一侧上的压力都是相等的，指向下的气体力将小于指向上的气体力，并且 工作压力的合力将向上。因为作用于所述密封部件29的向上的气体力大于指向下的气体力和弹簧弹力的 总和，空间8内的压力一达到预定值，密封部件29就被推离底座30。由于管道35的存在，最小压力阀9的打开压力可以具有例如4至9巴(士4X105 至9X105帕)的高压力值或者在注入水的压缩机情况下甚至高达20巴(士 20X 105帕)， 而不必设置任何大弹簧常数的昂贵的弹簧。上述说明也意味着压力的打开范围比现有最小压力阀9小得多，现有最小压力阀 9没有任何以作用在阀体21的上的对圆柱形腔20的反压力的形式的力的补偿。术语“上壁”、“下壁”、“向上”和“向下”在此始终是参考附图1至3使用，不言而 喻地，液体分离器1不必完全竖直地竖立，如附图中所示，而是还能够用于其他情况下。
本发明决不限于通过实例描述和附图所示的本实施 例，相反地，根据本发明的最 小压力阀能够被制成各种各样的形状和尺寸，同时仍然保持在本发明的范围内。
权利要求
一种最小压力阀，该最小压力阀设置有外壳(13)，外壳(13)具有入口(14)和出口(15)的，入口(14)和出口(15)通过内部的管道系统(16)连接，通过将可运动的阀体(21)设置在上述管道系统(16)内，阀体(21)通过弹簧(28)压靠围绕处于第一关闭状态的前述入口(14)的底座(30)，从而关闭入口(14)；通过使阀体(21)位于离处于第二打开状态的上述底座(30)一定距离的位置处，使入口(14)通过管道系统(16)连接于出口(15)，其特征在于，阀体(21)以滑动的方式设置在阀壳(17)内，阀壳(17)固定在上述管道系统(16)内并与阀体(21)一起限定通过管道(35)连接于入口(14)的封闭的内部空间(36)。
2 根据权利要求1的最小压力阀，其特征在于，上述管道(35)延伸穿过阀体(21)。
3.根据权利要求1的最小压力阀，其特征在于上，述管道(35)被制成外部管道的形式。
4.根据前述任一项权利要求的最小压力阀，其特征在于，上述阀壳(17)被制成限定圆 柱形腔(20)的圆柱形外壳(18)的形状，因此这个圆柱形外壳(18)通过端壁(19)在一个 远端封闭，而在另一个远端打开，并且其中阀体(21)通过开放端以滑动的方式设置有采取 活塞(22)的形式的一部分。
5.根据权利要求4的最小压力阀，其特征在于，上述活塞(22)被制成基本圆柱形的套 筒(23)的形状，其中，上述弹簧(28)至少部分地延伸，并且该套筒(23)通过下壁(24)在 一侧封闭。
6.根据权利要求5的最小压力阀，其特征在于，前述管道(35)延伸穿过套筒(23)的上 述下壁(24)。
7.根据权利要求4至6中的任一项的最小压力阀，其特征在于，在上述圆柱形外壳 (18)内的圆柱形腔(20)在其封闭端附近具有在一定长度上的缩径(D1)，而在其开放端附 近具有较大的直径(D2)；其中，上述套筒(23)具有在其长度上的阶梯状的外表面，其中，第 一套筒部分(23A)具有基本等于圆柱形腔(20)的缩径(D1)的外部直径，而第二套筒部分 (23B)具有基本等于圆柱形腔(20)的较大直径(D2)的外部直径，并且其中，上述第一套筒 部分(23A)在圆柱形腔(20)的具有缩径(D1)的部分中延伸，而第二套筒(23B)被设置在 圆柱形腔(20)的具有较大直径(D2)的部分内。
8.根据权利要求7的最小压力阀，其特征在于，在具有第一直径(D1)的部分和具有第 二直径部分(D2)的部分之间的圆柱形腔(20)的壁具有径向凸缘(25)，而且同样地，径向凸 缘(26)被设置在第一套筒(23A)和第二套筒(23B)之间的套筒(23)的外圆周上；由此，形 成空间(27)，空间(27)由具有较大直径(D2)的圆柱形外壳(18)的部分和第一套筒部分 (23A)，以及套筒(23)的凸缘(25)和圆柱形腔(20)的壁的凸缘(26)限定，空间(27)处于 大气压力下。
9.根据前述任一项权利要求的最小压力阀，其特征在于，最小压力阀(9)的入口(14) 具有大于阀体(21)的在朝向端壁(19) 一侧的全部轴向表面的区域。
10.根据权利要求7的最小压力阀，其特征在于，入口(14)具有大于圆柱形腔(20)的 上述缩径(D1)的直径。
11.根据前述任一项权利要求的最小压力阀，其特征在于，上述阀体(21)包括密封部 件(29)，密封部件(29)压靠阀体(21)处于关闭状态的底座(30)。
12.根据权利要求5和11的最小压力阀，其特征在于，上述密封部件(29)通过阀杆 (31)和固定装置被固定于上述套筒(23)。
13.根据权利要求5和11的最小压力阀，其特征在于，上述密封部件(29)通过其在阀 杆(31)上固定能够在上述套筒(23)内移动从而起到单向阀的作用。
14.根据权利要求12或13的最小压力阀，其特征在于，上述固定装置被制成空气动力 学形状的螺母(34)的形式。
全文摘要
最小压力阀具有外壳(13)，外壳(13)具有入口(14)和出口(15)；并且其中设置了阀体(21)，阀体(21)压在围绕入口(14)的底座(30)上，从而处于关闭状态，而阀体(21)位于离上述底座(30)一定距离的位置，则处于开放状态，因而入口(14)与出口(15)连接，从而阀体(21)以滑动的方式设置在阀壳(17)内，阀壳(17)与阀体(21)一起限定内部空间(36)，空间(36)通过管道(35)连接于入口(14)。
文档编号F16K15/02GK101836020SQ200980100781
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月19日 优先权日2008年3月27日
发明者K·A·L·马滕斯 申请人:艾拉斯科普库空气动力股份有限公司