专利名称：气囊阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于控制流体流动的类型的气囊阀(bladdervalve)。本发明将具体地参考适于在过滤清洁系统中提供高压逆向脉冲空气的阀来进行介绍，然而应当理解，本发明具有较宽的应用范围。
背景技术：
现有技术的气囊阀已经受到各种缺陷的困扰，包括打开和关闭较慢、密封不充分、流动通道受阻、气囊易碎且操作复杂。在例如对滤芯进行逆向脉冲清洁的应用中，重要的是经过阀的压力降应当很小。同样重要的是，阀能够包含用于提供清洁脉冲的较高压力的空气，但又可迅速打开以保证峰值压力/能量脉冲可经过阀而提供最佳的清洁效果。至少在某些情况下，由于一个或多个这些原因，现有技术的气囊阀通常没有获得充分的应用。
一种已知的现有技术的气囊阀包括设置在导管内的可膨胀气囊，流体在导管内流过气囊。通过附着在与用来使气囊膨胀的高压空气源相连的软管上的加强钩，就可将气囊松动式地安装在导管内，从而关闭阀并防止流体通过导管。为了使气囊阀排空，需通过软管从气囊中排除空气，从而打开阀并允许流体流经导管。
这种现有技术的气囊阀的一个问题是，可膨胀气囊与流经导管的流体直接接触，这可能导致气囊的磨损和破坏。
其它气囊阀具有的问题在于，气囊不对称地安装在其所处的导管中，而这会导致不均衡的开启，因而浪费了经过阀的压力/能量脉冲。
发明概要根据本发明，提供了一种气囊阀，其包括阀体，其具有入口、出口以及连接入口和出口的流动通道，入口、出口和流动通道相互间轴向对齐；围绕着所述流动通道的阀座；固定在阀体上且处于流动通道内并与流动通道轴向对齐的安装毂部；在所述毂部的下游延伸的气囊支撑件，所述气囊支撑件为大致圆柱形结构，并与所述流动通道轴向对齐；围绕着所述气囊支撑件的气囊，所述气囊可从排空状态膨胀到膨胀状态，在排空状态下，气囊的内表面与气囊支撑件接触并由其支撑，并且流动通道是打开的，而在膨胀状态下，气囊的外表面与所述阀座接触，并且流动通道是关闭的；延伸穿过所述毂部和所述气囊支撑件的膨胀通道，其用于使所述气囊膨胀，其中在使用时，通过流经所述膨胀通道的处于压力下的流体来使所述气囊膨胀，因此所述气囊膨胀，而释放所述压力下的流体则使所述气囊排空。
安装毂部优选为锥形或斗形，其在从入口到出口的方向上张开。毂部在其最宽点处的直径优选与气囊支撑件的直径大致相同。
气囊支撑件可安装在毂部上，毂部和支撑件之间的连接机构设置成使得气囊被夹紧在毂部和气囊支撑件之间。
阀优选包括位于其出口侧上的护罩，护罩与出口轴向对齐，并且安装在毂部上。气囊可以是两个相对端均敞开的管形或圆柱形结构，其中一端夹紧在气囊支撑件和毂部之间，而另一端则夹紧在气囊支撑件和护罩之间。气囊的各端均可具有与其形成一体的环形的密封环，所述密封环分别位于毂部和/或气囊支撑件和/或护罩中的环形凹槽内。护罩和气囊支撑件通过连杆安装在毂部上，连杆穿过护罩和气囊支撑件而进入到毂部中。
优选通过多个在毂部和阀体之间径向延伸的固定叶片或腹杆而将毂部安装在阀体上。膨胀通道优选沿着所述叶片或腹杆中的一个延伸。膨胀通道优选还用作排空气囊的排放通道。作为选择，膨胀通道可在其长度上的远离气囊支撑件的位置点处岔开成两个支路，其中一个支路用作提供处于压力下的流体的入口通道，而另一支路用作排放通道，流体可经由该排放通道从气囊中排出，从而使气囊排空。入口通道可包括狭窄直径的喉道，以便限制流体到气囊中的流动，排放通道未设这样的限制，使得从气囊中排出流体相对不受限制。在使用中，入口通道可操作地与处于压力下的流体的供应源永久性相连，并且排放通道可与开关或阀机构连接，其可在打开和关闭的状态之间操作，当排放通道关闭时气囊膨胀，而当排放通道打开时气囊排空，当排放通道打开时，处于压力下的流体从入口通道泄放到排放通道中。
膨胀通道可分成多个位于气囊支撑件中的出口喷嘴，这些出口喷嘴围绕气囊支撑件径向间隔开，以促进气囊的均匀膨胀和排空。
气囊支撑件可通过至少一个腹杆而与所述流体通道的壁相连，这样，所述气囊与所述流动通道的中心轴线对齐。
通过对下文中以示例方式给出的本发明实施例的描述，可以清楚本发明的这些和其它的特征。在该描述中参考了附图，然而不应将图中所示的具体特征认为是对本发明的限制。
附图简介
图1显示了气囊阀的优选实施例的正面透视图；图2显示了图1所示气囊阀的背面透视图；图3显示了图1所示气囊阀的侧视图；图4显示了从其入口侧看去的图1所示气囊阀的平面图；图5显示了阀在其打开状态下沿着图4所示的剖切线V-V的剖视图；图6显示了用于图1所示气囊阀中的气囊和气囊支撑件的分解视图；图7显示了安装在气囊支撑件上的气囊的平面图；图8显示了安装在气囊安装装置上的气囊的穿过图7中的剖切线VIII-VIII的剖视图；图9显示了阀的护罩的平面图；图10显示了图9所示护罩的侧视图；图11显示了护罩沿着图10中的剖切线XI-XI的剖视图；图12显示了安装到盒状导管上的图1所示类型的一组气囊阀的透视图，该导管用于逆向脉冲清洁系统中以用于清洁滤袋；图13显示了阀处于其关闭状态下的沿着图4中的剖切线V-V的剖视图；图14显示了根据本发明的阀的第二实施例的从阀入口侧看去的透视图；图15显示了图14所示阀的从阀入口侧看去的平面图；和图16显示了图14所示阀的沿着图15中的剖切线XVI-XVI的剖视图。
优选实施例的详细描述如图所示，气囊阀10包括具有入口16和出口14的阀体12。阀体12包括位于入口16附近并为大致方形的安装法兰18。法兰18包括四个延伸穿过法兰18且设于法兰18的各角部附近的安装孔20。如图12所示，在使用中采用孔20并用螺栓将阀10固定住，这将在下文中进一步说明。也可使用其它未使用法兰安装件的固定结构。可以使用螺纹连接或成型螺母类型的连接。这些结构可应用于阀的入口侧和出口侧。
流动通道17将入口16和出口14相连。流动通道、入口16和出口14沿轴线15相互间轴向对齐。
流动通道17为大致环形的结构，当阀打开时，其在入口16和出口14之间提供了相对无限制的流动路径。应当注意的是，流动通道17朝向阀的出口侧向外张开。
毂部32安装在流动通道17中并毗邻入口16。毂部32为锥形或斗形，其提供了通常为空气的流体经由入口16进入流动通道17的平滑流动。毂部与轴线15轴向对齐，并通过在阀体12和毂部32之间径向延伸的三个固定叶片或腹杆30而固定住。可以设想利用一个叶片或腹杆来固定毂部，这将具有减小阀入口区域中的阻碍的效果。
毂部32具有安装在其上的截头圆锥形的气囊支撑件34，其与阀的轴线15轴向对齐。气囊支撑件将管形气囊22支撑在流动通道17中的合适位置处。以下将更详细地描述将气囊22固定住的方式。
在流动通道17内的气囊支撑件34的出口端上轴向地安装了出口护罩24。该护罩24为截头圆锥形，并且在朝着阀出口侧的方向上张开。如图5清晰地显示，在阀的出口区域中阀的内壁与护罩平行，因此在该出口区域中为流动通道17限定了一种向外张开的环形结构。也可以使用其它的结构，尤其至少在某些应用中可以构思出一种不同结构的出口护罩，例如在朝向出口的方向上收敛的护罩。通常在知道了将使用该阀的系统的具体要求时对阀内的导流部件进行优化。
可通过螺栓36将护罩24夹紧在气囊支撑件上，该螺栓36穿过护罩中的孔25以及气囊支撑件中的孔35，并与毂部32的螺孔33接合。这样，螺栓36用于将毂部、气囊支撑件和护罩夹紧在一起。
如图6到8清楚地显示，气囊22为大致管形或端部敞开的圆柱形结构。气囊的端部区域22a和22b如所示地向内弯曲，使得气囊22较紧密地安装在气囊支撑件34的周围。在端部区域22a和22b的内表面上形成了环形肋条23，这些肋条位于形成在气囊支撑件34端面上的相应环形凹槽46中。当阀处于其装配好的状态中时，肋条23用来在膨胀期间将气囊22固定住，并分别在气囊支撑件和毂部以及在气囊支撑件和护罩之间形成气密密封。
气囊22可膨胀到如图13所示的位置，从而朝向阀的中央密封在阀体的内壁上。这样，阀体的内壁便在这个区域内形成了阀座45，并且气囊在扩展或膨胀时会与该阀座45密封式接合，从而关闭阀。
气囊的膨胀和排空都通过膨胀通道40来进行。从图5中可最佳地看出，膨胀通道延伸穿过其中一个腹杆30而进入到毂部32和气囊支撑件34中。膨胀通道40优选通向设于毂部32下侧的环形凹槽40a，该凹槽用作针对使气囊膨胀的工作流体的集管。在气囊支撑件中，膨胀通道分成一系列子通道42，其在气囊22的中心区域穿过气囊支撑件42，以保证气囊的均匀膨胀。这样，在气囊支撑件中，膨胀通道40显示为包括有多条单独的子通道42。优选设有四条径向间隔开的子通道42。子通道42通到朝向气囊支撑件的中央而定位的环形凹槽43中，凹槽43可保证进入到气囊和气囊支撑件之间的空间内的压缩空气均匀地分布在气囊支撑件的周围，从而保证气囊的均匀且对称的膨胀和排空。
在膨胀通道40的远离气囊的端部附近，膨胀通道岔开成二个通道，即排放通道21和入口通道28。入口通道28在使用中将与通常为压缩空气源的高压流体源相连，而排放通道21将通过排放集管而与由螺线管控制的排放阀或类似物(未示出)相连，排放阀可以打开或关闭，在打开时压力流体将从入口通道28中排出，在关闭时压力空气将不会排出，相反，其将工作以使气囊22膨胀到如图13所示的膨胀状态。
在入口通道28中设有收窄喉道38。喉道用来在排放阀打开时提供受限的经排放通道的高压流体流。然而，喉道具有足以在排放阀关闭时使高压流体迅速地膨胀气囊的直径。这样，当排放阀打开时，高压流体将从入口通道经喉道38直接流向排放通道。可以设想，阀10的打开快于其关闭，这是逆向脉冲清洁阀的优选特征。
虽然在不同的工作条件下将使用阀、流动通道和膨胀通道的不同尺寸和直径，但是以下参数可适用于在滤芯的逆向脉冲清洁中所用的优选阀。在这个实施例中，用于逆向脉冲的空气的工作压力是约100kPa，而气囊的工作压力是约350kPa。入口通道和膨胀通道具有约2到4毫米的直径，而排放通道为约7到10毫米的直径。喉道38可具有0.5毫米和2毫米之间的直径，优选为约1.2毫米。
图12显示了连接在盒状导管50上的两个阀10的透视图。应当注意，为清晰起见，在这里没有标出阀10的所有标号。导管50与高压空气源(在该实施例中为±100kPa)相连，其在导管50中如箭头52所示地移动。导管50包括三个等距隔开的用来与阀10的入口侧相连的开口54。阀由螺栓56固定位。
导管50包括沿导管50的长度延伸的高压流体通道58，其提供了适于与入口通道28相连以使气囊22膨胀的高压控制流体。如上所述，控制流体处于较高压力下，在该实施例中例如为约350kPa。
应当注意的是，入口通道28经由阀的端面29(邻近入口16)而进入阀体。因此，当将阀安装好时，通向入口通道的开口将与导管50齐平，如图12所示。辅助通道58具有与各个阀开口54相邻的开口60，当阀10正确地安装好时，导阀开口将与入口通道28对齐，从而保证各个阀与使气囊22膨胀所必需的高压流体源直接相连。
排放通道21将与排放集管(未示出)相连，而排放岐管则以上述方式由阀控制。
应当注意的是，上述设置将保证气囊的迅速膨胀和排空。气囊在膨胀状态下通常将包含相对较少体积的压缩空气，并且将在排放阀关闭时迅速膨胀。可以设想，气囊本身将由相对高强度的弹力橡胶或弹性体材料形成，因此它在排放阀打开时能迅速地进入其排空状态。橡胶的弹力将有助于排空，但因为内部压力相对大气压来说比较高，而且膜片外部周围的外部压力也较高，因此当排放阀打开时，气囊将非常迅速地变瘪到排空状态。
应当理解，在处于排空或打开状态时，气囊优选处于相对靠近阀座45的位置。在至少阀的某些其它区域中，气囊周围的环形空间优选不具有比流动通道17更多的流动限制性。气囊支撑件在该紧密相邻的区域中支撑变瘪的或排空的气囊，这样，在发生膨胀时，为了实现阀的关闭，气囊只需要张开相对较小的距离。
还应当理解，在其处于排空状态时，由于气囊支撑件的形状和直径的缘故，气囊将沿着其整个长度受到气囊支撑件的充分支撑。这样，气囊在流体流经阀时将不会受到高压振动，反而将在阀的中央区域内形成平滑的导流件。
为了更换气囊以进行维护，可以拧下螺栓30，从而能够取下气囊支撑件，然后更换气囊并重新装配阀。由于气囊是阀的唯一运动部分，因此可想象得出这样的维护能比较迅速地完成。
现在来看图14到16，图中显示了阀的第二实施例。该阀与上述实施例的阀之间的唯一重要区别在于打开和关闭阀的方式。除了不同的部件以外，该实施例将使用上述实施例所用的标号系统。
如图14和15所示，阀68具有位于其入口侧的安装法兰70，其是圆形而非方形的，这便提供了一种不同的供气导管的安装机构。采用联管螺母或类似安装构件来提供阀和供气导管之间的紧密密封。在阀的端面74中设有环形凹槽72，其提供了用于O形密封圈的凹部。应当注意的是，端面74并不具有如上述实施例所要求的用于高压操作空气的入口。
在该实施例中，气囊的膨胀和排空通过同一膨胀通道76进行。如上述实施例中一样，膨胀通道延伸穿过毂部32而进入到气囊支撑件34中。然而在该实施例中，阀的膨胀和排空通过位于膨胀通道中的远离气囊22的端部处的同一端口78来控制。端口78位于阀的侧壁上，并且在使用时具有连接到此处的高压导管，其可提供工作流体，通常为压缩空气。应当注意到，泄放通道80从膨胀通道76延伸到穿过阀的流动通道17中。当阀关闭时，泄放通道80将排泄高压流体，但由于泄放通道80的直径较小，因此并没有很大流率的压缩空气会流经通道80。然而，当工作流体不再供应到气囊中时，通道80将有助于阀的迅速打开，允许气囊内的空气经由通道80排放，从而保证气囊的迅速排空。
图中所示的阀直径“d”可以设计成约45毫米，并且阀的喉道具有约22毫米的内径，而阀座45具有约37毫米的直径。这种阀用来用于控制清洁空气在约100kPa下流动，并且用于使气囊膨胀的工作空气的压力约为350kPa。
本领域的技术人员应当理解，可对本文所介绍的发明进行各种变更、改变和修改。只要这些各种变更、改变和修改不脱离所附权利要求的精神和范围，它们便包含在其中。
权利要求
1.一种气囊阀，包括阀体，其具有入口、出口以及连接所述入口和出口的流动通道，所述入口、出口和流动通道相互间轴向对齐；围绕着所述流动通道的阀座；固定在所述阀体上且处于所述流动通道内并与所述流动通道轴向对齐的安装毂部；在所述毂部的下游延伸的气囊支撑件，所述气囊支撑件为大致圆柱形结构，并与所述流动通道轴向对齐；围绕着所述气囊支撑件的气囊，所述气囊可从排空状态膨胀到膨胀状态，在所述排空状态下，所述气囊的内表面与所述气囊支撑件接触并由其支撑，并且所述流动通道是打开的，而在所述膨胀状态下，所述气囊的外表面与所述阀座接触，并且所述流动通道是关闭的；延伸穿过所述毂部和所述气囊支撑件的膨胀通道，其用于使所述气囊膨胀，其中，在使用中，通过流经所述膨胀通道的处于压力下的流体来使所述气囊膨胀，因此所述气囊膨胀，而释放所述压力下的流体则使所述气囊排空。
2.根据权利要求1所述的气囊阀，其特征在于，所述安装毂部为锥形或斗形，其在从所述入口到所述出口的方向上张开。
3.根据权利要求2所述的气囊阀，其特征在于，所述毂部在其最宽点处的直径与所述气囊支撑件的直径大致相同。
4.根据上述权利要求中任一项所述的气囊阀，其特征在于，所述气囊支撑件安装在所述毂部上，所述毂部和支撑件之间的连接机构设置成使得所述气囊被夹紧在所述毂部和气囊支撑件之间。
5.根据上述权利要求中任一项所述的气囊阀，其特征在于，所述阀包括位于其出口侧上的护罩，所述护罩与所述出口轴向对齐，并且安装在所述毂部上。
6.根据上述权利要求中任一项所述的气囊阀，其特征在于，所述气囊为两个相对端均敞开的管形或圆柱形结构，其中一端夹紧在所述气囊支撑件和毂部之间，而另一端则夹紧在所述气囊支撑件和护罩之间。
7.根据权利要求6所述的气囊阀，其特征在于，所述气囊的各端均可具有与其形成一体的环形密封环，所述密封环分别位于所述毂部和/或气囊支撑件和/或护罩中的环形凹槽内。
8.根据权利要求6或7所述的气囊阀，其特征在于，所述护罩和气囊支撑件通过连杆或螺栓安装在所述毂部上，所述连杆或螺栓穿过所述护罩和气囊支撑件而进入到所述毂部中。
9.根据上述权利要求中任一项所述的气囊阀，其特征在于，通过一个或多个在所述毂部和阀体之间径向延伸的固定叶片或腹杆来将所述毂部安装在所述阀体上。
10.根据权利要求9所述的气囊阀，其特征在于，所述膨胀通道沿着所述叶片或腹杆中的一个延伸。
11.根据权利要求10所述的气囊阀，其特征在于，所述膨胀通道还用作排空所述气囊的排放通道。
12.根据权利要求11所述的气囊阀，其特征在于，所述膨胀通道可在其长度上的远离所述气囊支撑件的位置点处岔开成两个支路，其中一个支路用作提供处于压力下的流体的入口通道，而另一支路用作排放通道，流体可经由所述排放通道从所述气囊中排出，从而使所述气囊排空。
13.根据权利要求12所述的气囊阀，其特征在于，所述入口通道包括狭窄直径的喉道，以便限制流体到所述气囊中的流动，所述排放通道未设这样的限制，使得从所述气囊排出流体相对不受限制。
14.根据权利要求13所述的气囊阀，其特征在于，所述入口通道在使用中与处于压力下的流体的供应源永久性相连，所述排放通道可在打开和关闭的状态之间操作，当所述排放通道关闭时所述气囊膨胀，而当所述排放通道打开时所述气囊排空，当所述排放通道打开时，所述处于压力下的流体从所述入口通道泄放到所述排放通道中。
15.根据上述权利要求中任一项所述的气囊阀，其特征在于，所述膨胀通道分成多个位于所述气囊支撑件中的出口喷嘴，所述出口喷嘴围绕所述气囊支撑件径向间隔开，以促进所述气囊的均匀膨胀和排空。
16.一种与参照附图所示的任一实施例所述的基本上相同的气囊阀。
全文摘要
公开了一种气囊阀(10)，其包括阀体(12)，该阀体具有入口(16)、出口(14)以及连接入口(16)和出口(14)的流动通道(17)。该气囊阀(10)还包括围绕着流动通道(17)的阀座(45)，以及安装在流动通道(17)中并在使用中与高压流体源相连的可膨胀气囊(22)。气囊(22)安装在气囊支撑件(34)上，其在气囊处于其排空状态时可为气囊提供支撑，膨胀通道(42)穿过气囊支撑件(34)，用于使气囊膨胀和排空。为了打开阀，将气囊(22)设计成可迅速变瘪或排空，使得阀可用于诸如滤芯的逆向脉冲清洁的应用场合。
文档编号F16L55/134GK1754056SQ200480004915
公开日2006年3月29日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月27日
发明者A·J·麦考兰德 申请人:戈岩控制系统股份有限公司