流体调节器的制作方法

专利名称：流体调节器的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及在医院或其他环境中普遍使用的用来控制从氧气罐中输送的氧 气的压力和流速(flow rate)类型的流体调节器。更具体地，本发明涉及改进的流体调节 器，它们具有的一个或多个特征用于改进这类装置的运行情况，比如更好的流量控制、更好 的性能以及关于该装置的运行状态的额外的视觉指示器。
背景技术：
医院或实验室中普遍使用的流体调节器类型已经广为人知。通常，医院和实验室 有多种医疗、分析和其他的设备需要连接到气源，而这些流体调节器允许医院或实验室人 员方便地将设备连接到气源，并使用流体调节器来控制流到设备去的气体的压力、流速或 其它工作参数。因为流体调节器典型地用在与中心气源的连接上，上述装置典型地需要各 种控制元件，如压力调节器、气压计、截止阀以及计量阀，从而用户可以打开和关闭气体供 应并且可以控制气压和气体流速。


图1是根据本发明所披露的第一实施例组装的流体调节器的前观立体图；图2是图1中所示的装置的正视图；图3是沿图2中III-III线的剖视图；图4是沿图2中IV-IV线的剖视图；图5是沿图2中V-V线的剖视图；图6是前述附图的流体调节器的底视图，其示出了旋转环部件被移除以暴露用于 操纵计量阀的齿轮齿条(tooth rack)的部分；图7是流体调节器的侧视图；图8是沿图7的VIII-VIII线的剖视图；图9是包括弹簧偏置齿条(rack)的旋转环的部分的立体图，示出了该弹簧偏置齿 条与传动装置(gear)或小齿轮(pinion)啮合，传动装置或小齿轮转而耦接到计量阀上；图10是图9种的旋转环部分的另一立体图；图11是图9和图10中例示的组件的立体分解图；图12是上述控制元件上的示例性的弹簧和相应凹口的局部放大图；图13是根据本发明所披露的另一实例的教导而组装的具有控制机构的流体调节 器的立体的局部分解图；图14是图13的流体调节器的立体的局部视图，其中手轮被移除了 ；图15是图13和图14的流体调节器的立体图，示出了就位的手轮；图16是根据本发明所披露的再一实例的教导而组装流体调节器的立体图；图17是图16中的流体调节器的另一立体图；图18是其正视图19是其侧视图；图20是其剖视图；图21是放大的局部平面图，示出了视窗以及通过视窗可见并耦接到按钮形式的 外部手动控制装置的显示板。
具体实施例方式尽管下文详细描述了本发明的一个或多个示例性实施方式，应当理解，本文所披 露的这个或这些发明的有效范围由所附权利要求的文字进行定义。详细的描述应被解释为 仅仅是例示性的，而并非描述本发明的每一个可能的实施方式，这是因为，描述每个可能的 实施方式即使不是不可能那也是不现实的。利用当前的技术或本专利申请日之后开发的技 术可实施大量可替换的实施方式，但所有这些实时方式都将仍然落入限定本发明的权利要 求的范围之内。现在参见附图1-8，正如本领域的技术人员所理解的，示出的流体调节器1可用来 从气源引出气体，该气源可以是，示例性地而非限制性地，储气罐或集流箱、气体滤毒罐、或 任何其它类型的气体供应装备。流体调节器1具有一输入接头2和一输出接头4，输入接头 2用来与气源A (被示意地示出)连接，输出接头4引入外部单元B (其被示意地示出，并可 以是任何类型的外部单元或系统)，该外部单元B需要来自气源A(入口)的气体。从而，接 头4连接到需要气体供应的外部单元B，同时也能够使用各种连接管或连接件间接连接到 外部单元B (出口)。根据所披露的实例，流体调节器优选将三个控制元件或多达三个控制 元件集合到单一的中心或集成零部件(component part)中。根据所披露的实例，这些控制 元件位于从输入接头2穿过流体调节器1延伸到输出接头4的流动路径C中，从而气体可 从气源A通过流体调节器1被最终传送到外部单元B。这三个控制元件可包括压力调节器 16、计量阀14以及截止阀13，它们中的每一个都具有形成于或以另外的方式安装于壳体外 侧的相应的外部操纵控制装置。根据所披露的第一实例，流体调节器包括阀块18，阀块18具有输入接头2和输出 接头4。正如上面所提到的，流动路径C穿过该阀块18在输入接头2和输出接头4之间延 伸。截止阀13、计量阀14以及压力调节器16中的每一个位于阀块18内的流动路径C上， 从而这些控制元件可用来控制流动穿过流体调节器1的气体的工作参数。这些工作参数包 括例如气流、气压、以及流体调节器的开关状态。流体调节器1进一步包括一个或多个外部 手动控制装置，诸如一个或多个手轮6、旋转环8、或滑动元件10。根据所披露的实例，并仍然参见图1-8，手轮6操纵压力调节器16。优选地，手轮 6设置在前侧或前面上，可绕纵向轴X转动。而且，可以提供旋转环8，旋转环8可优选设置 成沿纵向轴X的方向在或相邻于手轮6的后端轴向偏移，并且旋转环8可绕纵向轴X同轴 地且与手轮6同轴地旋转，以便操纵流体调节器1内部的计量阀14。滑动元件10位于旋转 环8轴向上更往后的地方，其在图示的实例中大致相邻于阀块18的外圆柱壁19设置。如 上所概述的，滑动元件10被提供来操作截止阀13，其优选沿着阀块18在平行于纵轴X的方 向上滑动以打开或关闭截止阀13。在所公开的实例中，当滑动元件10被朝向后部(即远 离手轮6的前面并当看图1时大致朝向右侧)轴向推动时，滑动元件10处于关闭即切断位 置。另一方面，可通过朝向上述装置的前部拉动滑动元件将其转换到打开位置。
在图1-8示出的实例中，滑动元件10形成为旋转环8的一段并可相对旋转环8 轴向移动。作为选择，滑动元件可包括按钮，这将在下面进行详细论述。在图1的实例中， 滑动元件10可随旋转环8 —起转动，尽管滑动元件10也可独立于旋转运动而移动以制动 (block)流体调节器且不需要改变进给调节(feeding adjustment)。如图9-11所示，旋转环8优选包括外端66和内端68，并且在所披露的实例中，旋 转环8并不需要完全环绕延伸(all the way around) 0相反，如图所示，旋转环8围绕轴 线X延伸大致270°，为滑动元件10留下空间。旋转环8包括接收区域70，其在所披露的 实例中大致为弧形或弓形，并限定在一对边缘72、74之间。该接收区域70进一步包括环形 邻接表面76，其相对轴线X垂直定位。旋转环8还优选包括一系列的基本横跨旋转环8的 内表面78的整个或部分的加强筋或波纹M。旋转环8包括侧壁79 (图1和图9-11可最好 的显示)，侧壁79可延伸成为覆盖齿条46和/或小齿轮或传动装置44。一个或多个弹簧 偏置球50(其一个例子见于图8)可相邻阀块18和旋转环8之间的旋转界面21安装到阀 块18上，其中弹簧偏置球50定位成顶靠着加强筋或波纹52。再次参见图9-11，齿条46设置成大致为弧形或弓形的，其尺寸呈可适配在接收区 域70内。齿条46包括一对边缘80、82，它们的尺寸设置成接合接收区域的边缘72、74。齿 条46还包括一对端部84、86，其中端部86包括多个齿88，而端部84上形成有一个或多个 凹口 90。提供有一个或多个弹簧或弹性元件48。在所披露的实例中，如图11所最好的显 示，弹性元件48包括一对腿部9 和94b以及成形的头部96 (shaped head)。腿部94a、 94b的大小设置成并定位成顶靠着接收区域70的邻接表面76。成形的头部96包括一对侧 向延伸臂96a、96b，它们优选尺寸设置并成形为适配在凹口 90内部。优选地，凹口 90的规 格和形状与头部96的形状互补。弹性元件48提供一偏置力将齿条46朝向小齿轮或传动 装置44推动，在所披露的实例中，该小齿轮或传动装置44能够围绕垂直轴(当看图时)并 以已知的方式可操作地耦接到计量阀14。弹簧元件可由弹簧钢、尼龙或其他适当的材料形 成，以允许(一个或多个)弹簧元件48在旋转环8和齿条46之间提供偏置力，这些弹簧元 件进一步可采用螺旋弹簧或弹力元件的形式，或其他适当的形式或材料。根据前述的实例，所披露的组件可因为偏置力在齿条46和传动装置44之间提供 非常小的游隙。因此，在上述各种传动元件之间有非常小的游隙不仅会改善实际的计量功 能还会使用户的触觉感觉变得更好。而且，改善了的精确度和感觉没有必要去凭借关联部 件之间的过度小的公差来实现。求助于越来越小的公差会趋向于增加制造成本，这并不是 所期望的。另外，弹性部件可被选择为具有更大或更小的偏置力，这有效地取代了对于系统 齿轮部件所需要的小公差的依赖。技术人员可容易地计算所需要的偏置力的值，以便获得 齿条46和传动装置44之间的精确运行。根据所披露的实例，通过将齿条46压靠着传动装 置44，齿啮合得更加牢固，这有效地消除了死区或溢出(slop)。此外，如图1所示，流体调节器1还可包括压力计或气压计12，在所披露的实例中， 气压计12布置在阀块18的外圆柱壁19的外部上。尤其如图3、4、5所见，控制元件(截止 阀13、计量阀14和/或压力调节器16)被集成到一个阀块18上，阀块18优选由一块金属 制成。压力调节器16、计量阀14以及截止阀13插入在阀块18的凹进部或孔内，并且压力 调节器16布置在阀块18的第一面即前端面上。用于截止阀13和计量阀14的插口优选大 致在相对阀块18的纵轴线X的径向方向上由圆周表面延伸。正如上面所提到的，阀块18优选基本上是圆柱形的，尽管其他的形状也可能证明是适当的。被限定于阀块18内部的流动路径C优选通过钻孔或通道形成，这些钻孔或通道将 控制元件13、14和16连接到彼此。尽管不仅仅是内部的通道或钻孔在每个图中是可见的， 本文所论述的内部通道的钻孔以及位于内部的控制元件13、14和16的每一个的连接完全 在本领域普通技术人员的能力范围之内。如上所概括的，流动路径C最初从形成气体输入 的接头2处延伸到截止阀13，然后穿过上述通道从截止阀13延伸到压力调节器16，这些通 道不需要更详细地示出。流动路径C还从压力调节器16延伸到计量阀14，然后从计量阀 14延伸到形成输出的接头4。第二输出20(图3和5)作为接头4(尽管在所示的实施例中是关闭的)的替换接 头形成于阀块18的第二面即后端面上。如果需要位于后侧上的输出，例如，如果所示的流 体调节器期望被牢固地嵌入到系统中，则第二输出20可被使用。如果输出20期望被使用， 那么接头2可能就不是必需的，并且相应的接头凹进部22被密封在阀块18中(这在图8 中可见)。在图8中可以认出第二接头凹进部M，其在图示的实例中被密封。该第二接头 凹进部M形成替换输出，其与阀块18中的内流动路径连接，从而在流动方向上位于计量阀 14的前面。这意味着和另一接头一同使用接头凹进部M会使得流体调节器可以具有全流 量，而不用经由计量阀14来进给。如图3和5所示，截止阀13作为活塞阀形成，其带有能够在轴向方向上移动的活 塞沈。位于关闭位置上的活塞沈对于位于阀座观上的系统而言起到了密封件的作用。活 塞26利用压力弹簧30在关闭方向上预加力。通过绕回转轴P回转摇臂32来打开截止阀 13，该回转轴P正交于活塞沈的运动轴而延伸。该活塞具有凸轮或形成的偏心，从而活塞在 关闭位置上并不压靠弹簧。其偏心或凸轮在打开位置将活塞压靠弹簧，从而活塞由阀座观 升起，接着通道被打开。摇臂32包括自由端33，滑动元件10通过形成于其上的凹槽34与 摇臂32的自由端33啮合，从而通过移动滑动元件10使摇臂32围绕其回转轴P回转。凹 槽34可绕纵向轴X在圆周方向上延伸，当滑动元件10与旋转环8 一起转动时，使得摇臂32 的自由端33在凹槽34内活动。如图3和4所示，计量阀14形成为隔膜阀，其一个隔膜36能够关于阀座38移动。 隔膜的移动由安装在螺纹插口 42内的阀或螺纹杆40启动。换句话说，通过围绕其纵向轴 转动螺纹杆40，由于所述螺纹，该螺纹杆同时在轴向方向移动。其中，通过所述螺纹，隔膜朝 向阀座38移动到阀座上或远离阀座移动，这取决于旋转的方向。螺纹杆40在径向方向上 向外延伸越过阀块18的外部轮廓。可形成为锥齿轮的传动装置44被安装于沿径向方向上 向外延伸的螺纹杆40的自由端上。传动装置44与弯曲的齿条46相啮合，该齿条46如上 所述安装在旋转环8上。作为选择，在旋转环8进行360°延伸的情况下，齿条46可同样 地延伸多达360°。在旋转环8和齿条46之间提供有一个弹簧元件48(图3可见，但在图 9-12中示出得更完全)或可以提供几个这样的弹簧元件48。这些弹簧元件48将齿条46压 靠着传动装置，这在对图9-12的论述中说明得更详细。因此，传动装置44经由齿条46被 旋转环8的旋转而带动旋转，从而使得计量阀14依赖于旋转的方向而被打开或关闭。可相邻于旋转环8和阀块18的部分之间旋转界面设置凹口，凹口与诸如弹簧偏置 球元件50 (见图8)的凹口元件相配合。这些元件50提供了通过设置在阀块18的外部圆 周上的元件50以及设置在旋转环8的内圆周上的加强筋52和/或滑动元件10产生的精确调整。优选地，提供一个或多个凹口球元件50，并且如果要使用多个，这些元件可均勻地 分布在阀块18的外部圆周上，以确保力对称地施加到旋转环8上。本领域的那些技术人员 将容易地理解压力调节器16的构造和运行，因此不需要更详细的描述。如图4所示，将气压计12插入到位于阀块18外圆周上的凹进部或盲孔中，其将于 此与啮合在气压计12的连接突起60上的凹槽58内的埋头螺钉56锁定。凹进部M与输 出侧上的压力调节器16的流动路径相联系，从而其输出压力通过气压计12示出。阀块18外表由壳体62围绕，壳体62由塑料制成并为生产工程和装配原因在所示 的实例中以几个部件的方式形成。壳体62不仅包绕阀块还包绕气压计12，从而它使整个流 体调节器相对外部世界隔离开来，并限定了流体调节器的外部形状或形式。壳体62还能覆 盖朝着外界的未使用的开口或接头。在壳体62上可提供活动挡条，或者还可以提供各种壳 体，这取决于哪个接头应该在阀块18上使用。由塑料制成的包绕壳体62允许对整个流体 调节器进行吸引人的设计。形成于阀块18上的接头或输出和输入优选如此形成，使得它们不仅适合用0型环 密封还适合借助于螺纹密封。例如，在图5中使用连接凹进部21进行了描述，该连接凹进 部21设置成与作为输入的接头2相联系。连接凹进部21形成为位于其敞开的外部侧具有 用于0型环的座63以及位于内部的螺纹64。在图示的实例中，螺纹64没有被使用并且其 被处于座63上的0型环所密封。然而，直接将接头2旋入到接头凹进部21的螺纹64上是 可能的，如图7所示。然后，那里通过螺纹64密封。现在参见图13-15，其示出了流体调节器1的另一示例性实施方式。除了此处所概 述的，流体调节器1的细节基本上与上面关于所披露的第一实例所阐述的装置的细节相同 或类似。在图13-15的实例中，压力调节器16包括由阀块18伸出的控制杆100。将被理解 的是，控制杆100控制压力调节器16的运行，并进一步响应于手轮6围绕轴X的旋转而绕 同一轴X旋转。而且，应当理解的是，在所披露的本实例中，控制杆100在其围绕轴X转动 的同时沿着该同一轴X平移。在所示的实例中，手轮6通过传动装配102被可操作地耦接 到控制杆100。传动装配(gear assembly) 102包括外传动装置104和滑动传动装置106。 滑动传动装置106包括与控制杆100上的相应嵌齿(cogs) 101啮合的内嵌齿108。滑动传 动装置106还包括外嵌齿110，其啮合外传动装置104。因此，外传动装置104的转动引起 滑动传动装置106的相应转动，转而引起控制杆100的转动。而且，滑动传动装置106在控 制杆100沿着轴X平移时相对控制杆100滑动。传动装配102优选包括内壳体112。外传动装置104可转动地安装在阀块18和 壳体112之间。在图示的实例中，外传动装置104包括轴114，轴114具有接合阀块18的 一端IHa和接合壳体112的另一端114b。在阀块18上可设置适当的安装孔117，在壳体 112上设置有相应的安装孔119。手轮6包括内传动装置116，其接合传动装配102的外传动装置104。优选地，壳 体112包括具有侧孔118的侧壁115，这些侧孔118允许传动装置116去接合外传动装置 104。在所示的实例中，提供有一对外传动装置104，尽管可能要用到多于两个外传动装置。 合适的套管可能处处用得到，包括套管130、132、134和136。阀块18可包括上面论述的类 型的球元件50，它们适当地位于阀块18和手轮6之间的旋转界面上。在图13-15所示的实例中，手轮16包括具有观察孔122的端面120。优选地，背景轮盘(lDackground disk) 124例如通过将轮盘IM安装到壳体112上而安装在手轮6的内 部。轮盘IM优选包括视觉指示器，其在所披露的实例中设置成具有一对区域12 和124b。 这两个区域优选进行了颜色编码(color-coded)，以提供一种颜色例如绿色来指示流体调 节器1的开启状态以及另一种颜色例如红色来指示流体调节器1的切断装置。不过，也可以 使用其它的颜色，而且其它形式的视觉指示器也可被证实是适当的，诸如关于流体调节器1 的开关状态的文字、符号或其它图像指示。而且，在所图示的实例中，观察孔122包括弓形 槽126。轮盘IM可利用C型夹128固定就位。根据图13-15的实例，传动装配102的布置方式提供了平衡且紧凑的机构。例如， 外传动装置104相对控制杆100的对称布置从两侧接合控制杆100，从而使得控制杆100不 会遭受任何弯曲力矩。在提供有额外的外传动装置104的情况下，这些传动装置可以重新 被布置成平衡或对称的形式，从而使得控制杆100不会遭受任何力矩。现在参见图16-21，其示出了流体调节器的另一披露的实例，其通过参考数字101 被提及。在图16-21的实施方式中，开关控制元件即滑动元件10采用外部控制按钮130的 形式。控制按钮130通过图20可见的适当尺寸的槽或孔132穿过阀块18的外圆柱壁19 伸出。参见图20，按纽130耦接到可滑动地安装于流体调节器101内部的相应的部件134。 部件134包括适当的凹口或槽34，其接合摇臂32的自由端33。因此，通过在平行于轴X的 方向上来回地滑动按钮130，使用者可通过围绕其枢轴P来回地移动摇臂32来操纵开关阀 13，类似于上面相对所披露的第一实例阐述的开关激励。参见图21，按钮130耦接到透过观察窗138可见的指示板136，该观察窗138形成 于调节器101的环绕的侧壁19上。指示板136优选包括视觉指示，其在所披露的实例中通 过具有一对区域136a和136b来提供。这两个区域优选进行了颜色编码，以提供一种颜色 例如绿色来指示调节器101的开启状态以及另一种颜色例如红色来指示调节器101的切断 状态。不过，也可以使用其它的颜色，而且其它形式的视觉指示也可被证实是适当的，诸如 关于调节器101的开关状态的文字、符号或其它图像指示。在所示出的实例中，区域136a 包括文字“ON”而区域13 包括文字“OFF”。根据所披露的一个或多个实例的一个或多个方面，根据本文所阐述的教导而组装 的流体调节器可提供任何容易组装的装配(contact set up)，同时减少流体调节器的各部 件的每一个之间的泄漏危险。流体调节器的一个或多个方面可包括例如压力调节器和计量阀的组合。该压力调 节器可用来调节待抽吸的气体的压力，而计量阀可用来调节流速。两个元件可串行连接在 流动路径上，在该流动路径上计量阀优选安装在压力调节器的下游，即安装在压力调节器 的输出侧上。压力调节器和计量阀优选集成为一个联合阀块。换句话说，压力调节器和计 量阀优选形成一个集成的组合部件。根据所披露的本实例，这一结构可以提供的优势在于 装置可被紧凑地装配，并且可能没有必要连接两个组合部件(即压力调节器和计量阀)来 形成流体调节器。根据它们的宽度，通过不将这些控制元件连接起来，而是将它们集成为一 个单一的联合或集成的阀块，能够将泄漏的风险降到最低或避免。另外，本文所披露的紧凑 的结构也可为该装置提供一种更现代、更吸引人的设计。而且，这允许更清楚的结构设计， 从而也使得使用者更容易操作。最后，将计量阀和压力调节器集成为一个阀块同样允许压 力调节器和计量阀的每个操作元件的清楚的结构布置，这易于操作。
作为优选的设计形式，截止阀也嵌入到阀块中，其具有完全阻挡气体供给的功能。 当计量阀不是形成为完全阻挡气体从而总是存在最小流速时，该设计是优选的。截止阀优 选在流动方向上安装于压力调节器的前面，即位于压力调节器的输入侧上。然而，将截止阀 安装在压力调节器的输出侧上也是可能的，例如在流动路径上位于压力调节器和计量阀之 间，或者也位于计量阀的下游。在此，截止阀在联合阀块中与计量阀和压力调节器形成整体 的组合部件，这允许整个流体调节器进行紧凑的设计，而且除此之外，允许一种方式来更清 楚地构造操作元件的布置。另外，有一种可选的方案，就是将所有这些操作元件彼此近距离 内安装，从而允许单手操作，而不必非得费很大力来移动流体调节器。另一优选的可选方案是将压力计安装在阀块上。诸如这样的压力计可直接嵌入到 阀块内，从而显示装置被置于阀块的其中一个外侧上或表面上。一个可替换方案就是在阀 块内形成接头，压力计安装在该接头上从而带着其指示元件从阀块伸出到外面。而且，阀块 可由外壳或壳体包封，所述外壳或壳体将流体调节器相对外界包绕起来。如果提供了这样 的壳体，压力计(即使其被安装在阀块的外侧上)能够与阀块一起嵌入到联合的包绕壳体 内。壳体可作为允许多种形式的注射成型部件由塑料制成，尽管阀块优选由金属制成。在阀块中形成连接通道来联系压力调节器和计量阀以及可能联系截止阀和/或 压力计是很便利的。换句话说，所有需要的链接或流动路径优选地从流体调节器的输入 (其被提供来连接作为中心气体供应的这类东西)到输出，从而有待供给气体的单元可被 连接到形成在阀块的内侧。这将取消阀块中任何元件(诸如压力调节器、计量阀以及可能 的压力计和/或截止阀)之间的额外的管线接头，这些管线接头会增加组装努力以及泄露 危险。所有这些连接或流动路径优选地形成为通道或孔，它们可能作为阀块的钻孔内部形 成。一特别优选的方案是一件式形成阀块。这将使得阀块由一块金属部件形成成为可 能。压力调节器、计量阀和/或截止阀和/或压力计所需要的插口以及所需要的连接通道 和接头被带入一个诸如此类的金属部件，通过金属去除工艺或者通过一些其他合适的方式 形成。在阀块中敞开的插口(优选敞开到阀块的表面上)将作为调压阀和上述阀(即截止 阀和计量阀)的孔或凹进部形成，前面提及的元件插入在这些插口内。阀块内部的连接通 道流向这些插口。在这些插口中还直接形成有必需的阀座，或者阀座可作为单独的部件插 入到这些插口中。一优选的设计形式将压力调节器安装在阀块的第一面上。这个面优选地是当流体 调节器被安装时指向前面(即朝向操作人员)的那个面。这意味着手轮可安装在流体调节 器的前侧用于操作压力调节器。优选地，阀块基本形成为圆柱体并且手轮的旋转轴沿着阀 块的纵向轴延伸。阀块优选地具有一个与用于压力调节器的手轮的外部直径基本等同的外 部直径，从而流体调节器能够具有紧凑的设计和整体的外观。计量阀和/或截止阀优选地安装在阀块的周向表面上。这意味着形成于阀块中的 插口或凹进部朝向这些周向表面敞开并且这些阀被插入进去。优选地，这些阀实质上不会 突出到阀块的周向表面的上方，只是用于这些阀的操作元件才会。其上安装这些阀的周向 表面优选地是法向延伸到安装有压力调节器的面的周向表面。优选地，这是基本圆柱形的 周向表面。此外，至少一个气体输入和一个气体输出安装在阀块的第二面上和/或圆周表面上。第二面优选地是布置成背对离开安装有压力调节器的第一面的那个面。这是流体调节 器当被安装时的背面。可以在阀块上形成有作为替换的气体输入和/或输出。例如，在该 面上可设置后部气体输出，在可被交替的连接的该周向表面上可设置周向气体输出编码装 置。未使用的气体输出可利用螺钉或盲塞进行密封。逻辑上，在第二面上除了周向气体输 入之外还可设置有气体输入，该周向气体输入能够被交替地使用来提供关于同一流体调节 器或同一阀块的不同的连接或安装系统。未使用的气体输入可利用密封螺栓或盲塞进行密 封。除这个之外，可以布置几个气体输入和/或几个气体输出，来提供不使用阀块内特定的 部件诸如截止阀或计量阀的选项。例如，可提供两个气体输出，在流动方向上，其中一个安 装在计量阀的前面，另一个安装在计量阀的后面。这使得可以选择地采用满流速，而避免了 计量阀对来自流体调节器的流速的影响，计量阀将使流速降低。优选地，环绕阀块周围的旋转环安装用来操纵计量阀，其可围绕阀块的纵向轴转 动。在阀块由环绕它的壳体覆盖的情况下，旋转环优选地插入到壳体的表面上或周向环绕 壳体的表面。周向环绕整个阀块或整个流体调节器的旋转环能够非常容易操作。而且，这 一尺寸的旋转环允许利用相对小的旋转角度进行精确的进给操作，因为大的旋转环即使经 过较小的转动角度也能够进行非常灵敏地调节。这使得可以如此设计旋转环，用于操作计 量阀的旋转环的调节行程小于360°并且优选地小于180°。换句话说，灵敏的进给操作在 没有环绕的情况下是可能的。除此之外，旋转环可具有凹口，用来向操作者提供调节计量阀 时的更大灵敏度。这就意味着每个凹口可对应确定的流速变化。标有刻度的凹口优选地非 常小以允许精确而灵敏的进给操作。旋转环优选地具有与计量阀的阀杆的传动装置啮合的齿轮部件(toothed wheel works)，优选地，阀杆的纵向轴正交于阀块的纵向轴延伸。阀杆优选地与计量阀的其他元件 一同插入，所述元件具体地是位于从周向表面径向延伸到阀块内部的凹进部或钻孔中的阀 座。阀杆插入螺纹，从而阀杆的旋转运动被转换成用于打开或关闭阀的提升运动。优选地， 阀杆的一端稍微伸出到阀块的外周围之外，从而可在那里形成或布置传动装置。旋转环的 齿轮部件在转动时使传动装置转动，其也使阀杆转动。旋转环的纵向轴以及阀杆彼此垂直 布置。如果旋转环的调整范围小于360°，旋转环上的齿轮部件并非必须要在旋转环的整个 圆周上延伸。这些齿轮部件优选地安装成它们的齿平行于阀块的周向表面在圆柱套筒上延 伸，即与旋转环的旋转轴同轴。传动装置的齿轮部件相应地形成为前齿轮部件。一种替换 方案同样将类似锥齿轮连接它们。这一设计使得可以将阀杆嵌入在螺纹中，从而在任何轴 向方向上移动的将不是阀杆，而是与阀杆的螺纹啮合的第二元件，该第二元件将随后借助 于轴向运动打开和关闭阀。另一优选地选项是将旋转环相对于压力调节器用手轮同轴地布置。在此，旋转环 和压力调节器的手轮可优选地围绕相同旋转轴转动，即优选地围绕阀块的纵向轴线。这将 允许整个流体调节阀进行非常紧凑的设计。优选地，旋转环在轴向方向上沿着旋转轴相对 压力调节器的手轮偏移布置。在此，旋转环优选地位于压力调节器的手轮的轴向之后，或者 位于其轴向端部(从第一面的角度看)。除此之外，两个部件优选地彼此直接连接，或旋转 环周向地覆盖压力调节器用手轮的轴向端部，这产生带有很少接头的外部轮廓以及压力调 节器的整体和谐的外部设计。滑动元件优选被安装来操纵截止阀，该截止阀可平行于阀块的纵向轴移动，即优选平行于旋转环和/或压力调节器用手轮的旋转轴移动。滑动元件优选直接安装在阀块的 外部表面或环绕阀块的壳体上，从而其可协调地集成到或优选嵌平(flush into)到壳体的 进一步设计上。一种可选择方案就是如此设计滑动元件，使得它可在周向方向上移动并具 体地形成为旋转环。滑动元件特别优选地为在用于操作计量阀的旋转环上平行于旋转环的旋转轴被 直线地引导。换句话说，滑动元件可被集成到旋转环的基本形状或外部轮廓上，从而用于流 体调节器的所有操作元件能够被容易地操作并彼此紧邻。滑动元件可形成或布置在旋转环 上，从而可与旋转环一同转动。将整个旋转环同时形成为滑动元件是可行的，从而其不仅能 够实现旋转运动，而且能够实现平行于其旋转轴的轴向运动，以便在这一轴向运动中操作 截止阀。优选地，滑动元件不在旋转环的整个圆周上延伸，而是在圆周的部分段上延伸，从 而能够在旋转环的轴向方向上移动。优选地，截止阀本身优选地经由摇臂机构操作，该摇臂机构优选地可经由滑动元 件操作，其中滑动元件可以上面描述的方式形成或布置。摇臂机构用来执行平行于阀块的 纵向轴的轴向运动或在垂直于纵向轴的轴向运动中执行圆周方向上的运动。截止阀本身优 选地布置在从其周向表面沿径向方向延伸到阀块的纵向轴的凹进部或盲孔中。用于操作阀 元件(例如活塞或隔膜)的运动也优选地在径向方向上实施。如果滑动元件平行于纵向轴 或在其圆周方向上移动出阀块的外部轮廓，并施加力到摇臂上，则摇臂可带来该运动。优选 地，截止阀或其操作元件具有与截止阀的打开和关闭位置相对应的凹口位置。另外，可以提 供适当的凹口元件，诸如凹口球。除此之外，可以作为过死点机构形成该摇臂机构，该过死 点机构确保摇臂在其两个最终位置或切换位置上锁住(catch)。根据另一优选的设计形式，旋转环可装载有弹簧力以在轴向方向上操作计量阀， 该弹簧力将旋转环的齿轮部件(toothed wheel works)与阀杆上的传动装置的齿轮压紧。 这可消除来自齿轮箱的游隙，该齿轮箱的啮合在齿轮和传动装置之间，使得可以经由旋转 环精确地调节计量阀。气压计优选与阀块连接作为附属的气压计。换句话说，连接凹进部以盲孔的形式 形成在阀块上，气压计利用连接元件插入盲孔。利用阀块内的埋头螺钉保护气压计防止脱 落，其中，该埋头螺钉优选地锁入到气压计的连接元件上的凹进部或凹槽内。阀块上的连接 元件和凹进部可如此形成，使得只可能在一个特定的角度位置插入它，以自动确保气压计 和阀块在装配过程中彼此正确对准。优选地形成接头(即阀块上的气体输入和输出)确保它们既具有螺纹又具有用于 0型环的座。这允许不同的方式来密封或接合这些接头(一方面，仅通过那些螺纹密封，或 另一方面，如果其以一些其他的方式，例如夹紧连接，来连接，通过0型环密封)。前面提到的实施方式的各种细节可以彼此组合。因此，各种实施方式的具体细节 不必认为是互相排除的。而且，流体调节器1可具有一个或多个上述的内部控制元件，并可 根据需要具有相应数量的外部手动控制装置。前面的正文给出了本发明很多不同实施方式的详细描述，应当理解的是，本发明 的法律范围是通过本专利末尾提出的权利要求的语言进行限定的。上述详细描述被理解仅 是例示性的，而不是描述本发明的每一个可能的实施方式，因为如果不是不可能的，那么描 述每个可能的实施方式也是不现实的。利用当前的技术或在本专利申请日之后开发的技术，可实现许多可供替换的实施方式，然而它们都落入限定本发明的权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种流体调节器，包括阀块，所述阀块具有布置成用于连接到气源的入口和布置成用于连接气体装备的物件 的出口，所述阀块进一步在所述入口和所述出口之间限定流动路径；所述阀块容置压力调节器、计量阀以及切换开关，所述压力调节器、所述计量阀以及所 述切换开关中的每一个被布置在所述阀块内的所述流动路径上；可转动的小齿轮，所述小齿轮可操作地耦接到所述计量阀用于控制所述计量阀；手动控制装置，所述手动控制装置耦接到所述阀块并绕轴可转动；齿条，所述齿条随着所述手动控制装置可移动，所述齿条形成为弓形，所述齿条的尺寸 适于与所述可转动的小齿轮啮合；以及弹簧，所述弹簧布置于所述手动控制装置和所述齿条之间，所述弹簧布置成在平行于 所述轴的方向上偏置所述齿条并使得所述齿条与所述小齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的流体调节器，其中所述手动控制装置是弓形的并包括垂直于 所述轴设置的内支撑面，并且其中所述弹簧顶住所述内支撑面。
3.根据权利要求1所述的流体调节器，其中所述齿条和所述弹簧的尺寸适于适配在由 所述手动控制装置限定的接收区域内。
4.根据权利要求3所述的流体调节器，其中所述接收区域是弓形的并包括一对端面和 一个支撑面，所述支撑面垂直于所述轴定向，所述弹簧定位成顶住所述支撑面。
5.根据权利要求4所述的流体调节器，包括多个弹簧。
6.根据权利要求4所述的流体调节器，其中所述齿条包括一对端面，所述齿条的每个 端面定位成与所述接收区域的相应端面相邻。
7.根据权利要求1所述的流体调节器，其中所述手动控制装置包括支撑面，并包括一 对弹簧，所述弹簧的每个都包括定位成顶住所述手动控制装置的所述支撑面的一对腿部。
8.根据权利要求7所述的流体调节器，其中所述弹簧的每个都包括设置成与所述一对 腿部相对的头部，并且其中所述齿条包括用于所述弹簧的每个的凹口，每个凹口的尺寸适 于接收相应的一个所述弹簧的成形的所述头部。
9.根据权利要求8所述的流体调节器，其中所述弹簧的每个的所述成形的头部包括一 对侧向延伸的臂。
10.根据权利要求1所述的流体调节器，其中所述手动控制装置是弓形的并包括尺寸 适于覆盖所述齿条和所述可转动的小齿轮的壁。
11.根据权利要求1所述的流体调节器，其中所述手动控制装置是弓形的，并且所述手 动控制装置和所述阀块沿着具有波纹状表面的旋转界面接触，并进一步包括多个弹簧偏置 球，所述多个弹簧偏置球设置成与所述界面相邻并且尺寸适于接合所述波纹状表面。
12.根据权利要求11所述的流体调节器，其中所述波纹状表面形成于所述手动控制装 置的向内朝向的表面上。
13.一种流体调节器，包括阀块，所述阀块具有布置成用于连接到气源的入口和布置成用于连接气体装备的物件 的出口，所述阀块进一步在所述入口和所述出口之间限定流动路径；所述阀块容置至少一个设置于所述流动路径中的内部安装的控制部件，所述控制部件 用于控制来自所述气源的气体的工作参数，所述工作参数包括气压、气流或开关状态中的至少一个；可转动的小齿轮，所述小齿轮可操作地耦接到所述控制部件；手动控制装置，所述手动控制装置耦接到所述阀块并绕轴可转动；齿条，所述齿条随着所述手动控制装置可移动，所述齿条形成为弓形，所述齿条的尺寸 适于与所述可转动的小齿轮啮合；以及弹簧系统，所述弹簧系统设置于所述手动控制装置和所述齿条之间，所述弹簧系统布 置成在平行于所述轴的方向上偏置所述齿条并且使得所述齿条与所述小齿轮啮合。
14.根据权利要求13所述的流体调节器，其中所述手动控制装置是弓形的并包括垂直 于所述轴设置的内支撑面，并且其中所述弹簧系统包括定位成顶住所述内支撑面的腿部。
15.根据权利要求14所述的流体调节器，其中所述齿条设置在所述手动控制装置的内 部弓形接收区域内。
16.根据权利要求13所述的流体调节器，其中所述弹簧组件包括一对弹簧，所述弹簧 的每个都包括设置成与所述一对腿部相对的头部，每个弹簧的所述头部的尺寸适于与所述 齿条中相应的成形的凹口接合。
17.根据权利要求13所述的流体调节器，其中所述手动控制装置是弓形的，并且所述 手动控制装置和所述阀块沿着包括由所述手动控制装置承载的波纹状表面的旋转界面接 触，并进一步包括多个弹簧偏置球，所述弹簧偏置球安装到所述阀块上并定位成接合所述 波纹状表面。
18.一种具有手轮执行器的流体调节器，包括阀块，所述阀块具有布置成用于连接到气源的入口和布置成用于连接气体装备的物件 的出口，所述阀块进一步在所述入口和所述出口之间限定流动路径；所述阀块容置至少一个设置于所述流动路径中的内部安装的控制部件，所述控制部件 用来控制来自所述气源的气体的工作参数，所述工作参数包括气压、气流或开关状态中的 至少一个；控制杆，所述控制杆可操作地耦接到所述控制部件，并绕轴可转动，所述控制杆包括传 动装置并布置成控制所述工作参数，所述控制杆进一步布置成响应于绕所述轴的旋转而沿 着所述轴平移；传动装配，所述传动装配相邻所述阀块安装，所述传动装配包括多个传动装置，所述多 个传动装置围绕所述控制杆定位并与所述控制杆的所述传动装置工作啮合；可转动手轮，所述可转动手轮可操作地耦接到所述阀块上并围绕所述轴可转动，手轮 具有定位成啮合所述传动装配的内传动装置；以及其中，所述传动装配可操作地将所述手轮耦接到所述控制杆，以允许所述控制杆响应 于所述手轮的转动而进行转动和平移。
19.根据权利要求18所述的流体调节器，包括安装到所述阀块上的壳体，所述多个传 动装置安装在所述壳体的内部。
20.根据权利要求19所述的流体调节器，其中所述壳体包括具有多个孔的侧壁，每个 所述孔的尺寸适于使所述多个传动装置中的相应的一个与所述手轮的所述内传动装置接 触。
21.根据权利要求18所述的流体调节器，其中所述手轮和所述阀块沿旋转界面接触，并包括弹簧偏置元件和由所述手轮及阀块在所述旋转界面处的配合部分承载的相应制动器。
22.根据权利要求18所述的流体调节器，其中所述手轮和所述阀块沿旋转界面接触， 并包括安装到所述阀块的弹簧偏置元件和位于所述手轮的与所述旋转界面相邻的内部分 上的波纹状表面。
23.根据权利要求18所述的流体调节器，其中所述控制部件是压力调节器。
24.根据权利要求18所述的流体调节器，其中所述手轮包括观察孔，并包括安装在所 述手轮内部并相对所述阀块可转动地固定的背景轮盘，所述背景轮盘定位成通过所述观察 孔可视并布置成提供所述工作参数的视觉指示。
25.根据权利要求M所述的流体调节器，其中所述观察窗包括弓形槽，并且其中所述 背景轮盘通过C型夹固定。
26.根据权利要求18所述的流体调节器，其中所述传动装配包括相对所述阀块可转动 地安装的并与滑动传动装置啮合的外传动装置，所述滑动传动装置具有与所述外传动装置 啮合的外嵌齿以及与所述控制杆上的嵌齿啮合的内嵌齿。
27.根据权利要求18所述的流体调节器，包括安装到所述阀块并位于所述手轮下面的 壳体，所述传动装配包括可转动地安装在所述壳体和所述阀块之间的外传动装置，所述外 传动装置定位成与所述手轮上的所述内传动装置啮合。
28.一种具有手轮执行器的流体调节器，包括阀块，所述阀块具有布置成用于连接到气源的入口和布置成用于连接气体装备的物件 的出口，所述阀块进一步在所述入口和所述出口之间限定流动路径；所述阀块容置多个设置于所述流动路径中的内部安装的控制部件，每个所述控制部件 布置成控制来自所述气源的气体的工作参数，所述工作参数包括气压、气流或开关状态；控制杆，所述控制杆由所述阀块伸出，并可操作地耦接到所述控制部件中选定的一个 且绕轴可转动，所述控制杆包括传动装置并布置成控制与所述选定的控制部件关联的所述 工作参数，所述控制杆进一步布置成响应于绕所述轴的旋转而沿着所述轴平移；传动装配，所述传动装配相邻所述阀块安装，所述传动装配包括可滑动地安装到所述 控制杆上的滑动传动装置和围绕所述滑动传动装置的外传动装置；可转动手轮，所述可转动手轮可操作地耦接到所述阀块上并围绕所述轴可转动，所述 手轮具有定位成啮合所述传动装配的内传动装置；以及所述传动装配和所述手轮配合将所述手轮的转动转换成所述控制杆的转动和平移。
29.根据权利要求观所述的流体调节器，其中所述传动装配安装于附着到所述阀块的 壳体内，所述壳体包括用于每个所述外传动装置的孔，并且其中所述外传动装置可转动地 安装在所述壳体和所述阀块之间。
30.根据权利要求观所述的流体调节器，其中所述控制部件压力调节器。
31.根据权利要求四所述的流体调节器，其中所述手轮包括观察孔，并包括安装在所 述手轮内部并相对于所述阀块和所述壳体可转动地固定的背景轮盘，所述背景轮盘定位成 通过所述观察孔可视并布置成提供所述工作参数的视觉指示。
32.根据权利要求31所述的流体调节器，其中所述内传动装置包括啮合所述外传动 装置的外嵌齿以及啮合所述滑动传动装置的内嵌齿，所述内嵌齿与所述控制杆上的嵌齿啮合。
33.一种流体调节器，包括阀块，所述阀块具有布置成用于连接到气源的入口和布置成用于连接到气体装备的物 件的出口，所述阀块进一步在所述入口和所述出口之间形成流动路径；所述阀块容置多个设置于所述流动路径中的内部安装的控制部件，所述控制部件用于 控制来自所述气源的气体的工作参数，所述工作参数包括开关状态以及气压或气流中的至 少一个；截止阀，所述截止阀设置于所述阀块内用于控制所述开关状态； 开关控制装置，所述开关控制装置可滑动地安装到所述阀块，所述开关控制装置可操 作地耦接到所述截止阀；滑动板，所述滑动板安装于所述阀块内并耦接到所述开关控制装置上，所述滑动板具 有关于所述开关状态的视觉指示器；以及观察窗，所述观察窗相邻所述滑动板形成于所述阀块上，所述观察窗布置成露出位于 所述滑动板上的所述视觉指示器，从而指示所述流体调节器的所述开关状态。
34.根据权利要求33所述的流体调节器，其中所述开关控制器通过枢转摇臂耦接到所 述截止阀，并且其中所述开关控制装置包括尺寸适于接收所述摇臂的端部的槽。
35.根据权利要求33所述的流体调节器，其中所述阀块包括圆柱形外表面，并且其中 所述观察窗形成于所述外表面的顶部上。
36.根据权利要求35所述的流体调节器，包括安装到所述阀块的压力计，并且其中所 述开关控制装置相对所述压力计可转动地偏置。
37.根据权利要求33所述的流体调节器，其中所述滑动板直接连接到所述开关控制装置。
全文摘要
一种流体调节器，其包括阀块，该阀块具有布置成用于连接到气源的入口和布置成用于连接到气体装备的物件的出口，并形成流动道。所述阀块可包括设置于所述流动道中的调压阀、计量阀以及切换开关中的一个或多个。可转动小齿轮可操作地偶联到所述计量阀，而操纵手柄偶联到所述阀块并绕轴可转动且包括随着所述手动控制装置可移动的齿条。弹簧朝向小齿轮偏置所述齿条以提供提高了的精度和/或在内部件之间的更小游隙。所述流体调节器还包括用于使所述阀的控制杆转动的平衡的传动装配，并可进一步适于提供有关该装置的开关状态的各种视觉指示器。
文档编号F16K31/60GK102066828SQ200980124019
公开日2011年5月18日 申请日期2009年5月21日 优先权日2008年6月23日
发明者A·贝格曼, C·贝泽勒, D·彻西彻斯, H·P·特里波恩, T·亨克, T·科约卡鲁 申请人:泰思康公司