具有陶瓷盘的阀的制作方法

本公开涉及具有至少一个陶瓷盘的阀。更特别地，本公开关注于在阀的外壳的内部的陶瓷盘的布置。本公开还涉及用于加热、冷却、空气调节和/或通风的包括具有陶瓷盘的阀的电路。

背景技术：

阀采用陶瓷盘作为阀元件和/或作为关断元件。在阀内部的陶瓷盘的其它使用包括但不限于节流元件、用于调整或控制气体流动或液体流动的元件、混合或转向元件等。这些阀通常包括金属或聚合物外壳。

德国专利申请de102008017099a1公开了具有两个阀板3a、3b的阀元件。阀板3a、3b被布置为垂直于通过阀的流动路径。de102008017099a1的图1示出可以在相反方向上滑动的u形阀板3a、3b。

德国专利申请de102008017099a1在标准12中教导了由金属或塑料制成的法兰嵌件9。de102008017099a1未教导在阀中使用陶瓷。特别是该申请不应对由于诸如由不同材料制成的外壳和节流元件的部件所致的困难。

然而，由于由不同材料制成的垫圈所致的困难是从诸如手表的各种其它技术领域已知的。日本专利申请jp19970269073教导了其中玻璃盖203被安装在包装300上的手表。jp19970269073的布置采用垫圈100以获得防水和防尘的手表。

欧洲专利申请ep2444702a1公开了具有固定盘21并且具有移动盘30的阀。移动盘30可以被布置在固定盘21的上游和下游这两者。根据标准33，表面盘21和30彼此抵接以便实现流体密封性。

流体密封布置要求盘21和30的抵接表面是平面的或者实质上平面的。为了提供满足那些要求的陶瓷盘的表面，表面在制造期间典型地被研磨和/或抛光。

布置包括将移动盘30连接到通道24的轴承40、41。ep2444702a1的图3描绘了球形的轴承40、41。移动盘30和通道24之间的连接也影响流体密封性，因为轴承40、41将应变从第二通道24传递到盘30。第二通道24可以例如作为热应力的结果或者作为阀内部和外部的压力的结果而受应变。

为了设法在盘21和30之间形成流体密封垫圈，那些应变需要被减少到最小。与盘21接触的盘30的表面和与轴承40、41接触的盘30的相对表面要求抛光。对具有平坦的或具有实质上平坦的表面的陶瓷盘的要求增加了阀的成本。此外，陶瓷材料需要是刚性的以便确保盘30的最小应变。

本公开对具有陶瓷盘的阀进行改进。本即时公开目的在于提供一种允许放宽技术容限的阀。

技术实现要素：

本公开提供了一种具有陶瓷盘的阀。三点轴承将陶瓷盘（经由法兰）连接到阀的外壳。三个轴承点排他地限定外壳和陶瓷盘之间的相互作用平面。因此，它们向外壳/盘界面提供最大的强度和稳定性。三点轴承可以将旋转的和平移的运动模式从外壳传递到陶瓷盘。然而，外壳不再向陶瓷盘应用（剪切-）力和/或弯曲力。因此，三点轴承很大程度上防止应变从外壳传递到陶瓷盘。

三点轴承被设置在阀的固定盘和外壳的法兰之间。可移动盘提供抵接固定盘的表面的表面。可移动盘可以被布置在固定（陶瓷）盘的上游和下游这两者。归因于消除了固定盘的应变，通过提供具有（实质上）平行的表面的两个盘来实现流体密封性。

上面的问题是通过根据本公开的主要权利要求的盘组件和阀组件来解决的。本公开的优选实施例由从属权利要求覆盖。

换句话说，本公开教导了针对用于调节通过阀的流体的流动的阀的阀组件和/或盘布置，所述阀组件包括具有孔口的法兰、具有孔口的第一盘、至少一个柱塞和连接到所述至少一个柱塞的第二盘、在所述法兰和所述第一盘之间的垫圈，所述垫圈与所述法兰接触并与所述第一盘接触，其中所述垫圈形成闭合环，所述阀组件进一步包括介于所述第一盘和所述法兰之间的三个轴承构件，其中所述三个轴承构件限定所述第一盘相对于所述法兰的位置和定向，其中所述三个轴承构件将第一盘与法兰分离，由此在所述法兰和所述盘之间限定间隙，所述阀组件包括将所述法兰的孔口经由所述法兰和所述第一盘之间的间隙连接到所述第一盘的孔口的流体路径，其中所述流体路径具有在所述间隙内的部分，其中所述垫圈密封所述流体路径的所述部分，以使得流入和/或流出所述部分的任何流体被要求流过孔口中的至少一个，其中所述第一盘和所述第二盘的每个提供处于相互抵接的表面，其中所述至少一个柱塞被配置为使所述第二盘沿着所述相互抵接的表面从第一位置移位到第二位置，其中处于其第一位置的所述第二盘覆盖所述第一盘的孔口，由此阻塞沿着所述流体路径的流体流动，其中处于其第二位置的所述第二盘至少部分地露出所述第一盘的孔口，由此使得能够进行沿着所述流体路径的流体流动。

本公开的目的是提供一种用于具有固定盘并具有可移动盘的阀的阀组件和/或盘布置。盘由陶瓷材料制成。盘优选地由工程陶瓷制成，还更优选地由氧化铝（al2o3）和/或碳化硅（sic）和/或二氧化锆（zro2）和/或氧化镁（mgo）制成。技术人员选取具有诸如92％、96％或99％的合适的纯度水平的诸如氧化铝的陶瓷材料。更高的纯度水平赋予在机械刚度和强度和/或介电强度方面的优点。

本公开的另一目的是提供一种用于具有固定盘并具有可移动盘的阀的阀组件和/或盘布置。固定盘的表面抵接可移动盘的表面。这些抵接表面被研磨和/或抛光以便使界面变得流体密封。归因于三点支承，只有每个盘的抵接表面要求加工和/或抛光。

本即时公开的又一目的是提供一种具有用于陶瓷盘的三点支承的阀和/或阀内部的盘组件。轴承构件在形状上优选地实质上为圆柱形。阀和/或盘的布置也可以采用其它形状用于轴承构件，诸如球形、棱锥形、圆锥形和/或矩形的轴承构件。

本即时公开的再一目的是提供一种用于具有密封间隙的阀的阀组件和/或盘组件。沿着密封间隙的压力的分布应当尽可能均匀。

本即时公开的还一目的是提供一种用于具有第一盘并具有第二可移动盘的阀的阀组件和/或盘组件。第一盘提供抵接第二可移动盘的表面的表面。由抵接的表面形成的界面应当是流体密封的或实质上流体密封的。

本即时公开的相关目的是提供用于阀的阀组件和/或盘组件，其中盘是陶瓷盘并且垂直或实质上垂直于通过阀的流动路径。

本公开进一步提供了一种用于加热、冷却、空气调节和/或通风的电路，其包括根据本即时公开的具有陶瓷盘的阀。

附图说明

根据以下的所公开的非限制性实施例的详细描述，各种特征对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可以被简要描述如下：

图1是根据本公开的盘组件的横截面视图。

图2是提供用于三点支承的元件的固定盘的平面视图。

图3a是具有摆杆的轴承构件的横截面视图。

图3b是具有摆杆的轴承构件的平面视图。

图3c是具有摆杆的轴承构件的另一平面视图。

具体实施方式

本即时公开的盘组件典型地是阀的一部分。阀提供具有至少一个入口并具有至少一个出口的外壳。根据本即时公开的阀还提供了一种阀元件。

图1示出阀的阀元件。为此，阀的外壳提供法兰1。固定盘2邻近法兰1布置。固定盘2由陶瓷制成，优选地由工程陶瓷制成，还更优选地由氧化铝（al2o3）和/或碳化硅（sic）和/或二氧化锆（zro2）和/或氧化镁（mgo）制成。技术人员选取具有诸如92％、96％或99％的合适的纯度水平的诸如氧化铝的陶瓷材料。更高的纯度水平赋予在机械密封性、机械脆性和介电强度方面的优点。

在替换的实施例中，固定盘2由诸如（不锈）钢的金属材料或者由铝（合金）制成。固定盘2涂覆有合适的材料（诸如陶瓷材料）。涂层有利地选择自上面的陶瓷材料的列表。

换句话说，本即时公开教导了一种阀组件，其中盘2、7中的至少一个由陶瓷制成，优选地由工程陶瓷制成，还更优选地由碳化硅和/或氧化铝制成。

本即时公开还教导了一种阀组件，其中第一盘2是固定盘2。固定盘2关于法兰1（实质上）不可移动。技术人员理解，甚至固定盘2具有由于支承构件3a、3b、3c所致的有限的游隙。

本即时公开进一步教导了一种阀组件，其中盘2、7这两者由陶瓷制成，优选地由工程陶瓷制成，还更优选地由碳化硅和/或氧化铝制成。

三个支承构件3a、3b、3c介于固定盘2和法兰1之间。图1示出第一支承构件3b在另一个支承构件3c之后。相应地，图1将支承构件3b、3c描绘为单个结构。这两个支承元件被设置在法兰1的孔口4的下面。以非限制性示例的方式，孔口4的横截面可以是圆形、矩形、椭圆形、三角形等。

支承构件3a、3b、3c在形状上优选地实质上为圆柱形。组件还可以采用具有其它形状的支承构件3a、3b、3c，诸如球形、棱锥形、圆锥形和/或矩形支承构件。支承构件3a、3b、3c优选地具有相同（或类似）的形状。在替换的实施例中，支承构件3a、3b、3c在形状上不同。以非限制性示例的方式，支承构件3a可以是圆柱形的，而支承构件3b、3c可以是圆锥形的。

支承构件3a、3b、3c优选地与固定盘2成为一体。也就是说，支承构件3a、3b、3c从固定盘2突出并且由如上面详述的技术陶瓷制成。轴承构件3a、3b、3c通常不（永久地）接合到法兰1的表面。

换句话说，本公开教导了一种阀组件，其中三个轴承构件3a、3b、3c从第一盘2突出，并且其中轴承构件3a、3b、3c中的至少一个与法兰1永久接触。

本公开还教导了一种阀组件，其中三个轴承构件3a、3b、3c从法兰1突出，并且其中轴承构件3a、3b、3c中的至少一个与第一盘2永久接触。

本公开进一步教导了一种阀组件，其中三个轴承构件3a、3b、3c从第一盘2突出和/或其中轴承构件3a、3b、3c中的至少一个不接合（优选地不永久接合）到法兰1。

本公开还进一步教导了一种阀组件，其中两个轴承构件3b、3c从法兰1突出，并且其中一个轴承构件3a从第一盘2突出。

本公开还进一步教导了一种阀组件，其中三个轴承构件3a、3b、3c从法兰1突出和/或其中轴承构件3a、3b、3c中的至少一个不接合（优选地不永久接合）到第一盘2。

本公开还进一步教导了一种阀组件，其中一个轴承构件3c从法兰1突出，并且其中两个轴承构件3a、3b从第一盘2突出。

本公开进一步教导了一种阀组件，其中三个轴承构件3a、3b、3c从第一盘2突出和/或其中轴承构件3a、3b、3c中的至少一个不接合（优选地不永久接合）到法兰1。

在替换的实施例中，支承构件3a、3b、3c从法兰1突出。支承构件3a、3b、3c与法兰1成为一体。轴承构件3a、3b、3c通常不（永久地）接合到固定盘的表面。以非限制性示例的方式，支承构件3a、3b、3c和/或法兰1可以由钢制成，典型地由不锈钢或塑料制成。在特定的实施例中，支承构件3a、3b、3c和/或法兰1由铁素体钢制成。在另一个特定的实施例中，支承构件3a、3b、3c和/或法兰1由奥氏体钢制成。

根据一方面，轴承构件3a、3b、3c中的至少一个包括摆杆。由de102009016672a1的权利要求1和图2公开了具有枢轴地安装的摆杆的支承构件3a、3b、3c。图3a是具有摆杆10的支承构件3的横截面视图。支承柱11从摆杆10的第一表面10a突出。支承柱11有利地从摆杆10的中心或摆杆10的中心附近突出。支承柱11典型地被布置成垂直或实质上垂直于摆杆10。

两个端部臂12a、12b从与第一表面10a相对的第二表面10b突出。端部臂12a、12b优选地布置成垂直或实质上垂直于摆杆10。臂12a、12b的每个有利地被布置在摆杆10的端部处或被布置在摆杆10的端部附近。

图3b是在第一表面10b的方向上的支承构件3的平面视图。图3b示出两个端部臂12a、12b被设置在摆杆10的相对的端部附近。图3c是在第二表面10a的方向上的支承构件的另一平面视图。图3c示出支承柱11被设置在摆杆10的中心处或被设置在摆杆10的中心附近。设想的是端部臂12a、12b和支承柱11与摆杆10成为一体。

如在图3a—图3c上示出那样的轴承构件3可以介于组件的盘1、2之间。支承柱11然后抵接第一盘1,2，并且端部臂抵接第二盘2,1。归因于支承柱11，摆杆10可以在一定程度上旋转。摆杆10最终假设为如下的位置：该位置是其它轴承构件的位置的函数。

根据另一方面，具有摆杆10的两个轴承构件3介于盘2、1之间。根据又一方面，具有摆杆10的三个轴承构件3介于盘2、1之间。

换句话说，本即时公开教导了一种用于调节通过阀的流体的流动的阀组件，其中至少一个轴承构件3a、3b、3c包括摆杆10。

本即时公开教导了一种用于调节通过阀的流体的流动的阀组件，其中至少一个轴承构件3a、3b、3c包括摆杆10和从摆杆10突出的支承柱11。

垫圈5a、5b被布置在法兰1和固定盘2之间。垫圈5a、5b位于法兰1上并且还位于固定盘2上。垫圈5a、5b形成闭合环。垫圈5a、5b围绕支承构件3a、3b、3c。在特定的实施例中，垫圈5a、5b是o形圈。

在特定的实施例中，法兰1为垫圈5a、5b提供座（图1未描绘座）。在另一实施例中，固定盘2为垫圈5a、5b提供座。根据又一实施例，法兰1和固定盘2这两者为垫圈5a、5b提供座。通过提供至少一个座，限定了垫圈5a、5b相对于固定盘2和/或相对于法兰1的位置。

技术人员选取流体不可渗透的材料用于垫圈5a、5b。设想的是垫圈5a、5b由橡胶特别是硅橡胶制成。根据特定实施例，垫圈5a、5b由epdm橡胶（乙烯丙烯二烯单体（m级）橡胶）制成。

技术人员还选取与通过阀流动的流体相容的垫圈5a、5b。在特定的实施例中，流体是诸如水的液体。还设想的是采用诸如r-401a、r-404a、r-406a、r-407a、r-407c、r-408a、r-409a、r-410a、r-438a、r-500或r-502混合物之类的流体。根据替换的实施例，流体是气体，诸如空气或可燃气体。

当固定盘2抵靠法兰1按压时，垫圈5a、5b被压缩。垫圈5a、5b确保固定盘2和法兰1之间的界面的流体密封性。

法兰1的表面未必是平面的。另外，归因于在温度上的变化和在压力上的变化，法兰1可以扣紧。三个支承构件3a、3b、3c不将法兰1的形状上的改变带到固定盘2的形状上的改变。因此，盘2可能归因于扣紧的法兰1而因此偏移或改变其定向。然而，三个支承构件3a、3b、3c将不把任何应变或弯曲力矩从法兰1传递到盘2。

沿着垫圈5a、5b的压力的分布本质上是支承构件3a、3b、3c的尺寸和垫圈5a、5b的位置的函数。设想的是垫圈5a、5b被布置以便致使沿着垫圈的压缩力的分布实质上均匀。

固定盘2还包括孔口6。孔口6允许流体通过孔口6从固定盘2的一个端部流动到另一个端部。特别是，孔口6被布置以使得流体可以流过法兰1的孔口4并且然后流过固定盘2的孔口6。以非限制性的示例的方式，孔口6的横截面可以是圆形、矩形、椭圆形、三角形等。三个支承构件3a、3b、3c被布置以使得它们围绕孔口6。

如图1上所示的组件还包括可移动盘7。设想的是可移动盘7由与固定盘2相同的（陶瓷）材料制成。还设想的是可移动盘7可以被布置在固定盘2的上游和下游这两者。也就是，流体可以在可移动盘7的方向上流过法兰1的孔口4并且然后流过固定盘2的孔口6。也可以在相反的方向上引导流体的流动。

在替换的实施例中，可移动盘7由诸如（不锈）钢的金属材料或者由铝（合金）制成。固定盘2涂覆有合适的材料，诸如陶瓷材料。涂层有利地选择自上面的陶瓷材料的列表。

似乎值得一提的是，可移动盘7实际上可以是由若干个部件制成的盘组件。

可移动盘7可以如由箭头8所指示的那样偏移。为此，柱塞9连接到可移动盘7。技术人员选取合适的材料用于柱塞9。技术人员还合适地将柱塞9连接到可移动盘7。柱塞9可以例如经由可移动盘7中的开口（图1中未示出）连接到可移动盘7。

换句话说，本即时公开教导了一种阀组件，其中柱塞9被配置为使第二盘7沿着所述相互抵接的表面从第一位置移位（优选地连续地移位）到第三位置，其中第二盘7在其第三位置中完全露出第一盘2的孔口6，由此充分地使得流体能够沿着所述流体路径流动。

本公开还教导了前面提到的阀，其中通过改变第二盘7的位置，柱塞9可操作以连续地调节沿着所述流体路径的流动。

设想的是柱塞9连接到（电动机械的）致动器。致动器因此经由柱塞9移动可移动盘7。致动器优选地被布置在阀的外壳的外部，并且柱塞9优选地包括外壳的外部的部分。技术人员选取引导柱塞9通过外壳的合适的衬套。根据替换的实施例，操作者可以手动地偏移柱塞9。

还设想的是，柱塞9向可移动盘7应用力。这样，柱塞9抵靠可移动盘7（可移动盘7抵靠固定盘2）按压。同样地，固定盘2抵靠法兰1按压。在法兰1和固定盘2之间的垫圈5、5a、5b然后被压缩以便形成流体密封的密封件。

还设想的是支柱（在图1上未示出）向可移动盘7应用力。技术人员理解，支柱可以被安装到可移动盘7，以使得支柱抵靠可移动盘7（可移动盘7抵靠固定盘2）按压。同样地，固定盘2抵靠法兰1按压。然后在法兰1和固定盘2之间的垫圈5、5a、5b被压缩以便形成流体密封的密封件。

图1示出可移动盘7提供抵接固定盘2的表面的表面。可移动盘7的表面可以在固定盘2的表面上滑动。固定盘2的和可移动盘7的两个抵接的表面是平面的或本质上平面的。相应地，抵接的表面之间的任何摩擦被最小化。两个抵接的表面形成流体密封的密封件。使用平面的表面和/或使用类似材料最小化盘2、7之间的摩擦和磨损。

换句话说，本即时公开教导了一种阀组件，其中第一盘的和第二盘的相互抵接的表面是平面的或实质上平面的。

柱塞9可操作以沿着固定盘2移动可移动盘7，以便可移动盘7关闭孔口6。可移动盘7和固定盘2形成阀元件，并且图1示出阀元件处于它的（部分地）打开的位置。柱塞9通过移动可移动盘7以使得可移动盘7的表面覆盖孔口6来关闭阀。设想的是，当可移动盘7覆盖孔口6时，可移动盘7沿着孔口6的轮廓应用均匀的或实质上均匀的压力。因此，可移动盘7可操作以阻塞通过阀的流动。

归因于法兰1和固定盘2之间的三点轴承3a、3b、3c，没有应变被从法兰1传递到固定盘2。也就是，即使法兰1扣紧，固定盘2的抵接表面也将保持是平面的。因此，法兰1的形状上的改变不会损害两个盘2、7之间的界面的流体密封性。

柱塞9和/或柱塞9和可移动盘7之间的连接要求一定的柔性。可移动盘7的定向可以随着法兰1扣紧和/或受应变而变化。三点轴承3a、3b、3c然后可以改变固定盘2的定向和/或位置。可移动盘7的定向和/或位置将一起改变固定盘2的定向和/或位置。设想的是，柱塞9和/或其到可移动盘7的连接可以在一定程度上弯曲。在这样做时，柱塞9和/或其到盘7的连接补偿盘7的定向和/或位置上的改变。

固定盘2也在图2上示出。图2示出垫圈5实际上形成围绕支承构件3a、3b、3c的环。图2还示出相同的环也围绕固定盘2的孔口6。三个轴承构件3a、3b、3c被设置在孔口6周围。

在替换的实施例中，支承构件3a、3b、3c被布置在垫圈5的外部。还设想的是，某些支承构件3a、3b在由垫圈5形成的闭合环内部，而其它支承构件3c在该环的外部。

换句话说，本即时公开教导了包括至少一个入口和至少一个出口以及将所述至少一个入口连接到所述至少一个出口的流体路径的阀，该阀还包括如上面所公开的至少一个阀组件，其中所述至少一个阀组件被布置在阀的所述至少一个入口和阀的所述至少一个出口之间的流体路径中。

似乎值得一提的是，根据本即时公开的阀可以提供多于一个入口和/或多于一个出口。设想的是，根据本即时公开的阀包括两个入口和一个出口。还设想的是，根据本即时公开的阀包括一个入口和两个出口。

本即时公开还教导了一种阀，其中阀的至少一个入口和阀的至少一个出口限定流体流动的方向以使得至所述少一个入口被布置在所述至少一个出口的上游，其中至少一个阀组件的第二盘7被布置在至少一个阀组件的第一盘2的上游。

本即时公开进一步教导了一种阀，其中阀的至少一个入口和阀的至少一个出口限定流体流动的方向以使得所述至少一个出口布置在所述至少一个入口的下游，其中至少一个阀组件的第二盘7被布置在至少一个阀组件的第一盘2的下游。

本即时公开教导了一种具有至少一个根据本即时公开的阀的用于加热、冷却、空气调节和/或通风的电路。

设想的是，将本即时公开的阀组件采用在调节去往或来自燃料电池的流体的流动的阀中。在特定的实施例中，流体是气体的和/或液体的燃料。在特定实施例中，燃料电池是固体氧化物燃料电池。在替换的实施例中，燃料电池是聚合物电解质燃料电池。

换句话说，本即时公开教导了具有至少一个燃料电池并具有至少一个根据本即时公开的阀的装置。

本即时公开还教导了具有至少一个燃料电池并具有至少一个根据本即时公开的阀的装置，其中所述至少一个阀被配置为调节去往和/或来自所述至少一个燃料电池的流体的流动。

本即时公开还教导了具有至少一个热电设施并具有至少一个根据本即时公开的阀的装置。

本即时公开还教导了具有至少一个热电设施并具有至少一个根据本即时公开的阀的装置，其中所述至少一个阀被配置为调节去往和/或来自所述至少一个热电设施的流体的流动。

应当理解的是，前述内容仅涉及本发明的某些实施例，并且在不脱离如由随后的权利要求限定的本发明的范围的情况下可以在其中作出许多改变。还应当理解的是，本发明不局限于所说明的实施例并且可以在随后的权利要求的范围内作出各种修改。

参考编号

1（阀外壳的）法兰

2固定盘

3、3a、3b、3c支承构件

4孔口

5a、5b垫圈

6孔口

7可移动盘

8可移动盘的移动方向

9柱塞

10摆杆

10a、10b摆杆10的第二和第一表面

11支承柱

12a、12b端部臂。