专利名称：预定型号的阀中所用的模塑橡胶阀门密封件的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及一种压缩空气系统内含空气的干燥装置。尤其是，本发明属于一种可理想地用于压缩空气系统的再生式除水空气干燥器分组件内的、新型的、改进的弹性阀门密封系统、单向阀封闭件和单向阀装置，其中，弹性密封件是一个平的模塑密封盘，它具有一从平表面上延伸出来的突起或升起的环形部分，该凸环部分适于抵靠一实心的平表面而更可靠地关闭阀门。与类似的已有技术密封件相比，这种设计可显著地减小机加工成本和时间，并使磨损的密封件具有方便的可拆换性。
空气干燥系统被广泛了解和使用于许多技术领域中。一种这样的空气干燥系统是美国专利5,423,129中所揭示的单塔式系统。该专利中所揭示的是一种设计用来为诸如有轨列车制动系统之类的气动系统提供清洁和干燥的压缩空气的单塔式空气干燥系统。这种已有技术的系统是通过在压缩空气流经过单塔内的一干燥材料时，除去其中的水分和悬浮颗粒，从而实现其功能。该专利中的
图1表示该专利系统的剖视图。该图1从右至左分别表示一接收未纯化压缩空气用的开口；一槽容腔；包容干燥剂材料的杆塔；一带节流器的清洁单向阀；一连接到清洁容腔的侧腔；一排出空气过滤件；一排出单向阀；和一输出腔，纯化的压缩空气最后通过它而进入气动系统。
在操作中，该专利空气干燥系统接收来自一空气压缩机的压缩空气源，该压缩空气源通常含有不可接受的、过高的水分和其它悬浮于压缩空气中的颗粒。该未纯化的压缩空气进入容积槽，然后向上流动，最终到达干燥材料。该干燥材料在单塔式空气干燥系统中所起的关键作用在于，当压缩空气迅速进入和通过该干燥材料时，吸收水分和吸附各种颗粒(例如夹灰、粉尘等)。一旦水分和颗粒被从空气流中分离出来，清洁和干燥的压缩空气继续从干燥材料的中心流过位于单塔顶部附近的清洁单向阀。而后，该纯化的压缩空气通过侧腔而最终到达清洁容腔。
该专利空气干燥系统的清洁容腔能容纳约五百立方英寸(500in3)的纯化压缩空气。当压缩空气循环结束时，该单塔式系统以清洁模式工作。在清洁模式的过程中，清洁容腔内的纯化的压缩空气反向缓慢地通过清洁单向阀中的阀门，然后反向通过干燥材料。该缓慢流动的干燥空气流重新吸收以前收集在干燥材料内的一部分水分。在该干燥空气流中蒸发后，蒸发的水分最终从槽容腔排入大气。反向通过系统的干燥空气的这种平缓的清洁，用来使干燥材料干燥，进而复原。当空气压缩机重新开始循环时，该单塔式系统便以干燥模式工作。在干燥模式的过程中，干燥材料重新又除去通过它的未纯化的压缩空气流中的水分。
最近，提出和开发了一种双塔式系统，其中设有一对含干燥剂的塔，每个塔在干燥模式和再循环模式之间前后交替操作。这种独特的系统无需使未纯化空气源停止循环就能清洗掉干燥材料中所积聚的水分，因而避免了因压缩机关闭而导致的清洁和干燥的压缩空气对气动系统供给的暂时停止，而且也不会限制其除水能力。
不管是使用单塔还是使用双塔，用来调节通过含干燥剂塔的空气流的单向阀，作为阀来说都过于复杂，而且，为确保对通常是处于很高压力下的空气流进行可靠的控制，尺寸要求也过于严格。通常，对抵靠用阀面进行机加工，以提供一经精加工的环状金属突起或凸环部分，该凸环部分可被压入一平的橡胶或是其它弹性密封面而关闭阀。因此，需要仔细和昂贵的机加工才能完成在操作中将抵靠和压入平弹性密封件的实心金属凸环面或突起。
本发明以阀密封系统的原理和发展为基础，以此制成一弹性环，密封靠于一平的金属的或是实心的刚性阀身表面上，因而这不仅消除和简化了机加工需要，而且还提供了一种更可靠和更持久的密封机构。相同种类的已有技术阀密封件总是提供一硬质的、刚性的本体，该本体具有一诸如凸环部分之类的凸起部分，该凸起部分适于被压入一弹性密封件的光滑的、平的弹性表面，以进行可靠的密封。
按照本发明，选材颠倒过来，即诸如凸环部分之类的凸起部分是弹性体的一部分，该弹性体进而是被压靠和变形于一平的硬质刚性表面上。利用如上述的那样互换两个密封体的材料，凸环部分可以通过简单地将其模塑成弹性体的一部分而制成，与将其机加工于硬质金属体上的方式相反。这不仅省去了昂贵而耗时的机加工作业，而且已表明，它可提供一种更好的密封，其中省去了一个已有技术中通常所设有的永久性的压座，另外，它可以通过弹性密封件的更换而很容易地被替换。
以最简单的形式，本发明的阀密封系统包括一通道密封系统，该通道是穿过一阀身而穿出一大体呈平的刚性表面。关闭通道用的阀件具有一弹性密封装置，该密封装置有一大体呈平的暴露表面，该表面适于与有通道穿出的、大体呈平的刚性表面相接触。平弹性密封装置具有一从它上面延伸出来的、大体呈圆形的弹性凸环部分，该弹性凸环部分将在阀件移至一关闭位置时被压靠于平刚性面上，用以可靠地使弹性密封装置密封住该平刚性面。
从更狭窄的方面看，本发明是致力于用于压缩空气系统内的空气干燥装置的一种单向阀封闭件和一种单向阀装置，上述的阀密封系统是作为单向阀机构的一部分而包括于该压缩空气系统。实质上，该单向阀装置基本包括一阀身，该阀身形成一进入通道和一排出通道，使该进入通道和排出通道通过一大体呈平的刚性阀身表面，该表面较为理想地是呈环形，并垂直于两个通道中的至少一个，即进入通道或排出通道的轴线。包括有一单向阀封闭件，它具有弹性密封装置，该密封装置有一平的暴露表面。弹性密封装置的该平暴露表面具有一从该表面上延伸出来的、大体呈圆形的弹性凸环部分，这样，该弹性凸环部分将被压靠于平刚性面上，因而，通过将该弹性凸环部分压靠于平刚性阀身表面上，可使使该弹性密封装置可靠地密封住该平刚性面。显然，必须具有原来选择性地将弹性密封装置推到平刚性阀身表面上的装置，以使凸环部分压靠于该阀身表面上，从而实现密封。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种生产中所需的机加工较少的、新型的、改进的阀密封系统，其中设有一平的弹性密封件，该密封件具有一凸环部分，以实现抵靠一实心平表面的可靠密封，因而该弹性密封件可以简单地用模塑法来生产。
本发明的另一个目的是提供一种用于单塔或双塔式空气干燥装置的新型的、改进的单向阀装置，该单向阀装置具有一封闭件，该封闭件有一带凸环部分的平的弹性密封件，以实现抵靠一实心平表面的可靠密封，因而该弹性密封件可以简单地用模塑法来生产。
本发明的还有一个目的是提供一种用于上述单向阀装置中的、新型的、改进的单向阀封闭件。
除了上述的目的和优点以外，本发明的其它目的和优点将通过本发明的详细描述，尤其是结合附图和所附权利要求书的描述，而更容易地为气体干燥系统技术领域的技术人员所了解。
图1是本发明一较佳实施例的单向阀处于关闭状态的剖视图。
图2与图1相似，不同的是所示的单向阀是处于打开状态。
图3是图1和2所示的单向阀中所采用的单向阀封闭件的俯视图。
图4是图3所示单向阀封闭件的侧视图。
图5与图4相似，只是它是单向阀封闭件剖开形式的侧视图。
在详细描述本发明之前，为便于说得更清楚和便于理解，先告知读者，各附图中具有相同功能的相同构件是用相同的标号来表示。
图1和2示出了按照本发明的单向阀目前最为可取的一个实施例，其中，具有发明性的单向阀10包括一具有进入通道14和排出通道16的阀身12，通道14和16在阀腔18处相交。可以看到，进入通道14通过一平的环形面20内的一圆柱形开口引入阀腔18，该环形面20是机加工于阀腔18的底部，围绕着进入通道14，而排出通道16是在阀腔18的侧部打开于阀腔。一进入管道装置(未示出)可连接于阀身12的底部，用于通过进入通道14导入压缩气体，一排出管道装置(未示出)可连接于阀身12的侧部，用于通过排出通道16排出压缩气体。穿过阀身12的上表面正对进入通道14设有一阀控制开口22。
阀身12的外顶面上栓接一控制气缸壳30，使其上面的气缸32设于通道14的正上方。控制气缸壳30滑动连接有一单向阀封闭件34，该封闭件具有一从圆片形阀体38上轴向延伸出来的圆柱形杆36，使该柱形杆嵌合于控制气缸32的下端，横放地设置在柱形杆下方的圆片形阀体38悬挂于阀腔18内。圆片形阀体38的下横放面具有一机加工于底面上的浅圆柱形凹陷，用于接纳一大致呈圆形的弹性密封装置42，该密封装置从所述柱形杆36的另一侧轴向靠设于所述圆片形阀体38的底面上，所述弹性密封装置42较为理想的是一固定于浅圆柱形凹陷内的硬质橡胶盘，它适于贴合抵靠于围绕进入通道14的平环形面20上。
控制气缸壳30的顶部栓接一活塞柱腔50，它滑动地容纳活塞柱52，使其在活塞柱腔50内作往复运动。活塞柱52具有两个半径，上部的大半径形成活塞柱52的驱动部分，它使活塞柱52在活塞柱腔50内受往复驱动，还有一延伸于活塞柱52下方的杆状活塞54，它适于紧贴地嵌合于控制气缸32的上部。可以看到，控制气缸32的上部接纳杆状活塞54，而控制气缸32的下部接纳单向阀34上的柱形杆36。
因此，活塞柱52在活塞柱腔50内的往复驱动将造成杆状活塞54在控制气缸32上部内相应的往复驱动。由于阀腔18内的气压，单向阀封闭件34将被向上偏压，使柱形杆36被压靠于控制气缸32内的杆状活塞54上，因而柱形杆36将跟随杆状活塞54而作往复运动。因此，单向阀封闭件34将在阀腔18内被往复地升高和降低，弹性密封装置42选择性地被压靠于平环形面20上，从而打开和关闭进入通道14。可以看到，穿过柱形杆36对角地设有一平衡通孔60，以使柱形杆36和杆状活塞54之间的气压与阀腔18内的气压相同，从而确保在控制气缸32内不会产生压力或真空，这种压力或真空会阻碍柱形杆36保持抵靠于杆状活塞54上并因此而随其往复运动。另外，最好绕活塞气缸52以及柱形杆36和杆状活塞54设置橡胶密封圈62，以防系统内气压的泄漏。
本发明的关键在于弹性密封装置42的大致呈圆形的、弹性凸环部分44，它从密封装置42的平暴露表面上延伸出来，因而适于被压靠于平的、刚性的、环形面20上，以更可靠地将弹性密封装置42密封住面20。如上面所提到的，相同种类的已有技术密封件总是设有一硬质和刚性的凸环部分，它适于被压入一平的弹性面，这一般需要对具有凸环部分的实心件进行复杂而昂贵的机加工。与此相反，在本发明中，凸环部分被制成为弹性密封件的一部分，它可以在模塑密封件时简单地用模塑法而形成，无需对密封件的实心部分进行机加工。
尽管以上按专利法的要求详细描述了目前实施本发明的最佳的实施例，但本发明所属技术领域的普通技术人员可以在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下认识到实施本发明的各种不同的替换方式。例如，所示的弹性密封件的凸环部分呈圆形，它可以被较为理想地封靠于一圆形通道上。但应予理解的是，凸环部分可以呈任何特殊的形状，诸如正方形，只要所采用的形状能被均匀地压靠于一平的硬表面上。同样，对凸环部分横截面形状的要求并不苛刻，它能采取任何形式，但半圆形横截面可能是较为理想的，它能被压靠于一实心的平表面上，同时对该表面的损坏最小。尽管在以上的描述中没有例举尺寸，但凸环部分的厚度必须足以保证在该凸环部分被压靠于平表面上时不会使压缩空气通过它们而泄漏；例如，在空气干燥领域内，对于上述场合，其厚度至少约为1/8英寸。普通技术人员还将认识到，以上的描述仅仅是示例性的，而决不是有意限制本发明。
权利要求
1.一种阀密封系统，包括一条穿出一第一大体呈平的刚性表面的通道，和一阀件，该阀件包括一弹性密封装置，该密封装置具有一第二大体呈平的暴露表面，该暴露表面适于与所述第一大体呈平的刚性表面相接触而封闭所述通道，所述弹性密封装置上的所述第二大体呈平的表面具有一从所述第二大体呈平的暴露表面上延伸出来的、大体呈圆形的弹性凸环部分，所述弹性凸环部分适于在所述阀件移至一关闭位置时被压靠于所述第一大体呈平的刚性表面上，以通过将所述弹性凸环部分压靠于所述第一大体呈平的刚性表面上，而使所述弹性密封装置可靠地密封住所述第一大体呈平的刚性表面。
2.如权利要求1所述的阀密封系统，其特征在于，所述第一大体呈平的刚性表面基本呈圆形，并垂直于所述通道的轴线。
3.如权利要求1所述的阀密封系统，其特征在于，所述通道与一第二通道互相连接，所述第一大体呈平的刚性表面设置在所述通道和所述第二通道之间。
4.如权利要求1所述的阀密封系统，其特征在于，所述弹性密封装置的所述弹性凸环部分呈圆形，并具有一均匀的半圆形横截面。
5.如权利要求1所述的阀密封系统，其特征在于，所述弹性密封装置和所述弹性凸环部分是由模塑硬质橡胶制成的一个整体件。
6.如权利要求5所述的阀密封系统，其特征在于，所述弹性凸环部分的厚度至少约为1/8英寸。
7.一种用于空气干燥构件内单向阀的单向阀封闭件，所述单向阀封闭件包括一从圆片状阀体上轴向延伸出来的杆件，一轴向靠设在所述圆片状阀体相对所述杆件的另一侧上的、大体呈圆形的弹性密封装置，所述弹性密封装置具有一大体呈平的暴露表面，所述大体呈平的暴露表面具有一从所述大体呈平的暴露表面上延伸出来的、大体呈圆形的弹性凸环部分，所述弹性凸环部分适于被压靠于一大体呈平的刚性表面上，以通过将所述弹性凸环部分压靠于该大体呈平的刚性表面上，而使所述弹性密封装置可靠地密封住该大体呈平的刚性表面。
8.如权利要求7所述的用于空气干燥构件内单向阀的单向阀封闭件，其特征在于，所述弹性密封装置的所述弹性凸环部分呈圆形，并具有一均匀的半圆形横截面。
9.如权利要求7所述的用于空气干燥构件内单向阀的单向阀封闭件，其特征在于，所述弹性密封装置和所述弹性凸环部分是由模塑硬质橡胶制成的一个整体件。
10.如权利要求7所述的用于空气干燥构件内单向阀的单向阀封闭件，其特征在于，所述杆件呈圆柱形，并具有一容纳橡胶密封圈的环槽。
11.如权利要求10所述的用于空气干燥构件内单向阀的单向阀封闭件，其特征在于，通过所述杆件，与它的轴线成一角度地设置一平衡通孔。
12.如权利要求11所述的用于空气干燥构件内单向阀的单向阀封闭件，其特征在于，所述平衡通孔的第一端延伸通过所述杆件的端面，所述平衡通道的第二端延伸通过所述杆件与所述圆片状阀体相邻的侧面。
13.一种用于气体干燥系统的单向阀装置，包括(a)一单向阀身，形成一进入通道和一排出通道，所述进入通道和所述排出通道通过一大体呈平的刚性阀身表面互相连接。(b)一单向阀密封件，具有一大体呈圆形的弹性密封装置，该密封装置具有一大体呈平的暴露表面，所述大体呈平的暴露表面具有一从所述大体呈平的暴露表面上延伸出来的、大体呈圆形的弹性凸环部分，所述弹性凸环部分适于被压靠于所述大体呈平的刚性阀身表面上，以通过将所述弹性凸环部分压靠于该大体呈平的刚性表面上，而使所述弹性密封装置可靠地密封住所述大体呈平的刚性表面。(c)用于选择性地将所述单向阀密封件压靠于所述大体呈平的刚性阀身表面上，以关闭所述单向阀，和从所述大体呈平的刚性阀身上撤回所述单向阀而打开所述单向阀的装置。
14.如权利要求13所述的用于气体干燥系统的单向阀装置，其特征在于，所述大体呈平的刚性表面基本呈环形，并垂直于所述进入通道和所述排出通道中至少一个的轴线。
15.如权利要求13所述的用于气体干燥系统的单向阀装置，其特征在于，所述弹性密封装置的所述弹性凸环部分呈圆形，并具有一均匀的半圆形横截面。
16.如权利要求13所述的用于气体干燥系统的单向阀装置，其特征在于，所述弹性密封装置和所述弹性凸环部分是由模塑硬质橡胶制成的一个整体件。
17.如权利要求16所述的用于气体干燥系统的单向阀装置，其特征在于，所述弹性密封件的所述弹性凸环部分的厚度至少约为1/8英寸。
18.如权利要求13所述的用于气体干燥系统的单向阀装置，其特征在于，所述用于选择性地将所述单向阀密封件压靠于所述大体呈平的刚性阀身表面上，以关闭所述单向阀，和从所述大体呈平的刚性阀身上撤回所述单向阀而打开所述单向阀的装置包括一气动操作活塞。
全文摘要
一种用于通过阀身并穿出大体呈平的和刚性的第一表面的通道的阀密封系统,它具有一阀件,该阀件包括一弹性密封件,该密封件具有一适于与大体呈平的刚性表面相接触的大体呈平的暴露表面,并具有一从大体呈平的暴露表面上延伸出来的、大体呈圆形的弹性凸环部分,该弹性凸环部分适于在所述阀件移至一关闭位置时被压靠于大体呈平的刚性表面上,以通过将弹性凸环部分压靠于大体呈平的刚性表面上,而使弹性密封装置可靠地密封住大体呈平的刚性表面。
文档编号F16K25/00GK1177692SQ9711852
公开日1998年4月1日 申请日期1997年9月9日 优先权日1996年9月13日
发明者马修D·米奇, 劳伦斯·R·斯特赖特曼 申请人:西屋气刹车公司