CN106170650A - 阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀，其带有可由工作介质流经的阀壳体(12)，在阀壳体中布置有围绕通流口(16)的阀座(17)，布置在主轴(19)处的阀元件(18)与阀座相关联成使得阀元件(18)借助于主轴(19)的调整行程能够在闭锁位置与打开位置之间运动，在闭锁位置中阀元件(18)流体密封地贴靠在阀座(17)处，而在打开位置中阀元件(18)从阀座(17)抬起，并且其中，在阀壳体(12)处布置有接口(28)用于联结产生主轴(19)的调整行程的驱动单元，并且其中，在阀壳体(12)中容纳有被主轴(19)伸过的密封装置(38)，其具有借助于弹性器件预紧的、包括在密封的情况下贴靠到主轴(19)处的密封器件的密封组件(39)，密封装置(38)容纳在与阀壳体(12)分开的、构造为可用地预装配的组件的密封匣(40)中，密封匣具有可紧固在或被紧固在阀壳体(12)处的匣壳体(41)，密封组件(39)和弹性器件容纳在匣壳体中并且密封组件(39)通过弹性器件相对于匣壳体(41)弹性地预紧。

Description

阀
技术领域
本发明涉及一种阀、尤其工作阀(Prozessventil)，其带有可由工作介质流经的阀壳体，在阀壳体中布置有围绕通流口(Durchstroemoeffnung)的阀座，布置在主轴处的阀元件与阀座相关联成使得阀元件借助于主轴的调整行程(Stellhub)能够在闭锁位置(Absperrstellung)与打开位置之间运动，在闭锁位置中阀元件不透过工作介质地密封地贴靠在阀座处，而在打开位置中阀元件从阀座抬起，并且其中，在阀壳体处布置有接口用于联结产生主轴的调整行程的驱动单元，并且其中，在阀壳体中容纳有被主轴伸过的密封装置，该密封装置具有借助于弹性器件预紧的、包括在密封的情况下贴靠到主轴处的密封器件的密封组件。
背景技术
例如由文件EP 2 110 585 AI已知一种该类型的阀。在那里所公开的所谓的斜座阀具有阀壳体，其可由工作介质流经。在阀壳体中构造有阀座，其限制通流口。阀座关联有密封元件，其由主轴承载，主轴在它那方面通过气动的伺服驱动器(Stellantrieb)被可线性运动地驱动，由此可通过密封元件选择性地打开或关闭通流口。对于这样的斜座阀特征是，由阀座撑开的阀座面倾斜于工作介质的流动方向取向。这导致，主轴的取向也倾斜于工作介质的流动方向延伸并且调整行程相应地倾斜地取向。在前述现有技术中在阀壳体处构造有接口，其用于联结气动的驱动单元。对此设置有管，其被拧入倾斜地从阀壳体的其余部分伸出的接管中。该管是气动伺服驱动器的组成部分，因为气动伺服驱动器的缸体紧固在管端处，该管端与拧入阀壳体中的管端相反。该管对此具有相对于管的其余部分直径更大的紧固区段，该紧固区段同时也形成缸体壳体的盖区段，在盖区段中又借助于压缩空气加载可移动地引导有活塞，其中，该活塞将缸体的内部分成两个腔。该管道此外还具有另一目的，即其用于容纳密封装置，该密封装置具有以脊型涨圈组(Dachmanschettenpaket)的形式的密封组件，该脊型涨圈组经由同样位于管中的弹簧来预紧。
由于主轴的举升运动，脊型涨圈组的脊型涨圈磨损，由此需要能够将其更换。然而为了更换密封器件须将整个气动伺服驱动器从阀壳体拆下。然后附加地还须将该管与气动的伺服驱动器的其余部分分离，以便使密封装置可接近。这非常复杂。
此外由文件DE 22 52 532已知一种斜座阀。在那里公开的斜座阀具有带有用于联结气动的伺服驱动器的接口的阀壳体。在此设置有承载套筒(Tragbuchse)，其被阀主轴伸过并且脊型涨圈组被容纳到其中。承载套筒被***阀壳体的接管中，其中，设置有以构造在接管处的环形凸肩形式的轴向止挡。承载套筒在其方面具有用于联结气动伺服驱动器的接口。在将承载套筒引入接管中之前将伺服驱动器与承载套筒组装在一起，其中，与承载套筒分开的垫圈贴靠在承载套筒的上侧处。在将承载套筒连同气动的伺服驱动器一起***接管中之后借助锁紧螺母(Ueberwurfmutter)实现轴向固定以防从接管轴向运动出来，该锁紧螺母被拧到构造在接管处的外螺纹上。
为了更换密封件，须首先松开锁紧螺母并且将承载套筒连同气动的伺服驱动器一起从阀壳体拆下。之后要将承载套筒费劲地从主轴拆除。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种开头所提及的类型的阀，其装配和维护能够以简单的方式实施，尤其应能够以简单的方式更换易磨损的密封件。
该目的通过一种带有独立权利要求1的特征的阀来实现。在从属权利要求中示出本发明的改进方案。
根据本发明的阀特征在于，密封装置容纳在与阀壳体分开的、构造为可用地预装配的组件的密封匣(Dichtungspatrone)中，密封匣具有可紧固或被紧固在阀壳体处的匣壳体，在匣壳体中密封组件和弹性器件被容纳成使得密封组件通过弹性器件相对于匣壳体弹性地预紧。
阀壳体、密封匣和所联结的驱动单元即是彼此分离构造的结构单元，其能够以简单且快速的方式来组装或拆卸。由此能够快速且因此成本有利地更换易磨损的密封件。
因为密封匣是预装配的组件，其包含密封装置的所有部件，仅须更换密封匣本身，而不须将密封匣自身拆开。即可将密封匣在其整体上用另一密封匣来替换。
在本发明的改进方案中密封匣具有紧固接口用于其自锁地紧固在阀壳体处。即不需要另外的紧固辅助器件以将密封匣装配在阀壳体处或者在需要时拆卸。
紧固接口特别优选构造在匣壳体处。
特别优选地，紧固接口包括螺纹，其使密封匣能够拧入阀壳体中，这可特别快速且简单地来实施。然而原则上也可考虑其他紧固方式用于将密封匣紧固在阀壳体处，例如卡锁连接、搭扣连接或夹紧连接(Spannverbindung)。
在本发明的改进方案中，匣壳体具有用于容纳密封组件和弹性器件的容纳区段，其中，容纳区段具有包围密封组件和弹性器件的包围区域(Huellbereich)和设有中央通孔(Durchgangsloch)的底部区域。可能的是，底部区域在其内侧处具有锥面，该锥面与构造在密封组件的外侧处的配合锥面互补地来构造，其中，通孔的直径这样大于密封组件的端部区域的外径，使得密封组件由于彼此互补的锥面和借助于弹性器件所产生的张力伸过该通孔并且以其自由端在包围区域之外终止。密封组件的端侧的密封元件适宜地形成刮擦器(Abstreifer)，其刮擦位于运动的主轴上的污物或工作介质。
在本发明的改进方案中匣壳体具有与容纳区段相连接的、设有用于主轴的通过口(Durchgangsoeffnung)的盖区段，紧固接口构造在盖区段处。
适宜地，盖区段构造成柱状。在该情况中优选地在柱状盖区段的侧周面(Mantelflaeche)处构造有外螺纹用于拧入阀壳体中。
在本发明的改进方案中，盖区段具有面向容纳区段的、径向地定向的支撑面，弹性器件支撑在该支撑面处。匣壳体的盖区段是多功能的，因为紧固接口构造在该盖区段处(接口功能)并且弹性器件也支撑在该盖区段处(支撑功能)。
特别优选地，盖区段和容纳区段不可分离地相互连接。由盖区段和容纳区段构成的不可分离的单元可特别成本有利地来制造，因为在该情况中可放弃用于连接盖区段与容纳区段的连接件。另外，该不可分离的单元防止分开装配密封匣，从而排除了替换位于其中的密封组件并且重复使用同一密封匣。这会非常费时。由盖区段和容纳区段构成的不可分离的单元即强制性地规定，须用新的密封匣来替换密封匣，其中，待更换的密封匣可被清理或者回收利用。
在本发明的改进方案中，密封装置具有与密封组件分开构造的、密封地贴靠到主轴处的密封单元，该密封单元与密封组件轴向相间隔地来定位。两个定位在沿着主轴的行驶路径的不同部位处的密封单元或者说组件的这样的布置提供双重密封，即阀侧的朝向工作介质的密封和驱动侧的朝向控制介质的密封。这是特别有效的，因为防止了工作介质溢出或者污物进入工作介质中。
特别优选地，密封单元具有带有至少一个密封地贴靠到主轴处的密封唇的至少一个环形的密封元件。特别优选地，设置有至少两个彼此轴向相间隔的密封唇。适宜地，密封单元的该至少一个密封唇同样执行刮擦器的功能。带有刮擦器的密封组件和带有刮擦器的密封单元的组合作为双重刮擦器提供主轴去污的特别有效的可能性。
在本发明的改进方案中，密封单元布置在匣壳体的盖区段中。在密封元件由弹性体材料构成的情况中其可自定心地紧固在盖区段处的为此所设置的容纳部中。
在本发明的改进方案中，阀壳体构建成多件式，其带有具有阀座的流体引导部件和与流体引导部件分开构造的空心柱状的接口部件，接口部件带有用于联结驱动单元的接口。总体上，这得到阀壳体的模块化构造，因为接口部件在需要时可被更换并且可被适合且确定用于联结其他驱动单元的其它接口部件替换。
适宜地，接口部件可松开地紧固在流体引导部件处。在公称宽度较小的情况下，能的是可，接口部件和流体引导部件实施为一件式构件，其例如由铸造材料构成。
特别优选地，在接口部件与流体引导部件之间的可松开的连接经由螺旋接合实现，该螺旋接合尤其具有构造在接口部件处的外螺纹和构造在流体引导部件的联结区段处的内螺纹。
特别优选地，密封匣容纳在该接口部件中并且可松开地紧固在那里。
附图说明
本发明的优选的实施例在附图中示出并且接下来详细来阐述。在附图中：
图1示出了根据本发明的阀的优选的实施例的透视图，
图2示出了图1的阀的前视图，
图3示出了沿着图2中的线III-III穿过该阀的纵剖面，
图4示出了在根据图3的阀的部件的纵剖面中的分解图以及
图5示出了图4中的细节X的放大图。
具体实施方式
图1至5示出了根据本发明的阀11的优选的实施例。阀11适合于被用作在加工工业中的工作阀。
如尤其在图1和3中所示，阀11具有阀壳体12，在阀壳体中在入口13与出口14之间延伸有穿流通道15。
在应用在食品工业中的情况下阀壳体适宜地由不锈钢构成。如果使用侵蚀性物质、例如酸作为工作介质，阀壳体适宜地由相对于这样的物质具有更大的化学抗性的塑料构成。
在穿流通道15中在入口13与出口14之间存在通流口16，其由环形的阀座17围绕。适宜地，阀座17设计成圆环形。然而理论上也可考虑椭圆形的阀座。
阀座17关联有阀元件18，其在其方面布置在主轴19处。
阀元件18仅示例性地多件式地示出并且在该情况下具有盘20，该盘设有通孔21，主轴的端部区段22可插过该通孔。该盘例如与主轴相焊接。属于阀元件18的此外还有配合件23，其设有盲孔式容纳口24，该容纳口设有内螺纹25。对此互补地在主轴19的端部区段22处存在外螺纹26，以此配合件23可拧到主轴19的端部区段22上。在配合件23与盘20之间张紧有环形的密封环27，其适宜地由塑料、例如PTFE构成。
阀元件18借助于主轴19的调整行程可在闭锁位置与打开位置(图3)之间运动，在闭锁位置中阀元件18以其密封环27流体密封地贴靠在阀座处，在打开位置中阀元件18从阀座17抬起。主轴19的调整行程通过驱动单元(未示出述)来产生，该驱动单元通过构造在阀壳体12处的接口28来联结。驱动单元可以是流体的、尤其气动的驱动单元。在最后提及的情况中主轴19的调整行程例如可通过可加载流体压力的工作缸来产生。备选地然而也可能的是，驱动单元构造为电气驱动单元。
如尤其可在图3中辨识出的那样，阀壳体12构建成多件式。阀壳体12具有流体引导部件29，穿流通道15和阀座17构造在该流体引导部件中。另外，阀壳体12具有接口部件30，用于联结驱动单元的接口28构造在该接口部件处。接口部件30构造成空心柱状且具有多个功能区段。这些功能区段中的一个是柱状的固定区段31，在其侧周面处构造有外螺纹32。与该外螺纹32对应有构造在流体引导部件29的固定接管33处的内螺纹34，由此可将接口部件30拧到流体引导部件29上。因此也可将接口部件30从流体引导部件29简单地拆除，以便例如用带有其他接口28的接口部件30替换它。在公称宽度较小的情况下可能的是，接口部件30和流体引导部件29实施为一件式的构件，其例如由铸造材料构成。
在固定区段31的外侧周面处此外存在环绕的环形槽，密封环35被置入该环形槽中并且固定在那里。该外密封环35负责在接口部件30与流体引导部件29之间的密封。
在固定区段31处在内侧周面处存在另外的环形槽，内密封环37被置入该环形槽中并且固定在那里。
作为接口部件30的另外的功能区段可提及接口区段36，接口28构造在该接口区段处。该接口区段与固定区段31一件式地相连接，然而相对于固定区段具有更大的直径，由此构造在接口区段36与固定区段31之间的过渡部处的环形凸肩形成止挡，其抵靠到流体引导部件29的固定接管33处且因此规定接口部件30的拧入深度。
另外属于阀11的有由主轴19伸过的密封装置38，其具有借助于弹性器件预紧的、包括在密封的情况下贴靠到主轴19处的密封器件的密封组件39。
密封装置38容纳在与阀壳体12分离的、构造为可用地预装配的组件的密封匣40中。
如尤其在图5中所示，密封匣40具有可紧固或被紧固在阀壳体12处的匣壳体41，密封组件39和弹性器件容纳在该匣壳体中。
匣壳体41具有多个功能区段。设置有容纳区段42用于容纳密封组件39和弹性器件。容纳区段42设计成杯式并且具有包围密封组件39和弹性器件的包围区域43以及设有中央通孔44的底部区域45。
密封组件示例性地以脊型涨圈组的形状示出，其中，作为各个密封元件设置有多个在轴向上彼此相叠的环形的脊型涨圈46。如尤其在图4和5中所示，脊型涨圈46在横截面中设计成近似V形并且骑乘式地彼此相叠，使得脊型涨圈46在压力加载时径向扩展并且因此负责流体密封地贴靠到主轴19处。脊型涨圈46的挤压力通过已提及的弹性器件来产生，弹性器件包括压力弹簧47并且其以接下来还详细阐述的方式负责整个脊型涨圈组的预紧。
如尤其在图5中所示，密封组件39包含刮擦器70，其与底部区域相关联并且支承在那里。刮擦器70同样由塑料构成，然而该塑料相对于脊型涨圈的塑料可更硬地来构造。刮擦器70具有空心柱状的基础区段71，在其端面处向上伸出有环状的支承凸起(Lagerhoecker)73，布置在此之上的脊型涨圈46骑乘式地支承在该支承凸起上。在轴向上有唇形区段(Lippenabschnitt)72联接到基础区段71处，唇形区段在其外周缘处具有配合锥面48，其与构造在底部区域45的内侧处的锥面49共同作用。
作为匣壳体41的另外的功能区段可提及盖区段50，其具有用于主轴的通过口51。在盖区段处存在紧固接口52，其接下来还详细来阐述。该盖区段50设计成柱状并且与其通过口51同心地具有环形槽53，容纳区段42的包围区域43的端部区段沉入环形槽53中并且在那里与盖区段50相连接。适宜地，容纳区段42、即包围区域43与盖区段50相焊接。盖区段50的构造在环形槽53与通过口51之间的环状端面形成支撑面54，压力弹簧47支撑在该支撑面处。压力弹簧47的相反端支撑在可动地支承在包围区域43内的支撑环55处，该支撑环例如可构造为垫圈。支撑环55被压力弹簧47压到脊型涨圈组上，由此使其和脊型涨圈46在朝向底部区域45的方向上预紧。压力弹簧47的按压力负责脊型涨圈46的径向张开和脊型涨圈组的轴向移位。由于在底部区域45中的通孔44大于主轴19的外径，刮擦器70的唇形区段72的一部分可穿过通孔44，从而其如在图5中所示在容纳区段之外一段距离处终止。唇形区段72的前述环状部分因此能够刮擦或者除去位于主轴19处的污物、工作介质等。
在盖区段50中另外在通过口51的区域中紧固、例如压入有轴套55，其用于可轴向运动的主轴19的支承以及径向固定。
密封装置38除了密封组件39之外此外包括密封单元56，其与密封组件39分开地构造。密封单元56包括至少一个环形的密封元件57，其紧固在为此构造在盖区段50中的环状的支承腔58中。密封元件57由弹性体材料构成。密封元件57例如具有两个彼此轴向相间隔的密封唇59a、59b，其密封地贴靠在主轴19的外周缘处并且因此负责不透过流体的密封。除了密封功能之外，密封唇59a、59b还具有另外的功能，即其相应用作为刮擦器，由此防止来自环境或通过控制介质带入的污物到达工作介质中。
密封匣40即提供双重密封，亦即针对工作介质的密封和针对控制介质或针对环境的密封。另外，密封匣40提供双重刮擦器。
在由图4可见的阀11的装配中，以快速且简单的方式将不同的模块组装在一起。首先将主轴19***阀壳体12的流体引导部件29中，该主轴设计成可与驱动单元分离。之后可将接口部件30拧到流体引导部件29上。最后可将密封匣40拧入接口部件30中。备选地，也可在将接口部件30紧固在流体引导部件29处之前已将密封匣40拧入接口部件30中。最后，通过将驱动单元的为此所设置的部件旋紧在带有接口部件30的接口28处，可联结驱动单元。驱动单元在接口28处的紧固不取决于密封匣40。即密封匣对于驱动单元的联结不是必需的。相应地，通过使驱动器从接口28脱离并且将密封匣40从接口部件30拧下，可非常简单且快速地执行阀11的拆卸，例如为了更换密封匣40。

Claims (15)

1.一种阀，其带有能够由工作介质流经的阀壳体(12)，在所述阀壳体中布置有围绕通流口(16)的阀座(17)，布置在主轴(19)处的阀元件(18)与所述阀座相关联成使得所述阀元件(18)借助于所述主轴(19)的调整行程能够在闭锁位置与打开位置之间运动，在所述闭锁位置中所述阀元件(18)不透过工作介质地密封地贴靠在所述阀座(17)处，而在所述打开位置中所述阀元件(18)从所述阀座(17)抬起，并且其中，在所述阀壳体(12)处布置有接口(28)用于联结产生所述主轴(19)的调整行程的驱动单元，并且其中，在所述阀壳体(12)中容纳有被所述主轴(19)伸过的密封装置(38)，所述密封装置具有借助于弹性器件预紧的、包括在密封的情况下贴靠到所述主轴(19)处的密封器件的密封组件(39)，其特征在于，所述密封装置(38)容纳在与所述阀壳体(12)分开的、构造为可用地预装配的组件的密封匣(40)中，所述密封匣具有能够紧固在或被紧固在所述阀壳体(12)处的匣壳体(41)，所述密封组件(39)和所述弹性器件这样容纳在所述匣壳体中，使得所述密封组件(39)通过所述弹性器件相对于所述匣壳体(41)弹性地预紧。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述密封匣(40)具有用于其自锁地紧固在所述阀壳体(12)处的紧固接口(52)，其中，优选地所述紧固接口(52)构造在所述匣壳体(41)处。
3.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述紧固接口(52)包括螺纹，其中，优选地设置有构造在所述匣壳体(41)的外表面处的外螺纹(32)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述匣壳体(41)具有用于容纳所述密封组件(39)和所述弹性器件的容纳区段(42)，其中，所述容纳区段(42)具有包围所述密封组件(39)和所述弹性器件的包围区域(43)以及设有中央的通孔(44)的底部区域(45)。
5. 根据权利要求4所述的阀，其特征在于，所述底部区域(45)在其内侧处具有锥面(49)，所述锥面与构造在所述密封组件(39)的外侧处的配合锥面(48)互补地来构造，其中，所述通孔(44)的直径这样大于所述密封组件(39)的端部区域的外径，使得所述密封组件(39)由于彼此互补的锥面(48, 49)和借助于所述弹性器件所产生的预紧伸过所述通孔(44)并且以其自由端在所述包围区域(43)之外终止。
6.根据权利要求4或5所述的阀，其特征在于，所述匣壳体(41)具有与所述容纳区段(42)相连接的、设有用于所述主轴(19)的通过口(51)的盖区段(50)，所述紧固接口构造在所述盖区段处，其中，优选地所述盖区段(50)构造成柱状并且在其侧周面处构造所述外螺纹(32)用于拧入所述阀壳体(12)中。
7.根据权利要求6所述的阀，其特征在于，所述盖区段(50)具有面向所述容纳区段(42)的支撑面(54)，所述弹性器件支撑在所述支撑面处。
8.根据权利要求6或7所述的阀，其特征在于，盖区段(50)和容纳区段(42)不可分离地相互连接、尤其相互焊接。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述密封装置(38)具有与所述密封组件(39)分离地构造的、密封地贴靠到所述主轴(19)处的密封单元(56)，所述密封单元与所述密封组件(39)轴向相间隔地定位，其中，优选地所述密封单元(56)具有带有至少一个密封地贴靠到所述主轴(19)处的密封唇(59a, 59b)的至少一个环形的密封元件(57)。
10. 根据权利要求9所述的阀，其特征在于，环形的所述密封元件(57)具有至少两个彼此轴向相间隔的密封唇(59a, 59b)。
11.根据权利要求9或10所述的阀，其特征在于，所述密封单元(56)布置在所述匣壳体(41)的盖区段(50)中。
12.根据上述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀壳体(12)构造成多件式，其带有具有所述阀座(17)的流体引导部件(29)和与所述流体引导部件分离地构造的空心柱状的接口部件(30)，所述接口部件带有用于联结所述驱动单元的接口(28)。
13.根据权利要求12所述的阀，其特征在于，所述接口部件(30)可松开地紧固在所述流体引导部件(29)处。
14.根据权利要求13所述的阀，其特征在于，在接口部件(30)与流体引导部件(29)之间的可松开的连接经由螺旋接合来实现，所述螺旋接合尤其具有构造在所述接口部件(30)处的外螺纹(32)和构造在所述流体引导部件(29)的联结区段处的内螺纹。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的阀，其特征在于，所述密封匣(40)被容纳到所述接口部件中并且可松开地紧固在那里。
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