本公開涉及具有至少一個陶瓷盤的閥。更特別地,本公開關注于在閥的外殼的內部的陶瓷盤的布置。本公開還涉及用于加熱、冷卻、空氣調節(jié)和/或通風的包括具有陶瓷盤的閥的電路。
背景技術:
閥采用陶瓷盤作為閥元件和/或作為關斷元件。在閥內部的陶瓷盤的其它使用包括但不限于節(jié)流元件、用于調整或控制氣體流動或液體流動的元件、混合或轉向元件等。這些閥通常包括金屬或聚合物外殼。
德國專利申請de102008017099a1公開了具有兩個閥板3a、3b的閥元件。閥板3a、3b被布置為垂直于通過閥的流動路徑。de102008017099a1的圖1示出可以在相反方向上滑動的u形閥板3a、3b。
德國專利申請de102008017099a1在標準12中教導了由金屬或塑料制成的法蘭嵌件9。de102008017099a1未教導在閥中使用陶瓷。特別是該申請不應對由于諸如由不同材料制成的外殼和節(jié)流元件的部件所致的困難。
然而,由于由不同材料制成的墊圈所致的困難是從諸如手表的各種其它技術領域已知的。日本專利申請jp19970269073教導了其中玻璃蓋203被安裝在包裝300上的手表。jp19970269073的布置采用墊圈100以獲得防水和防塵的手表。
歐洲專利申請ep2444702a1公開了具有固定盤21并且具有移動盤30的閥。移動盤30可以被布置在固定盤21的上游和下游這兩者。根據(jù)標準33,表面盤21和30彼此抵接以便實現(xiàn)流體密封性。
流體密封布置要求盤21和30的抵接表面是平面的或者實質上平面的。為了提供滿足那些要求的陶瓷盤的表面,表面在制造期間典型地被研磨和/或拋光。
布置包括將移動盤30連接到通道24的軸承40、41。ep2444702a1的圖3描繪了球形的軸承40、41。移動盤30和通道24之間的連接也影響流體密封性,因為軸承40、41將應變從第二通道24傳遞到盤30。第二通道24可以例如作為熱應力的結果或者作為閥內部和外部的壓力的結果而受應變。
為了設法在盤21和30之間形成流體密封墊圈,那些應變需要被減少到最小。與盤21接觸的盤30的表面和與軸承40、41接觸的盤30的相對表面要求拋光。對具有平坦的或具有實質上平坦的表面的陶瓷盤的要求增加了閥的成本。此外,陶瓷材料需要是剛性的以便確保盤30的最小應變。
本公開對具有陶瓷盤的閥進行改進。本即時公開目的在于提供一種允許放寬技術容限的閥。
技術實現(xiàn)要素:
本公開提供了一種具有陶瓷盤的閥。三點軸承將陶瓷盤(經(jīng)由法蘭)連接到閥的外殼。三個軸承點排他地限定外殼和陶瓷盤之間的相互作用平面。因此,它們向外殼/盤界面提供最大的強度和穩(wěn)定性。三點軸承可以將旋轉的和平移的運動模式從外殼傳遞到陶瓷盤。然而,外殼不再向陶瓷盤應用(剪切-)力和/或彎曲力。因此,三點軸承很大程度上防止應變從外殼傳遞到陶瓷盤。
三點軸承被設置在閥的固定盤和外殼的法蘭之間??梢苿颖P提供抵接固定盤的表面的表面??梢苿颖P可以被布置在固定(陶瓷)盤的上游和下游這兩者。歸因于消除了固定盤的應變,通過提供具有(實質上)平行的表面的兩個盤來實現(xiàn)流體密封性。
上面的問題是通過根據(jù)本公開的主要權利要求的盤組件和閥組件來解決的。本公開的優(yōu)選實施例由從屬權利要求覆蓋。
換句話說,本公開教導了針對用于調節(jié)通過閥的流體的流動的閥的閥組件和/或盤布置,所述閥組件包括具有孔口的法蘭、具有孔口的第一盤、至少一個柱塞和連接到所述至少一個柱塞的第二盤、在所述法蘭和所述第一盤之間的墊圈,所述墊圈與所述法蘭接觸并與所述第一盤接觸,其中所述墊圈形成閉合環(huán),所述閥組件進一步包括介于所述第一盤和所述法蘭之間的三個軸承構件,其中所述三個軸承構件限定所述第一盤相對于所述法蘭的位置和定向,其中所述三個軸承構件將第一盤與法蘭分離,由此在所述法蘭和所述盤之間限定間隙,所述閥組件包括將所述法蘭的孔口經(jīng)由所述法蘭和所述第一盤之間的間隙連接到所述第一盤的孔口的流體路徑,其中所述流體路徑具有在所述間隙內的部分,其中所述墊圈密封所述流體路徑的所述部分,以使得流入和/或流出所述部分的任何流體被要求流過孔口中的至少一個,其中所述第一盤和所述第二盤的每個提供處于相互抵接的表面,其中所述至少一個柱塞被配置為使所述第二盤沿著所述相互抵接的表面從第一位置移位到第二位置,其中處于其第一位置的所述第二盤覆蓋所述第一盤的孔口,由此阻塞沿著所述流體路徑的流體流動,其中處于其第二位置的所述第二盤至少部分地露出所述第一盤的孔口,由此使得能夠進行沿著所述流體路徑的流體流動。
本公開的目的是提供一種用于具有固定盤并具有可移動盤的閥的閥組件和/或盤布置。盤由陶瓷材料制成。盤優(yōu)選地由工程陶瓷制成,還更優(yōu)選地由氧化鋁(al2o3)和/或碳化硅(sic)和/或二氧化鋯(zro2)和/或氧化鎂(mgo)制成。技術人員選取具有諸如92%、96%或99%的合適的純度水平的諸如氧化鋁的陶瓷材料。更高的純度水平賦予在機械剛度和強度和/或介電強度方面的優(yōu)點。
本公開的另一目的是提供一種用于具有固定盤并具有可移動盤的閥的閥組件和/或盤布置。固定盤的表面抵接可移動盤的表面。這些抵接表面被研磨和/或拋光以便使界面變得流體密封。歸因于三點支承,只有每個盤的抵接表面要求加工和/或拋光。
本即時公開的又一目的是提供一種具有用于陶瓷盤的三點支承的閥和/或閥內部的盤組件。軸承構件在形狀上優(yōu)選地實質上為圓柱形。閥和/或盤的布置也可以采用其它形狀用于軸承構件,諸如球形、棱錐形、圓錐形和/或矩形的軸承構件。
本即時公開的再一目的是提供一種用于具有密封間隙的閥的閥組件和/或盤組件。沿著密封間隙的壓力的分布應當盡可能均勻。
本即時公開的還一目的是提供一種用于具有第一盤并具有第二可移動盤的閥的閥組件和/或盤組件。第一盤提供抵接第二可移動盤的表面的表面。由抵接的表面形成的界面應當是流體密封的或實質上流體密封的。
本即時公開的相關目的是提供用于閥的閥組件和/或盤組件,其中盤是陶瓷盤并且垂直或實質上垂直于通過閥的流動路徑。
本公開進一步提供了一種用于加熱、冷卻、空氣調節(jié)和/或通風的電路,其包括根據(jù)本即時公開的具有陶瓷盤的閥。
附圖說明
根據(jù)以下的所公開的非限制性實施例的詳細描述,各種特征對于本領域技術人員將變得顯而易見。伴隨詳細描述的附圖可以被簡要描述如下:
圖1是根據(jù)本公開的盤組件的橫截面視圖。
圖2是提供用于三點支承的元件的固定盤的平面視圖。
圖3a是具有擺桿的軸承構件的橫截面視圖。
圖3b是具有擺桿的軸承構件的平面視圖。
圖3c是具有擺桿的軸承構件的另一平面視圖。
具體實施方式
本即時公開的盤組件典型地是閥的一部分。閥提供具有至少一個入口并具有至少一個出口的外殼。根據(jù)本即時公開的閥還提供了一種閥元件。
圖1示出閥的閥元件。為此,閥的外殼提供法蘭1。固定盤2鄰近法蘭1布置。固定盤2由陶瓷制成,優(yōu)選地由工程陶瓷制成,還更優(yōu)選地由氧化鋁(al2o3)和/或碳化硅(sic)和/或二氧化鋯(zro2)和/或氧化鎂(mgo)制成。技術人員選取具有諸如92%、96%或99%的合適的純度水平的諸如氧化鋁的陶瓷材料。更高的純度水平賦予在機械密封性、機械脆性和介電強度方面的優(yōu)點。
在替換的實施例中,固定盤2由諸如(不銹)鋼的金屬材料或者由鋁(合金)制成。固定盤2涂覆有合適的材料(諸如陶瓷材料)。涂層有利地選擇自上面的陶瓷材料的列表。
換句話說,本即時公開教導了一種閥組件,其中盤2、7中的至少一個由陶瓷制成,優(yōu)選地由工程陶瓷制成,還更優(yōu)選地由碳化硅和/或氧化鋁制成。
本即時公開還教導了一種閥組件,其中第一盤2是固定盤2。固定盤2關于法蘭1(實質上)不可移動。技術人員理解,甚至固定盤2具有由于支承構件3a、3b、3c所致的有限的游隙。
本即時公開進一步教導了一種閥組件,其中盤2、7這兩者由陶瓷制成,優(yōu)選地由工程陶瓷制成,還更優(yōu)選地由碳化硅和/或氧化鋁制成。
三個支承構件3a、3b、3c介于固定盤2和法蘭1之間。圖1示出第一支承構件3b在另一個支承構件3c之后。相應地,圖1將支承構件3b、3c描繪為單個結構。這兩個支承元件被設置在法蘭1的孔口4的下面。以非限制性示例的方式,孔口4的橫截面可以是圓形、矩形、橢圓形、三角形等。
支承構件3a、3b、3c在形狀上優(yōu)選地實質上為圓柱形。組件還可以采用具有其它形狀的支承構件3a、3b、3c,諸如球形、棱錐形、圓錐形和/或矩形支承構件。支承構件3a、3b、3c優(yōu)選地具有相同(或類似)的形狀。在替換的實施例中,支承構件3a、3b、3c在形狀上不同。以非限制性示例的方式,支承構件3a可以是圓柱形的,而支承構件3b、3c可以是圓錐形的。
支承構件3a、3b、3c優(yōu)選地與固定盤2成為一體。也就是說,支承構件3a、3b、3c從固定盤2突出并且由如上面詳述的技術陶瓷制成。軸承構件3a、3b、3c通常不(永久地)接合到法蘭1的表面。
換句話說,本公開教導了一種閥組件,其中三個軸承構件3a、3b、3c從第一盤2突出,并且其中軸承構件3a、3b、3c中的至少一個與法蘭1永久接觸。
本公開還教導了一種閥組件,其中三個軸承構件3a、3b、3c從法蘭1突出,并且其中軸承構件3a、3b、3c中的至少一個與第一盤2永久接觸。
本公開進一步教導了一種閥組件,其中三個軸承構件3a、3b、3c從第一盤2突出和/或其中軸承構件3a、3b、3c中的至少一個不接合(優(yōu)選地不永久接合)到法蘭1。
本公開還進一步教導了一種閥組件,其中兩個軸承構件3b、3c從法蘭1突出,并且其中一個軸承構件3a從第一盤2突出。
本公開還進一步教導了一種閥組件,其中三個軸承構件3a、3b、3c從法蘭1突出和/或其中軸承構件3a、3b、3c中的至少一個不接合(優(yōu)選地不永久接合)到第一盤2。
本公開還進一步教導了一種閥組件,其中一個軸承構件3c從法蘭1突出,并且其中兩個軸承構件3a、3b從第一盤2突出。
本公開進一步教導了一種閥組件,其中三個軸承構件3a、3b、3c從第一盤2突出和/或其中軸承構件3a、3b、3c中的至少一個不接合(優(yōu)選地不永久接合)到法蘭1。
在替換的實施例中,支承構件3a、3b、3c從法蘭1突出。支承構件3a、3b、3c與法蘭1成為一體。軸承構件3a、3b、3c通常不(永久地)接合到固定盤的表面。以非限制性示例的方式,支承構件3a、3b、3c和/或法蘭1可以由鋼制成,典型地由不銹鋼或塑料制成。在特定的實施例中,支承構件3a、3b、3c和/或法蘭1由鐵素體鋼制成。在另一個特定的實施例中,支承構件3a、3b、3c和/或法蘭1由奧氏體鋼制成。
根據(jù)一方面,軸承構件3a、3b、3c中的至少一個包括擺桿。由de102009016672a1的權利要求1和圖2公開了具有樞軸地安裝的擺桿的支承構件3a、3b、3c。圖3a是具有擺桿10的支承構件3的橫截面視圖。支承柱11從擺桿10的第一表面10a突出。支承柱11有利地從擺桿10的中心或擺桿10的中心附近突出。支承柱11典型地被布置成垂直或實質上垂直于擺桿10。
兩個端部臂12a、12b從與第一表面10a相對的第二表面10b突出。端部臂12a、12b優(yōu)選地布置成垂直或實質上垂直于擺桿10。臂12a、12b的每個有利地被布置在擺桿10的端部處或被布置在擺桿10的端部附近。
圖3b是在第一表面10b的方向上的支承構件3的平面視圖。圖3b示出兩個端部臂12a、12b被設置在擺桿10的相對的端部附近。圖3c是在第二表面10a的方向上的支承構件的另一平面視圖。圖3c示出支承柱11被設置在擺桿10的中心處或被設置在擺桿10的中心附近。設想的是端部臂12a、12b和支承柱11與擺桿10成為一體。
如在圖3a—圖3c上示出那樣的軸承構件3可以介于組件的盤1、2之間。支承柱11然后抵接第一盤1,2,并且端部臂抵接第二盤2,1。歸因于支承柱11,擺桿10可以在一定程度上旋轉。擺桿10最終假設為如下的位置:該位置是其它軸承構件的位置的函數(shù)。
根據(jù)另一方面,具有擺桿10的兩個軸承構件3介于盤2、1之間。根據(jù)又一方面,具有擺桿10的三個軸承構件3介于盤2、1之間。
換句話說,本即時公開教導了一種用于調節(jié)通過閥的流體的流動的閥組件,其中至少一個軸承構件3a、3b、3c包括擺桿10。
本即時公開教導了一種用于調節(jié)通過閥的流體的流動的閥組件,其中至少一個軸承構件3a、3b、3c包括擺桿10和從擺桿10突出的支承柱11。
墊圈5a、5b被布置在法蘭1和固定盤2之間。墊圈5a、5b位于法蘭1上并且還位于固定盤2上。墊圈5a、5b形成閉合環(huán)。墊圈5a、5b圍繞支承構件3a、3b、3c。在特定的實施例中,墊圈5a、5b是o形圈。
在特定的實施例中,法蘭1為墊圈5a、5b提供座(圖1未描繪座)。在另一實施例中,固定盤2為墊圈5a、5b提供座。根據(jù)又一實施例,法蘭1和固定盤2這兩者為墊圈5a、5b提供座。通過提供至少一個座,限定了墊圈5a、5b相對于固定盤2和/或相對于法蘭1的位置。
技術人員選取流體不可滲透的材料用于墊圈5a、5b。設想的是墊圈5a、5b由橡膠特別是硅橡膠制成。根據(jù)特定實施例,墊圈5a、5b由epdm橡膠(乙烯丙烯二烯單體(m級)橡膠)制成。
技術人員還選取與通過閥流動的流體相容的墊圈5a、5b。在特定的實施例中,流體是諸如水的液體。還設想的是采用諸如r-401a、r-404a、r-406a、r-407a、r-407c、r-408a、r-409a、r-410a、r-438a、r-500或r-502混合物之類的流體。根據(jù)替換的實施例,流體是氣體,諸如空氣或可燃氣體。
當固定盤2抵靠法蘭1按壓時,墊圈5a、5b被壓縮。墊圈5a、5b確保固定盤2和法蘭1之間的界面的流體密封性。
法蘭1的表面未必是平面的。另外,歸因于在溫度上的變化和在壓力上的變化,法蘭1可以扣緊。三個支承構件3a、3b、3c不將法蘭1的形狀上的改變帶到固定盤2的形狀上的改變。因此,盤2可能歸因于扣緊的法蘭1而因此偏移或改變其定向。然而,三個支承構件3a、3b、3c將不把任何應變或彎曲力矩從法蘭1傳遞到盤2。
沿著墊圈5a、5b的壓力的分布本質上是支承構件3a、3b、3c的尺寸和墊圈5a、5b的位置的函數(shù)。設想的是墊圈5a、5b被布置以便致使沿著墊圈的壓縮力的分布實質上均勻。
固定盤2還包括孔口6??卓?允許流體通過孔口6從固定盤2的一個端部流動到另一個端部。特別是,孔口6被布置以使得流體可以流過法蘭1的孔口4并且然后流過固定盤2的孔口6。以非限制性的示例的方式,孔口6的橫截面可以是圓形、矩形、橢圓形、三角形等。三個支承構件3a、3b、3c被布置以使得它們圍繞孔口6。
如圖1上所示的組件還包括可移動盤7。設想的是可移動盤7由與固定盤2相同的(陶瓷)材料制成。還設想的是可移動盤7可以被布置在固定盤2的上游和下游這兩者。也就是,流體可以在可移動盤7的方向上流過法蘭1的孔口4并且然后流過固定盤2的孔口6。也可以在相反的方向上引導流體的流動。
在替換的實施例中,可移動盤7由諸如(不銹)鋼的金屬材料或者由鋁(合金)制成。固定盤2涂覆有合適的材料,諸如陶瓷材料。涂層有利地選擇自上面的陶瓷材料的列表。
似乎值得一提的是,可移動盤7實際上可以是由若干個部件制成的盤組件。
可移動盤7可以如由箭頭8所指示的那樣偏移。為此,柱塞9連接到可移動盤7。技術人員選取合適的材料用于柱塞9。技術人員還合適地將柱塞9連接到可移動盤7。柱塞9可以例如經(jīng)由可移動盤7中的開口(圖1中未示出)連接到可移動盤7。
換句話說,本即時公開教導了一種閥組件,其中柱塞9被配置為使第二盤7沿著所述相互抵接的表面從第一位置移位(優(yōu)選地連續(xù)地移位)到第三位置,其中第二盤7在其第三位置中完全露出第一盤2的孔口6,由此充分地使得流體能夠沿著所述流體路徑流動。
本公開還教導了前面提到的閥,其中通過改變第二盤7的位置,柱塞9可操作以連續(xù)地調節(jié)沿著所述流體路徑的流動。
設想的是柱塞9連接到(電動機械的)致動器。致動器因此經(jīng)由柱塞9移動可移動盤7。致動器優(yōu)選地被布置在閥的外殼的外部,并且柱塞9優(yōu)選地包括外殼的外部的部分。技術人員選取引導柱塞9通過外殼的合適的襯套。根據(jù)替換的實施例,操作者可以手動地偏移柱塞9。
還設想的是,柱塞9向可移動盤7應用力。這樣,柱塞9抵靠可移動盤7(可移動盤7抵靠固定盤2)按壓。同樣地,固定盤2抵靠法蘭1按壓。在法蘭1和固定盤2之間的墊圈5、5a、5b然后被壓縮以便形成流體密封的密封件。
還設想的是支柱(在圖1上未示出)向可移動盤7應用力。技術人員理解,支柱可以被安裝到可移動盤7,以使得支柱抵靠可移動盤7(可移動盤7抵靠固定盤2)按壓。同樣地,固定盤2抵靠法蘭1按壓。然后在法蘭1和固定盤2之間的墊圈5、5a、5b被壓縮以便形成流體密封的密封件。
圖1示出可移動盤7提供抵接固定盤2的表面的表面??梢苿颖P7的表面可以在固定盤2的表面上滑動。固定盤2的和可移動盤7的兩個抵接的表面是平面的或本質上平面的。相應地,抵接的表面之間的任何摩擦被最小化。兩個抵接的表面形成流體密封的密封件。使用平面的表面和/或使用類似材料最小化盤2、7之間的摩擦和磨損。
換句話說,本即時公開教導了一種閥組件,其中第一盤的和第二盤的相互抵接的表面是平面的或實質上平面的。
柱塞9可操作以沿著固定盤2移動可移動盤7,以便可移動盤7關閉孔口6??梢苿颖P7和固定盤2形成閥元件,并且圖1示出閥元件處于它的(部分地)打開的位置。柱塞9通過移動可移動盤7以使得可移動盤7的表面覆蓋孔口6來關閉閥。設想的是,當可移動盤7覆蓋孔口6時,可移動盤7沿著孔口6的輪廓應用均勻的或實質上均勻的壓力。因此,可移動盤7可操作以阻塞通過閥的流動。
歸因于法蘭1和固定盤2之間的三點軸承3a、3b、3c,沒有應變被從法蘭1傳遞到固定盤2。也就是,即使法蘭1扣緊,固定盤2的抵接表面也將保持是平面的。因此,法蘭1的形狀上的改變不會損害兩個盤2、7之間的界面的流體密封性。
柱塞9和/或柱塞9和可移動盤7之間的連接要求一定的柔性??梢苿颖P7的定向可以隨著法蘭1扣緊和/或受應變而變化。三點軸承3a、3b、3c然后可以改變固定盤2的定向和/或位置??梢苿颖P7的定向和/或位置將一起改變固定盤2的定向和/或位置。設想的是,柱塞9和/或其到可移動盤7的連接可以在一定程度上彎曲。在這樣做時,柱塞9和/或其到盤7的連接補償盤7的定向和/或位置上的改變。
固定盤2也在圖2上示出。圖2示出墊圈5實際上形成圍繞支承構件3a、3b、3c的環(huán)。圖2還示出相同的環(huán)也圍繞固定盤2的孔口6。三個軸承構件3a、3b、3c被設置在孔口6周圍。
在替換的實施例中,支承構件3a、3b、3c被布置在墊圈5的外部。還設想的是,某些支承構件3a、3b在由墊圈5形成的閉合環(huán)內部,而其它支承構件3c在該環(huán)的外部。
換句話說,本即時公開教導了包括至少一個入口和至少一個出口以及將所述至少一個入口連接到所述至少一個出口的流體路徑的閥,該閥還包括如上面所公開的至少一個閥組件,其中所述至少一個閥組件被布置在閥的所述至少一個入口和閥的所述至少一個出口之間的流體路徑中。
似乎值得一提的是,根據(jù)本即時公開的閥可以提供多于一個入口和/或多于一個出口。設想的是,根據(jù)本即時公開的閥包括兩個入口和一個出口。還設想的是,根據(jù)本即時公開的閥包括一個入口和兩個出口。
本即時公開還教導了一種閥,其中閥的至少一個入口和閥的至少一個出口限定流體流動的方向以使得至所述少一個入口被布置在所述至少一個出口的上游,其中至少一個閥組件的第二盤7被布置在至少一個閥組件的第一盤2的上游。
本即時公開進一步教導了一種閥,其中閥的至少一個入口和閥的至少一個出口限定流體流動的方向以使得所述至少一個出口布置在所述至少一個入口的下游,其中至少一個閥組件的第二盤7被布置在至少一個閥組件的第一盤2的下游。
本即時公開教導了一種具有至少一個根據(jù)本即時公開的閥的用于加熱、冷卻、空氣調節(jié)和/或通風的電路。
設想的是,將本即時公開的閥組件采用在調節(jié)去往或來自燃料電池的流體的流動的閥中。在特定的實施例中,流體是氣體的和/或液體的燃料。在特定實施例中,燃料電池是固體氧化物燃料電池。在替換的實施例中,燃料電池是聚合物電解質燃料電池。
換句話說,本即時公開教導了具有至少一個燃料電池并具有至少一個根據(jù)本即時公開的閥的裝置。
本即時公開還教導了具有至少一個燃料電池并具有至少一個根據(jù)本即時公開的閥的裝置,其中所述至少一個閥被配置為調節(jié)去往和/或來自所述至少一個燃料電池的流體的流動。
本即時公開還教導了具有至少一個熱電設施并具有至少一個根據(jù)本即時公開的閥的裝置。
本即時公開還教導了具有至少一個熱電設施并具有至少一個根據(jù)本即時公開的閥的裝置,其中所述至少一個閥被配置為調節(jié)去往和/或來自所述至少一個熱電設施的流體的流動。
應當理解的是,前述內容僅涉及本發(fā)明的某些實施例,并且在不脫離如由隨后的權利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以在其中作出許多改變。還應當理解的是,本發(fā)明不局限于所說明的實施例并且可以在隨后的權利要求的范圍內作出各種修改。
參考編號
1(閥外殼的)法蘭
2固定盤
3、3a、3b、3c支承構件
4孔口
5a、5b墊圈
6孔口
7可移動盤
8可移動盤的移動方向
9柱塞
10擺桿
10a、10b擺桿10的第二和第一表面
11支承柱
12a、12b端部臂。