專利名稱：設有平衡壓力先導操作閥件的提升閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及控制液體流動用的閥。
傳統閥有一閥座和一靠壓在閥座上用來控制液體流動的可移動的閥件。有一致動器直接作用在閥件上使閥件移動。在大的閥內移動閥件可能需要相當大的力量，致使人工難于或不可能致動，在那種情況下需要機械致動。本發明旨在使上述缺點至少有某些改善。
從根本上說閥件至少有一部分要受到室內的壓力，改變室內的壓力便可改變施加在閥件上的凈力的方向。
具體地說，本說明書對本申請人早先在澳洲專利申請24554/92號中所說明的閥門結構的改進細節予以說明。
在一個廣泛的形式中本發明所提供的閥門裝置具有一個第一液體口；一個第二液體口；一個形成孔眼的閥座，通過該孔眼液體可從所說第一口流動到所說第二口；一個閥件，可相對于所說閥座在一個坐落位置和一個提升位置之間移動；一個至少部分由所說閥件構成的控制室；一條使所說控制室和所說第一口連通的第一通道；一條使所說控制室和所說第二口連通的第二通道；一個至少與所說通道之一聯合作用的控制閥，可允許液體流動通過該通道，并相應地把所說閥件推動到所說坐落位置或提升位置。
最好所說閥門裝置為一浮動閥或溢流閥，而所說控制閥有一縱向致動件、延伸通過所說第二通道，所說致動件的第一端有一密封裝置、可有選擇地阻止液體流動通過所說第二通道，而所說致動件的第二端可被移動，從而使所說密封裝置密封或不密封。
同樣最好，所說致動件的所說第二端可在橫越軸向的方向上移動所說致動件，使所說密封裝置繞樞旋轉，從而可有選擇地阻止或允許所說液體流動通過所說通道。
最好，所說致動件的所說第二端可在軸向上移動所說致動件，使所說密封裝置移動到一個離開所說通道端頭的地方，從而可有選擇地阻止或允許所說液體流動通過所說通道。
最好，在所說致動件的所說第二端上設有大的或小的重量載荷以便與所說致動件的所說第二端周圍的液體的液位相適應。
在一更廣泛的形式中，本發明所提供的閥門裝置具有一個可直接或間接控制液體流動的致動件、可在第一和第二位置之間移動，所說致動件由鐵磁性或磁性材料制成；一個由磁性或鐵磁性材料構成的控制裝置，當被帶到所說致動件的附近時可協調并控制所說致動件的運動。
最好，所說致動件被設置在一個殼體內，在所說殼體的上部另外還設有控制裝置存儲位置，以便存儲不在使用的所說控制裝置。
在本發明的一個更優的實施例中。閥門裝置還在至少一個所說通道內設有一個縱向流動控制元件，所說流動控制元件具有比所說通道的橫截面面積小的橫截面面積、使液體能在其周圍流動，并具有擴大的端頭以便將所說元件保持在所說通道內。
最好，所說流動控制元件還能限制液體流動通過所說通道來幫助減少閥門的響應時間(發生水錘時)，并使開動閥門所需的力能夠減少。
同樣最好，所說元件的運動還能清潔及/或清掃所說通道中的微粒物質如灰塵。
同樣最好，設有返回裝置如彈簧以便當閥門被開啟時使在通道內運動(沿軸向及/或縱向等)的所說元件能夠返回。
現在結合附圖和非限定性的實施例對本發明進行說明，其中圖1為已知閥門裝置的概略的剖面圖；圖2為本發明的裝置的實施例之一的概略的剖面圖；圖3為按照本發明的水平的浮動或溢流閥裝置的第一實施例的部分剖面圖4為按照本發明的垂直的浮動或溢流閥裝置的第二實施例的部分剖面圖；圖5為本發明的設有磁性控制裝置的另一個方案，并示出一個液流預先設定裝置，它可被改裝到標準的在自來水旋塞上的淋浴旋塞；圖6為本發明還有一個方案，其中采用了一個控制流動的電阻器/清潔器元件；圖7為本發明的一個采用本發明各種特征零件的較優實施例的概略的剖視圖。
在所有附圖中，除另有表明外，同樣的標號被用來指類似的零件。
本發明的主要原理在圖1中示出，其中示出的是本申請人的早先的閥門裝置，其說明可參閱本申請人早先的專利申請24554/92號中的說明，把它披露在這里是為了供參考。
要注意的一個重要特征是，活塞15的橫截面面積(A)比閥座上的閥門大。
圖1示出當小閥關閉時，室17內的壓力將達到供應壓力，從而，因為作用在活塞上的向下力(F＝APμ)大于向上力(f＝apμ)，活塞將被推向閥座14使閥門關閉。
現在，因為可用開啟和關閉小閥19的方法來改變室17內的壓力，因此通過裝置的主流率將隨之而變。
進一步的詳情可從下面的詳細說明中知道。
閥門10有一殼體11，殼體11形成一個液體進口12、一個液體出口13和一個閥座14。有一閥件15可滑動地被裝在殼體11內，一般可在垂直于閥座14的方向上移動。閥件15與閥座14合作共同控制在液體進口12和液體出口13之間的液體流動。
殼體11和閥件15的上表面16一同形成室17。有一第一通道18使室17與液體出口13連通。在室17與液體出口13之間的連通由一控制閥19控制。還有一第二通道20延伸通過閥件15使液體進口12與室17連通。當控制閥19開啟時，從液體進口12通過室17到出口13將有液體流動。室壓P3將處在進口壓P1和出口壓P2的中間。當控制閥19開啟時，假定第二通道20能比第一通道18對液體流動作出大得多的限制，那么在室17內的壓力P3將基本等于在液體出口13的壓力P2。但當控制閥19關閉時，壓力P3等于在液體進口12的壓力P1。
沿著閥件15的移動方向分解，閥件上表面16的面積為A3、暴露在室壓P3下，而其下表面21有一第一面積A1、暴露在液體進口壓P1下，另有一第二面積A2、暴露在液體出口壓P2下。
作用在閥件上的凈力為R＝P1A1+P2A2-P3A3其中A1+A2＝A3當控制閥19關閉時，P3＝P1故R＝P1A1+P2A2-P1A3R＝P1[A1-A1-A2]+P2A2R＝A2[P2-P1]但P1＞P2，故R是負的，即閥件被向下推動抵壓在閥座上。應注意到即使閥門部分開啟，作用在面積A1上的壓力仍將大于作用在面積A2上的壓力。因此控制閥19的關閉會使閥件15密封地抵壓在閥座14上。
當控制閥開啟時，P3＝P2故R＝P1A1+P2A2-P2A3＝P1A1+P2A2-P2A1-P2A2R＝A1[P1-P2]但P1＞P2，因此R為正值，閥件被向上推動離開閥座。
應該知道，這是理想的描述，實際上室內壓力P3是在液體進口壓P1和液體出口壓P2之間。
還應知道，即使閥門部分開啟，只要液體流動，作用面積A1上的壓力P1總是大于作用在面積A2上的壓力P2。這樣基本上可用同一等式，并且將控制閥19從開啟變換到關閉或反之會引起閥件15的相應運動。
如果液體出口13被堵塞，沒有液體流動，并且在任何一種構造下，P1＝P2＝P3。這樣就沒有凈力作用在閥件15。如果喜歡，可設置一個彈簧以便使閥件移動到開啟或關閉位置。
應該知道，控制閥19也可設在第二通道20內。在這種構造下，當控制閥19關閉時，室壓P3等于液體輸出壓P2，而閥件15將會上升將閥門10開啟。反之當控制閥19開啟時，室17內的壓力P3將上升，最好接近P1，而閥門10將關閉。
圖2示出圖1中的閥門裝置的一個變型，為本發明的第一方案。在圖2中，第二通道被設在另一個位置上，而不是通過活塞15，可完成同一功能。至于口11或12中哪一個具有較高的壓力這一點并不重要，因為只要適當調節小閥之一，通過本裝置的主流率便可由另一個小閥控制。
圖3示出應用上述原理的一個實際裝置的剖視圖，該裝置已被修改以便用在一個浮動或溢流閥上，本例為一水平的浮動或溢流閥。
在該閥的閥體31上設有進口32、出口33和一孔，該孔與活塞34和蓋35一起形成閥座36和室37。進口32用孔38與室37連通。臂39和O形環40至重塊41一起形成小的液流控制閥42。使臂39從其穩定位置移開便可開啟閥門42。利用重塊41是造成這種運動的一種方法。圖3示出，如果沒有重塊41作用在臂39上，閥門42將保持關閉，因此室37內壓力將和進口32一樣高，致使活塞34移動抵壓在閥座36上，從而截斷主流。而將閥門42開啟到這樣程度使室37內壓力低到足夠程度便可使活塞34移動離開閥座36，這樣便可使液體從進口32流到出口33。
圖4示出按照本發明的溢流或浮動閥的另一種布置，本例為一垂直閥，其中，有一浮筒217設在閥門207的周圍。致動件212的操作是由與浮筒217內表面的接觸完成的。圖4還示出按照本發明另一方案的縱向流動控制元件204，該元件在后面還將結合圖6更充分地說明。操作時，隨著浮筒217的上升，致動件212也上升(或是由于被連結到浮筒上，或是由于合適的返回裝置)，以致致動件212周圍的密封圈206移動，使液體得以通過通道流動，從而可操作閥門。這種構造使該裝置也可用作消聲器。
圖4所示的本發明的形式被用作浮動控制閥，該閥與圖7所示的閥用一方式操作，圖7所示的閥將在后面說明，只是它是用來開啟和關閉減壓閥的，而在圖7中所用的磁性致動在這里被浮筒217替代。因為閥門被垂直裝在一個罐內，所以浮筒217的重量可推動致動件212向下從而使減壓閥206開啟。
零件218(要比水的重量輕得多)可在浮筒217的高度上的任何一處定位。當罐內的液位上升到足夠向上推動零件218使它與浮筒217一起移動而離開致動件212時，減壓閥便轉回到其關閉位置從而使閥門關閉。
圖5所示為本發明的另一方案，其中使用磁鐵來控制閥門的操作。有一由鋼或其他可被磁性吸引的材料制成的活塞60可在箭頭61的方向上移動，當將一個磁鐵62定位在鋼棒60的端頭附近時鋼棒便可受其控制，從而可使鋼棒60動作來開啟或關閉閥門。磁鐵可移走到位置2使鋼棒62不再接受磁性的吸引/排斥而將閥門關閉/開啟。可設置一個鋼環或其他合適的保持裝置64來“存儲”磁鐵。磁鐵的移動可直接或通過一個合適的致動裝置來完成。對本行業的行家來說，本實施例很容易被修改或改變。
圖6所示為本發明的涉及先導操作型閥門的另一方案。
進口81通過開口82與室83連通。所說開口82是由一較大的孔眼85部分被沿軸向的移動件84填充而形成的。孔眼85與移動件84在橫截面上的差就是開口82的實際橫截面。移動件84相對于孔眼85的運動(沿箭頭方向)可保證開口82內不會有沉積的微粒物質。采用移動件84與孔眼85結合來形成開口82還可保證進入室83內的微粒小到足夠的程度以致能容易地流動通過減壓閥86(在圖6中未示出)。本發明的這個具體的特征(即用來形成開口82的布置)可被用在各種型式的先導操作閥門上以便防止先導開口和下游減壓閥的被堵塞，并且還可使先導開口的橫截面大為減小。
能使先導開口的橫截面這樣減小意味著在進口81和室83之間所需的壓力降能夠用很低的液流量通過先導開口82和減壓閥86(在圖6中未示出)來獲得。因此在這種情況下，與減壓閥有關的孔和橫截面能被減小。這種在減壓閥尺寸上的減小又可意味著在一定壓力下，啟動減壓閥(開或關)所需的力也可減小。
這樣顯然開拓出道路可用各種簡單的機械的及/或只需極低動力的技術來使減壓閥動作。
圖7所示先導操作閥具有通過開口102與室103連通的進口101。所說開口102是由較大的孔眼105部分被軸向移動件104填充而形成的。孔眼105與移動件104在橫截面上之差就是開口102的實際橫截面。
移動件104相對于孔眼105的軸向運動可保證開口102內不會有沉積的微粒物質。采用移動件104與孔眼105結合來形成開口102還可保證進入室103內的微粒小到足夠的程度以致能夠容易地流動通過減壓閥106。本發明的這個具體的特征(用于形成開口102的布局)能夠用在各種型式的先導操作閥門上以便完成下列兩項功能首先，防止先導開口和/或下游減壓閥的被堵塞；其次，使先導開口的橫截面可以大為減小。
能使先導開口的橫截面這樣減小意味著在進口101和室103之間所需的壓力降能夠用很低的液流量通過先導開口102和減壓閥106來獲得。因此，在這種情況下，與減壓閥有關的孔和橫截面能被減小。這種在減壓閥尺寸上的減小又可意味著在一定壓力下，啟動減壓閥(開或關)所需的力也可減小。這樣顯然開拓出道路可用各種簡單的機械的及/或只需低動力的技術來使減壓閥動作。而且，減小通過開口102的液流意味著用來開關閥門的閥件的移動速率也可減小。
圖7所示為一經過改裝的標準家用淋浴器或自來水旋塞的閥體108，其中裝有由下列零件構成的組合件，而構成先導開口102的閥件107已在上面說明。
零件109，閥件107可在其內密封地沿軸向移動；彈簧110，用來克服在零件109和零件107之間的摩擦力；零件112(由軟磁性材料制成)和孔111組成減壓閥106；彈簧113；用來密封地推動零件112使它抵壓在孔111上；零件114，為家用自來水旋塞心軸的一個略加修改的式樣，修改是為了適應零件112和彈簧113。零件115，為由軟磁性材料制成的環，被卡住在蓋116和把手118之間；永久磁鐵117，能被環115或零件112吸引。零件118，可被轉動以便在預先設定閥門的開啟時用來調節零件114的軸向位置。
須注意的是下列零件118、116、122和114最好由順磁性材料(如黃銅或塑料)制成。
圖7所示閥門是在關閉位置，因為磁鐵117被連結在環115上，遠離零件112，使彈簧113和零件112得以將閥門106關閉，這樣就使室103內的壓力與進口101的壓力相等，而零件107被推到閥座119上，這是因為閥座上的閥門的橫截面比零件107的成為室103部分壁的表面的橫截面小。在這種狀態下，沒有凈的液壓力作用在零件104上。當磁鐵117被推離環115而來到零件112之上時，便可使零件112從孔111上移動開(即將減壓閥106開啟)；使室103內的壓力降落，而零件107從閥座119上移動開，因此，液體便可流動通過閥門，其流率由零件114在軸向上預先設定的位置決定。在這時間內，由于在進口101與室103之間的壓力差，零件104相對于零件107而被向上推動，從而清除開口102內任何一些固體物質并使彈簧120被壓縮。
當磁鐵117被從零件112移動開時，閥門就返回到其封閉狀態，而零件104也被強制返回到其原來位置，在該位置彈簧120沒有被壓縮。
由于不用磁鐵，閥門便不能被打開，因此這種閥門對兒童是安全的，是符合理想的。
顯然有多種方法可以開啟減壓閥106，如用機械機構或可用極少動力的電磁作用。
閥門裝置的各種布置都是為了改善其操作，這在前面已經說明。
應該知道，在本發明的基礎上本行業的行家可能作出各種變化和修改。所有這種變化和修改應被認為屬于以上所說明的和后面所提出權利要求的本發明的范圍內。
權利要求
1.一種閥門裝置，包括一個第一液體口；一個第二液體口；一個形成孔眼的閥座，通過該孔眼液體便可從所說第一口流動到所說第二口；一個閥件，可相對于所說閥座在一個坐落位置和一個提升位置之間移動；一個至少部分由所說閥件構成的控制室；一條使所說控制室和所說第一口連通的第一通道；一條使所說控制室和所說第二口連通的第二通道；一個至少與所說通道之一聯合作用的控制閥，可允許液體流動通過該通道，并相應地把所說閥件推動到所說坐落位置或提升位置。
2.如權利要求1所述的閥門裝置，其特征為，所說閥門裝置為一浮動閥或溢流閥，所說控制閥有一縱向致動件延伸通過所說第二通道，所說致動件的第一端有一密封裝置可有選擇地阻止液體流動通過所說第二通道，而所說致動件的第二端可被移動，從而使所說密封裝置密封或不密封。
3.如權利要求2所述的閥門裝置，其特征為，所說致動件的所說第二端可在橫越軸向的方向上移動所說致動件，使所說密封裝置繞樞軸旋轉，從而可有選擇地阻止或允許所說液體流動通過所說通道。
4.如權利要求2所述的閥門裝置，其特征為，所說致動件的所說第二端可在軸向上移動所說致動件，使所說密封裝置移動到離開所說通道端頭的地方，從而可有選擇地阻止或允許所說液體流動通過所說通道。
5.如權利要求2到4的任一項所述的閥門裝置，其特征為，所說致動件的所說第二端上設有大的或小的重量載荷以便與所說致動件的所說第二端周圍的液體的液位相適應。
6.一種閥門裝置，包括一個可直接或間接控制液體流動的致動件、可在第一和第二位置之間移動，所說致動件由鐵磁性或磁性材料制成；一個由磁性或鐵磁性材料構成的控制裝置，當被帶到所說致動件的附近時可控制所說致動件的運動。
7.如權利要求6所述的閥門裝置，其特征為，所說致動件被設置在一個殼體內，在所說殼體的上部另外還設有控制裝置存儲位置以便存儲不在使用的所說控制裝置。
8.如權利要求1到7的任一項所述的閥門裝置，還在至少一個所說通道內設有一個縱向流動控制元件，所說流動控制元件具有比所說通道的橫截面面積小的橫截面積、使液體能在其周圍流動，并具有擴大的端頭以便將所說元件保持在所說通道內。
9.如權利要求8所述的閥門裝置，其特征為，所說流動控制元件還能限制液體流動通過所說通道。
10.如權利要求8或9所述的閥門裝置，其特征為，所說元件的運動能夠清潔及/或清掃所說通道中的微粒物質如灰塵，及/或減少響應時間(發生水錘時)及/或減少開動閥門所需的力。
11.如權利要求8到10的任一項所述的閥門裝置，其特征為，設有返回裝置如彈簧，以便每當在進口和控制室之間的壓力差發生變化時，使所說元件返回而改變其軸向位置，該運動進行清掃先導開口。
12.一種基本上如本文結合
的閥門裝置。
全文摘要
一種閥門裝置具有:第一液體口(101),第二液體口(121),形成一個孔眼的閥座(119),通過該孔眼液體可從所說第一口流動到所說第二口,一個閥件(107)可相對于所說閥座而在一個坐落位置和一個提升位置之間移動,一個至少部分由所說閥件構成的控制室(103)有一第一通道(102)與所說第一口連通,還有一個第二通道(106)與所說第二口連通,一個控制閥(117、112)與至少一個所說通道聯結使液體通過其內流動,從而將所說閥件推動到所說坐落位置或提升位置,此外還設有一個限制器或流動控制元件(104)。
文檔編號F16K31/383GK1189209SQ96194533
公開日1998年7月29日 申請日期1996年5月3日 優先權日1995年5月5日
發明者伊萊亞斯·哈賈爾 申請人:E·S·H·咨詢工程有限公司