專利名稱：有兩個(gè)關(guān)閉位置的充氣閥的制作方法
有兩個(gè)關(guān)閉位置的充氣閥
本發(fā)明涉及氣體特別是二氧化碳?xì)怏w的充氣閥，更具體地，該閥門包
括鉆有管道的閥座、抵抗貼靠在閥座上的回位彈簧的壓縮在管道內(nèi)活動(dòng)的 芯軸、和壓縮在閥座與芯軸之間以便在芯軸移動(dòng)到第一關(guān)閉位置即低壓位
置時(shí)封閉管道的彈性材料密封墊.
涉及使用二氧化碳?xì)怏wC02的空調(diào)系統(tǒng)的文件US6637726公開(kāi)了這 樣的充氣閥。
在低壓關(guān)閉位置，也就是說(shuō)對(duì)于60巴以下的氣體壓力，彈性材料密 封墊足以密封封閉管道。但是芯軸上的壓力隨著氣體壓力的增加而增加， 可能達(dá)200巴以下。這樣，可觀察到管道關(guān)閉的密封性逐漸降低，彈性材 料的密封墊變得越來(lái)越可滲透，尤其是在高溫下例如180攝氏度(。C )的 溫度以下。
本發(fā)明的目的是改進(jìn)上述類型的充氣閥，以便不僅保證管道的低壓密 封，而且保證高壓密封。
為此，本發(fā)明的目的是一種氣體特別是二氧化碳充氣岡，該閥門包括 鉆有管道的閥座、在管道內(nèi)的芯軸，該芯軸可以抵抗貼靠在閥座上的回位 彈簧活動(dòng)，和壓縮在閥座與芯軸之間的彈性材料密封墊，所述彈性材料密 封墊用于在芯軸移動(dòng)到第一封閉位置即低壓位置時(shí)將管道封閉，該閥門的
特征在于，包括可變形^a^t變大于彈性材料密封墊的聚合物的熱塑密封墊
附加在閥座或芯軸上，以便在熱塑密封墊被壓縮在閥座與抵抗彈性材料密 封墊的附加壓縮而處于第二封閉位置即高壓封閉位置的芯軸之間時(shí)將管 道封閉。
在施加在芯軸上的氣體壓力增加的作用下，熱塑密封墊被逐漸壓縮在 金屬閥座與芯軸之間。因此使熱塑密封塾變形，可以保證與閥座和芯軸的 密封接觸。該設(shè)置保證管道在高壓關(guān)閉位置的密封關(guān)閉。熱塑密封墊的變 形小于彈性材料密封墊的變形，熱塑密封墊可以有利地限制彈性材料密封 墊的附加壓縮，避免彈性材料密封墊被壓壞。
熱塑密封墊最好是聚醚醚酮(poly6therahercaone)密封墊，以<更有 利地在可能達(dá)到250°C的溫度范圍保持良好的機(jī)械性能。
當(dāng)彈性材料密封墊與非常小的分子如二氧化碳?xì)怏w的分子形成的氣 體介質(zhì)接觸時(shí)，這些氣體分子將在彈性材料密封墊的物質(zhì)中遷移，并造成 彈性材料密封墊的材料膨脹。該膨脹導(dǎo)致該彈性材料密封墊從它在閥座與 芯軸之間的槽中移出的危險(xiǎn)，如果該密封墊在它的槽中安裝得太緊，還會(huì) 導(dǎo)致密封墊撕裂的危險(xiǎn)。彈性材料密封墊的膨脹甚至可能導(dǎo)致附加在閥座 或芯軸上的熱塑密封墊脫出的危險(xiǎn)。它可能導(dǎo)致彈性材料密封墊和熱塑密 封墊處密封性降低。
當(dāng)容器在壓力下時(shí)，機(jī)構(gòu)開(kāi)放時(shí)刻可能產(chǎn)生另一現(xiàn)象。實(shí)際上，M 開(kāi)放時(shí)刻產(chǎn)生的負(fù)壓也可能導(dǎo)致彈性材料密封墊從它占據(jù)的位置移出。
為了消除這些危險(xiǎn)，附加在閥座或芯軸上的熱塑密封墊設(shè)有突起的保 持部件，以便使彈性材料密封墊保持壓縮在閥座與芯軸之間，同時(shí)在熱塑 密封墊與彈性材料密封墊之間設(shè)置允許彈性材料密封墊在氣體存在時(shí)膨 脹的間隙。
由于該保持裝置，當(dāng)彈性材料密封墊被壓縮在閥座與芯軸之間時(shí)被很 好地保持，該裝置的突起使得在彈性材料密封墊與熱塑密封墊之間產(chǎn)生自 由空間或間隙，當(dāng)氣體特別是二氧化碳?xì)怏w存在導(dǎo)致彈性材料密封墊膨脹 時(shí)可以有利地利用該自由空間。
閱讀下面對(duì)附圖
表示的四個(gè)實(shí)施例的描述可以了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。
圖la和lb表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例充氣閥的剖面圖，該閥門分別 處于低壓和高壓關(guān)閉位置，其中，彈性材料密封墊與閥座連在一起。
圖2a和2b表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的充氣閥的剖面圖，該閥門分 別處于低壓和高壓關(guān)閉位置，其中，彈性材料密封墊與閥座連在一起，并 被熱塑密封墊和閥座上形成的突起保持裝置保持。
圖2c是圖2b的放大圖。
圖3a和3b表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的充氣閥的剖面圖，該閥分別 處于低壓和高壓關(guān)閉位置，其中，彈性材料密封墊與芯軸連在一起，并被 熱塑密封墊和芯軸上形成的突起保持裝置^。
圖3c是圖3b的放大圖。
圖4a表示才艮據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的充氣閥的剖面圖，該閥處于高壓 關(guān)閉位置，其中熱塑密封墊設(shè)有唇緣。
圖4b是圖4a的放大圖。
參照?qǐng)Dla和lb，充氣閥包括鉆有管道3的閥座1和抵抗貼靠在閥座 l上的回位彈簧的壓縮在管道3內(nèi)活動(dòng)的芯軸5。芯軸5從管道3的開(kāi)放 位置向笫一關(guān)閉位置即低壓位置移動(dòng)，在該位置，彈性材料密封墊9與芯 軸分開(kāi)，以便釋放它的通道，或者密封接觸壓縮在芯軸5與閥座1之間， 以便堵塞該管道。
該機(jī)構(gòu)用于安裝在圖中未示出的閥體中，例如通過(guò)閥座上形成的螺紋 13擰在閥體上.第二彈性材料密封墊15保證閥座與閥體之間的密封性。 第二彈性材料密封墊15的壓縮由螺紋13在閥體中的鎖緊力確定。然后閥
體安裝在給定系統(tǒng)的壁上，例如作為二氧化碳?xì)怏wC02空調(diào)系統(tǒng)一部分
的供給管。
被二氧化碳?xì)怏w充填的管子中的壓力可能從低壓到高壓變化， 一般為 0到160巴，尤其是在溫度增加的作用下。
根據(jù)本發(fā)明，熱塑密封墊ll附加在閥座1或芯軸5上，以便在熱塑 密封墊11被壓縮在閥座1與抵抗彈性材料密封墊9的附加壓縮而處于第 二關(guān)閉位置即高壓位置的芯軸5之間時(shí)將管子3關(guān)閉。
在圖la-lb和圖2a-2c中，熱塑密封墊11在凹槽12中與閥座l連在 一起.
才艮據(jù)圖3a-3c和4a-4b，熱塑密封墊11附加在芯軸5的其中一端，環(huán) 繞芯軸5的約束裝置14。
熱塑密封墊11在閥座1與芯軸5之間壓縮變形，以便在管子3的第 二關(guān)閉位置中密封接觸，即高壓關(guān)閉。當(dāng)芯軸5抵抗彈性材料密封墊9 的附加壓縮從第一關(guān)閉位置即低壓位置移動(dòng)時(shí)達(dá)到第二關(guān)閉位置。
熱塑密封墊11的變形更具體地示于放大圖2c和3c中。用沒(méi)有摻入 玻璃纖維的聚瞇酸酮熱塑密封墊實(shí)現(xiàn)的試驗(yàn)表明，氣體例如二氧化碳充氣 閥在130巴以下的壓力和130。C的溫度下是密封的，年滲漏小于lg。在 同樣的試驗(yàn)條件下，如果形成熱塑密封墊11的部分由金屬合金制成，例 如與閥座和芯軸相同的合金，這樣得到的充氣閥的密封性下降到5克/年， 甚至更多。il^明，根據(jù)本發(fā)明的充氣閥的熱塑密封墊作為密封墊而起作 用，而不僅僅作為限制彈性材料密封墊的附加壓縮的^阻擋。
參照?qǐng)D2a-2c，這些圖表示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中通過(guò)保持裝置 10a和10b保持彈性材料密封墊9。正如表示圖2b的放大細(xì)節(jié)的圖2c中
可以清楚地看到的，這些保持裝置由環(huán)團(tuán)構(gòu)成，在這里的情況下是在閥座
1的凹槽12的表面18上突起形成的上環(huán)團(tuán)10a和在熱塑密封墊11的表 面16上突起形成的下環(huán)團(tuán)10b。該設(shè)置在彈性材料密封墊9與閥座1之 間產(chǎn)生間隙8a，該間隙允許彈性材料密封墊9膨脹，而不會(huì)在熱塑密封 墊11上施加很可能降低高壓關(guān)閉位置密封性的壓力。
根據(jù)圖3a-3c所述的第三實(shí)施例，通過(guò)分別在芯軸5的表面19和熱 塑密封墊11的表面16上突起形成的環(huán)形保持件10a和10b保持彈性材料 密封墊9。該設(shè)置在彈性材料密封墊9與芯軸5之間產(chǎn)生間隙8a,并在彈 性材料密封墊9與熱塑密封墊11之間產(chǎn)生間隙8b。這兩個(gè)間隙8a和8b 允許彈性材料密封墊9膨脹，而不會(huì)在熱塑密封墊11上施加具有降低高 壓關(guān)閉位置密封性甚至使熱塑密封墊脫出的危險(xiǎn)的壓力。彈性材料密封墊 的這種膨脹由二氧化碳?xì)怏w在彈性材料密封墊中的遷移和充氣閥使用過(guò) 程中的溫度上升產(chǎn)生。
換句話說(shuō)，彈性材料密封墊9還未壓縮并且也未被氣體膨脹時(shí)，間隙 8a和8b形成未被彈性材料密封墊9占據(jù)的自由容積或空間。由于該空間， 在閥門運(yùn)行的過(guò)程中，彈性材料密封墊9在間隙8a和8b形成的空腔中的 膨脹是可能的，而沒(méi)有使該彈性材料密封墊撕裂和熱塑密封墊11脫出的 危險(xiǎn)。
保持裝置10a和10b改善了彈性材料密封墊9在閥座1與芯軸5之間 的保持。有利地，彈性材料密封墊9通過(guò)夾持在兩個(gè)保持裝置10a與10b 之間得到局部保持，同時(shí)保留了間隙8a和8b產(chǎn)生的用于彈性材料密封墊 9的膨脹的自由空間。還很有利的是，保持裝置10在空穴8中的配置可 以最大程度地減小閥門的滲漏率。
參照?qǐng)D4a和4b，這些圖表示根據(jù)本發(fā)明的充氣閥機(jī)構(gòu)的第四實(shí)施例， 該閥處于第二關(guān)閉位置，即高壓位置。如圖4b給出的細(xì)節(jié)中可以更好看 到的，彈性材料密封墊9承受附加壓縮，直到與芯軸5連接的形成熱塑密 封墊11的部分在管子3中與閥座1密封接觸。為此，熱塑密封墊ll具有 唇緣21 ，以便通過(guò)唇緣21的變形更好地保證與閥座1的密封接觸，特別 是與管道3的截錐形段17的密封接觸。在熱塑密封墊11與岡座1連在一 起的情況下，唇緣21變形，以更好地保證對(duì)芯軸5的密封接觸。
熱塑密封墊ll最好為柱形。但是，也可考慮設(shè)計(jì)錐形熱塑密封墊， 以便與閥座1或芯軸5的柱形段密封接觸。在本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中，盡 管由于芯軸抵抗彈性材料密封墊9的附加壓縮從低壓關(guān)閉位置移動(dòng)到高
壓關(guān)閉位置使氣體壓力增加，通過(guò)熱塑密封墊11在管子3內(nèi)貼靠閥座1 和芯軸5的變形接觸可以保持本發(fā)明的充氣閥的密封性。 一方面的熱塑密 封墊11和另一方面的金屬閥座1和芯軸5實(shí)現(xiàn)"剛性"密封接觸，與實(shí) 現(xiàn)"柔性"密封接觸的低壓關(guān)閉密封墊9相反。這里"剛性"和"柔性" 表示熱塑密封墊11的變形比彈性材料密封墊9小。
符合本發(fā)明的^的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，因?yàn)殚y門安裝到使用的空調(diào)系統(tǒng)供 給管上后不需要機(jī)械干預(yù)，
權(quán)利要求
1.氣體特別是二氧化碳的充氣閥，該閥包括鉆有管道(3)的閥座(1)、抵抗貼靠在閥座(1)上的回位彈簧(7)的壓縮在管道(3)內(nèi)活動(dòng)的芯軸(5)和被壓縮在閥座(1)與芯軸(5)之間的彈性材料密封墊(9)，所述彈性材料密封墊(9)用于在芯軸(5)移動(dòng)到第一關(guān)閉位置即低壓位置時(shí)關(guān)閉管道(3)，其特征在于，在閥座(1)或芯軸(5)上附加熱塑密封墊(11)，以便在熱塑密封墊(11)被壓縮在閥座(1)與抵抗彈性材料密封墊的附加壓縮而處于第二關(guān)閉位置即高壓位置的芯軸(5)之間時(shí)關(guān)閉管道(3)。
2. 如權(quán)利要求l所述的充氣閥，其特征在于，熱塑密封墊由聚醚醚 酮制成。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的充氣閥，其特征在于，附加在閥座(l) 或芯軸(5)上的熱塑密封墊(11)設(shè)有突起保持裝置(10b)，以保持被 壓縮在閥座(1)與芯軸(5)之間的彈性材料密封墊(9),并在熱塑密封 墊(11 )與彈性材料密封墊(9)之間設(shè)置允許彈性材料密封墊(9)在氣 體存在時(shí)膨脹的間隙(8b)。
4. 如權(quán)利要求3所述的充氣閥，其特征在于，閥座(1)或芯軸(5) 還設(shè)有突起保持裝置(10a )，以便保持被壓縮在閥座(1)與芯軸(5 )之 間的彈性材料密封墊(9 )，并在彈性材料密封墊(9 )與閥座(1)或芯軸(5)之間設(shè)置間隙(8a)。
5. 如上述權(quán)利要求之一所述的充氣閥，其特征在于，保持裝置由環(huán) 圍(10a、 10b)構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求1所述的充氣閥，其特征在于，熱塑密封墊(11)具 有唇緣(21)，用于保證在管道(3)中與閥座(1)或芯軸(5)的密封接 觸-
全文摘要
氣體特別是二氧化碳的充氣閥，該閥包括鉆有管道(3)的閥座(1)、抵抗貼靠在閥座(1)上的回位彈簧(7)的壓縮在管道(3)內(nèi)活動(dòng)的芯軸(5)、和壓縮在閥座(1)與芯軸(5)之間的彈性材料密封墊(9)，所述彈性材料密封墊(9)用于在芯軸(5)移動(dòng)到第一關(guān)閉位置即低壓位置時(shí)關(guān)閉管道(3)，根據(jù)本發(fā)明，在閥座(1)或芯軸(5)上附加熱塑密封墊(11)，以便在熱塑密封墊(11)被壓縮在閥座(1)與抵抗彈性材料密封墊的附加壓縮而處于第二關(guān)閉位置即高壓位置的芯軸(5)之間時(shí)封閉管道(3)。
文檔編號(hào)F16K1/46GK101371066SQ200780002484
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者桑德拉·盧卡斯 申請(qǐng)人:施雷德有限公司