CN102307501A - 操作阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压力锅的操作阀，该操作阀具有可移动的球形密封件、作为阀座的圆锥形表面以及压缩弹簧，所述压缩弹簧向所述球形密封件上作用可调节的压缩力。

Description

操作阀

技术领域

本发明涉及用于压力锅的操作阀、压力锅以及压力阀。 

背景技术

传统的压力锅具有操作阀和安全阀。在已知的压力锅中，通过烹饪阶段选择器，可在锅内对两种不同的压力水平进行调节，这两种压力水平分别对应于缓慢烹饪阶段I和快速烹饪阶段II。在此，所述操作阀具有压力控制功能。当超出特定烹饪阶段的压力时，该操作阀打开，使蒸汽从锅内逸出。在已知的阀中，金属密封件位于塑料上。这种操作阀还有可能附带一体式球形阀，蒸汽可在烹饪程序开始时通过该球形阀逸出。当锅内为特定压力时，该阀关闭，从而使锅内形成过压。该阀还可同时具备真空保护功能，当锅内为真空时，该球形阀打开，使空气流入锅内。这种附带的安全阀为非自逆转式压力阀，且仍用作过压保护、集成式自动排放和集成式真空预防功能。

对操作阀的响应特性具有严格的国际标准。烹饪阶段I时的泄漏启动压力为例如40 kPa (0.4 bar)，烹饪阶段II时的泄漏启动压力为例如80 kPa (0.8 bar)。对应于一些国家的规定，此处允许最大± 20 kPa (± 0.2 bar)的偏差。现有的阀的响应和稳定特性无法始终遵循预定的精确误差，因此，从泄漏启动压力到稳定压力需要极其不同的压力。

 在现有的操作阀中，密封表面由塑料或橡胶制成，精确度还进一步受到橡胶或塑料使用年限的影响，因此，都无法保证足够的响应精确度。密封表面大，还会引起大的闭合力，因此锅内用于不同烹饪阶段的设置机构很难实现精确化。

 基于这种状况，本发明的目的是，提供操作阀、具有这种操作阀的压力锅以及压力阀，这些阀都具有改进的响应性和稳定性。

 根据本发明，所述目的通过权利要求1、11和16来实现。

 通过使用球形密封件以及圆锥形表面的球座，所述阀的响应特性能显著提高。允许偏差能控制在±20 kPa (< ± 0.2 bar)以内。球形密封件在此定义为一个密封部件，其至少包括一个位于用作密封的圆锥形表面上的球形部段。

 这样，球形密封件与阀座之间具有小的密封表面，这对其相应特性具有积极影响。通过上述设计，当达到泄漏启动压力时，所述阀不止是能更快地打开，还能在温度降低后更快地关闭。根据本发明的这种设计的好处是，逸出的蒸汽带来自洁效果，这样所述操作阀不会变脏或变粘。另外，直锥形密封表面上堆积的污垢将比密封区域带边角、从而藏污纳垢的现有阀更少，而现有阀的这一缺点对加工食物来说是令人不可接受的。

 向球形密封件上作用可调节压缩力的压缩弹簧优选地为扭力杆弹簧。这样，压力可简单地从手柄上的操作部件转移至球形密封件上。

 由于操作阀的设计，环状密封表面较小，因此，与现有技术相比，闭合力可显著减小。这一方面能更容易地驱动操作部件，另外还能使用更柔软的扭力杆弹簧。所述压缩力最大（取决于烹饪阶段II）可以为例如在0到5范围内。所述更柔软的弹簧的直径可减小至例如1mm到1.4mm。

 当圆锥形表面锥形地倾斜30°到40°、优选地为32°到37°时，表现出极好的响应特性。在此，泄漏启动压力能达到最大± 5 kPa (± 0.05 bar)的允许偏差。

 如果球形密封件和圆锥形表面由金属、尤其是不锈钢制成，则对响应特性更为有利。

 根据本发明的一个优选实施例，所述操作阀具有阀箱和阀芯，所述阀芯包括圆锥形表面。这种阀芯的优点是，可使用不同的材料来制作阀箱和阀芯。所述阀芯可简单地插入阀箱内并固定，例如，通过钳具或夹具。

 所述阀箱可由例如弹性塑料、特别是硅胶制成。这样的阀箱具有弹性，能从锅盖内部穿过锅盖上的开口压住并密封该开口。甚至当所述阀箱的弹性材料老化后，金属制成的阀芯仍能保持其原有的密封特性。如果用硅胶制作阀箱，则更为有利，因为硅胶是食品安全级地，且不含任何软化剂等，这对食品化工是相当关键的。

 如果所述弹性阀箱用透明材料、特别是透明硅胶制成，则也是极其有利的，因为在食品工业领域这种材料将不含有害色素。另外，半透明材料还能使用户立即发现所述阀的内部是否严重玷污。

 经证实，球形密封件的形状为上部区域作为密封表面的阀针是极其适合的，该阀针至少包括一个球形部件，且具有邻接该球形部件的杆形延伸部分。

 该延伸部分能通过阀箱上的贯通开口延伸，从而使球形表面的位置更稳定。另外，与球体相比，所述球形密封件作为阀针能使该部件更易操作。通过定位所述球形密封件，能确保总是正确地使压缩弹簧所按压的上部表面垂直于所述阀的纵轴，以使压力均衡分布，从而提高响应特性。

 贯通的开口穿过阀箱延伸，阀芯至少容纳在所述上部区域。所述阀箱优选地包括至少一个孔，该孔大致径向地延伸至外部，且与所述贯通的开口相通。这一孔确保了即使操作阀下部区域的开口被食物堵塞，蒸汽仍能通过这些孔排向外部。

 优选地，所述阀箱内的杆形延伸部分是浮动的。

 根据本发明的压力锅包括锅盖，在该锅盖上插入有操作阀。另外，所述压力锅的锅盖包括压力阀。

 特别地，所述压力阀包括球体、压缩弹簧、阀箱、圆锥形表面的阀座以及密封圈，该密封圈从外部围绕并推上所述阀箱，所述阀箱包括上部轴环和压力阀，所述压力阀位于所述锅盖的开口内，这样，所述锅盖位于所述轴环和密封圈之间，其中所述压力阀可在锅盖内竖直移动。

 这意味着，所述操作阀的功能受到对压力阶段蒸发的调节，由于其设计，所述压力阀具有自动排气、过压保护（(p > 150 kPa (1.5 bar)）和防止真空的功能。由于压力阀具有球体和圆锥形表面的阀座的这种设计，压力阀的响应特性能显著提高。同样，所述球体和圆锥形表面的阀座也是由金属制成。所述圆锥形表面倾斜的角度也优选地为30°到40°，更优选地为33°到37°，最优选为35°。

 至少有一个孔径向地延伸在所述阀箱内的密封圈的上方。

附图说明

结合以下附图，本发明的进一步细节将得以阐述。

 图1为根据本发明的操作阀的侧视图；

 图2为图1所示操作阀的纵剖面图；

 图3为根据本发明的操作阀透视图；

 图4为根据本发明的操作阀的透视截面图；               

 图5为根据本发明的操作阀的分解图；

 图6为根据本发明的压力阀的侧视图；

 图7为图6所示压力阀的纵剖面图；

 图8为图6和图7所示压力阀的透视图；

 图9为根据本发明的压力阀的剖面透视图；

 图10为根据本发明的压力阀的分解图；

 图11展示了根据本发明的压力锅；

 图12为图11所示的压力锅盖的剖视图；

 图13为根据本发明的压力锅的盖的底侧的仰视图；

 图14展示了作为阀芯的球形密封件的纵剖面示意图。      

具体实施方式

图11为压力锅的侧视图，该压力锅包括锅体37、锅盖34和手柄，所述手柄由上部手柄33a和下部手柄33b构成。在此，所述手柄包括滑件形式的操作部件38，在扭杆弹簧的辅助下（见图12），通过所述操作部件38可调节操作阀1对应于各烹饪阶段的泄漏启动压力，例如烹饪阶段I（对应于20 - 30 kPa (0.2 - 0.3 bar)范围内的预设压力值）或烹饪阶段II（对应于80 - 90 kPa (0.8 - 0.9 bar) 范围内的预设压力值）。另外，还可通过所述操作部件使锅排气和打开。

 图1到图5展示了根据本发明的操作阀1的可能实施例。从图中可见，所述操作阀1包括阀箱2，该阀箱2优选地由透明塑料、特别是柔性硅胶制成。所述硅胶的肖氏硬度（Shore hardness）为例如60° ± 5°。所述阀箱2优选地由透明材料制成，使用户能立即注意到所述操作阀1内的脏污。另外，硅胶不含任何影响食品化工安全的物质，且半透明材料还不含任何色素。硅胶还具有极好的耐温性。所述阀箱2具有沿中轴线L从顶至底贯穿的开口12。在外部区域，所述阀箱包括环形槽14、位于该槽下方的环绕突出唇、以及位于该槽上方的突出环16。设计所述槽14、唇15和环16，是为了能从所述锅盖34的底侧通过锅盖上的相应开口插入所述阀体，其中所述锅盖平放于所述槽14上，并通过所述环16和所述唇15夹住并密封，从图12中清晰可见。因此，能简便地插入及移除所述操作阀1，以便清洁。

 从图2、4和5中可见，在所述阀箱2内插入着阀芯3，该阀芯3为中空设计，在其内侧具有圆锥形表面的阀座5。所述阀芯3包括上端环形突出部10a和下端环形突出部10b，通过这些突出，所述阀芯3可夹在柔性阀箱2内。优选地，所述阀芯3由金属、特别是明亮的不锈钢制成。所述阀芯3延伸以至少穿过贯通开口12的上部区域。在所述阀箱2的上部区域中，在所述贯通开口12内具有肋状物11，该肋状物11能帮助插入所述阀芯，和将完整的操作阀1组装进锅盖34。

 从图2、4和5中可见，在所述阀芯3内部设置有可沿箭头方向移动的球形密封件4。所述球形密封件4可以是一个球，其包括至少一个球形件，该球形件能平放于所述圆锥形表面5上以实现密封，从图14中清晰可见。图14的上部区域展示了虚拟球50的截面，其中阴影部段可用作密封面7。在该实施例中，所述球形密封件4为阀针形式，并包括杆形延伸段8b，其紧挨上部区域8a。所述球形密封件4的上端设置有圆形表面6，其直径k大致对应于所述虚拟球的直径± 10 %。所述下部区域8b的高度为至少1.5d。所述下部区域8b的直径b小于所述虚拟球50的直径d。在所述下端，所述下部区域8b包括环绕的突出边缘19。

 所述球形密封件4可插入上述的阀箱2内。在所阀芯3的下方，所述贯通开口12包含数个肋状物13，这些肋状物13沿所述贯通开口12的内周分布，并沿轴L的方向延伸；然而，相对的肋状物13之间的距离大于球形密封件4的下部区域8b的直径，这样，所述球形密封件4为浮动式。所述纵向肋状物13不完全延伸至所述贯通开口12的下端。通过所述密封件4的突出边缘19——其直径大于相对的柔性纵向肋状物13之间的距离，所述球形密封件4保持在所述阀箱2内，无法滑出至顶部。这样，所述球形密封件4能恰当地置于所述阀箱内，以使上侧6大致垂直于所述纵轴L，因而，从扭杆弹簧可向所述表面6作用均匀一致的压力。在闭合状态，所述表面6不伸出于所述阀芯的突出部10a。优选地，所述环形密封件4也由金属制成，尤其由不锈钢制成。

 在所述阀芯3的下方，所述阀箱2包括至少一个孔9，该孔9大致径向地延伸至外部，并与所述贯通开口12相通。这样，即便所述阀箱的下部开口被食物所覆盖，仍能确保蒸汽由所述孔9向外排出。

 所述球形密封件由金属制成，优选由明亮的不锈钢制成。

 通过操作阀1的这种设计、特别是球形密封件4和圆锥形表面的阀座5，阀的响应特性得以显著提高。因此，在阀完全打开之前泄漏启动压力的允许偏差可控制在±0.2 bar。如果圆锥表面倾斜的角度α在30°到40°范围内、优选地从33°到37°或35° ± 0.5，则能得到更好地响应特性。通过这种设置，甚至能实现± 5 kPa (± 0.05 bar)的允许偏差。

 所述球形密封件的直径优选地为6mm到9mm。所述阀座的圆锥表面的下部直径足够小，以便使球体坐落在下部边缘70上方的表面上。由于环形密封表面7较小，因此所需的压缩弹簧21的闭合力较小。烹饪阶段II时，在内部压力为90 kPa (0.9 bar)时，压在表面6上的扭杆弹簧21（见图12）仅需要例如4.15N的力（取代9.5N的力）。烹饪阶段I时，在30 kPa (0.3 bar)的过压时，所述闭合力为例如1.4N。因此，所述闭合力在最大为5N的范围内。当内部压力为150 kPa时，所述闭合力将为6.9N。因此，所述扭杆弹簧可以更加柔软，且具有更小的直径，优选地为1mm到1.4mm。所述扭杆弹簧的长度在50mm到90mm之间（优选地为75mm），其材料为弹簧钢，优选为Nirosta弹簧钢(1.4310)，特别优选刚性模量G为73000 N/mm2的Nirosta弹簧钢。这种柔性弹簧的回弹率（即扭矩与扭转角的比值）可以是例如小于10 N mm / 扭转角度，优选地为1到7 N mm / 扭转角度。

 由于闭合力较小，因此，所述锅的手柄上的操作设备即滑件28能更容易地操作。借助逸出的蒸汽，所述球形密封件的圆锥形表面的几何形状能带来清洁效果，因此，在光滑的表面上将不会留下污垢，而这更提高了阀的操作稳定性。

 如上所述，对球形密封件4作用了弹簧力，其中，当锅内达到特定的泄漏启动压力时，所述操作阀打开。

 从图12、图13、以及图6到图10中可见，所述压力锅除操作阀外，还包括压力阀20。所述自逆转式压力阀在此具有过压保护、自动排气和真空保护功能。从图6中可见，该阀20还包括阀箱24，该阀箱24具有贯通的开口41。所述阀箱24优选地由金属、特别是明亮的不锈钢制成。所述压力阀包括球23，通过弹簧22向该球23上作用压力。所述弹簧22优选地为经过热处理的锥形弹簧，且其直径逐渐增加至顶部。所述阀箱24的贯通开口41包括圆锥形表面28形式的阀座。在密封时，所述球搁置在所述圆锥形表面上，其中所述球的直径（例如从4mm到6mm）和所述圆锥形表面的下部直径互相适配，从而使所述球搁置在下端边缘71上方的表面28上。

 所述锥形区域的端部或下部边缘为圆形。所述球也由金属制成，优选地为明亮的不锈钢。

 所述阀箱24在其上端具有圆形的突出边缘27和密封圈30，该密封圈30为例如为硅胶，其滑入环形槽中。所述压力阀从锅盖的上侧插入锅盖内的开口（图12），通过其边缘27搁置在锅盖上。接着，从底侧将所述密封圈30推入所述槽内。这样，所述锅盖34平放于所述密封圈30与所述突出边缘27之间。如图6中的箭头所示，所述压力阀从而能在锅盖34的盖孔内上下移动。

 在所述操作阀内，所述圆锥形表面28的角度β优选地为30°到40°，最优选为33°到37°。当角度为35° ± 0.5°时，响应特性最佳。在上部区域、密封圈30的上方，设置有至少一个径向延伸至外部的孔31。该横向孔防止错误安装和排气。

 在生产和组装所述压力阀时，首先，通过阀箱24的上部开口，将所述球23和弹簧22放入所述阀箱24内。在此，边缘42在所述阀箱24的上侧向上突出。当所述球和所述弹簧已组装、以将所述弹簧保持在先张状态时，所述边缘42向内折叠。预先确定的作用在所述球23上的弹簧力保持恒定。

 从图12和图13中可见，所述操作阀1和压力阀20位于所述手柄33a下方的凹部内，该凹部在锅盖上侧延伸，其中还设置有通向外部的开口，以释放蒸汽。

 根据本发明的压力锅12工作方式如下：

 首先，将要加热的食品连同液体（水）放入锅37内，并按已知方式闭合锅盖，例如，通过锁梢和锁定机构36。分别通过所述滑件或操作部件38，调节特定烹饪阶段，以使压缩弹簧21向球形密封件4的表面6作用对应于该烹饪阶段的相应的弹簧力。在烹饪阶段I，锅内的压力对应于例如从20 kPa到30 kPa范围内的压力值；在烹饪阶段II，锅内的压力对应于从80kPa到90kPa范围内的压力值。在这个时间点上，弹簧21向所述球形密封件4上作用的弹簧力，所述球形密封件4位于其下部闭合位置，因此所述操作阀1关闭。

 由于锅内为正常压力，所述压力阀20处于一种位置，在该位置上所述边缘27搁置在锅盖34上，如图6所示。压力通过弹簧22作用在球23上，所述球23搁置在圆锥形表面28上，且保持阀20关闭。

 通过加热所述锅，水分蒸发，锅内的压力升高。蒸汽能通过压力阀上的开口31和盖孔与压力阀之间的环形间隙逸出至外部。如果锅内的压力升至特定压力，例如4 kPa (0.04 bar)，则压力阀向上移动，如图6中的箭头所示，这样，密封件30抵靠下部锅盖边缘，并密封所述开口或盖孔。

 现在，当进一步加热时，锅内的压力可增加。

 当锅内已达到所选的泄漏启动压力（阶段I或阶段II），则球形密封件4向上移动，如图2中的箭头所示，且阀1打开。由于如上所述的本发明的设计，所述操作阀具有极好的响应特性，其允许偏差小于± 20 kPa (0.2 bar)。

 现在需要降低压力，以使压力再次回落至操作阀1的泄漏启动压力以下。

 由于本发明的操作阀1的设计，由于响应特性优于现有技术，因此，当达到该压力时，所述阀还能非常迅速地再次闭合。

 可通过压力显示屏32来查看锅内的压力。在此，圆柱体取决于压力以现有方式向上升高。

 如果锅内的压力上升至特定极限值以上，例如1.5 bar，则压力阀20将打开，所述球将向上压住弹簧22，以使蒸汽逸出。

 当烹饪过程结束后，球形密封件4的压力可通过操作部件38和弹簧21解除，因此蒸汽可通过操作阀1逸出，而锅盖可在常压下打开。随着温度下降，压力阀20也下沉，从而使边缘27搁放在盖孔周围的锅盖34上。因此，可防止锅内形成真空。

Claims (16)

1.用于压力锅（60）的操作阀，该操作阀具有

可移动式球形密封件（4）；

作为阀座（5）的圆锥形表面；以及

压缩弹簧（21），该压缩弹簧（21）向所述球形密封件（4）上施加可调节的压缩力。

2.根据权利要求1所述的操作阀，其特征在于：所述压缩弹簧（21）为扭杆弹簧。

3.根据权利要求2所述的操作阀，其特征在于：所述扭杆弹簧（21）的压缩力可调节为至少两个压力阶段，且可在零到5N范围内调节。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的操作阀，其特征在于：所述阀座（5）的圆锥形表面的圆锥角α为30°到40°，优选为33°到37°，最优选为35°。

5.根据权利要求1到4中的任一项所述的操作阀，其特征在于：所述球形密封件（4）和所述阀座（5）由金属制成。

6.根据权利要求1到5中的任一项所述的操作阀，其特征在于：所述操作阀（1）包括具有阀芯（3）的阀箱（2），所述阀芯（3）包括所述阀座（5）。

7.根据权利要求6所述的操作阀，其特征在于：所述阀箱（2）由柔性材料制成，优选由透明塑料、特别是硅胶制成。

8.根据权利要求1到7中的任一项所述的操作阀，其特征在于：所述球形密封件（4）为具有上部区域（8a）和杆形延伸部分（8b）的阀针，所述上部区域（8a）包括作为密封表面（7）的球形部段。

9.根据权利要求1到8中的任一项所述的操作阀，其特征在于：所述阀箱（2）包括贯通开口（12），该开口（12）穿过所述阀箱（2）延伸，在所述阀箱（2）内、至少在阀箱的上部区域，容纳着所述阀芯（5），所述阀箱包括至少一个孔（9），该孔（9）大致径向地向外延伸，且与所述贯通开口（12）相通。

10.根据权利要求1到9中的任一项所述的操作阀，其特征在于：所述杆形延伸部分（8b）浮动在所述阀箱（2）内。

11.一种压力锅，在其锅盖（34）内插入着根据权利要求1到10中的任一项所述的操作阀，所述锅盖进一步包括压力阀（20），当锅内具有预定压力时，该压力阀（20）打开。

12.根据权利要求11所述的压力锅，其特征在于，所述压力阀（20）包括：球体（23）、压缩弹簧（22）和阀箱（24），所述阀箱（24）具有作为阀座的圆锥形表面（28），其中，所述阀箱（24）包括上部轴环（27），且所述压力阀（20）设置在所述锅盖（34）的开口内，以使所述锅盖平放于所述轴环（27）与所述密封圈（30）之间，因此所述压力阀（20）能在所述锅盖（34）内竖直移动。

13.根据权利要求12所述的压力锅，其特征在于：所述球体（23）和所述圆锥形表面（28）由金属制成。

14.根据权利要求12或13所述的压力锅，其特征在于：所述圆锥形表面（28）的圆锥角α为30°到40°，优选为33°到37°，最优选为35°。

15.根据权利要求11到13中的任一项所述的压力锅，其特征在于：在所述阀箱（24）内、所述密封圈（25）的上方，具有至少一个径向延伸的孔（31）。

16.用于压力锅（60）的压力阀，该压力阀具有球体（23）、压缩弹簧（21）和阀箱（24），所述阀箱（24）具有作为阀座的圆锥形表面（28），所述阀箱（24）包括上部轴环（27），其中，所述压力阀（20）可设置在所述压力锅（60）的锅盖（34）的开口内，以使所述锅盖平放于所述轴环（27）与所述密封圈（30）之间，因此所述压力阀能在所述锅盖（34）内竖直移动。

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