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CN102971614B - 用于压差传感器的具有安全阀的阀门组件 - Google Patents

用于压差传感器的具有安全阀的阀门组件 Download PDF

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CN102971614B CN201180032473.4A CN201180032473A CN102971614B CN 102971614 B CN102971614 B CN 102971614B CN 201180032473 A CN201180032473 A CN 201180032473A CN 102971614 B CN102971614 B CN 102971614B
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Abstract

一种包含在用于测量流体系统的压差的系统中的阀门组件(1)，包括记录压差的压差传感器、第一空腔(22)，第一空腔具有能够在测量位置和阀门组件(1)的零点校准/彻底冲洗的位置之间移位的校准锥(10)。阀门组件(1)包括具有两个连接部(13，14)的阀体(7)和布置成具有安全阀锥(8)的第二空腔(15)。安全阀锥(8)保护压差传感器(12)免受高压差。这是因为在高于度量值的压差的情况下，安全阀锥(8)沿朝向低压侧的方向移动，结果，打开了高压侧和低压侧之间的通道，该通道从一个连接部(13)，即高压侧，经由阀体(7)的第二空腔(15)、设置在安全阀锥(8)中的空腔(24)和凹口(25)，到达另一连接部(14)，即低压侧，由此，压力得以平衡。

Description

用于压差传感器的具有安全阀的阀门组件
技术领域
本发明涉及一种用于压差传感器的阀门组件，该压差传感器用于测量例如加热或冷却系统的流体系统中的压力，该组件通过位于测量接头上的测量软管安装到例如直接位于容器或管道上的阀门或测量接头，该组件保护压差传感器免受未允许的压差水平。
背景技术
在测量流体系统中的压力时，压差传感器通常与某种主要旨在保护压差传感器免受高持续压力或压力冲击的阀门组件结合使用，该高持续压力或压力冲击高于传感器能够处理的压力。这些组件通常还具有冲洗（flushing）组件以除去空腔中的封闭空气的功能，以及具有校准压差传感器的功能，即所谓的零点校准，校准过程意在使压力传感器的两个测量侧在测量开始之前具有相同的压力。
存在几种解决该问题以保护压差传感器免受未允许的压差水平的构造。这样方案的例子从DE19503488和GB2091883A中是明显的，DE19503488描述了一种具有两个安全阀(4,5)的装置，保护压差传感器免受未允许的压差水平，GB2091883A也描述了一种具有安全阀(46,48)的装置，保护免受未允许的压差水平。
此外，GB2410332A中存在一种方案，其包括零点校准和冲洗阀门组件的功能，其中，同一方案还包括两个安全阀(36,38)，以保护压差传感器(26)免受未允许的压差水平。该装置的安全阀(36,38)有两个，并设计成止逆阀，用于保护位于压差传感器上的每个连接部。相应于哪个连接部连接到最高压，各安全阀各保护一侧/方向。
例如GB2410332A所述的方案等早期方案的问题是，需要至少两个安全阀，为它们布置管道以使整个阀门组件免受高压差，因此，这使得该装置的制造更昂贵、更困难。
发明内容
本发明之目的是通过仅一个零件来解决保护压差传感器的问题，由此，简化整个阀门组件的制造，因而获得制造的较低成本。
在已知方案中，阀门组件受两个安全阀保护而免受未允许的压差水平。为何使用两个安全阀的原因是，在将阀门组件连接到流体系统的测量接头时，人们无法提前知道测量侧的哪一个会接收最高压。因此，两个安全阀保护压差传感器免受高压，而不管该高压来自哪个方向。在本发明中，通过一个零件，即称为安全阀锥的锥体来解决该问题，由此，除了其它方面，从功能、制造和成本的观点看，这是有利的。该安全阀锥布置成可在空腔中移位，使得通过高于标定值的压差，安全阀锥在空腔中沿从构成高压的侧到低压侧的方向移位，由此，高压侧和低压侧之间的通道打开，因此压力得以平衡。除了本发明，整个阀门组件还包括其它优点，这些优点被关于该后续申请（divisional application）的最初申请保护，例如校准锥，其提供与整个阀门组件有关的两个位置。这些位置是测量位置以及零点校准和冲洗的结合位置。在结合位置，压差传感器与流体流分开，这是因为压差传感器的两个测量侧布置成它们在零点校准时不与流动流体接触，而校准锥通过密封件将压差传感器的测量侧与流体分开。该位置构成阀门组件的初始位置。与已知方案相比，本发明的优点是通过仅一个安全阀锥，而不是几个阀门或保护装置来保护压差传感器免受高压差。
在本发明优选的实施方式中，安全阀锥位于其布置在朝向空腔的两个开口之间的初始位置，安全阀锥布置在该处。因此，例如在将阀门组件连接在构造的测量接头上时，可获得优点，连接部的哪一个会成为高压侧或低压侧是不重要的，因为安全阀锥能够被“触发”，即向构成低压侧的一侧移动。因此，相对于连接部，阀门组件不会装反。
根据本发明另一个优选的实施方式，沿流动方向观察，安全阀锥布置在包括校准锥的空腔一上海，并且还布置在压差传感器上海，即安全阀锥布置成与朝向流体系统的连接部最近。因此，保护总是主动的，不依赖于校准锥的位置、测量位置或用于零点校准和冲洗的结合位置。
根据本发明另一个优选的实施方式，在连接部之间的压差低于度量值的情况下，安全阀锥布置成总返回其位于在朝向空腔的两个开口之间的初始位置，安全阀锥布置在该处。这是有可能的，因为空腔包括位于空全阀锥的两侧上的复位弹簧，当压差高于弹簧所标定的值，安全阀锥朝向低压侧移动时，复位弹簧被安全阀锥挤压。当压差再次低于度量值时，夹紧的弹簧膨胀，由此，安全阀锥返回其中立的初始位置，结果，安全功能由此回到“准备位置”。
根据本发明又一个优选的实施方式，在阀门组件的初始位置，双保护功能使安全阀锥免受高压差。这是通过位于初始位置、即用于零点校准和冲洗的位置的安全阀锥的保护与最初申请的优点结合而实现的，最初申请的优点是位于该位置的校准锥保护压差传感器免于接触流体。因此，与已知方案相比，可获得优点，在将阀门组件连接到流体系统时，压差传感器遭受高压的风险最小。
根据本发明另一个优选的实施方式，安全阀锥设计成相关于其可能移动的两方向对称，并且其形状优选为圆柱形。对称的形状使得在安装整个阀门组件时不可能错误地安装空全阀锥。此外，其中安装有安全阀锥的空腔的尺寸与安全阀锥的外部尺寸配合，
相对于现有构造，通过本发明可以获得与必须进行的测量有关的一些优点：
－阀门组件通过仅一个零件，即安全阀锥而不是几个阀门或保护装置来保护压差传感器免受高压差；
－阀门组件保护压差传感器免受高压差，保护功能的作用不依赖于哪一个连接部连接到高压侧；
－保护总是主动的，不依赖于校准锥的位置、测量位置或用于零点校准和冲洗的结合位置；
－安全阀锥总返回其初始位置，之后，其被“触发”，由此再次位于保护位置；
－阀门组件在冲洗和零点校准处，即初始位置处包括双保护功能，由此，在阀门组件连接到流体系统时，压差传感器遭受高压的风险最小；
－安全阀锥是对称的，结果，在将安全阀锥安装在阀体的预期空腔中时，不会出现装反的错误。
本发明上述优选的实施方式在从属权利要求中说明。下面将参考附图描述本发明的实施例，以详细地描述本发明的建设性设计，所述附图示出本发明优选的但非限制性的实施方式。此外，本发明在不同方面进一步改进现有技术。在本发明中这是通过以从权利要求1的特征部分清楚表示的方式构造下面所述技术的优选装置来实现的。
附图说明
附图中详细地表示了径向的、部分示意性的横截面视图或透视图。
图1示出压差测量系统所连接的流体系统的一部分。
图2示出整个阀门组件中包含的零件。
图3示出位于初始位置的整个阀门组件，即位于其冲洗/零点校准的位置。
图4a示出处于正常位置的安全阀的详细视图。
图4b示出处于触发位置的安全阀的详细视图。
具体实施方式
图1示出具有致动器2的整个阀门组件1的例子，其中，阀门组件1通过与阀门的测量接头5连接的测量软管4连接到阀门3。该附图还包括手动单元6，用于优选地与致动器2无线连通，以及在恰当的时候与计算机或计算机系统连通。
图2示出包含在整个阀门组件中的零件(detail)。
该整个阀门组件具有阀体7；安全阀锥8，复位弹簧9位于安全阀锥的两侧；校准锥10，通过轴11连接到致动器2；以及安装在阀体7上的具有压差传感器12的一个传感器31。该阀体7具有与测量软管4连接的两个连接部13、14，这些连接部通常分别称为入口和出口。入口对应高压侧，出口对应低压侧。相应于所述连接部关于流体系统的高压侧和低压侧如何布置，该装置的任一侧可以是入口或出口。此外，阀体具有空腔15，其尺寸与安全阀锥8的外部尺寸配合。具有密封元件18的安全阀止动件17位于空腔15的外端16，第一复位弹簧9a与该止动件连接，其中，该安全阀止动件17构成复位弹簧的基底。安全阀锥8位于布置在空腔的底部19上的第一复位弹簧9a和第二复位弹簧9b之间，从而夹在两个复位弹簧之间。该安全阀锥优选地在相对于安全阀锥的轴向方向上包括两个内部凹陷空腔24，空腔口位于安全阀锥8的每一端，每个空腔在其底部具有向外到达锥体外围的连通口(communication)，即凹口25。外形上，该安全阀锥8在外围表面上具有位于凹口25两侧的密封元件20。管道21从一个连接部13经由空腔15延伸到第一复位弹簧9a，并进一步向上延伸到空腔22，该空腔22的尺寸与校准锥10的外部尺寸配合。第二管道23也从出口14经由空腔15的底部19延伸到空腔22。校准锥10位于空腔22中，其优选地在相对于校准锥的轴向方向上包含内部凹陷空腔26，其中，该内部凹陷空腔延伸通过校准锥10的全长。校准锥10的外部优选地具有两个位于相应端部的外围表面上的密封元件27。具有密封元件30的止动突缘29位于空腔22的另一端28，该止动突缘29还构成致动器2和其轴11的连接件/支持件，该轴11终止于止动突缘29，并且固定在校准锥10上。复位弹簧35夹在校准锥和空腔22的底部之间。管道32和33从空腔22的外围表面延伸到位于传感器支撑件31上的压差传感器12。
图3示出处于初始位置的整个阀门组件，即处于其用于冲洗/零点校准的位置。
除了测量的时刻，阀门组件总处于其初始位置，即其用于冲洗/零点校准的位置。该装置在测量工序完成后，被带回用于冲洗和零点校准的位置，这是通过致动器2使该装置返回该位置或者通过其它储能件，例如复位弹簧35来实现的。在该初始位置，校准锥10位于管道21和23之间，由此，密封元件27位于管道32和33两侧，这导致管道32和33被短接，因此，它们获得相同的静压。因此，压差传感器12会被零点校准，并且该校准发生在流体流的外面，因为管道32和33在空腔22的位于密封元件27之间的外围表面上接触空腔22，密封元件27密封在空腔22和校准锥10之间。冲洗同时发生，因为校准锥的构造和其位置允许高压侧和低压侧之间的敞开流道，该敞开流道从一个连接部/入口13经由管道21到达空腔22，通过校准锥10的空腔26，并进一步到达空腔22，然后到达管道23，随后到达第二连接部/出口14。在该过程之后，整个阀门组件1被冲洗，并且没有封闭空气，该阀门组件还被零点校准。
图4a示出处于正常位置的安全阀。
整个保护功能由复位弹簧9a、9b和安全阀锥8构成，当整个阀门组件1未遭受高于该整个保护功能所标定的值时，安全阀锥位于既在复位弹簧9a、9b之间又在管道21、23之间的一位置。在该位置，经由凹口25和安全阀锥8的空腔24的通道关闭，结果，连接部13、14之间不可能连通。在该位置，高压侧和低压侧之间的流体通道不可能连通，因为通过位于凹口25的口的任一侧上的密封元件20密封在空腔15的壁上。当保护功能位于“准备位置”，即未触发位置时，这构成安全阀在阀门组件1中的正常位置。
图4b示出处于触发位置的安全阀。
在该情况下，当压差超过安全阀锥8和复位弹簧9a、9b的标定值时，安全阀锥8沿朝向具有最低压的侧的方向被挤压，由此，位于这一侧的复位弹簧被压缩。由此，高压低和低压侧之间的通道打开，流体从一个连接部13，即入口流到空腔15，流过空腔24和安全阀锥8的凹口25，进一步向外到达第二连接部14，即出口。另一方面，当高压侧和低压侧颠倒时，流体能够在相反方向上流动。因此，通过一个和同一零件/功能，可以保护所连接的压差传感器12免受高压，并且该保护可以在两个方向上工作。
部件列表
1阀门组件                     18密封元件
2致动器                       19底部
3阀门                         20密封元件
4测量软管                     21管道
5测量接头                     22空腔
6手动单元                     23管道
7阀体                         24空腔
8安全阀锥                     25凹口
9复位弹簧                     26空腔
10校准锥                      27密封元件
11轴                          28外端
12压差传感器                  29止动突缘
13入口                        30密封元件
14出口                        31传感器承载器
15空腔                        32管道
16外端                        33管道
17安全阀止动件

Claims (6)

1.一种包含在用于测量流体系统的压差的系统中的装置，所述装置是阀门组件(1)，包括阀体(7)，所述阀体(7)具有连接部(13,14)、管道(32,33)和空腔(22)，所述连接部(13,14)用于与所述流体系统连接，所述管道(32,33)与记录压差的压差传感器(12)连通，所述空腔(22)与所述管道(32,33)接触，其中，所述空腔(22)具有能够在空腔(22)中且在测量位置和用于零点校准和冲洗所述阀门组件的位置之间移位的校准锥(10)，在所述校准锥(10)位于不同于测量位置的其它位置，即位于其初始位置时，所述校准锥(10)将所述压差传感器(12)与所述流体系统分隔开，这是因为所述校准锥(10)包括阻止所述管道(32,33)与所述空腔(22)连通的密封元件(27)，其特征在于，所述阀门组件(1)包括具有安全阀锥(8)的第二空腔(15)，所述安全阀锥(8)保护所述压差传感器免受太高压差，这是因为在高于标定值的压差情况下，安全阀锥(8)布置成沿朝向低压侧的方向移位，结果，打开了高压侧和低压侧之间的通道，所述通道从一个连接部(13)，即所述高压侧，经由所述阀体(7)中的第二空腔(15)，并经由设置在所述安全阀锥(8)中的空腔(24)和凹口(25)，到达另一个连接部(14)，即所述低压侧，由此，压力得以平衡。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，相应于哪一连接部(13,14)分别构成高压侧和低压侧，所述安全阀锥(8)总能够向所述低压侧移位，这是因为处于其初始位置的安全阀锥(8)布置在两个连接部(13,14)的朝向或到第二空腔(15)的开口之间。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在流动方向上，所述安全阀锥(8)沿流动方向布置在具有校准锥(10)的第一空腔(22)上游，并布置在所述压差传感器上游，由此，无论所述校准锥(10)是处于其测量位置，还是处于用于零点校准和冲洗所述阀门组件(1)的位置，即其初始位置，所述压差传感器总能免受太高压差。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述安全阀锥(8)布置成当所述压差低于标定值时返回其位于两个连接部(13,14)的朝向或到第二空腔(15)的开口之间的初始位置，这是因为所述第二空腔(15)包括布置在所述安全阀锥(8)的相应侧上的复位弹簧(9a,9b)。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述阀门组件(1)的初始位置，即当连接所述阀门组件(1)时，所述压差传感器(12)具有免受太高压差的双安全功能，这是因为位于该位置的所述校准锥(10)将所述压差传感器(12)与所述流体系统分隔开，同时，处于初始位置的所述安全阀锥(8)保护所述压差传感器(12)。
6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述安全阀锥(8)相关于其受引导朝向彼此移动的方向是对称的。
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