專利名稱：球閥排泄的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及流體閥，特別涉及這種閥，它在要求精確控制流量或精確開關的藥物及特殊化學制品生產(chǎn)和衛(wèi)生設備應用的流體控制方面具有特別的適應性。
可參考的相關美國專利有如下列編號，即2，510，514;2，712，454;3，275，025;3，403，887;3，536，296;3，773，291;3，779，511;3，883，113;4，103，868;4，140，149;4，342，444;4，465，259;4，696，323。
在藥物及特殊化學制品的生產(chǎn)和衛(wèi)生設備應用方面，控制流體的控制閥除了要求具有通常對閥所要求的特性，即保養(yǎng)方便和造價經(jīng)濟外，還要求具有精確的流量控制、可靠的消毒、接觸流體的部件清洗方便。雖然上面提到的專利可以滿足這種流體控制閥的一個或多個要求特性，但沒有一個能滿足全部要求。
因此，要求提供一種流體控制閥，它有精確的流量控制，易消毒，易清洗及保養(yǎng)，并且運轉可靠而造價低廉。
本發(fā)明提供了一種流體控制閥，它具有一閥體，其中有通道形成流通腔，還有安放在流通腔中的旋轉閥球，該球沿球外徑和流通腔內(nèi)徑形成的一條連續(xù)密封接觸線密封。一個彈性體覆層包覆閥球，使彈性體覆層的外徑略大于流通腔內(nèi)徑，當球旋轉時提供活動壓配合，當閥關閉時將流通腔和球之間密封阻斷。在球的外徑上，設一個或兩個最好為V形的槽，因此當將球繞球和軸的中心線旋轉時，流體的流動受槽控制。
球通過一個與流通腔垂直并且其直徑與流通腔相同的孔進入閥體。球與軸可以是一個閥帽組合件的一部分，因此可將球通過閥體孔放入，直到在流通腔內(nèi)完全接觸，而閥帽在閥體上緊固。一個整體軸閥帽密封件在閥體和閥帽之間提供靜密封，還提供軸的動密封。
在閥的安裝中當軸水平放置時，在流通腔中形成流體通口的一個槽處在閥的底部上。這樣，當閥開放時可使管路完全排空。這樣可消除可能使控制過程污染的加工流體的任何存穴。此外，該結構使接觸流體的全部閥元件，可在管路上進行清洗和消毒。
因此，這獨特的閥的結構具備下面的特點(1)使球外徑和流通腔內(nèi)徑之間的線密封接觸可成為閥的密封，從而促成通過球上的槽的精確控制;(2)使球可對流體介質(zhì)產(chǎn)生的力起止推件的作用，藉以免除一般實現(xiàn)該功能所常用的若干部件;(3)使水平管路有最小斜度時可通過閥將管路流體完全排空，使清洗及消毒方便;(4)用一個密封件形成軸的動密封和閥體及閥帽間的靜密封，以消除不必要的部件;(5)使閥組合件無足以使加工過程污染的加工流體存穴，從而提供消毒組合件;(6)可僅通過拆卸四個有頭螺栓，將閥帽和球軸組合件整個從閥體中取出，并通過一個孔將球從閥體中取出;(7)可用普通機床切削閥的內(nèi)表面并拋光。因此，按照本發(fā)明原理的閥主要用于生產(chǎn)藥物，和諸如利用遺傳變種的細菌及酵母生產(chǎn)的特殊化學品。在其他方面可用于需作精確流量控制或開關的任何衛(wèi)生設備應用等。
本發(fā)明的特征在附加的權利要求書中有詳細的闡述。參閱下面的說明并結合附圖便可對本發(fā)明有詳細的了解。各圖中的相同元件用相同標號表示。附圖簡單說明如下

圖1為本發(fā)明流體控制閥的前視圖，其中閥的作動軸平放，并且閥處于關閉位置;
圖2為沿圖1剖面線2-2的剖視圖;
圖3為閥體、閥帽和球軸組合件的分解剖視圖;
圖4為在關閉位置上的閥的放大前視圖;
圖5為球旋轉到開放位置時的放大前視圖;
圖6為球的放大局部剖視圖。
參看附圖，圖1顯示根據(jù)本發(fā)明原理制造的流體控制閥10。閥10有一個閥體12，和一個用有頭螺栓16在閥體12上固定的閥帽14。閥帽14的另一端設連接盤18，用以和控制閥的開/閉位置的標準作動器連接。圖1中顯示球20在閥體12的流通腔中處于關閉位置。
圖2可最清楚地看到，閥體12有進口22及出口24，其間連接著流通腔26。圖2中的箭頭指示流體從進口22到出口24的流向，然而應理解，閥10也可按相反的流向運轉。進口22處設夾具23，出口處設突緣盤25。球20為球形，具有兩個槽28，30，各槽在球20的表面上展開一個小于180°的角度，從而在球的相對兩側，在兩槽之間留下很小的球表面積部分32(見圖2，5，6)。各槽為V形，其夾角X(圖6)最好在90與120度之間。
當球20繞軸34的中心線向任一方向旋轉時，流過閥10的流體受槽28、30的控制。槽的尺寸可變化，使閥有不同的容量，需要時也可僅采用一個槽。當將閥10安裝在管路中，使軸34如圖1所示處于水平位置時，本發(fā)明有很大的優(yōu)點。在這情況下，當閥關閉，球20在流通腔26中處在圖2和圖4前視圖所示的位置上。然而當軸34被旋轉，將球置于如圖5所示的全開放位置上時，注意槽28處在閥底部上，也就是在流通腔26中的流體最低通過點上，這樣當閥開放時，便可將與閥10連接的管路完全排空。如采用兩個槽28，30，則當閥開放時，兩槽必有一個在流通腔的底部。如僅用一槽，則必須注意閥關閉時該槽的位置，使球在旋轉到開放位置時，該槽處在流通腔的底部上。
球20有一個彈性體覆層36，完全覆蓋球20的暴露外表面，然而在需要時，彈性體覆層36也可僅覆蓋球20的球形表面，即非槽表面。總之，圓球20的直徑和彈性體覆層的厚度有一定尺寸，使彈性體覆層的外徑略大于流通腔26的直徑，因此當球旋轉時，在球20和流通腔壁26間形成可活動的緊配合，而當閥關閉時，在流通腔和球之間形成密封阻斷。如圖2及4所示，球20外徑和流通腔26內(nèi)徑間的線接觸形成閥內(nèi)的流體密封。球20與流通腔26間的線密封接觸40，由一條連接球20球面上的槽28及30之間窄部32的點32a和相對點32b，以及連接槽28，30間的球面上的兩相對寬部42上的點42a和其相對點42b的連續(xù)不斷的密封線形成。因此，軸34可以從圖4所示的閥關閉位置，即從密封點32a、32b、42a、42b相連形成線接觸密封40時的位置，逆時針旋轉(從隨動軸端看)，使球20達到圖5所示的全開放位置。
本發(fā)明的另一顯著優(yōu)點可從圖2的剖視圖中了解。注意球20和流通腔26間的線接觸密封，它可使球對流體介質(zhì)產(chǎn)生的力起止推件的作用。這種特殊的結構可免除實現(xiàn)該功能通常需要的分別的閥部件。
將球20在閥體內(nèi)安裝，提供了本發(fā)明的閥的另一明顯優(yōu)點，這從圖2及3極易見到。閥體12的壁42上有一個孔50，特別是在壁52上加工形成槽54。一個彈性體密封件56可用來嵌在孔50中，其突緣58可嵌入槽54中，其孔60的直徑略大于軸34的直徑。孔60還有一個小直徑部分形成整體的O形環(huán)狀密封件62。密封部分62的直徑略小于軸34的直徑，從而和軸緊配合，在軸部64上形成軸的動流體密封(見圖2)。
閥體槽54有一個環(huán)形肩臺66，當用有頭螺栓16將閥帽14緊固在閥體12上時，該肩臺66嵌入密封突緣58內(nèi)。于是密封件56形成軸的動密封，以及閥體12與閥帽14間的靜密封。
軸34在閥帽通道68中伸展，其上端用一個O形環(huán)70密封，該O形環(huán)70用O形定位件72夾持在位。標準夾具74將連接盤18夾在閥帽14上，O形定位件72夾在其間，如圖2所示。任何從流通腔26中漏出而進入通道68的流體，必然由O形環(huán)70密封。
在閥帽14上有一個標準泄放接頭件80，它正常情況下封閉，可打開，通過連接槽69與通道68接通，檢測流體是否有通過密封件的不利泄漏。在必須保持無菌狀態(tài)下使用閥10時，可在閥帽14上設置兩個沖洗接頭，各與泄放接頭件80相似。可將蒸汽向一個這種沖洗接頭供給，從另一個沖洗接頭排出，將通道68消毒，從而防止污染物通過密封區(qū)56進入加工流體。
在軸34的頂部，用適當?shù)匿N84將一個標準傳動連接器82安裝在軸34上，使軸34可被有控制的驅動，從而控制球20的位置。軸承86，88例如可用特夫隆制造，適當安裝在閥帽中的通道68的兩端上，支承軸34的運動。
為在清潔和保養(yǎng)時便于將部件組裝或拆卸，孔50與流通腔有基本相同的直徑，互相垂直，即孔30的中心線與流通腔26的縱向軸線垂直。如圖3所示，將球20通過孔50插入，座落在流通腔內(nèi)，如圖2所示。然后用螺栓16將閥帽14固定在閥體上。球閥的拆卸易于進行，只要卸去螺栓16，就可將閥帽14從閥體12上拆下。
在本發(fā)明實施方案的構造中，將彈性體36模制在金屬球21外面(圖6)，其厚度約為0.050英寸(1.27mm)。球20根據(jù)流通腔26來定尺寸，使金屬球21上的彈性體36的外徑比流通腔26的直徑大0.010英寸(0.254mm)。槽28、30各形成約120度的夾角。
球20還可制成有塑料或硬橡膠的內(nèi)心，而有彈性較大的彈性體外部。另一方面也可將整個球用彈性體材料制造。
槽28、30成形在球面上，可適應不同要求的閥流量。舉例來說，大流量閥的每一槽28、30可使夾角約為120度。小流量閥則設置非常淺的槽，其夾角各約為90度。
因此，本發(fā)明的閥10的新穎特征如下1.球的外徑和流通腔的內(nèi)徑間的線密封接觸可成為閥的密封;
2.球對流體介質(zhì)產(chǎn)生的力起止推件的作用;
3.管路流體可通過在水平管路中有最小斜度的閥完全排空;
4.單個密封件既提供軸的動密封，又提供閥體與閥帽間的靜密封;
5.閥的內(nèi)表面可用普通的機床來切削和拋光;
6.閥組合件中沒有可能使可控加工過程污染的加工流體存穴;
7.僅需拆去四個有關螺栓，便可將整個的閥帽、球軸組合件、連接盤及驅動作動器從閥體上拆下。
上面的詳細敘述，僅為促進透徹了解，不應理解為附加不必要的限制，因為本領域技術人員就發(fā)明作各種修改并非難事。
權利要求
1.一種流體控制閥，包括一個閥體，其一端有一進口，另一端有一出口，進出口之間有一圓柱形流通腔，供流體從閥體的該圓柱形流通腔的壁所限定的內(nèi)徑中通過；一個球軸組合件，具有圓球體和將球旋轉的軸；該圓球的直徑基本上等于該圓柱形流通腔的內(nèi)徑；該圓球具有一對在該球的兩相對外表面上的對稱的槽；該槽各在該球的外表面上展開小于180°的角度，形成相對的對稱窄球表面，與相對的對稱的寬球表面連接，分別形成相應的流體密封表面，阻止流體流過；將該球軸組合件安裝在該閥體中的安裝裝置，使該軸與該閥體傾斜，該圓球在該閥體的圓柱形流通腔中作可活動的壓配合，各該流體密封表面和該流通腔密封接觸；該軸可旋轉，將該球由(1)一個阻止流體從閥中通過的第一位置，這時球上的全部寬窄球形表面上的流體密封表面，以一條不間斷的密封線和該流通腔壁作密封接觸，旋轉到(2)一個將通過閥的流體通道開放的第二位置，這時至少僅球的寬球形表面上的相應流體密封面與該流通腔的壁密封接觸，使流體僅能通過各該槽。
2.根據(jù)權利要求1所述的流體控制閥，其特征為該圓球在各該流體密封表面上具有彈性體覆層。
3.根據(jù)權利要求2所述的流體控制閥，其特征為該安裝裝置具有一個閥帽，閥帽有通道供該軸插入，還具有將該閥帽安裝在該閥體上的裝置。
4.根據(jù)權利要求3所述的流體控制閥，其特征為該閥體的該圓柱形流通腔的壁上具有一個孔，該安裝裝置具有一個密封件，在該孔中密封連接，阻止流通腔中流體通過該孔流失。
5.根據(jù)權利要求4所述的流體控制閥，其特征為該孔有在該流通腔的圓柱形壁上形成的密封槽，該密封件有密封突緣，用于嵌入密封槽。
6.根據(jù)權利要求5所述的流體控制閥，其特征為該密封件有一條軸的通道，使該軸可插入。
7.根據(jù)權利要求6所述的流體控制閥，其特征為該密封件的軸通道有一個內(nèi)密封部，其直徑略小于軸的直徑，形成圍繞旋轉軸的流體密封件。
8.根據(jù)權利要求1所述的流體控制閥，其特征為將該閥調(diào)正，使流體可通過閥體完全排放。
9.根據(jù)權利要求2所述的流體控制閥，其特征為該彈性體覆層覆蓋該球的外表面。
10.根據(jù)權利要求1所述的流體控制閥，其特征為該圓柱形流通腔的壁上有一個孔，該安裝裝置有供將該球軸組合件在閥體內(nèi)作可拆卸安裝的裝置，可將該圓球通過該孔插入或拔出。
11.根據(jù)權利要求10所述的流體控制閥，其特征為該孔為圓形，其直徑基本上等于該圓球的直徑。
12.根據(jù)權利要求1所述的流體控制閥，其特征為該槽為V形，形成的夾角在90度與120度之間。
13.根據(jù)權利要求3所述的流體控制閥，其特征為有一對沖洗接頭，各穿過該閥帽，與該通道接通，用于接受消毒介質(zhì)，將該通道中的污染物進行消毒。
14.一種流體控制閥，包括一個閥體，其一端有一進口，另一端有一出口，進出口之間有一圓柱形流通腔，供流體從閥體的該圓柱形流通腔的壁所限定的內(nèi)徑中通過;一個球軸組合件，具有圓球和將球旋轉的軸;該圓球的直徑基本上等于該圓柱形流通腔的內(nèi)徑;該圓球在外表面上至少有一個槽;該槽在該球的外表面上的展開角小于180°，形成相應的流體密封表面，阻止流體流過;將該球軸組合件安裝在該閥體中的安裝裝置，使該軸與該閥體傾斜，該圓球在該閥體的圓柱形流通腔中作可活動的壓配合，各該流體密封表面和該流通腔壁密封接觸;該軸可旋轉，將該圓球由(1)一個阻止流體從閥中通過的第一位置，這時球上的全部密封表面上的流體密封表面，和該流通腔壁在一條不間斷的密封線上作密封接觸，轉動到(2)一個將通過閥的流體通道開放的第二位置，這時僅相應流體密封表面的一部分與該流通腔壁密封接觸，因此該密封線不連貫，流體僅能從該槽通過。
15.如權利要求14之流體控制閥，而特征為該槽為V形，形成90度至120度的夾角。
全文摘要
一種具有旋轉軸和安裝在流通腔中的球閥的流體控制閥。該球有一個或多個V形槽控制流體流動。在關閉位置上時，球和流通腔壁在一條連續(xù)的線上密封接觸。閥的安裝和打開，可將相連的管路中的流體完全排放，這對用于衛(wèi)生設備有益。球和軸為閥帽組合件的一部分，球通過閥體的一個孔放入流通腔?？字幸粋€整體密封件提供閥體和閥帽件之間的靜密封以及軸的動密封。
文檔編號F16K5/10GK1040087SQ8910667
公開日1990年2月28日 申請日期1989年8月3日 優(yōu)先權日1988年8月4日
發(fā)明者韋爾伯·迪恩·赫琴斯, 庫特·約瑟夫·列格, 羅伯特·弗雷德里克·貝里 申請人:費希爾控制國際有限公司