用于分离的致动装置的动态流体动力监控系统 |
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| 申请号 | CN201410069526.5 | 申请日 | 2007-01-30 | 公开(公告)号 | CN103790887B | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 罗斯控制阀公司; | 发明人 | J·C·本托; N·E·拉塞尔; J·E·福斯特; D·齐默林; | ||||
| 摘要 | 一种利用第一和第二双 阀 将加压 流体 联接至第一和第二致动装置的 控制阀 装置。第一双阀包括第一和第二跨越通道以及第一和第二 先导阀 。第二双阀包括第三和第四跨越通道以及第三和第四先导阀。第一互连部使第一跨越通道与第三先导阀流体入口联接。第二互连部使第二跨越通道与第四先导阀流体入口联接。第三互连部使第三跨越通道与第一先导阀流体入口联接。第四互连部使第四跨越通道与第二先导阀流体入口联接。由此，各个先导阀的操作均依赖于从另外一个双阀接收加压流体，从另外一个双阀接收加压流体仅当另外一个双阀没有处于故障状态时发生。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于将加压流体联接至第一致动装置和第二致动装置的控制阀装置，包括： |
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| 说明书全文 | 用于分离的致动装置的动态流体动力监控系统技术领域背景技术[0003] 流体动力控制机器，比如机械动力压机的操作，如果没有得到正确地控制，会对压机造成损坏或者产生不安全情况。为了满足工程技术标准、政府法令以及良好的习惯做法，对于这种机器来说一般使用双阀（a double valve）作为控制元件，从而使得当不正常工作时，比如当阀失灵、由于阀的单个不正常工作而导致压机重复工作或者超限循环时，可以避免对压机造成损坏或者避免产生不安全情况。使用双阀还提供了在不正常工作过程中自动锁定阀门工作的优点，以防止机器进一步循环，直至不正常工作得以纠正并且阀门被重置。满足前述要求的双阀示例在均转让给Ross Operating Valve公司的美国专利No.6840258和No.6840259中示出，并且通过引用将这两份专利结合入本发明。 [0004] 大型压机一般具有分离的离合器和制动器，用于控制它们的操作。为了供给流体动力压力来使得制动器脱离接合，需要使控制制动器致动装置的双阀进行工作。为了使离合器发生接合，需要使控制离合器致动装置的第二双阀进行工作，从而向压机提供动力。离合器和制动器的工作和停止工作时机必须被准确地控制，以避免对压机造成损坏。例如，制动器双阀的失灵会导致制动器致动装置释放，从而使得制动器在离合器致动装置仍旧处于接合状态的同时被应用，这样将导致试图在制动器处于接合状态的同时使压机进行循环。试图在制动器处于接合状态的同时使压机进行循环会产生一种不安全的情况或者损坏所述致动装置或压机。因此，当所述双阀中的一个出现故障时，另外一个阀必须快速地停止工作，从而避免这种同步工作。 [0005] 用于解决一个双阀在另外一个阀出现故障时继续工作的潜在问题的常规技术，已经显现出各种缺点，这些缺点使得这些常规技术无法满足相关标准。现有方法的示例包括使用连接在各个双阀与其相应致动装置之间的流动控制阀、连接在离合器致动装置上用于计时的快速倾泄阀、或者用来指示一个阀出现故障并且促使另外一个阀停止工作的压力开关。 [0006] 另外一种现有技术的解决途径是通过约束先导阀的入口供送来延缓离合器控制阀的启动时机。同时，通过约束先导阀的排出口来延缓制动器阀的停止工作时机。这种方案防止了离合器与制动器在正常工作过程中发生交迭，但是无法针对阀门故障对系统进行监控。因此，必须使用额外组件来对系统进行监控以及只要任一个阀进入故障状态就马上使两个阀都停止工作。一种用于防止离合器与制动器工作过程发生交迭的类似方法是对离合器控制阀的主入口的气流进行约束，并且对制动器控制阀的主排出口加以约束。这种替代方法同样需要额外组件来进行监控以及只要任一个阀出现故障就马上使两个阀都停止工作。 发明内容[0007] 本发明以这样一种方式动态地控制双阀，即有益地确保了只要一个双阀出现故障，那么另外一个双阀将快速地停止工作。本发明避免使用额外的阀组件或者有意地降低所述双阀的正时性能。所述双阀被相互连接起来，使得每个先导阀的操作均取决于从另外一个阀接收加压流体，从另外一个阀接收加压流体仅在所述另外一个双阀没有处于故障状态时存在。 [0008] 在本发明的一个方面，一种控制阀装置利用第一和第二双阀将加压流体联接到第一和第二致动装置。第一双阀包括用于接收所述加压流体的第一入口，用于联接第一致动装置的第一出口，以及第一排出口。第一双阀的第一阀元件具有第一入口提升阀和第一流动限制器。第一双阀的第二阀元件具有第二入口提升阀和第二流动限制器。第一双阀还包括使第一流动限制器与第二入口提升阀流体联接的第一跨越通道（a first crossover passage），和使第二流动限制器与第一入口提升阀流体联接的第二跨越通道。第二双阀包括用于接收所述加压流体的第二入口，用于联接第二致动装置的第二出口，以及第二排出口。第二双阀的第三阀元件具有第三入口提升阀和第三流动限制器。第二双阀的第四阀元件具有第四入口提升阀和第四流动限制器。第二双阀还包括使第三流动限制器与第四入口提升阀流体联接的第三跨越通道，和使第四流动限制器与第三入口提升阀流体联接的第四跨越通道。第一先导阀与第一阀元件流体联接，并且具有第一先导阀流体入口。第二先导阀与第二阀元件流体联接，并且具有第二先导阀流体入口。第三先导阀与第三阀元件流体联接，并且具有第三先导阀流体入口。第四先导阀与第四阀元件流体联接，并且具有第四先导阀流体入口。第一互连部使第一跨越通道与第三先导阀流体入口流体联接。第二互连部使得第二跨越通道与第四先导阀流体入口流体联接。第三互连部使得第三跨越通道与第一先导阀流体入口流体联接。第四互连部使得第四跨越通道与第二先导阀流体入口流体联接。附图说明 [0009] 图1是一个方框图，示出了一种用于控制用于机械动力压机的制动器和离合器致动装置的常规系统。 [0010] 图2是本发明一优选实施例的示意图，用于将两个双阀相互连接起来。 [0011] 图3是相互连接起来的双阀处于它们停止工作状态下的局部横剖平面图。 [0012] 图4是相互连接起来的双阀处于它们工作状态下的局部横剖平面图。 [0013] 图5是相互连接起来的双阀处于它们故障状态下的局部横剖平面图。 [0014] 图6是一个流程图，示出了本发明的一种优选方法。 具体实施方式[0015] 参照图1，一台压机10包括一个制动器致动装置11和一个离合器致动装置12。第一双阀13具有一个通过压力管线15连接在制动器致动装置11上的出口端口14。双阀13还包括一个用于通过压力管线18与加压流体源17联接的入口端口16。双阀13的排出端口19与大气相通，并且可以包括一个消声器。 [0016] 第二双阀20具有一个通过压力管线22联接在离合器致动装置12上的出口端口21。入口端口23通过压力管线18的分支与加压流体源17联接，并且排出端口24与大气相通，可以包括一个消声器。 [0017] 一个电控制器25被联接在双阀13上的先导阀26和27以及双阀20上的先导阀28和29上。一个开关125被联接在控制器25上，用于容许压机操作人员通过给控制器25发信号而启动压机10的机械循环过程，其中控制器25将产生一个控制信号来开始压机10的机械循环。控制器25以一种常规方式向先导阀26至29提供电控制信号。 [0018] 所示出的双阀13和20在每个双阀内的阀元件之间具有一种内部跨越结构。各个双阀内的正时腔（the timing chambers）由流动通过相应的限制装置的进入加压流体进行加压。在一个正常的工作循环中，电信号会促使所述先导阀开始工作，并且向所述阀元件施加压力。作用在所述阀元件的主阀活塞上的压力会促使这些阀元件移动至它们的工作位置，从而使得加压流体在入口端口与出口端口之间经由相应的跨越通道流动。当电信号从所述先导阀去除时，所述先导阀返回它们的正常停止工作位置，并且主阀腔向大气排气。来自正时腔的压力然后作用在所述阀元件上来驱使它们返回它们的停止工作位置。因此，在正常工作过程中，双阀中的阀元件以一种同步方式一起工作。 [0019] 当出现任何与任一阀元件相关的不正常工作状况时（例如阀元件被卡住），那么这些阀元件将不再同步移动。由此，一个主阀元件处于工作位置（无论是部分地或者全部），此时另外一个主阀元件将处于返回的停止工作位置。这些异常定位会促使双阀一侧的跨越通道和正时腔被以一种正常方式加压，同时该双阀另外一半的跨越通道和正时腔向大气排气。该双阀保持处于这种故障状态，直至利用一个分离的机构进行重置。 [0020] 本发明将两个双阀相互连接起来，从而使得各个双阀中阀元件的同步工作部分地取决于另外一个双阀没有处于故障状态。在所述阀的正常工作和停止工作状态期间，各个双阀的跨越通道固有地保持处于入口全压力之下。但是，当至少一个双阀处于故障状态时，对应的跨越通道降低至基本上大气压力，因为该跨越通道变得与排出端口流体联接（即，出现故障的双阀无法促使打算控制的离合器或制动器致动装置进行工作）。本发明将各条跨越通道与相对的双阀中的先导阀入口相互连接，藉此只有如果在其接收加压流体的该双阀那一侧上，相对的双阀没有发生故障，所述先导阀才可以提供加压流体来启动对应的阀元件（即，没有经历起始故障的双阀将变得无法促使打算控制的离合器或者制动器致动装置进行工作）。 [0021] 除了所述跨越通道之外，与这些跨越通道联接的正时腔也可以可选地用作一个加压流体源，该加压流体源将在阀出现故障时不再提供压力，但是它们并非是优选的，因为本发明中的快速操作非常重要，并且正时腔由于通过约束装置进行排气而需要耗费更长时间降低至大气压力。因此，优选的是使用所述跨越通道作为加压流体源，而并非采用正时腔。 [0022] 下面参照图2和3，示意性地示出了依照本发明一优选实施例连接起来的第一双阀30和第二双阀31。在图2至5中，所有相同的附图标记指代相同的组件。双阀30和31被图示为能够从密歇根州、特罗伊市的Ross Controls公司获得的DM2TM Crossflow 双阀，并且它们是美国专利No.6840258和/或美国专利No.6840259中的实施例。双阀30包括第一阀元件32和第二阀元件33。尽管增压器并非是必需的，但在本实施例中先导阀与增压器先导阀（booster pilot）组合使用，以便以低的电流消耗提供快速的阀门操作。由此，第一先导阀34被连接在第一增压器先导阀35上，用于控制第一阀元件32。第二先导阀36被连接在第二增压器先导阀37上，用于控制第二阀元件33。增压器先导阀35和37分别以一种常规方式从正时腔38和39接收它们的进入流体压力供送。入口40和41从一个加压流体源，比如压缩机（未示出）接收加压流体。出口42和43被连接在制动器致动装置上。排出口44与大气压力连通。 [0023] 第二双阀31包括第三阀元件45和第四阀元件46。第三先导阀47被连接在第三增压器先导阀48上，用于控制第三阀元件45。第四先导阀50被连接在第四增压器先导阀51上，用于控制第四阀元件46。增压器先导阀48和51分别从正时腔52和53接收进入流体。入口54和59从加压流体源接收加压流体。出口97和98被连接在制动器致动装置上。排出口99与大气压力连通。 [0024] 双阀30、31之间的第一互连部包括一条位于阀元件32的第一跨越通道70与先导阀47的入口之间的第一流体管线55。第二互连部包括在阀元件33的第二跨越通道71与先导阀 50的入口之间联接的第二流体管线56。类似地，第三互连部包括位于双阀31中的阀元件45的第三跨越通道72与双阀30中的先导阀34的入口之间的第三流体管线57，而第四互连部包括联接阀元件46上的第四跨越通道73与先导阀36的入口之间的第四流体管线58。需要指出的是，在所述双阀之间存在若干种其它的可能配对方式。例如，双阀30的“左侧”先导阀34可从双阀31的任一个跨越通道72、73接收流体，同时双阀30的“左侧”跨越通道70可向双阀31的任一个先导阀47、50提供流体（即，与针对左侧先导阀34来说选择了何种连接无关）。但是，用在特定双阀设计中的阀正时的细节会导致工作差异，据此对互连配对进行选择。针对前述的DM2TM Crossflow 双阀来说，在图2至5中示出的配对是优选的。 [0025] 在图3的横剖视图中示出了相互连接起来的双阀30、31，它们处于停止工作状态。双阀30中的阀元件32包括第一入口提升阀60，而阀元件33包括第二入口提升阀61。在双阀 31中，阀元件45包括第三入口提升阀62，而阀元件46包括第四入口提升阀63。各个阀元件分别产生第一、第二、第三、第四流动限制器64至67，其连续地将加压流体从入口40、41、54、59供送至相应的跨越通道70至73。 [0026] 在各个阀元件32、33、45、46均处于其停止工作位置时，如图3中所示，入口提升阀60至63被关闭，并且一旦加压流体被导入入口40、41、54、59，那么跨越通道70至73中的压力将等于这个（入口）压力。 [0027] 流体管线55至58分别从跨越通道70至73进给流体，来与先导阀34、36、47和50的先导阀流体入口75至78连接起来。各条流体管线55至58均在所述双阀之间延伸，以便使得流体管线55将跨越通道70与先导阀47的先导阀入口77相互连接起来；流体管线56将跨越通道71与先导阀50的先导阀入口78相互连接起来；流体管线57将跨越通道72与先导阀34的先导阀入口75相互连接起来；并且流体管线58将跨越通道73与先导阀36的先导阀入口76相互连接起来。先导阀34、36、47、50还包括相应的电控制输入端80至83，用于以一种常规方式与控制器25连接。 [0028] 响应从对置双阀30、31中的跨越通道70至73接收到的加压流体，各个先导阀34、36、47、50根据由控制器25发出的电控制信号控制相应的增压器先导阀35、37、48、51。先导阀34、36、47和50均可以由一个三通先导阀构成，该三通先导阀具有一个被连接以驱动各个增压器先导阀35、37、48、51中的增压器阀元件的出口。由此，增压器先导阀35包括一个增压器元件84，用于选择性地使增压器入口85与增压器出口86相互连接。增压器先导阀37包括一个增压器元件87，用于选择性地使增压器入口88与增压器出口89相互连接。增压器先导阀48包括一个增压器元件90，用于选择性地使增压器入口91与增压器出口92相互连接。增压器先导阀51包括一个增压器元件93，用于选择性地使增压器入口94与增压器出口95相互连接。增压器入口85、88、91、94分别从正时腔38、39、52和53接收加压流体。在各个先导阀 34、36、47、50停止工作时，各个相应的先导阀出口均排气，从而阻止来自于对应正时腔38、 39、52、53的加压流体从相应的增压器出口86、89、92、95排出，并且各个相应的主阀控制元件32、33、45、46保持处于其停止工作位置，其中所述先导阀出口均被连接到对应的增压器控制元件84、87、90、93上。由于各条跨越通道70至73均处于全压状态，因此各个先导阀34、 36、47和50均可以获得入口压力，从而使得当被启动时，流体压力将能够使相应的增压器控制元件84、87、90、93重新定位至工作位置。一旦相应的增压器控制元件84、87、90、93处于工作位置，那么来自于相应正时腔38、39、52、53的加压流体将会作用于相应的阀元件32、33、 45、46上，以便如图4中所示使各个双阀30、31处于其工作状态。当双阀30、31处于它们的工作状态时，跨越通道70至73继续保持全压，由此容许先导阀34、36、47、50继续它们对相应增压器先导阀35、37、48、51以及其相应阀元件32、33、45、46的控制。尽管两个双阀30、31在图4中均被图示为同时处于它们的工作状态，但是双阀30、31也可以根据需要每次启动一个，因为只要两个双阀30、31正确地工作，就能够在所有跨越通道70至73中获得全压。 [0029] 各个先导阀34、36、47、50与另外一个双阀30、31中的跨越通道的相互连接，在双阀30、31的固有控制逻辑中产生了一种“与”功能，其中只有与阀元件32、33、45、46关联的先导阀34、36、47、50从另外一个双阀30、31既接收到控制信号又接收到加压流体，那么可以启动一个特定的阀元件32、33、45、46。在出现故障时，与双阀30、31的故障相伴随而在一条跨越通道70至73中的压力丧失会传播至无故障阀的先导阀34、36、47、50中的一个。对于先导阀来说，压力丧失会使其不能启动无故障阀30、31中对应阀元件32、33、45、46的活塞。 [0030] 引起故障的一般机理是由于杂质或者腐蚀而导致阀元件32、33、45、46发生卡绊。由于极其不大可能双阀30、31中的两个阀元件在同一时间在同一位置被卡绊，因此阀元件的卡绊现象将导致阀元件的运动不再同步。由于所述双阀的构造，在出口端口42、43、97、98依赖排出端口44、99时，非同步运动会导致该双阀在故障状态下锁定。 [0031] 图5示出了处于故障状态的双阀30。具体来说，阀元件32完全或者部分地处于工作位置，同时阀元件33处于其停止工作位置。因此，跨越通道71通过阀元件32的入口提升阀60和阀元件33的排放提升阀96而与排出出口44连接。由于跨越通道71的压力降低，正时腔39也会压力降低，从而使得无需考虑发送至先导阀36的控制信号，增压器先导阀37不能将控制元件33驱动至其工作位置。还由于跨越通道71的压力降低状态，管线56无法向双阀31上的先导阀50的入口78提供任何加压流体。双阀31图示处于停止工作状态（即，双阀31在双阀30出现故障时处于停止工作状态）。如果双阀31试图在双阀30处于故障状态的同时进行工作，那么由于仅有先导阀47接收用于驱动其相应增压器先导阀48的加压流体，因此仅有阀元件45将向下移动至其工作位置。因此，双阀31将进入故障状态，自此它仅能够通过特殊重置得以恢复。如果双阀31在双阀30出现故障时处于工作状态，那么先导阀47、50中之一将失去压力，并且对应的增压器先导阀48、51将停止工作。增压器先导阀的压力丧失将导致对应的阀元件45、46移动至其停止工作位置，导致在双阀31中出现同样的故障状态。在两个双阀在故障状态被锁定时，它们与制动器致动装置11和离合器致动装置12联接的出口42、43、 97、98将依赖于它们的排出端口44、99。在无法从双阀30、31获得出口压力的条件下，将不能开始进一步的压机循环，直至双阀30、31均得以重置。 [0032] 图6示出了本发明的一种优选方法，用于在机械压机系统的制动器和离合器的一般循环中控制第一和第二流体驱动致动装置。在步骤100中，两个双阀均处于准备好要运行的状态。所有的跨越通道以及所有与先导阀互连的互连部均被加压，同时所述先导阀处于被停止供能状态。为了开始压机循环，所有的先导阀均在步骤101中被供能。在步骤102中，所述双阀响应于先导阀的压力被致动。假设在各个双阀中阀元件同步工作的过程中没有发生故障，那么两个双阀将在步骤103中实现正常工作，并且两个双阀向离合器和制动器的输出被加压。在步骤104中进行正常的压机循环。在压机循环结束时，在步骤105中停止给所述先导阀供能。如果所有阀元件在不出现故障的同时同步地移动至它们的停止工作位置，那么所述双阀返回至步骤100中的准备好要运行状态。 [0033] 如果在任一步骤102、104或者105中其中一个双阀元件出现了故障，那么双阀中对应的那个将在步骤106中处于故障状态。在步骤107中，依赖于故障阀中的故障阀元件的对应跨越通道中的压力下降。由于双阀之间相互连接，因此先导阀的压力下降至无故障双阀中的对应先导阀的压力。因此，第二双阀在步骤109中出现故障，从而使得其不能进行工作（即，其出口保持与其排出端口联接），直至两个双阀被有意地重置。因此，只要离合器或制动器致动装置中的一个由于双阀出现故障而停止工作，就不能使离合器或制动器致动装置中的另外一个进行工作，并且防止了压机遭受损坏。 |
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