用于配有气动流体再循环延时功能的方向控制阀的安全机构 |
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| 申请号 | CN201480027376.X | 申请日 | 2014-03-14 | 公开(公告)号 | CN105229351B | 公开(公告)日 | 2017-09-05 |
| 申请人 | 耐科玛蒂有限责任公司; | 发明人 | E·R·迈勒; D·T·迈勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 描述了一种用于方向控制 阀 的安全机构。该机构可以被实现为常见于方向 控制阀 工业的各种阀配置，包括但不限于那些适于包含 气动 流体 再利用延时功能的构造。本发明一般涉及 方向控制阀 的领域，更具体地涉及具有流体再循环延时功能的 气动方向控制阀 的领域。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种方向控制阀，包括： |
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| 说明书全文 | 用于配有气动流体再循环延时功能的方向控制阀的安全机构[0001] 相关申请的交叉引用 技术领域背景技术[0004] 本部分提供与本发明相关的背景信息，但其不必然属于现有技术。 [0005] 在现代工业中很好地认可了方向控制阀，其用于通过系统调节并控制流体的流动。设计用于气动应用、经常称为“气动阀”的方向控制阀被用于调节气态流体的流动。经常，这些气动阀用于提供通过高压气态流体的输送而将机械能传递到机械装置或者致动器的装置。通过改变流经典型的气动阀的流体的路径，可以使与气动阀流体连通并位于阀的下游的致动器从一个位置移动到另一个位置。 [0006] 具体而言，在典型的气动阀的应用中，气动阀经常会有两个输出端口、A和B。通过将输出端口A连接到致动器、例如气缸的一侧以及通过将输出端口B连接到该致动器的相对侧，仅通过改变高压气态流体、例如压缩空气通过阀的路径，就可以使致动器在两个位置之间来回移动。如果高压空气流过端口A，则附装到端口A的致动器的一侧将接收一个正的机械力，使致动器从所施加的力移开。而如果高压空气流过端口B，则附装到端口B的致动器的一侧将接收一个正的机械力，也使致动器从所施加的力移开。 [0007] 传统上，气动阀被认为是高度低效的，在很大程度上是由于因为每次气动阀改变位置并改变流体流动的方向，位于(气动阀和致动器之间)下游的高压气态流体通过排气端口排放而丢失。例如，如果气动阀处于第一位置使得在与输出端口A流体连通的下游通道中存在高压气态流体，那么当气动阀移动到第二位置使得高压气态流体现在自由流动通过输出端口B，则该阀的内部口机构同时在输出端口A和排气端口之间建立流体连通的路径。在输出端口A和排气端口之间流体连通的此路径有效地提供一个排放机构，其允许高压气态流体逸出和丢失。每次气动阀改变位置时重复该排放过程。 [0008] 包括那些在美国专利8,635,940中公开的最近的技术发展，已经提出一种装置，用于将气动流体再循环功能结合到标准三位置气动阀内，使得高压气态流体的一部分在阀的切换过程中被“再循环”。此再循环机构通过在阀的切换过程中结合入延迟功能实施，使得阀停顿在位于传统的第一位置与传统的第二位置之间的第三位置。在此延迟期间、或“驻留”期间，阀的内部端口构造允许阀的两个输出端口A和B在二者本身之间建立一个专用的流体连通，而与阀的任何其他端口隔离。在此驻留期间，气态流体被允许在两个口之间平衡，因此也在位于阀下游的典型的双侧致动器的两侧之间平衡，并且两侧中的各侧与两个输出端口A和B中的一个流体连通。使用这种驻留机构，可使显著量的高压气态流体、例如高压空气进行再循环而不是被排放掉。 [0009] 虽然上述的再循环方法提供了一个显著节能机会，然而在本发明之前开发的再循环方法禁用了阀的某些期望的安全功能。具体而言，三位置气动方向控制阀的目前行业标准定义了在断电情况下的阀的三种行业标准安全行为。这些标准安全行为通常被称为“排气”中心、“压力”中心、和“关闭”中心。所有这三种安全行为在现代商业市场中一应俱全。 [0010] 本发明中所呈现的公开内容描述了一种用于在配有流体再循环功能的三位置气动阀中结合安全机构的新方法，使得阀可以保持所希望的工业标准安全行为中的任何一种行为，同时也实现了再循环方法的优点。 发明内容[0011] 本部分提供本发明的一般概述，而不是全面公开其全部范围或所有特征。 [0012] 本申请在此描述了一种具有安全机构的阀系统，用于在配有空气再循环功能的三位置气动方向控制阀。本发明包括一种方向控制阀，该阀具有阀主体部，该阀主体部具有：至少两个输出端口、即至少第一输出端口“A”和第二输出端口“B”；至少一个排气端口；以及至少一个供应或“压力”端口。该方向控制阀还包括位于阀主体部内的阀芯机构，使得阀芯机构能够在阀主体部内保持第一和第二位置。该方向控制阀还包括能够控制阀芯机构在第一位置和第二位置之间的运动的控制系统、优选电子控制系统。该方向控制阀还包括用于在阀芯机构在位于第一和第二位置之间的第三位置处的转变中实现延迟的系统，使得当阀芯机构位于第三位置以及该阀被供给以正电信号时，第一输出端口A和第二输出端口B在阀主体部内经由指定为“A-B通道”的流体通道而处于专用的流通连通。在当阀芯机构处于第三位置使得所述第一输出端口A和第二输出端口B处于专用的流通连通期间，气动流体可以在方向控制阀的两个输出端口之间再循环利用，因此提供了节能效果。 [0013] 当阀芯机构居于第三位置时在第一输出端口A和第二输出端口B之间发生的专用的流通连通，允许当阀处于正常操作时、即当阀接收正电信号时，气动流体在两个输出端口之间再循环利用。在本发明中，方向控制阀还包括安全机构，使得当所述阀不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，阀芯机构保持在第三位置，但第一输出端口A和第二输出端口B不处于专用的流体连通。 [0014] 现在的方向控制阀工业已经为三位置方向控制阀在发生断电时的第三位(中心位置)的行为建立了三个标准行为。在断电期间的第一标准行为通常被称为“排气”中心位置行为，其中，当方向控制阀不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，第一输出端口A和所述第二输出端口B彼此流体连通，并且也与排气端口流体连通。因此，这种“排气”行为的优选结果是，当阀断电时，存储于阀的输出端口内的任何潜在的能量通过排气端口排放到阀外。 [0015] 方向控制阀在发生断电时的第二标准行为通常被称为“压力”中心位置行为，其中，当阀不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，第一输出端口A和第二输出端口B彼此流体连通，并且也与压力端口流体连通。因此，这种“压力”行为的优选结果是，当阀断电时，阀的两个输出端口以和居于阀的入压力端口内的流体的压力相当的压力取得平衡。 [0016] 方向控制阀在发生断电时的第三标准行为通常被称为“关闭”中心位置行为，其中，当阀不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，第一输出端口A和第二输出端口B各自分别地被气动隔离，并各自分别地不与方向控制阀的任何其他端口流体连通。因此，这种“关闭”行为的优选的结果是，当阀断电时，每个输出端口分别保持在断电前存在于每个输出端口中的压力。 [0017] 在所有这三种标准断电行为中，本发明的一个优选实施例包括自动安全机制，它允许所选择的标准断电安全行为的发生，而无需直接干预。在一个优选的实施例中，自动安全机构由一个简单的两通阀构成，该两通阀被指定作为阀系统的“安全装置”，其中该安全装置具有能保持在第一位置和第二位置的能力，使得当安全装置接收到正电信号时(例如将发生在正常阀操作期间)，安全装置居于第一位置，并且当安全装置不接收正电信号时(如将发生在断电期间)，安全装置“激活”并移动而居于第二位置。在一个优选实施例中，安全装置通过由电子控制机构提供的电子信号控制。 [0018] 在适用于所有的三种标准断电行为的另一个优选实施例中，控制安全装置的电子控制机构包含用于电力存储的装置，使得在正电信号不再被供给到电子控制机构后电子控制机构可以在一段预定间隔时间内继续向安全装置提供正电信号。通过这种装置，优选的结果是，在正电信号不再被供给到电子控制机构后可将安全装置的激活延迟一段预定间隔时间。 [0019] 在“排气”中心位置行为选项的一个优选实施例中，安全装置位于流体通道内，被指定为该阀系统的“安全通道”，使得安全装置能够在该安全装置居于第一位置时阻断通过安全通道的流体流动，并能够在安全装置居于第二位置时允许通过安全通道的流体流动；并且，其中安全通道是在一端邻接于并流体连通于主阀的A-B通道，并在另一端邻接于并流体连通于主阀的排气端口。在一个示例性实施例中，安全装置是“常开”直接作用式双通电磁阀，使得当安全装置接收正电信号时，它居于阻断通过安全装置的流体流动的第一位置，并且，当安全装置不接收正电信号时，它居于允许通过安全装置的流体流动的第二位置。 [0020] 在“压力”中心位置行为选项的一个优选实施例中，安全装置位于流体通道内，被指定为该阀系统的“安全通道”，使得安全装置能够在该安全装置居于第一位置时阻断通过安全通道的流体流动，并能够在安全装置居于第二位置时允许通过安全通道的流体流动；并且，其中安全通道是在一端邻接于并流体连通于主阀的A-B通道，并在另一端邻接于并流体连通于主阀的压力端口。在一个示例性实施例中，安全装置是“常开”直接作用式双通电磁阀，使得当安全装置接收正电信号时，它居于阻断通过安全装置的流体流动的第一位置，并且，当安全装置不接收正电信号时，它居于允许通过安全装置的流体流动的第二位置。 [0021] 在“关闭”中心位置行为选项的一个优选实施例中，安全装置位于所述主阀的A-B通道内，使得安全装置能够在安全装置居于其第一位置时允许通过A-B通道的流体流动，并能够在安全装置居于其第二位置时阻断通过A-B通道的流体流动。在一个示例性实施例中，安全装置是“常闭”直接作用式双通电磁阀，使得当安全装置接收正电信号时，它居于允许通过安全装置的流体流动的第一位置，并且，当安全装置不接收正电信号时，它居于阻断通过安全装置的流体流动的第二位置。 [0023] 这里描述的附图仅用于选择的实施方式的说明性目的，而非所有可能的实现方案，并且不旨在限制本发明的范围。 [0024] 在附图中： [0025] 图1示出具有在第一位置的流体再循环机构的三位置方向控制阀的主阀体和阀芯组件的示例性实施例的剖视图。 [0026] 图2示出具有在第二位置的流体再循环机构的三位置方向控制阀的主阀体和阀芯组件的示例性实施例的剖视图。 [0027] 图3示出具有在第三和中央位置的流体再循环机构的三位置方向控制阀的主阀体和阀芯组件的示例性实施例的剖视图。 [0028] 图4示出具有“排气”中心位置安全行为的本发明的示例性实施例的气动示意图。 [0029] 图5示出具有“压力”中心位置安全行为的本发明的示例性实施例的气动示意图。 [0030] 图6示出具有“关闭”中心位置安全行为的本发明的示例性实施例的气动示意图。 具体实施方式[0031] 现在将更加充分地参照附图描述示例性实施例。 [0032] 附图示出用于配有气动流体再循环延时功能的方向控制阀的安全机构。 [0033] 现在参考图1-3，本发明的示例性实施例包括方向控制阀100，该方向控制阀100包括：方向控制阀主体部102，该方向控制阀主体部102具有至少两个输出端口、即至少第一输出端口104和第二输出端口105、至少一个压力端口103、排气端口106和附加的排气端口107；和位于阀主体部102内的阀芯机构101，所述阀芯机构101能够保持阀主体部102内的三个位置。 [0034] 现在具体参照图1，该图示出了在阀主体部102内第一位置中的阀芯机构101。 [0035] 现在具体参照图2，该图示出了在阀主体部102内的第二位置中的阀芯机构101。 [0036] 现在具体参照图3，该图示出了在位于第一和第二位置之间的第三位置上的阀芯机构101，使得当阀芯机构居于第三位置时，第一输出端口104和第二输出端口105在阀主体部102内经由流体通道113、即“A-B通道”而处于专用的(exclusive)流体连通。在某些实施例中，A-B通道113可包括一个以上的通道区段，包括例如在图1-3中所示的结构。 [0037] 再次参照图1-3，附图示出了控制系统200以及用于在阀芯机构101的转变中实现延迟的电子控制机构300，控制系统200用于控制阀芯机构101的运动，使得阀芯机构101可以在图1所示的第一位置和图2所示的第二位置之间移动。在某些优选的实施例中，阀芯机构101包括一系列外叶片111、位于该一系列外叶片111之间的一系列槽112、以及一系列紧固地固定于阀主体部102和阀芯机构101之间的密封机构110。 [0038] 现在参考图3-6，本发明的示例性实施例包括安全机构400，其构造成使得当方向控制阀100不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，阀芯机构101保持在如图3所示的第三位置，但第一输出端口104和第二输出端口105不处于专用的流体连通。 [0039] 现在具体参照图3和图4，本发明的示例性实施例包括安全机构400，其构造成使得当方向控制阀100不被供给正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，第一输出端口104和第二输出端口105彼此流体连通，并且也与排气端口407流体连通。在某些实施例中，排气端口407与排气端口106流体连通。在其他实施例中，排气端口407与排气端口107流体连通。在其它实施例中，排气端口407是独立的，从与两个排气端口106和排气端口107不同。 [0040] 现在具体参照图4，某些示例性实施例包括自动安全机构400，以当方向控制阀100不被供给正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，自动地实现第一输出端口104和第二输出端口105和排气端口407之间的流体连通。 [0041] 再次参考图3和图4，自动安全机构400的某些示例性实施例包括双通阀401，其指定作为阀系统的“安全装置”，其中安全装置401具有能保持在第一位置和第二位置的能力，使得当安全装置401接收到正电信号时，它居于第一位置，并且当安全装置不接收正电信号时，它居于第二位置。某些示例性实施例结合使用能够经由电子信号控制安全装置401的运动的电子控制机构300。 [0042] 再次参考图3和图4，在某些示例性实施例中，安全装置401是双位置常开型气动电磁阀，并且位于流体通道406、指定为阀系统的“安全通道”内，使得安全装置401能够在安全装置401居于第一位置时阻断通过安全通道406的流体流动，并能够在安全装置401居于第二位置时允许通过安全通道406的流体流动。在某些示例性实施例中，安全通道406是在一端邻接于并流体连通于A-B通道113，并在另一端邻接于并流体连通于排气端口407，该排气端口407在某些实施例中可以与排气端口106或排气端口107流体连通。在某些示例性实施例中，电子控制机构300包含用于电力存储的装置，使得在正电信号不再被供给电子控制机构300后电子控制机构300可以在一段预定间隔时间内继续向安全装置401提供正电信号。 [0043] 现在具体参照图3和图5，本发明的另一示例性实施例包括安全机构400，其构造成使得当方向控制阀1不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，第一输出端口104和第二输出端口105彼此流体连通并且还与压力端口408流体连通。在某些实施例中，压力端口408与压力端口103流体连通。在其他实施例中，压力端口408与压力端口103分开且不同。 [0044] 现在具体参照图5，某些示例性实施例包括自动安全机构400，以当方向控制阀100不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，自动地实现第一输出端口104和第二输出端口105和压力端口408之间的流体连通。 [0045] 再次参考图3和图5，某些示例性实施例的自动安全机构400包括双通阀401、指定作为阀系统的“安全装置”，其中安全装置401具有能保持在第一位置和第二位置的能力，使得当安全装置401接收到正电信号时，它居于第一位置，并且当安全装置401不接收正电信号时，它居于第二位置。某些示例性实施例结合使用能够经由电子信号控制安全装置401的运动的电子控制机构300。 [0046] 再次参考图3和图5，在某些示例性实施例中，安全装置401是双位置常开型气动电磁阀，并且位于流体通道406内、指定为阀系统的“安全通道”，使得安全装置401能够在安全装置401居于第一位置时阻断通过安全通道406的流体流动，并能够在安全装置401居于第二位置时允许通过安全通道406的流体流动。在某些示例性实施例中，安全通道406是在一端邻接于并与A-B通道113流体连通，并在另一端邻接于并与压力端口408流体连通，该压力端口408在某些实施例中可以与压力端口103流体连通。在某些示例性实施例中，电子控制机构300包含用于电力存储的装置，使得在正电信号不再被供给电子控制机构300后电子控制机构300可以在一段预定间隔时间内继续向安全装置401提供正电信号。 [0047] 现在具体参照图3和图6，本发明的另一示例性实施例包括安全机构400，其构造成使得当方向控制阀100不被供给以正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，第一输出端口104和第二输出端口105各自分别地被气动隔离，并各自分别地不与方向控制阀100的任何其他端口流体连通。 [0048] 现在具体参照图6，某些示例性实施例包括自动安全机构400，以当方向控制阀100不被供给正电信号时或在正电信号不再被供给后一段预定间隔时间之后，自动地实现第一输出端口104和第二输出端口105两者各自的气动隔离。 [0049] 再次参考图3和图6，某些示例性实施例的自动安全机构400包括双通阀401、指定作为阀系统的“安全装置”，其中安全装置401具有能保持在第一位置和第二位置的能力，使得当安全装置401接收到正电信号时，它居于第一位置，并且当安全装置401不接收正电信号时，它居于第二位置。某些示例性实施例结合使用能够经由电子信号控制安全装置401的运动的电子控制机构300。 [0050] 再次参考图3和图6，在某些示例性实施例中，安全装置401是双位置常闭型气动电磁阀，并且位于主阀的A-B通道113内，使得安全装置能够在安全装置居于其第一位置时允许通过A-B通道113的流体流动，并能够在安全装置401居于其第二位置时阻断通过A-B通道的流体流动。在某些示例性实施例中，电子控制机构300包含用于电力存储的装置，使得在正电信号不再被供给电子控制机构300后电子控制机构300在一段预定间隔时间可以继续向安全装置401提供正电信号。 [0051] 前述描述的实施例用于图示说明和描述。它不旨在穷尽或限制本发明。特定实施例的单个构件或特征通常并不限于该特定实施例，而是在适用时可以互换，并且可以在选择的实施例中使用，即使没有具体示出或描述。同样也可以多种方式变化。这样的变化不应被认为是脱离了本发明，并且所有这种修改旨在被包括在本发明的范围之内。 [0052] 参考文献 [0053] 下面的参考文献，在某种程度上它们对在此所述的内容提供了示例性的程序上或其他细节上的补充，特别通过引用而结合于本文中。 [0054] 美国专利8,635,940。 |
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