双作用定向流体流动阀 |
|||||||
| 申请号 | CN200880106981.0 | 申请日 | 2008-09-05 | 公开(公告)号 | CN102124258A | 公开(公告)日 | 2011-07-13 |
| 申请人 | 约翰·莱斯莉·约翰逊; 詹姆斯·G·约翰逊; | 发明人 | 约翰·莱斯莉·约翰逊; 詹姆斯·G·约翰逊; | ||||
| 摘要 | 一种双作用定向 流体 流动 阀 包括有台阶的 活塞 ，该活塞与 提升阀 连接，通过将持续的压 力 施加到小直径的活塞面，并且通过选择地施加压力到大直径的活塞面和从大直径的活塞面去除压力以使提升阀在打开 位置 与关闭位置之间运动，所述活塞通过 控制器 可在打开位置与关闭位置之间运动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种流体流动阀，包括：本体构件，所述本体构件具有通过流动孔口互连的流动端口，所述流动孔口由与操作轴线垂直的环形的平面阀座围绕；在所述本体构件中与所述阀座间隔开并且与所述阀座同轴的有台阶的活塞沉孔，所述活塞沉孔具有打开的端部和封闭的端部；阀导向件，所述阀导向件密封所述活塞沉孔的所述打开的端部，并且具有通过其且与所述操作轴线同轴的开口；有台阶的活塞，所述活塞能够滑动地支撑在与所述操作轴线同轴的所述活塞沉孔中，所述活塞在所述活塞与所述活塞沉孔的所述封闭的端部之间形成第一腔室，并且在所述活塞与所述阀导向件之间形成第二腔室；提升阀构件，所述提升阀构件具有主干部，所述主干部延伸通过所述阀导向件中的所述开口，并且同轴地操作连接到所述活塞，以用于在打开位置与关闭位置之间的并行运动，所述提升阀构件具有扩大的头部段，所述扩大的头部段具有与所述操作轴线垂直的密封面，用于在密封界面处在所述关闭位置中接合所述阀座；和控制器，所述控制器用于在维持所述第一腔室的加压的同时选择性地对所述第二腔室加压和减压，由此使所述活塞和所述提升阀在所述打开位置与所述关闭位置之间运动。 |
||||||
| 说明书全文 | 双作用定向流体流动阀[0001] 相关申请的交叉参考 [0002] 本申请要求享有2007年9月13日提交的美国临时申请No.60/993,649的优先权。 技术领域背景技术[0004] 方向控制阀可以具有许多形式以用于控制流体在流体源与应用之间的流动。对于仅仅开/关控制，实质上广泛地采用球阀和提升阀。当期望流量、压降和其它特征时，使用闸阀、蝶形阀、压力调节阀、针形控制阀以及其它众所周知的类型的阀。与处理各种流体的需要结合，所述各种流体包括具有变化的成分的气体、流体、浆体，这些可用的阀基本都需要专用工具，部件之间很少可以互换。 [0005] 在本申请人的待审专利申请，即2002年8月19日提交的美国申请No.10/223,236中，公开了一种流体控制阀，所述流体控制阀可以在无需专用工具的情况下制造成具有较宽范围的阀尺寸，并且在变化的压力和流量下处理气体和液体时只需要进行最少的改变。其中，提升阀组件被承载在通过传统的机加工所形成的两件式的阀体中。提升阀组件包括与流体流隔离开的非弹簧偏压的活塞。先导致动的活塞将提升阀移动到绕流动孔口的关闭位置，以阻塞流体流。去除先导压力，则允许流体流将阀移动到打开位置。提升阀容许变化尺寸的流动孔口。因而，通过仅仅改变孔口尺寸，可以处理不同的压力和流量，从而允许部件的共用。阀也可以互连以提供多端口的功能性。虽然增加了灵活性和功能性，但是这些提升阀如同其它阀一样仅在常见的条件下在端口之间的规定的流动路径中提供开/关控制。 不能控制真空应用。 [0006] 因此，可期望的是，在目前不能控制的方向流控制的应用中利用我们以上的阀的益处。 发明内容[0007] 本发明提供一种双作用流体流动阀，所述双作用流体流动阀在保持由我们之前的设计所提供的益处的同时控制提升阀并且允许其它阀类型先前不可获得的功能和特征。流体(在压力和真空下)也容易处理。流和流量可以被调节和调制。反向流可以被控制。阀响应时间可以被调节以避免管路冲击。先导压力可以从内部或外部提供。确定的提升阀活塞控制可以以双向、三向或多向功能性提供。另外，阀可以被紧凑地包括到流体缸中，以提高响应时间并减少操作成本。 [0008] 在一个方面中，本发明提供一种流体流动阀，其包括：本体构件，所述本体构件具有通过流动孔口互连的流动端口，所述流动孔口由与操作轴线垂直的环形的平面阀座围绕；在所述本体构件中与所述阀座间隔开并且与所述阀座同轴的有台阶的活塞沉孔，所述活塞沉孔具有打开的端部和封闭的端部；阀导向件，所述阀导向件密封所述活塞沉孔的所述打开的端部，并且具有通过其且与所述操作轴线同轴的开口；有台阶的活塞，所述活塞能够滑动地支撑在与所述操作轴线同轴的所述活塞沉孔中，所述活塞在所述活塞与所述活塞沉孔的所述封闭的端部之间形成第一腔室，并且在所述活塞与所述阀导向件之间形成第二腔室；提升阀构件，所述提升阀构件具有主干部，所述主干部延伸通过所述阀导向件中的所述开口，并且同轴地操作连接到所述活塞，以用于在打开位置与关闭位置之间的并行运动，所述提升阀构件具有扩大的头部段，所述扩大的头部段具有与所述操作轴线垂直的密封面，用于在密封界面处在所述关闭位置中接合所述阀座；和控制器，所述控制器用于在维持所述第一腔室的加压的同时选择性地对所述第二腔室加压和减压，由此使所述活塞和所述提升阀在所述打开位置与所述关闭位置之间运动。该阀在压力和真空条件下用于在没有弹簧的情况下提供双向活塞致动。 [0009] 在额外的方面中，维持第一腔室的加压通过外部压力源提供，并且可以与所述第一腔室直接连接。维持也可以通过与所述本体构件中在至少一个所述端口与所述第一腔室之间的通道连通的内部压力提供。所述第一腔室的加压可以通过与所述本体构件中在两个所述端口之间的通道连通的内部压力提供，并且所述通道包括止回阀，由此所述端口中的最高压力连通到所述第一腔室。所述第一腔室中的止动构件能够轴向地可调节，以限制所述活塞的运动，由此在所述打开位置中控制在所述端口之间的流动。 [0010] 另外，流体流动阀可以包括流体控制装置，用于可调节地控制所述第二腔室的所述加压和所述减压。压力调整器与所述控制器操作地相关联，以用于可调节地控制所述第二腔室的所述加压，并且压力调整器可以在所述第二腔室中提供小于所述第一腔室的压力，由此所述端口之间的流体流动力调制提升阀位置，以控制所述端口之间的流体流动。 [0011] 此外，流体流动阀包括三向功能性，并且端口可以是出口端口和在所述阀导向件与所述孔口之间的入口端口，所述阀体中的排放流动端口在由环形的平面排放阀座围绕的排放流动孔口处与所述出口端口流动地连接，所述排放阀座与操作轴线垂直；在所述本体构件中与所述排放阀座间隔开并且与所述排放阀座同轴的圆柱形的第二活塞沉孔，所述第二活塞沉孔具有打开的端部和封闭的端部；第二阀导向件，所述第二阀导向件密封所述第二活塞沉孔的所述打开的端部，并且具有通过其且与所述操作轴线同轴的开口；圆柱形的第二活塞，所述第二活塞能够滑动地支撑在与所述操作轴线同轴的所述第二活塞沉孔中，所述第二活塞在所述第二活塞与所述第二活塞沉孔的所述封闭的端部之间形成第一腔室，并且在所述第二活塞与所述第二阀导向件之间形成下腔室；第二提升阀构件，所述第二提升阀构件具有主干部，所述主干部延伸通过所述第二阀导向件中的所述开口，并且同轴地操作连接到所述第二活塞，以用于在打开位置与关闭位置之间的并行运动，所述第二提升阀构件具有扩大的头部段，所述扩大的头部段具有与所述操作轴线垂直的密封面，用于在密封界面处在所述关闭位置中接合所述排放阀座；和控制器，所述控制器用于在维持所述第一腔室的加压的同时并行地对第一活塞的所述第二腔室选择性加压和减压，并且用于对所述第二腔室的所述第一腔室减压，由此使所述活塞和相关联的提升阀在相位相反的情况下在所述打开位置与所述关闭位置之间运动。 [0012] 在又一个方面中，流体流动阀可以在流体缸的每个端板构件处被直接包括在流体缸中，所述流体缸具有一对间隔开的端板构件，活塞套筒与所述端板构件互连并且具有活塞，所述活塞能够往复运动地支撑在腔室中，其中，所述活塞包括轴，所述轴操作地延伸通过一个所述端板构件，所述活塞将所述腔室分成收回腔室和延伸腔室，所述收回腔室被加压以将所述轴收回到所述腔室中，所述延伸腔室被加压以从所述腔室伸出所述轴，并且所述控制器与每个端板构件中的所述流体流动阀操作，以在相位相反的情况下加压所述腔室，由此收回和伸出所述轴。 [0013] 为了改进提升阀活塞与流体的隔离，第一和第二密封构件通过所述阀导向件承载并且接合所述阀主干部，并且所述阀导向件中的通道例如通过与所述第一腔室流体地连接，而在所述密封构件之间施加压力，以阻止流体从所述端口泄漏到所述第二腔室。 [0014] 在另一个方面中，本发明提供一种流体流动阀，其包括：本体构件，所述本体构件具有通过流动孔口互连的流动端口，所述流动孔口由与操作轴线垂直的环形的平面阀座围绕；在所述本体构件中与所述阀座间隔开并且与所述阀座同轴的有台阶的活塞沉孔，所述活塞沉孔具有打开的端部和封闭的端部；阀导向件，所述阀导向件密封所述活塞沉孔的所述打开的端部，并且具有通过其且与所述操作轴线同轴的开口；有台阶的活塞，所述活塞能够滑动地支撑在与所述操作轴线同轴的所述活塞沉孔中，所述活塞在所述活塞与所述活塞沉孔的所述封闭的端部之间形成第一腔室，并且在所述活塞与所述阀导向件之间形成下腔室；提升阀构件，所述提升阀构件具有主干部，所述主干部延伸通过所述阀导向件中的所述开口，并且同轴地操作连接到所述活塞，以用于在打开位置与关闭位置之间的并行运动，所述提升阀构件具有扩大的头部段，所述扩大的头部段具有与所述操作轴线垂直的密封面，用于在密封界面处在所述关闭位置中接合所述阀座；第一通道和第二通道，所述第一通道在所述本体构件中与所述端口中的一个端口流体地连接，所述第二通道在所述本体构件中与所述端口中的另一个端口流体地连接；和控制器，所述控制器用于将所述第一通道和所述第二通道与所述第一腔室选择性地交替流体连接。 [0015] 在又一个方面中，本发明提供一种流体流动阀，其包括：本体构件，所述本体构件具有通过流动孔口互连的流动端口，所述流动孔口由与操作轴线垂直的环形的平面阀座围绕；在所述本体构件中与所述阀座间隔开并且与所述阀座同轴的有台阶的活塞沉孔，所述活塞沉孔具有打开的端部和封闭的端部；阀导向件，所述阀导向件密封所述活塞沉孔的所述打开的端部，并且具有通过其且与所述操作轴线同轴的开口；有台阶的活塞，所述活塞能够滑动地支撑在与所述操作轴线同轴的所述活塞沉孔中，所述活塞在所述活塞与所述活塞沉孔的所述封闭的端部之间形成第一腔室，并且在所述活塞与所述阀导向件之间形成下腔室；提升阀构件，所述提升阀构件具有主干部，所述主干部延伸通过所述阀导向件中的所述开口，并且同轴地操作连接到所述活塞，以用于在打开位置与关闭位置之间的并行运动，所述提升阀构件具有扩大的头部段，所述扩大的头部段具有与所述操作轴线垂直的密封面，用于在密封界面处在所述关闭位置中接合所述阀座；第一通道，所述第一通道在所述本体构件中流体地连接在所述端口中的一个端口与所述第一腔室之间；止动构件，所述止动构件通过所述本体构件承载，所述止动构件能轴向调节地定位在所述第一腔室中，并且具有密封构件，所述密封构件能够在密封界面处在关闭位置中与所述活塞接合并在打开位置中与所述活塞间隔开；在所述活塞构件和所述阀导向件中的排泄通道(vent passage)，当所述止动构件的所述密封构件处在所述打开位置中时所述排泄通道使所述端口中的所述另一个端口与所述第一腔室流体连接，并且当所述止动构件的所述密封构件处在所述关闭位置中时所述排泄通道使所述端口中的所述另一个端口与所述第一腔室流体断开；和弹簧装置，所述弹簧装置用于将所述活塞朝向与所述止动构件的所述密封构件形成的所述关闭位置偏压。 [0016] 在又一个方面中，本发明提供一种流体流动阀，其包括：本体构件，所述本体构件具有通过流动孔口互连的流动端口，所述流动孔口由与操作轴线垂直的环形的平面阀座围绕；在所述本体构件中与所述阀座间隔开并且与所述阀座同轴的有台阶的活塞沉孔，所述活塞沉孔具有打开的端部和封闭的端部；阀导向件，所述阀导向件密封所述活塞沉孔的所述打开的端部，并且具有通过其且与所述操作轴线同轴的开口；有台阶的活塞，所述活塞能够滑动地支撑在与所述操作轴线同轴的所述活塞沉孔中，所述活塞在所述活塞与所述活塞沉孔的所述封闭的端部之间形成第一腔室，并且在所述活塞与所述阀导向件之间形成下腔室；提升阀构件，所述提升阀构件具有主干部，所述主干部延伸通过所述阀导向件中的所述开口，并且同轴地操作连接到所述活塞，以用于在打开位置与关闭位置之间的并行运动，所述提升阀构件具有扩大的头部段，所述扩大的头部段具有与所述操作轴线垂直的密封面，用于在密封界面处在所述关闭位置中接合所述阀座；止动构件，所述止动构件通过所述本体构件承载，所述止动构件能轴向调节地定位在所述第一腔室中；在所述止动构件与所述活塞之间的弹簧构件，用于将所述提升阀偏压到所述关闭位置；和控制器，所述控制器用于选择性地加压所述腔室，以使所述提升阀运动到所述关闭位置。附图说明 [0018] 图1是根据本发明实施例的双作用的方向流体流动阀的侧视图； [0019] 图2是沿着图1中的线2-2得到的处在关闭位置中的流体流动阀的侧剖视图； [0020] 图3是处在打开位置中的图2的流体流动阀的侧剖视图； [0021] 图4是图1的流体流动阀的致动器本体的侧剖视图； [0022] 图5是图1的流体流动阀的阀体的侧剖视图； [0023] 图6是图1的流体流动阀的提升阀组件的侧剖视图； [0024] 图7是本发明的另一个实施例的侧剖视图； [0025] 图8是本发明的又一个实施例的侧剖视图； [0026] 图9是本发明的又一个实施例的侧剖视图； [0027] 图10是本发明的又一个实施例的侧剖视图； [0028] 图11是本发明的又一个实施例的侧剖视图； [0029] 图12是本发明的又一个实施例的侧剖视图； [0030] 图13是沿着图12的线13-13得到的剖视图； [0031] 图14是本发明的又一个实施例的侧剖视图； [0032] 图15是图14的实施例的侧视图； [0033] 图16是沿着图15的线16-16得到的剖视图； [0034] 图17是本发明的又一个实施例的侧视图； [0035] 图18是图17的阀的剖视图，示出阀处在排放位置中； [0036] 图19是图17的阀的剖视图，示出阀处在供给位置中； [0037] 图20是本发明的实施例的局部剖视图； [0038] 图21是本发明的又一个实施例的侧剖视图，示出阀处在关闭位置中； [0039] 图22是示出图21的阀处在打开位置中的侧剖视图； [0040] 图23是本发明的又一个实施例的侧剖视图；和 [0041] 图24是本发明的又一个实施例的侧剖视图。 具体实施方式[0042] 参照图1至3，示出了根据优选实施例的双作用定向流体阀10，其用于控制流体在流体源12与流体应用14之间的流动。在该实施例中，阀10构造成双向阀，然而，很清楚的是可以包括在以下所述的其他实施例中更详细说明的其它构造和特征。还将清楚的是，阀可以用于处于压力或真空条件下的气态或液态的流体。 [0043] 流体控制阀10包括两部分的本体构件，该本体构件包括基部或阀体20以及盖或致动器本体22，所述致动器本体22可操作地承载由控制器26操作的双活塞提升阀组件24。阀10的功能是在图2的关闭位置中防止流体从流体源12流动，并且在图3的打开位置中允许流体在入口端口28和出口端口30之间从流体源12流动到应用14。阀10还具有的功能是防止流体通过出口端口30流回到入口端口28中。 [0044] 参照图6，提升阀组件24包括连接到提升阀44的有台阶的活塞40，在组装时该提升阀44通过阀导向件46可滑动地支撑。活塞40包括具有较大直径D1的圆柱形的基部段50和具有较小直径D2的顶部段52。活塞40的直径被相对设定尺寸，以在没有辅助弹簧的情况下提供用于确定打开和关闭的双作用致动，以控制流动，所述尺寸取决于流动控制应用的具体情况。顶部段52在外表面中包括向外开口的环形槽，用于保持诸如O型环的密封元件54。基部段50在外表面中包括向外开口的环形槽，用于保持诸如O型环的密封元件 56。提升阀44包括圆柱形的主干部57和扩大的大致圆柱形的阀盘或阀构件58。主干部 57的上端包括螺纹轴向孔。主干部57通过压配合被同轴地接收在活塞40的基部段50中的向下开口的沉孔中。包括上沉孔的通孔形成在活塞的顶部段52中并与下沉孔相交。在与阀导向件46组装之后，在该通孔中接收螺纹紧固件59，其中柄部拧到阀主干部57以将提升阀固定地连接到活塞。提升阀44从而与活塞同轴地连接，以沿着操作轴线60(图2)运动。阀构件58包括与主干部的轴线垂直的平面的圆形下表面62。在该下表面中形成有向下开口的环形槽，用于承载诸如O型环的密封元件64。可以设置多个槽，由此共用的提升阀可以与用于变化尺寸的孔口的适当的密封元件一起使用。提升阀从而面对着落座，并且主干部和阀构件在流动孔口的外部。也可以使用后部落座的构造。 [0045] 阀导向件46是具有外部法兰的圆盘，所述外部法兰具有与中央膛孔同轴的外径。在法兰的上表面上承载有密封元件65，以与致动器本体的相对的平面的底面密封。提升阀的主干部与阀导向件的中央膛孔之间具有封闭的滑动配合，以用于在组装中额外地维持同轴的运动。中央膛孔包括向内开口的环形槽，用于保持诸如O型环的密封元件66，以密封阀主干部。 [0046] 参照图5，阀体20包括向上开口的有台阶的沉孔66。沉孔66与连接至流体源的横向入口端口28相交。横向出口端口30形成在沉孔66下方。环形的流动孔口72同轴地形成在沉孔66的基部中，并用于与这些端口流体互连。围绕孔口72在沉孔基部中形成有环形的阀座74，用于提供与提升阀44(图6)的密封元件64的密封界面。在阀体中形成有先导通道76，所述先导通道76具有连接至先导压力源75的入口和在其顶面处的出口，以用于与如下所述的致动器本体22中的通道流体连接。 [0047] 参照图4，致动器本体22包括向下开口的有台阶的沉孔80。致动器本体22和阀体20与适当的紧固件(未示出)固定地连接，以用于在致动器本体中的沉孔80与阀体20中的沉孔66同轴的情况下，将相对的平面夹持在一起。沉孔80包括：基部段81，所述基部段81的直径提供与活塞40的基部段的封闭的滑动配合；和顶部段82，所述顶部段82与活塞的顶部段之间具有封闭的滑动配合。因而，应当理解，在组装时，提升阀被约束在四个同轴的定位面处：活塞界面、阀导向件膛孔、以及阀主干部与活塞的压配合。这维持阀相对于阀座的关键的垂直运动，以确保它们之间的确定的平面接触。 [0048] 致动器本体中的先导通道84包括向下开口的段，所述向下开口的段与阀体中的先导压力通道对齐，所述向下开口的段与在沉孔80的顶部段82的基部处具有出口的横向段连接。致动器本体中的第二或上腔室通道86包括与在顶面中具有出口的竖直段连接的横向段，该横向段在沉孔80的顶部段的基部处具有入口。致动器本体中的第三或下腔室通道87具有与在顶面处离开的竖直段连接的横向段，该横向段与沉孔的基部段在缘边附近相交。致动器本体中的第四或中间腔室通道88具有与在顶面处离开的竖直段连接的横向段，该横向段与沉孔的基部段在基部附近处相交。致动器本体中的第五或排泄通道89与通道88相交并且提供通向外部的排放端口。 [0049] 在组装时，处在图2的关闭位置中的活塞建立起在活塞的顶部与沉孔的上段的基部之间的上腔室90、在活塞段与沉孔的基部段的基部之间的中间腔室92、以及在活塞与阀导向件之间的下腔室94。上腔室90从而与通道82、84流体连接，中间腔室92与通道88流体连接，并且下腔室94与通道87流体连接。 [0050] 通道84、86、88与控制器26流体连接。适当的控制器是三通电磁阀。控制器26选择性地操作以在维持上腔室90中的压力的同时使下腔室94加压和排空。控制器26的通常关闭的输入端口通过线路96与来自上腔室90的通道84连接。来自下腔室94的通道通过线路97与通常打开的端口连接，所述线路97的出口通过线路98连接到通道88和排泄通道89。 [0051] 在图2的关闭的位置中，上腔室90通过先导压力加压，并且中间腔室92和下腔室94排泄，由此上腔室中的压力将活塞40移动到下部位置，在该处提升阀44密封孔口72，防止抵抗在孔口密封界面处的入口压力而在入口端口28与出口端口30之间出现流动。这些条件可以通过选择先导压力、活塞段直径和孔口尺寸而满足。尤其孔口尺寸可以选择成在保持用于致动器组件和先导压力的基本构造的同时处理较宽范围的压力源。当控制器被相对地调节时，上腔室和下腔室二者从先导源75加压，活塞段之间的直径不同提供净向上力，所述净向上力将提升阀移动到图3的打开的升起位置，允许这些端口之间的流动。应当理解，腔室中的选择性压力条件可以通过相同或不同压力的独立压力源提供。 [0052] 前述的流体控制阀提供在两个方向上的快速响应时间。对于关闭，较大的下腔室的排放立刻使中间腔室加压，在中间腔室活塞区域上产生额外的向下力，由此增大关闭的速率。对于打开，到下腔室的流动在上腔室中产生压降，增大了打开力和响应时间。另外，排泄是单向地向外的。在致动期间在腔室中没有出现负压。这防止可以弄脏阀部件的外部污染物进入并且允许在前面不利的条件下操作。 [0053] 在以下的实施例中，共同的部件使用它们的现有的附图标记。参照图7，先导压力可以通过在端口处的内部压力而提供。如上所述使用现有的附图标记用于部件的流动控制阀100可以设置有通道102，所述通道102将入口端口28与致动器本体中的通道84连接。通道102可以包括弹簧偏压的止回阀104。通道102可以设置有与外部源连接的现有的先导连接，其中用塞子106将该连接盖住。从出口端口30到控制器26设置有包括止回阀112的另一个通道110，在该出口端口30中有通道与上腔室90和通道88连通。该布置提供先导压力，所述先导压力是在任一个端口中稳定地或瞬时地经历的最高压力，由此防止与端口压力无关的反向泄漏。以上的流动方向可以反向。 [0054] 在图8中示出本发明的又一个实施例，其中，双作用定向流体流动阀设有流动控制。基本阀120可以与如上所述的基本阀相同，其中提升阀44向下移动到关闭位置以使该阀在外部先导压力或内部压力下落座。通过在通道处对下腔室94施加压力，由此向上移动提升阀，而将该阀相反地调节到打开位置。阀120包括流动控制组件122，所述流动控制组件122包括活塞止动件124，所述活塞止动件124具有：布置在上腔室90中的扩大的头部125；和圆柱形的柄部126，所述圆柱形的柄部126可滑动地延伸通过致动器本体22的基部中的轴向孔并且被接收在附装至致动器本体的顶部的调节支架127的轴向膛孔中。膛孔的上部分有螺纹并且接收调节螺纹件128。调节螺纹件可以手动地调节以升起或降下活塞止动件124的头部125。这种调节继而改变向上的活塞行程的限制，并且因此改变通过孔口的流动。调节螺纹件也可以联接到机电致动器，用于遥控流动特性。在任一种情况下，流动控制组件允许流动特性的动态调节，使阀120能够在操作期间在改变流量方面与机械球阀类似地响应。 [0055] 在图9中示出本发明的又一个实施例，其中，双作用的定向流体流动阀设有响应控制。基本阀130可以与如上所述的基本阀相同，其中提升阀44向下移动到关闭位置以在外部或内部先导压力下使该阀落座。通过在通道处对下腔室94施加压力，由此向上移动提升阀，而将该阀相反地调节到打开位置。阀130包括流动控制组件132，所述流动控制组件132包括在下腔室94的通道中定位在通道段的交叉点处的针阀或流动控制螺纹件134。针阀134拧到横向螺纹孔中，并且具有可手动地调节的尖端位置，以有效地用于改变从上腔室90通过控制器26至下腔室94的先导流动，由此随着下腔室被加压而可调节地控制提升阀的打开速率。阀134也用于通过限制下活塞腔室的排泄而控制阀关闭。 [0056] 当阀打开或关闭时，该响应控制克服了由于突然的压力所导致的震动和破坏。这种由快速地移动阀所导致的震动或锤打效果在需要某种类型的控制以保护系统的液体流动应用中尤其有害。该响应控制可以按应用的要求现场进行操作调节。 [0057] 在图10中示出本发明的又一个实施例，其中，双作用的定向流体流动阀设有压力控制。基本阀140可以与如上所述使用外部先导压力的基本阀相同，并且入口端口142在提升阀和孔口144下方并且出口端口145在上方。借助该布置，从上活塞腔室至控制器的线路包括压力调整器146。压力调整器146可以手动地或机电地控制。在关闭位置中，上活塞腔室90中的先导压力被选择以产生确定的向下压力，以克服入口端口142中的入口压力的反作用力而使提升阀落座，并且阀保持关闭，所述反作用力作用在孔口处的提升阀表面上。为了打开，压力调整器146调节成将压力提供给下腔室94，所述压力小于打开阀本身所需要的压力。然而，与入口端口压力结合，打开力大于上活塞腔室中的力，由此阀运动到打开位置。随着入口端口与出口端口之间的压差降低，提升阀上的速度压力减小，并且当上活塞腔室力克服下活塞腔室力和减小了的提升阀上的力时，提升阀朝向关闭位置移动。这继而在出口线路中不使用单独的调整器的情况下调节下游压力。该布置允许高速和高流动压力控制。 [0058] 参照图11，如上所述的基本阀还可以构造成在阀体156中分别具有直列的入口端口152和出口端口154，其中流动孔口157形成在提升阀沉孔的水平的基壁中，并且与端口154连通。端口152可以是具有较大直径的沉孔，由此提供可与具有昂贵的砂型铸造本体的、传统的较大的高流动直列提升阀相比的增大的流动能力。该阀可以在不干扰相邻的阀端口块158、159的情况下被拆除。端口块可以通过管螺纹或其它的传统的连接方法进行端口连接。 [0059] 机加工的通道可以构造成提供其它的优点。参照图12和13，如上所述的阀160可以设有阀体161，所述阀体161具有轴向对准的串联的纵向通过端口162和先导端口164，这些端口在孔口168处与纵向间隔开的横向端口166流体连通，所述孔口168通过如上所述的双活塞提升阀组件被选择地打开和关闭。该布置允许阀在没有传统的独立的端口的情况下直接连接，导致明显的尺寸优点和成本优点。另外，这种布置允许流体流动方向被反向。因而，流体可以从共同的流体源通过端口162流动，以用于在端口166处选择分布，或者流体可以在端口166处从多个流体源传输，以用于在端口162处的共同供给。 [0060] 提升阀和双活塞布置还可以有益地包括有三向功能性。参照图14，示出了三向双作用流体流动阀200。其中，双活塞提升阀组件202与单活塞提升阀组件204操作地联接，以提供由阀组件202控制的从入口端口206到出口端口208以及由阀组件204控制的从出口端口208到排放端口210的流体的三向控制。 [0061] 阀组件202被如上所述控制，其中通过来自止回阀控制的内部源216的通道214维持上腔室212中的先导压力。也可以使用如上所述的外部源。上腔室212连接到在通道218和线路220处的三向控制器216。在关闭位置中，下腔室226在通道228以及在控制器 216处的线路230和232处排泄，以使通道234、236排泄。在打开位置中，控制器216被相反地调节，并且下腔室226在维持上腔室212中的压力的同时被加压，由此将双活塞组件 202提升到打开位置并且允许流体从入口端口206流到出口端口208。 [0062] 阀组件204包括支撑在致动器本体的沉孔中的单活塞240，所述单活塞240操作地连接到提升阀242和阀导向件244。阀组件204的上腔室246通过通道248连接到来自双活塞阀组件202的下腔室226的通道228，并且因此所述上腔室246利用其被加压和排放。阀组件202的下腔室250连接到排泄通道234，并且因此持续地排泄。 [0063] 在操作中，当阀组件202被调节成打开时，下腔室226和单活塞上方的上腔室246在维持上腔室212中的压力的同时被加压，由此单活塞移动到关闭位置，在所述关闭位置处提升阀将孔口262密封到排放端口。当双活塞被调节成在控制器处关闭时，下腔室226和单活塞的上腔室246排泄，由此来自出口端口208的流体压力将提升阀组件204和活塞升起到打开位置，以使流体能够从出口端口208流到排放端口210。从而三向功能性通过单控制和单元化的多活塞阀组件紧凑地提供。 [0064] 三向功能性还可以在如图15和16中所示的模块化的直列形式中提供，其中，入口端口270轴向地对准，排放端口272轴向地对准，并且先导端口274轴向地对准。这些端口与相应的出口端口278独立地连接，并且通过上述的阀组件控制到这些端口和来自这些端口的流体流动，以便独立地控制相对于进入孔口和排放孔口的流体流动。 [0065] 双作用流体流动阀的三向功能性还可以被包括到传统的气压缸或液压缸中，以便节约能源，增大缸致动速度，并且可以用作冗余的安全阀或用作进一步增大致动速度的增压阀。其中，缸的端盖被加工成给阀体提供期望的端口以及致动器本体和提升阀组件，所述致动器本体和提升阀组件组装到阀体和从阀体拆除以用于安装、更换和保养。以上的特征和控制可以被合并以用于操作。 [0066] 在图17至19中示出与传统气压缸结合的说明性的实施例。其中，缸300包括缸活塞套筒302，所述缸活塞套筒302具有杆端板304和盖端板306。在套筒302中可滑动地支撑有活塞308。轴310延伸通过端板304并且由此与待致动的活塞308操作地连接。加压流体被传输到在活塞308与盖端板306之间的延伸活塞腔室312，以将活塞308和轴310移动到延伸位置。加压流体被传输到在活塞308与杆端板304之间的收回活塞腔室314，以将活塞与轴移动到所示的收回位置。 [0067] 在每个端板304处都设置有阀320，用于控制流体输入和从相关联的腔室的排放。为了说明，阀320将参照杆端板304说明。每个端板都是大致矩形的固体，所述固体具有足够的厚度以用于容纳阀，并且每个端板都包括至少一个用于结合和安装阀的平面。在此，端板形成阀体，并且致动器本体322通过诸如安装螺纹件的适当的紧固装置(未示出)附装到阀体。致动器本体322操作地承载具有提升阀325的双活塞提升阀组件324和具有提升阀327的单活塞提升阀组件326。 [0068] 端板304包括入口端口330，所述入口端口330横向地钻进端板的侧面中并且在阀组件的下方延伸超出阀组件。该端口具有用于与加压流体源连接的入口。阀组件324包括与该阀组件同轴的有台阶的沉孔，所述有台阶的沉孔具有基部段以及定位和支撑阀导向件332的外部段。该沉孔包括从基部段延伸并与入口端口330相交的通孔334，所述通孔334形成流动孔口，所述流动孔口具有围绕的环形阀座，以用于与提升阀325密封。供给端口336从板的后表面延伸并且与基部段相交，以用于在打开位置中供给流体至活塞腔室。 [0069] 阀组件326包括与该阀组件同轴的有台阶的沉孔，所述有台阶的沉孔具有支撑阀导向件342的外部段和基部段。盲孔344从基部段的基部向下延伸，并且形成流动孔口，所述流动孔口具有围绕的环形座表面。排放端口346从板的后表面延伸并且与沉孔的基部段相交。返回端口348从板的后表面延伸并与孔344相交，并且用于使致动流体返回到流体源或排泄孔。在打开位置中，流体从活塞腔室通过排放端口排放，以用于通过孔口流动并通过端口348返回或排泄。 [0070] 双活塞提升阀组件包括双直径的有台阶的活塞350，所述活塞350可滑动地支撑在与孔口同轴的向下开口的有台阶的沉孔中。提升阀325包括主干部，所述主干部延伸通过阀导向件332中的开口并且连接到活塞350。提升阀325包括扩大的阀头，所述扩大的阀头在下表面上具有密封元件，所述密封元件在关闭位置中接合绕孔口的阀座面，以在图18中所示的关闭位置中防止流体从入口端口330到供给端口336流动，并且在图18中所示的打开位置中允许流体在入口端口330与供给端口336之间流动。在组装时，活塞和沉孔建立起在活塞上方的小直径的上腔室、在活塞下方且在活塞与阀导向件之间的较大直径的下腔室、以及在活塞与沉孔的下段之间的中间腔室。上腔室被持续地加压。在一种形式中，先导压力通过在入口端口与上腔室之间的通道360以及关闭或排除的外部端口362供给。通道可以包括止回阀364，所述止回阀364用于建立起在入口端口中经历的最高压力。可替代地或结合地，先导压力可以通过外部端口供给。 [0071] 单活塞提升阀组件包括单直径活塞370，所述单直径活塞370可滑动地支撑在与孔口同轴的向下开口的沉孔中。提升阀327包括主干部，所述主干部延伸通过阀导向件342中的开口并且连接到活塞370。提升阀327包括扩大的阀头，所述扩大的阀头在下表面上具有密封元件，所述密封元件在关闭位置中接合绕孔口的阀座面，以在图19中所示的关闭位置中防止流体从排放端口348到端口346流动，并且在图18中所示的打开位置中允许流体在排放端口348与端口346之间流动。在组装时，活塞370和沉孔建立起在活塞上方的上腔室326、以及在活塞下方且在活塞与阀导向件之间的包括排泄孔的下腔室366。单活塞的上腔室326和双活塞的下腔室流体地串联连接到通道378，所述通道378在致动器本体侧具有出口380，并且所述通道378通过线路370连接到诸如电磁阀的流体控制器372。在先前的实施例中说明的流动控制调节器386包括用于可调节地控制单活塞的打开位置以用于调节流量的止动构件，并被持续地加压。 [0072] 在操作中，流体在压力下被持续地供给到缸杆端板304和盖端板306二者的入口端口330，并且因此阀320在相位相反的情况下操作。为了收回在延伸腔室314处的轴和缸活塞，双活塞阀组件移动到打开位置，并且单活塞阀组件移动到关闭位置。因此，在盖端阀320上，上腔室在通道360处被加压，并且控制器使双活塞阀组件的下通道排泄，并且提升阀通过有差异的力而移动到关闭位置，并且从端口348至346的流体流动迫使单活塞阀组件到打开位置，由此从腔室312排放流体。同时，杆端板上的另一阀相反地调节，将流体传输至腔室314，并且使缸活塞308运动到收回位置。为了延伸，杆和盖端部的控制器372被移动，由此阀320相反操作，如上所述，并且缸伸出。 [0073] 应当注意到，在两种条件下，流体传输路径被紧凑地定位在提升阀的相对两侧上，由此显著地减少线路损耗并且提供更快的响应时间。响应时间的进一步改进可以通过包括如图19中所示的增压电路380而提供。其中，在端板304中设置横向增压端口382。端口382连接到流体源384。纵向的次级供给端口386与端口382相交，并且将相关联的活塞腔室与流体源流体连接。端口382包括相关联的流动控制构件384，所述流动控制构件384建立起与双活塞阀一致的平行流动路径，以补充流体到活塞缸的流动，由此改进响应时间。可以在盖端板上包括类似的增压端口。 [0074] 对于使用气压致动控制液体的混合流体应用，上述的阀可以设有用于在操作期间阻止混合物的确定的屏障。参照图20，该特征可以使用先导压力提供。其中，阀400包括阀导向件402，所述阀导向件402具有两个轴向地间隔开的密封构件404，所述密封构件404接合提升阀408的主干部406。在阀导向件402中形成有径向的通道410，所述通道410具有在密封构件404之间的出口和在外部法兰处的出口，所述外部法兰与阀体418中的通道422连接，所述通道422与致动器本体418中的先导压力通道421流体连接。在阀导向件中设置有止回阀420，以操作成允许先导压力并且阻塞流体和/或空气的反向流动。可替代地，止回阀可以定位在先导源和密封件之间的其它通道位置处。 [0075] 上述的提升阀组件也可以用于在使用双活塞或单活塞设计的流体应用中提供确定的流动控制。以下的实施例参照单活塞说明，然而，应当理解，这些特征可以在有台阶的双活塞构造的情况下获得。 [0076] 参照图21和22，示出了设有抗回流能力的流动控制阀450。阀450包括两件式的外壳，所述外壳具有致动器本体452，所述致动器本体452通过适当的紧固件(未示出)与阀体454连接。阀体454包括与出口端口458对准的入口端口456，所述出口端口458与入口端口456在其间的流动孔口460处在向上开口的沉孔的基部处流体互连。单活塞提升阀组件462包括活塞463，所述活塞463与提升阀464连接，所述提升阀464通过阀导向件466支撑。阀组件462通过诸如三通电磁阀的控制器468选择地操作，用于在所示的下降的关闭位置(图21)和升起的打开位置(图22)之间运动，在所述打开位置处流体从入口端口456通过孔口460流到出口端口458。参照图22，阀通过内部先导压力操作，所述内部先导压力从入口端口通过通道470传输到进入线路472到达在控制器468处的常闭端口。来自活塞上方的上腔室的先导通道474与控制器的常开端口连接，所述控制器通过线路476与致动器本体中的通道478和阀体连接，所述阀体在出口端口458处具有出口。参照图21，控制器468被致动以通过通道470、控制器和通道474传输先导压力到活塞上方的上腔室 480，从而提供致动力，所述致动力使提升阀克服提升阀464上的静态流体压力而运动到在围绕孔口460的密封界面处的关闭位置。在打开位置中，上腔室通过通路474、控制器和通道478排泄到出口端口458。在流动条件下，随着压差减小并由此增大出口端口压力，出口压力传递到上腔室。该压力的增大导致提升阀的逐步关闭，这种逐步关闭在端口之间的压力平衡之前实现，由此防止反向流动通过阀。 [0077] 也可以采用单或双活塞提升阀组件，以通过内部背压止回来辅助机械致动的双向阀的操作。参照图23，流体控制阀500包括可轴向调节的活塞止动组件502，所述活塞止动组件502具有扩大的活塞止动件504，所述活塞止动件504通过操作员506手动地或机电地控制，以调节活塞508的行程，以便控制提升阀组件512的提升阀510在打开位置、中间位置和关闭位置之间相对于绕从入口端口516至出口端口518的流动孔口514的密封界面的位置。先导通道514从入口端口516延伸到活塞508上方的腔室520。向下延伸的压缩弹簧构件522被保持在活塞的下端与阀导向件524的顶端之间，并且在活塞508上提供向上偏压力。活塞508和阀导向件524包括轴向通道530、532。活塞止动件504包括诸如O型环的环形密封元件，所述密封元件接合活塞的顶面并且有效地在接合位置中密封通道530、532。 [0078] 在机械关闭的位置中，止动件504接合活塞508，并且先导压力通过通道514提供到上腔室520，产生比在孔口处的静力和弹簧构件522的偏压力大的确定的力。随着活塞止动件升起，先导压力通过通道530、532放出，产生减小的向下力，并且弹簧构件向上偏压活塞和提升阀，打开流动孔口。在期望的活塞止动位置处，活塞再接合活塞止动件，密封通道530、532，并且提供稳定的条件。为了关闭阀，活塞止动件被降下，密封通道530、532。在关闭期间，腔室520中的压力提供克服弹簧和流动力的主向下力，由此显著地减小使活塞头运动所需要的转矩，并且提供模拟机械致动球阀的流动控制。在期望的位置中，活塞两侧上的压力将相等并且活塞和提升阀将浮动。 [0079] 单或双活塞提升阀组件也可以构造成在双向阀中提供压力减小和回流防止。参照图24，流体控制阀600包括可轴向调节的活塞止动组件602，所述活塞止动组件602与弹簧构件604串联来偏压提升阀组件608的活塞606以使提升阀608朝向关闭位置机械地运动，以用于控制流体通过流动孔口612在入口端口614与出口端口616之间流动。致动器本体618包括通道620，所述通道620通过线路622与诸如电磁阀的控制器624的出口端口连接。当用作机械致动的压力减小阀时，活塞止动头624被降下，作用在弹簧构件604上并且向下地移动提升阀610，减少通过孔口612从入口端口614到出口端口616的流动。当提升阀上的力大于弹簧偏压力时提升阀610允许流体流动。随着端口之间的压差减小，提升阀上的力减小并且弹簧力将提升阀偏压到关闭位置。压差的效果通过活塞止动件的位置调节。如果压差反向，则提升阀关闭，防止流体在反向方向上流动。控制器可以被致动，以从源630通过线路622将先导压力提供到活塞腔室634，以便与活塞止动件位置无关地关闭阀。控制器被反向以使腔室排泄并且返回压力调节特征和回流防止特征。 [0080] 因而，应当理解，本发明在提升阀组件中提供双作用流体流动控制，其中可以包括额外的特征以在这些组件中提供先前不可获得的操作控制。 [0081] 因而，已经说明了目前本发明的优选的实施例，现在应当理解，本发明的目的已经完全实现，并且本领域的技术人员应当理解，在没有脱离本发明的精神和范围的情况下可以具有本发明的构造中的许多变化和广泛不同的实施例以及应用。此处的公开和说明意在是说明性的，并且将在任何意义上不限制本发明，本发明仅根据所附权利要求书限定。 |
||||||
