CN101668976B - 用于将主阀下游的流体压力液压控制在设置点之间的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将流体压力液压控制在选定设置点之间的系统包括引导控制系统，该引导控制系统可操作地与主阀连接。引导控制系统包括至少一个流体导管、可变孔组件和控制引导阀装置。流体通过固定孔进入控制引导阀装置的第一腔室。流体通过可变孔组件的可变孔进入控制引导阀装置的第二腔室。主阀响应在控制引导阀装置的第一和第二腔室之间的压力差而打开或关闭，以便将主阀下游的流体压力控制在选定的上设置点和下设置点之间。

Description

用于将主阀下游的流体压力液压控制在设置点之间的系统和方法

技术领域

本发明通常涉及用于城市水利用系统中的自动阀。特别是，本发明涉及一种可液压调节的压力管理控制阀，它设计成将下游压力控制在选定设置点之间。

背景技术

通常知道，全世界的供水厂在很多水分配网络中的水损失情况都很常见，在很多情况下，水的损失程度可能相当高。系统中的水损失量是由于多种泄露源，例如没有合适拧紧的管凸缘连接件、泄露的凸缘垫圈、泄露的阀密封件、失效的密封件、老化的管(其中针孔爆裂)、松弛的配件、泄露的龙头等。这些泄露源的总和加起来可能有相当大的水损失量。在任何时间都使得进入点压力保持为在高需求时在远处点提供足够压力所需的水平可能导致在低需求时在消费者处的压力超过预期，并因此由于不需要的消耗和泄露而增加水的浪费。通过泄露损失的水的量直接与系统中的压力相关。

在水分配系统中使用自动减压阀，以便使压力降低至合适的预定值或低点，该预定值或低点使得正常部件(例如家用热水箱)不会受到超压。低点通常确定为提供满足水利用标准的最小压力，特别是在最大或“峰值”需求情况下(当灭火时可能产生该最大或“峰值”需求情况)。峰值需求所需的压力通常明显高于“非峰值”或典型夜间情况所需的压力。在低需求情况下，不仅泄露形成总需求的更高比例，而且研究表明一些泄露孔实际上可能随着压力而增大面积，当一直保持过高压力，该问题将恶化。

已经进行了多种努力来通过响应需求对供给压力进行一定程度地控制而减少这种损失。一种已知系统利用具有压力和流速传感器的电路装置，从而监测压力和流速，然后处理获得的信息，再利用它来控制合适的电操作阀装置。不过，这样的系统相对复杂和昂贵，并需要连续的外部电源，从而产生附加资金以及运行成本和可靠性的问题。

还有这样的水流驱动阀，它利用流体压力来控制主阀的驱动，因此独立于外部电源，并可以用于基本任意位置。在授予Blann等的美国专利No.5967176中公开了一种这样的水流驱动阀系统。该系统通过利用横过孔板的压力降来控制高低压力，该孔板安装于主管线中，通常直接安装在主阀的进口或出口凸缘上。压力控制与主阀的位置无关，并直接是系统流的函数。压力控制装置监测横过孔板的压力降或流。控制压力将根据引导阀部件相对于固定引导阀部件的运动而变化，该控制压力再控制主控制阀。

不过，这样的系统有一些缺点。孔板的直径可能需要对于不同的高/低流用途进行定制。例如，当流并不足以形成横过系统孔的所需压力降时可能需要更小的孔直径。同样，当压力降太大时可能需要增加系统的孔，因为更小孔可能限制系统的流动能力。孔板还降低了主阀的能力。这在需要高流量时特别要考虑，例如需要高流量的水以便灭火等。添加孔板限制了主阀用于消防流情况时的能力。而且，很难用该系统改造现有阀，因为凸缘间隔必须改变以便容纳孔板，从而通常需要将主阀从管线中拆卸。

因此，一直需要一种改进的流驱动阀系统，用于自动地将下游压力控制在选定设置点之间。本发明满足这些需要，并提供了其它相关优点。

发明内容

本发明涉及一种用于将流体压力液压控制在选定设置点之间的系统和方法。如这里更详细所述，该系统是流量驱动，并响应主阀下游的变化流量需求，以便将主阀下游流体压力管理和控制在预定设置点之间。

该系统通常包括主阀，该主阀有确定流体进口和流体出口的主阀本体。主阀座布置在流体进口和流体出口之间。主阀部件可在离开主阀座的打开位置和与主阀座接合的关闭位置之间运动。主阀设置成液压打开以便增大通过的流体流量以及液压关闭以便减少通过的流体流量。主阀隔膜与主阀部件连接。主阀隔膜和主阀本体(或者它的盖)确定了控制腔室，该控制腔室具有与引导控制系统流体连通的控制口。

引导控制系统与主阀可操作地连接，并有至少一个流体导管，该流体导管用于使流体通过固定孔进入控制引导阀装置的第一腔室，并用于使流体通过确定可变孔的可变孔组件进入控制引导阀装置的第二腔室。

可变孔组件包括与阀相连的壳体，并确定流体进口和出口。杆与阀部件连接，并可滑动地布置在壳体中。杆在壳体内的运动产生在壳体的流体进口和流体出口之间的可变流体孔。

可变孔组件的杆可以包括：流体进口，该流体进口与壳体的流体进口流体连通；以及流体出口，当杆运动时，该流体出口与壳体的流体出口可变地流体连通。在另一实施例中，套筒布置在壳体和杆之间。套筒有与壳体流体出口流体连通的孔。杆用于使流体能够可变地从壳体流体进口流向套筒孔以及壳体流体出口。优选是，套筒可调节地位于壳体内，以便使流体流从壳体流量进口变化至壳体流体出口。

至少一个流体导管包括第一进口，该第一进口位于主阀座的上游，并与固定孔和可变孔组件流体连通。第二进口布置在主阀座下游，第二进口与控制引导阀装置的第一腔室流体连通。

压力调节器装置可以布置在流体导管进口和可变孔组件的流体进口之间，以便定制和调节进入可变孔组件中的压力。压力调节器包括壳体，该壳体有流体进口和流体出口。可选择调节的流体通道布置在流体进口和流体出口之间。

控制引导阀装置通常包括壳体，该壳体有第一柔性隔膜，该第一柔性隔膜布置于壳体中，并确定在该第一柔性隔膜上面的第一可变腔室。第一可变腔室有流体进口和流体出口。活动轭铁安装在第一柔性隔膜上。第二柔性隔膜布置在壳体中并与第一柔性隔膜间隔开，并确定了在第二柔性隔膜下面的第二可变腔室。第二可变腔室有流体进口。杆安装在第二柔性隔膜上，并相对于轭铁可滑动地布置。轭铁和杆共同形成在第一可变腔室的进口和出口之间的可变流体通道。

通常，杆包括孔，该孔能够可变地与轭铁孔对齐，这样，当轭铁和杆彼此相对运动时，它们共同确定可变流体通道。

杆的运动限制为确定下压力设置点的选定范围。通常，这样的装置包括可调节弹簧组件，用于将杆的运动调节至确定下压力设置点的选定范围。类似的，轭铁的运动限制为确定上压力设置点的选定范围。通常，这样的装置包括可调节弹簧组件，用于将轭铁的运动调节至确定上压力设置点的选定范围。

引导控制系统响应在控制引导阀装置的第一和第二腔室之间的压力差而液压打开或关闭主阀，以便将主阀下游的流体压力控制在选定的较高和较低设置点之间。

一种控制通过主阀的流体流量以便将下游压力保持在预定设置点之间的本发明方法包括以下步骤：产生流体流，该流体流的压力与主阀的进口压力成比例。流体流的第一部分通过固定孔并进入控制引导阀装置的、在它的柔性隔膜上面的第一腔室内。流体流的第二部分通过可变孔组件并进入控制引导阀装置的、在它的柔性隔膜下面的第二腔室内。检测在控制引导阀装置的第一和第二腔室之间的压力差，从而通过将流体流传送至主阀的控制腔室内而导致主阀液压打开或关闭。可变孔的流体通道响应主阀的打开和关闭而自动改变。

流体流的第二部分可以在它通过可变孔之前通过压力调节器通道。压力调节器通道可以进行调节，以便改变压力调节型面。

下压力设置点通过选择地限制控制引导阀装置的柔性隔膜的运行范围来设置。上压力设置点通过选择地限制控制引导阀装置的第二或上部柔性隔膜(它布置在第一腔室的上面)的运行范围来设置。

还产生第二流体流，该第二流体流的压力与主阀的出口成比例。该第二流体流与控制引导阀装置的第一腔室流体连通。

通过下面结合附图的更详细说明，将清楚本发明的其它特征和优点，附图通过实例表示了本发明的原理。

附图说明

附图图示了本发明。在附图中：

图1是根据本发明的、用于在较高流体流量状态下将主阀下游流体压力液压控制在选定设置点之间的系统的示意图；

图2是根据本发明的、位于较高流量状态的主阀和可变孔组件的剖视图；

图3是图2的区域“3”的放大剖视图，表示了处于打开位置的可变孔；

图4是实现本发明的可选可变孔组件的剖视图；

图5是大致沿图4的区域“5”的放大剖视图，表示了处于打开位置的可变孔；

图6是根据本发明使用的控制引导阀装置在较高流量状态下的剖视图；

图7是根据本发明使用的压力调节器装置的剖视图；

图8是表示通过改变可变孔组件和实施压力调节器装置而产生的压力分布的曲线图；

图9是控制引导阀装置在较高压力状态下的剖视图；

图10是本发明的系统在较低流量状态下的示意图；

图11是主阀和可变孔组件在较低流量状态下的剖视图；

图12是图11的区域“12”的放大剖视图，表示可变孔处于关闭位置；

图13是图4的可变孔组件的剖视图，但是表示可变孔处于关闭位置；

图14是图13的区域“14”的放大剖视图；

图15是类似于图13的剖视图，但是表示它的套筒运动至不同型面位置；以及

图16是根据本发明使用的控制引导阀装置在较低流量状态下的剖视图。

具体实施方式

如用于图示说明的附图中所示，本发明涉及一种可调节的液压操作压力管理控制阀系统10。如这里更详细所述，本发明的系统10主要将用于自来水厂，在该自来水厂中希望减少由于泄露而在系统中产生的水损失量。本发明可以通过在流量或系统需求减少时降低系统压力来减少水损失量。普通实例是住宅水系统，其中，水需求在白天较高，在夜晚较低。当在低量使用过程中压力较低时，较低压力将使得整个系统的水损失量更低。

如这里更详细所述，本发明的系统10包括主阀组件100，该主阀组件100可操作地与引导控制系统20连接。引导控制系统20包括可变孔组件200、控制引导阀装置300和选择压力调节器装置400。多个导管22-42与这些部件流体连接，并提供增压流体流，如这里更详细所述。引导控制系统20在较高需求情况下液压打开主阀组件100，并在较低需求情况下关闭主阀组件100，从而使得主阀组件100下游的自来水系统中的水损失量减少。

下面参考图1和2，主阀100包括确定进口104和出口106的主阀本体102。主阀座108在主阀进口和出口104和106中间。主阀部件可在离开主阀座108的打开位置(如图1中所示)和与主阀座108接合的关闭位置之间运动。主阀部件110包括活动杆112，用于引导主阀部件110与主阀座108接合和脱开。弹簧114通常也用于便于和引导主阀部件110运动。主阀隔膜116与主阀部件110相连，并在主阀本体102和主阀100的盖118之间延伸，以便确定在隔膜116和盖118(或本体102的其它部分)之间的流体控制腔室120。控制腔室包括进口孔122，用于与引导控制系统20流体连接，例如通过导管32。

如这里更详细所述，引导控制系统20在较低流量或较低需求情况下增加流入控制腔室120中的流体流量，从而使得主阀部件110向下朝着与主阀座108接合的位置运动。相反，在较高流量或较高需求情况下，更少流体引入流体控制腔室120，从而导致较低压力，并使得主阀部件110能够远离主阀座108进入打开位置，以便使更多流体能够流过主阀100。

参考图1，导管22有进口24，该进口24布置在主阀座108和主阀部件110的上游，通常临近主阀组件100的进口104。产生压力与主阀100的进口104处的流体流的压力成比例的流体流。该流体流的一部分偏转至导管26中并通过可变孔组件200。如下面更详细所述，通过导管26的该部分流体流可以首先通过压力调节器装置400，以便在较低和较高压力设置点之间调节时控制压力调节斜面的型面，并保持进口200的压力稳定性。

下面参考图2，在一个实施例中，可变孔组件200包括壳体202，该壳体202确定了流体进口204和流体出口206。通常，壳体202与主阀盖118相连，如图所示。不过，在可变孔组件壳体200和主阀100中的流体压力相互隔离，例如通过利用在适配器210中的O形环208，该O形环208隔离在壳体202和主阀控制腔室120内的压力。

杆212可运动地布置在壳体202中，并与主阀部件110的杆112相连。这样，当主阀部件110上下运动时，可变孔组件200的杆212也上下运动。壳体202和杆212共同确定可变孔214。例如，通常杆212至少局部空心，并在其中包括孔或狭槽。如图3中所示，当杆212向上升高时，可变孔214例如通过中间腔室216而与出口206流体连通。

下面参考图4，图中表示了可选的可变孔组件200’，该可变孔组件200’能够进行调节，从而在设置点之间定制压力调节曲线，以便设置用户的优先应用。在该实施例中，组件200’还包括壳体202’，该壳体202’与主阀部件连接，通常与盖部件118连接，例如通过螺纹连接件201’。杆212’与主阀部件杆112连接，如上所述，并包括具有O形环208’的适配器210’，以便产生无泄露连接，从而在它们之间隔离压力。壳体202’包括流体进口204’和流体出口206’。

不过，在这种情况下，杆并不空心，而是，壳体202’用于在壳体202’的内壁和杆212’之间接收套筒203’。如图4和5中所示，套筒203’包括孔，通常成狭槽205’的形式，该孔与壳体202’的中间腔室216’流体连通，该中间腔室216’与出口206’流体连通。杆的部分207’设置成在朝着它的上部部分处具有更大直径，或者有凸肩，该凸肩可以包括O形环等，且该杆部分207’在它的下部部分有减小的直径，或者包括外部通道等，这样，当杆212’充分升高时，该部分207’的减小直径型面与套筒203’的狭槽205’对齐，从而使得流体能够从壳体进口204’环绕杆部分207’通过套筒狭槽205’而流入中间腔室216’中，并从出口206’流出。

本领域技术人员很容易知道，狭槽205’可以形成为通过增加或减少流过的流体流量而产生压力调节型面。类似的，杆部分207’的外部结构可以变化，以便相关增加或减少流体流量。不过，这些技术并不能在组件200’制造和装配后进行调节。

因此，参考图4、5和13，套筒203’可调节地插入和与壳体202’连接，例如通过分别在壳体202’和套筒203’的内螺纹209’和外螺纹211’之间的螺纹连接。这使得套筒203’能够升高或降低，从而调节套筒狭槽205’的位置，因此主阀杆112需要更大或更小冲程，以便打开或关闭在可变孔组件进口204’和出口206’之间的可变孔。

套筒203’的运行可以通过例如使用布置在套筒203’的凸肩215’上面的定位螺钉213’来进行限制。还有，这用作预防特征，以便不允许用户意外地将套筒203’松开至使得可变孔组件200’不起作用的点。应当知道，套筒孔205’的调节位置可以用于改变或定制在系统的较低和较高流量设置点之间的压力曲线分布。

参考图1，当可变孔组件200的杆212升高，以便打开可变孔和允许流体流过时，流体流入导管34中并分开，这样，一部分流体通过固定孔装置50和通过与控制引导阀装置300流体连接的导管38，另一部分通过导管36和进入控制引导阀装置300中。

特别是，参考图6，控制引导阀装置300包括进口孔302，该进口孔302与通向底部或第二腔室304的导管36流体连接。柔性隔膜306横过壳体308延伸，并将底部腔室304与上部腔室310分开。如这里更详细所述，在第一或上部腔室310和第二或底部腔室304之间的压力差使得主阀100液压打开和关闭。

控制引导阀装置300包括低压调节螺钉312，该低压调节螺钉312与端部部件314螺纹连接，并有螺纹安装在它上面的止动螺母316。螺钉312的端部与引导件318接合，从而支承弹簧320。弹簧包含在活塞322中，这样，弹簧320在活塞322上施加力。

杆324与活塞322连接，例如通过使用螺母326和杆324的、伸入活塞322本体内的螺纹端部。杆324还延伸穿过隔膜306和布置于隔膜306的顶表面上的垫片328。上部螺母330可以螺纹连接在杆324上或凸肩(该凸肩形成于杆中)上。底部和上部螺母326和330夹住和使得活塞322、隔膜306、杆324和垫片328彼此相连。因此，当这些部件中的任意一个运动时(例如由于弹簧320的力或腔室304中的流体压力)，这些连接的部件也运动。杆324的上部部分空心，并包括其中的孔或狭槽332。

高压调节螺钉334螺纹穿过本体的上部部件336延伸，并包括止动螺母338。高压调节螺钉334的端部与上部弹簧引导件340接触，该上部弹簧引导件340作用在上部弹簧342上。弹簧342在上部引导件340和垫片344之间延伸，该垫片344与上部的、通常更小的隔膜346相连。上部隔膜346布置在上部或第一腔室310的上面，且腔室348具有大气压力。

轭铁350有螺纹端部352，该螺纹端部352有螺母354，该螺纹端部352使得轭铁350与上部隔膜346和垫片344相连。轭铁350包括通道或开口356。轭铁通道356和杆狭槽332可相互对齐，以便使得流体能够通过控制引导阀装置的进口358流入第一腔室310中，并从出口360流出。杆324和轭铁350可滑动地嵌套，或者以其它方式布置成使得它们独立运动，然而共同确定在进口358和出口360之间的可变流体通道。应当知道，根据杆324和轭铁350的位置，杆狭槽332和轭铁孔356可以相互完全对齐、相互局部对齐以便限制通过的流量、或者完全不对齐以便防止流体流入和流过控制引导阀装置300的第一上部腔室310。

通常，连接部件或杆引导件362有穿过的孔或通道364，以便使得流体能够在第一腔室310的上部部分(邻近进口和出口358和360)和上部或第一腔室310的底部部分(紧邻底部隔膜306的上面)之间流动。因此，在上部或第一腔室310中的流体压力能够作用在控制引导阀装置300的底部隔膜306和上部隔膜346上。

再参考图1，图中表示了较高需求或较高流量的情况。流体流通过进口24而产生，并经过导管22。流体流的一部分通过导管28和通过固定孔装置52。该部分流体流通过导管30和32而从该固定孔装置52流体连接至控制引导阀装置300的进口358和主阀100的控制腔室120。流体流的另一部分通过导管26被引导入可变孔组件200的进口孔204。在较高流量/较高需求情况下，主阀座110打开和远离阀座108。因此，当主阀100的杆112向上运动时，可变孔组件200的杆212也运动，从而使可变孔214的暴露程度增大，直到可变孔214有最大通道，用于使流体流过它、从出口206流出和流入导管34。

导管34中的流体流在导管36和38之间分开。在导管38中的流体流经过固定孔装置50，并与控制引导阀装置300的出口360流体连接。导管36中的流体流通过进口302进入底部或第二腔室304。当可变孔214处于它的最大流量时，进入腔室304的流体流量(因此流体压力)相对较大，从而使得底部隔膜306向上运动，如图1和6中所示。隔膜306可以向上运动至使得垫片328与引导件或连接器362接触的点。

当底部隔膜306向上运动时，杆324中的孔或狭槽332向上运动，以便越来越与轭铁350的相应孔或狭槽356对齐。因此，导管30中的流体能够通过进口358和通过杆324和轭铁350的对齐孔或狭槽332和356而进入上部或第一腔室310。流体还能够从控制引导阀装置的出口360离开并进入导管40。由于流体的相对自由流动，如上所述，相对更少量的流体和流体压力引入主阀100的控制腔室120，从而使得主阀部件110能够朝着主阀盖118向上运动。应当知道，在这种情况下，在P2处的压力大于在固定孔装置50另一侧的P3处的压力。这是由于相对较高流量的流体通过可变孔214进入控制引导阀装置300的底部腔室304中。而且，在底部腔室304和上部腔室310之间有压力差，从而使得隔膜306向上运动，使狭槽332和356对齐，从而导致主阀部件110液压打开。这例如是当主阀组件100的下游需要较大流量时的情况。

如上所述，本发明的设计通过与可变孔214或可变孔组件200(它可操作地与主阀组件100相连)相互作用而控制较高和较低压力。可变孔214打开将向上或向下增大或减小主阀部件110的冲程。可变孔214与控制引导系统20中的固定孔50相互作用。当系统需求增加时，主阀100响应该增加的系统需求而打开。当主阀100打开时，通过可变孔214的流动面积增大，这又增加了横过固定孔装置50的压力降或压力差。横过该固定孔装置50的压力降或压力差用于将系统下游压力变化控制在控制引导阀装置300的较低和较高压力设置点之间。

在所示设计中，低压设置点通过转动螺钉312来设置和调节，该转动螺钉312用于压缩弹簧320或给该弹簧320减压，从而限制底部隔膜306和杆324的运动或运行范围。上部或较高压力调节这样进行，即通过选择地转动螺钉334，从而压缩弹簧342或给该弹簧342减压，因此影响上部隔膜346和轭铁350的运行范围。这样的调节将设置系统10的低压和高压设置点。

可变孔214可以定制，以便控制在较低和较高压力设置值之间的变化速率。当通过可变孔214的流动面积设置成快速增加时(相对于主阀部件110的冲程)，在较低和较高压力设置点之间的转变将同样快速变化。例如，对于通过可变孔的流动面积快速变化的可变孔214，在较低压力设置点和较高压力设置点之间的转变将在较低和较高流量状态之间相对快速地进行，从而导致在较低和较高设置点之间的相对陡峭曲线。例如，对于给定阀尺寸(例如八英寸阀)，压力变化将在两百加仑每分钟的流量跨度内产生，或者是相对陡峭曲线。不过，当通过可变孔214的流动面积设置成缓慢增加时(相对于主阀部件110的冲程)，在较低和较高压力设置点之间的转变将同样缓慢变化。例如，对于通过可变孔的流动面积缓慢变化的可变孔214，相同的较低-较高压力转变将在较低和较高流量状态之间相对缓慢地进行。在这种情况下，变化可能在五百加仑每分钟的流量跨度内产生，或者是相对较浅曲线。改变可变孔214的可变流动面积的几何形状可以用于改变或定制在较低和较高流量设置点之间的压力曲线型面。

下面参考图1和7，如上所述，通过导管26的流体流可以在流入可变孔组件200之前通过压力调节器装置400。压力调节器装置400是定制和控制在较低和较高压力设置之间的变化速率的另一装置，从而改变或定制在较低和较高流量设置点之间的压力曲线型面。压力调节器装置通常包括插头402，该插头402与座组件或本体404连接，并支承盘保持器组件406。本体404确定了进口408和出口410。腔室或通道412布置在进口和出口408和410之间。盖或上部本体414确定了腔室416，该腔室416通常暴露于大气中。隔膜418布置在腔室412和416之间。隔膜418可操作地与弹簧420和轭铁422连接或相连。轭铁的一部分确定了通道424，该通道424可与进口408的通道对齐，以便使流体能够流过。不过，根据轭铁422的位置，流体能够流入通道或腔室412中并从出口410出来，或者进行限制或甚至关闭，从而防止进入通道或腔室412。

设置点或调节通过顺时针或逆时针转动螺钉426来进行，该螺钉426向弹簧引导件428施加力，从而使得弹簧420压缩或放松。这影响隔膜418和轭铁422的位置。这也建立了隔膜418的运行范围，以便产生通过出口410的相对恒定流量或压力(如果有的话)，由图1中的P1表示。压力调节器装置400用于控制P1处的压力。这又定制当在较低和较高压力设置点之间调节时压力调节斜面的型面。当在P1处的压力等于或者几乎等于在主阀进口104处的压力时，压力斜面处于它的最陡峭位置。当在P1处的压力明显低于主阀进口104的压力时，压力斜面较浅。

下面参考图8，曲线表示下游压力与通过主阀100的流量的比较。因此，当P1的压力等于主阀进口压力104时，形成由实线表示的相对陡峭曲线。当P1处的压力小于主阀进口104压力时，产生由点线表示的较浅曲线或型面。这是由于使用压力调节器装置400。在图8中表示了压力型面，其中，可变孔214变化(由虚线表示)。包括压力调节器装置400以及改变可变孔214将导致相对较浅的型面，由拉长的虚线表示。

下面参考图1和9，在较高流量或较高需求情况时的一些点处，在P3处的压力开始增加(由于在进口42处产生和通过导管40的流的压力)。在这种情况下，在控制引导阀装置300的上部腔室310中的压力将开始增加。

当第一腔室310中的压力开始增加时，上部隔膜346被迫向上运动，从而拉动轭铁350与它一起向上运动，并压缩通过狭槽或孔332和356的通道。实际上，当隔膜346朝着它的最上侧位置运动时，轭铁350可以充分升高，这样，它的孔或狭槽356不再与杆324的狭槽或孔332对齐，因此，流体不能通过。这在图9中表示。

如上所述，调节螺钉334旋转，以便放松或压缩弹簧342，从而增大或减小隔膜346和轭铁350的可能运动和运行范围。这样，较高压力设置点可以调节和设置成预定水平。

下面参考图10，当控制引导阀装置300的上部或第一腔室310中的压力足以达到较高压力设置点时，如上所述，在导管30和32中将形成流体回流和反压，从而增加进入主阀组件100的进口孔122和控制腔室120中的流体流量和压力，以便防止主阀部件110向上运动至任何更大程度，或者在控制腔室120内形成足够压力，以便朝着座108向下推动隔膜116，并因此推动主阀部件110。这减少了流过主阀100的流量，并降低了下游压力，从而使它低于较高压力设置点。

继续参考图10，系统10表示了较低流量或较低需求状态，其中，主阀部件110朝着主阀座108运动，从而限制流过主阀100的流体流量，或者有相对较低流量流过主阀组件100。

下面参考图11，在这样的较低流量或较低需求情况下，主阀部件110朝着它的、邻近主阀座108的关闭位置运动。这样，可变孔组件杆212向下运动，从而闭塞可变通道214，限制或抑制或者甚至防止流体流过可变孔组件杆和从出口206流出。这可以如图12中所示。

下面参考图13-15，在可变孔组件200’的可选实施例中，当杆212’向下运动时，部分207’也向下运动，这样，部分207’的更大直径部分与套筒203’接触，从而减少或防止流体流过组件进口204’和套筒狭槽205’以及因此流过出口206’。应当知道，当与图13和15中所示的可变阀孔组件200’比较时，套筒203’可调节地运动。如上所述，套筒203’的运动(进或出壳体202’)，调节套筒狭槽205’的位置，并因此影响所形成的流体流量型面。不过，在图13和15中，杆212’充分向下运动，很少(当有时)流体从壳体进口204’流向出口206’。

这导致在P2处和在控制引导阀装置300的底部腔室304中的较低流体流量和压力。在腔室304中的较低压力自然将底部隔膜306向下偏压，如图16中所示。这使得杆324向下运动，从而使得它的狭槽332不与轭铁开口356对齐。这限制(或者在一些情况下甚至防止)进入进口358的流体流入上部腔室310和从出口360离开。这引起反压，该反压在主阀组件100的控制腔室120中增大，从而防止主阀部件110向上运动，或者如果在控制腔室120中有足够压力，使得主阀部件110朝着座108向下运动，以便限制流体流过主阀100。而且，上部腔室310中的压力减小将使得上部隔膜346保持在适当位置或向下运动(取决于腔室310中的压力)，如图11中所示。

通过可变孔214的通道面积随着主阀部件110的位置变化而变化。主阀部件110的位置响应系统流量需求状态而变化，从而当需求增大时打开，并在需求减小时关闭。限制流过可变孔214的流量将引起通过固定孔50的较低压力降或压力差，这使得限制流过控制引导阀装置300的流量。该作用使得主阀100朝着较低压力设置点节流关闭。较低压力设置点通过调节定位螺钉312来建立，该定位螺钉312压缩或放松弹簧320，从而直接影响底部隔膜306的运行和运动范围。

不过，当系统流量需求增大时，主阀100通过打开来响应，这增大了通过可变孔214的流动面积，如上所述。增加通过可变孔214的流量将增加横过固定孔50的压力降或压力差。该作用使得主阀100朝着较高设置点节流打开。

由于改变通过可变孔214的流体流量，作用在底部隔膜306上的压力也变化。当在腔室310中的底部隔膜顶部上的压力等于或略大于腔室304中的底部隔膜下方的压力时，液压力沿着减小通过狭槽332的流动面积的方向偏压有狭槽杆324的运行。如上所述，该作用使主阀100朝着较低压力或较低流量设置点进行节流。

然而，当在腔室304中的底部隔膜下面的压力相对于腔室310中的底部隔膜306上面的压力增大时，液压力沿着增大通过狭槽332的流动面积的方向偏压有狭槽杆324的运行。该作用使得主阀100朝着较高压力或较高流量设置点进行节流。如上所述，当上部腔室310中的压力足够大时，上部隔膜346向上运动至它的选定较高压力设置点，从而使得轭铁向上运动，并限制流体流过狭槽332和轭铁通道356，增大控制腔室120中的压力，且防止主阀部件110进一步向上运动，或者迫使主阀部件110朝着更关闭的位置向下运动。在全部流量情况(较低和较高)中，杆324和轭铁350独立运动，且它们的运行并不相互干涉。通过控制引导阀装置300的暴露的狭槽面积或可变通道将随着系统状态的变化而变化，从而调节流量。该结构使得主阀100能够在预选的较高和较低压力设置点(它们在控制引导阀装置300处建立)之间进行调节，如上所述。特别是，作用在底部和上部隔膜306和346上的弹簧320和342的选择产生了较高和较低压力设置点。较低压力设置点由底部弹簧320施加的力来确定。减小底部弹簧320的弹簧力将减小下游压力。增大上部弹簧342的弹簧力将升高下游压力。上部弹簧342用于将系统压力设置为正常或较高流量情况，而底部弹簧320用于设置较低流量情况下的系统压力情况。

尽管已经为了举例说明的目的而稍微详细地介绍了多个实施例，但是在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以进行各种变化。因此，本发明只能由附加权利要求来限制。

Claims (18)

1.一种用于将流体压力液压控制在选定的设置点之间的系统，其包括：

主阀，该主阀具有流体进口和流体出口，主阀设置成可液压打开以便增加通过其的流体流量，以及可液压关闭以便减少通过其的流体流量；以及

引导控制系统，该引导控制系统可操作地与主阀连接，并具有流体导管，用于使流体通过不在主阀的流体通路中的固定孔后分别进入控制引导阀装置的第一腔室中和主阀的控制腔室中，以及用于使流体通过限定可变孔的可变孔组件并进入控制引导阀装置的第二腔室中，且进入主阀的控制腔室中，由此，引导控制系统响应在控制引导阀装置的第一和第二腔室之间的压力差来液压打开或关闭主阀，以便将主阀下游的流体压力控制在选定的上设置点和下设置点之间；

其中，所述主阀包括：主阀本体，该主阀本体限定流体进口和流体出口；主阀座，该主阀座布置在流体进口和流体出口之间；主阀部件，该主阀部件可在离开主阀座的打开位置和与主阀座接合的关闭位置之间运动；以及主阀隔膜，该主阀隔膜与主阀部件连接，该主阀隔膜和主阀阀体或者它的盖限定控制腔室，该控制腔室具有与引导控制系统流体连通的控制口；

其中，可变孔组件包括：壳体，该壳体与主阀相关联，壳体有流体进口和流体出口；以及可变孔组件杆，该可变孔组件杆可滑动地布置在壳体中，并与主阀部件的杆连接；以及

其中：可变孔组件杆和壳体共同限定可变孔。

2.根据权利要求1所述的系统，包括：套筒，该套筒布置在可变孔组件壳体和可变孔组件杆之间，该套筒有与可变孔组件壳体流体出口流体连通的孔，可变孔组件杆用于可变地允许流体从壳体的流体进口流向套筒孔。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，流体导管包括导管，该导管与可变孔组件的流体出口流体连接，并延伸向控制引导阀装置的第二腔室。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：压力调节器装置，该压力调节器装置布置在流体导管进口和可变孔组件的流体进口之间，该压力调节器装置包括具有流体进口和流体出口的壳体以及布置在流体进口和流体出口之间的可选择调节的流体通道。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，控制引导阀装置包括：第一柔性隔膜，该第一柔性隔膜安装在活动轭铁上；以及第二柔性隔膜，该第二柔性隔膜安装在活动杆上，并布置在第一和第二腔室之间，该活动杆和轭铁相互独立地运动，并共同形成在第一腔室的进口和出口之间的可变流体通道。

6.根据权利要求5所述的系统，其中：所述活动杆的运动被可调节地限制为限定下压力设置点的选定范围，轭铁的运动被可调节地限制为限定上压力设置点的选定范围。

7.一种控制通过主阀的流体流量以便将下游压力保持在预定设置点之间的方法，包括以下步骤：

产生第一流体流，该第一流体流的压力与主阀的进口压力成比例；

当控制引导阀装置的可变流体通路等于或大于固定孔时，通过使第一流体流的第一部分通过固定孔以及通过所述可变流体通路和控制引导阀装置的、在它的柔性隔膜上面的第一腔室减小或保持在主阀控制腔室中的流体压力；当第一腔室的可变流体通路小于固定孔或关闭时，通过使第一流体流的第一部分通过固定孔并进入主阀控制腔室内增大在主阀控制腔室中的流体压力；

使第一流体流的第二部分通过可变孔并进入控制引导阀装置的、在柔性隔膜下面的第二腔室内；

产生第二流体流，该第二流体流的压力与主阀的出口压力成比例，并使得第二流体流与控制引导阀装置的第一腔室流体连通；

检测在控制引导阀装置的第一和第二腔室之间的压力差；以及

响应检测的压力差，通过增大或减小进入主阀的控制腔室内的流体压力来液压打开或关闭主阀。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：响应主阀的打开和关闭而自动改变可变孔的流体通道。

9.根据权利要求7所述的方法，包括以下步骤：使第一流体流的第二部分在通过可变孔之前通过压力调节器通道。

10.根据权利要求7所述的方法，包括以下步骤：通过选择性地限制所述控制引导阀装置的柔性隔膜的运行范围来设置下压力设置点。

11.根据权利要求7所述的方法，包括以下步骤：通过选择性地限制布置在第一腔室上面的、控制引导阀装置的第二柔性隔膜的运行范围来设置上压力设置点。

12.一种可变孔组件，用于与主阀相连，主阀具有流体进口、流体出口和主阀部件，主阀部件包括杆，主阀部件的杆可远离阀座移动以打开主阀和朝向阀座移动以关闭主阀，可变孔组件包括：

可变孔组件壳体，该壳体与主阀相连，并限定可变孔组件流体进口和可变孔组件流体出口，该可变孔组件流体出口不与主阀流体连通；以及

可变孔组件杆，该可变孔组件杆与主阀部件的杆连接，并可滑动地布置在可变孔组件壳体内以便当主阀部件的杆向上运动时向上运动，当主阀部件的杆向下运动时向下运动；

其中，可变孔组件杆在可变孔组件壳体内的运动产生在可变孔组件流体进口和可变孔组件流体出口之间的可变流体孔。

13.根据权利要求12所述的组件，其中，可变孔组件杆包括：流体进口，该流体进口与可变孔组件壳体的流体进口流体连通；以及流体出口，当可变孔组件杆运动时，从关闭位置至打开位置，该流体出口可变地与可变孔组件壳体的流体出口流体连通。

14.根据权利要求12所述的组件，包括：套筒，该套筒布置在可变孔组件壳体和可变孔组件杆之间，该套筒有与可变孔组件壳体流体出口流体连通的孔，可变孔组件杆用于可变地允许流体从壳体的流体进口流向套筒孔。

15.根据权利要求14所述的组件，其中：套筒可调节地位于壳体中，以便使流体流从壳体的流体进口变化至壳体的流体出口。

16.一种控制引导阀装置，其包括：

壳体；

第一柔性隔膜，该第一柔性隔膜布置在壳体中，并限定在第一柔性隔膜上面的第一可变腔室，该第一可变腔室具有流体进口和流体出口；

活动轭铁，该活动轭铁安装在第一柔性隔膜上并具有孔；

第二柔性隔膜，该第二柔性隔膜布置在壳体中，与第一柔性隔膜间隔开，并限定在第二柔性隔膜下面的第二可变腔室，该第二可变腔室具有流体进口；以及

杆，该杆相对于轭铁可滑动地布置且不与轭铁连接，并安装在第二柔性隔膜上，杆包括孔，当轭铁和杆彼此相对运动时，该孔可变地与轭铁孔对齐；

其中，轭铁和杆相互独立地运动，并共同形成在第一可变腔室的进口和出口之间的可变流体通道。

17.根据权利要求16所述的装置，包括：可调节弹簧组件，用于将轭铁的运动调节成限定上压力设置点的选定范围。

18.根据权利要求16所述的装置，包括：可调节弹簧组件，用于将杆的运动调节成限定下压力设置点的选定范围。

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