CN101881340A - 气蚀损伤减少的滑阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气蚀损伤减少的滑阀。一种滑阀(10)，在阀芯(22)上具有周向控制边缘(23)，所述滑阀设有向阀芯(22)施加间歇的或连续的旋转的装置，以使周向控制边缘(23)的各部分与用于控制流体流动的接口(32、33、34、35)的相互作用均匀地分布在控制边缘(23)的周向范围上。

Description

气蚀损伤减少的滑阀
技术领域
本发明涉及一种滑阀，特别地涉及可以用作控制阀或操纵阀的具有控制边缘的滑阀。
背景技术
控制阀是已知的，特别是具有纵向阀芯的类型的方向控制阀被广泛应用。此类阀包括用于泵、容器及消耗装置的连接接口。这些接口侧向布置或相对于阀芯的轴线径向偏移布置。阀芯的凸台上的控制边缘与接口的边缘相互作用以控制流体流动。通常，这些控制阀在其很大一部分工作时间内在其(关闭的)中央位置周围平衡，位于接口的边缘和凸台上的控制边缘之间的流动通道相对较小，从而导致非常高的流量和急剧的压降，造成气穴。控制边缘由于这种气穴而频繁受损，这是因为气穴引起的腐蚀致使阀过早失效。损伤位于阀芯上与阀壳中的接口开口直接邻近的部分上。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是克服或至少减少上述缺点。
该目的是通过设置在阀芯上具有周向控制边缘的滑阀而实现的，阀芯设有向阀芯施以间歇的或连续的旋转的装置，以使周向控制边缘的各部分与用于控制流体流动的接口的相互作用均匀地分布在控制边缘的周向范围上。
通过引入阀芯的频繁的任意或非任意的旋转或连续的旋转，磨损负荷沿阀芯的周边分布，由此阀芯的整体寿命得到延长。气蚀损伤的均匀分布意味着，与不旋转而不能将控制边缘的磨损分布在控制边缘的整个周向范围上的传统阀芯构造相比，将较慢地达到为了滑阀的正确工作而不可以被超过的气蚀损伤局部等级。
旋转可以通过几种方式引入：
例如，阀芯可以由专用电机连续驱动。
例如，阀芯可以液压方式连续驱动。
例如，阀芯能够自由旋转，并且在阀芯上加工有或者在其上附连有桨叶或者叶片，以在例如每次阀门打开时连续地驱动旋转。
优选地，在所述滑阀的操作期间，滑阀间歇的或连续的旋转导致至少一个控制边缘的周向范围的每个部分都以基本相同的程度与所述一个或多个压力接口相互作用。
旋转施加装置可包括连接于阀芯的叶片或桨叶和作用在叶片或桨叶上的液压加压流体流。叶片或桨叶可以是阀芯的一体部分并且可由向容器的流动所驱动。
可替代地，旋转施加装置可以包括连接于阀芯的推进器和作用于推进器上的液压加压流体流。
阀芯还可包含旋转液压阻尼器以限制阀芯的转速。
该目的还通过提供一种减少滑阀阀芯的周向控制边缘的气蚀损伤作用的方法而实现，其中气蚀损伤是由控制边缘的周向范围的一部分与接口相互作用而造成的，所述方法包括间歇地或连续地旋转阀芯，以使在滑阀操作期间，控制边缘的周向范围中与接口相互作用的部分的位置有规律地变化。
根据本发明的滑阀和方法的进一步的目的、特征、优点和性质将从具体实施方式中变得显而易见。
附图说明
在本说明书的以下详细部分中，将参考附图中所示的示例性实施方式更详细地论述本发明。
图1是根据示例性实施方式的滑阀的概略截面图，
图2是图1所示的阀的阀芯的凸台的详图，
图3是图1中的滑阀的第一横截面图，
图4是图1中的滑阀的第二横截面图，
图5是根据另一个示例性实施方式的滑阀的概略截面图，
图6是根据又一个示例性实施方式的滑阀的概略横截面图，
图7是图6中的滑阀的截面图，且
图8是图6中的滑阀的另一个横截面图。
具体实施方式
图1至4示出了根据示例性实施方式的液压滑阀10。该示例性实施方式中的滑阀10是关闭的中央控制阀。
滑阀10包含阀壳20，阀壳20具有高压流体供给接口32和33，接口32和33适于接收来自诸如高压泵的适当的供给源(未示出)的高压流体。
阀壳20设有呈孔24的形式的轴向延伸的阀芯容纳空间，阀芯22设置在该空间中。
阀芯22安装成实现或者允许在孔24内旋转运动和沿孔的纵向轴线轴向运动。阀芯22的轴向运动是通过安装于阀壳20一端的螺线管50的作用而获得的。电子控制单元55与螺线管50相关联。该螺线管50还包括用于确定阀芯22的轴向位置的位置传感器。螺旋弹簧37朝螺线管50推压阀芯22。
阀芯22设有两个凸台25和26。凸台26设有与高压接口33、34和35相互作用的两个控制边缘23。
高压接口34和35经由通道31与高压接口33相连。控制边缘23沿着凸台26的整个周边延伸。然而，如从图3能中能够清楚地看到，在任何给定的时刻，控制边缘23的周向范围中只有一部分与高压接口33、34和35相互作用。在本实施方式中，有三个高压接口与凸台26的控制边缘23相互作用，因此在任何给定的时刻，控制边缘23的周向范围中相对较大的部分与这些接口相互作用。然而，根据另一个实施方式，一个控制边缘只与单个高压接口相互作用(而不是如图3中的两个或三个)，在这样的实施方式中，在任何给定的时刻，控制边缘23的周向范围中仅有较小一部分与高压接口相互作用。该实施方式的优点在于，在阀芯的打开行程相同的情况下，它允许较小的流动面积，从而能够实现小流量的更为精确的控制。
凸台25以与凸台26完全相同的方式设有控制边缘，且凸台25的控制边缘以与凸台26和三个高压接口相互作用相同的方式与三个高压接口(接口32及图中未示出的其它两个接口)相互作用。
接口28与消耗装置相连而接口39和30与容器相连。
在阀芯22上在凸台25和26之间安装有推进器40。该推进器由流向接口28的流体驱动，即流向消耗装置的流动驱动推进器并使阀轴22旋转。由于阀轴只有在滑阀20打开时才旋转，所以阀轴的旋转是间歇的。
控制边缘23与压力接口32、33、34及35的相互作用造成控制边缘23处和靠近控制边缘23的区域中的气蚀损伤。
在操作中，阀芯22的位置是由螺线管50控制的。当螺线管50被启动而将阀芯22推开(朝图中的左侧方向)时，压力接口33连接于接口30而压力接口32连接于接口28。当螺线管50被启动而朝图中的右侧方向拉动阀芯22时，压力接口33连接于接口28而压力接口32连接于接口29。可将多种类型的消耗装置连接于接口28、29和30。滑阀10可用作用于控制较大的液压(伺服)阀的操纵阀。在这种类型的操作中，阀芯22在大部分时间在其中央位置周围平衡，且仅仅间歇性地打开到较大的程度。因此，在这种类型的操作中，滑阀10在大部分时间控制小流量。
阀芯22的旋转确保了控制边缘23的周向范围的每一部分都基本均等地与高压接口相互作用。当局部的气蚀损伤程度超过最大值时，需要更换阀芯。但是通过将由于控制边缘与高压接口相互作用造成的气蚀损伤分布在控制边缘的整个范围上，控制边缘的任何特定部分超过可接受的最大气蚀损伤等级所用时间会延长，且由此提高了阀芯的寿命。
图5示出了阀芯10的另一个实施方式。该实施方式与图1至图4中的实施方式基本相同，不同之处在于在该实施方式中，旋转是由为阀芯22提供平动和转动的螺线管50和60施加的。电子控制单元65与螺线管60相关联。在该实施方式中，螺线管50、60中的一个设有轴向位置传感器并可以设有旋转位置传感器。
当阀芯22需要向螺线管50移动时，螺线管50被启动，在拉动阀芯22的同时使阀芯在一个方向上旋转给定的角度。同时进行的平动和转动可以例如通过使用设有倾斜的衔铁(anchor)的螺线管实现。当阀芯22要向螺线管60移动时，螺线管60被启动，在拉动阀芯22的同时使阀芯在相同的一个方向上旋转给定的角度。由此，每次螺线管50、60中的任一个被启动时，阀芯22都在相同的方向上转动给定角度。
图6至图8示出了另一个实施方式，该实施方式与图1的实施方式基本相同，不同之处在于在该实施方式中，阀芯22具有附加的凸台42和43，凸台42和43用于将推进器40与孔22的其余部分隔离开。推进器40安装在阀芯22上，以在滑阀10的操作期间使阀芯22到达旋转位置。推进器40由来自压力口38的加压流体驱动，且返回的流体经由接口39被排放到容器。对压力接口38的压力和流动受到限制，以避免过量的液压油用于轴的旋转。可替代地，旋转可由向容器的流动来驱动。
在操作中，经由压力接口38进入的液压流体驱动推进器40并经由接口39离开推进器腔。向推进器的液压流体的流动可以是连续的流动或间歇的流动(这取决于向接口38的流体流)。
凸台44和45用于将旋转阻尼器与孔22的其余部分隔离开。旋转阻尼器包含安装在阀芯22上的叶片47。叶片47在设有三个肋46的阻尼器腔48中旋转。压力接口41保持阻尼腔48中充满液压油或其它适当的阻尼流体。旋转阻尼器确保阀芯22的转速受到限制，以避免可能导致有害后果的过大转速。
如果需要，图1中的实施方式也可以与旋转阻尼器结合。
根据另一个实施方式，阀芯的旋转通过使用联接于阀芯的电机而获得。
根据又一个实施方式，阀芯的旋转通过使用联接于阀芯的任何液压马达而获得。
其他的实施方式：叶片仅在阀打开时才通过压力流体被致动。
本文的教导具有众多优点。不同的实施方式或实现方式可能产生一个或多个以下优点。应当指出这里并不是穷举地列出所有优点，而是可能存在此处没有描述的其它优点。本文的教导的一个优点是它允许构造在阀芯的外周上只有一个接口的滑阀，这在相同的打开行程下提供了较小的流动面积并由此提供对小流动的更好的控制。
已经参考关闭的中央控制阀示出了上述实施方式。然而，本发明可与任何其它类型的包含暴露于气蚀的控制边缘的滑阀结合使用。
前文描述中的特征可以除已明确描述的结合方式之外的结合方式使用。
在权利要求中使用的词“包括”不排除其它的元件或步骤。权利要求中使用的“一个”不排除多个。
权利要求中使用的参考标记不应解释为对保护范围进行限制。
尽管在前面的描述中尽力着重于本文的教导中被认为具有特别重要意义的特征，但应当理解，无论是否已经特别着重说明，本申请的申请人要求关于以上论述过和/或在附图中示出了的任何可授予专利权的特征或这些特征的组合的保护。
尽管已经出于示例的目的详细描述了本发明，但应当理解，这些详细描述仅仅是出于该示例目的，在不偏离本发明范围的情况下可由本领域技术人员在本发明内作出变型。

Claims (10)

1.一种滑阀(10)，包括设有轴向延伸的阀芯容纳孔(24)的阀壳(20)，阀芯(22)容纳在所述阀芯容纳孔(24)中，以允许所述阀芯(22)在所述孔内旋转运动并沿所述孔(24)的纵向轴线轴向运动，所述阀芯(22)设有至少一个周向控制边缘(23)，所述滑阀(10)的特征在于包括旋转施加装置(40、50、60)，所述旋转施加装置(40、50、60)在滑阀(10)的操作期间引起阀芯(22)的间歇或连续旋转，以将所述至少一个控制边缘(23)的气穴所致的腐蚀分布在控制边缘(23)的整个周向范围上。
2.如权利要求1所述的滑阀(10)，其中，所述至少一个控制边缘(23)沿其周边的一部分与一个或多个高压供给接口(32、33、34、35)相互作用。
3.如权利要求2所述的滑阀(10)，其中，所述阀芯(22)的所述间歇或连续旋转使得在所述滑阀(10)的操作期间，所述至少一个控制边缘(23)的周向范围的各个部分都以基本相等的程度与所述一个或多个高压接口(32、33、34、35)相互作用。
4.如权利要求1所述的滑阀(10)，其中，所述旋转施加装置(40)包括连接于所述阀芯(22)的叶片或桨叶。
5.如权利要求1所述的滑阀(10)，其中，所述旋转施加装置包括连接于所述阀芯(22)的推进器(40)和作用于推进器(40)上的液压加压流体流。
6.如权利要求1或5所述的滑阀(10)，进一步包括旋转阻尼器(46、47)，所述阻尼器(46、47)用于限制所述阀芯(22)的转速。
7.如权利要求1所述的滑阀(10)，其中，所述旋转施加装置包括螺线管(50、60)、电机或液压马达。
8.如权利要求1所述的滑阀(10)，进一步包括与所述控制边缘(23)相互作用的至少一个接口(32、33)，所述至少一个接口(32、33)在任何给定的时刻仅与所述控制边缘(23)的周向范围的一部分相互作用，且所述阀芯(22)的间歇或连续旋转将所述控制边缘(23)的一个局部部分与所述至少一个接口(32、33)相互作用的程度分布在所述控制边缘(23)的整个周向范围上。
9.如权利要求1所述的滑阀(10)，其中，所述旋转施加装置由向容器的流动驱动。
10.一种用于减少滑阀(10)的阀芯(22)的周向控制边缘(23)上的气蚀损伤作用的方法，所述损伤是由所述控制边缘(23)的周向范围的一部分与接口(32、33、34、35)相互作用导致的，所述方法包括间歇地或连续地旋转所述阀芯(22)，以使所述控制边缘(23)的周向范围中与所述接口(32、33、34、35)相互作用的部分的位置在所述滑阀(10)的操作期间有规律地变化。
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