CN103080619B - 用于流体工作机的面密封环形阀 - Google Patents

Abstract

一种用于流体工作机的面密封环形阀(1)，具有环形阀构件(10,50,60,70,80,90,100,110)，该环形阀构件具有松弛构造，在该松弛构造中环形阀构件的第一座接合表面(14,101)可与环形阀座(8)的第一密封表面密封接合，而第二座接合表面(15,101)不能与第二密封表面(9)密封接合，而是可弹性变形到变形构造，在该变形构造中第二座接合表面可与第二密封表面密封接合，而第一密封接合表面保持与第一密封表面密封接合。环形阀构件可用相对高公差制成且在松弛构造中由引导件仅松弛地保持。

Description

用于流体工作机的面密封环形阀

技术领域

本发明涉及面密封环形阀领域，该面密封环形阀适用于诸如液压泵、液压马达和液压泵-马达的流体工作机中。

背景技术

已知使用面密封环形阀来调节液压流体流入或流出活塞缸或流体工作机的其它工作腔室的流动。在该类型的环形阀中，圈形流体路径由类似圈形环形阀构件选择性地密封。环形阀之所以有利是因为它们能够提供相对大的截面积，液压流体能够通过该相对大的截面积流入或流出工作腔室。

理想的是面密封环形阀相对小，从而减小环形阀的直径，且因此减小流体工作机的尺寸。还理想的是环形阀由尽可能少的部分形成，且具有尽可能大的公差，而仍实现适当的应用特定性能标准，诸如工作寿命。

已知环形阀构件产生的问题是难以形成良好的内部密封线和外部密封线来形成有效密封。阀座和环形阀构件所需的公差非常小。如果内部密封线或外部密封线中的一个在另一密封线之前形成，则在已知阀中，另一密封线会不完整且密封会较差。因此，本发明解决提供可靠地形成密封的环形阀的技术问题。

通常，在同时形成内部密封线和外部密封线的已知阀中，环形阀构件与阀座之间的内部密封线和外部密封线必须处于与环形阀构件的运动轴线垂直的平面中以避免一条密封线先于另一条密封线形成。但是，可能理想的是使内部密封线和外部密封线不处于与环形阀构件的运动轴线垂直的平面中，以例如减小阀的尺寸或者简化穿过阀的流动通道的设置。因此，本发明的一些实施例具体解决在内部密封线和外部密封线不处于与环形阀构件的运动轴线垂直的平面中的实施例中形成有效密封的问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种面密封环形阀，所述面密封环形阀用于流体工作机，所述阀具有阀本体和环形阀座，所述阀座包括具有第一周边的第一环形密封表面、具有与所述第一周边不同的第二周边且与所述第一密封表面同轴的第二环形密封表面以及在所述第一密封表面和所述第二密封表面之间的提供穿过所述阀的所述本体的流体路径的至少一个孔；

以及环形阀构件，所述环形阀构件的至少一部分是可弹性变形的，所述环形阀构件具有第一环形座接合表面以及第二座接合表面，所述第一环形座接合表面被构造成与所述第一环形密封表面协作；

其特征在于所述环形阀构件具有松弛构造，在所述松弛构造中，所述第一座接合表面的尺寸被形成为与所述第一密封表面密封接合，且在所述松弛构造中将所述第二座接合表面相对于所述第一座接合表面设置成使得当所述第一密封表面和所述第一座接合表面密封接合时所述第二密封表面和所述第二座接合表面不密封接合；并且所述环形阀构件的所述至少一部分可弹性变形为变形构造，在所述变形构造中，在所述第一密封表面和所述第一座接合表面处于密封接合的同时，所述第二密封表面和所述第二座接合表面处于密封接合，由此限制流体通过所述流体路径的流动。

因此，至少一部分可弹性变形的环形阀构件适于与环形阀座密封接合，以由此通过弹性变形关闭环形阀，且无需制造成紧密制造公差，从而精确地确定第一密封表面和第二密封表面相对于彼此的相对位置，从而与环形阀座密封接合。环形阀构件是弹性的，且因此在不施加外力时返回到松弛构造。

本发明在第二方面延伸到用于根据第一方面的环形阀的环形阀构件，该环形阀构件具有第一环形座接合表面和第二座接合表面，并且其中环形阀构件的至少一部分可在松弛构造与变形构造之间弹性变形，在变形构造中第一座接合表面和第二座接合表面的相对位置与该第一座接合表面和该第二座接合表面在松弛构造中的相对位置不同。因此，在根据第一方面的环形阀的使用时，环形阀构件具有松弛构造，在该松弛构造中，第一座接合表面的尺寸被形成为与第一密封表面密封接合，且在该松弛构造中将第二座接合表面相对于第一座接合表面设置成使得当第一密封表面和第一座接合表面密封接合时第二密封表面和第二座接合表面不密封接合；且环形阀构件的至少一部分可弹性变形为变形构造，在该变形构造中，在第一密封表面和第一座接合表面密封接合时第二密封表面和第二座密封表面密封接合，由此限制流体通过流体路径的流动。

密封表面或座接合表面(或环形阀的其它特征)的周边，意味着所述表面或特征围绕环形阀、或环形阀构件的中心轴线延伸的长度，这视情况而定。因此，周边可以是内部表面或外部表面(或其它)特征的内部周边或外部周边。周边可以具有带有相对于相应轴线的任何取向的特征诸如表面特征。

环形阀优选地包括从所述孔径向延伸穿过本体的至少一根管道。在一些实施例中，环形阀包括从多个孔中的每个孔径向延伸穿过本体的多根管道。在一些实施例中，所述管道垂直于包括所述密封表面的平面延伸。在一些实施例中，所述管道相对于与所述密封表面平行的平面以一定角度延伸。所述管道可朝向环形阀座绕着设置的中心轴线延伸。在一些实施例中，所述管道朝向中心轴线相对于中心轴线以不同于90度的角度延伸。

环形阀或阀构件或本发明的其它环形特征，意味着阀(或阀构件其它特征)具有大致环形构造，且可呈环形或可包括非环形但是被设置成大致环形布置(例如围绕轴线布置的多个孔)的结构。

环形阀构件可大致围绕环形阀座、或大致在环形阀座内或抵靠环形阀座定位，从而与该环形阀座密封接合。

在一些实施例中，第一座接合表面可通过环形阀构件的轴向运动与第一密封表面密封接合，且第二座接合表面可通过环形阀构件的至少一部分从松弛构造向变形构造的弹性变形与第二密封表面密封接合。

在一些实施例中，第一密封表面和第二密封表面轴向间隔开。优选地，第一密封表面和第二密封表面不是都处于与环形阀构件的运动轴线垂直的平面中。优选地，第一密封表面和第二密封表面不是都处于与环形阀座绕着设置的中心轴线垂直的平面中。

在一些实施例中，在变形构造中，第二座接合表面弹性变形从而与松弛构造相比减少或增加第二座接合表面的周边。因此第二座接合表面可弹性变形。环形阀构件通常包括弹性材料(例如诸如PEEK(聚醚醚酮)塑料材料的弹性塑料材料)或钢或由弹性材料或钢组成，且在变形构造中在环形阀构件整体中存在弹性变形。通常，变形构造中弹性变形的程度在环形阀构件的不同区域不同。例如，第二座接合表面区域的弹性变形可大于环形阀构件的其它区域的弹性变形。弹性变形的最大程度可在第二座接合表面处。在一些实施例中，环形阀构件包括至少一个刚性部分和至少一个弹性部分。

在一些实施例中，第一座接合表面和第二座接合表面可弹性变形。有利地，在一个或两个座接合表面可弹性变形的实施例中，环形阀构件无需由硬化材料组成或包括硬化材料，因为座接合表面适于弹性变形，从而与相应密封表面密封接合，且因此无需制造成紧密公差和由硬化材料制成以实现这一点。

在所述座接合表面中的一个或两者均可弹性变形的实施例中，阀构件与阀座之间密封的效果也比已知阀构件较不易于经受阀构件和阀座表面的劣化，因为阀接合表面可操作用于符合表面缺陷，或用于围绕在密封表面与座接合表面之间捕捉的碎屑变形，并用于与阀座密封接合。

在第二座接合表面可弹性变形且变形构造中第二座接合表面的周边与松弛构造中第二座接合表面的周边不同的实施例中，松弛构造与变形构造之间的弹性变形具有径向分量。即是说，第二座接合表面(且通常是环形阀构件从其延伸的区域)可能经受具有径向分量的变形(相对于中心轴线，且因此也相对于第一座接合表面的轴线)。

在一些实施例中，松弛构造与变形构造之间的弹性变形具有轴向分量。即是说，阀构件可经受(替代地或附加地)致使第一座接合表面和第二座接合表面之间的轴向距离变化的弹性变形(且因此致使使用时第二座接合表面相对于阀本体的轴向移动)。

因而，在一些实施例中，在使用中当阀构件从松弛构造移动到变形构造时，第二座接合表面围绕第一座接合表面枢转。

在一些实施例中，当阀构件处于变形构造时，第一座接合表面和第二座接合表面之间的轴向距离增加。

在第一密封表面和第二密封表面轴向间隔开的实施例中，当阀构件处于变形构造时，第一座接合表面和第二座接合表面之间的轴向距离可能减小。

第一密封表面的周边可大于或可小于第二密封表面的周边。

在第一周边大于第二周边、且环形阀构件可大致围绕环形阀座定位的实施例中，当阀构件处于变形构造中时，第一座接合表面与第二座接合表面之间的轴向距离减小。在第一周边小于第二周边、且环形阀构件可大致围绕环形阀座定位的实施例中，当阀构件处于变形构造中时，第一座接合表面与第二座接合表面之间的轴向距离增加。

通常，环形阀构件由引导装置保持，该引导装置包括一个或更多个圆筒状布置的引导件，一个或更多个引导件允许轴向运动并限制环形阀构件的径向运动。引导装置相对于环形阀座为固定关系，并可(直接或间接)固定到环形阀座，或者引导装置和环形阀座中的每个可均为整体式构造(即，由单件材料形成)的部分。引导装置可由圆筒状引导件构成。

环形阀构件可围绕引导装置被保持，或可保持在引导装置内。

环形阀构件可由引导装置松弛地保持。

松弛地保持，意味着引导装置的周边(或直径)和围绕环形阀构件的相应一个或更多个表面延伸的周边(或环形阀构件的相应直径)之差大于标准制造公差。例如，环形阀构件可围绕引导装置(诸如圆筒状引导件)被保持并设有引导件接合表面(或多个引导件接合表面)，该环形阀构件的内周边稍大于围绕引导装置的周边(当引导装置处于松弛构造时)。通常，引导装置的周边或直径和环形阀构件(处于松弛构造)的相应一个或更多个尺寸相差至少0.1%，在一些实施例中至少0.5%，且在一些实施例中至少2%。

因此，使用时，环形阀构件提供少量侧向运动(即离开延伸穿过环形阀的中心轴线)。可弹性变形且在特定实施例中具有可弹性变形第二座接合表面的阀构件有利地能够变形，从而从相对于中心轴线的位置范围中的任一位置与环形阀座密封接合，该位置范围由围绕引导装置的松弛配合提供。已知不可变形阀构件与相应环形阀座的密封接合，且尤其是用于具有大致截头圆锥形阀座的阀的阀构件(即其中第一密封表面和第二密封表面轴向间隔开)比本发明的环形阀构件远不能经受阀构件和阀座的轴向错位。因此，阀可做成与已知环形阀相比较不易于经受由在环形阀构件与引导装置之间捕捉的碎屑造成的卡塞打开或关闭。

此外，由于常规环形阀构件的尺寸被形成为与引导装置紧密接合(在制造公差内)，该阀构件不经受相对于引导装置和阀座(即相对于延伸穿过阀的轴线)的倾斜并通常设有延伸“套环”(且因此延伸引导装置)以保持阀构件的对准。因此该环形阀构件必须具有相对高的L/D比(通常在0.5-0.7范围内)，具有伴随而来的高质量、惯性和阻力。L/D意味着阀构件沿其对称轴线的长度与引导件接合结构的直径(例如具有圆筒状引导件的阀的环形阀构件的内径，环形阀可围绕该圆筒状引导件滑动地安装)之比。

有利地，本发明的环形阀构件还能够在(沿穿过中心轴线的直线)相反的表面与引导装置接合之前比常规面密封环形阀的环形阀构件相对于延伸穿过环形阀的中心轴线倾斜或歪斜到更大程度。因此该环形阀构件更多地经受由倾斜产生的卡塞，且因此能够构造成具有较小L/D比(小于0.5，在一些实施例中在0.1或小于0.1范围内)。因此，环形阀构件还比已知环形阀的环形阀构件轻，且因此可更快速地操作。

在一些实施例中，当第一密封表面和第二密封表面与第一座接合表面和第二座接合表面密封接合时，环形阀构件借助于环形阀构件的至少一部分的周边变化与圆筒状引导件可密封地接合。

在一些实施例中，第二座接合表面(且通常也是阀构件从其延伸的区域)可弹性变形从而与圆筒状引导件密封接合。因此，第二密封表面可以是圆筒状引导件的部分。因此，第二座接合表面可用作引导件接合表面或包括引导件接合表面的一部分。

当第一密封表面和第一座接合表面最初密封接合时，圆筒状引导件(具有第二密封表面)和第二座接合表面的密封接合进一步改进阀构件与第一密封表面之间的密封的效果，且提供适于以该方式变形的阀构件确保了阀构件可相对于阀座移动且变形到最终“关闭”位置，而与(松弛保持的)阀构件和阀座的相对位置无关。

通常，环形阀构件包括引导件接合表面。在一些实施例中，引导件接合表面可通过致使环形阀构件(例如引导件接合表面和/或在某些实施例中第一座接合表面或第二座接合表面，且通常还是阀构件从其延伸的区域)的至少一部分的周边变化的弹性变形与圆筒状引导件密封接合。

因此引导件接合表面的至少一部分可设有锥形周边，该周边随着距座接合表面的轴向距离减缩。因此，引导件接合表面与引导装置之间的平均距离随着距引导件接合表面的轴向距离而增加。

在环形阀构件围绕引导装置被保持的实施例中，引导件接合表面的至少一部分具有随距阀构件的最小内周边(可以是所述座接合表面或引导件接合表面的一部分)的轴向距离增加的周边。类似地，在环形阀装置保持在引导装置内的实施例中，引导件接合表面的至少一部分具有随着距最大外周边的轴向距离而减小的周边。

引导件接合表面的一部分(或全部)可以是截头圆锥形。

优选地，第一座接合表面和引导件接合表面中的每个均平滑地延伸到围绕环形阀构件延伸的凸出(沿径向截面)表面。因此，环形阀构件的径向截面的表面从引导件接合表面和第一座接合表面延伸到凸出表面。凸出表面可以是放射状表面。在一些实施例中，一些或全部引导件接合表面是沿径向横截面凸出的，且可以是放射状的，且可以是放射状表面的延伸部。

在一些实施例中，环形阀构件可响应于流体压差在松弛构造与变形构造之间弹性变形。即，当第一密封表面和第一座接合表面密封接合时可产生在整个环形阀上的流体压差，并且由环形阀构件的区域上的流体压差产生的力可使得环形阀构件弹性变形。

环形阀构件可以包括弹性本体和刚性涂层，其中弹性本体可弹性变形以使环形阀构件能够在松弛构造与变形构造之间变形，但刚性涂层不弯曲。

环形阀构件可以包括刚性本体和由弹性材料形成的密封构件，其中环形阀构件的大部分不弹性变形，但密封构件能够在压力下充分变形以使得能够形成内部密封和外部密封。

环形阀构件形成为片簧(例如钢片簧)，所述片簧的横截面弯曲，并且所述片簧足够薄以弹性变形。

第一密封表面和第二密封表面形成为例如环形隆起的突起。突起可轴向延伸。第一密封表面可在轴向上比第二密封表面进一步突出，从而在松弛构造中环形阀构件可与第一密封表面而不是第二密封表面接触。环形阀构件可以具有平坦环状阀座，该平坦环状阀座面对在与环形阀构件的轴线垂直的平面中的表面。

环形阀构件可由弹性偏置装置朝向环形阀座弹性偏置。在替代实施例中，环形阀构件可以由弹性偏置装置离开环形阀座弹性偏置。即，环形阀可由弹性偏置装置偏置打开，或者可由弹性偏置装置偏置关闭。

环形阀构件可以在弹性偏置装置的作用下在松弛构造与变形构造之间弹性变形。

根据本发明的第三方面，提供一种操作流体工作机的面密封环形阀的方法，所述阀具有阀本体和环形阀座，所述阀座包括具有第一周边的第一环形密封表面、具有与所述第一周边不同的第二周边且与所述第一密封表面同轴的第二环形密封表面以及在所述第一密封表面和所述第二密封表面之间的提供穿过所述阀的所述本体的流体路径的至少一个孔；

以及可弹性变形环形阀构件，所述可弹性变形环形阀构件具有第一环形座接合表面以及第二座接合表面，所述第一环形座接合表面被构造成与所述第一环形密封表面协作；

所述方法包括使所述第一座接合表面与所述第一密封表面密封接合；并且其特征在于，通过使所述环形阀构件弹性变形以使所述第二座接合表面与所述第二密封表面密封接合，由此限制流体通过所述流体路径的流动。

该方法可包括使环形阀构件弹性变形以改变第二座接合表面的周边，并由此使第二座接合表面与第二密封表面密封接合。

该方法可包括使环形阀构件弹性变形以改变第一座接合表面和第二座接合表面之间的轴向距离，并由此使第二座接合表面与第二密封表面密封接合。

在一些实施例中，该方法包括使第二座接合表面围绕第一座接合表面枢转以使第二座接合表面与第二密封表面密封接合。

可围绕圆筒状引导件松弛地保持环形阀构件，且该方法可包括使环形阀构件弹性变形，从而改变环形阀构件的至少一部分的周边并使环形阀构件与圆筒状引导件密封接合，该圆筒状引导件包括第二座接合表面。

在一些实施例中，该方法包括提供在整个环形阀构件上的流体压差，从而使环形阀构件弹性变形(例如通过使环形阀构件相对于阀本体轴向移动，从而使第一座接合表面与第一密封表面密封接合，且由此阻碍流体通过每个所述孔的流动，并提供在整个环形阀构件上的压差)。

该阀可包括弹性偏置装置以朝向环形阀座推压环形阀构件，且该方法可包括通过来自弹性偏置装置的力使环形阀构件弹性变形。

第三方面的其它优选和选择性特征对应于第一实施例和第二实施例的优选和选择性特征。

附图说明

现在将参照附图说明本发明的示例实施例，附图中：

[图1]

图1是缸组件的剖视图；

[图2]

图2是穿过环形阀座和环形阀构件的剖视图，环形阀构件处于松弛构造；

[图3]

图3是环形阀关闭期间中途穿过环形阀座和环形阀构件的剖视图；

[图4]

图4是当环形阀关闭时穿过环形阀座和环形阀构件的剖视图，且环形阀构件处于变形构造；

[图5]

图5是环形阀关闭期间中途穿过环形阀座和环形阀构件的第二实施例的剖视图，同时环形阀构件保持在松弛构造；

[图6]

图6是当环形阀关闭时穿过环形阀座和环形阀构件5的第二实施例的剖视图，且环形阀构件处于变形构造；

[图7]

图7是环形阀关闭期间中途穿过环形阀座和环形阀构件的第三实施例的剖视图，同时环形阀构件保持在松弛构造；

[图8]

图8是当环形阀关闭时穿过环形阀座和环形阀构件的第三实施例的剖视图，且环形阀构件处于变形构造；

[图9]

图9是环形阀关闭期间中途穿过环形阀座和环形阀构件的第四实施例的剖视图，同时环形阀构件保持在松弛构造；

[图10]

图10是当环形阀关闭时穿过环形阀座和环形阀构件的第四实施例的剖视图，且环形阀构件处于变形构造；

[图11]

图11是环形阀关闭期间中途穿过环形阀座和环形阀构件的第五实施例的剖视图，同时环形阀构件保持在松弛构造；

[图12]

图12是当环形阀关闭时穿过环形阀座和环形阀构件的第五实施例的剖视图，且环形阀构件处于变形构造；

[图13]

图13是环形阀关闭期间中途穿过环形阀座和环形阀构件的第六实施例的剖视图，同时环形阀构件保持在松弛构造；

[图14]

图14是当环形阀关闭时穿过环形阀座和环形阀构件的第六实施例的剖视图，且环形阀构件处于变形构造；

[图15]

图15是环形阀关闭期间中途穿过环形阀座和环形阀构件的第七实施例的剖视图，同时环形阀构件保持在松弛构造；以及

[图16]

图16是当环形阀关闭时穿过环形阀座和环形阀构件的第七实施例的剖视图，且环形阀构件处于变形构造。

具体实施方式

图1示出与诸如液压泵、液压马达或液压泵-马达的流体工作机一起使用的缸组件1。缸组件包括本体2，该本体2围绕缸轴线A大致圆筒对称，并且该缸组件包括朝向本体的第一端开口的缸3、限定提升阀孔5(提供缸与延伸穿过本体上部的径向通道22之间的流体路径)的提升阀座4以及限定围绕本体排列并延伸穿过本体的多个孔7的环形阀座6。环形阀座包括外部密封表面8(用作第一密封表面)和内部密封表面9(用作第二密封表面)。

将环形阀构件10围绕本体保持在环形阀座与套环12的端部止挡件11之间。将环形阀构件围绕缸的外表面13旋拧，该外表面13用作环形阀构件的引导装置。

环形阀构件由诸如PEEK的弹性材料制成，且因此可弹性变形。环形阀构件包括外部座接合表面14(用作第一座接合表面)和内部座接合表面15(用作第二座接合表面)。环形阀座和环形阀构件共同形成环形阀，在图1中以环形阀的关闭位置示出该环形阀。环形阀通过孔7调节高压集管16与缸之间的液压流体的流动。

环形阀构件通过卷簧17(用作弹性偏置装置)朝向环形阀座偏置，该卷簧17在环形阀构件的下表面18与套管的相对上表面19之间延伸。套环由保持环20保持在位。套环可在套环深度的一部分或全部上通过过盈配合被围绕缸设置，或者套环或缸本体可协作地接合，以便于套环、环形高压阀和弹簧的安装和移除。

该组件还包括提升阀构件21，提升阀构件21与提升阀座和提升阀孔一起形成用于控制径向通道22(与低压集管23流体连通)与缸5之间的流体的流动的提升阀。提升阀构件可操作成沿轴线A移动，使得提升阀可在打开位置(如图所示)与关闭位置之间移动，在关闭位置密封表面24(提升阀构件的头部25的上表面上的环形区域)与提升阀座接触。

提升阀构件在其下端处设有柱塞26，该柱塞26可与下部引导结构29中的中心孔27滑动接合。该下部引导结构包括延伸到缸内壁的径向支柱30并由径向支柱30保持在位，且使用时，该下部引导结构用于限制柱塞离开缸轴线的运动并形成局部遮挡件以将缸与低压集管之间的流体流从提升阀保护或隔离，该流体流否则会用于迫使提升阀关闭。

提升阀构件在其上端设有电枢32，该电枢32包括通道34，该通道34在电枢的上面与下面之间延伸，并且将径向通道22放置成与线圈空间38流体连通，电磁线圈39围绕线圈空间38定位，使提升阀能够通过来自电子控制器(未示出)的控制信号电子致动。电枢的外表面与上部引导结构36的内表面35可滑动地接合。第一密封构件40围绕设置在套环内的通道延伸，而第二密封构件42和第三密封构件43在环形阀座上方围绕设置在本体中的类似通道延伸。第一密封构件和第二密封构件防止运行期间加压液压流体从围绕缸组件的高压集管流出。

图2至图4示出环形阀构件关闭期间的各阶段。在随后打开期间逆向进行该过程。当缸内的压力大于高压集管中的压力时，环形阀打开。在该情况下，环形阀构件采用图2所示的松弛构造。

环形阀构件被弹簧弹性偏置关闭，且当高压集管与缸之间的压差足够低时，环形阀构件朝向环形阀座轴向滑动，使得环形阀构件的外部座接合表面与环形阀座的外部密封表面接触。如从图3可以看出的，在环形阀构件保持在松弛构造的同时，环形阀构件的形状使得外部座接合表面的形状与环形阀座的外部密封表面对应，使得环形阀构件的外部座接合表面和环形阀座的外部密封表面可密封接合以形成外部密封。但是，内部座接合表面具有比内部密封表面大的直径，且因此在松弛构造中，内部座接合表面的尺寸不形成为能够与内部密封表面滑动接合。为了说明的目的，座接合表面和密封表面之间的间隙的尺寸已经在图中被放大。

当在高压阀构件内有足够压力时，环形阀构件弹性变形成图4所示的变形构造。在变形构造中，内部座接合表面的尺寸形成为与内部密封表面滑动接合。在该变形期间，形成环形阀构件的弹性材料弹性变形，并围绕外部座接合表面枢转。内部座接合表面的半径变化(减小)且内部座接合表面朝向孔7径向向内且轴向移动，且因此面密封抵靠内部密封表面。

当压差降低时，环形阀构件返回到松弛构造并离开孔轴向滑动，返回到图2所示位置。

有利地，环形阀构件所需的制造公差小于必须同时形成内部密封和外部密封的环形阀构件的情况，且因为能够经受更多磨损所以寿命可能更长。

在松弛构造中，内部座接合表面与缸的外表面之间的间距意味着环形阀松弛地保持在缸上并可在仍被缸引导的同时方便地轴向滑动。但是，在从松弛构造向变形构造变形期间存在内部座密封表面的周边的变化(减小)，这使得当密封环形阀时内部座接合表面紧紧抓持缸，从而便于提供良好密封。

为了使本发明起作用，仅需要环形阀构件的至少一部分是弹性部分，该弹性部分可弹性变形以使环形阀构件能够具有松弛构造和变形构造。

例如，参照图5和图6，环形阀构件50的第二实施例在第一座接合表面和第二座接合表面中的每个处均具有弹性本体51和诸如石墨层的刚性涂层52。弹性本体可弹性变形以使环形阀构件能够在松弛构造(图5)和变形构造(图6)之间变形，但刚性涂层不变形。

参照图7和图8，环形阀构件60的第三实施例具有由钢形成的刚性本体61和由PEEK或另一弹性材料形成的密封构件62，密封构件62限定外部座接合表面和内部座接合表面。因此，尽管环形阀构件60的大部分不弹性变形，但仍然是如下情况：在松弛构造中，外部座接合表面可与环形阀座的外部密封表面形成密封，但内部座接合表面不与环形阀座的内部密封表面密封接合。但是，密封构件可在压力下充分变形以使得能够形成内部密封和外部密封。

图9和图10示出形成为钢片簧的环形阀构件70的第四实施例，该环形阀构件70横截面弯曲且足够薄以弹性变形。在图8所示的松弛构造中，环形阀构件具有外部71和内部72，外部71包括可与环形阀座的外部密封表面密封接合的外部座接合表面，内部72太大以致不能使内部座接合表面与内部密封表面形成密封。如前所述，环形阀构件在松弛构造中围绕缸的外表面松弛地保持，但在变形构造中紧密配合从而形成良好密封。

图11和图12示出根据本发明的环形阀构件80的第五实施例。在第五实施例中，环形阀构件由诸如PEEK的弹性材料形成，且适于密封其中内部密封表面和外部密封表面处于与中心轴线A垂直的平面中的环形阀。该环形阀构件具有上表面81，该上表面81包括分别形成内部密封接合表面和外部密封接合表面的内部同心隆起82和外部同心隆起83。外部同心隆起比内部同心隆起轴向延伸得稍远。环形阀构件还具有凸出引导件接触向内表面84，该凸出引导件接触向内表面84抵靠缸的外表面滑动。

第五实施例的环形阀构件具有图11所示的松弛构造，其中外部密封接合表面与环形阀的外部密封表面接触，但是由于外部隆起稍微延伸超出内部隆起，所以内部密封接合表面不与内部密封表面接触。

当在整个环形阀构件上有足够压差时，环形阀构件通过挠曲弹性变形，从而内部隆起与外部隆起延伸地一样远，且内部密封接合表面与内部密封表面形成密封接触，同时外部密封接合表面与外部密封表面形成密封接触。

与环形阀构件的内部密封接合表面和外部密封接合表面的横截面呈圆形的前五个实施例不同，图13和图14所示的弹性环形阀构件90的第六示例实施例具有横截面平坦或几乎平坦的圆筒状内部密封接合表面。相反，缸具有圆形周向突起91(用作第二密封表面)。在图13所示的松弛状态下，圆筒状内部密封接合表面具有比周向突起稍大的周边。但是，当高压集管中的压力相对于缸内的压力足够高时，环形阀构件围绕外部密封接合表面弹性变形，从而内部密封接合表面抵靠圆形周向突起形成密封。

图15和图16示出具有平坦密封接合表面101的弹性环形阀构件100的第七示例实施例，当环形阀构件处于图15所示的松弛构造时该平坦密封接合表面101处于与环形阀座的轴线垂直的平面中。内部密封表面9和密封表面8通过诸如圆形隆起的突起形成，且密封表面中的一个(在该实施例中是外部密封表面)从环形阀座进一步突出。因此，当环形阀构件处于松弛构造时，平坦密封接合表面可仅与外部密封表面接触。在图16所示的变形构造中，平坦密封接合表面可与内部密封表面和外部密封表面两者接触，从而形成密封。在该情况下，平坦密封接合表面101的外部区域和内部区域分别用作环形阀构件的第一座接合区域和第二座接合区域。

在第一实施例至第四实施例中，外部密封接合表面不与缸组件的中心轴线垂直，而是离开环形阀构件径向向外倾斜。因此，当关闭环形阀时，由外部密封表面施加在外部密封接合表面上的力具有径向向外分量。通常，环形阀构件设计成使得，在正常操作中，所述径向向外的力分量大致平衡由在整个环形阀构件上的压差引起的在外部密封接合表面上的径向向内的力。

术语上部和下部以及关于取向和方向的其它术语涉及具有图中所示和本文所述的取向的设备，且旨在用于描述相应整体的相对位置，与设备使用时的取向无关。

本发明的缸本体和缸组件适用于具有任何或宽范围活塞类型和活塞驱动装置的流体工作机，活塞类型例如包括活塞环的活塞、保持与缸轴线大致对准的活塞和/或轴线与转动偏心凸轮保持对准且因此不与缸轴线对准的活塞；活塞驱动装置诸如偏心凸轮或偏心件，活塞或活塞接合环通过弹簧或来自工作腔室内的流体压力的作用被推压到该偏心凸轮上，活塞被以接合方式保持到该偏心件。

可在本文所公开的本发明范围内作出其它变体和变型。

[附图标记列表]

1 缸组件

2 本体

3 缸

4 提升阀座

5 提升阀孔

6 环形阀座

7 孔

8 外部(第一)密封表面

9 内部(第二)密封表面

10 环形阀构件

11 端部止挡件

12 套环

13 缸的外表面(引导装置)

14 外部(第一)座接合表面

15 内部(第二)座接合表面

16 高压集管

17 弹簧

18 环形阀构件的下表面

19 套环的上表面

20 保持环

21 提升阀构件

22 径向通道

23 低压集管

24 密封表面

25 提升阀构件的头部

26 柱塞

27 中心孔

29 下部引导结构

30 径向支柱

32 电枢

34 通道

36 上部引导结构

38 线圈空间

39 电磁线圈

40 下部高压密封构件

42 上部高压密封构件

43 低压密封构件

50 环形阀构件(第二实施例)

51 弹性本体

52 刚性涂层

60 环形阀构件(第三实施例)

61 刚性本体

62 密封构件

70 环形阀构件(第四实施例)

71 外部

72 内部

80 环形阀构件(第五实施例)

81 上表面

82 内部隆起

83 外部隆起

84 向内表面

90 环形阀构件(第六实施例)

91 周向突起

100 环形阀构件(第七实施例)

101 密封接合表面

Claims (19)

1.一种面密封环形阀，所述面密封环形阀用于流体工作机，所述阀具有阀本体和环形阀座，所述阀座包括具有第一周边的第一环形密封表面、具有与所述第一周边不同的第二周边且与所述第一密封表面同轴的第二环形密封表面以及在所述第一密封表面和所述第二密封表面之间的提供穿过所述阀的所述本体的流体路径的至少一个孔；

以及环形阀构件，所述环形阀构件的至少一部分是可弹性变形的，所述环形阀构件具有第一环形座接合表面以及第二座接合表面，所述第一环形座接合表面被构造成与所述第一环形密封表面协作；

其中所述环形阀构件具有松弛构造，在所述松弛构造中，所述第一座接合表面的尺寸被形成为与所述第一密封表面密封接合，且在所述松弛构造中将所述第二座接合表面相对于所述第一座接合表面设置成使得当所述第一密封表面和所述第一座接合表面密封接合时所述第二密封表面和所述第二座接合表面不密封接合；并且所述环形阀构件的至少一部分可弹性变形为变形构造，在所述变形构造中，在所述第一密封表面和所述第一座接合表面处于密封接合的同时，所述第二密封表面和所述第二座接合表面处于密封接合，由此限制流体通过所述流体路径的流动，

其中当所述环形阀构件从所述松弛构造移动到所述变形构造时，所述环形阀构件弹性变形，并且所述第二座接合表面围绕所述第一座接合表面枢转，以使所述第二座接合表面与所述第二密封表面密封接合。

2.根据权利要求1所述的环形阀，其中所述第一密封表面和所述第二密封表面轴向间隔开。

3.根据权利要求1所述的环形阀，其中所述第一座接合表面能够通过所述环形阀构件的轴向运动与所述第一密封表面密封接合，并且所述第二座接合表面能够通过所述环形阀构件的弹性变形与所述第二密封表面密封接合。

4.根据权利要求3所述的环形阀，其中所述第二座接合表面可弹性变形，并且所述变形构造中的所述第二座接合表面的周边与所述松弛构造中的所述第二座接合表面的周边不同。

5.根据权利要求3所述的环形阀，其中所述变形构造中的所述第一座接合表面和所述第二座接合表面之间的轴向距离不同于所述松弛构造中的所述第一座接合表面和所述第二座接合表面之间的轴向距离。

6.根据权利要求1所述的环形阀，其中所述第一密封表面的周边大于所述第二密封表面的周边。

7.根据权利要求1所述的环形阀，其中所述环形阀构件由引导装置保持，所述引导装置包括一个或更多个圆筒状布置的引导件，所述一个或更多个引导件允许轴向运动并限制所述环形阀构件的径向运动。

8.根据权利要求7所述的环形阀，其中所述引导装置由圆筒状引导件构成。

9.根据权利要求7所述的环形阀，其中所述环形阀构件被绕所述引导装置保持。

10.根据权利要求7所述的环形阀，其中所述环形阀构件由所述引导装置松弛地保持。

11.根据权利要求9所述的环形阀，其中当所述第一密封表面及所述第二密封表面处于与所述第一座接合表面及所述第二座接合表面密封接合时，借助于所述环形阀构件的至少一部分的周边的变化，所述环形阀构件能够与所述圆筒状引导件密封接合。

12.根据权利要求1所述的环形阀，其中所述环形阀构件能够响应于流体压差在松弛构造与变形构造之间弹性变形。

13.根据权利要求1所述的环形阀，其中所述环形阀构件由弹性偏置装置朝向所述环形阀座弹性偏置。

14.根据权利要求8所述的环形阀，其中所述环形阀构件在所述第一座接合表面和所述第二座接合表面中的每个处均包括弹性本体和刚性涂层，其中所述弹性本体可弹性变形以使所述环形阀构件能够在所述松弛构造与所述变形构造之间变形，但是所述刚性涂层不弯曲。

15.根据权利要求8所述的环形阀，其中所述环形阀构件包括刚性本体和由弹性材料形成的密封构件，并且所述密封构件限定所述第一座接合表面和所述第二座接合表面，其中所述环形阀构件的大部分不弹性变形，但是所述密封构件能够在压力下充分变形以使得能够形成内部密封和外部密封。

16.根据权利要求13所述的环形阀，其中所述环形阀构件形成为钢片簧，所述钢片簧在横截面中是弯曲的，并且所述钢片簧薄到足以弹性变形。

17.根据权利要求13所述的环形阀，其中所述环形阀构件座具有轴线，并且所述环形阀的所述第二密封表面和所述第一密封表面处于与所述轴线垂直的平面中。

18.一种操作流体工作机的面密封环形阀的方法，所述阀具有阀本体和环形阀座，所述阀座包括具有第一周边的第一环形密封表面、具有与所述第一周边不同的第二周边且与所述第一密封表面同轴的第二环形密封表面以及在所述第一密封表面和所述第二密封表面之间的提供穿过所述阀的所述本体的流体路径的至少一个孔；

以及可弹性变形环形阀构件，所述可弹性变形环形阀构件具有第一环形座接合表面以及第二座接合表面，所述第一环形座接合表面被构造成与所述第一环形密封表面协作，所述环形阀构件具有松弛构造，在所述松弛构造中，所述第一座接合表面的尺寸被形成为与所述第一密封表面密封接合，且在所述松弛构造中将所述第二座接合表面相对于所述第一座接合表面设置成使得当所述第一密封表面和所述第一座接合表面密封接合时所述第二密封表面和所述第二座接合表面不密封接合；

所述方法包括使所述第一座接合表面与所述第一密封表面密封接合；并且其中，通过使所述环形阀构件从所述松弛构造弹性变形至变形构造以使所述第二座接合表面与所述第二密封表面密封接合，由此限制流体通过所述流体路径的流动，

其中所述方法包括当所述环形阀构件从所述松弛构造移动到所述变形构造时使得所述第二座接合表面围绕所述第一座接合表面枢转，以使所述第二座接合表面与所述第二密封表面密封接合。

19.根据权利要求18所述的方法，包括使所述环形阀构件弹性变形以改变所述第一座接合表面和所述第二座接合表面之间的轴向距离，并由此使所述第二座接合表面与所述第二密封表面密封接合。