CN103403422B - 泄放阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种泄放阀(100)，包括：浮动活塞(120)，构造成用以响应于流体压力在活塞腔室(103)中往复移动；位于浮动活塞(120)上的周向密封件(124)；偏压装置(130)，构造成用以保持浮动活塞(120)在活塞浮动移动范围内，其中当浮动活塞(120)在活塞浮动移动范围内时保持流体，并且当浮动活塞(120)超过活塞浮动移动范围时，排出流体；以及，形成于所述活塞腔室(103)的侧壁(106)中的一个或多个泄放凹槽(107)。一个或多个泄放凹槽(107)构造成用以当所述浮动活塞(120)受压缩到所述活塞腔室(103)中的预定泄放位置时在所述浮动活塞(120)和所述周向密封件(124)周围传导流体。

Description

泄放阀
技术领域
本发明涉及阀的领域，更特定而言涉及泄放阀（relief valve）。
背景技术
泄放阀用于防止过量压力在流体系统中积聚。泄放阀能防止可能会损坏流体系统的部件的过压情形。泄放阀能防止可能会导致部件泄露和/或故障的过压情形。泄放阀能防止可能带来安全问题的过压情形。泄放阀能防止不当压力波动。
图1示出现有技术泄放阀。现有技术泄放阀通常使用弹簧和活塞来对抗流体力。弹簧被选择以受压缩并且因此当压力超过一定阈值时允许活塞移动到打开位置。现有技术泄放阀包括一种在活塞的面上的面密封件。面密封件接触(并且密封)抵靠着活塞腔室的端部。因此，密封件的强度取决于由弹簧向活塞施加的力，其中现有技术活塞将面密封件压靠在活塞腔室的内部上。面密封件可从输入端口在径向外部密封地接触所述活塞腔室的端部，如图所示，或者可直接地阻挡所述输入端口。输入压力将使得活塞移动并且当流体压力超过一定阈值时压缩弹簧。
现有技术泄放阀具有某些缺陷。现有技术泄放阀被设计成用以当关闭时具有单个具体的位置。现有技术泄放阀理想地不应从完全关闭位置移动直到已超过了阈值压力，但这在实际上是不可能的。流体压力对抗由弹簧提供的关闭/密封力。因此，只要显著的压力施加到现有技术泄放阀上，活塞就将移动并且减弱由弹簧所提供的密封力。
现有技术泄放阀可能会粘住。这是由于静摩擦，用以克服彼此压靠的两个物体之间的静态粘聚力所需的力。因此，静摩擦增加了为了使得两个接触的物体滑动所需的力。
在现有技术泄压阀中这种具有不当地较大水平静摩擦的倾向导致了需要略高于压力阈值的打开力。因此，在现有技术泄放阀中的静摩擦可导致延迟的打开，可导致不定的打开力和不定的打开时间，并且可导致不准确和可变的产生压力水平。
另外，由于现有技术活塞可能持续较长时段不移动，现有技术面密封件可至少部分地结合到活塞腔室。在现有技术泄压阀中具有不当地较大水平静摩擦的这种倾向可能会损坏现有技术面密封件。
发明内容
在本发明的某些方面，一种泄放阀包括：
浮动活塞，被构造成用以响应于流体压力在活塞腔室中往复移动，且活塞腔室包括流体入口；
周向密封件，位于浮动活塞上并且被构造成用以将浮动活塞基本上密封到活塞腔室；
偏压装置，被构造成用以保持浮动活塞在活塞浮动移动范围内，其中当浮动活塞在活塞浮动移动范围内时保持流体，并且当浮动活塞超过活塞浮动移动范围时，排出流体；以及
一个或多个泄放凹槽，形成于活塞腔室的侧壁中，且其中一个或多个泄放凹槽被构造成用以当浮动活塞被压缩到经过活塞腔室中的预定泄放位置时在浮动活塞和周向密封件周围传导流体。优选地，浮动活塞包括一种接纳并且固持所述周向密封件的周向凹槽。
优选地，一个或多个泄放凹槽包括绕侧壁间隔开的两个或更多个泄放凹槽。
优选地，一个或多个泄放凹槽的截面积沿着凹槽长度基本上恒定。
优选地，一个或多个泄放凹槽的截面积沿着凹槽长度变化。
优选地，周向密封件在浮动活塞的促动跨距中的任何点处维持着与活塞腔室成基本上恒定密封接触。
优选地，即使在流体压力变化的情况下，在周向密封件与活塞腔室之间的密封力基本上恒定。
优选地，一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸了活塞释放移动范围的至少一部分。
优选地，一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸了活塞释放移动范围的至少一部分，其中预定释放阈值基本上对应于活塞浮动移动范围的终点。
在本发明的某些方面，一种制造泄放阀的方法包括：
提供浮动活塞，被构造成用以响应于流体压力而在活塞腔室中往复移动，且其中活塞腔室包括流体入口；
提供周向密封件，位于浮动活塞上并且被构造成用以将浮动活塞基本上密封到活塞腔室；
提供偏压装置，被构造成用以保持浮动活塞在活塞浮动移动范围内，其中当浮动活塞在活塞浮动移动范围内时保持流体，并且当浮动活塞超过活塞浮动移动范围时，排出流体；以及
提供一个或多个泄放凹槽，形成于活塞腔室的侧壁中，且其中一个或多个泄放凹槽被构造成用以当浮动活塞被压缩经过活塞腔室中的预定泄放位置时在浮动活塞和周向密封件周围传导流体。
优选地，浮动活塞包括一种接纳并且固持周向密封件的周向凹槽。
优选地，一个或多个泄放凹槽包括绕侧壁间隔开的两个或更多个泄放凹槽。
优选地，一个或多个泄放凹槽的截面积沿着凹槽长度基本上恒定。
优选地，一个或多个泄放凹槽的截面积沿着凹槽长度变化。
优选地，周向密封件在浮动活塞的促动跨距中的任何点处维持与活塞腔室成基本上恒定的密封接触。
优选地，即使在流体压力变化的情况下，在周向密封件与活塞腔室之间的密封力基本上恒定。
优选地，一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸活塞释放移动范围的至少一部分。
优选地，一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸活塞释放移动范围的至少一部分，其中预定释放阈值基本上对应于活塞浮动移动范围的终点。
附图说明
在所有附图上，相同的附图标记代表相同的元件。应了解附图未必按照比例绘制。
图1示出现有技术泄放阀。
图2示出根据本发明的泄放阀。
图3示出了在根据本发明的泄放阀内的一个或多个泄放凹槽。
图4示出了处于泄放状态的泄放阀。
图5示出了根据本发明的另一实施例的泄放阀。
图6示出了根据本发明的另一实施例的泄放阀。
图7示出了根据本发明的另一实施例的泄放阀。
具体实施方式
图1至图7和下文的描述描绘了具体实例以教导本领域技术人员如何来做出和使用本发明的最佳方式。出于教导本发明的原理的目的，已简化或省略了某些常规方面。本领域技术人员将了解属于本发明的范围内的这些实例的变型。本领域技术人员将了解下文所述的特征可以用各种方式组合以形成本发明的多种变型。因此，本发明并不限于下文所述的具体实例，而是本发明仅受权利要求和其等效物限制。
图2示出根据本发明的泄放阀100。泄放阀100包括阀体101，阀体101包括一种形成于其中的活塞腔室103、和一种与活塞腔室103成流体连通的流体入口112。活塞腔室103基本上为细长的。浮动活塞120被构造成用以响应于流体压力在活塞腔室103中往复移动。经加压的流体可通过流体入口112而被引入到活塞腔室103内。阀体101包括一个或多个排出端口114，排出端口114排出已经过浮动活塞120的任何流体。一个或多个排出端口114位于浮动活塞120的与流体入口112相反的侧部上。一个或多个排出端口114可相对于流体入口112的截面积具有任何截面积。另外，一个或多个排出端口114可包括多个通路，如图所示。
在以正常流体压力正常操作期间，浮动活塞120可在活塞浮动移动范围内移动。但当流体压力超过了预定压力阈值时，然后过量压力将使得浮动活塞120移动经过预定释放阈值、并且进入到活塞释放移动范围内。预定释放阈值基本上对应于流体的预定释放压力。预定释放阈值基本上对应于活塞浮动移动范围的终点和活塞释放移动范围的起点。因此，通过压缩所述浮动活塞120来使泄放阀100操作，其中，当浮动活塞120压缩到(或经过)预定释放阈值时，流体从泄放阀100排出。当由流体入口112提供的流体压力超过了这个预定释放压力时，浮动活塞120到达或经过预定释放阈值、并且流体在浮动活塞120周围并且从泄放阀100排放出来。
在某些实施例中，活塞腔室103和浮动活塞120基本上具有圆柱形状。但是，设想到其它截面形状并且它们是在说明书和权利要求的范围内。
活塞腔室103包括侧壁106。一个或多个泄放凹槽107形成于侧壁106中。一个或多个泄放凹槽107被构造成用以当浮动活塞120被压缩到活塞腔室103中的预定泄放位置时在浮动活塞120和周向密封件124周围传导流体。一个或多个泄放凹槽107仅沿着侧壁106部分地延伸并且被构造成用以当浮动活塞120被压缩到活塞腔室103中的预定泄放位置(即，由于大于预定泄放阈值的压力而移动)时在浮动活塞120周围传导流体。
一个或多个泄放凹槽107具有一定长度和位置以当浮动活塞120到达和/或经过活塞腔室103中的预定点时在浮动活塞120和周向密封件124周围传导流体。这个点与一个或多个泄放凹槽107的凹槽(或多个凹槽)的起点重合并且构成预定释放阈值。一个或多个泄放凹槽107可从这个打开点部分地或完全地延伸到活塞腔室103的端部，该端部为图中的左端。一个或多个泄放凹槽107包括绕活塞腔室103的侧壁106间隔开的两个或更多个泄放凹槽107。在某些实施例中，两个或更多个泄放凹槽107可绕侧壁106等距地间隔开。
应了解到，一个或多个泄放凹槽107无须从阈值点延伸到活塞腔室103的端部。替代地，一个或多个泄放凹槽107仅须延伸到足够远以使得在浮动活塞120的入口侧上的过量压力泄放。例如，一个或多个泄放凹槽107可仅从阈值点延伸预定距离，允许浮动活塞120移动并且泄压，但并不构建为必需能使浮动活塞120在活塞腔室103内完全地受压缩。
一个或多个泄放凹槽107的特征可在于任何所希望的截面形状和任何所希望的截面积。可根据预期流体和根据预期的流体压力来选择凹槽截面积，其中凹槽截面积将控制过量流体压力泄放的速度有多快。在某些实施例中，一个或多个泄放凹槽107的截面积沿着凹槽长度基本上恒定。在某些实施例中，一个或多个泄放凹槽107的截面积沿着凹槽长度变化。
在图示实施例中，一个或多个泄放凹槽107与活塞腔室103的轴线基本上对准。但应了解到，一个或多个泄放凹槽107可为弯曲或螺旋的、成角度的或以规则或不规则的方式布置。
浮动活塞120包括一种接纳和固持周向密封件124的周向凹槽122。周向密封件124在周向位于浮动活塞120上、并且被构造成用以将浮动活塞120基本上密封到活塞腔室103，包括在浮动活塞120的往复运动期间。周向密封件124将在任何点处相对于活塞腔室103密封所述浮动活塞120，除了为了密封一个或多个泄放凹槽107。
在某些实施例中，周向凹槽122大于周向密封件124，并且周向密封件124可在周向凹槽122中移动。替代地，周向凹槽122的大小并不使得周向密封件124相对于浮动活塞120移动。
泄放阀100包括一种提供关闭力的偏压装置130。偏压装置130的关闭力工作以用于保持泄放阀100关闭。偏压装置130提供预定关闭力。预定关闭力等于泄放阀100的预定释放压力。当已实现或超过了预定释放阈值时，预定关闭力允许浮动活塞120压缩和移动经过一个或多个泄放凹槽107的起点。
偏压装置130被构造成用以保持浮动活塞120在活塞浮动移动范围内。当浮动活塞120在活塞浮动移动范围内时保持流体，并且当浮动活塞120超过活塞浮动移动范围时，排出流体。
在某些实施例中，偏压装置130可为可调整的。因此，偏压装置130可用来改变预定释放阈值。
偏压装置130并不影响到介于周向密封件124与活塞腔室103之间的密封接触。周向密封件124在浮动活塞120的促动跨距中的任何点处维持与活塞腔室103成基本上恒定的密封接触。即使在流体压力变化的情况下，在周向密封件124与活塞腔室103之间的密封力基本上恒定。
泄放阀100包括端部105。在活塞100和偏压装置130已插入于活塞腔室103内后，端部105可组装到阀体101上。端部105可以用任何方式组装到阀体101上。端部105可被可移除地固结到阀体101上。替代地，端部105可永久地固结到阀体101上。端部105可包括一个或多个排出端口114、或者可包括局部孔口，当端部105组装到阀体101内时，局部孔口形成一个或多个排出端口114。
浮动活塞120还包括一种活塞轴杆129。在某些实施例中，活塞轴杆129从泄放阀100延伸出来，诸如穿过轴杆孔115(参看图3)。活塞轴杆129可稳定所述浮动活塞120、并且防止浮动活塞120以任何方式移动，除了在活塞腔室103中以线性往复方式移动。此外，活塞轴杆129可提供浮动活塞120位置的视觉指示器，并且可包括当促动所述泄放阀100时提供视觉指示的任何形式的形状或视觉标记。例如，活塞轴杆129可包括仅当浮动活塞120被压缩经过预定释放阈值时可见的彩色、纹理化或其它可见的有差别的区域。以此方式，仅当泄放阀100排出流体并且使得过量流体压力泄放时可看到有差别的区域。
图3示出了在根据本发明的泄放阀100内的这一个或多个泄放凹槽107的细节。在此实施例中，一个或多个泄放凹槽107包括引入部108和通道部109。引入部108包括从零到通道部109的截面积而扩大的变化的截面积。通道部109可具有沿着凹槽长度的规则的截面积，或者可增加或减小截面积(例如参考图5和所附讨论)。在某些实施例中，一个或多个泄放凹槽107可不具有引入部108。在某些实施例中，一个或多个泄放凹槽107可包括引出部110(参看图6)。
如从附图可看出，一个或多个泄放凹槽107可在侧壁106上基本上规则地间隔开。在其它布置(例如参看图6)中，一个或多个泄放凹槽107替代地可以用交错或交替方式开始。
在某些实施例中，一个或多个泄放凹槽107可从预定释放阈值(参看虚线)延伸到活塞腔室103的端部。在图示实施例中，浮动活塞120将总是与一个或多个泄放凹槽107成流体连通，其中浮动活塞120被压缩经过预定释放阈值。替代地，一个或多个泄放凹槽107可不在活塞压缩跨距的整个范围上延伸(参看图5的凹槽107A-107C)。
图4示出了当处于泄放状态的泄放阀100。作用于偏压装置130上的流体压力已压缩了所述浮动活塞120并且使浮动活塞120移动到图中的左边。浮动活塞120已由流体入口112所提供的流体压力至少部分地压缩，并且浮动活塞120已因此经过预定释放阈值。
因此，周向密封件124位于一个或多个泄放凹槽107上，其中，允许流体通过一个或多个泄放凹槽107并且经由一个或多个排出端口114而逸流出来。
浮动活塞120将停留在经压缩的排放位置，直到流体压力降低。在流体压力降低时，浮动活塞120将响应地移动到右边。当流体释放造成流体压力降低到低于预定释放阈值时，浮动活塞120将往回移动到阻挡位置，其中，流体不能到达一个或多个泄放凹槽107。并无另外的流体将被排出直到流体压力再次超过了预定释放阈值。
图5示出了根据本发明的另一实施例的泄放阀100。在此实施例中。泄放凹槽107的截面积可随着活塞压缩行程增加而增加，允许以更大的活塞压缩实现更大的流体排放速率。如从附图可以看出，泄放凹槽107的特征在于在其从阈值点延伸时增加的深度。增加的深度可包括线性或非线性的深度增加。泄放凹槽107A还可包括在预定压缩点之后减小的深度，其中泄放凹槽107A并不需要在压缩范围的末端处提供流体排出体积(或者增加的流体排出体积)。替代地，泄放凹槽107A可不减小，并且可替代地在预定压缩点之后保持基本上恒定。
相比而言，泄放阀107B的特征在于，当其从阈值点延伸时增加的宽度。泄放凹槽107B还可包括在预定压缩点后减小的宽度，其中泄放凹槽107B并不需要在压缩范围的末端处提供流体排出体积(或者增加的流体排出体积)。替代地，泄放凹槽107B可不减小并且可替代地在预定压缩点后保持基本上恒定。
泄放凹槽107C的特征在于，基本上线性的引入部和引出部。泄放凹槽107C可包括基本上竖直或成角度的侧壁。应理解的是，本文中的凹槽实施例中的任何实施例可当浮动活塞120由在流体入口112处所提供的压力进一步压缩时提供增加的和/或减小的截面积。
图6示出了根据本发明的另一实施例的泄放阀100。在此实施例中，泄放阀100包括始于预定释放阈值的第一组泄放凹槽107D。这个实施例还包括第二组泄放凹槽107E。第二组泄放凹槽107E与第一组泄放凹槽107D和预定释放阈值以预定距离偏移。因此，第一组泄放凹槽107D和第二组泄放凹槽107E可生成两级压力释放，例如，仅当流体压力过量时(或者在流体压力突然升高的情况下)第二组泄放凹槽107E排放。
类似于第一组泄放凹槽107D，第二组泄放凹槽107E能一直延伸到活塞腔室103的端部，如图所示。替代地，第二组泄放凹槽107E可仅部分地延伸到端部。
类似于第一组泄放凹槽107D，第二组泄放凹槽107E可包括引入部108和通道部109。引入部108为可选的，并且可被包括或可不被包括。另外，泄放凹槽107E(和任何其它凹槽实施例)还可包括可选的引出部110。
图7示出了根据本发明的另一实施例的泄放阀100。在此实施例中，一个或多个泄放凹槽107可通过穿过端部105钻孔而形成，其中钻孔操作部分地继续进入到活塞腔室103内，形成泄放凹槽107。泄放凹槽可具有任何形状，诸如由旋转钻孔工具形成的半圆形。
若需要，本发明的各种实施例可被实施为用以提供若干优点。根据实施例中的任何实施例的泄放阀的特征在于减小的静摩擦。因此，泄放阀不太可能粘住并且不定地并且不可预测地打开。泄放阀不太可能具有延迟或不定的打开。根据实施例中任何实施例的泄放阀在所希望的压力准确地并且可靠地打开。
根据实施例中任何实施例的泄放阀并不具有面密封件可能结合到活塞腔室内部的高风险。
根据实施例的任何实施例的泄放阀的特征在于一种并不具有具体关闭位置的浮动活塞。活塞随着输入流体压力变化而浮动，并且在各个活塞位置处进行密封。
根据实施例中任何实施例的泄放阀并不遭受随着流体压力增加而减小的密封接触和/或密封力。活塞并不固定就位。因此，浮动活塞表现出更少的粘住。浮动活塞的移动并不减弱密封接触或密封面。因此，泄放阀将不具有提早密封损失的区域或事件。

Claims (14)

1.一种泄放阀(100)，包括：
浮动活塞(120)，构造成响应于流体压力在活塞腔室(103)中往复移动，且其中所述活塞腔室(103)包括流体入口(112)；
周向密封件(124)，位于所述浮动活塞(120)上并且构造成用以将所述浮动活塞(120)基本上密封到所述活塞腔室(103)；
偏压装置(130)，构造成用以保持所述浮动活塞(120)在活塞浮动移动范围内，其中当浮动活塞(120)在所述活塞浮动移动范围内时保持所述流体，并且当所述浮动活塞(120)超过所述活塞浮动移动范围时，排出流体；以及
一个或多个泄放凹槽(107)，形成于所述活塞腔室(103)的侧壁(106)中，其中所述一个或多个泄放凹槽(107)构造成用以当所述浮动活塞(120)受压缩到所述活塞腔室(103)中的预定泄放位置时在所述浮动活塞(120)和所述周向密封件(124)周围传导流体，所述一个或多个泄放凹槽(107)的截面积沿着凹槽长度变化。
2.根据权利要求1所述的泄放阀(100)，其中，所述浮动活塞(120)包括一种接纳并且固持所述周向密封件(124)的周向凹槽(122)。
3.根据权利要求1所述的泄放阀(100)，其中，所述一个或多个泄放凹槽(107)包括绕所述侧壁(106)间隔开的两个或更多个泄放凹槽(107)。
4.根据权利要求1所述的泄放阀(100)，其中，所述周向密封件(124)在浮动活塞(120)的促动跨距中的任何点处维持与所述活塞腔室(103)成基本上恒定的密封接触。
5.根据权利要求1所述的泄放阀(100)，其中，即使在流体压力变化的情况下，在所述周向密封件(124)与所述活塞腔室(103)之间的密封力基本上恒定。
6.根据权利要求1所述的泄放阀(100)，其中，所述一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸活塞释放移动范围的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的泄放阀(100)，其中，所述一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸活塞释放移动范围的至少一部分，其中所述预定释放阈值基本上对应于所述活塞浮动移动范围的终点。
8.一种制造泄放阀的方法，包括：
提供浮动活塞，构造成用以响应于流体压力在活塞腔室中往复移动，且其中所述活塞腔室包括流体入口；
提供周向密封件，位于所述浮动活塞上、并且构造成用以将所述浮动活塞基本上密封到所述活塞腔室；
提供偏压装置，构造成用以保持所述浮动活塞在活塞浮动移动范围内，其中当浮动活塞在所述活塞浮动移动范围内时保持所述流体，并且当所述浮动活塞超过活塞浮动移动范围时，排出流体；以及
提供形成于所述活塞腔室的侧壁中的一个或多个泄放凹槽，且其中所述一个或多个泄放凹槽构造成用以当所述浮动活塞受压缩经过所述活塞腔室中的预定泄放位置时在浮动活塞和周向密封件周围传导流体，所述一个或多个泄放凹槽的截面积沿着凹槽长度变化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述浮动活塞包括一种接纳并且固持所述周向密封件的周向凹槽。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个或多个泄放凹槽包括绕所述侧壁间隔开的两个或更多个泄放凹槽。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述周向密封件在浮动活塞的促动跨距中的任何点处维持与活塞腔室成基本上恒定的密封接触。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，即使在流体压力变化的情况下，在所述周向密封件与所述活塞腔室之间的密封力基本上恒定。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸活塞释放移动范围的至少一部分。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个或多个泄放凹槽从预定释放阈值延伸活塞释放移动范围的至少一部分，其中所述预定释放阈值基本上对应于所述活塞浮动移动范围的终点。
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