CN1039294A - 多用阀 - Google Patents

Abstract

所公开的阀可以组装用作溢流阀、压力调节阀或减压阀。一对相对设置的阀件限定了其间的径向流道，该流道从每个阀件径向外圆周伸到在其中一个阀件上制成的轴向孔。另一个阀件包括一个压力基本平衡的活塞，活塞轴向运动可控制通过阀的流量。一个位于活塞上面的释放压力的先导阀有一个进口，该进口设置在活塞上表面上的腔室之中。

Description

本发明涉及装有压力平衡活塞的阀，具体地说是涉及一种可用作压力调节，溢流或减压阀的阀。

在已知技术中，有许多类型的减压阀，压力调节阀和溢流阀，其中有一些包括一个可滑动地置于阀体孔中的压力平衡活塞。具有代表性的是活塞下表面有一个针体或锥体，它可以移向或离开某一个孔以调节通过的流量。工作时，流体从活塞下面流入阀，从孔流出。典型的是活塞上表面受到阀上游或下游流体压力的作用。溢流阀有一个用流体与活塞上表面相通的入口，以避免活塞上的压力升过予定值。

已知的这些阀有许多缺点。由于活塞连续运动，O型环就可能发生高速磨损而通常不用于密封活塞的圆周。因此，要活塞滑动地并密封地装在相应的阀体中，活塞的加工公差往往要保持在百万分之五十（0.000050）英寸之内，这就造成这些阀既昂贵又磨损快。

在某些应用中，已有的这些阀，对压力变化没有足够快的响应速度，这是因为活塞上面的溢流阀不能足够快的响应压力变化。这可能是由于像配管、孔等限流作用造成的。这些配管或孔将流体通至溢流阀的进口，造成传至溢流阀的快速压力变化滞后。在这些阀中，压力在较宽的流量范围内得不到精确调节，在某些阀中，对任何压力流量都得不到精确调节。

在本发明的一种形式中，一对阀件装在阀体中，阀件上有一对相对设置的工作面，其中一个阀件滑动地装在阀体中，一个入口允许流体流入靠近工作面外圆的位置，阀件中的一个包括一个与其工作面相通的，流体可在其中流动的孔。在可移动阀件与其工作面相反的侧面上有一流体压力腔室，还置有将流体压力传至该腔室的装置。

在本发明的另一种形式中，先导阀有一个装在流体压力腔室中的入口。

在本发明的再一种形式中，先导阀包括一个可移向和离开阀座的滑阀件，该阀件包括一个孔，其一端指向阀座，另一端与阀件的一侧相通。

在本发明的又一种形式中，阀件包括一个位移弹簧，该弹簧装在安置在阀体上的装置中。

本发明的一个目的是提供一种能克服现有技术的上述缺点的多用阀。

本发明的另一目的是提供一种可以组装成溢流阀、减压阀或压力调节阀的阀。

本发明的再一个目的是提供一种能在较宽的范围内和极高的流量与压力下精确控制流量和压力的阀。

本发明的又一个目的是提供一种耐磨的和在高速高压下产生较小噪声的阀。

图1是本发明第一种阀的侧视图;

图2是沿图1中2-2线所取的视图;

图3是沿图2中3-3线所取的视图;

图4是沿图2中4-4线所取的视图;

图5是与图4相似，只是结构与图4略有不同;

图6是沿图2中6-6线所取的视图;

图7是类似于图3的第一种阀结构的横剖示意图;

图8是类似于图3的第二种阀结构的横剖示意图;

图9是类似于图3的第三种阀结构的横剖示意图;

图10是类似于图4、5、6中阀的横剖示意图，但其中螺塞与阀插装件的位置是互换的;

图11是与图4-6结构相同的阀横剖示意图;

图12是本发明第二种阀的侧视图;

图13是沿图12中13-13线所取的视图;

图14是沿图12中14-14线所取的视图;

图15是沿图14中15-15线所取的视图;

图16是沿图14中16-16线所取的视图;

参看图1和2，数字10总的表示按本发明设计的一种阀。阀10包括由上部14、中部16和下部18组成的外壳即阀体12。阀体的各组成部分基本为圆柱形，但下部18包括一对相反对置的平面，其中一个平面为20，正如下文将详细说明的那样，制造这两个平面是为了使阀通过螺纹与其它元件相连接。同样，为此目的，中部16上也制有一对相反对置的平面22、24。上部14包括一对与上部制成一体的对置的筒形装配短管26、28。

短管26上装有螺塞30，它包括若干个径向孔，其中两个孔为32、34，制孔的目的是为了易于将螺塞30拧入短管26内或从中卸下。螺塞30还包括多个锁紧螺钉，其中已装上的一个螺钉为36。每个锁紧螺钉都紧顶在短管26的径向外表面上（图1中未示出），以防止螺塞30转动。螺塞30和短管26的横剖视图示于图6，下文中将对其详加说明。

筒形阀部件38装在短管28上。该筒形阀件在本文也称为可变限流装置。在与筒形阀件38相配套的结构上制作多个径向孔，其中的两个孔为40、42，其目的是为了拧上或旋下筒阀件。组成筒阀件的一个另件是锁紧螺母44，本文也称其为固定装置。筒形阀件38、短管28及相关结构的两种不同形式表示于横剖图4和图5中，下文就此将充分说明。

盖板46-本文也称为阀壳-通过5个绕盖板46中心配置的螺栓固定在阀体的上部14上，其中一个螺栓为48。基本为圆柱形的弹簧套管50（本文也称为容纳装置或管状元件），通过5个绕弹簧套管中心共心配置的螺栓固定到盖板46的顶部，其中一个螺栓为52。安装在弹簧套管50顶部的是调节螺母54，本文也称为可调止动装置。

在盖板46上加工有孔56，用于使流体在盖板46内、外之间相通，下文将对其详述。

为同一目的，在阀体12上加工有同样的孔58、60和62，这也将作为一个题目在以后详加讨论。

参阅图3，与图1和图2说明相同的已作出标记的结构，在图3中仍保留相同的数字。应当指出：图3所示的孔56、58、60、62是将图2所示的孔沿顺时针旋转了90°，这样做只出于说明目的和减少附图数量的缘故。

图1和图2中清楚看到的调节螺母54包括六角头的上部和圆柱螺纹的下部66（图1和图3）。该螺纹下部66与弹簧套管50上部径向内表面上的螺纹68相配合。与螺母54同轴制成的轴向孔70内安置阀件74的上段72。

上段72也安放在弹簧套管50内制成的同轴孔76中，上段72上装有偏压装置即弹簧78，弹簧78安置在位于其上侧的轴承80（本文也称为轴承装置）和绕阀件74圆周设置的面朝上方的环形凸肩82中间。轴承80布置在调节螺母54的下表面和弹簧78的上表面之间。可以看出：调节螺母54可以拧进、拧出，以改变弹簧被压缩的程度并相应地改变弹簧对阀件74向下施加的偏压作用。

径向螺纹孔84允许流体在弹簧套管50的内、外流通。如上文所述，弹簧套管50用相同的螺栓52固定。

盖板46同样也通过螺栓固定到阀体12的上部14上，其中的一个螺栓为48。盖板46包括一个与其同轴的孔88。孔90穿过弹簧套管50的最下部且与孔88同轴，正如能看到的那样，孔90的直径略小于孔88，因而在孔88的顶部形成了面朝下的环形凸肩92。在凸肩92的下方，绕阀件74的周围形成一个面朝上的环形凸肩94。密封装置即O型密封环96、98装在阀件周围的环形槽中，如图所示，O形环96、98密封地装入阀件和孔88之间。环形腔即槽100是在孔88的径向内表面上绕阀件的周围加工成的。在盖板46上制成的径向孔102一端与槽100相通，另一端与孔56相通。

第一孔104（本文也称为第一孔段）与阀件74同轴并与阀件下端即工作面105相通。第二孔106（本文也称其为第二孔段）能使流体与邻近槽100的阀件74上的径向相反两侧面相通。孔104、106彼此相交并相通。

盖板46的下部包括径向外环形部分108，中间环形部分110和中央圆形部分112、外环形部分108紧紧平贴在阀体部分14的上表面上。在部分112上制有向下指向的沉孔114并与其共轴，沉孔114与孔88相通，阀件74的下部置于其中。在中央部分112上制有一对相对的径向孔116，118，使流体在沉孔114和部分112的径向外表面之间沟通;在中央部分112与孔116、118成90°的位置上有另一对相对置的径向孔（图3中未示出）。

阀座120通过螺钉（其中一个螺钉为图4及图5中的121）装在部分112上，这些螺钉穿过阀座120伸入盖板46的部分112中，阀座120包括一个面朝上的阀座表面122和一个位于阀座相反侧面上的面朝下的表面124，因此，阀座易于拆下和更换，必要时允许对表面122进行机械加工。

阀件74、邻近阀件74的与盖板46相连的结构、阀座120及与其相关的结构本文总称为先导阀。此先导阀一般按法尔德等人的U、S、P.3，856，043号美国专利描述的方式工作，上述专利是与本申请一起提交给美国专利和商标局的，本文将结合参考。下面将对先导阀与阀10相联系的工作过程进行总的说明。

当阀件紧靠在阀座表面上时，工作面105和阀座表面122之间的空间本文称其为横剖楔形环形空间。该环形空间，其径向内表面是由与孔88同轴且直径相等的圆柱体限定的，其径向外侧面是由沉孔114的径向内表面限定的，本文称其为流体压力腔和先导阀进口。组成流体压力腔的还有孔116、118以及盖板46下表面和滑阀件即活塞126的朝上表面之间的空间。活塞126朝上的表面本文称为活塞上侧面或活塞上端面或话塞背面。

活塞126安装在径向孔127中，孔127是在阀体12的上部14内形成的，并与其同轴。密封装置即O形密封环129、131密封地装在活塞126的外表面和孔127的径向内表面之间。O型环129本文称为第二O形环。

活塞126包括一个在其中制成的腔室即环形开口128，该腔室构成了流体压力腔室的一部分。柱130确定了环形腔室的径向内侧面。弹簧132（本文也称为偏移装置）安置在阀座120的下表面和活塞126的上表面之间并套装在柱130上，因此弹簧130使活塞偏向下方。

活塞126包括一工作面144，本文也称为活塞下表面。工作面144与阀座表面即工作面146相对，工作面146是在阀座即环形件148的朝上表面上制成的。环形件148内包括一轴向孔即孔149，其上端用于使流体与环形件148的工作面146相关联;下端用于使流体与环形件148的下表面相联系。

在本发明的实施例中，工作面146基本为一平面，而工作面144则与其成某一角度，因此，当活塞126紧靠在环形件148上时，在这两个工作面之间形成一横剖楔形环间隙。在本发明的实施例中，上述角度近似等于3°38′。正如本文所使用的那样，与工作面144、146相对位置有关的术语“斜坡”可包括具有“斜坡”或“楔形”形状的曲线工作面及平坦工作面，这种“斜坡”或“楔形”形状是随着接近工作面的径向外边部分而两表面间的距离增大的。

工作面144、146的相对位置本文称其为控制紧靠上述孔部位的压降装置。

环形件148安放在阀体12内基本为圆柱形腔室150中。在阀体12中部16的两个相反侧面上，有一对彼此同轴的带螺纹的进口装置即孔152、154。

螺纹出口孔156与阀体12，孔149和环形件148同轴。孔149、156本文总称为出口装置。

位于件148径向外表面和腔150径向内表面之间的环形空间横截面积近似等于每个进口孔152，154的横截面积之一半。

现在详细说明图3的结构。环形节流口158的顶端由阀体12的开口160限定，节流口158也被限制在148的径向外表面161和腔150的径向内表面之间。节流口形状为环形，下文将对此充分说明，它包括一个进入流体通道的入口，本文也称其为环形开口或环形间隙。这一间隙的理想横截面积，取决于流量大小，其值最好在孔149的最小横截面积的50%至200%之间，其原因下文将结合阀10的工作说明再详加阐述。

在图1-3中，前面已作出标记的相同结构在图4中将保留同一数字。应当指出：为了说明目的，已将孔40、42从图2的视图转换为图4的水平位置。

现在说明图4插装阀38的结构，其中包括插装阀体162，该阀体包括一个普通的外管形元件164和普通的内管形件（本文也称其为圆筒形元件）或平头螺母166。

元件164置入在上部14中制成的并与短管28同轴的孔168中。元件164包括一伸至图4短管28右侧的圆形部分，它包括若干个置于其径向外表面上的如孔40的径向孔。这些孔用于容纳从扳手（未示出）伸出的叉头，以便使螺纹件164与螺纹连接件170接合或脱离。穿过元件164中的螺纹孔装入一个或多个固定螺钉（如固定螺钉171），并使其紧顶在短管28的径向外表面上，以锁紧元件164防止转动。

第二螺纹连接件172在平头螺母166和管状元件164右侧的那部分径向外表面上的许多孔（如孔42）用来接纳扳手（未示出）、以便转动平头螺母166使之与螺纹连接件172连接或脱离。平头螺母166最左侧的表面174牢固地靠在位于元件164径向内表面上形成的台肩175上。

长杆176（本文也称为第二阀件）通过螺纹连接件178与平头螺母166同轴接合。正如下文将详细说明的那样，转动杆176时，借助螺纹连接件178的作用，可调整杆176对平头螺母166的相对轴向位置。然后，可将锁紧螺母44紧拧在杆176上，直至锁紧螺母顶在平头螺母166的最右侧表面上，借此将杆176相对平头螺母锁紧。

杆176包括活塞部分180，而活塞部分180与管状元件164内的同轴孔182密封配合。孔182在绕活塞180放置的O形环的左侧那部分本文称为内腔室。第一阀件184构成管状元件164的最左端，其上包括一个基本平的工作表面186，工作面186基本与活塞180最左端的第二工作面188平行。在孔182和管状元件164的径向外表面之间置有一对径向相对设置的孔190、191，每个孔190、191本文均称作第一孔，此孔190、191与绕元件164周围形成的环形槽193相对设置。

销钉195固定在穿过元件164的径向孔中，并伸入孔182内，如图所示。正如下文将要说明的那样，销钉195提供了重要的安全性。

轴向孔192（本文也称为第二孔）同轴地穿过第一阀件184并与在上部14上制成的孔194相通。孔194连通孔192和空间134。活塞126包括一个位于组成流体压力腔的环形开口128和空间134之间的孔198。

在上部14之孔168的一个侧边表面上铣出一个径向槽200，此槽200能使流体通过孔202、190、191在节流口158（图3）和工作面186、188之间的间隙中流通。

现在再看图6。在图1和图2中已标注过的同样螺塞30，在同轴孔204中，通过螺纹连接件206与短管26接合。螺塞30的最右端坐靠在孔204的端部。O形环208密封住螺塞30端部的中心部分，避免流体与外端部及螺塞侧面相通。在阀体上部14中形成的孔210，一端与空间134相通，另一端相对于螺塞端头中心部是密封的。所以，在图6的结构中，没有流体通过孔210流动。

在阀体12中加工有一对孔212、214，此孔212、214本文也称为出口孔至流体压力腔的流体压力连通装置。孔214一端与出口孔156相通;另一端与孔212的下端相通。孔212的上端与在阀体上部14内孔204中铣出的槽216相通，因此，该槽216一端与孔212的上端相通，另一端与装有螺塞30的孔204相通。O形环208使槽216和孔210相互密封。

第二O形环218包绕螺塞圆周并在孔204和螺塞30之间形成密封。如图所示，锁紧螺钉220用螺纹拧入螺塞孔中，以锁紧螺塞30防止其转动。

参看图7-11，说明阀10的某些不同结构及其工作方式。

在释压或调压模式中，阀具有图7和11所示的结构。

在图7中，孔58、60被塞住，孔56和62用管路222连通。如果阀按照下文描述的方式设置，通过由出口孔156排放来自与进口孔152、154相连管路的流体的方式，就使阀按释压或调压模式工作，以防止与孔152、154相连管路中的流体压力超过予定值。

图10和图11表示两种不同的结构，其中阀10可改变螺塞30和插装阀38的位置。在图10中，插装阀38安装在孔204中，螺塞30置于孔168中;在图11中，插装阀和螺塞调换了位置，它们分别如图4和图5所示的插装阀及图6所示的螺塞30。在释压和调压模式中，阀的构形如图11（和图7）所示。

在释压和调压模式中，进口孔152、154中的流体压力保持某一予定值，流体经出口孔156以变量排至油箱（未示出）以维持上述压力。可以理解：在释压和调压模式中，阀可通过一个进口孔152或154与导管的终端连接，另一个孔可塞住。设置两个进口孔是为了便于连接另外的阀或计量装置等类似仪器。

参阅图3和图4，活塞126最初处于图3所示的位置，即弹簧132将活塞压顶在表面146上。

当流体进入由腔室150的径向内表面和环形体148径向外表面之间限定的环形空间时，在动力如泵作用下，流体基本绕环形件均匀分布。

由于环形节流口158与通过的流量相比其横截面积较小，所以流体在环形空间158中绕阀座148基本均匀分布。流量和/或这样分配流体的节流横截面积，对于技术熟练的人员来说是很容易确定的。正如以前指出的：节流口158的横截面积最好是孔149之最小截面积的50%至200%。对于给定的节流口158横截面积尺寸，通过调节流体比率至流体均匀分布就可以确定相应的流量。在流体经过节流口158后，进入工作面144、146之间的间隙。因此，节流口158可防止压力流体从一侧接近活塞并横向推动活塞126，而这种横向推动却导致磨损增加以及影响活塞正常的运动。流体从工作面的外圆周沿径向流向孔149。当流量增加时，活塞126克服弹簧132的偏压力向上移，当作用在活塞126下方的向上之流体压力等于弹簧132向下的偏压力时，活塞停止向上运动，同时流体从两个工作面之间连续流入孔149中。

参见图4，可以得出：节流口158中的流体经过孔202、槽200、空间193和孔190、191流入插装阀38的工作面186、188之间的间隙。

流体从上述两工作面之间的间隙流入孔192、194、空间134和孔198再进入环形开口128，此开口128与活塞126的整个上表面相通。

因为在孔204中装有螺塞30，如图6所示，所以在孔214、212、210中没有流体通过。

当活塞126上面的流体压力腔室注入流体时，该腔室中的压力开始上升，这一流体压力通过孔116、118传至阀件74下端工作面105上;当工作面105上的压力足以克服弹簧78对阀件74施加的向下之挤压力时，该阀件就向上移动，流体经过孔104、106、102、连接口56排至管路222中，而此管222又将流体通过连接口62排至出口连接孔156，我们记得，该出口连接孔156是流体通过阀10的排放流通，以防止进口孔152、154处的压力升高超过予定值。

可以看出：弹簧78向下的作用力决定了活塞126上方的流体腔室可能出现的最大压力，这个向下的作用力大小可通过螺母54压缩或放松弹簧来加以调整。对于给定的螺母54的位置，流体压力腔室中的压力就不会超过由弹簧力决定的压力值。

可以理解：当流体压力腔室中的压力开始增加时，其结果是活塞126开始下移。当阀件74开始自流体压力腔室排出流体时，则压力不再增加，因为已不可能并且活塞停止向下运动。此时调节阀工作在稳定状态，同时活塞上侧的压力略小于活塞下侧上的压力、这是因为在孔149上方的表面144上存在着较低的压力（可以是大气压），其原因是：活塞下侧面上只有一环形面积承受流体所施加的全压，而该活塞整个上表面却暴露在流体压力腔室的压力之中。

应指出：阀10从流体开始流动变至稳态工作的速度通过调节插装阀组件38是可以改变的。例如，为了增加通过插装阀组件38的流量，可以从图4所示的结构变至图5所示的结构。这种变化可以用几种方式中的一种来实现。

首先，假定没有流体流过阀10，锁紧螺钉171未被锁紧，并可以将前面提到过的扳手（未示出）与那些围绕管状元件164圆周布置的孔，像孔40相卡合，用扳手放松螺纹连接件170，以便从孔168中移动管状元件164及其上面的结构件（即平头螺母166，杆176和锁紧螺母44），然后将锁紧螺母44从图4所示的位置放松，使杆176通过螺纹连接件178能够绕轴线转动。作为替换方案，在从孔168中移动管状元件164之前，也可要求松开锁紧螺母44。无论如何，一旦杆176可沿螺纹连接件178移动，就可以通过孔190或191将厚薄规插入工作面188、186之间。杆176可以沿使工作面188移向工作面186的方向转动，直至厚薄规与两个面接触为止，然后拧紧螺母44，使杆176相对管状元件162固定。

以较大流量通过插装阀组件38时，阀10达到稳态工作的速度比以较低流量通过插装阀组件38时要快。但是，较高的流量通过阀组件38要使用较多的压力流体，因而会消耗更多的能量。因此，除非特殊应用而要求阀快速达到稳定工作需要使用较高的流量通过阀组件38之外，要求使用较低的流量。

将会知道：插装阀组件38可以校准，即用给定的工作面间的流通截面积去修正杆176相对平头螺母162的轴向位置。阀组件38内的最小横截面流通面积等于具有孔直径192，高为两工作面186、188之间距离的圆柱形表面积。

插装阀组件38这样调节以后，即可将其重新插入孔186中拧上螺纹连接杆170直至管状元件164的最左端顶靠在孔168的底部为止。

在阀工作期间，如果需要清洗工作面186、188之间或周围的空间，去掉可能聚集的锈皮、污物或类似的东西，就可以将前面提到的扳手插入平头螺母166的各孔中（像孔42），从螺纹连接件172上拧松有关零件，将杆176相对管状元件164往外拉出，使插装阀的两工作面分开，暂时加大其间的流量，这样液流就可冲走两工作之间或周围的砂粒，铁屑或类似的东西。

阀被冲洗后，可绕轴线转动平头螺母166，使上述另件回到图4的位置，即使表面174紧靠在图4、5所示的台肩175上，当恢复这一位置时，这原来校准的两工作面186、188之间的空隙就复位了。

在某些情况下对插装阀38的校准要求不高时，可以不必调动管状元件164就能对其进行调整，甚至在有流量通过阀的过程中也可以调整，这一点可以通过松开锁紧螺母44，使用杆176端头上的槽改变杆相对于平头螺母166的轴向位置，直至通过插装阀组件38的流量达到要求。借助测量连接口56的流量，可以监控通过阀组件38的流量。

当从平头螺母上松脱杆176或从螺纹连接件172上松脱平头螺母166时，销钉195可阻止杆176的移动。

在这两种情况下，活塞180的尾部将碰到销钉并防止继续将活塞拉出。这一点还可作为避免泄漏的一种安全措施，因为，当阀在高压调节时，在调节插装阀组件38同时有液流流过阀10的过程中，泄漏可能以极高压力流束的形式出现。

现在再回头说明阀10的整个工作过程。我们记得：在释压或调压模式中，阀10可防止进口152、154（和任何与其相连的导管中）的流体压力升至予定值以上。当阀10工作在稳定状态，通过阀件74和连接口56连续地排放流体，以防止活塞126上面的流体压力腔室中的压力升至由弹簧78施加的向下作用力所确定的予定值以上。

通过插装阀组件38中的孔192可能达到的最大流量小于通过阀件74上的孔104、106可能达到的流量，因此，即使在最大可能流速和压力下，流体压力腔室中的压力也不会升越由弹簧78所确定的压力。如果通过插装阀组件38可能达到的流量大于通过先导阀的流量，就可能出现压力腔室中的压力升至超过活塞126下方的压力，因而使活塞砰地关闭。

可以看出：在稳态工作中，越过O形环129没有压差存在，因为O环129两侧均暴露在流体压力腔室的压力中，而O环129用于中心活塞126上是防止金属和金属接触。

通过O环131可仅产生一个微小的压力降。在按图3所示组装的阀进行试验中，当进口152、154的压力为350磅/英寸²时，活塞顶部的压力为323磅/英寸²。当调节螺母54将进口压力调至3000磅/英寸²时，活塞顶部的压力为2838磅/英寸²，因而通过O环131仅有162磅/英寸²的压差。在所有工作压力下，活塞顶部的压力比活塞下方的压力典型地小4%至8%。

万一有突然的压力冲击，例如在输入进口孔152的流体中存在压力冲击，活塞126被迫上移，压缩活塞上方流体压力腔室中的流体并迫使阀件74向上移动。阀件74上移则排出压力腔室的流体，并避免其中的压力升高。在经过插装阀组件38通至压力腔室中的压力升高之前，就在压力腔室中产生这种压力释放。对压力变化的这种极快的响应速度是由于插入了包括安装在流体压力腔室中的阀件74在内的先导阀和此阀的工作特性带来的结果。

应当理解：在稳态下工作，在活塞126移动较小的情况下，阀能够改变通过孔149的流量，以防止进口152内的压力升越由弹簧78予选的值。事实上，O环129、131在阀处于稳定工作状态之后已不会磨擦容置它们的孔径内表面，但仅仅随着活塞126轻微地上下移动而挠曲，以便维持压力。这是由于工作面144、146之间的流通截面积在活塞126移动较小的情况下变化很大的缘故。工作面144、146之间的最小横截面积可以通过计算一个圆柱体的径向外表面积来确定，该圆柱体的直径等于孔149与工作面146的交线处的圆周直径、高等于在孔149与工作面146的交线处两工作面144、146之间的距离。活塞126较小的移动足以改变流通截面积，从而能够在活塞运动较小的情况下获得较宽的压力调节范围。

阀10典型地可用在其上装有其他阀或流体元件的管路上，工作时，这些阀或元件可从阀10分流一部分流量。当流量被分流时，可以理解：工作面144、146之间的总流量减少，使活塞126下移。这种向下的移动减少了通过孔149的流量，使进口孔152的压力维持予定值;当通过其他装置的流量继续从阀10分出流量时，工作面144就逼近工作面146。

本发明的溢流或调压阀提供了非常平滑的流量-压力曲线，换句话说，对于通过孔149的流量从很高降至很低变化范围很宽的情况下，本调压阀可防止入口孔的压力升至予定值以上，从而产生阀的基本为平方流量-压力曲线。

在一定的流量和一定的弹簧78压缩量的条件下，从图4清楚看到活塞126将从最下面的位置（图4所示的位置）显著地朝上移位，从而在工作面144、146之间形成了相当大的间隙。在其他状态下，活塞126处于稳定工作情况，即只在环形件148上面以工作面144、146相互较近形式轻微动作。

当活塞126的动作致使工作面144、146彼此比较接近时，工作面之间的斜度起关键作用。如果斜坡像本发明实施例那样基本是平坦的表面，即坡度小于2°20′时，那么工作面144、146之间的压力可能降落到这样一点，即，活塞126上面的压力能使活塞“砰地”关闭，使活塞126紧靠在环形件148上而中止上文所述的压力调节。

工作面144、146径向内圆面上的压力可能接近大气压，例如，当孔149中的压力为油箱压力而工作面144、146径向外圆周上的压力为由压缩弹簧决定的受调压力。本阀能调节压力高达5000PSi和以上，因而在工作面144、146的径向外圆和内圆之间会产生相当大的压降。

假如两工作面基本是平行的，当其彼此接近时，在孔149和工作面144、146径向外圆之间压力降趋于均匀分布。如上文所述，当出现上述情况时，活塞126下方的压力相当低，活塞顶部的压力会使活塞“砰地”关闭。

为了维持工作面144、146径向外圆周和径向内圆周（紧靠近径向内圆周，即靠近孔149）之间的压降，那么（两个）工作面间的距离必须在径向外圆处比在径向内圆处离开大一些。

在如本发明实施例那样两工作面基本是平的情况下，已经揭示过：只有两工作面之间的角度至少接近2°20′，那么工作面之间才存在足够的间隙。

如果在靠近孔149而不是在工作面外圆周处出现压降，那么在活塞126下方靠近孔149的一小块区域出现低压，因而就会产生向下的力，而该力小于在工作面径向外圆周和径向内圆周之间压降是均匀分布时产生的力。人们会理解：本发明提出的斜坡至少其最小角度近似在2°20′以上时才影响活塞下面压力降的分布。因此，对于工作面144、146的相对位置给定的情况下，改变斜坡角度就能改变施加在活塞126的向下的作用力。

换句话说，如果坡度过大，例如约为25°或更大一些，那么此阀也就相当于一个针阀而工作，会产生紊流、噪声并造成靠近孔149和工作面146交线处的工作面144、146的磨损。因此，工作面144、146之间斜度的理想角度约在2°20′和25°之间。

现在描述阀10按图8和11所示减压阀形式的工作过程。

图8中连接口58、60、62当孔154作为入口时是塞住的。连接口56通过管路224与油箱226相连。输送流体的导管与进口152相连，同时，阀通过导管与出口156相连排出流体。

在图11中，安置了如图4-6所示的螺塞30和插装阀组件38。

如果按图8和11所示进行设置，该阀10是接入流通管路中的并输入流量至进口152和从出口156输出流量。在这种结构中，阀将进口152处的压力减至出口156处的较低压力，阀10内部元件的作用基本与图7和11的溢流或调压结构的说明相同。

当流体开始进入入口152时，活塞126被向上推动，直至活塞上部流体压力腔室中的压力升高到使活塞126开始下移，并最终上下压力平衡为止。随后，阀10开始作稳定减压运行。可以理解：如果进口152处的压力增加、那么这种升高的压力就传至活塞工作面144上，以推动活塞向上运动，从而加大通过孔149的流量来避免进口152的压力升高。作为释压或调压模式，由于活塞向上运动或者压力经插装阀38而传至活塞腔的结果，活塞上方流体压力腔室的压力增加受到阀件74的限制，而该阀将流体经管路222排泄至油箱226。这样图8和11的结构提供了一种减压阀，它可防止进口压力升越予选值。

另一种减压阀结构示于图8和图10。为了把刚刚描述过的图8和图11的结构作以改变，将阀组件38与螺塞30换位就得到图10的结构。

正如结合图8和11的结构所描述的那样，阀10是一种管道减压阀，从入口152输入流量，从出口156输出流量。分析图10可以理解：流体压力经孔214、212和安装在孔204（图6）中的插装阀38传至活塞上部的流体压力腔室。正如本文前面所述的那样，根据插装阀组件38的调节，在流体开始通过阀后，流体压力腔室注入流体，其注入时间视插装阀的调节而定。开始流动时，活塞126被向上推动，直至充满压力腔室使其中的压力增加为止。这种压力增加开始使活塞126下移，直至作用在活塞两侧的力平衡并开始稳定工作为止。

在这种结构中，阀10响应于加在活塞126顶部的下游压力而进行减压。

参阅图9所示的结构，塞住孔60、62而将孔56重新经管道224与油箱226相连。一个外部压力流体源228经管路230和节流阀232与连接口58相连。在本发明的实施例中，节流阀232是按照下文所述图14-16所示的节流阀来设置的。在这种结构中，本阀可以按减压阀或以释压/调压模式工作。

按图9设置时，可利用遥控压力流体源228控制活塞126顶部流体压力腔室的压力，而不是取用阀进口或出口处的压力。这样使用时，可将两个类似螺塞30的螺塞拧入孔168、204中。图9的装置既可用作溢流或调压阀，也可用作减压阀，使用时将输入流量通至阀的进口152，从孔156输出流量。

图9结构的工作方式，除活塞126上面的压力是由受压流体228的压力而不是由进口或出口压力确定之外，其余和前述的释压或调压以及减压模式都相同。当对于这种结构，将阀件74调到略高于受压流体228的某一压力而打开时，那么就得到一个背压安全溢流阀。

参看图12-16解释本发明的第二个实施例。按照本发明设置的阀总体以数字234表示。结合图1和2的实施例中前面已标示过的相同结构在图12和13中仍标以相同的数字。一般地说，阀10和阀234唯一不同点是阀234包括一个附带的阀组件236，如下文所述，该组件可通过管路与连接口56、58、60、62相连，并以和插装阀组件38与阀10其余部分相配合的同样方式与阀234的其余部分相配合工作。

阀234还包括一个盖238，它可拆卸地安装在弹簧套管50的顶部，以便罩住和保护如图所示的调节螺母54。

阀组件236包括一个阀体240，阀体上装有一个通过螺纹连接件244（图14）与其相连接的基本为圆柱形的元件即平头螺母242。一个细长杆246（本文也称其为第二阀件）通过螺纹连接件248与平头螺母相连。如图14所示，锁紧螺母249将杆246同平头螺母242相互锁定。

阀体240包括一个进口250（本文也称其为第一孔）和出口252（本文也称为第二孔）。每个孔都与阀体内腔254相交，另一个孔256在阀236工作期间可以塞住，或者当流体流过时可用于冲洗阀236。空腔254中包括一个基本为圆柱形的阀件258，其上有工作面260。杆246基本与图4的阀杆176相同，其下端也包括一工作面262。挡圈264安装在阀体240之径向内表面上的槽中，以阻止当流体流过阀组件时平头螺母移动。同样，阀组件工作时，面朝下的凸肩266阻止杆246从平头螺母上松脱。

阀组件236安装在平板268上，而平板268又用螺栓270、272安装在盖板46上。

工作时，可将管路（未示出）与阀组件236上的连接口250，252相连，以使阀组件236与阀234其余部分相连接。例如，当要求按释压或调压模式组装阀时，可用导管将连接口56与连接口62相连，而连接口60与阀组件236上的孔口250相连，阀组件上的孔252与连接口58相连。因此，可以看出：流体从入口152流入节流口158，然后从孔60经孔250流入阀组件236，又经孔口252流出阀组件和通过连接口58流回阀体。因此，其工作过程与图7和11的溢流或调压阀的说明相同。

如果按图8所示将连接口62塞住，将口56通至油箱，并按上文所述将阀组件236接在连接口56、60之间，与此同时将压力从进口152施加到活塞126上面的流体压力腔室，那么这样连接组装起来的阀就可作为一种减压阀使用。因而，阀234的工作方式与结合图8和11描绘的阀10之工作方式相同。

采用另一方式，即以结合图8和10说明阀10实施例的相同方式，将下游压力施加到活塞126的上表面，也可使阀234组成一种减压阀，这是将连接口56通至油箱并将连接口60塞住来完成的。用一条导管从连接口62连到阀组件236的孔口250上，用另一条管路从阀组件孔口252连接到接口58上，由此就能将出口156的压力经阀组件236施加到活塞126上面的流体压力腔室中。

最后，按照图9实施例的说明可将外部压力源连至接口58。如果将接口56与接口62（或油箱）相连，并塞住接口60，那么该阀就可用作溢流阀或调压阀;如果将接口56连到油箱、塞住接口60（或与压力表相连）和62，那么阀234就可作为减压阀使用。

按上述方式组装时，阀234就可作为溢流阀或调压阀或减压阀，并按照图9描绘的阀10结构方式工作。

应当理解：可以对本文所公开的实施例进行补充和改进，但不要超出由下面权利要求限定的本发明构思。

Claims (60)

1、一种阀组件包括：

一个壳体；

一个装在所述壳体中的滑阀件；

一个在所述阀件上形成的孔，其一端与所述阀件的一端相通，另一端与所述阀件的一个侧面相通；

一个安装在所述壳体上的阀座，它有一个朝向所述阀件一端的阀座表面，当所述阀件紧靠其上时，则阀座表面就阻止向所述孔的流动。

2、按照权利要求1的阀组件，其特征在于：

所述阀件还包括一个在所述壳体中制成的、与孔的另一端对置的腔室。

3、按照权利要求2的阀组件，其特征在于：

所述阀件基本为圆柱形，并装在壳体中形成的基本为圆柱形的孔内，其中所述的腔室为一环形腔室，其轴线基本与壳体孔的轴线同心。

4、按照权利要求3所述的阀组件，其特征在于：

所述阀件还包括在所述阀件与在环形腔室每一侧边的外壳孔之间的密封装置。

5、按照权利要求1的阀组件，其特征在于：

所述阀件孔的第一部分一般与该阀件同轴，而阀件孔的第二部分一般与第一部分相垂直。

6、按照权利要求1的阀组件，其特征在于：

所述阀组件还包括将阀件压向阀座的装置。

7、按照权利要求6的阀组件，其特征在于：

所述阀座表面基本为平面，所述阀件的一端为斜坡形，当阀件一端紧靠在阀座上时，在阀件一端和阀座之间形成一横剖楔形环形间隙。

8、一种阀组件包括：

一个壳体;

一个在所述壳体中形成的圆柱孔;

一个装在壳体中的基本为圆柱形的滑阀件，该阀件有一个上端和一个下端;

一个安装在壳体上的阀座，其阀座表面朝向阀件的下端;

一个在阀件中形成的基本为轴向的第一孔，该第一孔的一端与阀件的下端相通;

一个基本为径向的第二孔，其一端与阀件的径向外表面相通，而该第二孔也与第一孔相通;

还有阀件和壳体孔之间的密封装置。

9、按权利要求8的阀组件，其特征在于：

阀组件还包括一个使阀件压向阀座表面的偏压装置。

10、按照权利要求8的阀组件，其特征在于：

所述密封装置包括在阀件和壳体孔之间的并位于所述环形腔室上、下侧边的密封装置。

11、按照权利要求8的阀组件，其特征在于：

所述第二孔与阀件的相反两侧面相通。

12、按照权利要求8的阀组件，其特征在于：

所述阀座可拆装地装在壳体中。

13、按照权利要求12所述的阀组件，其特征在于：

所述阀座包括一个与阀座表面相反侧面上的表面，当阀处于工作状态下，该相反侧表面承受比阀座表面之压力要低的压力。

14、一种阀组件，包括：

一个壳体;

一个在壳体中形成的孔，该孔与壳体的基本平的外表面相通;

一个细长的基本为圆柱形的阀件滑动地装在孔中，该阀件在其装入孔中的一端上有一工作面;

阀件和壳体孔之间的密封装置;

一个与工作表面相通的流体压力腔室，阀件响应于上述腔室的压力而被推向第一方向;

沿基本与第一方向相反的方向偏压阀件的装置，和

安装在接近壳体孔的基本为平面壳体表面上的、容置偏压装置的装置。

15、按照权利要求14的阀组件，其特征在于：

所述的容置装置包括一个通常为管状的元件，该元件安装在一般与壳体孔共轴的平面上。

16、按照权利要求15的阀组件，其特征在于：

所述阀组件还包括在管状元件中设置的可调节止动装置。

17、按照权利要求16的阀组件，其特征在于：

所述阀件伸入到容置装置中，所述偏压装置包括一个安装在所述阀件上的弹簧。

18、按照权利要求17的阀组件，其特征在于：

所述弹簧在止动装置和阀件之间受压缩。

19、按照权利要求18的阀组件，其特征在于：

所述阀组件还包括置于弹簧和止动装置之间的轴承装置。

20、按照权利要求18的阀组件，其特征在于：

所述的止动装置包括一个用螺纹与管状元件相连接的螺母。

21、按照权利要求17的阀组件，其特征在于：

所述阀组件还包括一个安装在管状元件上并基本与其轴线垂直的平板上，该平板有一个用来安装阀件的通孔。

22、按照权利要求21的阀组件，其特征在于：

所述阀件包括一个紧靠平板的环形台肩，以限制阀件沿第一方向运动。

23、按照权利要求15的阀组件，其特征在于：

所述管状元件包括一个通孔，万一所述密封装置失灵时用于排放压力流体。

24、一种阀组件，包括：

一个壳体;

一个装在壳体中的滑阀件，所述阀件的一侧置有一腔室，和

一个安装在壳体上的先导阀，其有一个设置在上述腔室中的进口。

25、按照权利要求24的阀组件，其特征在于：

所述的滑阀件包括一个活塞，该活塞与壳体中一般为圆柱形的孔密封配合，上述活塞有一个其中形成上述腔室的上表面和一个下表面。

26、按照权利要求25的阀组件，其特征在于：

所述活塞腔室一般为圆柱形。

27、按照权利要求26的阀组件，其特征在于：

所述活塞腔室包括一个基本上位于其中心的支柱，所述阀还包括一个给活塞施加偏压的安装在上述支柱上的弹簧。

28、按照权利要求25的阀组件，其特征在于：

所述活塞包括一个绕该活塞的O形环，当所述阀组件工作时，O形环上面的活塞表面所受的流体压力低于O形环下面的活塞表面所受之流体压力。

29、按照权利要求28的阀组件，其特征在于：

所述活塞包括一个绕该活塞的第二O形环，以保持活塞基本对中的处于壳体圆柱孔中。

30、按照权利要求25的阀组件，其特征在于：

所述壳体还包括一个安装在其上的阀座和其中安置的活塞是为了使所述（活塞）下表面作朝向和离开阀座的运动。

31、按照权利要求25的阀组件，其特征在于：

还包括用于使压力流体连通至活塞上表面的装置。

32、按照权利要求31的阀组件，其特征在于：

所述阀组件还包括用于压力流体流入活塞上表面的可变节流装置。

33、按照权利要求32的阀组件，其特征在于：

通过上述可变节流装置的最大流量低于通过所述先导阀的最大流量。

34、按照权利要求32的阀组件，其特征在于：

所述连通装置包括一个在活塞一侧面上形成的孔。

35、一种阀组件，包括：

一个壳体;

一个在壳体内形成的一般为圆柱形的孔;

一个具有上端和下端的一般为圆柱形的活塞，它滑动地置于上述孔中;

一个安装在壳体中与活塞下端对置的阀座，该阀座上有一个阀座表面，还有一个限定流体流道的孔;

一个在活塞上形成的腔室，它与活塞上表面相通;

用于将流体压力通至活塞上表面的装置;

一个释压阀，它有一个安置在上述腔室中的入口。

36、按照权利要求35的阀组件，其特征在于：

所述腔室包括一个位于活塞径向外表面和活塞中心之间的一般为环形的开口。

37、按照权利要求36的阀组件，其特征在于：

所述环形开口围绕中心支柱而设置，其中所述的阀还包括一个安装在中心支柱上的给活塞施加偏压的弹簧。

38、按照权利要求35的阀组件，其特征在于：

所述连通装置包括一个在活塞侧面上形成的孔。

39、按照权利要求35的阀组件，其特征在于：

所述活塞包括一个绕其安置的O形环，当所述阀组件处于工作状态时，O形环上方的活塞表面承受的压力低于O形环下方的活塞表面承受的压力。

40、按照权利要求39的阀组件，其特征在于：

所述活塞包括一个绕其安置的第二O形环，用于保持该活塞基本对中的处于壳体圆柱孔中。

41、按照权利要求35的阀组件，其特征在于：

所述阀组件还包括一个在壳体中形成的入口，该入口与阀座表面相通，还有将流体压力与活塞上表面连通的装置，它包括一个位于入口和活塞上表面之间的流体通道。

42、按照权利要求41的阀组件，其特征在于：

该阀组件还包括用于流体在流道中流动的可变节流装置。

43、按照权利要求41的阀组件，其特征在于：

该阀组件还包括将活塞压向阀座表面的偏压装置。

44、一种阀组件，包括：

一个壳体;

一个安装在壳体中的第一阀件，其上有一个工作面;

一个在壳体中形成的孔，该孔与第一阀件的工作面相通;

一个滑动地安装在上述孔中的第二阀件，它有一个朝向第一阀件工作面的第一侧面和与此相反的第二侧面，上述第一侧面上有一个工作表面;

在壳体中形成的进口装置，允许流体流至上述工作面外圆周的邻近区域;

所述阀件之一有一个由其工作面伸入内部的孔，所述工作面能够彼此在孔附近接触以阻止流体流出该孔;

与壳体连接的出口装置，允许流体流出上述孔;

一个位于壳体孔与第二阀件之第二侧面之间的流体压力腔室，和，

将流体压力从入口装置或从出口装置传至流体压力腔室的装置。

45、按照权利要求44的阀组件，其特征在于：

该阀组件还包括一个先导阀，它有一个与流体压力腔室相通的进口。

46、按照权利要求44的阀组件，其特征在于：

该阀组件还包括将第二阀件压向第一阀件的偏压装置。

47、按照权利要求44的阀组件，其特征在于：

该阀组件还包括用于在流体压力连通装置中的流体流动的可变节流装置。

48、按照权利要求44的阀组件，其特征在于：

所述孔是在第一阀件中形成的，而进口装置包括一个在壳体中形成的靠近第一阀件的进口孔，该进口孔一般与所述阀件孔相垂直。

49、按照权利要求48的阀组件，其特征在于：

所述第一阀件和壳体孔确定了它们之间的一个环形空间，用于沟通进口孔和工作面外圆之间的流体。

50、按照权利要求48的阀组件，其特征在于：

出口装置包括一个在壳体中形成的，一般与前述（阀件）孔口同轴的出口孔。

51、按照权利要求44的阀组件，其特征在于：

该流体压力连通装置包括一个在壳体中形成的第一孔和在第二阀件上形成的第二孔。

52、按照权利要求50的阀组件，其特征在于：

第一阀件为环形并装在壳体中形成的一般为圆柱形的腔室中。

53、按照权利要求52的阀组件，其特征在于：

所述进口装置包括一对在壳体中形成的进口孔并与圆柱形腔室相通，进口孔的轴线基本与所述圆柱形腔室的轴线相垂直。

54、按照权利要求53的阀组件，其特征在于：

由第一阀件的径向外表面和圆柱形壳体腔室径向内表面确定的环形空间截面积近似等于一个进口孔截面积的一半。

55、按照权利要求44的阀组件，其特征在于：

流体压力连通装置包括将流体压力从进口装置或从出口装置连通至流体压力腔室的装置。

56、按照权利要求44的阀组件，其特征在于：

该阀组件还包括，当阀处于工作状态时，对于工作面间基本全都留有间隔的情况下，将全部压降基本限制到紧靠所述阀孔区域的装置。

57、按照权利要求56的阀组件，其特征在于：

该限制装置包括，在至少一个阀件的工作面上设置的斜坡形状，当阀件相互接近时，用来形成阀件之间的横剖基本为楔形的环形间隙。

58、按照权利要求57的阀组件，其特征在于：

所述工作面间的角度介于约2°20′和25°之间。

59、按照权利要求57的阀组件，其特征在于：

阀组件还包括在第二阀件和壳体孔之间作密封的装置。

60、按照权利要求59的阀组件，其特征在于：

所述密封装置包括一个O形环。

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