CN105485414A - 用于阀的凸轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于阀的凸轮装置。示例装置包括：凸轮，具有凸轮表面以与阀杆接合；所述凸轮表面的第一部分，用于在关闭位置与所述阀杆接合；所述凸轮表面的第二部分，用于在打开位置与所述阀杆接合；以及所述凸轮表面的第三部分，邻近所述第一部分且限定弯曲轮廓。当所述凸轮被旋转到所述关闭位置和所述打开位置之间的第一中间位置时，所述第三部分与所述阀杆接合。所述示例装置还包括所述凸轮表面的第四部分，在所述第二部分和所述第三部分之间且限定线性轮廓。随着所述凸轮在所述第一中间位置和所述打开位置之间旋转，所述第四部分与所述阀杆的表面接合。

Description

用于阀的凸轮装置

技术领域

本发明总体涉及一种凸轮装置，更具体地，涉及一种用于阀的凸轮装置。

背景技术

内阀通常用于各种商业和工业应用中，以控制流体储存容器(例如软管、管道、容器等)之间的流体流动。一些内阀包括提动头，提动头通过在关闭位置时阻止流体流动且在打开位置时允许流体流动来控制通过内阀的流体流动。在一些情况下，内阀的提动头联接到阀杆，阀杆沿直线路径移动，以使阀杆在打开位置和关闭位置之间动作。一些内阀包括旋转凸轮，以将轴的旋转移动转换成阀杆的线性移动。

发明内容

在一个范例中，装置包括：凸轮，具有凸轮表面以与阀杆接合；所述凸轮表面的第一部分，在关闭位置与所述阀杆接合；所述凸轮表面的第二部分，在打开位置与所述阀杆接合；以及所述凸轮表面的第三部分，邻近所述第一部分且限定弯曲轮廓。当所述凸轮被旋转到所述关闭位置和所述打开位置之间的第一中间位置时，所述第三部分与所述阀杆接合。所述装置还包括所述凸轮表面的第四部分，在所述第二部分和所述第三部分之间且限定直线轮廓。随着所述凸轮在所述第一中间位置和所述打开位置之间旋转，所述第四部分与所述阀杆的表面接合。

在另一个范例中，一种装置包括：阀体，限定腔室和压盖；阀杆，延伸进所述阀体的腔室；以及被设置在所述阀体的压盖中的轴，使得在所述轴和所述压盖之间形成密封。所述轴具有端部，所述端部延伸进所述阀体的腔室邻近所述阀杆。所述装置还包括凸轮，被联接到所述轴的端部且限定外表面与所述阀杆的端部接合。所述外表面具有：第一部分，在关闭位置与所述阀杆的端部接合；第二部分，在打开位置与所述阀杆的端部接合；第三部分，邻近所述第一部分且限定弯曲轮廓，所述弯曲轮廓在第一中间位置与所述阀杆的端部接合；以及第四部分，在所述第二部分和所述第三部分之间且限定直线轮廓，所述直线轮廓在第二中间位置与所述阀杆的端部接合。

在另一个范例中，一种装置包括：用于将旋转运动转换成直线运动的转换机构；在关闭位置与阀杆接合的机构，所述关闭位置由所述转换机构限定；在打开位置与阀杆接合的机构，所述打开位置由所述转换机构限定；随着所述转换机构在所述关闭位置和所述打开位置之间旋转，在第一中间位置与阀杆接合的机构。所述在第一中间位置与阀杆接合的机构限定弯曲轮廓，且靠近所述在关闭位置与阀杆接合的机构。所述装置还包括：随着所述转换机构在所述第一中间位置和所述打开位置之间旋转，在第二中间位置与阀杆接合的机构。所述在第二中间位置与阀杆接合的机构限定直线轮廓，且位于所述在打开位置与阀杆接合的机构和所述在关闭位置与阀杆接合的机构之间。

附图说明

图1示出了已知内阀的横截面图。

图2A-2E示出了已知凸轮分别在关闭位置、三个中间位置和打开位置的侧视图。

图3示出了根据本文教导的示例凸轮的侧视图。

图3B示出了图3A的示例凸轮的横截面图。

图4A-4E示出了图3A-3B的示例凸轮分别在关闭位置、三个中间位置和打开位置的侧视图。

图5示出了示例内阀和在关闭位置的图3A-4E的示例凸轮的横截面图。

图6示出了图5的示例内阀和在排放位置的图3A-4E的示例凸轮的横截面图。

图7示出了图5-6的示例内阀和在打开位置的图3A-4E的示例凸轮的横截面图。

图8是曲线图，示出了阀杆行程距离对图2的已知凸轮的旋转和图3A-4E的示例凸轮的旋转。

图9是曲线图，示出了由弹簧施加的力对图2的已知凸轮的旋转和图3A-4E的示例凸轮的旋转。

图10是曲线图，示出了扭矩对图2的已知凸轮的旋转和图3A-4E的示例凸轮的旋转。

附图不是按比例的。反而，为了说明多个层和区域，在附图中层的厚度可以被放大。只要有可能，在附图和说明书各处将使用相同的附图标记来表示相同或相似的零部件。

具体实施方式

许多已知的内阀利用凸轮将轴的旋转移动转变为阀杆的线性移动。阀杆的线性移动调节内阀开口的大小以控制通过内阀的流体流动。例如，在关闭位置，阀杆使塞子与提动头接合并使提动头与内阀的阀体接合以阻止流体流动通过内阀。在打开位置，阀杆使提动头从阀体的表面脱离以使流体自由流动通过内阀。

许多已知的内阀安装在低温(例如-40摄氏度)和/或低压环境下。在一些这样的范例中，内阀采用压盖，轴穿过其中并采用位于压盖之中的间隔物以在轴和密封之间形成密封。间隔物被设定尺寸以保证在低温和/或低压环境下在压盖和轴之间形成密封，使得在压盖之中产生压紧力抵抗和/或阻碍轴的旋转。结果是，在压盖之中的间隔物可以阻止轴旋转到关闭位置，转而阻止提动头与内阀的阀体形成密封且使流体通过内阀泄漏。

本文公开的示例凸轮使轴能够克服在压盖之中由间隔物产生的压紧力，且因此使提动头在关闭位置能够与内阀的阀体形成紧密密封。结果是，当内阀被安装在低温和/或低压环境下时，示例凸轮防止流体在关闭位置通过内阀泄漏。

示例凸轮限定外表面，以与阀杆的端部接合。例如，外表面具有第一部分，其用于在关闭位置与阀杆的端部接合，且具有第二部分，其限定线性轮廓且用于在打开位置与阀杆的端部接合。示例凸轮的外表面可以具有邻近第一部分的第三部分，其限定弯曲轮廓且用于在第一中间位置与阀杆的端部接合。在一些范例中，随着凸轮在第一部分和第四部分之间旋转，第一中间表面的弯曲轮廓引起凸轮的角加速，转而使阀杆沿直线路径加速。凸轮的角加速使轴能够克服在压盖之中的压紧力，且因此当内阀在关闭位置时使提动头能够与阀体形成紧密或截止密封。例如，示例凸轮的外表面可以具有在第二部分和第三部分之间的第四部分，其限定线性轮廓且用于在第二中间位置与阀杆的端部接合。在一些范例中，通过使第二部分能够从阀杆的端部脱离，第四部分的线性轮廓使示例凸轮能够从打开位置旋转。

在讨论本文公开的范例凸轮之前，先提供图1中的已知内阀和图2A-2E中的已知凸轮的简要描述。图1描绘了在关闭位置的内阀100，其包括限定孔或腔室104、第一开口106和第二开口108的阀体102。阀体102限定外螺纹110以与腔室或箱(例如泵送系统、静止存储箱、运输车等)的开口接合以经由第一开口106将腔室或箱流体地联接到腔室104。阀体102的腔室104邻近第二开口108限定内螺纹112，以与另一个主体(例如腔室的接头、软管、管道等)接合以经由第二开口108将另一个主体流体地联接到腔室104。内阀100的腔室104将联接到外螺纹110的腔室或箱流体地联接到联接到内螺纹112的另一个主体。已知内阀100的提动头114在关闭位置与阀体102的表面116密封地接合以阻止流体流动通过内阀100的第一开口106。

压盖组件118经由板120联接到内阀100的阀体102。压盖组件118包括旋转地联接到压盖124的轴122。轴122部分位于压盖124之内。位于压盖124之内的间隔物126围绕轴122，以在轴122和压盖124之间形成密封。间隔物126位于垫圈128和设置于压盖122之内的弹簧130之间。

外部操作杆132联接到轴122以使轴122能够相对于压盖124旋转。如图1所示，凸轮134位于腔室104之内，且在外部操作杆132反向侧联接到轴122。因为凸轮134联接到轴122，轴122的旋转引起凸轮134的旋转。随着凸轮134旋转，凸轮134与阀杆组件138的表面136接合，以引起阀杆组件138在腔室104之内沿直线路径移动。

阀杆组件138包括阀杆140和围绕阀杆140的一部分的阀杆导引件142。阀杆组件138的第一弹簧144位于第一弹簧座146和阀杆导引件142之间，并且阀杆组件138的第二弹簧148位于第二弹簧座150和提动头114之间。塞子152联接到阀杆140且在关闭位置与提动头114接合。阀杆140延伸通过由提动头114限定的孔154以联接到塞子152。

图2A-2E示出了随着凸轮134在关闭位置和打开位置之间旋转而在各种位置的已知凸轮134。如图2A-2E所示，随着凸轮134从关闭位置旋转到打开位置，凸轮134相对于关闭位置以旋转角202取向。例如，图2A示出了在关闭位置的凸轮134，图2B示出了在第一中间位置(例如当旋转角202为17.5度时)的凸轮，图2C示出了在第二中间位置(例如当旋转角202为35度时)的凸轮，图2D示出了在第三中间位置(例如当旋转角202为52.5度时)的凸轮，且图2E示出了在打开位置(例如当旋转角202为70度时)的凸轮。

如图2A所示，已知凸轮134限定孔204以接纳轴122。凸轮134具有由孔204的中心限定的旋转轴线206。如图2所示，凸轮134的外表面208限定弯曲部分210，随着凸轮134围绕旋转轴线206旋转，弯曲部分210与阀杆组件138的表面136接合。随着凸轮134旋转，凸轮134的外表面208使得阀杆组件138沿着阀杆组件138的纵向轴线212沿直线路径移动。

凸轮134在接触表面214处与阀杆组件138的表面136接合。如图2C所示，随着凸轮134旋转，接触表面214沿着外表面208的弯曲部分210移动。在旋转轴线206和第一轴线218之间限定第一距离216，第一轴线218延伸通过接触表面214并与阀杆138的纵向轴线212平行。如图2A-2E所示，随着凸轮在关闭位置和打开位置之间旋转，第一距离216变化。在旋转轴线206和第二轴线222之间限定第二距离220，第二轴线222延伸通过接触表面214并与第一轴线218垂直。随着凸轮134从关闭位置旋转到打开位置，由于凸轮134使阀杆组件138远离旋转轴线206移动，第二距离220变化。

图3A和3B图示了根据本文教导的示例凸轮300。凸轮300例如是由金属组成，并且经由粉末冶金法(比如模压)形成。凸轮300具有外表面302，其用于与阀杆装置(例如图4A-4E的阀杆装置406)的表面(例如图4A-4E的表面404)接合。如图3所示，作为凸轮300具有均匀厚度的结果，外表面302具有均匀一的宽度。外表面302包括与关闭位置有关的第一段或部分304以及与打开位置有关的第二段或部分306。如图3所示，第二部分306限定实质上线性的轮廓。在图示的范例中，外表面302包括邻近第一部分304且在第一部分304和第二部分306之间的第三段或部分308。例如，第三部分308限定弯曲轮廓，具有比已知凸轮134的弯曲部分210小很多的曲率半径。弯曲的第三部分308提供外表面302的第一部分304和第四段或部分310之间的平滑过渡。例如，第四部分310限定在外表面302的第二部分306和第三部分308之间的线性轮廓。第四部分310的线性轮廓与第二部分306的线性轮廓是非平行和非垂直的。

图示的凸轮300的外表面302包括第五段或部分312，其限定在第四部分310反向侧邻近第二部分的线性轮廓。在第二部分306的线性轮廓和第五部分312的线性轮廓之间形成约65到75度的角度，并且在第四部分310的线性轮廓和第五部分312的线性轮廓之间形成约57到67度的角度。例如，在第二部分306的线性轮廓和第五部分312的线性轮廓之间可以形成约70度的角度，并且在第四部分310的线性轮廓和第五部分312的线性轮廓之间形成约62度的角度，使得沿着边缘314在第二部分306的线性轮廓和第四部分310的线性轮廓之间形成约172度的角度。在凸轮300的第二部分306和第四部分310之间的边缘314处形成的角度防止凸轮300被卡在和/或被锁在打开位置(例如图4E所示的凸轮300的位置)，且因此使凸轮300能够从打开位置旋转。例如，如果第二部分306和第四部分310是实质上平行的，使得没有边缘被限定在第二和第四部分306、310之间，第二和第四部分306、310会限定延伸的平坦部分，随着阀杆装置(例如图4A-4E的阀杆装置406)施加力到凸轮300，该平坦部分可能阻止凸轮300从打开位置旋转。上文指出的角度仅仅是本文公开的凸轮的一个范例，且因此也可以使用其它角度而又不背离本公开的范围。

如图3A所示，外表面302包括在第五部分312反向侧且邻近第一部分304的第六段或部分316，在图示的范例中，第六部分316限定弯曲的、凹的轮廓。如图3A所示，外表面302的第七段或部分318形成弯曲的、凸的轮廓，且位于第五部分312和第六部分316之间。

图3A-3B的凸轮300限定用于接纳轴(例如图5的轴516)的孔320。孔320的中心用于与轴的纵向轴线对齐且限定凸轮300的旋转轴线322。如图3A-3B所示，旋转轴线322偏离凸轮300的质心。因为旋转轴线322偏离质心，凸轮300是偏心凸轮，随着凸轮300围绕旋转轴线322旋转，凸轮使得与凸轮300的外表面302接合的阀杆装置(例如图4A-4E的阀杆装置406)致动。如图3A所示，凸轮300的孔320限定轮廓，其使得孔320能够起到键的作用，以将凸轮300相对于轴(例如图5的轴516)置于理想的取向。例如，凸轮300的孔320限定两个相对的线性边缘324和在两个线性边缘324之间的两个相对的弯曲边缘326。

图4A-4E图示了随着凸轮300在关闭位置和打开位置之间旋转而在各种位置的凸轮300，流体在关闭位置处被阻止流动通过内阀(例如图5的内阀500)，流体在打开位置处被允许流动通过内阀。随着凸轮300从关闭位置旋转到打开位置，凸轮300相对于关闭位置以角402取向。例如，图4A图示了在关闭位置的凸轮300，图4B图示了在第一中间位置的凸轮300，图4C图示了在第二中间位置的凸轮300，图4D图示了在第三中间位置的凸轮300，图4E图示了在打开位置的凸轮300。当旋转角402约为12到23度之间时，凸轮300在第一中间位置，当旋转角402约为30到40度之间时，凸轮300在第二中间位置，当旋转角402约为47到58度之间时，凸轮300在第三中间位置，当旋转角402约为65到75度之间时，凸轮300在关闭位置。在图4A-4E图示的范例中，旋转角402在第一中间位置约为17.5度，在第二中间位置约为35度，在第三中间位置约为52.5度，在打开位置约为70度。上文指出的角度仅仅是本文公开的凸轮的范例，且因此也可以使用其它角度而又不背离本公开的范围。

如图4C所示，凸轮300的外表面302在接触表面408处与阀杆组件或装置406的表面404接合。随着凸轮300围绕旋转轴线322旋转，接触表面408在外表面302的第一部分304和第二部分306之间移动。如图4C所示，在旋转轴线322和第一轴线412之间限定第一距离410，第一轴线延伸通过接触表面408并与阀杆装置406的纵向轴线414平行。随着凸轮300在关闭位置和打开位置之间旋转，第一距离410变化。在旋转轴线322和第二轴线418之间限定图示范例的第二距离416，第二轴线延伸通过接触表面408并与第一轴线412垂直。由于凸轮300使阀杆装置406远离凸轮300的旋转轴线322移动，凸轮300从关闭位置旋转到打开位置使距离416增加。

如图4A所示，当凸轮300在关闭位置时，凸轮300的外表面302的第一部分304邻近阀杆装置406的表面404。随着凸轮300从关闭位置(图4A)过渡到打开位置(图4E)，当凸轮在图4B的第一中间位置时，凸轮300与阀杆装置406的表面404接合。随着凸轮300继续过渡到打开位置，接触表面408远离外表面302的第一部分304移动。例如，当凸轮300在第一和/或第二中间位置时，外表面302的第三部分308与阀杆装置406的表面404接合。在第三中间位置，外表面302的第四部分310与阀杆装置406的表面404接合。当凸轮300被旋转到打开位置时，外表面302的第二部分306与阀杆装置406的表面404接合。

如图4A-4E所示，随着凸轮300从打开位置(图4E)过渡到第一中间位置(图4B)，接触表面408远离外表面302的第二部分306移动。例如，随着凸轮300从打开位置旋转，第二部分306从阀杆装置406的表面404脱离。外表面302的第二部分306和第四部分310形成钝角(例如约172度角)，其防止凸轮300无意中卡入和/或锁入打开位置，并因此使凸轮300能够从打开位置旋转到第三中间位置。随着凸轮300继续过渡到关闭位置，凸轮300被旋转使得外表面302的弯曲的第三部分308与阀杆装置406的表面404接合。第三部分308的弯曲轮廓的减小的曲率半径使得随着接触表面408沿着第三部分308过渡，凸轮300的角旋转加速，以克服要不然会阻止凸轮300完全旋转到关闭位置的阻力。如图4A所示，当凸轮300取向在关闭位置时，外表面302的第一部分304邻近阀杆装置406的表面404静置。

图5-7图示了示例内阀500之中的示例凸轮300。尤其是，图5显示了在关闭位置的内阀500，图6显示了在排放位置的内阀500，并且图7显示了在打开位置的内阀500。

如图5所示，内阀500包括阀体502，阀体限定孔或腔室504、邻近第一端508的第一开口506和邻近在第一端508反向侧的第二端512的第二开口510。内阀500的腔室504流体地联接由阀体502的第一端508接纳的第一腔室或箱以及由阀体502的第二端512接纳的第二腔室或箱。

如图5所示，凸轮300经由帽520被联接到压盖组件518的轴516的第一端514。压盖组件518被联接到内阀500的阀体502。在图示范例中，凸轮300的孔320接纳轴516的第一端514。例如，轴516的第一端514限定与凸轮300的孔320的轮廓相匹配的轮廓，以保证凸轮300相对于轴516位于理想的取向。如图5所示，轴516的第一端514限定与凸轮300的线性边缘324和弯曲边缘326相匹配的轮廓。

轴516可旋转地联接到压盖组件518的压盖522，且部分地位于压盖522之内。轴516例如由金属材料组成，比如不锈钢或碳钢。间隔物(例如图1中的间隔物126)位于图示范例的压盖522之内且围绕轴516，以在轴516和压盖522之间形成密封。例如，随着压盖522的开口之中的温度和/或压强增加，间隔物抵靠着压盖522和/或轴516膨胀，以进一步使压盖522和轴516之间形成的密封紧密。相反地，随着压盖522之中的温度和/或压强降低，间隔物远离压盖522和/或轴516收缩。为了保证在低温(例如-40摄氏度)和/或低压环境下在压盖522和轴516之间形成紧密密封，间隔物由塑料材料组成，比如聚甲醛(例如迭尔林)，并且被设定尺寸以在收缩时与压盖522和轴516都接合。结果是，间隔物可以产生压紧力抵抗和/或阻碍轴516相对于压盖522的旋转。进一步地，图示范例的间隔物在压盖522的开口之中位于垫圈(例如图1的垫圈128)和弹簧(图1的弹簧130)之间，以进一步使轴516和压盖522之间的密封紧密。例如，垫圈是由金属组成，比如不锈钢或钢，并且压盖组件518的弹簧是由金属组成，比如不锈钢或钢。

如图5所示，外部操作杆524被联接到轴516的在第一端514反向侧的第二端526，以使用户能够使轴516相对于压盖522旋转。因为凸轮300被联接到轴516，随着用户经由外部操作杆524使轴516旋转，凸轮300也旋转。随着凸轮300旋转，凸轮300的外表面302与阀杆装置406的表面404接合，以使阀杆装置406在内阀500的腔室504之中沿直线路径移动。

在图示范例中，阀杆装置406的表面404在关闭位置邻近凸轮300。图示范例的阀杆装置406的第一弹簧座528被联接到阀杆532的第一端530。如图5所示，阀杆装置406包括阀杆导引件534，其围绕阀杆532的一部分，并且限定在第一弹簧座528对面的第二弹簧座536。如图5所示，阀杆导引件534的表面538与导引件支架540接合。例如，导引件支架540限定开口542，以随着阀杆532相对于内阀500的阀体502沿直线路径移动而导引阀杆532。阀杆装置406的第一弹簧544位于第一弹簧座528和第二弹簧座536之间。

图示范例的阀杆装置406包括第三弹簧座546，其围绕阀杆532的一部分且在关闭位置与阀杆导引件534接合。如图5所示，阀杆装置406包括第二弹簧548，其位于第三弹簧座546和提动头550之间。截止盘或密封552被联接到提动头550，且在关闭位置与阀体502的表面554密封地接合以阻止流体流动通过内阀500的第一开口506。如图5所示，排放盘或密封556被联接到提动头550，且在关闭位置与阀杆装置406的塞子558接合以阻止流体流动通过提动头550的孔560。塞子558被联接到阀杆532的在第一端530反向侧的第二端562。阀杆532延伸通过提动头550的孔560以使第二端562能够被联接到塞子558。

图6图示了在排放位置的内阀500。为了将内阀500从图5的关闭位置过渡到图6的排放位置，凸轮300沿顺时针方向围绕旋转轴线322被旋转。例如，作为用户经由外部操作杆524旋转轴516的结果，凸轮300被旋转。

随着内阀500从关闭位置过渡到排放位置，凸轮300的外表面302与阀杆装置406的表面404接合，且推动和/或驱动阀杆装置406远离凸轮300的旋转轴线322。例如，阀杆装置406的阀杆532沿直线路径远离阀体502的第二端512移动。如图6所示，随着阀杆532沿直线路径远离第二端512移动，阀杆导引件534保持静止。结果是，位于第一弹簧座528和第二弹簧座536之间的第一弹簧544压缩。图示范例的阀杆532的边缘602朝向阀体502的第一端508移动，且与阀杆装置406的第三弹簧座546接合。例如，阀杆532的边缘602沿直线路径朝向阀体502的第一端508驱动第三弹簧座546。因为图示范例的提动头550在排放位置保持与阀体502接合，随着内阀500从关闭位置过渡到排放位置，第三弹簧座546压缩第二弹簧548。

在图示范例中，当内阀在排放位置时，凸轮300相对于关闭位置沿顺时针方向被旋转约35度(例如，被旋转到图4C的第二中间位置)。上文指出的角度仅仅是如本文公开的在排放位置的凸轮300的一个范例，且因此也可以使用其它角度而又不背离本公开的范围。如图6所示，凸轮300的外表面302的第三部分308与阀杆装置406的表面404接合。话句话说，当内阀500在排放位置时，接触表面408位于外表面302的第三部分308处。如图6所示，作为阀杆导引件534保持与阀体502的导引件支架540接合且凸轮300朝向第一端508驱动和/或推动第一阀杆座528的结果，第一弹簧544在排放位置被压缩。

当内阀500在排放位置时，由被压缩的第二弹簧548施加在提动头550内表面604上的力小于由内阀500外部流体施加在提动头550外表面606上的力。作为提动头550保持与阀体502接合的结果，第二弹簧548在排放位置被压缩。如图6所示，当内阀500在排放位置时，塞子558从提动头550脱离。结果是，使流体能够经由提动头550的开口560流进和/或流出内阀500的腔室504。例如，当内阀在排放位置时，阀杆532的斜切边608邻近提动头550的开口560的进口610。斜切边608相对于开口560的接近度限制流体流动通过提动头550的开口560，从而限制流体经由开口560排进和/或排出腔室504。

为了保持如图6所示的排放位置，经由用户通过凸轮300施加在阀杆装置406上的力实质上等于经由被压缩的第一弹簧544通过阀杆532施加在凸轮300上的力。例如，当由凸轮300施加在阀杆532上的力超过第一弹簧544的压缩力时，内阀从排放位置远离并进一步朝向打开位置过渡。

图7图示了在打开位置的内阀500。为了将内阀500过渡到打开位置，凸轮300沿顺时针方向围绕旋转轴线322进一步被旋转。例如，用户经由外部操作杆524旋转轴516以使凸轮300围绕旋转轴线322旋转。

随着内阀500过渡到打开位置，凸轮300的外表面302继续推动和/或驱动阀杆装置406远离阀体502的第二端512。如图7所示，随着阀杆532沿直线路径远离第二端512继续移动，阀杆导引件534保持静止。结果是，位于第一弹簧座528和第二弹簧座536之间的第一弹簧544被进一步压缩。图示范例的阀杆532的边缘602继续与阀杆装置406的第三弹簧座546接合且朝向阀体502的第一端508推动和/或驱动第三弹簧座546。例如，由第二弹簧548施加在提动头550内表面604上的力大于由流体施加在提动头550外表面606上的力，由此使第二弹簧548能够解压缩且推动和/或驱动提动头550与塞子558接合。

当内阀500在打开位置时，凸轮300的外表面302的第二部分306与阀杆装置406的表面404接合，使得接触表面408在外表面302的第二部分306。如图7所示，当凸轮300在打开位置时，凸轮300相对于关闭位置(例如图4A的关闭位置)沿顺时针方向被旋转约70度。进一步地，当内阀500在打开位置时，第一弹簧544被压缩且第二弹簧548被解压缩。结果是，流体被允许经由内阀500的第一开口506流进和/或流出腔室504。上文指出的角度仅仅是如本文公开的在打开位置的凸轮的一个范例，且因此也可以使用其它角度而又不背离本公开的范围。

当内阀500在如图7所示的打开位置时，凸轮300施加在阀杆装置406上的力大于被压缩的第一弹簧544施加在阀杆532上的力。进一步地，由第二弹簧548施加在提动头550的内表面604上的力大于或实质上等于由流体施加在外表面606上的力。如果由第二弹簧548施加的力变得小于由流体施加在外表面606上的力，则内阀500移动到受限的排放位置。当内阀500在受限的排放位置时，提动头550的排放盘556从塞子558脱离，且提动头550的截止盘552与阀体502的表面554接合。相对于当内阀在排放位置时，阀杆532的斜切边608被设置得更靠近提动头550的进口610，且因此进一步限制通过开口560的流体的流动。

为了将内阀500从打开位置过渡到关闭位置，凸轮300沿逆时针方向围绕旋转轴线322被旋转。作为第一弹簧544使阀杆装置406围绕旋转轴线322施加扭矩到凸轮300的结果，凸轮300沿逆时针方向旋转。如图7所示，凸轮300的外表面302的第二部分306和第四部分310在边缘314处形成钝角(例如约172度)。形成于边缘314处的角防止凸轮300无意中卡入和/或锁入打开位置，并因此随着阀杆装置406围绕旋转轴线322施加扭矩到凸轮300，使凸轮300能够从打开位置逆时针旋转。例如，如果第二部分306和第四部分310是实质上平行的，使得没有边缘被限定在第二和第四部分306、310之间，第二和第四部分306、310会形成延伸的平坦表面，随着阀杆装置406施加力到凸轮300，该平坦表面可能阻止凸轮300从打开位置旋转。

随着凸轮300旋转，第一弹簧544沿朝向阀体502的第二端512的方向驱动和/或推动阀杆532，使得阀杆装置406的表面404继续与凸轮300的外表面302接合。阀杆532朝向阀体502的第二端512的移动使得联接到阀杆532第二端562的塞子558朝向阀体502的第二端512移动。转而，塞子558与提动头550的排放盘556接合，且驱动和/或推动提动头550直到提动头550的截止盘552与阀体502的表面554接合。凸轮300继续逆时针旋转，且阀杆装置406继续朝向阀体502的第二端512滑动，直到内阀500达到如图5所示的关闭位置。

凸轮300的轮廓使内阀500的轴516能够克服在低温和/或低压环境下由压紧力产生的阻力，且因此使轴516能够完全地旋转到关闭位置。

在一些范例中，当凸轮300与阀杆装置406的表面404接合时，凸轮300的轮廓增加阀杆装置406的线性位移。阀杆装置406增加的位移使第一弹簧544进一步压缩，其转而使第一弹簧544施加增加的力到凸轮300上。由第一弹簧544施加到凸轮300上的增加的力使轴516能够克服在压盖522之中的间隔物的阻性压紧力。

在一些范例中，凸轮300的第三部分308的弯曲轮廓限定小的曲率半径，其使得随着凸轮从图7的打开位置旋转到图5的关闭位置，凸轮300角加速。当凸轮300从阀杆装置406的表面脱离并继续旋转到图3A的关闭位置时，角加速增加凸轮300的角动量以及因此阀杆516的角动量。结果是，随着凸轮300接近关闭位置，凸轮300的第三部分308的弯曲轮廓使轴516能够克服在压盖522之中施加的阻性压紧力。

在一些范例中，当凸轮300在排放位置和关闭位置之间时，凸轮300的轮廓增加由阀杆装置406施加到凸轮300上的扭矩(图10)。随着凸轮300从阀杆装置406的表面404脱离并旋转到关闭位置，施加到凸轮300上的增加的扭矩使轴516能够克服在压盖522之中施加的阻性压紧力。

凸轮300的轮廓使凸轮300能够克服在压盖522之中施加的阻性压紧力且完全地旋转到关闭位置，作为其结果，凸轮300的轮廓使阀杆装置406能够沿直线路径完全地过渡关闭位置。转而，在低温和/或低压环境下，在提动头550的截止盘552和阀体502的表面554之间形成紧密密封，以防止流体通过内阀500泄漏。图8是对应于凸轮300(由实线表示)和已知凸轮134(由虚线表示)的阀杆行程距离和相应凸轮134、300的旋转角度的曲线图表示。

如图8所示，凸轮300使阀杆532在任何角度位置处都行进更多距离。阀杆行程距离对应于凸轮300的第二距离416(图4C)，使得第二距离416的增加对应于阀杆行程距离的增加。

以下给出的表1包括当凸轮134、300以各种角度取向时各个凸轮134、300的第二距离220、416和相应的阀杆行程距离的数据。

表1

表1和图8两者都图示了凸轮300的轮廓在任何给定的凸轮角度取向处相对于已知凸轮增加阀杆行程距离。例如，当每个凸轮134、300旋转约17.5度时(例如在关闭位置和排放位置之间，第一中间位置)，旋转约35度时(例如排放位置，第二中间位置)，旋转约52.5度时(在排放位置和打开位置之间，第三中间位置)以及旋转70度时(例如打开位置)，凸轮300相对于凸轮134增加阀杆行程距离。在一些范例中，凸轮300在打开位置相对于关闭位置的阀杆行程至少是0.36英寸。因为阀杆532的行程距离的增加致使由第一弹簧544施加在凸轮300上的力增加，所以凸轮300的轮廓增加阀杆532的行程距离使得轴516能够克服阻性压紧力以旋转到关闭位置，且因此帮助内阀500在关闭位置形成紧密密封。

图9是由第一弹簧144、544施加的力和相应的凸轮300(由实线表示)和已知凸轮134(由虚线表示)在各旋转角度处的取向的曲线图表示。

凸轮134、300的轮廓影响由各个第一弹簧144、544施加的力，因为第一弹簧144、544施加的力对应于第一弹簧144、544的压缩，且每个第一弹簧144、544的压缩对应于阀杆140、532的行程距离。因此，因为凸轮300的轮廓相对于阀杆140的行程距离增加阀杆532的行程距离，如图9所示，作为凸轮134的轮廓的结果，凸轮300的轮廓相对于由第一弹簧144施加的力增加由第一弹簧544施加的力。

以下给出的表2包括，当相应的凸轮134、300以各种角度取向时，阀杆140、532的行程距离和由相应的第一弹簧144、544施加的力的数据。

表2

表2和图9两者都图示了，在每个凸轮角度取向，凸轮300使得第一弹簧544施加的力大于凸轮134使第一弹簧144施加的力。例如，当内阀500旋转约17.5度时(例如在关闭位置和排放位置之间，第一中间位置)，旋转约35度时(例如排放位置，第二中间位置)，旋转约52.5度时(在排放位置和打开位置之间，第三中间位置)以及旋转约70度时(例如打开位置)，凸轮300使第一弹簧544施加比由第一弹簧144施加的力大的力。在一些范例中，当凸轮300在打开位置时，由第一弹簧544施加的力至少是38磅。在一些范例中，当凸轮300在第一中间位置时，由第一弹簧544施加的力至少是16磅。

由第一弹簧544施加到凸轮300上的增加的力使轴516能够克服在压盖522之中的间隔物的阻性压紧力并完全地旋转到关闭位置。结果是，凸轮300的轮廓使提动头550的截止盘552在关闭位置能够与阀体502的表面554形成更紧密的密封。因此，凸轮300的轮廓防止在低温和/或低压环境下流体通过内阀500泄漏。

图10是施加到凸轮300(由实线表示)和已知凸轮134(由虚线表示)的扭矩和各个凸轮134、300在各个旋转角度取向的曲线图表示。施加到凸轮300的扭矩对应于由第一弹簧544施加的力且对应于在旋转轴线322和延伸通过接触表面408的第一轴线412之间限定的凸轮300的第一距离410。因为随着凸轮300接近关闭位置，凸轮300的轮廓既增加第一距离410又增加由第一弹簧544施加的力，所以随着凸轮300接近关闭位置，凸轮300的轮廓实质上增加了由阀杆532施加到凸轮300的扭矩。

以下给出的表3包括，当相应的凸轮134、300以各种凸轮角度取向时，在接触表面210、408处的凸轮134、300的第一距离216、410和凸轮134、300的扭矩的数据。

表3

表3和图10两者都图示了，随着内阀500从旋转35度(例如排放位置、第二中间位置)过渡到旋转0度(例如关闭位置)，凸轮300的轮廓相对于由阀杆140施加到凸轮134的扭矩实质上增加了由阀杆532施加到凸轮300的扭矩。在一些范例中，当每个凸轮134、300旋转约17.5度时(例如在关闭位置和排放位置之间，第一中间位置)和旋转约35度时(例如排放位置，第二中间位置)，施加到凸轮300的扭矩相对于施加到凸轮134的扭矩实质上增加了。例如，当凸轮300在第一中间位置时，由阀杆532施加到凸轮300的扭矩至少是4英寸-磅。

随着凸轮300接近关闭位置，施加到凸轮300的扭矩帮助轴516克服在压盖522之中的压紧力产生的阻力。结果是，在低温和/或低压环境下，由凸轮300的轮廓引起的增加的扭矩帮助使提动头550能够与阀体502形成实质上更紧密的密封，且在关闭位置帮助塞子558能够与提动头550形成实质上更紧密的密封。

进一步地，在一些范例中，在关闭位置施加到凸轮300的扭矩大于在关闭位置施加到凸轮134的扭矩。例如，由阀杆532施加到凸轮300的扭矩至少是17英寸-磅。换句话说，凸轮300的轮廓不会使在打开位置施加到凸轮300的扭矩小于在打开位置施加到凸轮134的扭矩。

虽然本文已经描述了某些示例装置，但本发明的涵盖范围并不受限于此。相反，本发明涵盖或在字面上或依据等同原则落入所附的权利要求书的范围内的所有方法、装置和制造物品。

Claims (20)

1.一种装置，包括：

凸轮，具有凸轮表面以与阀杆接合；

所述凸轮表面的第一部分，用于在关闭位置与所述阀杆接合；

所述凸轮表面的第二部分，用于在打开位置与所述阀杆接合；

所述凸轮表面的第三部分，邻近所述第一部分且限定弯曲轮廓，所述第三部分用于当所述凸轮被旋转到所述关闭位置和所述打开位置之间的第一中间位置时与所述阀杆接合；以及

所述凸轮表面的第四部分，在所述第二部分和所述第三部分之间且限定线性轮廓，所述第四部分用于随着所述凸轮在所述第一中间位置和所述打开位置之间旋转而与所述阀杆的表面接合。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述第四部分用于随着所述凸轮从所述打开位置旋转而从所述阀杆脱离。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述第二部分限定线性轮廓，所述第二部分的线性轮廓与所述第四部分的线性轮廓不平行。

4.如权利要求3所述的装置，其中通过使所述第二部分能够从所述阀杆脱离，所述第四部分的线性轮廓相对于所述第二部分的线性轮廓使所述凸轮能够从所述打开位置旋转。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述凸轮表面用于当所述凸轮旋转时与所述阀杆接合以使得所述阀杆沿直线路径移动。

6.如权利要求1所述的装置，其中第一中间表面的弯曲轮廓用于随着所述凸轮在所述第一部分和所述第四部分之间旋转而使所述阀杆沿直线路径加速。

7.一种装置，包括：

阀体，限定腔室和压盖；

阀杆，延伸进所述阀体的腔室；

被设置在所述阀体的压盖中的轴，使得在所述轴和所述压盖之间形成密封，所述轴具有延伸进所述阀体的腔室邻近所述阀杆的端部；以及

凸轮，被联接到所述轴的所述端部且限定外表面以与所述阀杆的端部接合，所述外表面具有：第一部分，用于在关闭位置与所述阀杆的所述端部接合；第二部分，用于在打开位置与所述阀杆的所述端部接合；第三部分，邻近所述第一部分且限定用于在第一中间位置与所述阀杆的所述端部接合的弯曲轮廓；以及第四部分，在所述第二部分和所述第三部分之间且限定用于在第二中间位置与所述阀杆的所述端部接合的线性轮廓。

8.如权利要求7所述的装置，所述装置还包括帽以将所述凸轮联接到所述轴的所述端部。

9.如权利要求7所述的装置，所述装置还包括联接到所述阀杆的提动头，所述提动头用于当所述凸轮在所述关闭位置时与所述阀体密封地接合。

10.如权利要求7所述的装置，所述装置还包括设置在所述阀体的所述腔室中的偏压构件，随着所述阀杆从所述关闭位置移动到所述打开位置，所述偏压构件压缩。

11.如权利要求7所述的装置，其中当所述外表面的所述第三部分与所述阀杆接合时，所述第三部分的所述弯曲轮廓使所述阀杆加速，所述阀杆的加速用于克服由形成于所述轴和所述压盖之间的所述密封产生的阻力。

12.如权利要求7所述的装置，其中所述凸轮相对于所述关闭位置被旋转约70度，以使所述凸轮被置于所述打开位置。

13.如权利要求12所述的装置，其中随着所述凸轮从所述关闭位置旋转到所述打开位置，所述凸轮使所述阀杆移动至少0.36英寸，以压缩在所述腔室之内的偏压构件。

14.如权利要求12所述的装置，其中当所述凸轮在所述打开位置时，为了使所述凸轮从所述打开位置旋转，偏压构件对所述阀杆提供至少38磅的力。

15.如权利要求7所述的装置，其中当所述凸轮在所述第一中间位置时，所述凸轮相对于所述关闭位置被旋转约17.5度。

16.如权利要求15所述的装置，其中，为了使所述凸轮能够旋转到所述关闭位置，所述偏压构件在所述第一中间位置提供至少16磅的力，以克服由形成于所述轴和所述压盖之间的所述密封产生的阻力。

17.如权利要求15所述的装置，其中，为了使所述凸轮能够旋转到所述关闭位置，所述阀杆在所述第一中间位置对所述凸轮施加至少7英寸-磅的扭矩，以克服由形成于所述轴和所述压盖之间的所述密封产生的阻力。

18.一种装置，包括：

用于将旋转运动转换成线性运动的转换机构；

用于在关闭位置与阀杆接合的机构，所述关闭位置由所述转换机构限定；

用于在打开位置与所述阀杆接合的机构，所述打开位置由所述转换机构限定；

用于随着所述转换机构在所述关闭位置和所述打开位置之间旋转而在第一中间位置与所述阀杆接合的机构，所述在第一中间位置与所述阀杆接合的机构限定弯曲轮廓，且靠近所述用于在关闭位置与阀杆接合的机构；以及

用于随着所述转换机构在所述第一中间位置和所述打开位置之间旋转而在第二中间位置与所述阀杆接合的机构，所述在第二中间位置与所述阀杆接合的机构限定线性轮廓，且位于所述用于在打开位置与所述阀杆接合的机构和所述用于在关闭位置与阀杆接合的机构之间。

19.如权利要求18所述的装置，其中，通过使所述用于在打开位置与所述阀杆接合的机构能够脱离所述阀杆，所述在第二中间位置与所述阀杆接合的机构使所述转换机构从所述打开位置旋转。

20.如权利要求18所述的装置，所述装置还包括用于阻止流体流动的机构，所述用于阻止流体流动的机构用于当所述转换机构在所述关闭位置时与所述阀体密封地接合。