CN105570525A - 具有运动转换装置的流量控制阀 - Google Patents

Abstract

一种运动转换装置包括本体、能够沿第一轴线移动的第一双作用气缸以及能够沿关于第一轴线成角度的第二轴线移动的第二双作用气缸。该本体包括几个孔口，它们形成闭合回路并且接收第一和第二双作用气缸。第一双作用气缸沿第一轴线的运动液动或气动地沿第二轴线推动第二双作用气缸。而且，还公开了一种包括运动转换装置并带有用于在开启位置和闭合位置之间移动封闭件的成角度的双作用气缸的阀，以及一种用于通过成角度的双作用气缸开启和闭合阀的方法。

Description

具有运动转换装置的流量控制阀

技术领域

本发明涉及一种用于用在流量控制阀上的运动转换装置，该运动转换装置包括可沿不同轴线移动的双作用气缸。本发明还涉及一种流量控制阀，该流量控制阀包括运动转换装置以在开启和闭合位置之间移动封闭件，以及涉及一种用于开启和闭合阀的方法。

背景技术

商业和工业过程利用控制阀系统以控制过程流体通过过程工厂的流动。许多过程控制阀，包括螺纹内阀、调节器或其他控制装置，需要致动器将流量控制元件位于阀内侧的期望位置处。控制元件接着控制过程流体经过阀的流量。在许多应用中，致动器被直接安装到阀体并连接到阀杆，并且该阀杆可操作地耦接到流量控制元件。根据阀的类型，阀致动器或者转动阀杆或者在直线方向上移动阀杆。

在各种应用中，阀设计者可能期望将一种类型的运动转换成另一种运动。例如，一些应用要求将在一个方向上的平移移动转换为在另一方向上的平移移动。一个这种应用的例子是轴流式阀，该轴流式阀需要将由流动通道之外电源产生的运动转换为流动通道之内的元件的轴向移动。现有技术中仍然有其他的例子是熟知的。

图1示出了一种熟知的轴流式阀100的例子。该轴流式阀100包括延伸通过阀体120的流动通道110。封闭件130位于流动通道110内以选择性地开启和闭合该流动通道110。封闭件130沿流动通道110的中心轴线在阻止流体流动通过流动通道110的闭合位置和允许流体流动通过流动通道110的开启位置之间是可移动的。封闭件130的轴向移动由线性驱动齿棒140和位于流体通道110内的从动线性齿棒150的相互作用提供。壳体154保护驱动齿棒140和从动线性齿棒150远离流动通过流体通道110的流体。驱动齿棒140被流体通道110之外的线性致动器(未示出)移动。驱动齿棒140的齿轮齿160啮合地接合从动线性齿棒150的齿轮齿170。驱动齿棒140的直线运动使从动线性齿棒150沿轴向方向运动。

将封闭件130安置于图1的开启位置需要移动从动线性齿棒150的后端175远离驱动齿棒140。需要壳体155的放大的后端180在这个位置接收从动线性齿棒150的后端175。壳体155的放大的后端180影响流动通道110内的流体流动并且还增加了壳体155和/或阀体120的制造的成本和复杂性。图1所示布置的另一种结果是齿棒160、170所产生轴向运动是空动的，并且在这种布置中产生的摩擦导致对更大的线性致动器的需求。结果，齿棒140、150的长度被延长以达到封闭件130所期望的行程距离。这进一步地增加了阀体120和壳体155的尺寸。

发明内容

根据第一种示例性方面，阀体包括流动通道，并且封闭件在阻止流体流动通过所述流动通道的封闭位置和允许流体流动通过流动通道的开启位置之间是可移动的。所述阀体包括第一孔口、第二孔口和第三孔口，它们形成被布置以接收流体的闭合回路。第一双作用气缸位于所述第一孔口内并且沿第一轴线是可移动的，并且第二双作用气缸位于所述第二孔口内并且沿第二轴线是可移动的，所述第二双作用气缸可操作地连接到所述封闭件。该第一轴线和第二轴线相对彼此成角度。闭合的流体回路布置为使得所述第一双作用气缸沿所述第一轴线的移动引致所述第二双作用气缸沿所述第二轴线的移动，从而引致所述封闭件在所述闭合位置和所述开启位置之间移动。

根据第二个示例性方面，用于与控制阀一起使用的运动转换装置包括本体，所述本体包括形成闭合流体回路的第一孔口、第二孔口和第三孔口，该闭合流体回路布置为接收流体。第一双作用气缸在所述第一孔口内沿第一轴线是可移动的，并且第二双作用气缸在第二孔口内沿第二轴线是可移动的，所述第一轴线相对所述第二轴线成角度。致动器配置为使所述第一双作用气缸沿所述第一轴线移动从而沿所述第二轴线液动地或气动地推动所述第二双作用气缸，并且所述闭合流体回路的气缸和孔口布置为使得所述第一双作用气缸沿所述第一轴线的移动引致所述第二双作用气缸沿所述第二轴线的移动。

根据第三个示例性方面，用于开启和闭合阀的方法包括提供具有流动通道和封闭件的阀，提供具有第一孔口和第二孔口的闭合流体回路，所述第一和第二孔口相对彼此成角度，将第一双作用气缸布置在所述第一孔口内，并且将所述第二双作用气缸布置在所述第二孔口内。该方法包括可操作地连接第二双作用气缸到所述封闭件，并且沿第一轴线在一方向上移动处于流体压力下的所述第一双作用气缸从而沿第二轴线在第一方向上推动第二双作用气缸，从而沿所述第二轴线在第一方向上移动所述封闭件，并且沿所述第一轴线在另一方向上移动处于流体压力下的所述第一双作用气缸从而在与所述第一方向相反的第二方向上推动所述第二双作用气缸，从而在沿所述第二轴线在所述第二方向上移动所述封闭件。

根据前述的第一、第二或第三个方面的任一个或多个，阀、运动转换装置和/或方法可以进一步包括下述优选形式的任一个或多个。

在一种优选形式中，所述阀可包括第一双作用气缸，其包括第一杆和第一活塞，所述第一杆延伸通过所述第一孔口的闭合端且所述第一活塞密封地且可滑动地接合所述第一孔口的周向表面。所述第二双作用气缸可包括第二杆和第二活塞，所述第二杆延伸通过所述第二孔口的闭合端并连接到所述封闭件并且所述第二活塞密封地且可滑动地接合所述第二孔口的周向表面。

在另一种优选形式中，所述第一活塞的所述第一端面可被配置为朝着所述第二活塞的第一端面推动液体或气体通过所述第一和第二孔口从而移动所述第二双作用气缸远离所述第一孔口，并且从而移动所述封闭件到所述闭合位置。该第一活塞的第二端面可配置为朝着所述第二活塞的第二端面推动液体或气体通过所述第一孔口、第二孔口和第三孔口从而朝着所述第一孔口移动所述第二双作用气缸，并且从而移动所述封闭件到所述开启位置。

在另一种优选形式中，所述第三孔口的第一端可以开设到由所述第一孔口的所述闭合端和所述第一活塞限定的所述第一孔口的一部分，并且所述第三孔口的第二端可以开设到由所述第二孔口的所述闭合端和所述第二活塞限定的所述第二孔口的一部分。

在另一优选形式中，所述阀可包括位于所述第一活塞中的第一环形槽内的第一O型环以密封地接合所述第一活塞和所述第一孔口的所述周向表面。所述阀可包括位于所述第二活塞中的第二环形槽内的第二O型环以密封地接合所述第二活塞和所述第二孔口的所述周向表面。

在另一优选形式中，第一头部的直径可以与第二头部的直径是相等的。

在另一优选形式中，所述第一双作用气缸沿所述第一轴线行进的距离可以与所述第二双作用气缸沿所述第二轴线行进的距离是相等的从而在所述第一和第二双作用气缸之间的移动比率为1:1。

在另一优选形式中，所述阀可包括致动器，所述致动器配置为使得所述第一双作用气缸沿所述第一轴线来回地移动。

在另一优选形式中，所述阀可包括位于所述流动通道内的壳体，从而所述流动通道内的液体或气体在所述壳体周围流动。所述第一孔口、第二孔口和第三孔口可以被封闭在所述壳体内。

在另一优选形式中，所述第二孔口可以与所述流动通道是同轴的。

在另一优选形式中，所述第一双作用气缸可包括第一杆和第一活塞，所述第一杆延伸通过所述第一孔口的闭合端并连接到所述致动器，所述第一活塞密封地且可滑动地接合所述第一孔口的周向表面。所述第二双作用气缸可包括第二杆和第二活塞，所述第二杆延伸通过所述第二孔口的闭合端，并且所述第二活塞密封地且可滑动地接合所述第二孔口的周向表面。

在另一优选形式中，所述第一活塞的第一端面可配置为朝着所述第二活塞的第一端面推动液体或气体通过所述第一和第二孔口从而移动所述第二双作用气缸远离所述第一孔口。所述第一活塞的第二端面可被配置以朝着所述第二活塞的第二端面推动液体或气体通过所述第一孔口、第二孔口和第三孔口从而朝着所述第一孔口移动所述第二双作用气缸。

在另一优选形式中，所述第三孔口的第一端可以开设到由所述第一孔口的闭合端和所述第一活塞限定的所述第一孔口的一部分，并且所述第三孔口的第二端可以开设到由所述第二孔口的所述闭合端和所述第二活塞限定的所述第二孔口的一部分。

在另一优选形式中，所述第一活塞的直径可以与所述第二活塞的直径是相等的。

在另一优选形式中，所述第一双作用气缸沿所述第一轴线行进的距离可以与所述第二双作用气缸沿所述第二轴线行进的距离是相等的从而所述第一和第二双作用气缸之间的移动比率为1:1。

在另一优选形式中，所述第一轴线可以与所述第二轴线是正交的。

在另一优选形式中，所述阀可包括在所述第一孔口和所述第二孔口之间提供流体连通的第三孔口，并且所述第一孔口、第二孔口和第三孔口可形成闭合回路。

在另一优选形式中，所述第一活塞的直径与所述第二活塞的直径是不同的，从而所述第一双作用气缸沿所述第一轴线行进的距离与所述第二双作用气缸沿所述第二轴线行进的距离是不同的并且所述第一和第二双作用气缸之间的移动比率与所述第一活塞和第二活塞的直径比率是成反比的。

附图说明

图1示出了熟知的轴流式阀100的横截面图，该轴流式阀包括驱动齿棒140；

图2A示出了柱塞(ram)向下运动操作期间的运动转换装置200；

图2B示出了柱塞向上运动操作期间的运动转换装置200；

图3为轴流式阀300的剖视图，轴流式阀300包括用于开启和闭合该轴流式阀300的双作用气缸320、330；

图4A示出了在柱塞向下操作以闭合轴流式阀300开始时的图3的轴流式阀300的横截面图；

图4B示出在柱塞向上操作以开启轴流式阀300开始时的图3的轴流式阀300的横截面图。

具体实施方式

现在参见附图，图2A和2B示出了根据一种示例性实施方式的运动转换装置200。该运动转换装置200将沿第一轴线A1的平移运动转换成沿第二轴线A2的平移运动。该运动转换装置200包括具有第一孔口212、第二孔口214和第三孔口216的本体210。该孔口212、214和216彼此流体连通并形成闭合回路。第一双作用气缸220位于在第一孔口212内并且第二双作用气缸230位于在第二孔口214内。该第一双作用气缸220沿第一轴线A1运动，且该第二双作用气缸230沿第二轴线A2运动。该第一双作用气缸220被致动器240沿第一轴线A1驱动。液体(例如，液压液体)或气体填充该第一、第二和第三孔口212、214和216。第一双作用气缸220用作相对第二双作用气缸230推动液体或气体的柱塞并且从而引致第二双作用气缸230沿第二轴线A2运动。

第一双作用气缸220包括第一活塞224以及与第一轴线A1对准的第一杆222。第一杆222和第一活塞224例如可以形成为一体件或形成为带有螺纹连接的单独元件。第一活塞224可以为圆筒形形状且具有D1的直径。活塞224具有朝向相反方向的第一和第二端面226、228。当第一双作用气缸220被线性致动器240在如图2A所示的向下的方向上驱动时，第一端面226推动第一孔口212内的液体或气体。当第一双作用气缸220被线性致动器240在图2B所示的向上的方向上驱动时，第一活塞224的第二端面228推动第一孔口212内的液体或气体。因为气缸220采用第一和第二端面226、228在相反的方向上推动第一孔口212内的液体或气体，所以气缸220为双作用气缸。

第一活塞224密封地且可滑动地接合第一孔口212的周向表面242。这是通过例如卷绕在第一活塞224的周向表面246的O型环244来实现的。周向表面246可以包括用于保持O型环244的环形槽。在一种实施方式中，第一活塞224包括位于多个各自的环形槽内的多个O型环244。该O型环244阻止液体或气体在第一活塞224周围通过。这使得第一活塞224能在第一活塞224的一侧上形成正压力并在第一活塞224的另一侧上形成负压力，反之亦然。

第二双作用气缸230与第一双作用气缸220以同样的方式构造。该第二双作用气缸230包括第二活塞234和与第二轴线A2对准的第一杆232。第一杆232和第二活塞234可以例如通过螺纹连接的方式来附接或者它们可以以一体件的形式形成为一体结构。第二活塞234可以具有圆筒形形状并具有D2的直径。第二活塞234的另一端包括第一和第二端面236、238。当第一双作用气缸230在如图2A所示的向下方向被驱动时，第一端面236被第二孔口214内的液体或气体推动。当第一双作用气缸230以如图2B所示的方式在向上方向上被驱动时，第二端面238被第二孔口214内的液体或气体推动。因为第一和第二端面236、238允许第一双作用气缸230在相反方向上被推动，所以第一双作用气缸230为双作用气缸。

第二活塞234密封地且可滑动地接合第二孔口214的周向表面252。可以设置O型环254以密封地且可滑动地接合该第二活塞234以及第二孔口214的周向表面252。O型环254可以位于第二活塞234的周向表面256的环形槽内。在一种实施方式中，第二活塞234包括多个环形槽，每个环形槽保持各自的O型环254。该O型环阻止液体或气体在第二活塞234的周围通过，并且从而允许在第二活塞234上存在压力差。

在图2A和2B中示出的第一、第二和第三孔口212、214、216为由材料块加工而成或者铸造成材料块(即，本体210)。在一种实施方式中，孔口212、214、216形成在单独元件中。该第一孔口212包括闭合端260和开启端262。闭合端260可以由本体210的一部分形成或由位于如图2A和2B所示的第一孔口212的端部的塞264形成。第一双作用气缸220的第一杆222延伸通过第一孔口212的闭合端260中的孔。可以设置O型环或其他密封装置(未示出)以密封第一杆222和闭合端260的孔。第一孔口212的开启端262将第一孔口212与第二孔口214流体地耦接。如图2A和2B所示，第一孔口212的开启端262可以直接开设到第二孔口214，或者可以通过流体通道连接到第二孔口212。

第二孔口214包括闭合端270和开启端272。本体210的一部分可以形成第二孔口214的闭合端270，或者位于第二孔口214内的塞274可以以图2A和2B所示的方式形成闭合端270。第二双作用气缸230的第二杆232延伸通过第二孔口214的闭合端270中的孔。第二杆232可以通过O型环或其他密封装置(未示出)密封地接合闭合端270。第二孔口214的开启端262将第二孔口214与第一孔口212流体地耦接。如图2A和2B所示，开启端272可以直接地开设到第一孔口212，或者可以通过流体通道(未示出)连接到第一孔口212。

第三孔口216包括与第一孔口212流体连通的第一开启端280，以及与第二孔口214流体连通的第二开启端282。图2A和2B示出了第一和第二开启端280、282分别直接开设到第一和第二孔口212、214。在一种实施方式中，第一和第二开启端280、282可以通过各自的流体通道连接到第一和第二孔口212、214。第三孔口216流体地耦接由第一活塞224和闭合端260界定的第一孔口212的一部分以及由第二活塞234和闭合端270界定的第二孔口214的一部分。

第一孔口212沿第一轴线A1延伸并沿第一轴线A1引导第一双作用气缸220。第二孔口214沿第二轴线A2延伸并因此沿第二轴线A2引导第二双作用气缸230。第一和第二轴线A1和A2形成角度α。图2A和2B所示的第一和第二轴线A1和A2是彼此正交的从而角度α等于约(例如，±10％)90度。该角度α可以为0-180度之间的任何角度。第一和第二双作用气缸220、230不管角度α如何都以基本上相同的方式运行。相应地，运动转换装置200可以在具有不同尺寸限制的各种不同应用中被实施。

设置泄放阀286以从第一、第二和/或第三孔口212、214、216排放压力。泄放阀286可以提供一方式以排放第一、第二和/或第三孔口212、214、216中的污染气体。尽管图2A和2B示出了附接到第一孔口212的单个泄放阀286，但是也可以设置多个泄放阀以排放孔口212、214、216的各个部分的压力。

线性致动器240提供对于沿第一轴线A1移动第一双作用气缸220来回地运动所必要的力。该线性致动器240包括制动器杆241，制动器杆241通过连接器245(例如螺母)可移除地耦接到第一杆222。线性致动器240可以包括机动装置诸如电动马达。可编程的控制器可以连接到电动马达以控制线性致动器240的输出，并从而控制第一双作用气缸220的位置。在一种实施方式中，线性致动器240为由使用者可手动操作的把手。该线性致动器240可以部分地(或全部地)位于第一孔口212内或者如图2A和2B所示的线性致动器240可以在第一孔口212的外部。

在一种实施方式中，线性致动器240可以为弹簧-隔膜致动器，其中外壳243内的液压力推动隔膜(未示出)以对抗由弹簧(未示出)提供的偏置力。线性致动器240可以为直接作用式致动器从而致动器杆241随着隔膜上的液压力增加而朝着本体210延伸。可选择地，线性制动器240可以为反作用式致动器以使得当隔膜上的液压力增加时致动器杆241自本体210缩回。在另一实施方式中，线性致动器240可以为双作用式活塞致动器，其提供单独的液压力到外壳243内的致动器活塞(未示出)的每一侧上以形成压力差，该压力差选择性地移动致动器杆241朝向或远离本体210。

图2A和2B所示的运动转换装置200的实施方式配置为使得第一双作用气缸220的行程大体上等于第二双作用气缸230的行程。相应地，第一和第二双作用气缸220、230之间的移动比率大约(例如±10％)为1:1。该移动比率为第一活塞224的第一直径D1与第二活塞226的第二直径D2相同或者实质上相同的结果。通过改变第一和第二直径D1、D2的相对尺寸，也可以实现其他移动比率。第一直径D1可以做的比第二直径D2大，从而第二双作用气缸230行进的距离比第一双作用气缸220行进的距离大。可选择地，第一直径D1可以做的比第二直径D2小，从而第二双作用气缸230行进的距离比第一双作用气缸220行进的距离少。在一种实施方式中，可以设置调节器(未示出)以调节不同的流体体积。

填充孔口212、214、216的液体或气体可以为任何液体或气体，而且可以为普遍用在气缸技术中的液体或气体。例如，液体可以为液压液体，诸如油。液体可以为不可压缩的以有助于确保在第一双作用气缸220和第二双作用气缸230之间没有空动或者只有很少的空动。如果孔口被填充有气体，则可以使用氮气。

下面描述运动转换装置200的操作。图2A示出了在柱塞向下操作期间的运动转换装置200。这里，致动器240使第一双作用气缸220沿第一轴线A1在向下的方向上移动。第一活塞224的第一端面226推动第一孔口212内的液体或气体到第二孔口214内。然后，这引致第二孔口214内的液体或气体推动第二活塞234的第一端面236。图2A中的阴影箭头代表在柱塞向下操作期间液体或气体的运动。液体或气体在第二活塞234的第一端面236施加压力并因此引致第二双作用气缸230沿第二轴线A2移动到图2A中的右侧。

图2B示出了在柱塞向上操作期间的运动转换装置。在此，该致动器240使第一双作用气缸220沿第一轴线A1在向上的方向上运动。第一活塞224的第二端面228推动第一孔口212内的液体或气体到第三孔口216内。结果，第三孔口216内的液体或气体移至第二孔口214内。接着，推动第二孔口214内的液体或气体到第二活塞234的第二端面238。图2B的阴影箭头代表在柱塞向上操作期间液体或气体的运动。液体或气体对第二活塞234的第二端面238施加压力并因此引致第二双作用气缸230沿第二轴线A2在图2B中向左运动。

在柱塞向下操作和柱塞向上操作期间，第一双作用气缸230液动地或气动地沿第二轴线A2推动第二双作用气缸240。孔口212、214、216内的液体或气体将第一双作用气缸220沿第一轴线A1的运动转换为第二双作用气缸230沿第二轴线A2的运动。第一活塞224行进的距离大约(例如±10％)等于第二活塞234行进的距离，从而实现1:1的移动比率。通过使第一和第二活塞224、234的直径不同，也可以实现其他的移动比率(例如比率1:2或2:1)。

上述的运动转换装置可以在包括但不限于轴流式阀的各种不同应用中应用。轴流式阀在诸如油和天然气管道、化学管道、水管道等工业应用中被普遍采用。图3示出了包括类似于如上所述的运动转换装置的轴流式阀300的剖面图。轴流式阀300包括阀体301，其具有在入口303和出口304之间沿纵向轴线A3延伸的流动通道302。阀体302的端部可包括用于将轴流式阀300固定到管道(未示出)的连接器305。流动通道302包括大直径部分306和小直径部分307。封闭件或塞308位于该流动通道302的大直径部分306中。封闭件308沿纵向轴线A3在闭合位置和开启位置之间是可移动的。在闭合位置(图3)，该封闭件308密封地接合围绕流动通道302的阀体301的内表面309，并且从而阻止流体流通过轴流式阀300。在开启位置(未示出)，封闭件308沿纵向轴线A3缩回从而封闭件308不再接触阀体301的内表面309。这允许流体自由地流动通过流动通道302。

致动器340提供用于沿纵向轴线A3移动封闭件306的功率。该致动器340处于流动通道302之外且沿轴线A4产生相对于纵向轴线A3成角度的平移运动。为了将沿轴线A4的运动转变为沿纵向轴线A3的运动，提供了运动转换装置。运动转换装置包括壳体310，其包围第一孔口312、第二孔口314和第三孔口316。壳体310位于流动通道302的大直径部分305内。当流动通道302内的流体通过流动通道302的大直径部分306时，其在壳体310周围流动。壳体310的外表面成形为降低流动阻力。例如，壳体310可以具有长椭球形状(即，橄榄球形状)并且长椭球的尖部指向轴流式阀300的入口303。

壳体310包括沿纵向轴线A3朝着出口304延伸的中空的圆筒状延伸部317沿。中空的圆筒状延伸部317接收封闭件308，其也可以具有圆筒状形状。O型环318卷绕在封闭件308周围以密封地且可滑动地接合封闭件308和中空的圆筒状延伸部317的内表面。另一O型环319可以邻近朝向出口304的封闭件308的端部卷绕在封闭件308周围，从而当封闭件308被布置在闭合位置时在封闭件308和阀体301的内表面309之间形成密封。

第一、第二和第三孔口312、314和316在壳体310内形成闭合回路。第一双作用气缸320位于第一孔口312内且第二双作用气缸330位于第二孔口314内。第一双作用气缸320沿轴线A4移动，且第二双作用气缸330沿纵向轴线A3移动。第二双作用气缸330和第二孔口314与流动通道302的纵向轴线A3是同轴的。在一些实施方式中，第二双作用气缸330沿偏离纵向轴线A3的轴线移动。

第一双作用气缸320沿轴线A4被致动器340驱动。液压的液体或气体(与流动通过流动通道302的流体不同)填充第一、第二和第三孔口312、314、316。第一双作用气缸320用作向第二双作用气缸330推动液压液体或气体的柱塞。这引致第二双作用气缸330沿纵向轴线A3移动。该第二双作用气缸330连接到封闭件308，以使得第二双作用气缸330的运动引致封闭件308的运动。

第一双作用气缸320包括与轴线A4对准的第一杆322和第一活塞324。第一杆322和第一活塞324可以以一体件形成或形成为例如由螺纹连接来附接的单独元件。该第一活塞324可以成形为圆筒并具有D3的直径。第一活塞324具有朝向相反方向的第一和第二端面326、328。当第一双作用气缸320由致动器340在图3中的向下的方向上驱动时，第一端面326推动第一孔口312内的液压液体或气体。当致动器340在图3中的向上的方向上驱动第一双作用气缸320时，第一头部324的第二端面328推动第一孔口312内的液压液体或气体。因为气缸320利用第一和第二端面326、328在相反方向推动第一孔口312内的液压液体或气体，所以气缸320为双作用气缸。

第一活塞324密封地且可滑动地接合第一孔口312的周向表面342。这是通过例如包绕在第一活塞224的周向表面346周围的O型环344来实现的。周向表面346可包括用于保持O型环344的环形槽。在一种实施方式中，第一活塞324包括位于多个各自的环形槽内的多个O型环344。该O型环344阻止第一活塞324周围的液体或气体通过。这使得第一活塞324能够在第一活塞324的一侧上形成正压力，并在第一活塞324的另一侧上形成负压力，反之亦然。

第二双作用气缸330具有类似第一双作用气缸320的布置。该第二双作用气缸330包括第二活塞334以及与纵向轴线A3对准的第一杆332。第一杆332和第二活塞334可以例如通过螺纹连接来连接，或者它们可以以一体件的形式形成为一体结构。第二活塞334可具有圆筒状形状并具有D4的直径。第二头部334相对的两端包括第一和第二端面336、338。当第一双作用气缸320在图3中的向下的方向上被驱动时，第一端面336由第二孔口314内的液体或气体推动。当第一双作用气缸320在图3中的向上的方向上被驱动时，第二端面338由第二孔口314内的液体或气体推动。因为第一和第二端面336、338允许气缸330在相反方向上被推动，所以气缸330为双作用气缸。

第二活塞334密封地且可滑动地接合第二孔口314的周向表面352。可以提供O型环354以密封地且可滑动地接合第二活塞334以及第二孔口314的周向表面352。O型环354可以位于第二活塞334的周向表面356的环形槽内。在一种实施方式中，第二活塞334包括多个环形槽，每个环形槽保持各自的O型环254。O型环阻止第二活塞334周围的液压液体或气体通过，并且从而允许在第二活塞334上存在压力差。

图3示出的壳体310以及阀体301以一体件的形式形成为一体结构。壳体310和阀体301还可以形成为单独的、可移除的连接元件。壳体310可以不是如图3所示的单个的材料块。壳体310可包括几个可移除的连接元件且每个元件接收孔口312、314和316中的一个。

第一孔口312包括闭合端360和开启端362。闭合端360可以由本体310的一部分形成或者由位于第一孔口312的端部内的阀塞364形成。第一双作用气缸320的第一杆322延伸通过第一孔口312的闭合端320的孔。可以设置O型环(未示出)以密封闭合端360的孔和第一杆322。第一孔口312的开启端362将第一孔口312与第二孔口314流体地耦接。如图3所示，第一孔口312的开启端362可以直接开设到第二孔口314内，或者可以通过流体通道连接到第二孔口312。

第二孔口314包括闭合端370和开启端372。本体310的一部分可形成第二孔口314的闭合端370，或者如图3所示位于第二孔口314内的阀塞374可形成闭合端370。第二双作用气缸330的第二杆332延伸通过第二孔口314的闭合端370的孔并附接到封闭件308。第二杆332可以可移除地附接到封闭件308。第二杆323可以通过O型环373密封地接合闭合端370。第二孔口314的开启端362将第二孔口314与第一孔口312流体地耦接。第二孔口314的开启端372可以如图3所示直接地开设到第一孔口312，或者可以通过流体通道(未示出)连接到第一孔口312。

第三孔口316包括与第一孔口312流体连通的第一开启端380，以及与第二孔口314流体连通的第二开启端382。图3示出了第一和第二开启端380、382分别直接地开设到第一孔口312和第二孔口314。在一种实施方式中，第一和第二开启端380、382可以通过各自的流体通道连接到第一和第二孔口312、314。第三孔口316将由第一活塞324和闭合端360界定的第一孔口312的一部分与由第二活塞334和闭合端370界定的第二孔口314流体地耦接。

图3所示的轴线A3和A4是彼此正交的从而角度α大约等于(例如±10％)90度。然而，角度α可以为0-180度之间的任何角度。不管角度α为多少，第一和第二双作用气缸320、320以基本上相同的方式运行。

设置泄放阀386以从第一、第二和/或第三孔口312、314、316排放压力。泄放阀386可以提供用于排放第一、第二和/或第三孔口312、314、316内的污染气体的方式。图3示出了附接到第一孔口312的单个泄放阀386，然而也可以提供其他泄放阀以连接到排放孔口314、316。

线性致动器340提供了对于沿第一轴线A4来回地移动第一双作用气缸320所必要的力。线性致动器340可包括通过连接器345(例如螺母)可移除地耦接到第一杆322的致动器杆341。线性致动器340可包括机动装置诸如电动马达。可编程控制器可以连接到电动马达以控制线性致动器340的输出，并从而控制第一双作用气缸320的位置。在一种实施方式中，线性致动器340为可由使用者手动操作的把手。例如，线性致动器340可以为可被使用者转动的轮。线性致动器340可以部分地(或全部地)接收在第一孔口312内，或者如图3所示致动器340可以在第一孔口312之外。

在一种实施方式中，线性致动器340可以为弹簧-隔膜致动器，其中外壳343内的液压压力推动隔膜(未示出)以抵抗由弹簧(未示出)提供的偏置力。线性制动器340可以是直接作用式致动器，以使得致动器杆341随着隔膜上的液压压力增加而朝本体310延伸。可选择地，线性致动器340可以为反向作用式致动器，以使得致动器杆341随着隔膜上的液压压力增加而从本体310缩回。在另一实施方式中，线性致动器340可以为双作用气缸致动器，其提供单独的液压压力到外壳343内的致动器活塞(未示出)的每一侧以使压力差增加，该压力差选择性地移动致动器杆341朝向或远离壳体310移动。

图3所示的运动转换装置的实施方式被配置以使得第一双作用气缸320的行进距离大体上等于第二双作用气缸330的行进距离。相应地，第一和第二双作用气缸320、330之间的移动比率大约(例如，±10％)为1:1。该移动比率为第一活塞324的直径D3与第二活塞326的直径D4是相同或者基本上相同的结果。通过改变第一和第二直径D3、D4的相对尺寸，其他移动比率也可以实现。直径D3做的可以比直径D4大，从而第二双作用气缸330行进的距离比第一双作用气缸320行进的距离要大。可选择地，直径D3做的可以比直径D4小，从而第二双作用气缸330行进的距离比第一双作用气缸320行进的距离小。在一种实施方式中，可以提供调节器以调节流体的不同体积。

填充孔口312、314、316的液压液体或气体可以为任何液体或气体，且可以为在活塞技术中普遍应用的液体或气体。例如，液体可以为液压液体诸如油。液体可以为不可压缩的以有助于在第一双作用气缸320和第二双作用气缸330之间没有或者仅有很小的空动。如果孔口被填充有气体，则可以使用氮气。

第一和第二双作用气缸320、330的操作类似于上述的第一和第二双作用气缸220、230的操作。因此，上面与第一和第二双作用气缸220、230的操作有关的描述也同样地适用于第一和第二双作用气缸320、330的操作。图4A和4B示出了图3示出的阀300的横截面。为了清楚的目的，线性致动器340在图4A和4B中被省略，其可以参照图3所示的以及上面所描述的而以相同的方式实施。图4A示出了第一双作用气缸320的柱塞向下操作，其与图2A所示的柱塞向下操作对应。图4A的第二双作用气缸330的运动使封闭件308从开启位置运动到闭合位置。与图2B所示的柱塞向上操作类似，图4B示出了第一双作用气缸320的柱塞向上操作。图4B的第二双作用气缸330的运动使封闭件308从闭合位置移动到开启位置。

与图1所示的熟知的轴流式阀100的壳体155相比，轴流式阀300的壳体310是较小的。这是因为当封闭件处于开启位置时，壳体310不需要更大的后端部来接收朝向阀入口突出的齿轮或其他机构。较小的壳体减少了材料和制造成本，并且还减小了壳体引起的流动阻力。轴流式阀300的双作用气缸的布置还不需要啮合地接合随着时间推移而易于磨损的齿轮、齿或螺纹。相应地，该轴流式阀300可以需要更少的维护且可以具有比熟知的轴流式阀更长的使用寿命。

尽管本发明已经结合各种实施方式被描述，然而可以理解本发明能够做进一步的变形。本申请旨在覆盖基本上根据本发明的原理对本发明的任何改变、使用或变化，并包括那些没有在本发明中描述但属于本发明所属的技术领域内熟知的和惯常的实施方式。

Claims (21)

1.一种阀，包括：

阀体，其包括流动通道；

封闭件，其在阻止流体流动通过所述流动通道的闭合位置与允许流体流动通过所述流动通道的开启位置之间是能够移动的；

形成闭合回路的第一孔口、第二孔口和第三孔口，所述闭合回路被布置为接收流体；

第一双作用气缸，其位于所述第一孔口内并能够沿第一轴线移动；

第二双作用气缸，其位于所述第二孔口内并能够沿第二轴线移动，所述第二双作用气缸适用于连接到所述封闭件；

所述第一轴线和所述第二轴线相对彼此成角度；以及

所述闭合流体回路被布置为使得所述第一双作用气缸沿所述第一轴线的移动引致所述第二双作用气缸沿所述第二轴线的移动，从而引致所述封闭件在所述闭合位置与所述开启位置之间的移动。

2.根据权利要求1所述的阀，其中，

所述第一双作用气缸包括第一杆和第一活塞，所述第一头部具有第一端面和第二端面，所述第一杆延伸通过所述第一孔口的闭合端，所述第一头部密封地且可滑动地接合所述第一孔口的周向表面；

所述第二双作用气缸包括第二杆和第二活塞，所述第二杆延伸通过所述第二孔口的闭合端且适用于耦接到所述封闭件，所述第二活塞密封地且可滑动地接合所述第二孔口的周向表面。

3.根据权利要求2所述的阀，其中：

所述第一活塞的第一端面被配置为推动所述流体通过至少所述第一孔口和所述第二孔口的一部分以对所述第二活塞的第一端面施加第一流体力，从而在第一方向上移动第二双作用气缸远离所述第一孔口以使得所述封闭件在所述第一方向上移动；并且

所述第一活塞的第二端面被配置为推动所述流体通过所述第一孔口、所述第二孔口和所述第三孔口的一部分以对所述第二活塞的第二端面施加第二流体力，从而在第二方向上朝着所述第一孔口移动所述第二双作用气缸以使得所述封闭件在所述第二方向上移动。

4.根据权利要求2或3所述的阀，其中，所述第三孔口的第一端开设到由所述第一孔口的所述闭合端和所述第一活塞界定的所述第一孔口的一部分，并且所述第三孔口的第二端开设到由所述第二孔口的所述闭合端和所述第二活塞界定的所述第二孔口的一部分。

5.根据权利要求2、3或4所述的阀，包括第一O型环和第二O型环，所述第一O型环位于所述第一活塞中的第一环形槽内以密封地接合所述第一活塞和所述第一孔口的所述周向表面，所述第二O型环位于所述第二活塞中的第二环形槽内以密封地接合所述第二活塞和所述第二孔口的所述周向表面。

6.根据权利要求2至5任一项所述的阀，其中，所述第一活塞的直径等于所述第二活塞的直径。

7.根据权利要求6所述的阀，其中，所述第一双作用气缸沿所述第一轴线行进的距离等于所述第二双作用气缸沿所述第二轴线行进的距离，以使得所述第一双作用气缸与第二双作用气缸之间的移动比率为1:1。

8.根据前述任一项权利要求所述的阀，包括致动器，所述致动器被配置为使得所述第一双作用气缸沿所述第一轴线来回地移动。

9.根据权利要求1所述的阀，包括位于所述流体通道内的壳体，以使得沿所述流动通道流动的过程流体在所述壳体周围流动，并且其中所述第一孔口、所述第二孔口和所述第三孔口被封闭在所述壳体内。

10.根据权利要求9所述的阀，其中，所述第二孔口与所述流动通道是同轴的。

11.根据权利要求1所述的阀，其中，所述第一轴线正交于所述第二轴线。

12.根据权利要求2-5任一项所述的阀，其中，所述第一活塞的直径不同于所述第二活塞的直径，以使得所述第一双作用气缸沿所述第一轴线行进的距离不同于所述第二双作用气缸沿所述第二轴线行进的距离，并且所述第一双作用气缸和第二双作用气缸之间的移动比率与所述第一活塞和第二活塞的直径的比率成反比。

13.一种与控制阀一起使用的运动转换装置，包括：

本体，其包括形成闭合流体回路的第一孔口、第二孔口和第三孔口，所述闭合流体回路被布置为接收流体；

第一双作用气缸以及第二双作用气缸，所述第一双作用气缸在所述第一孔口内沿第一轴线是能够移动的，所述第二双作用气缸在所述第二孔口内沿第二轴线是能够移动的，所述第一轴线相对所述第二轴线成角度；

致动器，其被配置为沿所述第一轴线移动所述第一双作用气缸沿以沿所述第二轴线液动地或气动地推动所述第二双作用气缸；并且

所述闭合流体回路的所述孔口和双作用气缸被布置为使得所述第一双作用气缸沿所述第一轴线的移动引致所述第二双作用气缸沿所述第二轴线的移动。

14.根据权利要求13所述的运动转换装置，其中：

所述第一双作用气缸包括第一杆和第一活塞，所述第一杆延伸通过所述第一孔口的闭合端并且连接到所述致动器，所述第一活塞密封地且可滑动地接合所述第一孔口的周向表面；并且

所述第二双作用气缸包括第二杆和第二活塞，所述第二杆延伸通过所述第二孔口的闭合端，所述第二活塞密封地且可滑动地接合所述第二孔口的周向表面；并且

其中所述第二杆被布置为适用于耦接到所述控制阀的封闭件。

15.根据权利要求14所述的运动转换装置，其中：

所述第一活塞的第一端面被配置为推动所述流体通过至少所述第一孔口和第二孔口的一部分以向所述第二活塞的第一端面施加第一流体力，从而在第一方向上移动所述第二双作用气缸远离所述第一孔口以使得所述封闭件在所述第一方向上移动；并且

所述第一活塞的第二端面配置推动所述流体通过所述第一孔口、所述第二孔口和所述第三孔口的一部分以向所述第二活塞的第二端面施加第二流体力，从而在第二方向上朝着所述第一孔口移动所述第二双作用气缸以使得所述封闭件在所述第二方向上移动。

16.根据权利要求14所述的运动转换装置，其中，所述第三孔口的第一端开设到由所述第一孔口的所述闭合端和所述第一活塞界定的所述第一孔口的一部分，并且所述第三孔口的第二端开设到由所述第二孔口的所述闭合端和所述第二活塞界定的所述第二孔口的一部分。

17.根据权利要求14所述的运动转换装置，其中，所述第一活塞的直径等于所述第二活塞的直径。

18.根据权利要求17所述的运动转换装置，其中，所述第一双作用气缸沿所述第一轴线行进的距离等于所述第二双作用气缸沿所述第二轴线行进的距离，以使得所述第一双作用活塞与第二双作用活塞之间的移动比率为1:1。

19.根据权利要求13所述的运动转换装置，其中，所述第一轴线正交于所述第二轴线。

20.一种用于开启和闭合阀的方法，包括：

提供具有流动通道和封闭件的阀；

提供具有第一孔口和第二孔口的闭合流体回路，所述第一孔口和第二孔口相对彼此成角度；

将第一双作用气缸布置在所述第一孔口内；

将第二双作用气缸布置在所述第二孔口内；

将所述第二双作用气缸可操作地连接到所述封闭件；

沿第一轴线在一方向上移动处于流体压力下的所述第一双作用气缸以沿第二轴线在第一方向上推动所述第二双作用气缸，从而沿所述第二轴线在所述第一方向上移动所述封闭件；以及

沿第一轴线在另一方向上移动处于流体压力下的所述第一双作用气缸以在与所述第一方向相反的第二方向上推动所述第二双作用气缸，从而在所述第二方向上沿所述第二轴线移动所述封闭件。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述阀包括第三孔口，所述第三孔口提供在所述第一孔口与所述第二孔口之间的流体连通，并且其中所述第一孔口、所述第二孔口和所述第三孔口形成所述闭合流体回路。