CN108457922A - 硬涂层供应偏置滑阀 - Google Patents

Abstract

公开了硬涂层滑阀。示例性滑阀包括套筒和定位在套筒内的线轴。套筒和线轴由耐腐蚀材料制成。滑阀包括在线轴或套筒中的至少一个上的耐磨涂层。

Description

硬涂层供应偏置滑阀

技术领域

本公开内容概括地涉及滑阀，并且更具体而言涉及使用供应压力来偏置滑阀的方法和装置。

背景技术

滑阀(spool valve)是许多液压和/或气动机器和系统中常见的部件。滑阀被用于基于线轴(spool)在滑阀内的位置来控制和/或引导流体沿着滑阀的一个或多个输入端口到一个或多个输出端口之间的不同路径的流动。

发明内容

公开了硬涂层滑阀。示例性滑阀包括套筒和定位在套筒内的线轴。套筒和线轴由耐腐蚀材料制成。滑阀包括在线轴或套筒中的至少一个上的耐磨涂层。

示例性数字阀控制器包括壳体和壳体内的滑阀。滑阀包括可在套筒内移动的线轴。耐磨涂层应当位于线轴或套筒中的至少一个上，以在线轴与套筒的直接接触之间创建阻挡层(barrier)。

示例性方法包括加工用于滑阀的套筒并且加工滑动地配合在套筒内的线轴。线轴和套筒由耐腐蚀材料制成。示例性方法包括将耐磨涂层施加到套筒或线轴中的至少一个。

附图说明

图1-3是根据本文公开的教导构造的示例性滑阀的剖开的透视图，其中，线轴处于不同的位置。

图4是图1-3的示例性滑阀的横截面图。

图5是图1-4的示例性滑阀的局部剖开的分解图。

图6是根据本文公开的教导构造的另一个示例性滑阀的横截面图。

图7是图6的示例性滑阀的局部剖开的分解图。

图8是根据本文公开的教导构造的另一个示例性滑阀的剖视图。

图9是根据本文公开的教导构造的另一个示例性滑阀的横截面图。

图10是包括图1-5的示例性滑阀的示例性数字阀控制器的示意图。

图11是示例性滑阀的一部分的特写视图，示出了具有示例性耐磨涂层的示例性线轴，该示例性线轴可以在图1-10的任何一个滑阀中实现。

图12是表示制造图11的示例性滑阀的示例性方法的流程图。

具体实施方式

许多已知的滑阀由输入力控制，该输入力在一个方向上推动阀内的线轴，并且通过在相反方向上偏置线轴的偏置力来抵消。在这种已知的滑阀中，偏置力通常是固定的，从而使得通过相对于偏置力改变输入力可以精确地控制线轴在滑阀内的位置。在许多已知的滑阀中，输入力是通过施加到线轴端部的输入压力产生的，其中输入压力对应于通过滑阀引导的流体供应压力的一部分。这种滑阀用于许多与较宽范围的供应压力相关联的不同应用中。相应地，这种滑阀的相应输入压力的范围在不同的应用中也较宽地进行变化。

为使滑阀正常工作，滑阀采用相对于输入力具有适当强度的恒定偏置力，以将滑阀的操作范围保持在输入力的操作范围内的中心。因此，在任何特定应用中操作滑阀所需的偏置力取决于该应用中使用的供应压力。

不幸的是，许多已知的滑阀具有针对特定的供应压力和/或窄范围的供应压力而设计的固定的偏置力。相应地，为了满足在宽范围压力相关联的不同的应用中使用滑阀的需求，制造商面临着生产和维持多种与宽范围的预期供应压力相配的滑阀的库存的成本。尽管这些选项的可用性允许最终用户为其期望的应用获得合适的滑阀，但是对于最终用户来说为其期望的应用识别和获取适当的滑阀和/或当他们在新的不同的应用中使用滑阀时存在成本和复杂性。

为了克服这些缺点，本文公开的示例包括用于基于与供应压力相对应的偏置压力来生成线轴偏置力的装置。以这种方式，当供应压力基于滑阀在其内实施的特定应用而改变时，偏置压力(和相关联的偏置力)成比例地改变。以这种方式，制造商不需要提供如此多的滑阀变型，因为根据本文公开的教导构造的单个滑阀可以用于与宽范围供应压力相关联的多个应用。此外，本文公开的示例性滑阀节省了最终用户在获取多个滑阀中的成本，并降低了在为特定应用选择相配的适当的滑阀时的错误的复杂性和风险。

为了实现线轴上力的适当平衡，使得对于给定的供应压力，沿着输入力的操作范围的输入力的增大或减小引起线轴沿线轴的行程跨度的期望的运动，在给定供应压力下的偏置力需要落入输入力的操作范围内。换言之，虽然输入力可以在与最小输入压力(例如，大气压力)相关联的最小力和与最大输入压力(例如，全供应压力)相关联的最大力之间变化，但是由偏置压力产生的偏置力必须落在最小力与最大力之间。

当两个力都基于供应压力时，建立大于偏置力的最大输入力可以以不同的方式完成。在一些示例中，通过相对于在其上施加输入压力的面积减小在其上施加偏置压力的面积来控制偏置力。例如，在一些公开的示例中，偏置压力被施加到隔膜、活塞或波纹管中的任一个，其所限定的面积小于直接施加输入压力的线轴端部的面积。在本文公开的其他示例中，通过相对于供应压力减小偏置压力来控制偏置力。例如，在一些所公开的示例中，供应压力通过第一限流器并且部分地通过第二限流器导出以形成较低的压力(例如，大气)。在这样的示例中，第一和第二限流器串联放置，以限定对应于偏置压力的限流器之间的中间压力。

图1-3是根据本文公开的教导构造的示例性滑阀100的剖视透视图。像其他滑阀一样，示例性滑阀100包括可沿壳体106的通道104选择性地移动或滑动的线轴102。在所例示的示例中，线轴102被示出为处于对应于图1的最小行程位置的第一位置、处于对应于图2中的零位置的第二位置、以及处于对应于图3中的最大行程位置的第三位置。在某些示例中，基于施加到线轴102的第一端107的输入力相对于与输入力相反地施加到与第一端107相反的第二端108的偏置力，线轴102在最小行程位置与最大行程位置之间被节流(throttled)。输入力与偏置力的比较强度确定了线轴102是否移动以及沿着其行程跨度的哪个方向移动。

靠近线轴102的中点并且端部107、108中的每一个的是线轴102的直径大于线轴102的其余部分的直径的部分(在本文中被称为脊面(land)109)，并且其尺寸被设计为基本上密封地接合设置在通道104内的套筒110(例如，经由密封环和/或经由紧公差)。在线轴102的脊面109之间存在具有较小直径的部分以限定通道或凹槽112，其提供流体在套筒110内的脊面109之间行进的路径。另外，如图示的示例中所示，套筒110具有多个开口113，多个开口113与示例性滑阀100的壳体106中的多个端口114、116、118、120、122对齐，使得通道104(例如，在线轴102的凹槽112内)与示例性滑阀100的外部流体连通。此外，以这种方式，取决于线轴102的位置，端口114、116、118、120、122中的一个或多个端口可以流体连通以限定经由端口114、116、118、120、122中的一个端口行进穿过线轴102的凹槽并且从端口114、116、118、120、122中的另一个端口流出的流体的路径。

例如，当线轴102处于如图1所示的最小行程位置时，脊面109和凹槽112的位置限定了端口114、116之间的第一流体路径(由箭头124表示)和端口118、120之间的第二流体路径(由箭头126表示)。当线轴102处于如图3所示的最大行程位置时，脊面109和凹槽112的位置限定端口116、118之间的第三流体路径(由箭头128)和端口120、122之间的第四流体路径(由箭头130表示)。当线轴102处于如图2所示的零位置时，脊面109覆盖或阻塞在套筒110中对应于中间端口118和两个外侧端口114、122的开口113，使得端口114、116、118、120、122中没有一个端口流体连通。

如图1-3的所示的示例中的布置适于控制双作用控制阀，如下面结合图10更详细地示出和描述的那样。特别地，在某些示例中，滑阀100被配置成使得中间端口118接收加压流体(例如，加压空气)的供应流，使得供应流可以根据线轴102的位置从相邻端口116、120中的一个端口导出，只要线轴102不处于阻塞端口118的零位置。换言之，当线轴102从零位置(图2)朝向最小行程位置(图1)移动时，供应流沿着箭头126所示的方向上的第二流体路径，导致在端口120处的输出流(例如，图10中所示的输出B压力)。当线轴102从零位置(图2)朝向最大行程位置(图3)移动时，供应流沿着由箭头128指示的方向上的第三流体路径，导致端口116处的输出流(例如，图10中所示的输出端A的压力)。在这样的示例中，当致动器由来自端口116的输出流致动时，致动器内的移位的流体被强制回流通过端口120，然后当排气沿着箭头130所限定的方向上的第四流动路径时通过相邻的端口122(例如，图10中示出的排气口B)排出。同样地，当输出流来自端口120时，致动器内的移位的流体被强制回流通过端口116，然后当流体沿着由箭头124限定的方向上的第一流体路径时，通过相邻的端口114(例如，图10中所示的排气口A)排出。

如上所述，在一些示例中，线轴102的移动通过施加到线轴102的第一端107的输入力来控制，该输入力与和输入力相反地施加到线轴102的第二端108的偏置力有关。在一些示例中，输入力是从施加到线轴102的第一端107的输入压力生成的。在一些示例中，输入力经由供应压力提供，该供应压力单独耦接到线轴102的供应端口(例如，如上所述的中间端口118)。更具体地，在一些示例中，输入压力对应于由作为过程控制系统中的控制策略的一部分而生成的电输入信号(例如，4-20毫安(mA)比例信号)限定的成比例的供应压力。换言之，在一些示例中，输入压力具有介于零压力或接近零压力(例如，大气压力)和由提供给电流-压力(I/P)转换器(例如，图10的I/P转换器1008)的输入信号确定的供应的压力之间的操作范围。

在许多已知的滑阀中，抵消输入力的偏置力由滑阀内的控制弹簧提供。控制弹簧具有预定的初始压缩以作用于线轴的相对端。在这种已知的滑阀中，随着输入力增加(例如，基于输入压力的增加)，线轴朝向控制弹簧移动，由此压缩弹簧并增加偏置力，直到当输入力和偏置力大致相等时线轴停止移动。随着输入力减小，控制弹簧将线轴朝向线轴的输入端推回。相应地，许多已知的滑阀需要基于输入压力的操作范围的具有合适强度的控制弹簧。换言之，如果控制弹簧由于高输入压力范围(例如，由于高供应压力)而不够强，则来自输入压力的力克服了控制弹簧并且阻止控制弹簧适当地偏置线轴。类似地，如果控制弹簧由于低输入压力范围而太强，则来自输入压力的力不能根据需要移动线轴。因此，许多已知的滑阀中使用的控制弹簧的额定值是应用专用的，因为必须基于供应压力(和输入压力的对应范围)来选择弹簧。因此，如果最终用户希望在具有不同的供应压力的不同的应用中实现滑阀，则他们必须为新应用确定并获得适当的相配的弹簧，然后在使用滑阀之前拆卸和更换弹簧。或者，最终用户需要有完全独立的滑阀，其能够处理与感兴趣的应用相关联的压力。任何一种选择都会带来多种不同的应用中实现这种滑阀的成本、复杂性和不便性。

本文所公开的示例通过从施加到线轴102的第二端108的偏置压力生成偏置力来克服已知滑阀的这些缺点，其中，偏置压力是基于供应压力的。以这种方式，偏置力与输入力的操作范围的任何增加或减少成比例地增加或减少，因为输入力和偏置力都与供应压力成比例。因为输入压力对应于供应压力的一部分(基于比例输入信号)，所以线轴102上的最大输入力对应于等于供应压力的输入压力。如此，直接将供应压力施加到线轴102的相对端(例如，偏压压力与供应压力相同)导致偏置力等于最大输入力。结果，任何较小的输入力都会导致偏置力克服输入力，从而阻止对线轴102的位置和/或运动的适当控制。因此，在一些示例中，滑阀100被构造成使得偏置力尽管基于供应压力但是小于最大输入力。在一些示例中，建立小于最大输入力的偏置力通过使用供应压力作为偏置压力但是减小其上施加偏置压力的线轴102的面积来实现。在一些示例中，施加到线轴102的偏置压力被控制成使得其小于供应压力(例如，偏置压力是供应压力的一部分)，由此减小偏置压力，即使在其上施加偏置压力的面积与在线轴102的输入侧上施加输入压力的面积相同。附加地或替代地，在一些示例中，偏置压力相对于供应压力以及在其上施加偏置压力的面积相对于在其上施加输入压力的面积都可以以任何合适的方式变化，以建立期望的输入力与偏置力之间的关系。

在如图1-3所例示的示例中，示例性滑阀100包括具有面积小于线轴102的输入端的面积的隔膜132。以这种方式，当输入压力等于或接近全供应压力时，产生的输入力将大于偏置力，因为输入压力将作用在比偏置压力(即，供应压力)作用在其上的隔膜132的面积更大的面积上。在一些示例中，隔膜132经由具有与隔膜132的面积大致相同的横截面积的活塞134被耦接到线轴102。由于活塞134的直径(对应于隔膜132的较小直径)小于线轴102的外径，在一些示例中，滑阀100包括间隔件136以包围活塞134并将活塞134保持在适当位置。

施加偏置压力在隔膜132的面积上以生成偏置力是基于I/P转换器所指示的输入压力的操作范围和对应的控制策略的。在一些示例中，隔膜132具有基本上固定的面积，而不管线轴102沿其行程跨度的位置如何。在这样的示例中，尽管面积基本上恒定并且所施加的偏置压力基本上恒定(例如，供应压力基本上恒定)，但是由于隔膜132的弹性，偏置力在线轴102的行程跨度上变化。以这种方式，输入压力的变化使得线轴102移动，直到输入力与偏置力之间达到平衡，从而允许对类似于上述已知的滑阀的控制弹簧的线轴102的位置的精确控制。附加地或替代地，在一些示例中，滑阀100包括偏置弹簧138，以在偏置弹簧138伸长和/或压缩时增大沿线轴102的行程跨度的偏置力的变化。在一些示例中，在偏置弹簧138不用于抵消输入力的情况下，偏置弹簧138仍然包括在示例性滑阀100内以提供失效安全，以便在供应压力和对应的输入压力以及偏置压力损失(例如，大体上减小或为零)的情况下将线轴102偏置到失效位置。在一些这样的示例中，偏置弹簧138可以具有比上述公知的滑阀中使用的控制弹簧显著更低的弹簧刚度，因为偏置弹簧138不必抵消线轴102上的输入压力的力。

在一些示例中，隔膜132被省略，并且偏置压力被直接施加到活塞134，其限定相同的固定面积，以产生偏置力。在一些这样的示例中，活塞134被制造成在紧公差内装配在间隔件136内以减少(例如，最小化)泄漏。附加地或替代地，在一些示例中，经由放置在活塞134与间隔件136之间的密封环来减少泄漏。

在其他示例中，使用波纹管代替隔膜来限定减小的面积，在该减小的面积上可以施加偏置压力以生成如图8的示例性滑阀800中所示的偏置力。示例性滑阀800可以由与图1-3的示例性滑阀100相同类型的滑阀的部件构造而成。因此，示例性滑阀800包括线轴102、套筒110和壳体106。然而，不同于图1-3的示例性滑阀100，图8的示例性滑阀800包括波纹管壳体804内的波纹管802。在一些示例中，波纹管802经由适配器806耦接至线轴102，适配器806经由间隔件807被保持与线轴102对准。在所示的示例中，波纹管802在相对端处被端盖808封闭。如例示的示例中所示，波纹管802限定减小的面积810，在该减小的面积810上施加偏置压力(例如，供应压力)，使得得到的偏置力小于基于施加到线轴102的相对端的供应压力的最大输入力。在一些示例中，波纹管802、适配器806和端盖刚性连接。以这种方式，随着线轴102在套筒110内移动，波纹管802将相应地在线轴102的运动方向上膨胀或收缩。在一些示例中，波纹管802还充当失效保护以在供应压力损失(例如，显著减小或为零)的情况下朝向期望的失效位置推动线轴102。

图4和5是图1的示例性滑阀100的相应横截面和分解视图。如例示的示例所示，线轴102被设置在套筒110内。活塞134被间隔件136围绕并将线轴102可操作地耦接到被保持在隔膜壳体140中的隔膜132。发条盒142被附接到隔膜壳体140上，以固定用于偏置弹簧138的弹簧座144。供应侧端盖146将弹簧压缩在发条盒142内以将预定量的力施加到线轴102上，以便在压力供应失效时将线轴偏置到失效保护位置。在一些示例中，滑阀100经由供应侧端盖146与发条盒142之间的O形环148密封。此外，如图4和5所例示的示例中所示，在示例性滑阀100的相对端，线轴102的端部被附加的间隔件150围绕并被输入侧端盖152包围。

在一些示例中，本文描述的滑阀使用现有滑阀的部件与根据本文公开的教导构造的新部件相结合来制造。以这种方式，现有的滑阀可以被修改以实现本文公开的教导。例如，图1-5的示例性滑阀100可以通过使用密歇根州诺维(Novi，Michigan)的Numatics公司制造的2035阀的一些部件并替换其他部件来构造。特别地，在所例示示例中的示例性滑阀100对应于已经被修改的2035阀，其中原始弹簧座、控制弹簧和端盖已经被活塞134、隔离件136、隔膜132、隔膜壳体140、弹簧座144、偏置弹簧138、发条盒142和供应侧端盖146所替换。

图6和图7是根据本文公开的教导构造的另一示例性滑阀600的相应截面图和分解图。示例性滑阀600可以由Numatics公司制造的 PA 15阀的部件以类似于以上结合图1-5的示例性滑阀100所述的方式构造。特别地，示例性滑阀600包括可沿着设置在壳体606内的套筒604移动的线轴602，所有这些都对应于 PA 15阀的原始部件。然而，示例性滑阀600已经设置有根据本文公开的教导构造的新部件，包括活塞608、隔离件610、隔膜壳体612、隔膜614、发条盒616、弹簧座618、偏置弹簧620和供应侧端盖622。在一些示例中，可以与供应压力成比例的输入压力施加到线轴602的第一端624，以在线轴602上生成输入力。此外，在一些示例中，偏置压力被施加到隔膜614，以在与第一端624相对的第二端626处经由活塞608在线轴602上生成偏置力。在一些示例中，供应压力作为偏置压力。在这样的示例中，基于输入力的操作范围设计隔膜614的面积，以基于所产生的输入力和偏置力的差来实现对套筒604内的滑阀602的移动的控制，而不管供应压力的量。以这种方式，供应压力作为输入压力和偏置压力的基础，如上所述。

图9是根据本文公开的教导构造的另一个示例性滑阀900的横截面图。示例性滑阀900可以以类似于以上结合图6和图7的示例性滑阀600所述的方式由 PA15阀的部件构造。因此，示例性滑阀900包括线轴602、套筒604和壳体606。然而，不同于图6和图7的示例性滑阀600，图9包括直接耦接至线轴602的弹簧座902。在一些示例中，弹簧座902是与示例性滑阀900所基于的 PA 15阀一起制造的原始弹簧座。在所例示的示例中， PA 15阀的原始部件已经与根据本文公开的教导构造的新部件组合。具体地，示例性滑阀900包括限定由端盖908包围的腔室906的发条盒904。在所例示的示例中，腔室906容纳偏置弹簧910，以便以与如上所述用于图1-5的示例性滑阀100的偏置弹簧138相同的方式作用在弹簧座902上。

如图9所例示的示例所示，发条盒904包括与腔室906串联流体耦接的第一限流器912和第二限流器914。在一些示例中，第一限流器912耦合到滑阀900的供应压力使得供应压力与腔室906流体连通。此外，在这样的示例中，第二限流器914暴露于低于供应压力的第二压力，使得腔室906与第二压力流体连通。在一些示例中，当流体是加压空气时，第二限流器从腔室906通向滑阀900外部的大气(即，第二压力是大气压力)。以这种方式，随着供应流体(例如，空气)填充腔室906，腔室906内的一些压力渗出到大气，导致被直接施加到线轴602的第二端626的腔室906内的中间压力(即，偏置压力)，以相对于施加到线轴602的第一端624的输入压力而偏置线轴602。在这样的示例中，不同于图1-8的示例性滑阀100、600、800，在图9的示例性滑阀900中在其上施加偏置压力的面积没有被限定为小于在其上施加输入压力的面积，以相对于最大输入力降低所产生的偏置力。而是，示例性滑阀900被构造成使得中间压力或偏置压力在大气压力与供应压力之间。换而言之，在图9的例示示例中，全供应压力不施加到线轴602，而是由于压力经由第二限流器914将压力不断释放到大气中而施加中间压力(例如，偏置压力)。在一些示例中，第一限流器912和第二限流器914的精确尺寸基于输入压力的操作范围，使得所产生的输入力和偏置力(基于中间压力)能够沿其行程跨度控制线轴602。因此，在一些示例中，中间压力将随着供应压力的任何增加或减少而成比例地增加或减少，从而引起偏置力的相应增加或减小，以与偏置压力在上述图1-8的示例性滑阀100、600、800中起作用的减小的面积类似的方式抵消输入压力。

如上所述，在一些示例中，如果供应压力(以及对应的输入压力和偏置压力)丢失(例如，显著降低或为零)，则偏置弹簧910用作失效安全以将线轴602偏置到期望的失效位置。附加地或替代地，在一些示例中，偏置弹簧910还连同来自偏置压力的偏置力一起用于部分地偏置线轴602，以创建对应于线轴602的位置的偏置力的变化(例如，基于偏置弹簧910的伸长和/或压缩)。

尽管以上已经详细描述了示例性滑阀100、600、800、900，但是本文公开的教导也适用于其他滑阀。例如，具有在端口之间限定更多、更少和/或不同流体连通路径的更多或更少端口的其他滑阀可以根据本文公开的教导修改，以基于供应压力偏置对应的线轴。在一些这样的示例中，所产生的偏置力可以通过设计供应压力所施加的适当面积(例如，对应于隔膜、活塞或波纹管的面积)来限定。在其它示例中，对应于供应压力的比例的偏置压力被施加到线轴以实现期望的偏置力。附加地或替代地，在一些示例中，偏置压力和其上施加压力的面积都可以根据本文公开的教导来具体设计，以建立在潜在的宽范围的供应压力内适用的输入力与所产生的偏置力之间的适当关系，因为输入压力和偏置压力都是基于供应压力。此外，虽然上述示例性滑阀100、600、800、900是气动滑阀，但是本文公开的教导还可适合于液压滑阀。另外，本文公开的示例性滑阀100、600、800、900以及根据本文公开的教导构造的其他滑阀可以在用于这种滑阀的任何合适的应用中实施。例如，如上所述，示例性滑阀100、600、800、900可用于控制如图10中更完整地示出和描述的控制阀的位置。此外，本文公开的教导也可用于当输入力不是基于供应压力时，基于供应压力偏置滑阀(例如，电磁致动的滑阀、手动致动的滑阀等)。

图10是包括图1-5的示例性滑阀100的示例性数字阀控制器(DVC)1000的示意图。与其他已知的DVC一样，示例性DVC 1000包括印刷线路板1002，印刷线路板1002被配置为基于电输入信号(例如，来自过程控制系统的控制室)以及来自与控制阀1004相关联的位置传感器1006来控制双作用控制阀1004。在所例示的示例中，DVC 1000接收通过电流-压力(I/P)转换器1008引导的供应压力，以提供与由印刷线路板1002基于输入信号和位置反馈所生成的驱动信号成比例的输入压力。

在许多已知的DVC中，输入压力被提供给内部继电器，该内部继电器使用输入压力来经由耦合到控制阀1004的两个输出端(例如，输出端A和输出端B)中的一个输出端形成成比例的压力(或流量)以精确地控制阀的运动。然而，这些已知的DVC是有限的，因为内部继电器不能处理高流动速率(例如，高供应压力)。因此，这些DVC被限制于以较小的体积控制致动器和/或以较慢的速度移动控制阀。为了克服这些缺点，将一些已知的DVC耦接到气动增压器以实现更高的压力/流动速率。然而，这样的解决方案是昂贵的，因为它需要气动增压器的附加部件以及维护附加部件的所产生的费用。此外，增压器可能难以调整或改变(例如，当在不同的应用中使用DVC时)。

根据本文公开的教导，示例性DVC 1000包括滑阀100而不是内部继电器，因为滑阀可以处理比已知的继电器显著更高的压力范围。本文描述的其他滑阀600、900或者根据本文公开的教导构造的另一滑阀也可替代地用来代替滑阀100。如例示的示例中所示，供应压力被引导至示例性滑阀100(例如，经由I/P转换器1008)的输入侧，至滑阀100的供应端口(例如，中间端口118)以及至示例性滑阀100的供应侧。以此方式，基于示例性滑阀100的输入侧上的供应压力的输入压力在线轴102上生成输入力，该输入力被线轴102上的偏置压力抵消。偏置力由偏置压力生成，该偏置压力也是基于供应压力的但是在示例性滑阀100的供应侧上。由于输入压力和偏置压力都基于供应压力，所以所产生的输入力和偏置力彼此成比例。以这种方式，示例性DVC1000可以处理宽范围的供应压力(例如，在20-150psi之间)，而无需操作员或其他人员必须调整气动增压器(如果使用继电器)和/或在供应压力被改变时保持跟踪或者更换多个控制弹簧(如果使用已知的滑阀)。在这样的示例中，偏置力与输入力的操作范围的关系通过将施加偏置力的面积(例如，当偏置压力与供应压力相同时)的大小设计为小于施加输入压力的面和/或通过将滑阀100设计为使得偏置压力控制为低于供应压力来控制。

图11是滑阀1100的一部分的特写视图，示出了位于示例性套筒1104内的示例性线轴1102的一部分的横截面。示例性滑阀1100可以对应于与图1-10结合示出和描述的示例性滑阀100、600、800、900。在操作中，套筒1104的内表面1106与线轴1102的脊面1110的外表面1108相连接。在图11所例示的示例中，内表面1106被示出与外表面1108略微分离以表示在线轴1102与套筒1104之间的间隙，其使线轴1102能够在套筒1104内自由滑动。

滑阀的性能和效率(例如，空气消耗的减少)取决于线轴1102的外径与套筒1104的内径之间的间隙。换言之，较小的间隙导致较少的空气或其他流体)消耗，由此减少实现滑阀的适当操作所需的能量。在一些示例中，线轴1102与套筒1104之间的径向间隙可以是5μm或更小。换言之，套筒1104的内径与脊面1110的外径之间的差可以是10μm或更小。在这种紧公差的情况下，存在流过滑阀1100的流体中的任何污染物(例如，固体颗粒)可能进入间隙间距并导致线轴1102卡住或者不能正常操作的风险。附加地或替代地，来自外部环境的污染物可能导致线轴1102和/或套筒1104腐蚀，从而导致滑阀1100的最终失效。尽管可以努力减少引入到线轴1102中的流动介质中的污染物，但是不保证机构在所有情况下都能工作，使得可以采取措施来降低腐蚀的影响和/或发生。

除了导致线轴1102卡在套筒1104内的腐蚀物(corrosion)或其他污染物之外，滑阀中的紧密公差会引起线轴1102与套筒1104之间的磨损问题，因为它们在操作期间相对于彼此滑动。这种相对运动可能会在线轴1102和/或套筒1104上引起磨损和/或其它类型的磨损。为了减少腐蚀和磨损的影响，需要用比较硬的材料制造滑阀以提供耐磨性，同时也耐腐蚀。部分由于成本考虑，用于滑阀制造的最常见类型的材料是钢合金。然而，特定钢合金的选择通常涉及硬度(耐磨性)与耐腐蚀性之间的折衷。换言之，对于某些应用而言，相对硬的合金钢可能具有不足的耐腐蚀性，而耐腐蚀合金可能具有不可接受的耐磨性。

根据本文公开的教导，线轴1102和套筒1104由耐腐蚀材料制成。在例示的示例中，线轴1102和套筒1104都由相同的材料制成。线轴1102和套筒1104都使用相同的材料，以实现针对有效的线轴的紧密间隙公差。例如，如果线轴1102和套筒1104中的每一个都使用不同的材料，则不同材料的热膨胀差异可能导致间隙改变，从而降低了滑阀1100的效率和/或导致线轴1102卡在套筒1104内(例如，通过使线轴1102的更大的扩张将间隙减小到零)。尽管可以使用不同的材料，但是在一些示例中，对于线轴1102和套筒1104中的每一个，这些示例可能需要以更大的间隙来实现，以允许每个部件的不同的膨胀。用于线轴1102和套筒1104两者的材料可以基于将要实施滑阀1100的具体应用来选择。例如，滑阀1100可以用于滑阀1100可能暴露于盐水的海上应用中。在一些这样的示例中，线轴1102和套筒1104由对于盐水提供优异的耐腐蚀性的奥氏体不锈钢(例如，SAE(美国汽车工程师学会)316不锈钢)制成。

虽然奥氏体不锈钢提供相对高级别的耐腐蚀性，但是奥氏体不锈钢具有相对较差的耐磨特性。当线轴1102和套筒1104都由奥氏体不锈钢制成时，奥氏体不锈钢的磨损在反复移动时尤其成问题。因此，在一些示例中，如图11所示，将涂层1112施加到线轴1102以创建防止线轴1102的奥氏体不锈钢表面与套筒1104的奥氏体不锈钢表面之间的直接接触的阻挡层，由此显著地减小滑阀1100的磨损。

在一些示例中，涂层1112由比下面的基底(例如，线轴1102的奥氏体不锈钢)硬得多的材料制成以增加耐磨性。虽然耐磨性是涂层1112的主要目的，因为下面的基底提供耐腐蚀性，但是在一些示例中，涂层1112由也提供相对高级别的耐腐蚀性的材料制成。更具体地，在一些示例中，涂层1112由类金刚石碳(DLC)或其他硬碳材料制成。如例示的示例中所示，涂层1112被施加在线轴1102的全部或者基本上全部的表面上。在这样的示例中，涂层1112包含微缺陷是可能的。尽管这样的微缺陷对涂层1112的耐磨性几乎没有影响，但是涂层1112中的微缺陷存在可能提供污染物接触下面的基底(例如，线轴1102)的路径的风险。由于这个原因，在例示的示例中，下面的基底的材料被选择为耐腐蚀的。基于这个事实，涂层1112不一定需要覆盖线轴1102的整个表面。在一些示例中，涂层1112可以被限制到线轴1102的与套筒1104机械对接的区域。换言之，在一些示例中，涂层被施加到脊面1110的外表面1108，而与脊面1110间隔开的区域没有被涂层1112覆盖。在一些示例中，涂层1112被施加到套筒1104而不是线轴1102。在其他示例中，涂层1112可以被施加到线轴1102和套筒1104两者。

当预制构件没有涂层1112时，DLC涂层可以形成为具有相对较薄(例如，1μm或更小)的厚度1114，厚度1114可以小于线轴1102与套筒1104之间的间隙间距1116。因此，在一些示例中，涂层1112可以被施加到预先存在的滑阀和/或新制造的滑阀，而不改变用于线轴1102和/或套筒1104的现有加工过程。在一些示例中，预制线轴1102随后被加工成减小其外径并且增大线轴1102与对应的预制套筒1104之间的间隙间距以为具有相对大的厚度1114的涂层1112腾出空间，同时实现与预先存在的套筒1104的典型公差。在其他示例中，涂层1112可以以任何期望的厚度施加到预先存在的线轴1102，然后将套筒1104加工成配合在涂覆线轴1102周围的尺寸(具有期望的间隙公差)。如果涂层1112被施加到套筒1104上和/或线轴1102和套筒1104两者上，则可以实施类似的过程。涂层1112可以是任何合适的厚度(例如，1μm、2μm、3μm、10μm、100μm等)。

图12是表示制造图11的滑阀100的示例性方法的流程图。示例性方法通过为滑阀1100加工套筒1104开始于框1202。框1204包括加工可滑动地配合在套筒内的线轴1102。在一些示例中，线轴1102和套筒1104可被加工到可接受的间隙容差内，以在没有涂层1112的情况下操作。换言之，在一些示例中，线轴1102和套筒1104可以对应于使用不考虑包含涂层1102的特定加工过程制造的预制滑阀。在一些示例中，线轴1102和/或套筒1106被加工以提供相对宽的间隙间距1116，从而允许较厚的涂层1112。例示的示例的框1206包括将耐磨涂层1112施加到线轴1102。在框1208中，该示例性方法包括将套筒1104加工成在期望公差内配合在加涂层的线轴1102周围的尺寸。

虽然参照在图12中例示的流程图描述了制造滑阀1100的示例性方法，但是可以替代地使用许多其他的制造方法。例如，框的执行顺序可以被改变、和/或所描述的一些框可以被改变、消除或组合。例如，在一些示例中，当涂层1112被施加为具有小于线轴1102与套筒1104之间的间隙间距1116的厚度时，可以省略框1208。此外，在一些示例中，涂层1112可以被施加到套筒1104而不是线轴1102(框1206)。在其它示例中，涂层1112可以被施加到线轴1102和套管1104两者。在涂层1112被施加到套管1104的示例中，线轴1102可以被加工成配合在被涂覆套管内的尺寸。

虽然本文已经公开了某些示例性方法、装置和制造物品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全落入本专利权利要求范围内的所有方法、装置和制造物品。

Claims (20)

1.一种滑阀，包括：

套筒；

将被定位在所述套筒内的线轴，所述套筒和所述线轴由耐腐蚀材料制成；和

施加到所述线轴或所述套筒中的至少一个的耐磨涂层。

2.根据权利要求1所述的滑阀，其中，所述耐腐蚀材料是奥氏体不锈钢。

3.根据权利要求1所述的滑阀，其中，所述涂层是类金刚石碳涂层。

4.根据权利要求1所述的滑阀，其中，所述耐磨涂层具有大约1μm的厚度。

5.根据权利要求1所述的滑阀，其中，所述耐磨涂层具有小于所述线轴和所述套筒之间的径向间隙的厚度。

6.根据权利要求1所述的滑阀，其中，所述线轴和所述套筒是预制的，预制线轴的外径将被加工以在所述涂层被施加到所述线轴之前增加所述线轴与所述套筒之间的间距。

7.根据权利要求1所述的滑阀，其中，在将所述涂层施加到所述线轴的外径之后，所述套筒的内径将被加工成所需尺寸。

8.根据权利要求1所述的滑阀，其中，所述涂层被施加到所述线轴上的脊面的外表面。

9.根据权利要求8所述的滑阀，其中，所述涂层不被施加到所述线轴的与所述线轴上的所述脊面间隔开的区域。

10.根据权利要求1所述的滑阀，其中，所述滑阀实现在数字阀控制器中。

11.一种数字阀控制器，包括：

壳体；和

所述壳体内的滑阀，所述滑阀包括可在套筒内移动的线轴，耐磨涂层被施加到所述线轴或所述套筒中的至少一个上，以在所述线轴与所述套筒的直接接触之间创建阻挡层。

12.根据权利要求11所述的数字阀控制器，其中，所述套筒和所述线轴由奥氏体不锈钢制成。

13.根据权利要求11所述的数字阀控制器，其中，所述涂层是类金刚石碳涂层。

14.根据权利要求11所述的数字阀控制器，其中，所述耐磨涂层具有小于所述线轴与所述套筒之间的径向间隙的厚度。

15.根据权利要求11所述的数字阀控制器，其中，所述涂层被施加到所述线轴上的脊面的外表面。

16.根据权利要求15所述的数字阀控制器，其中，所述线轴的与所述脊面间隔开的部分未被所述涂层覆盖。

17.一种方法，包括：

加工用于滑阀的套筒；

加工滑动配合在所述套筒内的线轴，所述线轴和所述套筒由耐腐蚀材料形成；以及

将耐磨涂层施加到所述套筒或所述线轴中的至少一个。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述涂层的厚度小于所述线轴与所述套筒之间的间隙。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述耐腐蚀材料是奥氏体不锈钢。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述涂层是类金刚石碳涂层。