CN108700231A - 具有柔性端口的液压连接及其连接方法 - Google Patents

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Abstract

一种液压端口，包括：主体，其限定第一通道，所述第一通道限定在所述主体的外表面处的第一端口；第一薄构件，其位于所述主体上并围绕所述第一端口，所述第一薄构件被构造成在加压流体流过所述第一端口时背向所述第一通道弯曲。

Description

具有柔性端口的液压连接及其连接方法
技术领域
本申请要求两者均于2015年12月23日提交、具有的序列号分别为62/387,137和62/387,138的两个名称为“具有柔性端口的液压连接及其连接方法”的临时美国专利申请的权益。这些申请的公开内容由此通过引用整体并入本文。
本发明总体上涉及液压阀。更具体地，本发明涉及一种具有模块化结构和柔性附接端口的液压阀。
背景技术
液压系统采用阀使液压流体流动至需要的位置。此外，可能需要打开和关闭液压流体。因此，需要液压阀。还可能需要平衡作用在液压阀上的液压力。
因此，需要提供一种液压阀，其可以平衡液压力并且可用于阀调液压流体。
发明内容
本发明在很大程度上满足了前述需求，其中在一个方面，提供了一种装置，在一些实施方式中，液压阀系统或组件和方法用于阀调液压流体并平衡在液压阀或阀组件上作用的力。
根据本发明的一个实施方式，提供一种液压端口。所述液压端口包括：主体，其限定第一通道，所述第一通道限定在所述主体的外表面处的第一端口；第一薄构件，其位于所述主体上并围绕所述第一端口，所述第一薄构件被构造成在加压流体流过所述第一端口时背向所述第一通道弯曲。
根据本发明的另一实施方式，提供一种用于将第一主体密封到第二主体的方法。所述方法包括：在端口周围形成薄构件；在薄构件周围设置凹槽；以及将薄构件配置成当加压流体流过所述端口时，朝向凹槽向外弯曲。
根据本发明的又一实施方式，提供一种液压端口。所述液压端口包括：主体，限定第一通道，所述第一通道限定在所述主体的外表面处的第一端口；弯曲装置，位于主体上并围绕所述第一端口，所述弯曲装置被构造成当加压流体流过所述第一端口时背向所述第一通道弯曲。
因此，已经相当广泛地概述了本发明的某些实施方式，以便可以更好地理解本文的详细描述，并且以便可以更好地理解本发明对本领域的贡献。当然，本发明的另外的实施方式将在下面描述，并且将形成所附权利要求的主题。
在这方面，在详细解释本发明的至少一个实施方式之前，应理解，本发明的应用不限于以下说明书或在附图中示出构造的细节和组件的布置。除了所描述的实施方式之外，本发明还能够具有其他实施方式，并且本发明还可以各种方式实施和执行。而且，应该理解，这里采用的措辞和术语、以及摘要是出于描述的目的，不应该被认为是限制性的。
这样，本领域技术人员将理解，本公开所基于的构思可以容易地用作设计用于实现本发明的几个目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被认为包括这样的等同结构，只要它们不脱离本发明的精神和范围即可。
附图说明
图1是根据本公开的实施方式的模块化阀的透视图。
图2是图1中所示的阀的分解透视图。
图3是图1中所示的阀的侧剖视图。
图4是根据一个实施方式的穿过模块化端口壳体的流动路径的透视图。
图5是模块化端口壳体和阀体的分解透视图，示出了穿过模块化端口壳体和阀体的流动路径，其中阀体和模块化端口壳体未以相同的比例示出。
图6是阀体和歧管的透视图，示出了穿过阀体和歧管的流动路径，其中阀体和歧管未以相同的比例示出。
图7是歧管和阀转子以及穿过歧管和阀转子的流动路径的透视图，其中歧管和阀转子未以相同的比例示出。
图8是阀体和转子的透视图。
图9是图1中所示的阀的局部侧透视图。
图10是根据一个实施方式的模块化阀的局部分解视图。
图11是阀转子的剖视图。
图12是阀转子的侧视图。
图13是图12中所示的阀转子的一部分的局部剖视图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明，其中相同的附图标记始终表示相同的部件。根据本发明的实施方式提供了一种利用锥形燕尾元件的液压阀，以允许阀以模块化方式组装和拆卸。燕尾元件减少了对螺纹紧固件的需求。在一些方面，本公开描述了一种阀，其利用锥形阀转子和这样的元件，所述元件被压力平衡或压力偏置以减少阀内的泄漏，并减少转动手柄所需的力。在其他实施方式中，本公开涉及一种阀，其利用独特的金属密封几何形状，当密封部处于液压作用下时减少泄漏。一些实施方式还包括具有外部凹槽的锥形压配合歧管，以减少流动路径的内部连通并减小歧管的尺寸和歧管上所需的加工。这还允许流动路径交叉。
图1中示出了液压阀10。液压阀10包括阀体12。阀体12安装在安装基座14上。在一些实施方式中，安装基座14可以是安装有液压阀10的较大结构的一部分。阀体12可包括燕尾槽16，燕尾槽16用于将液压阀10安装到安装基座14上。如图2所示，安装基座14具有锥形燕尾部18，锥形燕尾部18可以被称为安装燕尾部18。安装燕尾部18被配置成滑入位于阀体12上的安装燕尾槽16内。以这种方式，液压阀10安装到安装基座14。
返回图1，液压阀10具有延伸穿过阀体12的中心螺柱20。中心螺柱20可包括位于中心螺柱20上的附接结构22。附接结构22可以是如图所示的六角形孔的形式。在其他实施方式中，附接结构22可以是配置成容许工具用于转动的结构。例如，附接结构22可以包括其他附接结构，例如外部平面、用于装配平头螺丝刀的槽、菲利普斯槽或任何其它合适的安装结构22。
选择器板24可以位于中心螺柱20附近。中心螺柱20延伸穿过选择器板24。选择器杆26安装在选择器板24上，并且可以配备有选择器旋钮28。使用者可以抓住附接到选择器杆26的选择器旋钮28，并旋转选择器杆26，从而使选择器板24到达所需的角位置。例如，诸如出现在图1中的字母A和B之类的标记可以位于阀体12上，以帮助使得使用者将选择杆26移动到所需的角位置。
歧管30可以位于阀体12和选择器板24之间。下面针对图2进一步进行对中心螺柱20、选择器板24和歧管30的另外的讨论和描述。
在一些实施方式中并且如图1中所示，液压阀10可以模块化地构造。液压阀10的各种附件可以附接到液压阀10或从液压阀10移除。例如，模块化阀端口壳体32可以附接到阀体12。在一些实施方式中，两个或更多个(但是图中仅示出两个)这种模块化阀端口壳体32可以附接到阀体12。多个锥形模块化端口燕尾槽38可以允许多个附件(诸如模块化阀端口壳体32)附接到阀10上。下面将描述一个示例性模块化阀端口壳体32，即使在图中示出了一个。多个模块化阀端口壳体32具有相同或相似的部件，因此将仅描述一个。本领域普通技术人员在阅读本公开之后将理解，所描述的各种特征将与所有模块化阀端口壳体32和相应的模块化端口燕尾槽38相关。
模块化阀端口壳体32可以包括模块化阀端口34，模块化阀端口34在模块化阀端口壳体32中显示为开口。在一些实施方式中，如图1所示，模块化端口阀端口34可以定向成平行于模块化阀端口燕尾部36。模块化端口燕尾部36可以是锥形燕尾部36，锥形燕尾部36配置成装配在位于阀体12中的模块化端口锥形燕尾槽38中。在一些实施方式中，燕尾部36的前部40可以比燕尾部36的后部42宽，使得随着模块化阀端口壳体32移动穿过模块化锥形燕尾槽38，模块化端口燕尾部36将开始与模块化端口燕尾槽38过盈配合并且在某些点上将不再能够沿燕尾部36的后部42的方向、在模块化端口燕尾槽38中滑动。
为了将模块化阀端口壳体32固定在模块化端口锥形燕尾槽38中，止动销44位于模块化端口锥形燕尾槽38中。止动销44是弹簧加载的并且可以在延伸位置和缩回位置之间移动。图1中所示的位置是延伸位置。当止动销44处于延伸位置时，止动销44防止模块化阀端口壳体32在燕尾部36的前部40的方向上滑出模块化端口锥形燕尾槽38。当需要附接或移除模块化阀端口壳体32时，可以压下止动销44以克服弹簧偏置，并且使其移开以允许模块化阀端口壳体32在模块化端口锥形燕尾槽38内移动。
图2是液压阀的分解图。所示的中心螺柱20具有位于中心螺柱20顶部的附接结构22。中心螺柱20还具有第一密封件45、第二密封件46和第三密封件密封件48。密封件45、46和48可以是位于相应凹槽47中的O形圈的形式。螺柱端口50位于中心螺柱20中，该螺柱端口50可以是通孔。螺柱端口50和51提供穿过环形区域到中心孔111和113的流体入口，环形区域将在下面参照图3、图4和图5另外描述。偏置弹簧52位于中心螺柱20周围。带有选择器杆26和选择器旋钮28的选择器板24被示出。附接销54装配在位于阀转子58中的销孔56内。销54也装配在选择器板24中的销孔(未示出)内。选择器板24通过销54旋转地锁定到阀转子58上。选择器杆26通过选择器旋钮28的角运动将使阀转子58旋转到各种角位置。
阀转子58可配备有凹槽60，凹槽60提供沿阀转子58的外部的流体通道。阀转子58还可包括一个或多个端口62。阀转子58的外部可具有锥形表面64。阀转子58装配在歧管30中的孔66内。孔66可具有锥形内表面68，锥形内表面68被构造成对应于阀转子58的锥形表面64。在一些实施方式中，当阀转子58位于歧管30中，阀转子58可轴向移动到一位置，使得阀转子58的外锥形表面64以形成流体密封连接的方式装配到锥形内表面68。以这种方式，位于凹槽60中的在一定压力下的液压流体可以沿着凹槽60行进，而不会沿着锥形内表面68和阀转子58的外锥形表面64之间的界面泄漏。穿过凹槽60或端口62流动的流体也可以流动穿过位于歧管30中的端口71和凹槽72。
歧管30装配在位于阀体12中的孔74内。在一些情况下，歧管30的外表面也可以是锥形的，并且在孔74中可以找到相应的锥形部，使得歧管30可以压入到孔74的一个位置，在该位置，歧管30和主体12之间的连接处于流体密封连接。主体12还可以限定用于止动销44的孔76。止动销44可以包括弹簧78。弹簧78将销44偏置到向外位置。当止动销44被压下时，弹簧30被压缩，并且当止动销44被释放时，弹簧78将止动销44移回到延伸位置。
阀体12还可以限定一个或多个端口80。端口80可以与各种附件(诸如模块化端口壳体32)相关联。端口80还可以具有围绕端口80的面密封件82以提供与模块化阀端口34中的端口孔98流体密封连接。端口孔98提供阀体12中的端口80与位于模块化阀端口壳体32内的模块化阀端口34之间的流体连通。
模块化阀端口壳体32示出了窄后部90、宽前部86和位于模块化阀端口燕尾部36上的锥形部88。如上所述，锥形槽92具有窄后部94和宽前部96。窄后部94和宽前部96的尺寸设计成使得当模块化阀端口燕尾部36装配到模块化端口燕尾槽38中时，模块化阀端口燕尾部36将部分地滑动穿过槽38，然后，锥形部将使得模块化阀端口燕尾部36与模块化阀端口燕尾槽38过盈配合。本领域普通技术人员在阅读本公开之后将理解，锥形部、模块化阀端口燕尾部36和模块化端口燕尾槽38的尺寸将被选择成，使得模块化阀端口壳体32将滑入模块化部分端口燕尾槽38并经过止动销44，从而允许止动销44向外延伸，从而将模块化阀端口壳体32固定在模块化阀端口槽38内，其中模块化阀端口壳体32的一端为收缩锥形部，而模块化阀端口壳体32的另一端为止动销44。
还示出了安装基座14，其中安装燕尾部18具有锥形部88。燕尾部18具有宽前部86和窄后部90。安装基座14还包括由面密封件84围绕的孔99。孔99被构造成与阀体12中的相应孔(图2中未示出)或位于阀体12中的特征对准。在一些实施方式中，位于安装燕尾部18上的锥形部88对应于安装燕尾槽16的锥形部。可选择地，止动销44可以设置在燕尾槽16上。将安装燕尾部18固定到安装燕尾槽16中的方式，与针对模块化阀端口燕尾部36与模块化阀端口燕尾槽38和止动销44所讨论的固定方式类似。
图3是液压阀10的剖视图。示出了具有附接结构22的中心螺柱20。偏置弹簧52以压缩状态示出。密封件102位于密封凹槽100中，示出了密封件45、46和48在它们各自的凹槽47中。中心螺柱20限定内部中心孔113。内部中心孔113是内部流体通道112的一部分，通道112包括转子58中的流体通道109和安装基座14中的通道130。通道112可包括端口50和62、通道109、中心孔113和通道130。安装基座114和阀110之间的连接部可以包括围绕孔99的密封件84。选择器板24显示为连接到选择器杆26。选择器杆26的运动可以使转子58旋转到位，从而使流体通道109与通道112不对准。
模块化阀端口壳体32显示在图3的左侧部分上。然而，应该理解，模块化端口壳体32也可以存在于图3的右侧，然而，为了更好地显示阀体12中的端口110，右侧的模块化端口壳体32已经被移除。当歧管30适当地对准时，流体可以从模块化阀端口壳体32穿过阀体12中的端口110、穿过端口62和通道112进入阀转子58、进入内孔113、穿过孔99进入内部通道130。
图4-9示出了流体如何流动穿过液压阀10。如图4所示，流体沿箭头A的方向、经由模块化阀端口34、流动穿过模块化阀端口壳体32。流体沿箭头B的方向、穿过模块化阀端口壳体32的燕尾槽36中的端口孔98流出模块化阀端口壳体32。
图5是模块化阀端口壳体32和阀体12的分解图。当流体沿箭头B的方向流出模块化阀端口壳体32中的端口孔98时，它流入阀体12的燕尾槽38中的端口80，进入阀体12中的轴向孔74，如图5中箭头C所示。
图6是阀体12和歧管30的分解视图。阀体12和歧管30未以相对于彼此成比例地示出，但它们确实示出了沿着箭头C的流动路径：如箭头C所示，当流体流动穿过轴向孔74流出阀体12，且流体流入歧管30的凹槽72以及流入端口71。一旦流体流过端口71并如箭头D所示延伸通过歧管30，流体流入歧管30中的轴向孔66。当阀被移动到一个位置时，端口71与阀转子58的一部分对齐(见图7)，因为这两个排成一条直线。歧管30的外表面31是锥形的，并且装配到相应的轴向孔74和阀体12的锥形表面75中，这两个锥形表面31和75可以压入配合在一起以形成密封部，因此是阀体12和歧管30不相对于彼此旋转。
图7是示出阀转子58和歧管30的分解视图。歧管30未以与转子58相同的比例示出，但是一起示出以示出箭头D所示的从歧管30到阀转子58的流动路径。流体从歧管30中的轴向孔66流出并流入阀转子58中的凹槽60。流体沿箭头E的方向、沿凹槽60流动。由于操作者选择的阀转子58的位置，凹槽60可以与歧管30中的孔或端口71排成一条直线。因此，取决于由操作者控制的阀转子58的位置，流体可以或可以不沿箭头D和E所示的流动路径流动。例如，当端口71未与凹槽60对准时，液体不会流动。
图8是阀转子58和阀体12的分解视图。阀体12中的阀转子58未相对于彼此按比例示出，但是仅仅是列表，以示出流体从阀转子58到阀体12的流动路径。当流体沿着箭头E的方向、沿着凹槽60流动时，流体将流入阀体12，并流动穿过阀体12中的底部端口114。然后，流体流入安装基座14，并从安装基座14中的基座端口114流出，如图9所示。
图9是液压阀10的组装图。箭头G示出了穿过阀体12、穿过模块化阀端口34、并最终穿过安装基座14中的基座端口116的流动路径。箭头H示出了流体流过基座端口118、且经由底部主体端口115进入阀体12、并且最后流出模块化阀端口34。虽然图7的分解图示出了图中箭头G所示的一般流动路径。对于本领域普通技术人员来说，在阅读本公开之后，显而易见的是，图9中箭头H所示的一般流动路径与图9中箭头G所示的流动路径非常相似(并且可以是相同的或镜像)。因此，将不再详细解释图9，因为它仅是示出了如上所述的流动路径G和H的组装视图。上面已经说明了图9中的元件，这里不再重复。
图10是液压阀10的局部分解图，示出了模块化阀端口壳体32与位于阀体12上的模块化端口燕尾槽38对齐但尚未插入燕尾槽38。可以看到模块化阀端口34轴向延伸到模块化阀端口壳体32中。可以看到模块化端口燕尾部36以及宽前部86和窄后部90。燕尾部36的宽前部86和窄后部90之间的尺寸差示出燕尾部36中的锥形部88。阀体12中的锥形槽92具有宽前部96和窄后部94。锥形槽92的尺寸与燕尾部36对应，并允许模块化阀壳体32在锥形槽92内移动到预定位置。在一些实施方式中，优选的是，模块化阀端口壳体32中的端口孔98(在图2中最佳地看到)与锥形槽92中的端口80对准。可以看到围绕端口80的面密封件82。示出了第二模块化阀端口壳体32位于并安装在阀体12上。
还示出了安装燕尾槽16，其也具有宽前部96和窄后部94，以形成锥形部92。可以看到底部主体端口114和115。还示出了面密封件84。
还示出了两个止动销44都处于延伸位置，但是可以被压下以允许燕尾部移动到各燕尾槽中，然后移动到延伸位置，以将位于槽中的任何特征锁定就位。
图11是阀转子58的剖视图。图12是阀转子58的侧视图，图13是阀转子58的部分放大剖视图。这三个图将一起讨论。阀转子58通常为圆锥形，并且包括在其顶端附近的密封槽100。阀转子58包括内部通道123，内部通道123包括较大直径部分124和第二较窄直径孔113。确定较大直径孔124和较窄直径孔113的尺寸有助于当高压液压流体流过阀转子58时使阀转子58在轴向平衡。例如，阀转子58的锥形外表面70将倾向于沿向上方向推动阀转子58，如图11中的箭头J所示。为了抵消这种趋势，较大直径的通道124和较窄的向下通道113的尺寸设计成产生液压平衡的阀转子58。从较大直径124流到较小直径通道113的液压流体将引起箭头I方向的力。这种阀转子58的尺寸将与较大直径通道124和较窄通道113的直径差与阀转子58的外表面70的锥度相关联，以使当压力液压流体流过阀转子58时，阀转子58在中间平衡，在本文件中称为兰德勒姆关系(Landrum relation)。
端口62提供进入通道112并进入内部通道123的入口。端口62由密封槽104围绕。端口脊128位于密封槽104和端口62之间。当液压流体流过阀转子58时，密封槽128被设计成朝向密封槽104向外弯曲。
从详细说明书中可以明显看出本发明的许多特征和优点，因此，所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的真正精神和范围内的本发明的所有这些特征和优点。此外，由于本领域技术人员将容易想到许多修改和变型，因此不希望将本发明限制于所示和所述的具体结构和操作，因此，在本发明的范围内，可以采用所有适当的修改和等同物。

Claims (20)

1.一种液压端口，包括：
主体，其限定第一通道，所述第一通道限定在所述主体的外表面处的第一端口；
第一薄构件，其位于所述主体上并围绕所述第一端口，所述第一薄构件被构造成在加压流体流过所述第一端口时背向所述第一通道弯曲。
2.根据权利要求1所述的液压端口，其中，所述第一薄构件具有基部和端部，并且所述基部比所述端部厚。
3.根据权利要求1所述的液压端口，其中，所述第一薄构件位于所述第一通道和环绕所述第一通道的第一凹槽之间。
4.根据权利要求1所述的液压端口，还包括第二通道，所述第二通道限定在所述主体的外表面处的第二端口，并且第二薄构件位于所述主体上并围绕所述第二端口，所述第二薄构件被构造成当加压流体流过所述第二端口时背向所述第二通道弯曲。
5.根据权利要求4所述的液压端口，其中，所述第二薄构件具有基部和端部，并且所述基部比所述端部厚。
6.根据权利要求5所述的液压端口，其中，所述第二薄构件位于所述第二通道和环绕所述第二通道的第二凹槽之间。
7.根据权利要求4所述的液压端口，其中，所述第一通道和所述第二通道以彼此成大约180°地位于所述主体上。
8.根据权利要求4所述的液压端口，还包括第三通道，所述第三通道延伸穿过所述主体，并且提供在所述第一通道、第二通道和第三通道之间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的液压端口，其中，所述第一通道和第二通道以非90°的角度与所述第三通道相交。
10.根据权利要求9所述的液压端口，其中，所述第三通道包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分。
11.根据权利要求10所述的液压端口，其中，所述第一通道和所述第二通道在所述第三通道具有第一直径的部分处与所述第三通道相交。
12.根据权利要求8所述的液压端口，其中，所述主体的外表面是锥形的，并且所述第一通道和第二通道是倾斜的，使得所述第一通道和第二通道以大约90°的角度与所述主体的外表面相交。
13.根据权利要求3所述的液压端口，其中，所述第一凹槽流体连接到第二凹槽，所述第二凹槽提供在所述第一凹槽和泄漏储存器之间的流体连接。
14.根据权利要求3所述的液压端口，其中，所述主体由钢制成。
15.一种用于将第一主体密封到第二主体的方法，包括：
在端口周围形成薄构件；
在薄构件周围设置凹槽；以及
将所述薄构件配置成当加压流体流过所述端口时，朝向所述凹槽向外弯曲。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述主体由钢制成。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述凹槽与流体路径连接。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述第一主体中形成第一通道，以及在所述主体中形成第二通道，所述第二通道流体连接到所述第一通道，并且所述端口流体连接到所述第二通道。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一通道在第一侧上的、所述第一通道与所述第二通道连接的部分具有第一直径；所述第一通道在相对于所述第二通道与所述第一侧相对定位的第二侧上具有第二直径。
20.一种液压端口，包括：
主体，其限定第一通道，所述第一通道限定在所述主体的外表面处的第一端口；
弯曲装置，其位于所述主体上并围绕所述第一端口，所述弯曲装置被构造成当加压流体流过所述第一端口时背向所述第一通道弯曲。
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