CN114930061A

CN114930061A - 滑动柱形阀的改进或与其相关的改进及其方法

Info

Publication number: CN114930061A
Application number: CN201980101918.6A
Authority: CN
Inventors: W·M·迪夫; I·C·帕特森
Original assignee: GlobalForce IP Ltd
Current assignee: GlobalForce IP Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2022-08-19
Also published as: SA522432416B1; JP7489677B2; EP4051935A1; MX2022004860A; US20220390024A1; CA3156608A1; EP4051935A4; JP2024097858A; JP2023512865A; IL292611A; AU2019471594A1; BR112022007764A2; KR20220125217A; WO2021086201A1

Abstract

公开了一种用于在至少一个入口端口和至少一个出口端口之间对流体进行阀调节的柱形阀，其具有孔，所述孔在其中带有与其可操作关联的阀柱。所述孔具有一个或多个入口端口和至少一个出口端口。至少一个孔内密封件位于所述孔中，所述密封件在密封件外径上流体密封至所述孔的内径，并且在所述密封件内径上选择性地流体密封至阀柱外径。还存在与所述至少一个孔内密封件相邻的位于所述孔中的至少一个间隔件，其以至少一个入口端口或所述至少一个出口端口具有从间隔件内径到间隔件外径的流体连通。所述阀柱移动以允许或阻止从入口端口到出口端口的流动。

Description

滑动柱形阀的改进或与其相关的改进及其方法

技术领域

本发明涉及一种滑动柱形阀。

特别地，但不仅仅地，本发明涉及一种用于空气或流体操作的工具或机器等中的滑动柱形阀。

背景技术

滑动柱形阀通常用于气动和液压流体控制系统中。

例如，气动或液压螺线管、导向(气动或气动)、弹簧或手动致动的滑动柱形阀用于控制装配有气动致动器的大型油气阀，以及大型液压驱动的建筑设备中。

其还用于触发风动工具和设备，诸如射钉枪中的气动触发装置。

柱形阀通常具有包含在孔内的活塞或类似形状。活塞可以在孔内滑动并且流体密封到孔，以允许活塞滑动，但在正常使用条件下则保持流体密封到孔。然后活塞的移动将打开一个或多个通向孔的供应或排放端口，以允许流体穿过或沿着孔移动到一个或多个排放或供应端口。这样做，活塞还可以封堵从一个或多个供应或排放端口到一个或多个排放或供应端口的入路。因此，其不仅可以用作打开或闭合的阀，而且可以根据其相对于排放端口和入口端口布置的线性位置，根据需要来对流体进行重新定向。

经常使用活塞安装的密封件。这些密封件是O形圈、唇形密封件或类似的密封件，其安装到活塞，例如，在定位凹槽内，并且随后在孔和活塞之间压缩以形成流体密封。在液压系统中，在直径上足够接近活塞直径的孔的部段也可以用作密封件，由于工作流体的粘度足以在很大程度上限制沿着在活塞和孔之间的间隙的流动，从而有效地创建密封。以这种方式，合理的情况是刚性构件可以是密封件。

活塞安装的密封件会产生几个问题。

这些问题中的第一个是组装。密封件必须位于活塞上的适当位置中以进入定位凹槽。当活塞的形状简单和/或定位凹槽靠近活塞的一端并且在该端和定位凹槽之间没有O形圈不能伸展越过的东西时，这可能是简单的。然而，当定位凹槽在活塞更往下的位置或要组装几个密封件或小直径的密封件必须伸展越过活塞的大部段，例如，在多端口的布置中，则将O形圈移动到活塞中可能是困难的，这是因为密封件必须越过每个定位凹槽，直到其处于正确的定位凹槽中。这假设密封件是O形圈并且可以拉伸。如果密封件(无论是否为O形圈)不能拉伸或拉伸非常有限，那么这种组装即使不是不可能，也会更加困难，因此限制了可用的设计选项。分体式密封件可以帮助解决这个组装问题，这是因为其可以像拉伸O形圈一样打开，但是这些密封件固有地具有泄露路径，并且因此并不总是适用。

同样地，当阀需要维护时，移除密封件则是困难的，并且通常将导致需要更换密封件，即使当由于可用于将密封件从其定位凹槽提出而不损坏密封件的方法有限而优选地可维修时，也是如此。

此外，定位凹槽或其他活塞特征或其他孔的其他特征通常具有锋利的边缘，因此在锋利边缘上方移动密封件可能会损坏密封件，无论是组装还是维护期间都会发生这种情况。

活塞安装的密封件的另一个缺点是当密封件安装在活塞上时，其必须随后在组装期间与活塞一直压缩至孔中。即使对于单个密封件而言，这也会产生下面提到的显著的滑动摩擦，并且可能有损坏在定位凹槽边缘上或在至孔的入口上或在孔中的一些其他特征上的密封件的风险。如果密封件被夹在孔和活塞之间，这种情况会更糟，从而导致密封件不可操作、泄露或使用寿命缩短。

此外，活塞安装密封件在用于减少静摩擦的密封件的可用尺寸设置和可用密封件选择中存在问题。静摩擦是与抵靠孔内的滑动表面压缩的密封件的静摩擦相关联的摩擦，并且必须克服才能使活塞相对于孔移动。有限的密封选择选项可大大增加生成有效密封件所需的压缩力要求。通常，生成可靠密封件所需的压缩越大，静摩擦越大。当密封件必须以占其横截面厚度很大比例的距离预加载时，压缩力会显著更高。静摩擦越大，必须用于使活塞相对于孔滑动的致动分量、压力区域、力或机构就越大。这在空间充足或可获得高致动力的大型机械装置中可能是可接受的。然而，在应用需要更低的成本，或者用于大功率致动器的空间很小，或者通过用户手动致动的情况下，这是不利的。

对于给定的压力等级和密封类型而言，减少密封静摩擦的一种方式是减少密封件的绝对或相对(相对于横截面厚度而言)压缩。实现这的一种便利的方式是使用更大的密封元件。当密封件是活塞安装的时，这只能通过增加定位凹槽的尺寸，即通过将凹槽制造为至活塞厚度中更深和更宽处来实现。这只能在活塞的机械强度由于在定位凹槽处的直径减小而受到损害之前进行。

活塞安装的密封件的另一个缺点是孔变成了磨损表面。如果磨损表面通过操作而损坏或磨损或者通过维护活动而损坏，则必须更换整个设备，所述设备具有位于其中的孔。这可能很昂贵，不仅在设备方面，而且在劳动力、多端口操作以及设备复杂的情况下也是如此。

在替代组件中，使用位于孔内的机加式凹槽中的压盖密封件，或者压盖密封件安装在刚性连接的部件之间，在刚性连接的部件之间形成凹槽以保持密封件。

类似的问题出现在密封件必须位于孔内的情况下，特别是在活塞直径和孔直径小、孔深、密封件厚度高以及有许多密封件的情况下。在这些情况下，组装和维修变得具有挑战性、耗时且通常不切实际。在使用孔安装的密封件的情况下，其安装在孔上的制造凹槽中。凹槽通常被机加工至由金属制成的孔中，但也可以铸造或以其他方式形成至由塑料、金属、陶瓷或任何其他合适材料制成的孔中。如果使用多个部件来约束密封件，从而形成凹槽，则那些部件相对于孔刚性安装。再者，当将密封件定位到孔内的凹槽中时，或者当活塞在组装期间滑动回原位或移除活塞以进行拆卸时，密封件可能会受到损害。

当密封件为孔安装的时更易于增加定位凹槽的尺寸，然而，在孔中仍然必须有足够的材料以允许这种情况。增加孔中凹槽尺寸的主要问题是：

1.)当孔径不大时，增加凹槽和密封件的尺寸会使组装更加困难。

2.)将深凹槽机加工成小孔是困难的，需要特殊的工具作业并且从QA/测量的角度来看具有挑战性。当需要许多来形成多端口阀时，这些问题会变得更糟。这是孔安装的密封件(也称为压盖或压盖密封件)的一个缺点。

使用大横截面O形圈的额外益处是其降低了孔和活塞必须制成的精度。在使用较小横截面的密封元件的情况下，其更容易组装，特别是在被制成孔的凹槽中，但是必须更严格地控制在活塞和孔之间的间隙以便在给定的压力下进行可靠的密封操作。对于给定的密封件而言，压力越高，间隙必须越小。较大横截面的密封件也可能比薄截面密封件磨损更多，并且继续按预期进行操作。

因此，需要使得使用大横截面密封件以及具有低活塞静摩擦，需要很少或不需要专业的工具或劳动力的紧凑型柱形阀的轻松组装、拆卸或维修能够适于高压和低压。

此外，在多端口情况下，设计通常仅限于活塞或压盖安装的密封件，不能使用组合，这是因为其在组装和拆卸时将会相互污染，除非使用减小的直径。如果使用其，则这再次限制了可以处理的设计和压力。

在本说明书中，在已经对专利说明书、其它外部文档或其它信息来源进行参考的情况下，一般是出于提供讨论本发明特征的背景的目的。除非另有具体规定，否则对此类外部文档的参考不应被理解为承认在任何司法管辖权限内此类文件或此类信息来源是现有技术，或形成本领域内一般公知常识的一部分。

本发明的一个目的是提供一种改进的柱形阀，或为柱形阀提供更大的设计灵活性，或降低组装、操作和维护成本，或提供更紧凑的组件，或克服上述缺点或解决上述迫切需要，或至少为公众提供一个有用的选择。

发明内容

在第一方面，可以说本发明广泛地在于一种用于在至少一个入口端口和至少一个出口端口对流体进行阀调节的柱形阀，其具有孔，所述孔在其中带有与其可操作关联的阀柱，所述柱形阀包含或包括，

所述孔，所述孔具有所述至少一个入口端口和至少一个出口端口中的一个或多个，

位于所述孔中的至少一个孔内密封件，所述至少一个孔内密封件在密封件外径上流体密封至所述孔的内径，并且在所述密封件内径上选择性地流体密封至阀柱外径，

与所述至少一个孔内密封件相邻的位于所述孔中的至少一个间隔件，所述至少一个间隔件具有从间隔件内径到间隔件外径的流体连通并且具有所述至少一个入口端口或所述至少一个出口端口，

可移除的保持部件，所述可移除的保持部件将所述至少一个间隔件和所述至少一个孔内密封件保持在所述孔内，

所述阀柱，所述阀柱滑动地安装在所述孔内以沿着所述孔的主要纵向轴线平移，所述阀柱具有，

第一位置，其中所述阀柱通过流体连接至所述至少一个孔内密封件来阻止从所述至少一个入口端口到所述至少一个出口端口的流体流动，以及

至少第二位置，其中所述阀柱通过从所述至少一个孔内密封件开封而允许从所述至少一个入口端口至所述至少一个出口端口的流体流动，

使得形成柱形阀以允许或拒绝穿过所述阀的流体流动。

优选地，所述阀允许或阻止流动流动，但不能改变所述流体流动。

优选地，具有位于孔入口外侧的第二孔内密封件。

优选地，所述至少一个间隔件位于与之流体连通的所述至少一个入口端口或至少一个出口端口的正上方或与其成一直线。

优选地，所述阀柱具有第三位置，在所述第三位置处，所述阀柱允许或阻止从所述入口端口中的另一个或同一个至所述出口端口中的同一个或另一个的流动，或反之亦然。

优选地，有多个孔内密封件。

优选地，所述多个孔内密封件中的每一个都选择性地或非选择性地密封到相应的阀柱外径。

优选地，具有在所述多个孔内密封件中每一个之间的间隔件。

优选地，所述阀柱包含所述至少一个入口端口中的一个或多个或所述至少一个出口端口中的一个或多个。

替代地，所述孔包含所有的所述入口端口和所有所述的出口端口。

优选地，所述阀柱由位于或朝向孔入口的一端的致动器从外部致动。

优选地，所述阀柱由弹性元件，诸如，例如，但不限于弹簧在第一方向上偏置。

优选地，所述阀柱在与所述第一方向相反的第二方向上由在所述阀柱或其部分上的流体压力移动。

优选地，所述阀柱具有至少用于所述第一位置或所述第二位置的在或朝向至所述孔的外部入口的接合端，以及位于所述孔内的在所述接合端的远侧的操作端。

优选地，所述接合端是活塞。

优选地，所述致动器作用于所述操作端。

优选地，流体压力可以作用在所述活塞上以将所述阀柱从所述第一位置滑动到所述第二位置，或反之亦然。

优选地，一个或所述阀柱外径被支撑在用作支撑或引导表面的所述第一间隔件的间隔件内径上。

优选地，所述间隔件与其分隔开的所述相应的孔内密封件是分开的。

替代地，所述间隔件中的一个或多个连接到其间隔开的所述孔内密封件中的至少一个。

优选地，所述流体连通由至少一个从所述间隔件内径通到所述间隔件外径的孔隙提供。

优选地，所述外径围绕所述间隔件的所述外周边凹进，以提供从所述至少一个孔隙至所述至少一个入口端口或至少一个出口端口的所述流体连通。

优选地，一旦移除了所述保持部件，所述孔内密封件、间隔件的所述部件就可通过沿着所述主要纵向轴线从所述孔滑动移除而可移除。

优选地，所述保持部件的移除还允许所述阀柱的移除。

优选地，具有至少一个永久性孔内密封件，其在所述孔和所述阀柱的外表面之间流体密封并且在所述阀柱的所述外表面上实现滑动密封接触。

优选地，通过所述孔内密封件对所述孔的所述内径和所述阀柱的外径的径向压力来实现密封，换句话说，密封发生在与所述主要纵向轴线平行的表面上。

优选地，所述孔内密封件具有圆形、方形或唇形密封件横截面中的任一种。

优选地，所述外径的所述密封表面的前缘和/或后缘是锥形的，以当密封和开封至所述外径时，为所述孔内密封件提供过渡。

优选地，所述孔内密封件仅直接在所述孔或间隔件上在所述纵向方向上施加压力，而不是直接或间接地在另一个孔内密封件上施加压力。

优选地，所述阀柱包含一个或多个通路，所述一个或多个通路沿其长度打开或闭合到所述阀柱外径，这允许针对所述流体的附加流动路径。

在另一方面，可以说本发明广泛地在于一种提供柱形阀以在至少一个入口端口和至少一个出口端口之间对流体进行阀调节的方法，

其包含或包括以下步骤，

提供具有所述至少一个入口端口和至少一个出口端口中的一个或多个的孔，所述孔具有一个

使阀柱至少部分地在所述孔内线性滑动，

使用至少一个孔内密封件在所述内径和所述阀柱的外径之间密封并且与所述阀柱的所述外径实现选择性的滑动接合，

使用至少一个间隔件在所述孔内隔开所述至少一个孔内密封件，

将所述至少一个孔内密封件、所述至少一个间隔件和所述阀柱保持在孔内，使得至少一个间隔件保持所述至少一个孔内密封件，

滑动所述阀柱，使得所述阀柱在第一位置第二位置之间实现选择性的滑动接合，在所述第一位置中，所述外径没有所述至少一个孔内密封件以允许从所述至少一个入口端口至所述至少一个出口端口的流体流动，并且在所述第二位置中，所述外径被密封至所述至少一个孔内密封件以阻止从所述至少一个入口端口到所述至少一个出口端口的流体流动，

使得提供了用于控制流体流动的柱形阀。

优选地，所述方法包括通过径向力在所述外径上密封。

在另一方面，可以说本发明广泛地在于一种用于对流体进行阀调节的柱形阀，其包含或包括，

具有一个或多个入口和一个或多个出口的孔，

可在所述孔内滑动操作的阀柱，

包含在所述孔内的一个或多个孔内密封件，所述孔内密封件在密封件外径上流体密封到所述孔的内部，并且选择性地在密封件内径上流体密封至阀柱外径，

其中所述阀柱在至少两个位置之间滑动，其中的第一个经由所述孔内密封件中的至少一个在至少一个阀柱外径上的密封阻止从所述一个或多个入口中的至少一个到所述出口中的至少一个的流动，并且其中的第二个经由所述孔内密封件中的至少一个在至少一个阀柱外径上的开封允许从所述一个或多个入口中的至少一个到所述出口中的至少一个的流动。

在另一方面，可以说本发明广泛地在于一种如本文参考附图中的任一个或多个所述的柱形阀。

在另一方面，本发明在于一种提供如本文参考附图中的任一个或多个所述的柱形阀的方法。

在另一方面，本发明在于一种对如本文参考附图中的任一个或多个所描述的现有柱形阀进行维修或改装的零件套件。

如本文所使用的，术语“和/或”是指“和”或“或”或两者。

如本文所使用，在名词之后的“(一或多个(s))”是指所述名词的复数和/或单数形式。

如本说明书中所使用，术语“包括”是指“至少部分地由……组成”。当对在本说明书中包含术语的陈述进行解释时，在每个陈述中由术语引出的特征都需要存在，但其它特征也可以存在。如“包括”和“被包括”等相关术语将以相同的方式解释。

预期本文中公开的数字范围(例如1到10)的参考也结合在所述范围内的所有有理数(例如1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9和10)以及也在所述范围内的有理数的任何范围(例如2到8、1.5到5.5和3.1到4.7)的参考。

上文和下文中引用的所有申请、专利和公开的全部公开内容(如果有的话)通过引用并入本文中。

广泛地说，本发明还可以在于单独地或共同地在本申请的说明书中提及或指示的部分、元件和特征，和任意两个或更多个所述部分、元件或特征中的任意或所有组合，并且当具有本发明所涉及的领域中的已知等效物的特定的整数在此被提到时，此类已知等效物被认为如单独地进行阐述一般并入本文中。

本发明的其它方面可从仅以示例方式且参考附图给出的以下描述变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的优选形式，其中：

图1A示出了通过与孔的内径滑动密封接触的在定位凹槽中的典型活塞安装的密封件的部分横截面，

B示出了与图1A类似的横截面，但其中密封件以压盖样式安装在孔上，并且与活塞的外径滑动密封接触，

C示出了在两个部件之间的静态非滑动面密封件，

图2示出了通过符合本发明的组件的竖直横截面，其示出了在设备中的孔、阀柱、孔内密封件、间隔件、入口端口、出口端口和保持部件，

图3示出了与图2类似的视图，但却是以等距视图示出的，

图4示出了图2和图3的组件的分解视图，

图5示出了阀柱、间隔件和孔内密封件以及驱动元件的特写，

图6示出了图5的分解图，其示出了阀柱的一种形式，

图7示出了图5的横截面，

图8示出了间隔件的等距视图，

图9以等距视图示出了阀柱的替代版本，其中在这种情况下，具有至公共体积的附加凹槽，

图10示出了与图9类似的另一个替代阀柱的竖直横截面，其示出了从阀柱中的一个区域至另一个的通路的替代流体路径，

图11示出了图10的替代流动路径的特写，

图12示出了通过设备的横截面，其示出了孔以及入口和出口端口，

图13A以竖直横截面示出了柱形阀，其中阀柱处于第一位置中，以及

B以竖直横截面示出了柱形阀，其中阀柱处于第二位置中。

具体实施方式

在图1A至图1C的部分横截面中示出了用于线性滑动的密封装置的类型或柱形阀。图1A示出了安装在活塞25上的定位凹槽30内的密封件6。活塞25和密封件6安装在孔4内，并且可以沿着纵向轴线15滑动。密封件6在孔和活塞之间被压缩以在第一压力下将流体保持在密封件第一侧31上并且在第二压力下阻止其移动到密封件第二侧32。

图1B示出了与图1A类似的布置，不同的是密封件6安装在孔4上的凹槽30内。再者，活塞25沿着纵向轴线15滑动，并且在这种情况下，密封件6相对于活塞25是静止的。

为了进行比较，再者，图1C中示出了静态示例，其中密封件6安装在凹槽30中并且在两个部件之间被压缩，以阻止在第一侧31上第一压力下的流体移动到在第二压力下的第二侧32。

现在将参考图2至图13来描述优选的实施例。柱形阀1是具有一个以上不同的稳定位置的类型的滑动或线性动作移动流体控制阀，在不同的稳定位置中，可用的流动路径，例如，通过阀从入口端口2到出口端口3的不同于其他稳定位置中的至少一个。

在图2至图13中示出了符合本发明的线性滑动阀或柱形阀1。

在图2和图3中示出了柱形阀1的横截面。柱形阀1由主体33，例如，设备或阀主体或类似物内的孔4组成。通常，孔4的横截面是圆形的。然而，其可以是对应的阀柱5、密封件6和间隔件10可以符合并且阀入其中的任何形状(如下所述)。孔具有入口端口2和与孔4流体连通的两个出口端口3A和3B。孔4可以在主体33中钻孔、镗孔、机加工或以其他方式制造。如图所示，其可以在金属、聚合物、陶瓷或复合材料主体33中具有单个或各种内径35或横截面。如在一端所示，孔4可以是盲孔和部分螺纹孔34。替代地，孔4可以在两端开口并且然后被密封至其的另一个主体闭合。如图所示，孔4可以是盲孔，即具有孔入口20并且除了流体入口2和出口3之外没有出口。在其他形式中，孔可以在任一端开口，即其具有两个孔入口20，每端一个，无论是通过单个主体33，还是连接在一起的两个或更多个主体33。

流体入口端口2和流体出口端口3可以将孔连接到大气、压力源、封闭体积或需要阀调节的流体的流动路径。如图所示，可以具有沿着孔4的纵向轴线15分开的一个以上的入口2或出口3，并且入口2和出口3可以沿着孔在任何角度和任何取向。如图所示，入口2和出口3向孔4的圆周，即其内径35上开放。

在孔4内的是与孔4的横截面相匹配的阀柱5，尽管其直径比孔的直径小。在所示实施例中，阀柱5通过偏置元件21，诸如弹簧在该位置中偏置。然而，在其他实施例中，可能没有偏置元件，并且阀柱根据需要由致动器(无论是内部的还是外部的)移动以将阀移动到所需位置中。例如，致动器19可以作用在阀柱的接合端46上。在所示的形式中，偏置元件21支承在一部分上，在这种情况下支撑在阀柱5的阀柱肩部41和保持部件14上。阀柱4还可选地具有在操作端45处的活塞25，稍后描述其操作。阀柱5居中地位于纵向轴线15上并且可移动，因此其可以沿着轴线15滑动或平移。阀柱5在其外径9上具有一个或多个圆柱形密封表面36。阀柱5没有凹槽或类似物，并且在滑动轴线中不保持O形圈或其他形式的密封件6。密封表面36平行于沿着阀柱5的纵向轴线15的移动轴线。阀柱5的形状和尺寸被设置为使得其经由以某种方式刚性连接到主体的部件在沿着纵向轴线的两个方向上，例如，保持部件14在朝向孔入口20的方向上或者通过例如，在相反的方向上遇到孔的主体而遇到对其运动的限制。

如图所示，阀柱5的直径9有几个变化，从而提供了用于与密封件6接合的台面43和用于允许流体流过密封件6的底切44。直径变化的前缘27和后缘28是锥形的，或如图所示，是圆形的29。简要说明其原因。

图9至图11示出了阀柱5的进一步的变化。与允许流体流动的底切不同或除此之外，具有至少一个通路47，并且优选为沿着阀柱5行进的几个。通路47可以形成为凹槽，其形成开放通路47，开放通路47流体连通至公共体积50中，如图9所示。替代地，通路47可以闭合形成为连接流体路径，其在从阀柱的一个区域至另一个区域的任何方向上具有开口48和出口49，如图10和图11所示。

通路47可以允许针对流体的额外流动区域，例如，当阀柱5直径变得太小时。另外地或替代地，通路47可以允许额外的流动路径，其错过一个或多个密封件或入口或出口端口，以提供额外的阀调节功能，如果流动路径仅沿着阀柱外径9，则将不存在该额外的阀调节功能。

如阀柱5所示的这种变化可以通过用于提供通路47的机加工或增材制造来实现。

如图所示，在孔4内具有多个孔内密封件6。密封件外径7抵靠相邻的孔内径35密封。密封件内径8抵靠相邻的阀柱外径9密封。当密封件6在这两个直径之间被压缩时，其形成了阻止流体从密封件第一侧31移动到密封件第二侧32的密封件。阀柱5相对于孔内密封件6线性移动，并且孔内密封件6相关于孔4是静止的。密封件内径8与阀柱外径9滑动密封接触，至少在与其接触时。

这种密封接触可以在至少两种情况下发生。第一个是孔内密封件6总是与阀柱外径，诸如孔内密封件6a接触。尽管阀柱5将相对于孔内密封件移动，但是在密封件6a的正常操作中，其绝不会摆脱阀柱5上的密封表面36A。柱形阀通常将包括这些类型的密封件6，其从不分离，并且用于永久分离室或消除流动路径。例如，如图2所示，密封件6A具有阻止在其孔内侧的流体泄漏到大气，即泄漏到孔入口20的功能。

密封接触、选择性密封和开封的第二种形式基于阀柱5的平移以及阀柱外径9的可选变化。如图所示和所述的阀柱5可以具有各种直径减小的部分9、凹槽或邻近圆柱形密封表面36的内部流动路径，从而允许当阀柱5从第一位置16移动到第二位置17时进行选择性的密封和开封，诸如如图13所示。对于图2和图3中的至少一个密封元件6c或6B而言，当从密封表面36脱离时，由于阀柱5的移动，其环绕可移动密封元件的减小的直径、部段或形状部分。因此，当阀柱在正常操作下滑动到所示位置时，密封表面36B可以变得摆脱孔内密封件6C。与图2和图3中向左的充分平移相反，阀柱5可以脱离密封件6B并且允许流体从端口2通向端口3A，诸如，如图13A所示。

密封表面36平行于阀柱5的运动，密封件不且不能依赖于在阀柱5的移动方向上在密封件6上直接生成压缩载荷来创建密封，密封是仅由在孔内径35和阀柱外径9之间径向压缩密封件而形成的。密封表面(座)可以是内圆柱表面或外表面。密封不是由移动元件的移动在移动元件的方向上压缩密封件6以便创建密封而产生的。密封件6的弹性元件在处于密封位置中时完全垂直于纵向轴线15，即径向地压缩或拉伸，以便在孔4和阀柱5之间创建密封。即，为了从未密封状态生成密封，阀柱5的移动使密封件6遇到圆柱形(或其他局部恒定且光滑的横截面)密封表面36，其具有适当倾斜的或圆形的、圆形的、肋状的或特殊形状的引入边缘或表面27或引出边缘或表面28，以允许密封件6在阀柱5上从密封到不密封或从不密封到密封的平滑过渡。

直径减小的最大量，或新引入的流动路径的尺寸与密封元件6的横截面厚度相关。相关于密封直径的直径减小，或凹槽的流动面积或通过或围绕阀柱5的其他引入的流动路径不应超过密封元件的横截面厚度，并且通常将占该厚度的一小部分，比如说该尺寸的10％和30％之间。

为了允许密封件6轻松地过渡到密封表面36上和离开密封表面36，如上所述的前缘27和后缘28是锥形的或圆形的29。这也是一个有用的特征，以允许轻松的组装和拆卸，并且减少密封件损坏的可能性。各种横截面或复合密封元件在该应用中是可行的。

最典型地，密封件6是由丁腈橡胶或其他聚合物制成的O形圈。不太常见的是，密封件6将包括非圆形截面的密封元件，诸如唇形密封件、方形截面密封件。在液压装置中，密封件6可以包括准确制造的刚性密封面、特征或主体，其使用小间隙粘性流以生成足够有效的密封。材料也可以有很大的变化，并且甚至可以由复合材料或多种材料制成。

如图8和图5所示，还存在有浮动间隔件10，其位于孔内密封件6之间并且将其分开。间隔件10未固定到孔内径35，并且因此是浮动的。相反地，其被夹在密封件6和保持部件14之间(简短描述)。如图4、图6和图7所示，在优选形式中，间隔件10可以滑入适当位置中作为柱形阀1的组装的一部分，并且滑出该适当位置作为柱形阀1的拆卸的一部分。在一些形式中，间隔件10可以与孔过盈配合，然而这并不像其可能导致组装和拆卸问题那么理想。

间隔件10、密封件6、保持部件14和孔长度的尺寸可以设置为使得一旦将其组装至阀中，密封件6和间隔件10只能沿着纵向轴线少量地移动。间隔件10或密封件6在组件中的孔4内的自由移动量足够低，使得在加压或减压时，没有可用的位置，其中密封件6可以与端口2或3相互作用，该端口2或3与间隔件10对齐。这使组件可以自由移动，但这通常小于密封元件6的横截面厚度。

一旦在正常操作下加压，由于压力将一个或多个密封件10远离毗邻的浮动间隔件10压缩，浮动间隔件10的自由移动可能会大大地增加，从而允许其在孔4内的额外的自由移动。在这些情况下，密封件6和相邻浮动间隔件10由于压力而产生的移动被设计为不会导致或允许密封件6与端口2或3相互作用。

在其他形式中，具有密封件6和间隔件10的纵向压缩配合，使得除了由于密封件6在阀柱5的平移期间的变形之外，密封件6和间隔件10没有自由移动。

间隔件10、密封件6、入口端口2和出口端口3的布置使得密封件不会位于端口2和3的上方。在图2中从右到左工作，密封件6A摆脱入口端口2，并且被间隔件10A阻止在入口端口2的上方移动。同样地，密封件6C由间隔件10A和10B保持摆脱入口端口2和出口端口3A。密封件6B被间隔件10B阻止在出口端口3A的上方移动，并且被肩部37阻止在出口端口3B的上方移动。以这种方式，密封件6在组装时位于在孔4中分别以钻孔或以其他方式制造的入口2和出口3之间或之外(但不与其相接触)。

如图8所示的间隔件具有间隔件内径12和间隔件外径13。如所述的间隔件外径13与孔内径35紧密配合或过盈配合，至少使得在很大程度上阻止其径向移动。同样地，间隔件内径12与阀柱外径9紧密配合。以这种方式，间隔件可以具有最终的内径12，其是硬化的、抛光的或涂层的，以向支撑或引导表面38提供阀柱外径9。同样地，阀柱外径9也可以或替代地被硬化、抛光或以其他方式涂覆，以提供针对密封件6和间隔件10的尽可能低的摩擦表面。

间隔件10及其外径13和孔内径35以及肩部37相互作用，使得由密封件6所包含的压力生成的力在被传输到主体或其他刚性安装的构件之前不会被传递到另一个密封件6。

换句话说，当压力(或净压力)作用在密封件6上以使其沿着孔4朝向端口2或3滑动时，如果密封件与间隔件10相邻，则间隔件10受到支撑，使得密封件6不能与该端口2或3相互作用。约束间隔件10以阻止密封件6接合端口2或3的力必须来自某处-孔本身，例如，来自肩部37或其他特征，另一个刚性安装的部件，或由压缩中的另一个密封件6产生。该优选形式在图13A和B中示出，其中密封件6不直接或间接地支撑(经由间隔件10)另一个密封件6；在任何位置或压力状态下，由于压力而由密封件6生成的力不会通过另一个密封件6发挥作用。因此，理想地，密封件6仅通过约束压力来生成力，其不会传输由压力生成的力并且作用于另一个密封件6上。

在图13A中，作用在间隔件6A和6B上的力42被示为在纵向方向上。对于密封件6A而言，该力由保持部件14承担。对于密封件6B而言，力42抵靠间隔件10B，间隔件10B继而又支承在肩部37A上。在图13B中，用于密封件6A的力42再次由保持机构14承担。对于密封件6C而言，力42由直接支承在肩部37B上的密封件6C承担。

虽然在本发明中我们可以使载荷通过密封件6，但在密封件的寿命和致动的容易性方面，这是优选的。

在优选形式中，用于限制移动和约束压力的方式是使用孔4中的肩部37或其他刚性安装的部件，并且通常不是通过压缩地加载另一个密封件而进行的。

如图8所示，具有从间隔件内径12到间隔件外径13的流体路径11。在所示实施例中，尽管一个就足够了，但是从间隔件内径12到间隔件外径，在间隔件中具有多个孔39。此外，在优选实施例中，具有围绕间隔件外径13周向延伸的凹部40。结果是，当间隔件10例如在其内径12上暴露于流体时，流体可以经由孔隙39通过间隔件10到达间隔件外径13。为了帮助流体流动，一旦在外径13处，间隔件具有凹部40、凹槽或其他容限以提供从孔隙39到入口2或出口端口3的连通，间隔件坐落于该入口2或出口端口3的上方。这是有用的，因为孔隙39可能并不总是坐落于相应的入口或出口端口的上方，或与其对齐。这消除了对具有间隔件10与孔4的复杂对齐工具或几何形状的需要。间隔件10被开槽、成形、钻孔或以其他方式制造，使得允许围绕间隔件外径13并且径向通过间隔件厚度的流动。

将阀柱5、密封件6和间隔件10的组装保持在孔4中的是保持部件14。在例如图2和图4所示的实施例中，这是带螺纹的空心部分，其经由其外螺纹来螺纹接合孔4中的配合内螺纹。在保持部件14和阀柱肩部41之间捕获的是偏置部件，在所示的示例中，其是弹簧。在图2中，这会使阀柱向左侧偏置。保持部件14或组件用于将密封件5和间隔件10定位在组件上。如上所述，保持部件14通常直接拧入主体，然而保持器也可以使用在保持部件14和孔4或主体33之间的任何互补的配合，或类似的方法来支撑密封或间隔件元件以抵抗所产生的压力，诸如，但不限于，卡簧保持、卡口或类似的配合、垂直锁定螺钉保持、剪切销/键保持、外部固定，例如，由板和螺纹进行的，或夹在主体33和面板之间。保持器14或保持器组件可以包括螺纹构件以允许偏置21预压缩调整。当操作压力变化时，这可能是有用的。“力偏置弹簧”可以用于增加或减少在其N个状态之间移动移动构件所需的载荷，例如，用于克服静摩擦。

如所描述的，阀柱5的移动将阻挡和接通在一个或多个入口2和出口3之间的流体路径并且因此用作流体的阀。很明显，阀柱5不能控制流量，而只能打开或关闭从入口到出口的路径，因此阀不是可变的，其只能允许或拒绝流体流动。

现在将参照图13A和图13B来描述使用本发明的柱形阀1的示例，其示出了2位3通阀。

图13B示出了在第一位置16中的柱形阀1，流体压力通过入口端口2起作用。流体离开入口端口2进入孔4。间隔件10A位于邻近端口2处或直接位于端口2的上方，并且允许流体通过前述的孔隙39从间隔件外径13通向间隔件内径12，如黑色箭头所示。阀柱5在阀柱外径13中具有作为底切44的减小部分。这允许流体从隔离件10A穿过摆脱阀柱外径13的密封件6B到达间隔件10B。从间隔件10B开始，流体可以从间隔件内径12通向间隔件外径13。间隔件10B坐落于出口端口3B的上方，并且因此流体可以随后流出出口端口3B以根据需要继续其工作。阀柱5可以通过外力，例如致动器19(未示出)，或例如抵靠活塞面25的压力而保持在该位置中，在这种情况下为抵抗偏置14。

图13A示出了处于第二位置17中的柱形阀1。在例如偏置21或致动器19(未示出)的外力的致动下，阀柱5已经沿着在与第一方向23相反的第一方向22上的纵向轴线15平移。在该位置中，源于入口端口2的流体压力24被阻止移动通过阀，这是因为密封件6A和6B的密封件内径8接合在阀柱外径9的台面43上。相反地，源于出口端口3B的流体压力24现在可以从端口3B向上反向流动到孔内径35，经由孔隙39从间隔件外径13穿过至间隔件内径12。在那里，阀柱5的底切44允许流体通向出口端口3A。根据需要，这可以经由3A从端口3B释放压力，或者可以是另一个流动路径。

柱形阀可以采用所述的任何数量的形式，例如，但不限于2位5通阀、或3(具有第三位置18)位X通阀，然而其也可以根据需要针对任何数量的端口进行修改。

所示的柱形阀或其变型使用如在具有孔和端口(入口和出口)的各种配置中所述的间隔件10和密封件6，并且阀柱可以用于多个行业中。例如，但不限于油和气、手动工具、疏水阀和其他需要紧凑型阀门装置以快速指引流体压力和需要组装、拆卸和/或操作的容易性的应用。

有时，在用于传统系留钉枪(或其他紧固)工具的全气动触发装置中会找到隔离/清洗柱形阀。在这些应用中，在触发器的静止位置中，工具中的所有室或室的子集被供给源于工具的空气源的加压空气，该工具的空气源通常是压缩机或由压缩机供给的储气罐，其经由空气软管连接到工具。当触发器被激活(移动到其第二位置)时，工具中的不同的一组室被供给或被继续供给源于空气源的加压空气，同时从先前包含压力的至少一个室释放空气。由于变化的压力，在工具内实现了新的力平衡，这随后导致了部件的移动以在其操作周期的过程中驱动钉子或工具所做的其他事情。当触发器由于弹簧力、压力或通过用户的动作而返回至其原始的位置时，再次实现了原始的压力状态。

例如，在手持工具操作中，本发明的柱形阀将两个阀合二为一，一个操作阀和一个安全或向大气排放阀，以阻止操作直到再次“翘起”。如本发明的这种柱形阀1是期望的，因为其能够在单个线性移动中执行隔离和清洗操作，这适于使用单个按钮或触发器(即使用单个移动元件[不包括密封件])来进行致动。

在使用图13A和图13B的另一种形式中，柱形阀1可以按反向操作工作，其中图13B所示的位置被移动到该位置，例如，由致动器或由用户移动，并且由进入端口3A(即端口3A现在是入口端口)的压力保持在该位置中，并且进入的压力作用在活塞25上并且具有大于偏置21的力的净力。在这种配置中，阀将允许从入口2到出口3B，或反之亦然。当端口3A处的压力被移除或降低时，阀则将移动到图13A的位置，从而阻止流体从端口2移动到端口3B。端口3B中的任何过多的压力随后流出端口3A。

本发明还可以在于将现有的柱形阀改装成本发明的零件套件。例如，其可以根据需要提供阀柱5、间隔件10和孔内密封件6以及可选的保持部件14。现有的孔4可能已经是合适的，或者可能需要返工，诸如重塑以使得能够实现本发明。

应当理解，可以设想布置在具有阀柱的孔中的本发明的密封件6和间隔件10的许多变型，并且这些变型都落入本发明的范围内。

本发明的上述描述包括其优选形式。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行修改。

Claims

1.一种用于在至少一个入口端口和至少一个出口端口之间对流体进行阀调节的柱形阀，其具有孔，所述孔在其中带有与其可操作关联的阀柱，所述柱形阀包含或包括，

使得形成柱形阀以允许或拒绝穿过所述阀的流体流动。

2.根据权利要求1所述的柱形阀，其中所述阀允许或阻止流动流动，但不能改变所述流体流动。

3.根据权利要求1或2所述的柱形阀，其中具有位于孔入口外侧的第二孔内密封件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的柱形阀，其中所述至少一个间隔件位于与之流体连通的所述至少一个入口端口或至少一个出口端口的正上方或与其成一直线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的柱形阀，其中所述阀柱具有第三位置，在所述第三位置处，所述阀柱允许或阻止从所述入口端口中的另一个或同一个至所述出口端口中的同一个或另一个的流动，或反之亦然。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的柱形阀，其中具有多个孔内密封件。

7.根据权利要求6所述的柱形阀，其中所述多个孔内密封件中的每一个都选择性地或非选择性地密封到相应的阀柱外径。

8.根据权利要求6或7所述的柱形阀，其中具有在所述多个孔内密封件中每一个之间的间隔件。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的柱形阀，其中所述阀柱包含所述至少一个入口端口中的一个或多个或所述至少一个出口端口中的一个或多个。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的柱形阀，其中替代地，所述孔包含所有的所述入口端口和所有所述的出口端口。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的柱形阀，其中所述阀柱由位于或朝向孔入口的一端的致动器从外部致动，以从所述第一位置移动到另一位置，或反之亦然。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的柱形阀，其中所述阀柱由弹性元件，诸如，例如，但不限于弹簧在第一方向上偏置。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的柱形阀，其中所述阀柱在与所述第一方向相反的第二方向上由在所述阀柱或其部分上的流体压力移动。

14.根据权利要求1至13所述的柱形阀，其中所述阀柱具有至少用于所述第一位置或所述第二位置的在或朝向至所述孔的外部入口的接合端，以及位于所述孔内的在所述接合端的远侧的操作端。

15.根据权利要求14所述的柱形阀，其中所述接合端是活塞。

16.根据权利要求15所述的柱形阀，其中流体压力可以作用在所述活塞上以将所述阀柱从所述第一位置滑动到所述第二位置，或反之亦然。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的柱形阀，其中一个或所述阀柱外径被支撑在所述第一间隔件的间隔件内径上以用作引导件。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的柱形阀，其中所述间隔件与其分隔开的所述相应的孔内密封件是分开的。

19.根据权利要求1至17中任一项所述的柱形阀，其中替代地，所述间隔件中的一个或多个连接到其间隔开的所述孔内密封件中的至少一个。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的柱形阀，其中所述流体连通由至少一个从所述间隔件内径通到所述间隔件外径的孔隙提供。

21.根据权利要求20所述的柱形阀，其中所述外径围绕所述间隔件的所述外周边凹进，以提供从所述至少一个孔隙至所述至少一个入口端口或至少一个出口端口的所述流体连通。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的柱形阀，其中一旦移除了所述保持部件，所述孔内密封件、间隔件的所述部件就可通过沿着所述主要纵向轴线从所述孔滑动移除而可移除。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的柱形阀，其中所述保持部件的移除还允许所述阀柱的移除。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的柱形阀，其中具有至少一个永久性孔内密封件，其在所述孔和所述阀柱的外表面之间流体密封并且在所述阀柱的所述外表面上实现滑动密封接触。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的柱形阀，其中通过所述孔内密封件对所述孔的所述内径和所述阀柱的外径的径向压力来实现密封，换句话说，密封发生在与所述主要纵向轴线平行的表面上。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的柱形阀，其中所述孔内密封件具有圆形、方形或唇形密封件横截面中的任一种。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的柱形阀，其中所述外径的所述密封表面的前缘和/或后缘是锥形的，以当密封和开封至所述外径时，为所述孔内密封件提供过渡。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的柱形阀，其中所述孔内密封件仅直接在所述孔或间隔件上在所述纵向方向上施加压力，而不是直接或间接地在另一个孔内密封件上施加压力。

29.根据权利要求1至28中任一项所述的柱形阀，其中所述阀柱包含一个或多个通路，所述一个或多个通路沿其长度打开或闭合到所述阀柱外径，这允许针对所述流体的附加流动路径。

30.一种提供柱形阀以在至少一个入口端口和至少一个出口端口之间对流体进行阀调节的方法，

其包含或包括以下步骤，

使阀柱至少部分地在所述孔内线性滑动，

使得提供了用于控制流体流动的柱形阀。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述方法包括通过径向力在所述外径上密封。

32.一种用于对流体进行阀调节的柱形阀，其包含或包括，

具有一个或多个入口和一个或多个出口的孔，

可在所述孔内滑动操作的阀柱，

33.如本文参考附图中的任一个或多个所描述的柱形阀。

34.一种提供如本文参考附图中的任一个或多个所描述的柱形阀的方法。

35.一种对如本文参考附图中的任一个或多个所描述的现有柱形阀进行维修或改装的零件套件。