CN115492934A - 阀组件 - Google Patents

Abstract

一种包括阀本体和可移动构件的阀组件，该阀本体限定阀腔室。该可移动构件在其第一端部处具有阀元件并且在其第二端部处具有衔铁。该可移动构件可在轴向方向上移动以选择性地打开和关闭阀。当阀打开或部分打开时，整个可移动构件与阀本体的壁间隔开。柔性膜形成抵靠可移动构件和阀本体的密封件以将阀腔室划分为其中定位阀座和阀元件的流动腔室和衔铁完全封闭于其中的压力补偿腔室。第一流体端口经由具有至少一个开口的压力补偿流动路径中的一个或多个孔流体地连接到压力补偿腔室，该至少一个开口在衔铁与柔性膜之间的轴向位置处延伸到压力补偿腔室中。压力补偿流动路径包括具有第一截面面积的第一轴向部分和具有第二较小截面面积的第二轴向部分。

Description

阀组件

技术领域

本发明涉及一种阀组件、特别是一种具有压力补偿腔室的阀组件。

背景技术

本领域中已知可以适用于控制液体或气体流量的各种形式的流体流量控制阀。这种阀包括开/关切换阀、压力控制阀和比例流量控制阀，并且通常由输入致动器来致动，该输入致动器可以被设置为螺线管的形式。螺线管可以用于产生磁场，该磁场可以对可移动构件施加磁力，以通过选择性地使阀元件与阀座接触和分离来提供阀的打开、关闭和/或切换。这种阀通常包括会产生对抗磁力的偏置力的偏置构件。因此，在不存在来自螺线管的磁场的情况下，偏置力会使阀维持在正常打开位置或正常关闭位置中。偏置力应足以抵消作用于阀元件上的流体压力，以便使可移动构件保持在期望的位置(比如关闭位置)中。对于跨阀元件的压力差较高的阀来说，偏置构件通常被配置成提供较高偏置力，以防止阀元件意外抬升或关闭。为了将阀切换到不同的位置(比如打开位置)，可能需要相对较高的致动力来克服偏置构件的偏置力。这可能会导致阀组件的大小和/或功率需求不期望地增加。减小偏置构件或致动器的大小和/或强度的已知方式是使用压力补偿。

发明人已经认识到，需要修改已知的阀结构，以便允许阀的小型化，并且允许在寻求产生精度提高、大小较小的阀时可能会遇到的移位和致动力较小。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于阀的阀组件，该阀组件包括：

阀本体，该阀本体具有限定阀腔室的壁；

第一流体端口；

第二流体端口；

阀座，该阀座定位在第一流体端口与第二流体端口之间；

可移动构件，该可移动构件在其第一端部处包括阀元件并且在其第二端部处包括衔铁，其中，可移动构件可在轴向方向上移动，以使阀元件与阀座接合和脱离，从而选择性地打开和关闭阀，并且其中，当阀打开或部分打开时，整个可移动构件与阀本体的壁间隔开；

至少一个偏置构件，该至少一个偏置构件被配置成在轴向方向上支撑和偏置可移动构件；以及

柔性膜，该柔性膜形成抵靠可移动构件和阀本体的密封件，以将阀腔室划分为流动腔室和压力补偿腔室，阀座和阀元件定位在流动腔室中，衔铁完全封闭在压力补偿腔室内，

其中，可移动构件包括一个或多个孔，该一个或多个孔限定压力补偿流动路径，第一流体端口通过该压力补偿流动路径流体地连接到压力补偿腔室，压力补偿流动路径具有至少一个开口，该至少一个开口在衔铁与柔性膜之间的轴向位置处延伸到压力补偿腔室中，并且，

其中，压力补偿流动路径包括：具有第一长度和第一截面面积的第一轴向部分以及邻近于第一轴向部分、具有第二长度和小于第一截面面积的第二截面面积的第二轴向部分。

在用于精度应用的阀中，可能特别重要的是提供可预测的、可重复的阀操作，这可以抵抗比如供应压力或流速等外部因素的过度影响，以确保其中集成有阀的设备进行正确操作。这种因素在微流体阀中可能是特别重要的，因为较小的部件大小和组件大小意味着部件性质或阀操作的变化可能会对阀的整体性能产生相对较大的影响。提高可重复性和对外部压力变化的适应性的一种方式是提供压力补偿阀。

本披露内容寻求通过优化压力补偿流动路径来改进已知阀的性能。通过将压力补偿流动路径布置成包括在衔铁与柔性膜之间的轴向位置处延伸到压力补偿腔室中的至少一个开口，以及通过使压力补偿流动路径由具有不同截面面积的至少两个轴向部分形成，压力补偿流动路径中的流体的流动特性可以得以改进，从而产生可以以更好的精度被致动的经优化的阀。这与一些现有布置不同，在这些现有布置中，压力补偿流动路径终止于衔铁的上表面上的开口并且背离柔性膜。在这种阀中，由于开口与柔性膜之间的距离或由于开口与柔性膜之间的流动限制(比如压力补偿腔室的壁与衔铁的侧缘之间的流动限制)，第一流体端口处的流体压力变化的波动可能需要一些时间才会被传递到柔性膜的压力补偿腔室侧。这种延迟可能会使对阀的准确控制更加困难，特别是在阀被螺线管保持在部分打开位置中时。通过将压力补偿流动路径设置有在衔铁与柔性膜之间的轴向位置处延伸到压力补偿腔室中的至少一个开口，第一流体端口处的流体压力变化的波动可以更加快速地被传递到柔性膜的压力补偿腔室侧，因为流体不需要首先流经衔铁的顶部和侧面周围。进一步地，通过将压力补偿流动路径设置有具有第一截面面积的第一轴向部分和具有小于第一截面面积的第二截面面积的第二轴向部分，发明人已经发现，对阀的控制准确性可以得到进一步改进。在不希望受到理论束缚的情况下，这被认为是由于流体沿着压力补偿流动路径行进并在第一轴向部分与第二轴向部分之间通过时产生的漏斗效应。第一截面面积和第二截面面积各自限定第一液压直径和第二液压直径。沿着第一轴向部分和/或第二轴向部分的基本上整个长度，第一截面面积和第二截面面积中的一者或两者可以是恒定的。第一轴向部分和第二轴向部分可以具有任何适合的截面面积，例如圆形、椭圆形、方形、矩形或其他规则多边形。在第一轴向部分和第二轴向部分具有圆形截面面积的情况下，第一截面面积由第一轴向部分的第一直径限定，第二截面面积由第二轴向部分的第二直径限定。

在本发明的一些实施例中，衔铁可以是扁平的。如本文所用，“扁平的”将衔铁的大致形状描述为在横向方向上呈长形的形状。也就是说，衔铁的最大横向尺寸大于衔铁的最大轴向尺寸。在这种布置下，在使用期间，整个衔铁可以定位在螺线管线圈的轴向端部之外，以提供紧凑的布置，同时仍在衔铁与螺线管线圈之间提供足够的磁相互作用。进一步地，通过将衔铁完全容纳在压力补偿腔室内，可以减少或完全消除衔铁与阀的其他部件之间的摩擦。这可能与一些已知衔铁形成对比，这些已知衔铁包括延伸到螺线管线圈的中空芯中的轴向杆。扁平衔铁可以具有任何适合的形状。例如，扁平衔铁可以包括近似圆盘形的部件。扁平衔铁可以具有圆形截面形状。扁平衔铁的最大横向尺寸可以是最大轴向尺寸的至少两倍，或最大轴向尺寸的三倍、或四倍、或五倍。

可移动构件可以是自由浮动的可移动构件。在这种布置中，整个可移动构件与阀本体以及与阀组件一起使用的任何致动器组件间隔开。这可以消除可移动构件与阀组件的周围部分之间的任何摩擦，以提供更精确且更经久耐用的阀组件。在自由浮动的可移动构件下，当阀处于其打开位置中时，可移动构件可以仅受到偏置构件和柔性膜的限制。在偏置构件和柔性膜的刚度和/或柔度的影响下，当阀处于打开位置中时，可移动构件可以绕侧向轴线自由摆动。当阀处于其关闭位置中时，可移动构件可以附加地受到该可移动构件与阀座的接触的限制。

第一长度可以是第二长度的至少20％。也就是说，第一轴向部分的长度可以是第二轴向部分的长度的至少五分之一。优选地，第一长度是第二长度的尽可能大的比例。在一些实施例中，第一长度可以是第二长度的至少40％、或60％、或80％。这提供了使压力补偿流动路径的第一轴向部分的长度最大化这一优点。因为第一轴向部分的截面面积大于第二轴向部分的截面面积，所以通过相对于第二轴向部分增加第一轴向部分的长度，压力补偿流动路径的由较大截面面积限定的比例增加，这提供了改进的流动特性。

第一轴向部分邻近于第二轴向部分。第一轴向部分可以紧邻第二轴向部分。压力补偿流动路径可以在第一轴向部分与第二轴向部分之间包括过渡部分，通过该过渡部分，压力补偿流动路径的截面面积从第一截面面积逐渐减小至第二截面面积。过渡部分可以是倾斜的或弯曲的。替代性地，压力补偿流动路径可以包括阶梯状部分，通过该阶梯状部分，压力补偿流动路径的截面面积从第一截面面积立即减小至第二截面面积。

可移动构件可以包括轴部分。轴部分可以在阀元件与衔铁之间轴向延伸。阀元件可以包括第一轴向孔。轴部分可以包括第二轴向孔。压力补偿流动路径的第一轴向部分可以由第一轴向孔限定。压力补偿流动路径的第二轴向部分可以由第二轴向孔限定。

轴部分和阀元件可以是优选地以过盈配合的方式固定在一起的分立部件。轴部分的第一端部可以压配在阀元件的第一轴向孔内，以将轴部分固定到阀元件。这提供了可移动构件的部件可以使用有利的组装方法固定在一起的布置。

轴部分可以包括与第二轴向孔流体连通的至少一个横向孔。至少一个横向孔可以形成压力补偿流动路径的一部分。至少一个横向孔可以限定压力补偿流动路径的至少一个开口。横向孔可以基本上垂直于可移动构件的轴向方向延伸。轴部分可以包括至少两个、至少三个、或优选地至少四个横向孔。这改进了阀组件的压力补偿特性。在一些布置中，轴部分可以包括至少五个或至少六个横向孔。

轴部分可以包括至少一个横向延伸的肩部。至少一个横向孔可以限定在至少一个横向延伸的肩部中。轴部分和衔铁可以是优选地以过盈配合的方式固定在一起的分立部件。

至少一个开口可以在紧邻柔性膜的位置处延伸到压力补偿腔室中。至少一个开口可以是多个开口。柔性膜可以是平坦的。根据本发明的第二方面，提供一种用于阀的阀组件，包括：

阀本体，该阀本体具有限定阀腔室的壁；

第一流体端口；

第二流体端口；

阀座，该阀座定位在第一流体端口与第二流体端口之间；

可移动构件，该可移动构件在其第一端部处包括阀元件并且在其第二端部处包括衔铁，其中，该可移动构件能够在轴向方向上移动，以使阀元件与阀座接合和脱离，从而选择性地打开和关闭阀，并且其中，当阀打开或部分打开时，整个可移动构件与阀本体的壁间隔开；

至少一个偏置构件，其被配置成在轴向方向上支撑和偏置可移动构件；以及

柔性膜，其形成抵靠所述可移动构件和所述阀本体的密封件，以将阀腔室划分为流动腔室和压力补偿腔室，阀座和阀元件定位在流动腔室中，衔铁完全封闭在压力补偿腔室内，

其中，所述可移动构件包括一个或多个孔，所述一个或多个孔限定压力补偿流动路径，所述第一流体端口通过所述压力补偿流动路径流体地连接到所述压力补偿腔室，所述压力补偿流动路径具有至少一个开口，所述至少一个开口在所述衔铁与所述柔性膜之间的轴向位置处延伸到所述压力补偿腔室中，并且，

其中，压力补偿流动路径包括：

具有第一长度和第一截面面积的第一轴向部分；以及

邻近于第一轴向部分、具有第二长度和小于第一截面面积的第二截面面积的第二轴向部分。

其中，衔铁是扁平的。

其中，可移动构件是自由浮动的可移动构件。

其中，第一长度是第二长度的至少20％。

其中，可移动构件包括轴部分，该轴部分在阀元件与衔铁之间轴向延伸。

其中，阀元件包括第一轴向孔，并且轴部分包括第二轴向孔，其中，压力补偿流动路径的第一轴向部分由第一轴向孔限定，并且压力补偿流动路径的第二轴向部分由第二轴向孔限定。

其中，轴部分和阀元件是以过盈配合的方式固定在一起的分立部件。

其中，轴部分的第一端部压配在阀元件的第一轴向孔内，以将轴部分固定到阀元件。

其中，轴部分包括与第二轴向孔流体连通的至少一个横向孔，该至少一个横向孔形成压力补偿流动路径的一部分并且限定压力补偿流动路径的至少一个开口。

其中，至少一个横向孔基本上垂直于可移动构件的轴向方向延伸。

其中，轴部分包括至少一个横向延伸的肩部，该至少一个横向孔限定在该至少一个横向延伸的肩部中。

其中，轴部分和衔铁是以过盈配合的方式固定在一起的分立部件。

其中，该至少一个开口在紧邻所述柔性膜的位置处延伸到压力补偿腔室中。

其中，该至少一个开口是多个开口。

其中，该柔性膜是平坦的。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将从以下对本发明的实施例的描述中变得明显，该描述仅通过举例方式并且参考附图给出，在附图中：

图1是展示了包括根据本发明的第一实施例的阀组件以及致动器组件的阀的截面视图。

图2是图1的阀组件的放大截面视图。

图3是展示了根据本发明的第二实施例的阀组件的截面视图。

图4是展示了根据本发明的第三实施例的阀组件的截面视图。

具体实施方式

本文在用于控制比如液体或气体等流体的流量的阀的上下文中描述了一种阀组件。阀组件包括限定阀腔室的阀本体、以及第一流体端口和第二流体端口，流体可以通过第一流体端口和第二流体端口在阀与其中集成有阀的部件之间流动。阀组件进一步包括可移动柱塞，该可移动柱塞可以沿着阀组件的轴线移动。设置阀元件，使阀元件与柱塞处于固定关系，该阀元件可以通过与阀座接合来打开或关闭第一流体端口与第二流体端口之间的流体路径。柱塞借助于与螺线管组件组合地包括在柱塞中的衔铁被致动。螺线管组件包括缠绕在线轴上的导线线圈，该导线线圈可以被激励，以便引发磁场，由此控制衔铁的移动。连接到可移动构件的偏置构件可以在与螺线管所提供的磁力相反的方向上提供偏置力。

阀组件包括压力补偿机构。在此方面，阀腔室通过柔性膜而与压力补偿腔室界定开。柱塞包括压力补偿流动路径，该压力补偿流动路径将第一流体端口流体地连接到衔铁定位于其中的压力补偿腔室。压力补偿流动路径具有至少一个开口，该至少一个开口在衔铁与柔性膜之间的轴向位置处延伸到压力补偿腔室中。此外，压力补偿流体路径包括具有第一截面面积的第一轴向部分和具有小于第一截面面积的第二截面面积的第二轴向部分。

参考附图，图1示出了包括根据本发明的阀组件100以及致动器组件200的阀10的截面视图。阀组件100包括限定阀腔室115的阀本体110。阀本体110包括第一流体端口111和第二流体端口112，阀座113定位在该第一流体端口与该第二流体端口之间。阀组件100进一步包括通常被称为柱塞的可移动构件120。可移动构件120在其用于选择性地抵靠阀座113密封的第一端部处包括阀元件121。阀元件121可以包括横向延伸的肩部124，该横向延伸的肩部在阀组件100关闭时抵靠阀座113。可移动构件120还包括在其第二端部处的衔铁122。可移动构件120可沿着轴线105在轴向方向上移动，以使阀元件121与阀座113接合和脱离，以选择性地打开和关闭阀。在此示例中，衔铁122是在横向方向上呈长形使得其最大横向尺寸大于其最大轴向尺寸的扁平衔铁。衔铁122可以直接连接到阀元件121。在此示例中，可移动构件120进一步包括轴部分123，该轴部分在阀元件121与衔铁122之间轴向延伸，以连接可移动构件120的这两个部分。可移动构件120可以是单个整体部件，使得衔铁122、轴部分123和阀元件121被设置为单件的不同部分。替代性地，衔铁122、轴部分123和/或阀元件121中的一个或多个可以被设置为单独的分立部件，如下文关于图3所讨论的。

阀组件100进一步包括偏置构件130，该偏置构件被配置成在轴向方向上支撑和偏置可移动构件120。偏置构件130可以被配置成将可移动构件120朝向该可移动构件的打开位置和关闭位置中的一者而偏置。偏置构件130可以包括弹簧，优选地为扁簧，比如板簧。偏置构件130可以包括多个横向延伸的偏置部件。在所展示的示例中，偏置构件130被配置成将可移动构件120朝向该可移动构件的关闭位置偏置。在替代性布置(比如对线圈210进行激励被配置成使可移动构件120朝向该可移动构件的关闭位置移动的布置)中，偏置构件130可以被配置成将可移动构件120朝向该可移动构件的打开位置偏置。在任一情况下，偏置构件130通常被配置成在与螺线管所提供的磁力的轴向方向相反的轴向方向上对可移动构件120施加偏置力。可以以任何适合的方式限制偏置构件130相对于可移动构件120和相对于阀本体110在轴向方向上移动。在所展示的实施例中，偏置构件130的内部部分定位在可移动构件120的外表面中的凹槽125中，并且偏置构件130的外部部分定位在压力补偿腔室116的外壁的内表面中的凹槽118中。

阀组件100进一步包括柔性膜140，该柔性膜形成抵靠可移动构件120和阀本体110的密封件。柔性膜140将阀腔室115(阀元件121定位在该阀腔室中)与压力补偿腔室116(衔铁122被封闭在该压力补偿腔室内)界定开。柔性膜140可以包括横向于阀组件100的轴线105延伸的基本上环形的隔膜。柔性膜140可以是平坦的。柔性膜140可以由比如弹性体材料等弹性材料构成。弹性体材料可以包括丁腈橡胶(NBR)、乙烯丙烯二烃单体(EPDM)橡胶、含氟弹性体(FPM)和/或全氟弹性体(FFPM)。可以以任何适合的方式抵靠可移动构件120和抵靠阀本体110密封柔性膜140。在所展示的实施例中，柔性膜140的内缘定位和保持在可移动构件120的外表面中的环形凹槽126中，并且柔性膜140的外缘定位和保持在阀本体110的内表面中的环形凹槽117中。

可移动构件120仅通过偏置构件130和柔性膜140连接到阀本体，并且在偏置构件130和柔性膜140的柔度的影响之下在轴向方向上自由移动且绕横向轴线自由旋转。以此方式，可移动构件120实际上在阀本体内浮动，并且可以绕横向轴线摆动。

在所展示的示例中，第一流体端口111由延伸穿过阀座113的孔口限定。阀座113定位在阀本体110内，使得阀座113的外表面与阀本体110的内表面之间设置有间隙。此间隙限定第二流体端口112。以此方式，第二流体端口112由阀本体110的围绕阀座113延伸的孔口提供。阀座113可以是阀本体110的一体部分或可从阀本体110移除。第一流体端口111和第二流体端口112可以是同中心的。在所展示的布置中，阀座113定位在阀腔室115中，使得第二流体端口112流体地连接到阀腔室115。可移动构件120限定压力补偿流动路径160，第一流体端口111通过该压力补偿流动路径流体地连接到压力补偿腔室116。偏置构件130可以如图1所示定位在压力补偿腔室116中，或定位在阀腔室115中。柔性膜140具有面向阀腔室115的第一表面和面向压力补偿腔室116的相反的第二表面。以此方式，柔性膜140可以提供以下这样的至少一个表面：来自第一流体端口111和第二流体端口112中的至少一个流体端口的压力可以作用于该至少一个表面上，以提供对可移动构件120的压力补偿力。

致动器组件200抵靠阀组件100的端部定位，并且被配置成使可移动构件120沿着轴线105移动以选择性地打开和关闭阀10。在此方面，致动器组件可以包括比如螺线管等电磁致动器。在所展示的布置中，致动器组件200包括螺线管线圈210，该螺线管线圈围绕线轴220设置，该线轴设置在致动器组件200的壳体230内。可以包括铁磁材料的固定芯240可以设置在由线圈210和线轴220限定的中心通路内。固定芯240可以沿着阀组件100的轴线105延伸。致动器组件200包括用于通过向线圈210施加电流来激励该线圈的装置(未示出)。可以在阀组件100与致动器组件200之间设置填隙片250，以限制可移动构件120在轴向方向上的行程。填隙片250可以被配置为用于将致动器组件与阀组件流体地隔离的密封件。在所展示的实施例中，填隙片250跨压力补偿腔室116的顶部横向延伸，以防止压力补偿腔室中的流体与致动器组件200相互作用。致动器组件200的壳体230可以与阀本体110是一体的。在所展示的实施例中，壳体230包括向下延伸的环形壁231，致动器组件200通过该向下延伸的环形壁连接到阀组件100(例如，通过在环形壁231的内表面与阀本体110的外表面之间使用螺纹连接)以形成阀10。致动器组件200可以具有任何适合的形状。在所展示的布置中，致动器组件的壳体230是基本上圆柱形的，并且平行于阀组件100的轴线105。

现在将参考示出了阀组件100的放大视图的图2描述阀的另外的细节。如上文所讨论，可移动构件120限定压力补偿流动路径160，第一流体端口111通过该压力补偿流动路径流体地连接到压力补偿腔室116。压力补偿流动路径160包括具有第一截面面积或液压直径的第一轴向部分161和具有第二截面面积或液压直径的第二轴向部分162，该第二液压直径小于该第一液压直径。在所展示的示例中，第一轴向部分161由阀元件121中的轴向孔提供，并且第二轴向部分162由轴部分123中的轴向孔提供。还可以设置第三轴向部分163，该第三轴向部分至少部分地延伸到衔铁122中。在所展示的实施例中，第三轴向部分163是盲通路。在其他实施例中，第三轴向部分163可以延伸穿过衔铁122的整个轴向范围，使得该第三轴向部分通向衔铁122的上表面上的压力补偿腔室116。

压力补偿流动路径160进一步包括至少一个开口165，该至少一个开口在衔铁122与柔性膜140之间的轴向位置处延伸到压力补偿腔室116中。此开口可以是单个开口。可移动构件120可以包括多个开口165。可移动构件120可以包括多于两个开口165、优选地多于三个开口165、最优选地四个开口165。在所展示的实施例中，压力补偿流动路径160包括四个开口165，这四个开口限定在可移动构件120的外表面中并且通过设置在可移动构件120中的多个横向孔164流体地连接到第一轴向部分161和第二轴向部分162。开口165可以是径向开口，即，开口可以具有与可移动构件120沿着其被致动的轴线105垂直的轴线。在所展示的布置中，横向孔164与轴线105垂直，但应当了解，可以采用其他角度。例如，横向孔中的一个或多个横向孔可以与轴线105成大约45°的角度延伸。

开口165可以在邻近于柔性膜140的位置处延伸到压力补偿腔室116中，也就是说，在没有比如衔铁和/或偏置构件等中间部件定位在开口与柔性膜140之间的位置处。开口165被定位成与柔性膜相距第一轴向距离D1，其中，第一轴向距离D1被限定为开口165的任何部分与柔性膜140之间的最小轴向距离。在偏置构件130如图2所示定位在压力补偿腔室116中的情况下，偏置构件130被定位成与柔性膜140相距第二轴向距离D2，其中，第二轴向距离D2大于第一轴向距离D1。第一轴向距离可以小于第二轴向距离的50％，例如小于第二轴向距离的40％、小于第二轴向距离的30％、或小于第二轴向距离的20％。在所展示的实施例中，第一轴向距离小于第二轴向距离的10％。开口165中的一个或多个开口在轴向方向上的高度可以大于第一轴向距离。在开口是圆形的示例中，高度是开口的直径。开口165中的一个或多个开口的高度可以大于第一轴向距离的两倍，例如是第一轴向距离的三倍、四倍、五倍、或十倍。

在所展示的布置中，开口165在紧邻柔性膜140的位置处延伸到压力补偿腔室116中。

参考图1和图2，现在将关于正常关闭的阀组件对阀10的操作进行讨论。在正常关闭配置中，弹性偏置构件被布置成将可移动构件120朝向阀座偏置，而致动器组件被配置成在线圈被激励时将可移动构件120抬离阀座。在这种配置中，当致动器组件被停用时，阀是关闭的。应当理解，同一阀组件可以通过以下布置被修改为正常打开的阀组件：将偏置构件布置成将可移动构件120背离阀座偏置并且将致动器组件布置成在线圈被激励时将可移动构件朝向阀座移动。在这种配置中，当致动器组件关断时，阀是打开的。

当阀10关闭时，偏置构件130将可移动构件120朝向阀座偏置，以将阀元件121抵靠阀座密封，由此防止第一流体端口111与第二流体端口112之间的流体连通。第二流体端口112与阀腔室115流体连通，使得阀腔室115中的流体压力与第二流体端口112中的流体压力基本上相同。压力补偿流动路径160将第一流体端口111流体地连接到压力补偿腔室116，以使第一流体端口111中的流体压力和压力补偿腔室116中的流体压力相等。因此，第一流体端口111与第二流体端口112之间跨阀座的压力差通过压力补偿腔室116与阀腔室115之间跨柔性膜140的压力差得以平衡。这可以减小将阀保持在关闭位置中所需的偏置力的量值，因此可以减小致动器组件的大小和能量需求。

因此，在第一流体端口111中的流体压力大于第二流体端口112中的流体压力的情况下，第一流体端口111中的流体用于通过作用于阀元件121的下侧上来抵抗偏置构件130的力而抬升可移动构件120，并且压力补偿腔室116中的流体作用于柔性膜140的顶表面上以将可移动构件120朝向阀座推动。此布置提供了对可移动构件120的压力补偿力，使得该可移动构件可以更容易地维持在期望的位置中。

为了打开阀10，线圈210被激励以产生磁场，该磁场与衔铁122相互作用以将该衔铁朝向致动器组件200拉动并且由此将可移动构件120朝向其打开位置移动并将阀元件从阀座抬升。在替代性布置中，螺线管可以替代地被配置，从而对线圈210进行激励使可移动构件120朝向其关闭位置移动或使可移动构件120在两个或更多个位置之间进行切换以控制两个或更多个流体端口之间的流体流动。通过改变供应给螺线管的电力，可移动构件120可以被保持在关闭位置与完全打开位置之间的多个位置中的任何一个位置中。在打开位置中，或在如图1和图2所示的部分打开位置中，第一流体端口111和第二流体端口112沿着流体路径114跨阀座流体连通。流体可以通过流体路径114在任一方向上连通，即，流体可以从第一流体端口111连通到第二流体端口112或从第二流体端口112连通到第一流体端口111，如图2中的双向箭头所展示的。在所示出的示例中，偏置构件130将可移动构件120朝向其关闭位置偏置，使得阀元件121抵靠阀座113密封。这阻挡了第一流体端口111与第二流体端口112之间的流体路径114。

在处于关闭位置中时，第一流体端口111通过可移动构件120中的压力补偿流动路径160(该压力补偿流动路径终止于开口165)与压力补偿腔室116流体连通。通过将压力补偿流动路径160的开口165定位在衔铁122与膜140的上表面之间的轴向位置处、特别是在如图1和图2所示的紧邻于膜的位置处，第一流体端口111中的压力波动可以几乎瞬间被传递到柔性膜140的上表面。这抵消了压力波动改变可移动构件120的轴向位置的倾向，并且使得阀的打开位置能够得到更准确的控制。

如图3所示，阀组件100的至少一个部件可以由多个分立部件构成。在此方面，阀本体110可以被设置为单个整体部件。替代性地，阀本体110可以包括第一阀本体部分110a和第二阀本体部分110b，该第一阀本体部分和该第二阀本体部分连结在一起以限定阀本体110。在所展示的实施例中，第一阀本体部分110a限定阀腔室115，并且第二阀本体部分110b限定压力补偿腔室116。第一阀本体部分110a和第二阀本体部分110b可以是基本上圆柱形的并且大小可以被设置成使得第一阀本体部分110a被同中心地接纳在第二阀本体部分110b内或反之亦然。在所展示的布置中，第一阀本体部分110a在第二阀本体部分110b内部形成过盈配合。

柔性膜140的外缘定位和保持在阀本体110的内表面中的环形凹槽中。在图3的实施例中，柔性膜140被保持在第一阀本体部分110a与第二阀本体部分110b之间限定的凹槽内。在所示出的布置中，柔性膜140的外缘被保持在第一阀本体部分110a和第二阀本体部分110b的相对表面之间。柔性膜可以被夹持在第一阀本体部分110a的上表面与第二阀本体部分110b的下表面之间。第一保持环141可以邻近于柔性膜140的底表面设置在阀腔室115中。第二保持环142可以邻近于柔性膜140的顶表面设置。柔性膜140可以被夹持在第一保持环141与第二保持环142之间，由此第一保持环和第二保持环限定第一阀本体部分与第二阀本体部分之间的凹槽的至少一部分。在所示出的布置中，第一保持环141的下侧抵靠第一阀本体部分110a的内表面上的面向上的肩部119a，并且第二保持环142的上表面抵靠第二阀本体部分110b的内表面上的面向下的肩部119b。第一保持环141和第二保持环142一起夹置在肩部119a与肩部119b之间，以将这两个保持环固定在适当位置并在第一阀本体部分110a和第二阀本体部分110b组装在一起以形成阀本体110时对柔性膜140施加夹持力。第一保持环141和第二保持环142可以与第一阀本体部分110a和第二阀本体部分110b一起在尺寸上进行调整，以控制柔性膜140的顶表面和底表面可用于压力补偿的有效面积。在图1至图3所示的实施例中，柔性膜的顶表面暴露于压力补偿腔室116中的流体压力的有效面积小于柔性膜的底表面暴露于阀腔室115中的流体压力的有效面积。对于给定的流体压力，相对于作用于膜的顶表面上的力，这增加了作用于膜的底表面上的力的量。在一些实施例中，柔性膜的顶表面的有效面积与阀元件的下侧的有效面积基本上相同，使得柔性膜的顶表面上的液压力和阀元件的下侧上的液压力相互抵消。

可移动构件120可以被设置为单个整体部件。替代性地，可移动构件120可以包括可以通过任何适合的装置固定或装配在一起的多个分立部件。阀元件121和衔铁122可以是在不存在中间轴部分的情况下彼此直接连接的分立部件。阀元件121和轴部分123可以被设置为整体部件，而衔铁122可以被设置为连接到轴部分123的分立部件。衔铁122和轴部分123可以被设置为整体部件，而阀元件121可以被设置为连接到轴部分123的分立部件。

在图3所展示的实施例中，阀元件121、衔铁122和轴部分123被设置为连接在一起以形成可移动构件120的三个分立部件。这些部件可以通过过盈配合或以其他方式装配在一起，以保持成彼此成固定关系并且被限制成在阀的操作期间作为单本体移动。

阀元件121可以包括环形本体121a，该环形本体具有沿着阀组件100的轴线105延伸的轴向孔121b，以限定压力补偿流动路径的第一轴向部分161。横向延伸的肩部124可以包括弹性密封元件121c，该弹性密封元件用于在阀关闭时与阀座113接合。衔铁122可以包括圆盘形本体122a，该圆盘形本体具有设置在该圆盘形本体中且沿着轴线105延伸的盲孔或盲空腔122b。空腔122b可以被向下延伸的环形唇缘122c围绕。

与一些已知布置不同，衔铁122没有轴向延伸到线圈210内的位置。由于此布置，可移动构件120能够绕横向轴线摇摆或旋转，使得该可移动构件的纵向轴线可以与阀轴线105错位，而不会受到任何到线圈210中的轴向延伸的限制。替代地，可移动构件120可以在柔性膜140和偏置构件130的刚度和/或柔度所允许的范围内绕横向轴线摇摆。以此方式，当阀处于其打开位置中并且不与阀座113接触以使得该阀的移动不会受到阀座113的限制时，应当了解，可移动构件120绕横向轴线的旋转仅受到偏置构件130和柔性膜140的限制。因此，这提供了附加的移动自由度，阀组件100可以通过该附加的移动自由度补偿压力不平衡。

轴部分123包括第一端部123a和第二端部123b。在所示出的示例中，第一端部123a定位在轴部分123的下端部处并且被接纳在阀元件121的轴向孔121b中，而第二端部123b定位在轴部分123的上端部处并且被接纳和保持在衔铁122的下侧中的盲空腔122b中。

轴部分123的第一端部123a可以是基本上圆柱形的，并且包括轴向孔。第一端部123a被同中心地接纳在阀元件121的轴向孔121b中，并且可以通过过盈配合保持。第一端部123a沿着阀元件121的轴向孔121b的长度的仅一部分延伸，使得轴向孔121b在轴部分123下方的暴露部分限定压力补偿流动路径160的第一轴向部分161，并且第一端部123a的轴向孔限定压力补偿流动路径160的第二轴向部分162。第一轴向部分161具有由阀元件121的轴向孔121b的直径限定的第一直径。第二轴向部分162具有由轴部分123的第一端部123a的轴向孔的直径限定的第二直径，其中，第一直径大于第二直径。

第二端部123b可以是基本上圆柱形的，并且可以包括沿着轴线105延伸的轴向孔，以限定压力补偿流体路径160的第三轴向部分163。在轴部分123的第一端部123a与第二端部123b之间的是呈至少一个横向延伸的肩部或凸出部123c的形式的中间轴部分，该中间轴部分限定压力补偿流动路径160的横向孔164。这种横向孔可以在与轴线105垂直的方向上延伸。至少一个横向肩部或凸出部123c的横向尺寸大于轴部分123的第一端部123a和第二端部123b的横向尺寸。至少一个横向肩部123c可以包括环绕轴部分123的单个环形肩部。替代性地，至少一个横向肩部123c可以包括在圆周方向上间隔开的多个横向肩部123c。在轴部分123的横向肩部123c在横向方向上延伸超出轴部分123的第二端部123b时，偏置构件130可以被夹持在至少一个横向肩部123c与衔铁122之间，而柔性膜140可以被夹持在至少一个横向肩部123c与阀元件121之间。

具体地，偏置构件130可以在其内部部分处被保持在衔铁122的唇缘122c的底表面与轴部分123的横向肩部123c的上表面之间限定的凹槽中。因此，偏置构件130可以通过被夹持在轴部分123的第二端部123b与衔铁122之间而与可移动构件120保持成固定关系。第二端部123b可以沿着盲空腔122b的长度的仅一部分延伸，使得第二端部123b的顶表面与盲空腔122b的封闭端部之间设置有间隙。轴部分123的第二端部123b处的此间隙确保无论第二端部123b和盲空腔122b的制造公差如何，偏置构件130都可以被牢牢地夹持在衔铁122与轴部分123之间。类似地，柔性膜140的内缘可以保持在轴部分123的横向肩部123c的底表面与阀元件121的环形本体121a的上表面之间的凹槽中。柔性膜140被这些部件夹持的程度可以在组装期间通过对阀元件121和轴部分123的相对轴向位置进行调节而进行调整。

图3所示的布置对阀的组装特别有利，尤其是在要通过将部件依序插入阀组件100的底端(即，插入阀组件的定位有流体端口的端部中)来进行组装的情况下。在此方面，从第二阀本体部分110b(其可以固定到致动器组件200的壳体230的环形壁231)开始，可以将衔铁122从阀组件100的底端插入第二阀本体部分110b中。随后，可以插入偏置构件130，之后可以插入轴部分123，其中，轴部分123的第二端部123b可以与衔铁122的空腔122b过盈配合，以由此保持偏置构件130的内部部分。偏置构件130的外部部分可以由第二阀本体部分110b的凹槽118保持在特定的轴向位置中。在此之后，可以将第二保持环141插入阀组件100的底端中以围绕轴部分123，并且该第二保持环可以由第二阀本体部分110b的内表面上的面向下的肩部119b保持在特定的轴向位置中。然后，可以将具有密封元件121c的阀元件121插入阀组件100的底部中并与轴部分123的第一端部123a过盈配合，以由此将柔性膜140的内部部分保持在固定位置中。最后，可以将第一保持环141和第一阀本体部分110a插入阀组件100的底部中，以由第二阀本体部分110b同中心地接纳并且将柔性膜140的外部部分固定在固定位置中。限定第一流体端口111的阀座113可以作为第一阀本体部分110a的一体式部分被包括在内，或者可以是通过过盈配合或任何其他适合的固定装置固定到该第一阀本体部分的分立部件。

参考图4，示出了阀组件300的第二实施例。第二实施例在结构和操作上与上文关于图1至图3所讨论的阀组件的第一实施例类似，并且使用类似的附图标记来表示类似的特征。在此实施例中，压力补偿流体路径360的第一轴向部分361和第二轴向部分362通过倾斜部分366连接，在该倾斜部分中，压力补偿流动路径的直径从第一直径逐渐减小至第二直径。这与第一实施例形成对比，在该第一实施例中，第一直径与第二直径之间存在阶梯状变化。倾斜部分366可以通过基本上圆锥形的表面来提供。在可移动构件320由分立元件形成(如图3所示)的情况下，倾斜部分366优选地在轴部分的第一端部处被设置为倾斜端面。

图4所展示的附加的可选的特征涉及衔铁322。除了压力补偿流体路径360的通向压力补偿腔室316的开口365之外，衔铁322可以包括提供了通向压力补偿腔室316的附加的开口的一个或多个横向衔铁孔367。横向衔铁孔367可以从轴线105向外横向延伸到衔铁322的侧表面。进一步地，替代具有盲空腔(参见图3)的是，衔铁322可以包括通孔368，该通孔通向衔铁322的上表面，以将第三轴向部分363与压力补偿腔室316流体地连接。因此，在使用期间，流体可以从第一流体端口311流经压力补偿流体路径360的第一轴向部分361和第二轴向部分362，然后通过横向孔364和开口365、通过第三轴向部分363和通孔368、以及通过横向衔铁孔367流到压力补偿腔室316中。提供多个流动路径可以进一步减少第一流体端口111和压力补偿腔室的压力变化之间的时滞，以进一步改进阀控制。

可以对所有上述实施例进行多个不同的修改，无论是通过添加、删除和/或替换，以提供另外的实施例，其中任何和/或所有实施例旨在被所附权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种用于阀的阀组件，包括：

阀本体，所述阀本体具有限定阀腔室的壁；

第一流体端口；

第二流体端口；

阀座，所述阀座定位在所述第一流体端口与所述第二流体端口之间；

可移动构件，所述可移动构件包括：

在其第一端部处的阀元件，

在其第二端部处的衔铁，以及

轴部分，所述轴部分在所述阀元件与所述衔铁之间轴向延伸，

其中，所述可移动构件在轴向方向上是移动的，以使所述阀元件与所述阀座接合和脱离，从而选择性地打开和关闭所述阀，并且其中，当所述阀打开或部分打开时，整个可移动构件与所述阀本体的壁间隔开；

至少一个偏置构件，所述至少一个偏置构件被配置成在所述轴向方向上支撑和偏置所述可移动构件；以及

柔性膜，所述柔性膜形成抵靠所述可移动构件和所述阀本体的密封件，以将所述阀腔室划分为流动腔室和压力补偿腔室，所述阀座和所述阀元件定位在所述流动腔室中，所述衔铁完全封闭在所述压力补偿腔室内，

其中，所述可移动构件包括一个或多个孔，所述一个或多个孔限定压力补偿流动路径，所述第一流体端口通过所述压力补偿流动路径流体地连接到所述压力补偿腔室，所述压力补偿流动路径具有至少一个开口，所述至少一个开口在所述衔铁与所述柔性膜之间的轴向位置处延伸到所述压力补偿腔室中，

其中，所述压力补偿流动路径包括：

具有第一长度和第一截面面积的第一轴向部分；以及

邻近于所述第一轴向部分、具有第二长度和小于所述第一截面面积的第二截面面积的第二轴向部分，

其中，所述第一长度是所述第二长度的至少20％；

其中，所述阀元件包括第一轴向孔并且所述轴部分包括第二轴向孔，其中，所述压力补偿流动路径的第一轴向部分由所述第一轴向孔限定并且所述压力补偿流动路径的第二轴向部分由所述第二轴向孔限定，所述轴部分和所述阀元件是以过盈配合的方式固定在一起的分立部件。

2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述衔铁是扁平的。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其中，所述可移动构件是自由浮动的可移动构件。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其中，所述轴部分的第一端部压配在所述阀元件的第一轴向孔内，以将所述轴部分固定到所述阀元件。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其中，所述轴部分包括与所述第二轴向孔流体连通的至少一个横向孔，所述至少一个横向孔形成所述压力补偿流动路径的一部分并且限定所述压力补偿流动路径的所述至少一个开口。

6.根据权利要求5所述的阀组件，其中，所述至少一个横向孔基本上垂直于所述可移动构件的所述轴向方向延伸。

7.根据权利要求5所述的阀组件，其中，所述轴部分包括至少一个横向延伸的肩部，所述至少一个横向孔限定在所述至少一个横向延伸的肩部中。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其中，所述轴部分和所述衔铁是以过盈配合的方式固定在一起的分立部件。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其中，所述至少一个开口在紧邻所述柔性膜的位置处延伸到所述压力补偿腔室中。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其中，所述至少一个开口是多个开口。

11.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其中，所述柔性膜是平的。

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