CN1942675B - 用于阀门致动器的非对称流量增压器装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非对称流量增压器组件，其包括可在第一方向和第二方向上移动的差动致动器(24)、与所述致动器流体连通的第一增压器(44)、以及与所述致动器流体连通的第二增压器(48)。所述第一增压器包括第一供应通道(60)和第一排放通道，其中所述第一供应通道向所述致动器供应流体，且所述第一排放通道从所述致动器排放流体。所述第一排放通道被设计来产生第一流体流动阻力。所述第二增压器包括第二供应通道(58)和第二排放通道，其中所述第二供应通道向所述致动器供应流体，而所述第二排放通道从所述致动器排放流体。所述第二排放通道被设计来产生第二流体流动阻力。所述第一流体流动阻力大于所述第二流体流动阻力，以使得所述致动器沿着所述第一方向和所述第二方向大致对称地移动。

Description

用于阀门致动器的非对称流量增压器装置

相关申请

本申请要求于2004年4月16日提交的、申请号为60/562,950的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明一般涉及控制阀门系统，以及更具体地，本发明涉及一种具有非对称流动模式的流量增压器装置，其用于与控制阀门的阀门致动器一起使用。

背景技术

用于在过程系统中控制诸如压缩空气、天然气、油、丙烷等液体和/或气体流动的多种阀门系统在本领域内是众所周知的。这些系统可以采用控制阀门，以防止或抑制流体内的压力喘振(pressure surge)，否则这种压力波动将会对组件造成损坏或使系统功能遭到破坏。

在一种应用中，压缩机增加了在处于正常工作状况下的过程系统中正在流动的空气的压力。如果空气需求减少，例如当下游节流阀门关闭时，对一部分空气的需要迅速减少，且通过压缩机的流量也减少。当流量减少到足够小时，压缩机进入不稳定状态，在该状态下气体通过压缩机从出口侧向回流到入口侧。这样，气体流动在顺流与回流之间快速振荡。这种被称为喘振的现象是不希望发生的，因为喘振现象向诸如叶片和轴承等压缩机部件上施加了不适当的应力。

当压缩机在喘振发生的运行点附近时，通常的解决喘振的方法是通过将一种控制阀门围绕该压缩机放置，该控制阀门使得从压缩机出口向入口的流动转向。由于喘振是一种快速、不稳定的流动现象，所以控制阀门必须能快速动作。传统上，控制阀门一直是开/关装置。然而，随着自动控制软件和电子技术的进步以及压缩机尺寸的增大，如果控制阀门被替换成节流装置，就可以实现运行效率和运行稳定性上的显著改善。为了完全展现替代开/关阀门的节流阀门的益处并保护压缩机免受喘振所扰，阀门的位置必须控制得又快又精确。

控制阀门的位置通常由定位器控制。大流量致动器可以采用标准定位器花10秒或20秒或更长时间来打开或关闭控制阀门。这种阀门定位器不能在所希望的响应时间内运行以达到最佳的抗抗喘效果，或者不能在达到最佳的抗抗喘效果所需的响应时间内传送充足流量的流体来移动致动器。

为了解决这个问题，控制阀门组件可以结合容积增压器，并与节流控制阀门上的定位器协作，以增大致动器的冲程速度。利用一个或多个流量增压器，阀门和致动器的冲程速度可以被放大或增加15或20倍。

尽管流量增压器的使用减轻了响应时间慢的问题，但它会加剧响应定位器的阀门的任何非对称性能。例如在以下情况中产生非对称性，即，致动器在关闭方向上阻尼不足(或这说过冲)而在打开方向上阻尼过度(或者说迟缓)。流量增压器不仅放大致动器的响应或冲程，也能够放大固有非对称性。在配备了流量增压器的较大流量致动器上，这种非对称性特别明显。

总的来说，定位器和阀门系统通常采用低压电系统进行工作。定位器将诸如4mA-20mA的电信号转换为压力输出，以向致动器发信号。由于定位器在弱电流下操作，并由于定位器的固有特性，由定位器数传来关闭控制阀门的信号要比打开阀门的信号发送得快。这样，就存在定位器性能上的固有非对称性。使用增压器只会加剧这种问题。

通常，在压缩机抗喘振阀门应用中，控制阀门组件被安装以长冲程致动器，并在致动器的上侧和下侧(分别在上侧和下侧的口或腔室)安装数目相等的流量增压器。在一实例中，由于定位器和多个流量增压器的固有非对称性，致动器响应将会在打开方向上阻尼不足或在关闭方向上阻尼过度。在打开失效的致动器中，也就是在喘振状态下打开致动器，在许多情况下，关闭方向上的过冲是特别不希望出现的。例如，在压缩机抗喘振应用中，通过过远或过快、或又远又快地关闭节流阀，关闭方向上的过冲会意外地使阀门进入喘振状态。本领域技术人员所公知的是，通常通过解谐定位器减少阻尼不足响应的有害效果，这样在关闭方向上的响应得到严格控制。然而，这种解谐会导致在打开方向上实质上阻尼过度响应，这会产生非常迟缓的响应且是不希望出现的。

总的来说，如果致动器以动态对称性进行操作，则可改善控制阀门组件的性能。例如，如果在阀门打开方向上的动态响应与关闭方向上的动态响应基本相同，则致动器以动态对称性工作。

因而，优选的是，控制阀门系统及相关组件的结构及/或操作的不断改善。

发明内容

本发明的非对称流量增压器组件，包括致动器，其在第一方向和第二方向上可移动；第一增压器，其与所述致动器流体连通，所述第一增压器包括第一供应通道和第一排放通道，其中所述第一供应通道向所述致动器供应流体，所述第一排放通道将流体从所述致动器排出，所述第一排放通道被设计来产生第一流体流动阻力；以及第二增压器，其与所述致动器流体连通，所述第二增压器包括第二供应通道和第二排放通道，其中所述第二供应通道向所述致动器供应流体，所述第二排放通道将流体从所述致动器排出，所述第二排放通道被设计来产生第二流体流动阻力；其中，所述第一流体流动阻力大于所述第二流体流动阻力，这样所述致动器沿着所述第一方向和所述第二方向基本对称地运动；其中所述第一排放通道包括第一限制部分，所述第二排放通道包括第二限制部分，所述第一限制部分具有的横截面面积小于所述第二限制部分的横截面面积；其中所述第一排放通道包括第一输出腔室、第一排放口、第一排放腔室、包含多条通道的第一歧管、以及第一排放出口，所述第二排放通道包括第二输出腔室、第二排放出口、第二排放腔室、包含多条通道的第二歧管、以及第二排放出口，并且其中所述第一排放口限定所述第一限制部分，且所述第二排放口限定所述第二限制部分。

本发明的非对称流量增压器组件，包括致动器，其在第一方向和第二方向上可移动；第一增压器，其与所述致动器流体连通，所述第一增压器包括第一供应通道和第一排放通道，其中所述第一供应通道向所述致动器供应流体，所述第一排放通道将流体从所述致动器排出，所述第一排放通道被设计来产生第一流体流动阻力；以及第二增压器，其与所述致动器流体连通，所述第二增压器包括第二供应通道和第二排放通道，其中所述第二供应通道向所述致动器供应流体，所述第二排放通道将流体从所述致动器排出，所述第二排放通道被设计来产生第二流体流动阻力；其中，所述第一流体流动阻力大于所述第二流体流动阻力，这样所述致动器沿着所述第一方向和所述第二方向基本对称地运动；进一步包括定位器、从所述定位器到所述第一增压器的第一管线、和从所述定位器到所述第二增压器的第二管线，其中所述定位器分别使用第一信号和第二信号，分别采用被加压流体，通过所述第一管线和所述第二管线，选择性地向所述第一增压器和所述第二增压器发送信号，其中所述第一信号的传送慢于所述第二信号的传送。

本发明的非对称流量增压器组件，包括致动器，其在第一方向和第二方向上可移动；第一增压器，其与所述致动器流体连通，所述第一增压器包括一供应通道和一排放通道，其中所述供应通道向所述致动器供应流体，所述排放通道将流体从所述致动器排出；第一供应阀门，其设置在所述第一增压器中用于控制流体经过所述第一增压器朝向所述致动器流动；第二增压器，其与所述致动器流体连通，所述第二增压器包括一供应通道和一排放通道，其中所述供应通道向所述致动器供应流体，所述排放通道将流体从所述致动器排出；第二供应阀门，其设置在所述第二增压器中用于控制流体经过所述第二增压器朝向所述致动器流动；其中，所述第一供应阀门具有较之所述第二供应阀门更高的流体流动阻力。

本发明的非对称流量增压器组件，包括致动器，其在第一方向和第二方向上可移动；第一增压器，其与所述致动器流体连通，所述第一增压器包括第一供应通道和第一排放通道，其中所述第一供应通道向所述致动器供应流体，且所述第一排放通道从所述致动器排放流体；第二增压器，其与所述致动器流体连通，所述第二增压器包括第二排放通道，其中所述第二排放通道从所述致动器排放流体；其中，所述第一排放通道和所述第二排放通道的组合具有较之所述第一供应通道对流体流动的更低的阻力，以提供所述致动器操作的动态对称性，并且其中所述致动器包括：外壳和置于所述外壳中的隔板，所述隔板将所述外壳分为上腔室和下腔室，且所述隔板可以沿所述第一方向朝向所述下腔室移动，并且可以沿所述第二方向朝向所述上腔室移动；以及置于所述下腔室中并将所述隔板偏压而离开所述下腔室的弹簧，其中所述第一增压器向所述上腔室供应流体，以沿所述第一方向移动所述隔板，而在释放所述上腔室中的流体时所述弹簧沿所述第二方向移动所述隔板。

本发明的非对称流量增压器组件，包括具有第一侧和第二侧的致动器，其在第一方向和第二方向上可移动；主流体供应管线，其可操作地连接到一调节器；阀门定位器，其与所述主流体供应管线流体连通，并设置为供应第一和第二气动信号；第一流量增压器，其与所述致动器的第一侧流体连通，并通过一第一增压器供应管线与所述主流体供应管线流体连通，所述第一流量增压器包括一供应通道、一排放通道和一信号口，所述供应通道设置为引导流体至所述致动器的第一侧，以响应于通过所述信号口接收自所述阀门定位器的所述第一气动信号而沿所述第一方向移动所述致动器；第二流量增压器，其与所述致动器的第二侧流体连通，并通过一第二增压器供应管线与所述主供应管线流体连通，所述第二流量增压器包括一供应通道、一排放通道和一信号口，所述供应通道设置为引导流体至所述致动器的第二侧，以响应于通过所述信号口接收自所述阀门定位器的所述第二气动信号而沿所述第二方向移动所述致动器；所述第一流量增压器的排放通道具有第一流体流动阻力，所述第二流量增压器的排放通道具有第二流体流动阻力，所述第二阻力大于所述第一阻力。

本发明的非对称流量增压器组件，包括致动器，其在第一方向和第二方向上可移动；主流体供应管线；阀门定位器，其与所述主流体供应管线流体连通，并设置为供应第一和第二信号；第一流量增压器，其与所述致动器的第一侧流体连通，并通过一第一增压器供应管线与所述主流体供应管线流体连通，所述第一流量增压器限定一供应通道和一排放通道，所述供应通道设置为引导流体至所述致动器的第一侧，以响应于接收自所述阀门定位器的所述第一信号而沿所述第一方向移动所述致动器；第二流量增压器，其与所述致动器的第二侧流体连通，并通过一第二增压器供应管线与所述主流体供应管线流体连通，所述第二流量增压器限定一供应通道和一排放通道，所述供应通道设置为引导流体至所述致动器的第二侧，以响应于接收自所述阀门定位器的所述第二信号而沿所述第二方向移动所述致动器；其中所述第一和第二流量增压器相对于彼此功能性地不对称，该功能性不对称由以下至少一种方式来实现：设置所述第一流量增压器的排放通道以具有小于所述第二流量增压器的排放通道的排放流体阻力的排放流体阻力；或设置所述第一流量增压器的供应通道以具有小于所述第二流量增压器的供应通道的第二供应质量流率的第一供应质量流率。

附图说明

图1显示了根据本发明的教示并采用活塞类阀门致动器所构建的打开失效的控制阀门组件的一个实例。

图2显示了图1的阀门和致动器的详细视图，部分地以横截面显示。

图3显示了图1所示的第一流量增压器的截面图。

图4显示了图1所示的第二流量增压器的截面图。

图5显示了图2所示的第二流量增压器的可选实例的截面图。

图6显示了第一增压器的供应口的可选结构。

图7显示了第一增压器的供应阀门的可选结构。

图8显示了第二增压器的供应阀门的可选结构。

图9和10所显示的图形，以曲线的方式示出了，在根据本发明的教示所构建的流量增压器装置的控制阀门系统一个实例中，实际百分比行程和理论上的致动器百分比行程对该致动器的一个完整冲程的逝去时间的关系。

图11显示了使用一种弹簧加隔板致动器的非对称组件的第二实例。

尽管公开内容允许具有各种改造和可选的结构，但其特定的阐释性实施例意已经在附图中得到显示并在下文作详细说明。然而，应当理解，本说明书并非意在将本公开内容限制在所公开的具体形式中，相反，本说明书意在涵盖由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围之内的所有改造、可选结构和等效方式。

具体实施方式

本文描述的实施例并不意在详尽说明，或者也并非意在将本发明的范围限制于明确的形式或所公开的多种形式。而是说，以下所描述的实施例是为了最佳地解释本发明的原理并使本领域其他技术人员能够理解本发明内容。

现在参见附图，图1显示了一种控制阀门组件10的许多可能实例中的一个，控制阀门组件10使用根据本发明的内容所构建的增压器装置。图1且特别是图2显示了阀门12，其限定出流体流经的通道14。阀门12包括一个可移动地置于阀门12之中的笼架18内的阀门插栓16。笼架18被穿孔使得流体能通过笼架18。插栓16被连接到杆20上并在第一位置和第二位置之间可以移动，在如图2所示在所述第一位置中通道14打开且流体可以流过笼架18的孔，而在该第二位置中插栓16被向下移动并堵住笼架18的穿孔，这样流体就不能够流过通道14。进一步，阀门12起到节流阀门的作用，以使得插栓16可以被定位于所述第一位置和所述第二位置之间内的任意位置，以控制流体流经阀门12的。

致动器24临近阀门12放置并被设计来在所述第一位置和所述第二位置之间移动阀门12。致动器24包括活塞杆28能在其中滑动的缸体26。活塞杆28包括活塞30和致动器轭32。轭32经由杆连接器33有效地连接到杆20，这样当活塞28移动时，插栓16同样地移动。控制元件22临近杆连接器33放置并可以传感插栓16的位置。

活塞30在缸体26的腔室34中滑动。活塞30将腔室34分为上腔室36和下腔室38，二者通过活塞30彼此大致地密闭。第一出入口40允许将流体引入上腔室36，而第二出入口42允许将流体引入下腔室38。

公知的是，为了用阀门12关闭通道14，被加压的流体可以通过第一出入口40被引入上腔室36中，而在下腔室38中的流体可以通过第二出入口42释放。接着活塞28和插栓16被向下推动，从而关闭通道14。为了打开通道14，被加压的流体通过第二出入口42被引入下腔室38中，而在上腔室36中的流体可以通过第一出入口40释放。活塞28和插栓26被向上推动，从而打开通道14。

上腔室36经由第一连接件46与第一增压器44流体连通。下腔室38经由第二连接件50与第二增压器48流体连通。因此，由第一增压器44提供的流体经过第一连接件46和第一出入口40，进入上腔室36中。同样地，由第二增压器48提供的流体经过第二连接件50和第二出入口42，进入下腔室38中。在本实例中，第一连接件46和第二连接件50由管接头制成，但也可以使用诸如弹性或刚性塑料的其他类型的连接方式。在本公开内容中，流体一词具有工程含义，且至少可包括液体和气体。

回到图1，主供应管线52被连接到调节阀54并向调节阀54提供从被加压流体，该被加压流体来自于诸如空气压缩机的压力源。调节阀54分别通过三条供应管线分别与三个元件流体连通，并且也通过这三条供应管线分别向这三个元件提供被压缩的流体，这三条供应管线指的是：：第一增压器供应管线58、第二增压器供应管线60和定位器供应管线62，这三个元件指的是：第一增压器44、第二增压器48和定位器56。进一步，这些供应管线可以用金属管、刚性或弹性塑料管等制成。调节器54可以调节向这些元件供应的流体的压力。

定位器56与输入中心63电连通。定位器56从输入中心63接收指令，该指令指导定位器56将阀门移到所希望的位置，例如关闭位置、打开位置或二者之间的任意位置。定位器56可以与控制元件22电连通，由此能够确定插栓16在阀门12中的位置。定位器56，选择性地使用第一增压器44和第二增压器48以本说明书所讨论的方式指导阀门12的运动。

定位器56经第一定位器输出管线64与第一增压器44流体连通，并经第二定位器输出管线66与第二增压器48流体连通。定位器56从输入中心63接收电指令输入并将该电信号转化成多个气动信号。定位器56使用从调节阀54而来的被加压的流体，从而通过第一输出管线64向第一增压器44传送第一气动信号，以及通过第二输出管线66向第二增压器48传送第二气动信号。

如果指令输入指引定位器56以非紧急的方式打开阀门12，定位器36通过第二增压器48向致动器24的下腔室38提供已加压的流体，且定位器36允许被加压的流体从上腔室36流经第一增压器44，从而释放到大气或第三贮液器中。如果指令输入指引阀门关闭，则进行与以上相反的过程。

本领域所公知的是，如果在紧急情况下，来自输入中心的信号指引定位器56迅速打开阀门12，则第二气动信号通过第二增压器48流向下腔室38。如本说明书将要描述的，第二信号还启动第二增压器48，这样，大流量的被加压的流体通过第二增压器供应管线58、经第二增压器48流到下腔室38，由此迅速打开阀门12。

如本说明书详细描述的，所公开的第一流量增压器44和第二流量增压器48具有一个特征，该特征可被用于增压器设备中，已减轻或消除上文所述的动态不对称性。增压器44、48可以与其它流量增压器一起安装，从而将功能性的不对称性合并于阀门系统中，如下文所述的来补偿或抵消动态不对称性，使系统具有实际上对称的性能。

本发明公开的第一流量增压器44在图3中以横截面显示，且第二流量增压器48在图4中以横截面显示。第一增压器44通常包括外壳或主体100，该外壳或主体具有入口或供应腔室102和输出腔室104，二者经主体100中的供应口106相互连通。供应腔室102在一端具有供应开口108，其打开朝向主体100的外部。供应腔室102在其内部端与供应口106连通。输出腔室104在输出腔室104的内部端与供应口106连通，并且输出腔室104在输出开口110处打开朝向主体100外部。在上文的实例中，供应腔室102和供应开口108经第一增压器供应管线58与调节器54连通。输出腔室104经第一连接件46连通到一个致动器，例如上文所述的致动器24。

旁路限制通道112与输出通道104连通并具有调整螺纹件114。如下文所述，旁路调整螺纹件114可被调整以允许小流量的流体从定位器56，通过第一增压器44，流到致动器24的上腔室36，同时避免产生流量增加。如下文所讨论的，横跨第一增压器的较大的压力差会致动增压器。

供应阀门116定位于供应腔室102中并临近供应口106。在本实例中，供应阀门116完整地被保持在杆118的一部分上，并通过弹簧122相对较紧地被偏压在一个靠拢的位置而倚靠供应口106的座120。弹簧122只是一种安全部件，以确保供应阀门116在增压器不工作或阀门系统失效的时候保持关闭。

在本实例中，在主体中并在腔室102和104以及供应口106上方设有空腔124。在空腔124的排放腔室部分128与供应口106的下游处的输出腔室104之间连通地设置第一排放口126。输入信号口130在来自定位器56的第一增压器供应管线58和空腔124的上信号腔室部分132之间处于流体连通。

旁路口133在旁路通道112与输入信号口130之间提供流体连通。当所述定位器通过输入信号口130向第一增压器传送被加压流体以关闭阀门12时，流体流入上信号腔室132中并流过旁路口133。如果流体的压力没有高到足以开动第一增压器44，如本说明书将要描述到的，流体流过旁路口133和旁路限制通道112，并流入输出腔室104。流体从这里流向致动器24，以关闭阀门12。当然，因为第一增压器44还没有被驱动，关闭阀门12要花相对较长的时间。

浮动隔板组件134定位于空腔124中，并将空腔124分成单独的排放腔室128和信号腔室132，并起到提升阀的作用。隔板组件134包括一个浮动歧管136，其夹在一对隔板138和140之间。上隔板138被称为仪器隔板并限定信号腔室132。下隔板140被称为反馈隔板并限定排放腔室128。歧管136包括一个中央开口142和从该处向外径向伸展的多个径向通道144。径向通道144流体连通到围绕隔板138和140之间的歧管136伸展的圆形通道146。圆形通道146进一步流体连通到排放出口148，其开口面对主体100外侧的大气。

排放阀门150保持处于阀门杆118上，与供应阀门116相对。第二排放口152被设置于歧管136的底部并在排放腔室128和歧管136的中央开口142之间提供连通。排放阀门150承靠在座154处，以关闭第二排放口152。弹簧空腔156设置在隔板组件134的上方并容纳弹簧158，该弹簧向下偏压浮动组件134使其倚靠排放阀门150，以关闭第二排放口152。当排放阀门150被关闭时，排放腔室128不与排放出口148流体连通。当打开时，所述增压器的出口腔室104通过排放腔室128和隔板歧管136流体连通到排放出口148。

现在参见图4，对第二增压器48进行说明。在本实例中，除了本说明书指明的哪些不同之处外，第二增压器48与第一增压器44完全相同。第二增压器44包括输出腔室204和位于输出腔室204上方的空腔224。空腔224和输出腔室204通过第一排放孔26连接。在第二增压器48中，第一排放口226的横截面面积小于第一增压器44的第一排放口126的横截面面积。下文将提到，流体通过第一增压器44进行排放而受到的阻力小于流体通过第二增压器48进行排放而受到的阻力。

如上面所讨论的并以示例的方式回过来参考第一增压器44，定位器56传送由电脉冲转换而来的气动信号，所述电脉冲基于致动器4的位置。压力信号被传送到信号口130，并因此传送到所述增压器的信号腔室132。进一步，通过调节器28供应腔室102被提供以稳定供应的压力。输出腔室104与致动器24连接。

横跨第一增压器44的压力差出现在信号腔室132和排放腔室128之间，并因此出现在信号腔室132和输出腔室104(通过第一排放口126)之间。如果增压器旁路调整所决定，或者根据用户希望，横跨增压器22的压力差实质上无效，则每个阀门116和150保持关闭。隔板组件134将处于静态无负载位置，同时每个阀门116和150一直倚靠各自的座120和154。在压力差实质上无效或者为零的情况中，各自的弹簧122和158用来将阀门116、150偏压至关闭。实质上有效的压力差是指：压力差大到足以影响隔板组件134，使其或向上或向下运动，且可以使供应阀门116和排放阀门150一起移动，因为它们都固定在杆118上。

工作期间，当信号腔室132中压力实质上大于输出腔室104的压力时，形成了正压力差状态。定位器56向信号口130传送出一个高压力信号。浮动隔板组件134依附于排放阀门150上被压力差向下推动，从而保持第二排放口152关闭并打开供应阀116。这样，第一增压器44从供应腔室102，通过输出腔室104，向致动器24提供一定流量的被加压空气。增压器44的输出也在隔板组件134上通过排放口126得到提示。当输出腔室104中的压力升至信号腔室132中的压力时，供应阀门116升起并关闭。

当信号腔室132中的压力实质上低于输出腔室104中的压力时，形成了负压力差。例如，定位器56可以向处于相对低压的信号口130发出校正气动输入信号。浮动隔板组件134和阀门杆118将升起。供应阀门116，如果还没有关闭，将会关闭供应口106。一旦供应阀门116关闭，杆118和供应阀门116和150将不会进一步向上移动。来自输出腔室104的背压进一步反抗弹簧158的力向上推动浮动隔板组件134，并打开第二排放口152。在本例中，空气会从输出腔室104通过排放出口148排向大气。

调整螺纹件114可以被调整以限定旁路，这样来自定位器的多种不同压力将开动所述增压器。例如，如果在附近的螺纹件114完全阻挡住旁路，由于所有压力会施加在上隔板138上并向下推动供应阀门116，来自定位器的小压力就可开动增压器。同样，如果螺纹件114允许高压力流过旁路，上隔板138上会承受较少的压力，且增压器在来自定位器的相对较高的压力下被开动。

在这种类型的流量增压器中，排放流量被第一排放口126、226的尺寸所限制，这两种排放口是沿着排放路径上的尺寸最窄或者最小的通道、口、或空腔。根据本发明，通过使增压器排放流量产生非对称性，致动器运动的非对称性被减少或基本上消除。以上目标可以通过以下方法来实现，即，使第一增压器44的第一排放口126大于第二增压器48的第一排放口226。这样，在第二增压器48中的流体流动阻力比第一增压器44中的大。在一个例子中，通过铣削或采用其他方法来扩大第一排放口126的尺寸，可以将第二增压器48转变成第一增压器44。采用这种方式可获得增压器排放流量的非对称性。

当致动器24的下腔室38被填充以打开通道18时，第二增压器48可以被用于将冲程速度增加至较大的程度。第一增压器44具有较大的第一排放口126，以提供更大的排放流量容量，用于释放上腔室36中空气。这种方法可以降低阀门打开期间的阻尼。通过在致动器侧辅助的增压器数量以及增压器44、48的排放口126、226之间的尺寸差，可以控制阻尼量。

当致动器24的上腔室36被填充以关闭通道18时，第一增压器44可以被用于增加冲程速度，但只能至较小的程度。第二增压器48为流量排放提供较小的容量，并由此关闭冲程期间提供的阻尼效应比打开冲程期间第一增压器44提供的阻尼效应稍大。

增压器排放口126和226尺寸的差异可以用于抵消在大流量致动器和阀门系统中产生的固有非对称动态。这样，当系统具有关闭冲程比打开冲程快的非对称的性能时，第一增压器44和第二增压器48可以用于增加打开冲程中的排放，这样就可以获得对称的性能。

如本实例中所公开的致动器不必是活塞类的，而实际上可以是任何类型的致动器。例如，致动器可以是弹簧或隔板类型的致动器。进一步地，如有需要，系统可以针对致动器的每一侧使用多个流量增压器。优选地可以在致动器的每一侧使用相同数量的增压器，以在每次冲程期间形成增压和动态性能上的近似的对称性。本说明书所公开的非对称增压器排放尺寸可以用于在致动器任一侧上的一个或更多增压器，以获得对非对称动力性的补偿所希望的程度。进一步地，其它结构也可以用于提供增压器44、48的非对称功能，以补偿非对称性能。这可以包括产生不同流体阻力的任何结构，例如使用相同的增压器，但是在一侧设置调整器以限制排放，或者还包括针对增压器本身的内在和外在的结构，这种结构影响提供或排放的流体阻力。

在所示的实例中，所示的第一排放口126和第二排放口226具有圆形横截面且呈圆筒形，其中第一排放口126具有比第二排放口226更大的直径。以这种方式，在第二增压器48中的流体流动的阻力比第一增压器48中的更大。然而，可以看出，可以形成任意数量的构建物来增加或减少流体流动。这包括在排放口路径上放置阻碍物，如突出部、块、条状物、通风口、风扇等。第二排放口226也可以包含不规则的边缘，以增大流体流动的阻力。这种方法可以包括对孔攻螺纹，形成多边形横截面等。其他阻碍物和不规则形状的侧壁将是本领域的普通技术人员所公知的。

在增压器48的可选实施例中，第三增压器300如图5所示，显示了另一种增加流体流动阻力的方式。第三增压器300包括长度比第一排放口126长的第三排放口326。第一排放口126和第三排放口326都是圆形的，有相同的直径，然而第三排放口326的长度长于第一排放口126的长度。为了进一步增加阻力，第三排放口326可以具有弯曲或蜿蜒的设计。在本例中，减少了第三输出腔室304的容积，但可以使用不减少第三输出腔室304容积的其它设计形式。总的来说，任何通过第二增压器48(或第三增压器300)相对于第一增压器44对排放流体流动进行限制的设计都是合适的。

在另一实例中，如图6所示，并没有限制排放路径来产生非对称性，而是让在两个增压器的供应路径中的气流阻力可以是非对称的。因此，第一增压器44中供应口106a的横截面可以小于第二增压器48的供应口206。在本例中，通过使向致动器24供应的流体通过第一增压器的流速较之通过第二增压器更大致动器，补偿了固有非对称性。当然，除了供应口外，排放口也可以进行控制。

在控制通过第一增压器44的流动的进一步方法中，供应阀门116的结构可以改变。如图3所示，供应阀门116的形状呈锥形。另外，如图7所示，供应阀门116a可以采用钟形的形状，从而进一步将通过供应口106的流速限制在低振幅。相反，如图8所示，第二增压器48的供应阀门216a可以采用平板的形状以增加流速。

图9和10显示了一种系统和一种系统输出的实例，通过采用本说明书公开的非对称流量增压器装置可实现这种系统和这种系统输出。每附图中的实线代表理论上的理想对称性。虚线代表针对不同装置的实际测试性能。

图9显示了在各种增压器/致动器/阀门尺寸组合之下针对一个冲程循环的冲程速度的例子。在每幅图，可以看出在大约1秒且少于2秒内可以实现100％的冲程。每种测试利用四个流量增压器装置，在致动器的每一侧上有两个流量增压器。

图10显示，利用所公开的增压器装置，可以实现具有实质上动态对称性的长冲程和反向冲程循环。每幅图的左轴线代表完整冲程的百分比。每幅图的底部轴线代表逝去的时间。这些图显示了长冲程和反向冲程，并显示了使用所描述的系统10而实现的阀门性能的实质上对称性。

图11公开了另一实例，其中在一种弹簧加隔板致动器500上使用了一种非对称性设计致动器。如前面的实例那样，致动器500被连接到阀门502。该致动器包括其中设置有隔板506的外壳504。隔板506连接到致动器轭508，致动器轭508连接到阀门502致动器。隔板506和外壳504限定出上腔室510。上腔室510中的流体压力推动隔板506并因而向下推动轭508和阀门502。当上腔室510中的流体压力降低时，弹簧512向上回推隔板506。如图可见，空气压力没有被用来向上推动隔板506。这样，只通过这种结构就可以在该致动器500的性能中产生非对称响应。

在本实例中，定位器514并行地向第一增压器516和第二增压器518供应流体。第一增压器516和第二增压器518流体连接到致动器500的上腔室510。只有第一增压器516通过管线520与被加压流体的源相连接，这样当从定位器514而来的信号开动增压器516、518时，只有第一增压器516向致动器500的上腔室510供应高度加压的流体。然而，当从定位器514而来的信号减弱时，弹簧512的力向上推动隔板506，并且在上腔室510中的被加压流体通过第一增压器516和第二增压器518排放。如上文所述，例如通过增大或缩小流体供应路径或流体排放路径，可以控制通过第一增压器516和第二增压器518的流体流速。总的来说，流体供应路径相对于流体排放路径受到限制。例如，在第一增压器516中的流体供应路径可以具有供应限制部分，而第一增压器中的第一流体排放路径和第二增压器中的第二流体排放路径都可以具有第一排放限制部分和第二排放限制部分。供应限制部分所具有的横截面面积小于第一排放收缩部分与第二排放收缩部分的横截面面积之和。其他在本文中概述的技术也可以使用。采用这种方式，可以在弹簧加隔板致动器500中实现性能上的动态对称性。

上述各附图内容并不互相排斥。也就是说，根据本说明书所公开的实例的精神和范围，技术人员可以挑选和选择若干附图的多个方面，并将这些所选择的方面与针对其他不同附图所显示和描述的其它所选择的方面相结合。

那些本领域的技术人员通过前面的说明将明了本发明的多种改造和可选的实施例。因而，这些说明应该被解释为仅仅用于例证，目的是向本领域技术人员讲授最好的模式或者用于执行本发明的目前预期的多种模式。在基本不偏离本发明的精神的前提下，可以改变这里公开的结构细节或多种结构，并且落在附带的权利要求书的范围中或者字面上或者进行等效处理的所有改造的独立应用，均得到保护。

Claims (13)

1.一种非对称流量增压器组件，其包括：

致动器，其在第一方向和第二方向上可移动；

第一增压器，其与所述致动器流体连通，所述第一增压器包括第一供应通道和第一排放通道，其中所述第一供应通道向所述致动器供应流体，所述第一排放通道将流体从所述致动器排出，所述第一排放通道被设计来产生第一流体流动阻力；以及

第二增压器，其与所述致动器流体连通，所述第二增压器包括第二供应通道和第二排放通道，其中所述第二供应通道向所述致动器供应流体，所述第二排放通道将流体从所述致动器排出，所述第二排放通道被设计来产生第二流体流动阻力；

其中，所述第一流体流动阻力大于所述第二流体流动阻力，这样所述致动器沿着所述第一方向和所述第二方向基本对称地运动；

其中所述第一排放通道包括第一限制部分，所述第二排放通道包括第二限制部分，所述第一限制部分具有的横截面面积小于所述第二限制部分的横截面面积；

其中所述第一排放通道包括第一输出腔室、第一排放口、第一排放腔室、包含多条通道的第一歧管、以及第一排放出口，所述第二排放通道包括第二输出腔室、第二排放口、第二排放腔室、包含多条通道的第二歧管、以及第二排放出口，并且其中所述第一排放口限定所述第一限制部分，且所述第二排放口限定所述第二限制部分。

2.如权利要求1所述的组件，所述第一增压器进一步包括第一信号口，且所述第二增压器进一步包括第二信号口，其中当所述第一输出腔室中的空气压力比所述第一信号口中的大时，所述空气压力向上推动第一歧管，进而打开所述第一排放通道而同时保持所述第一供应通道关闭，其中当所述第二输出腔室中的空气压力比所述第二信号口中的大时，所述空气压力向上推动第二歧管，进而打开所述第二排放通道而同时保持所述第二供应通道关闭。

3.如权利要求1所述的组件，所述致动器包含可以沿着第一方向和第二方向移动的活塞，其中所述第一增压器适于向所述致动器供应流体，以沿着所述第一方向移动所述活塞，并且所述第二增压器适于向所述致动器供应流体，以沿着所述第二方向移动所述活塞，其中从所述致动器流经所述第一增压器的流体流动的阻力，大于从所述致动器流经所述第二增压器的流体流动的阻力，这样所述组件实现了基本对称的性能。

4.如权利要求1所述的组件，进一步包括定位器、从所述定位器到所述第一增压器的第一管线、和从所述定位器到所述第二增压器的第二管线，其中所述定位器分别使用第一信号和第二信号，分别采用被加压流体，通过所述第一管线和所述第二管线，选择性地向所述第一增压器和所述第二增压器发送信号，其中所述第一信号的传送慢于所述第二信号的传送。

5.如权利要求4所述的组件，所述第一排放口比所述第二排放口大。

6.如权利要求4所述的组件，其中所述第一排放通道具有与所述第二排放通道横截面相类似的横截面。

7.如权利要求1所述的组件，进一步包括：

第一供应阀门，其设置在所述第一增压器中用于控制流体经过所述第一增压器朝向所述致动器流动；和

第二供应阀门，其设置在所述第二增压器中用于控制流体经过所述第二增压器朝向所述致动器流动；

其中，所述第一供应阀门具有较之所述第二供应阀门更高的流体流动阻力。

8.如权利要求7所述的组件，其中所述第一供应阀门是钟形的，所述第二供应阀门包括一平板。

9.如权利要求8所述的组件，其中所述第一供应阀门设置在一设计为限制流体流动的供应口中。

10.如权利要求7所述的组件，其中所述第一排放通道与所述第二排放通道的尺寸和形状使得所述第一排放通道具有比所述第二排放通道更小的流体流动阻力。

11.如权利要求1所述的组件，其中所述第一限制部分和所述第二限制部分每一个都具有圆形的横截面。

12.如权利要求1所述的组件，其中所述第一限制部分包括不规则的边缘，以增加流动阻力。

13.如权利要求1所述的组件，其中所述第一限制部分包括置于所述第一供应通道中的障碍物元件。

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