CN87102806A - 低漏受控量孔提升阀 - Google Patents

Abstract

一种受控量孔的提升阀包括一导向提动阀芯压力平衡装置。该装置防止阀入口和出口之间的流体泄漏。压力平衡装置包括一个在主阀体一通道内可滑动的销子，这个通道延伸于入口和一导向输出通道之间。销子的一端和一个从导向提动阀芯突出的心柱相接触，销子的另一端和一个挠性膜片相接触，膜片在阀入口和安置有销子的通道之间形成一隔离层。一个输入导向通道包括一量孔的一环形间隙入口。环形间隙的径向宽度小于量孔的直径。

Description

本发明涉及一种电磁操纵，受控导向的控制阀。

提升式阀已经传统地用作开关阀或用于压力控制，而滑柱式阀已经传统地用于精密控制。可是，由于提升式阀不易污染，同样希望将提升式阀用于精密控制。

一种提升式控制阀的例子可见于1975年颁发给小拜尔斯（Byer，Jr.）的美国专利No    3，893，471。这些阀具有用来使导向提动头流体动力平衡的一个压力平衡销，以使作用在导向提动头上的力只是一个弹簧力和一个电磁线圈力，从而使阀对负荷的变化不敏感。可是在这样一种阀中，当它的电磁线圈断路时，在压力平衡销和衔铁之间，存在着一条从入口到出口的流体泄漏通路。当电磁线圈接通、阀打开时，这种泄漏是可以接受的。可是，当电磁线圈断路时，这种泄漏可能导致受阀控制的执行机构或装置的“滑移”。

这个问题的一种解决方法在1985年1月22日颁发给孔玛等人（Kumar    et    al）以及转让给该申请的受让人的美国专利No    4，494，726中有所描述。′726阀（指No    4，494，726号专利中的阀）包括一个在压力平衡销的泄漏通路出口的单向阀。可是，这个单向阀所占据的空间意味着衔铁的起始动程只会打开单向阀，因此使可用于控制目的衔铁动程减小。这种单向阀装置也增加了阀的复杂性和成本，同时有害地影响阀的可靠性。

对于′726的单向阀解决方案的一种可供替换的方法是在压力平衡销和安装平衡销的衔铁孔的壁之间配置一个O形圆环密封垫。可是，这样一种密封装置会产生一个摩擦或粘滞问题，这会不利地影响阀的平稳工作。

此外，′471和′726阀二者都有衔铁，衔铁必须在插入压力平衡销以后插入阀组件。由于衔铁和衔铁所容纳的压力平衡销之间的紧密配合这种组件很难校整。并且这两种阀都有输入导向通道或量孔，量孔可能被液压流体中的碎片粒子所阻塞。

本发明的一个目的是提供一种含有一流体动力平衡导向提动阀芯的提升式阀，该提动阀芯组装起来很简易。

本发明的另一个目的是提供一种没有泄漏的和工作平稳的阀。

本发明的再一个目的是提供一种含有一计量孔的阀，该计量孔受保护以免被杂质堵塞。

本发明达到了这些和其余的目的。本发明有一个在壳体内可动的主阀体以控制一个入口和一个出口之间的流体流量。主阀体根据导向室内的流体压力变化而移动。主阀体内包括一个使入口和导向室相通的输入导向通道和一个使导向室和出口相通的输出导向通道。一个导向提动阀芯相对于主阀体上的一个导向阀座移动，以控制经过输出导向通道的流通。主阀体内的一条第三通道延伸于输入导向通道和输出导向通道之间。一个压力平衡销可以在第三通道内滑动。一块挠性的膜片密封地复盖在第三通道面向输入通道的那一端，销和膜片相接触。销的另一端和从导向提动阀芯伸出的一个心柱相接触，并且延伸经过一部分输出导向通道。当导向提动阀芯和导向阀座接触时，使销稍微推入膜片在其内形成一个小小的凹处。通过膜片作用在销上的输入导向通道的流体压力和膜片一起平衡那些反向地推动导向提动阀芯和导向阀座接合的流体压力。膜片可靠地隔离了输入导向通道和输出导向通道，以使泄漏流体不能流过这种流体动力平衡系统。

因为不是由导向提动阀芯而是由主阀体容纳压力平衡销，所以在装配过程中，当衔铁和导向提动阀芯插入壳体和电磁线圈内的适当位置时，不存在调整问题。

在一个栓塞上形成入口导向通道内的一个计量孔，栓塞用螺纹安置在主阀体内。栓塞和主阀体之间形成一个环形间隙。这个环形间隙在入口和量孔之间形成一部分输入导向通道。这个间隙的径向宽度小于量孔的直径，以使不然会堵塞量孔的粒子被环形间隙挡住。

图1是一个根据本发明结构的电磁操纵，受控导向的提升阀的局部剖视图。

图2是一个沿图1的2-2线的剖面图。

图3是一个沿图1的3-3线的剖面图。

图4是一个沿图1的4-4线的剖面图。

图5是图1中一部分的一个放大的视图，表示本发明的膜片和压力平衡销装置的细节。

一个电磁操纵的量孔控制阀10包括一个线圈12和一个围绕一阀体16和一衔铁18的空心壳体基座14。其余和壳体有关的部分包括一个空心帽20和一个用螺帽24固定在空心帽20上的外罩22。一空心圆筒形衬套25把基座14和空心帽20间隔开来。一空心管套26容纳在基座14内并且通过一个O形圆环密封垫28和基座14以螺纹方式密封接合。壳体基座14、衔铁18、帽20和外罩22是用铁磁材料制成的，而其它零件是用非磁性材料制成的，例如不锈钢。

管套26上形成有一个用于与一液压源，例如泵32相连的入口30，以及一个用于与流体工作装置（未示出）相连的出口34。管套26在入口30和出口34之间形成一个环形主阀座36。

阀体16在套管26内是可移动的，它和主阀座36相配合来控制从入口30到出口34的流体流量。弹簧38推压阀体16以与座36相配合。阀体16包括一个内腔39，内腔39的一端通向入口30。一条轴向输入导向通道42把内腔39的另一端和一个导向室即控制室44连通起来，控制室44是由阀体16，管套26，壳体基座14，衔铁18和一提动阀芯46围成的。

导向提动阀芯46包括一截头圆锥表面部分51，一心柱53从圆锥表面部分51延伸出去。

一个级形的轴向中心孔延伸穿过阀体16，它包括一通入内腔39内端的较大直径孔部分47和一通入室44的较小直径部分49。一对通道50从孔47和48的相会处沿相反方向径向地向外延伸到阀体16表面上相应的一对平面部分52上。绕通道48外端的阀体16的表面形成一导向阀座49，阀座49和导向提动阀芯46的截头圆锥端面相配合。

孔48，径向通道50和平面52形成一条输出导向通道，它把流体从导向阀座49通向出口34。

在心柱53和通道48壁之间存在一环形间隙，使得当导向提动阀芯51和导向座49分离时，流体可以流过通道48。

在内腔39中，一个空心栓塞54与阀体16螺纹相接。栓塞54内有一个盲阶孔56，孔56和入口30没有通路。栓塞54和阀体16一起围起一个空腔40，空腔40通过通道42和室44相通，而且经过计量孔58和入口30相通。

栓塞54有一个环形台肩57，台肩57和内腔39紧密相配合，以使栓塞54精确地定位在内腔39中。接近栓塞54的外端设置有一个环形台肩60。一量孔58在台肩57和60之间径向地伸入栓塞54，并且使盲阶孔56经过台肩60和入口30相通。台肩60和内腔39壁之间有一预置的环形间隙。这个间隙的径向宽度最好小于计量孔58的直径，使得会塞住量孔58的粒子被台肩60拦住。这个环形间隙总的横截面积比量孔58的面积大得多，使得可以拦住任何粒子而不显著地影响流体在入口30和量孔58之间的流通。量孔58最好依一定尺寸加工，使得空腔40和控制室44内的控制压力大约为输入压力的90%。径向通道62使孔56和空腔40相连通。一个挠性（最好是橡胶）膜片64安置在盲阶孔56的较大直径部分，以防止盲阶孔56和输出导向通道48的相通。

一个压力平衡销66配置在输出导向通道48中。销66的一端压入膜片64，并在其中形成一个凹处。销66延伸到稍微经过径向通道50的一个边缘的一个位置，和提动阀芯46的心柱53相接触。

销66的一端受到经过平面52和径向通道50输出流体压力的作用。量孔58出口的输入流体压力通过膜64作用在销66的另一端上。最好选择导向座49，孔47和销66的直径使得受控制压力作用的销66和膜64组合件的有效压力响应面积必须等于导向提动阀芯46的净有效面积，即为将导向提动阀芯推向座49，控制压力作用在阀芯46上的净有效面积。这样，就使导向提动阀流体动力平衡，使得作用在它上面的仅仅是由于弹簧72和线圈12所产生的力。

当导向提动阀芯46靠在导向阀座49上时，因为膜64密闭地紧贴出口导向通道48一端四周的阀体表面，没有泄漏流体从入口30经压力平衡销流向出口。在响应不均匀的压力差变化的进一步运动中，这个膜片和压力平衡销的设置也防止了泄漏。由于压力平衡销66位于阀体16内，导向提动阀芯46可以是一种结构单一的实心零件，而先有技术的压力平衡销装置需要空心的导向提动阀芯。

帽20上滑动而密闭地安置有一调节导柱70。一弹簧72压缩在导柱70和导向提动阀芯46之间，它推压导向提动阀芯离开导柱70，使阀芯和导向阀座49相配合。调整垫片74和销紧螺丝76相配合调节导柱70的位置，从而调整弹簧72的偏置压力。拧入衔铁18一端的间距螺钉78控制衡铁18和帽20之间的最小轴向气隙。衔铁包括一对轴向延伸的槽80，从把室44内的流体压力传递到室82，于是室82内的流体压力作用在导向提动阀芯46上以平衡室44中的压力对导向提动阀芯46上的作用。导向提动阀芯46装有一个弹性卡环84，环84靠在一台肩86并且和衔铁的端面相接触。这种接合连同间距螺钉78和帽20的接合限定了主阀体16相对于阀座36的最大打开程度。

现在转到图5，我们看见压力平衡销66伸出通道47的端面一段距离d，最好大约0.11mm，因而在膜片64上形成一凹处。最好销66的前边缘倒成一圆弧，半径稍大于d，例如0.13mm。这样一种圆的前边缘不致于损坏膜片64。

配合一特定的实施例已经对本发明作了描述，而要知道，借助于上述描述，许多替换，改进和更改对于精通本技术的那些人是显而易见的。因此，本发明旨在包括所有这些属于所附的权利要求书的精神实质和范畴的替换，改进和更改。

Claims (13)

1、一种导向操作的控制阀，它具有：一个限定一流体入口和一流体出口的壳体；一个可在壳体内移动以控制入口和出口之间流体流通的主阀体，该主阀体内有一条导向通道延伸于入口和出口之间，并且有一个导向阀座围绕导向通道的一部分；控制阀还具有：一个导向提动阀芯，它能和导向阀座相接合又能相对于导向阀座移动，以控制经过导向通道的流体流通，从而控制主阀体的移动；以及具有一用于流体动力地平衡导向提动阀芯的装置，其特征在于：

导向提动阀芯是一个整体机件；以及

平衡装置被主阀体所接受。

2、根据权利要求1的控制阀，其特征在于，

平衡装置还包括防止泄漏流体从入口流向出口的装置。

3、一导向操作的控制阀，它具有：一个限定一流体入口和一流体出口的壳体;一个可在壳体内移动以控制入口和出口之间流体流通的主阀体，该主阀体内有一条延伸于入口和出口之间的导向通道，并且有一个导向阀座围绕一部分导向通道;控制阀还具有：一个导向提动阀芯，它能和导向阀座相接合，又能相对于导向阀座移动，以控制经过导向通道的流体流通，从而控制主阀体的移动，以及具有一用于流体动力地平衡导向提动阀芯的装置，其改进措施的特征在于：

平衡装置包括一个安置在导向通道中可滑动的圆柱销，它能和导向提动阀芯的一端接触，并且根据导向阀座进出液流的压力差异而移动。

4、根据权利要求3的控制阀，其特征在于：销的一端受到导向阀座的导向通道流出液流压力的作用，导向阀座的导向通道进入液流压力作用在销的另一端上。

5、根据权利要求3的控制阀，其特征在于：

壳体和主阀体之间限定一个控制室;

导向通道包括一条从入口延伸到控制室的第一通道，一条从控制室延伸到出口的第二通道和一条延伸于第一和第二通道之间的第三通道，销可滑动地安置在第三通道内，以及

一挠性膜片配置在第一通道上，膜片绕第三通道一端和阀体一个表面密封地配合，又和销的一端接触，导向通道输入液流压力通过膜片作用在销上。

6、根据权利要求5的控制阀，其特征在于：它还包括：

弹性装置，它与导向提动阀芯相接触，并且被压缩以推动导向提动阀芯和导向阀座配合;以及

致动装置，它用来移动导向提动阀芯离开阀座。

7、根据权利要求6的控制阀，其特征在于：

导向提动阀芯包括一个与导向阀座密封配合的阀表面以及一条心柱，该心柱从上述阀表面轴向地突出并且经导向通道一直延伸到一端，上述端部和销接触，当上述阀表面处于和导向阀座接合时，上述端部和上述销的接合使上述销在膜片中形成一凹处。

8、根据权利要求5的控制阀，其特征在于：

导向提动阀芯有一有效压力响应区，流体压力作用在该压力响应区上，以推动导向提动阀芯和提动阀座接合;以及

膜片和销相配合形成一个基本上和导向提动阀芯一有效压力响应区相等的有效压力响应区，作用在膜片和销的有效压力响应区上的流体压力推动膜片和销接触，推动销和导向提动阀芯接触，从而推开导向提动阀芯不和导向阀座相接合。

9、一种控制阀，它具有：一限定一入口和一出口的壳体;一可在壳体内移动以控制入口和出口之间的流通的阀体;一用于控制阀体的移动的导向装置，该导向装置包括一导向压力室，一用于控制导向室的流体压力的导向阀，一使导向室同一流体压力源相通的导向通道，以及一在导向通道内具有一定直径的减压量孔，其特征在于：

导向通道的一部分在流体压力源和量孔之间形成一个连续的流体缝隙，连续的流体缝隙的宽度小于量孔的直径，但其总的横截面积比量孔的横截面积大得多。

10、根据权利要求9的控制阀，其特征在于：

连续缝隙包括一个被一径向间隙隔开的径向内壁和外壁之间环形缝隙，该径向间隙宽度小于量孔的直径。

11、一个导向操作的控制阀，其特征在于，它包括：

一内有一阀孔的壳体，一个把阀已一流体压力源接通的入口，一个把阀孔与一液体控制的功能部件相接通，一阀孔壁形成入口和出口之间的一个主阀座;

一个阀组件可在阀孔内相对于阀座移动，以控制从入口到出口的流体流量，阀组件和壳体之间围起一个导向室，阀组件随着导向室内压力的变化而移动，阀组件包括：

一个阀体具有一个一端不通的内腔，该内腔从和入口相通的那一端延伸;

一条第一通道从不通内腔的内端延伸到导向室，一条第二通道用于使流体从导向室通往出口，而一条第三通道延伸于第一和第二通道之间;

一个栓塞件安置在不通的内腔中，栓塞的一端有一条环形槽，栓塞上有一个环形台肩位于入口和槽之间，台肩和不通内腔的壁之间限定了一个具有一定径向宽度的环形缝隙，栓塞内有一条第四通道，其一端与第一通道相通，栓宽还有一个量孔使槽和第四通道的另一端相通，量孔的直径小于环形缝隙的宽度，环形缝隙、槽、不通孔的第四通道和第一通道全都构成一导向通道的各个部分，使入口和导向室相通;

一个挠性膜片密封地绕第三通道的一端和阀体的一个表面相接合，并且切断了第三通道和导向通道之间流体的流通，

一个压力平衡销滑动地安置在第三通道内，销的一端受到出口室内流体压力的作用，而销的另一端和膜片接合，使得导向通道内的流体压力通过膜片作用在上述另一端;以及

控制阀还进一步包括一个可移动的导向阀构件，以控制经过第二通道的流体流量，导向阀构件的一端和销的一端相接触，使得销的运动来推动导向阀构件。

12、根据权利要求11的控制阀，其特征在于：

膜片利用安置在栓塞件内端一凹进部分内，栓塞件使得膜片绕第三通道的一端和阀体的一个表面密封地配合。

13、根据权利要求11的控制阀，其特征在于：

导向阀件包括一条心柱，该心柱延伸经过第二通道的一部分一直到与销接触的那一端。

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