專利名稱：帶有可調(diào)止擋機(jī)構(gòu)的閥的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求享有分別于2003年3月7日和2004年1月16日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.60/452772和No.60/481904的優(yōu)先權(quán)，其整體公開(kāi)內(nèi)容過(guò)引用結(jié)合于本文中。
背景許多隔膜閥利用氣壓促動(dòng)來(lái)控制是否打開(kāi)或關(guān)閉閥。典型的促動(dòng)器包含一個(gè)或多個(gè)與閥隔膜相連以使隔膜移動(dòng)至閥座上從而關(guān)閉閥的活塞。閥可以是常閉的或常開(kāi)的。在常閉閥中，彈簧偏壓活塞和隔膜以使其靠在閥座上，從而使其保持關(guān)閉。為了打開(kāi)閥，將氣壓輸入到促動(dòng)器中并使其作用在活塞面上，從而克服彈簧力以移動(dòng)活塞。當(dāng)促動(dòng)器的活塞移動(dòng)時(shí)，其使隔膜脫離閥座，從而打開(kāi)閥而允許流動(dòng)。在現(xiàn)有技術(shù)的促動(dòng)器中，活塞設(shè)有額外的行程距離以保證促動(dòng)器和閥充分打開(kāi)。當(dāng)為了最大限度地提高閥的壽命周期而改進(jìn)閥組件時(shí)，在促動(dòng)器中會(huì)發(fā)生常見(jiàn)的失效。因此，需要提供一種能夠最大限度地提高閥組件的壽命周期的促動(dòng)器。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種用于限制閥或促動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)的可調(diào)機(jī)構(gòu)。這種可調(diào)機(jī)構(gòu)與一個(gè)或多個(gè)活塞協(xié)同操作，以確定隔膜將運(yùn)動(dòng)過(guò)的軸向距離。通過(guò)限制活塞和隔膜的運(yùn)動(dòng)距離，就可以提高促動(dòng)器的壽命周期，并且可調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流體流量。例如，可形成滴流閥或混合閥。另外，促動(dòng)器的行程可設(shè)置成與閥隔膜的行程匹配，從而防止促動(dòng)活塞或閥隔膜的超行程。在某些實(shí)施例中，用于限制閥或促動(dòng)器運(yùn)動(dòng)的可調(diào)機(jī)構(gòu)可從閥組件的外部接觸到，從而避免了為進(jìn)行調(diào)節(jié)而拆卸閥組件或其任何一部分的需求。
從下述詳細(xì)描述和權(quán)利要求中并結(jié)合附圖，可以清楚本發(fā)明的這些和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖紙簡(jiǎn)介本發(fā)明采用了某些零部件和零部件配置的結(jié)構(gòu)形式，它的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例將在本說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)地描述，并在形成本文的一部分的附圖中顯示，其中

圖1是結(jié)合有本文所述的本發(fā)明第一實(shí)施例的閥的剖視圖；圖2是結(jié)合有本文所述的本發(fā)明第二實(shí)施例的閥的剖視圖；圖3是結(jié)合有本文所述的本發(fā)明的三通閥的剖視圖；圖4是處于第一狀態(tài)下的三通閥的流動(dòng)路徑圖；圖5是處于第二狀態(tài)下的三通閥的流動(dòng)路徑圖；圖6是處于將一股流體分開(kāi)的第三狀態(tài)下的三通閥的流動(dòng)路徑圖；圖7是處于將兩股流體混合起來(lái)的第三狀態(tài)下的三通閥的流動(dòng)路徑圖；圖8是包含有單固定螺釘式可調(diào)止擋機(jī)構(gòu)的促動(dòng)器的剖視圖；圖9是包含有雙固定螺釘式可調(diào)止擋機(jī)構(gòu)的促動(dòng)器的剖視圖；圖10是包含有單件式端口的可調(diào)止擋機(jī)構(gòu)的促動(dòng)器的剖視圖；圖11是包含有兩件式端口的可調(diào)止擋機(jī)構(gòu)的促動(dòng)器的剖視圖；圖12是包含有用于固定可調(diào)端蓋的側(cè)位銷的促動(dòng)器的剖視圖。
本發(fā)明的描述本發(fā)明涉及用于控制流體流動(dòng)的閥，并可應(yīng)用于不同構(gòu)造的閥。另外，本發(fā)明提供了一種通過(guò)促動(dòng)活塞的行程限制來(lái)提高促動(dòng)器壽命周期的機(jī)構(gòu)。行程限制機(jī)構(gòu)為促動(dòng)活塞提供了限位止擋或其它行程限制機(jī)構(gòu)，從而最大限度地減小或消除了活塞的超行程，并且最大限度地提高了壽命周期。促動(dòng)活塞的行程限制還可允許使用近程式檢測(cè)，例如電感式近程傳感器。本發(fā)明的行程限制特性允許將行程設(shè)定為預(yù)定的距離，例如由閥隔膜所要求的行程。這樣，較大行程的促動(dòng)器可用于較小隔膜行程的閥中，不會(huì)引起促動(dòng)活塞的超行程或閥隔膜的變形。本發(fā)明還可允許通過(guò)將行程限制在所需的位置以使閥并非完全打開(kāi)而對(duì)物質(zhì)經(jīng)由閥的流動(dòng)進(jìn)行精確且可重復(fù)的控制。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例而構(gòu)造的閥10。閥10包括閥體或底座12。底座12限定了閥腔14，其通過(guò)第一通道16和第二通道18而分別與閥10的第一端口20和第二端口22相連。底座12具有位于第二通道18的內(nèi)端處的閥座26。外殼24固定在底座12上并靠近閥腔14。通常來(lái)說(shuō)，流體經(jīng)由第一通道18流入閥10，并經(jīng)由第二通道16流出。在某些應(yīng)用中，當(dāng)需要時(shí)可以使經(jīng)過(guò)閥10的流動(dòng)路徑倒過(guò)來(lái)。另外，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，閥10可具有其它的結(jié)構(gòu)，并且這種閥可包含下文所述的可調(diào)行程的特征。因此，本發(fā)明并不局限于隔膜閥。
在閥腔14中設(shè)有閥件30。閥件30可以是例如美國(guó)專利No.6123320中所示的柔性隔膜的類型，該專利的整體公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于本文中。閥件30包括柔性隔膜32。隔膜32的外周部分34卡在閥底座12和閥殼體24之間。閥件30的桿部36具有可與閥座26接合以打開(kāi)和關(guān)閉第二通道18的頂部38。
閥10包括部分地由殼體24限定的圓筒40?；钊?2支撐在圓筒40中，以便可沿著閥10的縱向中心軸線44相對(duì)于殼體24滑動(dòng)。活塞42具有面向閥腔14的端面46。閥件30的端部48通過(guò)螺紋而固定在活塞42上，但是也可使用其它的聯(lián)接機(jī)構(gòu)。
殼體24具有加壓口(未示出)，通過(guò)該加壓口可將處于壓力下的空氣或其它流體導(dǎo)入圓筒40中。因此便可對(duì)圓筒40加壓，從而沿著圖1所示的向上方向?qū)钊?2的端面46施加作用力。閥蓋50固定在殼體24上的與閥底座12相對(duì)的位置處。閥蓋50封閉了圓筒40的上端。閥蓋50具有形成了彈簧座的環(huán)形端壁52。端壁52具有形成為閥蓋50上的通孔的中心孔54。
在閥10中設(shè)有壓縮彈簧56，其作用在彈簧座52和活塞42之間。彈簧56在朝向閥腔14的方向即圖1所示的向下方向上對(duì)活塞42施加偏壓。結(jié)果，通過(guò)彈簧56的沿第一方向作用在活塞42上的力和圓筒中的流體沿相反的第二方向作用在活塞42上的力之間的相互作用，就可以控制活塞42在圓筒40中的位置。由于閥件30固定在活塞42上，因此通過(guò)彈簧56的作用力和圓筒40中的流體的反向作用力之間的相互作用還可控制閥件30在閥腔14中的位置。
閥10包括調(diào)節(jié)件60。調(diào)節(jié)件60是穿過(guò)閥蓋50的中心孔54而自由延伸的桿狀部件。調(diào)節(jié)件60的內(nèi)端部分62擰入到活塞42中。結(jié)果，在彈簧56和圓筒40中的流體所施加的作用力的影響下，調(diào)節(jié)件60被固定住而隨活塞42軸向運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)件60的外端部分64經(jīng)由閥蓋50的中心孔54而突出來(lái)。外端部分64帶有外螺紋。在調(diào)節(jié)件60上設(shè)有鎖緊螺母組件66上。鎖緊螺母組件66包括第一鎖緊螺母68和第二鎖緊螺母70。第一鎖緊螺母68擰在調(diào)節(jié)件60的外端部分64上，處于與閥蓋50的端壁52相接合的位置。第二鎖緊螺母70擰在調(diào)節(jié)件60上，處于與第一鎖緊螺母68相接合的位置。這種接合使得第一鎖緊螺母68鎖定在調(diào)節(jié)件60上的適當(dāng)位置處。
通過(guò)將處于壓力下的流體導(dǎo)入圓筒40中就可以促動(dòng)閥10。流體壓力作用在活塞端面46上，從而克服彈簧56的偏壓而向上移動(dòng)活塞42。結(jié)果，閥件30移離閥座26，打開(kāi)閥底座12中的第二通道18。流體可在第一通道16和第二通道18之間流動(dòng)。當(dāng)圓筒40中的流體壓力被釋放時(shí)，彈簧56的作用力作用在活塞42上，從而在朝向閥座26的方向上移動(dòng)活塞和閥件30。此時(shí)，鎖緊螺母組件66在調(diào)節(jié)件60上的位置控制了閥10的閉合量。具體地說(shuō)，鎖緊螺母組件66在調(diào)節(jié)件60上的位置可控制調(diào)節(jié)件60和閥件30在朝向閥座26的方向上移動(dòng)了多遠(yuǎn)，從而設(shè)定閥10的閉合量。
鎖緊螺母組件66可定位在調(diào)節(jié)件60上，使得第一鎖緊螺母68在閥件30與閥座26接合之前不與閥蓋50的端壁52的外側(cè)部分53接合。在這種情況下，當(dāng)施加在圓筒40上的流體壓力被釋放時(shí)，閥10便完全閉合，并且阻塞了流經(jīng)第二通道18的流體?；蛘?，鎖緊螺母組件66可定位在調(diào)節(jié)件60上，使得第一鎖緊螺母68在閥件30與閥座26接合之前與閥蓋50的端壁52的外側(cè)部分53相接合。在這種情況下，第一鎖緊螺母68與閥蓋50的端壁52的外側(cè)部分53的接合防止了調(diào)節(jié)件60、活塞42和閥件30在閉合方向上的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，當(dāng)施加在圓筒40上的流體壓力被釋放時(shí)，閥10沒(méi)有充分閉合，并且流體可經(jīng)由第二通道18流動(dòng)。為了設(shè)定預(yù)定的或可選擇的經(jīng)過(guò)第二通道18的流率，第一鎖緊螺母68的位置可以變化。例如，如果仍保持在閥件30和閥座26之間的孔較小，那么可實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)閥10的流體的滴流。通過(guò)將鎖緊螺母組件66設(shè)定在調(diào)節(jié)件60上的不同位置處，就可以改變孔的大小。第一鎖緊螺母68用作可設(shè)定有多少流體能夠流動(dòng)的止擋件。第二鎖緊螺母70鎖在第一鎖緊螺母68上，以防止第一鎖緊螺母旋轉(zhuǎn)。雖然顯示了帶螺紋的調(diào)節(jié)件和螺母，但是也可使用不帶螺紋的實(shí)施例。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例而構(gòu)造的閥10a。閥10a在構(gòu)造上與閥10(圖1)相似。與閥10的對(duì)應(yīng)零部件相同或相似的閥10a的零部件采用帶后綴“a”的相同標(biāo)號(hào)。
閥10a包括閥底座12a、殼體24a和閥件30a。閥10a還包括圓筒40a和支撐在圓筒中的活塞42a，其可沿閥的縱向中心軸線44a相對(duì)于殼體24a滑動(dòng)。閥件30a通過(guò)螺紋固定在活塞42a上。閥蓋50a固定在殼體24a上的與底座12a相對(duì)的位置。閥蓋50a封閉了圓筒的上端40a。閥蓋50a具有環(huán)形端壁，其具有帶內(nèi)螺紋的中心孔54a。
閥10a包括彈簧座80。該彈簧座80形成為與閥蓋50a分開(kāi)的部件，并可相對(duì)于閥蓋50a移動(dòng)。彈簧座80具有一種包括圓形中心孔82的大致圓盤形的結(jié)構(gòu)。中心孔82由背向活塞42a的環(huán)形徑向延伸的軸肩84包圍。彈簧座80的外周部分86具有面向活塞42a的彈簧接合面88。彈簧座80相對(duì)于閥蓋50a的位置由調(diào)節(jié)件60a來(lái)控制。調(diào)節(jié)件60a是延伸穿過(guò)彈簧座80的中心孔82和閥蓋50a的帶螺紋中心孔54a的桿狀部件。調(diào)節(jié)件60a的內(nèi)端部分90與活塞42a間隔開(kāi)，并可相對(duì)于活塞42a移動(dòng)。調(diào)節(jié)件60a的內(nèi)端部分90包括面向閥腔14a的徑向延伸的環(huán)形軸肩92。調(diào)節(jié)件60a上的軸肩92與彈簧座80上的軸肩84相接合。
調(diào)節(jié)件的外端部分60a帶有外螺紋。外端部分64a擰入到閥蓋50a的帶螺紋的中心孔54a中，并從閥蓋50a中軸向向外地突出來(lái)。
在調(diào)節(jié)件60a上設(shè)有一個(gè)鎖緊螺母68a。鎖緊螺母68a通過(guò)螺紋而定位在調(diào)節(jié)件60a的伸出的外端部分64a上，處于毗鄰于閥蓋50的端壁52a的位置。鎖緊螺母68a擰在調(diào)節(jié)件60a上，處入與閥蓋50a的端壁52a的外側(cè)部分53a相接合的位置。由于調(diào)節(jié)件60a擰入到閥蓋50a中，因此鎖緊螺母68a將調(diào)節(jié)件鎖定在閥10a中的合適位置處，并可防止調(diào)節(jié)件60a旋轉(zhuǎn)或軸向移動(dòng)。由于調(diào)節(jié)件60a上的軸肩92與彈簧座80上的軸肩84相接合，因此調(diào)節(jié)件控制和限制了彈簧座80的軸向向外運(yùn)動(dòng)。
在閥10a的圓筒40a中設(shè)有壓縮彈簧56a。彈簧56a作用在活塞42a和彈簧座80的彈簧接合面88之間。彈簧56a在朝向閥腔14a的方向、即圖2所示的向下方向上偏壓活塞42a。結(jié)果，通過(guò)彈簧56a的作用力和圓筒40a中的流體的作用力之間的相互作用，就可以控制活塞42a在圓筒40a中的位置，以及閥件30a在閥腔14a中的位置。
通過(guò)將處于壓力下的流體導(dǎo)入圓筒40a中便可打開(kāi)閥10a。流體壓力作用在活塞端面46a上，從而克服彈簧56a的偏壓而向上移動(dòng)活塞42a。結(jié)果，閥件30a移離閥座26a，打開(kāi)了閥底座12a中的第二通道18a。流體可在第一通道16a和第二通道18a之間流動(dòng)。當(dāng)圓筒40a中的流體壓力被釋放時(shí)，彈簧56a的作用力作用在活塞42a上，從而在朝向閥座26a的方向上移動(dòng)活塞42a和閥件30a，這就關(guān)閉了閥10a。
鎖緊螺母68a在調(diào)節(jié)件60a上的位置控制了調(diào)節(jié)件60a和彈簧座80相對(duì)于閥蓋50a的位置，從而控制了打開(kāi)閥10a所需的彈簧作用力的大小。具體地說(shuō)，鎖緊螺母68a在調(diào)節(jié)件60a上的位置控制了在閥10a處于閉合位置時(shí)彈簧56a被壓縮了多少(彈簧的預(yù)加載量)。鎖緊螺母68a可定位在調(diào)節(jié)件60a上，使得調(diào)節(jié)件60a的內(nèi)端部分90a相對(duì)較大量地伸入到閥10a的圓筒40a中。這樣，調(diào)節(jié)件60a上的軸肩92可將彈簧座80保持在離閥蓋50a的端壁52a相對(duì)較遠(yuǎn)(軸向內(nèi)側(cè))的位置。在這種情況下，彈簧56a被壓縮到相對(duì)較大的程度，并且需要相對(duì)更大的作用力來(lái)打開(kāi)閥10a。或者，可將鎖緊螺母68a定位在調(diào)節(jié)件60a上，以使調(diào)節(jié)件的內(nèi)端部分90a更少量地伸入到圓筒40a中。結(jié)果，調(diào)節(jié)件60a上的軸肩92允許彈簧座80占據(jù)更靠近閥蓋50a的端壁52a(軸向外側(cè))的位置。在這種情況下，彈簧56a被壓縮較小的程度，并且打開(kāi)閥10a所需的作用力相對(duì)較小。通過(guò)改變鎖緊螺母68a的位置，就可使閥10a在變化的負(fù)載下使用。這就允許閥10a用作減壓閥、放氣閥、水錘式電涌放電器或壓力調(diào)節(jié)器。
圖3-7顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例而構(gòu)造的閥100。閥100(圖3)包括閥底座101。閥底座101限定了第一閥腔102，其通過(guò)第一通道104而與第一端口106相連。閥底座101限定了第二閥腔108，其通過(guò)第二通道110而與第二端口112相連。閥底座101還限定了在第一閥腔102和第二閥腔108之間延伸并使它們流體相通的連接通道114。連接通道114終止于進(jìn)入第一閥腔102的第一出口孔116和進(jìn)入第二閥腔108的第二出口孔118。第一閥腔102具有在第一出口孔116的周圍延伸至第一閥腔中的第一閥座120。第二閥腔108具有在第二出口孔118的周圍延伸至第二閥腔中的第二閥座122。第二閥座122面向與第一閥座120相反的軸向方向。閥底座101包括在連接通道114和第三端口126之間延伸并將它們相連的第三(或共用)通道124(圖4-7)。第三通道124的內(nèi)端如圖3中虛線圓所示。
閥100包括用于選擇性地實(shí)現(xiàn)第一通道104和連接通道114之間的流體連通或使其阻塞的第一閥件130。第一閥件130具有可與第一閥座120相接合以便阻塞第一閥腔102和連接通道114之間的流體流動(dòng)的頂部132。閥100包括用于選擇性地實(shí)現(xiàn)第二通道110和連接通道114之間的流體連通或使其阻塞的第二閥件134。第二閥件134具有可與第二閥座118相接合以便阻塞第二閥腔108和連接通道114之間的流體流動(dòng)的頂部136。
連接桿140延伸穿過(guò)連接通道114，并固定了第一閥件130和第二閥件134以使其無(wú)法相互運(yùn)動(dòng)。由于兩個(gè)閥座120和122面向相反的方向，因此連接桿140沿軸線142的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致一個(gè)閥座120打開(kāi)同時(shí)另一閥座122閉合，反之亦然。
閥100包括與閥底座101相連的殼體148以及與殼體相連的閥蓋150。閥蓋150具有形成了彈簧座的環(huán)形端壁152。端壁152具有帶內(nèi)螺紋的中心孔154。閥100還包括圓筒160和支撐在圓筒中的活塞162，其可沿閥的縱向中心軸線142相對(duì)于殼體148滑動(dòng)。第一閥件130通過(guò)螺紋而固定在活塞162上。在某些實(shí)施例中，第一閥件130和第二閥件134可以是通過(guò)如螺紋連接而接合在一起的單獨(dú)部件。在其它實(shí)施例中，第一閥件130和第二閥件134可通過(guò)螺紋連接而與中央桿狀部分相連。此外，第一閥件130可通過(guò)其它非螺紋的方式與活塞相連，例如夾接、粘接或形成互鎖的接合。由于與活塞相連，因此第一閥件130和第二閥件134以及連接桿140固定在活塞162上，從而可隨活塞162一起運(yùn)動(dòng)。壓縮彈簧166設(shè)置在閥100中，并作用在由端壁152形成的彈簧座152和活塞162之間。彈簧166在朝向閥腔102和108的方向、即圖3所示的向下方向上偏壓活塞162。結(jié)果，通過(guò)彈簧166沿第一方向作用在活塞162上的力和圓筒160中的流體沿相反的第二方向作用在活塞162上的力之間的相互作用，就可以控制活塞162在圓筒160中的位置。由于閥件130和134固定在活塞162上，因此，通過(guò)彈簧166的作用力和圓筒160中的流體的反向作用力之間的相互作用也可以控制閥件的位置。
閥100包括調(diào)節(jié)件170。調(diào)節(jié)件170是具有內(nèi)端部分172的桿狀部件，該內(nèi)端部分172延伸到圓筒160中并緊靠著活塞162。調(diào)節(jié)件170的帶外螺紋的外端部分174擰入到閥蓋150的中心孔154中，并突出到閥蓋之外。鎖緊螺母180擰在調(diào)節(jié)件170的突出的外端部分174上，處于毗鄰閥蓋150的端壁152的位置。鎖緊螺母180擰在調(diào)節(jié)件170上的與閥蓋150的端壁152相接合的位置。因此，鎖緊螺母180可防止調(diào)節(jié)件170旋轉(zhuǎn)，還可以設(shè)定調(diào)節(jié)件在閥100中的軸向位置。
通過(guò)將處于壓力下的流體導(dǎo)入圓筒160中便可促動(dòng)閥100。流體壓力作用在活塞162上，從而克服彈簧166的偏壓而向上移動(dòng)活塞。當(dāng)圓筒160中的流體壓力被釋放時(shí)，彈簧166的力作用在活塞上，從而在朝向閥腔102和108的方向(圖3中的向下方向)上移動(dòng)活塞162。
閥100具有兩種可能的操作狀態(tài)或位置。閥100具有活塞162在彈簧166的影響下而處于充分向下位置時(shí)的第一狀態(tài)(未示出)。當(dāng)施加在圓筒160上的氣壓被釋放時(shí)將導(dǎo)致該位置。因此，當(dāng)閥100處于第一狀態(tài)時(shí)，彈簧166的作用力將第一閥件134推動(dòng)成與第一閥座120接合。第一閥腔102和連接通道114之間的流體流動(dòng)受到阻塞，從而阻塞了第一通道104和第三通道124之間的流體流動(dòng)。流體不能在第一端口106和第二端口112或第三端口126之間流動(dòng)。同時(shí)，因?yàn)榛钊?62處于充分向下的位置，所以第二閥件134脫離了第二閥座122。流體可在第二閥腔108和連接通道114之間流動(dòng)，因而可在第二通道110和第三通道124之間流動(dòng)。因此，第二端口112和第三端口126流體相通。
圖4顯示了當(dāng)閥處于第一狀態(tài)時(shí)經(jīng)過(guò)閥100的可能液流圖。流體可經(jīng)由第三(共用)端口126流入閥100，并經(jīng)由第二端口112流出閥。
閥100具有第二狀態(tài)，其中彈簧166的影響無(wú)法使活塞162移至完全向下的位置。當(dāng)將處于壓力下的空氣供應(yīng)給圓筒160而克服彈簧166的作用力時(shí)將產(chǎn)生該第二狀態(tài)。活塞162在圓筒160中向上移動(dòng)。活塞162的移動(dòng)可使第一閥件130脫離第一閥座120，如圖3中所示。結(jié)果，流體可在第一閥腔102和連接通道114之間流動(dòng)，因而可在第一通道104和第三通道124之間流動(dòng)。因此，第一端口106和第三端口126流體相通。同時(shí)，第二閥件134被拉向第二閥座122。如果活塞162向上移動(dòng)到足以導(dǎo)致第二閥件134與第二閥座122接合，那么第二閥腔108和連接通道114之間的流體流動(dòng)被阻塞，因此第二通道110和第三通道124以及第一通道104之間的流體流動(dòng)被阻塞。在這樣定位的情況下，第二端口112便被阻塞而不與第三端口126和第一端口106流體相通。
圖5顯示了當(dāng)閥處于第二狀態(tài)且活塞162向上移動(dòng)到足以關(guān)閉第二閥腔108時(shí)的經(jīng)過(guò)閥100的可能液流圖。流體可經(jīng)由第三(共用)端口126流入閥100，并經(jīng)由第一端口106流出閥。
為了達(dá)到第二閥件134密封在第二閥座122上的第二狀態(tài)，可將調(diào)節(jié)件170從閥端壁152向外進(jìn)行調(diào)整。調(diào)節(jié)件170的這種調(diào)整可通過(guò)松開(kāi)鎖緊螺母180并使調(diào)節(jié)件170相對(duì)于閥蓋150旋轉(zhuǎn)來(lái)完成，該旋轉(zhuǎn)的方向應(yīng)當(dāng)使更多的調(diào)節(jié)件部分突出于閥蓋之外，而較少的調(diào)節(jié)件部分處于圓筒160中。而后再次將鎖緊螺母180向下擰緊在閥蓋150的端壁152上。當(dāng)如上所述地促動(dòng)閥100時(shí)，調(diào)節(jié)件170的內(nèi)端部分172離閥腔102和108相對(duì)較遠(yuǎn)，因此并不限制活塞162的向上運(yùn)動(dòng)。這種向上運(yùn)動(dòng)不會(huì)停止，直到第二閥件134與第二閥座122相接合為止。
另一方面，可以設(shè)定調(diào)節(jié)件170以使其限制活塞162的向上運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)件170的這種設(shè)定可通過(guò)松開(kāi)鎖緊螺母180并使調(diào)節(jié)件相對(duì)于閥蓋150旋轉(zhuǎn)來(lái)完成，該旋轉(zhuǎn)的方向應(yīng)當(dāng)使較少的調(diào)節(jié)件部分突出于閥蓋之外，而更多的調(diào)節(jié)件部分處于圓筒160中。而后再次將鎖緊螺母180向下擰緊在閥蓋150的端壁152上。之后當(dāng)利用氣壓來(lái)促動(dòng)閥100時(shí)，活塞162只會(huì)向上移動(dòng)，直到其與調(diào)節(jié)件170的內(nèi)端部分172相接合時(shí)為止，如圖3所示?；钊?62并不向上移動(dòng)到足以導(dǎo)致第二閥件134與第二閥座122接合的程度。因此，第二閥腔108和連接通道114之間的流體流動(dòng)未被阻塞，因而第二通道110和第三通道124及第一通道104之間的流體流動(dòng)也未被阻塞。因此，第二端口112和第三端口126及第一端口106均流體相通。
圖6和7顯示了當(dāng)閥處于第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間時(shí)經(jīng)過(guò)閥100的可能液流圖。如圖6所示，流體可經(jīng)由第三(共用)端口126流入閥100，并經(jīng)由第一端口106和第二端口112流出閥。這樣便可將一股流體流分成兩股單獨(dú)的流體。或者如圖7所示，流體可經(jīng)由第一端口106和第二端口112而流入閥100，并且經(jīng)由第三(共用)端口126流出閥。這樣，閥100就用作混合閥，可將兩股單獨(dú)的流體混合在一起。
通過(guò)將調(diào)節(jié)件170定位在其處于第一狀態(tài)下的位置和其處于第二狀態(tài)下的位置之間便可產(chǎn)生這些流型。調(diào)節(jié)件170的這種設(shè)定可通過(guò)松開(kāi)鎖緊螺母180并使調(diào)節(jié)件170相對(duì)于閥蓋150旋轉(zhuǎn)來(lái)完成。當(dāng)調(diào)節(jié)件170正確定位時(shí)，將鎖緊螺母180擰緊，從而使閥100處于第三狀態(tài)。為了確定調(diào)節(jié)件170達(dá)到第一、第二和第三狀態(tài)時(shí)的位置，可提供指示器(未示出)。例如，可將調(diào)節(jié)件170標(biāo)上色碼以顯示出三種狀態(tài)，一種顏色用于一種狀態(tài)。另外，可將第三狀態(tài)劃分成相對(duì)混合的部分。例如，指示器可具有三種針對(duì)第三狀態(tài)的顏色，因而總共具有五種顏色。第一顏色將表明大約25/75的混合，第二顏色表明大約50/50的混合，而第三顏色表明大約75/25混合?；蛘?，可將指示器劃分成更細(xì)的部分。指示器還可使用不同的方法來(lái)表明相對(duì)位置，例如數(shù)字、帶環(huán)或凹痕。
圖8顯示了本發(fā)明的第四實(shí)施例，其包括促動(dòng)器210。圖8所示的促動(dòng)器210是常閉式促動(dòng)器，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，也可以使用常開(kāi)式促動(dòng)器。促動(dòng)器210包括促動(dòng)器殼體225、一個(gè)或多個(gè)活塞230、彈簧240、入口242和端蓋243。彈簧240作用在活塞230上以將其保持在向下位置，從而將保持與閥隔膜32(參見(jiàn)圖1)的接合?？諝饨?jīng)由入口242進(jìn)入，并穿過(guò)上活塞230a的桿件245中的流動(dòng)路徑244。空氣填充了上部促動(dòng)容積248，并且作用在上活塞230a的表面249上。然后，空氣繼續(xù)穿過(guò)下活塞230b的桿件252中的流動(dòng)路徑251。空氣填充了下部促動(dòng)容積254，并且作用在下活塞230b的表面255上。填充了上部促動(dòng)容積248和下部促動(dòng)容積254并作用在表面249和255上的空氣可導(dǎo)致活塞230克服彈簧240的壓力而向上移動(dòng)。雖然圖8顯示了多活塞式促動(dòng)器組件，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可使用單活塞式促動(dòng)器?？刹捎渺o態(tài)活塞260來(lái)保持作用在每個(gè)促動(dòng)活塞下側(cè)上的氣壓，并且行程限制機(jī)構(gòu)270用作活塞230a的限位止擋。在圖8中，行程限制機(jī)構(gòu)270是固定螺釘271。
由于桿件245反復(fù)地與固定螺釘271接觸，因此固定螺釘可能會(huì)松動(dòng)。因此，可使用一種將固定螺釘271固定住的機(jī)構(gòu)來(lái)防止松動(dòng)。圖9顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中第二固定螺釘272用于將第一固定螺釘271鎖定住。在另一實(shí)施例中，鎖定材料或粘膠劑如Locktite可用于將固定螺釘271鎖定住。在另一實(shí)施例中，通過(guò)干涉配合來(lái)將固定螺釘271鎖定位。這可通過(guò)改變螺紋的節(jié)距以提供干涉配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以使用能夠提供干涉式螺紋配合的任何傳統(tǒng)方法來(lái)將固定螺釘鎖定位。
在圖10中，采用單件式可調(diào)端口件280來(lái)提供活塞的行程限制。該單件式可調(diào)端口件280通過(guò)螺紋擰入到端蓋243中。該單件式可調(diào)端口件280包括帶沉孔284的大致圓柱形的軸282，沉孔284容納了上活塞230a的桿件245。圓柱形軸282包括與活塞230的抬高階梯部分249相接觸的端部247。這種接觸為活塞230提供了限位止擋。活塞230停止的位置可根據(jù)圓柱形軸282的調(diào)節(jié)而變化。如果活塞230的行程需要縮小，那么可調(diào)節(jié)圓柱形軸282以使端部247進(jìn)一步伸入到促動(dòng)器殼體225中，從而提供與活塞230的抬高部分249的接觸，并減少活塞的軸向運(yùn)動(dòng)。在其它實(shí)施例中，可在入口242和沉孔284之間設(shè)置橋接部分285。當(dāng)促動(dòng)器210處于打開(kāi)位置時(shí)，桿件245與橋接部分285接觸。這就為促動(dòng)活塞230提供了限位止擋，從而限制了活塞行程。橋接部分285可單獨(dú)使用，或者與可接觸到圓柱形軸282的端部247的抬高部分249結(jié)合起來(lái)使用。單件式可調(diào)端口件280和端蓋243之間的螺紋接合提供了可調(diào)節(jié)行程高度的手段。促動(dòng)器殼體225和端蓋243之間的螺紋接合可提供調(diào)節(jié)行程高度的另外的手段。
在圖11中，采用兩件式可調(diào)端口件290來(lái)提供活塞行程限制。帶螺紋的行程限制蓋295擰入到端蓋243中并處于入口242的相對(duì)端。行程限制蓋295由帶沉孔297的大致圓柱形的軸296組成，其中沉孔297容納了上活塞230a的桿件245。通過(guò)圓柱形軸296的端部247和活塞230的抬高部分249之間的接觸，或者通過(guò)沉孔297的末端298和桿件245之間的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)限位止擋。行程限制蓋295和端蓋243之間的螺紋接合提供了可調(diào)節(jié)行程高度的手段。促動(dòng)器殼體225和端蓋243之間的螺紋接合可提供調(diào)節(jié)行程高度的另外的手段。
在圖12中顯示了帶有整體式行程限制機(jī)構(gòu)300的端蓋243’。端蓋243’擰在促動(dòng)器殼體225上，而后由鎖緊螺母或銷302固定住。行程限制機(jī)構(gòu)300由軸300的端部247構(gòu)成，其可與活塞230的抬高部分249相接觸。作為該端部行程限制的替代或附加，可在標(biāo)號(hào)306處設(shè)置橋接部分，其可將入口242與沉孔304分隔開(kāi)，并為活塞230的桿件243提供限位止擋。當(dāng)在標(biāo)號(hào)306處使用了橋接部分時(shí)，上活塞230a的桿件243便容納在沉孔304中并與橋接部分接觸，從而為上活塞230a提供了限位止擋。在各個(gè)這些實(shí)施例中，端蓋243’和促動(dòng)器殼體225之間的螺紋接合提供了可調(diào)節(jié)行程高度的手段。
在圖8-12中所示的每個(gè)實(shí)施例中，行程限制機(jī)構(gòu)270可為通過(guò)閥的物質(zhì)的流量提供控制手段。可對(duì)行程限制機(jī)構(gòu)270進(jìn)行調(diào)節(jié)以便例如改變行程高度。這樣就可以控制通過(guò)閥的物質(zhì)的流量。例如，如果行程高度使得閥隔膜只定位在使閥通道半開(kāi)放的位置，那么促動(dòng)器可用來(lái)在常開(kāi)或常閉位置與半開(kāi)位置之間進(jìn)行控制。而且，由于行程高度是有限的，因此可以使用近程傳感器來(lái)確定促動(dòng)活塞230的位置。在現(xiàn)有技術(shù)的促動(dòng)器中，促動(dòng)活塞的額外行程距離會(huì)經(jīng)常將活塞帶出到大多數(shù)傳統(tǒng)近程傳感器的范圍之外。本文所公開(kāi)的行程限制機(jī)構(gòu)限制了行程高度，因此可使活塞保留在傳統(tǒng)近程傳感器的范圍之內(nèi)。
通過(guò)止擋機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，便可將促動(dòng)器的行程設(shè)定到預(yù)定的距離。例如，通常使用帶有比閥隔膜的行程更大行程的促動(dòng)器。在這種情況下，促動(dòng)活塞將運(yùn)動(dòng)一段比操作閥所需行程更大的距離。如果隔膜被迫運(yùn)動(dòng)更大的距離并且為此進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么這種超行程會(huì)對(duì)活塞和活塞密封件造成磨損，并可能導(dǎo)致隔膜的變形。通過(guò)結(jié)合本文所述的行程限制機(jī)構(gòu)，便可將促動(dòng)器行程設(shè)定為與閥隔膜行程相同的距離。此外，由于這種調(diào)節(jié)可從閥組件的外部進(jìn)行，因此可以在不拆卸閥組件的條件下調(diào)節(jié)該行程。
上面已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例來(lái)介紹了本發(fā)明。在閱讀和理解了本說(shuō)明書(shū)之后可以容易地想到其改進(jìn)和變更。因此，本發(fā)明意欲包括處于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)或與其等效的所有這種改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一種閥，包括第一和第二端口以及處于它們之間的流動(dòng)路徑；圍繞其中一個(gè)所述端口而形成的閥座；可選擇性地運(yùn)動(dòng)到與所述閥座密封式接合和脫離該密封式接合的閥件；與所述閥件相連以使所述閥件運(yùn)動(dòng)到與所述閥座密封式接合和脫離該密封式接合的促動(dòng)器；和可調(diào)機(jī)構(gòu)，其可與所述促動(dòng)器協(xié)同操作以確定所述促動(dòng)器和閥件的軸向運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)件，它是可與所述促動(dòng)器螺紋式接合的桿狀部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括設(shè)于所述促動(dòng)器的頂部上的桿件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括與所述促動(dòng)器的一部分相接觸的軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥，其特征在于，所述促動(dòng)器的所述部分高于所述促動(dòng)器的頂面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括螺紋式接合在所述調(diào)節(jié)件上的第一鎖緊螺母。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，其特征在于，所述第一鎖緊螺母在位于所述調(diào)節(jié)件的第一位置中時(shí)與閥殼體的一部分相接合，其中與所述閥殼體的所述接合可防止所述閥件與所述閥座接合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥，其特征在于，所述閥還包括與所述第一鎖緊螺母接合以防止其旋轉(zhuǎn)的第二鎖緊螺母。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括與閥殼體的一部分螺紋式接合的第一固定螺釘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述閥還包括與所述第一固定螺釘相接合以防止其旋轉(zhuǎn)的第二固定螺釘。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括可擰入到閥殼體的頂部中的單件式可調(diào)端口件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥，其特征在于，所述單件式可調(diào)端口件包括與所述促動(dòng)器的一部分相接合的軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的閥，其特征在于，所述單件式可調(diào)端口件與所述促動(dòng)器接合，以防止所述活塞在軸向方向上運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括可擰入到閥殼體的頂部中的兩件式可調(diào)端口件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述閥還包括可擰緊在閥殼體上的端蓋。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的閥，其特征在于，所述端蓋可選擇性地定位以確定所述促動(dòng)器和閥件的軸向運(yùn)動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)定位成在所述閥處于閉合位置時(shí)可防止所述閥件密封在所述閥座上。
18.一種閥，包括三個(gè)流體端口，各所述端口都具有流體通道；連接流體通道，其中各所述端口的流體通道都與所述連接流體通道相連；閥件，其包括兩個(gè)密封件，即在所述閥件處于第一位置時(shí)密封在設(shè)于所述連接流體通道的第一端處的第一閥座上的一個(gè)密封件，以及在所述閥件處于第二位置時(shí)密封在設(shè)于所述連接流體通道的第二端處的第二閥座上的一個(gè)密封件；與所述閥件相連的活塞；和可選擇性地定位以確定所述閥件的軸向運(yùn)動(dòng)的可調(diào)機(jī)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的閥，其特征在于，當(dāng)所述閥件處于第三位置時(shí)，所述第一和第二密封件都不密封在其相應(yīng)的閥座上。
20.一種閥促動(dòng)器，包括至少一個(gè)包含在促動(dòng)器殼體中的活塞；和與所述至少一個(gè)活塞的至少一部分相接合以便選擇性地調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)活塞的軸向運(yùn)動(dòng)的可調(diào)機(jī)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的閥促動(dòng)器，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)固定螺釘。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的閥促動(dòng)器，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)是單件式端口件。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的閥促動(dòng)器，其特征在于，所述可調(diào)機(jī)構(gòu)是兩件式端口件。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的閥促動(dòng)器，其特征在于，所述閥促動(dòng)器還包括通過(guò)螺紋而安裝在所述促動(dòng)器殼體上的端蓋。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的閥促動(dòng)器，其特征在于，所述端蓋可選擇性地定位以確定所述一個(gè)或多個(gè)活塞的軸向運(yùn)動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的閥促動(dòng)器，其特征在于，所述閥促動(dòng)器還包括可將所述端蓋鎖定在所述促動(dòng)器殼體上的螺母件。
27.一種閥，包括至少兩個(gè)端口以及處于它們之間的流體通道；閥件，其包括與至少其中一個(gè)所述端口對(duì)準(zhǔn)以確定經(jīng)過(guò)所述流體通道的流量的一部分；與所述閥件協(xié)同操作以使所述閥件選擇性地朝向和背離所述至少其中一個(gè)所述流體通道而軸向移動(dòng)的活塞；用于防止所述閥件的所述部分密封在所述至少其中一個(gè)所述流體通道上、從而防止經(jīng)由所述至少其中一個(gè)所述流體通道的流動(dòng)的裝置。
28.一種閥，包括至少一個(gè)端口；閥件，其包括與所述至少一個(gè)端口對(duì)準(zhǔn)以控制從中流過(guò)的流量的一部分；與所述閥件協(xié)同操作以使所述閥件選擇性地朝向或背離所述至少一個(gè)端口而軸向移動(dòng)的活塞；用于調(diào)節(jié)使所述閥件背離所述至少一個(gè)端口而移動(dòng)所需的力的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的閥，其特征在于，用于調(diào)節(jié)使所述閥件背離所述至少一個(gè)端口而移動(dòng)的所需力的所述裝置包括彈簧和彈簧接合面，其中所述彈簧接合面的位置是可軸向地調(diào)整以使所述彈簧壓縮或伸展。
30.一種閥，包括可軸向移動(dòng)到與閥座相接合或分離的隔膜；與所述隔膜相連的活塞，所述活塞可軸向移動(dòng)過(guò)總活塞運(yùn)動(dòng)距離；和用于調(diào)節(jié)所述總活塞運(yùn)動(dòng)距離的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的閥，其特征在于，所述總活塞運(yùn)動(dòng)距離小于將所述隔膜密封在所述閥座上所需的距離。
32.一種閥，包括三個(gè)或更多個(gè)流體端口，各所述流體端口均具有流體通道；連接流體通道，其中各所述端口的流體通道都與所述連接流體通道相連；隔膜件，其包括兩個(gè)接合件，即與設(shè)于所述連接流體通道的第一端處的第一閥座相接合的第一接合件，以及與設(shè)于所述連接流體通道的第二端處的第二閥座相接合的第二接合件；和活塞，其與所述隔膜件相連并可軸向移動(dòng)，從而選擇性地將所述隔膜件定位在其中所述第一接合件與所述第一閥座相接合的第一位置、其中所述第二接合件與所述第二閥座相接合的第二位置，或者處于所述第一位置和第二位置之間的第三位置。
33.一種促動(dòng)器，包括與閥件相連的活塞，所述活塞可軸向移動(dòng)過(guò)總活塞運(yùn)動(dòng)距離；和用于調(diào)節(jié)所述總活塞運(yùn)動(dòng)距離的裝置。
34.一種閥組件，包括具有等于第一距離的行程的促動(dòng)器；包括閥件的閥，所述閥件可與至少一個(gè)端口選擇性地接合以控制經(jīng)過(guò)所述閥的流量，所述閥件具有等于第二距離的行程；和用于調(diào)節(jié)所述促動(dòng)器行程的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的閥組件，其特征在于，所述第一距離大于所述第二距離。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的閥組件，其特征在于，用于調(diào)節(jié)所述促動(dòng)器行程的所述裝置用于使所述第一距離基本上等于所述第二距離。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的閥組件，其特征在于，用于調(diào)節(jié)所述促動(dòng)器行程的所述裝置可從所述閥組件的外側(cè)部分接觸到。
38.一種閥組件，包括促動(dòng)器；包括閥件的閥，所述閥件可與至少一個(gè)端口選擇性地接合以控制經(jīng)過(guò)所述閥的流量，所述閥件與所述促動(dòng)器相連；和用于控制所述促動(dòng)器的軸向位移的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可從所述閥組件的外側(cè)部分接觸到。
39.一種閥組件，包括三個(gè)或更多個(gè)端口；選擇性地控制所述三個(gè)或更多個(gè)端口之間的流動(dòng)的閥件；和可控制所述三個(gè)或更多個(gè)端口之間的相對(duì)流動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本文提供了一種用于閥或促動(dòng)器的可調(diào)機(jī)構(gòu)。該可調(diào)機(jī)構(gòu)與一個(gè)或多個(gè)活塞協(xié)同操作，而活塞又與閥件協(xié)同操作以控制閥件相對(duì)于閥座的軸向運(yùn)動(dòng)。這種可調(diào)機(jī)構(gòu)是可軸向調(diào)節(jié)的，從而為活塞和隔膜提供了更大或更小的運(yùn)動(dòng)距離。結(jié)合有這種可調(diào)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例包括滴流閥、全開(kāi)全閉閥和混合閥。這種可調(diào)機(jī)構(gòu)還提供對(duì)活塞行程的調(diào)節(jié)，從而與閥件的行程匹配或接近地反映出這一行程。
文檔編號(hào)F16K1/52GK1784566SQ200480011861
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者C·J·德利西奧, R·布勞恩, D·斯特德曼, J·蒂姆科, G·謝菲爾 申請(qǐng)人:斯瓦戈洛克公司