三位方向控制閥的閥芯及閥體的構(gòu)造
【專利說明】三位方向控制閥的閥芯及閥體的構(gòu)造
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年12月31日提交的美國臨時專利申請序列號61/747，497的優(yōu)先權(quán)，該項申請的內(nèi)容通過參弓I合并在本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體上涉及方向控制閥。更具體地，本公開涉及三位方向控制閥的閥芯及閥體的幾何構(gòu)型。
【背景技術(shù)】
[0004]典型的方向控制閥利用二進(jìn)制類型的流體動力定位系統(tǒng)，在該流體動力定位系統(tǒng)中，方向控制閥被引導(dǎo)至兩個或三個位置中的一個位置。在許多現(xiàn)有的二位閥中，方向控制閥與具有雙作用活塞的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件聯(lián)接。當(dāng)方向控制閥處于第一位置時，空氣(或其它流體)被引導(dǎo)至活塞的一側(cè)，而位于活塞的第二(相反)側(cè)的空氣被排出至大氣。當(dāng)方向控制閥處于第二位置時，空氣被引導(dǎo)至活塞的第二側(cè)，而位于活塞的第一側(cè)的空氣被排出至大氣。
[0005]在方向控制閥的一些實(shí)施方式中，閥包括閥芯在閥體內(nèi)的第三位置，該第三位置物理上位于閥芯相對于閥體的第一位置與第二位置之間。第三位置的特征在于相對于第一位置和第二位置而言的不同類型的流體連通性。例如，在第三位置中，所有的進(jìn)入端口和執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口可能都被隔離(即，四個端口彼此都不流體連通)，或者兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口可能均連接至排出端口。
[0006]通常通過在第二本體(通常稱作閥體)內(nèi)直線滑動的第一本體(通常稱作閥芯)來實(shí)現(xiàn)方向控制閥。閥體包括一系列外部端口，通過閥芯的幾何結(jié)構(gòu)，這些外部端口或者被隔離而不能夠流體連通，或者露出而與相鄰的端口流體連通。圖1示出了常規(guī)的二位閥芯及閥體的幾何結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖中，進(jìn)入端口用S(供給)表示，排出端口用E(排出)表示，而第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口和第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口分別用A和B表示。應(yīng)當(dāng)指出的是，如圖中所示出的，排出端口通常分為兩個幾何上不同的端口，這便于排出端口與執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口之間相互的流體連通性，而這是方向控制閥的特征所在。即，由于閥芯僅能夠使相鄰的內(nèi)部端口之間流體連通，并且由于兩個位置提供排出端口與執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口之間的相互連通性，所以每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口必須與每個排出端口相鄰。另外，由于在第一閥位置和第二閥位置中的連通性是相互的，所以還必須以反對稱的方式將端口設(shè)置成使得將閥芯從第一位置滑動至第二位置會使相應(yīng)的供給端口、排出端口和執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口相互連接。即，如果供給端口和排出端口分別定位在第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口的右邊和左邊，那么，供給端口和排出端口必須分別定位在第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口的左邊和右邊。因而，能夠得出，提供方向控制閥的相互連通性所需的幾何條件是相鄰(即，供給端口和排出端口必須與每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口相鄰)和反對稱(即，供給端口和排出端口相對于第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口的幾何構(gòu)型必須與相對于第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口的幾何構(gòu)型鏡像)。由于這些幾何條件，方向控制閥的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造通過如圖1中所示出的五端口構(gòu)造來實(shí)施。該構(gòu)造能夠被稱為五端口幾何結(jié)構(gòu)，因為閥體包括五個內(nèi)部端口和外部端口，其中，排出端口與兩個物理端口相關(guān)聯(lián)(即，閥體中的五個物理端口與四種不同的流體壓力相關(guān)聯(lián))。如圖中所示出的，當(dāng)閥芯處于第一位置(PD時，進(jìn)入端口(S)與第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口(A)流體連通，并且排出端口(E)與第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口(B)流體連通。當(dāng)閥芯滑動至第二位置(P2)時，進(jìn)入端口(S)與第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口(B)流體連通，排出端口(E)與第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口(A)流體連通。這是方向控制閥的兩個基本位置。
[0007]如前所述，第三位置能夠設(shè)置在閥芯的第一位置與第二位置之間。圖2至圖4中示意性地示出了用于第三位置的端口連通性的三種標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型。具體地，圖2示出了所有的端口都被隔離的第三位置構(gòu)型；圖3示出了進(jìn)入端口與兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口相連接(而排出端口被隔離)的第三位置構(gòu)型；以及圖4示出了排出端口與兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口相連接(而進(jìn)入端口被隔離)的第三位置構(gòu)型。應(yīng)當(dāng)指出的是，這三種變型基本上不需要相對于基本的二位構(gòu)造對方向控制閥構(gòu)造進(jìn)行大幅改變就能實(shí)現(xiàn)。具體地，如圖2中所示出的，相對于二位閥芯和閥體，第一變型(所有的端口都被隔離)不需要閥芯或閥體幾何結(jié)構(gòu)有所改變。如圖3中所示出的，進(jìn)入端口與兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口連接的連通性僅需要對閥芯幾何結(jié)構(gòu)做較小的改變，并且特別地，需要閥芯上的中央閥瓣比標(biāo)稱閥芯幾何結(jié)構(gòu)窄。最后，如圖4中所示出的，排出端口與兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口相連接的連通性需要閥芯的兩個外部閥瓣比標(biāo)稱閥芯幾何結(jié)構(gòu)窄。因而，通過對標(biāo)稱閥幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行較小的改變(具體地，不需要對閥芯幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變或者需要對閥芯幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕微的改變)就能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中所實(shí)施的第三位置功能。
[0008]在一些應(yīng)用中，可能期望如下第三位置性能:提供兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口之間的流體連通以及進(jìn)入端口和排出端口的同時流體隔離。本申請描述了一些提供該第三位置性能的閥芯及閥體構(gòu)型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本文中描述的示例性實(shí)施方式包括與如下方向控制閥有關(guān)的裝置和方法:該方向控制閥具有標(biāo)準(zhǔn)方向控制閥的第一位置和第二位置的連通性特征，除此之外還具有第三位置的連通性，其中，所述第三位置的連通性的特征在于兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口之間的流體連通以及進(jìn)入端口和排出端口的流體隔離。本文中描述的示例性實(shí)施方式包括用于提供這種功能的三種構(gòu)造。本文中描述的實(shí)施方式分別包括7個內(nèi)部端口、8個內(nèi)部端口和9個內(nèi)部端口(即，其中的內(nèi)部端口是能夠通過閥芯幾何結(jié)構(gòu)而被隔離或者露出的內(nèi)部端口)，而不是通過標(biāo)準(zhǔn)閥芯和閥體的接合面來實(shí)施的5個內(nèi)部端口。這三個實(shí)施方式被分別稱為七端口設(shè)計、八端口設(shè)計和九端口設(shè)計。
[0010]一些實(shí)施方式包括方向控制閥，該方向控制閥包括位于閥體內(nèi)的閥芯，其中，閥芯構(gòu)造成在閥體內(nèi)在第一位置、第二位置、以及第三位置之間移動；并且第三閥芯位置位于第一閥芯位置與第二閥芯位置之間。在【具體實(shí)施方式】中，閥體包括五個外部端口，這五個外部端口設(shè)置在閥體的第一端與閥體的第二端之間，這五個外部端口包括第一排出端口、第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口、進(jìn)入端口、第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口以及第二排出端口。特定實(shí)施方式還包括七個內(nèi)部端口，這七個內(nèi)部端口設(shè)置在閥體的第一端與閥體的第二端之間，其中，這七個內(nèi)部端口沿閥體按以下順序與所述五個外部端口流體連通:第一排出端口、第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口、進(jìn)入端口、第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口、第二排出端口、第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口以及第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)端口。
[0011]在【具體實(shí)施方式】中，第二內(nèi)部端口與第七內(nèi)部端口、以及第四內(nèi)部端口與第六內(nèi)部端口分別流體連通。在一些實(shí)施方式中，第二內(nèi)部端口與第六內(nèi)部端口、以及第四內(nèi)部端口與第七內(nèi)部端口分別流體連通。在【具體實(shí)施方式】中，閥芯包括第一閥瓣、第二閥瓣、第三閥瓣以及第四閥瓣，總共4個閥瓣，其中，第一閥瓣、第二閥瓣、第三閥瓣以及第四