專(zhuān)利名稱(chēng)：比例閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥，并且尤其涉及一種多級(jí)比例閥。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，廣泛熟知的是使用液壓的或氣動(dòng)的閥，在兩個(gè)或更多位置之間控制和引導(dǎo)流體流動(dòng)。考慮多于兩個(gè)位置的時(shí)候，通常通過(guò)至少兩個(gè)不同的或自動(dòng)或手動(dòng)操作的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制多級(jí)閥，這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制各自的級(jí)。
此外，由于自動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用，其作用通常只有關(guān)閉-開(kāi)啟類(lèi)型的配置。為了得到或是比例的(連續(xù)的或遞增的)關(guān)閉或開(kāi)啟操作或是精確的控制操作，需要來(lái)自傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的高精確度以及不同閥部件的精密加工，這樣顯著提高了這種閥的成本。此外，高精密度的閥通常需要大量零件的裝配，這進(jìn)一步增加了閥的成本。此外，由于大量零件，這種閥的調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)通常是復(fù)雜的，且需要由高技能技術(shù)員來(lái)進(jìn)行。
當(dāng)這種閥操作相對(duì)低壓的流體時(shí)，甚至需要更高的精密度。
因此，需要一種改進(jìn)的具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的多級(jí)比例閥。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一般目的是提供一種改進(jìn)的比例閥。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于此種比例閥相對(duì)簡(jiǎn)單的使用單獨(dú)按鈕控制；此相同的控制按鈕被用于通過(guò)增加、降低或保持不變?nèi)萜鲀?nèi)的流體壓力或可擴(kuò)大容器的容積來(lái)控制。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于比例閥的相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)成易于生產(chǎn)。
本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于比例閥允許對(duì)容器內(nèi)流體壓力控制在相對(duì)寬的比例范圍內(nèi)操作。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于比例閥可用于低壓或高壓流體。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于比例閥易于校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)。
本發(fā)明仍舊另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)實(shí)質(zhì)上減少壓力震動(dòng)或任何的閥震動(dòng)(后沖)的發(fā)生，比例閥提供通過(guò)并在兩個(gè)不同操作級(jí)之間的平穩(wěn)的操作，其中這是由于隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的大小和結(jié)構(gòu)。后者通過(guò)數(shù)量級(jí)大于實(shí)際操作閥所需的力的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的位移包括閥的操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于控制容器內(nèi)的流體壓力的比例閥，所述流體壓力在第一和第二流體壓力水平之間，第二壓力水平大于第一壓力水平，容器具有伸入其內(nèi)部容積的開(kāi)口，此種比例閥包括一個(gè)具有排氣口的流體流出通路，流出通路與容器內(nèi)部容積流體連通；一個(gè)具有進(jìn)氣口的可驅(qū)動(dòng)的流體流入通路；一個(gè)選擇性的關(guān)閉所述排氣口的可驅(qū)動(dòng)的排氣罩；流體流出通路、可驅(qū)動(dòng)的流體流入通路和可驅(qū)動(dòng)的排氣罩是互相連接和配置以使隨著移動(dòng)力到達(dá)第一預(yù)定臨界點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)排氣罩從第一罩位置被移動(dòng)到第二罩位置，在第一罩位置的排氣罩與排氣口相分離以允許流體從容器內(nèi)部容積通過(guò)此處排放，在第二罩位置的所述排氣罩關(guān)閉所述排氣口以阻止流體從容器內(nèi)部容積排放；以及隨著移動(dòng)力到達(dá)第二預(yù)定臨界點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)的流體流入通路從第一流入通路位置被移動(dòng)到第二流入通路的位置，在第一流入通路位置關(guān)閉所述流體流入通路以防止流體在流體流入通路和容器內(nèi)部容積之間流動(dòng)，在第二流入通路位置的流體流入通路與流體流出通路流體連通以允許流體在流體流入通路和容器內(nèi)部容積之間流動(dòng)。
通常，通過(guò)第一和第二罩位置之間的罩位移量移動(dòng)排氣罩，且其中通過(guò)第一和第二流入通路位置之間的流入通路位移量移動(dòng)流體流入通路。
通常，所述閥還包括連接到排氣罩和流體流入通路的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件通過(guò)罩和流入通路位移量，分別為排氣罩和流體流入通路的移動(dòng)提供移動(dòng)力。
在一個(gè)實(shí)施方案中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件可操作為第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在第二罩位置和第一流入通路位置中的排氣罩和流體流入通路，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在第二罩位置和第二流入通路位置中的排氣罩和流體流入通路。
通常傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件是隨著驅(qū)動(dòng)力可操作的，誘導(dǎo)當(dāng)?shù)竭_(dá)第一和第二預(yù)定力水平時(shí)，此驅(qū)動(dòng)力分別誘導(dǎo)第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)。
通常，第一和第二預(yù)定力水平大于移動(dòng)力大約一個(gè)和大約四個(gè)數(shù)量級(jí)之間，優(yōu)選地，大于移動(dòng)力大約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，流體流出通路通過(guò)安裝于容器上并圍繞其開(kāi)口的閥基座延伸，其中流體流入通路通過(guò)可移動(dòng)連接到進(jìn)氣體的閥基座延伸，可驅(qū)動(dòng)的排氣罩可移動(dòng)的安裝在進(jìn)氣體上。
通常，進(jìn)氣體包括推動(dòng)進(jìn)氣體到第一流入通路位置的殼體偏置裝置。
通常，此殼體偏置裝置以預(yù)定的偏置力推動(dòng)進(jìn)氣體到第一流入通路位置，此預(yù)定偏置力在第一和第二預(yù)定臨界點(diǎn)力之間。
在一個(gè)實(shí)施方案中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件包括連接到排氣罩和進(jìn)氣體的第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)元件，驅(qū)動(dòng)力將第一和第二元件彼此相對(duì)的移動(dòng)到分別對(duì)應(yīng)于罩和流入通路位移量的第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)。
通常，第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)元件分別是第一和第二彈性板部件，第一和第二板部件以面對(duì)面的結(jié)構(gòu)于外周密封地彼此連接，第一和第二板部件分別定義了各自的中心部分和他們之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積選擇性的與增壓流體源流體連通，以便選擇性移動(dòng)中心部分使其彼此分離進(jìn)入第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)。
通常，當(dāng)中心部分置于彼此分離的位置，第一和第二板部件形成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)偏置彈簧，其相對(duì)于彼此推動(dòng)中心部分進(jìn)入到空載的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在第一罩和第一流入通路位置中的排氣罩和流體流入通路。通常，中心部分連接到排氣罩和進(jìn)氣體。
在一個(gè)實(shí)施方案中，流體流入通路通常是直線(xiàn)的并通常定義了縱向相對(duì)的第一和第二流入通路端部以及縱向流入通路軸，第一和第二流入通路端部通常分別位于靠近閥基座和與閥基座分離的位置，當(dāng)在第一和第二流入通路位置的時(shí)候，第一流入通路端部分別與閥基座相接觸和相分離。
通常，殼體偏置裝置包括通過(guò)流體流入通路和壓縮彈簧縱向延伸的拉長(zhǎng)活塞部件，此活塞部件具有連接到閥基座的第一縱向活塞端部，和通常是對(duì)置的第二縱向活塞端部，其通過(guò)壓縮彈簧在第一和第二流入通路端部中間的位置連接到流體流入通路，壓縮彈簧推動(dòng)第一流入通路端部與閥基座接觸以關(guān)閉在第一流入通路位置中的第一流入通路。優(yōu)選地，此壓縮彈簧是螺旋狀的彈簧。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可驅(qū)動(dòng)的排氣罩安裝在第一板部件上以相對(duì)于靠近第一流入通路端部的進(jìn)氣體軸向運(yùn)動(dòng)。
通常，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積與可變?cè)鰤毫黧w源流體連通以便選擇性的調(diào)節(jié)此處的流體壓力，如此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件在空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)以及第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)之間是可調(diào)節(jié)的。
在一個(gè)實(shí)施方案中，第一和第二板部件之一的中心部分包括在此處延伸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口允許傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積與可變?cè)鰤毫黧w源流體連通。
通常，第一和第二板部件的中心部分分別與靠近第一流入通路端部的并分別在第一和第二流入通路端部中間位置的流入通路相接觸。
通常，排氣罩包括局部的通常可彎曲的元件以接觸并密封性的關(guān)閉第二罩位置中的排氣口。
在一個(gè)實(shí)施方案中，排氣和進(jìn)氣口分別可連接到在第一和第二壓力水平下的流體。
通常，第二預(yù)定臨界點(diǎn)的力大于第一預(yù)定臨界點(diǎn)力。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)仔細(xì)的閱讀本文提供的詳細(xì)說(shuō)明并適當(dāng)結(jié)合附圖將更加清楚。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)點(diǎn)，參考結(jié)合下述附圖的說(shuō)明將變得更加清楚，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于控制容器內(nèi)流體壓力的比例閥的一個(gè)實(shí)施方案的頂部透視圖；圖2是圖1的實(shí)施方案的底部透視圖，其顯示用于連通容器的流體流出通路；圖3是沿著圖1的線(xiàn)3-3的截面圖，其顯示了在空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)之間的關(guān)閉結(jié)構(gòu)的比例閥。
圖3a是圖3的中心區(qū)域的局部分解放大的截面圖，顯示了在關(guān)閉的空載和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)之間的關(guān)閉結(jié)構(gòu)的比例閥。
圖4是沿著圖1的線(xiàn)4-4的局部放大截面圖，其顯示了中間結(jié)構(gòu)或第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)的比例閥，并帶有在第一罩位置的排氣罩和在第一流入通路位置的進(jìn)氣體，并且顯示了隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口，用于將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到控制流體的源；以及圖5是類(lèi)似于圖3a的局部放大截面圖，顯示了打開(kāi)結(jié)構(gòu)或第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)的比例閥，其帶有在第二罩位置的排氣罩和在第二流入通路位置的進(jìn)氣體。
優(yōu)選實(shí)施方案描述參考附圖，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案將于這里描述，用于說(shuō)明的目的，決不作為限制。
參考圖1，示意性的顯示了根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)常規(guī)的螺栓緊固件18安全地連接到容器12的比例閥10的實(shí)施方案。容器12通常具有伸入其容器內(nèi)部容積16的容器開(kāi)口14(見(jiàn)圖3)。閥10通常用于控制充注容器內(nèi)部容積16的流體的壓力，此壓力在第一和第二流體壓力水平之間。明顯的，當(dāng)壓力在此處保持基本恒定的時(shí)候，通過(guò)控制流體的流入和流出，閥10還可以用于控制容器內(nèi)部容積16的大小。第二壓力水平通常是大于第一壓力水平的正壓力，此第一壓力水平通常是周?chē)h(huán)境空氣壓力。
比例閥10包括安裝于容器12上的并環(huán)繞容器開(kāi)口14的閥基座20。閥基座20具有通過(guò)此處延伸的流體流出通路22。流體流出通路22具有排氣口24并且與容器內(nèi)部容積16流體連通。排氣口通常如此定位以連通流體將要排放到的所述外部或周?chē)h(huán)境。流體流出通路22通常具有部分地被通過(guò)此處徑向延伸的連接棒26阻擋的圓形橫截面，如圖2所示。
更加詳細(xì)的如圖3至圖5中所示，容器12表現(xiàn)為一個(gè)中空柱，且其開(kāi)口14是其自身的一個(gè)開(kāi)放的端部。開(kāi)放的端部通常由通過(guò)常規(guī)的柔韌性基座28與容器開(kāi)口14的外周邊緣接觸的閥基座20關(guān)閉。
可驅(qū)動(dòng)的排氣罩30用于選擇性的關(guān)閉排氣口24。近似如圖3中所示的第一罩位置，其中排氣罩30與排氣口24通過(guò)他們之間的第一縫隙G1而空間隔離，以允許流體從容器內(nèi)部容積16(見(jiàn)圖3中黑色箭頭)排放于此，以及如圖4和5所示出的第二罩位置，其中排氣罩30關(guān)閉排氣口24以阻止流體從容器內(nèi)部容積16排放，排氣罩30在所述兩位置之間是可驅(qū)動(dòng)的?？沈?qū)動(dòng)排氣罩30通過(guò)罩位移量而移動(dòng)，隨著驅(qū)動(dòng)力到達(dá)第一預(yù)定臨界點(diǎn)從第一罩位置到第二罩位置。
一個(gè)可驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣體36連接到閥基座20的連接棒26，其具有在此處延伸的流體流入通路38。如圖3和4所示的第一流入通路位置，其中流體流入通路38被關(guān)閉以阻止流體在流體流入通路38和容器內(nèi)部容積16之間流動(dòng)，和如圖5所示的第二流入通路位置，其中流體流入通路38與連接棒26通過(guò)他們之間的第二縫隙G2而空間分離，以與流體流出通路22流體連通以允許增壓流體在流體流入通路38和容器內(nèi)部容積16之間流動(dòng)(見(jiàn)圖5中黑色箭頭)，流體流入通路38在所述兩位置之間是可驅(qū)動(dòng)的。通過(guò)流入通路位移量，隨著驅(qū)動(dòng)力到達(dá)第二預(yù)定臨界點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)流體流入通路38從第一流入通路位置移動(dòng)到第二流入通路位置。通常的，第二預(yù)定臨界點(diǎn)的力大于第一預(yù)定臨界點(diǎn)的力，如此排氣罩30在流體流入通路38之前是可驅(qū)動(dòng)的。
流體流入通路38是基本上直線(xiàn)的并通常定義為縱向相對(duì)于第一和第二流入通路端部40、42以及在他們之間延伸的縱向流入通路軸44。第一流入通路端部40通常位于靠近閥基座20的位置。流體流入通路38具有可連接到正壓力流體源的進(jìn)氣口46。進(jìn)氣口46通常位于靠近第二流入通路端部42且通常是離開(kāi)閥基座20的位置。
進(jìn)氣體36包括殼體偏置裝置48，其用通常在第一和第二預(yù)定臨界點(diǎn)力中間的預(yù)定偏置力推動(dòng)進(jìn)氣體36到第一流入通路位置中。殼體偏置裝置48通常包括縱向延伸的諸如螺釘50等拉長(zhǎng)活塞部件，其通常是同軸的通過(guò)流體流入通路38和諸如壓縮螺旋彈簧52等的壓縮彈簧。
活塞部件50具有第一縱向活塞端部54(通常是螺釘帶螺紋的端部)使用諸如螺母56等的緊固件嚙合螺紋以連接到閥基座20的連接桿26。通常相反的第二縱向活塞端部58(通常螺釘?shù)捻敳?通過(guò)壓縮彈簧52在第一和第二流入通路端部40、42中間的位置連接到流體流入通路38。壓縮彈簧52在位于第一和第二流入通路端部40、42中間位置的流體流入通路38內(nèi)部的臺(tái)肩60，和位于靠近第二流入通路端部42的位置的螺釘50的頂部58之間延伸。在這個(gè)位置，壓縮彈簧52促使第二縱向活塞端部58(螺釘頂部)離開(kāi)閥基座20，且促使大體上鄰接接觸連接桿26的第一流入通路端部40關(guān)閉在第一流入通路位置中的流體流入通路38。當(dāng)在第二流入通路位置時(shí)，第一流入通路端部40通過(guò)第二縫隙G2與閥基座20空間上分離。
第二流入通路端部42具有裝配開(kāi)口62以便流體流入通路38內(nèi)的殼體偏置裝置48使用螺母56裝配到連接桿26。裝配開(kāi)口62通常通過(guò)使用常規(guī)的螺釘緊固件66由裝配罩64來(lái)關(guān)閉。
通常，可驅(qū)動(dòng)的排氣罩30縱向可移動(dòng)的連接到靠近第一流入通路端部40的進(jìn)氣體36。排氣罩30包括局部的通常是柔韌性的部件32，其位于靠近進(jìn)氣體36的第一流入通路端部40的位置。柔韌性部件32通常由諸如橡膠等可壓縮材料制成，以確保當(dāng)在如圖4和5所示的第二罩位置的時(shí)候，排氣口24的關(guān)閉，其是在其局部的外周通常為密封的氣密接觸。明顯的，用于排氣罩30的材料更特別的用于柔韌性部件32的材料非必要是柔韌性的，只要在排氣罩30和閥基座20之間的接觸面局部的提供氣密接觸。金屬-金屬交界面可以最終認(rèn)為沒(méi)有背離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
通常，閥10還包括連接到排氣罩30和流體流入通路38的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件68。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68通過(guò)提供所需的驅(qū)動(dòng)力而通常相繼的移動(dòng)排氣罩30和流體流入通路38各自的罩和流入通路位移量。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68可操作為空載的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)以及第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)。近似的如圖3和3a中所示的空載的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在第一罩和第一流入通路位置的排氣罩30和流體流入通路38。圖4中的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在第二罩位置和第一流入通路位置的排氣罩30和流體流入通路38。如圖5中所示的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在第二罩位置和第二流入通路位置的排氣罩30和流體流入通路38。
如圖3a、4和5中雙箭頭所代表的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68隨著驅(qū)動(dòng)力是可操作的，當(dāng)分別達(dá)到第一和第二預(yù)定力水平的時(shí)候，其產(chǎn)生第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的，隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68包括通常為基本上可彎曲的剛性板70、72的第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件，其連接到排氣罩30和進(jìn)氣體36。第一和第二板70、72優(yōu)選的在空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)以及第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)之間相對(duì)于彼此是連續(xù)可移動(dòng)的。
通常優(yōu)選的具有圓盤(pán)形狀的，且在空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)中(未示出)通常為平面的的第一和第二板70、72，使用多個(gè)均勻分離的常規(guī)螺栓74以面對(duì)面的結(jié)構(gòu)密封的在外周彼此連接。第一和第二板70、72分別定義了各自的中心部分76、78以及他們之間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積80。更詳細(xì)的如圖4所示，板70、72之一，優(yōu)選的是板72，由于其可接近性而包括通過(guò)其中心部分78延伸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口82。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口82允許傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積80選擇性的與增壓流體源流體連通，以選擇性的將彼此分開(kāi)的第一和第二中心部分76、78從空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)向第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)移動(dòng)。即使本文沒(méi)有示出，在具有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積80之內(nèi)的零壓力的空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)中、第一和第二板70、72可以具有類(lèi)似于如圖3a所示的輕微凹陷形狀，而不脫離本發(fā)明的范圍。
通常，增壓流體源具有的壓力優(yōu)選地是可變的以選擇性調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積80內(nèi)的流體壓力，如此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68在空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、在第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)以及在他們之間任何位置是可調(diào)節(jié)的操作。
第一和第二板70、72通常由彈性可變形的剛性材料制成，在相對(duì)的高壓力水平這種材料將會(huì)變形，如此當(dāng)中心部分76、78位于彼此分離的位置時(shí)，兩個(gè)板70、72形成了偏置彈簧，其在空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)中朝向彼此推動(dòng)中心部分76、78。隔膜偏置彈簧還促使排氣罩30在第一第罩位置中，因?yàn)榕艢庹?0使用任何常規(guī)的粘合劑34等粘合到第一板70的中心部分76上。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是在排氣罩30和閥基座20之間的諸如壓縮彈簧等的罩偏置裝置可用于偏置第一罩位置中的排氣罩30，這并不背離本發(fā)明的范圍。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是閥10將在不帶有任何罩偏置裝置或粘合劑34的情況下工作，容器內(nèi)部容積16和流體流出通路22內(nèi)的流體的壓力推動(dòng)排氣罩30離開(kāi)第二罩位置。相似的，當(dāng)閥用于翻轉(zhuǎn)顛倒(up-side-down)結(jié)構(gòu)時(shí)候重力將輕易的推動(dòng)排氣罩30離開(kāi)第二罩位置，結(jié)構(gòu)如整個(gè)附圖所示。
因此，移動(dòng)如圖4和5分別所示的在第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)中的彼此分離的第一和第二板70、72所需要的第一和第二預(yù)定力水平都通常大于操作閥10所需的移動(dòng)力大約一個(gè)(10倍)和大約四個(gè)(10000倍)數(shù)量級(jí)之間。優(yōu)選的，第一和第二預(yù)定力水平大于移動(dòng)力大約兩個(gè)數(shù)量級(jí)(100倍)。
在驅(qū)動(dòng)力和移動(dòng)力之間的數(shù)量差異允許閥10的精密和精確控制，其是由通常的控制分開(kāi)中心部分76、78的實(shí)際距離直到大約萬(wàn)分之一英寸(0.0001in)或兩個(gè)半微米(2.5μm)，該距離相繼的決定了第一和第二縫隙G1、G2的大小以有效的控制分別穿過(guò)排氣和進(jìn)氣口24、46的流體流量。
通常，第一和第二板70、72的中心部分76、78具有在通過(guò)處延伸的中心孔84、86。第一和第二板70、72的中心孔84、86通常由進(jìn)氣體36嚙合。因此，第一和第二中心部分76、78通常鄰接接觸導(dǎo)向汽缸88，其軸向滑動(dòng)安裝到進(jìn)氣體36上靠近第一流入通路端部40，并且進(jìn)氣體36的外部的臺(tái)肩90位于第一和第二流入通路端部40、42的中間位置。
雖然上文沒(méi)有詳細(xì)的披露，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是在各部件之間的接觸面通常是氣密密封的以防止于此處的任何空氣泄漏。
操作本發(fā)明的多級(jí)比例閥10由操作人員通過(guò)單獨(dú)的控制按鈕(未示出)而易于操作，所述按鈕控制隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68的內(nèi)部容積80內(nèi)的流體壓力。依賴(lài)于特定應(yīng)用，使用此安裝于容器12上的閥10，當(dāng)內(nèi)部容積16基本恒定的時(shí)候，操作人員控制容器12內(nèi)的流體壓力，或者當(dāng)此處的壓力基本恒定的時(shí)候，控制內(nèi)部容積16的大小。
在關(guān)閉的、空載的、第一閥結(jié)構(gòu)中，閥10通常允許容器12內(nèi)的流體通過(guò)流體流出通路22排放到環(huán)境中，所述流體流出通路22帶有在第一罩位置和在第一流入通路位置的排氣罩30和流體流入通路38。
通過(guò)激活控制按鈕，操作人員允許隔膜內(nèi)部容積80內(nèi)的流體壓力在此處逐漸增加壓力(圖3a中單股雙箭頭所示)，這樣移動(dòng)了第一板70的中心部分76以迫使導(dǎo)向汽缸88沿著進(jìn)氣體36逐漸滑動(dòng)。通過(guò)移動(dòng)第一板70的中心部分76，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68還逐漸的從第一罩位置向第二罩位置移動(dòng)結(jié)合于其上的排氣罩30以逐漸減少第一縫隙G1或排氣口24的開(kāi)口，如圖3和3a所示。最終，操作人員控制排氣口24逐漸關(guān)閉以控制從容器12逸出的流體的排放流率。
當(dāng)隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68提供的壓力或驅(qū)動(dòng)力等同于第一預(yù)定力水平，其對(duì)應(yīng)于第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)，閥10上的移動(dòng)力到達(dá)第一預(yù)定臨界點(diǎn)力施加于排氣罩30上以移動(dòng)后者，如此通過(guò)鄰接依靠在閥基座20上，此移動(dòng)力充分關(guān)閉排氣口24。在這一點(diǎn)，閥10處于中間的第二閥結(jié)構(gòu)，以保持容器12內(nèi)的流體壓力恒定，排氣罩30位于第二罩位置，流體流入通路38仍舊在第一流入通路位置。
通過(guò)進(jìn)一步激活控制鈕，操作人員允許隔膜內(nèi)部容積80內(nèi)的流體壓力進(jìn)一步逐漸增加直到隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68提供壓力(圖4中雙股箭頭所示)以在第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)之間操作。而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68促使在第一和第二預(yù)定臨界點(diǎn)力之間的移動(dòng)力施加到排氣罩30之上，其將后者在第一板70和閥基座20之間擠壓，進(jìn)氣體36仍然處于第一流入通路位置，如圖4所示。
當(dāng)促使的移動(dòng)力達(dá)到第二預(yù)定臨界點(diǎn)力的時(shí)候，第二板72的中心部分78開(kāi)始從第一流入通路位置向第二流入通路位置推動(dòng)進(jìn)氣體36，離開(kāi)閥基座20，通過(guò)壓縮可壓縮彈簧52抵制殼體偏置裝置48的偏置力。進(jìn)氣體36從這個(gè)點(diǎn)的進(jìn)一步的漸進(jìn)的位移逐漸增加第二縫隙G2以控制從進(jìn)氣口46進(jìn)入容器12的進(jìn)氣高壓流體的進(jìn)氣流率。
通過(guò)進(jìn)一步激活控制鈕，操作人員允許隔膜內(nèi)部容積80內(nèi)的流體壓力進(jìn)一步逐漸增加直到隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)68提供的壓力(如圖5中三股雙箭頭所示)等同于第二預(yù)定力水平，其對(duì)應(yīng)于第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)以充分打開(kāi)閥10。在這一點(diǎn)上，閥10是打開(kāi)的第三閥結(jié)構(gòu)以允許進(jìn)入的高壓流體充分到達(dá)容器的內(nèi)部容積16并增加此處的流體壓力，并且排氣罩30仍舊處于第二罩位置，流體流入通路38處于第二流入通路位置，如圖5所示。
為了相繼的返回到第二和第一閥結(jié)構(gòu)，操作人員逐漸的釋放控制按鈕。明顯的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到通過(guò)在第一和第二閥結(jié)構(gòu)之間，或在第二和第三閥結(jié)構(gòu)之間變換，操作人員可以控制閥10，這依賴(lài)于特定應(yīng)用的需要。
即使并不需要，連接到進(jìn)氣口46的流體源通常是在低壓水平的高流量流體源(高CFMs(立方英尺每分鐘))以確保流體壓力不引發(fā)在閥基座20上的足以超過(guò)壓縮彈簧52的偏置力并打開(kāi)閥10的力。類(lèi)似的，連接到控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口82的流體源通常是在低壓水平的小流量流體源(低CFMs)，由于隔膜板70、72的大小使壓力水平極大的大于足以抵消所選的壓力彈簧52的偏置力。
可選方案如上文詳細(xì)描述的，排氣和進(jìn)氣口42、46通常分別可連接到在正壓或環(huán)境壓力水平的流體。明顯的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以考慮相反的結(jié)構(gòu)而沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。
此外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的在于在閥基座20、排氣罩30和進(jìn)氣體36之間的相互聯(lián)系可以改變，如此閥10將在空載的打開(kāi)的第一結(jié)構(gòu)，并可驅(qū)動(dòng)到中間的第二和關(guān)閉的第三結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有偏離本發(fā)明的范圍。
此外，本發(fā)明不限于隔膜式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)42，還有其他類(lèi)型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以被認(rèn)為沒(méi)有偏離本發(fā)明的范圍，諸如電子分級(jí)馬達(dá)(未示出)連接到蝸桿螺釘(未示出)以驅(qū)動(dòng)排氣罩30以及連接到進(jìn)氣體36。
此外，即使本發(fā)明的實(shí)施方案10已經(jīng)被描述為用于空氣流，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的在于任何其他的或是氣態(tài)的或是液態(tài)的流體，都可以認(rèn)為沒(méi)有背離本發(fā)明的范圍，只要適合和廣泛熟知的機(jī)械的(壓力，疲勞等等)、材料的(類(lèi)型、兼容性等等)以及化學(xué)的(腐蝕、環(huán)境等等)因素被考慮。
即使本發(fā)明的多級(jí)比例閥已經(jīng)被描述為具有某種程度的特殊性，但是應(yīng)當(dāng)理解的是本公開(kāi)僅以舉例的方式，且本發(fā)明不限制于本文所描述和圖示的實(shí)施方案的特征，但是包括如后文所要求的發(fā)明的范圍和主旨內(nèi)的各種變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于控制容器(12)內(nèi)流體壓力在第一和第二流體壓力水平之間的比例閥(10)，所述第二壓力水平大于所述第一壓力水平，所述容器(12)具有伸入其內(nèi)部容積(16)的開(kāi)口(14)，所述比例閥(10)包括-流體流出通路(22)，其具有排氣口(24)，所述流體流出通路(22)與容器內(nèi)部容積(16)流體連通；-可驅(qū)動(dòng)的流體流入通路(38)，其具有進(jìn)氣口(46)；-可驅(qū)動(dòng)的排氣罩(30)，其用于選擇性的關(guān)閉所述排氣口(24)；-所述流體流出通路(22)、所述可驅(qū)動(dòng)流體流入通路(38)和所述可驅(qū)動(dòng)排氣罩(30)彼此互相連接并設(shè)置成以使-隨著移動(dòng)力到達(dá)第一預(yù)定臨界點(diǎn)，所述可驅(qū)動(dòng)排氣罩(30)從第一罩位置移動(dòng)到第二罩位置，其中所述第一罩位置中所述排氣罩(30)與所述排氣口(24)空間分離以允許流體通過(guò)其從容器內(nèi)部容積(16)排放，其中所述第二罩位置中所述排氣罩(30)關(guān)閉所述排氣口(24)以阻止流體從容器內(nèi)部容積(16)排放；以及-隨著移動(dòng)力到達(dá)第二預(yù)定臨界點(diǎn)，所述可驅(qū)動(dòng)流體流入通路(38)從第一流入通路位置移動(dòng)到第二流入通路位置，其中所述第一流入通路位置中所述流體流入通路(38)被關(guān)閉以防止流體在所述流體流入通路(38)和所述容器內(nèi)部容積(16)之間流動(dòng)，其中所述第二流入通路位置中所述流體流入通路(38)與所述流體流出通路(22)流體連通以允許流體在所述流體流入通路(38)和所述容器內(nèi)部容積(16)之間流動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的閥(10)，其中所述排氣罩(30)通過(guò)罩位移量在所述第一和第二罩位置之間的移動(dòng)，且其中所述流體流入通路(38)通過(guò)流入通路位移量在所述第一和第二流入通路位置之間的移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的閥(10)，還包括-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件(68)，其連接到所述排氣罩(30)和所述流體流入通路(38)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件(68)提供移動(dòng)所述排氣罩(30)和所述流體流入通路(38)的移動(dòng)力，分別移動(dòng)所述罩和流入通路位移量。
4.如權(quán)利要求3所述的閥(10)，其中所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件(68)可操作為第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在所述第二罩位置和所述第一流入通路位置的所述排氣罩(30)和所述流體流入通路(38)，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于分別在所述第二罩位置和所述第二流入通路位置的所述排氣罩(30)和所述流體流入通路(38)。
5.如權(quán)利要求4所述的閥(10)，其中所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件(68)響應(yīng)驅(qū)動(dòng)力是可操作的，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)力到達(dá)第一和第二預(yù)定力水平，其分別誘導(dǎo)所述第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的閥(10)，其中所述第一和第二預(yù)定力水平大于所述移動(dòng)力在大約一個(gè)和大約四個(gè)數(shù)量級(jí)之間。
7.如權(quán)利要求6所述的閥(10)，其中第一和第二預(yù)定力水平大于所述移動(dòng)力大約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
8.如權(quán)利要求6所述的閥(10)，其中所述流體流出通路(22)通過(guò)安裝于所述容器(12)上并環(huán)繞其所述開(kāi)口的閥基座(20)延伸，且其中所述流體流入通路(38)通過(guò)可移動(dòng)地連接到所述閥基座(20)的進(jìn)氣體(36)延伸，所述可驅(qū)動(dòng)排氣罩(30)可移動(dòng)地安裝在所述進(jìn)氣體(36)上。
9.如權(quán)利要求8所述的閥(10)，其中所述進(jìn)氣體(36)包括推動(dòng)所述進(jìn)氣體(36)到所述第一流入通路位置的殼體偏置裝置(48)。
10.如權(quán)利要求9所述的閥(10)，其中所述殼體偏置裝置(48)以預(yù)定的偏置力推動(dòng)所述進(jìn)氣體(36)到所述第一流入通路位置，所述預(yù)定偏置力在所述第一和第二預(yù)定臨界點(diǎn)力的中間。
11.如權(quán)利要求9所述的閥(10)，其中所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件(68)包括連接到所述排氣罩(30)和所述進(jìn)氣體(36)的第一(70)和第二(72)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)元件，所述驅(qū)動(dòng)力使所述第一和第二元件(70、72)相對(duì)于彼此移動(dòng)到所述第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)于所述罩和流入通路位移量。
12.如權(quán)利要求11所述的閥(10)，其中所述第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)元件分別是第一和第二彈性板部件(70、72)，所述第一和第二板部件(70、72)以彼此面對(duì)面的結(jié)構(gòu)于外周密封的連接，所述第一和第二板部(70、72)件分別定義了各自中心部分(76、78)以及他們之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積(80)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積(80)選擇性的與增壓流體源流體連通，以便選擇性的使所述中心部分(76、78)彼此分離移動(dòng)到所述第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的閥(10)，其中當(dāng)所述中心部分(76、78)位于彼此分離的位置的時(shí)候，所述第一和第二板部件(70、72)形成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)偏置彈簧，其推動(dòng)所述中心部分(76、78)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)到空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，其對(duì)應(yīng)于分別在所述第一罩和第一流入通路位置的所述排氣罩(30)和所述流體流入通路(38)。
14.如權(quán)利要求13所述的閥(10)，其中所述中心部分(76、78)連接到所述排氣罩(30)和所述進(jìn)氣體(36)。
15.如權(quán)利要求14所述閥(10)，其中所述流體流入通路(38)通常是直線(xiàn)的并通常定義了縱向的相對(duì)的第一和第二流入通路端部(40、42)和縱向流入通路軸(44)，所述第一和第二流入通路端部(40、42)通常分別位于靠近和離開(kāi)所述閥基座(20)的位置，當(dāng)在所述第一和第二流入通路位置的時(shí)候，所述第一流入通路端部(40)分別與所述閥基座(20)相接觸以及相分離。
16.如權(quán)利要求15所述的閥(10)，其中所述殼體偏置裝置(48)包括通過(guò)所述流體流入通路(38)和壓縮彈簧(52)縱向延伸的拉長(zhǎng)的活塞部件(50)，所述活塞部件(50)具有連接到所述閥基座(20)的第一縱向活塞端部(54)，和通常相反的第二縱向活塞端部(58)，其通過(guò)所述壓縮彈簧(52)在所述第一和第二流入通路端部(40、42)中間的位置連接到所述流入通路(38)，所述壓縮彈簧(52)推動(dòng)所述第一流入通路端部(40)接觸所述閥基座(20)以關(guān)閉在所述第一流入通路位置的所述流入通路(38)。
17.如權(quán)利要求16所述的閥(10)，其中所述壓縮彈簧是螺旋式彈簧(52)。
18.如權(quán)利要求17所述的閥(10)，其中所述可驅(qū)動(dòng)排氣罩(30)安裝到所述第一板部件(70)上用于靠近所述第一流入通路端部(40)相對(duì)于所述進(jìn)氣體(36)的軸向移動(dòng)。
19.如權(quán)利要求18所述的閥(10)，其中所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積(80)與可變?cè)鰤毫黧w源流體連通，以便選擇性的調(diào)節(jié)此處的所述流體壓力，如此所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件(68)在所述空載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和所述第一和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移結(jié)構(gòu)之間是可調(diào)節(jié)的。
20.如權(quán)利要求19所述的閥(10)，其中所述第一和第二板部件(70、72)之一的所述中心部分(76、78)包括通過(guò)此處延伸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口(82)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)口(82)允許所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部容積(80)與可變?cè)鰤毫黧w源流體連通。
21.如權(quán)利要求20所述的閥(10)，其中所述第一和第二板部件(70、72)的所述中心部分(76、78)與靠近所述第一流入通路端部(40)的所述流入通路(38)相接觸，并且分別在所述第一和第二流入通路端部(40、72)的中間位置。
22.如權(quán)利要求21所述的閥(10)，其中所述排氣罩(30)包括局部的通常是可彎曲的元件(28)以接觸并密閉的關(guān)閉在所述第二罩位置的所述排氣口(24)。
23.如權(quán)利要求22所述的閥(10)，其中所述排氣和進(jìn)氣口(24、46)可連接到分別在所述第一和第二壓力水平的流體。
24.如權(quán)利要求1所述的閥(10)，其中所述第二預(yù)定臨界點(diǎn)力大于第一預(yù)定臨界點(diǎn)力。
全文摘要
一種控制容器(12)內(nèi)流體壓力的多級(jí)比例閥(10)，包括一個(gè)具有排氣口(24)的流體流出通路(22)，一個(gè)具有進(jìn)氣口(46)的可驅(qū)動(dòng)的流體流入通路(38)，和一個(gè)用于選擇性的關(guān)閉所述排氣口(24)的可驅(qū)動(dòng)的排氣罩(30)。流體流出通路(22)、可驅(qū)動(dòng)的流體流入通路(38)和可驅(qū)動(dòng)的排氣罩(30)是互相連接的而且成形的，如此，隨著驅(qū)動(dòng)力到達(dá)第一預(yù)定臨界點(diǎn)，閥(10)移動(dòng)排氣罩(30)以允許容器(12)內(nèi)的流體通過(guò)流體流出通路(22)從此處排放。隨著驅(qū)動(dòng)力到達(dá)第二預(yù)定臨界點(diǎn)，閥(10)移動(dòng)流體流入通路(38)以允許增壓流體通過(guò)這里流動(dòng)進(jìn)入容器(12)內(nèi)。
文檔編號(hào)G05D16/06GK1898490SQ200480039039
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者羅曼·特利茲祖克 申請(qǐng)人:弗朗索瓦·德蘭尼