用于阀的液压机制的制作方法
【专利摘要】阀组件，包括可移位地设置于第一腔内的第一活塞部件。第二活塞部件被耦接至阀关闭元件，比如隔膜，且该第二活塞部件被设置在第二腔内。该第一活塞部件相对于该第一腔的纵向移位导致设置于该第一腔内的液压流体纵向地移位该第二活塞部件，以使得该阀关闭元件接合至阀座，以关闭该阀组件。该第二活塞部件的面积大于该第一活塞部件的面积，以倍增致动器提供的力，该致动器移位被接合至该第一活塞部件的阀杆。
【专利说明】用于阀的液压机制
【技术领域】
[0001 ] 本公开通常涉及阀门，尤其涉及液压机制以致动清洁控制阀。
【背景技术】
[0002]清洁控制阀一般用于需要清洁或消毒处理的生物技术和制药应用。典型的清洁控制阀包括致动器部分和控制部分。该致动器部分包括耦接到纵向放置的致动器杆的致动隔膜，并且，被引入致动腔的压缩流体作用于该隔膜以使该致动杆沿其轴线移位。
[0003]当该致动器杆向下移位，该致动器杆的末端接合到具有一对可旋转的接合臂的联动装置，该结合臂可枢转地固定于该联动装置，从而当该致动器杆使该接合臂枢转时使得该接合臂向外移位。放置在每个接合臂末端的滚轴对压缩板提供向下的力，以使得该压缩板向下移位。因为该接合臂是可枢转地耦接到该联动装置，所以该臂作为杠杆而倍增作用于该压缩板上表面的该向下的力。该压缩板具有接合到控制隔膜的下表面，该压缩板的向下移位使得该控制隔膜的一部分接合到阀座，以防止流体从阀入口流到阀出口。当该致动器杆随后向上移位时，弹簧向上偏置该压缩板使得该控制隔膜和该阀座纵向分离，从而允许流体从阀入口流到阀出口。
[0004]在这种配置中，因为该滚轴接合到该压缩板，随着时间的推移，在该压缩板顶部累积的碎片或削屑会损伤该压缩板和/或该滚轴。这种损害可能会严重降低提供给该压缩板的力倍增，导致隔膜密封性能的相应降低。此外，该联动装置组件具有大量移动部件，对损坏和磨损部位的维护和更换增加了成本以及阀停机时间。
【发明内容】
[0005]一种阀组件包括具有第一端和沿着纵轴延伸的第二端的阀杆，该阀杆适于沿着该纵轴移位。该阀组件还包括耦接到该阀杆的该第一端的第一活塞部件，该第一活塞部件具有外周边，其限定了第一面积。该阀组件还包括适于接合隔膜的压缩部件，和耦接到该压缩部件的第二活塞部件，该第二活塞部件具有外周边，其限定了第二面积，其中该第一活塞部件和该第二活塞部件可以是纵向隔开的。该阀组件还包括具有第一孔的第一腔，该第一孔由一个或多个内表面限定，该第一孔适于接纳该第一活塞部件，以使得该第一活塞部件在该第一孔内相对于该第一腔纵向可移位。该第一活塞部件密封地接合限定该第一孔的该一个或多个内表面，以使得在该第一活塞部件的底部和限定该第一孔的该一个或多个内表面至少部分地限定第一内部容积。该阀组件还包括具有第二孔的第二腔，该第二孔沿着纵轴延伸且由一个或多个内表面限定，该第二孔适于接纳该第二活塞部件，以使得该第二活塞部件在该第二孔内相对于该第二腔纵向可移位，其中，该第二活塞部件密封地接合限定该第二孔的该一个或多个内表面，以使得在该第二活塞部件的顶部和限定该第二孔的该一个或多个内表面至少部分地限定第二内部容积。导管部分，从该第一腔和该第二腔中延伸出，以使得该第一内部容积与该第二内部容积流体相通。液压流体，放置在该第一内部容积，该管道部分，和该第二内部容积内，以使得该第一活塞部件相对于该第一腔的向下移位使得该液压流体的一部分在该第二活塞部件的该顶部提供压强，并使得该第二活塞部件向下移位。
[0006]一种阀组件，也可包括被耦接到阀杆第一端的第一活塞部件，且该第一活塞部件可移位的置于第一腔的第一孔内。该第一活塞部件可具有外周边，其限定了第一面积。该阀组件也可包括被耦接到阀封闭元件的第二活塞部件，该第二活塞部件可移位的置于第二腔的第二孔内，该第二活塞部件可具有外周边，其限定了第二面积。如此配置，该第一活塞部件相对于该第一腔的纵向移位使得位于该第一腔的密封容积内的液压流体作用于该第二活塞部件，以使得该第二活塞部件纵向移位，并且该阀封闭元件密封地接合阀座以防止流体从阀入口流到阀出口。此外，该第二面积大于该第一面积，以使得该第二活塞部件提供的向下的力大于该第一活塞部件提供的向下的力。
[0007]此外，一种致动控制阀的方法包括耦接第一活塞部件到阀动器，将该第一活塞部件可移位地放置在第一腔的第一孔内。该方法还包括耦接第二活塞组件到阀关闭元件，将该第二活塞部件可移位地放置在第二腔的第二孔内。该第一腔的该第一孔的一部分是流体地耦接到该第二腔的该第二孔的一部分，以使得该第一活塞部件的移位使得流体作用在该第二活塞部件上，因此导致该第二活塞部件的对应移位，以使得该阀关闭元件密封地接合阀座，以防止流体从阀入口流到阀出口。该方法还包括为该第一活塞部件和该第二活塞部件确定尺寸，以使得作用在该第二活塞部件上的力比作用在该第一活塞部件上的力大。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1A是阀组件的一个实施例的截面视图，显示该阀在关闭位置，为了清晰省略了阀致动器；
[0009]图1B是包括阀致动器的、图1A所示实施例的截面视图；
[0010]图1C是图1A所示实施例的局部截面视图，该阀在打开位置；
[0011]图2A是该阀组件的该第一腔和第二腔的局部截面视图，该阀在关闭位置，为了清晰省略了该隔膜，该阀体和该阀帽；
[0012]图2B是该阀组件的该第一腔和第二腔的局部截面视图，该阀在打开位置，为了清晰省略了该隔膜，该阀体和该阀帽。
【具体实施方式】
[0013]如图1A所示，阀组件10包括具有第一端14和沿着纵轴18延伸的第二端16的阀杆12，该阀杆12适于沿着该纵轴18移位。该阀组件10还包括耦接到该阀杆12的该第一端14的第一活塞部件20，该第一活塞部件20具有外周边22，其限定了第一面积(area) Al。该阀组件10还包括适于接合隔膜26的压缩部件24，和耦接到该压缩部件24的第二活塞部件28，该第二活塞部件28具有外周边30，其限定了第二面积(area)A2。参照图2A和2B，该阀组件10还包括具有第一孔34的第一腔32，该第一孔由一个或多个内表面36限定，该第一孔34适于接纳该第一活塞部件20,以使得该第一活塞部件20在该第一孔内34相对于该第一腔32纵向可移位。该第一活塞部件20密封地接合限定该第一孔34的该一个或多个内表面36，以使得在该第一活塞部件20的底部38和限定该第一孔34的该一个或多个内表面36至少部分地限定第一内部容积40。[0014]仍参照图2A和2B，该阀组件10还包括具有第二孔44的第二腔42，该第二孔由一个或多个内表面46限定，该第二孔44适于接纳该第二活塞部件28，以使得该第二活塞部件28在该第二孔44内相对于该第二腔42纵向可移位。该第二活塞部件28密封地接合限定该第二孔44的该一个或多个内表面46，以使得在该第二活塞部件28的顶部48和限定该第二孔44的该一个或多个内表面46至少部分地限定第二内部容积50。导管部分52，从该第一腔32和该第二腔42中延伸出，以使得该第一内部容积40与该第二内部容积50流体相通。液压流体54，放置在该第一内部容积40，该管道部分52，和该第二内部容积50内，以使得该第一活塞部件20相对于该第一腔32的向下移位使得该液压流体54的一部分在该第二活塞部件28的该顶部48提供压强，并使得该第二活塞部件28向下移位。该液压流体54可以是任何液压流体，譬如食品级液压油。
[0015]如此配置，该清洁阀组件10和常规清洁阀门相比，无填料(packless)且运动部件少。此外，因为压强下的液压流体造成第二活塞部件28来移位隔膜26，用以关闭和打开该阀组件10，阀元件内的碎片或削屑不会影响阀性能。因此，该公开的阀组件10比传统阀具有较低的运行和维护成本，同时提供一致和准确的关闭力和更长的使用寿命。
[0016]转向该阀组件10的更多细节，如图1A所示，该阀组件10包括阀体56和耦接至该阀体56顶部的阀帽58。该阀体56包括入口 59和出口 60，和在它们之间延伸的通道62。该入口 59可以水平放置且出口 60可以垂直放置。此处所用术语“水平”是指与图1A的参考坐标系的X轴平行或同轴的方向，术语“垂直”是指与图1A的参考坐标系的Y轴平行或同轴的方向。在替代的实施例中，该入口 59和出口 60可有任意合适的定向。例如，该进口59和该出口 60可以都水平放置。该出口 60和该入口 59相交处形成的该出口 60的周边边缘，形成阀座64。圆阀帽孔66可相对该阀体56的该阀座64设置，该阀帽58可固定于该阀体56以覆盖该阀帽孔66。该阀帽58可延纵轴线18延伸，以使得该阀帽58具有和该阀体56相邻的第一端68及和第一端68相对的第二端70。该阀帽58具有中空的、可由一个或多个内表面限定的内部部分72。例如，该阀帽58可关于纵向轴线18对称地或大致对称地形成，以使得该内部部分72是由圆柱形内壁74所限定。如此配置，该阀帽58具有大体圆柱的形状，具有向由圆柱形内壁74部分定义的中空内部72开放的该第一端68。该阀帽58可具有相邻于第二端70的顶部76，且该顶部76可包括杆孔78，其适于可滑动地容纳该阀杆12。因此，该杆孔78的形状通常对应于该阀杆12的横截面形状。例如，该杆孔78可是圆形的以接纳具有圆形横截面的阀杆12。如图1A所示，该杆孔78可在顶壁部分80形成或可在杆突出82形成，该杆突出从顶壁部分80向上突出。此外，密封(图中未显示)，如O形环，可设置在或邻近于该杆孔78，以密封地接合该杆12，防止碎片通过该杆孔78进入该阀帽58的内部部分72。
[0017]参考图1B，该阀组件10的该杆12可耦接至阀动器组件84。该阀动器组件84具有上部致动器壳体86和耦接到上部致动器壳体86的下部致动器壳体88。下部致动器壳体88可包括弹簧凹陷90，其中，螺旋弹簧92至少部分地设置在该凹陷中，以使得该螺旋弹簧92的下部和该弹簧凹陷90的上部接触。致动隔膜94可设置在上部致动器壳体86和下部致动器壳体88之间。该阀动器组件84还包括设置于该致动隔膜94和该下部致动器壳体88之间的隔膜板94，该致动器隔膜94的下表面97接合至该隔离板96的上表面98。致动器杆99可耦接到隔膜板96，以使得致动器杆99从该隔膜板96的底表面100向下延伸(即，延伸方向于图1B中所示参考坐标系中Y轴相反)。该螺旋弹簧92可和该致动器杆99同轴，以使得该螺旋弹簧92环绕该致动器杆99的顶部。如此配置，该螺旋弹簧92的顶部可接合该隔膜板96的底表面100，以使得该螺旋弹簧92在向上的方向(即，在对图1B所示参考坐标系的Y轴方向)偏置该隔膜板96。致动器杆99的底部可耦接至该阀杆12的该第二端16，以使得该隔膜板96的垂直移位导致该阀杆12的对应的垂直移位。
[0018]仍参考图1B，轭部分102可设置在该阀组件10和该阀致动器84之间。具体地说，该轭部分102可包括第一端104和第二端106，该第二端纵向地相对该第一端104。该轭部分102的该第一端104可固定于该阀帽58的顶壁部分80，和该轭部分102的该第二端106可固定于下致动器壳体88的外部部分。
[0019]参考图1A和1B，该阀组件10的该阀杆12沿着该纵轴18延伸，并包括该第一端14和该第二端16，该第二端纵向地相对该第一端14。如上所述，该阀杆12的该第二端16可耦接到该致动器杆99的底部部分，以使得该隔膜板96的垂直移位造成该阀杆12沿着该纵轴18的对应的移位。如图2A所示(其中，类似于图2B，为了清晰省略了该阀体56，该隔膜26，和该阀帽58)，该第一活塞部件20可耦接至该阀杆12的该第一端14，且该第一活塞部件20的外周边22可限定第一面积Al。当沿着该纵轴18看来，该外周边22可被该第一活塞部件20的外边缘限定，且该外周边22可具有任意合适的形状。在一个实施例中，该第一活塞部件20可以是盘状(如圆柱形)，它具有顶部部分108，该部分相邻于该阀杆12的该第一端14设置，且具有底部部分38，该部分相对于该顶部部分108设置。该顶部部分108和该底部部分38都可包括平坦表面。替代的，该顶部部分108和该底部部分38的其中之一或者两者都可被形成轮廓或部分地形成轮廓。侧边部分110可在该顶部部分108和该底部部分38之间延伸，且该侧边部分110可以是圆柱形或者大致圆柱形。如此配置，该侧边部分110和该底部部分38相交形成的该圆形边缘可以形成该第一活塞部件20的该外周边22。在本例中，由该第一活塞部件20的该外周边22限定的该第一面积Al可以是π (Rl)2,其中Rl是该圆形外周边22的半径。该圆形外周边22的该半径Rl可略小于该第一腔32的该第一孔34的该圆柱形内表面36的该半径。
[0020]该第一活塞部件20可以用任意合适的方式耦接至该阀体12的该第一端14。例如，该阀杆12的该第一端14可直接或间接地机械固定至该第一活塞部件20。更具体地说，如图2Α所示，该阀杆12的该第一端14可以是螺纹的，该螺纹的第一端14可以螺纹地接合设置在突起112中的对应螺纹孔，该突起112从该第一活塞部件20的该顶部部分108向上延伸。替代的，单独的固定元件可以固定该阀杆12的该第一端14至该第一活塞部件20，或者该阀杆12的该第一端14可以直接或间接地焊接至该第一活塞部件20。此外，密封件114可圆周形地固定至该弟一活塞部件20，如图2Α所不，以当该弟一活塞部件20被设直在该第一孔34内时，防止流体在该第一活塞部件20的该侧边部分110和该第一腔32的该内表面36之间流动。例如，该密封件114可以是O型环，且该O型环可至少部分地设置在该第一活塞部件20的该侧边部分110上形成的圆周形槽(图中未示出)内。除了单个密封件114之外，多个密封件114可以被使用。
[0021]参考图2Α，该阀组件10也可包括该第一腔32，且该第一腔32包括沿着该纵轴18延伸的该第一孔34。该第一腔32可具有任意合适的形状，以使得一个或多个内表面限定该第一孔34。例如，该第一腔32可是整体的圆柱形，且该第一腔32可包括侧壁116，该侧壁116包括圆柱形外表面118和该圆柱形内表面36,且该内表面36可限定该第一孔34。该侧壁116可具有任意适合的厚度，以当该第一活塞部件20和该第二活塞部件28以后续将详述的形式对该液压流体54施压时，保持刚性和基本地不变形。该圆柱形内表面36的纵轴可沿着该纵轴18延伸，且该圆柱形内表面36的该纵轴可和该纵轴18同轴对齐。顶壁120可被设置位于或相邻于该第一腔32的第一端122，且该顶壁120可以是平坦或基本平坦的。杆孔124可穿过该顶壁120延伸，该杆孔124的尺寸可略大于该杆12，且该杆孔124形状可基本对应该杆12。例如，如果该杆12具有圆形截面，那么该杆孔124也可具有圆形截面。该杆孔124的纵轴可以和该纵轴18同轴对齐。当该第一活塞部件20被设置在该第一孔34内时，该杆12可穿过该杆孔124延伸，以使得该杆12的该第二端16被设置在该第一孔34(以及该第一腔32)的外部。
[0022]仍参考图2A，底壁126可被设置位于或相邻于该第一腔32的第二端128，且该底壁126可是平坦或基本平坦的。第一导管孔130可穿过该底壁126延伸，且该第一导管孔130可具有任意合适形状。例如，该第一导管孔130是圆形的，且该第一导管孔130的直径可小于该第一活塞部件20的该外周边22的直径。该底壁的厚度可对应或一般对应于该侧壁116的厚度。
[0023]该第一腔32可被固定至该阀帽58，且该第一腔32可以任意合适的形式和合适的定向被耦接至该阀帽58。例如，该第一腔32可被固定至该阀帽58，以使得该第一腔32的该顶壁120的外表面可以相邻于或相接于该阀帽58的该顶壁部分80的该内表面。例如，该第一腔32可被如机械紧固，焊接，或黏合而固定于该阀帽58。该第一腔32可以由任意合适材料制成，譬如不锈钢。
[0024]如此配置，该第一活塞部件20可在该第一孔34内相对于该第一腔32纵向移位(例如沿着该纵轴18移位)。如上所述，该(或该些)密封件114密封地接合该侧壁116的该内表面36，且当该第一活塞部件20在该第一孔34内纵向移位时，该密封接合仍然保持。相应的，该第一活塞部件20密封地接合限定该第一孔34的一个或多个内表面，以使得该第一活塞部件20的该底部部分和限定该第一孔34的该一个或多个内表面至少部分限定该第一内部容积40。例如，该第一活塞部件20的该底部部分38，该侧壁116的该内表面，和该底壁126的上表面可配合以部分限定该第一内部容积40。该第一活塞部件20可以任意合适材料制成，譬如不锈钢。
[0025]参考图2A，该阀组件10还包括该第二腔42，且该第二腔42包括沿着该纵轴18延伸的该第二孔44。该第二腔42可具有任意形状，以使得一个或多个内表面限定该第二孔44。例如，该第二腔42可具有整体的圆柱形，且该第二腔32可包括侧壁132，其包括圆柱形外表面134和该圆柱形内表面46,和该内表面46可限定该第二孔44。该圆柱形内表面46的该直径可实质性地大于该第一腔32的该圆柱形内表面36的该直径。该侧壁132可具有任意合适的厚度，以当该第二活塞部件20和该第二活塞部件28以后续将详述的形式对该液压流体54施压时，保持刚性和基本不变形。该圆柱形内表面46的纵轴可以沿着该纵轴18延伸，且该圆柱形内表面46的该纵轴可以和该纵轴18同轴对齐。顶壁136可被设置位于或相邻于该第二腔42的第一端138，且该顶壁136可是平坦或基本平坦的。第二导管孔140可穿过该顶壁136延伸，且该第二导管孔140可和第一导管孔130具有相同的形状和大小。例如，如果该第一导管孔130是圆形的，该第二导管孔140的直径可以是和该第一导管孔130 —致的。该第二导管孔140的纵轴可以和该纵轴18同轴对齐。该第二腔42的第二端142可以是打开的，以使得该第二活塞部件28的全部或部分可被插入穿过该打开的第二端142，以被接受入该第二孔44。这样配置，该第二活塞部件28在该第二孔36内向对于该第二腔42纵向可移位(如沿着该纵轴18纵向可移位)。该第二腔42可以任何合适的形式或合适的定向被固定至该阀帽58。例如，该第二腔42可被固定至该阀帽58，以使得该第二腔42的该侧壁132的外表面134可以相邻于或相触于该阀帽58的该内壁74。例如，该第二腔42可被机械紧固，焊接，或黏合而固定于该阀帽58。该第二腔42可由与该第一腔32一样的材料而制成。
[0026]参考图2A，该阀组件10还可包括该第二活塞部件，其耦接至该压缩部件24。更具体的，该第二活塞部件28的底部部分144可以任意合适的形式，被耦接或其他方式固定至该压缩部件24的顶部部分。例如，该第二活塞部件28的该底部部分144可被机械耦接至该压缩部件24的该顶部部分146。替代地，该第二活塞部件28可使用例如黏合或焊接而被耦接至该压缩部件。此外，该第二活塞部件28可间接地耦接至该压缩部件24，且一个或多个中介元件或部分(例如纵向设置的杆)可被设置在该第二活塞部件28的该底部部分144和该压缩部件24的该顶部部分146之间。
[0027]当沿着该纵轴18观察时，该第二活塞部件28的该外周边30可被该第二活塞部件28的该顶部部分的外边缘限定，且该外周边30可具有任意合适的形状。在一个实施例中，该第二活塞部件28可以是盘状(如圆柱形)，且该顶部部分48可包括平坦表面。替代地，该顶部部分48可被形成轮廓或部分形成轮廓。侧边部分148可在该顶部部分48和该底部部分144之间延伸，且该侧边部分148可以是圆柱形或基本圆柱形。这样配置，该侧边部分148和该顶部部分48的相交处所形成的圆形边缘可以形成该第二活塞部件28的该外周边。在此例中，被该第二活塞部件28的该外周边30限定的该第二面积A2可以是π (R2)2，其中R2是该圆形外周边30的半径。该圆形外周边30的该半径R2可略小于该第二腔42的该第二孔44的该圆柱形内表面46的该半径。该第二活塞部件28的第二面积Α2最好比该第一活塞部件20的该第一面积Al大。该第二活塞部件28可由与该第一活塞部件20 —样的材料而制成。
[0028]此外，当该第二活塞部件28被设置在该第二孔44内时，密封件150可圆周地固定至该第二活塞部件28，以防止流体在该第二活塞部件28的该侧边部分148和该第二腔42的该内表面46之间流动。例如，该密封件150可以是O型环，且该O型环可至少部分地设置在该第二活塞部件28的该侧边部分148上形成的圆周形槽(图中未示出)内。除了单个密封件150之外，多个密封件150可以被使用。
[0029]当该第二活塞部件28在该第二孔34内向对于该第二腔42纵向地移位(例如沿着该纵轴18移位)时，该(或该些)密封件150密封地接合该侧壁132的该内表面46。相应地，该第二活塞部件28密封地结合限定了该第二孔44的该一个或多个内表面，以使得该第二活塞部件28的该顶部部分48和限定该第二孔44的一个或多个内表面至少部分地限定了该第二内部容积50。例如，该第二活塞部件28的该顶部部分48，该侧壁132的该内表面46，和该顶壁136的下表面可配合以部分地限定该第二内部容积50。
[0030]参考图2Α,该阀组件10还包括该导管部分52。该导管部分52可包括具有内表面154和外表面156的侧壁152，且该侧壁152可以是刚性的。该导管部分52可具有任意合适的截面形状。例如，该导管部分52可以是圆形截面使得该侧壁152是中空圆筒。该导管部分52的纵轴可和该纵轴18同轴对齐。该第一腔32的该第一导管孔130和该第二腔32的该第二导管孔140可部分限定该侧壁152的该内表面154。这样配置，该导管部分52的内部容积158可和该第一内部容积40和该第二内部容积50各自流体相通。相应地，设置于该第一内部容积40和该第二内部容积50内的该液压流体54可在该第一内部容积40和该第二内部容积50之间通过该导管部分52的该内部容积158流动。
[0031]该导管部分52可由与该第一腔32和该第二腔42 —样的材料而制成，且可以任意形式(如机械固定，焊接，黏合等)被固定至该第一腔32和该第二腔42。替代具有刚性的侧壁152，该侧壁152也可以是柔性的。例如，该导管部分52可以是软管，它在该第一腔32的该第一导管孔130和该第二腔32的该第二导管孔140之间延伸。
[0032]如图1A、2A、2B所示，该阀组件10还包括该压缩部件24。如前所述，该第二活塞部件28的该底部部分144可被耦接或固定至该压缩部件24的该顶部部分146，以使得该第二活塞部件28的纵向移位导致该压缩部件24的对应的纵向移位。该压缩部件24可具有形成轮廓的低部分160，且该低部分160可具有成圆形的峰162，该峰围绕一个和该纵轴18同轴对齐的轴而对称。该峰162的内部可以定义中央凹陷164，该凹陷围绕一个和该纵轴18同轴对齐的轴而对称。该压缩部件24的外围部分可形成法兰166，且该法兰166可具有圆形的外边缘，其直径大于该第二腔42的该外表面134的该直径。
[0033]该第二活塞部件被设置在该第二孔44内，偏置部件168，例如波形弹簧，可以在该压缩部件24的、相邻于该法兰166的该底部部分160上作用，以向该第二腔42的该顶壁136方向而偏置该压缩部件24,如图1A和2A所不。该偏置部件168可以任何形式,被固定至相对该偏置部件168固定的位置。例如，该偏置部件168可以由固定扣环170保持在位置上，该固定扣环170被固定在该阀帽58的内表面形成的槽内，相邻于该阀帽58的该第一端68。如图1A所示，该压缩部件24可适于接合被设置于该压缩部件24和该阀座64之间的该隔膜26。具体地，该隔膜26包括顶部部分172和底部部分174。该顶部部分172适于符合该压缩部件24的该底部部分160的形状，以使得该压缩部件24的该底部部分160的该轮廓接合于且被接受入该隔膜26的该顶部部分172的对应轮廓。该隔膜26的该顶部部分172 —般均勻地偏置尚开该隔膜26的该底部部分174,以使得该底部部分174的一般形状对应于该压缩部件24的该底部部分160的一般形状。即，该隔膜26的该底部部分174可包括成圆形的峰176，其围绕与该纵轴18同轴对齐的轴而对称。该峰176的内部可限定中央凹陷178，其围绕与该纵轴18同轴对齐的轴而对称。该隔膜26的外围部分可形成法兰部分180，且该法兰部分180可具有大于该压缩部件24的该圆形外边缘的该直径的直径。
[0034]仍参考图1A，当该阀帽58被固定至该阀体56时，该法兰部分180可被固定在该阀帽58的该第一端68和相邻于该阀帽孔66的该阀体56之间。如此固定，该隔膜26作为密封件而作用，防止流体在该阀体56的该通道62流动或以其他方式进入该阀帽孔66。当该第二活塞部件28位于如图1A、1B和2A所示的第一位置(如阀关闭位置)时，该隔膜26的该峰176的峰顶密封地结合限定该阀座64的该阀体56的表面，以使得该隔膜26防止流入该入口 68的流体流入该通道62且最终流到该出口 60。然而，当该第二活塞部件28位于如图1C和2B所示的第二位置(如阀打开位置)时，该隔膜26的该峰176的峰顶是纵向地偏置离开限定该阀座64的该阀体56的该表面，且因此流入该入口 68的流体继续流入该通道62并流向该出口 60。
[0035]在操作中，当该阀组件10要从阀打开位置移动到阀关闭位置时，加压流体可用已知的方式被提供到该阀动器84的该上致动器壳86的该内部腔中，且作用于该致动器隔膜94的这种压强使得该隔膜板96向下移位，如图1B所示。随着该致动器隔膜96向下移位，该致动器杆99和该阀杆12也向下移位，导致该第一活塞部件20在该第一腔32内的向下移位。该第一活塞部件20在该第一腔32内的这种向下移位导致该第一内部容积40中的该液压流体流入该导管部分52的该内部容积158，并流入该第二内部容积50。因为该液压流体54是不可压缩或基本不可压缩的，由于该第一活塞部件20移位而流入该第二内部容积50的液压流体54对该第二活塞部件28的该顶部部分施加压强，且所导致的向下的力使得该第二活塞部件向下移位，对抗该偏置部件168施加在该压缩部件24上的向上偏置力。随着该第二活塞部件28向下移位，该第二活塞部件28从该第二位置(阀打开位置)移动到该第一位置(阀关闭位置)。在该第一位置，该隔膜26的该峰176的峰顶密封地接合限定该阀座64的该阀体56的该表面，以使得该隔膜26防止流入该入口 68的该流体流入该通道62且最终流向该出口 60.[0036]为了打开该阀组件10(如将第二活塞部件28从该第一位置移动到该第二位置)，该阀动器84的该上致动器壳体86的该内部腔中的加压流体被排放到大气中，且该弹簧92迫使该隔膜板96向上移位，且这个向上移位造成该第一活塞部件20在该固定的第一腔32内向上移位。因为该偏置部件168在该压缩部件24和该第二活塞部件28上提供向上的力，且因为当该第一活塞部件20向上移位，该液压流体54提供在该第二活塞部件上的压力减少，所以该第二活塞部件28向上移位。该第二活塞部件28的向上移位使得液压流体54流出该第二内部容积50，通过该导管部分52的该内部容积158，流入该第一内部容积40。该偏置部件168的力和纵向移位被选用以确保:当该阀组件10在该第二位置，该第一活塞部件20的该底部部分38和该液压流体54保持接触。本领域普通技术人员可以理解,通过向该阀动器84的该上致动器壳86的该内部腔提供需要的压强，该第一位置和该第二位置之间的中间位置可以被保持，该压强导致该隔膜板96的需要的向下移位，该移位少于对应于该第一位置的该隔膜板96的向下移位，且大于对应于该第二位置的该隔膜板96的向下移位(如果有的话)。
[0037]如前所述，该第一活塞部件20具有外周边22，其限定了第一面积Al，且该第二活塞部件28具有外周边30，其限定了第二面积A2，且该第二活塞部件28的该第二面积A2优选地大于该第一活塞部件20的该第一面积Al。这样配置，当该阀动器84向下移位该第一活塞部件20时，该阀动器84在该第一活塞部件20上提供向下的力。该向下的力导致在该第一内部容积40种的该液压流体54的第一压强，且这压强约等于该致动器向下的力除以该第一面积Al。本领域普通技术人员可以理解，由该第一活塞部件20向下移位所导致的该压强也作用于该第二活塞部件28，且因此作用在该第二活塞部件28上的向下的力成比例于该第二面积A2和该第一面积面积Al的比例。即，如果该第二面积A2是该第一面积Al的两倍，那么施加在该第二活塞部件28上的力是该第一活塞部件20提供的力(这是，相应的，该阀动器84向下的力提供的力)的两倍。该第二面积A2和该第一面积Al的比例可具有任意合适的值。例如，该第二面积A2和该第一面积Al的比例可以在1.5到10之间(如该第二面积A2可以是1.5至10倍大于该第一面积Al)。对应地，这一液压系统作为力倍增系统而运作，增加该隔膜26和该阀座64之间的匹配力。
[0038]如所述配置，该清洁阀组件10几乎不具有移动部分，与常规清洁阀相比，导致了具有较少磨损或损坏部分，较低维护成本，较少阀停机时间，和较长使用寿命。不仅如此，该公开的液压系统为该压缩部件24提供了准确的关闭力，以使得无论该阀帽58的该内部分72中的碎片出现，该隔膜26和该阀座64间有一致的密封性能。此外，该清洁阀组件10少填充，这是因为该隔膜26用于将该阀帽58的该内部分72从流过该通道62的过程流体隔离开来。本领域普通技术人员可以理解，该少填充的清洁阀组件10减少了维护成本，最小化了阀停机时间。
[0039]虽然以上描述了多种实施例，但是本发明不仅限于这些实施例。可根据本发明作出各种相应的改变和变形，它们仍属于本发明所附的权利要求的保护范围。例如，本公开的该阀动器10可用于任意合适的控制阀。
【权利要求】
1.一种阀组件，包括: 阀杆，具有第一端和沿着纵轴延伸的第二端，该阀杆适于沿着该纵轴移位； 第一活塞部件，耦接到该阀杆的该第一端，该第一活塞部件具有外周边，其限定了第一面积； 压缩部件，适于接合隔膜； 第二活塞部件，耦接到该压缩部件，该第二活塞部件具有外周边，其限定了第二面积； 第一腔，具有由一个或多个内表面限定的第一孔，该第一孔适于接纳该第一活塞部件，以使得该第一活塞部件在该第一孔内相对于该第一腔纵向可移位，其中，该第一活塞部件密封地接合限定该第一孔的该一个或多个内表面，以使得该第一活塞部件的底部和限定该第一孔的该一个或多个内表面至少部分地限定第一内部容积； 第二腔，具有由一个或多个内表面限定的第二孔，该第二孔适于接纳该第二活塞部件，以使得该第二活塞部件在该第二孔内相对于该第二腔纵向可移位，其中，该第二活塞部件密封地接合限定该第二孔的该一个或多个内表面，以使得该第二活塞部件的顶部和限定该第二孔的该一个或多个内表面至少部分地限定第二内部容积；以及 导管部分，其从该第一腔和该第二腔中延伸出，以使得该第一内部容积与该第二内部容积流体相通；且 液压流体，放置在该第一内部容积、该管道部分、和该第二内部容积内，以使得该第一活塞部件相对于该第一腔的向下移位使得该液压流体的一部分在该第二活塞部件的该顶部提供压强，并使得该第二活塞部件向下移位。
2.如权利要求1中所述的阀组件，其特征在于，该第二活塞部件的该第二面积大于该第一活塞部件的该第一面积。
3.如权利要求2中所述的阀组件，其特征在于，该第二面积比该第一面积大1.5至10 倍。
4.如权利要求1至3中任一项所述的阀组件，其特征在于，弹性构件向该第一活塞部件偏置该压缩部件，以使得当该第一活塞部件相对于该第一腔向上移位时，该第二活塞部件朝该第一活塞部件移位，以保持该第一活塞部件的该底部与该液压流体接触。
5.如权利要求1至4中任一项所述的阀组件，其特征在于，该第二活塞部件被耦接到该压缩部件的顶部，且该压缩部件的底部适于接合该隔膜。
6.如权利要求1至5中任一项所述的阀组件，其特征在于，该第一腔、该第二腔、该第一活塞部件、和该第二活塞组件都具有圆形的横截面。
7.如权利要求6中所述的阀组件，其特征在于，该第一腔、该第二腔、该第一活塞部件、该第二活塞部件、与该阀杆都与该纵轴同轴地对齐。
8.如权利要求1至7中任一项所述的阀组件，其特征在于，该导管部分位于该第一腔的底部和该第二腔的顶部之间。
9.如权利要求1至8中任一项所述的阀组件，其特征在于，第一O形圈环绕地置于该第一活塞部件上，用以密封地接合限定该第一腔的该孔的该一个或多个内表面，并且其中，第二 O形圈环绕地置于该第二活塞部件上，用以密封地接合限定该第二腔的该孔的该一个或多个内表面。
10.如权利要求1至9中任一项所述的阀组件，其特征在于，该第一孔沿该纵轴延伸，且该第二孔沿该纵轴延伸。
11.一种阀组件，其特征在于，包括: 被率禹接到阀杆第一端的第一活塞部件，该第一活塞部件可移位地置于第一腔的第一孔内，该第一活塞部件具有外周边，其限定了第一面积； 被耦接到阀封闭元件的第二活塞部件，该第二活塞部件可移位地置于第二腔的第二孔内，该第二活塞部件具有外周边，其限定了第二面积； 其中，该第一活塞部件相对于该第一腔的纵向移位使得位于该第一腔的密封容积内的液压流体作用于该第二活塞部件，以使得该第二活塞部件纵向移位，并且以使得该阀封闭元件密封地接合阀座以防止流体从阀入口流到阀出口，且 其中，该第二面积大于该第一面积，以使得该第二活塞部件提供的向下的力大于该第一活塞部件提供的向下的力。
12.如权利要求11中所述的阀组件，其特征在于，该第一活塞部件密封地接合该第一腔的限定了该第一孔的内表面，并且其中，该第二活塞部件密封地接合该第二腔的限定了该第二孔的内表面。
13.如权利要求11至12中任一项所述的阀组件，其特征在于，该阀杆的第二端被耦接至阀致动器。
14.如权利要求11至13中任一项所述的阀组件，其特征在于，该第一腔、该第二腔、该第一活塞部件、和该第二活塞部件都具有圆形的横截面。
15.如权利要求14中所述的阀组件，其特征在于，该第一腔、该第二腔、该第一活塞部件、和该第二活塞部件都与纵 轴同轴地对齐。
16.如权利要求11至15中任一项所述的阀组件，其特征在于，管道部分耦接该第一腔和该第二腔，以使得该第一腔的密封容积与该第二腔的密封容积流体相通，并且其中，在该第二腔的该密封容积中的液压流体作用于该第二活塞部件以纵向移位该第二活塞部件。
17.如权利要求11至16中任一项所述的阀组件，其特征在于，该第二活塞部件被耦接到作为该阀封闭部件的隔膜。
18.如权利要求17中所述的阀组件，其特征在于，该第二活塞部件被耦接到压缩部件的顶部，并且该压缩部件的底部接合该隔膜。
19.一种关闭控制阀的方法，包括: 向下移位阀杆； 通过该阀杆的向下移位来向下移位被耦接到该阀杆的第一活塞部件； 通过该第一活塞部件的向下移位来对液压流体施加压强，其中，该液压流体将该压强传递至第二活塞部件以向下移位该第二活塞部件，并且其中，该第二活塞部件具有比该第一活塞部件更大的面积，以使得该第二活塞部件上向下的力比该第一活塞部件上向下的力更大； 向下移位被耦合到该第二活塞部件的阀封闭部件，使得该阀封闭部件密封地接合阀座。
20.如权利要求19中所述的方法，还包括用流体对隔膜施加力以向下移位该阀杆，该隔膜被耦接到阀杆。
【文档编号】F16K31/126GK103511713SQ201310232128
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年6月14日
【发明者】M·A·马西, J·C·贝斯曼 申请人:费希尔控制国际公司