利用供给压力偏置滑阀的方法和装置的制造方法_2

文档序号:8316158阅读:来源:国知局
1-3的示出的示例的布置适于用来控制双动控制阀,如图10所示并在下面更详 细地对其予以叙述。具体地,在一些例子中,滑阀100被配置以使得中间端口 118接收加压 流体(例如,加压空气)的供给流以使供给流可以根据阀芯102的位置被引导出邻近的端 口 116、118的任一个,只要阀芯102不处于阻塞端口 118的零位置。也就是说,随着阀芯 102从零位置(图2)朝着最小行程位置(图1)移动,供给流在由箭头126表示的方向上 顺着第二流体路径行进,结果产生在端口 120的输出流(例如,图10所示的输出B压力)。 当阀芯102从零位置(图2)朝着最大行程位置(图3)移动时,供给流在由箭头128表示 的方向上顺着第三流体路径行进,结果产生在端口 116的输出流(例如,图10所示的输出 A压力)。在这些示例中,随着制动器被来自端口 116的输出流制动,制动器内的移位流体 被向后推动通过端口 120并且然后随着废流体在由箭头130限定的方向上顺着第四流体路 径行进而通过邻近的端口 122 (例如,图10所示的排出B)排出。同样地,当输出流是来自 端口 120时,制动器内的移位流体被向后推动通过端口 116并且然后随着流体在由箭头124 限定的方向上顺着第一流体路径行进而通过邻近的端口 114排出(例如,图10所示的排出 A)。
[0024] 如上所述,在一些示例中,阀芯102的移动由与反向于输入力施加到阀芯102的第 二端部108的偏置力相关的、施加到阀芯102的第一端部107的输入力控制。在一些示例 中,输入力由施加到阀芯102的第一端部107的输入压力产生。在一些示例中,经由被单独 耦接到阀芯102的供给端口(例如,如上所述的中间端口 118)的供给压力提供输入压力。 更具体地,在一些示例中,输入压力相应于由作为过程控制系统(例如,4-20毫安培(mA) 比例信号)中控制策略的一部分而产生的电输入信号限定的一定比例量的供给压力。也就 是说,在一些示例中,输入压力具有在零或接近零压力(例如,大气压力)和由被提供到电 流-压力(Ι/P)转换器(例如,图10的Ι/P转换器1008)的输入信号确定的供给压力之间 的操作范围。
[0025] 在一些熟知的滑阀中,用来反作用输入力的偏置力由滑阀内的控制弹簧提供。控 制弹簧具有预定的初始压缩量以作用在阀芯的相对端上。在这种熟知的滑阀中,随着输入 力增加(例如,基于在输入压力的增加),阀芯朝着控制弹簧移动,因此使弹簧压缩并使偏 置力增加直到当输入力和偏置力大约相等时阀芯停止移动。随着输入力减小,控制弹簧朝 着阀芯的输入端向后推动阀芯。相应地,许多熟知的滑阀基于输入压力的操作范围需要适 当强度的控制弹簧。也就是说,如果由于高输入压力范围(例如,归因于高供给压力)控制 弹簧不足够牢固,则来自输入压力的力克服控制弹簧并阻止控制弹簧适当偏置阀芯。类似 地,如果由于低输入压力范围控制弹簧太牢固,则来自输入压力的力不能使阀芯如期望那 样移动。相应地,在许多熟知的滑阀内使用的控制弹簧的等级为应用特定化的,即,弹簧必 须基于供给压力(以及对输入压力相应的范围)而选择。结果,如果终端使用者希望在不 同的应用中以不同的供给压力实施滑阀,他们必须为新的应用确定和获取合适等级的弹簧 并且然后在使用滑阀之前拆卸并互换弹簧。可选择地,终端使用者需要具有完全单独的滑 阀,其能够处理与感兴趣的应用关联的压力。任一选项代表在多种不同的应用中实施这种 滑阀的成本、复杂性和不方便性。
[0026] 通过从施加到滑阀102的第二端部108的偏置压力产生偏置力,此处公开的示例 克服了熟知的滑阀的这些缺陷,其中偏置压力是基于供给压力之上的。以这种方式,因为输 入力和偏置力两者均与供给压力成比例的,所以偏置力与输入力的操作范围的任何增加或 减少成比例地增加或减少。由于输入压力相应于一定比例的供给压力(基于成比例的输入 信号),故阀芯102上的最大输入力相应于和供给压力相等的输入压力。同样地,直接施加 供给压力到阀芯102的相对端(例如,偏置压力与供给压力相同)引起了与最大输入力相 同的偏置力。结果,任何更小的输入力引起偏置力克服输入力,因而妨碍位置的合理控制和 /或阀芯102的移动。因而,在一些示例中,滑阀100被构造以使得偏置力,尽管基于供给压 力,小于最大输入力。在一些示例中,通过将供给压力用作偏置压力但减小偏置压力施加于 阀芯102上的面积,完成确立比最大输入力小的偏置力。在一些示例中,施加到阀芯102的 偏置压力被控制以使得其小于供给压力(例如,偏置压力为一定比例的供给压力),因而使 偏置力减小,即使偏置压力施加于其上的面积与输入压力施加于阀芯102的输入侧上的面 积相同时。另外或可选择地,在一些示例中,与供给压力相关的偏置压力和与被输入压力施 加于其上的面积相关的被偏置压力施加于其上的面积可以以任何合适的方式变化从而在 输入力和偏置力之间建立希望的关系。
[0027] 在图1-3的示出的示例中,示例性滑阀100包括隔膜132,其具有比阀芯102的输 入端的面积更小的面积。以这种方式,当输入压力与完全供给压力相等或接近时,由于输入 压力会作用在比偏置压力(即,供给压力)作用于其上的隔膜132的面积更大的面积上,故 产生的输入力将比偏置力更大。在一些示例中,隔膜132经由活塞134耦接到阀芯102上, 该活塞134具有大约与隔膜132的面积相同的横截面面积。由于活塞134的直径比阀芯 102的外径(相应于隔膜132的更小直径)小,在一些示例中,滑阀100包括垫片136从而 环绕活塞134并将活塞134保持定位。
[0028] 被偏置压力施加于其上以产生偏置力的隔膜132的面积是基于如Ι/P转换器和相 应的控制策略所决定的输入压力的操作范围之上的。在一些示例中,隔膜132具有与阀芯 102沿着其行程跨度的位置无关的基本固定的面积。在这种示例中,尽管面积是基本恒定 的并且施加的偏置压力也是基本恒定(例如,供给压力是基本恒定的),但是由于隔膜132 的弹性,偏置力在阀芯102的行程跨度上改变。以这种方式,输入压力的改变引起阀芯102 移动直到输入力和偏置力达到平衡,因而允许类似于如上所述的熟知的滑阀的控制弹簧那 样精确地控制阀芯102的位置。另外或者可选择地,在一些示例中,滑阀100包括偏置弹簧 138用以随着偏置弹簧138伸长和/或压缩而沿着阀芯102的行程跨度使偏置力的变化增 大。在一些示例中,在偏置弹簧138没有被用来抵消输入力的场合,如果供给压力以及相应 的输入压力和偏置压力均失去(例如,被大幅减小或为零),偏置弹簧138仍然被包含在示 例性滑阀100内以提供失效保护来偏置阀芯102到失效位置。在一些这种示例中,因为偏 置弹簧138不必须抵消阀芯102上的输入压力的力,所以偏置弹簧138可以具有比如上所 述的熟知的滑阀所用的控制弹簧实质上(很大程度上)更低的弹簧刚度。
[0029] 在这些示例中,省略了隔膜132并且直接施加偏置压力到活塞134上以产生偏置 力,该活塞限定了同样的固定面积。在一些这种示例中,活塞134被制造从而在紧密度公差 内安装在垫片136中以减少(例如,最小化)泄漏。另外或可选择地,在一些示例中,经由 放置在活塞134和垫片136之间的密封环来减少泄漏。
[0030] 在其他示例中,使用波纹管取代隔膜来限定被减小的面积,偏置压力可以被施加 于该被减小的面积上,用以产生如图8的示例性滑阀800所示的偏置力。示例性滑阀800可 以以与图1-3的示例性滑阀100相同类型的滑阀的元件来构造。因而,示例性滑阀800包 括阀芯102、套筒110和壳体106。然而,与图1-3的示例性滑阀100不同,该图8的示例性 滑阀800包括波纹管壳体804内的波纹管802。在一些示例中,波纹管802经由适配器806 耦接到阀芯102,其经由垫片807保持与阀芯102对准。在示出的示例中,波纹管802经由 端帽808被封闭在相对端。如示出的示例所示,波纹管802限定了被减小的面积810,偏置 压力(例如,供给压力)施加在该被减小的面积上以使得产生的偏置力比基于施加到阀芯 102的相对端上的供给压力的最大输入力更小。在一些示例中,波纹管802、适配器806和 端帽刚性地连接。以这种方式,随着阀芯102在套筒110内移动,波纹管
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