具有控制杆的加压流体汽缸的制作方法
【专利说明】具有控制杆的加压流体汽缸
[0001]本发明涉及一种具有截止阀的加压流体汽缸。具体来说，本发明涉及一种用于与例如医用气体、焊接气体等一起使用的加压流体汽缸。
[0002]此类汽缸传统地在汽缸的顶部处设置有由防护件保护的截止阀。阀具有通过螺旋机构的旋转而朝向和远离座移动的阀元件。螺旋机构由具有外螺纹的手轮构成，所述外螺纹与阀体中的内螺纹配合。因此使用者可以通过旋转手轮以升高和降低阀元件来打开和闭合截止阀。
[0003]尽管此类机构被广泛使用，但是它们存在许多问题。手轮需要进行多圈旋转以便使其旋转，这是耗时的，并且当防护件就位时，手轮是特别不易触及的。此外，它可能被卡在全开或全闭位置中。尽管常常在轮子上呈现箭头以向使用者指示打开或闭合的方向，但是很难通过目测确定轮子的当前位置，使得使用者可能例如试图打开已经全开的阀并错误地认为阀被卡住。
[0004]没有清晰位置指示的事实的另一个困难之处在于:由于没有阀已经到达全闭位置的清晰指示，使用者可能没有全闭阀，从而导致容器的疏忽泄漏。
[0005]通过使用控制杆替换手轮克服了许多这些问题。
[0006]控制杆提供良好的机械优点，并且它的位置可以提供阀位置的清晰指示。在一个位置中，控制杆可以放置在容器旁边，使得它相当好地免受损坏。然而，控制杆需要移动到大体与第一位置完全相反的第二位置，并且在这种位置中，因为此类容器经常在恶劣环境中使用并易于受撞击、容易掉落或打翻，控制杆大体上将是易受损坏的。
[0007]CA2282129中公开此类装置的实例。这公开一种具有弱化部分的控制杆，所述弱化部分被设计使得，如果控制杆以某种方式被碰撞，那么弱化部分将断裂，从而防止对阀机构造成的损坏并留下足够的控制杆就位，使得阀仍然可以操作。控制杆具有凸轮机构以便移动阀元件。因为凸轮机构依靠部件之间的相对滑动运动，所以需要相对高的力来打开它。
[0008]此外，为了提供“卡扣”特征以提供全开/或闭合位置与几乎打开/或闭合位置之间的清晰界限，需要进一步增加复杂性的另外的机构。
[0009]根据本发明，提供一种具有截止阀的加压流体汽缸，所述截止阀包括:阀元件，其能沿主轴线朝向和远离阀座移动，以便闭合所述阀；阀杆，其被约束来沿所述主轴线轴向移动以操作所述阀元件;偏置构件，其被布置来在所述阀元件上施用偏置力；以及曲柄，其用于移动所述阀杆，所述曲柄包括:在一端处枢转地附接到所述阀杆的第一连杆，以及在一端处枢转地附接到所述第一连杆的第二端并被定位成是固定的但能围绕相反端旋转的第二连杆;所述曲柄被布置成使得所述第一连杆在第一旋转方向上的旋转初始地致使所述偏置构件的偏置，并且所述第二连杆的进一步旋转致使所述连杆经过上死点位置或下死点位置，此时在所述偏置构件的偏置期间存储在其中的能量的一部分致使所述第一连杆在所述上死点位置或所述下死点位置之后在所述第一旋转方向上进一步偏置。
[0010]曲柄机构连同偏置构件的组合意味着，一旦经过上死点位置或下死点位置，使用者就不再做功来压缩偏置构件，而是受益于偏置构件的压缩的能量的返回(他们将有效地感觉像是“卡扣”一样)，这将阀元件驱使到可以是全开或全闭位置的位置。这不仅确保控制杆肯定地在全开或全闭位置中，而且向使用者提供“卡扣”一样的感觉，从而向他们说明阀元件完全到位。这可以利用一种机构来实现，所述机构简单并且不依靠滑动凸轮接合，使得操作它所需要的力得以减小。
[0011]曲柄和偏置构件可以许多方式来配置。在一个实例中，偏置构件在加压流体做功抵抗偏置构件的情况下起作用来使阀元件偏置远离阀杆，借此第一连杆从阀元件的打开位置的旋转压缩偏置构件并抵抗流体压力的作用来闭合阀元件，随之，经过下死点致使偏置构件驱使阀元件远离阀杆，从而致使第一连杆构件在第一方向上旋转以将阀元件驱使到全闭位置中。为了打开阀元件，使第一连杆构件在相反方向上旋转从而初始地压缩偏置构件，直到连杆经过下死点，或随之，偏置构件的偏置力和压力起作用来将阀元件驱使到全开位置。因此这种设计卡扣到其中通过偏置构件的弹性来保持所述设计的闭合位置中。所述设计随后是相对容易打开的，因为使用者仅仅需要推动第一连杆构件经过下死点位置，随之，偏置构件和流体压力两者帮助阀打开。
[0012]在替代配置中，偏置构件在流体压力做功抵抗阀元件的情况下起作用来使阀元件朝向座偏置，借此，为了打开阀，使第一连杆构件在第一方向上旋转来压缩偏置构件，使得流体压力打开阀，并且借此第一连杆构件在第一旋转方向上移动经过上死点位置致使偏置构件在第一方向上进一步驱使第一连杆构件，以便将第一连杆构件推动到全开位置中。为了闭合阀，使用者必须抵抗偏置构件的作用推动第一连杆构件通过上死点位置，随之，超过上死点位置，偏置构件起作用来抵抗流体压力以闭合阀元件。
[0013]在上述两个实例中，偏置构件和阀元件在压缩气体空间外部，并且朝向压缩气体空间闭合。然而，阀元件和偏置构件还有可能在压缩气体空间内，并且有可能通过向压缩气体空间外驱使阀来闭合阀。在这种情况下，偏置构件驱使阀元件闭合，并且第一连杆构件在第一方向上从其中阀元件打开的位置旋转、经过下死点位置，从而在其朝向下死点位置行进时压缩偏置构件，随之，在经过下死点位置时，偏置构件和流体压力在第一方向上进一步驱使第一连杆机构，以便将第一连杆构件驱使到全闭位置中。
[0014]阀杆、阀元件与阀套之间的关系可以是这样以轴向限制曲柄的旋转，使得它不可以旋转超过某些设计限制。或者，可存在作用于曲柄以便阻止不需要的旋转的至少一个止挡件。
[0015]现在将参照附图描述根据本发明的一种汽缸的实例，在附图中:
[0016]图1是穿过汽缸的顶部和阀体的横截面；
[0017]图2是沿图1中的线II到II取得的横截面；
[0018]图3是阀体的透视图；
[0019]图4更详细地示出图1的顶部部分；
[0020]图5是用于打开阀的第二曲柄布置的示意表示；
[0021]图6是用于打开阀的第三曲柄布置的示意表示;并且
[0022]图7是用于打开阀的第四曲柄布置的示意表示。
[0023]流体汽缸由用于加压流体的汽缸主体I和阀体2构成。汽缸I设置有内螺纹3，所述内螺纹3与阀体2的下部部分的外表面上的外螺纹4配合。
[0024]阀体具有居中地向上延伸穿过阀体2的轴向气体出口路径5。穿过气体出口路径5的流动由阀元件6控制，所述阀元件6选择性地阻断通向气体出口端口 7的流动。阀元件6的压力侧的侧向端口 8通向如本领域所熟知的压力计G。
[0025]在阀元件6上方，由内部9和外部10高压O形环密封件密封压缩气体路径。
[0026]将阀元件6从其座11提起选择性地打开和闭合汽缸外的气体流动路径。现在将描述用于提起阀元件6的机构。
[0027]阀元件6由弹簧15偏置闭合，弹簧15的顶端靠在阀体中的凸肩16上并且弹簧15的底部靠在形成阀杆18的部分的环形凸缘17上。如在图中所示的，阀杆18包括全都刚性地固定在一起的主杆19、阀元件保持构件20和阀元件联接构件(number) 21。
[0028]如上文提到的，压缩气体路径由内部和外部高压O形密封件9、10密封。内部密封件9围绕壳体(case work)中的下部环形部件22并密封阀杆保持构件20与下部环形部件22之间的接口。外部高压O形密封件10密封下部环形部件与周围的阀体之间的接口。
[0029]有潜在的泄漏路径经过这些密封件中的每一个。对于内部高压O形密封件9，这个泄漏路径可在阀杆8周围泄漏，但是这个泄漏路径在上部低压O形密封件23中被密封。相反，下部环形部件22与邻近的上部环形部件24之间设置有通风路径。类似地，在外部高压O形密封件10周围存在潜在的泄漏流动路径，并且同样地，这条路径按路线到达位于上部环形部件24与下部环形部件22之间的通风路径。上部环形部件24与周围的壳体之间的接口由低压密封件25密封。因此，经过内部9和外部10高压O形密封件9、10的所有泄漏按路线到达气体泄漏出口孔26。
[0030]为了进行泄漏试验，使用者可以在气体泄漏出口孔26的出口附近喷射检测流体，这提供加压汽缸泄漏的简单指示。
[0031]为了抵抗弹簧15的作用打开阀元件6，提供控制杆机构。控制杆机构包括通过一对凸台28和剪切销29连接的控制杆27，这对凸台28和剪切销29可与轴31—起围绕固定控制杆轴线L旋转。剪切销保护阀机构免受意外的围绕控制杆轴线L的力。轴安装在相应凸台33中的轴承32中，凸台33位于阀体的顶部处，如图4中最好地示出。偏心销35形成轴31的中心部分并被安装来围绕偏心轴线E旋转，所述偏心轴线E与控制杆轴线L