阀组件的制作方法

[0001]
本发明涉及一种改进的阀组件，特别涉及一种小型阀组件，该小型阀组件通常具有约1-2厘米的阀座尺寸，且具有改进的结构和改进的流量特性。


背景技术：

[0002]
流体控制阀广泛用于各种应用中，以控制流体的流量。被控制的流体可包括气体、液体或其的组合。在某些情况下，流体还可包含悬浮颗粒。虽然流体控制阀在用于打开和关闭通过阀的流体连通路径的特定构造方面有很大不同，一种特定类型的阀致动是使用螺线管执行的。
[0003]
在螺线管驱动阀中，电流流经电磁线圈，该线圈通常围绕磁芯形成。线圈通常包括绕线轴多次缠绕的导线，从而产生多个所谓的匝数。通电的螺线管会产生磁场。磁场强度与匝数以及提供给导线的电流成正比。
[0004]
如本领域中众所周知的，为了增加由螺线管提供的磁场，可以增加匝数和/或可以增加提供给导线的电流。磁场通常在可移动电枢上运行，该电枢连接到柱塞，柱塞被配置为与阀座接合，并围绕流体可以通过的进口和/或出口，以改变由阀座和柱塞的密封部分产生的流量限制。
[0005]
通常，阀还包括弹簧或其他偏置构件，该弹簧或其他偏置构件产生与磁场相反的偏置力。因此，在不存在由螺线管产生的磁场的情况下，阀构件被移动至常开或常闭位置。在打开位置，柱塞处于远离阀座的位置，从而允许流体通过进口和/或出口。在关闭位置，柱塞的密封部分邻接阀座，以关闭进口和/或出口，从而防止流体通过进口和/或出口。
[0006]
当要求阀组件小而轻时，重要的是控制阀的流量特性，例如以实现足够高的流量。然而，当在小型阀组件中柱塞行程长度的增加和阀座的横截面积的增加可能受到限制时，要实现这一点就存在挑战。特别是在小型阀中，阀体内缺乏可用空间可能会迫使设计复杂和/或附加的阀零件并产生曲折的流动路径，并带有许多方向变化和流量限制等。结果是阀的成本增加，阀的可制造性下降以及相当不可预测的流量。
[0007]
实际上，为了精确地控制阀的流量特性，必须仔细控制组件之间的公差和由此产生的流量限制。过去通过使用少量的复杂零件或统一部件来实现精确的公差，从而减小了部件相对位置引起的误差范围。因此，先前已经使用尽可能少的零件来制造小型阀。为了实现相同的功能，这些部件可能必须具有复杂的结构。然而，生产具有复杂结构的单个零件本身提出了挑战。随着零件尺寸的减小，模制或加工复杂零件变得越来越困难，并且这种困难导致需要更昂贵的加工设备。
[0008]
因此，需要对阀组件进行改进。


技术实现要素：

[0009]
在制定本发明的解决方案时，发明人已经认识到常规方法中制造具有同心轴的阀的局限性，并且已经设计出新的布置以解决现有技术的缺点。
[0010]
根据本发明的第一个方面，提供一种阀组件，具有阀座，阀座包括内部同心阀座和外部同心阀座，所述内部同心阀座沿径向布置在所述外部同心阀座的内侧，以在其间提供一环形开口；可移动柱塞，在关闭位置和打开位置之间可移动以改变内部和外部同心阀座处的流量限制，并配置为在处于所述关闭位置时同时密封所述内部同心阀座和所述外部同心阀座；内部阀构件，包括所述内部同心阀座；外部阀构件，包括所述外部同心阀座；其中，所述内部阀构件是与所述外部阀构件分开的部件，并通过安装装置以固定关系安装到所述外部阀构件，该安装装置包括：径向对准装置，构造为保持所述内部同心阀座相对于所述外部同心阀座的同心度；以及轴向对准装置，构造为沿轴线保持所述内部同心阀座相对于所述外部同心阀座的轴向对准，所述轴线基本上正交于所述同心阀座的平面。
[0011]
本发明的组件为如何制造具有同心的内部和外部阀座的阀组件的问题提供了有效的替代解决方案，解决了同心阀座布置所遇到的制造困难和对准需求。这可以允许以有效的方式制造小型的阀座布置。
[0012]
所述径向对准装置可包括至少一个径向朝向的邻接面，所述邻接面设置在所述内部阀构件和外部阀构件中的至少一个上。使用径向朝向的面来提供对准装置使得部件的有效轴向组装，同时提供了零件所需的相互对准。
[0013]
所述至少一个径向朝向的邻接面可与所述阀组件的相对面形成过盈配合。过盈配合可提供可靠的安装和简单的制造过程。
[0014]
所述径向对准装置可包括设置在所述内部阀构件上的至少一个径向朝向的邻接面，以及设置在所述外部阀构件的至少一个径向朝向的邻接面。
[0015]
所述邻接面中的第一个可设置在所述内部阀构件上，所述邻接面中的第二个设置在所述外部阀构件上并邻接所述邻接面中的第一个。
[0016]
内部阀构件可以是基本为管状的构件，从内部阀座朝向阀组件的端口延伸的。外部阀构件可以是基本为管状的构件，从外部阀座朝向阀组件的侧部和/或端部端口延伸。
[0017]
所述外部阀构件包括孔口，所述孔口在所述孔口的第一部分中具有第一直径，并且在所述孔口的第二部分中具有内径减小的区域，至少一个所述邻接面设置在所述内径减少的区域上。以这种方式减小孔口的尺寸可以是在内部和外部阀座之间产生所需的间隔和对准的有效方式。
[0018]
所述轴向对准装置可包括机械固定，所述机械固定位于设置在所述内部和外部阀构件中至少一个上的至少一个径向朝向的邻接面以及所述组件的相对的径向邻接面之间。在一些示例中，所述机械固定包括过盈配合。
[0019]
所述阀组件可进一步包括第一流体端口和第二流体端口。在本申请的其余部分中，术语“第一流体端口”可以与术语“侧部流体端口”互换使用，术语“第二流体端口”可以与术语“端部流体端口”互换使用。
[0020]
应当理解，第一流体端口和第二流体端口可以分别是流体进口和流体出口，反之亦然。换句话说，当前要求保护的发明不受阀组件内的流体流动方向的限制。
[0021]
优选地，所述轴向对准装置提供有流体密封，当所述阀处于所述关闭位置时，流体隔离所述第二流体端口与所述第一流体端口。
[0022]
在一些示例中，所述第一流体端口设置在所述同心阀座和所述对准装置之间。
[0023]
所述阀组件可具有轴向延伸的环形流动通道，形成在所述内部阀构件的至少一部
分与所述外部阀构件之间。
[0024]
在一些示例中，所述第二流体端口可与所述环形流动通道流体连通。在另外的示例中，当所述阀处于所述关闭位置时，所述第二流体端口可与所述内部同心阀座的内边缘和所述外部同心阀座的外边缘流体连通。
[0025]
所述阀组件可进一步包括阀体构件，所述内部和外部阀构件中的至少一个安装在所述阀体构件中。
[0026]
所述径向对准装置可包括所述外部阀构件的径向外表面，所述径向外表面与所述阀体构件的径向内表面接触。此外或可替代地，所述径向对准装置可以是所述内部阀构件的径向外表面，所述径向外表面与所述阀体构件的径向内表面接触。
[0027]
所述阀组件可进一步包括与所述径向对准装置轴向间隔开的辅助径向对准装置。所述辅助轴向对准装置包括径向突出部。
[0028]
所述轴向对准装置可包括设置在所述内部阀构件上的径向延伸的台阶，所述外部阀构件抵靠在所述台阶上。
[0029]
现在转向流体可通过其在流体端口之间流动的路径，当可移动柱塞处于打开位置时，可以在第一流体端口和第二流体端口之间设置第一流体路径，该第一流体路径经过内部阀座。当可移动柱塞处于打开位置时，还可以在第一流体端口和第二流体端口之间设置第二流体路径，该第二流体路径经过外部阀座。
[0030]
穿过所述可移动柱塞的至少一个流体流动路径可包括开口，所述开口构造为形成所述第一流体路径或所述第二流体路径的一部分，其中，当所述可移动柱塞处于所述打开位置时，通过所述可移动柱塞的流动路径的横截面积至少是所述柱塞与所述第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应的内部或外部阀座之间的间隙的横截面积的一半。
[0031]
在一些示例中，当所述可移动柱塞处于所述打开位置时，所述第一流体路径和所述第二流体路径是所述第一流体端口和所述第二流体端口之间仅有的流体路径。
[0032]
在阀组件中仅具有所述第一流体端口和所述第二流体端口(即，仅具有一个进口和一个出口)的优点在于阀组件的设计可以是简单且紧凑的。然而，除了第一流体端口和第二流体端口之外，阀组件可具有其他流体端口，因此在一些示例中，阀组件可具有多个进口和/或出口。进口和出口的位置可以根据阀组件的特定应用而变化。阀可以是比例阀或开关(即开/关阀)。阀可以是直接阀或压力补偿阀。
[0033]
优选地，阀组件可进一步包括可移动隔膜，可移动隔膜用于将可移动柱塞的一部分与通过所述可移动柱塞的主体的开口分开。“分开”是指可移动柱塞被定位成使得从可移动柱塞的所述部分和穿过可移动柱塞的主体的开口没有直接流体路径。所述阀组件可进一步包括压力补偿装置，以确保当可移动柱塞处于所述关闭位置时，流体进口和可移动柱塞的不处于所述第一和第二流体端口之间的直接流动路径中的一部分处于基本上相同的压力下。有利地，这意味着可防止可移动柱塞意外地移动到其打开位置。
[0034]
该压力补偿装置可以是从第一流体端口或第二流体端口至可移动柱塞的不处于所述第一流体端口和所述第二流体端口之间的直接流动路径的一部分的均压流体路径。该均压路径通常从作为流体进口的流体端口延伸至可移动柱塞的不处于或者至少不处于流体进口与流体出口之间的直接流动路径的一部分。这是因为流体进口通常处于比流体出口
更高的压力下。
[0035]
阀组件可进一步包括垫片，垫片用于改变可移动隔膜的面积，所述可移动隔膜可被来自所述第一流体端口或所述第二流体端口的压力偏置。这有利地提供了一种灵活的方法来改变施加在可移动柱塞的不处于第一和第二流体端口之间的直接流动路径中的部分上的压力。
[0036]
优选地，阀组件可一步包括致动装置，该致动装置用于在使用中在第一位置和第二位置之间致动该可移动柱塞。该致动装置可包括螺线管，当施加通过所述螺线管的电流时，螺线管致动该可移动柱塞。在这种情况下，该可移动柱塞可包括磁性材料或由磁性材料组成。
[0037]
在这种电动电磁阀组件中，可施加电流通过螺线管，电流为螺线管供电，从而产生的磁场控制打开和关闭阀的可移动柱塞的运动，从而允许或阻止流体流过阀。当螺线管通电时，柱塞可克服弹簧的力，该弹簧将柱塞保持在常开或常闭位置，并朝向或远离阀座加速。可以向螺线管施加保持电压，以使柱塞朝向或远离阀座的方向前进和/或将阀保持在关闭或打开位置。有时，也可以施加制动电压，以制动柱塞的运动，从而减少其对阀座的冲击。
[0038]
通过与这些螺线管致动阀组件进行比较，采用其他致动器技术的阀组件可能显示出以下缺点。音圈(voice coil)可能更昂贵，产生较小的力并具有更大的尺寸。形状记忆允许(sma)的响应时间可能较慢，并且尺寸较大，尤其是在高度方向上。
[0039]
根据本发明的第二个方面，提供一种装配阀子组件的方法，包括以下步骤中的任意一个或全部：提供包括内部同心阀座的内部阀构件；提供包括外部同心阀座的外部阀构件；布置内部阀构件以将内部同心阀座沿径向定位在外部同心阀座的内侧，以在其间提供环形流动开口；使内部同心阀座相对于外部同心阀座径向对准以保持其同心度；沿轴线使内部同心阀座相对于外部同心阀座轴向对准，轴线基本上正交于同心阀座的平面；提供所述组件的径向对准装置，以保持所述内部同心阀座相对于所述外部同心阀座的同心度；提供所述组件的轴向对准装置，以保持所述内部同心阀座相对于所述外部同心阀座沿轴线轴向对准；使得所述内部阀构件是与所述外部阀构件分开的部件，并通过安装装置以固定关系安装到所述外部阀构件，安装装置包括所述轴向和径向对准装置。该方法可进一步包括以下任意一个或全部：提供可移动柱塞，该可移动柱塞在关闭位置和打开位置之间可移动以改变所述阀座处的流量限制，并布置为当处于所述关闭位置时同时密封所述内部同心阀座和所述外部同心阀座；以及使可移动柱塞相对于同心阀座对准，以使可移动柱塞在关闭位置时同时密封内部同心阀座和外部同心阀座。
[0040]
使所述内部同心阀座相对于外部同心阀座轴向对准的步骤可包括提供支撑件构件，所述支撑件构件构造为以期望的轴向对准来支撑所述内部和外部阀座，在所述支撑件上提供所述内部和外部阀构件中的第一个，以及通过将所述内部和外部阀座二者都定位在所述支撑件上，使所述内部和外部阀构件中的第二个相对于第一个轴向对准。该所述支撑件可包括平面表面，使所述内部和外部阀构件轴向上对准，包括将内部和外部阀座二者都定位在所述平面表面上。
[0041]
该方法可进一步包括将内部和外部阀构件中的第一个相对于所述内部和外部阀构件中的第二个轴向上压入到位以形成过盈配合，从而保持所述内部和外部阀座的相对轴向对准。
[0042]
在一些示例中，该方法进一步包括将内部和外部阀构件中的第一个轴向挤压以与所述内部和外部阀构件中的第二个接合，以提供过盈配合从而保持所述内部和外部阀座的相对轴向对准。
[0043]
在另一方面，发明人已经认识到需要改进的阀组件，当柱塞处于打开位置时，该阀组件能够更好地控制在进口和出口之间通过的流量。特别地，他们已经认识到，通过将流体流动路径引入阀组件的可移动柱塞中，可以提供双流体路径，因为流体可以经由两个流动路径在阀组件的两个流体端口之间流动，即，第一流动路径直接在两个流体端口之间，第二流动路径通过柱塞。结果是，对于给定的阀组件尺寸，可以实现更高的流速，并且可以针对特定应用优化通过每个流动路径的流体比例。
[0044]
因此，根据本发明的另一方面，提供了一种阀组件，包括：第一流体端口；第二流体端口；阀座，包括内部阀座和外部阀座，内部阀座布置在所述外部阀座的内部；可移动柱塞，具有主体，并且在关闭位置和打开位置之间可移动以改变所述阀座处的流量限制，并且布置为在处于所述关闭位置时同时密封所述内部阀座和所述外部阀座；第一流体路径，位于所述第一流体端口和所述第二流体端口之间，当所述可移动柱塞处于所述打开位置时，所述第一流体路径穿过所述内部阀座；第二流体路径，位于所述第一流体端口和所述第二流体端口之间，当所述可移动柱塞处于所述打开位置时，所述第二流体路径穿过所述外部阀座；以及至少一个穿过所述可移动柱塞的主体的流体流动路径，主体包括构造为形成部分所述第一流体路径或所述第二流体路径的开口，其中，当所述可移动柱塞处于打开位置，通过所述可移动柱塞的流动路径的横截面积至少是所述柱塞与所述第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应的内部或外部阀座之间的间隙的横截面积的一半。
[0045]
通过可移动柱塞的主体的至少一个流体流动路径允许就以下方面改进阀组件的流量特性：在给定的柱塞行程长度和给定的阀座横截面积下，流量增加、流阻减小、湍流减小。这对于小型阀特别有利，例如尺寸在10-2
m左右(例如，在阀座直径处，例如为大约10mm或更小)，阀座的横截面积在10-5
m2左右，以及柱塞行程长度通常可以为10-3
的数量级，或大约1mm或更短。这样，本发明的各方面的优点在小型阀中特别有利，在小型阀中，外部阀座的直径为约10cm或更小，尤其是在约10mm或更小的情况下。优选的柱塞冲程长度优选地为内部同心阀座和外部同心阀座的直径之间的差的四分之一左右。因此，在某些优选实施例中，外部阀座直径减去内部阀座直径，并将结果除以四，可以得到合适的行程长度。
[0046]
可替代地，对于给定的流动需求，通过可移动柱塞的主体的至少一个流体流动路径有利地允许对于阀座的给定横截面面积具有较小的柱塞行程长度。
[0047]
此外，通过可移动柱塞的主体的至少一个流体流动路径允许对于相同的流量降低阀组件内的压力或增加背压灵敏性。
[0048]
与现有技术的布置相比，当所述可移动柱塞处于打开位置，通过所述可移动柱塞的流动路径的横截面积至少是所述柱塞与所述第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应的内部或外部阀座之间的间隙的横截面积的一半横截面积的度量，可以被认为是最低要求，以便显示出阀组件的流动特性的显著改善。
[0049]
应当理解，第一流体端口和第二流体端口可以分别是流体进口和流体出口，反之亦然。换句话说，当前要求保护的发明不受阀组件内的流体流动方向的限制。
[0050]
在阀组件中仅具有第一流体端口和第二流体端口，即仅具有一个进口和仅一个出
口的优点在于，阀组件的设计可以是简单且紧凑的。然而，除了第一流体端口和第二流体端口之外，阀组件可具有其他流体端口，因此在一些示例中，阀组件可具有多个进口和/或出口。进口和出口的位置可以根据阀组件的特定应用而变化。该阀可以是比例阀或开关(即开/关阀)。该阀可以是直接阀或压力补偿阀。
[0051]
在一个例子中，当所述可移动柱塞处于打开位置，第一流体路径直接连接第一流体端口和第二流体端口，第二流体路径(通过可移动柱塞的主体的流体流动路径形成第二流体路径的一部分)也连接于第一流体端口和第二流体端口。在此示例中，当可移动柱塞处于关闭位置时，来自第一流体端口和第二流体端口中的一个的流体到达内部阀座的外边缘，在该处，可移动柱塞所产生的密封阻止该流体通过，并且来自第一和第二流体端口中的另一个的流体通过流体流动路径穿过可移动柱塞的主体，并到达外部阀座的外边缘，在那里，可移动柱塞产生的密封阻止了该流体通过。
[0052]
在另一个例子中，当该可移动柱塞处于打开位置时，该第二流体路径直接连接第一流体端口和第二流体端口，并且第一流体路径(通过可移动柱塞的主体的流体流动路径形成第一流体路径的一部分)也连接第一流体端口和第二流体端口。在这个例子中，当可移动柱塞处于关闭位置时，来自第一和第二流体端口中的一个的流体到达外部阀座的外边缘，在那里，可移动柱塞形成的密封阻止流体通过，并且来自第一和第二流体端口中的另一个的流体通过流体流动路径穿过可移动柱塞的主体，并到达内部阀座的外边缘，在那里，可移动柱塞产生的密封阻止了该流体通过。
[0053]
可能优选的是，当可移动柱塞处于打开位置时，第一流体路径和第二流体路径是第一流体端口和第二流体端口之间的唯一流体路径。例如，以上两个示例中所述的流体流可以代表阀组件中的唯一流体路径。因此，在所述两个流体路径之间的流体流动受到限制，因此更易于控制。特别是在上述数量级的小型阀中，具有有限数量的流体路径可以简化阀设计，降低制造成本并提高阀的可制造性。此外，特别是在上述数量级的小型阀中，由于流体的方向变化较小，所以具有有限数量的流体路径允许流体路径设计的简化和流体路径的更好的效率。
[0054]
在一些优选的布置中，当可移动柱塞处于打开位置，通过所述可移动柱塞的开口的流动路径的横截面积至少是所述柱塞与所述第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应的内部或外部阀座之间的间隙的横截面积的0.6或60％、0.7或70％、0.8或80％、0.9或90％、等于100％或更多。
[0055]
在其他优选的布置中，通过所述可移动柱塞的开口的流动路径的横截面积至少是所述柱塞与所述第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应的内部或外部阀座之间的间隙的横截面积的至少两倍，优选地至少10倍，更优选地至少50倍。这通常限定了穿过可移动柱塞的开口的最小横截面积，这样就可以最大程度地限制通过可移动柱塞中开口的流量。
[0056]
对于在柱塞与第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应内部或外部阀座之间的间隙的固定横截面，可移动柱塞中的开口的横截面越大，第一和第二流体端口之间的流体的流量越高。在一些特别优选的示例中，当可移动柱塞处于打开位置时，可移动柱塞中的开口的横截面面积可以远大于柱塞与第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应内部或外部阀座之间的间隙的横截面面积的一半。这具有在给定的柱
塞行程长度下提供非常高的流体输出的优点。为了最佳的阀控制，优选的是，流路中的最大流量限制由阀座处的最大可用开口来表示，因为这是开口被控制以使阀作为流量限制操作。以这种方式配置阀可提供通过阀的其余部件的有效流动路径。
[0057]
可移动柱塞的固定行程可以在0.05mm至1.0mm之间。优选地，可移动柱塞的固定行程可以在0.1mm至0.3mm之间。更优选地，可移动柱塞的固定行程可以是0.2mm。附加地或可替代地，固定行程长度可以小于穿过可移动柱塞的主体的开口的直径的四分之一。
[0058]
在某些示例中，当可移动柱塞处于打开位置时，柱塞与第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应的内部或外部阀座之间的间隙的横截面积或从阀座至柱塞的线性距离，可以基本等于柱塞与第一或第二流体路径(开口不形成其中的一流动路径)的相应内部或外部阀座之间的间隙的横截面积或从阀座至柱塞的线性距离。当可移动柱塞在单个平面上密封内部阀座和外部阀座时，通常会出现这种情况。
[0059]
可替代地，柱塞与第一或第二流体路径(开口形成其中的一流动路径)的相应的内部或外部阀座之间的间隙的横截面积可以大于或小于柱塞与第一或第二流体路径(开口不形成其中的一流动路径)的相应内部或外部阀座之间的间隙的横截面积。当可移动柱塞未在单个平面上密封内部和外部阀座时，可能会发生这种情况。
[0060]
优选地，阀组件进一步包括可移动隔膜，该可移动隔膜用于将所述可移动柱塞的一部分与穿过所述可移动柱塞的主体的开口分开。“分开”是指可移动柱塞被定位成使得没有来自可移动柱塞的所述部分和穿过可移动柱塞的主体的开口的直接流体路径。阀组件可进一步包括压力补偿装置，该压力补偿装置用于确保当所述可移动柱塞处于关闭位置时，流体进口和所述可移动柱塞的不处于所述第一和第二流体端口之间的直接流动路径中的一部分处于基本上相同的压力下。有利地，这意味着可以防止可移动柱塞意外地移动到其打开位置。
[0061]
该压力补偿装置可以是从第一流体端口或第二流体端口至可移动柱塞的不处于第一流体端口和第二流体端口之间的直接流动路径的一部分的均压流体路径。均压路径通常从作为流体进口的流体端口延伸至可移动柱塞的一部分，该部分不在流体进口和流体出口之间的直接流动路径中，或者至少不在它们之间的直接流动路径中。这是因为流体进口通常处于比流体出口更高的压力下。
[0062]
阀组件还可包括垫片，该垫片用于改变可移动隔膜的面积，该可移动隔膜可被来自第一流体端口或第二流体端口的压力偏置。这有利地提供了一种灵活的方法来改变施加在可移动柱塞的不在第一和第二流体端口之间的直接流动路径中的部分上的压力。
[0063]
优选地，阀组件还可包括用于在使用中在第一位置和第二位置之间致动可移动柱塞的致动装置。致动装置可包括螺线管，当施加通过螺线管的电流时，该螺线管致动可移动柱塞。在这种情况下，可移动柱塞可以包括磁性材料或由磁性材料组成。
[0064]
在这种电动电磁阀组件中，可能会施加电流通过螺线管，使螺线管通电，产生的磁场会控制打开和关闭阀的电磁柱塞的运动，从而允许或阻止流体流过阀。当螺线管通电时，柱塞可以克服弹簧将柱塞保持在常开或常闭位置的力并朝向或远离阀座加速。可以向螺线管施加保持电压，以使柱塞朝着或远离阀座的方向前进和/或将阀保持在关闭或打开位置。有时，也可以施加制动电压，以制动柱塞的运动，从而减少其对阀座的冲击。
[0065]
通过与这些螺线管致动的阀组件进行比较，采用其他致动器技术的阀组件可能显
示出以下缺点。音圈可能更昂贵，产生较小的力并具有更大的尺寸。形状记忆允许(sma)的响应时间可能较慢，并且尺寸较大，尤其是在高度方向上。
[0066]
在本发明的优选示例中，内部阀座和外部阀座同心地布置。同心设计的优点是紧凑，并优化了阀组件内可能受到限制的空间(例如在小型阀组件，如微流阀组件)的使用。
[0067]
根据本发明的另一方面，提供一种阀系统，其包括至少两个前述实施例的阀组件，其中，相邻阀组件之间的距离小于50mm，优选地小于40mm，更优选地小于20mm。
[0068]
上面关于单个阀组件描述的优点也同样适用于阀系统。
附图说明
[0069]
现在将参考附图仅通过非限制性示例描述本发明的实施例，其中：
[0070]
图1示出了根据本发明的第一实施例的阀组件的等轴测截面图。
[0071]
图2示出了根据本发明的第一实施例的处于打开位置的阀组件的正交截面图。
[0072]
图3示出了根据本发明的第一实施例的处于关闭位置的阀组件的正交截面图。
[0073]
图4示出了根据本发明的第二实施例的阀组件的等轴测截面图。
[0074]
图5示出了根据本发明的第二实施例的处于打开位置的阀组件的正交截面图。
[0075]
图6示出了根据本发明的第二实施例的处于关闭位置的阀组件的正交截面图。
[0076]
图7示出了根据本发明的第三实施例的阀组件的示意图；以及
[0077]
图8示出了根据本发明的第四实施例的阀组件的示意图。
[0078]
图9示出了根据本发明的第五实施例的处于打开位置的阀组件的正交截面图。
[0079]
图10a示出了根据本发明的第六实施例的处于打开位置的阀组件的正交截面图。
[0080]
图10b示出了根据本发明的第六实施例的处于打开位置的阀组件的另一正交截面图。
[0081]
图10c示出了形成根据本发明的第六实施例的阀组件的一部分的外部阀构件和一对安装件的示意图。
[0082]
图11示出了根据本发明的第七实施例的处于打开位置的阀组件的正交截面图。
[0083]
图12示出了根据本发明的第八实施例的处于打开位置的阀组件的正交截面图。
[0084]
图13示出了根据本发明的第九实施例的处于打开位置的阀组件的正交截面图。
具体实施方式
[0085]
以下详细描述和附图提供了如何实现本发明的示例，并且不应将其视为限制性示例，而是示出如何组合本文所公开的阀组件的各种特征的图示，尽管根据附图阅读以下描述，其他可选组合将显而易见。
[0086]
在图1、2和3中，示出了根据本发明的第一实施例的阀组件100，图1是等轴测截面图，图2和图3是正交截面图。图1和图3示出了处于关闭位置的阀组件，其中，图2示出了处于打开位置的阀组件。所示示例的阀组件100的直径为约16mm，但是其他示例可以更大或更小。
[0087]
阀组件100包括第一流体端口101和第二流体端口102。在该实施例中，第一流体端口101是流体进口，第二流体端口102是流体出口。然而，应意识到，在其他实施例中，第一流体端口可以是流体出口，第二流体端口可以是流体进口。流体流动的方向如图2中的箭头所
示。
[0088]
阀组件100还包括阀座103，阀座103包括同心布置的内部阀座104和外部阀座105，内部阀座104布置在外部阀座105内部；以及阀密封件106。该组件进一步包括可移动柱塞107，可移动柱塞107包括上部磁性部分和具有开口109的主体108。还可提供优选地以弹簧110的形式的偏置装置，以及不可移动的绝缘膜111，该偏置装置用于防止流体与阀组件100的螺线管(图1中未示出)接触。
[0089]
可移动柱塞107在关闭位置和打开位置之间可移动以改变阀座处的流量限制，并且优选地布置成同时密封内部阀座104和外部阀座105。在图2中，可以看出，在某些优选实施例中，可移动柱塞107的最大直径d1可以为大约10.2mm，并且内部阀座104和外部阀座105之间的径向距离d1可以为0.9mm。可移动柱塞107的总行程长度可以为大约0.2mm。
[0090]
第一流体路径f1布置在第一流体端口101和第二流体端口102之间，当可移动柱塞107处于打开位置时，该第一流体路径f1穿过内部阀座104(即，在内部阀座104和阀密封件106之间)。第二流体路径f2布置在第一流体端口101和第二流体端口102之间，当可移动柱塞107处于打开位置时，该第二流体路径f2穿过外部阀座105(即，在外部阀座105和阀密封件106之间)。此外，穿过包括开口109的可移动柱塞107的主体108的流体流动路径构造成形成第二流体路径f2的一部分。当可移动柱塞107处于打开位置时，通过可移动柱塞107的流动路径的横截面积(即与流动方向正交的最小横截面面积，流体流必须通过该横截面在通过可移动柱塞107的流动路径上流动)至少约为柱塞和外部阀座105之间的间隙的横截面积的50倍。然而，在其他实施例中，该比例可以低至柱塞和外部阀座105之间的间隙的横截面积的一半。通过可移动柱塞107的流动路径在第二流体路径f2上，开口109形成第二流体路径f2的一部分。
[0091]
如图2所示，柱塞与第二流体路径(开口109形成其中的一流动路径)的外部阀座105之间的间隙的深度g(或线性距离)，大致等于柱塞和第一流体路径(其开口109不形成一流动路径)的内部阀座104之间的间隙的深度g。换句话说，可移动柱塞107在单个平面上密封内部阀座104和外部阀座105。
[0092]
在图2所示的打开位置，流体通过第一流体端口101进入阀组件100，并且能够经由两个路径流动。第一流体路径f1直接连接第一流体端口101和第二流体端口102，第二流体路径f2(通过可移动柱塞107的主体109的流体流动路径或开口108形成第二流体路径f2的一部分)也连接第一流体端口101和第二流体端口102。在优选实施例中，当可移动柱塞处于打开位置时，第一流体路径和第二流体路径是在第一流体端口101和第二流体端口102之间的唯一流体路径。
[0093]
在这个实施例中，如图1和图3所示，当可移动柱塞107处于关闭位置时，来自第二流体端口102的流体到达内部阀座104的外边缘，在外边缘处，可移动柱塞107形成的密封件106防止流体通过。来自第一流体端口101的流体可以通过流体流动路径或开口108延伸穿过可移动柱塞107的主体109，并且可以到达外部阀座105的外边缘，在外边缘处，可移动柱塞107形成的密封件106防止流体通过。在该实施例中，阀密封件106是由诸如橡胶的顺应性材料制成的密封件，尽管可以使用任何合适的密封剂材料，无论其是否具有顺应性。
[0094]
在图1、图2和图3的电动电磁阀中，可移动柱塞107的上部由磁性材料制成。因此，当施加电流通过螺线管时，螺线管通电，并且由此产生的磁场控制打开和关闭阀的磁性可
移动柱塞107的运动，从而允许或阻止流体流过阀。当螺线管通电时，柱塞可克服弹簧110将柱塞保持在常闭位置的力，并被加速远离阀座103。应当理解，在其他实施例中，阀组件可以是常开阀组件，因此螺线管的通电使柱塞克服了将柱塞保持在常开位置的弹簧力，从而使柱塞朝着阀座加速。在该实施例中，弹簧110是板簧，但是可以采用其他偏置装置来提供上述弹簧的功能。
[0095]
如图1、2和3所示，不可移动的绝缘膜111优选地设置在可移动柱塞107上方。不可移动的绝缘膜111用于将可移动柱塞107的一部分与穿过可移动柱塞107的主体的流动路径隔离，特别用于防止流体与阀组件100的螺线管(图1、2和3中未显示)接触。
[0096]
在图4、5和6中，示出了根据本发明的第二实施例的阀组件200，图6是等轴测截面图，图5和图6是正交截面图。图4和图6示出了处于关闭位置的阀组件。图5显示了处于打开位置的阀组件。在优选示例中，阀组件200的直径为约16mm。
[0097]
阀组件200包括第一流体端口201a、第二流体端口202和第三流体端口201b。在该实施例中，第一流体端口201a和第三流体端口201b是流体进口，第二流体端口202是流体出口。然而，应意识到，在其他实施例中，第一流体端口和第三流体端口可以是流体出口，而第二流体端口可以是流体进口。流体流动的方向如图5中的箭头所示。从图7可以看出，尽管在本发明的第二实施例中有三个流体端口，但是在此仅存在两个流体路径，下面将对其进行详细描述。
[0098]
阀组件200还包括阀座203，该阀座203包括同心布置的内部阀座204和外部阀座205，内部阀座204布置在外部阀座205和阀密封件206内。该组件进一步包括可移动柱塞207，可移动柱塞207包括上部磁性部分和具有开口209的主体208。也可以提供优选地以弹簧210的形式的偏压装置，以及可移动的隔膜211。
[0099]
可移动柱塞207在关闭位置和打开位置之间可移动以改变阀座处的流量限制，并且优选地布置成同时密封内部阀座104和外部阀座105。参照图5，可以看出，可移动柱塞207的最大直径d2可以为大约10.2mm，并且内部阀座104和外部阀座205之间的径向距离d2可以为大约0.8mm。在优选实施例中，可移动柱塞207的行程长度为大约0.2mm。
[0100]
当可移动柱塞207处于打开位置时，第一流体路径f1布置在第一或第三流体端口201a，201b与第二流体端口202之间，穿过内部阀座204，(即，处于内部阀座204与阀密封件206之间)。当可移动柱塞207处于打开位置时，第二流体路径f2布置在第一或第三流体端口201a，201b与第二流体端口202之间，该第二流体路径f2穿过外部阀座205(即，处于外部阀座205与阀密封件206之间)。此外，穿过包括开口209的可移动柱塞207的主体208的流体流动路径构造成形成第一流体路径f1的一部分。当可移动柱塞207处于打开位置时，通过可移动柱塞207的流动路径的横截面积(即与流动方向正交的最小横截面面积，流体流动必须通过该横截面积在通过可移动柱塞207的流动路径上流动)至少约为柱塞和内部阀座204之间的间隙的横截面积的50倍。但是，在其他实施例中，该比例可以低至柱塞和内部阀座204之间的间隙的横截面积的一半。通过可移动柱塞207的流动路径在第一流体路径f1上，开口109形成第一流体路径f1的一部分。
[0101]
如图5所示，柱塞和第二流体路径的内部阀座204(开口209形成其流动路径)之间的间隙的深度g(或线性距离)基本上等于柱塞和第二流体路径的外部阀座205(开口209不形成其流动路径)之间的间隙的深度g(或线性距离)。换句话说，可移动柱塞207在单个平面
上密封内部阀座204和外部阀座205。
[0102]
在图5所示的打开位置，流体通过第一流体端口201a和第三流体端口201b进入阀组件200，并且能够经由两条路径流动。第二流体路径f2直接连接第一和第三流体端口201a，201b和第二流体端口202，第一流体路径f1也连接第一和第三流体端口2011、201b和第二流体端口202，通过可移动柱塞207的主体209的流体流动路径或开口208构成第一流体路径f1的一部分。在优选实施例中，当可移动柱塞处于打开位置时，第一流体路径和第二流体路径是第一流体端口201a和第三流体端口201b与第二流体端口202之间的仅有的流体路径。
[0103]
在该实施例中，当可移动柱塞207处于关闭位置时，如图4和6所示，来自第一和第三流体端口201a，201b的流体可以通过穿过可移动柱塞207的主体209的流体流动路径或开口208延伸，并到达内部阀座204的外边缘，在内部阀座204的外边缘处，通过可移动柱塞207形成的密封件206防止流体通过。来自第二流体端口202的流体可以到达外部阀座205的外边缘，在外部阀座205的外边缘处，可移动柱塞207形成的密封件206阻止流体通过。在该实施例中，阀密封件206是由诸如橡胶的顺应性材料制成的密封件，尽管可以使用任何合适的密封剂材料，无论其是否具有顺应性。
[0104]
在图4、图5和图6的电动电磁阀中，可移动柱塞207的上部由磁性材料制成。因此，当施加电流通过螺线管时，螺线管通电，并且由此产生的磁场控制打开和关闭阀的磁性可移动柱塞107的运动，从而允许或阻止流体流过阀。当螺线管通电时，柱塞可克服弹簧210将柱塞保持在常闭位置的力，并被加速远离阀座103。应当理解，在其他实施例中，阀组件可以是常开阀组件，因此螺线管的通电使柱塞克服了将柱塞保持在常开位置的弹簧力，从而使柱塞朝着阀座加速。在该实施例中，弹簧210是板簧，但是可以采用其他偏置装置来提供上述弹簧的功能。
[0105]
在图7中，示出了根据本发明的第三实施例的处于其关闭位置的阀组件300的示意性(竖直)截面图。
[0106]
阀组件300包括第一流体端口301和第二流体端口302。在该实施例中，第一流体端口301是流体进口，第二流体端口302是流体出口。然而，应意识到，在其他实施例中，第一流体端口可以是流体出口，第二流体端口可以是流体进口。
[0107]
阀组件300进一步包括阀座303，该阀座303包括同心布置的内部阀座304和外部阀座305，内部阀座304布置在外部阀座305和阀密封件306内。该组件还包括可移动柱塞307，可移动柱塞307包括上部磁性部分和具有开口309(在图7的示意图中不可见)的主体308。还可以提供优选地以弹簧310的形式的偏压装置，以及可移动的隔膜311、均压流体路径312、上垫片313a和下垫片313b。
[0108]
均压流体路径312是压力补偿装置，用于确保当可移动柱塞处于关闭位置时，流体进口和可移动柱塞的不在第一和第二流体端口之间的直接流动路径中的一部分处于基本相同的压力下。换句话说，在可移动柱塞的该部分中防止了第一流体端口与第二流体端口之间的流体流动。有利地，这意味着可以防止可移动柱塞意外地移动到其打开位置。
[0109]
均压流体路径312从第二流体端口302(在这种情况下为流体进口)延伸到可移动柱塞的不在第一流体端口301和第二流体端口302之间的直接流动路径中的一部分。在其他实施例中，均压流体路径可以从第一流体端口延伸到可移动柱塞的不在第一流体端口与第
二流体端口之间的直接流动路径中的一部分。
[0110]
上垫片313a用于改变可移动隔膜311的面积，可移动隔膜311可被来自第一流体端口301的压力偏置。阀室314内的压力会导致可移动隔膜311从阀室314向外偏置。因此，改变上垫片313a中的开口的内径可以改变可移动隔膜311从阀室314向外的偏置量。
[0111]
下垫片313b用于改变可移动隔膜311的面积，可移动隔膜311可被来自第二流体端口302的压力偏置。压力补偿室315内的压力可使可移动隔膜311从压力补偿腔室315向外偏置。因此，改变上垫片313b中的开口的内径可以改变可移动隔膜311从压力补偿室315向外的偏置量。
[0112]
因此，上垫片313a和下垫片313b的不同直径可以分别改变由阀室314和压力补偿室315施加在可移动隔膜上的压力的量。
[0113]
阀密封件306上的向上压力由来自流体进口经由均压流体路径312的可移动柱塞307上的向下压力进行补偿。这有利地提供了一种灵活的方法来改变施加在可移动柱塞307的不在第一和第二流体端口301、302之间的直接流动路径中的部分上的压力。
[0114]
在图8中，示出了根据本发明的第四实施例的处于其关闭位置的阀组件400的示意性(竖直)视图。
[0115]
阀组件400包括第一流体端口401和第二流体端口402。在该实施例中，第一流体端口401是流体进口，第二流体端口402是流体出口。然而，应意识到，在其他实施例中，第一流体端口可以是流体出口，第二流体端口可以是流体进口。
[0116]
阀组件400进一步包括阀座403，该阀座403包括以同心布置的内部阀座404和外部阀座305，内部阀座404布置在外部阀座405和阀密封件406内。该组件还包括可移动柱塞407，该可移动柱塞407包括上部磁性部分和具有开口409的主体408。还可以提供优选地以弹簧410形式的偏压装置，以及可移动隔膜411、均压流体路径(在图8的示意图中不可见)、上垫片413a和下垫片413b。
[0117]
与以上关于图7所述的第三实施例一样，均压流体路径是压力补偿装置，用于确保当可移动柱塞处于关闭位置时，流体进口和可移动柱塞的不在第一和第二流体端口之间的直接流动路径中的一部分处于基本相同的压力下。均压流体路径从第一流体端口401(在这种情况下为流体进口)延伸到可移动柱塞的不在第一流体端口401和第二流体端口402之间的直接流动路径中的一部分。
[0118]
上垫片413a用于改变可移动隔膜411的面积，可移动隔膜411可被来自第一流体端口301的压力偏置。阀室414内的压力可使可移动隔膜411从阀室414向外偏置。因此，改变上垫片413a中的开口的内径可以改变可移动隔膜411从阀室414向外的偏置量。
[0119]
下垫片413b用于改变可移动隔膜411的面积，可移动隔膜411可被来自第二流体端口402的压力偏置。压力补偿室315内的压力可使可移动隔膜411从压力补偿室415向外偏置。因此，改变上垫片413b中的开口的内径可以改变可移动隔膜411从压力补偿室415向外的偏置量。
[0120]
因此，上垫片413a和下垫片413b的不同直径可以分别改变由阀室414和压力补偿室415施加在可移动隔膜上的压力的量。
[0121]
阀密封件406上的向上压力由来自流体进口通过均压流体路径的可移动柱塞407上的向下压力进行补偿。这有利地提供了一种灵活的方法来改变施加在可移动柱塞407的
不在第一和第二流体端口401、402之间的直接流动路径中的部分上的压力。
[0122]
提供同心孔的需求，特别是在小型阀组件中，提出了新的制造挑战。从制造和组装的角度来看，在同心阀座之间以及在其内部或外部提供合适的流体流动路径提出了特别的挑战，而在微流体阀中则更加突出了这一挑战。如果不是不可能的话，通过模制或通过诸如机械加工之类的材料去除工艺来到达小流动路径来制造它们可能是具有挑战性的。此外，确保遵守正确的公差以确保阀的一致流量特性也是一个挑战。在过去的包括同心孔的阀的例子中，通常由单件材料制造单个部件，其中在同一部件上形成两个阀座，并且是通过模制或机械加工工艺在它们的设计位置上形成。特别是对于微流体实施，例如在阀座直径小于约1cm或小于约2cm的阀中，发明人需要设计一种新的制造和组装所需同心孔的方法，如下所述下面将更详细地解释。
[0123]
参考图9，示出了具有两部分同心阀组件900的阀的实施例。应当理解，许多特征等同于前述阀的特征，因此，阀的功能将是相似的。通常给相应的特征相应的附图标记，其中第一个数字被修改为与所讨论的附图编号相对应。因此，应理解的是，关于以下讨论的阀座组件所描述的特征可以等同地在任何较早的实施例中实施，反之亦然。
[0124]
发明人设计了一种两部分式组件，其包括内部阀构件924和外部阀构件925，内部阀构件924和外部阀构件925为该组件的两个单独的部件。内部阀构件924设置有内部阀座904，而外部阀构件设置有外部阀座905。内部阀构件924同心地布置在外部阀构件925内。通过内部阀构件924在外部阀构件925内的适当组装和对准，可以在内部阀座904和外部阀座905之间建立所需的对准。同心座阀装置的重要方面，例如本文所述的那些，是柱塞907及其对应的密封件906能够同时密封内部阀座904和外部阀座905。在内部阀座904和外部阀座905处于同一平面的布置中，它们都可以用基本为平面的阀密封件906同时密封。这种布置可以是最简单的实现之一。但是，也可以将内部904和外部905阀座布置在不同的平面中，只要密封件906包括合适的形式，使得密封件906构造成在第一平面中接触内部阀座904，并在第二平面中接触外部阀座905，以同时密封两个座。这样，可以设想内部阀座904和外部阀座905不共面的实施例。考虑到相对于图9的这种替代方案，其中内部阀座和外部阀座是共面的，处于非共面的布置中，内部阀座904可以保持在比外部阀座905更高或更低的位置，只要在柱塞和/或其密封件906上形成适当的轮廓以在装置中以合适的高度提供密封面，“高度”对应于沿轴线929的轴向位置。
[0125]
因此，对于阀的正确功能而言，重要的是将内部阀构件924相对于外部阀构件925沿轴线929保持在正确的轴向位置。根据本文描述的实施例的布置提供了轴向对准装置，以确保内部阀构件924和外部阀构件925的正确轴向对准，进而为内部阀座904和外部阀座905提供正确的轴向对准。
[0126]
在图9所示的布置中，轴向对准装置设置在内部阀构件924和外部阀构件925之间的接口927处。在该实施例中，在该接口处提供机械固定。这种机械固定可以包括以下任何一种：过盈配合、螺纹啮合、或者焊接，粘接或胶合的接口。螺纹啮合存在潜在的缺点，因为它们可能会松动，从而失去阀座904和905沿轴线929的正确对准。使用粘接或胶合物质会导致污染流经阀组件的流体的风险。过盈配合的使用可以避免这些缺点，因此在某些实施例中是优选的。阀的组装方法因此可以包括内部924和外部925阀构件的设置，该内部924和外部925构件包括内部904和外部905同心阀座，如上文所描述。该方法可以进一步包括将内部
924和外部925阀构件对准，并且利用上述机械固定装置中的任何一个将它们固定在沿轴线929的相对轴向位置上。因此，可以在接口927处为这种阀装置提供轴向对准装置。为了提供这样的装置，在图9的实施例中，减小了外部阀构件925的内孔的径向尺寸，如以926示出的倾斜表面上可以看到的。因此，可以提供径向对准装置，其中减小了外部部件925的孔的内径。可以设想其他实施例，其中，外部构件925的内孔的径向尺寸的减小仅在某些位置发生。但是，这不会导致流体密封。因此，减小外部部件925的孔的圆周周围的内径的优点在于：内部924和外部925阀构件之间的流体密封和轴向对准装置的组合由单个特征提供，这导致有效的组装并降低了制造成本。
[0127]
组件的另一个重要方面是在内部904和外部905阀座之间提供所需的同心度。关于本文描述的阀的实施例描述的径向对准装置926也可以提供确保阀座的同心度的功能。因此，可以通过减小外部阀构件925的径向尺寸来提供径向对准装置，并且这种特征还可以提供轴向对准装置927，二者组合以在内部924阀构件和外部925阀构件之间的合适点处提供流体密封。
[0128]
从图中可以看出，在阀的第一侧部端口901与内部904和外部905阀座之间可形成环形流动通道928。侧部端口901可设置在轴向927和径向926对准装置之间，而由轴向对准特征927产生的密封在阀的第一侧部端口901和第二端部端口902之间产生分隔。可以看出，外部阀构件925可以通过诸如螺纹接合之类的另外的固定装置固定在阀体909内。这是机械接合装置的一个示例，可以提供该机械接合装置以连接这两个部件，但是可以以与上述关于接口927相同的方式设想其他接合装置。
[0129]
在许多目前描述的实施例中，例如在图9中，内部阀构件是基本上管状的构件，其从内部阀座朝向阀组件的端部端口902延伸。外部阀构件也可以是从外部阀座905朝向阀组件的侧部和/或端部端口延伸的基本管状的构件。使用管状内部阀构件可以有效地产生从内部阀座到阀组件的端口的流动路径。在内部阀构件周围设置管状外部阀构件可有效地提供从内部阀座和外部阀座朝向阀的端口的基本上环形的流动路径。内部管状阀构件和外部管状阀构件的相对的径向面然后可以有效地用于形成或容纳轴向和径向对准装置，以使阀座在径向和轴向上彼此对准。除了这里示出的图9之外的其他实施例也具有基本管状内部和/或外部阀构件的类似布置。
[0130]
图10a、10b和10c示出了替代实施例。尽管在图9中，第一侧部端口901设置为与环形流动通道928流体连通，然而，在图10a、10b和10c的实施例中，环形流动通道1028与阀组件1000的端部端口或第二端口1009流体连通。如将在图9的布置中以及图10a至10c之前的布置中应意识到的，一些特征等同于上述实施例的图1至8中呈现的那些特征。因此，关于那些较早的附图描述的所有特征可以以任何期望的组合与关于图9之前描述的实施例组合。图10a、10b和10c所示的实施例的功能与图9所示的相似，其中柱塞及其可选的密封件1006可与同心的内部阀座1004和外部的阀座1005接触，以控制通过阀的流体路径的流量限制。在该实施例中，内部阀构件1024经由接口1027机械地附接到单独的外部阀构件1025。在此交界面上再次有一个机械固定装置。与图9一样，该交界面可包括过盈配合，一对粘合或焊接表面或螺纹接合布置。在该实施例中，外部阀座1005的外边缘和内部阀座1004的内边缘都与阀的第一侧端口1001流体连通。内部阀构件1024包括用于防止流体在侧部端口1001和端部端口1002之间流动的阻隔1030。在该实施例中，阻隔以大致平面的盘的形式提供，但是
可以设想其他形式。内部阀构件1024的挡板1030被保持在一对安装件1031和1032上的适当位置。在该实施例中，如图10c所示，以支腿1031和1032的形式提供安装件。这些特征与外部阀构件1025的内表面1034和1033机械地接合。从图10a和10b中可以看出，在内部阀构件1024和外部阀构件1025之间的接口1027处的机械固定可以在期望的相对轴向位置处提供内部1004和外部1005阀座的轴向对准。还提供了径向对准装置1026，在这种情况下，在适当的点处以减小外部阀构件1025的内孔的径向尺寸的形式，提供与安装件1031和/或1032的接触。该径向对准装置有助于确保内部阀座1004和外部阀座1005的同心度。在所示的实施例中，径向尺寸的减小仅在外部阀构件1025的圆周的一部分周围提供，但是可以设想这样的实施例，其中径向尺寸的减小围绕整个圆周提供，这将允许安装件1031和1032在外部阀构件1025内的任何圆周位置处接合表面。
[0131]
在该实施例中，在外部阀构件1025和阀体1009之间提供了另一机械接口1008。在图9的实施例(接口908)以及图10a和b的实施例(接口1008)中，阀座相对于阀体909/1009的轴向定位可以被调节以改变阀的性能。这种接口可以被设置为螺纹接合或其他可调节的机械接合，以允许内部和外部阀座相对于阀体909/1009的轴向对准发生变化。这进而可以调节处于打开状态的阀的开度，这将影响流量性能因素，例如开闭时间和全开时的最大流量。
[0132]
图11示出了另一替代布置，其中在内部阀构件1124上设置有阻隔构件1130。在这种布置中，第二端部端口1102与设置在内部阀构件1124和外部阀构件1125之间的环形流动通道1128流体连通。在该实施例中，内部构件基本上呈管状，如图9所示。与图9不同，设置了阻隔1130，以防止当阀处于关闭位置时流体在内座的内边缘和第二端部端口1102之间流动。在内部阀构件中设置有至少一个侧向流体流动通道1135，以允许端部端口1102与环形流动通道1128之间的流体连通。该组件的许多特征以与图9相同的方式起作用，并且等效的特征被赋予等效的附图标记，其前导数字被更改为与图号匹配，以进一步说明这种等效性。
[0133]
以与图9中提供的特征926相同的方式提供图11中示出的轴向对准装置1126。这在内部阀构件1124和外部阀构件1125之间提供了轴向对准。类似于先前描述的接口908和1008，接口1108可以允许内部阀座1104和外部阀座1105相对于阀体1109和柱塞1107的轴向对准，以调节阀的性能或特性。可以以一个或多个突起1137的形式提供辅助的径向对准装置，一个或多个突起1137可以在一个或多个位置处从内部阀构件1124的外表面径向突出。这可以帮助使内部阀构件1124相对于外部阀构件1125在沿着轴线1129的一个或多个另外的轴向位置处对准。因此，在图11的组件中，可以以与以上关于图9所描述的相同的方式来提供轴向对准装置1127，并且可以由附加的轴向对准装置1137补充。径向对准装置1126以与以上关于图9中描述的径向对准装置926所描述的相同的方式提供。此外，如在上述实施例中一样，当阀处于关闭位置时，柱塞及其可选的密封件1106可用于密封内部1104和外部1105阀座。
[0134]
参照本说明书前面已经描述的图2，可以描述径向对准装置和轴向对准装置的另一种替代布置。与其他实施例一样，内部阀构件124和外部阀构件125分别设有各自的内部阀座104和外部阀座105。在内部阀构件124上，设置有径向突出部160，并且可以与一个、两个或更多的多个突出部160并排设置，突出部160从内部阀构件124的外表面突出以接触阀体100的孔的内表面170。
[0135]
在这种布置中，内部阀构件124和外部阀构件125之间的机械连接在接口127处提
供。该接口可以以与上述关于接口927或1027相同的方式配置，以通过内部阀构件124和外部阀构件125之间的机械连接来提供轴向对准装置。轴向对准也可以通过轴向邻接表面140来补充。在所示实施例中，轴向邻接表面140相对于阀的轴线129基本正交地布置。但是，任何一对邻接表面都不一定是正交的，而是可以倾斜设置，可以为轴向对准功能提供这种邻接的补充，以在内部阀构件124和外部阀构件125之间提供改进的轴向对准装置。
[0136]
在该实施例中，外部阀构件125和阀体109之间的接口150可以是间隙配合，这导致同心阀座104和105相对于阀体109和柱塞107的主要轴向位置通过接口151提供。
[0137]
接口151可以以与以上关于接口927和1027所述相同的方式来提供，或者可以替代地被提供为螺纹机械固定，如以上关于接口908和1008所描述的。因此，在图2的实施例中，第一阀构件和第二阀构件之间的轴向对准装置可以如其他实施例那样由机械接口127提供，同时可选地进一步与一对互补的轴向邻接表面140对准。径向对准装置可以以一个或多个突出部160的形式提供，该突出部160可选地具有布置成与外部阀构件125接合的台阶，从而在内部阀构件124和外部阀构件125以及外部阀构件125和外部阀构件105之间提供径向对准。
[0138]
图12示出了替代布置，其类似于上述图2中所示的布置。然而，在这种布置中，接口1250是机械固定，其可以以与上面的接口927和1027相同的形式提供，例如通过焊接、胶合或粘合、通过螺纹方式或过盈配合。接口1226还以相同的方式设置有固定的机械接口。接口1226设置在一个或多个突出部1260之间，该突出部以与图2的突出部160所述类似的方式设置在内部构件1224上。在图12的对准装置中提供了一对轴向邻接的表面1227，其可以以与关于图2描述的接口140相似的方式进一步辅助内部阀构件1224和外部阀构件1225的轴向对准。其他方面，图12中的实施例的功能如先前的附图所描述的那样，并且类似的附图标记用于类似的特征，但是后缀12而不是先前的附图编号。
[0139]
图13示出了另一替代组件1300，其中内部阀构件1324与阀体1308一体地形成，并且因此阀体1308和内部阀构件1324被组合为单件。在其他实施例中，组件的外部阀构件可以与阀体结合成单件。第一端口1301和第二端口1302形成在阀体1309中。阀以与本说明书中先前描述的实施例类似的方式起作用，第一端口1301与形成在内部阀构件1324和外部阀构件1325之间的环形流动通道1328流体连通。外部阀构件1325经由接口1327以同心对准和轴向对准保持，该接口1327可以按照接口927和1027配置，例如，在较早的实施例中。通过在接口1327处的相对面之间提供机械固定，该径向对准装置还可以起到轴向对准装置的双重作用。接口1327还可以提供作为流体密封件的补充功能，并且可以根据需要由图示的o形圈密封件补充。
[0140]
发明人还设计了一种组装阀组件的方法。该方法包括多个步骤以便组装上述组件。这些步骤包括提供内部阀构件，该内部阀构件包括内部同心阀座。提供包括外部同心阀座的外部阀构件。进一步的步骤包括布置内部阀构件，以将内部同心阀座径向定位在外部同心阀座的内侧，以在它们之间提供环形流动开口。另一步骤是使内部同心阀座相对于外部同心阀座径向对准，以保持这两个部件之间的同心度。进一步的步骤是沿着阀的轴线使内部同心阀座相对于外部同心阀座轴向对准。该轴线是基本正交于同心阀座的一个平面或多个平面的轴线。进一步的步骤是提供径向对准装置，以保持内部同心阀座相对于外部同心阀座的同心度。径向对准装置是阀组件的一部分。进一步的步骤是提供轴向对准装置，以
保持内部同心阀座相对于外部同心阀座沿轴线的轴向对准。轴向对准装置也是组件的一部分。内部阀构件是与外部阀构件分开的部件，并且通过包括轴向和径向对准装置的安装装置以固定关系安装到外部阀构件。完成阀组件的进一步步骤可包括提供可移动柱塞，该可移动柱塞可在关闭位置和打开位置之间移动以改变阀座处的流量限制；并且布置成当处于关闭位置时同时密封内部同心阀座和外部同心阀座。进一步的步骤是使可移动柱塞相对于同心阀座对准，使得当处于关闭位置时，可移动柱塞同时密封内同心阀座和外同心阀座。
[0141]
使内部同心阀座相对于外部同心阀座轴向和径向对准的步骤可以包括将内部或外部同心阀座定位在平坦的刚性表面上的步骤。该表面可以包括大理石，但是对于该步骤，可以设想具有适当的平坦度和硬度特性的其他表面，例如其他石材或硬质金属等。该方法可以进一步包括将内部阀构件装配到外部阀构件中，或者将外部阀构件装配到内部阀构件中，这可以通过压入配合(press-fitting)来实现，但是可以设想其他的配合方法。通过在外部阀座与平面直接接触的同时，例如将内部阀构件压入配合到外部阀构件中，应当理解，通过按压直到两个阀座都抵靠该表面，可以实现同心阀座的轴向对准。此外，可以理解，如上述一些实施例所要求的，该方法可以实现共面的阀座。这种配合足以满足阀座同心并轴向对准的要求，例如以共面的方式。因此，可以理解的是，不需要其他紧固装置，从而导致两个部件之间的有效且低成本的连接。然而，如果需要的话，仍然可以提供其他紧固装置以补充上述的配合。
[0142]
可替代地，可以执行布置内部阀构件和外部阀构件的步骤，以使同心阀座不共面。可以理解，该布置也可以通过压入配合来实现。代替使用完全平坦的表面，可以使用阶梯表面。例如，可以提供具有平坦的圆形台阶的下表面，该台阶的尺寸小于外部同心阀座在其平面中的直径。外部阀构件可定位在表面上，使得外部同心阀座围绕台阶。然后，可以将内部阀构件压入配合到外部阀构件的孔中。在这样的孔内提供的台阶将限制内部阀构件可以通过其装配的距离，从而导致阀座布置不是共面的。通过在第一高度提供一部分表面以在组装过程中支撑内部和外部阀座中的一个，并在第二高度提供表面的第二部分，以在组装过程中支撑内部和外部气门座中的另一个，可以提供以期望的轴向对准组装内部阀构件和外部阀构件的有效手段。在第一高度与第二高度相同的情况下，可以实现共面的座布置。当第一高度不同于第二高度时，可以提供非共面的座布置。
[0143]
上面的描述涉及本发明的许多特别优选的方面，但是应当理解，其他实施方式也是可能的。各种变化和修改对本领域技术人员将是显而易见的，例如已知的等效特征和其他特征，并且可以替代或补充本文所述的特征而使用。可以在单个方面或实施例中组合提供在单独的方面或实施例的上下文中描述的特征。相反，在单个方面或实施例的上下文中描述的特征也可以单独地或以任何合适的子组合来提供。
[0144]
附图标记列表：
[0145]
100,200,300,400,900,1000,1100,1200,1300
ꢀꢀꢀ
阀组件
[0146]
101,201a,301,401,901,1001,1101,1201,1301
ꢀꢀ
第一或侧部流体端口
[0147]
102,202,302,402,902,1002,1102,1202,1302
ꢀꢀꢀ
第二或端部流体端口
[0148]
201b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三流体端口
[0149]
103,203,303,403,903,1003,1103,1203,1303
ꢀꢀꢀ
阀座
[0150]
104,204,304,404,904,1004,1104,1204,1304
ꢀꢀꢀ
内部阀座
[0151]
105,205,305,405,905,1005,1105,1205,1305
ꢀꢀꢀ
外部阀座
[0152]
106,206,306,406,906,1006,1106,1206,1306
ꢀꢀꢀ
阀密封件
[0153]
107,207,307,407,907,1007,1107,1207,1307
ꢀꢀꢀ
可移动柱塞
[0154]
108,208,308,408
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
可移动柱塞的主体
[0155]
908,1008,1108,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接口
[0156]
109,209,309,409
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
开口
[0157]
909,1009,1109,1308
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阀主体
[0158]
110,210,310,410
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧
[0159]
111
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
不可移动的绝缘膜
[0160]
311,411
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
可移动隔膜
[0161]
312
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
均压流体路径
[0162]
313a,413a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上垫片
[0163]
313b,413b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下垫片
[0164]
314,414
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阀室
[0165]
315,415
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压力补偿室
[0166]
124,924,1024,1124,1224,1324
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内部阀构件
[0167]
125,925,1025,1125,1225,1325
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外部阀构件
[0168]
926,1026,1126,1226,1326
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
径向对准装置
[0169]
127,927,1027,1127,1227,1327
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴向对准装置
[0170]
928,1028,1128,1228,1328
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形流动通道
[0171]
129,929,1029,1129,1229,1329
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴线
[0172]
1030,1130
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阻隔
[0173]
1031,1032
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支腿
[0174]
1033,1034
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内表面
[0175]
1135
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
侧向流体流动通道
[0176]
1137
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
突起
[0177]
140
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴向邻接表面
[0178]
150,1250,151
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接口
[0179]
160,1260
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
突起
[0180]
170
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
孔的内表面