專利名稱：由單式閥構(gòu)成的雙聯(lián)閥的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用無關(guān)于聯(lián)邦資助研究的聲明無背景技術(shù)本發(fā)明通常涉及控制閥，尤其是，涉及由一對單閥組件構(gòu)成的雙聯(lián)閥。
不同種類的氣動機床通過一閥系統(tǒng)操縱，該閥系統(tǒng)與氣動控制離合器和/或制動器相互作用。出于安全原因，被用來操縱這些機床的控制閥要求操作者要基本同步地啟動兩個獨立的控制開關(guān)，以確保工作循環(huán)開始時操作者的手已從機床的移動部件上移離。典型地，一個電子電路響應(yīng)兩個控制開關(guān)，產(chǎn)生應(yīng)用于先導閥的先導閥控制信號，切換閥的主流體回路，從而控制壓縮空氣(或其它流體)向機床的輸送，以執(zhí)行其工作循環(huán)。
已經(jīng)開發(fā)出來的在閥體內(nèi)并行操作的雙聯(lián)閥可用于確保不因單閥單元的故障(例如，閥卡塞在工作位置)而導致機床工作循環(huán)的重復或超限。因此，如果一個閥單元未能在適當?shù)臅r機退動(deactuate)，該雙聯(lián)閥就會設(shè)定一種構(gòu)造，將壓縮空氣源從機床導引開。例如，在Bento等人的共同授讓美國專利6,478,049中示出了一種雙聯(lián)閥，該專利在此引入作為參考。
在一種常用雙聯(lián)閥中，兩個可移動閥單元裝配在一個單閥體或閥塊的相應(yīng)孔徑內(nèi)。每個可移動閥單元有一個相應(yīng)的排氣閥芯，位于雙聯(lián)閥出氣口和排氣口之間；以及一個相應(yīng)的進氣閥芯，位于雙聯(lián)閥出氣口和進氣口之間。先導閥響應(yīng)來自相應(yīng)操作者控制開關(guān)的一電氣控制信號而移動到一工作位置，這通常引起排氣閥芯關(guān)閉和進氣閥芯打開。任意時刻，只要存在下述情況1)一閥單元未能正常退動，2)一閥單元未能正常啟動，以及3)該先導閥非同步的啟動或退動，那至少有一個閥單元被鎖定于故障位置，此處排氣閥芯不能關(guān)閉(從而防止了出氣口加壓)。
除了保護機床不重復或超限，還需要對作為故障閥單元的雙聯(lián)閥加以監(jiān)控，從而阻止機床啟動一輪新的工作循環(huán)。因此，當一單閥單元處于故障位置時，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)導致雙聯(lián)閥采用一鎖定構(gòu)造，使得雙聯(lián)閥不能被再次啟動，直到人為復位以清除該故障狀態(tài)。
集成雙聯(lián)閥的結(jié)構(gòu)相比一單閥芯式閥的結(jié)構(gòu)復雜很多，因此，雙聯(lián)閥的材料成本和制造成本高很多。期待實現(xiàn)雙聯(lián)閥的安全功能(例如，一鎖定故障位置和一監(jiān)控能力)的同時避免其相應(yīng)的高成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明具有低成本制造一雙聯(lián)閥的優(yōu)點，其無需復雜的制造工藝。一對單獨的單式閥組件被以這樣一種方式制造成一雙聯(lián)閥組件，從而實現(xiàn)了雙聯(lián)閥的安全功能。
本發(fā)明的一個方面，雙聯(lián)閥包括第一和第二單式閥組件，每個都具有相應(yīng)的進氣口、相應(yīng)的出氣口、相應(yīng)的排氣口、相應(yīng)的第一交叉鏡像端口(cross-mirrorport)和一相應(yīng)的第二交叉鏡像端口。第一和第二先導組件分別連接到所述的第一和第二單式閥組件。第一板，其連接到所述第一和第二單式閥組件，并且包括相應(yīng)的通道，以提供一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)進氣口的共用進氣口，一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)出氣口的共用出氣口，一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)排氣口的共用排氣口。一第二板連接到所述第一和第二單式閥組件，其提供了所述第一單式閥本體的第一交叉鏡像端口和第二單式閥本體的第二交叉鏡像端口之間的第一交叉連接，以及所述第一單式閥本體的第二交叉鏡像端口和第二單式閥本體的第一交叉鏡像端口之間的第二交叉連接。


圖1是本發(fā)明一個實施例中的雙聯(lián)閥透視圖。
圖2是圖1所示雙聯(lián)閥的分解透視圖。
圖3是單式閥組件處于初始的非工作位置時的橫截面圖。
圖4是單式閥組件處于工作位置時的橫截面圖。
圖5是單式閥組件處于故障位置時的橫截面圖。
圖6-8分別是單式閥組件在非工作位置、工作位置和故障位置時的氣動回路圖。
圖9是本發(fā)明的雙聯(lián)閥處于非工作位置時的橫截面圖，并包含有用作故障指示器的壓力開關(guān)。
圖10是圖9中的雙聯(lián)閥處于工作位置時的橫截面圖。
圖11是圖9中的雙聯(lián)閥處于故障位置時的橫截面圖。
圖12是雙聯(lián)閥另一實施例的橫截面圖，包括用作故障指示器的壓力開關(guān)。
圖13是圖12中的雙聯(lián)閥處于工作位置時的橫截面圖。
圖14是圖12中的雙聯(lián)閥處于故障位置時的橫截面圖。
圖15是由裝在底座上的單式閥細件制造成的一個雙聯(lián)閥的分解透視圖。
具體實施例方式
參考圖1和圖2，示出的一雙聯(lián)閥10包括第一單式閥組件11和第二單式閥組件12。單式閥組件優(yōu)選由標準單閥組成，例如由Yonwoo氣動公司生產(chǎn)的具有SF6103-IP件號的閥組件。一對電磁閥13、14分別通過適配器單元15、16連接到閥組件11、12。第一板17在其一側(cè)與第一單式閥組件和第二單式閥組件結(jié)合，第二板18在與此對立側(cè)與第一和第二單式閥組件11、12結(jié)合。為了抑制排氣口的噪音，一對排氣消聲器20、21連接到第二板18的排氣口。第一單式閥組件11包括一進氣口22、一出氣口23、第一交叉鏡像端口24、第二交叉鏡像端口25以及一排氣口26。第二單式閥組件12包括一進氣口27、一出氣口28、一第一交叉鏡像端口30、一個第二交叉鏡像端口31以及一個排氣口32。
第一和第二單式閥組件11、12優(yōu)選由本領(lǐng)域公知的2位5通閥細成。在合并成本發(fā)明的雙聯(lián)閥后，就成為一個2位3通閥。
進氣口22、27被第一板27中的一進氣口通道連接起來，該面板包括分別連接到進氣口22、27的端口33和34、一通道35、以及在第一板對立端的外部進氣口36、37。同樣，第一板17上的一出氣口通道將第一和第二單式閥組件11、12的出氣口23、28連通。具體來說，端口38、39連接到出氣口23、28和一通道40上，該通道貫穿外部出氣口41、42間的第一板17。通過在第一板17上設(shè)置兩個進氣口和兩個出氣口，一個端口能被用作工作端口，而另外一個端口能被用作感應(yīng)端口。例如，一個壓力開關(guān)或壓力傳感器用來監(jiān)控感應(yīng)出氣口的輸出壓力。
第二板18包括與第一和第二單式閥細件11、12連接的各種內(nèi)部通道。第一交叉連接包括端口45、48，由一通道55互連，用于交叉連接第一單式閥組件11的第一交叉鏡像端口24和第二單式閥組件12的第二交叉鏡像端口31。第二交叉連接包括端口46、47，由一通道56互連，使得第一單式閥組件11的第二交叉鏡像端口25和第二單式閥組件12的第一交叉鏡像端口30相連。第二板18還包括一排氣通道，用來連接第一和第二單式閥組件11、12的排氣口26、32。從而，端口50、51與端口52、53通過內(nèi)部通道54相連。端口50、51被連接到第一和第二單式閥組件11、12上的排氣口26、32。如圖1所示，第二板18外側(cè)的排氣口52和53優(yōu)選連接到消聲器21和22。
第二板18包括控制端口57、58，由另外一個內(nèi)部通道(未示出)連接到交叉連接通道55、56。該先導連接通道還包括一對向電磁先導閥13、14供應(yīng)先導壓力的管道60、61。一對彎管接頭62、63將管道60、61分別連接到端口57、58。配件64、65分別連接到適配器單元15、16上的接口66、67。接口66、67連接到通道70、71，用于向電磁先導閥13、14上的標準入口提供先導壓力源。這些通道也可與第一和第二單式閥組件11、12上的先導供應(yīng)端口72、73相通。當相應(yīng)的電磁先導閥被一個或多個電氣開關(guān)(未示出)啟動并被供給壓力流體源時，為了啟動相應(yīng)的閥，適配器單元15、16上的一對通道74、75將電磁閥13、14的輸出口分別連接到第一和第二單式閥組件11、12的先導通道76、77上。在另一實施例中，向先導閥供應(yīng)先導壓力的先導接頭能由閥組件11、12的本體和/或板18內(nèi)的內(nèi)部通道組成，以替代使用外部管道。
第二板18還包括通過其它用于提供感應(yīng)端口的內(nèi)部通道(未示出)而與交叉通道55、56分別相連的感應(yīng)端口78、79，下面對此進行描述。
現(xiàn)參考附圖3-5對本發(fā)明雙聯(lián)閥的基本操作加以描述。閥組件11、12包括閥芯80、81，其分別容納于閥本體84、85的縱向孔徑82、83內(nèi)。由5個端口、2個位置的閥(二位五通閥)組成的閥組件分別具有進氣口86和87、出氣口88和89、排氣口90和91、第一交叉鏡像端口92和93、以及第二交叉鏡像端口94和95。如圖所示，第一和第二單式閥組件的端口由通道40和54-57互連。為了簡化附圖，沒有明確顯示用于實現(xiàn)這些通道的第一和第二板。如圖所示，進氣口通道57、出氣口通道40和排氣口通道54包括外部端口，從而通過將這兩個二位五通閥互連，得到一等效的二位三通閥。
第一交叉鏡像端口92、93的壓力流體穿過節(jié)流元件98、99，流過通道96、97，供應(yīng)到先導閥13、14的相應(yīng)進氣口?；匚粡椈?00、101推動閥芯80、81向上運動到達其非工作位置，如圖3所示?？讖?2、83內(nèi)閥芯80、81以下的區(qū)域分別經(jīng)通道102、103與大氣相通。
在圖3所示的非工作位置中，出氣口40通過兩個閥組件11、12連接到排氣口54。進氣口57通過兩個閥組件11、12連接到第二交叉鏡像端口94、95，且交叉鏡像端口的這種交叉連接給第一交叉端口92、93提供了進氣壓力。如圖4所示，相應(yīng)地，通道96、97被加壓，以使得先導閥13、14的啟動能將閥芯80、81移動到工作位置。由于閥芯80、81的位置處于工作位置，所以端口86、87的進氣壓力流向第一交叉鏡像端口92、93，通過交叉連接流向第二交叉鏡像端口94、95，以及通過孔徑82、83流向出氣口88、89。
圖5示出了處于故障位置的雙聯(lián)閥10，此時，一閥組件處于非工作位置，而另一閥組件處于工作位置。在故障位置或故障狀態(tài)，出氣口88、89連接到排氣口90、91，導致出氣口不能被加壓。當處于故障狀態(tài)時，處于非工作位置的閥組件(例如，圖5中所示閥組件11)將出氣口通道40連接到排氣口54。同時，處于工作位置的閥組件將出氣口通道40連接到交叉連接通道55，從而降低了非工作位置的閥組件第一交叉鏡像端口壓力。因此，沒有壓力供應(yīng)到非工作閥組件的先導閥，該非工作閥組件就無法啟動。從而，由雙聯(lián)閥操縱的氣動壓力機或其它設(shè)備就不能啟動，直到其故障解除為止。因此，雙聯(lián)閥的安全功能能以一種低成本的方法實現(xiàn)，即將單式閥組件集成為單一結(jié)構(gòu)。
圖6-9分別示出了本發(fā)明的雙聯(lián)閥處于非工作位置、工作位置和故障位置時的氣動回路圖。
本發(fā)明也提供了對閥的故障/非故障狀態(tài)的監(jiān)控。圖9-11所述的第一實施例包括一對壓力開關(guān)110、111，分別連接到感應(yīng)端口78、79，感應(yīng)端口通向通道112、113，并穿過節(jié)流元件98、99而到達第一交叉鏡像端口92、93。壓力開關(guān)110、111通過信號線114、115連接到控制用監(jiān)控線路116。信號線間的互連由開關(guān)元件117、118控制，這由壓力開關(guān)110、111內(nèi)的壓力流體克服彈簧119、120來驅(qū)動。在圖9所示的實施例中，壓力開關(guān)110和111被構(gòu)造來用作故障指示器，以監(jiān)視正常的閥操作。只要單式閥組件不處于故障狀態(tài)(例如，閥組件處于工作位置，而另一閥組件處于非工作位置)，壓力從第一交叉鏡像端口92、93經(jīng)壓力通道112、113作用到壓力開關(guān)110、111上。作用到開關(guān)110、111的交叉連接/控制壓力分別克服彈簧119、120啟動開關(guān)元件117、119，以向控制監(jiān)控線路116提供電氣信號，表示雙聯(lián)閥在正常操作。圖10示出了雙聯(lián)閥處于工作位置時壓力是如何供給兩個壓力開關(guān)的。
當雙聯(lián)閥處于圖11所示的故障位置時，從相應(yīng)交叉鏡像端口流向其中一個先導通道的壓力降至大氣壓力。相應(yīng)的開關(guān)(例如，圖11所示的壓力開關(guān)110)不再克服彈簧而驅(qū)動，并且開關(guān)元件反向接觸使線路連通，表示雙聯(lián)閥處于故障狀態(tài)。
另外一個監(jiān)控雙聯(lián)閥狀態(tài)的實施例示于圖12-14。一個“與門”120，具有一對入口，分別由通道121、122連接到交叉連接通道55、56。“與門”120的出口連接到壓力開關(guān)123。只有當“與門”120的兩個入口都加壓時，其出口才有壓力。只要雙聯(lián)閥沒有進入故障位置，這兩個入口就會加壓。當雙聯(lián)閥處于正常的工作或非工作狀態(tài)時，從“與門”120來的壓力逆著彈簧125推動開關(guān)元件124，從而啟動壓力開關(guān)123并向控制監(jiān)控線路116提供相應(yīng)的信號。圖12和13分別示出了雙聯(lián)閥處于非工作狀態(tài)和工作狀態(tài)時壓力開關(guān)123被啟動的情形。
圖14示出了處于故障狀態(tài)的雙聯(lián)閥，其第一單式閥組件11處于非工作位置，其第二單式閥組件12處于工作位置。當交叉連接通道56加壓時，交叉連接通道55不加壓。在“與門”120上作用的不相等壓力致使“與門”120的出口不加壓。壓力開關(guān)123被彈簧擠壓到非工作位置，并且相應(yīng)的信號提供給控制監(jiān)控線路116。
圖1和圖2所示的閥構(gòu)造使用了標準的直列閥(in-line valve)。圖15顯示的另一實施例使用了裝在底座上的單式閥組件130、131。板132容納閥組件130和131，并且在其上表面上包括端口134，用于與閥組件130和131上的端口連接。板132包括在相鄰面的端口135，從而為本發(fā)明的雙聯(lián)閥提供相應(yīng)的進氣口、出氣口、排氣口和感應(yīng)端口。
盡管使用直列閥和裝在底座上的閥對本發(fā)明進行了描述，但其它類型的閥或者閥組合也能用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種雙聯(lián)閥，包括第一和第二單式閥組件，每個閥組件都具有相應(yīng)的進氣口、相應(yīng)的出氣口、相應(yīng)的排氣口、相應(yīng)的第一交叉鏡像端口和相應(yīng)的第二交叉鏡像端口；第一和第二先導組件，分別連接到所述的第一和第二單式閥組件；一個連接到所述第一和第二單式閥組件的第一板，包括相應(yīng)的通道，以提供一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)進氣口的共用進氣口，一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)出氣口的共用出氣口，一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)排氣口的共用排氣口；一個連接到所述第一和第二單式閥組件的第二板，提供位于所述第一單式閥本體的第一交叉鏡像端口和第二單式閥本體的第二交叉鏡像端口之間的第一交叉連接，以及位于所述第一單式閥本體的第二交叉鏡像端口和第二單式閥本體的第一交叉鏡像端口之間的第二交叉連接。
2.如權(quán)利要求1所述的雙聯(lián)閥，其特征在于所述第二板還提供第一和第二壓力監(jiān)控通道，所述監(jiān)控通道分別連接到所述第一和第二交叉連接通道上。
3.如權(quán)利要求2所述的雙聯(lián)閥，還包括第一和第二壓力開關(guān)，分別連接到所述第一和第二壓力監(jiān)控通道。
4.如權(quán)利要求3所述的雙聯(lián)閥，還包括第一和第二節(jié)流元件，分別連接在所述第一和第二壓力開關(guān)與所述第一和第二單式閥組件的第一交叉連接通道之間。
5.如權(quán)要求2所述的雙聯(lián)閥，還包括一個與門，該與門具有進口和一個出口，進口分別連接到所述第一和第二壓力監(jiān)控通道，出口在所述進口接收到一大于或等于一設(shè)定壓力的壓力時加壓；以及一個壓力開關(guān)，該壓力開關(guān)連接到所述與門的出口，以顯示所述出口是否被加壓。
6.如權(quán)要求1所述的雙聯(lián)閥，還包括第一和第二先導通道，分別從所述第一和第二單式閥組件的所述第一交叉鏡像端口向所述第一和第二控制組件分別供應(yīng)壓力流體。
7.如權(quán)利要求6所述的雙聯(lián)閥，其特征在于所述第一和第二先導通道分別由第一和第二管件組成，其中，所述雙聯(lián)閥還包括第一和第二先導板，分別將所述第一和第二先導組件與所述第一和第二單式閥組件連接，且所述第一和第二管件被連接在所述第二板與所述第一和第二先導板之間。
8.如權(quán)利要求1所述的雙聯(lián)閥，其特征在于所述第一和第二單式閥組件由直列閥組成。
9.如權(quán)利要求1所述的雙聯(lián)閥，其特征在于所述第一和第二單式閥組件由裝在底座上的閥組成，裝在底座上的閥具有符合標準尺寸的底座。
全文摘要
由第一和第二單式閥組件構(gòu)成的雙聯(lián)閥，閥組件各具有相應(yīng)的進氣口、相應(yīng)的出氣口、相應(yīng)的排氣口、相應(yīng)的第一交叉鏡像端口和相應(yīng)的第二交叉鏡像端口。一個第一板，連接到所述第一和第二單式閥組件，其包括相應(yīng)的通道，以提供一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)進氣口的共用進氣口，一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)出氣口的共用出氣口，一連接到所述第一和第二單式閥組件相應(yīng)排氣口的共用排氣口。一個第二板，連接到所述第一和第二單式閥組件，其提供了位于所述第一單式閥本體的第一交叉鏡像端口和第二單式閥本體的第二交叉鏡像端口之間的第一交叉連接，以及位于所述第一單式閥本體的第二交叉鏡像端口和第二單式閥本體的第一交叉鏡像端口之間的第二交叉連接。
文檔編號F15B20/00GK1598333SQ20041008551
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者約瑟·卡羅斯·本托 申請人:羅斯控制閥公司