專(zhuān)利名稱(chēng)：在故障狀態(tài)期間具有減小的出口壓力的高通量雙閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于流體動(dòng)力系統(tǒng)的控制閥，并且更具體地，本發(fā)明涉及一種 雙閥，所述雙閥用于同時(shí)地在雙閥的致動(dòng)狀態(tài)期間獲得較高的輸入對(duì)輸出的流量系數(shù)，并 且在故障狀態(tài)期間獲得非常低的出口壓力。
背景技術(shù)：
多種類(lèi)型的機(jī)床通過(guò)閥系統(tǒng)操作，所述閥系統(tǒng)與流體動(dòng)力控制的離合器和/或制 動(dòng)器組件相互作用。用于操作這些機(jī)床的控制閥需要操作人員基本同時(shí)地激活兩個(gè)分離的 控制開(kāi)關(guān)，以確保當(dāng)操作循環(huán)開(kāi)始時(shí)操作人員的手或者其它障礙物遠(yuǎn)離機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件。 典型地，響應(yīng)于兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)的電子電路產(chǎn)生施加到用于切換閥的主流體回路的致動(dòng)器的 控制信號(hào)，以控制壓縮的空氣或其它流體向機(jī)床的輸送，從而執(zhí)行機(jī)床的操作循環(huán)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出在一個(gè)主閥體內(nèi)具有并行操作的兩個(gè)分離的閥單元的雙閥，以確保不 會(huì)由于單個(gè)閥單元的故障而導(dǎo)致機(jī)床操作循環(huán)的重復(fù)或超限(overrun)。例如，如果一個(gè) 閥單元未能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間退動(dòng)(deactuate)，或者如果兩個(gè)閥單元以非同步的方式致動(dòng)， 則雙閥呈現(xiàn)出從機(jī)床繼續(xù)轉(zhuǎn)移走流體動(dòng)力源的故障構(gòu)造。例如，在共同受讓人的美國(guó)專(zhuān)利 6，840，258和美國(guó)專(zhuān)利6，840，259中示出的一種雙閥，這些專(zhuān)利通過(guò)參考包含于此。在用于操作壓力機(jī)(press)和其它機(jī)床的已知的雙閥中，期望的是當(dāng)閥退動(dòng)時(shí)從 出口快速地排放加壓流體，使得出口壓力迅速地下降到允許制動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)的壓力。流量系 數(shù)Cv是裝置的容許流體流動(dòng)的效率的度量，并且基于測(cè)量到的流體流量和橫過(guò)孔口的壓差 而計(jì)算。在雙閥中從入口到出口測(cè)量到的cv典型地不等于從出口到排放口測(cè)量到的Cv。典 型地，在壓力機(jī)應(yīng)用中使用的雙閥的出口至排放口的cv高于入口至出口的cv。通過(guò)雙閥內(nèi)的交叉通道的流體流動(dòng)致使一個(gè)閥單元運(yùn)動(dòng)，以影響另一個(gè)閥單元的 運(yùn)動(dòng)。交叉通道通常在閥的致動(dòng)狀態(tài)和退動(dòng)狀態(tài)二者中都被加壓。在閥的故障狀態(tài)中，一 個(gè)交叉被加壓，而另一個(gè)通向出口并且通過(guò)出口通向排放口。流到通向出口的交叉中的入 口壓力導(dǎo)致在故障狀態(tài)期間一定量的壓力繼續(xù)存在于出口中。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這種壓力應(yīng) 當(dāng)維持在小于流體供應(yīng)的壓力的1 %。由于排放口的相對(duì)大的流動(dòng)能力，用于壓力機(jī)和機(jī)床 應(yīng)用的現(xiàn)有技術(shù)的雙閥滿足小于的目標(biāo)。期望的是，在非壓力機(jī)應(yīng)用中使用雙閥的閉鎖能力和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)特性。這些應(yīng)用將 典型地采用連續(xù)的且相對(duì)更大的入口和出口之間的cv，所述在入口和出口之間的cv通過(guò)按 比例放大入口、出口和閥單元的尺寸而獲得。然而，入口到出口的cv的按比例放大將趨向于 在故障狀態(tài)期間增大到出口的流動(dòng)，由于以上闡述的原因，這是不期望的。該增大部分地由于交叉通道的通過(guò)設(shè)置在交叉通道和入口之間的相應(yīng)的限流器的加壓。限流器也是在入口 和出口之間的主流動(dòng)路徑的一部分。當(dāng)入口、出口和閥單元按比例放大以提供更高的(；時(shí)， 供應(yīng)交叉的限流器通道同樣地按比例放大，使得不能通過(guò)按比例縮放這些多種閥元件而在 故障狀態(tài)期間有效地限制或控制從交叉到出口的流動(dòng)。 可以通過(guò)按比例放大排放口和排放提升閥而維持出口壓力在入口壓力的1 %以 下，但是由于用于雙閥的增加的成本和增大的包裝尺寸，這些步驟是不期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供在雙閥中的入口和交叉通道之間的修改的相互作用，該修改的相互作 用產(chǎn)生如下的優(yōu)點(diǎn)，即在維持用于減小的總物理閥尺寸的相對(duì)較小的排放口的同時(shí)，在故 障狀態(tài)期間維持出口壓力在入口壓力的以下。本發(fā)明對(duì)于在非壓力機(jī)的應(yīng)用中使用雙 閥以及使用退動(dòng)狀態(tài)的排放口 cv與致動(dòng)狀態(tài)的入口 Cv的比小于大約2. 5的雙閥提供特殊 的益處。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，閥系統(tǒng)包括限定入口、出口和排放口的本體。第一閥單元 能夠運(yùn)動(dòng)到退動(dòng)位置，其中退動(dòng)位置包括處于其關(guān)閉位置的第一入口提升閥和處于其打開(kāi) 位置的第一排放提升閥。第二閥單元能夠運(yùn)動(dòng)到退動(dòng)位置，其中退動(dòng)位置包括處于其關(guān)閉 位置的第二入口提升閥和處于其打開(kāi)位置的第二排放提升閥。當(dāng)?shù)谝缓偷诙y單元中的一 個(gè)處于退動(dòng)位置時(shí)并且當(dāng)?shù)谝缓偷诙y單元中的另一個(gè)沒(méi)有處于退動(dòng)位置時(shí)，所述閥系統(tǒng) 處于故障狀態(tài)。閥系統(tǒng)還包括第一和第二交叉通道以及第一和第二交叉提升閥。第一旁路通道聯(lián) 接入口和第一交叉通道，其中第一旁路通道具有預(yù)定的橫截面以提供預(yù)定的流動(dòng)，使得當(dāng) 閥系統(tǒng)處于故障狀態(tài)且第二閥單元沒(méi)有處于退動(dòng)位置時(shí)，則通過(guò)第一旁路通道的加壓流體 將出口加壓到不大于加壓流體源的壓力的1 %。第二旁路通道聯(lián)接入口和第二交叉通道，其 中第二旁路通道具有預(yù)定的橫截面以提供預(yù)定的流動(dòng)，使得當(dāng)閥系統(tǒng)處于故障狀態(tài)且第一 閥單元沒(méi)有處于退動(dòng)位置時(shí)，則通過(guò)第一旁路通道的加壓流體將出口加壓到不大于加壓流 體源的壓力的1%。


圖1是具有用于供應(yīng)交叉的限流器的現(xiàn)有技術(shù)的雙閥的截面圖，其中閥處于退動(dòng) 狀態(tài)；圖2是處于致動(dòng)狀態(tài)的圖1的現(xiàn)有技術(shù)的雙閥的截面圖；圖3是處于故障狀態(tài)的圖1的現(xiàn)有技術(shù)的雙閥的截面圖；圖4是示出了通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的雙閥的流體流動(dòng)路徑的示意圖；圖5是示出了在現(xiàn)有技術(shù)的雙閥操作期間的交叉通道和定時(shí)室中的壓力的圖表；圖6A是現(xiàn)有技術(shù)的限流器的側(cè)截面圖；圖6B是圖6A的限流器的俯視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的雙閥的側(cè)截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的提升閥和旁路通道的側(cè)截面圖；圖9是處于退動(dòng)狀態(tài)的使用彈簧返回裝置的本發(fā)明的兩位置雙閥的截面圖10是處于故障狀態(tài)的圖9的雙閥的截面圖；圖11是處于故障狀態(tài)的本發(fā)明的三位置雙閥的截面圖；圖12是具有修改的復(fù)位活塞的本發(fā)明的三位置雙閥的截面圖，其中閥處于故障 狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照?qǐng)D1，現(xiàn)有技術(shù)中已知的以雙閥10的形式示出的控制閥系統(tǒng)包括本體 11，所述本體11具有通向入口室13的入口 12、通向出口室15的出口 14和通向排放室17 的排放口 16。室13、15和17通過(guò)多個(gè)通道連結(jié)，以產(chǎn)生用于接收第一閥單元18和第二閥單元 20的孔。第一交叉通道21通過(guò)從外部源(未示出)供給到入口 12且繼而經(jīng)由第一限流 器32通過(guò)入口室13的流體加壓，所述第一限流器32通過(guò)可接收在孔口 23中的第一閥單 元18的肩部22形成。第二交叉通道25通過(guò)從外部源供給到入口 12且繼而經(jīng)由第二限流 器33通過(guò)入口室13的流體加壓，所述第二限流器33通過(guò)可接收在孔口 27中的第二閥單 元20的肩部26形成。第一閥單元18還包括位于交叉通道25的出口端部處的入口提升閥 30。第二閥單元20包括位于交叉通道21的出口端部處的入口提升閥31。閥單元18和20 示出為處于它們的退動(dòng)位置，其中肩部22和26分別與孔口 23和27機(jī)械接觸，以便使來(lái)自 入口室13的加壓流體以與致動(dòng)位置相比減小的速率分別流到交叉通道21和25中。交叉 通道21和25中的壓力幫助維持入口提升閥30和31落座在退動(dòng)位置。圖2示出了閥單元18和20處于它們的致動(dòng)位置的雙閥。在圖2中，閥單元18和 20通過(guò)由致動(dòng)器6和7供給的壓力而被向下推動(dòng)，所述致動(dòng)器6和7可以優(yōu)選地包括先導(dǎo) 閥。致動(dòng)器壓力分別從定時(shí)室(timing chamber)8和9獲得。在閥單元18和20處于它們 的致動(dòng)位置的情況下，流體從入口 12通過(guò)入口室13、限流器32和33、交叉通道21和25、以 及入口提升閥30和31流到出口室15。圖3示出了處于故障狀態(tài)的雙閥10，其中第一閥單元18處于致動(dòng)位置，而第二閥 單元20處于退動(dòng)位置。第一交叉通道21經(jīng)由限流器32而通向入口室13，并且所得到的 壓力維持第二入口提升閥31在座上(on seat)，這又保持第二閥單元20處于其退動(dòng)位置。 第二交叉通道25經(jīng)由入口提升閥30而通向出口室15，并且通過(guò)打開(kāi)的排放提升閥19B而 通向排放室17。通道25中的壓力被排泄，這導(dǎo)致返回室24B和到定時(shí)室9的壓力損失，所 述壓力將被致動(dòng)器7使用以致動(dòng)第二閥單元20，由此保持閥10處于故障狀態(tài)，直到閥10被 確切地(positively)復(fù)位為止。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)?shù)谝婚y單元18處于退動(dòng)位置且第二閥單元 20處于致動(dòng)位置時(shí)，雙閥10也處于故障狀態(tài)，并且在這種情況下，也適用與以上類(lèi)似的流 動(dòng)分析。參照?qǐng)D4，示意性地示出了用于致動(dòng)狀態(tài)的在入口 12和出口 14之間的閥的流體流 動(dòng)路徑。在致動(dòng)狀態(tài)，流動(dòng)通過(guò)雙閥10的兩側(cè)。流到入口 12中的流體通過(guò)入口室13和限 流器32和33而分別到達(dá)第一交叉通道21和第二交叉通道25中。流體流動(dòng)離開(kāi)交叉通道 21和25、通過(guò)入口提升閥30和入口提升閥31流到出口室15中，并且通過(guò)出口 14到受控 裝置或回路。交叉21和25在無(wú)故障的閥操作期間被加壓。加壓流體從入口 12流動(dòng)到入 口室13，并且繼而流到定時(shí)室8和返回室24A。加壓流體還從入口 12通過(guò)入口室13流動(dòng)，并且繼而流到定時(shí)室9和返回室24B。因而，定時(shí)室8維持用于致動(dòng)器6和用于返回室24A 的加壓流體源，其中所述致動(dòng)器6控制第一閥單元18的致動(dòng)，所述返回室24A提供抵抗第 二閥單元20的返回力。當(dāng)閥10進(jìn)入故障狀態(tài)時(shí)，一個(gè)交叉通道21或25將被加壓，而另一個(gè)交叉通道21 或25將被減壓。因此，一個(gè)定時(shí)室8或9和一個(gè)返回室24B或24A將不具有用于致動(dòng)所必 需的壓力，并且將由此維持閥10處于故障狀態(tài)，直到響應(yīng)于向閥單元18和20從外部施加 的復(fù)位力而執(zhí)行的復(fù)位操作為止。為了進(jìn)一步說(shuō)明交叉通道21和25以及定時(shí)室8和9的加壓，圖5示出了在閥10 的循環(huán)期間在定時(shí)室8和9以及交叉通道21和25處的壓力的圖表。曲線34示出了在全 壓力和大約為零的壓力之間的交叉通道21中的壓力。同樣地，曲線35與定時(shí)室8相對(duì)應(yīng)， 曲線36與交叉通道25相對(duì)應(yīng)，并且曲線37與定時(shí)室9相對(duì)應(yīng)。最初，交叉通道21和25 以及定時(shí)室8和9處于全入口壓力。閥10的致動(dòng)在時(shí)間、處開(kāi)始發(fā)生。因?yàn)楫?dāng)入口提升 閥30和31首先開(kāi)始打開(kāi)時(shí)，排放提升閥19A和19B還沒(méi)有關(guān)閉，并且存在從交叉通道21 和25至排放口 16的路徑，所以當(dāng)閥單元18和20開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，交叉通道21和25中的壓力 快速地下降。由于定時(shí)室8和9通過(guò)相應(yīng)的限流器32和33而聯(lián)接到交叉通道21和25， 因此定時(shí)室8和9中的壓力在時(shí)間、處開(kāi)始更加緩慢地下降。隨著閥元件18和20繼續(xù) 運(yùn)動(dòng)，排放提升閥19A和19B最終關(guān)閉，并且交叉通道21和25中的壓力快速地恢復(fù)到全壓 力。更加逐漸地，定時(shí)室8和9中的壓力同樣地恢復(fù)到全壓力。雙閥10的退動(dòng)在時(shí)間、處開(kāi)始。由于返回閥單元18和20使它們的入口提升閥 30和31和排放提升閥19A和19B基本同時(shí)地打開(kāi)，所以在用于交叉通道21和25的曲線 34和36中示出的壓力水平快速地下降到大約零。一旦入口提升閥30和31在點(diǎn)39處關(guān) 閉，則交叉通道21和25重新加壓，但是重新加壓比隨著致動(dòng)操作的加壓更加緩慢地發(fā)生， 這是因?yàn)榻徊嫱ǖ?1和25現(xiàn)在正通過(guò)限流器32和33重新加壓。再次，隨著交叉通道21 和25重新加壓，定時(shí)室8和9中的壓力恢復(fù)到全壓力。涉及閥單元18的示例性的故障事件示出為在時(shí)間t3處發(fā)生。閥元件18未能運(yùn) 動(dòng)，并且交叉通道25和由交叉通道25供應(yīng)的定時(shí)室9中的壓力保持在它們的全壓力處。由 于閥單元20被捕獲在致動(dòng)位置，所以交叉通道21和定時(shí)室8 二者中的壓力都降到大約零。如從圖5中可以清楚地得知的那樣，用于在閥10的多個(gè)循環(huán)期間加壓交叉通道21 和25的限流器32和33需要足夠快速地加壓交叉通道21和25，以阻止定時(shí)室壓力下降得 太多，并且保持下降得足夠緩慢，使得在故障狀態(tài)期間通過(guò)一個(gè)定時(shí)室泄漏到出口 14中的 流體不超過(guò)入口壓力的1%。圖6A和6B更加詳細(xì)地示出了現(xiàn)有技術(shù)的限流器，其中線軸式(spool-type)的閥 單元18包括用于選擇地阻塞閥體11中的孔口 23的肩部22。當(dāng)肩部22被完全接收在孔口 23內(nèi)時(shí)，提供用于受限流動(dòng)的間隙38，所述受限流動(dòng)用于在相對(duì)應(yīng)的閥單元18處于其退動(dòng) 位置的同時(shí)加壓相應(yīng)的交叉通道21。當(dāng)孔口 23沒(méi)有被肩部22阻塞時(shí)，并且當(dāng)雙閥處于致 動(dòng)狀態(tài)時(shí)，孔口 23支撐流動(dòng) 通過(guò)閥并到達(dá)出口 14的全部流體流動(dòng)的大約一半。當(dāng)閥需要 更高的流動(dòng)能力時(shí)，則孔口 23必須更大。隨著孔口 23變得更大，肩部22的外部周邊同樣 地變得更大。間隙38的截面積確定在退動(dòng)位置流到交叉通道21中的總流動(dòng)。對(duì)于更大的 孔口，必要的是維持非常細(xì)(thin)的間隙38以獲得用于間隙38的期望的面積，這在正常的制造公差下不能夠容易地獲得，并且這可能導(dǎo)致閥單元18的受阻的運(yùn)動(dòng)。因此，現(xiàn)有技 術(shù)的雙閥還沒(méi)有在如上所述的某些高流動(dòng)性的應(yīng)用中使用。
圖7示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，其中閥單元18與交叉提升閥40機(jī)械接觸。當(dāng)閥單元 18處于其退動(dòng)位置時(shí)，密封件41鄰接閥體11’的密封面42，以密封孔口 43。為了向交叉 通道21供給加壓流體，通過(guò)閥體11’形成旁路通道44，以連接入口室13和交叉通道21。 旁路通道44可以制造成具有任何期望的橫截面(例如，諸如圓形的直徑或者其它的截面 積(cross-sectional area)的流動(dòng)型面)，用于在時(shí)間約束內(nèi)并且在沒(méi)有引入過(guò)多的流體 (該過(guò)多的流體將在故障狀態(tài)期間過(guò)度加壓出口 14)的情況下適當(dāng)?shù)丶訅航徊嫱ǖ?1。在 入口室13被加壓并且交叉通道21處于較低的壓力下的任何時(shí)間，不管閥10’處于致動(dòng)狀 態(tài)、退動(dòng)狀態(tài)還是故障狀態(tài)，加壓流體將通過(guò)旁路通道44流到交叉通道21中。仍然參照?qǐng)D7，閥單元20與交叉提升閥153機(jī)械接觸。當(dāng)閥單元20處于其退動(dòng)位 置時(shí)，密封件154鄰接密封面150，以密封孔口 151。為了向交叉通道25供給加壓流體，通 過(guò)閥體11’形成旁路通道152以連接入口室14和交叉通道25。旁路通道152可以制造成 具有任何期望的橫截面，以用于在時(shí)間約束內(nèi)并且在沒(méi)有引入過(guò)多的流體(所述過(guò)多的流 體將在故障狀態(tài)期間過(guò)度加壓出口 14)的情況下適當(dāng)?shù)丶訅航徊嫱ǖ?5。在入口室13被 加壓并且交叉通道25處于較低的壓力下的任何時(shí)間，不管閥10’處于致動(dòng)狀態(tài)、退動(dòng)狀態(tài) 還是故障狀態(tài)中，加壓流體將通過(guò)旁路通道152流到交叉通道25中。本發(fā)明的雙閥10’的操作如下。在致動(dòng)期間，閥單元18移動(dòng)，使得流體經(jīng)過(guò)打開(kāi) 的交叉提升閥40流到交叉通道21中。如果雙閥10’被適當(dāng)?shù)刂聞?dòng)，則流體從入口室13流 到交叉通道21，并且繼而流到出口室15，并且流體還流到定時(shí)室8和返回室24A。在退動(dòng)期 間，閥單元18移動(dòng)，使得交叉提升閥40關(guān)閉。流體繼而從入口室13經(jīng)由旁路通道44流到 交叉通道21中。流體繼續(xù)流到定時(shí)室8和返回室24A，直到它們被完全加壓為止。還在致動(dòng)期間，閥單元20移動(dòng)，使得流體經(jīng)過(guò)打開(kāi)的交叉提升閥153流到交叉通 道25中。如果雙閥10’被適當(dāng)?shù)刂聞?dòng)，則流體從入口室13流到交叉通道25，并且繼而流到 出口室15，并且流體還流到定時(shí)室9和返回室24B。在退動(dòng)期間，閥單元20移動(dòng)，使得交叉 提升閥153關(guān)閉。流體繼而從入口室13經(jīng)由旁路通道152流到交叉通道25中。流體繼續(xù) 流到定時(shí)室9和返回室24B，直到它們被完全加壓為止。如果在閥單元18處于其致動(dòng)位置的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)，則來(lái)自入口室13 的流體經(jīng)過(guò)交叉提升閥40而流到交叉通道21中，使得閥單元20通過(guò)1)交叉通道21中的 作用在入口提升閥31上的流體，以及2)返回室24B的加壓，而保持在退動(dòng)位置中。如果在閥單元20處于其致動(dòng)位置的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)，則來(lái)自入口室13 的流體經(jīng)過(guò)交叉提升閥153并流到交叉通道25中，使得閥單元18通過(guò)1)交叉通道21中 的作用在入口提升閥30上的流體，以及2)返回室24A的加壓，而保持在退動(dòng)位置中。如果在閥單元18處于其退動(dòng)位置的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)，則流體在交叉提 升閥40處被阻塞。然而，流體繼續(xù)通過(guò)旁路通道44流到交叉通道21中。該流體經(jīng)由入口 提升閥31和排放提升閥19B而離開(kāi)交叉通道21到大氣(atmosphere)。由于與大氣相通， 所以定時(shí)室8中的壓力下降，使得致動(dòng)器6不能使閥單元18運(yùn)動(dòng)出其退動(dòng)位置。由于交叉 提升閥40關(guān)閉，所以流到出口室15中的主流體源通過(guò)旁路通道44，并且出口 14的加壓被 保持在入口室13中的壓力的以下。
如果在閥單元20處于其退動(dòng)位置的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)，則流體在交叉提升閥153處被阻塞。流體繼續(xù)通過(guò)旁路通道152流到交叉通道25中。該流體經(jīng)由入口提 升閥30和排放提升閥19A而離開(kāi)交叉通道25到大氣。由于與大氣相通，所以定時(shí)室9中 的壓力下降，使得致動(dòng)器7不能使閥單元20運(yùn)動(dòng)出其退動(dòng)位置。由于交叉提升閥153關(guān) 閉，所以流到出口室15中的主流體源通過(guò)旁路通道153，并且出口 14的加壓被保持在入口 室13中的壓力的以下。圖8示出了用于交叉提升閥40、153和用于旁路通道44、152的可替代的實(shí)施例， 其中旁路通道45設(shè)置在交叉提升閥46中。依據(jù)可以固定地或可滑動(dòng)地安裝到軸48的間 隔器47的存在，可以在間隔器47內(nèi)設(shè)置通道49以完成入口室13和交叉通道21、25之間 的旁路。在入口室13被加壓并且交叉通道21、25處于較低的壓力下的任何時(shí)間，不管閥處 于致動(dòng)狀態(tài)、退動(dòng)狀態(tài)還是故障狀態(tài)，加壓流體將通過(guò)旁路通道45 (和通道49，如果使用) 流到交叉通道21、25中。使用圖8的實(shí)施例的總的閥操作與結(jié)合圖7中所示的實(shí)施例所述的閥操作類(lèi)似。 在致動(dòng)期間，閥單元18移動(dòng)，使得流體從入口 12流到入口室13中，并且經(jīng)過(guò)打開(kāi)的交叉提 升閥46而流到交叉通道21中。流體還從入口 12流到入口室13中，并流到定時(shí)室8和返 回室24A。如果雙閥10’適當(dāng)?shù)刂聞?dòng)，則來(lái)自交叉通道21的流體流到出口室15。在退動(dòng)期 間，閥單元18移動(dòng)，使得交叉提升閥46關(guān)閉。流體繼而從入口 12流到入口室13中，并且 經(jīng)由旁路通道45和49 (如果存在)流到交叉通道21中。流體還從入口 12流到入口室13 中，并流到定時(shí)室8和返回室24A，直到它們被完全加壓為止。在致動(dòng)期間的類(lèi)似的流體流 動(dòng)描述也適用于閥單元20。如果在閥單元18處于其致動(dòng)位置的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)，則來(lái)自入口室13 的流體經(jīng)過(guò)交叉提升閥46流到交叉通道21中，使得閥單元20通過(guò)1)交叉通道21中的作 用在入口提升閥31上的流體，以及2)返回室24A的加壓，而保持在退動(dòng)位置中。類(lèi)似的流 動(dòng)說(shuō)明對(duì)于在閥單元20處于其致動(dòng)位置的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)的情況也適用。如果在閥單元18處于其退動(dòng)位置的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)，則流體在交叉提 升閥46處被阻塞。然而，流體繼續(xù)通過(guò)旁路通道45和49流到交叉通道21中。該流體經(jīng) 由入口提升閥31和排放提升閥19A而離開(kāi)交叉通道21到大氣中。由于與大氣相通，所以 定時(shí)室8中的壓力下降，使得致動(dòng)器6不能使閥單元18運(yùn)動(dòng)出其退動(dòng)位置。由于交叉提升 閥46關(guān)閉，所以流到出口室15中的主流體源通過(guò)旁路通道45和49，并且出口 14的加壓被 保持在入口室13中的壓力的以下。類(lèi)似的流動(dòng)說(shuō)明對(duì)于在閥單元20處于其致動(dòng)位置 的情況下閥10’進(jìn)入故障狀態(tài)的情況情況也適用。圖9示出了采用彈簧返回裝置的雙閥100的可替代實(shí)施例，其可以用在許多非壓 力機(jī)(non-press)應(yīng)用中。雙閥100包括第一閥單元50和第二閥單元51，所述第一閥單元 50和第二閥單元51分別具有入口提升閥52和53。第一和第二交叉通道54和55由通過(guò)主 閥體的旁路通道56和57供應(yīng)。當(dāng)閥單元處于它們的退動(dòng)位置時(shí)，交叉提升閥58和59關(guān) 閉。彈簧60和61被設(shè)置成與閥單元50和51接合，以將閥單元50和51推壓到它們的退 動(dòng)位置。在閥100處于致動(dòng)狀態(tài)的情況下，如果致動(dòng)器105、106變成退動(dòng)，則閥單元50和 51將在彈簧力的作用下運(yùn)動(dòng)到它們的退動(dòng)位置。如在先前的實(shí)施例中那樣，在入口壓力高 于交叉壓力的任何時(shí)間，不管閥100處于致動(dòng)狀態(tài)、退動(dòng)狀態(tài)還是故障狀態(tài)，加壓流體將流動(dòng)通過(guò)旁路通道56和57。在其它方面，流體以與以上參照?qǐng)D7和8所述的方式類(lèi)似的方式 在閥100內(nèi)流動(dòng)。圖10示出了圖9的閥100，其中故障在閥致動(dòng)期間發(fā)生，從而引起故障狀態(tài)。閥單 元51處于致動(dòng)位置，而閥單元50處于退動(dòng)位置，使得交叉54中的壓力下降，并且相對(duì)應(yīng)的 定時(shí)室(未示出)中的壓力繼續(xù)下降。當(dāng)定時(shí)室壓力降到入口壓力的大約50%時(shí)，由于相 對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器105不再具有足夠的壓力來(lái)產(chǎn)生致動(dòng)，所以閥單元50將保持在退動(dòng)位置。當(dāng) 致動(dòng)器105和106 二者都退動(dòng)時(shí)，由于交叉通道54和55經(jīng)由旁路通道56和57而重新加 壓，所以一對(duì)彈簧60和61使內(nèi)部的閥單元50和51運(yùn)動(dòng)到它們的退動(dòng)位置，并且閥100可 以自動(dòng)地開(kāi)始另一個(gè)循環(huán)。
圖11示出了采用3位置雙閥101的另一個(gè)實(shí)施例，其中復(fù)位彈簧65和66構(gòu)造成 僅將閥單元69A和69B返回到位于致動(dòng)位置和退動(dòng)位置之間的中間位置。圖11示出了處 于故障狀態(tài)的雙閥101。當(dāng)全部壓力都從處于故障狀態(tài)的雙閥101去除時(shí)，雙閥101依靠閥 單元69A或69B保留在故障狀態(tài)，其中所述閥單元69A或69B已經(jīng)處于中間位置或者致動(dòng) 位置從而在中間位置處變得平衡。為了使雙閥101復(fù)位，活塞67和68被設(shè)置成與閥單元 69A和69B對(duì)準(zhǔn)，并且經(jīng)由來(lái)自復(fù)位先導(dǎo)閥70的壓力被選擇性地控制，所述壓力通過(guò)聯(lián)接塊 71供給到活塞67和68。更具體地，當(dāng)雙閥101已經(jīng)進(jìn)入故障狀態(tài)并且期望將雙閥101復(fù) 位到退動(dòng)狀態(tài)時(shí)，則致動(dòng)復(fù)位先導(dǎo)閥70，使得加壓流體逆著活塞67和68供給，從而迫使活 塞67和68向上抵靠在閥單元69A和69B，使得閥單元69A和69B恢復(fù)到它們的退動(dòng)位置。圖12示出了結(jié)合有額外的保護(hù)部件的又一個(gè)實(shí)施例，其中即使在施加復(fù)位壓力 之后，雙閥75仍保持在故障狀態(tài)，除非在閥75的隨后操作之前關(guān)閉復(fù)位壓力。示出為處于 故障狀態(tài)的雙閥75具有第一復(fù)位活塞76和第二復(fù)位活塞77。復(fù)位活塞76具有表面78， 所述表面78用于從諸如復(fù)位先導(dǎo)閥85的源通過(guò)聯(lián)接塊79接收復(fù)位壓力?；钊?7具有表 面80，所述表面80同樣地從源85通過(guò)聯(lián)接塊79接收復(fù)位壓力。表面78與致動(dòng)活塞81的 表面相比具有大的面積，使得在復(fù)位期間，即使壓力施加到致動(dòng)活塞81，第一閥單元82也 運(yùn)動(dòng)到退動(dòng)位置。第二復(fù)位活塞77的表面80的面積與第二閥單元84的致動(dòng)活塞83的面 積相比是小的。因而，在復(fù)位操作期間，如果致動(dòng)器86和87開(kāi)啟并且壓力逆著致動(dòng)活塞83 施加，則復(fù)位活塞80產(chǎn)生不足以使閥單元84運(yùn)動(dòng)到其退動(dòng)位置的力，相反，閥單元84運(yùn)動(dòng) 到其致動(dòng)位置。因而，在來(lái)自源85的復(fù)位壓力開(kāi)啟的情況下，閥75將不循環(huán)。在閥75正接 收復(fù)位壓力并且致動(dòng)器86和87也被激發(fā)(energized)的任何時(shí)間，閥75進(jìn)入故障狀態(tài)。 此外，如果在加壓流體源供給到入口 88的情況下閥75處于其退動(dòng)位置，則關(guān)閉該源且繼而 打開(kāi)該源將導(dǎo)致閥75保持在退動(dòng)位置。如果閥75處于故障狀態(tài)，則關(guān)閉該源且繼而打開(kāi) 該源將導(dǎo)致閥75保持在故障狀態(tài)中。因此，閥75不能通過(guò)關(guān)閉和打開(kāi)至入口 88的加壓流 體源而復(fù)位。由于閥75在來(lái)自源85的壓力被打開(kāi)的情況下同樣不能循環(huán)，因此在正常操 作可以繼續(xù)之前，使用者將需要校正(correct)任何處于故障的閥單元75。
權(quán)利要求
一種閥系統(tǒng)，所述閥系統(tǒng)包括本體(11)，所述本體(11)限定入口(13)、出口(15)和排放口(17)，其中所述入口(13)能夠聯(lián)接到加壓流體源；第一閥單元(18)，所述第一閥單元(18)包括第一排放提升閥(19A)和第一入口提升閥(30)，其中所述第一排放提升閥(19A)能夠在用于聯(lián)接所述出口(15)至所述排放口(17)的打開(kāi)位置與用于從所述排放口(17)隔離所述出口(15)的關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)，其中所述第一入口提升閥(30)能夠在用于聯(lián)接所述出口(15)至所述入口(13)的打開(kāi)位置與用于從所述入口(13)隔離所述出口(15)的關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)，其中所述第一閥單元(18)能夠運(yùn)動(dòng)到退動(dòng)位置，在所述退動(dòng)位置，所述第一入口提升閥(30)處于第一入口提升閥(30)的關(guān)閉位置，并且所述第一排放提升閥(19A)處于第一排放提升閥(19A)的打開(kāi)位置；第二閥單元(20)，所述第二閥單元(20)包括第二排放提升閥(19B)和第二入口提升閥(31)，其中所述第二排放提升閥(19B)能夠在用于聯(lián)接所述出口(15)至所述排放口(17)的打開(kāi)位置與用于從所述排放口(17)隔離所述出口(15)的關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)，所述第二入口提升閥(31)能夠在用于聯(lián)接所述出口(15)至所述入口(13)的打開(kāi)位置與用于從所述入口(13)隔離所述出口(15)的關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)，所述第二閥單元(20)能夠運(yùn)動(dòng)到退動(dòng)位置，在所述退動(dòng)位置，所述第二入口提升閥(31)處于第二入口提升閥(31)的關(guān)閉位置，并且所述第二排放提升閥(19B)處于所述第二排放提升閥(19B)的打開(kāi)位置，當(dāng)所述第一閥單元和第二閥單元(18，20)中的一個(gè)處于退動(dòng)位置時(shí)并且當(dāng)所述第一閥單元和第二閥單元(18，20)中的另一個(gè)沒(méi)有處于退動(dòng)位置時(shí)，所述閥系統(tǒng)處于故障狀態(tài)；第一交叉通道(21，54)，所述第一交叉通道(21，54)在所述入口(13)與所述第二入口提升閥(31)之間提供第一流動(dòng)路徑；第二交叉通道(25，55)，所述第二交叉通道(25，55)在所述入口(13)與所述第一入口提升閥(30)之間提供第二流動(dòng)路徑；其中，所述閥系統(tǒng)的特征在于包括在所述第一閥單元(18)中的第一交叉提升閥(40，46，58)，當(dāng)所述第一閥單元(18)沒(méi)有處于所述退動(dòng)位置時(shí)，所述第一交叉提升閥(40，46，58)用于將所述第一交叉通道(21，54)聯(lián)接到所述入口(13)，并且當(dāng)所述第一閥單元(18)處于所述退動(dòng)位置時(shí)，所述第一交叉提升閥(40，46，58)用于使所述第一交叉通道(21，54)從所述入口(13)脫離；包括在所述第二閥單元(20)中的第二交叉提升閥(46，59，153)，當(dāng)所述第二閥單元(20)沒(méi)有處于所述退動(dòng)位置時(shí)，所述第二交叉提升閥(46，59，153)用于將所述第二交叉通道(25，55)聯(lián)接到所述入口(13)，并且當(dāng)所述第二閥單元(20)處于所述退動(dòng)位置時(shí)，所述第二交叉提升閥(46，59，153)用于使所述第二交叉通道(25，55)從所述入口(13)脫離；聯(lián)接所述入口(13)和所述第一交叉通道(21，54)的第一旁路通道(44，45，49，56)，其中所述第一旁路通道(44，45，49，56)具有預(yù)定的橫截面以提供預(yù)定的流動(dòng)，使得當(dāng)所述閥系統(tǒng)處于所述故障狀態(tài)且所述第二閥單元(20)沒(méi)有處于所述退動(dòng)位置時(shí)，則通過(guò)所述第一旁路通道(44，45，49，56)的加壓流體將所述出口(15)加壓到不大于所述加壓流體源的壓力的1％；以及聯(lián)接所述入口(13)和所述第二交叉通道(21，55)的第二旁路通道(45，49，57，152)，其中所述第二旁路通道(45，49，57，152)具有預(yù)定的橫截面以提供預(yù)定的流動(dòng)，使得當(dāng)所述閥系統(tǒng)處于所述故障狀態(tài)且所述第一閥單元(18)沒(méi)有處于所述退動(dòng)位置時(shí)，則通過(guò)所述第二旁路通道(45，49，57，152)的加壓流體將所述出口(15)加壓到不大于所述加壓流體源的壓力的1％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥系統(tǒng)，其中，所述第一旁路通道和第二旁路通道(44，56， 57，152)形成在所述本體(11)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥系統(tǒng)，其中，所述第一旁路通道和第二旁路通道(45，49)分 別形成在所述第一閥單元和第二閥單元(18，20)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥系統(tǒng)，所述閥系統(tǒng)還包括第一復(fù)位彈簧和第二復(fù)位彈簧(60，61)，所述第一復(fù)位彈簧和第二復(fù)位彈簧(60，61) 布置成分別與所述第一閥單元和第二閥單元(18，20)接觸，用于朝向所述第一閥單元和第 二閥單元(18，20)的相應(yīng)的退動(dòng)位置推壓所述第一閥單元和第二閥單元(18，20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥系統(tǒng)，其中，從所述入口(13)到所述出口(15)提供流量系 數(shù)Cvl，從所述出口(15)到所述排放口(17)提供流量系數(shù)Cv2，并且其中所述Cv2與Cvl的比 小于約2. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥系統(tǒng)，所述閥系統(tǒng)還包括第一復(fù)位活塞和第二復(fù)位活塞(76，77)，所述第一復(fù)位活塞和第二復(fù)位活塞(76，77) 布置成分別與所述第一閥單元和第二閥單元(18，20)對(duì)準(zhǔn)，用于響應(yīng)于復(fù)位壓力源(85)朝 向所述第一閥單元和第二閥單元(18，20)的相應(yīng)的退動(dòng)位置而推壓所述第一閥單元和第 二閥單元(18，20)，其中所述第一復(fù)位活塞(76)具有接收復(fù)位壓力的第一表面積(78)，使 得由所述第一復(fù)位活塞(76)產(chǎn)生的力克服先導(dǎo)壓力作用在所述第一閥單元(18)上的任何 力，并且其中所述第二復(fù)位活塞(77)具有接收所述復(fù)位壓力的第二表面積(80)，使得由所 述第二復(fù)位活塞(77)產(chǎn)生的力小于由于所述先導(dǎo)壓力而作用在所述第二閥單元(20)上的 任何力，由此如果所述先導(dǎo)壓力和所述復(fù)位壓力同時(shí)存在，則所述閥系統(tǒng)進(jìn)入故障狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥系統(tǒng)，其中所述復(fù)位壓力經(jīng)由復(fù)位先導(dǎo)閥(70)能夠選擇地 供給。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥系統(tǒng)，其中，所述第一閥單元(18)能夠運(yùn)動(dòng)到中間位置， 其中所述中間位置包括處于所述第一入口提升閥(30)的打開(kāi)位置的所述第一入口提升閥(30)和處于所述第一排放提升閥(19A)的打開(kāi)位置的所述第一排放提升閥(19A)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥系統(tǒng)，其中，所述第二閥單元(20)能夠運(yùn)動(dòng)到中間位置， 其中所述中間位置包括處于所述第二入口提升閥(31)的打開(kāi)位置的所述第二入口提升閥(31)和處于所述第二排放提升閥(19B)的打開(kāi)位置的所述第二排放提升閥(19B)。
全文摘要
一種具有入口(13)、出口(15)和排放口(17)的雙閥，所述雙閥在故障狀態(tài)期間維持出口壓力在入口壓力的1％以下，同時(shí)維持相對(duì)小的排放，用于減小的總的閥尺寸。當(dāng)相應(yīng)的閥單元(18，20)沒(méi)有處于退動(dòng)位置時(shí)，交叉通道(2’，25)通過(guò)主交叉提升閥(40，153)接收入口壓力。當(dāng)閥單元處于退動(dòng)位置時(shí)，則交叉通道通過(guò)相應(yīng)的旁路通道(44，152)接收入口壓力，所述旁路通道(44，152)的流量可以與交叉提升閥的尺寸獨(dú)立地被控制。旁路通道的使用為用于非壓力機(jī)的應(yīng)用的雙閥提供特定的益處，所述雙閥排放流量系數(shù)與入口流量系數(shù)的比小于約2.5。
文檔編號(hào)F15B20/00GK101868633SQ200880116730
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月4日
發(fā)明者J·E·福斯特, R·施內(nèi)爾 申請(qǐng)人:羅斯控制閥公司