機(jī)械壓力開關(guān)的制作方法
【專利說明】機(jī)械壓力開關(guān)
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請請求享有美國臨時專利申請第61/776，562號的權(quán)益，該美國臨時專利申請 在2013年3月11日申請，其全部內(nèi)容通過引用方式組合在文中。
【背景技術(shù)】
[0003] 在閥的致動要求最小壓降時，或者對于流體流不能用作媒介的應(yīng)用而言，使用在 低壓流體系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制閥是不理想的。許多控制閥根據(jù)壓差被致動，該壓差引起閥在高 于壓力設(shè)定值下關(guān)閉，在低于同一壓力設(shè)定值下打開。從而，基于壓差的閥致動通常不允許 在較寬的系統(tǒng)運(yùn)行壓力范圍中一致地操作，但這在電力有限和/或無電力的設(shè)置或應(yīng)用中 可出現(xiàn)在水過濾系統(tǒng)中。另外，大多數(shù)壓差閥或直接致動閥使用聯(lián)接到閥內(nèi)的活塞上的密 封機(jī)構(gòu)以致動閥。因而，被壓差致動的閥（而不是由從高向低變化的壓力致動)要求閥尺寸 更大，這是不經(jīng)濟(jì)的。
[0004] 許多控制閥也要求使用設(shè)置在閥殼外部的外部部件，如，具有外部電連接的電磁 閥。要移動柱塞，螺線管則是必須的，從而會形成較小的開口，引起通過該開口的壓力致動 閥密封件。電磁閥通常要求電流恒定流動以保持打開，原因在于:一旦電流停止，電磁場就 消散，閥返回到其初始或關(guān)閉位置上。其他控制閥（如，止回閥、減壓閥和針閥）也要求外部 部件來運(yùn)行，從而導(dǎo)致制造成本增加。另外，許多傳統(tǒng)的減壓閥不在單一的容納殼體內(nèi)運(yùn) 行。例如，減壓閥通常使用其他的外部部件來運(yùn)行，可從該閥自身的外部運(yùn)行。因此，該閥通 常需要根據(jù)系統(tǒng)所要求的不同操作壓力被調(diào)節(jié)。許多控制閥還包括需要被獨(dú)立地增壓的多 個腔，從而增加了系統(tǒng)設(shè)置時間。另外，許多控制閥需要電力來致動閥，從而不通過使用基 于系統(tǒng)的參數(shù)(如，壓力，其隨著系統(tǒng)的手動打開和關(guān)閉而改變)來運(yùn)行，從而產(chǎn)生了更高的 操作成本。最后，傳統(tǒng)的控制閥通常在關(guān)閉位置時允許系統(tǒng)流體逆流，因此，如果存在這種 情況，會對系統(tǒng)中的膜件造成損害。
[0005] -種公知的系統(tǒng)公開了一種液壓控制閥，該液壓控制閥包括裝配有一種吸入口、 一種排出口和一種密封口的殼體，該密封口將殼體分成吸入腔和排出腔。一種桿被連接到 隔膜上并在殼體內(nèi)軸向移動。所述隔膜將所述殼體分成第一控制腔和第二控制腔。一種控 制口連接到第一控制腔上，液壓或氣動控制信號通過一種控制器被引入所述控制口以關(guān)閉 該液壓控制閥。所述液壓或氣動控制信號與電源通訊，這將對安裝到所述隔膜的頂表面上 的剛性盤產(chǎn)生作用力，從而關(guān)閉該液壓控制閥。
[0006] 另一種系統(tǒng)公開了一種閥機(jī)構(gòu)，該閥機(jī)構(gòu)包括閥體和閥蓋結(jié)構(gòu)，該閥蓋結(jié)構(gòu)限定 錐形閥腔，該錐形閥腔接收一種錐形塞構(gòu)件，該錐形塞構(gòu)件通過運(yùn)動的線性和旋轉(zhuǎn)分量運(yùn) 行以實(shí)現(xiàn)閥操作。被設(shè)置成外部可調(diào)節(jié)塞形式的一種外部部件由所述閥機(jī)構(gòu)提供，以能相 對于由所述閥體限定的吸入和排出流動通道調(diào)節(jié)塞構(gòu)件的位置。當(dāng)閥元件被固定以及被移 走時，跨閥的密封元件的預(yù)定壓差被要求用來補(bǔ)償容積變化。
[0007] 另一系統(tǒng)提供了一種止回閥機(jī)構(gòu)，該止回閥機(jī)構(gòu)包括閥體和閥座組件，該閥座組 件具有非圓形、偏心布置的鉸鏈銷接收器。多個鉸鏈銷被支撐在多個接收器中，所述接收器 以某種方式支撐止回閥盤，使得打開運(yùn)動和關(guān)閉運(yùn)動具有相對于鉸鏈銷和閥座的旋轉(zhuǎn)和線 性盤運(yùn)動。當(dāng)跨閥構(gòu)件的壓差增加時，盤構(gòu)件線性移動以打開和關(guān)閉閥。另外，如果所述多 個鉸鏈銷不接合所述多個接收器，那么將可讓系統(tǒng)流體逆向流動。
[0008] 因此，將需要提供一種能解決上述的一個或多個需要的系統(tǒng)和方法。更具體而言， 將需要提供一種閥系統(tǒng)，該閥系統(tǒng)例如不像許多現(xiàn)有止回閥、減壓閥和針閥的結(jié)構(gòu)那樣使 用外部部件來運(yùn)行。更確切地說，需要一種在沒有外部部件的影響的情況下運(yùn)行的閥。也將 需要提供一種閥系統(tǒng)，其使用壓力設(shè)定值(與壓差完全不同）來打開和關(guān)閉閥。也需要這樣 一種閥：其僅需要一個待被增壓的閥腔，不管系統(tǒng)壓力值如何，仍能以穩(wěn)定方式運(yùn)行。最后， 也將需要提供一種通過系統(tǒng)的手動操作（如，打開和關(guān)閉龍頭)機(jī)械運(yùn)行（即，不要求電力） 的閥，在該閥處于關(guān)閉位置上時不會讓系統(tǒng)流體逆流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 對于電力有限或無電力的系統(tǒng)設(shè)置或應(yīng)用而言，完全機(jī)械閥是適宜的。本公開的 一些實(shí)施例提供了一種通常打開的閥。該閥適于聯(lián)接到流體供應(yīng)管線上。該閥提供流體的 服務(wù)流，且被設(shè)計成接收控制流體。該閥與周圍環(huán)境連通。該閥包括閥體，閥體具有聯(lián)接到 所述流體供應(yīng)管線上的入口、提供流體的服務(wù)流的出口、和向周圍環(huán)境排放的排出孔。該閥 還包括下部活塞、下部隔膜和機(jī)械閥致動器。機(jī)械閥致動器包括上部活塞、上部隔膜、導(dǎo)向 活塞和彈簧，所述導(dǎo)向活塞具有孔和柱塞。所述上部隔膜聯(lián)接到所述上部活塞和導(dǎo)向活塞 上。所述彈簧定位在導(dǎo)向活塞的孔內(nèi)部，被配置成在所述下部隔膜和上部隔膜之間軸向移 動。所述閥體包括定位在入口和出口之間的一種限制壁。該限制壁限定用于流體的服務(wù)流 的通道。一種導(dǎo)向部貫穿所述下部活塞和下部隔膜延伸。閥蓋聯(lián)接到所述閥體上，且包括聯(lián) 接到一種控制管線上的系統(tǒng)壓力孔。當(dāng)該控制管線中的壓力超過一壓力設(shè)定值時，所述上 部活塞向下運(yùn)動，所述導(dǎo)向活塞的柱塞局部或完全阻礙所述導(dǎo)向部，所述下部活塞引起所 述下部隔膜接合限制壁，使得下部隔膜阻塞用于流體的服務(wù)流的通道以關(guān)閉該閥。
[0010]壓力設(shè)定值由彈簧的強(qiáng)度確定。在一個實(shí)施例中，壓力設(shè)定值為69kPa。常開閥包 括貫穿閥體上的下部活塞和下部隔膜的排放孔。排放孔被配置成在入口處排放流體流。該 排放孔也被配置成在閥關(guān)閉時將過量的服務(wù)流排放到一種下部腔中。在一些實(shí)施例中，閥 體包括上部腔、中間腔和下部腔。該上部腔被定位在上部隔膜和所述系統(tǒng)壓力孔之間，該下 部腔被定位在中間腔和下部隔膜之間?？刂屏黧w通過所述系統(tǒng)壓力孔被提供給該閥。在一 個實(shí)施例中，控制流體進(jìn)入系統(tǒng)壓力孔中以在不使用電力的情況下致動該閥?？刂屏黧w被 限定到所述上部腔中，保持與所述入口和出口之間的流體的服務(wù)流分離。
[0011] 在一個實(shí)施例中，所述柱塞局部或完全阻塞所述導(dǎo)向部，在常開閥關(guān)閉時阻止流 體的服務(wù)流逆流。所述導(dǎo)向部包括具有第一直徑的第一通道，該第一通道貫穿下部活塞延 伸。導(dǎo)向部還包括具有第二直徑的第二通道，該第二通道貫穿下部隔膜延伸。在一個實(shí)施例 中，第一通道的第一直徑小于第二通道的第二直徑。所述入口、出口、排出孔和系統(tǒng)壓力孔 中的至少一個包括具有多種徑向同心的直徑部的通道。
[0012] 在另一實(shí)施例中，提供了一種通常關(guān)閉的閥。在此種常閉閥中，彈簧定位在上部活 塞內(nèi)部，被配置成在上部活塞內(nèi)軸向移動。當(dāng)控制管線中的壓力超過壓力設(shè)定值時，導(dǎo)向活 塞向上移動，且該導(dǎo)向活塞的柱塞局部或完全不覆蓋導(dǎo)向部。下部活塞向上移動，引起下部 隔膜與限制壁分離，使得用于流體的服務(wù)流的通道不再被阻塞以打開該閥。
[0013] 所述壓力設(shè)定值由所述彈簧的強(qiáng)度確定。在一個實(shí)施例中，該壓力設(shè)定值為 69kPa。此種常閉閥包括貫穿閥體上的下部活塞和下部隔膜延伸的排放孔。該排放孔被配置 成在所述入口處排放流體流。該排放孔也被配置成在該閥關(guān)閉時將過量的服務(wù)流排放到一 種下部腔中。在一些實(shí)施例中，閥體包括上部腔、中間腔和下部腔。該上部腔被定位在上部 隔膜和排出孔之間，下部腔被定位在中間腔和下部隔膜之間。控制流體通過系統(tǒng)壓力孔被 提供給該閥。在一個實(shí)施例中，控制流體進(jìn)入系統(tǒng)壓力孔中以在不使用電力的情況下致動 該閥?？刂屏黧w被限定到中間腔中，保持與處于所述入口和出口之間的流體的服務(wù)流分離。
[0014] 在一個實(shí)施例中，柱塞局部或完全阻塞導(dǎo)向部，在該常閉閥關(guān)閉時阻止流體的服 務(wù)流逆流。導(dǎo)向部包括具有第一直徑的第一通道，第一通道貫穿下部活塞延伸。導(dǎo)向部還包 括具有第二直徑的第二通道，第二通道貫穿下部隔膜延伸。在一個實(shí)施例中，第一通道的第 一直徑小于第二通道的第二直徑。所述入口、出口、排出孔和系統(tǒng)壓力孔中的至少一個包括 具有多個徑向同心的直徑部的通道。
[0015] 在另一實(shí)施例中，提供了一種組合閥，該組合閥包括常開閥部分和常閉閥部分。該 組合閥適于聯(lián)接到流體供應(yīng)管線上。該組合閥提供流體的服務(wù)流，并在與周圍環(huán)境連通時 接收控制流體。該組合閥包括閥體，該閥體包括聯(lián)接到流體供應(yīng)管線上的入口、提供流體的 服務(wù)流的出口、將向周圍環(huán)境排放的排出孔、和適于聯(lián)接到第二控制管線上的系統(tǒng)壓力孔。 第一控制管線中的第一壓力超過一壓力設(shè)定值時，引起第一上部活塞向下移動，且引起第 一導(dǎo)向活塞的第一柱塞局部或完全阻礙第一導(dǎo)向部。然后，第一下部活塞引起第一下部隔 膜接合第一限制壁，使得第一下部隔膜阻塞用于流體的服務(wù)流的通道以關(guān)閉所述常開閥部 分。第二控制管線中的第二壓力超過所述壓力設(shè)定值時，引起第二導(dǎo)向活塞向上移動，且引 起第二導(dǎo)向活塞的第二柱塞局部或完全不覆蓋第二導(dǎo)向部。然后，第二下部活塞向上移動 引起第二下部隔膜與第二限制壁分離，使得用于流體的服務(wù)流的通道不再被阻塞以打開所 述常閉閥部分。
[0016] 在一個實(shí)施例中，所述組合閥還包括第一機(jī)械閥致動器和第二機(jī)械閥致動器。第 一機(jī)械閥致動器包括第一上部活塞、第一上部隔膜、第一彈簧和第一導(dǎo)向活塞。第一導(dǎo)向活 塞包括被第一孔包圍的第一柱塞。第二機(jī)械閥致動器包括第二上部活塞、第二上部隔膜、第 二彈簧和第二導(dǎo)向活塞。第二導(dǎo)向活塞包括被第二孔包圍的第二柱塞。在一些實(shí)施例中，第 一上部隔膜聯(lián)接到所述第一上部活塞和第一導(dǎo)向活塞上，第二上部隔膜聯(lián)接到所述第二上 部活塞和第二導(dǎo)向活塞上。第一導(dǎo)向活塞延伸入第一下部活塞和第一下部隔膜中。類似地， 第二導(dǎo)向活塞延伸入第二下部活塞和第二下部隔膜中。第一彈簧定位在第一導(dǎo)向活塞的第 一孔內(nèi)部。第一彈簧被配置成在第一下部隔膜和第一上部隔膜之間軸向移動。第二彈簧定 位在第二上部活塞內(nèi)部，被配置成在第二上部活塞內(nèi)軸向移動。
[0017] 在其他實(shí)施例中，所述組合閥的第一限制壁和第二限制壁定位在所述入口和出口 之間。第一限制壁和第二限制壁限定用于流體的服務(wù)流的通道。在一個實(shí)施例中，該組合閥 還包括聯(lián)接到閥體上的第一閥蓋。第一閥蓋包括適于連接到第一控制管線上的第一系統(tǒng)壓 力孔。該組合閥還包括聯(lián)接到閥體上的第二閥蓋。第二閥蓋包括向周圍環(huán)境排放的排出孔。
[0018] 在考慮下面的詳細(xì)說明、附圖和所附的權(quán)利要求書的情況下，將能更透徹理解本 發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)一個實(shí)施例的常開閥的等軸視圖；
[0020] 圖2是根據(jù)另一實(shí)施例的常閉閥的等軸視圖；
[0021] 圖3是圖1中的常開閥處于打開位置時的截面圖，總體上沿圖1中的線3-3剖開；
[0022] 圖4是圖1中的常開閥處于關(guān)閉位置時的截面圖，總體上沿圖1