專利名稱：多功能閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門裝置，更具體地說，涉及一種用于流體的多功能閥。
背景技術(shù)：
閥經(jīng)常用于流體控制裝置，如計(jì)量泵中。在這種環(huán)境下，經(jīng)常提供溢流閥以在流體壓力超過最大值時(shí)提供流體壓力釋放功能。此外，一般也設(shè)置了與溢流閥分離的自動放氣閥，以使從工作流體中析出的少量氣體持續(xù)排出，否則它們會積累并困在泵的工作腔中。再者，可以包括一種放泄閥，以允許相對大量的空氣從工作腔中快速放出。
在如美國專利5860793所公開的至少一種類型的泵結(jié)構(gòu)中，放泄閥的功能合并到自動放氣閥中。具體地說，自動放氣閥包括在閥體內(nèi)設(shè)置并在下閥座和上閥座之間可運(yùn)動的球，一桿設(shè)置在球的頂部并與球一同移動。在泵的每個(gè)排放沖程中，球和桿遠(yuǎn)離下閥座朝上閥座向上運(yùn)動。在球的運(yùn)行過程中，少量的氣體和工作流體從工作腔中泄出。一旦球移動到與上閥座接合，就防止了空氣和工作流體的進(jìn)一步泄漏。在隨后的吸入沖程中，球向下移動恢復(fù)與下閥座密封接合。放泄功能由壓下閥上的按鈕而實(shí)現(xiàn)，從而限制桿的向上運(yùn)動并防止在球向上運(yùn)行過程中到達(dá)上閥座。由于球未密封，大量的氣體和工作流體可以從工作腔中泄出。雖然放泄功能可以以這種形式實(shí)現(xiàn)，而由于球和閥體之間的較小間隙使被放泄的氣體量受到限制。另外，在793專利中公開的泵除了實(shí)現(xiàn)自動放氣和放泄功能的閥之外，還需要溢流閥。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，多功能液壓閥裝置包括溢流閥、氣體放泄閥以及放氣閥。溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥均設(shè)置在一個(gè)單獨(dú)孔中。該裝置優(yōu)選地適于與泵流體連通，雖然這并不是必須的。
優(yōu)選的是，放氣閥包括設(shè)置在閥腔內(nèi)的球，并可以在泵的吸入和排出沖程過程中與閥座形成接合和脫離接合。同樣優(yōu)選的是，放泄閥包括可移動的閥元件，該元件可以手動遠(yuǎn)離與閥座接合的密封位置移動。仍根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，溢流閥包括彈簧加載的托架，該托架響應(yīng)流體壓力的升高而遠(yuǎn)離密封表面移動。
溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥可以具有同軸的密封表面，而放氣閥可以設(shè)置在氣體放泄閥之內(nèi)。另外，氣體放泄閥可以設(shè)置在溢流閥之內(nèi)。此外，放泄閥可以包括可移動閥元件，而放氣閥可以包括在該閥元件內(nèi)設(shè)置的閥腔內(nèi)可移動的球。
根據(jù)更優(yōu)選實(shí)施例，溢流閥包括彈簧加載的托架，該托架響應(yīng)流體壓力升高的狀況可移動，放泄閥包括設(shè)置在托架內(nèi)的可移動閥元件，而放氣閥包括在該可移動閥元件內(nèi)設(shè)置的閥腔內(nèi)可移動的球。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，多功能液壓閥裝置包括均設(shè)置在一個(gè)單獨(dú)孔內(nèi)的溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥。溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥具有公共的中心軸線，而放氣閥徑向設(shè)置在氣體放泄閥內(nèi)側(cè)，氣體放泄閥徑向地設(shè)置在溢流閥內(nèi)側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，液壓裝置包括流體泵和與流體泵流體連通并設(shè)置在流體泵一單獨(dú)孔中的多功能閥裝置。閥裝置包括溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥，其中，溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥具有同軸的密封表面。放氣閥徑向設(shè)置在氣體放泄閥內(nèi)側(cè)，而氣體放泄閥徑向設(shè)置在溢流閥內(nèi)側(cè)，且溢流閥包括彈簧加載的托架，該托架響應(yīng)流體壓力升高的狀況而移動。氣體放泄閥包括設(shè)置在托架內(nèi)的可移動閥元件，而放氣閥包括在該閥元件內(nèi)設(shè)置的閥腔內(nèi)可移動的球。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在考慮以下附圖和詳細(xì)描述時(shí)顯而易見。


圖1為本發(fā)明計(jì)量泵的橫截面圖；圖2為圖1的計(jì)量泵的局部、全剖視圖；
圖3包括詳細(xì)示出圖2的多功能閥的放大、局部、剖視圖；圖4包括大致沿圖3的線4-4截取的多功能閥的剖視圖；具體實(shí)施方式
參照圖1，計(jì)量泵10由電機(jī)12驅(qū)動，并將受控量的處理流體傳送到導(dǎo)管或容器(未示出)中。計(jì)量泵10可以為液力致動型、機(jī)械致動型或電磁致動型。
如圖2所示，泵10優(yōu)選為液力致動型，并包括由膜片18和機(jī)械致動的補(bǔ)充閥20與排量腔(a displacement chamber)16分隔的液體端14。活塞或柱塞22設(shè)置在排量腔16中被由驅(qū)動組件24在該腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動。在工作中，在泵10的吸入和排放沖程期間，柱塞22在排量腔16中的往復(fù)運(yùn)動導(dǎo)致膜片18的往復(fù)運(yùn)動。在每個(gè)吸入沖程期間，處理流體從一個(gè)或多個(gè)單向閥27吸入膜片頂腔26內(nèi)。在每個(gè)排出沖程期間，處理流體從膜片頂腔26通過一個(gè)或多個(gè)附加單向閥25排出。在正常工作期間，少量的工作流體(例如，油)從排量腔16通過多功能閥30并通過柱塞22和套筒31之間的間隙泄漏到驅(qū)動組件24內(nèi)的油箱28內(nèi)。最終，在排量腔16中的工作流體量被減少到在泵的一個(gè)或多個(gè)吸入沖程期間膜片接觸并開啟閥20的程度。閥20的開啟導(dǎo)致工作流體從油箱28通過彈簧加載的單向閥32和閥20流入排量腔16中。最后，足夠的備用工作流體供給到排量腔16中，以防止閥20在后續(xù)的吸入沖程期間進(jìn)一步致動。以這種方式，在排量腔16內(nèi)的工作流體量被維持在足以確保泵10連續(xù)正常工作的水平。
現(xiàn)在參照圖3，多功能閥30利用設(shè)置在孔40中的元件實(shí)現(xiàn)自動放氣功能、氣體放泄功能和溢流功能，其中該孔40形成于排量腔16殼體42的上部內(nèi)。由于多功能閥30位于排量腔16之上，從工作流體中析出的任何氣體可以通過通道44和46遷移到閥30的底部。
放氣閥結(jié)構(gòu)放氣功能是通過放氣閥50實(shí)現(xiàn)的，該放氣閥50包括球52形式的第一閥元件。該球52在第二閥元件56中形成的閥腔或凹槽54中可移動。閥腔54局部分別由第一和第二密封表面或閥座58、60限定。第一閥座58由定位器61所固定的O形密封圈59承載，而定位器61通過第二閥元件56內(nèi)側(cè)的過盈或摩擦配合保持就位。
在泵10的工作工程中，球52在第一閥座58和第二閥座60之間前后運(yùn)行，而允許空氣和工作流體從排量腔16中泄漏。具體地說，在泵10的每個(gè)排出沖程期間，排量腔16中的壓力上升，導(dǎo)致球52下端的壓力也升高。在球52上端的壓力基本保持在大氣壓水平，從而在球52的兩端建立了壓差，該壓差又導(dǎo)致球52向第二閥座60移動。在球52的這個(gè)運(yùn)行過程中，少量的工作流體(大致每沖程一滴)從排量腔16圍繞球52泄漏到孔40中。與該工作流體一同泄漏出來的是在通道46中積累的任何氣體。在隨后的沖程中，孔40中的工作流體液面升高，直到該高度到達(dá)了出口62為止。此后，工作流體以一滴接一滴的方式通過通道63和65流到油箱28中。設(shè)置觀察孔64以允許泵的操縱者可視地觀察工作流體的泄漏，從而，為泵的正常工作提供保證。
在每個(gè)排出沖程中，一旦球52已經(jīng)形成與第二閥座60的密封接合，就阻止了工作流體和氣體進(jìn)一步穿過球62而泄漏。另外，第二閥元件56被彈簧66向上偏壓，以使其錐形部分68密封地接合第三密封表面或閥座70，后者由托架體74的上部72承載。該密封接合阻止了工作流體和氣體從排量腔16進(jìn)一步泄漏。
隨著柱塞22開始了吸入沖程，貫穿球52產(chǎn)生了相反的壓差，這又快速向下拉動球52以與第一閥座58接合，從而防止了工作流體被吸回到排量腔16中。
放泄閥結(jié)構(gòu)在泵的供給管路中出現(xiàn)阻塞的情況下，在吸入沖程期間，在液壓工作流體中產(chǎn)生真空壓力狀態(tài)。這個(gè)真空狀態(tài)允許相對大量的氣體從溶液中析出。然后該氣阱在閥30之下積累。當(dāng)供給管線重新打開時(shí)，泵10的流速由于該氣體量的存在而嚴(yán)重?fù)p害。泵10的性能可以通過氣體經(jīng)由上述的放氣閥50的逐漸釋放而緩慢恢復(fù)。然而，泵的操縱者一般愿意快速將泵恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。因此，放泄閥80允許大量積累的氣體從液壓系統(tǒng)中快速釋放(放泄)。
當(dāng)?shù)挚箯椈?5所施加的向上力而將位于桿84形式的手動可偏移致動器之上的按鈕82按下時(shí)，桿84的底面86接觸第二閥元件56的上表面88。當(dāng)施加到按鈕82和桿84上的力超過彈簧66所施加的向上力時(shí)，第二閥元件56向下偏移，以使錐形部分68不再與由托架體74上部72承載的第三閥座70密封接合。如圖4所示，第二閥元件56可以由六角鋼機(jī)加工而成。在六角鋼的點(diǎn)89和托架體74上部72的內(nèi)圓柱表面90之間存在滑動配合。六角鋼的平坦表面92允許氣體和工作流體的通過。隨著錐形部分68和第三閥座70之間的接觸被消除，工作流體然后沿六角鋼的平坦表面92上泄，并從第二閥元件56和第三閥座70之間的開口排出。該間隙被設(shè)計(jì)成允許工作流體和氣體大量泄出。從而，氣體被快速清除，而將泵恢復(fù)到正常流速和工作狀態(tài)。
若需要的話，第二閥元件56可以由外徑小于托架體74上部72的內(nèi)圓柱表面90的直徑的圓柱形桿制成，以便提供用作氣體和工作流體通道的環(huán)形間隙。
溢流閥結(jié)構(gòu)托架體74包括上述的上部72和以任何適宜方式如通過過盈配合連接到一起的下部100。下部100的錐形表面101被彈簧102加載而與第四密封表面或閥座104接觸，第四密封表面或閥座104正好位于通道46之上。由彈簧102施加的力由彈簧的壓縮量控制，這由調(diào)節(jié)桿106的位置確定。彈簧102固定在托架體74上部72和抵靠調(diào)節(jié)桿106肩臺110的墊圈108之間。調(diào)節(jié)桿106的螺紋部分112擰入蓋114中，而后者擰入孔40中。O形圈115密封孔40。墊圈108的位置通過旋動調(diào)節(jié)桿106的頂部六角形部分116而予以調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)桿106的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(當(dāng)在閥30上向下看時(shí))導(dǎo)致墊圈108向下運(yùn)動，這就增大了彈簧102上的壓力，并又使彈簧力增大。調(diào)節(jié)桿106的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)相反地減小彈簧102的壓力和所施加的彈簧力。鎖緊螺母117鎖緊在蓋114上，以保持調(diào)節(jié)桿106的位置。O形圈118抵靠肩臺119，并防止工作流體進(jìn)入桿84和調(diào)節(jié)桿106之間的環(huán)形空間中。
當(dāng)在托架體74底部上的流體壓力高到足以克服施加到托架體74頂部的彈簧力時(shí)，在排量腔16中有壓力的釋放。如圖4所示，托架體74的上部72由六角鋼機(jī)加工而成，并包括在限定孔40的圓柱表面122內(nèi)滑動配合的點(diǎn)120。一旦流體壓力克服彈簧102的力，并將錐形表面101提升而脫離與第四閥座104的接觸，那么工作流體將通過上部72平坦表面124與表面122之間的空隙而泄漏。被泄漏的油然后從出口62流出，并進(jìn)入油箱28中。
若需要的話，托架體74的上部72由圓柱形毛坯形成，并且其外徑小于圓柱形表面122的直徑，以形成用于油或其它工作流體通道的環(huán)形間隙。
當(dāng)流體壓力下降到在托架體74底部上的流體力小于頂部上的彈簧力的大小時(shí)，托架體74向下移動，直到錐形表面101與第四閥座104的密封接合恢復(fù)為止。上部72的點(diǎn)120在托架體74運(yùn)動的同時(shí)提供導(dǎo)引。為了保護(hù)泵的元件不受過壓條件的損壞，建議操作者將溢流閥設(shè)定為超過正常工作壓力的15％。在泵處于溢流狀態(tài)時(shí)，觀察孔64允許操作者觀察。溢流的可見的指示有助于泵的故障診斷以及溢流閥的設(shè)定。
如需要的話，可以在外罩114上螺紋連接一蓋130，并為密封目的而設(shè)置一O形圈132。
從以上部分，可以看到第一到第四密封表面優(yōu)選是同軸的(即，它們具有公共的中心軸線)。同樣，放氣閥優(yōu)選地徑向設(shè)置在放泄閥內(nèi)側(cè)，而放泄閥優(yōu)選地徑向設(shè)置在溢流閥內(nèi)側(cè)。元件的這種布置利于使總體大小緊湊。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，考慮到上述描述，本發(fā)明的多種修改是顯而易見的。于是，本說明書只是說明性的，并為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)及利用本發(fā)明并教導(dǎo)實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的目的而給出。要求保護(hù)的是落入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有變型的專有權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種多功能液壓閥裝置，包括溢流閥；氣體放泄閥；以及放氣閥；溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥均被設(shè)置在一個(gè)單獨(dú)孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，其與泵結(jié)合并與泵流體連通。
3.如權(quán)利要求2所述的多功能閥裝置，其特征在于，放氣閥包括設(shè)置在閥腔內(nèi)的球，并在泵的吸入和排出沖程期間可以移動而與閥座接合及脫離接合。
4.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，放泄閥包括可移動的閥元件，該元件可以手動移動而遠(yuǎn)離與閥座接合的密封位置。
5.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，溢流閥包括彈簧加載的托架體，該托架體響應(yīng)流體壓力升高的狀況而遠(yuǎn)離密封表面移動。
6.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥具有同軸的密封表面。
7.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，放氣閥設(shè)置在氣體放泄閥之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，放氣閥和氣體放泄閥設(shè)置在溢流閥之內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，放泄閥包括可移動的閥元件，且放氣閥包括在該可移動閥元件內(nèi)設(shè)置的閥腔內(nèi)可移動的球。
10.如權(quán)利要求1所述的多功能閥裝置，其特征在于，溢流閥包括彈簧加載的托架體，該托架體響應(yīng)流體壓力升高狀況而移動，而放泄閥包括設(shè)置在托架體內(nèi)的可移動閥元件，且放氣閥包括在該可移動閥元件內(nèi)設(shè)置的閥腔內(nèi)可移動的球。
11.一種多功能液壓閥裝置，包括溢流閥；氣體放泄閥；以及放氣閥；溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥設(shè)置在一個(gè)單獨(dú)孔中；溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥具有公共的中心軸線，且放氣閥徑向設(shè)置在氣體放泄閥內(nèi)側(cè)，而氣體放泄閥徑向設(shè)置在溢流閥之內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的多功能液壓閥裝置，其特征在于，放氣閥包括在氣體放泄閥之內(nèi)設(shè)置的腔內(nèi)可移動的球。
13.如權(quán)利要求12所述的多功能液壓閥裝置，其特征在于，放泄閥包括可移動的閥元件，該閥元件可以手動移動而遠(yuǎn)離與閥座相接合的密封位置。
14.如權(quán)利要求13所述的多功能液壓閥裝置，其特征在于，溢流閥包括彈簧加載的托架體，該托架體可以響應(yīng)流體壓力升高的條件而遠(yuǎn)離密封表面移動。
15.如權(quán)利要求13所述的多功能液壓閥裝置，其特征在于，溢流閥包括彈簧加載的托架體，該托架體響應(yīng)流體壓力升高狀況而移動，而放泄閥包括設(shè)置在托架體內(nèi)的可移動閥元件，且放氣閥包括在該可移動閥元件內(nèi)設(shè)置的閥腔內(nèi)可移動的球。
16.如權(quán)利要求11所述的多功能液壓閥裝置，其特征在于，該裝置與泵結(jié)合并與泵流體連通。
17.液壓裝置，包括流體泵；與流體泵流體連通并設(shè)置在流體泵中一個(gè)單獨(dú)孔內(nèi)的多功能閥裝置，該裝置包括溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥；溢流閥、氣體放泄閥和放氣閥具有共軸的密封表面，且放氣閥徑向設(shè)置在氣體放泄閥內(nèi)側(cè)，而氣體放泄閥徑向設(shè)置在溢流閥之內(nèi)；溢流閥包括彈簧加載的托架體，該托架體響應(yīng)流體壓力升高狀況而移動，而氣體放泄閥包括設(shè)置在托架體內(nèi)的可移動閥元件，且放氣閥包括在該可移動閥元件內(nèi)設(shè)置的閥腔內(nèi)可移動的球。
18.如權(quán)利要求17所述的液壓裝置，其特征在于，氣體放泄閥還包括與托架體中密封表面結(jié)合的彈簧偏壓的閥元件以及與該閥元件接合的可手動移動的致動器。
19.如權(quán)利要求18所述的液壓裝置，其特征在于，閥元件橫截面為六角形，并設(shè)置在呈圓形橫截面的閥凹槽中。
20.如權(quán)利要求19所述的液壓裝置，其特征在于，托架體橫截面為六角形，并設(shè)置在呈圓形橫截面的孔中。
21.如權(quán)利要求18所述的液壓裝置，其特征在于，閥元件橫截面為圓柱形，并設(shè)置在呈圓形橫截面的閥凹槽中。
全文摘要
一種由活塞22致動的液壓流體所驅(qū)動的膜片泵10具有多功能閥30。多功能閥可以作用為帶有托架74的溢流閥、氣體放泄閥80和放氣閥50。放氣閥和氣體放泄閥具有同軸的密封表面,且放氣閥設(shè)置在放泄閥內(nèi)側(cè)。放氣閥為球閥,其球52在閥座58、60之間運(yùn)行,以在每個(gè)活塞沖程中使少量工作流體泄漏。已經(jīng)積累在通道46中的氣體與工作流體一同泄漏。放泄閥通過手動致動而為大量氣體的快速釋放提供條件。溢流閥圍繞放氣閥和放泄閥,而且是具有閥座104的彈簧102致動閥,以允許工作流體通過平坦表面124和122之間的間隙釋放。
文檔編號F04B43/06GK1350616SQ00807286
公開日2002年5月22日 申請日期2000年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月11日
發(fā)明者菲利普·M·愛德華茲, 詹姆斯·K·薩瑟蘭, 羅伯特·J·米漢 申請人:米爾頓·羅伊公司