具有抗約束能力的雙重閥的製作方法
2023-07-03 04:13:26 1
專利名稱：具有抗約束能力的雙重閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制閥，更具體來說，本發明涉及雙提動閥芯流體控制閥，其包括一個抗約束裝置，如果控制閥復位已受約束，則該抗約束裝置可防止控制閥工作。
各種工具機通過閥門系統工作，閥門系統與氣動控制離合器和/或制動組件相互作用。由於安全的原因，用於操縱這些工具機的控制閥需要操縱者基本同時地啟動兩個單獨的控制信號施加觸點。這種同時施加的要求可以保證當操作循環開始時，操縱者不會使其手靠近工具機的活動構件。然後，兩個控制信號施加觸點可以連接於閥門系統，使壓縮空氣可送至工具機，以便進行其工作循環。
安全規則要求對閥門系統的設計要求是，如果閥門系統故障，閥門系統不能使工具機作附加的運動。另外，閥門系統必須保證，在閥門系統的元件變得有缺陷後，不能開始工具機的新工作循環。
用於操縱工具機的現有技術的電磁閥門系統通過使用雙重閥組件來滿足上述安全要求。雙重閥組件包括兩個常閉的電磁供給閥。每個供給閥根據電控信號移至打開位置。這兩個供給閥相對於壓縮空氣源串列布置。雙重閥組件也包括兩個常開的排氣閥。每個排氣閥由各自的供給閥當其打開時閉合。因此，兩供給閥必須同時打開，否則，供給的空氣將通過排氣閥之一排出。閥組件的打開和閉合通過檢測各閥門組件中的氣壓，然後比較這兩個壓力而受到監視。這兩個壓力的監測和比較是採用一個由活塞分成兩個室的氣缸而完成的。每個閥門組件中的壓力送至兩個室之一。因此，閥門組件中的不等壓力將使通常靜止的活塞移動，從而中斷對閥門組件之一的電信號。這種的或其它的外部電子監測裝置成本高並需要設計和使用電信號處理設備。
工具機閥門系統的研製一直朝著更可靠、更簡單、成本更低的閥門系統的方向發展，使閥門系統可以滿足並超過對現行及將來的安全性能要求。
本發明的目的是為本專業提供一種控制閥系統，它能完全氣動地工作，從而無需電監測及相關的控制裝置。這種控制閥包括多個閥門，每個閥門在其啟動或停止過程中打開或閉合。這種控制閥系統可監視系統的各閥門的動態運動以保證控制閥系統的正常工作。控制閥系統當測出故障時移至一鎖閉位置，並且保持在該鎖閉位置上，直至進行復位操作。因此，控制組件的工作是完全動態的，系統並不依賴靜止件的監測以保證其正常工作。
上述的本發明顯然滿足使閥門系統更可靠、更簡單、成本更低廉的要求，並能滿足並超過現行的及將來的安全性能要求。但是，在一些這樣的系統中，操縱者有時想在工作位置上保持復位，以便防止工具機響應於故障而鎖閉。
本發明也為本專業提供一種完全氣動工作的控制閥系統。這種控制閥系統包括多個閥門，每個閥門在其啟動或停止過程中打開或閉合。控制閥系統監測系統的各閥門的動態運動以保證控制閥系統的正常工作。控制閥系統當測出故障時移至一鎖閉位置，並保持在該鎖閉位置上，直至進行復位操作，控制閥系統也包括防約束能力，當復位操作進行時，可防止控制閥系統工作而供給輸出壓力。
本專業技術人員對照附圖閱讀詳細說明可以理解本發明的其它優點和目的。
以下附圖表示實施本發明的目前所知的最佳方式。
圖1是在停止位置上的本發明的控制閥系統的示意線路圖；圖2是在停止位置上的控制閥的示意圖；圖3是在啟動位置上的本發明的控制閥系統的示意線路圖；圖4是在啟動位置上的控制閥的示意圖；圖5是處於非正常位置上的本發明的控制閥系統的示意線路圖；圖6是在非正常位置上的控制閥的示意圖；圖7是在鎖閉位置上的本發明的控制閥系統的示意線路圖；圖8是在鎖閉位置上的控制閥的示意圖9是按照本發明另一實施例的閥門系統的示意圖；圖10是在啟動前狀態的本發明的具有防約束線路的控制閥系統的示意線路圖；圖11是在啟動前狀態中的控制閥系統的橫剖圖；圖12是在復位位置上的本發明的具有防約束線路的控制閥系統的示意線路圖；圖13是在復位位置上的控制閥的橫剖圖；圖14是在停止位置上的本發明的具有防約束線路的控制閥系統的示意線路圖；圖15是在停止位置上的控制閥的橫剖圖；圖16是在啟動位置上的本發明的具有防約束線路的控制閥系統的示意線路圖；圖17是在啟動位置上的控制閥的橫剖圖；圖18是在非正常位置上的本發明的具有防約束線路的控制閥系統的示意線路圖；圖19是在非正常位置上的控制閥的橫剖圖；圖20是在停止位置上的本發明的另一實施例的具有防約束的控制閥系統的示意線路圖。
現有參閱附圖，圖中相同的件號代表相同或相應的零件，圖1和2表示按照本發明的控制閥系統10。控制閥系統10的示意線路圖表示在圖1中，其流體控制閥表示在圖2中。
現在參閱圖2，控制閥系統10包括一個殼體12，該殼體具有一條流體進口通道14、一條流體出口通道16、一條流體排放通道18、一個第一閥孔20、一個第二閥孔22、一個第一流體室24和一個第二流體室26。第一閥件28設置在第一閥孔20中，第二閥件30設置在第二閥孔22中。第三閥件32設置在進口通道14中，與第一閥件28成共軸關係。第四閥件34也設置在進口通道14中，與第二閥件30成共軸關係。一對電磁閥36和38安裝在殼體12上。
多條流體通道使閥孔20和22與進口通道14、出口通道16、排放通道18、室24、室26、閥36和閥38相連。一條流體通道40在進口通道14和孔20形成的中間腔42之間延伸。一個限流器44設置在通道40中以限制流過通道40的流體流量。一條流體通道46在進口通道14和孔22形成中間腔48之間延伸。一個限流器50設置在通道46中以限制流過通道46的流體流量。
一條通道52在腔42和孔20形成的下腔54之間延伸。一個限流器56設置在通道52中以限制流過通道52的流體流量。一條流體通道58在腔48和孔22形成的下腔60之間延伸。一個限流器62設置在通道58中以限制流過通道58的流體流量。一條流體通道64在通道52和室24之間延伸，使限流器位於腔42和室24之間。一條流體通道66在室24和電磁閥38的輸入端之間延伸。一條流體通道68在通道58和室26之間延伸，使限流器62位於腔48和室26之間。一條流體通道70在室26和電磁閥36的輸入端之間延伸。一條通道72在電磁閥36的輸出端和孔20形成的上腔74之間延伸。一條通道76在電磁閥38的輸出端和孔22形成的上腔78之間延伸。
一條橫向通道80在腔42的下部和腔48的上部之間延伸。一條橫向通道82在腔48的下部和腔42的上部之間延伸。一條流體通道84在通道80和出口通道16之間延伸。一條流體通道86在通道82和出口通道16之間延伸。出口通道16通過兩個孔道88和90與排放通道18連通。腔54和60的上部分別通過通道92和94與大氣壓力連通。一條復位通道96伸入殼體12，並分別通過與通道52和58連通而與腔54和60的下部連通。一對止回閥98和100分別設置在復位通道96和通道52及58之間，以便限制在通道52或58之間的流體流動，從而使通道96復位，但是，可使流體從復位通道96流向通道52和58之一或兩者。
閥體或閥件102設置在孔20中，閥體或閥件104設置在孔22中。閥件102包括一個上部活塞106、一個中部活塞108和一個下部活塞110，所有這些活塞作為單一整體一起移動。上部活塞106設置在腔74中，並包括一個閥座112，該閥座打開和閉合位於出口通道16和排放通道18之間的孔道88。中間活塞108設置在腔42中，並包括一條環形通道114，該通道當活塞108抵靠殼體12時流體連通通道40和通道52。下部活塞110設置在腔54中，並包括一對密封件116，這兩個密封件使進口通道14密封於通道92，使腔54密封於通道92。閥件104包括一個上部活塞118、一個中部活塞120和一個下部活塞122，所有這些活塞作為一個整體一起移動。上部活塞118設置在腔78中，並包括一個閥座124，該閥座打開和閉合位於出口通道16和排放通道18之間的孔道90。中間活塞120設置在腔48中，並包括一條環形通道126，該環形通道當活塞120抵靠殼體12時將通道46流體連通於通道58。下部活塞122位於腔60中，並包括一對密封件128，所述密封件使進口通道密封於通道94，使腔60密封於通道94。
閥件32圍繞下部活塞110設置，並包括一個閥座130和一個閥簧132。閥簧132將閥座130偏壓在殼體12上，以便限制進口通道14和腔42之間的流體流動。閥件34圍繞活塞122設置，並包括一個閥座134和一個閥簧136。閥簧136將閥座134壓靠在殼體12上，以便限制進口通道14和腔48之間的流體流動。
圖1和2表示在停止位置上的控制閥系統10，來自進口通道14的加壓流體將閥座130和134壓靠在殼體12上，封閉了進口通道與腔42及48之間的連通。加壓流體通過限流器44送至通道40，通過限流器56經環形通道114送至通道52，並流入腔54，如圖2所示將閥件102向上偏壓，使活塞108抵靠殼體12。加壓流體也流過通道52、通道64，流至室24，並從室24通過通道66流至電磁閥38的進口。按照相似的方式，來自進口通道14的加壓流體通過限流器50送至通道46，通過限流器62經過環形通道126送至通道58，並流入腔60，以便如圖2所示將閥件104向上偏壓，將活塞120抵靠在殼體12上。加壓流體也通過通道58、通道68流至室26，並從室26通過通道70流至電磁閥36的進口。由於閥座112和124向上受壓，打開孔道88和90，因而出口通道16與排放通道18連通。中間腔42和48也分別通過橫向通道80和82，以及通過通道84和86連通於排放通道18。閥件102和104的活塞110和122下面的流體壓力分別向上偏壓閥件102和104，將控制閥系統10保持在停止位置上。通道40和52之間通過環形通道114的連接，以及通道46和58之間通過環形通道126的連接保持腔54和60及室24和26內的流體壓力。
圖3和4表示在啟動位置上的控制閥系統10。電磁閥36和38已基本同時被啟動。電磁閥36的啟動使通道70及室26連接於通道72。加壓流體流入腔74，將閥件102向下移動，如圖4所示。活塞106的直徑大於活塞110的直徑，從而使移動閥件102的載荷向下。按照相似的方式，電磁閥38的啟動將通道66及室24連接於通道76。加壓流體流入腔78，如圖4所示將閥件104向下移動。活塞118的直徑大於活塞122的直徑，因而使移動閥件104的載荷向下。當閥件102和104向下移動時，活塞110上的環形凸緣140脫開閥座130，且活塞122上的環形凸緣142脫開閥座134。加壓流體從進口通道14流入腔42的下部，通過通道80至腔48的上部，並通過閥件104和殼體12之間的間隙144使加壓流體送至出口通道16。加壓流體也通過通道84流至出口通道16。按照相似的方式，加壓流體從進口通道14流入室48的下部，通過通道84至腔42的上部，並通過閥件102和殼體12之間的間隙146將加壓流體送至出口通道16。加壓流體也通過通道86流至出口通道16。閥件102和104的向下移動使閥座112和124抵靠殼體12，從而封閉孔道88和90，將出口通道16與排放通道18隔開。室24和26內的流體壓力最初減小，當閥36和38被流體壓力啟動時，將返回到進口通道14處的供給壓力，這是因為室24和26仍連通於進口通道14，且出口通道16與排放通道18隔開的原因。
圖5和6表示處於非正常位置上的控制閥系統10。在圖5和6中，閥件104處於其向上的位置，而閥件102處於其下部位置。兩個電磁閥36和38都處於其停止位置。與圖1所示情形相似，閥件104處於其向上位置。來自進口通道14的加壓流體通過限流器50送至通道46，通過環形通道126，通過限流器62送入通道58，流入室60，以便如圖6所示向上偏壓閥件104，使活塞120抵靠殼體12。加壓流體也通過通道68流至室26，並從室26通過通道70流至電磁閥36的進口。由於閥座124被向上偏壓，打開孔道90，因而出口通道16與排放通道連通。閥件102位於其下部位置，打開了通向出口通道16的各條通道，出口通道由於閥件104的位置而通至排放通道18。腔42的上部通過間隙146通至排放通道。加壓流體通過通道40、室42的上部、間隙146、出口通道16、孔道90流至排放通道18而排放。另外，來自進口通道14的加壓流體是通過下述方式流向排放通道18的進入室42的下部，流過通道80、通道84、出口通道16、孔道90、流入排放通道18。在通道52及腔54中的加壓流體是通過限流器56排放的，從而解除了正在作用於閥件102上的偏壓。從進口通道14至腔42的下部，經由活塞108和孔20的壁之間的間隙至腔42的上部也存在一條洩漏通路。從腔42的上部，流體壓力可以象上面描述的那樣逃逸。但是，從腔42的下部通過通道80，從腔48的上部至下部，以及通過通路82流入腔42的上部存在另一條洩漏通路。從腔42的上部，流體壓力可以象上面描述的那樣逃逸。另外，室24中的流體壓力是通過限流器56排放的，從而除去正通過通道66送至電磁閥38的加壓流體。腔54和室24流向排放的時間長短取決於腔54、室24和限流器56的尺寸。加壓空氣從活塞106上方的腔74釋放，以及在進口通道14中存在作用在閥座130底部上的加壓空氣時，閥簧132將閥件102移至中間位置，在該中間位置上，閥座130抵靠殼體12，但活塞108不抵靠殼體12。這種狀態表示在圖7和8中。
圖7和8表示控制閥系統10處於鎖閉位置。當閥座130由於閥簧132的偏壓而向上推壓閥件102時，閥座130推靠環形凸緣140，以便移動閥件102。由於在閥座130和活塞110之間沒有運動連接，當閥座130接合殼體12時，活塞108尚未接合殼體12。閥件102需要附加運動，以便使活塞108抵靠殼體12，並將通道40連接於通道50，向腔54和室24提供加壓流體。活塞108不抵靠殼體12時，腔42的上部及通道40和52通過間隙146、出口通道16以及孔道88和90連通於排放通道18。因此，室24與通道66和電磁閥38的輸入端一起連通於排放通道。腔54也連通於排放通道，從消除了任何上推閥件102以便使活塞108抵靠殼體12的偏壓載荷。一個位於活塞110上並連通於進口通道14的環形肩部向下偏壓閥件102，使環形凸緣140向上推靠閥座130，以便將閥件102保持在其中間位置上，並將控制閥系統10保持在其鎖閉位置上。一個類似的肩部152也設置在活塞122上。
當需要將控制閥系統10從其鎖閉位置移至圖1所示的它的停止位置上時，加壓流體被送至復位通道96。被送至復位通道96的加壓流體打開止回閥98，加壓流體注入室24和腔54。在復位過程中，限流器56將限制排放流出的流體量。當室24和腔54注入加壓流體時，腔54內的流體作用在活塞110上，向上移動閥件102，使活塞108抵靠殼體12。流體通道40再次與通道52連通，控制閥系統10再次位於圖1和2所示的停止位置上。
雖然對照圖5和8已經描述了處於其中間和鎖閉位置上的閥件102，以及處於其停止位置上的閥件104，但是，如果閥件102處於其停止狀態中，且閥件104處於其中間和鎖閉位置上，顯然將出現控制閥系統10的類似的鎖閉位置。向復位通道96施加加壓流體的復位過程中，加壓流體打開止回閥100，從而注入室26和腔60。腔60中的加壓流體提升閥件104，使活塞120抵靠殼體12，從而使通道46再次連接通道58。
因此，控制閥系統是一個完全流體操縱的閥系統，它具有下述能力檢測非正常狀態，並響應於該非正常狀態，轉換至一個鎖閉狀態，這需要一個人去進行復位操作後，才能使控制閥系統10再次工作。
圖9表示本發明的另一實施例。與圖1-8所示的實施例中，活塞108上表面有一條環形通道114，使通道40流體連通於通道52。圖9表示一個活塞108』，該活塞使通道40』通過一條位於活塞108』外表面上的通道114』與通道52』流體連通。按照相似的方式，閥件104的活塞120可以用活塞108』替代。流體通道40』與流體通道40相同，流體通道52』與流體通道52相同，只不過通道40』和52』是通過一個垂向壁進入腔42的，而通道40和52是通過一個水平壁進入腔42的。圖9所示的實施例的工作與上述圖1至8所示實施例的工作相同。
圖10至19表示按照本發明的具有防約束能力的控制閥系統510。應當注意的是，在這些附圖中相同的標號代表相同或相應的零件。還應當注意的是，與圖1至8相同或相應的零件，通過在圖1至9的標號上加500來代表。控制閥系統510的示意線路圖表示在圖10中，其流體控制閥表示在圖11中。
現在參閱圖11，控制閥系統510包括一個殼體512，該殼體具有一條流體進口通道514、一條流體出口通道516、一條流體排放通道518、第一閥孔520、第二閥孔522、第一流體室524和第二流體室526。第一閥件528設置在第一閥孔520內，第二閥件530設置在第二閥孔522內。第三閥件532設置在進口通道514中，與第一閥件528成共軸關係。第四閥件534設置在進口通道514中，與第二閥件530成共軸關係。一對電磁閥536和538安裝在殼體512上。
多條流體通道使閥孔520和522與進口通道514、出口通道516、排放通道518、室524、室526、電磁閥536及電磁閥538相互連接。一條流體通道540在進口通道514和孔520形成的一個中間腔542之間延伸。一條流體通道546在進口通道514和孔522形成的一個中間腔548之間延伸。
流體通道552在腔542和一個孔520形成的下腔554之間延伸。一個限流器556設置在通道552內以限制流過通道552的流體流量。一條流體通道558在腔548和一個由孔522形成的下腔560之間延伸。一個限流器562設置在通道558內以限制流過通道558的流體流量。室524構成通道552的一部分，使限流器556位於腔542和室524之間。
一個限流器553設置在通道552內，在室524和下腔554之間，以便限制在下腔554和室524之間的流體流量。一條流體通道556在室524和電磁閥538的輸入端之間延伸。室526構成通道558的一部分，使室526位於腔548和室526之間。一個限流器559設置在通道558內，在室526和下腔560之間，以便限制下腔560和室526之間的流體流量。
一條流體通道570在室526和電磁閥536的輸入端之間延伸。一條通道572在電磁閥536和一個由孔520形成的上腔574之間延伸。一條流體通道576在電磁閥538的輸出端和由孔522形成的一個上腔578之間延伸。
一條橫向通道580在腔542的下部和腔548的上部之間延伸。一條橫向通道582在腔548的下部和腔542的上部之間延伸。一條流體通道584在通道580和出口通道516之間延伸。一個限流器585設置在通道584內以限制通過通道584的流體流量。一條流體通道586在通道582和出口通道516之間延伸。一個限流器587設置在通道586內以限制通過通道586的流體流量，出口通道516通過兩個孔道588和590與排放通道518連通。腔554和560的上部分別通過通道592和594與排放通道18連通。
一條復位通道596穿過殼體512，並分別通過與通道552和558連通而與腔554和560的下部連通。一對止回閥598和600分別設置在復位通道596和通道552及558之間，以便阻止在通道552或558之間的流體流動以便通道596復位，但是可使流體從復位通道流向通道552和558之一或兩者。
閥件602設置在孔520內，閥件604設置在孔522內。閥件602包括一個上部活塞606、一個中間活塞608和一個下部活塞610，所有這些活塞可作為一個組件一起移動。上部活塞606設置在腔574內，並包括一個閥座612，該閥座打開和閉合位於出口通道516和排放通道518之間的孔道588。中間活塞608設置在腔542內，並包括一條環形通道614，該環形通道當活塞608抵靠在殼體512上時使通道540流體連通於通道552。下部活塞610設置在腔554內。一對密封件616使進口通道514密封於通道592，並使腔554密封於通道592。
如上所述，閥件602包括一個上部活塞606、一個中間活塞608和一個下部活塞610，所有這些活塞作為一個組件一起移動。每個活塞606，608和610包括中心孔，一個閥杆660從中穿過。閥杆660包括一對稜662，它們為一個或多個活塞提供端部止動。例如，上部活塞606、閥座612和隔件664抵靠在上部稜662上。一個螺母666嚙合閥杆660的螺紋部分，以便使上部活塞606、閥座612和隔件664保持抵靠上部稜662。同樣，一下部稜662為中間活塞608、隔件668和下部活塞610提供端部止動，使它們通過一個螺母670保持抵靠下部稜662，上述螺母670嚙合閥杆660的下端部。隔件668的形成使閥件602與閥件532獨立地移動。
閥件604包括一個上部活塞618、一個中間活塞620和一個下部活塞622，所有這些活塞作為一個組件一起移動。上部活塞618設置在腔578內，並包括一個閥座624，該閥座打開和閉合位於出口通道516和排放通道518之間的孔道590。中間活塞620設置在腔548內，並包括一條環形通道626，該環形通道當活塞620抵靠殼體512時使通道546流體連通於通道558。下部活塞662位於腔560內。一對密封件628使進口通道514密封於通道594，並使腔560密封於通道594。
如上所述，閥件604包括一個上部活塞618、一個中間活塞620和一個下部活塞622，所有這些活塞作為一個組件一起移動。每個活塞618，620和622包括一中心孔，一閥杆674從中穿過。閥杆674包括一對稜676，它們為一個或多個活塞提供端部止動。例如，上部活塞618、閥座624和隔件678抵靠在上部稜676上。一個螺母680嚙合閥杆674的螺紋部分，以便使上部活塞618、閥座624和隔件678保持抵靠上部稜676。同樣，一下部稜676為中間活塞620、隔件682和下部活塞622提供端部止動，它們通過與閥杆674的下端部嚙合的一個螺母684保持抵靠下部稜676。隔件682的形成使閥件602獨立於閥件534移動。閥件532圍繞隔件668設置，包括一個閥座630和一閥簧632。閥簧632將閥座630壓靠在殼體512上，以便阻止進口通道614和腔642之間的流體流動。
閥件534圍繞隔件682設置，包括一個閥座634和一閥簧636。閥簧636將閥座634壓靠在殼體512上，以便阻止進口通道514和腔548之間的流體流動。
本發明的一個具體特徵包括一個抗約束線路590，該抗約束線路在復位操作期間阻止第一閥件530的啟動。抗約束線路690包括一個抗約束閥692。一條流體通道694在進口通道514和電磁閥696的輸入端之間延伸。一條流體通道700從電磁閥696的輸出端延伸至抗約束閥692的輸入孔道702。一個復位孔道698流體連通於流體通道700，並形成一個交替的、一般由操作者進行的、使流體通道700加壓的裝置。一條啟動通道704在流體通道700和啟動孔道706之間延伸。一條室通道708在啟動通道704和流體室710之間延伸。一個限流器712設置在啟動通道704內以限制通過通道704的流體流量。一出口通道714連接於復位通道596。一條通風孔道716連接於通道566。
抗約束閥692包括一個閥體718，該閥體也構成殼體512的一部分，閥體718包括一中心孔720。一滑閥722在端部結構724之間在中心孔720內平動。在其上端，滑閥722包括一個閥座726，該閥座打開和閉合在通風孔道716和上部排放通道728之間的一條通道。滑閥722也包括一個O型圈，該O形圈在上部排放通道728和輸入孔道702之間提供密封。同樣，O形圈732在輸入孔道702、輸出通道714和下部排放通道734之間提供密封。第三O形圈736當抗約束閥692處於啟動位置時在出口通道714和下部排放通道734之間提供密封。第四O形圈在啟動孔道706和第二排放通道734之間提供密封。
圖11和12表示控制閥系統510處於初始位置。應注意的是，圖11和12也表示控制閥系統510處於鎖閉位置上。當中間活塞608或620中的至少一個佔據圖11所示位置時出現鎖閉狀態。閥門從鎖閉移至停止位置的情形將結合第一閥件528進行描述。但是，第二閥件530的位移按照相似的方式進行。當閥座630由於閥簧632的偏壓而向上推壓閥件602時，閥座630推靠環形凸緣640，使閥件602移動。由於第一閥件528和第三閥件532可獨立地移動，因而當閥座接合殼體512時，活塞608尚未接合殼體512。為了使活塞60抵靠殼體512並使通道540連接於通道552，向腔554和室524提供加壓流體，需要使閥件602進一步移動。如活塞608不抵靠殼體512，腔542的上部，以及通道540和552則通過間隙646、出口通道516、孔道588和590及排放通道518通向排放。室524與通道566和電磁閥538的輸入端一起通向排放。腔554也通向排放，從而排除了任何向上推壓閥體602，使活塞608抵靠殼體512的偏壓載荷。一彈簧686通過閥杆660向下推壓中間活塞608，使環形凸緣640壓靠閥座630，將閥體602保持在中間位置上，並使控制閥系統510保持在其啟動(本體閥)或鎖閉(一個閥)位置上。類似的結構適用於其它主閥。
當需要將控制閥系統510從其初始或鎖閉位置移至其圖14和15所示的停止位置上時，必須向復位通道596提供加壓流體。送至復位通道596的加壓流體打開止回閥598，600，加壓流體注入室554和560。限流器556和562在復位過程中限制流向排放的流體流量。同樣，限流器553和559限制進入各室524和526的流體流量。當室524和526及腔554和560注有加壓流體時，腔554和560內的流體作用在活塞610和622上，向上移動閥件602和604，使活塞608和620抵靠殼體512。流體通道540和546再次連通於通道552和558，控制閥系統510再次位於圖14和15所示的停止位置上。
如圖12和13所示，本發明的一個具體特徵在於，復位通道596的加壓是通過包括一個抗約束閥692的抗約束線路690控制的。抗約束線路690可防止復位通道的加壓，無需先使室524和通道566減壓，從而可防止電磁閥538向通道576和腔578提供流體壓力。這樣可防止第一閥件530移至啟動位置。因此，防約束閥692可在復位操作中防止使出口通道16加壓。
例如象在初始啟動或在鎖閉狀態中可能出現的那樣，為了在第一閥件528或第二閥件530中一個或兩者處於鎖閉狀態時實現復位操作，流體通道700必須被加壓，通道700的加壓可以通過電磁閥696的復位啟動實現，上述電磁閥接收從進口通道514經由流體通道694輸入的流體壓力。當復位電磁閥696啟動時，進口流體壓力供至流體通道700。或者，閥的殼體512包括一個可選擇設置的復位孔道698，該孔道可藉助用戶提供的復位液體壓力而被啟用。
當施加一個交替的復位信號時，通道700中的流體壓力使滑閥722向上位移，這是腔740的加壓引起的。通過流體通道700施加的輸入流體壓力也使室710加壓。滑閥722的向上位移使流體通道566和上部排放通道728之間能夠連通。這使流體壓力及室526和流體通道566排放，從而可防止第一閥件528的啟動。滑閥722的向上位移也可使加壓流體通道700和復位通道596之間連通，如上面對照圖10和11所作的描述那樣，引起第一閥件528和/或第二閥件530移至停止位置。在這項操作中，限流器553和559限制流入有關室524和526中的流體。這可保證在腔554和560中形成較高壓力，從而使活塞608和620向上位移，實現復位操作。另外，只要流體通道700被加壓，藉助復位電磁閥696或用戶提供的復位信號698，流體通道566將通過上部排放通道728排放，從而保證第一閥件530的停止。
當復位信號消除時，通過復位電磁閥596或用戶提供的復位支承698，偏壓件742使滑閥722向下位移，除去流體通道700和復位通道596之間的連通。滑閥722的向下位移結果關閉了流體通道700和復位通道596之間的連通，從而減小了對止回閥598，600的壓力。滑閥722的向下位移也使復位通道596通過下部排放通道734排放，從而為復位通道596提供了連續的排放，使復位通道596隻在復位操作中被加壓，其它情況中通向排放。閥座726也關閉通道566和上部排放通道728之間的連通，從而使室526可加壓。因此，室524和526充分加壓，以便在有關的腔554和560中保持足夠的壓力，從而將第一閥件528和第二閥件530保持在停止位置上。
圖14和15表示控制閥系統510處於其停止位置上。來自進口通道514的加壓流體正在將閥座630和634壓在殼體512上，從而關閉進口通道514和室542及548之間的連通。加壓流體送至通道540，通過環形通道614，通過限流器556，至室524，通過限流器553，流至通道552，流入室554，如圖15所示向上偏壓閥件602，將活塞608抵靠在殼體512上。加壓流體也從室24通過通道566流至電磁閥538的輸入端。按照相似的方式，加壓流體從進口通道514送至通道546，通過環形通道626，通過限流器562送至室526，通過限流器559送至通道558，並進入腔560，將閥件604向上偏壓，如圖15所示，使活塞620抵靠殼體512。加壓流體也從室526通過通道570流至電磁閥536的進口。由於閥座612和624被向上偏壓，打開了孔道588和590，因而出口通道516與排放通道518連通。中間腔542和548也分別通過橫向通道580和582，分別通過通道584和586通至排放通道518。在閥件602和604的活塞610和622下面的流體壓力分別向上偏壓閥件602和604，將控制閥系統510保持在停止位置上。通道540和552之間通過環形通道614的連接，以及通道546和558之間通過環形通道626的連接保持了腔554和560，以及室524和526內的流體壓力。
圖16和17表示控制閥系統510處於啟動位置上。電磁閥536和538已基本同時啟動。電磁閥536的啟動將通道570及室526連接於通道572。加壓流體流入腔574，將閥件602向下移動，如圖17所示。活塞606的直徑大於活塞610的直徑，因而引起向下移動閥件602的載荷。按照類似的方式，電磁閥538的啟動將通道536及室524連接於通道576。加壓流體流入腔578，向下移動閥件604，如圖17所示。活塞618的直徑大於活塞622的直徑，因而引起向下移動閥件604的載荷。當閥件602和604向下移動時，活塞610上的環形凸緣脫開閥座630，活塞622上的環形凸緣脫開閥座634。加壓流體從進口通道514進入腔542的下部，通過通道580流至腔548的上部，並通過閥件604和殼體512之間的間隙644將加壓流體送至出口通道516。加壓流體也從進口通道514流入腔548的下部，通過通道582流至腔542的上部，並通過閥件602和殼體512之間的間隙646將加壓流體送至出口通道516。閥件602和604的向下運動使閥座612和624抵靠殼體512，從而閉合孔道588和590，使出口通道516與排放通道518隔開。室524和526內的流體壓力當閥526和538被啟動時最初被減小，但是由於室524和526仍通至進口通道514，且出口通道516與排放通道518隔開，因而流體壓力將返回進口通道514處的供應壓力。
圖18和19表示控制閥系統510處於異常位置上。在圖18和19中，閥件604位於其上位，而閥件602位於其下位。兩電磁閥536和538位於其停止位置上。閥件604位於其上位，與圖15所示情形類似。加壓流體從進口通道514送至通道546，通過環形通道626，通過限流器562流至通道558，進入腔560，如圖19所示向上偏壓閥件604，將活塞620抵靠在殼體512上。加壓流體也流至室526，從室526通過通道570流至電磁閥536的進口。由於閥座624被向上偏壓，打開了孔道590，因而出口通道516與排放通道518連通。閥件602位於其下位，從而使各通道通至出口通道516，而出口通道516由於閥件604的位置而通至排放通道518。腔542的上部通過間隙646通至排放。加壓流體從進口通道514通過通道540流向排放，並通過腔542的上部，通過間隙646，通過孔道590流向排放通道518。另外，加壓流體從進口通道514進入腔542的下部，流過通道580，通過通道584，通過孔道590，進入排放通道518而流向排放。通道552及腔554內的加壓流體也通過限流器553和556流向排放，這消除了作用於閥件602上的偏壓。從進口通道514至腔542的下部，通過活塞608和孔520的壁之間的間隙至腔542的上部存在一條洩漏通路。流體壓力可按上述方式從腔542的上部逃逸。從腔542的下部通過通道580，從腔548的上部至下部，以及通過通道582進入腔542的上部也存在另一條洩漏通路。從腔542的上部，流體壓力可以按照上面描述的方式逃逸。另外，室524內的流體壓力通過限流器556流向排放，從而消除了通過通道566送至電磁閥538的加壓流體。腔554和室524通向排放的時間取決於腔554、室524及限流器553和556的尺寸。由於加壓空氣從活塞606上方的腔574的釋放，以及進口通道514內存在作用於閥座630底部的加壓空氣，閥簧532將使閥件602移至中間位置，在該中間位置上，閥座630抵靠殼體512，但活塞608並不抵靠殼體512，這種狀態表示在圖10和11中。
雖然上面對圖18和19的描述中已經描述了閥件602位於其中間及鎖閉位置，以及閥件604位於其停止位置的情形，但是，如果閥件602位於其停止位置，且閥件604位於其中間及鎖閉位置，那麼顯然也會出現控制閥系統510的類似的鎖閉位置。
因此，控制閥系統510是一種完全由流體操縱的閥系統，其具有檢測異常狀態，並通過轉換至鎖閉狀態，然後，由人進行復位操作，使控制閥系統510再次工作，從而對這種異常狀態作出反應的能力。控制閥系統510還可以防止閥在復位操作期間工作。
上面對照圖1-19描述的控制閥系統10和510一般稱為橫鏡閥(crossmirror valves)，因為其結構包括與閥的結構連為整體的監視特徵。這種閥可以客戶提供特殊的特徵。一種替代的閥結構一般可以稱為橫流閥(crossflow valves)。典型的橫流閥包括一個本體和閥件，但是，並不固有地包括一個用於檢測閥系統處於異常結構的監視線路。這種閥可以稱為雙重閥(double valve)，圖20表示控制閥系統810的示意線路圖，這是本發明的另一實施例。現在對照圖20，控制閥系統810包括一個進口源814、一個出口源816和一個排放口818。電磁閥820控制第一閥件824的啟動。電磁閥822類似地控制第二閥件826的啟動。電磁閥820和822必須在預定的時間內啟動，第一閥件824和第二閥件826必須在預定時間內啟動和停止，以但防止控制閥系統810轉變至鎖閉位置。控制閥系統810也包括一個鎖閉滑閥828和抗約束閥830。應注意的是，電磁閥820和822類似於上述的電磁閥36，38和536，538。還應注意的是，主要閥件824，826類似於上述的第一類件28，30和528，530。同樣，抗約束閥830也類似於上述的抗約束閥592。
鎖閉滑閥828是一種四孔三位滑閥，它監視流體通道832和834的流體壓力，它反映主要閥件824，826的壓力輸出。當壓力基本相等時，滑閥828佔據中央位置。當壓力變得不等時，鎖閉滑閥828移動，從而將輸入壓力排向孔道YA，並將作用於抗約束閥830和電磁閥822，824的控制壓力排向孔道YB。一個鎖閉開關836包括一個鎖閉銷838。鎖閉銷838在凹口件840的方向上受到偏壓，上述凹口件按照鎖閉滑閥828的一個可位移的部分移動。凹口件840包括一對凹口，當鎖閉件840按照鎖閉滑閥828的滑移部分移動時，鎖閉銷838接一個凹口。當處於鎖閉位置時，為了使鎖閉滑閥828返回其中央位置，只要流體通道832和834的壓力輸入基本相等，必須向復位孔道842施加流體壓力，將鎖閉銷838壓離凹口件840，從而使鎖閉滑閥828可以返回其中央位置。
抗約束閥830按照與上面描述相類似的方式工作，以便在復位過程中形成一條從流體通道814通過抗約束閥830至排放的通路。在工作中，向復位孔道842施加流體壓力，使抗約束閥830移至啟動位置。在該啟動位置上，抗約束閥830為流體通道844提供一條通至排放的通路。當處於啟動位置時，抗約束閥830也提供一條從復位孔道842至復位銷838的通路。復位壓力使一個腔加壓，從而克服了將復位銷838壓向凹口件840的彈簧偏壓力。在復位操作過程中，流體壓力不能作用在電磁閥820，822中的任一個上，因此，不能作用在各主要閥件824，826上。這可防止進口壓力作用在出口源816上。當流體壓力從復位孔道842除去時，抗約束閥830返回至其停止位置，這與對照圖10-19所描述的情形一樣，使主要閥件824，826可以工作。
雖然上面已經詳細描述了本發明的推薦實施例，但是顯然可對本發明作各種修改和變化而並不超出權利要求書所限定的範圍。
權利要求
1.一種控制閥系統，包括一個殼體，該殼體限定一個復位孔道、一個進口、一個出口和一個排放口；一條在所述進口和所述出口之間延伸的第一通道；一條在所述出口和所述排放口之間延伸的第二通道；設置在所述第一通道中的多個第一閥，每個所述第一組閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述第一通道關閉，在所述啟動位置上，所述第一通道打開；設置在所述第二通道中的多個第二閥，每個第二閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述第二通道打開，在所述啟動位置上，所述第二通道關閉；用於將所述第一閥中的一個在所述第一閥中的另一個處於所述停止位置上時保持在所述啟動位置上的裝置；一條在所述第一通道和所述復位孔道之間延伸的復位通道，當加壓流體送至所述復位通道時，每個所述第一閥移至所述停止位置；以及一抗約束線路，所述抗約束線路防止所述一個第一閥在加壓流體送至所述復位孔道時移至所述啟動位置。
2.如權利要求1所述的控制閥系統，其特徵在於所述抗約束線路包括一個設置在所述復位通道中的抗約束閥，所述抗約束閥防止加壓流體在停止時送至所述復位通道，並且使加壓流體在啟動時能夠送至所述復位通道。
3.如權利要求1所述的控制閥系統，其特徵在於所述抗約束線路還包括一個抗約束進口、一個抗約束出口、抗約束通氣口和一個抗約束排放口；一條在所述抗約束進口和所述抗約束出口之間延伸的壓力通道；一條在所述抗約束通氣口和所述抗約束排放口之間延伸的通氣通道；以及一個可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動的抗約束閥，在所述停止位置上，所述通氣通道和所述壓力通道關閉，在所述啟動位置上，所述通氣通道和所述壓力通道打開。
4.如權利要求3所述的控制閥系統，其特徵在於所述抗約束線路包括一個偏壓件，所述偏壓件將所述抗約束閥偏壓向一個停止位置。
5.如權利要求1所述的控制閥系統，其特徵在於所述多個第一閥包括一個設置在所述第一通道中的一個第一閥組件，所述多個第二閥包括一個設置在所述第二通道中的第二閥組件。
6.如權利要求5所述的控制閥系統，其特徵在於所述多個第一閥包括一個設置在所述進口和所述第一閥組件之間的第三閥組件。
7.如權利要求6所述的控制閥系統，其特徵在於所述多個第一閥包括一個設置在所述進口和所述第一閥組件之間的第四閥組件。
8.如權利要求1所述的控制閥系統，其特徵在於所述多個第一閥包括設置在所述第一通道內的第一和第二閥組件，所述多個第二閥包括設置在所述第二通道內的第三和第四閥組件。
9.如權利要求8所述的控制閥系統，其特徵在於所述多個第一閥包括設置在所述進口和所述第一閥組件之間的第五閥組件，所述多個第二閥包括設置在所述進口和所述第二閥組件之間的第六閥組件。
10.如權利要求9所述的控制閥系統，其特徵在於所述多個第一閥包括設置在所述進口和所述第一閥組件之間的第七閥組件，所述多個第二閥包括設置在所述進口和所述第二閥組件之間的第八閥組件。
11.一種操作控制閥系統的線路，包括一個復位孔道、一個進口、一個出口和一個排放口；一條在所述出口和所述排放口之間延伸的第一通道；一條在所述進口和所述出口之間延伸的第二通道；一個可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動的第一主閥，在所述停止位置上，所述第一通道打開；一個可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動的第二主閥，在所述停止位置上，所述第一通道打開，所述第二通道在所述第一和第二主閥處於啟動位置時打開，其中，所述第一和第二主閥在一個預定的時間內在所述啟動和停止位置之間移動；一鎖閉線路，如果所述第一和第二主閥不在所述預定時間內啟動，所述鎖閉線路防止所述第一和第二主閥中的一個的啟動，其中，所述主閥中的至少一個佔一個鎖閉位置；一復位線路，所述復位線路將所述至少一個主閥從所述鎖閉位置移至所述停止位置，以及一抗約束線路，所述抗約束線路在所述復位線路工作時防止至少一個所述主閥移至啟動位置。
12.如權利要求11所述的線路，其特徵在於它包括一個用於操作所述第一主閥的第一導閥；以及一個用於操作所述第二主閥的第二導閥。
13.如權利要求11所述的線路，其特徵在於它包括一個設置在所述復位線路中的抗約束閥，所述抗約束閥在停止時防止加壓流體送至所述復位線路，並且在啟動時使加壓流體可送至所述復位線路。
14.如權利要求11所述的線路，其特徵在於所述防約束線路還包括一個抗約束進口、一個抗約束出口、一個抗約束通氣口和一個抗約束排放口；一條在所述抗約束進口和所述抗約束出口之間延伸的壓力通道；一條在所述抗約束通氣口和所述抗約束排放口之間延伸的通氣通道；一個可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動的抗約束閥，在所述停止位置上，所述通氣通道和所述壓力通道關閉，在所述啟動位置上，所述通氣通道和所述壓力通道打開。
15.如權利要求14所述的線路，其特徵在於所述抗約束線路包括一個偏壓件，所述偏壓件將所述抗約束閥偏壓向停止位置。
16.用於操縱雙重閥的方法，包括以下步驟設置一對主閥；向各主閥提供一對控制信號，以便在一個預定的時間內操作所述主閥；如果所述主閥未在所述預定時間內工作，則阻止所述主閥的工作；如果所述主閥的工作被阻止，則開始復位操作；在所述復位操作過程中，阻止所述控制信號送到至少一個所述主閥；在所述復位操作過程中，向所述至少一個主閥提供一個復位信號；在所述復位操作過程中，使所述復位信號不能送至所述至少一個主閥；以及在上述使所述復位信號不能送至所述至少一個主閥之後，使控制信號能夠送至所述至少一個主閥。
17.一種控制閥系統，包括一個殼體，該殼體限定一個復位孔道、一個進口、一個出口和一個排放口；一條在所述進口和所述出口之間延伸的第一通道；一條在所述出口和所述排放口之間延伸的第二通道；一個設置在所述第一通道中的第一閥；所述第一閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述第一通道關閉，在所述啟動位置上，所述第一通道打開；一個設置在所述第二通道內的第二閥，所述第二閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述第二通道打開，在所述啟動位置上，所述第二通道關閉；一個第一偏壓件，其用於將所述第一和第二閥偏壓向所述停止位置；一個設置在所述第一通道內的第三閥，所述第三閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述第一通道關閉，在所述啟動位置上，所述第一通道打開；一個設置在所述第二通道內的第四閥，所述第四閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述第二通道打開，在所述啟動位置上，所述第二通道關閉；一個第二偏壓件，其用於將所述第三和第四閥偏壓向所述停止位置；一個設置在所述進口和所述第三閥之間的第五閥，所述第五閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述進口不通過所述第五閥連通於所述第三閥，在所述啟動位置上，所述進口通過所述第五閥連通於所述第三閥；一個第三偏壓件，其用於將所述第五閥偏壓向所述停止位置；一個設置在所述進口和所述第一閥之間的第六閥，所述第六閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述進口不通過所述第六閥連通於所述第一閥，在所述啟動位置上，所述進口通過所述第六閥連通於所述第一閥；一個第四偏壓件，其用於將所述第六閥偏壓向所述停止位置；一個設置在所述進口和所述第一閥之間的第七閥，所述第七閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述進口不通過所述第七閥連通於所述第一閥，在所述啟動位置上，所述進口通過所述第七閥連通於所述第一閥；一個設置在所述進口和所述第三閥之間的第八閥，所述第八閥可在一個停止位置和一個啟動位置之間移動，在所述停止位置上，所述進口不通過所述第八閥連通於所述第三閥，在所述啟動位置上，所述進口通過所述第八閥連通於所述第二閥；用於在所述閥的第一部分位於啟動位置和所述閥的第二部分位於停止位置時阻止所述閥中至少一個的運動的裝置；以及一條在所述第一和第二通道和所述復位孔道之間延伸的復位通道，當加壓流體送至所述復位通道時，所述第一、第二、第三、第四、第五和第六閥中的每一個移至所述停止位置；以及一抗約束線路，所述抗約束線路在加壓流體送至所述復位孔道時防止所述第一、第二、第三、第四、第五和第六閥中的每一個從所述停止位置移至所述啟動位置。
全文摘要
一種控制閥系統具有兩個閥系,每個閥系具一系列閥,它們動態地在停止位置和啟動位置之間移動。控制閥系統的進口當所有閥啟動時連通於控制閥系統的出口,控制閥系統的出口當所有閥停止時連通於排放口。每個閥系包括一個電磁閥,該電磁閥當啟動時將其餘閥件移至其啟動位置。每個閥系的各閥與另一閥系的閥互相連通,因而所有閥以基本同時方式的啟動將控制閥系統的進口連通於控制閥系統的出口,所有閥以基本同時方式的停止則使出口連通於排放口。控制閥系統監視閥件的動態運動,當任一閥處於停止位置且另一閥處於啟動位置時,移至鎖閉狀態,在鎖閉狀態下,控制閥系統的出口連通於排放口。控制閥系統將保持在該鎖閉狀態中直至進行復位操作。在復位操作中,由於一個閥系在復位操作中減壓,因而控制閥系統不能啟動一個閥系。
文檔編號F15B20/00GK1277330SQ00118138
公開日2000年12月20日 申請日期2000年6月9日 優先權日1999年6月11日
發明者小戴維·W·哈賽爾登, 尼爾·E·魯賽爾, 洛根·H·馬蒂斯, C·布賴恩·沃爾夫 申請人:羅斯控制閥公司