流動控制系統和具有關閉輔助的控制閥的製作方法

2023-08-03 06:18:01

流動控制系統和具有關閉輔助的控制閥的製作方法
【專利摘要】一種控制閥，控制閥包括具有中空部的活塞殼體。該中空部具有第一端、敞開端、內部的第一室以及內部的第二室，並且流體口構造成允許流體排出第二室。第一室更靠近第一端，並且第二室更靠近敞開端。活塞位於殼體內並且適於往復運動。活塞包括第一密封接合部和第二密封接合部。第一密封接合部具有小於第二密封接合部的直徑的直徑。
【專利說明】流動控制系統和具有關閉輔助的控制閥
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求於2013年8月2日提交的題目為「流動控制系統和具有關閉輔助的控制閥(A Flow Control System and Control Valve Having Closure Assistance)，，的美國臨時專利申請N0.61/861,771的優先權。本申請還要求於2014年5月19日提交的並且題目也為「流動控制系統和具有關閉輔助的控制閥(A Flow Control System and ControlValve Having Closure Assistance) 」 美國臨時專利申請 N0.62/000，079 的優先權。上述兩個臨時專利申請的全部內容通過參弓I併入本文。

【技術領域】
[0003]本公開內容總體上涉及流體的流動控制。更特別地，涉及用於高壓流體的流動控制的設備和系統。還更特別地，本公開內容涉及控制閥並且該控制閥允許高壓流體僅沿一個方向流動。

【背景技術】
[0004]控制閥用於工業過程中來調節源點和終點(例如，管、管件或容器)之間的流體的流動。某些控制閥設計成使得在特定過程情況下使閥關閉，禁止流體從源點和終點流動，而其他過程情況下使閥打開。通常控制閥包括:本體、活塞、本體與活塞之間的密封件、以及偏置彈簧，偏置彈簧接合本體、活塞和密封件，即將關閉力施加在活塞上。這些控制閥由彈簧致動並且由在源點和終點中的變化的流體壓力致動。閥的各種表面的加工公差的限制可能對其性能形成產生不利的影響。在一些環境中，具有寬鬆的加工公差的閥在其應當關閉時打開，導致不期望的回流至源點管線中。當例如終點管線壓力波動並且終點管線壓力變得大於源點管線壓力，並且在閥活塞上施加大於彈簧的關閉力的力時，這種不期望的回流情況可能發生於具有欠佳的加工公差的閥。更耐用、較不易受加工公差、變化和壓力波動影響的方法或閥設計在工業應用中會是有利的。


【發明內容】

[0005]本文中所公開的是一種控制閥，其包括活塞殼體和適於在活塞殼體中往復運動的活塞。該殼體包括:中空部，中空部具有第一端、第二及敞開端、內部的第一室以及內部的第二室；和通向第二室的流體口。第一室與第一端鄰近，並且第二室與敞開端鄰近。活塞包括第一密封接合部和第二密封接合部，第一密封接合部具有小於第二密封接合部的直徑的直徑。
[0006]在實施方式中，該控制閥還包括:第一環形密封件，第一環形密封件密封地接合第一密封接合部，並且構造成防止流體在第一室的至少一部分與第二室的至少一部分之間流動；第二環形密封件，第二環形密封件與第一環形密封件軸向地間隔開，並且構造成密封地接合第二室和活塞的第二密封接合部；以及流體區，流體區定位在第一環形密封件與第二環形密封件之間並與第二室和流體口流體連通。
[0007]在實施方式中，該活塞包括:第一組表面區域，第一組表面區域基本上面向活塞殼體第一端，並且具有總軸向投影表面積；第二組表面區域，第二組表面區域基本上面向活塞殼體的敞開端，並且具有總軸向投影表面積；其中，第一組表面區域的總軸向投影表面積超過第二組表面區域的總軸向投影表面積。活塞可以在關閉構型與打開構型之間往復運動，在關閉構型中，防止了活塞殼體的敞開端與第二室之間的流體連通，在打開構型中，允許敞開端與第二室之間的流體連通。該閥可以構造成使得當閥處於關閉構型時，第一組表面區域和第二組表面區域設置在第二室內。
[0008]另外公開的是一種流動控制系統，其具有流動控制閥，流動控制閥包括活塞殼體和適於在活塞殼體中往復運動的活塞。該殼體包括:頭部和中空的延伸部，該延伸部具有敞開端、內部的第一室、內部的第二室以及流體口，流體口構造成允許流體排出第二室。第一室與頭部相鄰並且具有小於第二室的直徑的直徑。第二室與敞開端相鄰。活塞包括第一密封接合部和第二密封接合部，第一密封接合部具有小於第二密封接合部的直徑的直徑。
[0009]在實施方式中，系統包括:控制閥，其具有與殼體的頭部相鄰的控制口 ；供給管；排放管；與供給管流體連通的第一系統口 ；與排放管流體連通的第二系統口 ；節流閥，其具有與第一系統口流體連通的入口和與控制閥的控制口流體連通的出口。該系統包括引導閥，引導閥具有:第一引導口，第一引導口與控制閥的控制口和節流閥出口流體連通；和第二引導口，第二引導口與第二系統口流體連通。控制閥設置在供給管與排放管之間。節流閥和引導閥中的一者或兩者可以是可調節的。
[0010]在實施方式中，流動控制系統包括控制閥，控制閥具有:偏置構件，偏置構件設置在活塞與殼體之間以使活塞偏置離開殼體的頭部；第一環形密封件，第一環形密封件設置在第一室內並且構造成密封地接合第一室和活塞的第一密封接合部；第二環形密封件，第二環形密封件與第一環形密封件軸向地間隔開並且設置在第二室內，第二環形密封件構造成密封地接合第二室和活塞的第二密封接合部；以及流體區，流體區在第一環形密封件與第二環形密封件之間延伸並且與流體口流體連通。
[0011]活塞還可以包括:第一組表面區域，第一組表面區域基本上面向頭部並且具有總軸向投影表面積；第二組表面區域，第二組表面區域基本上面向活塞殼體的敞開端並且具有總軸向投影表面積；其中，第一組表面區域的總軸向投影表面積超過第二組表面區域的總軸向投影表面積。在實施方式中，第一組表面區域的總軸向投影表面積不大於所述第二組表面區域的總軸向投影表面積的105%。
[0012]另外公開的是一種控制閥，其包括活塞殼體和適於在活塞殼體中往復運動的活塞。該殼體包括中空部、具有敞開端的側壁、延伸通過側壁的多個流體口、以及多個門，每個門均構造成選擇性地密封所述流體口中的一個流體口。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]現在將參照附圖對公開的實施方式進行詳細地描述，在附圖中:
[0014]圖1為根據本文描述的原理的流動控制系統的示意性局部截面圖；
[0015]圖2為根據本文描述的原理的以關閉構型示出的圖1的流動控制系統的控制閥的局部截面側視圖；
[0016]圖3為根據本文描述的原理的圖2中的活塞殼體的截面側視圖；
[0017]圖4為根據本文描述的原理的圖2中的活塞的側視圖；
[0018]圖5為圖2的控制閥的截面近視圖，示出了根據本文描述的原理的活塞與活塞殼體之間的第一密封件；
[0019]圖6為圖2的控制閥的截面近視圖，示出了根據本文描述的原理的活塞與活塞殼體之間的第二密封件；
[0020]圖7為再次處於關閉構型的圖2的控制閥的局部截面側視圖，並且也示出了根據本文描述的原理涉及可能流動情況的多種軸向力分布的示意；
[0021]圖8為根據本文描述的原理的處於打開構型的圖2的控制閥的局部截面側視圖；
[0022]圖9為根據本文描述的原理的用於圖2的控制閥的活塞的另一實施方式的側視圖；
[0023]圖10為根據本文描述的原理的以打開構型示出的圖1的流動控制系統的控制閥的實施方式的局部截面側視圖；
[0024]圖11為根據本文描述的原理的用於與圖1的流動控制系統相配的控制閥的活塞殼體的截面立體圖，該活塞殼體具有擺動門；
[0025]圖12為根據本文描述的原理的與圖11的活塞殼體相配的活塞局部截面側視圖；
[0026]圖13為圖11中所示的活塞殼體的旋轉放大截面視圖；
[0027]圖14為根據本文描述的原理的用於與圖1的流動控制系統相配的控制閥的活塞殼體的俯視截面圖，該活塞殼體具有擺動門；
[0028]圖15為與圖1的流動控制系統相配的控制閥的截面立體圖，該閥以關閉構型示出；
[0029]圖16為圖15中所示的控制閥的活塞的立體圖；
[0030]圖17為圖15中所示的控制閥的滑動門的立體圖；
[0031]圖18為圖15中所示的控制閥的滑動門的另一立體圖；
[0032]圖19為根據本文描述的原理的以關閉構型示出的與圖1的流動控制系統相配的控制閥的局部截面側視圖；以及
[0033]圖20為根據本文描述的原理的流動控制系統的示意性局部截面圖。
[0034]符號和術語
[0035]附圖未必按照比例。本文公開的某些特徵和部件可能按比例放大或者採用略微示意的形式示出，並且為了清楚和簡明起見沒有示出常規元件的一些細節。在一些附圖中，為了更加清楚和簡明，可能省略一個或更多個部件或部件的方面，或者可能沒有用附圖標記標識在其他地方標識的特徵或部件。此外，在附圖中，相似或相同的附圖標記可能用來表示相同或類似的元件。
[0036]本文包括權利要求中使用的術語「包括」和「包含」以開放式方式，並且因此應該被解釋為「包括，但是不限於……」的意思。同樣地，術語「聯接」用於意指或者間接的或者直接的連接。因此，如果第一部件聯接或被聯接至第二部件，那麼部件之間的連接可能通過兩個部件的直接接合或通過經由其他居間部件、裝置和/或連接實現的間接連接。「基於」的意思為「至少部分地基於」。因此，如果X基於Y，那麼X可基於Y和任意數目的其他因素。
[0037]此外，如本文包括權利要求中使用的術語「軸向」和「軸向地」通常意為沿著或平行於給定軸線(例如，本體或口部的中心軸線)，而術語「徑向」和「徑向地」通常意為垂直於軸線。例如，軸向距離指的是沿著或平行於給定軸線測量的距離，並且徑向距離意為垂直於軸線測量的距離。

【具體實施方式】
[0038]圖1以示意性形式示出了流動控制系統100的示例性實施方式，該流動控制系統100用於通過在管105、110之間聯接的表面積補償控制閥200調節從供給管105至排出管110的流體的流動。流動控制系統100也包括節流閥130、引導閥140、與供給管105流體連通的上遊流體口或系統口 150、與排出管110流體連通的下遊流體口 155。
[0039]現在參照圖1和圖2兩者，控制閥200包括閥體205、可移除端208、定位在閥體205內的活塞殼體210、定位在活塞殼體210內的表面積補償活塞230、與口 150且與供給管105流體連通的控制閥入口 260。可移除端208與閥體205聯接，該聯接通過緊固件(未示出)或通過例如切削至端208和閥體205的螺紋實現。以這種方式，可移除端208構造成作為閥200的頭部。活塞殼體210包括多個徑向延伸的流體口 265，該多個徑向延伸的流體口 265與口 155且與排出管110流體連通。活塞230定位在控制閥入口 260與流體口 265之間並且適於沿著殼體210內的中心軸線221往返運動，以便交替地允許以及防止入口 260與流體口 265之間並且最終至排出管110的流體連通。控制閥200還包括延伸穿過或鄰近可移除端208的控制口 270以響應於管105中的供給壓力Pl與管110中的排出壓力P2之間的壓差而影響活塞230的運行狀況。在圖1和圖2的實施方式中，活塞殼體210通常為圓筒形並且構造成當通過可移除端208促進時能夠插入至閥體205中並且可以從閥體205移除的構件。
[0040]返回圖1，節流閥130包括入口 132，入口 132通過供給壓力管線151聯接用於與流體口 150流體連通，並且節流閥130包括出口 134，出口 134聯接用於與節流閥出口管線135流體連通。在本文中，「管線」指的是管件、管、軟管或構造成用於流體連通的類似裝置。在該實施方式中，節流閥130示出為在入口 132處具有過濾器的可調節針閥。類似地，引導閥140包括第一引導口 142和第二引導口 144，第一引導口 142通過引導管線143聯接用於流體連通，第二引導口 144通過排出壓力管線156聯接用於與流體口 155流體連通。多支管160聯接三個用於流體連通的流動通路，這些流動通路為:與節流閥出口 134連通的節流閥出口管線135，與第一引導口 142連通的引導管線143，以及與控制閥200的控制口 270連通的控制管線271。多支管160和控制口 270附近的流體壓力指定為壓力P3。節流閥130設置並且構造成控制或影響口 150與控制口 270之間的通過多支管160的流體交換和流體壓力。類似地，引導閥140設置並且構造成引導、即控制或影響下遊的流體口 155與控制口270之間的通過多支管160的流體交換和流體壓力。節流閥130和引導閥140通過多支管160相互地連通。
[0041]雖然節流閥130在圖1中示意性地示出為手動可調節閥，但是在多種其他實施方式中，節流閥130具有任何可控制的致動器，比如電氣地或機械地可控制的致動器，或者節流閥130可能具有固定的孔口並且因此不可調節。因此同樣地，雖然引導閥140示意性的示出為手動可調節閥，但是在多種其他實施方式中，引導閥140具有任何電氣地或機械的可控制致動器或代替圖1中表示的手動致動的其他適合的致動裝置。
[0042]現在參照圖3，活塞殼體210包括頭部215和中空的延伸部220，該中空的延伸部220具有鄰近頭部215的第一端223、與第一端相對的第二敞開端222、鄰近第一端223的第一上部圓筒形室224、以及沿中心軸線221與上部室224同心並且相交的第二下部圓筒形室226。下部室226鄰近敞開端222。在該實施方式中，中空的延伸部220示出為大致圓筒形。上部室224與頭部215相鄰並且具有小於下部室226的直徑的直徑。下部室226與敞開端222相鄰。在組合中，室224、226從頭部215延伸至敞開端222。多個流體口 265徑向地延伸通過延伸部220的側壁，在延伸部220的一部分穿孔並且與下部室226相交。流體口 265構造成允許流體進出下部室。雖然，由圖3的截面圖表示了八個流體口 265，事實上，在延伸部220的側壁中可形成任意適合數量的流體口 265，例如包括一個、兩個、十五個、或更多個流體口 265。在敞開端222與流體口 265之間，延伸部220包括環形的、非穿孔的密封區域228。遠離敞開端222，控制口 270提供用於與上部室224的一部分流體連通的路徑，允許流體進出上部室224。在該實施方式中，控制口 270與軸線221對準並且延伸穿過頭部215。
[0043]如圖4中最佳地示出的，活塞230包括通常圓筒形的本體232和內腔235，其中，活塞本體232包括中心線231、控制端233、與控制端233相對的流動端237、鄰近或相鄰於控制端233的上密封接合部240、以及鄰近或相鄰於流動端237的下密封接合部245。類似地陳述，活塞本體232的控制端233設置成相鄰於或鄰接上密封接合部240且遠離下密封接合部245。活塞的流動端237包括漸縮面，或者更一般地，包括波狀面239和相鄰於下密封接合部245的座置表面238。上密封接合部240具有小於下密封接合部245的直徑的直徑。由於密封接合部240、245之間的尺寸差，第一環形肩部250定位在部分240、245之間。第一環形肩部250面向與第一端233—即，第一端233的端面——相同的大致方向。上密封接合部240包括周向凹槽242，並且下密封接合部245包括周向凹槽246。凹槽242造成構造成容納並且保持第一環形密封件285，如圖2的組裝後的控制閥200中所示，並且凹槽246構造成容納並保持第二環形密封件286。因而，對於控制閥200而言，密封件285、286聯接至活塞230以隨活塞230運動。更特別地，第二環形密封件286與第一環形密封件285一樣部分地嵌入活塞230的壁內。至少在該實施方式中，環形密封件285、286是彈性O形環。
[0044]在圖4的實施方式中，活塞本體232還包括通常圓筒形的居間部255，該居間部255在上密封接合部240與下密封接合部245之間延伸並且具有小於上密封接合部240和下密封接合部245的直徑的直徑。在一些情況下，居間部255的減小的直徑可以減小活塞230與活塞殼體210之間的摩擦。居間部255與下密封接合部245共用第一環形肩部250，並且與上密封接合部240形成第二更小的環形肩部252。因而，更小的環形肩部252定位在上密封接合部240與居間部255之間，並且面向與流動端237的成形面(contoured face) 239相同的方向。更小的環形肩部252的直徑小於第一環形肩部250的直徑。
[0045]回到圖2，控制閥200還包括偏置構件275和閥座280，閥座280聯接至活塞殼體210從而形成敞開端222的延伸部。閥座280具有通常面向頭部215的座置表面282。偏置構件275設置在活塞230與活塞殼體210之間，並且構造成使活塞230沿遠離頭部215的方向偏置。閥座280限制活塞230和偏置構件275沿軸向方向的運動，從而使偏置構件275聯接至活塞230和活塞殼體210兩者。如圖2中所示，閥座280鄰近活塞殼體210的敞開端222，並且偏置構件275是盤繞壓縮彈簧，該盤繞壓縮彈簧能夠在活塞230從關閉構型行進至完全打開構型時施加5至10磅力(pounds-force)的彈簧力。在一些其他實施方式中，另一偏置構件275選用以下彈簧力:該彈簧力小於5磅力或大於10磅力，但不至於高到在控制系統100的所有設計或預期的流動條件期間保持閥200關閉。偏置構件275示出為部分定位在活塞230的內腔235內，並且在腔235的內端236與反作用表面、即頭部215的內表面之間延伸。偏置構件275通常與中心軸線221對準，從而圍繞控制口 270。盤繞偏置構件275的敞開端和敞開側壁允許控制口 270維持與上部室224的流體連通。
[0046]在圖2的組件中，第一環形密封件285定位或設置在上部室224內並且圍繞活塞230的上密封接合部240定位。密封件285構造成密封接合上部室224和活塞部240。第二環形密封件286定位在下部室226內並且圍繞活塞230的下密封接合部245定位。密封件286構造成密封接合下部室226和活塞部245。例如，在活塞230如圖2所示定位的情況下，其中，第二環形密封件286設置在活塞部245與延伸部220的非穿孔的密封區域228之間，從而防止了入口 260與流體口 265之間的流體連通。也就是說，在所述構型中，第二環形密封件286密封接合下部室226和活塞230，並且控制閥200是「關閉的」。
[0047]為了描述作用在活塞230上的流體力，將在控制閥200內限定三個流體區。中央流體區290相鄰於流體口 265，控制流體區292相鄰於控制口 270，並且入口流體區295相鄰於控制閥入口 260。在圖2的實施方式中，中央流體區290與流體口 265流體連通；控制流體區292與控制口 270流體連通；並且入口流體區295與控制閥入口 260流體連通。流體區290在第一環形密封件285與第二環形密封件286之間軸向地延伸。中央流體區290為在活塞230與上部室224、下部室226的部分之間的通常環形的空間。例如，上部室224的壁與活塞230之間的窄間隙限定了流體區290的一部分。在至少圖2的實施方式中，中央流體區290的尺寸、即容積是可變化的，並且是基於第一環形密封件與第二環形密封件之間的固定距離的，並且是基於活塞230在上部室224、下部室226內的可變軸向位置的。例如，活塞230的沿殼體軸線221的位置影響上部室224的哪一部分和下部室226的哪一部分設置在可移動密封件285與可移動密封件286之間，該可移動密封件285與可移動密封件286界定了流體區290。因此，活塞230的軸向位置影響流體區290的尺寸，至少在該實施方式中是如此。
[0048]再次參照圖1，設置在流動控制系統100內的諸如以液體或空氣為例的流體能夠進入閥200中的流體區290、292、295中的一個流體區，並且接觸活塞230的各個表面區域和活塞殼體210的各個內表面區域。流體的壓力一無論是否等於、大於或小於大氣壓一對活塞230和活塞殼體210的暴露於流體的表面區域施加力。更廣義地說，流體與控制閥200內的多個暴露於流體的表面區域交換力，導致活塞殼體210和活塞230的包括活塞的反作用力和任何運動的相對的反作用。在其他情況下，當控制閥200是單獨的並且沒有聯接為控制系統100的構件時，空氣或其他流體與活塞230的表面和活塞殼體210的內表面交換力。系統100和控制閥200可以構造成用具有各種壓力的流體操作。在一些情況下，流體壓力可以在Opsig (磅/平方英寸)至1000psig的範圍內。系統100和控制閥200的各種實施方式設計成在Opsig至200psig的壓力範圍內操作。在其他情況下，系統100和控制閥200設計成用具有不同壓力的流體操作。
[0049]通過流體和控制閥200內的特定表面區域施加的力定向成垂直於該表面區域並且分布在整個表面區域上。對於平的、徑向延伸的表面區域，例如第一環形肩部250的表面，軸向力與流體交換。如果該表面區域是彎曲的，那麼通過流體施加的力在垂直於彎曲表面的每一處。對於並非嚴格地徑向延伸及並非嚴格地軸向延伸的表面區域，例如彎曲或漸縮的表面，通過流體施加在該表面區域上的合力是可分解的，即可分成徑向力和軸向力，即合力的徑向分量和軸向分量。流體在表面上的軸向力可以例如通過下述方式確定:估算該表面的軸向投影面積，然後將該結果乘以流體的壓力。流體在活塞230上的軸向力影響活塞230的打開和關閉。
[0050]參照圖2和圖4，活塞230包括多個暴露於流體的表面區域，該表面區域相鄰於流體區290、292、295或在流體區290、292、295內，並且從而構造成承受相應流體區中的流體的壓力。部分240、245、255的最外側表面區域在徑向上背離軸線231，從而產生構造成承受通過流體壓力施加的徑向力的徑向投影表面積。如圖4中最佳地示出的，在活塞230上的一些表面區域具有垂直於軸線231的軸向投影表面積，從而使其容易受到來自流體的軸向力。對於控制流體區292，活塞230的控制端233和內腔235的內端236是暴露於流體的表面區域，該表面區域具有構造成面向活塞殼體210的頭部215的組合的軸向投影表面積234。內端236的一部分由偏置構件275覆蓋；即使如此，內端236的該部分間接地經由偏置構件275承受控制流體區292的流體的壓力。面積234呈平的圓形。對於入口流體區295，活塞230的第二端237包括多個暴露於流體的表面區域，例如座置表面238和成形面239，該表面區域具有構造成面向活塞殼體210的敞開端222的組合的軸向投影表面積247。面積247呈平的圓形。
[0051]在多種實施方式中，活塞230的第二端237的軸向投影表面積247不大於與活塞230的控制端233相關聯的軸向投影表面積234的115%。在一些其他實施方式中，活塞230的第二端237的軸向投影表面積247不大於與活塞230的控制端233相關聯的軸向投影表面積234的105%。根據該描述，應該理解，在一些實施方式中，活塞230的第二端237的軸向投影表面積247大於與活塞230的控制端233相關聯的軸向投影表面積234的115%。
[0052]對於中央流體區290，第一環形肩部250和更小的環形肩部252構造成用於暴露於區290中的流體並且用於與流體口 265流體連通。第一環形肩部250具有構造成面向活塞殼體210的頭部215的軸向投影表面積251。在該實施方式中，肩部250的軸向投影表面積251等於肩部250的總表面積。更小的環形肩部252具有構造成面向活塞殼體210的敞開端222的軸向投影表面積253。在該實施方式中，肩部252的軸向投影表面積253等於肩部252的總表面積。面積251、253呈環形的及平的。第一環形肩部250的軸向投影表面積251大於更小的環形肩部252的軸向投影表面積253。
[0053]如圖5中最佳地示出的，第一環形密封件285通過在凹槽242內接合聯接至活塞230的上密封接合部240。第一環形密封件285包括表面區域285B，該表面區域285B構造成用於與流體口 265流體連通，暴露於中央流體區290中的流體，具有面向活塞殼體210的敞開端並且在徑向上延伸越過活塞230的軸向投影表面積287B。環形密封件285還包括表面區域285A，該表面區域285A暴露於控制流體區292中的流體，並且具有面向活塞殼體210的頭部215並且在徑向上延伸越過活塞230的軸向投影表面積287A。
[0054]相似地，如圖6中最佳地示出的，第二環形密封件286通過在凹槽246內接合聯接至活塞230的下密封接合部245。第二環形密封件286包括環形表面區域286A，該環形表面區域286A構造成用於與流體口 265流體連通，暴露於中央流體區290中的流體，並且具有面向活塞殼體210的頭部215並且在徑向上延伸越過活塞230的軸向投影表面積288A。環形密封件286還包括表面區域286B，該表面區域286B暴露於入口流體區295中的流體，並且具有面向活塞殼體210的敞開端222並且在徑向上延伸越過活塞230的軸向投影表面積 288B。
[0055]活塞凹槽242、246還包括具有面向活塞殼體210的頭部215或面向敞開端222的軸向投影表面積(未指定)的各種表面區域。然而，在凹槽242、246上的這些區域或者通過密封件285、286與流體隔離，或者這些區域上的軸向流體力通過施加在密封件285、286的設置在凹槽242、246內的部分上的相等且相反的軸向力抵消。因而，流體作用在凹槽242、246和密封件285、286上的淨軸向力施加在對應於密封件285、286的在徑向上延伸越過活塞230的面積287B、287A、288B、288A的表面區域上。密封件285、286通過凹槽242、246將流體力傳遞至活塞230。
[0056]因而，如圖4和圖5及圖6中最佳示出的，控制閥200包括多個表面區域，該表面區域構造成用以在流體與活塞230之間交換軸向力，即聯接至活塞230的表面區域，該表面區域具有軸向投影表面積並且構造成用於暴露於閥200中的流體。這些表面區域可以在概念上分為兩組。參照圖2和圖4，活塞230和密封件285、286 —起包括面向上組的表面區域。該面向上組中的每個表面區域通常面向頭部215並且具有軸向投影表面積。該面向上組的構件包括控制端233、及內端236、第一環形肩部250、第一環形密封件285的區域285A、以及第二環形密封件286的區域286A。與該面向上組相關聯的軸向投影表面積包括面積234、251、287A和288A。活塞230和密封件285、286還包括面向下組的表面區域。該面向下組中的每個表面區域通常面向活塞殼體210的敞開端222並且具有軸向投影表面積。該面向下組的構件包括流動端237的表面238、239、更小的環形肩部252、第一環形密封件285的區域285B、以及第二環形密封件286的區域286B。與該面向下的組相關聯的軸向投影表面積包括面積247、253、287B及288B。
[0057]先前描述的多個表面區域的各種構件設置在中央流體區290內並且可以在概念上分為兩組表面區域，即先前描述的面向上組或面向下組的各子組。流體區290中(即相鄰於、圍繞流體區290或在流體區290內)的第一組表面區域的每個構件具有通常面向活塞殼體210的頭部215的軸向投影表面積。第一組的構件包括分別具有面積251、288A的第一環形肩部250和第二環形密封件286的區域。流體區290中的第二組表面區域的每個構件具有通常面向活塞殼體210的敞開端222的軸向投影表面積。第二組的構件包括分別具有面積253、287B的更小的環形肩部252和第一環形密封件285的區域。流體區290中的第一組表面區域的集合的、即總的軸向投影表面積(例如，面積251、288A的總和)超過流體區290中的第二組表面區域的集合的、即總的軸向投影表面積(例如，面積253、287B的總和)。例如，在各種實施方式中，流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積不大於流體區290的第二組表面區域的總軸向投影表面積的115%。在一些其他實施方式中，流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積不大於流體區290中的第二組表面區域的總軸向投影表面積的105%。第一組的總軸向投影表面積與第二組的總軸向投影表面積的差使通過區290中的流體施加在活塞230上的淨軸向力偏置而朝向活塞殼體210的敞開端222作用，從而用作關閉力。
[0058]在閥200的各種實施方式中，用於形成活塞230和環形密封件285、286的表面區域的加工過程公差影響面向活塞殼體210的頭部215的總軸向投影表面積和面向敞開端222的總軸向投影表面積。因此，第一環形肩部250構造有足夠的軸向投影表面積251以確保用於流體區290中的活塞230的部分的區域，不管加工過程公差如何，面向頭部215的總軸向投影表面積比面向敞開端222的總軸向投影表面積更大。
[0059]圖7示出了通過與流體口 265連通的流體300直接地或間接地施加在活塞230上的一些力或力的分布。如所示出的，流體300還與流體區290和在活塞230上的或與活塞230相鄰的、形成流體區290的一部分邊界的各種表面區域連通。也就是說，流體300存在於流體口 265和流體區290中，並且流體300在控制閥200內接觸各種流體暴露表面區域。在該示例中，流體300由穿過流體口 265進入的或施加壓力的水平箭頭表示。特別地，圖7示出了通過流體300施加在活塞230上的各種軸向力305、310、315和320。為了清楚起見，在圖7中未示出活塞230的軸向反作用和各種其他軸向力及徑向力。在一些示例中，圖7示出了當未啟動並且與流體系統斷開連接時的控制閥200。在各種其他示例中，圖7示出了聯接為圖1的流動控制系統100的構件的控制閥200。如圖7中所示出的，控制閥200處於關閉的構型，其中，第二環形密封件286密封地接合下密封接合部245和第二室226。
[0060]第一環形肩部250的軸向投影表面積251和第二環形密封件286的軸向投影表面積288A均面向頭部215，並且因此，區域290中的流體分別作用在肩部250和密封件286上的壓力導致的軸向力305、310指向活塞殼體210的敞開端222，並且用作關閉力，從而趨於朝向與閥座280接觸來推壓活塞230。更小的環形肩部252的軸向投影表面積253和第一環形密封件285的軸向投影表面積287B均面向敞開端222，並且因此，區域290中的流體分別作用在肩部252和密封件285上的壓力導致的軸向力315、320指向活塞殼體210的頭部215，並且用作關閉力，從而趨於推壓活塞230遠離閥座280。
[0061]繼續參照圖7，控制流體區292構造成包括與區290中的流體相同的流體或者與區290中的流體不同的流體。例如，在圖1的實施方式中，區292構造成包括與區290的流體相同的流體，即使區域290、292中的流體壓力在各種示例中是不同的。控制端233的軸向投影表面積234和活塞230的內端236面向頭部215，並且因此，端部233、236構造成在活塞230與區292中的流體之間交換軸向力，流體力指向敞開端222並且用作關閉活塞230。因此同樣地，活塞230的流動端237的軸向投影表面積247面向敞開端222，並且因此，流動端237構造成在活塞230與區295中的流體之間交換軸向力，流體力指向頭部215並且用作打開活塞230。偏置構件275將關閉力施加在活塞230上，該力指向敞開端222。
[0062]為了使控制閥200實現或保持在圖7的關閉構型，作用在活塞230上的所有關閉力的總和超過作用在活塞230上的所有打開力的總和。現在僅參照由流體區290中的流體施加的力，對於本公開的實施方式，至少當第二環形密封件286密封地接合下部室226時，在區290中作用在活塞230上的關閉力的總和超過在區290中作用在活塞230上的打開力的總和，如以圖7的關閉構型舉例說明的。因此，當閥200處於圖7的關閉構型時，流體區290中的活塞230上的淨軸向力指向或朝向敞開端222作用，並且將控制閥200偏置到關閉位置。在各種操作條件下，流體壓力及由此產生的在流體區290之外的軸向力發生變化並且引起閥200的打開或關閉。在流體區290之外的流體力包括由供給管105中的流體施加在活塞230的成形面239上的打開力和由穿過控制口 270連通並且作用在活塞230的控制端233和內腔235上的流體所施加的關閉力。優選地，活塞230和閥200在供給壓力Pl大於排出壓力P2時打開並且在供給壓力Pl小於排出壓力P2時關閉。活塞230和閥200構造成在供給壓力Pl等於排出壓力P2時通過偏置構件275的作用來關閉。
[0063]圖8示出了控制閥200的打開構型的示例。其中，第二環形密封件286沒有密封地接合、即沒有「密封」活塞的下密封接合部245和殼體的下部室226。在該打開構型中，密封件286接觸活塞230和下部室226兩者，但沒有接合延伸部220的無穿孔密封區域228。相反地，密封件286在軸向上布置成與流體口 265相鄰。因此，控制閥入口 260與流體口 265流體連通。再次僅涉及由流體區290中的流體施加的力，至少在一些示例中，當第二環形密封件286未形成密封時，在區290中作用在活塞230上的關閉力的總和超過在區290中作用在活塞230上的打開力的總和。
[0064]再次參照圖1和圖2，活塞230的相對於活塞殼體210的軸向位置至少受到以下因素的影響:偏置構件275的力、入口流體區295中的流體壓力P1、中央流體區290中的流體壓力P2、以及控制流體區292中的流體壓力P3。在各種示例中，壓力P1、P2和P3的相對量隨著時間變化並且隨著活塞230的軸向位置變化。因此，活塞230的軸向位置和壓力P1、P2和P3相互關聯。在各種示例中，隨著活塞230的軸向位置發生變化，控制閥200在打開構型(圖7)與關閉構型(圖8)之間變化。
[0065]通常，當供給管105中的壓力Pl小於或等於排出管110中的壓力P2時，控制閥200關閉，從而不允許控制閥入口 260與流體口 265之間的流體連通，並且因此，不允許供給管105與排出管110之間的流體連通。控制閥200的關閉構型通過以下力而部分地保持:通過由偏置構件275施加在活塞230上的軸向力和通過區290中的流體施加在活塞230上的淨軸向力，該淨軸向流體力朝向敞開端222作用，如前文所述的。因此，當關閉控制閥200並且排出管110中的壓力P2大於供給管105中的壓力Pl時，防止了從排出管110至供給管105的流體回流。
[0066]現在參照圖9，該圖示出了用於控制閥200的具有表面積補償活塞430的另一實施方式。活塞430包括與活塞230的特徵類似的許多特徵，例如，通常圓筒形的本體432和內腔235，其中，活塞本體432包括中心軸線431、控制端233、與控制端233相對的流動端237、與控制端233鄰近或相鄰的上密封接合部440、以及與流動端237鄰近或相鄰的下密封接合部445。上密封接合部440具有比下密封接合部445的直徑更小的直徑。由於密封接合部440、445之間的尺寸差，漸縮的環形肩部450在部分440與445之間延伸。由於肩部450是漸縮的，因此其相對於軸線431既在徑向上又在軸向上延伸。肩部450與第一端233通常面向相同的軸向方向。上密封接合部440包括構造成接收第一環形密封件285的周向凹槽242，並且下密封接合部445包括構造成接收第二環形密封件286的周向凹槽246。因此，當為安裝控制閥200做好準備時，密封件285、286聯接至活塞430以用於與活塞430 —起運動。
[0067]與參照圖4描述的活塞230不同，活塞430不包括與流動端237面向相同方向、並且定位在密封接合部440與445之間的對應的第二肩部。也就是說，活塞430不包括類似於活塞230的更小的肩部252的肩部。相反地，肩部450形成了密封接合部440、445之間的過渡。在該實施方式中，由於肩部450的漸縮構型，肩部450的軸向投影表面積450小於肩部450的總表面積。在活塞430的其他實施方式中，肩部450徑向延伸但未軸向延伸，具有與肩部450的總表面積相等的軸向投影表面積，這是肩部250的特性。
[0068]參照圖2和圖9兩者，當活塞430代替活塞230安裝在控制閥200中時，環形肩部450的軸向投影表面積451面向活塞殼體210的頭部215。當肩部450暴露於中央流體區290中的流體時，流體施加指向活塞殼體210的敞開端222並且用作關閉力的壓力導致的軸向力，就像圖7的力305 —樣，從而趨於推壓活塞430朝向敞開端222並且與閥座280接觸。中央流體區290 (圖2)在第一環形密封件285與第二環形密封件286之間延伸，從而在活塞430與上部室224的一部分、下部室226的一部分之間限定通常環形的空間。流體區290與流體口 265流體連通。
[0069]具有活塞430的控制閥200的實施方式包括構造成在流體與活塞430之間交換軸向力的多個表面區域，即聯接至活塞430的表面區域，具有軸向投影表面積，並且構造成用於暴露於閥200中的流體。該多個表面區域的各種構件設置在中央流體區290內，並且包括環形肩部450和分別在環形密封件285、286上的表面區域285B、286A(圖5和圖6)。這些表面區域能夠概念性地分離成兩組。中央流體區290中(即，相鄰於、圍繞著流體區290或流體區290內)的第一組表面區域的每個構件具有構造成通常面向活塞殼體210的頭部215的軸向投影表面積。第一組的構件至少包括分別具有軸向投影面積451、288A的第一環形肩部450的表面的一個區域和第二環形密封件286的表面區域286A。中央流體區290中的第二組表面區域的每個構件具有構造成通常面向活塞殼體210的敞開端222的軸向投影表面積。第二組包括具有軸向投影面積287B的第一環形密封件285的表面區域285B。在該實施方式中，該第二組僅具有一個構件。對於本文中描述的表面區域的任意組而言，該組可以僅具有一個構件，即僅具有軸向投影表面積的一個連續表面區域。流體區290中的第一組表面區域的集合的、即總的軸向投影表面積(例如，面積451、288A的總和)超過流體區290中的第二組表面區域的總軸向投影表面積(例如，面積287B的大小)。例如，在各種實施方式中，流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積不大於流體區290中的第二組表面區域的總軸向投影表面積的115%。在另一些其他的實施方式中，流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積不大於流體區290中的第二組表面區域的總軸向投影表面積的105%。
[0070]第二組表面區域的總軸向投影表面積與第一組表面區域的總軸向投影表面積相比的差將通過區域290中的流體施加到活塞430上的淨軸向力偏置以朝向活塞殼體210的敞開端222作用，從而用作關閉力。類似闡明的，至少在第二環形密封件289密封地接合下部室226時，在區域290中作用在活塞430上的關閉力的總和超過在區域290中作用在活塞430上的打開力。由於活塞430與活塞230相比少一個構造成面向敞開端222的表面(即，沒有對應於更小的肩部252的表面)，與經歷相同流動條件下的實施方式中的由流體施加到活塞230上的淨軸向力相比，由流體施加到活塞430上的淨軸向力作為關閉力更有力地偏置。
[0071]現在參照圖10，該圖示出了可以在控制系統100中採用的另一個表面積補償控制閥500。在一些實施方式中，控制閥500作為圖1的控制閥200的子組件被安裝。控制閥500包括活塞殼體510，活塞殼體510中設置有表面積補償活塞530，表面積補償活塞530適於沿著中心軸線221往復運動，使閥500在關閉構型與打開構型之間轉變。在圖10中，閥500示出為呈打開的構型。
[0072]活塞殼體510包括類似於活塞殼體210 (圖3)的特徵的許多特徵例如，諸如頭部215和中空的延伸部220，中空的延伸部220具有敞開端222、上圓筒形室224以及下圓筒形室226，該下圓筒形室226沿著中心軸線221與上部室224同心地相交。上部室224與頭部215相鄰，並且具有比下部室226的直徑更小的直徑。下部室226與敞開端222相鄰。多個徑向延伸的流體口 265徑向延伸穿過圓筒形延伸部220的側壁，從而與下部室226相交，即，在延伸部220的一部分穿孔。流體口 265與室224、226的部分流體連通。此外，活塞殼體510包括內周向凹槽516，內周向凹槽516在軸向上定位在無穿孔密封區域228內、相鄰於敞開端222內以及限定下部室226的內表面。在圖10的實施方式中，閥座280與殼體延伸部220的敞開端222螺紋地接合，並且包括徑向向外延伸並且與凹槽516在軸向上相鄰地設置的環形凹槽518。凹槽516、518形成下部室226與控制閥入口 260之間的拐角袋狀部。凹槽516、518—起構造成接收並且保持第二環形密封件286。在閥座280與延伸部220的相交處被接收拐角袋狀部的凹槽516、518的情況下，第二環形密封件286聯接至活塞殼體510。更特別地，密封件286部分地嵌入中空的延伸部220的內圓筒形壁內，並且密封件286構造成相對於活塞殼體510保持靜止。當然，隨著活塞的往復運動，預期凹槽516內的密封件286的小的運動，並且與密封件286接合及分離。在一些其他的實施方式中，密封件286從閥座280軸向移位。在該實施方式中，環形密封件285、286為彈性O形圈。
[0073]繼續參照圖10，活塞530包括與活塞230 (圖4)的特徵類似的許多特徵，諸如例如通常圓筒形本體232、控制端233、與控制端233相對的流動端237、與控制端233鄰近或相鄰的上密封接合部240、以及與流動端237鄰近或相鄰的下密封接合部545。上密封接合部240具有比下密封接合部545的直徑更小的直徑。第一環形肩部250通常面向與第一端233相同的方向定位在密封接合部240、545之間。活塞530還包括在上密封接合部240與下密封接合部545之間延伸的具有減小的直徑的居間部255。該居間部255與下密封接合部545共用第一環形肩部250並且與上密封接合部240形成第二更小的環形肩部252。肩部252面向與流動端237通常相同的方向。
[0074]活塞530的上密封接合部240包括周向凹槽242。凹槽242構造成接收和保持第一環形密封件285。因此，對於控制閥500，第一環形密封件285聯接至活塞530以與活塞530 一起運動。更特別地，第一環形密封件285部分地嵌入活塞230的外壁內。與活塞230的下密封接合部245不同，在活塞530中，下密封接合部545不包括周向凹槽以接收和保持與流動端237鄰近的環形密封件。
[0075]在圖10中示出的敞開構型中，第二環形密封件286密封地接合活塞的下密封接合部545以及殼體的下部室226。當閥500打開時，密封件286保持聯接至延伸部220的無孔密封區域228並且不接觸活塞230。相反，在打開構型中，活塞530從閥座280和密封件286軸向移位，並且控制閥入口 260與流體口 265流體連通。
[0076]控制閥500包括與流體口 265相鄰的中央流體區290、與控制口 270相鄰的控制流體區292、以及與控制閥入口 260相鄰的入口流體區295。中央流體區290與流體口 265流體連通；控制流體區292與控制口 270流體連通；並且入口流體區295與控制閥入口 260流體連通。流體區290、292、295描述了流體力作用在活塞530上的位置。中央流體區290在活塞230的各個表面區域與上部室224和下部室226的各個表面區域之間徑向延伸，並且在第一環形密封件285與第二環形密封件286之間徑向延伸。在圖10的實施方式中，由於活塞530和第一環形密封件285相對於靜止的第二環形密封件286的相對運動，因此流體區290的形狀和容積構造成至少部分地變化。類似地闡述，基於第一環形密封件與第二環形密封件之間的可變距離、以及基於活塞530在上部室224和下部室226內的可變軸向位置，中央流體區290的尺寸是可變的。因此，在閥500處於關閉構型時，中央流體區290是通常呈環形的，並且在閥500處於如圖10中示例的敞開構型時，在各種情況下，中央流體區290包括與活塞流動端237相鄰的通常圓筒形部。
[0077]繼續參照圖10，控制閥500包括構造成在流體與活塞530之間的交換軸向力的多個表面區域，即，聯接至活塞530的表面區域，具有軸向投影表面積並且構造用於暴露於閥500中的流體。所述多個表面區域的各個構件設置在中央流體區290中(S卩，與流體區290相鄰、圍繞流體區290、或在流體區290內)。這種區域包括環形肩部250、252以及第一環形密封件285的區域285B。(也參見圖5。)這些不同區域能夠在概念上分成兩組。在中央流體區290中的第一組表面區域的每個構件均具有通常面向活塞殼體510的頭部215的軸向投影表面積。第一組至少包括第一環形肩部250的表面上的具有軸向投影面積251的區域。在該實施方式中，該第一組僅具有一個構件。第二組表面區域的每個構件均具有通常面向活塞殼體510的敞開端222的軸向投影表面積。該第二組至少包括分別具有軸向投影面積453、287B的更小的環形肩部252的表面上的區域以及第一環形密封件285的區域285B。至少在第二環形密封件286密封地接合下部室226和活塞530時，流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積(例如，面積251的大小)超出流體區290中的第二組表面區域的總軸向投影表面積(例如，面積453、287B的總和)。例如，在各個實施方式中，例如流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積不大於流體區290中的第二組表面區域的總軸向投影表面積的115%。在一些其他實施方式中，流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積不大於流體區290中的第二組表面區域的總軸向投影表面積的105%。
[0078]至少在第二環形密封件286密封地接合下部室226和活塞530時，活塞530上的淨軸向力偏置成朝向活塞殼體510的敞開端222作用，用作閉合力。類似地闡述，在所描述的情況下，在區290中作用在活塞530上的閉合力的和超過在區290中作用在活塞530上的打開力的和。如之前所述，在各個實施方式中，文中描述的任何組可以僅具有一個構件。
[0079]現在參照圖11和圖12，示出了活塞殼體和表面積補償活塞的另一實施方式。在該實施方式中，活塞殼體610和表面積補償活塞630構造成用於替代先前描述的活塞殼體210和活塞230而安裝為圖1的控制閥200的構件。活塞殼體610是中空的並且包括中心軸線621、通常圓筒形側壁625、下端或敞開端622和上端623、以及從上端623延伸至敞開端622的圓筒形室624。多個孔或流體口 665徑向延伸穿過與敞開端622鄰近的側壁625，從而在側壁625上穿孔並且與室624的下端相交以用於流體連通。實際上，在側壁625中可以形成任何合適數目的流體口 665，例如包括一個、兩個、八個、十五個、或更多個流體口665。
[0080]在敞開端622與流體口 665之間，側壁625包括環形無穿孔密封區域628。當安裝在圖1的控制閥200中時，活塞殼體610的上端623通過閥200的可移除端208軸向地保持，控制口 270延伸穿過閥200的可移除端208，從而使室624的上端與控制口 270流體連通。在至少一些實施方式中，上端623通過可移除端208閉合。
[0081]最佳地如圖13所示，活塞殼體610還包括多個門650以及多個門密封件652，多個門密封件652定位在殼體側壁625與門中的一個門之間。門650彎曲成與活塞殼體610圍繞中心軸線621的曲度匹配。每個門650均通過鉸接件655聯接至與口 665中的一個口相鄰的側壁625。鉸接件655軸向地定位在門650與上端623之間。為了在安裝期間方便，鉸接件655嵌入側壁625中的凹部中並且在門650關閉時不徑向延伸越過側壁625。鉸接件655包括定向成與圓筒形側壁625通常相切的旋轉軸線657。每個鉸接件655還包括偏置構件658，該偏置構件658構造成使相應的門650偏置成與門密封件652和流體口 665接合。門650構造成根據流動狀況從口 665向外和向上沿方向659擺動，以及擺動返回以接觸門密封件652。以此方式，每個門650均構造成選擇性地密封口 665中的一個口。
[0082]再參照圖12，活塞630包括通常圓筒形本體632和內腔235。活塞本體632包括中心軸線631、控制端633、與控制端633相對的流動端237、與控制端633鄰近或相鄰的上密封接合部640、以及與流動端237鄰近或相鄰的下密封接合部645。上密封接合部640具有與下密封接合部645的直徑基本相同的直徑。上密封接合部640包括周向凹槽642，該周向凹槽642構造成接收和保持環形密封件285。因此，密封件285聯接在活塞630的壁部內以與活塞630 —起移動。在該實施方式中，環形密封件285為彈性O形環。活塞本體632還包括通常圓筒形居間部648，該通常圓筒形居間部648在上密封接合部640與下密封接合部645之間延伸並且具有比上密封接合部640和下密封接合部645的直徑更小的直徑。在某些情況下，居間部648的減小的直徑可以減小活塞630與活塞殼體610之間的摩擦。
[0083]偏置構件275設置在活塞630的腔235內並且構造成在活塞630與閥200的可移除端208之間延伸，以使活塞630沿遠離可移除端208的方向偏置。環形密封件286接收在活塞殼體610的敞開端622內的凹槽516內。儘管圖13中未圖示，但與圖10的座280類似，閥座280螺紋地接合敞開端622，以在安裝在室624內時保持密封件286並且保持活塞630。與圖10中示出的以及圖1中表示的閥入口 260類似，敞開端622和閥座280限定用於活塞殼體610的控制閥入口 260。當活塞630組裝在殼體610內時，活塞630定位在控制閥入口 260與流體口 665之間並且適於沿著中心軸線621往復運動，以便交替地允許並且然後防止入口 260與流體口 665之間的流體連通。
[0084]圖14呈現了活塞殼體710，活塞殼體710構造用於與圖12的活塞630 —起工作並且構造用於安裝在圖1的控制閥200內來替代活塞殼體210和活塞230。與活塞殼體610(例如，圖11)相同，殼體710還包括擺動門，但擺動的方向不同。與活塞殼體610—樣，活塞殼體710組裝有活塞630和偏置構件275 (圖12)。活塞殼體710包括中心軸線721以及與活塞殼體610的特徵類似的多個特徵。作為示例，活塞殼體710包括通常圓筒形側壁625、下端或敞開端622和上端623、從上端623延伸至敞開端622的圓筒形室624、以及多個孔或流體口 665。在圖14的俯視圖中並不是這些特徵中的所有特徵都可見。口 665徑向延伸穿過與敞開端622鄰近的側壁625，從而在側壁625上穿孔並且與室624的下端相交以用於流體連通。當安裝在圖1的控制閥200中時，活塞殼體710的上端623通過閥200的可移除端208在軸向上保持，控制口 270延伸穿過閥200的可移除端208，從而使室624的上端與控制口 270流體連通。
[0085]活塞殼體710還包括多個門750以及多個門密封件652，多個門密封件652定位在殼體側壁625與門中的一個門之間。圖14的示例包括四個門750。門750彎曲成與活塞殼體710圍繞中心軸線721的曲度匹配。每個門750均通過鉸接件755而與口 665中的一個口相鄰地聯接至側壁625。鉸接件755在軸向上定位成與門750相鄰。鉸接件755包括定向成與中心軸線721平行的旋轉軸線757。每個鉸接件755還包括偏置構件758，偏置構件758構造成使相應的門750偏置成與門密封件652和流體口 665接合。門750構造成根據流動狀況從口 665向外沿方向759擺動，以及擺動返回以接觸門密封件652。以此方式，每個門750均構造成選擇性地密封口 665中的一個口。圖14的門密封件652的形狀可以與圖13的門密封件652不同。
[0086]儘管在圖13中未圖示，但與圖10和圖11的實施方式類似，閥座280螺紋地接合敞開端622以在安裝在活塞殼體710的室624內時保持環形密封件286並且保持活塞630。活塞殼體710、敞開端622和閥座280限定用於活塞殼體710的控制閥入口 260，該控制閥入口 260與圖10中示出的以及圖1中表示的閥入口 260類似。當活塞630組裝在殼體710內時，活塞630定位在控制閥入口 260與流體口 665之間並且適於沿著中心軸線721往復運動，從而交替地允許並且然後防止入口 260與流體口 665之間的流體連通。
[0087]當安裝在圖1中示出的控制閥200的閥體205內時，活塞殼體610、710的通過門密封件652輔助的相應的門650、750(圖11和圖14)交替地允許和防止通過流體口 665的流體連通，從而在排出管110中的壓力P2大於供給管105中的壓力Pl並且閥200關閉時，將活塞630與排出管110隔離。因此，在各種情況下，關閉的門650、750防止排出管110的流體壓力P2作用在活塞630上並且防止可能移動活塞630，從而確保偏置構件275保持抵靠密封件286和閥座280上的活塞630座置，以保持用於閥200的關閉構型。因此，在排出管110中的壓力P2大於供給管105中的壓力Pl時，防止了從排出管110至供給管105的流體回流。活塞殼體610、710的門650、750構造成使控制閥200與活塞630的各個表面區域的加工公差或尺寸不準確度的影響隔離。
[0088]現在參照圖15，示出了可以在控制系統100中採用的另一控制閥800。在一些實施方式中，控制閥800作為圖1的控制閥200的子組件安裝。控制閥800包括活塞殼體810，在活塞殼體810中設置有表面積補充活塞830，表面積補充活塞830適於沿著中心軸線821往復運動，以使閥800在關閉構型與打開構型之間轉變。在圖15中，閥800示出為處於關閉構型。最顯著地，活塞殼體810包括聯接至活塞830的多個滑動門850。
[0089]最佳地如圖16所示，活塞殼體810包括與活塞殼體610的特徵類似的若干特徵，諸如例如通常圓筒形側壁625、下端或敞開端622和上端623、從上端623延伸至敞開端622的圓筒形室624、以及多個周向隔開的孔或流體口 865。口 865徑向延伸穿過與敞開端622鄰近的側壁625，從而在側壁625上穿孔並且與室624的下端相交以用於流體連通。活塞殼體810還包括設置在側壁625內的軸向延伸的通道812，該通道812與每個流體口 865和上端623相交。當從上端623觀察時，通道812具有T形結構，並且因此，通道812還可以被稱為T形通道812。通道812的「T」的基部814徑向延伸至室624。T形通道812彎曲成與側壁625的曲度匹配。
[0090]活塞830包括通常圓筒形本體832和內腔235。活塞本體832包括中心軸線831、控制端833以及與控制端833相對的流動端237、與控制端833鄰近或相鄰的上密封接合部840、以及與流動端237鄰近或相鄰的下密封接合部845。上密封接合部840具有與下密封接合部845的直徑基本相同的直徑。上密封接合部840包括構造成接收並且保持上環形密封件285的周向凹槽842。因此，密封件285聯接在活塞830的壁內以與活塞830 —起移動。活塞本體832還包括通常圓筒形居間部848，通常圓筒形居間部848在上密封結合部840與下密封接合部845之間延伸，並且具有與上密封接合部840和下密封接合部845的直徑基本相同的直徑。活塞830還包括腔235，腔235構造成接收偏置構件275 (圖1)以在閥200的活塞830與可移動端208之間延伸，以使活塞830在離開可移動端208的方向上偏置。
[0091]現在參照圖17和圖18，門850彎曲成與側壁625和通道812的曲度相匹配。每個門850包括軸向延伸本體部851，軸向延伸本體部851具有徑向向內延伸的中央部853、一個在中央部853的每一側上的兩個軸向延伸的翼部854、跨過中央部853和翼部854的徑向外表面852、在外表面852中的密封凹槽855、從每個門850的上邊緣徑向延伸的附接臂856。門密封件857接收並保持在密封凹槽855內。在相對於中心軸線821測量的情況下，附接臂856具有與中心部853相同的角寬。
[0092]如在圖15中示出的，每個門850聯接至活塞830。在本實施方式中，門850與活塞830之間的聯接在附接臂856處實現。門850和其附接臂856以滑動的方式接收在T形通道812內，附接臂856徑向延伸穿過T形通道812的基部814並且延伸至室624中。門密封件857定位在門850的外表面852與容置側壁625中的對應通道812之間。門850構造成與活塞830 —起軸向地移動，並且門密封件857構造成與門850 —起移動。通過該布置，每一對門850和門密封件857構造成選擇性地密封口 865中的一個口。在一些實施方式中，門密封件857中的至少一個門密封件替代地圍繞口 865保持在通常固定的位置，而非嵌入在門850上的密封凹槽855中。
[0093]儘管未在圖15中示出，與圖10和圖11的實施方式類似，閥座280螺紋地接合敞開端622以便在安裝在活塞殼體810的室624內時保持環形密封件286並且保持活塞830。活塞殼體810、敞開端622以及閥座280限定用於活塞殼體810的控制閥入口 260，該控制閥入口 260類似於圖10中所示且在圖1中指示的閥入口 260。當組裝在殼體810內時，活塞830和門850定位在控制閥入口 260和流體口 865之間，並且適於沿著中心軸線821往復運動以便交替地允許以及防止入口 260與流體口 865之間的流體連通。
[0094]當安裝為圖1中的控制閥200的子組件時，活塞殼體810的上端623通過閥200的可移除端208在軸向上保持，控制口 270延伸穿過可移除端208，從而將室624的上端安置為與控制口 270流體連通。在一些實施方式中，活塞殼體810包括聯接至上端823的單獨的頭部，該單獨的頭部與控制閥200中的活塞殼體210的頭部215 (圖3)或者控制閥500中的活塞殼體510的頭部215 (圖10)類似。
[0095]參照圖15和圖1，當安裝為控制閥200的子組件時，控制閥800的操作類似於先前描述的對活塞殼體610、710與活塞630(圖11、圖14、和圖12)的操作。活塞殼體850的由門密封件852輔助的門850交替地允許並隨後防止穿過流體口 865的流體連通，從而當壓力P2大於供給管105中的壓力Pl並且閥200關閉時，將活塞830與排出管110隔離。因此，在各種情況下，關閉的門850防止排出管110的流體壓力P2移動活塞830，從而保證偏置構件275使活塞830保持抵靠密封件286和閥座280座置以保持閥200的關閉構型。因此，當排出管110中的壓力P2大於供給管105中的壓力Pl時，防止流體從排出管110流回至供給管105。活塞殼體810的門850構造成將控制閥200與活塞830的各個表面區域的加工公差或者尺寸不準確度的影響隔離。
[0096]圖19表示可以在圖1的控制系統100中採用而代替控制閥200的控制閥的另一個實施方式。在該實施方式中，控制閥900包括閥本體905、聯接至閥本體905的可移除頭部915、定位在閥本體905內的居間殼體構件920、以及定位在閥本體905內的表面積補償活塞930。在圖19的實施方式中，閥本體905與參照圖1描述的閥200的閥本體205類似或者相同。
[0097]閥本體905包括:控制閥入口或者敞開端906 ;控制閥出口 908，其可以稱為排出流體口，從入口 906移位；上端或控制端910，其具有開口，並且通常位於上述入口 906與出口 908之間。閥本體905還包括環形閥座912和活塞軸線914，環形閥座912設置成靠近入口 906，活塞軸線914延伸穿過閥座912和控制端910的開口。為了方便起見，控制端910還可以稱為「第一端」，並且敞開端906還可以稱為「第二端。」與文中公開的一些實施方式不一樣，圖19的控制閥900不包括閥本體905和包圍活塞930的大部分的附加的活塞殼體兩者。然而，閥本體905作為活塞殼體執行，並且因此可以稱為活塞殼體。
[0098]可移除頭部915覆蓋本體905的控制端910並且聯接或者限制本體905內的居間殼體構件920和活塞930。可移除頭部915包括控制口 270和軸向設置的孔918。
[0099]居間殼體構件920呈圓筒形且是中空的，其具有設置成與頭部915相鄰的第一端或上端922並且具有定位成與上端922相對的端板924。與軸線914對準的孔925延伸穿過端板924。多個洩放口 926軸向延伸穿過頭部915、並且穿過居間殼體構件920的側壁的一部分、但是不穿過端板924。在與端板924相鄰的位置處，洩放口 926轉向並且徑向延伸穿過構件920的內表面。圖19示出了兩個洩放口 926，但是其他實施方式可以具有僅一個洩放口，或者可以具有三個、四個、五個或者任何實用數目的洩放口 926。
[0100]在中空的殼體構件920和閥本體905內，位於控制端910處的第一上部室927從端板924延伸至頭部915。此外，在閥本體905內，第二下部室928通常從閥座912延伸至殼體構件920的至少外表面。與上部室927相比，下部室928鄰近入口 906、即敞開端。下部室928與控制閥出口 908、即排出流體口流體連通，並且當安裝在控制系統100中時，下部室928與排出管110流體連通。下部室928通過居間殼體構件920與上部室927分開，但是至少在缺乏活塞930的情況下，端板924中的孔925與室927、928相交且相連接。在廣義上講，孔925還可以稱為居間室。
[0101]仍然參照圖19，活塞930形成為活塞杆940，活塞杆940具有第一或上端942以及第二或下端943、聯接至杆第一端942的下盤部945、以及聯接在沿著杆940的長度的選定位置處的上盤部960。活塞杆940沿著活塞軸線914延伸。活塞杆940具有比盤部945、960任一者更小的直徑。上盤部960與杆940之間的相接部防止上盤部960與杆940之間的流體連通。在圖19示出的實施方式中，上盤部960具有比下盤部945更大的直徑。然而，在一些其他實施方式中，上盤部960具有比下盤部945更小的直徑，或者具有等於盤部945的直徑的直徑。對一些實施方式，活塞杆940由於其位置也稱為第一密封接合部或者居間密封接合部，下盤部945也稱為第二或下密封接合部，上盤部960也稱為第三或上密封接合部。
[0102]第一環形襯套966與活塞軸線914對準並且定位在殼體構件920內的上部室927內的端板924上。襯套966構造成阻礙或防止流體在上部室927與下部室928之間流動。襯套966滑動地接收活塞杆940，第一環形密封件285密封地接合活塞杆940。第二環形襯套970與活塞軸線914對準，並且在閥本體905的外側聯接至頭部915，以阻礙或防止上部室927中存在的流體離開閥本體905。襯套970滑動地接收活塞杆940，環形密封件289密封地接合活塞杆940。襯套970可以與襯套966類似或相同，並且密封件289可以與密封件285類似或相同。靠近控制閥入口 906，環形密封件286聯接至閥座912並且對一些實施方式可以稱為「第二環形密封件」。
[0103]在控制閥900的組件中，活塞930定位在控制閥入口 906與出口 908之間。活塞230適於在殼體905內沿著中心軸線914往復運動，從而交替地，在打開構型中允許入口906與出口 908之間的流體連通，以及在關閉構型中防止入口 906與出口 908之間的流體連通。因此，活塞930構造成使閥900在關閉位置與打開位置之間轉變。在圖19中，閥900示出為處於關閉構型，其中，下密封接合部945的流動端947在閥座912處接合第二環形密封件286。閥900的關閉構型可以等同地描述為下述狀態:其中，第二環形密封件286密封地接合下部室928和活塞930的下密封接合部945。在圖19中由盤卷彈簧示例的偏置構件965構造成使活塞930偏置離開上端910。在圖19中，偏置構件965安裝在上部室927內，以在活塞上盤部960與控制端933處的頭部915之間作用。
[0104]在下盤部945上，活塞流動端947的最外環形唇部948徑向地延伸越過密封件286，並且唇部948保持與下部室928流體連通，使得即使在閥閉合時，下部室928中的任何流體作用在唇部948的軸向投影表面積949上。包括面積949的活塞流動端947面向敞開端906，即，控制閥入口。表面積949呈平的以及環形的形狀。下盤部945還包括與活塞杆940相鄰的環形肩部950。肩部950具有面向頭部915和活塞殼體210的控制端906的軸向投影表面積951。上盤部960設置在上部室927和居間殼體構件920內。環形密封件946密封地接合上盤部960和殼體構件920的內壁，從而將上部室927劃分為兩個區，這將在之後描述。
[0105]控制閥900的組件包括四個流體區:中央流體區290、控制流體區292、洩放流體區293、以及入口流體區295。在該實施方式中，中央流體區290在第一環形密封件285與第二環形密封件286之間軸向地延伸，通常與下部室928和居間室925 ( S卩，孔925)的下部段對應。中央流體區290與控制閥出口或者排出流體口 908相鄰並且流體連通。控制流體區292在頭部215與上盤部960上的密封件946之間軸向地延伸，與上部室927的上部對應。上盤部960和區292與控制口 270流體連通。上盤部960還可以稱為活塞930的控制端。洩放流體區293在第一環形襯套966上的環形密封件285與上盤部960上的密封件946之間延伸，對應於居間殼體構件920的上部室927的下部。居間殼體構件920的側壁中的洩放口 926在洩放流體區293與控制閥900外側的環境條件之間提供流體連通，環境條件可以例如是大氣壓力和溫度下的空氣。因此環境流體可以在區293與控制閥900外側的環境體積之間交換。入口流體區295包括控制閥入口 260並且延伸至閥座912處的第二環形密封件286。一些流體區的尺寸能夠隨著活塞930往復而變化。
[0106]控制閥900包括多個表面區域，該多個表面區域構造成在流體與活塞930、即活塞930的具有軸向投影表面積並且構造成暴露於閥900中的流體的表面區域之間交換軸向力。在這些之中，活塞930上的第一組表面區域設置在中央流體區290中，每個表面區域具有通常面向活塞殼體905 (即，閥本體905)的上端910並且面向頭部915的軸向投影表面積。活塞930上的第二組表面區域也設置在中央流體區290中，每個表面區域具有通常面向殼體905的敞開端922的軸向投影表面積。第二組表面區域的構件面向第一組的構件的相反方向。在圖19的實施方式中，由於第二環形密封件286固定至閥座912,並且由於密封件286限定流體區290的下邊界，因此，活塞930的部分在閥操作期間在中央流體區290與入口流體區295之間移動。因此，為了方便起見，區290中的第一組的構件和第二組表面區域將基於閥900的關閉構型限定。區290中的第一組表面區域包括活塞肩部950的軸向投影表面積951。區290中的第二組表面區域包括活塞流動端947的最外環形唇部948的軸向投影表面積949。在圖19中，在居間密封接合部940上沒有特徵包括中央流體區290的軸向投影表面積，並且在上密封接合部960上沒有特徵包括中央流體區290的軸向投影表面積。此外，上密封接合部、即盤部960通過第一環形襯套966相對於下部室928和對應的流體區290密封。因此，在該實施方式中，第一組表面區域和第二組表面區域每個均具有一個構件，但是一些實施方式可以包括在第一組或第二組中的更多個構件。
[0107]當控制閥900關閉時，為了穩定控制閥900，中央流體區290中的第一組表面區域的總軸向投影表面積超過流體區290中第二組表面區域的總軸向投影表面積。更具體地，活塞肩部950的軸向投影表面積951超過中央流體區290內的最外環形唇部948的軸向投影表面積949。因此，至少當閥900處於關閉構型中時，由中央流體區290中的流體施加在活塞930上的淨軸向力朝向活塞殼910的敞開端922起作用，作為偏置關閉力起作用。
[0108]在控制閥900的操作期間，通過控制口 270進入的控制流體可以作用在上盤部960的上表面962上以調節閥900的運行狀況。由控制流體施加的力與上表面962的軸向投影面積成正比。當設計閥900的實施方式時，上表面962的軸向投影面積可以獨立於活塞930的位於中央流體區290中的部分的表面積而變化，中央流體區290包括前述第一組表面區域和第二組表面區域。上表面962的該獨立性以及上盤960隔離與流體區290的流體連通意味著設計或實現活塞930上的力(即，例如，由於中央流體區290、控制流體區292、以及入口流體區295內的流體壓力而產生的軸向力和由於偏置構件965而產生的力)的理想平衡可能比常規控制閥更容易或更耐用，或者可能比本文中描述的各種其他實施方式更容易或更耐用。活塞930上的力的平衡的評估考慮在活塞930上起作用的用於活塞930的至少一個軸向位置以及在至少一種操作條件期間的淨軸向力的大小。具有用於活塞930的力的理想平衡可能對適當的閥操作是有利的。力的平衡的評估可以被執行用於本文中所公開的任何活塞和任何閥。
[0109]可能進入洩放流體區293的環境流體在上盤部960上施加向上關閉力，從而影響活塞930上的平衡力。在各種操作情形下，環境流體的壓力小於中央流體區290中的流體的壓力，並且因此，由環境流體在上盤部960上施加的關閉力小於下述關閉力，即:中央流體區290中的流體在不存在殼體構件920的情況下將在上盤部960上施加的關閉力。因而，將上盤部960與中央流體區290中的流體隔離的殼體構件920的存在可能有益於實現活塞930上的力的理想平衡。殼體構件920的益處可以包括當閥900關閉時實現中央流體區290的在活塞930上起作用的淨關閉力。
[0110]現在參照圖20，示出了流動控制系統980，用於通過聯接在管105與管110之間的表面積補償控制閥200而調節流體從供給管105至排出管110的流動。除了兩個止回閥982,984已添加至圖20的系統之外，圖20的結構與圖1的結構基本相同。第一止回閥982設置在位於供給管105的流體口 150與節流閥入口 132之間的供給壓力管線151例如管件或管中。止回閥982定向成允許流體從流體口 150流動至節流閥入口 132並且防止流體沿相反的方向流動。第二止回閥984設置在聯接排出管110的流體口 155的管線中，用於在某些流動條件下與控制口 270、旁通引導閥140以及多支管160流體連通。因而，第二止回閥984聯接用於在流體管線156與流體管線271之間流體連通。止回閥984定向成允許流體從排出管110流動至控制口 270並且防止流體沿相反的方向流動。
[0111]第一止回閥962例如在排出壓力P2大於供給壓力Pl時防止流體從排出管110通過引導閥140、多支管160和節流閥130回流至供給管105。第二止回閥984在排出壓力P2大於供給壓力Pl時在各種流動條件期間協助或確保關閉閥200，從而減小或防止通過控制閥200的回流。第二止回閥984特別有利於引導閥140被完全關閉的情形。第二止回閥984在P2大於Pl時為流體壓力提供從排出管110到達控制口 270的路徑，並且用以在活塞230的控制端233和內腔235 (圖4)之上施加軸向關閉力，從而協助關閉閥200中的彈簧275。因此，各止回閥982、984的用途是降低或防止流體從排出管110沿著特定路徑回流至供給管105。
[0112]圖20中的控制閥表示本文中所描述的或落入本公開內容的範圍內的表面積補償控制閥的各種實施方式中的任何實施方式。替代性地，具有兩個止回閥982、984的流動控制系統980的另一實施方式包括常規控制閥(未示出)以代替控制閥200。常規控制閥並不包括如同本文中所公開的活塞230、活塞430、活塞530等的表面積補償活塞。使用兩個止回閥982、984能夠防止流體從排出管110回流至供給管105，即使當常規控制閥使用在系統980中時亦是如此。
[0113]以提出了與本公開內容一致的各種實施方式的示例。可以設想各種變型。例如，儘管在圖2中示出為盤卷壓縮彈簧，但是在一些其他實施方式中，用於活塞的偏置構件275可以是波狀彈簧、盤卷拉伸彈簧、或聯接至適當的反作用構件或活塞殼體的表面的另一類型的彈性構件。在一些實施方式中，偏置構件275在可能不延伸到活塞室中的情況下可以聯接至活塞上的另一位置，諸如例如第一端(例如，控制端233)的外表面或第二端(例如，流動端237)的外表面的位置。
[0114]在一些控制閥實施方式中，能夠設想第一密封件285設置在圍繞上內部室224的在活塞殼體210、510中的凹槽中，並且活塞、例如活塞430不具有上凹槽242且不具有面向敞開端222的較小的環形肩部。這些實施方式在流體區290中不具有聯接至活塞的面向敞開端222的表面。因而，在這種情況下，流體區290中的第二組表面區域為不具有構件的空組。即使如此，流體區290中第一組表面區域的總的、即總軸向投影表面積(如上面的各處所限定的)超過流體區290中的第二組表面區域的具有零面積的總軸向投影表面積。
[0115]儘管在各種示例中已描述了流體區290中第一組表面區域的總軸向投影表面積與第二組表面區域的總軸向投影表面積的比率(即[第一值]/[第二值]*100%)，該比率為具有最大值105 %或115 %，其他比率也是可能的。應當理解，在控制閥200和控制閥500的一些實施方式中，流體區290中第一組表面區域的總軸向投影表面積大於第二組表面區域的總軸向投影表面積的115%。
[0116]已相對於各種控制閥的具體幾何特徵限定了流體區290、流體區292和流體區295。所做的流體區的這些限定僅是為了在描述閥的特性或性能時方便。也可以相對於控制閥200和控制閥500的各種特徵限定其他流體區以描述閥的特性或性能。
[0117]儘管環形密封件285和環形密封件286被描述為彈性O形環，但是在其他實施方式中，也可以使用其他適當類型的密封件。密封件285和密封件286的材料被選擇以適應擬用於的流體和所預期的流動條件。
[0118]儘管活塞430的肩部450在圖9中示出為漸縮表面，但是在其他實施方式中，肩部450嚴格地沿徑向方向延伸，與圖4的環形肩部類似，或者肩部450在密封接合部440與密封接合部445之間彎曲。無論肩部450是漸縮的、彎曲的還是嚴格地沿徑向方向延伸，肩部450的通常面向控制端233的軸向投影表面積451是相同的。肩部450的軸向投影表面積451影響控制閥200中活塞430的性能。類似地，在活塞230、活塞530的各種實施方式中，環形肩部250是漸縮的或彎曲的。
[0119]儘管示出了圖11的活塞殼體610為沒有聯接至側壁625的頭部，但是閥200的可移除端部208用作用於活塞殼體610的頭部，並且在一些實施方式中，可移除端208聯接至活塞殼體610的上端623。在一些其他實施方式中，活塞殼體610包括聯接至上端623的單獨的頭部，該單獨的頭部與控制閥200中的活塞殼體210的頭部215 (圖3)、或控制閥500中的活塞殼體510的頭部215 (圖10)相似。
[0120]儘管鉸接件755在圖14中示出為設置在活塞殼體710的側壁625的外側，但是在一些實施方式中，鉸接件755設置在側壁625中的凹部內並且在門750關閉時不徑向地延伸超越側壁625。
[0121]再次參照圖15中的控制閥800，在圖15中，附接臂856從每個門850的上邊緣徑向地延伸。在一些實施方式中，附接臂從門上的另一位置延伸，或在不包含附接臂856的情況下，門850可以以本領域中已知的另外的適當的方式聯接至活塞830。例如，門850可以聯接至活塞830的外圓筒形表面。涉及活塞830，在一些實施方式中，居間部848具有比密封接合部840、845更小的直徑，以便減小活塞830與活塞殼體810之間的摩擦。在控制閥800的一些實施方式中，活塞830由圖12的活塞630代替。
[0122]再次參照圖16中的控制閥900和居間殼體構件920。儘管第一環形襯套966位於上部室927內並且第二環形襯套970聯接至閥體905外側的頭部915，但是在一些實施方式中，襯套966和襯套970為方便起見或為結構優勢而被重新定位。在一些其他實施方式中，活塞杆940的端部942更短，終止於上盤部960處或在與上盤部960相鄰處終止，活塞杆940並不延伸通過頭部915，並且不包含第二環形襯套970。對於活塞杆940不延伸通過頭部915的各實施方式，頭部915具有設置在有利位置中但不具有附加的孔918的控制口 270。一些實施方式不具有第一環形襯套966;相反，第一環形密封件285可以聯接在端板924與活塞杆940之間。在控制閥900的一些實施方式中，密封件928聯接至活塞930而不是閥座912。
[0123]對於控制閥900，中央流體區290中的第一組表面區域和第二組表面區域描述為各自、即每個構件具有一個軸向投影表面積。即使如此，一些實施方式在第一組或第二組中可以包括更多個構件，或在第一組或第二組中可以不包括構件。例如，在一些實施方式中，當閥900關閉時，整個活塞流動端947相對於下部室928和中央流體區290中的流體密封，使得活塞流動端947的沒有部分保持與下部室928流體連通，並且因此，面積949的大小為零。因而，在區290中的第二組表面區域可以描述為不具有構件的空組，這是由於當閥900關閉時位於區290中的活塞930的表面不具有面向活塞殼體(S卩，閥體)905的敞開端922的軸向投影表面積。
[0124]另外，參照圖1所公開的流動控制系統100也可以包括第一止回閥982，如圖20所示並且參照圖20描述的，該第一止回閥982設置在供給管105的流體口 105與節流閥入口132之間的管線中用於流動控制系統980。因而，在各種實施方式中，流動控制系統可以包括位於無位置、一個位置或兩個位置中止回閥。
[0125]因而，雖然已示出和描述了示例性實施方式，但是在不背離本文中的範圍或教示的情況下，可以由本領域的普通技術人員對其做出改型。本文中所描述的實施方式僅是示例性的而非限制性的。本文中所描述的系統、設備和過程的許多變型和改型均是可能的並且在本公開內容的範圍內。因此，保護範圍不限於本文中所描述的實施方式，而是僅由所附權利要求限制，其範圍應當包括權利要求的主題的所有等同方案。
【權利要求】
1.一種控制閥，包括: 活塞殼體，所述活塞殼體包括:中空部，所述中空部具有第一端、敞開端、內部的第一室以及內部的第二室；和流體口，所述流體口構造成允許流體排出所述第二室，其中，所述第一室與所述第一端鄰近，並且所述第二室與所述敞開端鄰近； 活塞，所述活塞設置在所述殼體內並且適於往返運動，所述活塞包括第一密封接合部和第二密封接合部，所述第一密封接合部具有小於所述第二密封接合部的直徑的直徑。
2.根據權利要求1所述的控制閥，還包括: 第一環形密封件，所述第一環形密封件密封地接合所述活塞的所述第一密封接合部，並且構造成防止流體在所述第一室的至少一部分與所述第二室的至少一部分之間流動； 第二環形密封件，所述第二環形密封件與所述第一環形密封件軸向地間隔開，並且構造成密封地接合所述第二室和所述活塞的所述第二密封接合部； 其中，在所述第一環形密封件與所述第二環形密封件之間設置有流體區並且所述流體區與所述第二室和所述流體口流體連通。
3.根據權利要求2的控制閥，其中，所述活塞還包括: 第一組表面區域，所述第一組表面區域基本上面向所述活塞殼體第一端並且具有總軸向投影表面積； 第二組表面區域，所述第二組表面區域基本上面向所述活塞殼體的所述敞開端並且具有總軸向投影表面積； 其中，所述第一組表面區域的所述總軸向投影表面積超過所述第二組表面區域的所述總軸向投影表面積。
4.根據權利要求3的控制閥，其中，當所述閥處於關閉構型時，所述第二環形密封件密封地接合所述第二室和所述活塞的所述第二密封接合部； 其中，當所述閥處於關閉構型時，所述第一組表面區域和所述第二組表面區域設置在所述流體區中。
5.根據權利要求1所述的控制閥，還包括: 具有控制口的頭部，所述頭部設置在所述活塞殼體第一端處； 居間殼體構件，所述居間殼體構件在所述活塞殼體中設置成與所述活塞殼體第一端和所述頭部相鄰； 其中，所述活塞還包括第三密封接合部，所述第三密封接合部聯接至所述第一密封接合部並且設置在所述居間殼體構件中； 其中，所述第三密封接合部與所述控制口流體連通，並且與所述第二室隔離流體連通。
6.根據權利要求5所述的控制閥，其中，所述第三密封接合部的直徑大於所述第二密封接合部的直徑。
7.根據權利要求1所述的控制閥，還包括: 第一組表面區域，所述第一組表面區域基本上面向所述活塞殼體第一端並且具有第一總軸向投影表面積； 第二組表面區域，所述第二組表面區域基本上面向所述活塞殼體的所述敞開端並且具有第二總軸向投影表面積； 其中，所述第一總軸向投影表面積超過所述第二總軸向投影表面積； 其中，所述活塞適於在關閉構型和打開構型之間往復運動，在所述關閉構型中，防止了在所述活塞殼體的所述敞開端與所述第二室之間的流體連通，在所述打開構型中，允許在所述敞開端與所述第二室之間的流體連通； 其中，當所述閥處於所述關閉構型時，所述第一組表面區域和所述第二組表面區域設置在所述第二室中。
8.一種流動控制系統，包括: 流動控制閥，所述流動控制閥包括: 活塞殼體，所述活塞殼體包括:頭部；聯接至所述頭部的中空的延伸部，所述延伸部具有敞開端、內部的第一室、內部的第二室；以及流體口，所述流體口構造成允許流體排出所述第二室，其中，所述第一室與所述頭部相鄰並且具有小於所述第二室的直徑的直徑，並且，所述第二室與所述敞開端相鄰； 活塞，所述活塞設置在所述殼體內並且適於往復運動，所述活塞包括第一密封接合部和第二密封接合部，所述第一密封接合部具有小於第二密封接合部的直徑的直徑。
9.根據權利要求8所述的流動控制系統，其中，所述控制閥還包括: 偏置構件，所述偏置構件設置在所述活塞與所述活塞殼體之間，並且構造成使所述活塞沿著離開所述殼體的所述頭部的方向偏置； 第一環形密封件，所述第一環形密封件設置在所述第一室內，並且構造成密封地接合所述第一室和所述活塞的所述第一密封接合部； 第二環形密封件，所述第二環形密封件與所述第一環形密封件軸向地間隔開並且設置在所述第二室內，所述第二環形密封件構造成密封地接合所述第二室和所述活塞的所述第二密封接合部； 其中，所述第一室和所述第二室相交； 其中，流體區在所述第一環形密封件與所述第二環形密封件之間延伸並且與所述流體口流體連通。
10.根據權利要求9所述的流動控制系統，其中，所述第二環形密封件在所述中空的延伸部的內部圓筒形壁上設置在環形凹部內。
11.根據權利要求2所述的控制閥，其中，所述第二環形密封件在所述活塞的所述第二密封接合部上設置在環形凹部內。
12.根據權利要求9所述的控制閥，其中，所述活塞包括第一環形肩部，所述第一環形肩部定位在所述第一密封接合部與所述第二密封接合部之間並且處於所述流體區中。
13.根據權利要求9所述的控制閥，其中，所述活塞還包括: 第一組表面區域，所述第一組表面區域基本上面向所述頭部並且具有總軸向投影表面積； 第二組表面區域，所述第二組表面區域基本上面向所述活塞殼體的所述敞開端並且具有總軸向投影表面積； 其中，所述第一組表面區域的所述總軸向投影表面積超過所述第二組表面區域的所述總軸向投影表面積。
14.根據權利要求13所述的控制閥，其中，所述第一組表面區域和所述第二組表面區域包括僅在所述流體區中的表面區域。
15.根據權利要求14所述的流動控制系統，其中，所述第一組表面區域的所述總軸向投影表面積不大於所述所述第二組表面區域的所述總軸向投影表面積的105%。
16.根據權利要求8所述的流動控制系統，其中，所述控制閥包括與所述頭部相鄰的控制口，所述流動控制系統還包括: 供給管； 排出管； 與所述供給管流體連通的第一系統口； 與所述排出管流體連通的第二系統口 ； 節流閥，所述節流閥具有與所述第一系統口流體連通的入口並且具有與所述控制閥的所述控制口流體連通的出口； 引導閥，所述引導閥具有第一引導口，所述第一引導口與所述控制閥的所述控制口和所述節流閥出口流體連通，並且所述引導閥具有第二引導口，所述第二引導口與所述第二系統口流體連通； 其中，所述控制閥設置在所述供給管與所述排出管之間。
17.根據權利要求16所述的流動控制系統，其中，所述節流閥和所述引導閥中的至少一者是可調節的。
18.根據權利要求16所述的流動控制系統，還包括在所述活塞上的環形肩部，所述環形肩部定位在所述第一密封接合部和所述第二密封接合部之間並且基本上面向所述活塞殼體的所述頭部。
19.根據權利要求8所述的控制閥，還包括: 居間殼體構件，所述居間殼體構件在所述活塞殼體中設置成與所述頭部相鄰； 其中，所述活塞還包括第三密封接合部，所述第三密封接合部聯接至所述第一密封接合部並且設置在居間殼體構件中； 其中，所述第三密封接合部與所述控制口流體連通並且相對於所述第二室密封。
20.一種控制閥，包括: 活塞殼體，所述活塞殼體包括:具有大致中心軸線的中空部、具有敞開端的殼體側壁、延伸通過所述側壁的多個流體口、以及多個門，所述多個門中的每一者構造成選擇性地密封所述流體口中的一者； 活塞，所述活塞設置在所述活塞殼體內並且適於在所述活塞殼體中往復運動，所述活塞包括基本上中心軸線和上密封接合部。
21.根據權利要求20所述的控制閥，還包括: 第一環形密封件，所述第一環形密封件設置在所述活塞的所述上密封接合部與所述側壁之間，並且構造成密封地接合所述上密封接合部和所述側壁； 多個門密封件，所述多個門密封件中的每一者設置在所述殼體側壁與所述門中的一者之間。
22.根據權利要求21所述的控制閥，還包括多個鉸接件，每個鉸接件具有旋轉軸線，並且每個鉸接件聯接至所述殼體側壁並且聯接至所述門中的一者。
23.根據權利要求22所述的控制閥，其中，一個或更多個所述鉸接件包括偏置構件，所述偏置構件構造成使被聯接的門偏置成與所述流體口中的一個流體口密封接合； 其中，所述一個或更多個鉸接件的所述旋轉軸線定向成與所述殼體中心軸線平行。
24.根據權利要求21所述的控制閥，其中，所述多個門與所述活塞接合併且構造成用於隨所述活塞進行往復運動。
25.根據權利要求24所述的控制閥，其中，所述活塞殼體還包括設置在所述殼體側壁中的多個軸向延伸通道，每個通道與流體口相交； 其中，每個門設置在所述軸向延伸通道中的一者中並且構造成用於在所述軸向延伸通道中軸嚮往復運動。
26.根據權利要求4所述的控制閥，其中，所述第二組表面區域包括僅一個表面區域。
【文檔編號】F16K31/122GK104344058SQ201410380220
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2013年8月2日
【發明者】託馬斯·亨利·洛加, 大衛·J·塞勒, 賈斯廷·布蘭克·克勞奇, 勞爾·H·阿爾馬桑, 麥可·理察·阿迪布·察爾 申請人:丹尼爾測量和控制公司