专利名称：多功能阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀门装置，更具体地说，涉及一种用于流体的多功能阀。
背景技术：
阀经常用于流体控制装置，如计量泵中。在这种环境下，经常提供溢流阀以在流体压力超过最大值时提供流体压力释放功能。此外，一般也设置了与溢流阀分离的自动放气阀，以使从工作流体中析出的少量气体持续排出，否则它们会积累并困在泵的工作腔中。再者，可以包括一种放泄阀，以允许相对大量的空气从工作腔中快速放出。
在如美国专利5860793所公开的至少一种类型的泵结构中，放泄阀的功能合并到自动放气阀中。具体地说，自动放气阀包括在阀体内设置并在下阀座和上阀座之间可运动的球，一杆设置在球的顶部并与球一同移动。在泵的每个排放冲程中，球和杆远离下阀座朝上阀座向上运动。在球的运行过程中，少量的气体和工作流体从工作腔中泄出。一旦球移动到与上阀座接合，就防止了空气和工作流体的进一步泄漏。在随后的吸入冲程中，球向下移动恢复与下阀座密封接合。放泄功能由压下阀上的按钮而实现，从而限制杆的向上运动并防止在球向上运行过程中到达上阀座。由于球未密封，大量的气体和工作流体可以从工作腔中泄出。虽然放泄功能可以以这种形式实现，而由于球和阀体之间的较小间隙使被放泄的气体量受到限制。另外，在793专利中公开的泵除了实现自动放气和放泄功能的阀之外，还需要溢流阀。
发明内容
根据本发明的一个方面，多功能液压阀装置包括溢流阀、气体放泄阀以及放气阀。溢流阀、气体放泄阀和放气阀均设置在一个单独孔中。该装置优选地适于与泵流体连通，虽然这并不是必须的。
优选的是，放气阀包括设置在阀腔内的球，并可以在泵的吸入和排出冲程过程中与阀座形成接合和脱离接合。同样优选的是，放泄阀包括可移动的阀元件，该元件可以手动远离与阀座接合的密封位置移动。仍根据该优选实施例，溢流阀包括弹簧加载的托架，该托架响应流体压力的升高而远离密封表面移动。
溢流阀、气体放泄阀和放气阀可以具有同轴的密封表面，而放气阀可以设置在气体放泄阀之内。另外，气体放泄阀可以设置在溢流阀之内。此外，放泄阀可以包括可移动阀元件，而放气阀可以包括在该阀元件内设置的阀腔内可移动的球。
根据更优选实施例，溢流阀包括弹簧加载的托架，该托架响应流体压力升高的状况可移动，放泄阀包括设置在托架内的可移动阀元件，而放气阀包括在该可移动阀元件内设置的阀腔内可移动的球。
根据本发明的另一方面，多功能液压阀装置包括均设置在一个单独孔内的溢流阀、气体放泄阀和放气阀。溢流阀、气体放泄阀和放气阀具有公共的中心轴线，而放气阀径向设置在气体放泄阀内侧，气体放泄阀径向地设置在溢流阀内侧。
根据本发明另一方面，液压装置包括流体泵和与流体泵流体连通并设置在流体泵一单独孔中的多功能阀装置。阀装置包括溢流阀、气体放泄阀和放气阀，其中，溢流阀、气体放泄阀和放气阀具有同轴的密封表面。放气阀径向设置在气体放泄阀内侧，而气体放泄阀径向设置在溢流阀内侧，且溢流阀包括弹簧加载的托架，该托架响应流体压力升高的状况而移动。气体放泄阀包括设置在托架内的可移动阀元件，而放气阀包括在该阀元件内设置的阀腔内可移动的球。
本发明的其它方面和优点将在考虑以下附图和详细描述时显而易见。
图1为本发明计量泵的横截面图；图2为图1的计量泵的局部、全剖视图；
图3包括详细示出图2的多功能阀的放大、局部、剖视图；图4包括大致沿图3的线4-4截取的多功能阀的剖视图；具体实施方式
参照图1，计量泵10由电机12驱动，并将受控量的处理流体传送到导管或容器(未示出)中。计量泵10可以为液力致动型、机械致动型或电磁致动型。
如图2所示，泵10优选为液力致动型，并包括由膜片18和机械致动的补充阀20与排量腔(a displacement chamber)16分隔的液体端14。活塞或柱塞22设置在排量腔16中被由驱动组件24在该腔内往复运动。在工作中，在泵10的吸入和排放冲程期间，柱塞22在排量腔16中的往复运动导致膜片18的往复运动。在每个吸入冲程期间，处理流体从一个或多个单向阀27吸入膜片顶腔26内。在每个排出冲程期间，处理流体从膜片顶腔26通过一个或多个附加单向阀25排出。在正常工作期间，少量的工作流体(例如，油)从排量腔16通过多功能阀30并通过柱塞22和套筒31之间的间隙泄漏到驱动组件24内的油箱28内。最终，在排量腔16中的工作流体量被减少到在泵的一个或多个吸入冲程期间膜片接触并开启阀20的程度。阀20的开启导致工作流体从油箱28通过弹簧加载的单向阀32和阀20流入排量腔16中。最后，足够的备用工作流体供给到排量腔16中，以防止阀20在后续的吸入冲程期间进一步致动。以这种方式，在排量腔16内的工作流体量被维持在足以确保泵10连续正常工作的水平。
现在参照图3，多功能阀30利用设置在孔40中的元件实现自动放气功能、气体放泄功能和溢流功能，其中该孔40形成于排量腔16壳体42的上部内。由于多功能阀30位于排量腔16之上，从工作流体中析出的任何气体可以通过通道44和46迁移到阀30的底部。
放气阀结构放气功能是通过放气阀50实现的，该放气阀50包括球52形式的第一阀元件。该球52在第二阀元件56中形成的阀腔或凹槽54中可移动。阀腔54局部分别由第一和第二密封表面或阀座58、60限定。第一阀座58由定位器61所固定的O形密封圈59承载，而定位器61通过第二阀元件56内侧的过盈或摩擦配合保持就位。
在泵10的工作工程中，球52在第一阀座58和第二阀座60之间前后运行，而允许空气和工作流体从排量腔16中泄漏。具体地说，在泵10的每个排出冲程期间，排量腔16中的压力上升，导致球52下端的压力也升高。在球52上端的压力基本保持在大气压水平，从而在球52的两端建立了压差，该压差又导致球52向第二阀座60移动。在球52的这个运行过程中，少量的工作流体(大致每冲程一滴)从排量腔16围绕球52泄漏到孔40中。与该工作流体一同泄漏出来的是在通道46中积累的任何气体。在随后的冲程中，孔40中的工作流体液面升高，直到该高度到达了出口62为止。此后，工作流体以一滴接一滴的方式通过通道63和65流到油箱28中。设置观察孔64以允许泵的操纵者可视地观察工作流体的泄漏，从而，为泵的正常工作提供保证。
在每个排出冲程中，一旦球52已经形成与第二阀座60的密封接合，就阻止了工作流体和气体进一步穿过球62而泄漏。另外，第二阀元件56被弹簧66向上偏压，以使其锥形部分68密封地接合第三密封表面或阀座70，后者由托架体74的上部72承载。该密封接合阻止了工作流体和气体从排量腔16进一步泄漏。
随着柱塞22开始了吸入冲程，贯穿球52产生了相反的压差，这又快速向下拉动球52以与第一阀座58接合，从而防止了工作流体被吸回到排量腔16中。
放泄阀结构在泵的供给管路中出现阻塞的情况下，在吸入冲程期间，在液压工作流体中产生真空压力状态。这个真空状态允许相对大量的气体从溶液中析出。然后该气阱在阀30之下积累。当供给管线重新打开时，泵10的流速由于该气体量的存在而严重损害。泵10的性能可以通过气体经由上述的放气阀50的逐渐释放而缓慢恢复。然而，泵的操纵者一般愿意快速将泵恢复到正常工作状态。因此，放泄阀80允许大量积累的气体从液压系统中快速释放(放泄)。
当抵抗弹簧85所施加的向上力而将位于杆84形式的手动可偏移致动器之上的按钮82按下时，杆84的底面86接触第二阀元件56的上表面88。当施加到按钮82和杆84上的力超过弹簧66所施加的向上力时，第二阀元件56向下偏移，以使锥形部分68不再与由托架体74上部72承载的第三阀座70密封接合。如图4所示，第二阀元件56可以由六角钢机加工而成。在六角钢的点89和托架体74上部72的内圆柱表面90之间存在滑动配合。六角钢的平坦表面92允许气体和工作流体的通过。随着锥形部分68和第三阀座70之间的接触被消除，工作流体然后沿六角钢的平坦表面92上泄，并从第二阀元件56和第三阀座70之间的开口排出。该间隙被设计成允许工作流体和气体大量泄出。从而，气体被快速清除，而将泵恢复到正常流速和工作状态。
若需要的话，第二阀元件56可以由外径小于托架体74上部72的内圆柱表面90的直径的圆柱形杆制成，以便提供用作气体和工作流体通道的环形间隙。
溢流阀结构托架体74包括上述的上部72和以任何适宜方式如通过过盈配合连接到一起的下部100。下部100的锥形表面101被弹簧102加载而与第四密封表面或阀座104接触，第四密封表面或阀座104正好位于通道46之上。由弹簧102施加的力由弹簧的压缩量控制，这由调节杆106的位置确定。弹簧102固定在托架体74上部72和抵靠调节杆106肩台110的垫圈108之间。调节杆106的螺纹部分112拧入盖114中，而后者拧入孔40中。O形圈115密封孔40。垫圈108的位置通过旋动调节杆106的顶部六角形部分116而予以调节。调节杆106的顺时针旋转(当在阀30上向下看时)导致垫圈108向下运动，这就增大了弹簧102上的压力，并又使弹簧力增大。调节杆106的逆时针旋转相反地减小弹簧102的压力和所施加的弹簧力。锁紧螺母117锁紧在盖114上，以保持调节杆106的位置。O形圈118抵靠肩台119，并防止工作流体进入杆84和调节杆106之间的环形空间中。
当在托架体74底部上的流体压力高到足以克服施加到托架体74顶部的弹簧力时，在排量腔16中有压力的释放。如图4所示，托架体74的上部72由六角钢机加工而成，并包括在限定孔40的圆柱表面122内滑动配合的点120。一旦流体压力克服弹簧102的力，并将锥形表面101提升而脱离与第四阀座104的接触，那么工作流体将通过上部72平坦表面124与表面122之间的空隙而泄漏。被泄漏的油然后从出口62流出，并进入油箱28中。
若需要的话，托架体74的上部72由圆柱形毛坯形成，并且其外径小于圆柱形表面122的直径，以形成用于油或其它工作流体通道的环形间隙。
当流体压力下降到在托架体74底部上的流体力小于顶部上的弹簧力的大小时，托架体74向下移动，直到锥形表面101与第四阀座104的密封接合恢复为止。上部72的点120在托架体74运动的同时提供导引。为了保护泵的元件不受过压条件的损坏，建议操作者将溢流阀设定为超过正常工作压力的15％。在泵处于溢流状态时，观察孔64允许操作者观察。溢流的可见的指示有助于泵的故障诊断以及溢流阀的设定。
如需要的话，可以在外罩114上螺纹连接一盖130，并为密封目的而设置一O形圈132。
从以上部分，可以看到第一到第四密封表面优选是同轴的(即，它们具有公共的中心轴线)。同样，放气阀优选地径向设置在放泄阀内侧，而放泄阀优选地径向设置在溢流阀内侧。元件的这种布置利于使总体大小紧凑。
对本领域技术人员来说，考虑到上述描述，本发明的多种修改是显而易见的。于是，本说明书只是说明性的，并为了使本领域技术人员能够实现及利用本发明并教导实施本发明的最佳模式的目的而给出。要求保护的是落入所附权利要求书范围内的所有变型的专有权。
权利要求
1.一种多功能液压阀装置，包括溢流阀；气体放泄阀；以及放气阀；溢流阀、气体放泄阀和放气阀均被设置在一个单独孔中。
2.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，其与泵结合并与泵流体连通。
3.如权利要求2所述的多功能阀装置，其特征在于，放气阀包括设置在阀腔内的球，并在泵的吸入和排出冲程期间可以移动而与阀座接合及脱离接合。
4.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，放泄阀包括可移动的阀元件，该元件可以手动移动而远离与阀座接合的密封位置。
5.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，溢流阀包括弹簧加载的托架体，该托架体响应流体压力升高的状况而远离密封表面移动。
6.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，溢流阀、气体放泄阀和放气阀具有同轴的密封表面。
7.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，放气阀设置在气体放泄阀之内。
8.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，放气阀和气体放泄阀设置在溢流阀之内。
9.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，放泄阀包括可移动的阀元件，且放气阀包括在该可移动阀元件内设置的阀腔内可移动的球。
10.如权利要求1所述的多功能阀装置，其特征在于，溢流阀包括弹簧加载的托架体，该托架体响应流体压力升高状况而移动，而放泄阀包括设置在托架体内的可移动阀元件，且放气阀包括在该可移动阀元件内设置的阀腔内可移动的球。
11.一种多功能液压阀装置，包括溢流阀；气体放泄阀；以及放气阀；溢流阀、气体放泄阀和放气阀设置在一个单独孔中；溢流阀、气体放泄阀和放气阀具有公共的中心轴线，且放气阀径向设置在气体放泄阀内侧，而气体放泄阀径向设置在溢流阀之内。
12.如权利要求11所述的多功能液压阀装置，其特征在于，放气阀包括在气体放泄阀之内设置的腔内可移动的球。
13.如权利要求12所述的多功能液压阀装置，其特征在于，放泄阀包括可移动的阀元件，该阀元件可以手动移动而远离与阀座相接合的密封位置。
14.如权利要求13所述的多功能液压阀装置，其特征在于，溢流阀包括弹簧加载的托架体，该托架体可以响应流体压力升高的条件而远离密封表面移动。
15.如权利要求13所述的多功能液压阀装置，其特征在于，溢流阀包括弹簧加载的托架体，该托架体响应流体压力升高状况而移动，而放泄阀包括设置在托架体内的可移动阀元件，且放气阀包括在该可移动阀元件内设置的阀腔内可移动的球。
16.如权利要求11所述的多功能液压阀装置，其特征在于，该装置与泵结合并与泵流体连通。
17.液压装置，包括流体泵；与流体泵流体连通并设置在流体泵中一个单独孔内的多功能阀装置，该装置包括溢流阀、气体放泄阀和放气阀；溢流阀、气体放泄阀和放气阀具有共轴的密封表面，且放气阀径向设置在气体放泄阀内侧，而气体放泄阀径向设置在溢流阀之内；溢流阀包括弹簧加载的托架体，该托架体响应流体压力升高状况而移动，而气体放泄阀包括设置在托架体内的可移动阀元件，且放气阀包括在该可移动阀元件内设置的阀腔内可移动的球。
18.如权利要求17所述的液压装置，其特征在于，气体放泄阀还包括与托架体中密封表面结合的弹簧偏压的阀元件以及与该阀元件接合的可手动移动的致动器。
19.如权利要求18所述的液压装置，其特征在于，阀元件横截面为六角形，并设置在呈圆形横截面的阀凹槽中。
20.如权利要求19所述的液压装置，其特征在于，托架体横截面为六角形，并设置在呈圆形横截面的孔中。
21.如权利要求18所述的液压装置，其特征在于，阀元件横截面为圆柱形，并设置在呈圆形横截面的阀凹槽中。
全文摘要
一种由活塞22致动的液压流体所驱动的膜片泵10具有多功能阀30。多功能阀可以作用为带有托架74的溢流阀、气体放泄阀80和放气阀50。放气阀和气体放泄阀具有同轴的密封表面,且放气阀设置在放泄阀内侧。放气阀为球阀,其球52在阀座58、60之间运行,以在每个活塞冲程中使少量工作流体泄漏。已经积累在通道46中的气体与工作流体一同泄漏。放泄阀通过手动致动而为大量气体的快速释放提供条件。溢流阀围绕放气阀和放泄阀,而且是具有阀座104的弹簧102致动阀,以允许工作流体通过平坦表面124和122之间的间隙释放。
文档编号F04B43/06GK1350616SQ00807286
公开日2002年5月22日 申请日期2000年5月11日 优先权日1999年5月11日
发明者菲利普·M·爱德华兹, 詹姆斯·K·萨瑟兰, 罗伯特·J·米汉 申请人:米尔顿·罗伊公司