专利名称：具有抗约束能力的双重阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制阀，更具体来说，本发明涉及双提动阀芯流体控制阀，其包括一个抗约束装置，如果控制阀复位已受约束，则该抗约束装置可防止控制阀工作。
各种机床通过阀门系统工作，阀门系统与气动控制离合器和/或制动组件相互作用。由于安全的原因，用于操纵这些机床的控制阀需要操纵者基本同时地启动两个单独的控制信号施加触点。这种同时施加的要求可以保证当操作循环开始时，操纵者不会使其手靠近机床的活动构件。然后，两个控制信号施加触点可以连接于阀门系统，使压缩空气可送至机床，以便进行其工作循环。
安全规则要求对阀门系统的设计要求是，如果阀门系统故障，阀门系统不能使机床作附加的运动。另外，阀门系统必须保证，在阀门系统的元件变得有缺陷后，不能开始机床的新工作循环。
用于操纵机床的现有技术的电磁阀门系统通过使用双重阀组件来满足上述安全要求。双重阀组件包括两个常闭的电磁供给阀。每个供给阀根据电控信号移至打开位置。这两个供给阀相对于压缩空气源串列布置。双重阀组件也包括两个常开的排气阀。每个排气阀由各自的供给阀当其打开时闭合。因此，两供给阀必须同时打开，否则，供给的空气将通过排气阀之一排出。阀组件的打开和闭合通过检测各阀门组件中的气压，然后比较这两个压力而受到监视。这两个压力的监测和比较是采用一个由活塞分成两个室的气缸而完成的。每个阀门组件中的压力送至两个室之一。因此，阀门组件中的不等压力将使通常静止的活塞移动，从而中断对阀门组件之一的电信号。这种的或其它的外部电子监测装置成本高并需要设计和使用电信号处理设备。
机床阀门系统的研制一直朝着更可靠、更简单、成本更低的阀门系统的方向发展，使阀门系统可以满足并超过对现行及将来的安全性能要求。
本发明的目的是为本专业提供一种控制阀系统，它能完全气动地工作，从而无需电监测及相关的控制装置。这种控制阀包括多个阀门，每个阀门在其启动或停止过程中打开或闭合。这种控制阀系统可监视系统的各阀门的动态运动以保证控制阀系统的正常工作。控制阀系统当测出故障时移至一锁闭位置，并且保持在该锁闭位置上，直至进行复位操作。因此，控制组件的工作是完全动态的，系统并不依赖静止件的监测以保证其正常工作。
上述的本发明显然满足使阀门系统更可靠、更简单、成本更低廉的要求，并能满足并超过现行的及将来的安全性能要求。但是，在一些这样的系统中，操纵者有时想在工作位置上保持复位，以便防止机床响应于故障而锁闭。
本发明也为本专业提供一种完全气动工作的控制阀系统。这种控制阀系统包括多个阀门，每个阀门在其启动或停止过程中打开或闭合。控制阀系统监测系统的各阀门的动态运动以保证控制阀系统的正常工作。控制阀系统当测出故障时移至一锁闭位置，并保持在该锁闭位置上，直至进行复位操作，控制阀系统也包括防约束能力，当复位操作进行时，可防止控制阀系统工作而供给输出压力。
本专业技术人员对照附图阅读详细说明可以理解本发明的其它优点和目的。
以下附图表示实施本发明的目前所知的最佳方式。
图1是在停止位置上的本发明的控制阀系统的示意线路图；图2是在停止位置上的控制阀的示意图；图3是在启动位置上的本发明的控制阀系统的示意线路图；图4是在启动位置上的控制阀的示意图；图5是处于非正常位置上的本发明的控制阀系统的示意线路图；图6是在非正常位置上的控制阀的示意图；图7是在锁闭位置上的本发明的控制阀系统的示意线路图；图8是在锁闭位置上的控制阀的示意图9是按照本发明另一实施例的阀门系统的示意图；图10是在启动前状态的本发明的具有防约束线路的控制阀系统的示意线路图；图11是在启动前状态中的控制阀系统的横剖图；图12是在复位位置上的本发明的具有防约束线路的控制阀系统的示意线路图；图13是在复位位置上的控制阀的横剖图；图14是在停止位置上的本发明的具有防约束线路的控制阀系统的示意线路图；图15是在停止位置上的控制阀的横剖图；图16是在启动位置上的本发明的具有防约束线路的控制阀系统的示意线路图；图17是在启动位置上的控制阀的横剖图；图18是在非正常位置上的本发明的具有防约束线路的控制阀系统的示意线路图；图19是在非正常位置上的控制阀的横剖图；图20是在停止位置上的本发明的另一实施例的具有防约束的控制阀系统的示意线路图。
现有参阅附图，图中相同的件号代表相同或相应的零件，图1和2表示按照本发明的控制阀系统10。控制阀系统10的示意线路图表示在图1中，其流体控制阀表示在图2中。
现在参阅图2，控制阀系统10包括一个壳体12，该壳体具有一条流体进口通道14、一条流体出口通道16、一条流体排放通道18、一个第一阀孔20、一个第二阀孔22、一个第一流体室24和一个第二流体室26。第一阀件28设置在第一阀孔20中，第二阀件30设置在第二阀孔22中。第三阀件32设置在进口通道14中，与第一阀件28成共轴关系。第四阀件34也设置在进口通道14中，与第二阀件30成共轴关系。一对电磁阀36和38安装在壳体12上。
多条流体通道使阀孔20和22与进口通道14、出口通道16、排放通道18、室24、室26、阀36和阀38相连。一条流体通道40在进口通道14和孔20形成的中间腔42之间延伸。一个限流器44设置在通道40中以限制流过通道40的流体流量。一条流体通道46在进口通道14和孔22形成中间腔48之间延伸。一个限流器50设置在通道46中以限制流过通道46的流体流量。
一条通道52在腔42和孔20形成的下腔54之间延伸。一个限流器56设置在通道52中以限制流过通道52的流体流量。一条流体通道58在腔48和孔22形成的下腔60之间延伸。一个限流器62设置在通道58中以限制流过通道58的流体流量。一条流体通道64在通道52和室24之间延伸，使限流器位于腔42和室24之间。一条流体通道66在室24和电磁阀38的输入端之间延伸。一条流体通道68在通道58和室26之间延伸，使限流器62位于腔48和室26之间。一条流体通道70在室26和电磁阀36的输入端之间延伸。一条通道72在电磁阀36的输出端和孔20形成的上腔74之间延伸。一条通道76在电磁阀38的输出端和孔22形成的上腔78之间延伸。
一条横向通道80在腔42的下部和腔48的上部之间延伸。一条横向通道82在腔48的下部和腔42的上部之间延伸。一条流体通道84在通道80和出口通道16之间延伸。一条流体通道86在通道82和出口通道16之间延伸。出口通道16通过两个孔道88和90与排放通道18连通。腔54和60的上部分别通过通道92和94与大气压力连通。一条复位通道96伸入壳体12，并分别通过与通道52和58连通而与腔54和60的下部连通。一对止回阀98和100分别设置在复位通道96和通道52及58之间，以便限制在通道52或58之间的流体流动，从而使通道96复位，但是，可使流体从复位通道96流向通道52和58之一或两者。
阀体或阀件102设置在孔20中，阀体或阀件104设置在孔22中。阀件102包括一个上部活塞106、一个中部活塞108和一个下部活塞110，所有这些活塞作为单一整体一起移动。上部活塞106设置在腔74中，并包括一个阀座112，该阀座打开和闭合位于出口通道16和排放通道18之间的孔道88。中间活塞108设置在腔42中，并包括一条环形通道114，该通道当活塞108抵靠壳体12时流体连通通道40和通道52。下部活塞110设置在腔54中，并包括一对密封件116，这两个密封件使进口通道14密封于通道92，使腔54密封于通道92。阀件104包括一个上部活塞118、一个中部活塞120和一个下部活塞122，所有这些活塞作为一个整体一起移动。上部活塞118设置在腔78中，并包括一个阀座124，该阀座打开和闭合位于出口通道16和排放通道18之间的孔道90。中间活塞120设置在腔48中，并包括一条环形通道126，该环形通道当活塞120抵靠壳体12时将通道46流体连通于通道58。下部活塞122位于腔60中，并包括一对密封件128，所述密封件使进口通道密封于通道94，使腔60密封于通道94。
阀件32围绕下部活塞110设置，并包括一个阀座130和一个阀簧132。阀簧132将阀座130偏压在壳体12上，以便限制进口通道14和腔42之间的流体流动。阀件34围绕活塞122设置，并包括一个阀座134和一个阀簧136。阀簧136将阀座134压靠在壳体12上，以便限制进口通道14和腔48之间的流体流动。
图1和2表示在停止位置上的控制阀系统10，来自进口通道14的加压流体将阀座130和134压靠在壳体12上，封闭了进口通道与腔42及48之间的连通。加压流体通过限流器44送至通道40，通过限流器56经环形通道114送至通道52，并流入腔54，如图2所示将阀件102向上偏压，使活塞108抵靠壳体12。加压流体也流过通道52、通道64，流至室24，并从室24通过通道66流至电磁阀38的进口。按照相似的方式，来自进口通道14的加压流体通过限流器50送至通道46，通过限流器62经过环形通道126送至通道58，并流入腔60，以便如图2所示将阀件104向上偏压，将活塞120抵靠在壳体12上。加压流体也通过通道58、通道68流至室26，并从室26通过通道70流至电磁阀36的进口。由于阀座112和124向上受压，打开孔道88和90，因而出口通道16与排放通道18连通。中间腔42和48也分别通过横向通道80和82，以及通过通道84和86连通于排放通道18。阀件102和104的活塞110和122下面的流体压力分别向上偏压阀件102和104，将控制阀系统10保持在停止位置上。通道40和52之间通过环形通道114的连接，以及通道46和58之间通过环形通道126的连接保持腔54和60及室24和26内的流体压力。
图3和4表示在启动位置上的控制阀系统10。电磁阀36和38已基本同时被启动。电磁阀36的启动使通道70及室26连接于通道72。加压流体流入腔74，将阀件102向下移动，如图4所示。活塞106的直径大于活塞110的直径，从而使移动阀件102的载荷向下。按照相似的方式，电磁阀38的启动将通道66及室24连接于通道76。加压流体流入腔78，如图4所示将阀件104向下移动。活塞118的直径大于活塞122的直径，因而使移动阀件104的载荷向下。当阀件102和104向下移动时，活塞110上的环形凸缘140脱开阀座130，且活塞122上的环形凸缘142脱开阀座134。加压流体从进口通道14流入腔42的下部，通过通道80至腔48的上部，并通过阀件104和壳体12之间的间隙144使加压流体送至出口通道16。加压流体也通过通道84流至出口通道16。按照相似的方式，加压流体从进口通道14流入室48的下部，通过通道84至腔42的上部，并通过阀件102和壳体12之间的间隙146将加压流体送至出口通道16。加压流体也通过通道86流至出口通道16。阀件102和104的向下移动使阀座112和124抵靠壳体12，从而封闭孔道88和90，将出口通道16与排放通道18隔开。室24和26内的流体压力最初减小，当阀36和38被流体压力启动时，将返回到进口通道14处的供给压力，这是因为室24和26仍连通于进口通道14，且出口通道16与排放通道18隔开的原因。
图5和6表示处于非正常位置上的控制阀系统10。在图5和6中，阀件104处于其向上的位置，而阀件102处于其下部位置。两个电磁阀36和38都处于其停止位置。与图1所示情形相似，阀件104处于其向上位置。来自进口通道14的加压流体通过限流器50送至通道46，通过环形通道126，通过限流器62送入通道58，流入室60，以便如图6所示向上偏压阀件104，使活塞120抵靠壳体12。加压流体也通过通道68流至室26，并从室26通过通道70流至电磁阀36的进口。由于阀座124被向上偏压，打开孔道90，因而出口通道16与排放通道连通。阀件102位于其下部位置，打开了通向出口通道16的各条通道，出口通道由于阀件104的位置而通至排放通道18。腔42的上部通过间隙146通至排放通道。加压流体通过通道40、室42的上部、间隙146、出口通道16、孔道90流至排放通道18而排放。另外，来自进口通道14的加压流体是通过下述方式流向排放通道18的进入室42的下部，流过通道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中的加压流体是通过限流器56排放的，从而解除了正在作用于阀件102上的偏压。从进口通道14至腔42的下部，经由活塞108和孔20的壁之间的间隙至腔42的上部也存在一条泄漏通路。从腔42的上部，流体压力可以象上面描述的那样逃逸。但是，从腔42的下部通过通道80，从腔48的上部至下部，以及通过通路82流入腔42的上部存在另一条泄漏通路。从腔42的上部，流体压力可以象上面描述的那样逃逸。另外，室24中的流体压力是通过限流器56排放的，从而除去正通过通道66送至电磁阀38的加压流体。腔54和室24流向排放的时间长短取决于腔54、室24和限流器56的尺寸。加压空气从活塞106上方的腔74释放，以及在进口通道14中存在作用在阀座130底部上的加压空气时，阀簧132将阀件102移至中间位置，在该中间位置上，阀座130抵靠壳体12，但活塞108不抵靠壳体12。这种状态表示在图7和8中。
图7和8表示控制阀系统10处于锁闭位置。当阀座130由于阀簧132的偏压而向上推压阀件102时，阀座130推靠环形凸缘140，以便移动阀件102。由于在阀座130和活塞110之间没有运动连接，当阀座130接合壳体12时，活塞108尚未接合壳体12。阀件102需要附加运动，以便使活塞108抵靠壳体12，并将通道40连接于通道50，向腔54和室24提供加压流体。活塞108不抵靠壳体12时，腔42的上部及通道40和52通过间隙146、出口通道16以及孔道88和90连通于排放通道18。因此，室24与通道66和电磁阀38的输入端一起连通于排放通道。腔54也连通于排放通道，从消除了任何上推阀件102以便使活塞108抵靠壳体12的偏压载荷。一个位于活塞110上并连通于进口通道14的环形肩部向下偏压阀件102，使环形凸缘140向上推靠阀座130，以便将阀件102保持在其中间位置上，并将控制阀系统10保持在其锁闭位置上。一个类似的肩部152也设置在活塞122上。
当需要将控制阀系统10从其锁闭位置移至图1所示的它的停止位置上时，加压流体被送至复位通道96。被送至复位通道96的加压流体打开止回阀98，加压流体注入室24和腔54。在复位过程中，限流器56将限制排放流出的流体量。当室24和腔54注入加压流体时，腔54内的流体作用在活塞110上，向上移动阀件102，使活塞108抵靠壳体12。流体通道40再次与通道52连通，控制阀系统10再次位于图1和2所示的停止位置上。
虽然对照图5和8已经描述了处于其中间和锁闭位置上的阀件102，以及处于其停止位置上的阀件104，但是，如果阀件102处于其停止状态中，且阀件104处于其中间和锁闭位置上，显然将出现控制阀系统10的类似的锁闭位置。向复位通道96施加加压流体的复位过程中，加压流体打开止回阀100，从而注入室26和腔60。腔60中的加压流体提升阀件104，使活塞120抵靠壳体12，从而使通道46再次连接通道58。
因此，控制阀系统是一个完全流体操纵的阀系统，它具有下述能力检测非正常状态，并响应于该非正常状态，转换至一个锁闭状态，这需要一个人去进行复位操作后，才能使控制阀系统10再次工作。
图9表示本发明的另一实施例。与图1-8所示的实施例中，活塞108上表面有一条环形通道114，使通道40流体连通于通道52。图9表示一个活塞108’，该活塞使通道40’通过一条位于活塞108’外表面上的通道114’与通道52’流体连通。按照相似的方式，阀件104的活塞120可以用活塞108’替代。流体通道40’与流体通道40相同，流体通道52’与流体通道52相同，只不过通道40’和52’是通过一个垂向壁进入腔42的，而通道40和52是通过一个水平壁进入腔42的。图9所示的实施例的工作与上述图1至8所示实施例的工作相同。
图10至19表示按照本发明的具有防约束能力的控制阀系统510。应当注意的是，在这些附图中相同的标号代表相同或相应的零件。还应当注意的是，与图1至8相同或相应的零件，通过在图1至9的标号上加500来代表。控制阀系统510的示意线路图表示在图10中，其流体控制阀表示在图11中。
现在参阅图11，控制阀系统510包括一个壳体512，该壳体具有一条流体进口通道514、一条流体出口通道516、一条流体排放通道518、第一阀孔520、第二阀孔522、第一流体室524和第二流体室526。第一阀件528设置在第一阀孔520内，第二阀件530设置在第二阀孔522内。第三阀件532设置在进口通道514中，与第一阀件528成共轴关系。第四阀件534设置在进口通道514中，与第二阀件530成共轴关系。一对电磁阀536和538安装在壳体512上。
多条流体通道使阀孔520和522与进口通道514、出口通道516、排放通道518、室524、室526、电磁阀536及电磁阀538相互连接。一条流体通道540在进口通道514和孔520形成的一个中间腔542之间延伸。一条流体通道546在进口通道514和孔522形成的一个中间腔548之间延伸。
流体通道552在腔542和一个孔520形成的下腔554之间延伸。一个限流器556设置在通道552内以限制流过通道552的流体流量。一条流体通道558在腔548和一个由孔522形成的下腔560之间延伸。一个限流器562设置在通道558内以限制流过通道558的流体流量。室524构成通道552的一部分，使限流器556位于腔542和室524之间。
一个限流器553设置在通道552内，在室524和下腔554之间，以便限制在下腔554和室524之间的流体流量。一条流体通道556在室524和电磁阀538的输入端之间延伸。室526构成通道558的一部分，使室526位于腔548和室526之间。一个限流器559设置在通道558内，在室526和下腔560之间，以便限制下腔560和室526之间的流体流量。
一条流体通道570在室526和电磁阀536的输入端之间延伸。一条通道572在电磁阀536和一个由孔520形成的上腔574之间延伸。一条流体通道576在电磁阀538的输出端和由孔522形成的一个上腔578之间延伸。
一条横向通道580在腔542的下部和腔548的上部之间延伸。一条横向通道582在腔548的下部和腔542的上部之间延伸。一条流体通道584在通道580和出口通道516之间延伸。一个限流器585设置在通道584内以限制通过通道584的流体流量。一条流体通道586在通道582和出口通道516之间延伸。一个限流器587设置在通道586内以限制通过通道586的流体流量，出口通道516通过两个孔道588和590与排放通道518连通。腔554和560的上部分别通过通道592和594与排放通道18连通。
一条复位通道596穿过壳体512，并分别通过与通道552和558连通而与腔554和560的下部连通。一对止回阀598和600分别设置在复位通道596和通道552及558之间，以便阻止在通道552或558之间的流体流动以便通道596复位，但是可使流体从复位通道流向通道552和558之一或两者。
阀件602设置在孔520内，阀件604设置在孔522内。阀件602包括一个上部活塞606、一个中间活塞608和一个下部活塞610，所有这些活塞可作为一个组件一起移动。上部活塞606设置在腔574内，并包括一个阀座612，该阀座打开和闭合位于出口通道516和排放通道518之间的孔道588。中间活塞608设置在腔542内，并包括一条环形通道614，该环形通道当活塞608抵靠在壳体512上时使通道540流体连通于通道552。下部活塞610设置在腔554内。一对密封件616使进口通道514密封于通道592，并使腔554密封于通道592。
如上所述，阀件602包括一个上部活塞606、一个中间活塞608和一个下部活塞610，所有这些活塞作为一个组件一起移动。每个活塞606，608和610包括中心孔，一个阀杆660从中穿过。阀杆660包括一对棱662，它们为一个或多个活塞提供端部止动。例如，上部活塞606、阀座612和隔件664抵靠在上部棱662上。一个螺母666啮合阀杆660的螺纹部分，以便使上部活塞606、阀座612和隔件664保持抵靠上部棱662。同样，一下部棱662为中间活塞608、隔件668和下部活塞610提供端部止动，使它们通过一个螺母670保持抵靠下部棱662，上述螺母670啮合阀杆660的下端部。隔件668的形成使阀件602与阀件532独立地移动。
阀件604包括一个上部活塞618、一个中间活塞620和一个下部活塞622，所有这些活塞作为一个组件一起移动。上部活塞618设置在腔578内，并包括一个阀座624，该阀座打开和闭合位于出口通道516和排放通道518之间的孔道590。中间活塞620设置在腔548内，并包括一条环形通道626，该环形通道当活塞620抵靠壳体512时使通道546流体连通于通道558。下部活塞662位于腔560内。一对密封件628使进口通道514密封于通道594，并使腔560密封于通道594。
如上所述，阀件604包括一个上部活塞618、一个中间活塞620和一个下部活塞622，所有这些活塞作为一个组件一起移动。每个活塞618，620和622包括一中心孔，一阀杆674从中穿过。阀杆674包括一对棱676，它们为一个或多个活塞提供端部止动。例如，上部活塞618、阀座624和隔件678抵靠在上部棱676上。一个螺母680啮合阀杆674的螺纹部分，以便使上部活塞618、阀座624和隔件678保持抵靠上部棱676。同样，一下部棱676为中间活塞620、隔件682和下部活塞622提供端部止动，它们通过与阀杆674的下端部啮合的一个螺母684保持抵靠下部棱676。隔件682的形成使阀件602独立于阀件534移动。阀件532围绕隔件668设置，包括一个阀座630和一阀簧632。阀簧632将阀座630压靠在壳体512上，以便阻止进口通道614和腔642之间的流体流动。
阀件534围绕隔件682设置，包括一个阀座634和一阀簧636。阀簧636将阀座634压靠在壳体512上，以便阻止进口通道514和腔548之间的流体流动。
本发明的一个具体特征包括一个抗约束线路590，该抗约束线路在复位操作期间阻止第一阀件530的启动。抗约束线路690包括一个抗约束阀692。一条流体通道694在进口通道514和电磁阀696的输入端之间延伸。一条流体通道700从电磁阀696的输出端延伸至抗约束阀692的输入孔道702。一个复位孔道698流体连通于流体通道700，并形成一个交替的、一般由操作者进行的、使流体通道700加压的装置。一条启动通道704在流体通道700和启动孔道706之间延伸。一条室通道708在启动通道704和流体室710之间延伸。一个限流器712设置在启动通道704内以限制通过通道704的流体流量。一出口通道714连接于复位通道596。一条通风孔道716连接于通道566。
抗约束阀692包括一个阀体718，该阀体也构成壳体512的一部分，阀体718包括一中心孔720。一滑阀722在端部结构724之间在中心孔720内平动。在其上端，滑阀722包括一个阀座726，该阀座打开和闭合在通风孔道716和上部排放通道728之间的一条通道。滑阀722也包括一个O型圈，该O形圈在上部排放通道728和输入孔道702之间提供密封。同样，O形圈732在输入孔道702、输出通道714和下部排放通道734之间提供密封。第三O形圈736当抗约束阀692处于启动位置时在出口通道714和下部排放通道734之间提供密封。第四O形圈在启动孔道706和第二排放通道734之间提供密封。
图11和12表示控制阀系统510处于初始位置。应注意的是，图11和12也表示控制阀系统510处于锁闭位置上。当中间活塞608或620中的至少一个占据图11所示位置时出现锁闭状态。阀门从锁闭移至停止位置的情形将结合第一阀件528进行描述。但是，第二阀件530的位移按照相似的方式进行。当阀座630由于阀簧632的偏压而向上推压阀件602时，阀座630推靠环形凸缘640，使阀件602移动。由于第一阀件528和第三阀件532可独立地移动，因而当阀座接合壳体512时，活塞608尚未接合壳体512。为了使活塞60抵靠壳体512并使通道540连接于通道552，向腔554和室524提供加压流体，需要使阀件602进一步移动。如活塞608不抵靠壳体512，腔542的上部，以及通道540和552则通过间隙646、出口通道516、孔道588和590及排放通道518通向排放。室524与通道566和电磁阀538的输入端一起通向排放。腔554也通向排放，从而排除了任何向上推压阀体602，使活塞608抵靠壳体512的偏压载荷。一弹簧686通过阀杆660向下推压中间活塞608，使环形凸缘640压靠阀座630，将阀体602保持在中间位置上，并使控制阀系统510保持在其启动(本体阀)或锁闭(一个阀)位置上。类似的结构适用于其它主阀。
当需要将控制阀系统510从其初始或锁闭位置移至其图14和15所示的停止位置上时，必须向复位通道596提供加压流体。送至复位通道596的加压流体打开止回阀598，600，加压流体注入室554和560。限流器556和562在复位过程中限制流向排放的流体流量。同样，限流器553和559限制进入各室524和526的流体流量。当室524和526及腔554和560注有加压流体时，腔554和560内的流体作用在活塞610和622上，向上移动阀件602和604，使活塞608和620抵靠壳体512。流体通道540和546再次连通于通道552和558，控制阀系统510再次位于图14和15所示的停止位置上。
如图12和13所示，本发明的一个具体特征在于，复位通道596的加压是通过包括一个抗约束阀692的抗约束线路690控制的。抗约束线路690可防止复位通道的加压，无需先使室524和通道566减压，从而可防止电磁阀538向通道576和腔578提供流体压力。这样可防止第一阀件530移至启动位置。因此，防约束阀692可在复位操作中防止使出口通道16加压。
例如象在初始启动或在锁闭状态中可能出现的那样，为了在第一阀件528或第二阀件530中一个或两者处于锁闭状态时实现复位操作，流体通道700必须被加压，通道700的加压可以通过电磁阀696的复位启动实现，上述电磁阀接收从进口通道514经由流体通道694输入的流体压力。当复位电磁阀696启动时，进口流体压力供至流体通道700。或者，阀的壳体512包括一个可选择设置的复位孔道698，该孔道可借助用户提供的复位液体压力而被启用。
当施加一个交替的复位信号时，通道700中的流体压力使滑阀722向上位移，这是腔740的加压引起的。通过流体通道700施加的输入流体压力也使室710加压。滑阀722的向上位移使流体通道566和上部排放通道728之间能够连通。这使流体压力及室526和流体通道566排放，从而可防止第一阀件528的启动。滑阀722的向上位移也可使加压流体通道700和复位通道596之间连通，如上面对照图10和11所作的描述那样，引起第一阀件528和/或第二阀件530移至停止位置。在这项操作中，限流器553和559限制流入有关室524和526中的流体。这可保证在腔554和560中形成较高压力，从而使活塞608和620向上位移，实现复位操作。另外，只要流体通道700被加压，借助复位电磁阀696或用户提供的复位信号698，流体通道566将通过上部排放通道728排放，从而保证第一阀件530的停止。
当复位信号消除时，通过复位电磁阀596或用户提供的复位支承698，偏压件742使滑阀722向下位移，除去流体通道700和复位通道596之间的连通。滑阀722的向下位移结果关闭了流体通道700和复位通道596之间的连通，从而减小了对止回阀598，600的压力。滑阀722的向下位移也使复位通道596通过下部排放通道734排放，从而为复位通道596提供了连续的排放，使复位通道596只在复位操作中被加压，其它情况中通向排放。阀座726也关闭通道566和上部排放通道728之间的连通，从而使室526可加压。因此，室524和526充分加压，以便在有关的腔554和560中保持足够的压力，从而将第一阀件528和第二阀件530保持在停止位置上。
图14和15表示控制阀系统510处于其停止位置上。来自进口通道514的加压流体正在将阀座630和634压在壳体512上，从而关闭进口通道514和室542及548之间的连通。加压流体送至通道540，通过环形通道614，通过限流器556，至室524，通过限流器553，流至通道552，流入室554，如图15所示向上偏压阀件602，将活塞608抵靠在壳体512上。加压流体也从室24通过通道566流至电磁阀538的输入端。按照相似的方式，加压流体从进口通道514送至通道546，通过环形通道626，通过限流器562送至室526，通过限流器559送至通道558，并进入腔560，将阀件604向上偏压，如图15所示，使活塞620抵靠壳体512。加压流体也从室526通过通道570流至电磁阀536的进口。由于阀座612和624被向上偏压，打开了孔道588和590，因而出口通道516与排放通道518连通。中间腔542和548也分别通过横向通道580和582，分别通过通道584和586通至排放通道518。在阀件602和604的活塞610和622下面的流体压力分别向上偏压阀件602和604，将控制阀系统510保持在停止位置上。通道540和552之间通过环形通道614的连接，以及通道546和558之间通过环形通道626的连接保持了腔554和560，以及室524和526内的流体压力。
图16和17表示控制阀系统510处于启动位置上。电磁阀536和538已基本同时启动。电磁阀536的启动将通道570及室526连接于通道572。加压流体流入腔574，将阀件602向下移动，如图17所示。活塞606的直径大于活塞610的直径，因而引起向下移动阀件602的载荷。按照类似的方式，电磁阀538的启动将通道536及室524连接于通道576。加压流体流入腔578，向下移动阀件604，如图17所示。活塞618的直径大于活塞622的直径，因而引起向下移动阀件604的载荷。当阀件602和604向下移动时，活塞610上的环形凸缘脱开阀座630，活塞622上的环形凸缘脱开阀座634。加压流体从进口通道514进入腔542的下部，通过通道580流至腔548的上部，并通过阀件604和壳体512之间的间隙644将加压流体送至出口通道516。加压流体也从进口通道514流入腔548的下部，通过通道582流至腔542的上部，并通过阀件602和壳体512之间的间隙646将加压流体送至出口通道516。阀件602和604的向下运动使阀座612和624抵靠壳体512，从而闭合孔道588和590，使出口通道516与排放通道518隔开。室524和526内的流体压力当阀526和538被启动时最初被减小，但是由于室524和526仍通至进口通道514，且出口通道516与排放通道518隔开，因而流体压力将返回进口通道514处的供应压力。
图18和19表示控制阀系统510处于异常位置上。在图18和19中，阀件604位于其上位，而阀件602位于其下位。两电磁阀536和538位于其停止位置上。阀件604位于其上位，与图15所示情形类似。加压流体从进口通道514送至通道546，通过环形通道626，通过限流器562流至通道558，进入腔560，如图19所示向上偏压阀件604，将活塞620抵靠在壳体512上。加压流体也流至室526，从室526通过通道570流至电磁阀536的进口。由于阀座624被向上偏压，打开了孔道590，因而出口通道516与排放通道518连通。阀件602位于其下位，从而使各通道通至出口通道516，而出口通道516由于阀件604的位置而通至排放通道518。腔542的上部通过间隙646通至排放。加压流体从进口通道514通过通道540流向排放，并通过腔542的上部，通过间隙646，通过孔道590流向排放通道518。另外，加压流体从进口通道514进入腔542的下部，流过通道580，通过通道584，通过孔道590，进入排放通道518而流向排放。通道552及腔554内的加压流体也通过限流器553和556流向排放，这消除了作用于阀件602上的偏压。从进口通道514至腔542的下部，通过活塞608和孔520的壁之间的间隙至腔542的上部存在一条泄漏通路。流体压力可按上述方式从腔542的上部逃逸。从腔542的下部通过通道580，从腔548的上部至下部，以及通过通道582进入腔542的上部也存在另一条泄漏通路。从腔542的上部，流体压力可以按照上面描述的方式逃逸。另外，室524内的流体压力通过限流器556流向排放，从而消除了通过通道566送至电磁阀538的加压流体。腔554和室524通向排放的时间取决于腔554、室524及限流器553和556的尺寸。由于加压空气从活塞606上方的腔574的释放，以及进口通道514内存在作用于阀座630底部的加压空气，阀簧532将使阀件602移至中间位置，在该中间位置上，阀座630抵靠壳体512，但活塞608并不抵靠壳体512，这种状态表示在图10和11中。
虽然上面对图18和19的描述中已经描述了阀件602位于其中间及锁闭位置，以及阀件604位于其停止位置的情形，但是，如果阀件602位于其停止位置，且阀件604位于其中间及锁闭位置，那么显然也会出现控制阀系统510的类似的锁闭位置。
因此，控制阀系统510是一种完全由流体操纵的阀系统，其具有检测异常状态，并通过转换至锁闭状态，然后，由人进行复位操作，使控制阀系统510再次工作，从而对这种异常状态作出反应的能力。控制阀系统510还可以防止阀在复位操作期间工作。
上面对照图1-19描述的控制阀系统10和510一般称为横镜阀(crossmirror valves)，因为其结构包括与阀的结构连为整体的监视特征。这种阀可以客户提供特殊的特征。一种替代的阀结构一般可以称为横流阀(crossflow valves)。典型的横流阀包括一个本体和阀件，但是，并不固有地包括一个用于检测阀系统处于异常结构的监视线路。这种阀可以称为双重阀(double valve)，图20表示控制阀系统810的示意线路图，这是本发明的另一实施例。现在对照图20，控制阀系统810包括一个进口源814、一个出口源816和一个排放口818。电磁阀820控制第一阀件824的启动。电磁阀822类似地控制第二阀件826的启动。电磁阀820和822必须在预定的时间内启动，第一阀件824和第二阀件826必须在预定时间内启动和停止，以但防止控制阀系统810转变至锁闭位置。控制阀系统810也包括一个锁闭滑阀828和抗约束阀830。应注意的是，电磁阀820和822类似于上述的电磁阀36，38和536，538。还应注意的是，主要阀件824，826类似于上述的第一类件28，30和528，530。同样，抗约束阀830也类似于上述的抗约束阀592。
锁闭滑阀828是一种四孔三位滑阀，它监视流体通道832和834的流体压力，它反映主要阀件824，826的压力输出。当压力基本相等时，滑阀828占据中央位置。当压力变得不等时，锁闭滑阀828移动，从而将输入压力排向孔道YA，并将作用于抗约束阀830和电磁阀822，824的控制压力排向孔道YB。一个锁闭开关836包括一个锁闭销838。锁闭销838在凹口件840的方向上受到偏压，上述凹口件按照锁闭滑阀828的一个可位移的部分移动。凹口件840包括一对凹口，当锁闭件840按照锁闭滑阀828的滑移部分移动时，锁闭销838接一个凹口。当处于锁闭位置时，为了使锁闭滑阀828返回其中央位置，只要流体通道832和834的压力输入基本相等，必须向复位孔道842施加流体压力，将锁闭销838压离凹口件840，从而使锁闭滑阀828可以返回其中央位置。
抗约束阀830按照与上面描述相类似的方式工作，以便在复位过程中形成一条从流体通道814通过抗约束阀830至排放的通路。在工作中，向复位孔道842施加流体压力，使抗约束阀830移至启动位置。在该启动位置上，抗约束阀830为流体通道844提供一条通至排放的通路。当处于启动位置时，抗约束阀830也提供一条从复位孔道842至复位销838的通路。复位压力使一个腔加压，从而克服了将复位销838压向凹口件840的弹簧偏压力。在复位操作过程中，流体压力不能作用在电磁阀820，822中的任一个上，因此，不能作用在各主要阀件824，826上。这可防止进口压力作用在出口源816上。当流体压力从复位孔道842除去时，抗约束阀830返回至其停止位置，这与对照图10-19所描述的情形一样，使主要阀件824，826可以工作。
虽然上面已经详细描述了本发明的推荐实施例，但是显然可对本发明作各种修改和变化而并不超出权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种控制阀系统，包括一个壳体，该壳体限定一个复位孔道、一个进口、一个出口和一个排放口；一条在所述进口和所述出口之间延伸的第一通道；一条在所述出口和所述排放口之间延伸的第二通道；设置在所述第一通道中的多个第一阀，每个所述第一组阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述第一通道关闭，在所述启动位置上，所述第一通道打开；设置在所述第二通道中的多个第二阀，每个第二阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述第二通道打开，在所述启动位置上，所述第二通道关闭；用于将所述第一阀中的一个在所述第一阀中的另一个处于所述停止位置上时保持在所述启动位置上的装置；一条在所述第一通道和所述复位孔道之间延伸的复位通道，当加压流体送至所述复位通道时，每个所述第一阀移至所述停止位置；以及一抗约束线路，所述抗约束线路防止所述一个第一阀在加压流体送至所述复位孔道时移至所述启动位置。
2.如权利要求1所述的控制阀系统，其特征在于所述抗约束线路包括一个设置在所述复位通道中的抗约束阀，所述抗约束阀防止加压流体在停止时送至所述复位通道，并且使加压流体在启动时能够送至所述复位通道。
3.如权利要求1所述的控制阀系统，其特征在于所述抗约束线路还包括一个抗约束进口、一个抗约束出口、抗约束通气口和一个抗约束排放口；一条在所述抗约束进口和所述抗约束出口之间延伸的压力通道；一条在所述抗约束通气口和所述抗约束排放口之间延伸的通气通道；以及一个可在一个停止位置和一个启动位置之间移动的抗约束阀，在所述停止位置上，所述通气通道和所述压力通道关闭，在所述启动位置上，所述通气通道和所述压力通道打开。
4.如权利要求3所述的控制阀系统，其特征在于所述抗约束线路包括一个偏压件，所述偏压件将所述抗约束阀偏压向一个停止位置。
5.如权利要求1所述的控制阀系统，其特征在于所述多个第一阀包括一个设置在所述第一通道中的一个第一阀组件，所述多个第二阀包括一个设置在所述第二通道中的第二阀组件。
6.如权利要求5所述的控制阀系统，其特征在于所述多个第一阀包括一个设置在所述进口和所述第一阀组件之间的第三阀组件。
7.如权利要求6所述的控制阀系统，其特征在于所述多个第一阀包括一个设置在所述进口和所述第一阀组件之间的第四阀组件。
8.如权利要求1所述的控制阀系统，其特征在于所述多个第一阀包括设置在所述第一通道内的第一和第二阀组件，所述多个第二阀包括设置在所述第二通道内的第三和第四阀组件。
9.如权利要求8所述的控制阀系统，其特征在于所述多个第一阀包括设置在所述进口和所述第一阀组件之间的第五阀组件，所述多个第二阀包括设置在所述进口和所述第二阀组件之间的第六阀组件。
10.如权利要求9所述的控制阀系统，其特征在于所述多个第一阀包括设置在所述进口和所述第一阀组件之间的第七阀组件，所述多个第二阀包括设置在所述进口和所述第二阀组件之间的第八阀组件。
11.一种操作控制阀系统的线路，包括一个复位孔道、一个进口、一个出口和一个排放口；一条在所述出口和所述排放口之间延伸的第一通道；一条在所述进口和所述出口之间延伸的第二通道；一个可在一个停止位置和一个启动位置之间移动的第一主阀，在所述停止位置上，所述第一通道打开；一个可在一个停止位置和一个启动位置之间移动的第二主阀，在所述停止位置上，所述第一通道打开，所述第二通道在所述第一和第二主阀处于启动位置时打开，其中，所述第一和第二主阀在一个预定的时间内在所述启动和停止位置之间移动；一锁闭线路，如果所述第一和第二主阀不在所述预定时间内启动，所述锁闭线路防止所述第一和第二主阀中的一个的启动，其中，所述主阀中的至少一个占一个锁闭位置；一复位线路，所述复位线路将所述至少一个主阀从所述锁闭位置移至所述停止位置，以及一抗约束线路，所述抗约束线路在所述复位线路工作时防止至少一个所述主阀移至启动位置。
12.如权利要求11所述的线路，其特征在于它包括一个用于操作所述第一主阀的第一导阀；以及一个用于操作所述第二主阀的第二导阀。
13.如权利要求11所述的线路，其特征在于它包括一个设置在所述复位线路中的抗约束阀，所述抗约束阀在停止时防止加压流体送至所述复位线路，并且在启动时使加压流体可送至所述复位线路。
14.如权利要求11所述的线路，其特征在于所述防约束线路还包括一个抗约束进口、一个抗约束出口、一个抗约束通气口和一个抗约束排放口；一条在所述抗约束进口和所述抗约束出口之间延伸的压力通道；一条在所述抗约束通气口和所述抗约束排放口之间延伸的通气通道；一个可在一个停止位置和一个启动位置之间移动的抗约束阀，在所述停止位置上，所述通气通道和所述压力通道关闭，在所述启动位置上，所述通气通道和所述压力通道打开。
15.如权利要求14所述的线路，其特征在于所述抗约束线路包括一个偏压件，所述偏压件将所述抗约束阀偏压向停止位置。
16.用于操纵双重阀的方法，包括以下步骤设置一对主阀；向各主阀提供一对控制信号，以便在一个预定的时间内操作所述主阀；如果所述主阀未在所述预定时间内工作，则阻止所述主阀的工作；如果所述主阀的工作被阻止，则开始复位操作；在所述复位操作过程中，阻止所述控制信号送到至少一个所述主阀；在所述复位操作过程中，向所述至少一个主阀提供一个复位信号；在所述复位操作过程中，使所述复位信号不能送至所述至少一个主阀；以及在上述使所述复位信号不能送至所述至少一个主阀之后，使控制信号能够送至所述至少一个主阀。
17.一种控制阀系统，包括一个壳体，该壳体限定一个复位孔道、一个进口、一个出口和一个排放口；一条在所述进口和所述出口之间延伸的第一通道；一条在所述出口和所述排放口之间延伸的第二通道；一个设置在所述第一通道中的第一阀；所述第一阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述第一通道关闭，在所述启动位置上，所述第一通道打开；一个设置在所述第二通道内的第二阀，所述第二阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述第二通道打开，在所述启动位置上，所述第二通道关闭；一个第一偏压件，其用于将所述第一和第二阀偏压向所述停止位置；一个设置在所述第一通道内的第三阀，所述第三阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述第一通道关闭，在所述启动位置上，所述第一通道打开；一个设置在所述第二通道内的第四阀，所述第四阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述第二通道打开，在所述启动位置上，所述第二通道关闭；一个第二偏压件，其用于将所述第三和第四阀偏压向所述停止位置；一个设置在所述进口和所述第三阀之间的第五阀，所述第五阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述进口不通过所述第五阀连通于所述第三阀，在所述启动位置上，所述进口通过所述第五阀连通于所述第三阀；一个第三偏压件，其用于将所述第五阀偏压向所述停止位置；一个设置在所述进口和所述第一阀之间的第六阀，所述第六阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述进口不通过所述第六阀连通于所述第一阀，在所述启动位置上，所述进口通过所述第六阀连通于所述第一阀；一个第四偏压件，其用于将所述第六阀偏压向所述停止位置；一个设置在所述进口和所述第一阀之间的第七阀，所述第七阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述进口不通过所述第七阀连通于所述第一阀，在所述启动位置上，所述进口通过所述第七阀连通于所述第一阀；一个设置在所述进口和所述第三阀之间的第八阀，所述第八阀可在一个停止位置和一个启动位置之间移动，在所述停止位置上，所述进口不通过所述第八阀连通于所述第三阀，在所述启动位置上，所述进口通过所述第八阀连通于所述第二阀；用于在所述阀的第一部分位于启动位置和所述阀的第二部分位于停止位置时阻止所述阀中至少一个的运动的装置；以及一条在所述第一和第二通道和所述复位孔道之间延伸的复位通道，当加压流体送至所述复位通道时，所述第一、第二、第三、第四、第五和第六阀中的每一个移至所述停止位置；以及一抗约束线路，所述抗约束线路在加压流体送至所述复位孔道时防止所述第一、第二、第三、第四、第五和第六阀中的每一个从所述停止位置移至所述启动位置。
全文摘要
一种控制阀系统具有两个阀系,每个阀系具一系列阀,它们动态地在停止位置和启动位置之间移动。控制阀系统的进口当所有阀启动时连通于控制阀系统的出口,控制阀系统的出口当所有阀停止时连通于排放口。每个阀系包括一个电磁阀,该电磁阀当启动时将其余阀件移至其启动位置。每个阀系的各阀与另一阀系的阀互相连通,因而所有阀以基本同时方式的启动将控制阀系统的进口连通于控制阀系统的出口,所有阀以基本同时方式的停止则使出口连通于排放口。控制阀系统监视阀件的动态运动,当任一阀处于停止位置且另一阀处于启动位置时,移至锁闭状态,在锁闭状态下,控制阀系统的出口连通于排放口。控制阀系统将保持在该锁闭状态中直至进行复位操作。在复位操作中,由于一个阀系在复位操作中减压,因而控制阀系统不能启动一个阀系。
文档编号F15B20/00GK1277330SQ00118138
公开日2000年12月20日 申请日期2000年6月9日 优先权日1999年6月11日
发明者小戴维·W·哈赛尔登, 尼尔·E·鲁赛尔, 洛根·H·马蒂斯, C·布赖恩·沃尔夫 申请人:罗斯控制阀公司