专利名称:直列式提升阀的制作方法
本发明涉及一般的阀门总成，特别是涉及一种多级，多路阀门总成。它使用装在一个单个的动力轴上的多个提升式阀门。
在此之前，在多级，多路阀门总成中应用提升式阀门部件是非常困难而且投资大的。这个困难的首要原因之一是基于这样的事实即，这种阀一般需要提供由一个单个主动轴驱动的多个阀门部件或阀门单元。因为在提升阀里，阀门部件一般是垂直于阀的基座运动，所以必须把相应的阀座装在阀门总成内。这样做也就确保了所有的阀门部件都得到一种大致同步的，可靠的对液体的密封配合。这就要求阀门部件具有特别严格的配合公差。这一点在大规模生产中不仅非常困难，而且也很花钱，然而，在设计阀门时仍然很希望使用这种多级、多路阀门。以便在各种不同位置时，它都是稳定的，或者能够自我支承。这样就消除了应用一种连续的外力来使它保持在规定位置上的必要性。
本发明依靠提供一种多级，多路阀门总成，例如一种二级四路的阀门总成，来克服这些困难。使这种装置避免了具有非常昂贵的严格的公差配合的需要。而且还能确保最后完成的阀门总成中，每一个分别的阀门部件和与之相配合的阀座之间有可靠的密封配合。在本发明中，这一点依靠在除了一个提升阀之外的所有提升阀部件上装上可移动的阀门座这一方法来达到。这种可移动的阀门座是这样设计的，使它在固定阀门座和相应的阀门部件接合之前，就能和相应的阀门部件同步地，轻微地接合。当可移动阀门座在固定阀座之前和阀门接合后，它们就和与之相配合的阀门部件一起移动，一直到固定阀门座和阀门接合上。这样在顺序的阀门总成之间，只须具备更一般的各种公差配合。
本发明还提供了一种依靠净压力产生的力，这种力能使阀门总成保持在它的两种位置状态中的任一种。以上性能是依靠有选择地控制相关的受力表面积来达到。而这种力又是由阀门动作来控制的受压液体作用在表面积上产生的。这样就产生了一种净压力不平衡的作用，这种作用的方向使阀门保持在所需位置上。这样在本发明中，所需要的唯一动力就是用来使阀门部件从一个位置转到另一个位置时所必须的力。在各个位置上，均不需要使阀门部件保持在所在位置的外部维持力。
对本发明的进一步的优点和特征，结合附图，从后面的描述中和采用的附属权项中会看得清楚。
图1是一张按照本发明的两级四路阀门总成的剖视图。所取的剖面是沿着过半径的平面，并顺纵向轴延伸。
图2是一个类似图1的视图，它表现的是一个根据本发明的具有二级四路阀门总成的另一个具体实例的轴向剖面。
现在参照附图，特别是参照图1，这里所表示的是依照本发明的一种阀门总成，其整体用标号10表示。
阀门总成10是一个二级四路阀门，包括一个壳体12，壳体12上有一个开口14沿纵向贯穿。多个径向伸展的分隔的突缘16、18、20、22把壳体12的内腔分隔成多个相邻的空腔24，26，28，30，32。突缘16，18，20，22中的每一个都分别有孔34，36，38，40，每个孔都贯穿突缘。所有的孔彼此同轴。在壳体12的侧壁上设有进液入口29并通入空腔28。空腔带有一对纵向相隔一定距离的邻近的出口开口27和31，分别通进出口空腔26和30。在壳体12里还有一对排气通道25和33，并分别通进排气空腔24和32。
壳体12内有一对可移动的阀座部件42和44，分别装在孔34和40内。如图所示，每一个可移动阀座部件42，44的形状一般是圆筒形，大小使之装在相应的孔34，40内时可以自由移动。每一个圆筒形外缘刻有环形槽46，48。适于安装一个合适的密封部件50，例如装一个O型环。在使用中，它可以和孔34和40中的每一个侧壁密封。可移动阀座42和44的外缘还常有一个通常是径向扩展的环状突缘部份54，56。而且在使用中分别紧贴突缘16和22的表面58和60，这样就形成了一个前档块来限制相应的阀座部件42，44的轴向进动。适当的加工每一个可移动阀座部件42，44的外端面62，64，这样就做成阀门底座面。如图所示，阀座部件42和44穿过相应的孔34和40，并且稍稍伸进相应的空腔26和30。在每一个阀座部件42和44的靠近里端的外缘部份开有环形槽65，67。定位环69，71就分别装在环形槽内，定位环69和71在使用中分别紧贴空腔26和30的表面73和75，这样就限制了可移动阀座部件42和44的轴向外移。可移动式阀座部件将分别从壳体12的相对轴端经过孔94和94′进入相应的孔34和40。之后，就可以将定位环69和71插进开口27和31，而且在那儿装配起来。
在壳体12里也形成了一对固定阀门基座面66，68，它们位于入口空腔28里，并且包围着相应的孔36和38。
轴70装在壳体12内且可移动，在上面装有一个入口提升阀部件72，靠一对大致相同但向两端伸展的细长的带有突缘的筒管部件74和76来使提升阀组件72大致位于两个相对端部之间的中心位置。入口提升阀72包括一个一般的垫圈形中心铁芯部件78，它是用外面包着适当的橡胶或聚合材料外壳80的金属做成的。在外壳80的轴向相对两侧靠近外缘处形成一对整体环形肋状突起82，84。肋状突起82，84设计用来与环绕孔36和38的相应的阀门座密封面66和68密封配合。
一对大体相同的附加的提升阀部件86和88牢固地固定在轴70上，分别靠近相对的两个轴端，而且和带有突缘的筒管部件74，76的反向相应端紧密配合。为了确保入口提升阀72，带突缘筒管部件74，76和提升阀部件86和88在轴70的正确位置上，在靠近轴70一端的地方把一个适用的止推环77装在槽79内。轴70的另一端最好车出螺纹，以便装上锁紧螺母81。锁紧螺母把提升阀部件适当锁紧，这样就可以确保它把零件保持在轴70的适当位置上。因为提升阀86，88大体上是相同的，所以只须对其中一个加以详细描述，另一个的相应部份将用标以撇号“′”的相同的数字来表示。
如图所示，提升阀86包括一个一般的圆筒形部份90，在它的轴向外表面上有一个凹槽92，设计用来装定位环77(提升阀88的相应的凹槽92′中容纳锁紧螺母81)并且它的直径使得它本身可以自由移动地进入壳体末端的孔94中。靠近提升阀86外端的外缘面上有一个环形槽96，它设计用来装一个合适的密封件98。98和孔94的侧壁配合，在阀门部件86内形成一个环形的轴向向内开口的不规则形状的空腔100，在它里边装着一个同样形状的密封部件102，它可以是由任何合适的橡胶或聚合物材料做成的。密封件102的前沿形成了一个环形的轴向突出的突缘104，它设计用来密封可移动阀座部件42的阀座表面62。更可取的是为了阻止密封部件102承受到过份的轴向压力以及轴向突出的突缘104的可能的扭曲，两个筒管部件74和76中的每一个都配备有环绕着轴70的环形的轴向伸展的突缘部份83，85。轴70穿过密封部件102，102′，和空腔100，100′的底部相配合。
应当注意，入口提升阀72的密封突缘82，84的直径A明显地比大致相同的可移动阀座部件42，44的直径B大。而直径B又比提升阀86和88上的密封突缘104的直径C大，正是在相关直径上的这些差别，使依照本发明的阀门部件，不论是处在两个位置上的哪一个位置都能够稳定而且具备有自我支承的能力。同时也用来使相应的可移动阀门座部件86，88在转换动作时产生回位动作，这一点在下面将进一步解释。
更特殊的是，因为阀门总成在图1所示位置，应当注意到，在入口空腔28内的入口流体压力将对图中所示的入口提升阀72施加一个净力，力的方向指向左边，力的大小正比于密封突缘82的直径A。还应当了解到，当阀门总成10在图示的位置时，出口空腔26是处在和排气空腔24开口相通，因此处于低压或大气压之中。然而，为了反抗施加在入口提升阀72上的力，应当有一个相反方向的力，这种力是因为液体压力作用在移动阀座44和提升阀88内表面上的结果。这种反作用力和移动阀座部件44的直径B成正比。如上面所述，这个移动阀应部件44的直径B比密封突缘82的直径A小。因此，正因为入口空腔28和出口空腔30是处在大体相等的压力下，而且这个压力作用在入口提升阀72的净表面积比压力作用在移动阀座44和提升阀88上的净表面积加起来还大，这样就有一个净力，它作用在能使入口提升阀72保持在图中所示位置的方向上。类似的，当轴70移动到右边，如图所示，在入口阀72，移动阀座42和提升阀86之间就建立起大体相同的关系。这样，所造成的压力不平衡就能使阀门总成在两种位置状态的任何一种上都能维持稳定而不需持续不断的外力。
当阀门10动作时，为了使移动阀座部件42和44回位，就需要使用一个类似的不平衡压力。在这种应用中，将有一个净压力作用在使用的移动阀座42或44上，这种力正比于该阀的直径B和所使用的提升阀86或88的密封突缘104或104′的直径C之间的差值。例如，当轴70被推向图1中的右边，这种净力将使移动阀座44和相配合的提升阀88同步运动，一直到定位环71紧密地靠上突缘22的表面75。然后，连续的动力作用使提升阀88离开阀座，使出口空腔30和排气空腔32以及相配合的通道33导通。应当注意的是，在这种配合位置时，作用在移动阀座42，44上的这个不平衡净力也用来连续不断地促使阀座面62，64进入和相应密封突缘104，104′的密封配合之中，从而帮助确保它们之间对液体的密封。
还应当注意，在密封突缘104，104′和与之相配合的可移动阀座42，44的密封面62，64之间的最大距离D和入口提升阀72的密封突缘82，84以及与之相配合的密封面66，68之间的距离E是相同的。然而，在实际应用中，如果没有相当高的费用要想取得这种必需的，非常严格的所需公差配合是非常困难的。在本发明中，它只须保证，在任何额外的使密封突缘82或84落在相应的密封面66，68上时所需的运动被移动阀座42，44的其中一个的轴向运动所调节时，D的尺寸不比E大就行。
这样，正如现在所评价的，本发明提供了一个在一种多级多路阀门总成中使用提升式阀门的比较简单的结构，而且不需要为取得非常严格的公差配合所必须的昂贵的投资。
现在参照图2，这里显示了另一个依照本发明的阀门总成的具体实施例。它整体表示为106。阀门总成106也应用上面所描述的同样的压力差的概念。然而这里再额外为可移动式阀门座组件提供辅助偏压的方法。这在下面将充分描述。
阀门总成106包括一个细长的壳体108，它带有多个通常是侧面向内开的通道110，112，114，116，118，其中包括一个单个的入口通道114，一对出口通道112，116在相对的两侧，一对排气通道110，118靠近壳体108的相对两端。这个具体实施例中，壳体108有一个细长的贯穿孔120，这个孔直径大体保持恒定不变。而且它设计用来安装多部件的套筒总成122。
套筒总成122包括一对外端部大体相同的套筒124，126，它们分别从壳体108相对的两端向内伸展;还包括一对大体相同的内套筒部件128，130，位于孔120内并与之同心，而且和孔紧配合，并处于外套筒124，126的内端之间。多个轴向间隔开的槽132，开在每个外套筒和内套筒的外表面124，126，128，130上。用来装密封件134，这样就和孔120的侧壁形成了密封配合。
外套筒124有一个通常是径向向内伸展而且比较宽的突缘部份136。在它的内面装有一个圆柱形的可移动阀座部件138，突缘136在径向上的内表面上开有环形槽140，用来装适当的密封件142，142与可移动阀座部件138形成密封配合。阀座部件138和上面描述的阀座部件42，44相类似，在它一头还包括一个阀门座表面144和一个环形径向向外伸展的突缘部分146，它靠近与144相对的另一端又稍微向里与端部留有一定距离。
一个可移动的排气提升阀部件148也位于外套筒122内，48可在122内移动并用车有螺纹的螺母152把它装在相应的主动轴150上。提升阀部件148包括一个通常是不规则的稍稍有点象杯子形状的阀门部件154。在四周有一个环形槽156，在阀门装有一个相配的密封件158。在阀门部件154的轴向内面上开有一个通常是楔形的环形槽160，而且有一个与之配套的橡胶或聚合物材料做的密封环162并与之互锁。如图所示，密封环162的里端(相对壳体108而言)从阀门部件154的里表面稍微突出。这样的设计是用来和装在可移动阀门部件138上的阀门座表面154密封配合，这样就可以关闭入口通道112和排气通道110的导通。
中心套筒128也是通常的圆筒形。而且在轴向上相对较短。在轴向外端也是装有一个通常是径向向内伸展的突缘164。在它一侧装有相配的弹性密封部件166。在相对的轴向表面有一个相对较小的环形切口168刻在内边缘上，这样就为螺旋线圈压力弹簧170的一端准备了安装位置。弹簧170的另一端坐落在可移动阀门座部件138的轴向面向内的突缘146的表面上。弹簧的170的使用又提供了附加的施加偏压的手段来促使移动阀座138进入图示的位置，这样也就能提供一个附加的保证，使阀门座表面144和密封环162可靠接合。
到目前的描述中，上面提到的各种元件和恰好相当于如图2中所示的阀门部件106所用的大约一半元件。相应的，同样的加撇“′”的参照数用于表示另一半相应的元件。
在轴150上也设有一个入口提升阀172，被固定在一对相对伸展的突缘部件174和176之间。它们的另一端使提升阀部件148，148′维持适当的轴向间隔。如图所示，入口提升阀172一般是圆筒形的，而且有一对轴向突出的环形突缘178，180，位于轴向相对两侧。它们被设计用来和分别装在内套筒128和130上的密封环166和166′密封配合。
和上面的描述相类似的，阀门部件106也被设计可以利用各种压力差。使阀门总成在两个位置中的每一个位置上都是稳定的。同样也能帮助促使移动阀座138，138′进入和密封环162，162′之间的密封配合状态，同时又能使他们回到展开的位置，正如可移动阀座138在图2中所示。相应的，入口提升阀172的环形突缘178，180的直径F比可移动式阀座138，138′的直径G大，而直径G又比密封环162，162′的直径H大，而且如上面提到的，可移动阀座138，138′伸进突缘136，136′一段距离，这段距离就使密封环162，162′和阀门座表面144，144′的距离I比环形突缘178，180和阀门座表面166，166′之间的距离J小，在那里，密封环162，162′和移动阀座138，138′的配合面144和144′配合，产生一个轴向运动，一直到入口提升阀门172完全定位，这样就保证由于制造公差而产生的任何尺寸大小的变化很容易被补偿。
这样，本发明就提供了一种独特的阀门部件，它应用装在一个主动轴上的多个提升阀，而且它的设计使之能落位在固定阀座和移动阀座的联合体上。这里由于制造而产生的公差很容易被补偿。
现在很明显，揭示的本发明的优选的具体实施例经过仔细考虑得到上面表述的优点和特征，本发明将得评价，它在不离开适当的范围或相当于增加权利要求
的前题下就很容易修正，改变和变化。
权利要求
1.一个改进的直列式提升阀总成，包括支承着第一阀门基座面和第二阀门基座面的一个壳体单元，一对被上述壳体可移动地支承着的分别有第一和第二密封面的提升阀，上述第一提升阀基座面可以和上述第一阀门基座进入或脱离密封配合，上述第二提升阀基座面可以和上述第二基座面进入或脱离密封配合，一个动力单元使上述提升阀在第一位置和第二位置之间同步运动，在第一位置里，上述第一基座面与上述第一密封面接合，而且上述第二密封面和上述第二基座面隔开。在第二位置中，上述第一密封面和上述第一基座面隔开，而且上述第二密封面和上述第二基座面接合，为了确保在上述阀门和上述阀门基座表面之间的密封配合，上述第二阀门表面中存在一个可以相对它的支承单元运动的阀门面凭借这个结构，上述阀门面之间相对位置的制造配合公差可以得到补偿，而且当上述提升阀处在一种位置，此时上述表面并没有和它的耦合的阀门表面接合时，可以应用一种液体压力差的方法于上述相对移动的表面上，促使上述相对可以移动的表面移向它的耦合的阀门表面。
2.一个如权项1所说的提升阀总成，在那里所述的动力元件包括一个轴，被固定在该轴上的，相互之间有轴向间隔的所述的成对的提升阀，能相对移动的阀门表面，这个阀门表面包括一个所述的阀门基座面。
3.一个如权项1所述的提升阀总成，在那里，所述的可移动阀基座表面位于园筒形部件的一端，而所述的园筒形部件在所述的壳体元件里的被加工的孔内被滑动密封支承。
4.一个如权利要求
3所述的提升阀总成，在那里，作用在所述的园筒形部件上的液体压力差产生一个轴向净力，它的作用方向促使所述的园筒形部件离开另一阀门基座面。
5.一个如权力要求4所述的提升阀总成，在那里，所述的力通过在所述的壳体内加偏压的方法来补充。
6.如权力要求5所述的提升阀总成，在那里，所述的加偏压的方法包括一个螺旋形弹簧。
7.一个如权力要求4所述的提升阀总成，在那里，所述的力是靠液体压力施加的。
8.一个如权力要求7所述的提升阀总成，在那里，所述的力是依靠所述的园柱体部件两边有不同的有效作用面积而产生的。
9.一个如权力要求1所述的提升阀总成，在那里，剩余下来的阀门表面相对他们的支承单元是固定的，而且当所述的第一提升阀和所述的第一阀门基座面处于密封配合状态时，所述的轴向净力处在这个方向，使它可以促使所述的第一提升阀移向所述的第一阀座面。
10.一个如权力要求9所述的提升阀总成，在那里，所述的轴向的净力是由受压液体流过所述的阀门总成而产生的。
11.一个直列式提升阀总成，包括一个细长的壳体元件，其上有一个纵向伸展贯通的孔，以及一种把所述的孔分成多个空腔的装置，所述的每一个空腔和在所述的壳体内的向外开口的通道相通;一个可移动的位于所述的孔内的细长的主动轴元件;由所述的主动轴元件支承的多个提升阀组件;所述的第一和第二提升阀部件被装在靠近所述的轴的两端;所述的第一和第二提升阀部件，每一个都可以在开和关两个位置之间移动，以便有选择地使所述的多个空腔的相邻的第一和第二对液体导通;在所述的第一提升阀和第二提升阀部件之间由所述的主动轴支承着的第三提升阀部件;所述的第三提升阀部件可以在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置时，它可以使所述的第一对空腔中的邻近的一个和所述的另一个空腔液体导通，而它处于第二位置时，可以使所述的第二对空腔中邻近的一个和所述的另一个空腔液体导通;确定由所述的壳体元件所支承的轴向隔开的第一和第二阀门座部件的装置，当所述的第三提升阀部件分别在第一和第二位置时，与第三提升阀接合;一个被所述的壳体支承并位于所述的第一对空腔之间的第三阀门座部件，在关闭位置时，局部地与所述的第一提升阀部件接合;一个被所述的壳体元件支承而且位于所述的第二对空腔之间的第四阀门座部件，当处于关闭位置时，可局部地与所述的第二提升阀部件接合并可被推移，在所述的部件中至少有一个部件相对它的支承元件来说是可移动的，这样就使元件的轴向位置的变化得到补偿;它还包括对所述的可移动部件产生一个液体压力的装置，促使可移动部件相对它的支承来说朝向接近和它配合的部件的方向。
12.一个如权力要求11所述的提升阀总成，在那里，可移动部件包括一个阀门座部件。
13.一个如权利要求
12所述的提升阀总成，在那里，第三和第四阀门座部件相对支承壳体元件是可移动的，而且被液体压力朝着第一和第二提升阀部件加以偏压。
14.一个如权利要求
11所述的提升阀总成，在那里，所述的提升阀总成用来有选择地控制受压液体的流动，而且所述的第三个提升阀部件有一个所述的受压液体作用在其上的轴向面积，这样就产生了一个作用在第一方向上的轴向力，它比作用在所述的第一和第二提升阀和处于接合状态的相配的阀座部件上的相反方向的轴向力大，这样，所述的第一和第二提升阀部件和所述的第三提升阀部件将被所述的受压液体保持在预定的位置。
15.一个如权利要求
13所述的提升阀总成，在那里，所述的把所述的孔分成多个空腔的装置包括套筒装置，安放在所述的孔内;所述的套筒装置包括分别支承所述的第三和第四阀门基座部件的第一和第二突缘装置和确定所述的第一和第二阀门座部件的其他突缘装置。
16.一个如权利要求
15所述的提升阀总成，在那里，所述的套筒装置包括多个以头尾相接关系安装的套筒段。
17.一个如权利要求
11所述的提升阀总成，在那里，把所述的孔分成多个空腔的所述的装置由位于所述的壳体中整体形成的轴向有一定间隔的突缘组成，所述的第一和第二个固定阀座分别靠近所述的突缘装置之一。
专利摘要
这里揭示的是一种改进的多级多路阀门总成，它和多个提升式阀门元件组合起来，装在一个单个轴上作同步操作，多个阀门部件之中只有一个和固定阀座相接合，而其余的阀门元件和可移动阀座接合。这里因制造公差而产生的尺寸上的变化可以被补偿。另外，各种阀门部件相互之间依大小排列，以使作用在其上的受压液体产生一个净力。这个力的作用使阀门部件稳定地保持在至少两种位置的任一种位置上，同样也保持可移动阀门元件和相应的可移动阀门座之间牢固的密封配合，并使可移动阀座回到预先确定位置使之和阀门元件脱离接触。
文档编号F16K11/04GK85104192SQ85104192
公开日1986年11月26日 申请日期1985年6月1日
发明者韦斯特, 罗杰姆, 唐纳德 申请人:诺斯阀门公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan