三位方向控制阀的阀芯及阀体的构造
【专利说明】三位方向控制阀的阀芯及阀体的构造
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年12月31日提交的美国临时专利申请序列号61/747，497的优先权，该项申请的内容通过参弓I合并在本文中。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及方向控制阀。更具体地，本公开涉及三位方向控制阀的阀芯及阀体的几何构型。
【背景技术】
[0004]典型的方向控制阀利用二进制类型的流体动力定位系统，在该流体动力定位系统中，方向控制阀被引导至两个或三个位置中的一个位置。在许多现有的二位阀中，方向控制阀与具有双作用活塞的执行机构组件联接。当方向控制阀处于第一位置时，空气(或其它流体)被引导至活塞的一侧，而位于活塞的第二(相反)侧的空气被排出至大气。当方向控制阀处于第二位置时，空气被引导至活塞的第二侧，而位于活塞的第一侧的空气被排出至大气。
[0005]在方向控制阀的一些实施方式中，阀包括阀芯在阀体内的第三位置，该第三位置物理上位于阀芯相对于阀体的第一位置与第二位置之间。第三位置的特征在于相对于第一位置和第二位置而言的不同类型的流体连通性。例如，在第三位置中，所有的进入端口和执行机构端口可能都被隔离(即，四个端口彼此都不流体连通)，或者两个执行机构端口可能均连接至排出端口。
[0006]通常通过在第二本体(通常称作阀体)内直线滑动的第一本体(通常称作阀芯)来实现方向控制阀。阀体包括一系列外部端口，通过阀芯的几何结构，这些外部端口或者被隔离而不能够流体连通，或者露出而与相邻的端口流体连通。图1示出了常规的二位阀芯及阀体的几何结构的示意图。在图中，进入端口用S(供给)表示，排出端口用E(排出)表示，而第一执行机构端口和第二执行机构端口分别用A和B表示。应当指出的是，如图中所示出的，排出端口通常分为两个几何上不同的端口，这便于排出端口与执行机构端口之间相互的流体连通性，而这是方向控制阀的特征所在。即，由于阀芯仅能够使相邻的内部端口之间流体连通，并且由于两个位置提供排出端口与执行机构端口之间的相互连通性，所以每个执行机构端口必须与每个排出端口相邻。另外，由于在第一阀位置和第二阀位置中的连通性是相互的，所以还必须以反对称的方式将端口设置成使得将阀芯从第一位置滑动至第二位置会使相应的供给端口、排出端口和执行机构端口相互连接。即，如果供给端口和排出端口分别定位在第一执行机构端口的右边和左边，那么，供给端口和排出端口必须分别定位在第二执行机构端口的左边和右边。因而，能够得出，提供方向控制阀的相互连通性所需的几何条件是相邻(即，供给端口和排出端口必须与每个执行机构端口相邻)和反对称(即，供给端口和排出端口相对于第一执行机构端口的几何构型必须与相对于第二执行机构端口的几何构型镜像)。由于这些几何条件，方向控制阀的标准构造通过如图1中所示出的五端口构造来实施。该构造能够被称为五端口几何结构，因为阀体包括五个内部端口和外部端口，其中，排出端口与两个物理端口相关联(即，阀体中的五个物理端口与四种不同的流体压力相关联)。如图中所示出的，当阀芯处于第一位置(PD时，进入端口(S)与第一执行机构端口(A)流体连通，并且排出端口(E)与第二执行机构端口(B)流体连通。当阀芯滑动至第二位置(P2)时，进入端口(S)与第二执行机构端口(B)流体连通，排出端口(E)与第一执行机构端口(A)流体连通。这是方向控制阀的两个基本位置。
[0007]如前所述，第三位置能够设置在阀芯的第一位置与第二位置之间。图2至图4中示意性地示出了用于第三位置的端口连通性的三种标准构型。具体地，图2示出了所有的端口都被隔离的第三位置构型；图3示出了进入端口与两个执行机构端口相连接(而排出端口被隔离)的第三位置构型；以及图4示出了排出端口与两个执行机构端口相连接(而进入端口被隔离)的第三位置构型。应当指出的是，这三种变型基本上不需要相对于基本的二位构造对方向控制阀构造进行大幅改变就能实现。具体地，如图2中所示出的，相对于二位阀芯和阀体，第一变型(所有的端口都被隔离)不需要阀芯或阀体几何结构有所改变。如图3中所示出的，进入端口与两个执行机构端口连接的连通性仅需要对阀芯几何结构做较小的改变，并且特别地，需要阀芯上的中央阀瓣比标称阀芯几何结构窄。最后，如图4中所示出的，排出端口与两个执行机构端口相连接的连通性需要阀芯的两个外部阀瓣比标称阀芯几何结构窄。因而，通过对标称阀几何结构进行较小的改变(具体地，不需要对阀芯几何结构进行改变或者需要对阀芯几何结构进行轻微的改变)就能够实现现有技术中所实施的第三位置功能。
[0008]在一些应用中，可能期望如下第三位置性能:提供两个执行机构端口之间的流体连通以及进入端口和排出端口的同时流体隔离。本申请描述了一些提供该第三位置性能的阀芯及阀体构型。
【发明内容】
[0009]本文中描述的示例性实施方式包括与如下方向控制阀有关的装置和方法:该方向控制阀具有标准方向控制阀的第一位置和第二位置的连通性特征，除此之外还具有第三位置的连通性，其中，所述第三位置的连通性的特征在于两个执行机构端口之间的流体连通以及进入端口和排出端口的流体隔离。本文中描述的示例性实施方式包括用于提供这种功能的三种构造。本文中描述的实施方式分别包括7个内部端口、8个内部端口和9个内部端口(即，其中的内部端口是能够通过阀芯几何结构而被隔离或者露出的内部端口)，而不是通过标准阀芯和阀体的接合面来实施的5个内部端口。这三个实施方式被分别称为七端口设计、八端口设计和九端口设计。
[0010]一些实施方式包括方向控制阀，该方向控制阀包括位于阀体内的阀芯，其中，阀芯构造成在阀体内在第一位置、第二位置、以及第三位置之间移动；并且第三阀芯位置位于第一阀芯位置与第二阀芯位置之间。在【具体实施方式】中，阀体包括五个外部端口，这五个外部端口设置在阀体的第一端与阀体的第二端之间，这五个外部端口包括第一排出端口、第一执行机构端口、进入端口、第二执行机构端口以及第二排出端口。特定实施方式还包括七个内部端口，这七个内部端口设置在阀体的第一端与阀体的第二端之间，其中，这七个内部端口沿阀体按以下顺序与所述五个外部端口流体连通:第一排出端口、第一执行机构端口、进入端口、第二执行机构端口、第二排出端口、第二执行机构端口以及第一执行机构端口。
[0011]在【具体实施方式】中，第二内部端口与第七内部端口、以及第四内部端口与第六内部端口分别流体连通。在一些实施方式中，第二内部端口与第六内部端口、以及第四内部端口与第七内部端口分别流体连通。在【具体实施方式】中，阀芯包括第一阀瓣、第二阀瓣、第三阀瓣以及第四阀瓣，总共4个阀瓣，其中，第一阀瓣、第二阀瓣、第三阀瓣以及第四