專利名稱：減壓閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于流體系統(tǒng)中的減壓閥。
技術(shù)背景流體系統(tǒng)中所用的減壓閥通常是設(shè)計為在特定壓力時導(dǎo)通以避免對系 統(tǒng)造成損壞的單向閥。例如，減壓閥被用在發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)中以釋放過 大壓力，這種過大壓力可能當(dāng)發(fā)動fet度增大時在油泵內(nèi)逐漸形成或者當(dāng) 發(fā)生不可預(yù)知的節(jié)流時在泵的下游逐漸形成。流體系統(tǒng)中所用的泵易受污染。當(dāng)其用于發(fā)動機時，污染通常來自發(fā) 動機內(nèi)，可能包括鐵、鋁、沙子等等的微粒。盡管采用了濾清器和入口篩 網(wǎng)，但i殳計該系統(tǒng)時仍假i殳一些污染物的微粒能夠到達(dá)泵，因此將該系統(tǒng) 設(shè)計為污染物可以沒有問題地通過泵。傳統(tǒng)減壓閥在孔內(nèi)設(shè)有閥座以及被偏置成與閥座掩^的閥構(gòu)件。在孔 和閥構(gòu)件之間存在標(biāo)稱間隙以便當(dāng)閥被閉合時保持密封。為了確保發(fā)動機 起動時泵能起動，有效密封是必需的，特別是當(dāng)泵安裝在較高位置并且流 體經(jīng)過閥重新流通到入口時。如果污染微粒堆積在閥構(gòu)件和孔之間，則減 壓閥將被卡在導(dǎo)通位置。因為減壓閥被卡在導(dǎo)通位置，所以當(dāng)關(guān)閉發(fā)動機 時泵將會泄漏，而且在發(fā)動機開始起動時泵可能不起動。這將導(dǎo)致發(fā)動機 過早損壞。當(dāng)泵內(nèi)的壓力下降并且閥正在閉合時，即關(guān)閉發(fā)動機時，#^立 卡住閥的趨勢尤其顯著，因此加劇了這種難題。發(fā)明人為Sands的美國專利第4,953,588號公開了一種止回閥組件，其 中， 一對提升閥設(shè)置成彼此獨立地作用以密封管道。這種組件的目的是如 果其中一個提升閥發(fā)生故障則阻止流體逆流。Sands發(fā)明的專利涉及的是 止回閥，其針對的是常規(guī)的節(jié)流而非在高壓下減壓。同時，其主要關(guān)注閥 之間的獨立操作而非減壓閥的壓力/流動特性。如果用作減壓閥，則每個閥 的獨立性質(zhì)將要求各個閥用作間隔串聯(lián)的減壓閥，那么就4lJ啦匹配它們的 操作以精確地調(diào)節(jié)壓力。因此，本發(fā)明的目的是消除或緩解上述缺點。 發(fā)明內(nèi)容一方面，提供一種用于流體系統(tǒng)的岡，其包括殼體，該殼體具有 入口、出口以及可流通地將入口連接到出口的孔；位于入口和出口之間的間隔位置的內(nèi)密封表面和外密封表面。該岡還包括外密封構(gòu)件，外密 封構(gòu)件滑動地位于孔內(nèi)并具有密封面和周向密封表面，該密封面被外偏 置元件偏置成與外密封表面接合，該周向密封表面與在入口和出口之間軸向延伸的孔的壁的一部分接合；以及內(nèi)密封構(gòu)件，該內(nèi)密封構(gòu)件嵌套 于外密封構(gòu)件內(nèi)并在內(nèi)偏置元件的作用下與內(nèi)密封表面密封地接合。外 密封構(gòu)件能夠移動到流體在入口和出口之間流動的導(dǎo)通位置。


現(xiàn)將參照附圖僅以舉例方式對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述，其中圖l是具有減壓閥的液壓泵的示意視圖；圖2是對圖1的閥沿線II-II所作的剖視圖；圖3是顯示了圖2的閥在不同操作條件下的一系列視圖；以及圖4是圖2所示閥的替代實施方式的剖視圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，發(fā)動機供油系統(tǒng)包括具有葉輪V的泵P，葉輪V 由發(fā)動機驅(qū)動并在泵殼H內(nèi)旋轉(zhuǎn)。油通過入口 I被吸入泵殼并被輸送到 供應(yīng)口 S。在供應(yīng)口 S和入口 I之間設(shè)有旁路B以允許油從供應(yīng)口 S再 循環(huán)至入口 I。閥IO控制通過旁路B的油的流動，當(dāng)供應(yīng)口S內(nèi)的壓 力超過預(yù)定值時岡IO導(dǎo)通以允許油流動，而當(dāng)油壓降至該值以下時閥 IO關(guān)閉。在許多設(shè)備中，泵P安裝在發(fā)動機上的較高位置處，并將油 從發(fā)動機下方的油槽通過入口 I吸入泵殼H。閥10通常包括閥殼12，閥殼12具有連接到供應(yīng)口 S的壓力入口 14和連接到旁路B的出口 16。入口 14和出口 16沿階梯狀的孔17在軸 向上,皮隔開。階梯狀的孔17在閥殼12內(nèi)從入口 14越過出口 16延伸到閥殼12 內(nèi)的凹槽31。 一對徑向閥座24、 28在孔17內(nèi)形成，并由內(nèi)周向密封表 面32間隔開。徑向閥座24定位于鄰近入口 14處并在該入口和該內(nèi)周 向密封表面32之間延伸。徑向閥座28在內(nèi)周向密封表面32和外周向 密封表面34之間延伸，外周向密封表面34限定了孔17的主要范圍并 被出口 16貫穿。由保持盤30形成并由銷(或其它裝置)固定的擋板位 于凹槽31內(nèi)。內(nèi)密封構(gòu)件或內(nèi)柱塞18和外密封構(gòu)件或外柱塞20在孔17內(nèi)相互 嵌套，并在相應(yīng)的內(nèi)彈簧22和外彈簧26的作用下朝入口 14偏置。外 柱塞20形成為一端具有密封面29而另一端具有徑向唇部21的圓柱形 套筒。密封面29被作用在唇部21和保持盤30之間的外彈簧26偏置成 與外徑向密封表面28接合。設(shè)計外柱塞20的尺寸以在孔17內(nèi)于密封 面29和出口 16之間提供特小間隙滑動配合。這使得當(dāng)其在孔17內(nèi)滑 動時，外表面23和外周向密封表面34之間保持密封，從而在柱塞20 和孔17之間提供一對分離的密封帶， 一個是徑向的而一個是周向的(沿 著孔軸向延伸)。內(nèi)柱塞18形成為"杯形"構(gòu)件，其在與孔17的內(nèi)密封面24相對 的一端設(shè)有密封面25。內(nèi)柱塞18與內(nèi)周向密封表面32也是特小間隙滑 動配合以在內(nèi)柱塞18和孔17之間提供密封。密封面25在內(nèi)彈簧22的 作用下被偏置成與內(nèi)徑向密封表面24接合，內(nèi)彈簧22位于內(nèi)柱塞18 的內(nèi)部和擋板30之間并被外彈簧26套置。內(nèi)柱塞18在外柱塞20內(nèi)是 滑動配合以在它們滑動配合的軸向范圍內(nèi)維持兩個柱塞18、 20之間的 密封。內(nèi)柱塞18的后端鄰接唇部21以限制柱塞18、 20之間的相對運 動。柱塞18、 20之間的關(guān)系也有助于避免內(nèi)彈簧22達(dá)到最大壓縮高度 或遭受過早疲勞失效。圖2所示位置圖示出在正常操作狀態(tài)下的閥，其中入口 14內(nèi)的流 體壓力處于或低于利用閥10的特定組件的最大所需操作壓力。在該位 置，在內(nèi)柱塞18與徑向面24和內(nèi)周向密封表面32之間形成密封，并 且在外柱塞20與徑向面28和外周向密封表面34之間形成另 一對密封。 另外，在柱塞18、 20之間形成滑動密封。當(dāng)入口 14內(nèi)的壓力升高時，施加到密封面25上的力將使內(nèi)柱塞18壓縮內(nèi)彈簧22并開始在外柱塞20內(nèi)滑動。在此運動過程中，內(nèi)柱塞18 和內(nèi)周向密封表面32之間保持密封。內(nèi)彈簧22的偏置力被設(shè)置成響應(yīng) 壓力的變化，從而，當(dāng)處在低于打開或?qū)▔毫Φ念A(yù)定值時，內(nèi)柱塞18 將克服內(nèi)彈簧22施加在其上的偏置力并靠緊唇部21。當(dāng)內(nèi)柱塞18與唇部21抵接時，壓力的進(jìn)一步增加使柱塞18、 21 在作用于兩個柱塞的整個面上的壓力的作用下克服兩個彈簧22、 26的 偏置力而相應(yīng)地共同運動。入口 14和出口 16之間保持密封直到外柱塞20的密封面29不遮蓋 出口16時。當(dāng)暴露出口16時，存在于入口 14內(nèi)的流體可通過出口 16 流出以將供應(yīng)口 S內(nèi)的壓力維持在預(yù)定值?？梢岳斫猓庵?0也可設(shè)計成無需內(nèi)柱塞18接合唇部21就能 夠移動。例如，密封面29可設(shè)計為部分地暴露，從而預(yù)定壓力也將移 動外柱塞20 (以及相應(yīng)的彈簧)。當(dāng)入口 14內(nèi)的壓力降至最大所需壓力以下時，柱塞18、 20將重新 回到圖2所示的位置。當(dāng)彈簧22、 26所施加的偏置力能夠克服入口 14 內(nèi)的流體壓力所施加在密封面25、 29上的力時，上述偏置力將使柱塞 18、 20滑回原來位置。起初，內(nèi)柱塞18和外柱塞20—起移動直到外柱 塞20接合徑向面29。隨后，內(nèi)柱塞18從外柱塞20伸出直到端面25 抵住閥座24?？梢宰⒁獾?，在導(dǎo)通過程中柱塞18、 20—起克服共同的 偏置力，因此便利了減壓控制。如上所述，發(fā)動機的油槽內(nèi)的油可能帶有妨礙閥的正常操作的污染 物。如果閥IO被卡在導(dǎo)通位置，當(dāng)發(fā)動機重新起動時，供應(yīng)口 S和入 口 I之間形成的直接連接將阻礙泵的起動。采用多個密封表面和兩個柱 塞的獨立操作消除了操作閥時的沖擊，并允許在除了最極限情形下的所 有情形都能起動泵。如圖3a所示，污染物44可能堆積在柱塞18、 20之間而阻止它們 相對滑動。如果內(nèi)柱塞18被卡在外柱塞20內(nèi)，則外柱塞20能夠被操 作移動到在徑向面28和外周向密封表面34上形成密封的閉合位置。因 此，形成的有效密封允許重新起動泵。而且，閥10將繼續(xù)用以減壓。如果內(nèi)柱塞18被卡住并且從外柱塞20部分地伸出，則在內(nèi)柱塞18 和內(nèi)周向密封表面32之間形成附加密封?？蛇x擇地，內(nèi)柱塞18可能被卡住并且像圖3b所示的那樣部分地伸 出。在該位置，盡管外柱塞20被保持在遠(yuǎn)離其密封位置，但內(nèi)柱塞18 將抵住徑向面24并且抵住內(nèi)周向密封表面32。因此，該閥能夠被操作 以密封泵室并重新起動泵。一般地，污染物的卡固是短暫的狀態(tài)，并且在泵的下一次操作時被 具有壓力的流體的流動解除。如圖3c和3d分別所示，污染物還可能堆積抵住徑向閥座24、 28。 柱塞18、 20的獨立運動允許獲得有效密封以使泵能夠起動。在污染物 抵住徑向閥座24的情況下，如圖3c所示，將在周向密封表面32、 34 和徑向面28上形成密封。相似地，在污染物存在于徑向閥座28的情況下，將在周向密封表 面32、 34和徑向閥座24上形成密封。在這兩種情況下，泵都能夠重新起動，并且在泵重新啟動時，該閥 將用作減壓閥。在圖3e中示出了另一種潛在的故障形式，其中污染物堆積在出口 16處并阻止外柱塞20復(fù)位。在這種情況下，內(nèi)柱塞在彈簧的偏置力的 作用下能夠自由移動到密封位置，從而在徑向面24和內(nèi)周向密封表面 32處形成密封。因此，這便利了泵的重新起動，并且當(dāng)泵重新啟動時可 在液壓回路內(nèi)增加壓力。如果其中一個彈簧故障，兩個柱塞的獨立操作仍將確保有效的密封 并且在剩下那個彈簧的作用下繼續(xù)操作。因此，可以看出在閥中具有冗余以適應(yīng)潛在的故障形式。在圖4中示出了閥10的另一實施方式，其中相似的參考標(biāo)號將用 于標(biāo)示相似的元件，并且為清楚起見添加了后綴。在圖4的實施方式中， 修改了外柱塞20a以在外柱塞20a內(nèi)的軸向間隔的位置提供一對部分球 形閥座50、 52。在外柱塞20a內(nèi)于閥座50、 52之間提供岔口 54。盆口54位于外柱塞20a上，從而當(dāng)外柱塞20a抵住閥座24a時，岔口 54不 會與出口16a對準(zhǔn)，而當(dāng)外柱塞20a滑動離開閥座24a時，岔口54將 移至與出口 16a對準(zhǔn)。內(nèi)柱塞18由直徑與閥座50、 52的直徑相對應(yīng)的球體56代替。彈 簧22a作用在球體56上以使球體56抵住閥座50并阻止流體從供應(yīng)口 S 流到入口 I。當(dāng)供應(yīng)口 S內(nèi)的壓力超過彈簧22a的偏置力時，球體56 朝閥座52移動，并且，隨著壓力增加，柱塞20a和球體56的整個面將 承受液壓。外柱塞20a抵壓彈簧26a的偏置力并在孔17a內(nèi)軸向移動， 直到岔口 54與出口 16a對準(zhǔn)。然后，流體可通過閥座50和岔口 54重 新流通。如果壓力下降，則球體56被保持在抵壓于閥座52，直到外柱 塞20a重新關(guān)閉出口 16a，并且，隨著壓力繼續(xù)下降，球體56將移動至 與閥座50接合。很明顯，如果球體56由于污染物的原因而被保持離開閥座，則外 柱塞20a仍將在徑向閥座24a和外周向密封表面34a處提供密封以允許 重新起動泵P。如果外柱塞20a被卡在導(dǎo)通位置，則球體56將抵住閥 座50并關(guān)閉從閥座50至出口 16a的流動通道。因此，這提供了冗余以 減小閥IO被保持在導(dǎo)通位置并阻礙重新啟動泵P的可能性。雖然針于 球體54和外柱塞20a的兩種"裂開"壓力典型地不同，但這仍能避免 發(fā)動機處于"無潤滑"狀態(tài)。如果碎片或污染物粘附于球體56和外柱塞20a的面之間，則球體 56將自動重新調(diào)整而且仍形成部分周向密封。由于泄漏路徑較小，這將 有助于發(fā)動機起動。球體56還具有如下優(yōu)點，即當(dāng)流體越過球體54的表面流動并離開 閥10時，流動路徑更流暢。這有利于^i虧染微粒離開該系統(tǒng)。盡管是參照某些特定的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不背離后 面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，所做的各種修^J" 本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于流體系統(tǒng)中的閥，包括(a)殼體，所述殼體具有入口、出口以及可流通地將所述入口連接到所述出口的孔；(b)位于所述入口和所述出口之間的間隔位置的內(nèi)密封表面和外密封表面；(c)外密封構(gòu)件，所述外密封構(gòu)件滑動地位于所述孔內(nèi)并具有密封面和周向密封表面，所述密封面被外偏置元件偏置成與所述外密封表面接合，所述周向密封表面與在所述入口和所述出口之間軸向延伸的所述孔的壁的一部分接合；以及(d)內(nèi)密封構(gòu)件，所述內(nèi)密封構(gòu)件位于所述外柱塞內(nèi)并在內(nèi)偏置元件的作用下與所述內(nèi)密封表面密封接合；其中，所述外密封構(gòu)件能運動到流體在所述入口和所述出口之間流動的導(dǎo)通位置。
2. 如權(quán)利要求l所述的閥，其中，所述內(nèi)密封構(gòu)件包括球體，并 且所述內(nèi)密封表面由所述外密封構(gòu)件提供，由此所述球體能在所述外密 封構(gòu)件內(nèi)的抵接部和所述內(nèi)密封表面之間滑動。
3. 如權(quán)利要求2所述的閥，其中，所述外密封表面相對于所述孔 的壁傾斜。
4. 如權(quán)利要求2所述的閥，其中，所述外密封表面圍繞所述入口， 并且所述內(nèi)密封表面圍繞所述外密封構(gòu)件的與所述入口對準(zhǔn)的通道。
5. 如權(quán)利要求l所述的閥，其中，所述偏置元件是彈簧。
6. 如權(quán)利要求5所述的閥，其中，所述彈簧是套置的。
7. 如權(quán)利要求l所述的閥，其中，所述外密封構(gòu)件包括分隔所述 周向密封表面和所述外密封表面以在所述導(dǎo)通位置與所述出口對準(zhǔn)的 開孔。
8. 如權(quán)利要求l所述的閥，其中，所述外密封構(gòu)件具有用于容納所述內(nèi)密封構(gòu)件的開口端，所述內(nèi)密封構(gòu)件包括用于密封所述入口的封 閉端，所述孔朝所述入口向內(nèi)形成階梯狀以提供所述外密封表面，并提供延伸于所述外密封表面和所述入口之間的內(nèi)孔以容納所述內(nèi)密封構(gòu)件的一部分以便接合所述內(nèi)密封構(gòu)件。
9. 如權(quán)利要求8所述的閥，其中，所述內(nèi)密封表面相對于所述內(nèi) 孔傾斜。
10. 如權(quán)利要求8所述的閥，其中，在所述共同運動過程中，所述 外密封構(gòu)件滑動離開所述入口以在所述外密封表面對準(zhǔn)所述出口時提 供所述導(dǎo)通位置。
11. 如權(quán)利要求8所述的閥，其中，所述密封構(gòu)件和所述偏置元件 共軸地設(shè)置在所述孔內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求l所述的閥，其中，所述閥用在發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中 為油泵減壓。
13. 如權(quán)利要求l所述的閥，進(jìn)一步包括位于所述柱塞之間的抵接 部以限制所述柱塞之間的相對運動，并使所述柱塞共同運動至所述導(dǎo)通 位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙柱塞式閥，其具有設(shè)置于閥殼的孔內(nèi)的相互嵌套的內(nèi)柱塞和外柱塞。閥殼具有由孔可流通地連接并且由上述柱塞彼此密封的入口和出口，上述柱塞被位于入口和出口之間的一對相互嵌套的偏置元件朝相應(yīng)的密封表面偏置。外柱塞能在孔內(nèi)滑動并具有向內(nèi)延伸的唇部。內(nèi)柱塞能在外柱塞內(nèi)于密封位置和第二位置之間滑動，其中，在第二位置時內(nèi)柱塞與唇部接觸。入口內(nèi)的高到足以克服偏置元件的力的壓力使內(nèi)柱塞在外柱塞內(nèi)滑動至其第二位置，外柱塞隨后也將開始在孔內(nèi)滑動以解除入口和出口之間的密封。
文檔編號F16K17/04GK101243272SQ200680029463
公開日2008年8月13日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者保羅·莫頓, 埃里克·科曾斯 申請人:斯泰克普爾有限公司