壓力平衡單元的制作方法
【專利摘要】一種用于閥組件的壓力平衡單元包括第一殼體、第二殼體、和滑動元件，所述第一殼體具有從所述第一殼體延伸的舌片，所述第二殼體具有縮進所述第二殼體中的溝槽，所述滑動元件具有限定軸線的軸。所述第二殼體中的所述溝槽構(gòu)造成容納來自所述第一殼體的所述舌片以便使殼體對齊。所述第一和第二殼體通過使用超聲焊接工藝而結(jié)合。第一殼體限定了第一鉆孔而第二殼體限定了第二鉆孔。所述第一鉆孔和所述第二鉆孔包括位于其周向面的入口端口，所述端口限定橫向于所述軸線的開口。所述滑動元件包括沿所述軸線在所述第一鉆孔內(nèi)滑動的第一端部和沿所述軸線在所述第二鉆孔內(nèi)移動的第二端部。所述滑動元件的端部通過滑過所述端口打開并關(guān)閉所述入口端口。
【專利說明】壓力平衡單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于流體控制裝置的閥組件。特別地，本發(fā)明涉及一種用于閥組件的壓力平衡單元。

【背景技術(shù)】
[0002]閥組件被用于多種管道裝置中，用來控制由該裝置分配的水的溫度和體積。閥組件可從不同的供給管線接收熱水和冷水并且可控制地將水混合以提供具有中間溫度的輸出。溫度控制可通過限制進入閥組件內(nèi)的混合室的熱水或冷水的體積流量來實現(xiàn)。通常的閥組件通過增大或減小熱水或冷水可流經(jīng)的橫截面積來控制體積流量。用戶可操作手柄、標度盤、或其它機構(gòu)可用于增大或減小閥組件內(nèi)的流路的橫截面積。
[0003]影響體積流量的另一因素是水壓。供給管線的水壓與通過閥的水的速度相關(guān)。目前的閥組件可包括用于平衡熱水和冷水供給的水壓的壓力平衡單元。壓力平衡單元可用于確保熱水供給和冷水供給之間的水壓差不影響混合輸出的溫度。例如，在沒有壓力平衡單元的情況下，如果冷水供給管線中的水壓突然下降(例如，在管道系統(tǒng)內(nèi)的其他地方?jīng)_廁所)，通過閥組件的冷水的體積流量將會下降，由此增加混合輸出的溫度并可能向用戶(例如，正在洗澡的用戶)提供意想不到的熱水。壓力平衡單元可感應(yīng)水壓的差異并成比例地減小熱水的體積流量，由此使混合輸出保持恒溫。
[0004]聯(lián)邦、州和地方法規(guī)、以及消費者需求鼓勵使用用水較少的管道裝置。因此，需要一種能夠在低流量條件下有效運行的改進的壓力平衡單元。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開的一種實施方式是用于閥組件的壓力平衡單元。所述壓力平衡單元可包括第一殼體、第二殼體和滑動元件，所述第一殼體具有從所述第一殼體延伸的舌片，所述第二殼體具有縮進所述第二殼體的溝槽，所述滑動元件具有限定軸線的軸。所述第一殼體可限定第一鉆孔，所述第二殼體可限定第二鉆孔。所述滑動元件可包括可沿所述軸線在所述第一鉆孔內(nèi)移動的第一端部和可沿所述軸線在所述第二鉆孔內(nèi)移動的第二端部。所述第二殼體中的溝槽可構(gòu)造成容納所述第一殼體的舌片，并且當所述舌片容納于所述溝槽中時，所述第一鉆孔和第二鉆孔可同軸對齊。在一些實施例中，所述舌片和所述溝槽大致呈半圓形。
[0006]在一些實施例中，所述第二殼體還包括第二舌片，所述第一殼體還包括第二溝槽。所述第二溝槽可構(gòu)造成容納所述第二舌片。在一些實施例中，所述第一殼體和所述第二殼體是可互換的。
[0007]在一些實施例中，所述滑動元件還包括從所述軸的中央部分徑向向外延伸的圓盤和聯(lián)結(jié)到所述圓盤并從所述圓盤徑向向外延伸的膜片。所述膜片可在所述第一殼體和所述第二殼體之間形成屏障，并可被過模制(overm old)到所述圓盤上。在一些實施例中，滑動元件在所述軸的每個端部上還包括金屬套管。
[0008]壓力平衡單元的另一種實施方式包括第一殼體、第二殼體和滑動元件。所述第一殼體具有第一表面，所述第二殼體具有構(gòu)造成與所述第一表面結(jié)合的第二表面，所述滑動元件具有限定軸線的軸。所述第一殼體可限定第一鉆孔，所述第二殼體可限定第二鉆孔。所述滑動元件可包括可沿所述軸線在所述第一鉆孔內(nèi)移動的第一端部和可沿所述軸線在所述第二鉆孔內(nèi)移動的第二端部。所述第一表面和所述第二表面可結(jié)合以形成所述壓力平衡單元的密封周緣，當所述第一表面和所述第二表面結(jié)合時，所述第一鉆孔和所述第二鉆孔可同軸對齊。在一些實施例中，所述第一表面使用焊接工藝焊接到所述第二表面以形成密封周緣，在一些實施例中，所述焊接是超聲焊接。
[0009]在一些實施例中，所述滑動元件還包括從所述軸的中央部分徑向向外延伸的圓盤，所述壓力平衡單元還包括聯(lián)結(jié)到所述圓盤并從所述圓盤徑向向外延伸的膜片。所述膜片可在所述第一殼體和所述第二殼體之間形成屏障，并且所述膜片可過模制到所述圓盤上。
[0010]壓力平衡單元的另一種實施方式包括第一殼體、第二殼體和滑動元件，所述第一殼體限定了第一鉆孔，所述第二殼體限定了第二鉆孔，所述滑動元件具有限定軸線的軸、可沿所述軸線在所述第一鉆孔內(nèi)移動的第一端部、和可沿所述軸線在所述第二鉆孔內(nèi)移動的第二端部。在一些實施例中，所述第一端部和所述第二端部均不是提動閥芯(poppet)。所述滑動元件在所述軸的每個端部上還可包括金屬套管。所述第二鉆孔可與所述第一鉆孔軸向?qū)R。在一些實施例中，所述第一殼體可包括位于所述第一鉆孔的縱向面中的第一入口端口，所述第二殼體可包括位于所述第二鉆孔的縱向面中的第二入口端口。所述第一入口端口和所述第二入口端口可限定橫向于所述軸線的開口。
[0011]在一些實施例中，第一鉆孔和第二鉆孔大致呈圓筒形，所述第一入口端口和所述第二入口端口分別設(shè)置在所述第一鉆孔和所述第二鉆孔的周向面內(nèi)。在一些實施例中，所述滑動元件的所述第一端部和所述第二端部大致呈圓筒形，每個端部圓筒具有與所述軸限定的軸線對齊的縱向軸線。
[0012]在一些實施例中，滑動元件可沿所述軸線在第一位置和第二位置之間的移動，在所述第一位置處，所述第一端部圓筒的周向面覆蓋所述第一入口端口，在所述第二位置處，所述第二端部圓筒的周向面覆蓋所述第二入口端口。所述滑動元件可構(gòu)造成響應(yīng)于所述第一殼體和所述第二殼體之間的壓力差在所述第一位置和所述第二位置之間移動。
[0013]在一些實施例中，所述滑動元件還包括從所述軸的中央部分徑向向外延伸的圓盤，并且所述壓力平衡單元還包括聯(lián)結(jié)到所述圓盤并從所述圓盤徑向向外延伸的膜片。所述膜片可在所述第一殼體和所述第二殼體之間形成屏障，并且所述膜片可過模制到所述圓盤上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)一個示例性實施例的壓力平衡單元的分解圖，所述壓力平衡單元包括第一殼體、第二殼體、滑動元件、膜片和套管；
[0015]圖2A是根據(jù)一個示例性實施例的第一殼體和第二殼體的半剖視圖，其示出了舌片在溝槽中對齊的特征；
[0016]圖2B是根據(jù)一個示例性實施例的第一殼體和第二殼體的另一半剖視圖，其示出了入口端口和出口；
[0017]圖3是根據(jù)一個示例性實施例的滑動元件的半剖視圖；
[0018]圖4是根據(jù)一個示例性實施例的膜片的透視圖；
[0019]圖5是根據(jù)一個示例性實施例的膜片的透視圖，該膜片從滑動元件徑向延伸；
[0020]圖6是根據(jù)一個示例性實施例的過模制到滑動元件上的膜片的半剖視圖；
[0021]圖7是根據(jù)一個示例性實施例的套管的透視圖，該套管插在滑動元件的端部上；和
[0022]圖8是根據(jù)一個示例性實施例的組裝后的壓力平衡單元的半剖視圖。

【具體實施方式】
[0023]參照圖1，其示出為根據(jù)一個示例性實施例的壓力平衡單元100的分解圖。簡要地概述，壓力平衡單元100可包括第一殼體110、第二殼體120、滑動元件130、從滑動元件130的中央部分延伸的膜片140、和插在滑動元件130的端部上的套管150。通過使用舌片-溝槽對齊系統(tǒng)第一殼體110和第二殼體120可對齊并結(jié)合(例如，連接、連結(jié)、附接、聯(lián)接、焊接等)以形成銜接單元?；瑒釉?30可定位在殼體110、120內(nèi)并且可沿滑動元件130的軸限定的縱向軸線移動。膜片140可過模制到滑動元件130上并沿膜片140的外周固定到殼體110、120內(nèi)。膜片140可在殼體110、120之間形成柔性的壓敏屏障。下面參照圖2至圖7更詳細地描述部件110至150。
[0024]工作時，壓力平衡單元100可接收來自不同流體供給管線(例如，管道系統(tǒng)內(nèi)的熱水供給管線和冷水供給管線)的流體。第一流體(例如，熱水)可經(jīng)由第一進入通路進入第一殼體110，第二流體(例如，冷水)可經(jīng)由第二進入通路進入第二殼體120。膜片140可將第一殼體中的第一壓力室與第二殼體中的第二壓力室分開。膜片140可形成防水屏障，由此防止流體通道之間的交叉流動。由于膜片140的柔性，殼體110、120之間的壓力差可致使膜片140膨脹、凸出，或以其他方式偏轉(zhuǎn)到具有較低壓力的殼體內(nèi)。這種偏轉(zhuǎn)可導(dǎo)致滑動元件130滑過流體連接到具有較高壓力的壓力室的入口端口，由此降低高壓流體的體積流量，并打開通向容置有較低壓力的壓力室的進水口，由此利于低壓流體的流動。
[0025]現(xiàn)參照圖2A和圖2B，其示出為根據(jù)一個示例性實施例的第一殼體110和第二殼體120的半剖視圖。在一些實施例中，殼體110、120可使用聚合物材料，諸如Noryl、聚苯醚(PPO)、聚苯乙烯(PS )、苯乙烯(ABS )、或任何合適的聚合物或共混聚合物，注模成型。在其它實施例中，殼體110、120可通過使用任何其它模制、鑄造、機械加工、或雕刻工藝形成。在另一些實施例中，殼體110、120可由其它材料構(gòu)建，包括金屬、陶瓷、或任何其它合適的材料。有利地，殼體110、120的材料可選擇為用以確保在系統(tǒng)經(jīng)歷的一系列溫度和條件下的耐用性和可靠性。
[0026]特別參照圖2A，殼體110、120可包括由每個殼體的內(nèi)表面限定的鉆孔112、122。鉆孔112、122可以是空腔、凹部、井、室或殼體110、120內(nèi)的其它容積。在一些實施例中，鉆孔112、122可大致呈具有彎曲的周向面114、124的圓筒形。在其它實施例中，為了改進可制造性，隨著鉆孔112、122延伸到殼體110、120內(nèi)鉆孔112、122可略微變窄。鉆孔112、122的縱向軸線可與中心軸線160對齊。鉆孔112、122可構(gòu)造成容納滑動元件130的端部(例如，滑動元件130的第一端部可裝配到鉆孔112內(nèi)，而滑動元件130的第二端部可裝配到鉆孔122內(nèi))。鉆孔112、122可提供使滑動元件130的端部可在其中移動(例如，沿軸線160縱向移動)的容積。
[0027]仍參照圖2A，殼體110、120可包括一個或多個對齊特征。例如，殼體110可包括從該殼體110延伸的舌片111 (例如，舌片部)，而殼體120可包括縮進該殼體120的溝槽121(例如，溝槽部)。溝槽121可構(gòu)造成當殼體110、120對齊時容納舌片111，由此便于殼體110、120組裝到銜接單元內(nèi)。根據(jù)該示例性實施例，當殼體110、120對齊時，鉆孔112、122的縱向軸線與中心軸線160對齊。在一些實施例中，舌片111和溝槽121可圍繞軸線160部分地延伸或沒不完全延伸。例如，舌片111和溝槽121可大致為半圓(例如，沿包圍殼體110、120的圓形開口的周緣的圓弧延伸約180度)、四分之一圓等。
[0028]在一些實施例中，殼體110和120可以是可互換的(例如，相同的或功能等效的部件等)。對于互換性來說，殼體I1還可包括縮進到該殼體110內(nèi)的溝槽117，而殼體120還可包括從該殼體120延伸的舌片127。溝槽117可構(gòu)造成當殼體110、120對齊時容納舌片127。有利地，殼體110、120之間的可互換性可方便組裝并降低制造成本。例如，可互換的殼體可允許制造一種殼體設(shè)計而不是兩種不同的殼體設(shè)計。在組裝過程中，可選擇兩種可互換的殼體。其中一個殼體可被旋轉(zhuǎn)180并與另一個殼體對齊。這種互換性可降低生產(chǎn)成本并減少組裝誤差。
[0029]現(xiàn)參照圖2B，殼體110、120可結(jié)合以形成壓力平衡單元100的密封周緣。在一些實施例中，殼體110、120可使用超聲波焊接工藝連接。例如，殼體110、120可定位在具有固定形狀的嵌套(nest)和連接到換能器的超聲波發(fā)生器(例如，產(chǎn)生超聲波振動的工具)之間。該超聲波發(fā)生器可發(fā)射被殼體110、120吸收的聲震動能量。被吸收的振動能量可熔化殼體110、120之間的接觸表面或接觸點，由此在殼體之間建立連接。殼體的焊接可提供密封單元，該密封單元有助于防止流體從壓力平衡單元泄漏或防止碎片進入該壓力平衡單元。在其他實施例中，殼體110、120可通過使用任何其他工藝、方法、或技術(shù)，包括使用粘附劑、螺釘、螺栓、卡合設(shè)計等而連接。當殼體110、120結(jié)合時，鉆孔112、122可同軸對齊。
[0030]仍參照圖2B，殼體110、120還可包括在每個殼體內(nèi)限定開口的入口端口 116和126。入口端口 116、126可定位在鉆孔112、122的周向面114、124中并且可使流體能夠沿垂直于軸線160的方向進入鉆孔112、122。入口端口 116、126可以是開口、狹槽、通孔、空隙、通道或任何流體可通過其進入鉆孔112、122的其他裝置。
[0031]殼體110、120還可包括通路115和125。通路115、125可以是管路、導(dǎo)向件、通道、路徑、表面、或其他用于引導(dǎo)流體流的元件。通路115、125可使端口 116、126與外部開口119、129流體連接，流體可通過該外部開口 119、129進入各個殼體。在通路115、125的一端(例如，下游端)處，端口 116、126可使通路115、125與鉆孔112、122連接。在通路115、125的另一端(例如，上游端)處，密封件113、123可圍繞周緣開口 119、129形成。密封件113、123可在殼體110、120和容積控制板之間形成流體屏障。
[0032]在一些實施例中，密封件113、123可允許壓力平衡單元100相對于容積控制板轉(zhuǎn)動(例如，壓力平衡單元100可以轉(zhuǎn)動，容積控制板可以轉(zhuǎn)動，二者均能夠以不同速率、或沿不同方向等轉(zhuǎn)動)。在其他實施例中，容積控制板可相對于壓力平衡單元100靜止。例如，這兩個部件可都不轉(zhuǎn)動或二者可以同一速率或沿同一方向轉(zhuǎn)動。
[0033]在一些實施例中，殼體110、120可包括用于將容積控制板聯(lián)接到壓力平衡單元100的機構(gòu)105。該聯(lián)接機構(gòu)可包括溝槽、狹槽、缺口、通道、卡扣、栓、突出、接頭、緊固件、或其它連接特征。壓力平衡單元100能夠可旋轉(zhuǎn)地(例如，壓力平衡單元100和容積控制板之間的連接可允許部件之間的轉(zhuǎn)動)、可釋放地(例如，部件可被分開并重新連接)、或永久地(例如，使用粘附劑、焊接、或其它永久或半永久的連接裝置)聯(lián)接到容積控制板。
[0034]仍參照圖2B，殼體110、120還可包括流體連接到鉆孔112、122的壓力室118、128。壓力室118、128可限定殼體110、120內(nèi)的容積，壓力平衡單元100可嘗試在該容積內(nèi)均衡流體壓力。壓力室118、128可與鉆孔112、122流體連接。
[0035]有利地,一旦流體已經(jīng)進入鉆孔112、122,該流體可流入壓力室118、128內(nèi)而不可能被殼體110、120內(nèi)的其他部件阻擋。例如，鉆孔112、122內(nèi)包含的流體可進入壓力室118、128而無論滑動元件130的位置如何。與其他特征相比，這種流體連通性使壓力平衡單元100區(qū)別于傳統(tǒng)的壓力平衡單元，這種傳統(tǒng)的壓力平衡單元通常打開并關(guān)閉鉆孔和壓力室之間的端口。
[0036]常規(guī)的壓力平衡單元可使用膜片或梭芯(shuttle)對水壓的不平衡做出反應(yīng)。例如，由于具有定位于熱水流路的提動閥芯和定位于冷水流路的提動閥芯，一些膜片單元可使用提動閥芯打開并關(guān)閉端口。提升閥可通過從端口座部提升并降低提動閥芯而打開并關(guān)閉端口(例如，沿平行于端口開口的方向)。提動閥芯從根本上與滑動閥或搖動閥不同。提升閥不是在密封件上方滑動以打開端口，而是通過垂直于該端口的運動而從座部升高。
[0037]有利地，通過使滑動元件130的端部或聯(lián)接到該端部的套管150滑過端口 116、126(例如，沿橫向于端口開口的方向)進而變化地打開并關(guān)閉入口端口 116、126，壓力平衡單元100可限制流體流。這一特征使壓力平衡單元100與常規(guī)的壓力平衡單元不同，后者沿平行于端口開口的方向提升并降低提升閥式密封件。越過端口滑動而不是從端口升高可提供改進的流動限制控制和精度，從而使得該閥更加適于低流量條件?；^端口而不是從端口升高可通過消除提動閥芯落座和再落座的磨損而改進壓力平衡單元100的耐用性。
[0038]現(xiàn)參照圖3，其示出為根據(jù)一個示例性實施例的滑動元件130的半剖視圖?；瑒釉?30可包括中心軸132、從軸132徑向延伸的圓盤134、第一端部136、和第二端部138?；瑒釉?30可通過將端部136定位于鉆孔112中并將端部138定位于鉆孔122中而在殼體110、120內(nèi)定位。在一些實施例中，軸132、圓盤134、和端部136、138可由聚合物材料注模成型并可形成單個模制件(例如，注模成型工藝可形成包括軸132、圓盤134、和端部136、138的單個剛性零件)。在其它實施例中，滑動元件130可由金屬(例如，黃銅、不銹鋼等)、陶瓷、其它塑料、或任何其它合適的材料制成。滑動元件130可以是剛性部件，從而滑動元件130的一部分的運動以最小的柔性(例如，膨脹、壓縮、彎曲、材料拉緊等)引起所有其它部分的運動。
[0039]軸132可連接端部136、138。在一些實施例中，除位于軸的中心點處的薄分離壁131外，軸132可大致為中空的。軸132的厚度可選為用以保持剛性同時降低材料成本及重量。在一些實施例中，相對于該軸的最大直徑來說，軸132內(nèi)的中空芯部可以較大。換言之，軸132可以是包圍相對較大的中空芯部的薄殼。分離壁131可將該中空芯部的第一半部133與該中空芯部的第二半部139分開。端部136、138可以是開放的從而使鉆孔112內(nèi)的流體可進入中空芯部半部133，并使鉆孔122內(nèi)的流體可進入中空芯部半部139。
[0040]在一些實施例中，軸132可包括分別從中空芯部半部133、139徑向延伸的孔135、137?？?35可在中空芯部半部133和壓力室118之間形成流體連接，而孔137可在中空芯部半部139和壓力室128之間形成流體連接。當滑動元件130在鉆孔112、122內(nèi)定位時，孔135、137可使帶有壓力室118的鉆孔112和帶有壓力室128的鉆孔122流體連接、并且因此平衡它們之間的壓力。例如，當滑動元件130沿軸線160滑動時，鉆孔112、122內(nèi)的開放容積可增大或減小。鉆孔112、122內(nèi)的流體可進入中空芯部半部133、139并經(jīng)由孔135、137流入壓力室118、128。相反，壓力室118、128內(nèi)的流體可經(jīng)由通孔135、137進入中空芯部半部133、139。有利地，鉆孔112、122和壓力室118、128之間的流體連接可使滑動元件130對壓力室118、128之間的壓力差的響應(yīng)度增加，防止流體被困在鉆孔112、122內(nèi)，并防止鉆孔112、122內(nèi)的低壓條件抑制滑動元件130的移動。
[0041]仍參照圖3，滑動元件130可包括從軸132的中點徑向延伸的圓盤134。圓盤134可從軸132的外表面徑向向外延伸或可延伸通過軸132，由此形成使中空芯部半部133、139分開的分離壁131。作為單一模制工藝的一部分，圓盤134可與軸132和端部136、138 —起注模成型，從而形成包括軸132、圓盤134、和端部136、138的單一零件。
[0042]仍參照圖3，滑動元件130可包括第一端部136和第二端部138。端部136、138可限定滑動元件130的第一端部和第二端部，軸132在第一端部和第二端部之間延伸。在一些實施例中，端部136、138可大致呈圓筒形，這些圓筒的半徑大于軸132的半徑。在其他實施例中，端部136、138可無異于軸132或可具有比軸132小的圓筒半徑。端部136、138可包括從軸132徑向延伸的環(huán)形物141、143。當放置于端部136、138上方時，環(huán)形物141、143可限定套管150的端部位置，這一點將參照圖7更詳細地描述。端部136、138可包括一個或多個構(gòu)造成借助壓配合保持套管150的肋部。
[0043]現(xiàn)參照圖4，其示出為根據(jù)一個示例性實施例的膜片140的透視圖。膜片140可包括外輪緣144、內(nèi)輪緣146、和在它們之間徑向延伸的柔性部148。膜片140可以是由橡膠或任何其它合適的材料制成的柔性部件。外輪緣144可牢固地附接到殼體110、120。例如，夕卜輪緣144可裝配到殼體110、120之間的溝槽內(nèi)，由此當殼體110、120連接在一起時沿外輪緣144固定膜片140。在其它實施例中，外輪緣144可通過使用任何其它緊固方法或構(gòu)造緊固、附著、聯(lián)結(jié)、或以其它方式固定到殼體110、殼體120的內(nèi)表面或殼體110、120之間。
[0044]仍參照圖4，柔性部148可從內(nèi)輪緣146徑向向外延伸到外輪緣144。柔性部148可呈“S形”，從而當滑動元件130沿軸線160移動時，內(nèi)輪緣146能夠沿任一方向(例如，沿平行于軸132的方向)移動。在其它實施例中，柔性部148可呈凹槽形、C形、或具有任何其它形狀。柔性部148可限定對壓力室118、128之間的流體壓力差響應(yīng)的壓敏表面。例如，如果壓力室118中的流體壓力超過壓力室128中的流體壓力，柔性部148可膨脹、伸展、凸出或以其他方式偏轉(zhuǎn)到壓力室128內(nèi)。同樣，如果壓力室128中的流體壓力超過壓力室118中的流體壓力，柔性部148可膨脹到壓力室118內(nèi)。
[0045]現(xiàn)參照圖5和圖6，內(nèi)輪緣146可固定到滑動元件130。例如，膜片140可過模制到滑動元件130上從而使內(nèi)輪緣146包圍圓盤134的從圓盤134的較寬內(nèi)部延伸的較窄外部。膜片140可沿圍繞滑動元件130的完整圓聯(lián)結(jié)到滑動元件130 (例如，過模制、通過粘附、緊固、附接、固定等方式固定)，由此在壓力室118、128之間形成密封并防止流體通道之間的交叉流動。
[0046]現(xiàn)參照圖7，套管150可裝配到端部136、138上方。套管150可具有被設(shè)計成與端部136、138的外表面對齊的內(nèi)表面和被設(shè)計成與鉆孔112、122的內(nèi)表面對齊的外表面。套管150可包圍端部136、138并使端部136、138能夠在鉆孔112、122內(nèi)更容易地移動(例如，具有較少阻力、較少摩擦、減少的磨損)。有利地，套管150可改進端部136、138和鉆孔112、122之間的對齊。套管150可滑過入口端口 116、126，由此響應(yīng)于壓力室118、128之間的壓力差而打開或關(guān)閉入口端口 116、126。有利地，套管150使得能夠通過在開放端口上方部分地滑過而逐漸地打開或關(guān)閉端口 116、126。與常規(guī)提升閥式單元相比，增量式端口的打開和關(guān)閉可提供改進的限流控制并可改進壓力平衡單元100的有效性。有利地，可嚴格控制套管150的公差以提供與鉆孔112、122的期望接口，因而減少泄漏并由此使得能夠在低流量條件下使用壓力平衡單元。
[0047]在一個示例性實施例中，套管150可由不銹鋼制成。在其它實施例中，套管150可由任何其它合適的材料(例如，聚合物、其它金屬、陶瓷等)制成。有利地，套管150可減少摩擦、改進對齊、提高耐用性、減少泄漏、或以其他方式利于壓力平衡單元100的運行。套管150可被按壓(例如，壓力裝配)到端部136、138上或可通過使用任何其它緊固機構(gòu)附接、附著或以其他方式固定到端部136、138上。當落座到端部136、138上時，套管150可抵靠從軸132延伸的環(huán)形物141、143。
[0048]現(xiàn)參照圖8，其示出為根據(jù)一個示例性實施例的組裝后的壓力平衡單元100的半剖視圖。工作時，第一流體可經(jīng)由開口 119進入該壓力平衡單元并通過進入通路115和入口端口 116流入鉆孔112內(nèi)。第一流體還可進入壓力室118并接觸膜片140。相似地，第二流體可經(jīng)由開口 129進入該壓力平衡單元并通過進入通路125和入口端口 126流入鉆孔122內(nèi)。第二流體還可進入壓力室128并接觸膜片140。
[0049]膜片140的柔性部148可通過膨脹、折曲、彎曲、或以其他方式朝向具有較低流體壓力的壓力室移動而響應(yīng)壓力室118、128之間的壓力差。內(nèi)輪緣146可與柔性部148—起移動，由此使滑動元件130沿軸線160移動。例如，如果壓力室118中的流體壓力超過壓力室128中的流體壓力，滑動元件130可沿軸線160朝向殼體120滑動。因此，端部136和覆蓋端部136的套管150可在入口端口 116上滑動，由此至少部分地關(guān)閉入口端口 116并限制進入鉆孔112內(nèi)的流體流。
[0050]當滑動元件130沿軸線160朝向殼體120移動時，端部138和鉆孔122的圓形端部之間的容積能夠減小，由此使第二流體流入中空半部139并通過通孔137流入壓力室128內(nèi)。相似地,端部136和鉆孔112的圓形端部之間的容積能夠增加，由此使第一流體從壓力室118通過通孔135、中空半部133流入鉆孔112內(nèi)。當壓力在壓力室118、128之間均衡時，滑動元件130可移動回到中立位置，由此再次打開入口端口 116。
[0051]在一些實施例中，壓力平衡單元100可包括恒溫部件。該恒溫部件可提供除壓力平衡功能外的溫度調(diào)節(jié)功能。該恒溫部件可以是與壓力平衡單元100的上述部件串聯(lián)插入的附加部件或者可集成到前面描述的部件中。例如，滑動元件130和/或膜片140可基于第一流體或第二流體的溫度朝向壓力室118、128中之一偏置。當流體溫度改變時，該恒溫部件可改變滑動元件130和/或膜片140的偏置(例如，恒溫補償)，由此增加或減少允許流經(jīng)入口端口 116、126的流體的量。在一些實施例中，壓力平衡單元100可以是組合壓力平衡和溫度平衡(例如，恒溫)單元。
[0052]在不同示例性實施例中示出的系統(tǒng)和方法的構(gòu)造和布置僅是示例性的。雖然在本公開中僅詳細描述了幾個實施例，但多種修改是可能的(例如，大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和各種元件的比例、參數(shù)的數(shù)值、安裝布置、材料、顏色、方向的使用等的變化)。例如，元件的位置可顛倒或以其他方式改變并且分立的元件或位置的本質(zhì)或數(shù)量可改變或變化。因此，所有這些修改意在被包含在本公開的范圍內(nèi)。任何過程或方法步驟的順序或序列可根據(jù)替代性實施例變化或重新排序。在示例性實施例的設(shè)計、工作條件和布置方面，可作出其它替代、修改、改變和省略而不偏離本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于閥組件的壓力平衡單元，所述壓力平衡單元包括: 第一殼體，所述第一殼體具有從所述第一殼體延伸的舌片，其中，所述第一殼體限定了第一鉆孔； 第二殼體，所述第二殼體具有縮進所述第二殼體中的溝槽，其中，所述第二殼體限定了第二鉆孔；和 滑動元件，所述滑動元件具有限定軸線的軸、可沿所述軸線在所述第一鉆孔內(nèi)移動的第一端部、和可沿所述軸線在所述第二鉆孔內(nèi)移動的第二端部； 其中，所述第二殼體中的所述溝槽構(gòu)造成容納來自所述第一殼體的舌片，并且其中，當所述舌片容納于所述溝槽中時，所述第一鉆孔和所述第二鉆孔同軸對齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡單元，其中所述舌片和所述溝槽大致呈半圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡單元，其中所述第二殼體還包括第二舌片而所述第一殼體還包括第二溝槽，其中，所述第二溝槽構(gòu)造成容納所述第二舌片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡單元，其中所述第一殼體和所述第二殼體是可互換的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡單元，其中所述滑動元件還包括從所述軸的中央部分徑向向外延伸的圓盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力平衡單元，還包括膜片，所述膜片聯(lián)結(jié)到所述圓盤并從所述圓盤徑向向外延伸，其中，所述膜片在所述第一殼體和所述第二殼體之間形成了屏障并具有呈S形、凹槽形、或C形的橫截面。
7.一種用于閥組件的壓力平衡單元，所述壓力平衡單元包括: 第一殼體，所述第一殼體具有第一表面，其中，所述第一殼體限定了第一鉆孔； 第二殼體，所述第二殼體具有第二表面，所述第二表面構(gòu)造成與所述第一表面結(jié)合，其中，所述第二殼體限定了第二鉆孔；和 滑動元件，所述滑動元件具有限定軸線的軸、可沿所述軸線在所述第一鉆孔內(nèi)移動的第一端部、和可沿所述軸線在所述第二鉆孔內(nèi)移動的第二端部； 其中，所述第一表面和所述第二表面結(jié)合以形成所述壓力平衡單元的密封周緣，并且，當所述第一表面和所述第二表面結(jié)合時，所述第一鉆孔和所述第二鉆孔同軸對齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓力平衡單元，其中，使用粘結(jié)劑化合物或焊接工藝使所述第一表面與所述第二表面結(jié)合以形成密封周緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓力平衡單元，其中所述焊接工藝是平板焊接或超聲波焊接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓力平衡單元，其中所述滑動元件還包括從所述軸的中央部分徑向向外延伸的圓盤。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓力平衡單元，還包括膜片，所述膜片聯(lián)結(jié)到所述圓盤并從所述圓盤徑向向外延伸，其中，所述膜片在所述第一殼體和所述第二殼體之間形成屏障。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的壓力平衡單元，其中膜片過模制到所述圓盤上。
13.一種用于閥組件的壓力平衡單元，所述壓力平衡單元包括: 第一殼體，所述第一殼體限定了第一鉆孔并包括位于所述第一鉆孔的縱向面中的第一入口端口；第二殼體，所述第二殼體限定了第二鉆孔并包括位于所述第二鉆孔的縱向面中的第二入口端口，其中所述第二鉆孔與所述第一鉆孔軸向?qū)R；和 滑動元件，所述滑動元件具有限定軸線的軸、可沿所述軸線在所述第一鉆孔內(nèi)移動的第一端部、和可沿所述軸線在所述第二鉆孔內(nèi)移動的第二端部； 其中，所述第一入口端口和所述第二入口端口限定了橫向于所述軸線的開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓力平衡單元，其中所述滑動元件通過滑過所述第一和第二入口端口的表面而打開和關(guān)閉所述第一入口端口和所述第二入口端口，其中，所述第一端部滑過所述第一入口端口而所述第二端部滑過所述第二入口端口。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓力平衡單元，其中所述第一鉆孔和所述第二鉆孔大致呈圓筒形，并且所述第一入口端口和所述第二入口端口分別設(shè)置在所述第一鉆孔和所述第二鉆孔的周向面內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓力平衡單元，其中滑動元件大致為中空并且所述軸包括使所述第一鉆孔與所述第一入口端口流體連接的第一孔和使所述第二鉆孔與所述第二入口端口流體連接的第二孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓力平衡單元，其中所述滑動元件的所述第一端部和所述第二端部中的每一個大致呈圓筒形，所述圓筒形的縱向軸線與所述軸限定的所述軸線對齊。
18.根據(jù)權(quán)利要求 17所述的壓力平衡單元，其中所述滑動元件還包括在所述軸的每個端部上的金屬套管。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的壓力平衡單元，其中所述滑動元件可沿所述軸線在第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置處，所述圓筒形的第一端部的周向面覆蓋所述第一入口端口，在所述第二位置處，所述圓筒形的第二端部的周向面覆蓋所述第二入口端口。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的壓力平衡單元，其中所述滑動元件構(gòu)造成響應(yīng)于所述第一殼體和所述第二殼體之間的壓力差而在所述第一位置和所述第二位置之間移動。
【文檔編號】F16K17/00GK104048079SQ201410087907
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】D·J·布勞爾, M·A·尼韋爾 申請人:科勒公司