用于具有气动锁定器件的阀的液压气动控制的装置

摘要

本发明涉及阀控制装置，所述装置包括用于放大由于在包括容纳在装置的主体(2，3)中的活塞(4)的控制腔室中存在承压流体而导致的力的液压气动机构。活塞(4)刚性连接到具有较小的横截面的活塞(5)并紧紧地接合控制构件(6)。具有较小的横截面的活塞(5)的向下运动接合液压室以增大所述腔室内部的压力并沿相反的方向移动控制构件(6)。用于供应承压流体的连接端口(19)设置在阀控制装置的顶部上的可转动地运动的元件(13)上。所述端口(19)是相对于纵向轴线偏心的，以对齐用于供应控制腔室的开口(17)。密封件设置在包括端口(19)和开口(17)的两表面之间以当两个元件对齐时密封流体流。可动元件(13)可转动地附连到环(12)，用于促动控制构件(6)的机械锁定装置(10)。这样，环(12)的单一操作使得可以禁用机械锁定装置并供应控制构件承压流体。

说明书

技术领域

本发明涉及阀控制装置，特别地，涉及承压流体控制装置，又更特别 地，涉及包括控制力倍减和/或机械锁定装置的承压流体控制装置。

背景技术

现有技术中已知用于气动阀控制的各种装置。

文献US4,763,690公开与用于承压气瓶的阀偶联的这样的一种装置。 该控制装置包括适于贴附到阀的主体的主体。所述装置的主体包括在其中 心并能够沿着其纵向轴线运动的控制杆。杆的下部适于被通过耦连至阀门 的可移动部分而被机械式地连接。杆的上部机械地连接到能够沿着纵向轴 线平动运动的活塞。主体的上部包括形成其中收纳有活塞的腔的附连部分。 该腔和活塞的上表面形成装置的控制腔室。用于承压流体的连接端口设置 在主体的附连上部的中心。弹簧设置在活塞的下表面和装置的主体之间， 以在控制腔室中没有压力的情形下保持控制杆在上位置中。该位置对应阀 的闭合位置。当控制腔室被供给承压流体时，活塞施加与弹簧的力相反的 力，从而导致杆向下移动并打开阀。设置有机械锁定装置。它被用来通过 控制拇指轮在上部位置阻挡杆，其中所述控制拇指轮作用于沿着垂直于纵 向轴线的方向滑动、具有圆锥末端的杆。对应圆锥末端的凹槽容纳在杆中。

所述装置被有利地简单设计，但具有大量缺点。事实上，锁定装置位 于装置之外，而非集成。而且，所述装置要求手控上紧，其会导致锁定装 置恶化，和/或可能造成令人不满意的锁定。该装置的锁定因为其机械设计 而具有有限的能力，并且不能应用到具有力倍减的致动器。事实上，如果 在腔室中存在承压控制流体的话，具有更大的活塞表面会导致座的阻挡器 被阻挡，从而即使在具有锁定装置的情况下也略微地打开阀。

文献EP1426626A1公开一种用于包括闭合阀的气瓶的阀以及阀的控制 装置。阀本身是传统类型的，也就是，包括沿着纵向轴线可滑动并且以密 封的方式与阀的主体中的机加工座配合的阻挡器。控制装置是气动类型的， 也就是，通过吸入承压空气而促动。它包括可沿着阀的纵向轴线移动并经 由倍减装置连接到阻挡器的活塞。这些装置包括关于包括纵向轴线的平面 对称地容纳在腔室中的四个辊子。针刚性地连接到活塞并具有经由它的倾 斜表面接触四个辊子中的两个的能力。针在辊子中穿过使得两个上辊子分 开运动，其由于它们的横向位移而向下推动两个下辊子。这两个下辊子连 接到公共的可移动轴承，该轴承支撑在致动器的控制杆上。针的压力从而 导致阀闭合。活塞受到由两个同心弹簧产生的阀的闭合力。腔室通过活塞 的内表面和主体的腔形成。该腔室可以供应有承压空气，以将所述活塞向 上移动，从而打开阀。所述装置包括在装置的主体的顶部的锁定装置。这 些装置包括具有带倾斜壁的下表面的螺纹环、两个与环形的倾斜壁接触以 及与活塞的顶部锥形部分接触的径向相对的推动器。通过上紧运动使得环 向下移动，这经由它的锥形下表面。使两个推动器向着装置的中心位移。 这两个推动器承压抵靠活塞的顶部部分的锥形表面，从而防止后者向上返 回。

虽然这种装置具有令人感兴趣的功能性，但是，它同样具有若干缺点。 事实上，制造这种装置由于大量的部件而相当复杂，一些部件要求复杂且 昂贵的机加工，例如，辊子、辊子的轴承和推动器。组装这种装置同样相 当复杂，因为许多部件需要精确调节。此外，促动锁定装置需要上紧操作， 这在前面的文献的教导下会导致锁定装置恶化和/或可能具有不能令人满意 的锁定。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点的至少一个。本发明包括用于控制阀的 装置，包括：具有纵向轴线的装置主体；阀的控制构件，其在底部部分沿 着纵向轴线至少部分地容纳在所述主体中；可沿着纵向轴线移动的活塞， 所述活塞容纳在主体的一部分中，所述部分和活塞一起形成活塞的控制腔 室；该腔室适于连接到承压流体入口；所述装置构建为以使得活塞适于将 其运动传递到控制构件以便控制阀；所述装置进一步包括能够关于纵向轴 线在主体的上部转动的元件；所述可运动元件包括关于纵向轴线偏心的承 压流体的连接端口；控制腔室包括和可运动元件相对的、同样偏心的连接 至连接端口的通道。在连接端口和/或通道的区域中，位于可运动元件和控 制腔室之间的密封器件，以当连接端口和通道通过充分操控可运动元件而 对齐时提供馈送流的密封。

该阀控制装置具有简单的安全措施，其直接作用在承压流体入口上。 该安全性特别引人兴趣之处在于，它直接作用在力源上并能够通过简单转 动阀控制装置的可运动元件而促动。这使得能够将其与其它的锁定装置组 合，因此能够通过简单的单一的操作促动或者禁用。

有利地，可运动元件包括垂直于纵向轴线并包括连接端口的盘状部分， 控制腔室包括平面的外表面，经由该外表面可运动元件的盘状部分转动运 动。

有利地，可运动元件包括大致圆柱的部分。控制腔室通过盖形状的元 件优选地通过旋拧而固定在其上的主体的开口腔形成，所述盖形状的元件 包括控制腔室的平面的外表面。

有利地，密封器件布置在可运动元件的区域中。

有利地，密封器件包括容纳在限定连接端口的口的轮廓并形成在可运 动元件的盘状部分的内表面中的凹槽中的接合部。

有利地，控制腔室的外平面表面包括用于布置在可运动元件的区域中 的密封器件的轨道。

有利地，轨道以密封的方式与可运动元件的密封器件配合以当它从控 制腔室的通道被间隔开时形成连接端口。

有利地，密封器件布置在控制腔室的区域中，优选地，密封器件包括 布置在限定通道的轮廓并形成在控制腔室的外平面表面中的凹槽中的接合 部。

有利地，可运动元件的盘状部分包括在可运动元件的转动过程中通过 在密封器件上滑动而移动的轨道。

有利地，所述阀控制装置包括阀的控制构件关于阀控制装置的主体的 机械阻挡器件，该机械阻挡器件优选地通过可运动元件的转动促动。

有利地，机械阻挡器件包括用于促动所述机械阻挡器件的环，该环经 由螺纹连接而被安装在阀控制装置的主体周围，该环包括随着可运动元件 转动的机械连接。

有利地，主体包括适于配合促动环以便标度其位置的按钮。

有利地可运动元件与环相对地定位并包括安装在平行于相应的纵向轴 线的孔中并与沿着纵向轴线容纳在环中的相应凹口配合的一系列的圆柱元 件。

有利地，机械阻挡器件包括与关于环的纵向轴线倾斜的表面和关于控 制构件的纵向轴线倾斜的表面配合的径向挤压元件。

有利地，径向挤压元件包括钢珠子。

有利地，用于可视化连接到阀控制装置的阀的打开或者闭合状态的装 置设置在阀控制装置的中心和上部部分的区域中。

这些装置可以包括附着到活塞并适于以与控制腔室的顶壁密封的方式 滑动的元件。

附图说明

本发明的其它的细节将从附图所示的实施例的例子的描述变得明显。

图1是根据本发明的阀控制装置的平面图；

图2是沿着图1的装置的轴线C-C的横截面视图；

图3是沿着图2的装置的轴线D-D的横截面视图。

具体实施方式

下面的描述涉及地理术语，例如“上”、“顶部”、“下”和“底部”。这些术 语通过例子仅关于附图中的装置取向而被使用，并且是为了清楚表述的目 的。这些术语不应解释为绝对性的和限制性的，而是应当被理解为仅仅关 于根据附图的装置的取向和应用。

根据本发明的阀控制装置示出在图1、2和3中。图2最好地示出装置 的结构的细节，图1和3最好地示出某些特定技术方面。装置的结构的描 述因此应当首先基于图2，然后关于相应的技术方面基于图1和3。

如图2所示的阀控制装置1包括主要由两个元件构成的主体，即主元 件2和与其螺纹连接的元件3。控制构件6沿着装置的纵向轴线被可滑动地 罩住。该控制构件6在它的下末端包括用于附着到阀阻挡器(未示出)的 装置。这些附着装置在这个实施例的情形中通过螺纹孔7形成。控制构件6 是在此后被描述的、用于逐步降低控制力的机构的一部分。

活塞4容纳在阀控制装置的主体的上元件3中。该元件3包括下圆柱 部分，活塞4容纳在该下圆柱部分中以沿着阀控制装置的纵向轴线滑动。 主体的主元件2进一步包括用于导引控制构件6的下末端的通孔，所述通 孔为适于接收控制构件的大致转动对称的腔。控制构件包括适于在主体2 中滑动的更大的圆柱部分。该圆柱部分的内表面和存在于圆柱部分和主体2 的腔之间以及主体2的下末端和通孔之间的密封器件一起，限定充注有油 的高压腔室11。控制构件进一步包括形状为烟囱的较窄的上部分。一堆贝 氏(Belleville)类型的弹簧9被围绕控制构件的该顶部部分套在其上上。 这些弹簧支撑在邻接部8上，该邻接部容纳在并通过螺纹连接固定在主体2 中。这些弹性装置从而沿阀的闭合方向在控制构件6上施加向下导向的永 久力。

控制构件的顶部部分包括向外开口到它的上末端的圆柱孔。液压活塞 5可滑动地且密封地容纳在该孔中。液压活塞5刚性连接到气动活塞4。在 液压活塞和控制构件的孔之间的密封器件(在此为传统的O型图类型的接 合件)形成液压室11。液压活塞5包括用于充注控制和闭合油的装置。

气动活塞4的上表面和阀控制装置的主体的上元件3形成活塞的控制 腔室。在图3中，腔室减小为几乎零容积，因为活塞接触上元件3的盘状 部分的内表面。一旦该腔室已经被提供压缩空气，活塞4的上表面受到由 于存在于腔室中的空气压力以及活塞的有效表面产生的力。该力使得气动 活塞4和液压活塞5向下移动。液压活塞通过向下运动增大腔室11中的油 压，这使得控制构件6克服弹簧9的力向上移动回去，并导致阀打开。该 倍减机构允许使得气动活塞的控制力反向以及放大控制力。事实上，控制 构件6通过腔室11中的液压流体受到的力对应活塞4和5的控制力乘以控 制构件(在它的下表面上的环)的有效表面和液压活塞5的有效表面之间 的表面比率(忽略摩擦损失)。

机械锁定装置设置在控制构件6的区域中。它们包括安置在与纵向轴 线垂直的通孔中的三对珠子。每对珠子容纳在相应的通孔中；这些通孔沿 彼此间隔开120°的轴均匀地分布。每个通孔向外开口到主体的主元件2的 外侧和内侧上。控制构件包括其横向表面倾斜的部分。每对珠子中最中心 的珠子接触该表面部分。这些对珠子能够沿着通孔轴移动，以用作用于控 制构件的表面部分的机械邻接部。用于锁定装置的环12围绕阀控制装置的 主体的主元件2设置。该环12具有带外表面的大致圆柱的形状，所述外表 面压花以有利于操控。环12通过螺纹安置在主体上，以为了能够通过转动 操作将其沿着纵向轴线位移。它包括和容纳珠子在其中的通孔相对的、转 动对称的连续表面，所述表面是倾斜的。通过转动操作逐渐向下移动环12 的效果是稍微向着阀控制装置的纵向轴线位移成对的珠子，并使所述珠子 抵靠着控制构件的倾斜表面的部分承压，从而保证机械锁定。表面部分是 倾斜的，以使得作用在其上的珠子压力产生方向向下的力，所述方向即阀 的闭合方向。

控制腔室中受压力作用的空气或者流体进入受控于可运动元件13的 位置。可运动元件13具有铃的形状或者通过盘状表面在顶部闭合的圆柱的 形状。它可运动地转动安装于装置的主体，支撑在主元件2的外表面以及 设备的主体的上元件3上。它通过一系列在套筒的厚度方向径向安置的螺 旋保持就位，以与设置在主体的主元件2的顶部部分中的凹槽(没有附图 标记)配合。这些螺旋的位置可以通过在图1的可运动元件13的套筒的区 域中的两个小圆看到。可运动元件13包括用于连接到承压流体源的端口 19。该端口事实上为螺纹口，连接耦合件15旋拧在其中。该连接端口19 关于纵向轴线偏心。端口19的口向外开口到可运动元件13的盘状部分的 内表面上。阀控制装置的主体的上元件3的外上表面与可运动元件13的盘 状部分的内表面相对地定位。它包括关于连接端口19类似地偏心的通口 17。该通口直接连接到气动活塞4的控制腔室并构成用于为这个腔室供应 压缩流体的唯一的连接。密封器件设置在连接端口19的区域中。它们包括 接合部16，其通常为O型图类型，被布置在形成于可运动元件13的内表 面中的凹槽中，并围绕连接端口19。该接合部16适于在当连接端口19和 通口17对齐时保证供应控制腔室的馈送流的密封。

将接合部容纳在凹槽中保证了比简单的点面对更好的保持。此外，接 合部的内径相对于通口的内径大至少2∶1，优选3∶1的比率。该尺寸允许接 合部在通口上方通过而不会被勾住。阀控制装置的主体的上元件3的外上 表面设立有轨道，当可运动元件13转动操作时接合部16沿着该轨道滑动。 当可运动元件13处于使得接合部16完全从通口17间隔开的角位置时，承 压流体入口闭合，并且，此外，气动活塞4的控制腔室通过主体的上元件3 的外表面以及内表面各自和可运动元件13之间固有的泄漏而向外开口到空 气。可运动元件的转动操作扮演用于使腔室中的空气承压，或将空气置入 腔室中的阀的角色，以及闭合承压流体入口的角色。这构成附加的安全性， 其由于阀控制装置的大的倍减比率而变得必需。事实上，尽管机械锁定装 置直接作用在阀的控制构件6上，但是当气动活塞的控制腔室供应有空气 时，它们会变得不足以防止阀的甚至部分的闭合。切断腔室的空气供应提 供附加的安全性。

转动连接装置设置在可运动元件13和锁定环12之间。它们包括平行 于纵向轴线容纳在可运动元件13的下部的部分中的通孔中的小的圆柱体或 者销14。这些通孔均匀地分布在可运动元件13的周边上。这些销14稍微 突出在可运动元件13的下部的部分之外。环12的外表面在它的上边缘设 置有一系列的凹陷20，所述凹陷为部分圆柱的并平行于阀控制装置的纵向 轴线，并且均一地分布在周边上，以对应销14。这样，可运动元件13的突 出的销的末端配合凹陷或者凹口20以提供可运动元件和机械锁定装置的促 动环之间的转动连接，同时允许所述两者沿着纵向轴线的相对位移。环12 的转动操作从而驱动可运动元件13。

按钮18设置在阀控制装置的主体的主元件底部，沿着径向布置，垂直 于纵向轴线。按钮因此配合设置在环12的下部或者套筒中的相应口。在环 的转动操作中，按钮一旦对齐就穿过环12的套筒的口。这对应阀控制装置 的操作位置，由此机械锁定装置被禁用，控制腔室的通口17和连接端口19 对齐。

用于可视化连接到阀控制装置的阀的闭合和/或打开状态的装置可以 设置在阀控制装置的顶部(在附图中未示出)。这些装置可以包括附连到活 塞4的元件，所述元件能够和形成控制腔室的上壁的主体的上元件3一起， 以密封的方式沿着纵向方向移动。事实上，该上元件可以具有烟囱或者圆 筒形状的中心延伸部，其包括与和活塞4一起沿纵向轴线移动的可视的圆 柱元件(未示出)配合的密封器件。可运动元件可以在它的上部包括中心 开口，其与在阀控制装置的主体的上元件的顶部上的圆柱延伸部配合。该 圆柱部分可以取决于应用而具有烟囱或者突起的形状。透明盖可以被固定 在阀控制装置的顶部以保护该可视化元件和密封器件，同时允许看到元件 的位置。在将连接端口和承压流体偏心设置这一事实以创造性的方式使得 阀控制装置的顶部的中心部分自由已知的前提下，本领域技术人员已知的 可视化装置的各种变化或者改进自然可应用到该纵向轴线。

虽然本发明结合用于放大由气动部分产生的力的机构以及机械锁定装 置而完全实现，但是，本发明的最实质性的部分能够应用到其它构型，特 别地，应用到包括气动部分并且没有放大装置和/或没有锁定装置的控制装 置。控制承压流体的供应的原理保持可用并具有相同的安全优点。

可以想到上面描述的示例性实施例的各变体。事实上，具有油腔室的 放大装置可以替换为其它的放大装置。通过具有油的放大装置提供的运动 倒转不是必需的。事实上，可以想到，在气动活塞控制的情形下，所述腔 室位于控制构件的活塞部分的另一侧表面上以将其向下位移。在这种情况 中，弹簧或者其它的弹性装置可以安置在其它侧面上，也就是，根据附图 1-3的腔室侧面上，而阀控制装置将可以应用到其闭合可以通过阻挡器的向 上运动执行的阀。机械阻挡器件不必须包括珠子。可以想到各种等效替换 物，例如，圆柱推动器。每个通孔仅一个或者三个珠子同样可以作为阀控 制装置的主体的壁的厚度的功能。通孔数量取决于阀控制装置的总尺寸。 还可以提供仅两个，或者四个，或者甚至更多的直径向相对的通孔。

在连接端口19和控制腔室的通口17之间的密封器件可以安置在主体 的上元件3的外表面上，类似于图1-3的配置。在这种情况中，连接端口 一从密封器件间隔开就将向外开口到空气。在该位置，控制腔室将闭合至 使得密封器件可以密封接触可运动元件的内表面的程度。用作用于密封器 件的轨道的该表面的部分还可以制造为防止泄漏并将腔室布置在环境中。

可以想到在可运动元件和机械锁定装置的促动环之间的其它的转动连 接方式。