CN104633178B - 利用供给压力偏置滑阀的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种使用供给压力来偏置滑阀的方法和装置。一种示例性装置包括滑阀的壳体，该壳体包括第一端口从而以供给压力接收流体。该示例性装置还包括壳体内的阀芯。阀芯的位置经由作用在阀芯上的输入力选择性地控制，该阀芯的位置限定了从壳体的第一端口到第二端口经过滑阀的流体的流动路径。偏置力反向于输入力偏置阀芯，该偏置力由施加到阀芯的端部的供给压力产生。

Description

利用供给压力偏置滑阀的方法和装置

技术领域

本发明大体上涉及滑阀，并且更具体地涉及利用供给压力偏置滑阀的方法和装置。

背景技术

滑阀为许多液压和/或气动的机械和系统中的常用元件。滑阀被用来基于滑阀内阀芯的位置控制和/或引导流体沿着滑阀的一个或多个输入端口到一个或多个输出端口之间的不同路径的流动。

发明内容

公开了使用供给压力来偏置滑阀的方法和装置。一种示例性装置包括滑阀的壳体，该壳体包括第一端部口从而以供给压力接收流体。该示例性装置还包括壳体内的阀芯。阀芯的位置经由作用在阀芯上的输入力选择性地控制，该阀芯的位置限定了从壳体的第一端部口到第二端口经过滑阀的流体的流动路径。偏置力反向于输入力偏置阀芯，该偏置力由施加到阀芯的端部的供给压力产生。

另一种公开的示例性装置包括滑阀内的阀芯用于随着阀芯经由输入力而移动从而以供给压力控制经过滑阀的流体的流量。该滑阀限定了与阀芯的端部邻近的腔体。偏置力反向于输入力偏置阀芯，该偏置力由腔体内的流体的偏置压力产生。该偏置压力是基于供给压力的。

另一种公开的示例性装置包括滑阀内的阀芯，该阀芯经由输入力在滑阀内是选择性地可移动的从而在该滑阀内的端口之间控制供给流体的流量，该供给流体具有供给压力。该示例性装置进一步包括用于产生偏置力以反向于输入力偏置阀芯的装置，该偏置力相应于施加到阀芯的端部的偏置压力。该偏置压力是基于供给流体的供给压力的。

附图说明

图1-3为根据此处公开的教导构造的示例性滑阀其阀芯处于不同位置处的剖开透视图。

图4为图1-3的示例性滑阀的截面图。

图5为图1-4的示例性滑阀的部分剖开的分解图。

图6为根据此处公开的教导构造的另一示例性滑阀的截面图。

图7为图6的示例性滑阀的部分剖开的分解图。

图8为根据此处公开的教导构造的另一示例性滑阀的剖视图。

图9为根据此处公开的教导构造的另一示例性滑阀的截面图。

图10为包括图1-5的示例性滑阀的示例性数字阀控制器的示意图。

具体实施方式

许多熟知的滑阀由在一个方向推动阀内的阀芯并被用于将阀芯偏置在相反方向上的偏置力反作用的输入力控制。在这种熟知的滑阀中，偏置力大体上是固定的以使得通过改变与偏置力相关的输入力可以精确地控制滑阀内的阀芯的位置。在许多熟知的滑阀中，输入力由施加到阀芯的端部的输入压力产生，在滑阀的端部处，输入压力相应于一定比例的被引导通过滑阀的流体的供给压力。这种滑阀被用在许多不同的与大范围的供给压力关联的应用中。因此，这种滑阀的相应的输入压力的范围也在不同的应用之间范围较大地变化。

为了使滑阀合理地运行，该滑阀相对于输入力采用了合适强度的固定偏置力以保持滑阀的操作范围集中在输入力的操作范围之内。因此，需要用来在任何特定的应用中操作滑阀的偏置力取决于在应用中使用的供给压力。

遗憾地，许多熟知的滑阀具有被设计用于特定的供给压力和/或窄范围的供给压力的固定偏置力。相应地，为了满足滑阀被用在与大范围压力关联的不同应用中的需求，制造商面对生产成本和维护被评估用于大范围的期望供给压力的多种滑阀的库存。尽管这些选项的可用性允许终端使用者为他们希望的应用获取合适的滑阀，但是，对于终端使用者而言，为了他们希望的应用和/或当他们在新的和不同的应用中使用滑阀时，确认和获得合理的滑阀是存在成本和复杂性的。

为了克服这些缺点，此处公开的示例包括用于基于与供给压力相应的偏置压力产生阀芯偏置力的装置。以这种方式，随着供给压力基于滑阀在其内实施的特定应用而变化，偏置压力(以及关联的偏置力)成比例地变化。以这种方式，因为根据此处公开的教导而构造的单一滑阀可以被使用在与大范围的供给压力关联的多种应用中，所以制造商不需供给如此多不同的滑阀。而且，此处公开的示例性滑阀节约了终端使用者在获取多种滑阀上的成本并且降低了在为特定应用选择被合理评估的滑阀时的复杂性和错误风险。

为了达到力在阀芯上的合理平衡从而，对于给定的供给压力，输入力沿着输入力的操作范围的增加或减少，引起阀芯沿着阀芯的行程跨度被期望的移动，则在给定的供给压力，偏置力需要落入输入力的操作范围内。也就是说，尽管输入力可以在与最小的输入压力(例如，大气压力)关联的最小力和与最大的输入压力(例如，完全供给压力)关联的最大力之间变化，但是由偏置压力产生的偏置力必须落入最小和最大力之间。

当两个力均是基于供给压力的，确立比偏置力更大的最大输入力可以以不同的方式实现。在一些例子中，偏置力通过相对输入压力施加于其上的面积减少偏置压力施加于其上的面积来控制。例如，在一些公开的例子中，偏置压力施加到隔膜、活塞或限定了面积比阀芯的端部面积更小且输入压力直接施加于其上的波纹管的任一个上。在此处公开的其他例子中，偏置力通过减小与供给压力相关的偏置压力来控制。例如，在一些公开的例子中，供给压力传递通过第一流量限制器并且部分地向外引导通过通到更低压力(例如，大气压力)的第二流量限制器。在这种例子中，第一和第二流量限制器被连续放置以在流量限制器之间限定相应于偏置压力的中间压力。

图1-3为根据此处公开的教导构造的示例性滑阀100的剖开的透视图。如同其他的滑阀，该示例性滑阀100包括阀芯102，该阀芯是沿着壳体106的沟槽104选择性地可移动或可滑动的。在示出的例子中，该阀芯102在图1中相应于最小行程位置的第一位置、在图2中相应于零位置的第二位置以及在图3中相应于最大行程位置的第三位置被示出。在一些例子中，基于相对于与第一端部107相对的第二端部108处被施加的同输入力反向的偏置力而施加到阀芯102的第一端部107的输入力，阀芯102在最小行程位置和最大行程位置之间调节(throttled)。输入力相比于偏置力的强度决定了该阀芯102是否移动以及沿着其行程跨度的哪个方向。

靠近阀芯102的端部107、108的每一个和中点的部分为直径比阀芯102的其他部分更大的部分(这里称为凸面(lands)109)，其以一定的尺寸制造以实质上密封地接合设置在沟槽104内的套筒110(例如，通过密封环和/或通过密封度公差)。在阀芯102的凸面109之间存在具有更小直径的部分以限定沟槽或凹槽112，该沟槽或凹槽为流体提供了在套筒110内侧的凸面109之间行进的路径。进一步地，如示出的例子所示，套筒110具有多个与示例性的滑阀100的壳体106中的多个端口114、116、118、120、122对准的开口113，以使得沟槽104(例如，在阀芯102的凹槽112内)与示例性滑阀100的外侧流体连通。进一步地，以这种方式，基于阀芯102的位置，一个或多个端口114、116、118、120、122可以流体连通以限定流体路径从而行经端口114、116、118、120、122的一个、通过阀芯102的凹槽，并从端口114、116、118、120、122的另一个出来。

例如，当阀芯102如图1所示处于最小行程位置时，凹槽112和凸面109的位置在端口114、116之间限定了第一流体路径(由箭头124表示)并在端口118、120之间限定了第二流体路径(由箭头126表示)。当阀芯102如图3所示处于最大行程位置时，凹槽112和凸面109的位置在端口116、118之间限定了第三流体路径(由箭头128表示)并在端口120、122之间限定了第四流体路径(由箭头130表示)。当阀芯102如图2所示处于零位置时，凸面109覆盖或阻塞了与中间端口118以及两个外侧端口114、122相对应的套筒110的开口113，以使得没有端口114、116、118、120、122流体连通。

图1-3的示出的示例的布置适于用来控制双动控制阀，如图10所示并在下面更详细地对其予以叙述。具体地，在一些例子中，滑阀100被配置以使得中间端口118接收加压流体(例如，加压空气)的供给流以使供给流可以根据阀芯102的位置被引导出邻近的端口116、118的任一个，只要阀芯102不处于阻塞端口118的零位置。也就是说，随着阀芯102从零位置(图2)朝着最小行程位置(图1)移动，供给流在由箭头126表示的方向上顺着第二流体路径行进，结果产生在端口120的输出流(例如，图10所示的输出B压力)。当阀芯102从零位置(图2)朝着最大行程位置(图3)移动时，供给流在由箭头128表示的方向上顺着第三流体路径行进，结果产生在端口116的输出流(例如，图10所示的输出A压力)。在这些示例中，随着制动器被来自端口116的输出流制动，制动器内的移位流体被向后推动通过端口120并且然后随着废流体在由箭头130限定的方向上顺着第四流体路径行进而通过邻近的端口122(例如，图10所示的排出B)排出。同样地，当输出流是来自端口120时，制动器内的移位流体被向后推动通过端口116并且然后随着流体在由箭头124限定的方向上顺着第一流体路径行进而通过邻近的端口114排出(例如，图10所示的排出A)。

如上所述，在一些示例中，阀芯102的移动由与反向于输入力施加到阀芯102的第二端部108的偏置力相关的、施加到阀芯102的第一端部107的输入力控制。在一些示例中，输入力由施加到阀芯102的第一端部107的输入压力产生。在一些示例中，经由被单独耦接到阀芯102的供给端口(例如，如上所述的中间端口118)的供给压力提供输入压力。更具体地，在一些示例中，输入压力相应于由作为过程控制系统(例如，4-20毫安培(mA)比例信号)中控制策略的一部分而产生的电输入信号限定的一定比例量的供给压力。也就是说，在一些示例中，输入压力具有在零或接近零压力(例如，大气压力)和由被提供到电流-压力(I/P)转换器(例如，图10的I/P转换器1008)的输入信号确定的供给压力之间的操作范围。

在一些熟知的滑阀中，用来反作用输入力的偏置力由滑阀内的控制弹簧提供。控制弹簧具有预定的初始压缩量以作用在阀芯的相对端上。在这种熟知的滑阀中，随着输入力增加(例如，基于在输入压力的增加)，阀芯朝着控制弹簧移动，因此使弹簧压缩并使偏置力增加直到当输入力和偏置力大约相等时阀芯停止移动。随着输入力减小，控制弹簧朝着阀芯的输入端向后推动阀芯。相应地，许多熟知的滑阀基于输入压力的操作范围需要适当强度的控制弹簧。也就是说，如果由于高输入压力范围(例如，归因于高供给压力)控制弹簧不足够牢固，则来自输入压力的力克服控制弹簧并阻止控制弹簧适当偏置阀芯。类似地，如果由于低输入压力范围控制弹簧太牢固，则来自输入压力的力不能使阀芯如期望那样移动。相应地，在许多熟知的滑阀内使用的控制弹簧的等级为应用特定化的，即，弹簧必须基于供给压力(以及对输入压力相应的范围)而选择。结果，如果终端使用者希望在不同的应用中以不同的供给压力实施滑阀，他们必须为新的应用确定和获取合适等级的弹簧并且然后在使用滑阀之前拆卸并互换弹簧。可选择地，终端使用者需要具有完全单独的滑阀，其能够处理与感兴趣的应用关联的压力。任一选项代表在多种不同的应用中实施这种滑阀的成本、复杂性和不方便性。

通过从施加到滑阀102的第二端部108的偏置压力产生偏置力，此处公开的示例克服了熟知的滑阀的这些缺陷，其中偏置压力是基于供给压力之上的。以这种方式，因为输入力和偏置力两者均与供给压力成比例的，所以偏置力与输入力的操作范围的任何增加或减少成比例地增加或减少。由于输入压力相应于一定比例的供给压力(基于成比例的输入信号)，故阀芯102上的最大输入力相应于和供给压力相等的输入压力。同样地，直接施加供给压力到阀芯102的相对端(例如，偏置压力与供给压力相同)引起了与最大输入力相同的偏置力。结果，任何更小的输入力引起偏置力克服输入力，因而妨碍位置的合理控制和/或阀芯102的移动。因而，在一些示例中，滑阀100被构造以使得偏置力，尽管基于供给压力，小于最大输入力。在一些示例中，通过将供给压力用作偏置压力但减小偏置压力施加于阀芯102上的面积，完成确立比最大输入力小的偏置力。在一些示例中，施加到阀芯102的偏置压力被控制以使得其小于供给压力(例如，偏置压力为一定比例的供给压力)，因而使偏置力减小，即使偏置压力施加于其上的面积与输入压力施加于阀芯102的输入侧上的面积相同时。另外或可选择地，在一些示例中，与供给压力相关的偏置压力和与被输入压力施加于其上的面积相关的被偏置压力施加于其上的面积可以以任何合适的方式变化从而在输入力和偏置力之间建立希望的关系。

在图1-3的示出的示例中，示例性滑阀100包括隔膜132，其具有比阀芯102的输入端的面积更小的面积。以这种方式，当输入压力与完全供给压力相等或接近时，由于输入压力会作用在比偏置压力(即，供给压力)作用于其上的隔膜132的面积更大的面积上，故产生的输入力将比偏置力更大。在一些示例中，隔膜132经由活塞134耦接到阀芯102上，该活塞134具有大约与隔膜132的面积相同的横截面面积。由于活塞134的直径比阀芯102的外径(相应于隔膜132的更小直径)小，在一些示例中，滑阀100包括垫片136从而环绕活塞134并将活塞134保持定位。

被偏置压力施加于其上以产生偏置力的隔膜132的面积是基于如I/P转换器和相应的控制策略所决定的输入压力的操作范围之上的。在一些示例中，隔膜132具有与阀芯102沿着其行程跨度的位置无关的基本固定的面积。在这种示例中，尽管面积是基本恒定的并且施加的偏置压力也是基本恒定(例如，供给压力是基本恒定的)，但是由于隔膜132的弹性，偏置力在阀芯102的行程跨度上改变。以这种方式，输入压力的改变引起阀芯102移动直到输入力和偏置力达到平衡，因而允许类似于如上所述的熟知的滑阀的控制弹簧那样精确地控制阀芯102的位置。另外或者可选择地，在一些示例中，滑阀100包括偏置弹簧138用以随着偏置弹簧138伸长和/或压缩而沿着阀芯102的行程跨度使偏置力的变化增大。在一些示例中，在偏置弹簧138没有被用来抵消输入力的场合，如果供给压力以及相应的输入压力和偏置压力均失去(例如，被大幅减小或为零)，偏置弹簧138仍然被包含在示例性滑阀100内以提供失效保护来偏置阀芯102到失效位置。在一些这种示例中，因为偏置弹簧138不必须抵消阀芯102上的输入压力的力，所以偏置弹簧138可以具有比如上所述的熟知的滑阀所用的控制弹簧实质上(很大程度上)更低的弹簧刚度。

在这些示例中，省略了隔膜132并且直接施加偏置压力到活塞134上以产生偏置力，该活塞限定了同样的固定面积。在一些这种示例中，活塞134被制造从而在紧密度公差内安装在垫片136中以减少(例如，最小化)泄漏。另外或可选择地，在一些示例中，经由放置在活塞134和垫片136之间的密封环来减少泄漏。

在其他示例中，使用波纹管取代隔膜来限定被减小的面积，偏置压力可以被施加于该被减小的面积上，用以产生如图8的示例性滑阀800所示的偏置力。示例性滑阀800可以以与图1-3的示例性滑阀100相同类型的滑阀的元件来构造。因而，示例性滑阀800包括阀芯102、套筒110和壳体106。然而，与图1-3的示例性滑阀100不同，该图8的示例性滑阀800包括波纹管壳体804内的波纹管802。在一些示例中，波纹管802经由适配器806耦接到阀芯102，其经由垫片807保持与阀芯102对准。在示出的示例中，波纹管802经由端帽808被封闭在相对端。如示出的示例所示，波纹管802限定了被减小的面积810，偏置压力(例如，供给压力)施加在该被减小的面积上以使得产生的偏置力比基于施加到阀芯102的相对端上的供给压力的最大输入力更小。在一些示例中，波纹管802、适配器806和端帽刚性地连接。以这种方式，随着阀芯102在套筒110内移动，波纹管802会相应地在阀芯102的移动方向上伸展或缩回。在一些示例中，该波纹管802还用作失效保护从而如果失去(例如，被大幅减小或为零)供给压力则朝着希望的失效位置推动阀芯102。

图4和图5分别为图1的示例性滑阀100的截面图和分解图。如示出的示例所示，阀芯102布置在套筒110内。活塞134被垫片136环绕并且将阀芯102可操作地耦接到隔膜132上，其中隔膜保持在隔膜壳体140内。弹簧套筒142被附接到隔膜壳体140上从而为偏置弹簧138固定弹簧座144。供给侧端帽146压缩弹簧套筒142内的弹簧以供应预定量的力到阀芯102上从而如果在供给压力中存在失效时则将阀芯偏置到失效保护位置。在一些示例中，滑阀100经由位于供给侧端帽146和弹簧套筒142之间的O型圈148被密封。进一步地，如图4和图5的示出的示例所示，在示例性滑阀100的相对端，阀芯102的端部被另外的垫片150环绕且被输入侧端帽152封闭。

在一些示例中，此处描述的滑阀利用已存在的滑阀元件并结合根据此处公开的教导构造的新元件而制造。以这种方式，已存在的滑阀可以被修改以执行此处公开的教导。例如，图1-5的示例性滑阀100可以通过使用由诺维、密歇根的纽曼蒂克(Numatic)公司制造的型号为2035阀的一些元件并且替换一些其他元件而被构造。特别地，示出的示例中的示例性滑阀100与已经被修改的2035阀相对应，这些修改在于：原来的弹簧座、控制弹簧和端帽已经由活塞134、垫片136、隔膜132、隔膜壳体140、弹簧座144、偏置弹簧138、弹簧套筒142和供给侧端帽146替换。

图6和图7分别为根据此处公开的教导而构造的另一示例性滑阀600的截面图和分解图。该示例性滑阀600可以由纽曼蒂克(Numatics)公司制造的型号为PA15阀的元件以与上述的图1-图5的示例性滑阀100有关的相似方式而被构造。具体地，示例性滑阀600包括沿着布置在壳体606内的套筒604可移动的阀芯602，所有这些与PA 15阀的初始元件是对应的。然而，示例性滑阀600设有根据此处公开的教导而构造的新元件，其包括活塞608、垫片610、隔膜壳体612、隔膜614、弹簧套筒616、弹簧座618、偏置弹簧620和供给侧端帽622。在一些示例中，输入压力，其可以与供给压力成比例的，被供给到阀芯602的第一端部624上以在阀芯602上产生输入力。进一步地，在一些示例中，偏置压力被施加到隔膜614上以经由阀芯602的与第一端部624相对的第二端部626处的活塞608在阀芯602上产生偏置力。在一些示例中，该供给压力用作偏置压力。在这种示例中，隔膜614的面积基于输入力的操作范围被设计以使阀芯602在套筒604内的移动能够基于所产生的输入和偏置力的差异且不管供给压力的量如何而控制。以这种方式，供给压力用作如上所述的输入压力和偏置压力两者的基础。

图9为根据此处公开的教导而构造的另一示例性滑阀900的截面图。该示例性滑阀900可以由PA 15阀的元件以与上述的图6和图7的示例性滑阀600有关的方式相似地被构造。因而，示例性滑阀900包括阀芯602、套筒604和壳体606。然而，与图6和图7的示例性滑阀600不同，图9的示例性滑阀900包括直接耦接到阀芯602的弹簧座902。在一些示例中，弹簧座902为随同PA 15阀制造的初始弹簧座，该示例性滑阀900是基于PA 15阀的。在示出的示例中，PA 15阀的初始元件结合有根据此处公开的教导而构造的新元件。具体地，示例性滑阀900包括弹簧套筒904，其限定了由端帽908封闭的腔体906。在示出的示例中，该腔体906容纳偏置弹簧910以与如上的针对图1-图5的示例性滑阀100的偏置弹簧138所述的方式相同的方式作用在弹簧座902上。

如图9的示出的示例所示，弹簧套筒904包括与腔体906顺序流体耦接的第一流量限制器912和第二流量限制器914。在一些示例中，第一流量限制器912耦接到提供给滑阀900的供给压力以使得供给压力与腔体906流体连通。进一步地，在这种示例中，第二流量限制器914暴露在比供给压力更低的第二压力以使得腔体906与第二压力流体连通。在一些示例中，当流体为加压空气时，第二流量限制器从腔体906通向滑阀900外侧的空气(即，第二压力为大气压力)。以这种方式，随着供给流体(例如，空气)充满腔体906，腔体906内的一些压力排到大气，这导致在腔体906内产生中间压力，该中间压力被直接施加到阀芯602的第二端部626(即，偏置压力)上从而相对于施加到阀芯602的第一端部624上的输入压力而偏置阀芯602。在这种示例中，与图1-图8的示例性滑阀100、600、800不同，在图9的示例性滑阀900中偏置压力被施加于上的面积并未被限定得比输入压力被施加于上的面积更小从而使所产生的与最大输入力相关的偏置力更低。当然，示例性滑阀900被配置以使得中间的或偏置压力处于大气压力和供给压力之间。也就是说，在图9的示出的示例中，完全供给压力被施加到阀芯602上但中间压力(例如，偏置压力)被施加作为经由第二流量限制器914持续的溢出到大气的压力的结果。在一些示例中，精确尺寸的第一和第二流量限制器912、914是基于输入压力的操作范围之上的以使得产生的输入力和偏置力(基于中间压力)使阀芯602能够沿着其行程跨度而控制。相应地，在一些示例中，中间压力会随着供给压力的任何增加或减小而成比例地增加或减小，所述供给压力的任何增加或减小引起了偏置力的相应增加或减小从而以与如上所述的图1-8的示例性滑阀100、600、800中偏置压力作用在被减少的面积上相类似的方式反作用输入压力。

如上所述，在一些示例中，偏置弹簧910用作失效保护从而如果失去(例如，被大幅减少或为零)供给压力(以及相应的输入压力和偏置压力)则将阀芯602偏置到希望的失效位置。另外或可选择地，在一些示例中，偏置弹簧910也随同来自偏置压力的偏置力用来部分地偏置阀芯602从而造成对应于阀芯602的位置(例如，基于偏置弹簧910的伸长和/或压缩)的偏置力的变化。

尽管示例性滑阀100、600、800、900已经在上文被详细地叙述，但是此处公开的教导还适用于其他滑阀。例如，具有更多或更少端口且前述更多或更少端口在端口之间限定更多、更少和/或不同的流体连通路径的其他滑阀可以根据此处公开的教导被修改从而基于供给压力偏置相应的阀芯。在一些这种示例中，产生的偏置力可以通过设计被供给压力施加于上的合适面积(例如，相应于隔膜、活塞或波纹管的面积)来限定。在其他示例中，相应于一定比例的供给压力的偏置压力施加到阀芯上以达到希望的偏置力。另外或可选择地，在一些示例中，偏置压力和被压力施加于其上的面积可以根据此处公开的教导而具体设计以在输入力和产生的因输入压力和偏置压力两者均基于供给压力故而在大范围的潜在供给压力上所施加的偏置力之间建立合理的关系。进一步地，尽管上面描述的示例性滑阀100、600、800、900为气动滑阀，但是此处公开的教导还可以适当地适用到液压滑阀。另外，此处公开的示例性滑阀100、600、800、900以及根据此处公开的教导而构造的其他滑阀可以在对这种滑阀而言任何合适的应用中实施。例如，如上所述，示例性滑阀100、600、800、900可以用来控制控制阀的位置，如图10所示且被更全面地叙述的。而且，当输入力并非基于供给压力(例如，螺线管制动的滑阀、手动制动的滑阀等)时，此处公开的教导还可以被用来基于供给压力偏置滑阀。

图10为示例性的数字阀控制器(DVC)1000的示意图，其包括图1-图5的示例性滑阀100。该示例性DVC1000，与其他熟知的DVC一样，包括印刷线路板1002，其被配置以基于电输入信号(例如，来自过程控制系统的控制室)和来自与控制阀1004关联的位置传感器1006的反馈控制双动控制阀1004。在示出的示例中，DVC1000接收供给压力，该供给压力被引导通过电流-压力(I/P)转换器1008以基于输入信号和位置反馈提供与由印刷线路板1002产生的驱动信号成比例的输入压力。

在许多熟知的DVC中，经由被耦接到控制阀1004的两个输出(例如，输出A和输出B)中的一个，输入压力被提供到使用输入压力以形成成比例的压力(或流量)的内部继电器以精确地控制阀的移动。然而，因为内部继电器不能处理高流速(例如，高供给压力)，所以这种熟知的DVC被限制。作为结果，这种DVC被限制到具有更小体积的控制制动器和/或以更低的速度移动控制阀。为了克服这些缺陷，一些熟知的DVC耦接到气动的增压器以达到更高的压力/流速。然而，这种方案因为需要气动增压器的额外元件以及维护额外元件所产生的花费所以是昂贵的。而且，增压器可能是难于调整或改变(例如，当在不同的应用中使用DVC时)。

根据此处公开的教导，由于滑阀能够比熟知的继电器处理显著更高的压力范围，故示例性DVC1000包括取代内部继电器的滑阀100。此处叙述的其他的滑阀600、900或根据此处公开的教导构造的另一滑阀可以可选择地用来替代滑阀100。如示出的示例所示的，该供给压力被引导到示例性滑阀100的输入侧(例如，经由I/P转换器1008)，到滑阀100的供给端口(例如，中间端口118)，以及到示例性滑阀100的供给侧。以这种方式，输入压力，其基于示例性滑阀100的输入侧上的供给压力，在阀芯102上产生被阀芯102上的偏置力反作用的输入力。偏置力由偏置压力产生，偏置压力也是基于供给压力的但是基于示例性滑阀100的供给侧的供给压力。由于输入压力和偏置压力两者均基于供给压力，故产生的输入力和偏置力是彼此成比例的。以这种方式，示例性DVC1000可以处理大范围的供给压力(例如，在20-150psi(磅平方英寸)之间)而不需操作者或其他人员必须来调整气动增压器(如果使用继电器)和/或当改变供给压力时保持追踪或互换多个控制弹簧(如果使用熟知的滑阀)。在这种示例中，偏置力与输入力的操作范围的关系通过设计偏置力施加于其上的面积的大小(例如，当偏置压力与供给压力相同时)比输入压力施加于其上的面积更小和/或通过设计滑阀100来控制偏置压力比供给压力更低而被控制。

尽管在此已经公开了某些示例性的方法、装置和制造物，但是本专利的覆盖范围并不被限制于此。相反地，本专利覆盖那些清楚地落入本专利权利要求书范围内的所有方法、装置和制造物。

Claims (19)

1.一种用于偏置滑阀的装置，包括：

滑阀的壳体，所述壳体包括第一端口从而以供给压力接收流体；以及

在所述壳体内的阀芯，所述阀芯的位置经由作用在所述阀芯的第一端部上的输入力而被选择性地控制，所述阀芯的所述位置从所述壳体的所述第一端口到第二端口限定所述流体经过所述滑阀的流动路径，其中，作用在所述阀芯的第二端部上的偏置力反向于所述输入力地偏置所述阀芯，所述偏置力由施加到所述阀芯的所述第二端部的所述供给压力产生，所述输入力由施加到所述阀芯的所述第一端部的输入压力产生，所述输入压力相应于一定比例的所述供给压力，所述一定比例的所述供给压力小于所述供给压力；

电流-压力转换器，以基于电控制信号来限定相应于所述输入压力的所述一定比例的所述供给压力；以及

流体管线，以将所述流体分开地经由所述电流-压力转换器间接引导到所述阀芯的所述第一端部，直接引导到所述阀芯的所述第二端部以当供给处于所述供给压力的所述流体时连续地提供所述偏置力，以及直接引导到所述滑阀的所述壳体的所述第一端口。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括耦接到所述阀芯的所述第二端部的活塞，所述偏置力经由所述活塞偏置所述阀芯。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括耦接到所述阀芯的所述第二端部的波纹管，所述偏置力经由所述波纹管偏置所述阀芯。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括耦接到所述阀芯的所述第二端部的隔膜，所述偏置力经由所述隔膜偏置所述阀芯。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括弹簧，如果所述供给压力大幅降低或为零则所述弹簧偏置所述阀芯到失效位置。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输入压力施加到与所述阀芯的所述第一端部邻近的第一面积，并且所述供给压力施加到与所述阀芯的所述第二端部邻近的第二面积，所述第二面积比所述第一面积小。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二面积由波纹管、活塞或隔膜中的一个所限定。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括通过由被所述壳体限定的腔体来顺序流体耦接的第一和第二流量限制器，所述供给压力经由所述第一流量限制器进入所述腔体，所述供给压力的一部分经由所述第二流量限制器从所述腔体漏出以在所述腔体内限定中间压力，所述偏置力由施加到所述阀芯的所述第二端部的所述中间压力产生。

9.一种用于偏置滑阀的装置，其包括：

滑阀内的阀芯，随着所述阀芯经由大小上变化的输入力移动从而以供给压力控制经过所述滑阀的流体的流量，所述滑阀限定邻近所述阀芯的端部的腔体，其中，偏置力相反于所述输入力而偏置所述阀芯，所述偏置力由所述腔体内的所述流体的偏置压力产生，所述偏置压力是基于独立于所述流体穿过所述滑阀的流动将所述流体以所述供给压力从所述流体的供给直接引导到所述腔体的，在所述滑阀的操作期间所述偏置力被连续地施加，所述阀芯通过第一大小的所述输入力移动到最小行程位置、通过第二大小的所述输入力移动到中间行程位置、以及通过第三大小的所述输入力移动到最大行程位置。

10.根据权利要求9所述的装置，还包括：

第一流量限制器，在所述腔体和所述流体之间以所述供给压力提供流体连通；以及

第二流量限制器，在所述腔体和比所述供给压力更低的第二压力之间提供流体连通，所述第一和第二流量限制器顺序设置在所述滑阀上，所述腔体设置在所述第一和第二流量限制器之间，其中，所述第一和第二流量限制器在所述腔体内限定所述偏置压力，所述偏置压力处于所述第二压力和所述供给压力之间。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述输入力由施加到所述阀芯的第二端部的输入压力产生，所述输入压力为相应于所述供给压力的且范围从最小压力到最大压力的所述供给压力的一定比例。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述偏置力小于与当所述输入压力处于所述最大压力时相对应的所述第三大小的所述输入力。

13.根据权利要求11所述的装置，还包括数字阀控制器的电流-压力转换器，以基于电控制信号来限定所述供给压力的所述一定比例。

14.根据权利要求9所述的装置，还包括数字阀控制器，其中，所述滑阀封装在所述数字阀控制器内。

15.根据权利要求9所述的装置，其中，所述供给压力被施加到与所述阀芯的所述端部邻近的所述腔体内的第一面积上，所述输入力由施加到与所述阀芯的相对端邻近的第二面积上的输入压力产生，所述输入压力相应于一定比例的所述供给压力，所述第一面积比所述第二面积小。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，在所述供给压力上的变化引起在所述偏置力上成比例的变化。

17.一种用于偏置滑阀的装置，其包括：

滑阀内的阀芯，所述阀芯经由输入力在所述滑阀内选择性地可移动，以控制所述滑阀内端口之间的供给流体的流量，所述供给流体具有供给压力；以及

用于产生偏置力以相对所述输入力偏置所述阀芯的装置，所述偏置力相应于施加到所述阀芯的端部的偏置压力，所述偏置压力是基于所述供给流体的所述供给压力的，邻近所述阀芯的所述端部的腔体与所述供给流体的源直接流体连通，使得当供给所述供给流体时所述偏置力被恒定地施加到所述阀芯的所述端部，所述输入力由与所述供给压力的不同比例相对应的不同输入压力范围产生，所述不同输入压力范围包括第一输入压力、比所述第一输入压力大的第二输入压力以及比所述第二输入压力大的第三输入压力。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述用于产生偏置力的装置包括用于相对所述不同输入压力范围被施加于其上的第二面积减少所述偏置压力被施加于其上的第一面积的装置。

19.根据权利要求17所述的装置，其中，所述用于产生偏置力的装置包括用于相对所述供给压力减小所述偏置压力的装置。