[发明专利]多口自调节比例压力控制阀

说明书

本发明一般涉及比例流体控制阀，而且与具有自调节性能的四通比例压力控制阀最相关。

在先有技术中，经常利用各种流体控制阀来控制流体系统（例如流体动力缸或其他流体动力装置）的工作，其中使用一个控制流体先导操作装置使控制阀动作。许多这种控制阀是可以比例控制的，但是，对于需要或必须精密控制和调节的装置（如工业机器人或其他类似装置）来说，这些控制阀通常不具备进行精确、自调节和比例控制和性能。虽然可以利用可变调节器或类似装置来实现比例性，但这些装置比较昂贵，从而限制了这些阀的应用，在需要比例控制的气动先导控制系统中尤为如此。另外，即使是以并不昂贵的方式实现这种比例性，这些阀或系统通常也不具有自调节性，至少在不靠昂贵、复杂或不很精确的附加系统或设备的条件下，情况如此。

因此，本发明的一个主要目的是提供一种改进的多口自调节比例压力控制阀，此阀的结构简单、造价低，能提供受到更精密地调节的比例压力控制;阀中较小的阀芯或阀件的运动产生相应的压力差 ，由此使阀芯或阀件正确运动，以保持输出压力。值得注意的是，本发明的上述原理还能应用于其他类型的控制阀中，包括（但并不限于）二通和三通阀。本发明的另一个目的是提供这样一种自调节控制阀：在工作之前或工作过程中，它是可编程序的并能改变负载压力;在其中位关闭或中立状态时，它基本上不需要先导控制流或其他信号输入。

本发明的再一个目的是，利用本发明的一些形式提供无数个负载压力选择性;而利用本发明的其他一些形式提供脉冲宽度经过调整的输入信号，以便使先导控制压力随着与先导信号成比例的控制输出流量的变化作差动的变化。

本发明的上述目的是通过具有以下结构的多口自调节比例压力控制阀来实现的，这种控制阀具有一个可与一个压力工作流体源连接的工作流体进口、一对工作流体负载出口、一个可运动的阀件和一个先导控制器，先导控制器用于有选择地将控制流体压力施加到所述可运动的阀件上，以便使一个选定的负载出口与所述工作流体进口连通，从而产生与所述可运动的阀件的位置有关的负载出口压力，其特征是：

所述先导控制器包括一对分别与所述可运动的阀件的相对侧相连的控制活塞，先导控制器可有选择地操作，以将控制流体压力施加到所选定的一个控制活塞上，并从另一个控制活塞上泄放掉控制流体压力，从而使可运动的阀件沿两个相反方向作有选择的运动;

所述流体控制阀组件还包括维持所述负载出口压力比例于控制流体压力的自调节机构，所述自调节机构包括位于可运动的阀件的两相对侧的两部分以及与这两部分流体连通的反馈机构，反馈机构用于将来自选定的负载出口的负载出口压力施加到可运动的阀件的所述两部分之一上，以便趋使可运动的阀件沿其连通所述工作流体进口和选定的负载出口运动的反方向运动，每个控制活塞的端面积比可运动的阀件的每个所述部分的端面积大，所选定的负载出口的负载出口压力与施加到一个所述控制活塞上的控制流体压力成比例，其比值与一个所述控制活塞的端面积相对于可运动的阀件的一个所述部分的端面积的比值相同;

所述先导控制器还包括有选择地将相同的控制流体压力同时施加到两个控制活塞上的机构，以便将可运动的阀件保持在基本上既无工作流体又无控制流体流的中间关闭位置，在不希望可运动的阀件从其中间关闭位置运动时，所述自调节机构也趋于将可运动的阀件保持在该中间关闭位置。

根据本发明的一个实施例，控制阀中的每个所述控制活塞的端面积大约为每个所述可运动的阀件的所述部分的端面积的两倍。

根据本发明的控制阀的进一步的特征是还包括调节机构，所述调节机构用于将施加到每个所述控制活塞的控制流体压力有选择地调节到预定压力强度，即调节到若干个预定压力强度中的任一个或无级地调节到无数个压力强度中的任一个。

本发明的附加目的、优点和特征可从下面结构附图的说明和权利要求中看得更为清楚。

图1是本发明的四通自调节比例压力控制阀和先导控制系统的示意图;

图2是与图1类似的示意图，但它表示出了用于提供与一个无级可变的先导控制压力成比例的无级可变的输出负载压力的理想结构;

图3是与图1类似的示意图，但它表示了出本发明的一个简化的、可选择的实施例;

图4是表示与图3类似的另一个实施例的示意图，但此实施例带有这样一个特征-负载输出的调整能够通过调整输入信号脉冲的宽度来实现。