阀单元、包括阀单元的流体作业机器的制造方法
【专利说明】阀单元、包括阀单元的流体作业机器发明领域
[0001]本发明涉及一种阀单元，该阀单元包括第一和第二阀件，第二阀件通常是环形阀。阀单元具有致动器，该致动器可致动以施加力，从而迫使第一阀件打开或关闭并迫使第二阀件打开或关闭。
【背景技术】
[0002]诸如栗、马达和在替代运行模式中可作为栗或马达运行的机器的流体作业机器包括低压和高压流体管线以及循环性变化容积的作业腔室(诸如活塞缸)。栗从低压流体管线接收作业流体，做功以将其压缩并将其输送到高压流体管线；马达从高压管线接收加压作业流体，用其做功，并将加压流体输送到低压管线。用来调节高压和低压流体管线与作业腔室之间作业流体流量的阀分别称为高压阀和低压阀。
[0003]本发明涉及致动阀，其中致动器迫使低压和高压阀适当地打开或关闭。这些阀对于诸如EP0361927和EP0494236中公开的流体作业机器是有用的，这些机器中电子控制阀被控制器相对于作业腔室的循环分阶段有效控制以在作业腔室容积的每次循环期间由每个作业腔室确定作业流体的净位移。
[0004]W02013018146A1 (三菱重工有限公司(Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.))公开了受单个电磁线圈影响的一对阀件。本申请的发明还采用单个致动器来影响一对阀件，但是创造性方面是内部部件的物理布置产生更紧凑的阀。
[0005]该类型机器对于工业、汽车、可再生能源发电或车辆的应用中是有用的，这些应用中机器紧凑且成本低是重要的。有利的是提供包括低压阀和高压阀两者的阀单元。
[0006]还有利的是提供其中低压阀和高压阀都由相同致动器(例如单个电磁阀)致动的阀单元。这之所以有利是因为其降低阀单元的复杂度和其尺寸，并可增加可靠性。通过将电枢比先前设计更靠近螺线管定位，本发明缩短此路径的长度，因此减少损失并增加效率。
[0007]本发明涉及这种阀单元结构的改进，其优点包括以下中的一个或多个:简化制造、增加可靠性、对于给定的流动能力使阀更紧凑、减少形成的机器的总死空间(即当阀关闭时且当作业腔室处于其最小容积时，作业腔室与阀之间作业流体的容积)，并减少磁损失(且因此改进能量效率)。
【发明内容】
[0008]根据本发明的第一方面，提供了一种用于调节流体作业机器的作业腔室与第一作业流体管线和第二作业流体管线之间作业流体流动的阀单元，所述阀单元包括:
[0009]第一阀，所述第一阀包括第一阀件和一个或多个协作的第一阀座，
[0010]第二阀，所述第二阀包括第二阀件和一个或多个协作的第二阀座；
[0011]致动器，所述致动器可致动以施加力来推压所述第一阀件远离或朝向所述一个或多个第一阀座(即分别到打开或关闭位置)并施加力以推压所述阀件远离或朝向所述一个或多个第二阀座(即分别到打开或关闭位置)，
[0012]联接件，在所述致动器与所述第一阀件之间；
[0013]其中所述联接件包括至少部分延伸穿过(通常延伸穿过)所述第二阀件的连接件。
[0014]通过提供从致动器到延伸穿过第二阀件的、到第一阀件的联接件，阀可做得更紧凑。具体来说，阀单元在使用时阀单元所连接的作业腔室与一个或多个第一和第二阀座之间限定的容积(即是说，当两个阀关闭时，存在于阀座与作业腔室之间的作业流体的死容积)可减小，因为用于第一阀件的致动器无需容纳在第二阀件与作业腔室之间。通常，致动器联接到第二阀件。致动器可通过磁性回路联接到第二阀件。
[0015]阀单元可还包括阀单元内的开口，所述第一阀和所述第二阀通过所述开口可与作业腔室连通，且其中所述第一阀件包括孔，当所述第一阀与所述一个或多个第一阀座密封接触时所述第二阀可通过所述孔与所述开口连通(并由此与作业腔室连通)。
[0016]连接件通常是机械连接件，诸如连接杆。电枢(第一电枢)可与连接件为一体。在某些实施例中，连接件包括延伸穿过(第一)电枢和第一阀件的管道以由此平衡压力。
[0017]在某些实施例中，连接件可包括液压连接件。液压连接件可例如包括第一和第二可滑动件以及其间延伸的、保持液压流体的本体的腔室，使得第一和第二可滑动件进行相应的运动。第一可滑动件可以是所述(第一)电枢，或其一部分连接到(第一)电枢并随其滑动。第二可滑动件可以是第一阀件，或其一部分连接到第一阀件并随其滑动。所述腔室可以是封闭容积，但也可有一个或多个孔，通过一个或多个孔液压流体可泄漏入或泄露出该腔室。因此，电枢力可经由该液压流体的本体传递到第一阀件。第一阀件通常是低压阀(即调节作业腔室与低压流体管线之间液压流体流动的阀)。第一作业流体管线通常是低压流体管线。尽管可能发生泄漏，相应构件上的各弹簧是通常平衡的，使得该容积适当设定以用于低压阀打开和关闭。该腔室可通过经由/围绕存在的部件，或通过分开的流体通道泄漏馈送。这种液压连接件的优点在于连接中有一定弹力，消除或减少由于疲劳失效造成连接杆断裂失效的风险。
[0018]操作时，阀单元的开口联接到作业腔室。该开口可例如是平滑孔、螺纹孔等。
[0019]第一阀件内孔的设置提供当第一阀关闭时作业流体流至或流出第二阀的路径(即第一阀件与一个或多个第一阀座密封接触)。这还使得能够提供紧凑阀。第二阀件通常是高压阀(即调节作业腔室与高压流体管线之间液压流体流动的阀)。第二作业流体管线通常是高压流体管线。高压和低压是指相对压力)。
[0020]使用时，一个或多个第一阀座通常联接到第一作业流体管线(通常经由绕阀单元延伸的通道)，且一个或多个阀座通常联接到第二作业流体管线(通常经由绕阀单元延伸的通道)。
[0021]通过经由第一阀件将作业腔室流体联接到第二作业流体管线，第一作业流体管线可最靠近作业腔室和曲轴箱定位。该靠近有助于缩短作业流体管线的长度，且在作业流体管线以其他方式围绕布置的情况下，避免该布置产生的复杂交织孔道。此外，从第一和第二作业流体管线到第一和第二阀座的流体连接可轴向间隔开，简化制造。
[0022]通常，第一作业流体管线是低压流体管线，而第二作业流体管线是高压流体管线。低压管线可较佳地更靠近曲轴箱定位，使得在某些实施例中，其可直接通向曲轴箱(这是低压管线与专用低压储存器流体连通的替代布置)。曲轴箱然后变成阀单元的作业流体和流体作业机器的主低压流体储存器。如果高压管线代而比低压管线更靠近作业腔室，难以或不可能将低压管线连接到曲轴箱，以允许“曲轴箱通气”。
[0023]通常，第一阀件位于所述第二阀件与所述开口中间。
[0024]所述第二阀件可位于所述第一阀件与所述致动器中间。
[0025]所述致动器可以是螺线管致动器。螺线管致动器通常作用在电枢(通常是第一电枢，而在某些实施例中还有第二电枢)上。(第一)电枢较佳地通过延伸穿过第二阀件的连接件(通常固定地)连接到第一阀件。连接件通常与第二阀座同轴。
[0026]但致动器可以是任何其它类型致动器，例如压电、液压或气动致动器。
[0027]可以是螺线管致动器作用在(第一)电枢上，所述(第一)电枢通过延伸穿过所述第二阀件的连接件连接到所述第一阀件，且所述(第一)电枢磁性联接到所述螺线管致动器，使得当电流穿过所述螺线管致动器时，来自所述螺线管致动器的磁通量穿过所述(第一)电枢，且打开或关闭力由此通过所述连接件施加到所述第一阀件上。
[0028]所述力通常是朝向一个或多个第一阀座推压(第一)电枢且因此推压第一阀件的关闭力。但是，也可能是将第一阀件远离一个或多个第一阀座推压的打开力。
[0029]由螺线管致动器施加在第一阀件上的力通常通过致动器传递，而不是通过直接作用在第一阀件上的磁力传递。
[0030]第一阀件可完全由非磁性材料形成。
[0031 ] 可以是第二阀件包括形成电枢(第二电枢)的磁性材料，并磁性地联接到螺线管致动器，使得当电流穿过螺线管致动器时，来自螺线管致动器的磁通量穿过(第二)电枢，且打开或关闭力由此施加在第二阀件上(通常与施加在另一(第一)电枢(连接到第一阀件)上的力同时)。
[0032]磁通量相遇并轴向穿过(第二)电枢的路径是尤其重要的。轴向磁通量有产生轴向力的可能性，该轴向力然后轴向移动第二阀件。磁通路径直接受到该设计的影响，且引导磁通的磁性回路由磁性/非磁性部件/流体间隙的靠近、其相应形状、以及相邻部分的交叠确定。螺线管线圈的得电可致使(第二)电枢沿远离螺线管芯9的方向朝向环形密封件34(图1所示)被吸引或沿朝向螺线管芯9的方向(如图2所示)被吸引。图2示出(第二)电枢件被拉入两磁性部分之间流体孔隙内的实施例。该布置提供更大的“抓持”力，该力是吸引拉动(第二)电枢的远程力。
[0033]所述力通常是远离一个或多个第二阀座推压(第二)电枢且因此推压第二阀件的打开力。但是，也可能是朝向一个或多个第二阀座推压(第二)电枢且因此推压第二阀件的关闭力。
[0034]可以是所述螺线管致动器作用在(第一)电枢上，所述(第一)电枢通过液压操作联接联接到液压致动件，且所述液压致动件通过所述连接件联接到(通常连接到)所述第一阀件。
[0035]液压压力操作的联接是指这样的联接，其中电枢的运动导致液压流体的本体压力的变化，这又导致液压致动件的运动。这包括在(第一)电枢与液压致动件之间有液压流体的大致封闭本体的可能性，使得(第一)电枢和液压致动件进行相应运动以维持液压流体的本体的体积，并还包括(第一)电枢的运动致动机构的可能性，例如将液压流体的本体连接到液压流体的源或槽的阀的打开，这具