流動(dòng)控制系統(tǒng)和具有關(guān)閉輔助的控制閥的制作方法
【專利摘要】一種控制閥，控制閥包括具有中空部的活塞殼體。該中空部具有第一端、敞開(kāi)端、內(nèi)部的第一室以及內(nèi)部的第二室，并且流體口構(gòu)造成允許流體排出第二室。第一室更靠近第一端，并且第二室更靠近敞開(kāi)端?；钊挥跉んw內(nèi)并且適于往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊ǖ谝幻芊饨雍喜亢偷诙芊饨雍喜俊５谝幻芊饨雍喜烤哂行∮诘诙芊饨雍喜康闹睆降闹睆?。
【專利說(shuō)明】流動(dòng)彳￡制系統(tǒng)和具有關(guān)閉輔助的彳￡制闊
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年8月2日提交的題目為“流動(dòng)控制系統(tǒng)和具有關(guān)閉輔助的控制閥(A Flow Control System and Control Valve Having Closure Assistance)，，的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/861,771的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)還要求于2014年5月19日提交的并且題目也為“流動(dòng)控制系統(tǒng)和具有關(guān)閉輔助的控制閥(A Flow Control System and ControlValve Having Closure Assistance) ” 美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) N0.62/000，079 的優(yōu)先權(quán)。上述兩個(gè)臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參引并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)內(nèi)容總體上涉及流體的流動(dòng)控制。更特別地，涉及用于高壓流體的流動(dòng)控制的設(shè)備和系統(tǒng)。還更特別地，本公開(kāi)內(nèi)容涉及控制閥并且該控制閥允許高壓流體僅沿一個(gè)方向流動(dòng)。

【背景技術(shù)】
[0004]控制閥用于工業(yè)過(guò)程中來(lái)調(diào)節(jié)源點(diǎn)和終點(diǎn)(例如，管、管件或容器)之間的流體的流動(dòng)。某些控制閥設(shè)計(jì)成使得在特定過(guò)程情況下使閥關(guān)閉，禁止流體從源點(diǎn)和終點(diǎn)流動(dòng)，而其他過(guò)程情況下使閥打開(kāi)。通常控制閥包括:本體、活塞、本體與活塞之間的密封件、以及偏置彈簧，偏置彈簧接合本體、活塞和密封件，即將關(guān)閉力施加在活塞上。這些控制閥由彈簧致動(dòng)并且由在源點(diǎn)和終點(diǎn)中的變化的流體壓力致動(dòng)。閥的各種表面的加工公差的限制可能對(duì)其性能形成產(chǎn)生不利的影響。在一些環(huán)境中，具有寬松的加工公差的閥在其應(yīng)當(dāng)關(guān)閉時(shí)打開(kāi)，導(dǎo)致不期望的回流至源點(diǎn)管線中。當(dāng)例如終點(diǎn)管線壓力波動(dòng)并且終點(diǎn)管線壓力變得大于源點(diǎn)管線壓力，并且在閥活塞上施加大于彈簧的關(guān)閉力的力時(shí)，這種不期望的回流情況可能發(fā)生于具有欠佳的加工公差的閥。更耐用、較不易受加工公差、變化和壓力波動(dòng)影響的方法或閥設(shè)計(jì)在工業(yè)應(yīng)用中會(huì)是有利的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本文中所公開(kāi)的是一種控制閥，其包括活塞殼體和適于在活塞殼體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。該殼體包括:中空部，中空部具有第一端、第二及敞開(kāi)端、內(nèi)部的第一室以及內(nèi)部的第二室；和通向第二室的流體口。第一室與第一端鄰近，并且第二室與敞開(kāi)端鄰近?；钊ǖ谝幻芊饨雍喜亢偷诙芊饨雍喜?，第一密封接合部具有小于第二密封接合部的直徑的直徑。
[0006]在實(shí)施方式中，該控制閥還包括:第一環(huán)形密封件，第一環(huán)形密封件密封地接合第一密封接合部，并且構(gòu)造成防止流體在第一室的至少一部分與第二室的至少一部分之間流動(dòng)；第二環(huán)形密封件，第二環(huán)形密封件與第一環(huán)形密封件軸向地間隔開(kāi)，并且構(gòu)造成密封地接合第二室和活塞的第二密封接合部；以及流體區(qū)，流體區(qū)定位在第一環(huán)形密封件與第二環(huán)形密封件之間并與第二室和流體口流體連通。
[0007]在實(shí)施方式中，該活塞包括:第一組表面區(qū)域，第一組表面區(qū)域基本上面向活塞殼體第一端，并且具有總軸向投影表面積；第二組表面區(qū)域，第二組表面區(qū)域基本上面向活塞殼體的敞開(kāi)端，并且具有總軸向投影表面積；其中，第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積超過(guò)第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積。活塞可以在關(guān)閉構(gòu)型與打開(kāi)構(gòu)型之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在關(guān)閉構(gòu)型中，防止了活塞殼體的敞開(kāi)端與第二室之間的流體連通，在打開(kāi)構(gòu)型中，允許敞開(kāi)端與第二室之間的流體連通。該閥可以構(gòu)造成使得當(dāng)閥處于關(guān)閉構(gòu)型時(shí)，第一組表面區(qū)域和第二組表面區(qū)域設(shè)置在第二室內(nèi)。
[0008]另外公開(kāi)的是一種流動(dòng)控制系統(tǒng)，其具有流動(dòng)控制閥，流動(dòng)控制閥包括活塞殼體和適于在活塞殼體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。該殼體包括:頭部和中空的延伸部，該延伸部具有敞開(kāi)端、內(nèi)部的第一室、內(nèi)部的第二室以及流體口，流體口構(gòu)造成允許流體排出第二室。第一室與頭部相鄰并且具有小于第二室的直徑的直徑。第二室與敞開(kāi)端相鄰?；钊ǖ谝幻芊饨雍喜亢偷诙芊饨雍喜?，第一密封接合部具有小于第二密封接合部的直徑的直徑。
[0009]在實(shí)施方式中，系統(tǒng)包括:控制閥，其具有與殼體的頭部相鄰的控制口 ；供給管；排放管；與供給管流體連通的第一系統(tǒng)口 ；與排放管流體連通的第二系統(tǒng)口 ；節(jié)流閥，其具有與第一系統(tǒng)口流體連通的入口和與控制閥的控制口流體連通的出口。該系統(tǒng)包括引導(dǎo)閥，引導(dǎo)閥具有:第一引導(dǎo)口，第一引導(dǎo)口與控制閥的控制口和節(jié)流閥出口流體連通；和第二引導(dǎo)口，第二引導(dǎo)口與第二系統(tǒng)口流體連通?？刂崎y設(shè)置在供給管與排放管之間。節(jié)流閥和引導(dǎo)閥中的一者或兩者可以是可調(diào)節(jié)的。
[0010]在實(shí)施方式中，流動(dòng)控制系統(tǒng)包括控制閥，控制閥具有:偏置構(gòu)件，偏置構(gòu)件設(shè)置在活塞與殼體之間以使活塞偏置離開(kāi)殼體的頭部；第一環(huán)形密封件，第一環(huán)形密封件設(shè)置在第一室內(nèi)并且構(gòu)造成密封地接合第一室和活塞的第一密封接合部；第二環(huán)形密封件，第二環(huán)形密封件與第一環(huán)形密封件軸向地間隔開(kāi)并且設(shè)置在第二室內(nèi)，第二環(huán)形密封件構(gòu)造成密封地接合第二室和活塞的第二密封接合部；以及流體區(qū)，流體區(qū)在第一環(huán)形密封件與第二環(huán)形密封件之間延伸并且與流體口流體連通。
[0011]活塞還可以包括:第一組表面區(qū)域，第一組表面區(qū)域基本上面向頭部并且具有總軸向投影表面積；第二組表面區(qū)域，第二組表面區(qū)域基本上面向活塞殼體的敞開(kāi)端并且具有總軸向投影表面積；其中，第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積超過(guò)第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積。在實(shí)施方式中，第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積不大于所述第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的105%。
[0012]另外公開(kāi)的是一種控制閥，其包括活塞殼體和適于在活塞殼體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。該殼體包括中空部、具有敞開(kāi)端的側(cè)壁、延伸通過(guò)側(cè)壁的多個(gè)流體口、以及多個(gè)門，每個(gè)門均構(gòu)造成選擇性地密封所述流體口中的一個(gè)流體口。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]現(xiàn)在將參照附圖對(duì)公開(kāi)的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地描述，在附圖中:
[0014]圖1為根據(jù)本文描述的原理的流動(dòng)控制系統(tǒng)的示意性局部截面圖；
[0015]圖2為根據(jù)本文描述的原理的以關(guān)閉構(gòu)型示出的圖1的流動(dòng)控制系統(tǒng)的控制閥的局部截面?zhèn)纫晥D；
[0016]圖3為根據(jù)本文描述的原理的圖2中的活塞殼體的截面?zhèn)纫晥D；
[0017]圖4為根據(jù)本文描述的原理的圖2中的活塞的側(cè)視圖；
[0018]圖5為圖2的控制閥的截面近視圖，示出了根據(jù)本文描述的原理的活塞與活塞殼體之間的第一密封件；
[0019]圖6為圖2的控制閥的截面近視圖，示出了根據(jù)本文描述的原理的活塞與活塞殼體之間的第二密封件；
[0020]圖7為再次處于關(guān)閉構(gòu)型的圖2的控制閥的局部截面?zhèn)纫晥D，并且也示出了根據(jù)本文描述的原理涉及可能流動(dòng)情況的多種軸向力分布的示意；
[0021]圖8為根據(jù)本文描述的原理的處于打開(kāi)構(gòu)型的圖2的控制閥的局部截面?zhèn)纫晥D；
[0022]圖9為根據(jù)本文描述的原理的用于圖2的控制閥的活塞的另一實(shí)施方式的側(cè)視圖；
[0023]圖10為根據(jù)本文描述的原理的以打開(kāi)構(gòu)型示出的圖1的流動(dòng)控制系統(tǒng)的控制閥的實(shí)施方式的局部截面?zhèn)纫晥D；
[0024]圖11為根據(jù)本文描述的原理的用于與圖1的流動(dòng)控制系統(tǒng)相配的控制閥的活塞殼體的截面立體圖，該活塞殼體具有擺動(dòng)門；
[0025]圖12為根據(jù)本文描述的原理的與圖11的活塞殼體相配的活塞局部截面?zhèn)纫晥D；
[0026]圖13為圖11中所示的活塞殼體的旋轉(zhuǎn)放大截面視圖；
[0027]圖14為根據(jù)本文描述的原理的用于與圖1的流動(dòng)控制系統(tǒng)相配的控制閥的活塞殼體的俯視截面圖，該活塞殼體具有擺動(dòng)門；
[0028]圖15為與圖1的流動(dòng)控制系統(tǒng)相配的控制閥的截面立體圖，該閥以關(guān)閉構(gòu)型示出；
[0029]圖16為圖15中所示的控制閥的活塞的立體圖；
[0030]圖17為圖15中所示的控制閥的滑動(dòng)門的立體圖；
[0031]圖18為圖15中所示的控制閥的滑動(dòng)門的另一立體圖；
[0032]圖19為根據(jù)本文描述的原理的以關(guān)閉構(gòu)型示出的與圖1的流動(dòng)控制系統(tǒng)相配的控制閥的局部截面?zhèn)纫晥D；以及
[0033]圖20為根據(jù)本文描述的原理的流動(dòng)控制系統(tǒng)的示意性局部截面圖。
[0034]符號(hào)和術(shù)語(yǔ)
[0035]附圖未必按照比例。本文公開(kāi)的某些特征和部件可能按比例放大或者采用略微示意的形式示出，并且為了清楚和簡(jiǎn)明起見(jiàn)沒(méi)有示出常規(guī)元件的一些細(xì)節(jié)。在一些附圖中，為了更加清楚和簡(jiǎn)明，可能省略一個(gè)或更多個(gè)部件或部件的方面，或者可能沒(méi)有用附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)在其他地方標(biāo)識(shí)的特征或部件。此外，在附圖中，相似或相同的附圖標(biāo)記可能用來(lái)表示相同或類似的元件。
[0036]本文包括權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”以開(kāi)放式方式，并且因此應(yīng)該被解釋為“包括，但是不限于……”的意思。同樣地，術(shù)語(yǔ)“聯(lián)接”用于意指或者間接的或者直接的連接。因此，如果第一部件聯(lián)接或被聯(lián)接至第二部件，那么部件之間的連接可能通過(guò)兩個(gè)部件的直接接合或通過(guò)經(jīng)由其他居間部件、裝置和/或連接實(shí)現(xiàn)的間接連接。“基于”的意思為“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，那么X可基于Y和任意數(shù)目的其他因素。
[0037]此外，如本文包括權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)“軸向”和“軸向地”通常意為沿著或平行于給定軸線(例如，本體或口部的中心軸線)，而術(shù)語(yǔ)“徑向”和“徑向地”通常意為垂直于軸線。例如，軸向距離指的是沿著或平行于給定軸線測(cè)量的距離，并且徑向距離意為垂直于軸線測(cè)量的距離。

【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1以示意性形式示出了流動(dòng)控制系統(tǒng)100的示例性實(shí)施方式，該流動(dòng)控制系統(tǒng)100用于通過(guò)在管105、110之間聯(lián)接的表面積補(bǔ)償控制閥200調(diào)節(jié)從供給管105至排出管110的流體的流動(dòng)。流動(dòng)控制系統(tǒng)100也包括節(jié)流閥130、引導(dǎo)閥140、與供給管105流體連通的上游流體口或系統(tǒng)口 150、與排出管110流體連通的下游流體口 155。
[0039]現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2兩者，控制閥200包括閥體205、可移除端208、定位在閥體205內(nèi)的活塞殼體210、定位在活塞殼體210內(nèi)的表面積補(bǔ)償活塞230、與口 150且與供給管105流體連通的控制閥入口 260?？梢瞥?08與閥體205聯(lián)接，該聯(lián)接通過(guò)緊固件(未示出)或通過(guò)例如切削至端208和閥體205的螺紋實(shí)現(xiàn)。以這種方式，可移除端208構(gòu)造成作為閥200的頭部?；钊麣んw210包括多個(gè)徑向延伸的流體口 265，該多個(gè)徑向延伸的流體口 265與口 155且與排出管110流體連通?；钊?30定位在控制閥入口 260與流體口 265之間并且適于沿著殼體210內(nèi)的中心軸線221往返運(yùn)動(dòng)，以便交替地允許以及防止入口 260與流體口 265之間并且最終至排出管110的流體連通。控制閥200還包括延伸穿過(guò)或鄰近可移除端208的控制口 270以響應(yīng)于管105中的供給壓力Pl與管110中的排出壓力P2之間的壓差而影響活塞230的運(yùn)行狀況。在圖1和圖2的實(shí)施方式中，活塞殼體210通常為圓筒形并且構(gòu)造成當(dāng)通過(guò)可移除端208促進(jìn)時(shí)能夠插入至閥體205中并且可以從閥體205移除的構(gòu)件。
[0040]返回圖1，節(jié)流閥130包括入口 132，入口 132通過(guò)供給壓力管線151聯(lián)接用于與流體口 150流體連通，并且節(jié)流閥130包括出口 134，出口 134聯(lián)接用于與節(jié)流閥出口管線135流體連通。在本文中，“管線”指的是管件、管、軟管或構(gòu)造成用于流體連通的類似裝置。在該實(shí)施方式中，節(jié)流閥130示出為在入口 132處具有過(guò)濾器的可調(diào)節(jié)針閥。類似地，引導(dǎo)閥140包括第一引導(dǎo)口 142和第二引導(dǎo)口 144，第一引導(dǎo)口 142通過(guò)引導(dǎo)管線143聯(lián)接用于流體連通，第二引導(dǎo)口 144通過(guò)排出壓力管線156聯(lián)接用于與流體口 155流體連通。多支管160聯(lián)接三個(gè)用于流體連通的流動(dòng)通路，這些流動(dòng)通路為:與節(jié)流閥出口 134連通的節(jié)流閥出口管線135，與第一引導(dǎo)口 142連通的引導(dǎo)管線143，以及與控制閥200的控制口 270連通的控制管線271。多支管160和控制口 270附近的流體壓力指定為壓力P3。節(jié)流閥130設(shè)置并且構(gòu)造成控制或影響口 150與控制口 270之間的通過(guò)多支管160的流體交換和流體壓力。類似地，引導(dǎo)閥140設(shè)置并且構(gòu)造成引導(dǎo)、即控制或影響下游的流體口 155與控制口270之間的通過(guò)多支管160的流體交換和流體壓力。節(jié)流閥130和引導(dǎo)閥140通過(guò)多支管160相互地連通。
[0041]雖然節(jié)流閥130在圖1中示意性地示出為手動(dòng)可調(diào)節(jié)閥，但是在多種其他實(shí)施方式中，節(jié)流閥130具有任何可控制的致動(dòng)器，比如電氣地或機(jī)械地可控制的致動(dòng)器，或者節(jié)流閥130可能具有固定的孔口并且因此不可調(diào)節(jié)。因此同樣地，雖然引導(dǎo)閥140示意性的示出為手動(dòng)可調(diào)節(jié)閥，但是在多種其他實(shí)施方式中，引導(dǎo)閥140具有任何電氣地或機(jī)械的可控制致動(dòng)器或代替圖1中表示的手動(dòng)致動(dòng)的其他適合的致動(dòng)裝置。
[0042]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，活塞殼體210包括頭部215和中空的延伸部220，該中空的延伸部220具有鄰近頭部215的第一端223、與第一端相對(duì)的第二敞開(kāi)端222、鄰近第一端223的第一上部圓筒形室224、以及沿中心軸線221與上部室224同心并且相交的第二下部圓筒形室226。下部室226鄰近敞開(kāi)端222。在該實(shí)施方式中，中空的延伸部220示出為大致圓筒形。上部室224與頭部215相鄰并且具有小于下部室226的直徑的直徑。下部室226與敞開(kāi)端222相鄰。在組合中，室224、226從頭部215延伸至敞開(kāi)端222。多個(gè)流體口 265徑向地延伸通過(guò)延伸部220的側(cè)壁，在延伸部220的一部分穿孔并且與下部室226相交。流體口 265構(gòu)造成允許流體進(jìn)出下部室。雖然，由圖3的截面圖表示了八個(gè)流體口 265，事實(shí)上，在延伸部220的側(cè)壁中可形成任意適合數(shù)量的流體口 265，例如包括一個(gè)、兩個(gè)、十五個(gè)、或更多個(gè)流體口 265。在敞開(kāi)端222與流體口 265之間，延伸部220包括環(huán)形的、非穿孔的密封區(qū)域228。遠(yuǎn)離敞開(kāi)端222，控制口 270提供用于與上部室224的一部分流體連通的路徑，允許流體進(jìn)出上部室224。在該實(shí)施方式中，控制口 270與軸線221對(duì)準(zhǔn)并且延伸穿過(guò)頭部215。
[0043]如圖4中最佳地示出的，活塞230包括通常圓筒形的本體232和內(nèi)腔235，其中，活塞本體232包括中心線231、控制端233、與控制端233相對(duì)的流動(dòng)端237、鄰近或相鄰于控制端233的上密封接合部240、以及鄰近或相鄰于流動(dòng)端237的下密封接合部245。類似地陳述，活塞本體232的控制端233設(shè)置成相鄰于或鄰接上密封接合部240且遠(yuǎn)離下密封接合部245?；钊牧鲃?dòng)端237包括漸縮面，或者更一般地，包括波狀面239和相鄰于下密封接合部245的座置表面238。上密封接合部240具有小于下密封接合部245的直徑的直徑。由于密封接合部240、245之間的尺寸差，第一環(huán)形肩部250定位在部分240、245之間。第一環(huán)形肩部250面向與第一端233—一即，第一端233的端面一一相同的大致方向。上密封接合部240包括周向凹槽242，并且下密封接合部245包括周向凹槽246。凹槽242造成構(gòu)造成容納并且保持第一環(huán)形密封件285，如圖2的組裝后的控制閥200中所示，并且凹槽246構(gòu)造成容納并保持第二環(huán)形密封件286。因而，對(duì)于控制閥200而言，密封件285、286聯(lián)接至活塞230以隨活塞230運(yùn)動(dòng)。更特別地，第二環(huán)形密封件286與第一環(huán)形密封件285一樣部分地嵌入活塞230的壁內(nèi)。至少在該實(shí)施方式中，環(huán)形密封件285、286是彈性O(shè)形環(huán)。
[0044]在圖4的實(shí)施方式中，活塞本體232還包括通常圓筒形的居間部255，該居間部255在上密封接合部240與下密封接合部245之間延伸并且具有小于上密封接合部240和下密封接合部245的直徑的直徑。在一些情況下，居間部255的減小的直徑可以減小活塞230與活塞殼體210之間的摩擦。居間部255與下密封接合部245共用第一環(huán)形肩部250，并且與上密封接合部240形成第二更小的環(huán)形肩部252。因而，更小的環(huán)形肩部252定位在上密封接合部240與居間部255之間，并且面向與流動(dòng)端237的成形面(contoured face) 239相同的方向。更小的環(huán)形肩部252的直徑小于第一環(huán)形肩部250的直徑。
[0045]回到圖2，控制閥200還包括偏置構(gòu)件275和閥座280，閥座280聯(lián)接至活塞殼體210從而形成敞開(kāi)端222的延伸部。閥座280具有通常面向頭部215的座置表面282。偏置構(gòu)件275設(shè)置在活塞230與活塞殼體210之間，并且構(gòu)造成使活塞230沿遠(yuǎn)離頭部215的方向偏置。閥座280限制活塞230和偏置構(gòu)件275沿軸向方向的運(yùn)動(dòng)，從而使偏置構(gòu)件275聯(lián)接至活塞230和活塞殼體210兩者。如圖2中所示，閥座280鄰近活塞殼體210的敞開(kāi)端222，并且偏置構(gòu)件275是盤繞壓縮彈簧，該盤繞壓縮彈簧能夠在活塞230從關(guān)閉構(gòu)型行進(jìn)至完全打開(kāi)構(gòu)型時(shí)施加5至10鎊力(pounds-force)的彈簧力。在一些其他實(shí)施方式中，另一偏置構(gòu)件275選用以下彈簧力:該彈簧力小于5鎊力或大于10鎊力，但不至于高到在控制系統(tǒng)100的所有設(shè)計(jì)或預(yù)期的流動(dòng)條件期間保持閥200關(guān)閉。偏置構(gòu)件275示出為部分定位在活塞230的內(nèi)腔235內(nèi)，并且在腔235的內(nèi)端236與反作用表面、即頭部215的內(nèi)表面之間延伸。偏置構(gòu)件275通常與中心軸線221對(duì)準(zhǔn)，從而圍繞控制口 270。盤繞偏置構(gòu)件275的敞開(kāi)端和敞開(kāi)側(cè)壁允許控制口 270維持與上部室224的流體連通。
[0046]在圖2的組件中，第一環(huán)形密封件285定位或設(shè)置在上部室224內(nèi)并且圍繞活塞230的上密封接合部240定位。密封件285構(gòu)造成密封接合上部室224和活塞部240。第二環(huán)形密封件286定位在下部室226內(nèi)并且圍繞活塞230的下密封接合部245定位。密封件286構(gòu)造成密封接合下部室226和活塞部245。例如，在活塞230如圖2所示定位的情況下，其中，第二環(huán)形密封件286設(shè)置在活塞部245與延伸部220的非穿孔的密封區(qū)域228之間，從而防止了入口 260與流體口 265之間的流體連通。也就是說(shuō)，在所述構(gòu)型中，第二環(huán)形密封件286密封接合下部室226和活塞230，并且控制閥200是“關(guān)閉的”。
[0047]為了描述作用在活塞230上的流體力，將在控制閥200內(nèi)限定三個(gè)流體區(qū)。中央流體區(qū)290相鄰于流體口 265，控制流體區(qū)292相鄰于控制口 270，并且入口流體區(qū)295相鄰于控制閥入口 260。在圖2的實(shí)施方式中，中央流體區(qū)290與流體口 265流體連通；控制流體區(qū)292與控制口 270流體連通；并且入口流體區(qū)295與控制閥入口 260流體連通。流體區(qū)290在第一環(huán)形密封件285與第二環(huán)形密封件286之間軸向地延伸。中央流體區(qū)290為在活塞230與上部室224、下部室226的部分之間的通常環(huán)形的空間。例如，上部室224的壁與活塞230之間的窄間隙限定了流體區(qū)290的一部分。在至少圖2的實(shí)施方式中，中央流體區(qū)290的尺寸、即容積是可變化的，并且是基于第一環(huán)形密封件與第二環(huán)形密封件之間的固定距離的，并且是基于活塞230在上部室224、下部室226內(nèi)的可變軸向位置的。例如，活塞230的沿殼體軸線221的位置影響上部室224的哪一部分和下部室226的哪一部分設(shè)置在可移動(dòng)密封件285與可移動(dòng)密封件286之間，該可移動(dòng)密封件285與可移動(dòng)密封件286界定了流體區(qū)290。因此，活塞230的軸向位置影響流體區(qū)290的尺寸，至少在該實(shí)施方式中是如此。
[0048]再次參照?qǐng)D1，設(shè)置在流動(dòng)控制系統(tǒng)100內(nèi)的諸如以液體或空氣為例的流體能夠進(jìn)入閥200中的流體區(qū)290、292、295中的一個(gè)流體區(qū)，并且接觸活塞230的各個(gè)表面區(qū)域和活塞殼體210的各個(gè)內(nèi)表面區(qū)域。流體的壓力一一無(wú)論是否等于、大于或小于大氣壓一一對(duì)活塞230和活塞殼體210的暴露于流體的表面區(qū)域施加力。更廣義地說(shuō)，流體與控制閥200內(nèi)的多個(gè)暴露于流體的表面區(qū)域交換力，導(dǎo)致活塞殼體210和活塞230的包括活塞的反作用力和任何運(yùn)動(dòng)的相對(duì)的反作用。在其他情況下，當(dāng)控制閥200是單獨(dú)的并且沒(méi)有聯(lián)接為控制系統(tǒng)100的構(gòu)件時(shí)，空氣或其他流體與活塞230的表面和活塞殼體210的內(nèi)表面交換力。系統(tǒng)100和控制閥200可以構(gòu)造成用具有各種壓力的流體操作。在一些情況下，流體壓力可以在Opsig(鎊/平方英寸)至1000psig的范圍內(nèi)。系統(tǒng)100和控制閥200的各種實(shí)施方式設(shè)計(jì)成在Opsig至200psig的壓力范圍內(nèi)操作。在其他情況下，系統(tǒng)100和控制閥200設(shè)計(jì)成用具有不同壓力的流體操作。
[0049]通過(guò)流體和控制閥200內(nèi)的特定表面區(qū)域施加的力定向成垂直于該表面區(qū)域并且分布在整個(gè)表面區(qū)域上。對(duì)于平的、徑向延伸的表面區(qū)域，例如第一環(huán)形肩部250的表面，軸向力與流體交換。如果該表面區(qū)域是彎曲的，那么通過(guò)流體施加的力在垂直于彎曲表面的每一處。對(duì)于并非嚴(yán)格地徑向延伸及并非嚴(yán)格地軸向延伸的表面區(qū)域，例如彎曲或漸縮的表面，通過(guò)流體施加在該表面區(qū)域上的合力是可分解的，即可分成徑向力和軸向力，即合力的徑向分量和軸向分量。流體在表面上的軸向力可以例如通過(guò)下述方式確定:估算該表面的軸向投影面積，然后將該結(jié)果乘以流體的壓力。流體在活塞230上的軸向力影響活塞230的打開(kāi)和關(guān)閉。
[0050]參照?qǐng)D2和圖4，活塞230包括多個(gè)暴露于流體的表面區(qū)域，該表面區(qū)域相鄰于流體區(qū)290、292、295或在流體區(qū)290、292、295內(nèi)，并且從而構(gòu)造成承受相應(yīng)流體區(qū)中的流體的壓力。部分240、245、255的最外側(cè)表面區(qū)域在徑向上背離軸線231，從而產(chǎn)生構(gòu)造成承受通過(guò)流體壓力施加的徑向力的徑向投影表面積。如圖4中最佳地示出的，在活塞230上的一些表面區(qū)域具有垂直于軸線231的軸向投影表面積，從而使其容易受到來(lái)自流體的軸向力。對(duì)于控制流體區(qū)292，活塞230的控制端233和內(nèi)腔235的內(nèi)端236是暴露于流體的表面區(qū)域，該表面區(qū)域具有構(gòu)造成面向活塞殼體210的頭部215的組合的軸向投影表面積234。內(nèi)端236的一部分由偏置構(gòu)件275覆蓋；即使如此，內(nèi)端236的該部分間接地經(jīng)由偏置構(gòu)件275承受控制流體區(qū)292的流體的壓力。面積234呈平的圓形。對(duì)于入口流體區(qū)295，活塞230的第二端237包括多個(gè)暴露于流體的表面區(qū)域，例如座置表面238和成形面239，該表面區(qū)域具有構(gòu)造成面向活塞殼體210的敞開(kāi)端222的組合的軸向投影表面積247。面積247呈平的圓形。
[0051]在多種實(shí)施方式中，活塞230的第二端237的軸向投影表面積247不大于與活塞230的控制端233相關(guān)聯(lián)的軸向投影表面積234的115%。在一些其他實(shí)施方式中，活塞230的第二端237的軸向投影表面積247不大于與活塞230的控制端233相關(guān)聯(lián)的軸向投影表面積234的105%。根據(jù)該描述，應(yīng)該理解，在一些實(shí)施方式中，活塞230的第二端237的軸向投影表面積247大于與活塞230的控制端233相關(guān)聯(lián)的軸向投影表面積234的115%。
[0052]對(duì)于中央流體區(qū)290，第一環(huán)形肩部250和更小的環(huán)形肩部252構(gòu)造成用于暴露于區(qū)290中的流體并且用于與流體口 265流體連通。第一環(huán)形肩部250具有構(gòu)造成面向活塞殼體210的頭部215的軸向投影表面積251。在該實(shí)施方式中，肩部250的軸向投影表面積251等于肩部250的總表面積。更小的環(huán)形肩部252具有構(gòu)造成面向活塞殼體210的敞開(kāi)端222的軸向投影表面積253。在該實(shí)施方式中，肩部252的軸向投影表面積253等于肩部252的總表面積。面積251、253呈環(huán)形的及平的。第一環(huán)形肩部250的軸向投影表面積251大于更小的環(huán)形肩部252的軸向投影表面積253。
[0053]如圖5中最佳地示出的，第一環(huán)形密封件285通過(guò)在凹槽242內(nèi)接合聯(lián)接至活塞230的上密封接合部240。第一環(huán)形密封件285包括表面區(qū)域285B，該表面區(qū)域285B構(gòu)造成用于與流體口 265流體連通，暴露于中央流體區(qū)290中的流體，具有面向活塞殼體210的敞開(kāi)端并且在徑向上延伸越過(guò)活塞230的軸向投影表面積287B。環(huán)形密封件285還包括表面區(qū)域285A，該表面區(qū)域285A暴露于控制流體區(qū)292中的流體，并且具有面向活塞殼體210的頭部215并且在徑向上延伸越過(guò)活塞230的軸向投影表面積287A。
[0054]相似地，如圖6中最佳地示出的，第二環(huán)形密封件286通過(guò)在凹槽246內(nèi)接合聯(lián)接至活塞230的下密封接合部245。第二環(huán)形密封件286包括環(huán)形表面區(qū)域286A，該環(huán)形表面區(qū)域286A構(gòu)造成用于與流體口 265流體連通，暴露于中央流體區(qū)290中的流體，并且具有面向活塞殼體210的頭部215并且在徑向上延伸越過(guò)活塞230的軸向投影表面積288A。環(huán)形密封件286還包括表面區(qū)域286B，該表面區(qū)域286B暴露于入口流體區(qū)295中的流體，并且具有面向活塞殼體210的敞開(kāi)端222并且在徑向上延伸越過(guò)活塞230的軸向投影表面積 288B。
[0055]活塞凹槽242、246還包括具有面向活塞殼體210的頭部215或面向敞開(kāi)端222的軸向投影表面積(未指定)的各種表面區(qū)域。然而，在凹槽242、246上的這些區(qū)域或者通過(guò)密封件285、286與流體隔離，或者這些區(qū)域上的軸向流體力通過(guò)施加在密封件285、286的設(shè)置在凹槽242、246內(nèi)的部分上的相等且相反的軸向力抵消。因而，流體作用在凹槽242、246和密封件285、286上的凈軸向力施加在對(duì)應(yīng)于密封件285、286的在徑向上延伸越過(guò)活塞230的面積287B、287A、288B、288A的表面區(qū)域上。密封件285、286通過(guò)凹槽242、246將流體力傳遞至活塞230。
[0056]因而，如圖4和圖5及圖6中最佳示出的，控制閥200包括多個(gè)表面區(qū)域，該表面區(qū)域構(gòu)造成用以在流體與活塞230之間交換軸向力，即聯(lián)接至活塞230的表面區(qū)域，該表面區(qū)域具有軸向投影表面積并且構(gòu)造成用于暴露于閥200中的流體。這些表面區(qū)域可以在概念上分為兩組。參照?qǐng)D2和圖4，活塞230和密封件285、286 —起包括面向上組的表面區(qū)域。該面向上組中的每個(gè)表面區(qū)域通常面向頭部215并且具有軸向投影表面積。該面向上組的構(gòu)件包括控制端233、及內(nèi)端236、第一環(huán)形肩部250、第一環(huán)形密封件285的區(qū)域285A、以及第二環(huán)形密封件286的區(qū)域286A。與該面向上組相關(guān)聯(lián)的軸向投影表面積包括面積234、251、287A和288A?；钊?30和密封件285、286還包括面向下組的表面區(qū)域。該面向下組中的每個(gè)表面區(qū)域通常面向活塞殼體210的敞開(kāi)端222并且具有軸向投影表面積。該面向下組的構(gòu)件包括流動(dòng)端237的表面238、239、更小的環(huán)形肩部252、第一環(huán)形密封件285的區(qū)域285B、以及第二環(huán)形密封件286的區(qū)域286B。與該面向下的組相關(guān)聯(lián)的軸向投影表面積包括面積247、253、287B及288B。
[0057]先前描述的多個(gè)表面區(qū)域的各種構(gòu)件設(shè)置在中央流體區(qū)290內(nèi)并且可以在概念上分為兩組表面區(qū)域，即先前描述的面向上組或面向下組的各子組。流體區(qū)290中(即相鄰于、圍繞流體區(qū)290或在流體區(qū)290內(nèi))的第一組表面區(qū)域的每個(gè)構(gòu)件具有通常面向活塞殼體210的頭部215的軸向投影表面積。第一組的構(gòu)件包括分別具有面積251、288A的第一環(huán)形肩部250和第二環(huán)形密封件286的區(qū)域。流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的每個(gè)構(gòu)件具有通常面向活塞殼體210的敞開(kāi)端222的軸向投影表面積。第二組的構(gòu)件包括分別具有面積253、287B的更小的環(huán)形肩部252和第一環(huán)形密封件285的區(qū)域。流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的集合的、即總的軸向投影表面積(例如，面積251、288A的總和)超過(guò)流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的集合的、即總的軸向投影表面積(例如，面積253、287B的總和)。例如，在各種實(shí)施方式中，流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積不大于流體區(qū)290的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的115%。在一些其他實(shí)施方式中，流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積不大于流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的105%。第一組的總軸向投影表面積與第二組的總軸向投影表面積的差使通過(guò)區(qū)290中的流體施加在活塞230上的凈軸向力偏置而朝向活塞殼體210的敞開(kāi)端222作用，從而用作關(guān)閉力。
[0058]在閥200的各種實(shí)施方式中，用于形成活塞230和環(huán)形密封件285、286的表面區(qū)域的加工過(guò)程公差影響面向活塞殼體210的頭部215的總軸向投影表面積和面向敞開(kāi)端222的總軸向投影表面積。因此，第一環(huán)形肩部250構(gòu)造有足夠的軸向投影表面積251以確保用于流體區(qū)290中的活塞230的部分的區(qū)域，不管加工過(guò)程公差如何，面向頭部215的總軸向投影表面積比面向敞開(kāi)端222的總軸向投影表面積更大。
[0059]圖7示出了通過(guò)與流體口 265連通的流體300直接地或間接地施加在活塞230上的一些力或力的分布。如所示出的，流體300還與流體區(qū)290和在活塞230上的或與活塞230相鄰的、形成流體區(qū)290的一部分邊界的各種表面區(qū)域連通。也就是說(shuō)，流體300存在于流體口 265和流體區(qū)290中，并且流體300在控制閥200內(nèi)接觸各種流體暴露表面區(qū)域。在該示例中，流體300由穿過(guò)流體口 265進(jìn)入的或施加壓力的水平箭頭表示。特別地，圖7示出了通過(guò)流體300施加在活塞230上的各種軸向力305、310、315和320。為了清楚起見(jiàn)，在圖7中未示出活塞230的軸向反作用和各種其他軸向力及徑向力。在一些示例中，圖7示出了當(dāng)未啟動(dòng)并且與流體系統(tǒng)斷開(kāi)連接時(shí)的控制閥200。在各種其他示例中，圖7示出了聯(lián)接為圖1的流動(dòng)控制系統(tǒng)100的構(gòu)件的控制閥200。如圖7中所示出的，控制閥200處于關(guān)閉的構(gòu)型，其中，第二環(huán)形密封件286密封地接合下密封接合部245和第二室226。
[0060]第一環(huán)形肩部250的軸向投影表面積251和第二環(huán)形密封件286的軸向投影表面積288A均面向頭部215，并且因此，區(qū)域290中的流體分別作用在肩部250和密封件286上的壓力導(dǎo)致的軸向力305、310指向活塞殼體210的敞開(kāi)端222，并且用作關(guān)閉力，從而趨于朝向與閥座280接觸來(lái)推壓活塞230。更小的環(huán)形肩部252的軸向投影表面積253和第一環(huán)形密封件285的軸向投影表面積287B均面向敞開(kāi)端222，并且因此，區(qū)域290中的流體分別作用在肩部252和密封件285上的壓力導(dǎo)致的軸向力315、320指向活塞殼體210的頭部215，并且用作關(guān)閉力，從而趨于推壓活塞230遠(yuǎn)離閥座280。
[0061 ] 繼續(xù)參照?qǐng)D7，控制流體區(qū)292構(gòu)造成包括與區(qū)290中的流體相同的流體或者與區(qū)290中的流體不同的流體。例如，在圖1的實(shí)施方式中，區(qū)292構(gòu)造成包括與區(qū)290的流體相同的流體，即使區(qū)域290、292中的流體壓力在各種示例中是不同的?？刂贫?33的軸向投影表面積234和活塞230的內(nèi)端236面向頭部215，并且因此，端部233、236構(gòu)造成在活塞230與區(qū)292中的流體之間交換軸向力，流體力指向敞開(kāi)端222并且用作關(guān)閉活塞230。因此同樣地，活塞230的流動(dòng)端237的軸向投影表面積247面向敞開(kāi)端222，并且因此，流動(dòng)端237構(gòu)造成在活塞230與區(qū)295中的流體之間交換軸向力，流體力指向頭部215并且用作打開(kāi)活塞230。偏置構(gòu)件275將關(guān)閉力施加在活塞230上，該力指向敞開(kāi)端222。
[0062]為了使控制閥200實(shí)現(xiàn)或保持在圖7的關(guān)閉構(gòu)型，作用在活塞230上的所有關(guān)閉力的總和超過(guò)作用在活塞230上的所有打開(kāi)力的總和。現(xiàn)在僅參照由流體區(qū)290中的流體施加的力，對(duì)于本公開(kāi)的實(shí)施方式，至少當(dāng)?shù)诙h(huán)形密封件286密封地接合下部室226時(shí)，在區(qū)290中作用在活塞230上的關(guān)閉力的總和超過(guò)在區(qū)290中作用在活塞230上的打開(kāi)力的總和，如以圖7的關(guān)閉構(gòu)型舉例說(shuō)明的。因此，當(dāng)閥200處于圖7的關(guān)閉構(gòu)型時(shí)，流體區(qū)290中的活塞230上的凈軸向力指向或朝向敞開(kāi)端222作用，并且將控制閥200偏置到關(guān)閉位置。在各種操作條件下，流體壓力及由此產(chǎn)生的在流體區(qū)290之外的軸向力發(fā)生變化并且引起閥200的打開(kāi)或關(guān)閉。在流體區(qū)290之外的流體力包括由供給管105中的流體施加在活塞230的成形面239上的打開(kāi)力和由穿過(guò)控制口 270連通并且作用在活塞230的控制端233和內(nèi)腔235上的流體所施加的關(guān)閉力。優(yōu)選地，活塞230和閥200在供給壓力Pl大于排出壓力P2時(shí)打開(kāi)并且在供給壓力Pl小于排出壓力P2時(shí)關(guān)閉?；钊?30和閥200構(gòu)造成在供給壓力Pl等于排出壓力P2時(shí)通過(guò)偏置構(gòu)件275的作用來(lái)關(guān)閉。
[0063]圖8示出了控制閥200的打開(kāi)構(gòu)型的示例。其中，第二環(huán)形密封件286沒(méi)有密封地接合、即沒(méi)有“密封”活塞的下密封接合部245和殼體的下部室226。在該打開(kāi)構(gòu)型中，密封件286接觸活塞230和下部室226兩者，但沒(méi)有接合延伸部220的無(wú)穿孔密封區(qū)域228。相反地，密封件286在軸向上布置成與流體口 265相鄰。因此，控制閥入口 260與流體口 265流體連通。再次僅涉及由流體區(qū)290中的流體施加的力，至少在一些示例中，當(dāng)?shù)诙h(huán)形密封件286未形成密封時(shí)，在區(qū)290中作用在活塞230上的關(guān)閉力的總和超過(guò)在區(qū)290中作用在活塞230上的打開(kāi)力的總和。
[0064]再次參照?qǐng)D1和圖2，活塞230的相對(duì)于活塞殼體210的軸向位置至少受到以下因素的影響:偏置構(gòu)件275的力、入口流體區(qū)295中的流體壓力P1、中央流體區(qū)290中的流體壓力P2、以及控制流體區(qū)292中的流體壓力P3。在各種示例中，壓力P1、P2和P3的相對(duì)量隨著時(shí)間變化并且隨著活塞230的軸向位置變化。因此，活塞230的軸向位置和壓力P1、P2和P3相互關(guān)聯(lián)。在各種示例中，隨著活塞230的軸向位置發(fā)生變化，控制閥200在打開(kāi)構(gòu)型(圖7)與關(guān)閉構(gòu)型(圖8)之間變化。
[0065]通常，當(dāng)供給管105中的壓力Pl小于或等于排出管110中的壓力P2時(shí)，控制閥200關(guān)閉，從而不允許控制閥入口 260與流體口 265之間的流體連通，并且因此，不允許供給管105與排出管110之間的流體連通。控制閥200的關(guān)閉構(gòu)型通過(guò)以下力而部分地保持:通過(guò)由偏置構(gòu)件275施加在活塞230上的軸向力和通過(guò)區(qū)290中的流體施加在活塞230上的凈軸向力，該凈軸向流體力朝向敞開(kāi)端222作用，如前文所述的。因此，當(dāng)關(guān)閉控制閥200并且排出管110中的壓力P2大于供給管105中的壓力Pl時(shí)，防止了從排出管110至供給管105的流體回流。
[0066]現(xiàn)在參照?qǐng)D9，該圖示出了用于控制閥200的具有表面積補(bǔ)償活塞430的另一實(shí)施方式?；钊?30包括與活塞230的特征類似的許多特征，例如，通常圓筒形的本體432和內(nèi)腔235，其中，活塞本體432包括中心軸線431、控制端233、與控制端233相對(duì)的流動(dòng)端237、與控制端233鄰近或相鄰的上密封接合部440、以及與流動(dòng)端237鄰近或相鄰的下密封接合部445。上密封接合部440具有比下密封接合部445的直徑更小的直徑。由于密封接合部440、445之間的尺寸差，漸縮的環(huán)形肩部450在部分440與445之間延伸。由于肩部450是漸縮的，因此其相對(duì)于軸線431既在徑向上又在軸向上延伸。肩部450與第一端233通常面向相同的軸向方向。上密封接合部440包括構(gòu)造成接收第一環(huán)形密封件285的周向凹槽242，并且下密封接合部445包括構(gòu)造成接收第二環(huán)形密封件286的周向凹槽246。因此，當(dāng)為安裝控制閥200做好準(zhǔn)備時(shí)，密封件285、286聯(lián)接至活塞430以用于與活塞430 —起運(yùn)動(dòng)。
[0067]與參照?qǐng)D4描述的活塞230不同，活塞430不包括與流動(dòng)端237面向相同方向、并且定位在密封接合部440與445之間的對(duì)應(yīng)的第二肩部。也就是說(shuō)，活塞430不包括類似于活塞230的更小的肩部252的肩部。相反地，肩部450形成了密封接合部440、445之間的過(guò)渡。在該實(shí)施方式中，由于肩部450的漸縮構(gòu)型，肩部450的軸向投影表面積450小于肩部450的總表面積。在活塞430的其他實(shí)施方式中，肩部450徑向延伸但未軸向延伸，具有與肩部450的總表面積相等的軸向投影表面積，這是肩部250的特性。
[0068]參照?qǐng)D2和圖9兩者，當(dāng)活塞430代替活塞230安裝在控制閥200中時(shí)，環(huán)形肩部450的軸向投影表面積451面向活塞殼體210的頭部215。當(dāng)肩部450暴露于中央流體區(qū)290中的流體時(shí)，流體施加指向活塞殼體210的敞開(kāi)端222并且用作關(guān)閉力的壓力導(dǎo)致的軸向力，就像圖7的力305 —樣，從而趨于推壓活塞430朝向敞開(kāi)端222并且與閥座280接觸。中央流體區(qū)290 (圖2)在第一環(huán)形密封件285與第二環(huán)形密封件286之間延伸，從而在活塞430與上部室224的一部分、下部室226的一部分之間限定通常環(huán)形的空間。流體區(qū)290與流體口 265流體連通。
[0069]具有活塞430的控制閥200的實(shí)施方式包括構(gòu)造成在流體與活塞430之間交換軸向力的多個(gè)表面區(qū)域，即聯(lián)接至活塞430的表面區(qū)域，具有軸向投影表面積，并且構(gòu)造成用于暴露于閥200中的流體。該多個(gè)表面區(qū)域的各種構(gòu)件設(shè)置在中央流體區(qū)290內(nèi)，并且包括環(huán)形肩部450和分別在環(huán)形密封件285、286上的表面區(qū)域285B、286A(圖5和圖6)。這些表面區(qū)域能夠概念性地分離成兩組。中央流體區(qū)290中(即，相鄰于、圍繞著流體區(qū)290或流體區(qū)290內(nèi))的第一組表面區(qū)域的每個(gè)構(gòu)件具有構(gòu)造成通常面向活塞殼體210的頭部215的軸向投影表面積。第一組的構(gòu)件至少包括分別具有軸向投影面積451、288A的第一環(huán)形肩部450的表面的一個(gè)區(qū)域和第二環(huán)形密封件286的表面區(qū)域286A。中央流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的每個(gè)構(gòu)件具有構(gòu)造成通常面向活塞殼體210的敞開(kāi)端222的軸向投影表面積。第二組包括具有軸向投影面積287B的第一環(huán)形密封件285的表面區(qū)域285B。在該實(shí)施方式中，該第二組僅具有一個(gè)構(gòu)件。對(duì)于本文中描述的表面區(qū)域的任意組而言，該組可以僅具有一個(gè)構(gòu)件，即僅具有軸向投影表面積的一個(gè)連續(xù)表面區(qū)域。流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的集合的、即總的軸向投影表面積(例如，面積451、288A的總和)超過(guò)流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積(例如，面積287B的大小)。例如，在各種實(shí)施方式中，流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積不大于流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的115%。在另一些其他的實(shí)施方式中，流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積不大于流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的105%。
[0070]第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積與第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積相比的差將通過(guò)區(qū)域290中的流體施加到活塞430上的凈軸向力偏置以朝向活塞殼體210的敞開(kāi)端222作用，從而用作關(guān)閉力。類似闡明的，至少在第二環(huán)形密封件289密封地接合下部室226時(shí)，在區(qū)域290中作用在活塞430上的關(guān)閉力的總和超過(guò)在區(qū)域290中作用在活塞430上的打開(kāi)力。由于活塞430與活塞230相比少一個(gè)構(gòu)造成面向敞開(kāi)端222的表面(即，沒(méi)有對(duì)應(yīng)于更小的肩部252的表面)，與經(jīng)歷相同流動(dòng)條件下的實(shí)施方式中的由流體施加到活塞230上的凈軸向力相比，由流體施加到活塞430上的凈軸向力作為關(guān)閉力更有力地偏置。
[0071]現(xiàn)在參照?qǐng)D10，該圖示出了可以在控制系統(tǒng)100中采用的另一個(gè)表面積補(bǔ)償控制閥500。在一些實(shí)施方式中，控制閥500作為圖1的控制閥200的子組件被安裝?？刂崎y500包括活塞殼體510，活塞殼體510中設(shè)置有表面積補(bǔ)償活塞530，表面積補(bǔ)償活塞530適于沿著中心軸線221往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使閥500在關(guān)閉構(gòu)型與打開(kāi)構(gòu)型之間轉(zhuǎn)變。在圖10中，閥500示出為呈打開(kāi)的構(gòu)型。
[0072]活塞殼體510包括類似于活塞殼體210 (圖3)的特征的許多特征例如，諸如頭部215和中空的延伸部220，中空的延伸部220具有敞開(kāi)端222、上圓筒形室224以及下圓筒形室226，該下圓筒形室226沿著中心軸線221與上部室224同心地相交。上部室224與頭部215相鄰，并且具有比下部室226的直徑更小的直徑。下部室226與敞開(kāi)端222相鄰。多個(gè)徑向延伸的流體口 265徑向延伸穿過(guò)圓筒形延伸部220的側(cè)壁，從而與下部室226相交，即，在延伸部220的一部分穿孔。流體口 265與室224、226的部分流體連通。此外，活塞殼體510包括內(nèi)周向凹槽516，內(nèi)周向凹槽516在軸向上定位在無(wú)穿孔密封區(qū)域228內(nèi)、相鄰于敞開(kāi)端222內(nèi)以及限定下部室226的內(nèi)表面。在圖10的實(shí)施方式中，閥座280與殼體延伸部220的敞開(kāi)端222螺紋地接合，并且包括徑向向外延伸并且與凹槽516在軸向上相鄰地設(shè)置的環(huán)形凹槽518。凹槽516、518形成下部室226與控制閥入口 260之間的拐角袋狀部。凹槽516、518—起構(gòu)造成接收并且保持第二環(huán)形密封件286。在閥座280與延伸部220的相交處被接收拐角袋狀部的凹槽516、518的情況下，第二環(huán)形密封件286聯(lián)接至活塞殼體510。更特別地，密封件286部分地嵌入中空的延伸部220的內(nèi)圓筒形壁內(nèi)，并且密封件286構(gòu)造成相對(duì)于活塞殼體510保持靜止。當(dāng)然，隨著活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，預(yù)期凹槽516內(nèi)的密封件286的小的運(yùn)動(dòng)，并且與密封件286接合及分離。在一些其他的實(shí)施方式中，密封件286從閥座280軸向移位。在該實(shí)施方式中，環(huán)形密封件285、286為彈性O(shè)形圈。
[0073]繼續(xù)參照?qǐng)D10，活塞530包括與活塞230 (圖4)的特征類似的許多特征，諸如例如通常圓筒形本體232、控制端233、與控制端233相對(duì)的流動(dòng)端237、與控制端233鄰近或相鄰的上密封接合部240、以及與流動(dòng)端237鄰近或相鄰的下密封接合部545。上密封接合部240具有比下密封接合部545的直徑更小的直徑。第一環(huán)形肩部250通常面向與第一端233相同的方向定位在密封接合部240、545之間?；钊?30還包括在上密封接合部240與下密封接合部545之間延伸的具有減小的直徑的居間部255。該居間部255與下密封接合部545共用第一環(huán)形肩部250并且與上密封接合部240形成第二更小的環(huán)形肩部252。肩部252面向與流動(dòng)端237通常相同的方向。
[0074]活塞530的上密封接合部240包括周向凹槽242。凹槽242構(gòu)造成接收和保持第一環(huán)形密封件285。因此，對(duì)于控制閥500，第一環(huán)形密封件285聯(lián)接至活塞530以與活塞530 一起運(yùn)動(dòng)。更特別地，第一環(huán)形密封件285部分地嵌入活塞230的外壁內(nèi)。與活塞230的下密封接合部245不同，在活塞530中，下密封接合部545不包括周向凹槽以接收和保持與流動(dòng)端237鄰近的環(huán)形密封件。
[0075]在圖10中示出的敞開(kāi)構(gòu)型中，第二環(huán)形密封件286密封地接合活塞的下密封接合部545以及殼體的下部室226。當(dāng)閥500打開(kāi)時(shí)，密封件286保持聯(lián)接至延伸部220的無(wú)孔密封區(qū)域228并且不接觸活塞230。相反，在打開(kāi)構(gòu)型中，活塞530從閥座280和密封件286軸向移位，并且控制閥入口 260與流體口 265流體連通。
[0076]控制閥500包括與流體口 265相鄰的中央流體區(qū)290、與控制口 270相鄰的控制流體區(qū)292、以及與控制閥入口 260相鄰的入口流體區(qū)295。中央流體區(qū)290與流體口 265流體連通；控制流體區(qū)292與控制口 270流體連通；并且入口流體區(qū)295與控制閥入口 260流體連通。流體區(qū)290、292、295描述了流體力作用在活塞530上的位置。中央流體區(qū)290在活塞230的各個(gè)表面區(qū)域與上部室224和下部室226的各個(gè)表面區(qū)域之間徑向延伸，并且在第一環(huán)形密封件285與第二環(huán)形密封件286之間徑向延伸。在圖10的實(shí)施方式中，由于活塞530和第一環(huán)形密封件285相對(duì)于靜止的第二環(huán)形密封件286的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此流體區(qū)290的形狀和容積構(gòu)造成至少部分地變化。類似地闡述，基于第一環(huán)形密封件與第二環(huán)形密封件之間的可變距離、以及基于活塞530在上部室224和下部室226內(nèi)的可變軸向位置，中央流體區(qū)290的尺寸是可變的。因此，在閥500處于關(guān)閉構(gòu)型時(shí)，中央流體區(qū)290是通常呈環(huán)形的，并且在閥500處于如圖10中示例的敞開(kāi)構(gòu)型時(shí)，在各種情況下，中央流體區(qū)290包括與活塞流動(dòng)端237相鄰的通常圓筒形部。
[0077]繼續(xù)參照?qǐng)D10，控制閥500包括構(gòu)造成在流體與活塞530之間的交換軸向力的多個(gè)表面區(qū)域，即，聯(lián)接至活塞530的表面區(qū)域，具有軸向投影表面積并且構(gòu)造用于暴露于閥500中的流體。所述多個(gè)表面區(qū)域的各個(gè)構(gòu)件設(shè)置在中央流體區(qū)290中(即，與流體區(qū)290相鄰、圍繞流體區(qū)290、或在流體區(qū)290內(nèi))。這種區(qū)域包括環(huán)形肩部250、252以及第一環(huán)形密封件285的區(qū)域285B。(也參見(jiàn)圖5。)這些不同區(qū)域能夠在概念上分成兩組。在中央流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的每個(gè)構(gòu)件均具有通常面向活塞殼體510的頭部215的軸向投影表面積。第一組至少包括第一環(huán)形肩部250的表面上的具有軸向投影面積251的區(qū)域。在該實(shí)施方式中，該第一組僅具有一個(gè)構(gòu)件。第二組表面區(qū)域的每個(gè)構(gòu)件均具有通常面向活塞殼體510的敞開(kāi)端222的軸向投影表面積。該第二組至少包括分別具有軸向投影面積453、287B的更小的環(huán)形肩部252的表面上的區(qū)域以及第一環(huán)形密封件285的區(qū)域285B。至少在第二環(huán)形密封件286密封地接合下部室226和活塞530時(shí)，流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積(例如，面積251的大小)超出流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積(例如，面積453、287B的總和)。例如，在各個(gè)實(shí)施方式中，例如流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積不大于流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的115%。在一些其他實(shí)施方式中，流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積不大于流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的105%。
[0078]至少在第二環(huán)形密封件286密封地接合下部室226和活塞530時(shí)，活塞530上的凈軸向力偏置成朝向活塞殼體510的敞開(kāi)端222作用，用作閉合力。類似地闡述，在所描述的情況下，在區(qū)290中作用在活塞530上的閉合力的和超過(guò)在區(qū)290中作用在活塞530上的打開(kāi)力的和。如之前所述，在各個(gè)實(shí)施方式中，文中描述的任何組可以僅具有一個(gè)構(gòu)件。
[0079]現(xiàn)在參照?qǐng)D11和圖12，不出了活塞殼體和表面積補(bǔ)償活塞的另一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，活塞殼體610和表面積補(bǔ)償活塞630構(gòu)造成用于替代先前描述的活塞殼體210和活塞230而安裝為圖1的控制閥200的構(gòu)件?；钊麣んw610是中空的并且包括中心軸線621、通常圓筒形側(cè)壁625、下端或敞開(kāi)端622和上端623、以及從上端623延伸至敞開(kāi)端622的圓筒形室624。多個(gè)孔或流體口 665徑向延伸穿過(guò)與敞開(kāi)端622鄰近的側(cè)壁625，從而在側(cè)壁625上穿孔并且與室624的下端相交以用于流體連通。實(shí)際上，在側(cè)壁625中可以形成任何合適數(shù)目的流體口 665，例如包括一個(gè)、兩個(gè)、八個(gè)、十五個(gè)、或更多個(gè)流體口665。
[0080]在敞開(kāi)端622與流體口 665之間，側(cè)壁625包括環(huán)形無(wú)穿孔密封區(qū)域628。當(dāng)安裝在圖1的控制閥200中時(shí)，活塞殼體610的上端623通過(guò)閥200的可移除端208軸向地保持，控制口 270延伸穿過(guò)閥200的可移除端208，從而使室624的上端與控制口 270流體連通。在至少一些實(shí)施方式中，上端623通過(guò)可移除端208閉合。
[0081]最佳地如圖13所示，活塞殼體610還包括多個(gè)門650以及多個(gè)門密封件652，多個(gè)門密封件652定位在殼體側(cè)壁625與門中的一個(gè)門之間。門650彎曲成與活塞殼體610圍繞中心軸線621的曲度匹配。每個(gè)門650均通過(guò)鉸接件655聯(lián)接至與口 665中的一個(gè)口相鄰的側(cè)壁625。鉸接件655軸向地定位在門650與上端623之間。為了在安裝期間方便，鉸接件655嵌入側(cè)壁625中的凹部中并且在門650關(guān)閉時(shí)不徑向延伸越過(guò)側(cè)壁625。鉸接件655包括定向成與圓筒形側(cè)壁625通常相切的旋轉(zhuǎn)軸線657。每個(gè)鉸接件655還包括偏置構(gòu)件658，該偏置構(gòu)件658構(gòu)造成使相應(yīng)的門650偏置成與門密封件652和流體口 665接合。門650構(gòu)造成根據(jù)流動(dòng)狀況從口 665向外和向上沿方向659擺動(dòng)，以及擺動(dòng)返回以接觸門密封件652。以此方式，每個(gè)門650均構(gòu)造成選擇性地密封口 665中的一個(gè)口。
[0082]再參照?qǐng)D12，活塞630包括通常圓筒形本體632和內(nèi)腔235?；钊倔w632包括中心軸線631、控制端633、與控制端633相對(duì)的流動(dòng)端237、與控制端633鄰近或相鄰的上密封接合部640、以及與流動(dòng)端237鄰近或相鄰的下密封接合部645。上密封接合部640具有與下密封接合部645的直徑基本相同的直徑。上密封接合部640包括周向凹槽642，該周向凹槽642構(gòu)造成接收和保持環(huán)形密封件285。因此，密封件285聯(lián)接在活塞630的壁部?jī)?nèi)以與活塞630 —起移動(dòng)。在該實(shí)施方式中，環(huán)形密封件285為彈性O(shè)形環(huán)?；钊倔w632還包括通常圓筒形居間部648，該通常圓筒形居間部648在上密封接合部640與下密封接合部645之間延伸并且具有比上密封接合部640和下密封接合部645的直徑更小的直徑。在某些情況下，居間部648的減小的直徑可以減小活塞630與活塞殼體610之間的摩擦。
[0083]偏置構(gòu)件275設(shè)置在活塞630的腔235內(nèi)并且構(gòu)造成在活塞630與閥200的可移除端208之間延伸，以使活塞630沿遠(yuǎn)離可移除端208的方向偏置。環(huán)形密封件286接收在活塞殼體610的敞開(kāi)端622內(nèi)的凹槽516內(nèi)。盡管圖13中未圖示，但與圖10的座280類似，閥座280螺紋地接合敞開(kāi)端622，以在安裝在室624內(nèi)時(shí)保持密封件286并且保持活塞630。與圖10中示出的以及圖1中表示的閥入口 260類似，敞開(kāi)端622和閥座280限定用于活塞殼體610的控制閥入口 260。當(dāng)活塞630組裝在殼體610內(nèi)時(shí)，活塞630定位在控制閥入口 260與流體口 665之間并且適于沿著中心軸線621往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以便交替地允許并且然后防止入口 260與流體口 665之間的流體連通。
[0084]圖14呈現(xiàn)了活塞殼體710，活塞殼體710構(gòu)造用于與圖12的活塞630 —起工作并且構(gòu)造用于安裝在圖1的控制閥200內(nèi)來(lái)替代活塞殼體210和活塞230。與活塞殼體610(例如，圖11)相同，殼體710還包括擺動(dòng)門，但擺動(dòng)的方向不同。與活塞殼體610—樣，活塞殼體710組裝有活塞630和偏置構(gòu)件275 (圖12)?；钊麣んw710包括中心軸線721以及與活塞殼體610的特征類似的多個(gè)特征。作為示例，活塞殼體710包括通常圓筒形側(cè)壁625、下端或敞開(kāi)端622和上端623、從上端623延伸至敞開(kāi)端622的圓筒形室624、以及多個(gè)孔或流體口 665。在圖14的俯視圖中并不是這些特征中的所有特征都可見(jiàn)?？?665徑向延伸穿過(guò)與敞開(kāi)端622鄰近的側(cè)壁625，從而在側(cè)壁625上穿孔并且與室624的下端相交以用于流體連通。當(dāng)安裝在圖1的控制閥200中時(shí)，活塞殼體710的上端623通過(guò)閥200的可移除端208在軸向上保持，控制口 270延伸穿過(guò)閥200的可移除端208，從而使室624的上端與控制口 270流體連通。
[0085]活塞殼體710還包括多個(gè)門750以及多個(gè)門密封件652，多個(gè)門密封件652定位在殼體側(cè)壁625與門中的一個(gè)門之間。圖14的示例包括四個(gè)門750。門750彎曲成與活塞殼體710圍繞中心軸線721的曲度匹配。每個(gè)門750均通過(guò)鉸接件755而與口 665中的一個(gè)口相鄰地聯(lián)接至側(cè)壁625。鉸接件755在軸向上定位成與門750相鄰。鉸接件755包括定向成與中心軸線721平行的旋轉(zhuǎn)軸線757。每個(gè)鉸接件755還包括偏置構(gòu)件758，偏置構(gòu)件758構(gòu)造成使相應(yīng)的門750偏置成與門密封件652和流體口 665接合。門750構(gòu)造成根據(jù)流動(dòng)狀況從口 665向外沿方向759擺動(dòng)，以及擺動(dòng)返回以接觸門密封件652。以此方式，每個(gè)門750均構(gòu)造成選擇性地密封口 665中的一個(gè)口。圖14的門密封件652的形狀可以與圖13的門密封件652不同。
[0086]盡管在圖13中未圖示，但與圖10和圖11的實(shí)施方式類似，閥座280螺紋地接合敞開(kāi)端622以在安裝在活塞殼體710的室624內(nèi)時(shí)保持環(huán)形密封件286并且保持活塞630?；钊麣んw710、敞開(kāi)端622和閥座280限定用于活塞殼體710的控制閥入口 260，該控制閥入口 260與圖10中示出的以及圖1中表示的閥入口 260類似。當(dāng)活塞630組裝在殼體710內(nèi)時(shí)，活塞630定位在控制閥入口 260與流體口 665之間并且適于沿著中心軸線721往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而交替地允許并且然后防止入口 260與流體口 665之間的流體連通。
[0087]當(dāng)安裝在圖1中示出的控制閥200的閥體205內(nèi)時(shí)，活塞殼體610、710的通過(guò)門密封件652輔助的相應(yīng)的門650、750(圖11和圖14)交替地允許和防止通過(guò)流體口 665的流體連通，從而在排出管110中的壓力P2大于供給管105中的壓力Pl并且閥200關(guān)閉時(shí)，將活塞630與排出管110隔離。因此，在各種情況下，關(guān)閉的門650,750防止排出管110的流體壓力P2作用在活塞630上并且防止可能移動(dòng)活塞630，從而確保偏置構(gòu)件275保持抵靠密封件286和閥座280上的活塞630座置，以保持用于閥200的關(guān)閉構(gòu)型。因此，在排出管110中的壓力P2大于供給管105中的壓力Pl時(shí)，防止了從排出管110至供給管105的流體回流。活塞殼體610、710的門650、750構(gòu)造成使控制閥200與活塞630的各個(gè)表面區(qū)域的加工公差或尺寸不準(zhǔn)確度的影響隔離。
[0088]現(xiàn)在參照?qǐng)D15，示出了可以在控制系統(tǒng)100中采用的另一控制閥800。在一些實(shí)施方式中，控制閥800作為圖1的控制閥200的子組件安裝。控制閥800包括活塞殼體810，在活塞殼體810中設(shè)置有表面積補(bǔ)充活塞830，表面積補(bǔ)充活塞830適于沿著中心軸線821往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以使閥800在關(guān)閉構(gòu)型與打開(kāi)構(gòu)型之間轉(zhuǎn)變。在圖15中，閥800示出為處于關(guān)閉構(gòu)型。最顯著地，活塞殼體810包括聯(lián)接至活塞830的多個(gè)滑動(dòng)門850。
[0089]最佳地如圖16所示，活塞殼體810包括與活塞殼體610的特征類似的若干特征，諸如例如通常圓筒形側(cè)壁625、下端或敞開(kāi)端622和上端623、從上端623延伸至敞開(kāi)端622的圓筒形室624、以及多個(gè)周向隔開(kāi)的孔或流體口 865?？?865徑向延伸穿過(guò)與敞開(kāi)端622鄰近的側(cè)壁625，從而在側(cè)壁625上穿孔并且與室624的下端相交以用于流體連通。活塞殼體810還包括設(shè)置在側(cè)壁625內(nèi)的軸向延伸的通道812，該通道812與每個(gè)流體口 865和上端623相交。當(dāng)從上端623觀察時(shí)，通道812具有T形結(jié)構(gòu)，并且因此，通道812還可以被稱為T形通道812。通道812的“T”的基部814徑向延伸至室624。T形通道812彎曲成與側(cè)壁625的曲度匹配。
[0090]活塞830包括通常圓筒形本體832和內(nèi)腔235?；钊倔w832包括中心軸線831、控制端833以及與控制端833相對(duì)的流動(dòng)端237、與控制端833鄰近或相鄰的上密封接合部840、以及與流動(dòng)端237鄰近或相鄰的下密封接合部845。上密封接合部840具有與下密封接合部845的直徑基本相同的直徑。上密封接合部840包括構(gòu)造成接收并且保持上環(huán)形密封件285的周向凹槽842。因此，密封件285聯(lián)接在活塞830的壁內(nèi)以與活塞830 —起移動(dòng)?；钊倔w832還包括通常圓筒形居間部848，通常圓筒形居間部848在上密封結(jié)合部840與下密封接合部845之間延伸，并且具有與上密封接合部840和下密封接合部845的直徑基本相同的直徑?；钊?30還包括腔235，腔235構(gòu)造成接收偏置構(gòu)件275 (圖1)以在閥200的活塞830與可移動(dòng)端208之間延伸，以使活塞830在離開(kāi)可移動(dòng)端208的方向上偏置。
[0091]現(xiàn)在參照?qǐng)D17和圖18，門850彎曲成與側(cè)壁625和通道812的曲度相匹配。每個(gè)門850包括軸向延伸本體部851，軸向延伸本體部851具有徑向向內(nèi)延伸的中央部853、一個(gè)在中央部853的每一側(cè)上的兩個(gè)軸向延伸的翼部854、跨過(guò)中央部853和翼部854的徑向外表面852、在外表面852中的密封凹槽855、從每個(gè)門850的上邊緣徑向延伸的附接臂856。門密封件857接收并保持在密封凹槽855內(nèi)。在相對(duì)于中心軸線821測(cè)量的情況下，附接臂856具有與中心部853相同的角寬。
[0092]如在圖15中示出的，每個(gè)門850聯(lián)接至活塞830。在本實(shí)施方式中，門850與活塞830之間的聯(lián)接在附接臂856處實(shí)現(xiàn)。門850和其附接臂856以滑動(dòng)的方式接收在T形通道812內(nèi)，附接臂856徑向延伸穿過(guò)T形通道812的基部814并且延伸至室624中。門密封件857定位在門850的外表面852與容置側(cè)壁625中的對(duì)應(yīng)通道812之間。門850構(gòu)造成與活塞830 —起軸向地移動(dòng)，并且門密封件857構(gòu)造成與門850 —起移動(dòng)。通過(guò)該布置，每一對(duì)門850和門密封件857構(gòu)造成選擇性地密封口 865中的一個(gè)口。在一些實(shí)施方式中，門密封件857中的至少一個(gè)門密封件替代地圍繞口 865保持在通常固定的位置，而非嵌入在門850上的密封凹槽855中。
[0093]盡管未在圖15中示出，與圖10和圖11的實(shí)施方式類似，閥座280螺紋地接合敞開(kāi)端622以便在安裝在活塞殼體810的室624內(nèi)時(shí)保持環(huán)形密封件286并且保持活塞830?；钊麣んw810、敞開(kāi)端622以及閥座280限定用于活塞殼體810的控制閥入口 260，該控制閥入口 260類似于圖10中所示且在圖1中指示的閥入口 260。當(dāng)組裝在殼體810內(nèi)時(shí)，活塞830和門850定位在控制閥入口 260和流體口 865之間，并且適于沿著中心軸線821往復(fù)運(yùn)動(dòng)以便交替地允許以及防止入口 260與流體口 865之間的流體連通。
[0094]當(dāng)安裝為圖1中的控制閥200的子組件時(shí)，活塞殼體810的上端623通過(guò)閥200的可移除端208在軸向上保持，控制口 270延伸穿過(guò)可移除端208，從而將室624的上端安置為與控制口 270流體連通。在一些實(shí)施方式中，活塞殼體810包括聯(lián)接至上端823的單獨(dú)的頭部，該單獨(dú)的頭部與控制閥200中的活塞殼體210的頭部215 (圖3)或者控制閥500中的活塞殼體510的頭部215 (圖10)類似。
[0095]參照?qǐng)D15和圖1，當(dāng)安裝為控制閥200的子組件時(shí)，控制閥800的操作類似于先前描述的對(duì)活塞殼體610、710與活塞630 (圖11、圖14、和圖12)的操作。活塞殼體850的由門密封件852輔助的門850交替地允許并隨后防止穿過(guò)流體口 865的流體連通，從而當(dāng)壓力P2大于供給管105中的壓力Pl并且閥200關(guān)閉時(shí)，將活塞830與排出管110隔離。因此，在各種情況下，關(guān)閉的門850防止排出管110的流體壓力P2移動(dòng)活塞830，從而保證偏置構(gòu)件275使活塞830保持抵靠密封件286和閥座280座置以保持閥200的關(guān)閉構(gòu)型。因此，當(dāng)排出管110中的壓力P2大于供給管105中的壓力Pl時(shí)，防止流體從排出管110流回至供給管105?；钊麣んw810的門850構(gòu)造成將控制閥200與活塞830的各個(gè)表面區(qū)域的加工公差或者尺寸不準(zhǔn)確度的影響隔離。
[0096]圖19表示可以在圖1的控制系統(tǒng)100中采用而代替控制閥200的控制閥的另一個(gè)實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，控制閥900包括閥本體905、聯(lián)接至閥本體905的可移除頭部915、定位在閥本體905內(nèi)的居間殼體構(gòu)件920、以及定位在閥本體905內(nèi)的表面積補(bǔ)償活塞930。在圖19的實(shí)施方式中，閥本體905與參照?qǐng)D1描述的閥200的閥本體205類似或者相同。
[0097]閥本體905包括:控制閥入口或者敞開(kāi)端906 ;控制閥出口 908，其可以稱為排出流體口，從入口 906移位；上端或控制端910，其具有開(kāi)口，并且通常位于上述入口 906與出口 908之間。閥本體905還包括環(huán)形閥座912和活塞軸線914，環(huán)形閥座912設(shè)置成靠近入口 906，活塞軸線914延伸穿過(guò)閥座912和控制端910的開(kāi)口。為了方便起見(jiàn)，控制端910還可以稱為“第一端”，并且敞開(kāi)端906還可以稱為“第二端?！迸c文中公開(kāi)的一些實(shí)施方式不一樣，圖19的控制閥900不包括閥本體905和包圍活塞930的大部分的附加的活塞殼體兩者。然而，閥本體905作為活塞殼體執(zhí)行，并且因此可以稱為活塞殼體。
[0098]可移除頭部915覆蓋本體905的控制端910并且聯(lián)接或者限制本體905內(nèi)的居間殼體構(gòu)件920和活塞930?？梢瞥^部915包括控制口 270和軸向設(shè)置的孔918。
[0099]居間殼體構(gòu)件920呈圓筒形且是中空的，其具有設(shè)置成與頭部915相鄰的第一端或上端922并且具有定位成與上端922相對(duì)的端板924。與軸線914對(duì)準(zhǔn)的孔925延伸穿過(guò)端板924。多個(gè)泄放口 926軸向延伸穿過(guò)頭部915、并且穿過(guò)居間殼體構(gòu)件920的側(cè)壁的一部分、但是不穿過(guò)端板924。在與端板924相鄰的位置處，泄放口 926轉(zhuǎn)向并且徑向延伸穿過(guò)構(gòu)件920的內(nèi)表面。圖19示出了兩個(gè)泄放口 926，但是其他實(shí)施方式可以具有僅一個(gè)泄放口，或者可以具有三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或者任何實(shí)用數(shù)目的泄放口 926。
[0100]在中空的殼體構(gòu)件920和閥本體905內(nèi)，位于控制端910處的第一上部室927從端板924延伸至頭部915。此外，在閥本體905內(nèi)，第二下部室928通常從閥座912延伸至殼體構(gòu)件920的至少外表面。與上部室927相比，下部室928鄰近入口 906、即敞開(kāi)端。下部室928與控制閥出口 908、即排出流體口流體連通，并且當(dāng)安裝在控制系統(tǒng)100中時(shí)，下部室928與排出管110流體連通。下部室928通過(guò)居間殼體構(gòu)件920與上部室927分開(kāi)，但是至少在缺乏活塞930的情況下，端板924中的孔925與室927、928相交且相連接。在廣義上講，孔925還可以稱為居間室。
[0101]仍然參照?qǐng)D19，活塞930形成為活塞桿940，活塞桿940具有第一或上端942以及第二或下端943、聯(lián)接至桿第一端942的下盤部945、以及聯(lián)接在沿著桿940的長(zhǎng)度的選定位置處的上盤部960。活塞桿940沿著活塞軸線914延伸?；钊麠U940具有比盤部945、960任一者更小的直徑。上盤部960與桿940之間的相接部防止上盤部960與桿940之間的流體連通。在圖19示出的實(shí)施方式中，上盤部960具有比下盤部945更大的直徑。然而，在一些其他實(shí)施方式中，上盤部960具有比下盤部945更小的直徑，或者具有等于盤部945的直徑的直徑。對(duì)一些實(shí)施方式，活塞桿940由于其位置也稱為第一密封接合部或者居間密封接合部，下盤部945也稱為第二或下密封接合部，上盤部960也稱為第三或上密封接合部。
[0102]第一環(huán)形襯套966與活塞軸線914對(duì)準(zhǔn)并且定位在殼體構(gòu)件920內(nèi)的上部室927內(nèi)的端板924上。襯套966構(gòu)造成阻礙或防止流體在上部室927與下部室928之間流動(dòng)。襯套966滑動(dòng)地接收活塞桿940，第一環(huán)形密封件285密封地接合活塞桿940。第二環(huán)形襯套970與活塞軸線914對(duì)準(zhǔn)，并且在閥本體905的外側(cè)聯(lián)接至頭部915，以阻礙或防止上部室927中存在的流體離開(kāi)閥本體905。襯套970滑動(dòng)地接收活塞桿940，環(huán)形密封件289密封地接合活塞桿940。襯套970可以與襯套966類似或相同，并且密封件289可以與密封件285類似或相同?？拷刂崎y入口 906，環(huán)形密封件286聯(lián)接至閥座912并且對(duì)一些實(shí)施方式可以稱為“第二環(huán)形密封件”。
[0103]在控制閥900的組件中，活塞930定位在控制閥入口 906與出口 908之間?；钊?30適于在殼體905內(nèi)沿著中心軸線914往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而交替地，在打開(kāi)構(gòu)型中允許入口906與出口 908之間的流體連通，以及在關(guān)閉構(gòu)型中防止入口 906與出口 908之間的流體連通。因此，活塞930構(gòu)造成使閥900在關(guān)閉位置與打開(kāi)位置之間轉(zhuǎn)變。在圖19中，閥900示出為處于關(guān)閉構(gòu)型，其中，下密封接合部945的流動(dòng)端947在閥座912處接合第二環(huán)形密封件286。閥900的關(guān)閉構(gòu)型可以等同地描述為下述狀態(tài):其中，第二環(huán)形密封件286密封地接合下部室928和活塞930的下密封接合部945。在圖19中由盤卷彈簧示例的偏置構(gòu)件965構(gòu)造成使活塞930偏置離開(kāi)上端910。在圖19中，偏置構(gòu)件965安裝在上部室927內(nèi)，以在活塞上盤部960與控制端933處的頭部915之間作用。
[0104]在下盤部945上，活塞流動(dòng)端947的最外環(huán)形唇部948徑向地延伸越過(guò)密封件286，并且唇部948保持與下部室928流體連通，使得即使在閥閉合時(shí)，下部室928中的任何流體作用在唇部948的軸向投影表面積949上。包括面積949的活塞流動(dòng)端947面向敞開(kāi)端906，即，控制閥入口。表面積949呈平的以及環(huán)形的形狀。下盤部945還包括與活塞桿940相鄰的環(huán)形肩部950。肩部950具有面向頭部915和活塞殼體210的控制端906的軸向投影表面積951。上盤部960設(shè)置在上部室927和居間殼體構(gòu)件920內(nèi)。環(huán)形密封件946密封地接合上盤部960和殼體構(gòu)件920的內(nèi)壁，從而將上部室927劃分為兩個(gè)區(qū)，這將在之后描述。
[0105]控制閥900的組件包括四個(gè)流體區(qū):中央流體區(qū)290、控制流體區(qū)292、泄放流體區(qū)293、以及入口流體區(qū)295。在該實(shí)施方式中，中央流體區(qū)290在第一環(huán)形密封件285與第二環(huán)形密封件286之間軸向地延伸，通常與下部室928和居間室925 ( S卩，孔925)的下部段對(duì)應(yīng)。中央流體區(qū)290與控制閥出口或者排出流體口 908相鄰并且流體連通?？刂屏黧w區(qū)292在頭部215與上盤部960上的密封件946之間軸向地延伸，與上部室927的上部對(duì)應(yīng)。上盤部960和區(qū)292與控制口 270流體連通。上盤部960還可以稱為活塞930的控制端。泄放流體區(qū)293在第一環(huán)形襯套966上的環(huán)形密封件285與上盤部960上的密封件946之間延伸，對(duì)應(yīng)于居間殼體構(gòu)件920的上部室927的下部。居間殼體構(gòu)件920的側(cè)壁中的泄放口 926在泄放流體區(qū)293與控制閥900外側(cè)的環(huán)境條件之間提供流體連通，環(huán)境條件可以例如是大氣壓力和溫度下的空氣。因此環(huán)境流體可以在區(qū)293與控制閥900外側(cè)的環(huán)境體積之間交換。入口流體區(qū)295包括控制閥入口 260并且延伸至閥座912處的第二環(huán)形密封件286。一些流體區(qū)的尺寸能夠隨著活塞930往復(fù)而變化。
[0106]控制閥900包括多個(gè)表面區(qū)域，該多個(gè)表面區(qū)域構(gòu)造成在流體與活塞930、即活塞930的具有軸向投影表面積并且構(gòu)造成暴露于閥900中的流體的表面區(qū)域之間交換軸向力。在這些之中，活塞930上的第一組表面區(qū)域設(shè)置在中央流體區(qū)290中，每個(gè)表面區(qū)域具有通常面向活塞殼體905 (即，閥本體905)的上端910并且面向頭部915的軸向投影表面積?；钊?30上的第二組表面區(qū)域也設(shè)置在中央流體區(qū)290中，每個(gè)表面區(qū)域具有通常面向殼體905的敞開(kāi)端922的軸向投影表面積。第二組表面區(qū)域的構(gòu)件面向第一組的構(gòu)件的相反方向。在圖19的實(shí)施方式中，由于第二環(huán)形密封件286固定至閥座912，并且由于密封件286限定流體區(qū)290的下邊界，因此，活塞930的部分在閥操作期間在中央流體區(qū)290與入口流體區(qū)295之間移動(dòng)。因此，為了方便起見(jiàn)，區(qū)290中的第一組的構(gòu)件和第二組表面區(qū)域?qū)⒒陂y900的關(guān)閉構(gòu)型限定。區(qū)290中的第一組表面區(qū)域包括活塞肩部950的軸向投影表面積951。區(qū)290中的第二組表面區(qū)域包括活塞流動(dòng)端947的最外環(huán)形唇部948的軸向投影表面積949。在圖19中，在居間密封接合部940上沒(méi)有特征包括中央流體區(qū)290的軸向投影表面積，并且在上密封接合部960上沒(méi)有特征包括中央流體區(qū)290的軸向投影表面積。此外，上密封接合部、即盤部960通過(guò)第一環(huán)形襯套966相對(duì)于下部室928和對(duì)應(yīng)的流體區(qū)290密封。因此，在該實(shí)施方式中，第一組表面區(qū)域和第二組表面區(qū)域每個(gè)均具有一個(gè)構(gòu)件，但是一些實(shí)施方式可以包括在第一組或第二組中的更多個(gè)構(gòu)件。
[0107]當(dāng)控制閥900關(guān)閉時(shí)，為了穩(wěn)定控制閥900，中央流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積超過(guò)流體區(qū)290中第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積。更具體地，活塞肩部950的軸向投影表面積951超過(guò)中央流體區(qū)290內(nèi)的最外環(huán)形唇部948的軸向投影表面積949。因此，至少當(dāng)閥900處于關(guān)閉構(gòu)型中時(shí)，由中央流體區(qū)290中的流體施加在活塞930上的凈軸向力朝向活塞殼910的敞開(kāi)端922起作用，作為偏置關(guān)閉力起作用。
[0108]在控制閥900的操作期間，通過(guò)控制口 270進(jìn)入的控制流體可以作用在上盤部960的上表面962上以調(diào)節(jié)閥900的運(yùn)行狀況。由控制流體施加的力與上表面962的軸向投影面積成正比。當(dāng)設(shè)計(jì)閥900的實(shí)施方式時(shí)，上表面962的軸向投影面積可以獨(dú)立于活塞930的位于中央流體區(qū)290中的部分的表面積而變化，中央流體區(qū)290包括前述第一組表面區(qū)域和第二組表面區(qū)域。上表面962的該獨(dú)立性以及上盤960隔離與流體區(qū)290的流體連通意味著設(shè)計(jì)或?qū)崿F(xiàn)活塞930上的力(即，例如，由于中央流體區(qū)290、控制流體區(qū)292、以及入口流體區(qū)295內(nèi)的流體壓力而產(chǎn)生的軸向力和由于偏置構(gòu)件965而產(chǎn)生的力)的理想平衡可能比常規(guī)控制閥更容易或更耐用，或者可能比本文中描述的各種其他實(shí)施方式更容易或更耐用。活塞930上的力的平衡的評(píng)估考慮在活塞930上起作用的用于活塞930的至少一個(gè)軸向位置以及在至少一種操作條件期間的凈軸向力的大小。具有用于活塞930的力的理想平衡可能對(duì)適當(dāng)?shù)拈y操作是有利的。力的平衡的評(píng)估可以被執(zhí)行用于本文中所公開(kāi)的任何活塞和任何閥。
[0109]可能進(jìn)入泄放流體區(qū)293的環(huán)境流體在上盤部960上施加向上關(guān)閉力，從而影響活塞930上的平衡力。在各種操作情形下，環(huán)境流體的壓力小于中央流體區(qū)290中的流體的壓力，并且因此，由環(huán)境流體在上盤部960上施加的關(guān)閉力小于下述關(guān)閉力，即:中央流體區(qū)290中的流體在不存在殼體構(gòu)件920的情況下將在上盤部960上施加的關(guān)閉力。因而，將上盤部960與中央流體區(qū)290中的流體隔離的殼體構(gòu)件920的存在可能有益于實(shí)現(xiàn)活塞930上的力的理想平衡。殼體構(gòu)件920的益處可以包括當(dāng)閥900關(guān)閉時(shí)實(shí)現(xiàn)中央流體區(qū)290的在活塞930上起作用的凈關(guān)閉力。
[0110]現(xiàn)在參照?qǐng)D20，示出了流動(dòng)控制系統(tǒng)980，用于通過(guò)聯(lián)接在管105與管110之間的表面積補(bǔ)償控制閥200而調(diào)節(jié)流體從供給管105至排出管110的流動(dòng)。除了兩個(gè)止回閥982、984已添加至圖20的系統(tǒng)之外，圖20的結(jié)構(gòu)與圖1的結(jié)構(gòu)基本相同。第一止回閥982設(shè)置在位于供給管105的流體口 150與節(jié)流閥入口 132之間的供給壓力管線151例如管件或管中。止回閥982定向成允許流體從流體口 150流動(dòng)至節(jié)流閥入口 132并且防止流體沿相反的方向流動(dòng)。第二止回閥984設(shè)置在聯(lián)接排出管110的流體口 155的管線中，用于在某些流動(dòng)條件下與控制口 270、旁通引導(dǎo)閥140以及多支管160流體連通。因而，第二止回閥984聯(lián)接用于在流體管線156與流體管線271之間流體連通。止回閥984定向成允許流體從排出管110流動(dòng)至控制口 270并且防止流體沿相反的方向流動(dòng)。
[0111]第一止回閥962例如在排出壓力P2大于供給壓力Pl時(shí)防止流體從排出管110通過(guò)引導(dǎo)閥140、多支管160和節(jié)流閥130回流至供給管105。第二止回閥984在排出壓力P2大于供給壓力Pl時(shí)在各種流動(dòng)條件期間協(xié)助或確保關(guān)閉閥200，從而減小或防止通過(guò)控制閥200的回流。第二止回閥984特別有利于引導(dǎo)閥140被完全關(guān)閉的情形。第二止回閥984在P2大于Pl時(shí)為流體壓力提供從排出管110到達(dá)控制口 270的路徑，并且用以在活塞230的控制端233和內(nèi)腔235(圖4)之上施加軸向關(guān)閉力，從而協(xié)助關(guān)閉閥200中的彈簧275。因此，各止回閥982、984的用途是降低或防止流體從排出管110沿著特定路徑回流至供給管105。
[0112]圖20中的控制閥表示本文中所描述的或落入本公開(kāi)內(nèi)容的范圍內(nèi)的表面積補(bǔ)償控制閥的各種實(shí)施方式中的任何實(shí)施方式。替代性地，具有兩個(gè)止回閥982、984的流動(dòng)控制系統(tǒng)980的另一實(shí)施方式包括常規(guī)控制閥(未示出)以代替控制閥200。常規(guī)控制閥并不包括如同本文中所公開(kāi)的活塞230、活塞430、活塞530等的表面積補(bǔ)償活塞。使用兩個(gè)止回閥982、984能夠防止流體從排出管110回流至供給管105，即使當(dāng)常規(guī)控制閥使用在系統(tǒng)980中時(shí)亦是如此。
[0113]以提出了與本公開(kāi)內(nèi)容一致的各種實(shí)施方式的示例。可以設(shè)想各種變型。例如，盡管在圖2中示出為盤卷壓縮彈簧，但是在一些其他實(shí)施方式中，用于活塞的偏置構(gòu)件275可以是波狀彈簧、盤卷拉伸彈簧、或聯(lián)接至適當(dāng)?shù)姆醋饔脴?gòu)件或活塞殼體的表面的另一類型的彈性構(gòu)件。在一些實(shí)施方式中，偏置構(gòu)件275在可能不延伸到活塞室中的情況下可以聯(lián)接至活塞上的另一位置，諸如例如第一端(例如，控制端233)的外表面或第二端(例如，流動(dòng)端237)的外表面的位置。
[0114]在一些控制閥實(shí)施方式中，能夠設(shè)想第一密封件285設(shè)置在圍繞上內(nèi)部室224的在活塞殼體210、510中的凹槽中，并且活塞、例如活塞430不具有上凹槽242且不具有面向敞開(kāi)端222的較小的環(huán)形肩部。這些實(shí)施方式在流體區(qū)290中不具有聯(lián)接至活塞的面向敞開(kāi)端222的表面。因而，在這種情況下，流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域?yàn)椴痪哂袠?gòu)件的空組。即使如此，流體區(qū)290中第一組表面區(qū)域的總的、即總軸向投影表面積(如上面的各處所限定的)超過(guò)流體區(qū)290中的第二組表面區(qū)域的具有零面積的總軸向投影表面積。
[0115]盡管在各種示例中已描述了流體區(qū)290中第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積與第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的比率(即[第一值]/[第二值]*100%)，該比率為具有最大值105%或115%，其他比率也是可能的。應(yīng)當(dāng)理解，在控制閥200和控制閥500的一些實(shí)施方式中，流體區(qū)290中第一組表面區(qū)域的總軸向投影表面積大于第二組表面區(qū)域的總軸向投影表面積的115%。
[0116]已相對(duì)于各種控制閥的具體幾何特征限定了流體區(qū)290、流體區(qū)292和流體區(qū)295。所做的流體區(qū)的這些限定僅是為了在描述閥的特性或性能時(shí)方便。也可以相對(duì)于控制閥200和控制閥500的各種特征限定其他流體區(qū)以描述閥的特性或性能。
[0117]盡管環(huán)形密封件285和環(huán)形密封件286被描述為彈性O(shè)形環(huán)，但是在其他實(shí)施方式中，也可以使用其他適當(dāng)類型的密封件。密封件285和密封件286的材料被選擇以適應(yīng)擬用于的流體和所預(yù)期的流動(dòng)條件。
[0118]盡管活塞430的肩部450在圖9中示出為漸縮表面，但是在其他實(shí)施方式中，肩部450嚴(yán)格地沿徑向方向延伸，與圖4的環(huán)形肩部類似，或者肩部450在密封接合部440與密封接合部445之間彎曲。無(wú)論肩部450是漸縮的、彎曲的還是嚴(yán)格地沿徑向方向延伸，肩部450的通常面向控制端233的軸向投影表面積451是相同的。肩部450的軸向投影表面積451影響控制閥200中活塞430的性能。類似地，在活塞230、活塞530的各種實(shí)施方式中，環(huán)形肩部250是漸縮的或彎曲的。
[0119]盡管示出了圖11的活塞殼體610為沒(méi)有聯(lián)接至側(cè)壁625的頭部，但是閥200的可移除端部208用作用于活塞殼體610的頭部，并且在一些實(shí)施方式中，可移除端208聯(lián)接至活塞殼體610的上端623。在一些其他實(shí)施方式中，活塞殼體610包括聯(lián)接至上端623的單獨(dú)的頭部，該單獨(dú)的頭部與控制閥200中的活塞殼體210的頭部215 (圖3)、或控制閥500中的活塞殼體510的頭部215 (圖10)相似。
[0120]盡管鉸接件755在圖14中示出為設(shè)置在活塞殼體710的側(cè)壁625的外側(cè)，但是在一些實(shí)施方式中，鉸接件755設(shè)置在側(cè)壁625中的凹部?jī)?nèi)并且在門750關(guān)閉時(shí)不徑向地延伸超越側(cè)壁625。
[0121]再次參照?qǐng)D15中的控制閥800，在圖15中，附接臂856從每個(gè)門850的上邊緣徑向地延伸。在一些實(shí)施方式中，附接臂從門上的另一位置延伸，或在不包含附接臂856的情況下，門850可以以本領(lǐng)域中已知的另外的適當(dāng)?shù)姆绞铰?lián)接至活塞830。例如，門850可以聯(lián)接至活塞830的外圓筒形表面。涉及活塞830，在一些實(shí)施方式中，居間部848具有比密封接合部840、845更小的直徑，以便減小活塞830與活塞殼體810之間的摩擦。在控制閥800的一些實(shí)施方式中，活塞830由圖12的活塞630代替。
[0122]再次參照?qǐng)D16中的控制閥900和居間殼體構(gòu)件920。盡管第一環(huán)形襯套966位于上部室927內(nèi)并且第二環(huán)形襯套970聯(lián)接至閥體905外側(cè)的頭部915，但是在一些實(shí)施方式中，襯套966和襯套970為方便起見(jiàn)或?yàn)榻Y(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)而被重新定位。在一些其他實(shí)施方式中，活塞桿940的端部942更短，終止于上盤部960處或在與上盤部960相鄰處終止，活塞桿940并不延伸通過(guò)頭部915，并且不包含第二環(huán)形襯套970。對(duì)于活塞桿940不延伸通過(guò)頭部915的各實(shí)施方式，頭部915具有設(shè)置在有利位置中但不具有附加的孔918的控制口 270。一些實(shí)施方式不具有第一環(huán)形襯套966 ;相反，第一環(huán)形密封件285可以聯(lián)接在端板924與活塞桿940之間。在控制閥900的一些實(shí)施方式中，密封件928聯(lián)接至活塞930而不是閥座912。
[0123]對(duì)于控制閥900，中央流體區(qū)290中的第一組表面區(qū)域和第二組表面區(qū)域描述為各自、即每個(gè)構(gòu)件具有一個(gè)軸向投影表面積。即使如此，一些實(shí)施方式在第一組或第二組中可以包括更多個(gè)構(gòu)件，或在第一組或第二組中可以不包括構(gòu)件。例如，在一些實(shí)施方式中，當(dāng)閥900關(guān)閉時(shí)，整個(gè)活塞流動(dòng)端947相對(duì)于下部室928和中央流體區(qū)290中的流體密封，使得活塞流動(dòng)端947的沒(méi)有部分保持與下部室928流體連通，并且因此，面積949的大小為零。因而，在區(qū)290中的第二組表面區(qū)域可以描述為不具有構(gòu)件的空組，這是由于當(dāng)閥900關(guān)閉時(shí)位于區(qū)290中的活塞930的表面不具有面向活塞殼體(S卩，閥體)905的敞開(kāi)端922的軸向投影表面積。
[0124]另外，參照?qǐng)D1所公開(kāi)的流動(dòng)控制系統(tǒng)100也可以包括第一止回閥982，如圖20所示并且參照?qǐng)D20描述的，該第一止回閥982設(shè)置在供給管105的流體口 105與節(jié)流閥入口132之間的管線中用于流動(dòng)控制系統(tǒng)980。因而，在各種實(shí)施方式中，流動(dòng)控制系統(tǒng)可以包括位于無(wú)位置、一個(gè)位置或兩個(gè)位置中止回閥。
[0125]因而，雖然已示出和描述了示例性實(shí)施方式，但是在不背離本文中的范圍或教示的情況下，可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其做出改型。本文中所描述的實(shí)施方式僅是示例性的而非限制性的。本文中所描述的系統(tǒng)、設(shè)備和過(guò)程的許多變型和改型均是可能的并且在本公開(kāi)內(nèi)容的范圍內(nèi)。因此，保護(hù)范圍不限于本文中所描述的實(shí)施方式，而是僅由所附權(quán)利要求限制，其范圍應(yīng)當(dāng)包括權(quán)利要求的主題的所有等同方案。
【權(quán)利要求】
1.一種控制閥，其特征在于，包括: 活塞殼體，所述活塞殼體包括:中空部，所述中空部具有第一端、敞開(kāi)端、內(nèi)部的第一室以及內(nèi)部的第二室；和流體口，所述流體口構(gòu)造成允許流體排出所述第二室，其中，所述第一室與所述第一端鄰近，并且所述第二室與所述敞開(kāi)端鄰近； 活塞，所述活塞設(shè)置在所述殼體內(nèi)并且適于往返運(yùn)動(dòng)，所述活塞包括第一密封接合部和第二密封接合部，所述第一密封接合部具有小于所述第二密封接合部的直徑的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，還包括: 第一環(huán)形密封件，所述第一環(huán)形密封件密封地接合所述活塞的所述第一密封接合部，并且構(gòu)造成防止流體在所述第一室的至少一部分與所述第二室的至少一部分之間流動(dòng)； 第二環(huán)形密封件，所述第二環(huán)形密封件與所述第一環(huán)形密封件軸向地間隔開(kāi)，并且構(gòu)造成密封地接合所述第二室和所述活塞的所述第二密封接合部； 其中，在所述第一環(huán)形密封件與所述第二環(huán)形密封件之間設(shè)置有流體區(qū)并且所述流體區(qū)與所述第二室和所述流體口流體連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制閥，其特征在于，所述活塞還包括: 第一組表面區(qū)域，所述第一組表面區(qū)域基本上面向所述活塞殼體第一端并且具有總軸向投影表面積； 第二組表面區(qū)域，所述第二組表面區(qū)域基本上面向所述活塞殼體的所述敞開(kāi)端并且具有總軸向投影表面積； 其中，所述第一組表面區(qū)域的所述總軸向投影表面積超過(guò)所述第二組表面區(qū)域的所述總軸向投影表面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制閥，其特征在于，當(dāng)所述閥處于關(guān)閉構(gòu)型時(shí)，所述第二環(huán)形密封件密封地接合所述第二室和所述活塞的所述第二密封接合部； 其中，當(dāng)所述閥處于關(guān)閉構(gòu)型時(shí)，所述第一組表面區(qū)域和所述第二組表面區(qū)域設(shè)置在所述流體區(qū)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制閥，其特征在于，所述第二組表面區(qū)域包括僅一個(gè)表面區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，還包括: 具有控制口的頭部，所述頭部設(shè)置在所述活塞殼體第一端處； 居間殼體構(gòu)件，所述居間殼體構(gòu)件在所述活塞殼體中設(shè)置成與所述活塞殼體第一端和所述頭部相鄰； 其中，所述活塞還包括第三密封接合部，所述第三密封接合部聯(lián)接至所述第一密封接合部并且設(shè)置在所述居間殼體構(gòu)件中； 其中，所述第三密封接合部與所述控制口流體連通，并且與所述第二室隔離流體連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制閥，其特征在于，所述第三密封接合部的直徑大于所述第二密封接合部的直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，還包括: 第一組表面區(qū)域，所述第一組表面區(qū)域基本上面向所述活塞殼體第一端并且具有第一總軸向投影表面積； 第二組表面區(qū)域，所述第二組表面區(qū)域基本上面向所述活塞殼體的所述敞開(kāi)端并且具有第二總軸向投影表面積； 其中，所述第一總軸向投影表面積超過(guò)所述第二總軸向投影表面積； 其中，所述活塞適于在關(guān)閉構(gòu)型和打開(kāi)構(gòu)型之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在所述關(guān)閉構(gòu)型中，防止了在所述活塞殼體的所述敞開(kāi)端與所述第二室之間的流體連通，在所述打開(kāi)構(gòu)型中，允許在所述敞開(kāi)端與所述第二室之間的流體連通； 其中，當(dāng)所述閥處于所述關(guān)閉構(gòu)型時(shí)，所述第一組表面區(qū)域和所述第二組表面區(qū)域設(shè)置在所述第二室中。
9.一種流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 流動(dòng)控制閥，所述流動(dòng)控制閥包括: 活塞殼體，所述活塞殼體包括:頭部；聯(lián)接至所述頭部的中空的延伸部，所述延伸部具有敞開(kāi)端、內(nèi)部的第一室、內(nèi)部的第二室；以及流體口，所述流體口構(gòu)造成允許流體排出所述第二室，其中，所述第一室與所述頭部相鄰并且具有小于所述第二室的直徑的直徑，并且，所述第二室與所述敞開(kāi)端相鄰； 活塞，所述活塞設(shè)置在所述殼體內(nèi)并且適于往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述活塞包括第一密封接合部和第二密封接合部，所述第一密封接合部具有小于第二密封接合部的直徑的直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥還包括: 偏置構(gòu)件，所述偏置構(gòu)件設(shè)置在所述活塞與所述活塞殼體之間，并且構(gòu)造成使所述活塞沿著離開(kāi)所述殼體的所述頭部的方向偏置； 第一環(huán)形密封件，所述第一環(huán)形密封件設(shè)置在所述第一室內(nèi)，并且構(gòu)造成密封地接合所述第一室和所述活塞的所述第一密封接合部； 第二環(huán)形密封件，所述第二環(huán)形密封件與所述第一環(huán)形密封件軸向地間隔開(kāi)并且設(shè)置在所述第二室內(nèi)，所述第二環(huán)形密封件構(gòu)造成密封地接合所述第二室和所述活塞的所述第二密封接合部； 其中，所述第一室和所述第二室相交； 其中，流體區(qū)在所述第一環(huán)形密封件與所述第二環(huán)形密封件之間延伸并且與所述流體口流體連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二環(huán)形密封件在所述中空的延伸部的內(nèi)部圓筒形壁上設(shè)置在環(huán)形凹部?jī)?nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二環(huán)形密封件在所述活塞的所述第二密封接合部上設(shè)置在環(huán)形凹部?jī)?nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞包括第一環(huán)形肩部，所述第一環(huán)形肩部定位在所述第一密封接合部與所述第二密封接合部之間并且處于所述流體區(qū)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞還包括: 第一組表面區(qū)域，所述第一組表面區(qū)域基本上面向所述頭部并且具有總軸向投影表面積； 第二組表面區(qū)域，所述第二組表面區(qū)域基本上面向所述活塞殼體的所述敞開(kāi)端并且具有總軸向投影表面積； 其中，所述第一組表面區(qū)域的所述總軸向投影表面積超過(guò)所述第二組表面區(qū)域的所述總軸向投影表面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組表面區(qū)域和所述第二組表面區(qū)域包括僅在所述流體區(qū)中的表面區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組表面區(qū)域的所述總軸向投影表面積不大于所述所述第二組表面區(qū)域的所述總軸向投影表面積的105%。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥包括與所述頭部相鄰的控制口，所述流動(dòng)控制系統(tǒng)還包括: 供給管； 排出管； 與所述供給管流體連通的第一系統(tǒng)口； 與所述排出管流體連通的第二系統(tǒng)口 ； 節(jié)流閥，所述節(jié)流閥具有與所述第一系統(tǒng)口流體連通的入口并且具有與所述控制閥的所述控制口流體連通的出口； 引導(dǎo)閥，所述引導(dǎo)閥具有第一引導(dǎo)口，所述第一引導(dǎo)口與所述控制閥的所述控制口和所述節(jié)流閥出口流體連通，并且所述引導(dǎo)閥具有第二引導(dǎo)口，所述第二引導(dǎo)口與所述第二系統(tǒng)口流體連通； 其中，所述控制閥設(shè)置在所述供給管與所述排出管之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流閥和所述引導(dǎo)閥中的至少一者是可調(diào)節(jié)的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括在所述活塞上的環(huán)形肩部，所述環(huán)形肩部定位在所述第一密封接合部和所述第二密封接合部之間并且基本上面向所述活塞殼體的所述頭部。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 居間殼體構(gòu)件，所述居間殼體構(gòu)件在所述活塞殼體中設(shè)置成與所述頭部相鄰； 其中，所述活塞還包括第三密封接合部，所述第三密封接合部聯(lián)接至所述第一密封接合部并且設(shè)置在居間殼體構(gòu)件中； 其中，所述第三密封接合部與所述控制口流體連通并且相對(duì)于所述第二室密封。
21.一種控制閥，其特征在于，包括: 活塞殼體，所述活塞殼體包括:具有大致中心軸線的中空部、具有敞開(kāi)端的殼體側(cè)壁、延伸通過(guò)所述側(cè)壁的多個(gè)流體口、以及多個(gè)門，所述多個(gè)門中的每一者構(gòu)造成選擇性地密封所述流體口中的一者； 活塞，所述活塞設(shè)置在所述活塞殼體內(nèi)并且適于在所述活塞殼體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述活塞包括基本上中心軸線和上密封接合部。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制閥，其特征在于，還包括: 第一環(huán)形密封件，所述第一環(huán)形密封件設(shè)置在所述活塞的所述上密封接合部與所述側(cè)壁之間，并且構(gòu)造成密封地接合所述上密封接合部和所述側(cè)壁； 多個(gè)門密封件，所述多個(gè)門密封件中的每一者設(shè)置在所述殼體側(cè)壁與所述門中的一者之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制閥，其特征在于，還包括多個(gè)鉸接件，每個(gè)鉸接件具有旋轉(zhuǎn)軸線，并且每個(gè)鉸接件聯(lián)接至所述殼體側(cè)壁并且聯(lián)接至所述門中的一者。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的控制閥，其特征在于，一個(gè)或更多個(gè)所述鉸接件包括偏置構(gòu)件，所述偏置構(gòu)件構(gòu)造成使被聯(lián)接的門偏置成與所述流體口中的一個(gè)流體口密封接合； 其中，所述一個(gè)或更多個(gè)鉸接件的所述旋轉(zhuǎn)軸線定向成與所述殼體中心軸線平行。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制閥，其特征在于，所述多個(gè)門與所述活塞接合并且構(gòu)造成用于隨所述活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制閥，其特征在于，所述活塞殼體還包括設(shè)置在所述殼體側(cè)壁中的多個(gè)軸向延伸通道，每個(gè)通道與流體口相交； 其中，每個(gè)門設(shè)置在所述軸向延伸通道中的一者中并且構(gòu)造成用于在所述軸向延伸通道中軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F16K31/122GK204226806SQ201420436721
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】托馬斯·亨利·洛加, 大衛(wèi)·J·塞勒, 賈斯廷·布蘭克·克勞奇, 勞爾·H·阿爾馬桑, 邁克爾·理查德·阿迪布·察爾 申請(qǐng)人:丹尼爾測(cè)量和控制公司