具有控制桿的加壓流體汽缸的制作方法
【專利說明】具有控制桿的加壓流體汽缸
[0001]本發(fā)明涉及一種具有截止閥的加壓流體汽缸。具體來說，本發(fā)明涉及一種用于與例如醫(yī)用氣體、焊接氣體等一起使用的加壓流體汽缸。
[0002]此類汽缸傳統(tǒng)地在汽缸的頂部處設(shè)置有由防護(hù)件保護(hù)的截止閥。閥具有通過螺旋機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)而朝向和遠(yuǎn)離座移動(dòng)的閥元件。螺旋機(jī)構(gòu)由具有外螺紋的手輪構(gòu)成，所述外螺紋與閥體中的內(nèi)螺紋配合。因此使用者可以通過旋轉(zhuǎn)手輪以升高和降低閥元件來打開和閉合截止閥。
[0003]盡管此類機(jī)構(gòu)被廣泛使用，但是它們存在許多問題。手輪需要進(jìn)行多圈旋轉(zhuǎn)以便使其旋轉(zhuǎn)，這是耗時(shí)的，并且當(dāng)防護(hù)件就位時(shí)，手輪是特別不易觸及的。此外，它可能被卡在全開或全閉位置中。盡管常常在輪子上呈現(xiàn)箭頭以向使用者指示打開或閉合的方向，但是很難通過目測(cè)確定輪子的當(dāng)前位置，使得使用者可能例如試圖打開已經(jīng)全開的閥并錯(cuò)誤地認(rèn)為閥被卡住。
[0004]沒有清晰位置指示的事實(shí)的另一個(gè)困難之處在于:由于沒有閥已經(jīng)到達(dá)全閉位置的清晰指示，使用者可能沒有全閉閥，從而導(dǎo)致容器的疏忽泄漏。
[0005]通過使用控制桿替換手輪克服了許多這些問題。
[0006]控制桿提供良好的機(jī)械優(yōu)點(diǎn)，并且它的位置可以提供閥位置的清晰指示。在一個(gè)位置中，控制桿可以放置在容器旁邊，使得它相當(dāng)好地免受損壞。然而，控制桿需要移動(dòng)到大體與第一位置完全相反的第二位置，并且在這種位置中，因?yàn)榇祟惾萜鹘?jīng)常在惡劣環(huán)境中使用并易于受撞擊、容易掉落或打翻，控制桿大體上將是易受損壞的。
[0007]CA2282129中公開此類裝置的實(shí)例。這公開一種具有弱化部分的控制桿，所述弱化部分被設(shè)計(jì)使得，如果控制桿以某種方式被碰撞，那么弱化部分將斷裂，從而防止對(duì)閥機(jī)構(gòu)造成的損壞并留下足夠的控制桿就位，使得閥仍然可以操作?？刂茥U具有凸輪機(jī)構(gòu)以便移動(dòng)閥元件。因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)依靠部件之間的相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以需要相對(duì)高的力來打開它。
[0008]此外，為了提供“卡扣”特征以提供全開/或閉合位置與幾乎打開/或閉合位置之間的清晰界限，需要進(jìn)一步增加復(fù)雜性的另外的機(jī)構(gòu)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有截止閥的加壓流體汽缸，所述截止閥包括:閥元件，其能沿主軸線朝向和遠(yuǎn)離閥座移動(dòng)，以便閉合所述閥；閥桿，其被約束來沿所述主軸線軸向移動(dòng)以操作所述閥元件;偏置構(gòu)件，其被布置來在所述閥元件上施用偏置力；以及曲柄，其用于移動(dòng)所述閥桿，所述曲柄包括:在一端處樞轉(zhuǎn)地附接到所述閥桿的第一連桿，以及在一端處樞轉(zhuǎn)地附接到所述第一連桿的第二端并被定位成是固定的但能圍繞相反端旋轉(zhuǎn)的第二連桿;所述曲柄被布置成使得所述第一連桿在第一旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)初始地致使所述偏置構(gòu)件的偏置，并且所述第二連桿的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)致使所述連桿經(jīng)過上死點(diǎn)位置或下死點(diǎn)位置，此時(shí)在所述偏置構(gòu)件的偏置期間存儲(chǔ)在其中的能量的一部分致使所述第一連桿在所述上死點(diǎn)位置或所述下死點(diǎn)位置之后在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)一步偏置。
[0010]曲柄機(jī)構(gòu)連同偏置構(gòu)件的組合意味著，一旦經(jīng)過上死點(diǎn)位置或下死點(diǎn)位置，使用者就不再做功來壓縮偏置構(gòu)件，而是受益于偏置構(gòu)件的壓縮的能量的返回(他們將有效地感覺像是“卡扣”一樣)，這將閥元件驅(qū)使到可以是全開或全閉位置的位置。這不僅確保控制桿肯定地在全開或全閉位置中，而且向使用者提供“卡扣”一樣的感覺，從而向他們說明閥元件完全到位。這可以利用一種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，所述機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單并且不依靠滑動(dòng)凸輪接合，使得操作它所需要的力得以減小。
[0011]曲柄和偏置構(gòu)件可以許多方式來配置。在一個(gè)實(shí)例中，偏置構(gòu)件在加壓流體做功抵抗偏置構(gòu)件的情況下起作用來使閥元件偏置遠(yuǎn)離閥桿，借此第一連桿從閥元件的打開位置的旋轉(zhuǎn)壓縮偏置構(gòu)件并抵抗流體壓力的作用來閉合閥元件，隨之，經(jīng)過下死點(diǎn)致使偏置構(gòu)件驅(qū)使閥元件遠(yuǎn)離閥桿，從而致使第一連桿構(gòu)件在第一方向上旋轉(zhuǎn)以將閥元件驅(qū)使到全閉位置中。為了打開閥元件，使第一連桿構(gòu)件在相反方向上旋轉(zhuǎn)從而初始地壓縮偏置構(gòu)件，直到連桿經(jīng)過下死點(diǎn)，或隨之，偏置構(gòu)件的偏置力和壓力起作用來將閥元件驅(qū)使到全開位置。因此這種設(shè)計(jì)卡扣到其中通過偏置構(gòu)件的彈性來保持所述設(shè)計(jì)的閉合位置中。所述設(shè)計(jì)隨后是相對(duì)容易打開的，因?yàn)槭褂谜邇H僅需要推動(dòng)第一連桿構(gòu)件經(jīng)過下死點(diǎn)位置，隨之，偏置構(gòu)件和流體壓力兩者幫助閥打開。
[0012]在替代配置中，偏置構(gòu)件在流體壓力做功抵抗閥元件的情況下起作用來使閥元件朝向座偏置，借此，為了打開閥，使第一連桿構(gòu)件在第一方向上旋轉(zhuǎn)來壓縮偏置構(gòu)件，使得流體壓力打開閥，并且借此第一連桿構(gòu)件在第一旋轉(zhuǎn)方向上移動(dòng)經(jīng)過上死點(diǎn)位置致使偏置構(gòu)件在第一方向上進(jìn)一步驅(qū)使第一連桿構(gòu)件，以便將第一連桿構(gòu)件推動(dòng)到全開位置中。為了閉合閥，使用者必須抵抗偏置構(gòu)件的作用推動(dòng)第一連桿構(gòu)件通過上死點(diǎn)位置，隨之，超過上死點(diǎn)位置，偏置構(gòu)件起作用來抵抗流體壓力以閉合閥元件。
[0013]在上述兩個(gè)實(shí)例中，偏置構(gòu)件和閥元件在壓縮氣體空間外部，并且朝向壓縮氣體空間閉合。然而，閥元件和偏置構(gòu)件還有可能在壓縮氣體空間內(nèi)，并且有可能通過向壓縮氣體空間外驅(qū)使閥來閉合閥。在這種情況下，偏置構(gòu)件驅(qū)使閥元件閉合，并且第一連桿構(gòu)件在第一方向上從其中閥元件打開的位置旋轉(zhuǎn)、經(jīng)過下死點(diǎn)位置，從而在其朝向下死點(diǎn)位置行進(jìn)時(shí)壓縮偏置構(gòu)件，隨之，在經(jīng)過下死點(diǎn)位置時(shí)，偏置構(gòu)件和流體壓力在第一方向上進(jìn)一步驅(qū)使第一連桿機(jī)構(gòu)，以便將第一連桿構(gòu)件驅(qū)使到全閉位置中。
[0014]閥桿、閥元件與閥套之間的關(guān)系可以是這樣以軸向限制曲柄的旋轉(zhuǎn)，使得它不可以旋轉(zhuǎn)超過某些設(shè)計(jì)限制?；蛘?，可存在作用于曲柄以便阻止不需要的旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)止擋件。
[0015]現(xiàn)在將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的一種汽缸的實(shí)例，在附圖中:
[0016]圖1是穿過汽缸的頂部和閥體的橫截面；
[0017]圖2是沿圖1中的線II到II取得的橫截面；
[0018]圖3是閥體的透視圖；
[0019]圖4更詳細(xì)地示出圖1的頂部部分；
[0020]圖5是用于打開閥的第二曲柄布置的示意表示；
[0021]圖6是用于打開閥的第三曲柄布置的示意表示;并且
[0022]圖7是用于打開閥的第四曲柄布置的示意表示。
[0023]流體汽缸由用于加壓流體的汽缸主體I和閥體2構(gòu)成。汽缸I設(shè)置有內(nèi)螺紋3，所述內(nèi)螺紋3與閥體2的下部部分的外表面上的外螺紋4配合。
[0024]閥體具有居中地向上延伸穿過閥體2的軸向氣體出口路徑5。穿過氣體出口路徑5的流動(dòng)由閥元件6控制，所述閥元件6選擇性地阻斷通向氣體出口端口 7的流動(dòng)。閥元件6的壓力側(cè)的側(cè)向端口 8通向如本領(lǐng)域所熟知的壓力計(jì)G。
[0025]在閥元件6上方，由內(nèi)部9和外部10高壓O形環(huán)密封件密封壓縮氣體路徑。
[0026]將閥元件6從其座11提起選擇性地打開和閉合汽缸外的氣體流動(dòng)路徑?，F(xiàn)在將描述用于提起閥元件6的機(jī)構(gòu)。
[0027]閥元件6由彈簧15偏置閉合，彈簧15的頂端靠在閥體中的凸肩16上并且彈簧15的底部靠在形成閥桿18的部分的環(huán)形凸緣17上。如在圖中所示的，閥桿18包括全都剛性地固定在一起的主桿19、閥元件保持構(gòu)件20和閥元件聯(lián)接構(gòu)件(number) 21。
[0028]如上文提到的，壓縮氣體路徑由內(nèi)部和外部高壓O形密封件9、10密封。內(nèi)部密封件9圍繞殼體(case work)中的下部環(huán)形部件22并密封閥桿保持構(gòu)件20與下部環(huán)形部件22之間的接口。外部高壓O形密封件10密封下部環(huán)形部件與周圍的閥體之間的接口。
[0029]有潛在的泄漏路徑經(jīng)過這些密封件中的每一個(gè)。對(duì)于內(nèi)部高壓O形密封件9，這個(gè)泄漏路徑可在閥桿8周圍泄漏，但是這個(gè)泄漏路徑在上部低壓O形密封件23中被密封。相反，下部環(huán)形部件22與鄰近的上部環(huán)形部件24之間設(shè)置有通風(fēng)路徑。類似地，在外部高壓O形密封件10周圍存在潛在的泄漏流動(dòng)路徑，并且同樣地，這條路徑按路線到達(dá)位于上部環(huán)形部件24與下部環(huán)形部件22之間的通風(fēng)路徑。上部環(huán)形部件24與周圍的殼體之間的接口由低壓密封件25密封。因此，經(jīng)過內(nèi)部9和外部10高壓O形密封件9、10的所有泄漏按路線到達(dá)氣體泄漏出口孔26。
[0030]為了進(jìn)行泄漏試驗(yàn)，使用者可以在氣體泄漏出口孔26的出口附近噴射檢測(cè)流體，這提供加壓汽缸泄漏的簡(jiǎn)單指示。
[0031]為了抵抗彈簧15的作用打開閥元件6，提供控制桿機(jī)構(gòu)?？刂茥U機(jī)構(gòu)包括通過一對(duì)凸臺(tái)28和剪切銷29連接的控制桿27，這對(duì)凸臺(tái)28和剪切銷29可與軸31—起圍繞固定控制桿軸線L旋轉(zhuǎn)。剪切銷保護(hù)閥機(jī)構(gòu)免受意外的圍繞控制桿軸線L的力。軸安裝在相應(yīng)凸臺(tái)33中的軸承32中，凸臺(tái)33位于閥體的頂部處，如圖4中最好地示出。偏心銷35形成軸31的中心部分并被安裝來圍繞偏心軸線E旋轉(zhuǎn)，所述偏心軸線E與控制桿軸線L