[发明专利]具有节流能力的高压阀

说明书

高压阀包括杠杆和可变力发生器，便于在高压下控制阀的打开和关闭。高压阀包括壳体，该壳体具有在第一端口和第二端口之间提供流体连通的腔室，销可在腔室内在打开位置和关闭位置之间移动。杠杆的第一端耦合到销，杠杆的第二端耦合到可变力发生器。杠杆围绕枢轴点枢转。连接到可变力发生器的控制器构造成调节由可变力发生器施加到杠杆的第二端的力，以控制销在打开位置和闭合位置之间的运动。

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请62/217,634的优先权，其题为“ULTRAHIGHPRESSURE COMPACT VALVE WITH THROTTLINGING CAPABILITY(具有节流能力的超高压紧凑阀)”，于2015年9月11日提交，其全部内容在此通过引证并入本文。

技术领域

本申请涉及的是在需要停止、开始或调整流体流动的紧凑高压阀中高压液体流动的控制。

背景技术

在许多科学和工业领域，高压(例如，大于20,000psi)的应用正在增长。停止和启动流动是许多应用的基本控制要求。这些应用可能涉及以ml/min或gal每秒流量。高压开关阀通常是将销钉压入孔中以停止流动的装置。简单阀的例子可以是手动操作阀1000，其中螺杆1010被转动以将销1020驱动到孔(座)1030中以停止流动，如图1所示。

为了远程操作阀门，销上的力通常由与销连接的启动器产生。各种商业高压阀使用弹簧、空气和液压力发生器的组合。阀门的机械弹簧和气动(空气)压力控制很常见。典型的阀门可以使用弹簧来关闭阀门和空气压力以对抗弹簧力来打开阀门。

关闭阀门所需的力与座中销的横截面成正比。例如，在100,000psi下0.100英寸的座/销接触直径将需要至少785lbs的闭合力。使用共同的90psi空气压力供应，需要一个至少3.5英寸的空气活塞内径。考虑到摩擦和安全因素，可以选择直径至少为4至5英寸的空气活塞。对于许多过程来说，这种物理上大的阀门是不切实际的。另外，由于空间限制，一些机器人应用需要使用紧凑阀。台式设备需要紧凑的阀门，可安装在仪器柜内。

为了克服空气活塞的尺寸问题，可以使用更高压力的液压(例如2,000psi)流体。然而，这增加了更为复杂的设备(液压泵和液压控制阀)并涉及杂乱的液压流体。因为液压动力通常不方便，这种方法也不适用于小型应用的台座。

需要紧凑的高压阀系统，其体积小并且由较小的力通过启动器操作，并且优选通过小型直接电控启动器。

此外，正在开发新的高压应用，其需要比开关功能更多的功能。这些应用要求在恒定流量或恒定压力条件下精确控制流量。

例如，高性能液相色谱(HPLC)系统中使用的固定rpm曲轴箱泵将代表提供恒定流量的恒定排量泵。该泵将提供从零压力到泵的设计压力极限的恒定流量。达到的压力取决于泵的流路中的限制位置。其他的恒流量泵包括机械曲柄驱动的容积式均质器。其中一些泵能够在高达40,000psi的压力下驱动流体。

不同的泵的类型是增压泵。增压泵输出恒定的压力而不是流量。它将提供从无流量到泵的设计流量极限的恒定压力。例如，基于气动增压器的均化器是恒压泵。

发明内容

本申请的一个方面涉及一种高压阀，其包括具有腔室的壳体，配置用于允许流体流过其中的第一端口，配置用于允许流体流过其中的第二端口，所述腔室在所述第一端口和第二端口之间的流体连通；在所述腔室内的打开位置和关闭位置之间可移动的销，其中打开位置是所述第一端口和所述第二端口流体连通，关闭位置是所述第一端口和所述第二端口未流体连通；杠杆，其具有联接到销的第一端和第二端，所述杠杆具有枢转点，该枢转点枢转地固定到壳体；可变力发生器，所述可变力发生器连接到所述杠杆的所述第二端并且构造成使所述销在所述打开位置与所述闭合位置之间移动；以及控制器，所述控制器耦合到所述可变力发生器，所述控制器构造成调节由所述可变力发生器施加到所述杠杆的所述第二端的力，从而控制所述销在所述打开位置和所述闭合位置之间的运动。