[发明专利]具有流量控制针的比例流量控制阀提升阀芯

说明书

公开了一种流量控制阀，该流量控制阀包括阀体、步进马达和阀构件。阀构件包括提升阀芯，当步进马达接收电力时，提升阀芯可以在阀体的孔内纵向地滑动。从阀体向内延伸到阀构件的隔膜响应于阀构件的移动而挠曲。安装到阀构件的提升阀芯的流量控制针至少部分地接收于阀体的出口端口中。流量控制针与出口端口的内表面配合以限定出口流量孔隙，当阀构件在打开位置和关闭位置之间移动时，出口流量孔隙的大小改变。在关闭位置，阀构件的座接合表面接触阀体的阀座以形成不透流体密封件。

技术领域

本公开内容涉及通过步进马达操作的流量控制阀，并且更特别地涉及由隔膜密封并且包括流量控制针的流量控制阀。

背景技术

本部分提供与本公开内容相关的背景信息，此背景信息不一定是现有技术。

流量控制阀可以通过步进马达进行操作，以针对在控制完全打开位置和完全关闭位置之间的流量可变性方面需要更高精度的阀改进阀构件位置的可重复性。与其它已知的阀致动器相比，需要将流体体积或流体压力精确输送到工作装置的应用可以受益于通过步进马达提供的精度。然而，已知的步进马达致动式流量控制阀通常需要齿轮系统或多向驱动系统，以将步进马达的旋转力变为用于使阀构件在打开阀位置和关闭阀位置之间以往复运动的方式平移的纵向力。因此，常见的驱动系统损失操作力以驱动多个运动部件。已知系统的多个运动部件的复杂性、功率损耗和公差也降低阀位置的位置精度和可重复性，这是起初使用步进马达进行阀致动的一些主要原因。

在诸如提升阀芯阀的典型的步进马达致动式流量控制阀中使用的阀构件控制流经歧管的诸如加压空气之类的流体的流量。这种歧管可以是诸如分类器、包装机械、食物处理器、造纸机械等的设备的一部分。阀构件通常包括橡胶包覆成型件并且/或者阀构件抵靠橡胶阀座关闭以形成不透流体的密封件。这种流量控制阀可以操作数百万次循环。随着时间增长，阀构件上的橡胶包覆成型件和/或橡胶阀座会磨损或永久地变形，从而降低流量控制阀的精度(即，流量分辨率)。

在典型的流量控制阀中，阀构件滑动地布置于阀体内。在关闭位置，阀构件通常保持与阀体的阀座接触。在打开位置，步进马达通常使阀构件从阀座移开，从而在阀构件和阀座之间形成间隙式空隙。如授予Paulsen的美国专利No.3,985,333所公开，波纹管形的隔膜可以用于在阀体和阀构件之间提供密封件。这种隔膜可以防止污染物进入马达壳体内，同时允许阀构件的纵向移动。

阀体设计成接收于设置在歧管中的孔中。歧管通常包括布置成与歧管孔流体连通的多个通道。在操作中，流量控制阀控制这些多个通道之间的流体流量。O形环密封件通常设置在阀体的外侧上，以在歧管孔内密封阀体。

尽管步进马达致动式流量控制阀提高可以输送到工作装置的流体体积或流体压力的精度，但仍然需要改进精度的流量控制阀。特别地，仍然需要能够在较低流体流速下提供更好的流量分辨率的流量控制阀。

发明内容

本部分提供了本公开内容的总体概述，而并非其全部范围或其所有特征的全面公开。

本公开主题提供一种改进的流量控制阀，该流量控制阀包括阀体和连接到阀体的步进马达。阀体具有远端阀体端部和近端阀体端部。提升阀芯孔沿纵向轴线延伸穿过阀体。远端阀体端部包括阀座。阀构件设置在提升阀芯孔内。阀构件包括提升阀芯和驱动头。提升阀芯连接到驱动头，并且可以在打开位置和关闭位置之间、在提升阀芯孔内滑动。提升阀芯包括远端提升阀芯端部和近端提升阀芯端部。

驱动头包括螺纹孔，并且步进马达具有能够与驱动头中的螺纹孔螺纹式地接合的轴。步进马达操作以使阀构件在打开位置和关闭位置之间沿平行于纵向轴线的纵向方向纵向地移位。阀构件包括座接合表面，在关闭位置，座接合表面接触阀座，并且在打开位置，座接合表面从阀座移开。

隔膜从阀体向内延伸到阀构件。隔膜连接到阀体和阀构件，并且响应于阀构件沿纵向轴线的移动而挠曲。流量控制阀包括入口端口和出口端口。入口端口和出口端口均穿过阀体延伸到提升阀芯孔。