CN101233323A - 具有空气阀、制动器和提升阀的往复式活塞泵 - Google Patents
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Abstract
一种用于往复式活塞泵(5)的空气阀系统,其使用活塞(10)致动的提升阀组件(40)来控制主空气阀(16)移动。阀排出装置(50)直接通风至大气而不是通过主排出装置,从而确保可靠性。坡道制动器(32)防止空气阀(16)居中。
Description
技术领域
本申请要求2005年7月29日递交的美国申请60/704,046和2006年5月18日递交的美国申请60/747,604的权益。
背景技术
气动往复式活塞泵公知地用来泵送各种流体。这种泵典型地具有机械或气动操作的空气阀,以控制到活塞的两侧的空气的流动。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种系统,其允许通过最小化切换时间和降低阀结冰的趋势来增强对往复式空气马达的控制。
本发明缩短了空气阀中的排出节流(porting)以最小化结冰的影响。这些实施方式允许排出直线地流过阀,从而消除与传统的U杯设计(这种设计必须使排出的空气转变方向)相关的杯的提升。阀致动力因与阀板相对而独立地供应压力。
空气阀由两个相对的固定阀板以及设置在该板之间的移动贯通杯构成。所述贯通杯具有分离的排出孔口和供给孔口,排出孔口和供给孔口起到四通阀的作用。贯通杯由具有直线地穿过该组件的密封的排出孔口的两个弹簧加载的配合杯构成。
在一个实施方式中,存在具有一个供给孔口和一个排出孔口的两个贯通杯。这种构造需要气缸A和B孔口、两个排出孔口(每个杯一个排出孔口)和供应加压空气的密封阀壳体。这种构造的有利之处在于分离的阀机构可以位于气缸的端部以最小化孔口的长度。
在另一实施方式中,单个贯通杯仅仅具有排出孔口。这种构造要求气缸A和B孔口、一个排出孔口和供应加压空气的密封的阀壳体。对于本实施方式,只需要一个贯通杯。
在又一实施方式中,单个贯通杯设有中心供给孔口和两个排出孔口。这样允许泄漏逻辑试验计划(leaky logic pilot scheme)而不没有反向的试验节流(inverted pilot porting)。
马达阀包括两个提升阀组件,一个提升阀组件设置在顶盖中而另一个设置在底盖中。提升阀组件包括密封在两个面上的t形密封材料。通过大部分马达冲程,提升阀组件的A侧被密封以防止空气从阀活塞泄漏。当马达到达其冲程的尽头时,马达活塞在密封B侧的同时打开提升阀的A侧。当提升阀打开时,提升阀与活塞阀的一侧通风,移动所述阀。在B侧上密封提升阀确保了阀活塞的减压侧不具有补充空气供应,从而最小化阀速度。在马达切换之后,提升阀复位至其正常位置。快速的切换和阀速度转变到来自泵的减小的输出压力脉动和增强的性能和效率。
本发明的这些和其它目的和优点将通过以下结合附图的说明变得更加清楚,在附图中,类似的附图标记表示所有附图中的相同或类似的部分。
附图说明
图1示出了本发明的空气阀的剖面图。
图2示出了本发明的空气阀的剖面图(与图1的剖面图相对)。
图3示出了本发明的空气阀的分解图。
图4示出了提升阀在关闭位置的剖面图。
图5示出了提升阀在打开位置的剖面图。
图6示出了在活塞向上行进的同时流过空气阀和提升阀的空气的示意图。
图7示出了当活塞在行程的上限处切换时流过空气阀和提升阀的空气的示意图。
图8示出了在阀切换之后流过空气阀和提升阀的空气的示意图。
图9示出了在活塞向下行进时流过空气阀和提升阀的空气的示意图。
图10示出了本发明的被制动的空气阀的剖面图。
图11示出了本发明的被制动的空气阀的详细的剖面图。
图12示出了本发明的空气阀组件和螺线管。
具体实施方式
空气阀可以由两个相对的固定阀板以及设置在该板之间的移动贯通杯构成。所述贯通杯具有分离的排出孔口和供给孔口,该排出孔口和供给孔口起到四通阀的作用。贯通杯由具有直线穿过组件的密封的排出孔口的两个弹簧加载的配合的杯构成。
在优选的实施方式中,单个贯通杯仅仅具有排出孔口。这种构造需要气缸A和B孔口、一个排出孔口和供应加压空气的密封的阀壳体。对于本实施方式,只需要一个贯通杯。
在一个实施方式中,存在具有一个供给孔口和一个排出孔口的两个贯通杯。这种构造需要气缸A和B孔口、两个排出孔口(每个杯一个排出孔口)和供应加压空气的密封的阀壳体。这种构造的有利之处在于分离的阀机构可以位于气缸的端部,以最小化孔口的长度。在又一实施方式中,单个贯通杯设有中心供给孔口和两个排出孔口。这样允许泄漏逻辑试验计划而不需要反向的试验节流。
马达阀包括两个提升阀组件40,一个提升阀设置在顶盖中而另一个设置在底盖中。提升阀组件40提供两个功能。首先,提升阀组件40向阀活塞47和48供应空气,并且其次释放通风阀区域47和48中的空气压力。
尽管在正常的或关闭的位置中,提升阀组件40允许加压地供应空气以穿过提升阀壳体41中的顶部孔41a、穿过提升阀43中的孔43a、穿过壳体41中的底部孔41b至阀活塞区域47或48。
空气压力加上弹簧42力将提升阀43保持在密封在支座44上的关闭位置。马达活塞10推动提升阀致动器45从而压缩弹簧46直到弹簧46的压力超过供应空气和弹簧42的组合的保持压力,由此提升阀43离开支座44。空气压力保持力快速地下降,从而允许提升阀43突然打开。当提升阀43打开时,提升阀43通过孔口41b、致动器45中的凹槽45a和出孔口44a使阀活塞区域(47、48)中的一个通风至通道50并且隔断向所述活塞区域供应空气,从而允许阀20移动。被放出的空气从阀排出通过通道50独立地通向大气,从而即使阀排出受限也保证完全的阀20的移动。这对防止泵中止是非常重要的。
通过大部分马达冲程,提升阀组件的A侧被密封以防止空气从阀活塞泄漏。当马达到达其冲程的尽头时,马达活塞在密封B侧的同时打开提升阀的A侧。当提升阀打开时,提升阀使活塞阀的一侧通风,移动所述阀。在B侧上密封提升阀确保了阀活塞的减压侧不具有补充空气供应,从而最小化阀速度。在马达切换之后,提升阀复位至其正常位置。快速的切换和阀速度转变到来自泵的减小的输出压力脉动和增强的性能和效率。
简言之如图6-9所示,阀活塞19总是位于主活塞10的行进所朝向的端部。由此,在图6中,主活塞10向上行进而阀活塞20位于阀壳体14的上端部。类似地,在图9中,主活塞10向下行进且阀活塞20位于阀壳体14的下端部中。在肉眼观察中也有益的是,在底部提升阀组件40与顶部阀活塞区域47通讯的同时,顶部提升阀组件40与底部阀活塞区域48相通。
主空气阀16具有设有排出杯22的活塞20,所述排出杯22可选地与活塞10的顶部24和底部26相通。空气阀壳体14的内部区域28设有加压空气源。阀活塞16移动并交替地暴露分别通向活塞10的顶部24和底部26的孔口30和32。
在主空气阀16上设有制动器,并且所述制动器由辊组件31、弹簧34和安装至阀杯22的背面的坡道33组成。辊组件31允许坡道33和阀杯组件22在相对于坡道脊部33a嵌套之前移动近似150英寸。辊组件31和坡道33的几何形状随后将阀16保持在适当的位置处,直到来自提升阀组件40的空气信号足以完全移动阀杯22。由于坡道和尖的脊部33a的半径,阀组件16在脊部33a处是不稳定的。这样防止了阀组件在中心位置处的停留,该停留将使马达停止。这样还防止了阀组件16在穿过期间居中,该居中可导致启动问题。
制动器的另一个功能在于在失控状况发生之后确保阀杯组件22移动离开延伸以阻断阀组件16的螺线管35。螺线管35由电池供电并且具有较小的缩进力。当通电时,允许阀组件16在与螺线管35形成接触之前移动220英寸。然后,螺线管35防止阀组件16进一步移动从而停止马达。
可以预期的是可以对阀和提升阀作出多种变化和修改,而不会脱离如以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。
Claims (4)
1.一种用于压缩空气源的气动往复式活塞泵,具有带第一端部和第二端部的气缸、位于所述气缸中的活塞以及具有第一和第二端部的主空气阀,并且还包括:第一和第二提升阀,所述第一和第二提升阀位于所述第一和第二气缸端部以便由位于其冲程端部的所述活塞接触,所述提升阀通过弹簧和空气压力被偏压至关闭位置中,并且可以通过所述活塞被操作至第二位置中,由此在所述关闭位置中,所述压缩空气源被连接至所述主阀端部中的一个,并且在所述第二位置中使所述一个阀端部直接通向大气。
2.根据权利要求1所述的气动往复式活塞泵,还包括迫使所述主空气阀至所述端部的任一个的坡道制动器。
3.一种提升阀组件,包括:
提升阀壳体,其具有轴线与第一和第二组壳体孔口,所述第一和第二组壳体孔口轴向间隔开;
提升阀支座,其位于所述壳体中,所述支座具有成组的支座孔口;
提升阀,其位于所述提升阀壳体中并且通过所述支座保持在所述壳体中,所述提升阀具有成组的提升阀孔口并且在第一位置中被偏压在所述支座上并可以离开所述支座移动至第二位置;
提升阀致动器,其位于所述支座中并且部分地包围所述提升阀,所述提升阀致动器偏压离开所述提升阀,从而当所述提升阀在所述第一位置中时,所述第一组壳体孔口通过所述提升阀孔口与所述第二组壳体孔口流体相通,并且当在所述第二位置中时,第一组壳体孔口与所述支座孔口流体相通。
4.一种用于压缩空气源的气动往复式活塞泵,具有带第一和第二端部的气缸、位于所述气缸中的活塞以及具有第一和第二端部的主空气阀,并且还包括:第一和第二提升阀组件,所述第一和第二提升阀组件位于所述第一和第二气缸端部以便由在其冲程端部的所述活塞接触,所述提升阀通过弹簧和空气压力被偏压至关闭位置中,并且可以通过所述活塞被操作至第二位置中,所述提升阀组件包括:
提升阀壳体,其具有轴线与第一和第二组壳体孔口,所述第一和第二组壳体孔口轴向间隔开;
提升阀支座,其位于所述壳体中,所述支座具有成组的支座孔口;
提升阀,其位于所述提升阀壳体中并且通过所述支座保持在所述壳体中,所述提升阀具有成组的提升阀孔口并且在第一位置中被偏压在所述支座上并且可以离开所述支座移动至第二位置;
提升阀致动器,其位于所述支座中并且部分地包围所述提升阀,所述提升阀致动器偏压离开所述提升阀,从而当所述提升阀在所述第一位置中时,所述第一组壳体孔口通过所述提升阀孔口与所述第二组壳体孔口流体相通,并且当在所述第二位置中时,第一组壳体孔口与所述支座孔口流体相通,从而在所述关闭位置中,所述压缩空气源与所述主阀端部中的一个连接,并且在所述第二位置中使所述一个阀端部直接通向大气。
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