CN101421550A - 弹性止回阀 - Google Patents

Abstract

一种止回阀，包括阀体，该阀体具有进口端和延伸穿过阀体并且与出口端相连的阀腔。阀组件位于某一位置处，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动。所述阀组件包括锥形部，所述锥形部的横断面在远离于阀进口端的方向上其直径增大并且该锥形部作为插塞的一部分。弹性密封安装在锥形部周围以在锥形部上往复运动，其中所述锥形部将所述弹性密封偏压于正常位置，在该正常位置处，密封与阀体和锥形壁密封接触，从而防止空气从所述进口端从所述出口端流出。

Description

弹性止回阀

背景技术

止回阀用于空气压缩机系统的各种场合中从而为上游加压气体提供单方向通道，加压气体也即，处于止回阀分叉角(antler)上游处、其压力高于特定的预选压力水平阈值的气体。在克服将止回阀保持在关闭状态下的弹簧作用力的情况下用于触发止回阀开启的所需上游压力值已知为开启压力。

压缩机系统具有各种各样的尺寸和容量来输送压力变化从小于1标准立方英尺/分钟(Standard Cubic Feet per Minute，“SCFM”)到100SCFM以及更大压力的气体。然而，压缩机的单个部件，例如连接适配件、排放管、止回阀以及其它管道装置，必须按规定尺寸设计并且被构造成充分地允许有效并且连续地将系统压缩机泵输送的气体向部件下游处排出，以防止背压累积，背压累积将导致系统的操作效率下降，或者可能会造成压缩机泵或者其它系统部件的损坏。

为此，理想的是将止回阀构造成以低的开启压力操作，以防止由压缩机泵产生的压力的极大部分作为开启止回阀的背压而被损失掉。因此，优选将止回阀构造为以很低的开启压力开启和操作。一旦处于部分开启或者全开状态，止回阀还必须能够允许气体连续地向下游运动从而防止在止回阀上游处由压缩机泵产生的背压出现大量累积。

采用可膨胀的O形环式止回阀是合意的，这是由于它们具有将止回阀弹簧和密封件结合成一个部件的固有优点。然而，许多先前的O形环式止回阀，例如其中气压抵靠着O形环在径向方向上向外施力的那些，由于它们的设计本来就需要相当大的用于操作的开启压力，因此其使用也受到限制。其它类型的O形环式止回阀已证明不适用于防止在止回阀上游处背压的大量累积。虽然这些类型的止回阀中的一些被证明可以适用于较小的控制气流通道，它们通常不适用于例如那些用于实现机械装置和流体驱动过程操作的较大处理气流的通道，其中所述较小的控制气流例如是其流量适用于执行靠压缩空气控制的逻辑操作的那些气流。

例如，图1为现有技术中的双向止回阀30的剖视图，该止回阀30被构造成允许来自经过第一气体空间33的上游供给管32的气压流经第一单个小孔34至第二气体空间36。第二单个小孔38允许气压从第二气体空间36流至第一气体空间33。止回阀30在第一和第二气体空间33和36之间延伸，而阀密封39将分隔器37密封。O形环42和43受到每一O形环42和40抵靠着锥形部44和46产生的弹力而被偏压至抵靠于座49和48的正常位置(如图所示)，从而防止气体通过第一孔34和第二孔38在上游供给管32、第二气体空间36以及第一气体空间33之间流动。阀压腔41和43为存在于O形环40和43、锥形部46和44以及座48和49之间的空间。

当气体流经第一孔34或者第二孔38时，O形环42和40被作用于这些O形环的弹力的空气所推压，分别从锥形部44和46移开，从而允许空气进入第一和第二气体空间33和36。仅仅只有一个第一孔34和一个第二孔38来为气流在上游供给管32和第二气体空间36以及在第二空气空间36和第一空气空间33之间提供流道，并且与上游供给管32的断面尺寸相比，第一孔34和第二孔38的尺寸非常小。正常地，当气体压缩系统内的压缩机泵产生足够大的压力并且该压力被迫经上游供给管32朝止回阀30运动时，止回阀30不允许大量空气从供给管32运动以防止上游背压的大量积聚，除非止回阀30的尺寸明显增大至使第一和第二孔34和38的断面尺寸更加与供给管32的断面尺寸成比例。在降低止回阀30的实用性的同时，这种尺寸的增加将极大地增加成本。在所述的构造中，尺寸相对较小的第一孔34和第二孔38将充分地允许逻辑操作中较小的控制气流通过，但是由于成比例的尺寸较大的上游供给管32，因此通常不适用于提供较大的工艺气流。

由于仅仅只有一个第一孔34和一个第二孔38将气压供给阀压腔43和41用于使每一O形环42或40分别沿着锥形部44和46运动，因此，如果将止回阀30包含于其内空气由往复式活塞压缩的空气压缩机系统中，那么由于活塞造成压力的正常快速上升和下降将使得作用于阀压腔43或41内的每一O形环42或40的作用力出现不均匀或者不稳定的现象。这将导致流经止回阀30的加压气流出现不受控制的波动。来自上游气压的最大作用力将在最接近第一或第二孔34或38位置处作用于每一O形环42或40，这将可能造成每一O形环42或40相对于锥形部44或46出现呈角度的位置，从而将潜在地导致O形环42或40出现粘接或者受到非均匀磨损和应力的危险。

如果从第一孔34或者第二孔38连续流入阀压腔43或41的气流的流量和压力过低，那么一部分O形环42或40可能不会保持在远离于其各自座49或48的位置处，O形环42或40将完全抵靠在座49或48上并且将阀压腔43或41密封。由于来自第一孔34或第二孔38的压力，因此阀压腔43或41内的压力又将上升至足以迫使O形环远离于座49或48的水平。O形环42或40然后依次又沿着锥形部44或46运动而远离座49或48，该循环将重复。

图2为具有螺杆件52的现有技术的止回阀50的剖视图，其中所述螺杆件与阀腔56的内螺纹54接合。螺杆件52包括O形环62往复式安装于其上的锥形部63。在图2示出了处于开启状态下的止回阀50，此时环状开口68允许空气经过止回阀的O形环62和面64之间。O形环62的弹力可以将沿着锥形部63偏压于O形环从而将面64密封并且防止气体流经阀50。螺杆件52和内螺纹54之间的配合足够松，从而泄漏间隙58存在于匹配的螺纹之间，这样将允许空气从止回阀50的上游位置60流过螺杆件52，以使得O形环62释放其抵靠于止回阀50的面64造成的密封从而允许气体排出止回阀50。然而，由于与通常由压缩机泵经上游位置60供给到阀的空气量相比，所述泄漏间隙58较小，因此，泄漏间隙58不能独自用于使大量的空气从上游位置60流向O形环62以防止上游背压的积聚，除非止回阀30增大至不可行的大尺寸。所述构造中虽然可能足以允许逻辑操作中的较小控制气流，然而由于阀腔56成比例的较大尺寸的上游横断面积，因此相对小尺寸的泄漏间隙58不足以提供较大的工艺气流。

泄漏间隙58也不足以提供足够的空气以使得O形环62在操作过程中保持在开启位置处。当O形环62关闭时，压力腔66产生于O形环62、螺杆件52和面64之间。流经泄漏间隙58的空气升高了压力腔66内的气压从而使得O形环62远离于它抵靠于面64形成的密封，从而产生了允许空气从止回阀50排出的环形开口68。然而，环形开口68比泄漏间隙58大得多，并且允许压力腔66内的空气以一个大于它能够被置换的速率的速率逸出，从而使压力腔66的压力降低，直到压力腔不再包含迫使O形环62在锥形部63上向上运动并且不再紧贴面64以形成密封的足够的气压。在O形环62返回至与面64紧贴以形成密封的位置后，压力腔66内的压力又开始上升并且积聚直到它再次足以使O形环62在锥形部63上向外运动。根据这个操作，当止回阀开启时，该重复的过程将产生循环，此循环将产生压力流的脉动流并且使气体压缩机系统的O形环62和其它部件过早发生磨损。

由于O形环的变形或者O形环的可用表面积的限制，因此需用于操作这个止回阀的开启压力也大大高于理想水平。例如，在图1的止回阀30中，由于与锥形部44或46的弹性作用，因此当气体不流经第一或第二孔34或38时，每一O形环42或40被构造成紧贴于平坦的座48或49形成密封。类似地，在图2的止回阀50中，O形环62水平地紧贴面64以形成密封，直到压力腔66积聚了足够的气压推动O形环62远离面64沿着锥形部63向上运动。在两个阀30和50中，当每一阀30或50关闭时，紧贴于座48或49或面64的弹性O形环材料的扁平减少了暴露于上游气压的外部O形环表面积的大小。由于O形环密封的开启压力与暴露于与密封接触的气流的表面积的大小成反比，因此暴露的O形环表面积的减少将极大增加阀的开启压力。

发明内容

本发明包括用于气体压缩机系统的止回阀，其中所述压缩机系统包括具有压缩缸的气体压缩机。阀体包括通过其空气进入阀的进口端以及延伸穿过阀体并且达到出口端的阀腔。阀组件相对于阀腔位于一定位置处，该位置使得阀组件能够控制通过阀腔的气流。阀组件包括可作为一部分插塞的锥形部，该锥形部的断面在位于阀的进口端的下游处的方向内直径增加。弹性密封安装在锥形部的周围从而在锥形部上往复运动，同时锥形部将弹性密封偏压于正常位置处，在该位置处密封与阀体以及锥形部接触以形成密封，从而防止来自进口端的空气流出阀体的出口端。

当气体压缩机产生用于形成作用于弹性密封的作用力所必需的气压值时，阀组件允许空气从进口端向下游流动并从阀体的出口端流出，其中所述作用力足以使密封沿着锥形部位于远离于阀体的位置。这将在阀体和密封直径产生预选间隙。

阀体介于进口端和弹性密封正常接触阀体的位置之间的部分的断面面积的尺寸被设计至这样的程度，即当空气压缩机的压缩缸的重复循环使得密封位于远离于阀体的位置并且在阀体和密封之间产生预选的间隙时，流经预选间隙的气体的压力保持充足，从而连续地将空气从阀体中去除，以防止阀上游处空气压缩机产生的背压发生积聚。

在一些实施方案中，阀体包括位于阀腔内的内斜面，该内斜面在进口端下游方向上直径增大，同时弹性密封被偏压以在该斜面处与阀体接触并与阀体产生密封。

本发明的其它实施方案还包括位于阀腔出口端或者附近处的压力腔，该压力腔的边缘位于压力腔的内表面在出口端或其附近处与阀体的面相交的位置处。在这些实施方案中，锥形部可将弹性密封偏压至正常位置处，当密封处于该正常位置处时，该位置使得密封与压力腔形成密封接触，以使暴露于上游气压的密封的表面积达到最大。可替换地，边缘可由凸缘或者类似结构形成，例如压缩配合垫圈或者其它作为阀体的局部而向内延伸至阀腔内的凸缘延伸部。

本领域技术人员将意识到，本发明能够为那些不同于已经示出实施方案，并且所披露的止回阀的细部结构可以在不偏离本发明范围的前提下以各种方式发生改变。因此，附图和说明被认为是包括那些不偏离于本发明精神和范围的等同止回阀。

附图的简要说明

为了更加完全地了解和理解本发明和它的许多优点，将结合附图进行以下详细的说明。

图1示出了现有技术的一种止回阀；

图2示出了现有技术的一种止回阀；

图3为根据本发明一个实施方案的止回阀的分解立体图；

图4A为弹性密封处于正常位置下的图3中止回阀的侧面剖视图；

图4B为图3中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙；

图5A为弹性密封处于正常位置下的本发明一个实施方案的止回阀的侧面剖视图；

图5B为图5A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙；

图6为包括本发明止回阀的空气压缩机系统的侧面局部剖视图；

图7为包含于图6的空气压缩机系统中的减荷器和止回阀的放大侧面局部剖视图；

图8为图6中空气压缩机系统的压缩机泵的放大侧面局部剖视图；

图9A为根据本发明一个实施方案的止回阀的侧面剖视图；

图9B为图9A中止回阀的前视图；

图10A为弹性密封处于正常位置下的根据本发明的一个实施方案的止回阀的侧面剖视图；

图10B为图10A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙；

图11A为弹性密封处于正常位置下的根据本发明的一个实施方案的止回阀的侧面剖视图；

图11B为图11A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙；

图12A为弹性密封处于正常位置下的根据本发明的一个实施方案的止回阀的侧面剖视图；

图12B为图12A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙；

图13A为弹性密封处于正常位置下的根据本发明的一个实施方案的止回阀出口端的侧面剖视图；

图13B为图13A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的预选间隙；

图13C为图13A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙；

图14A为弹性密封处于正常位置下的根据本发明实施方案的止回阀出口端的侧面剖视图；

图14B为图14A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的预选间隙；

图14C为图14A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙；

图15A为弹性密封处于正常位置下的根据本发明的一个实施方案的止回阀出口端的侧面剖视图；

图15B为图15A中止回阀的侧面剖视图，它示出了弹性密封和阀体边缘之间的预选间隙；

图15C为图15A中止回阀的侧面剖视图，它示出了为弹性密封和阀体边缘之间的阀间隙的预选间隙。

详细说明

参照附图，在整个实施方案和附图中，类似的附图标记用于标记相同或相应的部件。相应部件的特殊实施方案的变形被标以小写字母和/或在附图标记之后缀以单个或多个单引号。

图3是本发明止回阀70的分解立体图，示出阀体72a的外部视图。阀组件94a包括弹性密封74a和插塞76a。插塞76a包括轴75a，轴上设置有多条凹槽77a，当将插塞76a插入阀体72a的阀腔84a内时，这些凹槽用作气体通道。阀体72a包括位于阀体72a进口端79a处的上游螺纹78a及在阀体72a出口端81a处的下游螺纹80a。上游和下游螺纹78a和80a用于沿着空气流动通道与气体压缩机系统的其它部件相连。接合表面82a用于通过扳手或者其它适合的安装工具将阀体72a安装到气体压缩机系统内。

参照示出止回阀70a的组装侧面剖视图的图4A和4B可以得到最好的理解，阀腔84a从进口端79a至出口端81a延伸穿过阀体72a，并且允许空气在方向90a上经过，该方向90a从进口端79a开始向下游定向。压力腔86a为阀腔84a位于弹性密封74a上游处并且与所述弹性密封74a相邻的部分。

弹性密封74a安装在插塞76a的锥形部88a周围，从而可在锥形部88a上往复运动。由于弹性弹簧力产生记忆密封形状，因此假定在它的记忆密封形状时，弹性密封74a的内径稍微小于该弹性密封74a沿着锥形部88a设置时所包围的插塞76a的最小直径。因此，弹性密封74a保持与插塞76a的密封适配状态，从而防止空气从其间流过。锥形部88a的横截面在下游方向90a上直径增大，该下游方向90a远离于阀体72a的面100a并在阀体72a进口端79a的下游。如图4B所示，当弹性密封74a在下游方向90a上沿着锥形部88a运动时，锥形部88a使弹性密封74a从锥形部88a处在径向向外方向上发生膨胀。如图4A所示，由于抵抗该径向膨胀的弹性密封74a的弹力的存在，因此锥形部88a将弹性密封74a偏压至正常位置。

当弹性密封74a处于正常位置时，密封74a在阀腔84a的内斜面92a处接触阀体72a。该斜面92a的横断面在从阀体72a的进口端79a向下游的方向90a上直径增大。在弹性密封74a处于正常位置时，弹性密封74a的曲率部分地与斜面92a配合并且与其相密封，从而防止气体从其间流过。由于弹性密封74a在与斜面92a接触的同时与阀体72a和插塞77a的锥形部88a相密封，因此，当密封处于正常位置以将止回阀70a关闭时，它能防止气体流经出口端81a。

来考虑当采用气体压缩机时止回阀70a的状态，其中该压缩机内压缩机泵(在图4A和4B内未示出)迫使空气经进口端79a进入止回阀70a。参照图4A，当压缩机泵开始对阀腔84a加压时，由增大压力作用于弹性密封74a的作用力的大小直接与暴露于阀腔84a的密封74a的表面积的大小以及压缩机泵所产生的压力值相关。由于密封74处于正常位置，因此与斜面92a接触的密封74a的表面积的大小影响着其余暴露于阀腔84a的气体压力下的密封74a的表面积的大小。

由于密封74a具有记忆形状并且具有弹性，因此由于与斜面92a或者阀体72a的其它部分接触而产生的密封74a的暴露表面的任何形状变形也能影响其余暴露于阀腔84a的气体压力下的密封74a的表面积的大小。然而，由于弹性密封74a的曲率是部分地与斜面92a相配并且与之密封，因此由于密封74a的外表面抵靠着阀体72a而产生的压缩和扁平所造成的变形会由于是与斜面92a相匹配而会被大大减轻。因此密封74a的实质上更大的表面积仍然暴露于阀腔84a下，对于阀腔84a内地任何给定气压值，这都将明显地增大作用于密封74a的气压有效作用力。因此，这将明显地减小开启压力，该开启压力为阀腔84a内必须存在的以产生作用于密封74a的开启力从而最初使密封74a从与斜面92a接触的位置处远离并且朝向某个位置运动，从而在密封74a和阀体72a之间建立预选间隙。密封74a在锥形部88a上的位置将使密封74a暴露在压力腔86a处，从而由于出现在压力腔86a内的气压作用，密封74a所承受的作用力的实际值使得密封74a在锥形部88a上运动以在密封74a和阀体72a之间产生预选间隙。该预选间隙的保持根据由作用于密封上的气压施加的实际作用力而持续，即使该作用力的大小不直接或者成比例地与阀腔84a内和/或压力腔86a内的气压值相关。

当阀腔84a内的气压达到开启压力并使该开启压力作用于弹性密封74a上时，密封74a开始沿着插塞76a的锥形部88a运动并且远离与斜面92a接触的位置。密封74a的初始运动克服使密封74a朝正常位置运动的弹力，其中所述弹力当密封在径向上被锥形部88a伸长时由密封74a的记忆形状产生。

当弹性密封74a远离与斜面92a的接触位置时，密封74a表面积的一个增加值开始暴露于来自压缩机泵的上游气压下。由于作用于密封74a的力直接与暴露于从进口端79a向下游运动的气压下的表面积大小相关，因此，作用于密封74a的力的大小将直接与由于失去密封74a和斜面92a之间的接触而变得暴露的表面积大小成正比。因此，一旦密封74a失去与斜面92a的接触，那么作用于密封74a的作用力的大小将由于密封74a所暴露的表面积的增加值而增大，即使由压缩机泵产生的气压值本身并未增加。一旦密封74a与斜面92a不相接触，那么除了由上游气压自身产生的作用力外，气体通过该开启阀经过密封74a的随之运动也将产生动态力，该动态力将增加作用于密封74a的总力的大小。

一旦密封74a和斜面92a失去接触，由于斜面92a和密封74a之间失去接触而使总的力上升，因此可以将由气体压缩机产生的气压降低至开启压力之下，而不使止回阀30关闭。然而，由于密封74a的弹力，实际作用于密封74a使密封74a保持与斜面92a非接触状态并且位置预选间隙所必需的总力必须至少与开启力一样大，所述开启力是当密封74a开始失去与斜面92a的接触时由压缩机泵产生的开启压力所施加给密封74a的总的作用力。如果任何时候，作用于密封74a的总力低于开启力，那么密封74a的弹力又将使密封74a与斜面92a密封并将止回阀70a关闭。

如图4B所示，如果在密封74a和斜面92a失去接触后，作用于弹性密封74a的作用力持续上升超过开启力，那么密封74a将持续抵抗其偏压沿着锥形部88a运动，直到止回阀70a完全开启并且密封74a和阀体72a之间已经达到最大预选间隙或者“阀间隙”96a。压缩机泵必须产生并且保持在止回阀70a的阀腔84a内以产生作用于密封74a的足够间隙力并且将止回阀70a维持在全开位置时的最小气压值是止回阀70a的间隙压力。当止回阀70a处于全开时，作用于密封74a的增大的总的间隙力一部分是由于暴露于来自压缩机的空气下的表面积的增加，并且一部分是由于当气体经过密封74a时气体的动态力的作用。

当处于全开状态下时，止回阀70a利用限制器98a限制密封74a的运动，这将进一步阻止密封在下游方向90a内的径向伸长和运动。在该位置处，阀间隙96a存在于阀体72a和弹性密封74a之间，该阀间隙96a为止回阀70a为空气提供的从阀腔84a流出阀体72a的出口端81a的通道。由于密封74a的暴露表面积的增加以及运动空气的动力作用，因此作用于密封74a的总力增加，对于本发明的一些实施方案而言，必须保持在阀腔84a内用以将止回阀70a保持在全开位置并且保持阀体72a和密封74a之间的阀间隙96a的气压值可为相当地小于开启压力的值。

参照图4B，阀腔84a位于进口79a附近和在弹性密封接触阀体72a的位置之间的那部分的尺寸被设计为，当气体压缩机的压缩缸的重复循环使得弹性密封74a处于远离于阀体72a的位置从而产生预选的阀间隙96a时，它的横断面积允许流经上述阀间隙96a的气压足够大从而持续地将空气从阀腔84a去除以防止在止回阀70a上游处气体压缩机产生的背压的大量累积。这在当压缩机泵将阀腔84a内的气压水平保持在高至间隙压力并且包括间隙压力时是适用的，即使间隙压力大于开启压力也是如此。由于在图4B中，密封接触阀体72a的位置为斜面92a并且由于阀腔84a的压力腔86a直接与斜面82a相邻，因此无论阀70a在半开还是在全开状态时，阀腔84a通过凹槽77a直接将阀体72a和弹性密封74a之间的间隙打开。

只要作用于密封74a上的总的作用力至少与间隙力相等，那么空气从阀腔84a经阀体72a和密封74a间的间隙的流动都将持续。这种构造将排除这种可能性，即压力腔86a的气压处于“不足”的状态或者以大于由阀腔84a供给压力的速度下降，从而来自阀腔84a的气压可能会降低直到它变得不足以维持密封74a和斜面92a之间的预选间隙96a为止。在一个实施方案中，沿着阀腔84a的长度的断面面积的尺寸和预选阀间隙96a之间的关系可凭经验确定。然而，如上所述构造的止回阀其阀腔84a的断面面积大约等于或大于预选间隙96a，它的运行是令人满意的。当阀腔长度的断面面积的尺寸被设计合理时，压力腔86a仅仅只有在压缩机泵不能够在阀腔84a内维持足够的气压以产生足够的作用力将密封74a和斜面92a之间的接触去除时才会发生气压不足的情况。

参照图4B，阀间隙96a足以使流经此的气压穿过从而持续地通过阀体72a的出口端81a将阀腔84a的空气去除。在整个压缩机泵的压缩缸的重复循环中，这个过程都将持续发生。由于阀腔84a是直接通过凹槽77a和压力腔86a向阀间隙96a敞开，因此，基本上没有障碍来防止气体通过阀体72a的出口端81a从阀腔84a去除，因此防止了在阀腔84a内或止回阀70a的上游处背压的大量累积。

当压缩机泵持续对阀腔84a加压从而将气压水平维持在足够的水平以使开启力一直作用于密封74a时，预选间隙96a将在密封74a和阀体72a之间存在。如果密封74a在下游方向90a沿着锥形部88a运动至远离于阀体72a的位置处将导致阀腔84a内大量额外的背压出现，由此导致密封74a和阀体72a之间的较小间隙仍然允许气压流经密封74a和阀体72a之间的间隙从而将大量的气体从阀腔84a内去除以防止背压的大量积聚。参照图4B，只要压缩机泵产生间隙压力，流经比预选间隙96a尺寸小的阀间隙的气压都将持续足以连续地将阀腔84a中的空气去除以防止背压的大量累积。

止回阀70a在不从阀腔84a基本上累积背压的情况下进行操作的能力使得该阀70a在不产生大量背压的情况下用于通过从进口端79a经阀体72a出口端81b的工艺气流。气体的工艺流动通常包括大量空气的运动，例如那些用于影响机械装置的操作和流体驱动的工艺的空气的运动。止回阀70a将大量空气导入穿过位于阀体72a和弹性密封74a之间的预选间隙96a的能力使得该止回阀70a能够用于执行此功能。

图6—8示出了将本发明的止回阀包含于各个系统部件内的气体压缩机系统104a。压缩机系统104a包括构造成操作位于压缩机泵112的压缩缸110内的活塞108的电马达106。位于压缩缸110上方的阀板122包括本发明的进口止回阀70a’和出口止回阀70a”并且形成了两阀的阀体。空气通过进口过滤器114和进口116进入压缩机泵112从而进入并在缸进口腔118内产生上游大气压。当活塞108在压缩缸110内往复运动时，活塞108进行重复的吸气冲程(在图6和8中的向下方向上运动)和压缩冲程(在图6和图8中的向上方向上运动)。

如参考图8可以最清楚地获知的那样，在每一吸气冲程中，活塞108在压缩缸110内产生真空。这使得缸进口腔118和压缩缸110之间产生气压差，该气压差大于进口止回阀70a’的开启压力。因此，来自缸进口腔118的空气流经凹槽77a’和压力腔86a’从而沿着插塞77a’的锥形部88a’推动弹性密封74a’，然后通过去除密封74a’和阀板122之间的密封接触而产生预选的间隙，从而允许空气通过进口止回阀70a’进入到压缩缸110内。在每一吸气冲程中，气体不能经出口止回阀70a”从缸出口腔124进入，这是由于缸出口腔124内包含的气压以及弹性密封74a”的弹力迫使密封74a”与阀板122密封接触，从而防止下游空气回流到压缩缸110内。

在每一压缩冲程中，活塞108压缩之前在前一吸入冲程中吸入到压缩缸110内的空气。这使得压缩缸110和缸出口腔124之间产生压差，该压差大于出口止回阀70a”的开启压力。因此，来自压缩缸110的空气流经凹槽77a”和压力腔86a”以迫使弹性密封74a”沿着插塞77a”的锥形部88a”运动，然后通过去除密封74a”和阀板122之间的密封接触而产生预选的间隙，从而允许空气通过出口止回阀70a”进入到缸出口腔124内。在每一压缩冲程中，气体不能经进口止回阀70a’从缸进口腔118进入，这是由于压缩缸110中的压缩空气和弹性密封74a’的弹力迫使密封74a’与阀板122密封接触，从而防止空气从缸进口腔118进入到压缩缸110内。

活塞108进行重复的压缩冲程将导致包含于缸出口腔124、出口126、排出管128内的空气压力增大。参照图6，排出管128与本发明的储气缸止回阀70a”’相连，这种连接允许压缩空气流入到储气缸130内。如将图6与图7中的储气缸止回阀70a”’和减荷阀132的放大图相比较可以最清楚地得知的那样，排出管128与储气缸止回阀70a”’的进口端79a”’相连，从而允许来自压缩机泵112的压缩空气朝出口端81a”’流经阀腔84a”’。当阀腔84a”’内的气压超过储气缸130内的气压达到一定的压差并且该压差超过止回阀70a”’的开启力时，弹性密封74a”’沿着插塞76a”’的锥形部88a”’运动从而去除弹性密封74a”’与阀体72a”’之间的密封并且在它们之间产生预选间隙。这将允许空气经凹槽77a”’和压力腔86a”’以及弹性密封74a”’从阀腔84a”’进入到储气缸130内。

参照图6，调节阀(pilot valve)134安装在储气缸130上并且响应于存在于储气缸130内的气压水平。调节阀管136从调节阀134延伸至减荷阀132并允许调节阀134将气体压力信号传递给减荷阀132，减荷阀132通过信号腔138接收来自调节阀管136的信号。

参照图6和7，考虑到压缩机泵112持续对储气缸130加压，直到储气缸130内的气压达到预选的最大水平的情况。响应于储气缸130内气压水平的调节阀134检测到储气缸130内的气压水平处于预选最大水平并且通过经调节阀管136传递气体压力信号而进行响应。减荷阀132的信号腔138接收到气体信号，从而导致信号腔138内的气体压力值增大。信号腔138内增大的压力导致通过信号孔140施加的气体压力推压密封膜142。该密封膜142又推压连接到位于减荷腔148内的减荷活塞146上的致动杆144。

减荷阀132连接到止回阀79a”’上以将减荷腔148连接到止回阀79a”’的阀腔84a”’上。减荷腔148向位于弹性密封74a”’上游处的阀腔84a”’敞开并且延伸到与大气相通的通风口150上。减荷弹簧152将减荷活塞146偏压至密封位置(参见图7)，该密封位置使减荷活塞146密封于减荷座154上，从而防止空气通过减荷腔148和通风口150从止回阀70a”’的阀腔84a”’中流入大气。

当密封膜142推压致动杆144时，杆144克服减荷弹簧152的偏压推压减荷活塞146，从而解除减荷活塞146和减荷座154之间的密封接触。从而，根据由调节阀134检测到的最大储气缸压力，离座的减荷活塞146允许空气经减荷阀132从止回阀70a”’的阀腔84a”’流向大气。这还使得阀腔84a”’和储气缸130之间的压差降低到这样的程度，即阀腔84a”’内的气压不再向弹性密封74a”’施加开启力并且将密封74a”’保持在远离于阀体72a”’沿着插塞76a”’的锥形部88a”’的位置处，从而允许止回阀70a”’在弹性密封74a”’的弹力作用下关闭。

减荷阀132持续允许压缩空气从排出管128和阀腔84a”’排放到大气中，直到调节阀134检测到储气缸130内的气压已经降到预选最小水平以下。当储气缸的压力水平出现这种下落时，调节阀134将从调节阀管136中去除气体信号，从而允许减荷活塞146在减荷弹簧152的偏压力作用下运动回复到与减荷座154密封接触的位置处，从而防止气体经减荷阀132流向大气中。这又将允许止回阀70a”’的阀腔84a”’内气压再次上升到开启压力从而产生开启力，使弹性密封74a”’与阀体72a”’失去接触并且对储气缸130进一步加压，直到储气缸130内的气压又再达到预选的最大水平。这种构造允许使压缩机泵112持续运行而不超过储气缸130内的预选最大气压。

虽然已经参照实施方案对本发明进行示出和描述，其中在所述实施方案中弹性密封接触阀体的腔或者平坦表面，但是将要理解的是，各种类型的密封接触面都可用于本发明范围内的阀体中，它们中的一些将在以下进行说明。图5A以例子的方式示出了止回阀70b的侧面剖视图，其中阀体72b在出口端81b处具有面100b，其中所述面100b在边缘102b处与压力腔86b相交。弹性密封74b可往复地安装在锥形部44b的周围并被偏压到正常位置，其中在该位置处，密封与边缘102b密封接触从而防止气体经阀体72b的出口端81b从压力腔86b流出。

当弹性密封74b处于正常位置时，密封74b的一部分弯曲外表面保持暴露于压力腔86b处。边缘102b形成了与弹性密封74b接触的相对较小点，从而增大了保持暴露于压力腔86b下的密封74b的其余弯曲外表面的面积。通过增大暴露于压力腔86b下的弹性密封74b的外表面区域，边缘102b增加了暴露于阀腔84b内的气压的密封表面区域，从而降低了初始用于使弹性密封远离于边缘102b以在它们其间产生预选间隙并且将止回阀70b打开所需的开启压力。通过形成与弹性密封74b接触的相对较小点，边缘102b还缩短了密封74b为释放与边缘102b的密封接触并允许空气在压力腔86b和出口端81b之间流动而必须沿着锥形部88b向下游方向90b运动的距离，因此进一步降低了止回阀70b的开启压力。

还将要理解的是，一些实施方案可以允许插塞和压力腔的构造上发生变型。图9A和9B示出了具有插塞76c的止回阀70c的前视图，其中所述插塞76c悬挂在具有限制器盘156的阀体72c的出口端81c处。插塞76c为无轴式，其中阀组件94c在止回阀70c的出口端81c处仅仅只有小部分延伸至阀腔84c内。这种构造排除了要将下游方向90a上使阀腔84c内的空气从进口端79c导入到压力腔86c内所要用到的凹槽。当弹性密封74c在下游方向90a上远离于阀体72c运动从而产生预选间隙并将止回阀70c打开时，气体通道158允许空气经过阀组件94c并且流出出口端81c。压力腔86c的边缘102c位于阀腔84c的下游终端162c的上游处。

在本发明所构思的一些实施方案中，其中弹性密封在正常位置处密封紧贴于压力腔的边缘，该边缘可在结构、位置以及/或者相对于阀体或其它止回阀部件的方向上发生变化。图10A和10B示出了止回阀70d的侧面剖视图，其中阀体72d包括垫圈插件160d，该垫圈插件在出口端81d处压缩配合到阀腔84d内从而成为阀体72d的一部分。垫圈插件160d暴露的下游表面形成了阀体72d的面100d。垫圈插件160d还形成了压力腔86d内的阀腔84d内表面的一部分。参照图10B，当止回阀70d完全打开时，预选阀间隙96d由存在于弹性密封74d以及阀体72c的边缘102d之间的间隙确定，其中所述弹性密封74d处于抵靠着限制器98d的位置，所述边缘102d由垫圈插件106d产生。除了压缩配合外，还可通过螺纹、粘接剂或者其它形式的连接将类似的垫圈插件连接到阀体的其余部分上。

这种垫圈插件还可设置在止回阀的阀腔内以形成为向内延伸至阀腔内的阀体的一部分的凸缘或者类似结构。图11A和11B示出了这种止回阀70e的侧面剖视图，其中所述止回阀具有压缩配合到出口端81e附近处的阀腔84e内的位置处以成为阀体72e一部分的垫圈插件160e。由于这样放置垫圈插件160e，因此阀70e的面100e由垫圈插件160e的下游表面形成并且位于阀腔84e的下游终端162e的上游位置处。垫圈插件160e还形成了阀腔84e的内表面164e，其中所述内表面164e与面100e相交以产生当弹性密封74e处于正常位置时(如图11A所示)与其相密封抵靠的边缘102e。压力腔86e位于紧靠垫圈插件160e上游的位置处。

除了包括单独的垫圈插件或者其它组件外，阀体还可包括凸缘延伸部或者其它向内延伸的结构，该结构直接由阀体材料自身形成。图12A和12B示出了具有凸缘延伸部166的止回阀70f，其中所述凸缘延伸部166从阀体72f向内延伸至阀腔84f内。凸缘延伸部166通过机加工、铸造或者其它成型方式由阀体72f材料制成，并且位于出口端81f附近。由于凸缘延伸部166的这种设置，阀70f的面100f由凸缘延伸部166的下游表面形成并且位于阀腔84f的下游终端162f的上游位置处。凸缘延伸部166还形成了阀腔84f的内表面168，其中所述内表面168与面100f相交从而产生了当弹性密封74f处于正常位置时(如图12A所示)与其密封抵靠的边缘102f。压力腔86f位于紧靠凸缘延伸部166的上游位置处。

一些构思的实施方案还可包括分成带有不同入射角的部分的多个锥形部。例如，图13A-C示出止回阀的出口端81g，其中阀组件94g被构造在插塞76g的周围，所示插塞76g具有被分成第一锥形部170g和相邻的第二锥形部172g的锥形部分。第二锥形部172g的坡口角浅于第一锥形部170g的坡口角。然而，第二锥形部172g的直径大于第一锥形部170g的直径。

第一和第二锥形部170g和172g的坡口角和直径之间的这种差异使得阀组件94g在运行过程中具有增大的气流容量。考虑如图13A所示的当弹性密封74g处于正常位置时运行之前的阀组件94g。弹性密封74g在面100g处保持与边缘102g接触，以关闭阀组件94g并且防止气体流经出口端81g。在此位置处，密封74g接触第一锥形部170g但是并不接触插塞76g的第二锥形部172g。密封74g保持在该位置处直到开启压力被导入到压力腔86g内。为了在开始将阀组件94g打开，开启压力必须足够大以将足够大的作用力作用于密封74g上，从而作用于暴露于压力腔86g的密封74g有限的表面区域上，以使密封朝远离于阀面100g的方向并且克服与第一锥形部170g的较深坡口角所产生的摩擦力产生运动。所施加的足够大的总力还持续存在从而使密封74g抵靠着第一锥形部170g的坡口角运动直到密封74g运动至图13B所示的位置处。然而，由于第一锥形部170g的直径小于第二锥形部170g的直径，因此由密封74g施加的向内径向力相对较低。当阀组件94g开启时，密封74g更多的表面区域变得暴露在来自于压力腔86g的气压下，从而增加了作用于密封74g的总的力。

现在参照图13B，一旦弹性密封74g到达第二锥形部172g后，第二锥形部172g增大的直径将由于密封逐渐伸长而导致其所施加的向内径向内的增大。密封74g和第二锥形部172g之间的摩擦力随着密封74g进一步的伸长也将增大。因此，当第二锥形部172g的直径增大时，变得越发重要的是将密封74g的额外伸长保持至最小。

第二锥形部172g较平缓的坡口角使这种伸长得以缩短。如图13C所示，当密封74g沿着第二锥形部172g朝全开的预选阀位置运动时，那么由密封74g施加的增大的向内径向力将小于如果第二锥形部172g的坡口角与第一锥形部170g一样陡时所施加的向内径向力。因此，使密封74g沿着第二锥形部172g运动至某点所需的总的力将被减小。对于许多操作条件而言，并且特别是那些条件，其中有足够大的压力和作用于使密封74g运动至第二锥形部170g的条件而言，对于给定的压力这将使密封74g相对于阀面100g移动更大的距离，从而允许大量的空气以给定的压力流经阀组件94g。

将要理解的是，任何数目的锥形部都可包括在本发明构思的范围之内，并且还可构思的是，不同的锥形部可以分享或者具有不同的坡口角。例如，图14A—C示出了本发明的止回阀出口端81h，其中阀组件94h包括锥形部88h，该锥形部具有第三锥形部174h，该第三锥形部的坡口角比第一锥形部170h或第二锥形部172h都浅。由于第二锥形部172h的较浅坡口角，因此如图14A所示在密封沿着第一锥形部170h运动后，使密封74h如图14B所示沿着第二锥形部172h的点运动所需的力小于如果第二锥形部172h具有第一锥形部170h的坡口角时所需的力。由于第三锥形部174h的坡口角更浅，因此，在密封74h沿着第二锥形部172h运动后，其沿第三锥形部174h运动所需的力比如果第三锥形部172h具有与第一锥形部170h或第二锥形部172h的坡口角所需的力时更小。

还要理解的是，为曲线形或者其形状被构形为具有不相等入射角的锥形部也同样包括在本发明所构思的范围之内。例如，图15A—C示出了本发明的止回阀出口端81i，该止回阀包括具有曲线形锥形部88i的阀组件94i，其中所述锥形部88i的直径逐渐加宽，但是它具有在远离于阀面100i的方向上逐渐变浅的曲线形斜度。锥形部88i断面斜度的曲线形状在某些运行条件下可以允许阀组件94i提高过流能力。

考虑当弹性密封74i处于如图15A所示的正常位置时操作之前的阀组件94i。弹性密封74i保持在面100i处与边缘102i接触以将阀组件94i关闭以及防止气流流经出口端81i。在此位置处，密封74i在锥形部88i具有相对较陡斜度的位置处与曲线形锥形部88i接触。密封74i保持在此位置处，直到开启压力被导入到压力腔86i内。为了在开始时将阀组件94i打开，开启压力必须足够大以将足够大的作用力作用于密封74i上，从而作用于暴露于压力腔86i的密封74i的有限表面区域上，以使密封74i朝远离于阀面100i的方向并且克服当密封74i沿着锥形部88i移动所产生的摩擦力而进行运动。然而，由于在压力腔86i附近的锥形部88i的直径较小，因此，由密封74i施加的向内径向力相对较低。当阀组件94i开启时，密封74i的更多表面区域变得暴露于来自压力腔86i的气压下，从而增大了作用于密封74i的总的力。

参照图15B，一旦弹性密封74g从边缘102i移开，锥形部88i增大的直径使得密封74i伸长，从而导致由密封74i施加的向内径向力增大。密封74i和锥形部88i之间的摩擦力也随密封74i的进一步伸长而增大。因此，当密封74i进一步沿着锥形部88i并远离阀面100i运动时，使密封74g的额外伸长保持为最小将变得更为重要。

锥形部88i的曲线形剖面形状将允许这种伸长缩短，其中锥形部88i的斜度在远离于阀面100i的方向上逐渐变得较浅。如图15C所示，当密封74i沿锥形部88i朝全开的预选阀位置运动时，由密封74i施加的增大的向内径向力将小于如果锥形部88i在限制器98i附近的斜度与在压力腔86i处的斜度相同时的向内径向力。因此，使密封74i沿着锥形部88i上的各点移动所需的总力将减小。对于给定的压力而言，这将使得密封74i相对于阀面100i移动更远的距离，从而允许更多的空气以给定的压力流经阀组件94i。

已经参照几个优选实施方案对本发明进行了说明。他人在阅读并理解了前述说明的情况下，可进行许多变型和替换。本发明将被构造为包括所有这些替换和变型，只要它们落入到所附权利要求或者这些权利要求的等同物的范围内。

Claims (87)

1.一种用于空气压缩机系统内的止回阀，所述空气压缩机系统包括具有压缩机缸的空气压缩机，所述止回阀包括：

阀体，该阀体具有使空气通过而进入所述止回阀的进口端、使空气通过而排出所述止回阀的出口端，以及位于所述阀体内、在所述进口端附近和所述出口端附近之间延伸的阀腔；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞，所述锥形部的横断面在所述进口端的下游方向上其直径增大；

所述阀组件具有安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压到与所述阀体和所述锥形部密封接触、从而防止空气从所述进口端向下游流动、并从所述出口端流出的正常位置；

当空气压缩机产生一定量的气压时，所述阀组件允许空气从所述阀体的所述进口端向下游流动并从所述出口端流出，其中所述一定量的气压是产生作用于所述弹性密封足以使弹性密封沿着所述锥形部位于远离于所述阀体的位置处的作用力、并在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙所必需的；以及

位于所述进口端附近和所述弹性密封接触所述阀体的位置附近之间的所述阀腔那部分具有最小的断面面积，当所述空气压缩机的压缩缸进行重复循环、使所述密封位于远离于所述阀体的位置并且在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙时，该断面面积允许流经所述预选间隙的气压足以持续地将空气从所述阀腔中去除，从而防止由所述阀上游处的空气压缩机产生的背压大量累积。

2.如权利要求1所述的止回阀，还包括位于所述阀体的所述出口端附近的边缘，其中当所述弹性密封处于正常位置时，所述弹性密封被偏压在所述边缘处以与所述阀体接触。

3.如权利要求1所述的止回阀，还包括位于所述阀体的所述出口端附近的边缘，所述边缘由从所述阀腔向内延伸的凸缘形成，其中当所述弹性密封处于正常位置时，所述弹性密封被偏压在所述边缘处以与所述阀体接触。

4.如权利要求1所述的止回阀，还包括位于所述阀体的所述出口端附近的边缘，所述边缘由为环形垫圈的凸缘形成，所述垫圈被压配合而成为所述阀体的一部分，并且向内延伸至所述阀腔内，其中当所述弹性密封处于正常位置时，所述弹性密封被偏压在所述边缘处以与所述阀体接触。

5.如权利要求1所述的止回阀，所述插塞还包括轴，该轴包括四条单独的空气通道，通过该空气通道，空气能从所述阀体的所述进口端经所述阀腔向下游流向所述出口端。

6.如权利要求1所述的止回阀，还包括作为所述阀腔一部分的压力腔，它位于所述弹性密封的上游处并与该密封环绕相邻。

7.如权利要求1所述的止回阀，其中位于所述弹性密封和所述出口端之间的所述预选间隙足够大，从而当空气压缩机产生一个间隙压力时，允许来自所述进口端的工艺气流流经所述阀体的所述出口端。

8.如权利要求1所述的止回阀，其中所述锥形部包括限制器，以当所述弹性密封与所述阀体之间间隔有一个预选阀间隙时，限制所述弹性密封在下游以及远离所述阀体的所述进口端的方向上的进一步运动。

9.如权利要求1所述的止回阀，其中所述弹性密封包括外表面区域，当所述弹性密封未处于正常位置并且与所述阀体密封接触时与当所述弹性密封处于正常位置并且与所述阀体密封接触时相比，所述弹性密封被设置成允许更多的所述外表面区域暴露在由空气压缩机产生的气压下。

10.如权利要求1所述的止回阀，其中所述阀体包括位于所述阀腔内的内斜面，在所述斜面处的所述阀腔的直径在下游方向上尺寸增大，当所述弹性密封处于正常位置时，所述弹性密封被偏压在所述斜面处以与所述阀体接触。

11.如权利要求1所述的止回阀，其中所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，所述插塞具有至少一条空气通道以允许空气从中穿过。

12.如权利要求1所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

13.如权利要求1所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

14.如权利要求1所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

15.如权利要求1所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

16.如权利要求1所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

17.如权利要求1所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状，在此处所述锥形部的斜度在所述进口端的下游方向上逐渐变浅并且其中所述锥形部的直径在所述进口端的下游方向上逐渐加宽。

18.一种用在空气压缩机和存储空气的空气接收器之间的止回阀，所述止回阀包括：

阀体，该阀体具有可与空气压缩机相连的进口端和可与空气接收器相连的出口端，位于所述出口端附近的所述阀体的面，以及位于所述阀体内、延伸在所述进口端和所述出口端之间的阀腔；

位于所述阀腔内、在所述阀体的所述出口端附近的阀压力腔；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置能使所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞，所述锥形部的横断面在远离于所述进口端的方向内其直径增大；

位于所述压力腔的内表面与在所述阀体的所述出口端附近的所述面的相交位置处的所述压力腔的边缘；

所述阀组件具有安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压在与所述压力腔的所述边缘和所述锥形部密封接触从而防止空气从所述阀体的所述进口端经所述阀腔从所述出口端流出的正常位置，根据所述压力腔内产生的开启压力，所述弹性密封能够在所述锥形部上运动以脱离与所述压力腔的所述边缘的密封接触。

19.如权利要求18所述的止回阀，还包括位于锥形部上的限制器，从而当预选的最大间隙存在于所述弹性密封和所述压力腔的所述边缘之间时，限制所述弹性密封在远离于所述阀体的所述进口端的方向上的进一步运动。

20.如权利要求18所述的止回阀，其中空气压缩机能够产生至少一个间隙压力，该压力大于所述开启压力从而使所述弹性密封运动远离于正常位置一段距离，使得在所述弹性密封和所述压力腔的所述边缘之间产生预选间隙，当压缩机产生间隙压力、所述预选间隙存在于所述弹性密封和所述边缘之间时，从所述进口端向所述阀体的出口端流出的空气的量保持持续。

21.如权利要求18所述的止回阀，其中所述弹性密封包括外表面区域，当所述弹性密封未处于正常位置并且与所述压力腔的所述边缘密封接触时与当所述弹性密封处于正常位置并且与所述压力腔的所述边缘密封接触时相比，所述弹性密封被设置成允许更多的所述外表面区域暴露在由空气压缩机产生的气压下。

22.如权利要求18所述的止回阀，其中所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，所述插塞具有至少一条空气通道以允许空气从中穿过。

23.如权利要求18所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的垫圈插件，所述垫圈插件形成了所述阀体的所述面，所述垫圈插件还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

24.如权利要求18所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的凸缘延伸部，所述凸缘延伸部还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

25.如权利要求18所述的止回阀，其中所述阀体包括位于所述阀腔内的内斜面，在所述斜面处的所述阀腔的直径在下游方向上尺寸增大，当所述弹性密封处于正常位置时，所述弹性密封被偏压在所述斜面处以与所述阀体接触。

26.如权利要求18所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

27.如权利要求18所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

28.如权利要求18所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

29.如权利要求18所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

30.如权利要求18所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

31.如权利要求18所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状，在此处所述锥形部的斜度在所述进口端的下游方向上逐渐变浅并且其中所述锥形部的直径在所述进口端的下游方向上逐渐加宽。

32.一种用在空气压缩机和存储空气的空气接收器之间的止回阀，所述止回阀包括：

阀体，该阀体具有可与空气压缩机相连的进口端和可与空气接收器相连的出口端，以及位于所述阀体内延伸在所述进口端和所述出口端之间的阀腔；

位于所述阀腔内、在所述阀体的所述出口端附近的阀压力腔；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞，所述锥形部的横断面在远离于所述进口端的方向内其直径增大；

在所述阀体的所述出口端附近的所述压力腔的边缘；以及

所述阀组件包括安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压于与所述压力腔的所述边缘和所述锥形部密封接触从而防止空气从所述进口端经所述阀腔从所述出口端流出的正常位置，根据所述压力腔内产生的开启压力，所述弹性密封能够在所述锥形部上运动以脱离与所述压力腔的所述边缘的密封接触。

33.如权利要求32所述的止回阀，还包括位于锥形部上的限制器，从而当预选的最大间隙存在于所述弹性密封和所述压力腔的所述边缘之间时，限制所述弹性密封在远离于所述阀体的所述进口端的方向内进一步运动。

34.如权利要求32所述的止回阀，其中空气压缩机能够产生至少一个间隙压力，该压力大于所述开启压力，从而使所述弹性密封运动远离于正常位置一段距离，使得在所述弹性密封和所述压力腔的所述边缘之间产生一个预选间隙，当压缩机产生间隙压力、所述预选间隙存在于所述弹性密封和所述边缘之间时，从所述进口端向所述阀体的出口端流出的空气的量保持持续。

35.如权利要求32所述的止回阀，其中所述弹性密封包括外表面区域，当所述弹性密封未处于正常位置并且与所述压力腔的所述边缘密封接触时与当所述弹性密封处于正常位置并且与所述压力腔的所述边缘密封接触时相比，所述弹性密封被设置成允许更多的所述外表面区域暴露在由空气压缩机产生的气压下。

36.如权利要求32所述的止回阀，其中所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，所述插塞具有至少一条空气通道以允许空气从中穿过。

37.如权利要求32所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的垫圈插件，所述垫圈插件形成了所述阀体的所述面，所述垫圈插件还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

38.如权利要求32所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的凸缘延伸部，所述凸缘延伸部还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

39.如权利要求32所述的止回阀，其中所述阀体包括位于所述阀腔内的内斜面，在所述斜面处的所述阀腔的直径在下游方向上尺寸增大，当所述弹性密封处于正常位置时，所述弹性密封被偏压在所述斜面处以与所述阀体接触。

40.如权利要求32所述的止回阀，其中所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，所述插塞具有至少一条空气通道以允许空气从中穿过。

41.如权利要求32所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

42.如权利要求32所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

43.如权利要求32所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

44.如权利要求32所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

45.如权利要求32所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

46.如权利要求32所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状，在此处所述锥形部的斜度在所述进口端的下游方向上逐渐变浅并且其中所述锥形部的直径在所述进口端的下游方向上逐渐加宽。

47.一种用于空气压缩机系统内的止回阀，包括：

阀体，该阀体具有供所述空气通过而进入所述止回阀的入口端，使空气通过而排出所述止回阀的出口端，以及位于所述阀体内、延伸在所述进口端附近和所述出口端附近之间的阀腔，以及位于所述阀腔内的内斜面，所述斜面的横断面的直径在所述阀体的所述进口端下游方向上增大；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞，所述锥形部的横断面在所述进口端的下游方向上其直径增大；

所述阀组件具有安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压于与所述阀体的所述内斜面以及所述锥形部密封接触从而防止空气从所述进口端流向下游从所述出口端流出的正常位置；

当空气压缩机产生一定量的气压时，所述阀组件允许空气从所述阀体的所述进口端向下游流动并从所述出口端流出，其中所述一定量的气压是产生作用于所述弹性密封足以使之沿着所述锥形部位于远离于所述阀体的位置处的作用力以及在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙所必需的；

所述阀腔位于所述进口端附近和所述弹性密封接触所述斜面的位置附近之间的那部分具有最小的断面面积，当所述空气压缩机的压缩缸进行重复的循环使所述密封位于远离于所述阀体的位置并且在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙时，该断面面积允许流经所述预选间隙的气压足以持续地将空气从所述阀腔中去除，从而防止由所述阀上游处的空气压缩机产生的背压大量累积。

48.如权利要求47所述的止回阀，其中所述阀组件还包括轴，该轴包括四条单独的空气通道，通过该空气通道，空气能从所述阀体的进口端经所述阀腔向下游流向所述出口端。

49.如权利要求47所述的止回阀，还包括作为所述阀腔一部分的压力腔，它位于所述弹性密封的上游处并与该密封环绕相邻。

50.如权利要求47所述的止回阀，其中位于所述弹性密封和所述出口端之间的所述预选间隙足够大，从而当空气压缩机产生间隙压力时，允许来自所述进口端的工艺气流流经所述阀体的所述出口端。

51.如权利要求47所述的止回阀，其中所述锥形部包括限制器，以当所述弹性密封与所述斜面之间分开一个预选阀间隙时，进一步限制所述弹性密封在下游以及远离所述阀体的所述进口端的方向内产生运动。

52.如权利要求47所述的止回阀，其中所述弹性密封包括外表面区域，当所述弹性密封未处于正常位置并且与所述斜面密封接触时与当所述弹性密封处于正常位置并且与所述斜面密封接触时相比，所述弹性密封被设置成允许更多的所述外表面区域暴露在由空气压缩机产生的气压下。

53.如权利要求47所述的止回阀，其中所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，所述插塞具有至少一条允许空气从其间穿过的空气通道。

54.如权利要求47所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

55.如权利要求47所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

56.如权利要求47所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

57.如权利要求47所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

58.如权利要求47所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

59.如权利要求47所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状，在此处所述锥形部的斜度在所述进口端的下游方向上逐渐变浅并且其中所述锥形部的直径在所述进口端的下游方向上逐渐加宽。

60.一种用于空气压缩机系统内的止回阀，其中所述空气压缩机系统包括具有压缩机缸的空气压缩机，所述止回阀包括：

阀体，该阀体具有使空气通过而进入所述止回阀的进口端、使空气通过而排出所述止回阀的出口端，以及位于所述阀体内、在所述进口端附近和所述出口端附近之间延伸的阀腔；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞和轴，所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，所述锥形部的横断面在所述进口端的下游方向上其直径增大；所述轴包括四条单独的空气通道，空气可通过所述通道从所述阀体的所述进口端朝所述出口端向下游流动；

所述阀组件具有安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压于与所述阀体和所述锥形部密封接触从而防止空气从所述进口端向下游流动并从所述出口端流出的正常位置；

当空气压缩机产生一定量的气压时，所述阀组件允许空气从所述阀体的所述进口端向下游流动并从所述出口端流出，其中所述一定量的气压是产生作用于所述弹性密封足以使之沿着所述锥形部位于远离于所述阀体的位置处的作用力以及在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙所必需的；

位于所述弹性密封上游并且与该密封环绕相邻、为所述阀腔一部分的压力腔；

所述弹性密封具有外表面区域，当所述弹性密封未处于正常位置并且与所述阀体密封接触时与当所述弹性密封处于正常位置并且与所述阀体密封接触时相比，所述弹性密封被设置成允许更多的所述外表面区域暴露在由空气压缩机产生的气压下；

所述锥形部包括限制器，以当所述弹性密封与所述阀体之间分开一个预选阀间隙时，进一步限制所述弹性密封在下游以及远离所述阀体的所述进口端的方向内产生运动；以及

所述阀腔位于所述进口端附近和所述弹性密封接触所述阀体的位置附近之间的那部分具有最小的断面面积，该断面面积允许流经所述预选间隙的气压足以持续地将空气从所述阀腔中去除，当所述空气压缩机的压缩缸进行重复的循环使所述密封位于远离于所述阀体的位置并且在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙时，防止由所述阀上游处的空气压缩机产生的背压大量累积。

61.如权利要求60所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

62.如权利要求60所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

63.如权利要求60所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

64.如权利要求60所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

65.如权利要求60所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

66.一种用在空气压缩机和存储空气的空气接收器之间的止回阀，所述止回阀包括：

阀体，该阀体具有可与空气压缩机相连的进口端和可与空气接收器相连的出口端，位于所述出口端附近的所述阀体的面，以及位于所述阀体内延伸在所述进口端和所述出口端之间的阀腔；

位于所述阀体的所述出口端周围的所述阀腔内的阀压力腔；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞，所述锥形部的横断面在远离于所述进口端的方向内其直径增大，所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径并且具有至少一条空气通道允许空气从其间流过；

位于所述压力腔的内表面与在所述阀体的所述出口端附近的所述面的相交位置处的所述压力腔的边缘；

所述阀组件具有安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压于与所述压力腔的所述边缘和所述锥形部密封接触从而防止空气从所述进口端经所述阀腔从所述出口端流出的正常位置，根据所述压力腔内产生的开启压力，所述弹性密封可在所述锥形部上运动而远离于与所述压力腔的所述边缘的密封接触；

当压缩机产生间隙压力并且预选阀间隙存在于所述弹性密封和所述边缘之间时，从所述进口端流入并从所述阀体的所述出口端流出的空气量保持持续；以及

所述锥形部具有限制器，从而当预选的阀间隙存在于所述弹性密封和所述压力腔的所述边缘时，限制所述弹性密封在远离于所述阀体的所述进口端的方向上的进一步运动。

67.如权利要求66所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的垫圈插件，所述垫圈插件形成了所述阀体的所述面，所述垫圈插件还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

68.如权利要求66所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的凸缘延伸部，所述凸缘延伸部还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

69.如权利要求66所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

70.如权利要求66所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

71.如权利要求66所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

72.如权利要求66所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

73.如权利要求66所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

74.一种用于空气压缩机的止回阀，包括：

阀体，该阀体具有使空气通过而进入所述止回阀的进口端、使空气通过而排出所述止回阀的出口端、位于所述阀体内且在所述进口端附近和所述出口端附近之间延伸的阀腔，以及位于所述阀腔内的内斜面，所述斜面的横断面的直径在所述阀体的所述进口端下游方向上增大；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞和轴，所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，所述锥形部的横断面在所述进口端的下游方向上其直径增大；所述轴包括四条单独的空气通道，空气可通过所述通道从所述阀体的所述进口端朝所述出口端向下游流动；

所述阀组件具有安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压于与所述阀体和所述锥形部密封接触从而防止空气从所述进口端向下游流动并从所述出口端流出的正常位置；

当空气压缩机产生一定量的气压时，所述阀组件允许空气从所述阀体的所述进口端向下游流动并从所述出口端流出，其中所述一定量的气压是产生作用于所述弹性密封足以使之沿着所述锥形部位于远离于所述阀体的位置处的作用力以及在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙所必需的；

位于所述弹性密封上游并且与该密封环绕相邻、为所述阀腔一部分的压力腔；

所述弹性密封具有外表面区域，当所述弹性密封未处于正常位置并且与所述斜面密封接触时与当所述弹性密封处于正常位置并且与所述斜面密封接触时相比，所述弹性密封被设置成允许更多的所述外表面区域暴露在由空气压缩机产生的气压下；

所述锥形部包括限制器，以当所述弹性密封与所述斜面之间分开一个预选阀间隙时，进一步限制所述弹性密封在下游以及远离所述阀体的所述进口端的方向内产生运动；以及

所述阀腔位于所述进口端附近和所述弹性密封接触所述斜面的位置附近之间的那部分具有最小的断面面积，该断面面积允许流经所述预选间隙的气压足以持续地将空气从所述阀腔中去除，当所述空气压缩机的压缩缸进行重复的循环使所述密封位于远离于所述阀体的位置并且在所述阀体和所述密封之间产生预选间隙时，防止由所述阀上游处的空气压缩机产生的背压大量累积。

75.如权利要求74所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

76.如权利要求74所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

77.如权利要求74所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

78.如权利要求74所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

79.如权利要求79所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

80.一种用在空气压缩机和存储空气的空气接收器之间的止回阀，所述止回阀包括：

阀体，该阀体具有可与空气压缩机相连的进口端和可与空气接收器相连的出口端，以及位于所述阀体内延伸在所述进口端和所述出口端之间的阀腔；

位于所述阀体的所述出口端周围的所述阀腔内的阀压力腔；

相对于所述阀腔位于一个位置处的阀组件，所述位置使得所述阀组件能够控制经过所述阀腔的空气流动，所述阀组件包括具有至少一个锥形部的插塞，所述锥形部的横断面在远离于所述进口端的方向内其直径增大，所述插塞在所述阀体的所述出口端附近延伸穿过所述阀腔的直径，并且具有至少一条空气通道允许空气从其间流过；

位于所述阀体的所述出口端处的所述压力腔的边缘；

所述阀组件包括安装在所述锥形部周围以在所述锥形部上往复运动的弹性密封，所述锥形部将所述弹性密封偏压于与所述压力腔的所述边缘和所述锥形部密封接触从而防止空气从所述进口端经所述阀腔从所述出口端流出的正常位置，根据所述压力腔内产生的开启压力，所述弹性密封可在所述锥形部上运动而脱离与所述压力腔的所述边缘的密封接触；

空气压缩机能够产生至少一个间隙压力，该间隙压力大于所述开启压力，从而使所述弹性密封远离于正常位置一定距离，使得在所述弹性密封和所述压力腔的所述边缘之间产生预选间隙，当压缩机产生间隙压力并且预选阀间隙存在于所述弹性密封和所述边缘之间时，从所述进口端流入并从所述阀体的所述出口端流出的空气量保持持续；

位于所述锥形部上的限制器，从而当预选的阀间隙存在于所述弹性密封和所述压力腔的所述边缘时，限制所述弹性密封在远离于所述阀体的所述进口端的方向上的进一步运动；以及

所述弹性密封包括外表面区域，当所述弹性密封未处于正常位置并且与所述压力腔的所述边缘密封接触时与当所述弹性密封处于正常位置并且与所述压力腔的所述边缘密封接触时相比，所述弹性密封被设置成允许更多的所述外表面区域暴露在由空气压缩机产生的气压下。

81.如权利要求80所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的垫圈插件，所述垫圈插件形成了所述阀体的所述面，所述垫圈插件还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

82.如权利要求80所述的止回阀，还包括位于所述阀体的出口端附近的凸缘延伸部，所述凸缘延伸部还形成了所述压力腔和所述边缘的至少一部分。

83.如权利要求80所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角。

84.如权利要求80所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部和至少一个第二锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角。

85.如权利要求80所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第一锥形部的入射角不同于所述第二锥形部的入射角，所述第二锥形部的入射角不同于所述第三锥形部的入射角。

86.如权利要求80所述的止回阀，其中所述锥形部包括至少一个第一锥形部、至少一个第二锥形部以及至少一个第三锥形部，所述第二锥形部的入射角浅于所述第一锥形部的入射角，所述第三锥形部的入射角浅于所述第二锥形部的入射角。

87.如权利要求80所述的止回阀，其中所述锥形部具有曲线形的剖面形状。

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