CN103782070A - 活塞腔室结合体–范德布鲁姆马达 - Google Patents
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Abstract
一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(185)界定的腔室(186),且包括在该腔室中的活塞,该活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置(208)与第二纵向位置(208’)之间接合地移动,该腔室具有多个截面,所述截面在第一及第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且具有至少实质上连续的不同截面面积,该活塞包括可弹性变形的容器。该活塞经制造以具有该容器的在其无应力及不变形状态下的制造尺寸,这是通过该结合体来实现,该结合体包括:用于自该容器外部(210)的位置将流体引入至该容器中、藉此致使该容器加压、且藉此使该容器膨胀的装置;该致动器活塞壁的光滑表面,至少一直延续到其与该腔室的壁的接触区域附近,藉此使该容器自该腔室的第二纵向位置移位至第一纵向位置。
Description
19627-活塞腔室结合体范德布鲁姆马达 01-07-2012
19627技术领域
一种活塞腔室结合体包含藉由一内腔室壁界定的一腔室,且包含在该腔室壁内部的一活塞,该活塞将可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间接合地移动,该腔室具有多个截面,这样的截面具有在该腔室的该第一纵向位置及该第二纵向位置处的不同截面面积及不同圆周长度以及在该腔室的该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处的至少实质上连续的不同截面面积及不同圆周长度,该第一纵向位置处的该截面面积大于该第二纵向位置处的该截面面积,该致动器活塞包含具有用于与该腔室壁接合地接触的一可弹性变形的容器壁的一容器,该容器可弹性变形以提供该活塞的不同截面面积及不同圆周长度以便在该活塞在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的这样的中间纵向位置的相对移动期间适应该腔室的这样的不同截面面积及不同圆周长度,该致动器活塞经制造以具有该容器的在其无应力及不变形状态下的一制造尺寸,在该状态下,该致动器活塞的圆周长度大致等于该腔室的在该第二纵向位置处的圆周长度。
19627背景技术
本发明涉及在马达且具体言之为汽车马达中用于相对于现有致动器替代地且有效地起作用的致动器的解决方案,且涉及此类致动器用于对抗气候变化的重要目标。另外,本发明涉及用于有效的吸震器及泵的解决方案。
具体言之,本发明涉及获得一马达的问题的解决方案,该马达不使用类似汽油、柴油的油类衍生物的可燃技术且可比得上基于这样的可燃技术的当前马达。且另外,遵照减少CO2排放的需求,以便亦比得上基于H2或甚至空气的燃烧马达,这是因为该燃烧马达不需要用于为马达提供能源的新的配送网络。
基于油类衍生物的燃烧马达落后于现今的技术标准,仅为约一世纪之久的概念的最佳化版本。这意味着其不再符合现今的生活标准:宝贵且有限的可用油的浪费,及污染源,诸如其中类似CO的毒气及类似CO2的为引起气候变化的重要原因的气体的排放。另外,燃烧马达倾向为重的,使得对于客车而言,运输重量比(=一个人的重量比上所运输的总重量)可为约12(小型客车)至33(四轮驱动的轿车)。
基于H2或甚至是空气的新型燃烧马达缺少用于为这样的马达递送能源的配送网络,诸如现今用于递送汽油、柴油及NLG气体的加油站。甚至对空气起作用的当前马达亦需要用于在大且重的汽缸中提供必要的高度压缩空气的「填充」站,此类配送网络的缺少是基于空气的该马达为何以使得亦可按可燃方式(例如,汽油或柴油)起作用的方式来建构的原因,因此,再次返回至奥托(Otto)马达,此情形应该要加以避免。
建立关于此等上次提及之新的将要使用的可燃材料的提供商的新网络需要极高的财政投资,且给出归因于摆脱不了的情形所致的困难。不具有适当的经良好掩蔽的网络,将不能配送此等马达,因为无人将购买此类马达,此归因于缺少可用性,且在有证据证明将会形成市场之前,无人会想要投资到该网络中。为了快速地介绍且广泛地配送无污染马达,此马达必须独立于用于提供能源的网络。用于H2的家用填充站的当前发展看来是个令人感兴趣但相当棘手的想法,因为此种气体是极危险的气体,且仅应由受过指导的人员处置。
19627发明目的
目标是提供将用在泵、致动器、吸震器中的活塞与腔室的结合体以及这样的致动器在马达及其它者中的使用。
19627发明内容
在第一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该结合体包含用于自该活塞外部的一位置将流体引入至该容器中、藉此致使该容器加压、且藉此使该容器膨胀且使该容器在该腔室的第二纵向位置与第一纵向位置之间移位的装置。
一经典致动器活塞位于一直列式汽缸中,且该活塞包含一活塞杆。该活塞杆由于该活塞的两侧之间的压力差而移动,上次提及的活塞可为以下活塞,其是由非弹性材料制成且包含至少一密封环,从而将该活塞密封至汽缸壁,其中该活塞相对于该汽缸移动。一活塞杆可由汽缸的一侧或两侧上的轴承导引。该汽缸外部的活塞杆可推动或拉动一外部器件。该活塞杆亦可接合一曲柄轴,使得该曲柄轴轴杆的旋转发生,此可导致(例如)车辆(包含该致动器及曲柄轴)的运动。
该致动器活塞在位于直列式汽缸中时亦可为充气式活塞,例如根据EP1179140Bl的技术方案5以及技术方案28及34的容器型活塞。若该充气式活塞已在内部加压,则其优选经加固的壁可分别接合或密封至该汽缸的壁,且可关于其在该汽缸中的运动起作用,如该直列式汽缸中的上述经典活塞。为了致使该运动,在该活塞的两侧上(例如,在该腔室的壁中)的阀可为必要的,且该活塞的具有某一压力差的两侧上的汽缸中的流体优选由控制装置控制。改变上次提及的容器壁内部的压力的大小可仅对该活塞壁接合或密封至该腔室的壁的能力有影响。仍然,经由容器的壁与该腔室的壁之间的摩擦,该内部压力可能对该活塞的运动速度具有影响。
根据本发明的致动器为具有一充气式活塞的活塞腔室结合体。该活塞内部可优选存在处于某一压力下的流体及/或发泡体,壁包含材料及优选加固件的活塞可允许其改变形状及/或大小,且该活塞可在腔室中移动或反之亦然,优选不需要腔室中的流体及/或该腔室中该活塞的两侧上的该流体或发泡体的压力差,该腔室中的流体当然可仍存在为(例如)在大气压力下的空气(例如)以用于达成控制目的。
另一必需参数可为腔室的壁不平行于该腔室的中心轴线,而该腔室壁在该活塞的所欲运动方向上的角度具有正值,使得该活塞可在该方向上膨胀。膨胀优选可自该活塞的第二纵向位置(在此处,该活塞具有其最小圆周大小:其无应力制造尺寸)至该活塞的第一纵向位置(在此处,该活塞具有其最大圆周大小)来进行,请参见EP1384004B l。
活塞的运动可藉由朝向该容器型活塞的内腔室壁的力来起始,这样的力在该容器膨胀时出现。因此,该运动可藉由自该腔室的壁至该容器的壁的反作用力来起始。此等力为对该容器的壁的膨胀的反作用,且该膨胀可为由于经由一围封式空间自该活塞外部的一位置将更多流体引入至该容器中而增加该活塞中的流体的容积及/或压力的结果。
在具有图8D(WO2004/031583)的加固件的根据图7A至图7C(WO2004/031583)的活塞的工作原型中,该活塞自第二纵向位置飞速前进至第一纵向位置,且若无负载,则在具有所谓的恒定最大工作力形状(WO2008/025391,图6B)的腔室中具有波动速度,已处于该活塞内部比大气压多几巴的过压下,该过压存在于该腔室中该活塞的两侧处,且在第二纵向位置至第一纵向位置的方向上该内腔室壁与该腔室的中心轴线成波动的正角。在下文解释该活塞的速度的该所经历的波动。
该容器的壁与该腔室的壁之间的接触可为接合式或密封式的。此情形或多或少视活塞杆上的负载而定,如该原型所揭露。在致动器上无负载的情况下,接触可为接合式的而非密封式的。在致动器上有负载的情况下,容器上的驱动力大于该致动器上无负载时的情况下的驱动力,这是为何可能存在来自该容器的壁的在该腔室壁上的足够的力,使得这样的壁之间的接触为密封式的。亦可为,在该活塞的移动期间,与该腔室的壁的接触可顺序地为接合式及密封式的。
活塞为何移动的原因可能如下。若自该腔室的壁至该容器的壁的反作用力的纵向分量(其是指向第一纵向活塞位置)大于该腔室的壁与该活塞的壁之间的摩擦力的纵向分量(其是指向第二纵向活塞位置),则总的所得力将指向第一纵向活塞位置,且因此,该活塞将自第二纵向位置移动至第一纵向位置。如优选地,该容器的最接近于第二纵向活塞位置的末端藉由盖(192)紧固至活塞杆,该活塞杆亦将移动。已出现自推进式致动器,其可为藉由该活塞外部、该腔室内部的压力差移动的活塞的替代。该容器的另一端优选藉助于盖(191)而可在该活塞杆上方滑动式移动,这意味着藉由盖(191)在该活塞杆上方朝向盖(192)移动,该容器的膨胀使这样的盖(191)及(192)彼此更接近。这是归因于该容器的壁的选定加固件,该加固件优选为自盖(191)指向盖(192)的加固带的一层,该层放置于平行于该腔室的中心轴线的平面中(例如,WO2004/031583,图8D),且视情况地具有与该腔室的中心轴线所成的些微角度及/或以极小角度彼此相交的加固件的至少两个层。
归因于在第一纵向活塞位置的方向上该壁相对于该腔室的中心轴线的正斜率,以及活塞与该腔室的壁的接触表面在纵向方向上优选位于该活塞的可弹性变形的壁的中点下方(视情况地大致在该活塞的可弹性变形的壁的该中点的正下方)的事实,该移动将导致该容器的壁的膨胀。因此,这样的壁之间的原始接触区域将变得较大,且得到增加的摩擦力。该运动可能减慢,因为朝向第一活塞位置的总的所得力减小。
大致在同时,该容器的在该增加的接触区域与该可移动盖之间的壁膨胀,该运动将导致盖(191)、该活塞的可移动末端更接近于紧固至活塞杆的盖(192)。这意味着归因于该容器内部仍存在的过压(在自第二纵向活塞位置移动至第一纵向活塞位置期间,该围封式空间的容积可能需要为恒定的)、该容器的壁中的加固件,该壁亦膨胀,离第二纵向位置愈近愈圆。这意味着该容器的壁翻转腔室的壁,使得该接触区域朝向第一纵向位置移动,藉此增加该腔室的壁对该容器的壁的反作用力的分量。朝向第一纵向活塞位置的所得力的分量将增加且将快速变得大于摩擦分量,使得该容器的最接近于第二纵向活塞位置的部分以增加的速度朝向第一纵向活塞位置移动,藉此带着不可移动盖(192)且因此亦带着活塞杆一起移动,该活塞自第二纵向活塞位置移动至第一纵向活塞位置。
相对于大气压来量测该过压,这是为何当该活塞可位于封闭腔室内部时,上次提及的情形可需要在该活塞的两侧上以便能够与该结合体的周围连通,该结合体可优选处于大气压下。
代替围封式腔室空间,腔室中的流体可与一围封式腔室空间连通,使得该腔室中的流体不阻止该活塞的该移动。这是可用在吸震器中的概念。
围封式腔室空间或至大气周围环境的通道是否可为必要的视活塞至腔室壁的密封能力而定。活塞至壁的泄漏亦可为预期的,且可存在,因为活塞至腔室壁的100%密封可能并非必要的(接合)。因此,在该容器的每一侧上连接该腔室的空间的通道可藉由该活塞所包含的一通道来互连。
该活塞可包含一围封式空间,例如,中空活塞杆。该活塞的内部可与该围封式空间连通。该围封式空间的容积可为恒定或可变且可调整的。该围封式空间可与一压力源连通。
在第二方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
一活塞腔室结合体进一步包含用于自该容器经由该围封式空间将流体移除至该活塞外部的一位置、藉此致使该容器收缩的装置。
在该活塞的自其第一纵向位置至第二纵向位置的冲程的返回部分期间,移动可藉由至少三种可能方式来进行。传统方式,其中该活塞密封地接合该腔室的壁。然而,该移动可耗费能量,因为容器型活塞内部的流体的余量可朝向该围封式空间输送,该活塞皱缩且因此减少其内部容积,该围封式空间的内部压力可能增加。为了节省能量,活塞可接合但不密封至该腔室的壁,此将减少该活塞与该腔室壁之间的摩擦力。最后一种方式可藉由在该冲程的该部分期间藉由自该容器抽出流体来减少容器的内部压力来进行。彼情形可藉由控制该围封式空间中的压力的控制装置来达成。
在第三方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该活塞可相对于该腔室壁至少自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置。
有可能将活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置,而不接合该腔室的壁。此情形可藉由将该活塞内部的压力减少至最小等级来进行,例如,在最小等级时活塞的壁无应力且其圆周为其制造时在一压力(例如,大气压)下其制造尺寸的圆周,使得该活塞可到达第二纵向位置而不会卡住。
在第四及第五方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中
该活塞包含一活塞杆,该活塞杆包含该围封式空间。
该活塞包含在该腔室外部的接合装置。
活塞杆的悬吊可能为特殊的,例如,根据WO2008/025391中展示的那种轴承类型,以便在活塞将不会接合该腔室的壁的情况下,在该冲程的该部分期间导引该活塞,而无需活塞自身的导引。
该活塞杆可在一个纵向方向上自该活塞延伸,且藉由在该腔室的一端处的轴承导引。彼情形意味着该活塞杆可包含该围封式空间,且亦包含一(例如)位于该腔室外部的接合装置。当该活塞自第二纵向位置移动至第一纵向位置时,可推动或拉动该接合装置。相反的是将不能够推动或拉动接合装置。该活塞外部的一力可将该活塞自第一纵向位置驱动至第二纵向位置。当该活塞可能不会自第一纵向位置密封式移动至第二纵向位置时,当该活塞包含该活塞杆时,该活塞杆上的力可驱动该活塞。此情形可藉由该接合装置来达成。
然而,亦有可能该活塞包含在两个纵向方向上延伸的活塞杆,且一活塞杆可通常为另一活塞杆的延续部分。一个或两个活塞杆可包含(例如)位于该腔室外部的接合装置。当两个活塞杆末端可在该腔室外部延伸时,该活塞杆的一轴承可刚性地紧固至该腔室,而另一轴承可相对于该腔室浮动。当该活塞自第二纵向位置移动至第一纵向位置时,可同时拉动及推动该接合装置。相反的是返回冲程将不能够推动或拉动接合装置。该活塞外部的一力可将该活塞自第一纵向位置驱动至第二纵向位置。当该活塞可能不会相对于该腔室自第一纵向位置密封地移动至第二纵向位置时,当该活塞包含该活塞杆时,该活塞杆上的力可驱动该活塞。此情形可藉由该接合装置来达成。
在第六及第七方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中该活塞杆连接至一曲柄轴,其中:
一曲柄经调适以使该活塞在该腔室的第二纵向位置与第一纵向位置之间的运动转变成该曲柄的旋转。
该曲柄将其旋转转变成该活塞自该活塞的第一纵向位置至第二纵向位置的移动。
该接合装置可为曲柄轴,该曲柄轴藉由该活塞杆而连接至该活塞。为了能够至少起始该活塞自该腔室的第一纵向位置至第二纵向位置的运动,该曲柄轴应在该运动藉由该活塞开始之前就转动,使得由该活塞自第二纵向位置至第一纵向位置的运动产生的该曲柄轴的配重推进可传递至该活塞。
另一选项是,该活塞在第一纵向位置与第二纵向位置之间的运动可藉由该曲柄轴的运动来进行,藉由(例如)另一活塞腔室结合体来起始,其中该活塞同时自其腔室的第二位置移动至第一位置(至少两个汽缸,对同一曲柄轴一起起作用)。
该活塞的初始运动可(例如)藉由电动马达来进行,该电动马达起始且短暂地维持该曲柄轴的旋转(为一种起动马达),直至该曲柄轴藉由活塞腔室结合体转动为止。
在第七及第八方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中该活塞杆连接至一曲柄轴,其中:
该曲柄轴包含一第二围封式空间。
该第二围封式空间与一动力源连通。
该曲柄轴可为中空的且包含一第二围封式空间。这意味着该曲柄轴轴杆及其配重以使得此等各者共同形成自一容器型活塞朝向该曲柄轴轴杆的末端的一通道的方式为中空的。藉由一O形环密封件,此通道可与一压力源连通。
其亦可位于该曲柄轴中(包括该曲柄轴的轴承在内),使得其可与外部动力源连通。
在第九方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
-在该活塞自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置的时段期间,该第二围封式空间与该活塞杆中的第一围封式空间连通。
在该冲程的自第一纵向位置至第二纵向位置的部分期间,该活塞可减压至制造该活塞时所处的某一压力等级,且此减压可藉由在该活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置的必要时段期间将该活塞中的第一围封式空间连接至该曲柄轴中的第二围封式空间来进行。制造该活塞时所处的压力等级可能并非大气压,而是可为任一压力等级。当第一围封式空间与第二围封式空间彼此连接时,该压力等级愈高,可能丢失的能量愈少。
在第十方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
-该曲柄轴包含一第三围封式空间,该第三围封式空间在该活塞自该腔室的第二纵向位置移动至第一纵向位置的时段期间与该活塞杆的第一围封式空间连通。
当该活塞的移动使方向自朝向该腔室的最终第二纵向位置移动改变成朝向该腔室的第一纵向位置移动时,此第三围封式空间具有再次对活塞加压的功能。该加压是藉由将第三围封式空间连接至第一围封式空间来进行,该第三围封式空间具有相对于该第一围封式空间的过压。在活塞的运动已改变方向之后,可尽可能快地进行加压。
在第十一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
-在该活塞自该腔室的第二纵向位置移动至第一纵向位置的时段期间,该第三围封式空间与该第二围封式空间连通。
一种吸震器,其包含:
-根据所有先前提及的方面的结合体,
-用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,其中该接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处该活塞处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处该活塞处于第二纵向位置处。
一吸震器可进一步包含一围封式空间,该围封式空间可与该容器连通。该围封式空间可具有可变容积或恒定容积。该容积可为可调整的。
一吸震器可包含该容器及该围封式空间,该围封式空间可形成包含流体的至少实质上密封的空腔,当该活塞自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体可受压缩。
用于泵抽流体的泵,该泵可包含用于自该腔室外部的一位置接合第二腔室中的第二活塞的装置、连接至该第二腔室且包含一阀装置的流体进口,以及连接至该第二腔室的流体出口。一泵,其中该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处该活塞可处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处该活塞可处于该腔室的第二纵向位置处。
一泵,其中该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处该活塞可处于该腔室的第二纵向位置处,在该内部位置处该活塞可处于该腔室的第一纵向位置处。
该活塞腔室结合体的技术可用在马达、具体言的用在汽车马达、具体言的自推进式致动器中。
该活塞亦可相对于锥形壁在一腔室内移动,该腔室可为圆柱形或圆锥形(未图示)。
(致动器)活塞位于其中的腔室可为以下类型的,其中该腔室可包含在一第一纵向位置附近的纵截面部分的凸形形状壁,该部分可藉由一共同边界而彼此划分,两个紧接着的共同边界之间的距离界定这样的纵截面部分的壁的高度,这样的高度随该活塞的增加的内部过压额定值而减小,或在自第一纵向位置至第二纵向位置的方向中,该截面共同边界的横向高度可藉由最大工作力来确定,该最大工作力可经选择而对于这样的共同边界为恒定的。
另外,该腔室可包含一截面边界的壁,该壁平行于该腔室的中心轴线。
而且,该活塞腔室结合体可包含在这样的凸形形状的壁与该平行壁之间的一过渡段,其中该过渡段可包含至少一凹形形状的壁,该凹形形状的壁可位于一第二纵向位置附近。
而且,该活塞腔室结合体可包含一凹形形状的壁,该壁可至少位于一凹形形状壁的一侧上。
19627发明内容-可行性研究
关于「绿色」马达的可行性研究如下,请审阅图10B及图11B,该两个图给出对该问题的良好鸟瞰图。此为一系统,其中该马达的输出藉由新的推进系统产生,其中在具有连续不同的截面面积的腔室中的一充气式致动器活塞是藉助于内部压力自一最小截面面积移动至较大截面面积,藉此减小内部压力,而在返回冲程期间,该致动器活塞的流体进一步减压,其中该流体藉由使用根据WO2000/070227的节省能量的活塞腔室结合体的级联泵抽系统来再加压,其中至少一级是藉由一外部绿色动力源(例如,太阳)或优选任何其它持续性动力源或视情况地非持续性动力源来供能。更有效且可靠的解决方案可见于图11G及图13F中。彼系统遵照早先叙述的规范。
基于图11A的原理的用于「绿色」马达的平移动力源
关于本发明的总体系统解决方案为:该「绿色」马达因此可基于当前用在可燃引擎中的相当的构造组件,但需要新的构造组件以比当前燃烧马达的那种构造组件有效得多地起作用,且更加有效得多,使得所使用的能量可自优选「绿色」能源(例如,类似太阳、优选在该马达运转时藉由(例如)电解产生或视情况地藉由H2可再填充储罐+燃料电池产生的H2的燃烧)获得;及/或自一压力储槽获得,该储槽含有一加压流体,在制造马达时一次填充完,优选是低压(例如,约10巴),视情况地为高压(例如,<300巴),且优选在该马达操作期间再加压,视情况地在马达不运转时再填充;及/或自蓄电池获得,该蓄电池在制造马达时充电、且优选在马达运转时连续再充电,及/或视情况地在马达不运转时再充电;及优选自系统自身获得,因为所需的能量可能小于该系统可执行产生运动的任务的可用的总能量;视情况地自另一动力源获得。
WO2000/070227揭示一种活塞腔室结合体技术,若一腔室的最小截面面积位于最高压力出现之处:在第二纵向位置处,则该技术可节省大量能量,例如在第二纵向活塞位置处在具有(自第一纵向位置处的)的管中,对于在8巴(汽车马达的当前工作压力)至(例如)10巴下的泵,节省高达65%的能量。相反,藉由将该技术用在致动器而非泵中,甚至更有效率。WO2004/031583揭示一种可膨胀的活塞类型(例如,椭圆体球体:小球体、大球体),当一活塞的不受应力的制造尺寸具有一圆周时,该可膨胀的活塞类型不卡在该腔室中,该圆周大致为该腔室的具有最小截面面积的彼部分的圆周的大小:此最小截面面积可在第二纵向位置处。此活塞类型展示特殊特性,用作该腔室中的致动器活塞,且此等特性在本发明中主张:该致动器为自推进式的,若该活塞在该第二纵向位置处自该腔室外部的一压力源经由其围封式空间来加压,且当该腔室中该活塞的两侧之间不存在压力差时,同时该腔室的壁与该腔室的中心轴线之间存在非零角,在一工作原型中,该致动器活塞膨胀且以260N飞速前进至一腔室中的第一纵向活塞位置,在这样的第一纵向活塞位置处,截面面积最大,该腔室已经设计以具有260N的恒定最大工作力(WO2008/025391、WO2009/083274)。此种现象可用在此「绿色」马达中,藉此交换基于自可燃技术得到的能量的运动,然而,仍使用曲柄轴。归因于膨胀所使用的能量可为约5巴(例如,自10巴至5巴过压,归因于活塞的容积的增加),例如藉由围封式空间的恒定容积自椭圆体球体膨胀(WO2009/083274)。必须在系统中再获得此压力降,因为在返回冲程中,致动器活塞需要在第二纵向活塞位置处变成不受应力的,在第二纵向活塞位置处其具有其制造尺寸,因此具有(例如)0巴的内部过压。在活塞的围封式空间连接至另一围封式空间时,可再使用在第一纵向活塞位置处的5巴过压,该另一围封式空间可位于(例如)该曲柄轴内,且其经由(例如)两级泵抽过程来使压力再次自5巴增加至10巴。此情形可藉由使用WO2000/070227中所揭示的活塞腔室结合体技术的另一方面来有效地进行,使得在再加压过程中,亦可节省65%的能量:例如,藉由使用基于(例如)EP1179140B1的技术方案1或基于WO2000/065235的图5A至图5H的活塞,其进一步发展在本发明中另外主张。藉由将该泵的曲柄轴连接至该致动器活塞的主曲柄轴,自此等65%能量减少,可节省另外的额外能量:例如,该额外节省可假定为35%。因此,总节省为:76.7%(65+1/3×35%)。因此,应自另一泵得到23.3%的能量,该另一泵(例如)与上次提及的泵相同,但现在其是自(例如)电动马达得到其能量,该电动马达自该蓄电池接收其电力,该蓄电池视情况地藉由太阳电池(其不应大于普通汽车的车顶,或并入于汽车的涂料中的太阳电池)充电,或视情况地藉由燃料电池充电,或优选地藉由一交流发电机来充电,该交流发电机可自该马达自身的系统的轴杆或小型H2可燃引擎的轴杆获得其旋转。令彼泵起作用所必需的能量为23.3%的35%,为8.2%。
该马达或噪声可能均不产生热,同时此马达的重量可能实质上(例如,60%)低于当前燃烧马达的重量,同时燃烧马达所需要的几乎所有额外控制器件(诸如,控制水温以达成冷却目的、控制油温及排气系统)可能为不必要的,具有铝及/或塑料本体的汽油罐亦可能为不必要的,将来的汽车可能为当前汽车的重量的一半,例如VW Golf Mark II重量836kg,而根据本发明来设计及制造,其重量可为约425kg:在仅有驾驶员的情况下,TWR为:6.3!
仍存在的问题可为当仅一太阳电池可用来对该蓄电池再充电时在黑夜中长时间驾驶。然而,城镇街道中灯柱的灯的光可将足够的光给予太阳能电池。
而且,齿轮箱可为必要的,因为此「绿色」马达的rpm可低于当前燃烧马达的rpm。
19627(修订)说明的添加物-19618中的可行性研究
可行性研究迄今为止仍未定量地并入与奥托马达类型相比藉由本发明的马达所产生的热的缺少。
当可并入热损失时,则本发明的马达类型更令人感兴趣且更令人信服。热损失可给予当前奥托马达25%的效率。当可假定在第一例子中本发明的这样的马达类型根本不产生热(等温),则有可能将用以将流体自5巴加压至例如10巴(当制造马达时,10巴已存在于压力储槽中)的能量减少约65%。藉由自推进式致动器活塞,根据本发明的马达类型的总效率可接着低于10%,即8.75%,且到目前为止此可能为空前的(David JC Mackay,SustainableEnergy-without the hot air-2009)。此外,当用于再生压力的泵(展示于本发明中)使用根据本发明的活塞腔室结合体类型,则可再节省65%的能量。因此,若我们将忽略泵产生热,则此可导致8.75%×0.875=7.6%的总能量使用。然而,当用于泵抽的能量的一部分可来自另一能源(来自总马达功率),诸如藉由(例如)太阳能(光伏打)及/或燃料电池(例如,H2)充电的蓄电池,来自飞轮或来自耦接至发电机的再生制动器件时,则所使用的总能量仍可低于10%。
早先已得出结论,根据图15C或图15D及图19D的马达类型的配置可为最有效的(简单构造,几乎等温的热力学),且可另外为最可靠的(无泄漏),且其中图13F、图13G及图19D的配置不使用产生旋转的曲柄,图13F的配置将用在汽车马达的定量评估中。
我们使用当前VW Golf Mark II型号RF,1600cc,重836kg,具有53kW/71pk汽油马达,包含各自的4个汽缸,及9巴的压力,以及77mm的冲程,作为本发明的基准。此情形给出每汽缸1159N的最大力,每汽缸约116kg。若将自车体取出所有燃烧部分,且将使用铝代替钢用于该车体,则可假定约50%的重量减少。因此,每汽缸需为58kg以驱动铝车体,高达4个乘客及行李。
WO2008/025391中展示的泵的腔室具有260N(26kg)的最大工作力,大致在自2巴至10巴的整个400mm冲程内,且分别具有至的直径。在此腔室中使用充气式椭圆体形状的活塞,致动器在实践中极好地起作用。因此,现在用作致动器的部分的此等腔室中的两者可等效于该VW GolfMark II的汽油马达的一个汽缸,现在是由铝制成,且取出与燃烧有关的所有部分。
在根据本发明的马达中,致动器活塞的围封式空间中的压力将自x巴(冲程:第二、第一纵向位置)改变至约0巴(冲程:第一、第二纵向位置)。「x」的值可经选择以尽可能地小,以便限制能量使用。因为使用该特殊腔室类型,所以工作力的大小独立于压力值,有可能使用压力窗将压力限制为最高等级3.5巴至最低等级约0.5巴。
这样的起始点可移至位于图13F的旋转腔室中的球体形状活塞中的压力的配置,然而,该腔室现在可具有如图13F中展示的形状的更简单的形状,因为31/2巴仅使用该特殊腔室中的冲程的一部分(400mm的216.2mm),每致动器活塞的力为最大260N。
该球体的容积的改变可为相当大的:自V2=4/3×3.14×12.553(P2=0.35N/mm2)=8280mm3至V1=4/3×3.14×23.453(P1=0.05N/mm2)=54015mm3,其为6.5之V且P=7。该腔室的壁相对于中心轴线的角度为:L1=302.78-86.57=216.21,r=10.9:角度=2.9°,此角度为良好的。
对于一个汽缸,一个完整冲程L1而言,用于将在第一纵向位置(指针1)处的该致动器活塞的容积「虚拟」压缩至在第二纵向位置(指针2)处的容积的能量为:
Wisothermal=-P1V1ln(P2/P1)=0.35×54015×ln7=0.35×54015×2.302585×log7=36788Nmm/通道/活塞/旋转=36.8J/通道/活塞/旋转,若每通道将仅存在一个致动器活塞。关于每分钟冲程的数目,根据本发明的该马达不如该汽油马达(900次旋转/分钟)快,这是归因于致动器活塞所采取的较缓慢膨胀及收缩,该致动器活塞是由加固橡胶制成。让我们假定转数/分钟为60,因此每秒1次旋转(比该燃烧马达慢15倍)。W=36.8J/通道/活塞/s。存在2×4「相当之」腔室(汽缸),功率因此为294.3J/s/活塞,其为0.295kW/活塞。当使用5个活塞时,这样的360°腔室(图13F)中的每一个的5个子腔室中的每一个中一个,则所产生的功率可为:5×0.295kW=1.47kW。
对假设1次旋转/秒的检查:数量为53kW的可燃汽油马达,在此研究中早先对其叙述过,则可节省92.4%:可仅使用7.6%:4.03kW。若转数/秒可大致为(四舍五入):3次旋转/秒,则彼情形可首先遵照上述的计算。
因此,一马达包含2×4个「相当之」腔室,每一腔室在5个子腔室中包含5个活塞,以3次旋转/秒来旋转(=180次旋转/分钟),导致约3×1.47=4.4kW的功率,此功率可足以驱动具有铝车体的VW Golf Mark II。
文献(David JC Mackay,Sustainable Energy-without the hot air,第127页,图20.20/20.21)揭露使用约4.8kW的功率来运转的小型电汽车,且该功率来自8×6V的蓄电池,彼车可依靠一个蓄电池充电来行驶77km,且充电时间为几个小时。若能量是来自在该汽车的驾驶期间不可充电的蓄电池,则此情形可为一选项,但并非优选实施例。
使致动器活塞加压及减压需要多少能量,且加压及减压可在驾驶汽车的同时进行吗?
必须在经供能的该马达的这样的致动器活塞中使压力改变。我们使用图11F及图13F中所知的原理。
该能量可来自来自这样的旋转腔室的动能,其中(例如)一经典活塞腔室结合体的活塞藉由凸轮轴移动,该凸轮轴与该马达的主马达轴杆连通。若我们使用已用于计算马达功率的数据,则充气式球体活塞的压力的改变可藉由改变该致动器活塞的围封式空间的容积,藉由改变经典活塞「下面」的容积来进行。
致动器活塞所需的自第二纵向位置至第一纵向位置(因此自具有中等内部压力(3.5巴)的小球体形状()至具有低压力(0.5巴)的较大球体形状())的每活塞每冲程的容积改变是藉由该致动器活塞的内部压力改变来进行,其中围封式空间的容积恒定。力为260N/冲程/活塞,与内部力无关,因此在各自包含5个活塞的8个腔室的情况下,且在每秒3次旋转的情况下,所产生的功率为:4.4kW。
为了自第一纵向位置至第二纵向位置,所需的能量(图14A及图14B):
1.藉由将致动器活塞放气缩小至围封式量测空间中使致动器活塞的球体形状(0.5巴)改变为其制造形状(0巴(过压)),该围封式量测空间现在增加容积,若泵活塞与该围封式空间的壁之间的摩擦力足够小,则此增加容积可能不耗费能量,
Wisothermal=-P1V1ln(P2/P1)=-1(检查此)×4/3×3.14×12.553×ln4.5*/l=-1×8280×2.302585×log4.5=12454Nmm/通道/活塞/旋转,且对于2×4个腔室、每腔室5个致动器活塞,每秒3次旋转,=12.5×8×5×3Js=l.5kW。
(若绝对P1=1巴,则*P2绝对为4.5巴)。
因此:所产生的毛功率为4.4kW,且使马达运转所需的功率为至少1.5kW,因此,除了可能的其它损失之外,约2kW为必需的。
为了接取马达,若遵照上述内容的泵将存在于汽车中,则我们将其与可用的事物进行比较:当前的压缩机具有以下规格:220V、1701/min、2.2kW、8巴、压力储槽1001。我们需要功率,但要在较低压力下,使得此经修改的压缩机对压力储槽稍较快地充气。
对于8巴,P=2200W,因此,对于31/2巴,使用与8巴时相同的再加压时间,可仅需要3/8×2200=825W。即使蓄电池为24V蓄电池,电流仍将为825/24=34.4A,此电流对于蓄电池而言非常足量,且因此,在图11A、图11B、图11G及图12A、图13A的马达配置中,将有许多蓄电池为可用的,在该马达配置中,具有参考数字826/831的泵将为电的。将仅有外部电源才有可能对此等蓄电池充电,使得汽车在多个小时期间将为无效的,电容器解决方案(图15E)仍处于其研究阶段中,此解决方案并非优选实施例,但是一选项。
避免电力转化及使用图15C的马达配置可能为更好的,在图15C的马达配置中,泵826/831与使用(例如)H2的燃烧马达的轴杆连通,H2是优选藉由电解及视情况地藉由燃料电池来产生。上次提及的过程是藉由来自蓄电池的电力来供电,该蓄电池藉由一交流发电机充电,该交流发电机与该轴杆连通。
该燃烧马达需要产生825W,此马达可为使用奥托循环的24cc/66cc(VWGolf Mark II具有53kW、1600cc、φ90mm、4个汽缸的马达,825W是约24cc、90mm一个汽缸,或快3倍;则2.2kW是约66cc、90mm一个汽缸)经典马达,其可比得上大型的当前所用的轻型机踏车马达。几个月以前已在电视上展示了轻型机踏车马达,其使用储存于罐(原先用于汽油)中的水的电解及将所产生的H2用于燃烧过程,此为可行的。对于一汽车,此大小的外部马达确实是辅助马达,我们为了获得较低重量而在早先已自VW Golf Mark II扔出的所有额外可燃设备需要藉由一轻型机踏车马达的相当的设备替换,此遗憾地为必需的,从而无污染或CO2排放,且可藉由适当的噪声减少措施来成功地减少噪声,且重量仅为一汽车及=15kg的151水罐的重量的假定1/6(=约35kg),此可行性研究仍可成立。
结束19627修订19611说明的添加物-19618中的可行性研究
进一步发展可为充气式活塞在特殊设计的腔室中移动,使得活塞的所产生的力最大化,但膨胀最小化(=压力降)。而且,该活塞的受中断的移动或「暂停行为」(请参见第xx页)可藉由该腔室的经修正内部形状来补偿。
根据图1A的该第一原理来控制该马达也是一新方面,每曲柄轴一个致动器活塞腔室结合体,此情况如下。假定压力储槽可能已藉由外部压力源加压仅一次,因这是在马达的制造时加压。该致动器活塞可藉助于使用蓄电池的电起动马达来起动,该蓄电池已藉由太阳电池充电及/或藉由经典发电机来充电,该经典发电机围绕该马达的主轴杆而转动。该起动马达最初使曲柄轴转动,且由于彼移动,在内部对该致动器活塞加压,该致动器活塞的加压其后将取代该致动器活塞的移动的起始,且因此取代该曲柄轴的转动的起始。该起动马达可接着与该曲柄轴解耦。
亦有可能,藉助于敞开压力储槽814使得流体822在内部对该致动器活塞加压来起动该马达,该加压起始该活塞的移动,请参见图1B。
使该马达加速(亦即,使该曲柄轴的旋转加速)可藉由升高该致动器活塞内部的压力、藉助于敞开(管)线[829]中该压力槽与该致动器活塞之间的所谓减压阀来进行。使该曲柄轴的旋转减慢可藉由减少该致动器活塞内部的压力、藉由闭合该减压阀的开口来进行。
为了给予马达更多动力(主轴杆上的扭矩),对于致动器活塞腔室结合体的现有配置,此情况可藉由增加压力来进行,或每轴杆可存在一个以上的致动器活塞腔室结合体。使马达停止可藉由完全闭合该(管)线[829]中的该减压阀来进行。该减压阀可与一调速器连通。
该致动器活塞的压力管理的更多细节可组织如下。在该曲柄轴的曲柄的壁中以及在该活塞杆的末端处可存在孔,这样的孔分别与一第二及第三围封式空间及该围封式空间连通。在某时间点时,此等孔可彼此连通,使得该致动器活塞的围封式空间可与该曲柄轴内的该第二围封式空间或该第三围封式空间连通,在与该第二围封式空间连通时,活塞可接着经由其围封式空间来加压且可在该腔室中自第二纵向位置移动至第一纵向位置。在与该第三围封式空间连通时,当该活塞可自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该活塞的放气缩小可能发生。主活塞泵(818)起始该曲柄轴中该第三围封式空间中的压力的减小及该活塞杆中该围封式空间中的压力的减小,此分别归因于该泵的曲柄轴及该致动器活塞的曲柄轴的相关的预设位置,这样的曲柄轴可装配在同一轴杆上。
该致动器活塞的压力管理的更多细节可如下工作。在该活塞的最后第二纵向位置处可存在孔
该马达中一个以上的致动器活塞腔室结合体可存在于同一轴杆上。然而,此概念可能未有助于遵照这样的规格。因为就当前燃烧马达而论,每轴杆一个以上的活塞腔室结合体可能使马达运转得更平稳。而且,当然,该轴杆上的扭矩将增加。
曲柄轴自身可能为产生旋转运动的效率低的方式,且此外,此类型的活塞腔室结合体的冲程长度可大于(例如)当前燃烧马达的冲程长度,亦即,该曲柄轴的r(旋转)p(每)m(分钟)可实质上低于当前燃烧马达的rpm。齿轮可能是必需的,且齿轮比可不同于当前燃烧马达的齿轮比。齿轮箱可使效率减少例如25%,且该效率可藉由使用诸如流体动态轴承的低摩擦轴承来改良(改良了例如50%)。由于马达可能全部时间都在运转,因此可能需要离合器。因此,汽车马达所需的能量的%应来自(例如)绿色能量,例如,来自(例如)在汽车的车顶/车盖上的太阳电池/整个车体的涂料的太阳能,且彼太阳能可能过多。当然,若一些特殊蓄电池是用来自风力或太阳能的能量来充电,则可能添加此等蓄电池,此添加增加了车辆的静重且增加WTR比,上次提及的情况将部分需要一分散结构。因此,当目标是(例如)「绿色」汽车马达时,此马达类型可能不完全遵照这样的规格。
因此,为了遵照规格,可避免一曲柄轴,以及齿轮。
基于图2A的原理的用于「绿色」马达的旋转动力源
此情形将我们带领至该活塞可旋转而非平移的点,此新类型的马达可为一种「绿色」汪克尔(Wankel)马达。
A1
能量的更好使用可藉由不具有曲柄轴的马达,至少对于推进系统,使用与上文提及的原理相同的原理来获得。除了前文提及的内容之外,能量的此减少使用可特定地在一腔室中在一环绕中心线周围,藉由将该腔室中一活塞的自「1」旋转位置至「2」旋转位置的距离减少至大致该活塞的半径,使得该马达可几乎连续地对该轴杆供以动力来获得,该环绕中心线同心地搁置在该马达的主轴杆周围。
A1
一圆锥形腔室可在纵向方向上成圆形地弯曲,且可填充其360°或一部分,在该圆锥形腔室中,一活塞可充当自推进式致动器。在该腔室中,可有至少一活塞起作用。该马达可包含一或多个致动器活塞腔室结合体,其可使用同一轴杆。在该致动器活塞及/或该腔室的圆运动的中心中,可存在一轴杆,该轴杆可连接至使汽车或另一车辆运转的构造组件,诸如轮子,例如推进器。
可存在两种方式来建构此类马达。一种方式是使该致动器活塞杆的中心轴线在该腔室的中心轴线所处的平面中移动。另一种可能性可为该致动器活塞杆的中心轴线可经定位而垂直于该腔室的中心轴线所处的平面。在两种情况下,该致动器活塞可移动,或该腔室可移动,或该两者均可移动。
在成圆形地弯曲的腔室中使类似用在细长圆锥形腔室中的致动器活塞(椭圆体至球体及球体至椭圆体成形的活塞(例如,WO2000/070227,图9A、图9B、图9C))的致动器活塞运转看似不可能,因为该腔室可在其纵向方向上成圆形地弯曲,使得该致动器活塞的活塞杆的轴承丢失。
实情为,可使用(较小)球体至(较大)球体及(较大)球体至(较小)球体类型的致动器活塞(例如,WO2002/077457,图6A至图6H,图9A至图9C),其归因于其对称形式而致能用于活塞杆的轴承的较不复杂的构造。举例而言,该活塞杆可经由该致动器活塞而定位以垂直于该圆形成形的腔室的中心轴线所处的平面。
由于该腔室的形状与在使用移置移动的活塞时所使用的直列式腔室形状相同的事实,该致动器活塞可在该腔室中移动,但现在是成圆形地移动。
然而,该活塞的壁的部分(其位于该活塞的垂直于该腔室的中心轴线的移置中心轴线后面)及自该活塞的中心至腔室与活塞接合(或密封,或者接合或密封)之处的直线的大小实质上小于在细长腔室的中心轴在线平移的椭圆体球体活塞的相应大小。这是为何每一致动器活塞(球体至球体)已采用的动力可能小于椭圆体球体致动器活塞所采用的动力。此情形需要一马达,其中每腔室使用一个以上的致动器活塞。额外的问题亦需要马达,这是因为致动器活塞是中断地移动(请稍后参见),且在相同的360°腔室中的一个以上的活塞可产生平稳的运动。而且,当该(等)致动器活塞已膨胀至其最大程度时,极短的瞬间出现,在该瞬间期间该致动器活塞内的压力减小,且此压力减小亦可给出运动中的「暂停瞬间」,以便一个致动器活塞克服另一致动器活塞的运动中的「暂停」,这样的致动器活塞可位于该腔室的中心轴在线的不同位置上。作为一实例,若360°腔室已分成4个相同的子腔室,则致动器活塞的数目可为五个,等分360°。
此类旋转马达的主要优点可为,一致动器活塞的自第一圆形位置至第二圆形位置的返回冲程的长度与曲柄轴选项相比已实质上减少且可至少为在第一圆形位置处该活塞的最大半径的大小,这是因为圆形第一位置及圆形第二位置在旋转方向上彼此直接延续。
因此,可能需要管理该致动器活塞内部的压力降低及紧跟其后的压力升高。
可能有两种基本方式来改变这样的致动器活塞的内部压力。一个选项为这样的致动器活塞中的每一个可藉由一通道而连接至一阀,该阀可能够增加/减小这样的致动器活塞中的压力。这样的阀可为计算机操纵的,使得每一致动器活塞内部的压力对于其在该腔室中的位置而言为最佳的。另外,可达成以下情形:该计算机操纵来自充当一压力源的压力槽的压力,使得这样的致动器活塞中的每一个中的可用压力的分布可最佳化可用流体压力在这样的致动器活塞中的使用。第二个选项是(例如)藉由围封式空间的容积的极短改变。此改变可藉由密封地连接至(例如)一细长腔室的壁的可移动活塞来复制。该腔室可能很适宜为在移置方向上具有不同截面的种类。由于移动的速度,此腔室可为具有恒定圆周的种类,使得活塞仅在操作期间弯曲。但,当然,具有不同的移置圆周大小的腔室亦可为一选项。在该腔室内移动的活塞可具有一活塞杆,该活塞杆可与一凸轮盘连通,该凸轮盘可连接至马达所安装于的轴杆。一轮子可处于一活塞杆的末端处,该轮子翻转该凸轮盘。因此,此马达类型因而不消耗流体,而仅消耗该流体的所含能量(压力)。
360°腔室可围绕一轴杆转动,该轴杆的中心轴线可与该腔室的中心相交。该腔室可为轮子的一部分,且该轮子的外部部分可具有一凹口,在该凹口中存在一传动皮带,该传动皮带可驱动辅助器件,诸如发电机。
腔室旋转且活塞不移动的类型的马达无疑为可旋转马达的两个选项中的较不复杂的解决方案。所产生的扭矩亦较好,例如在该解决方案中为5倍,因为每腔室存在相同尺寸的5个以上的活塞。
最可靠的系统可为旋转腔室中的固定活塞。一优点可为,该马达可包含一个以上的活塞,例如5个活塞,这样的活塞各自可位于不同旋转位置处,因为活塞自其第一旋转位置至其第二旋转位置的移置可藉由(例如)其它4个活塞来供以动力,所以此定位可使马达平稳地转动。而且,一活塞在自第二旋转位置移动至第一旋转位置的同时的「暂停行为」(请稍后参见)亦可藉由(例如)其它4个活塞来支持,使得可能不会观测到「暂停」。一齿轮箱可能为不必要的,因为活塞内部的流体的压力额定值将界定主轴杆的速度,此必需的压力窗可容易地藉由此马达的构造来获得,而此压力可容易地藉由一调速器来界定。因此,一齿轮箱可为多余的,且此增加了另外约50kg的重量减少。VW Golf Mark II转化现在已再减少至约350kg。TWR现在为约5.6。
控制旋转马达可按与控制具有平移活塞(或甚至具有平移腔室及不移动活塞,或甚至在腔室及活塞均移动时,未图示)的马达的方式类似的方式来进行。
控制手段:使马达起作用、起动、加速、减慢、供电、停止,及停止使用。
使马达起作用可藉由一通电/断电开关及另一开关来进行,该通电/断电开关接通电力系统,该另一开关将起动马达连接至电路,使得该起动马达连接至该轴杆,且轴杆转动。
在与移动活塞或移动腔室所使用的轴杆相同的轴杆上,可存在一起动马达,该起动马达使用来自起动蓄电池的电力,该起动蓄电池自身藉由来自太阳能的电力充电。该起动马达可使该轴杆转动,且因此起始旋转。
压力管理可如下进行。
A
在活塞移动的马达中,需要对此活塞加压,且使得在最大圆周改变至最小圆周的过渡点时改变压力。此情形可藉助于计算机及喷射射流来以电子方式进行。由于加压流体需要持续,因此该解决方案需要一种新的解决方案。
新电子/机械解决方案
否则,有可能产生机械解决方案,因为压力的改变是具有某一频率的:例如,凸轮轴,其经由同步齿形带与传动轴连通。该凸轮轴可按压与该流体连通的可挠性膜,该流体的压力需要加以管理。
为了使此解决方案较不复杂,该腔室可包含一个而非(例如)4个子腔室,使得压力仅需要改变一次。
AA
在腔室移动的马达中,需要对(例如)5个活塞加压,且使得在最大圆周改变至最小圆周的过渡点时改变压力。此情形可藉助于计算机及喷射射流来以电子方式进行。由于加压流体需要持续,因此该解决方案需要一种新的解决方案。
新电子/机械解决方案
在腔室移动的马达中,需要彼此不同地但以相同次序来管理(例如)5个活塞的内部压力,且型样自身在每一轮均重复,使得此处凸轮轴解决方案亦有可能:凸轮轴,其经由同步齿形带与传动轴连通。该凸轮盘可按压与该流体连通的可挠性膜,该流体的压力需要每活塞地加以管理。
基于图11F的原理的用于马达的平移动力源
B
更可靠的系统可藉由根据图11F及图13F的用于压力管理的新原理来获得,即藉由将活塞及围封式空间中的流体与再加压阶段中的流体分离来获得,活塞中的压力的改变可藉由该活塞的围封式空间的容积的改变来获得。该经改良的可靠性可与减少加压流体的移置数目有关,该加压流体可能泄漏。在此原理中,控制器件可将能量主要用于改变围封式空间的容积。此情形可很好地加以完成,使得此处亦藉由再次使用一活塞来减少能量(例如,一个活塞用于该活塞的功能,且优选地一个活塞用于速度/功率,视情况地一独立的活塞用于功率管理),该活塞是在一汽缸中密封式地移动,该汽缸具有连续不同的过渡截面面积及(例如)改变的圆周,使得可再次获得所使用的能量的65%减少。而且,对于此原理,在旋转腔室中具有固定活塞的实施例可为用于减少能量使用的最佳选项。恒定的圆周亦可起作用,但所得的减少可能较低。
B
充气式活塞内的流体的压力的改变(及消耗)亦可按替代图11A中展示的原理的替代方式来进行。藉由暂时改变该活塞的围封式空间的容积,同时该容积的调整可给出该马达的功率(扭矩)的改变,且此举可连续地或同时地进行。能量是来自
此仍为使用可用能量的更有效方式,且相对于图11A中展示的原理,该新原理可增加该马达的可靠性。在此新原理中,在接合点(诸如,曲柄轴-大末端轴承,及连接杆的两个部分)中在当活塞自第二纵向位置移动至第一纵向位置时的高压流体与当活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时的低压流体之间不存在泄漏。
所使用的能量可用以在圆锥形腔室中移动活塞,该腔室可经最佳化以减少对该活塞的活塞杆施加的用于改变围封式空间的容积的工作力。另外,所使用的能量可在与用于该容积改变的活塞腔室结合体类似的活塞腔室结合体中用于调整该围封式空间的容积。
容积改变活塞的移动可藉由使用加压液体来进行,该加压液体藉助于(例如)阀或其它种类的控制器件或藉由磁性导引来使活塞在腔室中自一点移动至另一点且自另一点移动至一点。此情形对于调整围封式空间的容积的活塞亦成立,该活塞的移动的控制可藉由与一调速器连通来进行,该调速器藉由(例如)人或计算机来控制。
基于图13E的原理的用于马达的旋转动力源
充气式活塞内的流体的压力的改变(及消耗)亦可按替代图12A中展示的原理的替代方式来进行。藉由暂时改变该活塞的围封式空间的容积,同时该容积的调整可给出该马达的功率(扭矩)的改变,且此举可连续地或同时地进行。
此原理在旋转动力源中比用于移置动力源系统更有效,这是因为自第一旋转位置至第二旋转位置的距离几乎为零,因此,改变围封式空间的容积的活塞可藉由凸轮盘来导引,该凸轮盘可安装于轴杆上,马达动力源围绕该轴杆旋转。
事实上,此马达为最有效的马达。
具有一圆形腔室的一马达可包含一壁,该腔室的中心线的长度的至少部分,该壁平行于该腔室的中心轴线。
在一马达中,一圆锥形腔室(细长的或圆形的)可为以下类型的,其中藉由该致动器活塞产生的该活塞杆的力为恒定的。此亦可为并入于该马达中的泵中的任一者的情况,流体在泵中加压。
该致动器活塞位于其中的腔室可包含在一第一纵向位置附近的纵截面部分的内部凸形形状壁,该部分可藉由一共同边界而彼此划分,两个紧接着的共同边界之间的距离界定这样的纵截面部分的壁的高度,这样的高度随该活塞的增加的内部过压额定值而减小,或在自第一纵向位置至第二纵向位置的方向中,这样的截面共同边界的横向高度可藉由最大工作力来确定,该最大工作力可经选择而对于这样的共同边界为恒定的。
在该活塞位于具有内部楔形中心的纵向腔室的情况下,这样的凸形形状壁为凹形形状的。
而且,该活塞腔室结合体可包含一截面边界的一壁,该壁平行于该腔室的中心轴线。
而且,该活塞腔室结合体可包含在该凸形形状壁与该平行壁之间的一过渡段,其中该过渡段可包含至少一凹形形状壁,该凹形形状壁可位于一第二纵向位置附近。
而且,该活塞腔室结合体可包含一凹形形状壁,该凹形形状壁可至少位于一凸形形状壁的一侧上。
上文说明的各种实施例仅以说明方式来提供且不应被理解为限制本发明。熟习此项技术者将容易认识到可对本发明进行组件的各种修改、改变及组合,而非严格遵守本文中说明及说明的例示性实施例及应用且不脱离本发明的真实精神及范畴。
所有活塞类型,尤其是具有可弹性变形壁的容器的那种活塞类型,在其在纵向位置之间移动期间可密封地连接至该腔室壁,接合地连接或不连接至该腔室的壁。或可接合地且密封地连接至该腔室壁。另外,这样的壁之间亦可能不存在接合,有可能这样的壁彼此接触,且此情形可能发生(例如)于容器在腔室中自第一纵向位置移动至第二纵向位置的情形中。
这样的壁之间的连接的类型(密封地及/或接合地及/或接触及/或不连接)可藉由使用该容器壁内部的正确内部压力来达成:用于密封地连接的高压、用于接合地连接的较低压力及用于无连接(制造尺寸的容器)的(例如)大气压,因此,具有一围封式空间的容器可为优选的,这是因为该围封式空间可自该活塞外部的一位置控制该容器内部的压力。
用于接合地连接的另一选项为容器的薄壁,该薄壁可能具有伸出该壁的表面外的加固件,使得泄漏可发生在容器的壁与腔室的壁之间。
在藉由曲柄轴连接至主轴杆的致动器活塞的情况下,且存在皆连接至同一主轴杆的一个以上的致动器活塞,优点可为在这样的致动器活塞的纵向位置彼此不同时,该主轴杆的转动可更平稳,使得这样的致动器活塞中的每一个在自第二纵向位置移动至第一纵向位置时所出现的「暂停瞬间」可能发生在其它时间点时。
以下情形可为必需的,这样的致动器活塞皆在腔室中接合地或密封式地(当在该腔室中移动时,此情形在一纵向位置与另一纵向位置之间可能不同)自第二纵向位置移动至第一纵向位置且自第一纵向位置移动至第二纵向位置,此情形具有以下特性,活塞杆上的力且因此自致动器活塞至曲柄轴的连接杆上的力可独立于致动器活塞所具有的位置(请参见具有参考「19620」的说明及附图),以便使这样的致动器活塞中的每一个的力与该主轴杆同步。
可行性研究迄今为止仍未定量地并入与奥托马达类型相比藉由本发明的马达所产生的热的缺少。
当我们并入热损失时,则本发明的马达更令人感兴趣且更令人信服。热损失给予当前奥托马达25%的效率。当我们假定在第一例子中本发明的这样的马达根本不产生热,则有可能将用以将流体自5巴加压至例如10巴(当制造马达时,10巴已存在于压力储槽中)的能量减少约65%。藉由自推进式致动器活塞,根据本发明的马达的总效率可接着变成低于10%,即8.75%,且到目前为止此为空前的(David JC Mackay,Sustainable Energy-without the hot air)。此外,当用于再生压力的泵(展示于本发明中)使用根据本发明的活塞腔室结合体类型,则可再节省65%的能量。因此,若我们将忽略泵产生热,则此将给出8.75%×0.875=7.6%的总能量使用。然而,当用于泵抽的能量的一部分可来自另一来源,诸如太阳能(光伏打)、来自飞轮或来自再生制动器件时,则所使用的总能量仍可低于10%。
19618修订19611说明的添加物-可行性研究
可行性研究迄今为止仍未定量地并入与奥托马达类型相比藉由本发明的马达所产生的热的缺少。
当可并入热损失时,则本发明的马达类型更令人感兴趣且更令人信服。热损失可给予当前奥托马达25%的效率。当可假定在第一例子中本发明的这样的马达类型根本不产生热(等温),则有可能将用以将流体自5巴加压至例如10巴(当制造马达时,10巴已存在于压力储槽中)的能量减少约65%。藉由自推进式致动器活塞,根据本发明的马达类型的总效率可接着低于10%,即8.75%,且到目前为止此可能为空前的(David JC Mackay,Sustainable Energy-without the hot air2009)。此外,当用于再生压力的泵(展示于本发明中)使用根据本发明的活塞腔室结合体类型,则可再节省65%的能量。因此,若我们将忽略泵产生热,则此可导致8.75%×0.875=7.6%的总能量使用。然而,当用于泵抽的能量一部分可来自另一能源(来自总马达功率),诸如藉由(例如)太阳能(光伏打)及/或燃料电池(例如,H2)充电的蓄电池,来自飞轮或来自耦接至发电机的再生制动器件时,则所使用的总能量仍可低于10%。
早先已得出结论,根据图11F及图13F的马达类型的配置可为最有效的(简单构造,几乎等温的热力学),且可另外为最可靠的(无泄漏),且其中图13F的配置不使用产生旋转的曲柄,图13F的配置将用在汽车马达的定量评估中。
我们使用当前VW Golf Mark II型号RF,1600cc,重836kg,具有53kW/71pk汽油马达,包含各自的4个汽缸,及9巴的压力,以及77mm的冲程,作为本发明的基准。此情形给出每汽缸1159N的最大力,每汽缸约116kg。若将自车体取出所有燃烧部分,且将使用铝代替钢用于该车体,则可假定约50%的重量减少。因此,每汽缸需为58kg以驱动铝车体,高达4个乘客及行李。
WO2008/025391中展示的泵的腔室具有260N(26kg)的最大工作力,大致在自2巴至10巴的整个400mm冲程内,且分别具有至的直径。在此腔室中使用充气式椭圆体形状的活塞,致动器在实践中极好地起作用。因此,现在用作致动器的部分的此等腔室中的两者可等效于该VW GolfMark II的汽油马达的一个汽缸,现在是由铝制成,且取出与燃烧有关的所有部分。
在根据本发明的马达中,致动器活塞的围封式空间中的压力将自x巴(冲程:第二纵向位置→第一纵向位置)改变至约0巴(冲程:第一纵向位置→第二纵向位置)。「x」的值可经选择以尽可能地小,以便限制能量使用。因为使用该特殊腔室类型,所以工作力的大小独立于压力值,有可能使用压力窗将压力限制为最高等级3.5巴至最低等级约0,5巴。
这样的起始点可移至位于图13F的旋转腔室中的球体形状活塞中的压力的配置,然而,该腔室现在可具有如图13F中展示的形状的更简单的形状,因为31/2巴仅使用该特殊腔室中的冲程的一部分(400mm的216.2mm),每致动器活塞的力为最大260N。
该球体的容积的改变可为相当大的:自V2=4/3×3.14×12.553(P2=0.35N/mm2)=8280mm3至V1=4/3×3.14×23.453(P1=0.05N/mm2)=54015mm3,其是6.5之ΔV且ΔP=7。该腔室的壁相对于中心轴线的角度为:L1=302.78-86.57=216.21,Δr=10.9:角度=2.9°,此角度为良好的。
对于一个汽缸,一个完整冲程L1而言,用于将在第一纵向位置(指针1)处的该致动器活塞的容积「虚拟」压缩至在第二纵向位置(指针2)处的容积的能量为:
Wisothermal=-P1V1ln(P2/P1)=0.35×54015×ln7=0.35×54015×2.302585×log7=36788Nmm/通道/活塞/旋转=36.8J/通道/活塞/旋转,若每通道将仅存在一个致动器活塞。关于每分钟冲程的数目,根据本发明的该马达不如该汽油马达(900次旋转/分钟)快,这是归因于致动器活塞所采取的较缓慢膨胀及收缩,该致动器活塞是由加固橡胶制成。让我们假定转数/分钟为60,因此每秒1次旋转(比该燃烧马达慢15倍)。W=36.8J/通道/活塞/s。存在2×4「相当之」腔室(汽缸),功率因此为294.3J/s/活塞,其为0.295kW/活塞。当使用5个活塞时,这样的360°腔室(图13F)中的每一个的5个子腔室中的每一个中一个,则所产生的功率可为:5×0.295kW=1.47kW。
对假设1次旋转/秒的检查:数量为53kW的可燃汽油马达,在此研究中早先对其叙述过,则可节省92.4%:可仅使用7.6%:4.03kW。若转数/秒可大致为(四舍五入):3次旋转/秒,则彼情形可首先遵照上述的计算。
因此,一马达包含2×4个「相当之」腔室,每一腔室在5个子腔室中包含5个活塞,以3次旋转/秒来旋转(=180次旋转/分钟),导致约3×1.47=4.4kW的功率,此功率可足以驱动具有铝车体的VW Golf Mark II。
文献(David JC Mackay,Sustainable Energy-without the hot air,第127页,图20.20/20.21)揭露使用约4.8kW的功率来运转的小型电汽车,且该功率来自8×6V的蓄电池,彼车可依靠一个蓄电池充电来行驶77km,且充电时间为几个小时。若能量是来自在该汽车的驾驶期间不可充电的蓄电池,则此情形可为一选项,但并非优选实施例。
使致动器活塞加压及减压需要多少能量,且加压及减压可在驾驶汽车的同时进行吗?
必须在经供能的该马达的这样的致动器活塞中使压力改变。我们使用图11F及图13F中所展示的原理。
该能量可来自来自这样的旋转腔室的动能,其中(例如)一经典活塞腔室结合体的活塞藉由凸轮轴移动,该凸轮轴与该马达的主马达轴杆连通。若我们使用已用于计算马达功率的数据,则充气式球体活塞的压力的改变可藉由改变该致动器活塞的围封式空间的容积,藉由改变经典活塞「下面」的容积来进行。
致动器活塞所需的自第二纵向位置至第一纵向位置(因此自具有中等内部压力(3.5巴)的小球体形状()至具有低压力(0.5巴)的较大球体形状())的每活塞每冲程的容积改变是藉由该致动器活塞的内部压力改变来进行,其中围封式空间的容积恒定。力为260N/冲程/活塞,与内部力无关,因此在各自包含5个活塞的8个腔室的情况下,且在每秒3次旋转的情况下,所产生的功率为:4.4kW。
为了自第一纵向位置至第二纵向位置,所需的能量(图14A及图14B):
1.藉由将致动器活塞放气缩小至围封式量测空间中使致动器活塞的球体形状(0.5巴)改变为其制造形状(0巴(过压)),该围封式量测空间现在增加容积,若泵活塞与该围封式空间的壁之间的摩擦力足够小,则此增加容积可能不耗费能量,
Wisothermal=-P1V1ln(P2/P1)=-1(检查此)×4/3×3.14×12.553×ln4.5*/l=-1×8280×2.302585×log4.5=12454Nmm/通道/活塞/旋转,且对于2×4个腔室、每腔室5个致动器活塞,每秒3次旋转,=12.5×8×5×3J=1.5kW。
(若绝对P1=1巴,则*P2绝对为4.5巴)。
因此:所产生的毛功率为4.4kW,且使马达运转所需的功率为至少1.5kW,因此,除了可能的其它损失之外,约2kW为必需的。
为了接取马达,若遵照上述内容的泵将存在于汽车中,则我们将其与可用的事物进行比较:当前的压缩机具有以下规格:220V、1701/min、2.2kW、8巴、压力储槽1001。我们需要功率,但要在较低压力下,使得此经修改的压缩机对压力储槽稍较快地充气。
对于8巴,P=2200W,因此,对于31/2巴,使用与8巴时相同的再加压时间,可仅需要3/8×2200=825W。即使蓄电池为24V蓄电池,电流仍将为825/24=34.4A,此电流对于蓄电池而言非常足量,且因此,在图11A、图11B、图11G及图12A、图13A的马达配置中,将有许多蓄电池为可用的,在该马达配置中,具有参考数字826/831的泵将为电的。将仅有外部电源才有可能对此等蓄电池充电,使得汽车在多个小时期间将为无效的,电容器解决方案(图15E)仍处于其研究阶段中,此解决方案并非优选实施例,但是一选项。
避免动力转化及使用图15C的马达配置可能为更好的,在图15C的马达配置中,泵826/831与使用(例如)H2的燃烧马达的轴杆连通,H2是优选藉由电解及视情况地藉由燃料电池来产生。上次提及的过程是藉由来自蓄电池的电力来供电,该蓄电池藉由一交流发电机充电,该交流发电机与该轴杆连通。
该燃烧马达需要产生825W,此马达可为使用奥托循环的24cc/66cc(VWGolf Mark II具有53kW、1600cc、φ90mm、4个汽缸的马达,825W是约24cc、90mm一个汽缸,或若快3倍;则2.2kW是约66cc、90mm一个汽缸)经典马达,其可比得上大型的当前所用的轻型机踏车马达。几个月以前已在电视上展示了轻型机踏车马达,其使用储存于罐(原先用于汽油)中的水的电解及将所产生的H2用于燃烧过程,此为可行的。对于一汽车,此大小的外部马达确实是辅助马达,我们为了获得较低重量而在早先已自VW Golf Mark II扔出的所有额外可燃设备需要藉由一轻型机踏车马达的相当的设备替换,此遗憾地为必需的,从而无污染或CO2排放,且可藉由适当的噪声减少措施来成功地减少噪声,且重量仅为一汽车及=15kg的151水罐的重量的假定1/6(=约35kg),此可行性研究仍可成立。
基于具有细长腔室及活塞的曲柄轴解决方案的马达(图11A至图11D及图11F)可优选地用作运输车辆(例如,汽车)的主马达,该活塞藉由一活塞杆/连接杆而连接至该曲柄轴。这样的轮子或推进器可藉由传动轴及诸如万向接头的分散器件而连接至中心主马达。视情况地,该马达类型可用作偏心定位的马达,其可直接连接至推进器件(诸如,轮子或推进器)中的每一个。
基于一腔室及一活塞的马达可优选用作运输车辆(例如,汽车)中偏心定位的马达,该腔室位于环绕中心轴线周围,该活塞增加及减小该腔室的大小(图12A至图12C,图13A至图13G)。这样的马达中的每一个可直接连接至推进器件中的每一个。视情况地,作为一中心马达,其可藉由传动轴连接至这样的推进器件。
这样的马达的控制可优选藉由计算机来进行,特别是在每一马达直接连接至运输车辆使用的一个以上推进器件中之一者时。
一飞轮,其可优选地连接至一主中心马达,且视情况地偏心定位至推进器件中的每一个。一飞轮可用于使运动保持平稳(经典解决方案)或在运输车辆的制动之后(及同时储存动力制动能量)再得到用于加速的能量,或将能量给予与压力储槽(例如,参考组件符号814、839、890、889)连通的泵中的一者(例如,图11A、图11B、图11C、图11F、图12A、图12C、图13A、图13B、图13E、图13F中的参考组件符号818、821、821'、826、826')。所有或一些这样的类型的飞轮可存在于一运输车辆中,该运输车辆包含根据本发明的马达。
在制动的同时再得到能量的另一方面可为直接连接至一主轴杆的泵,该主轴杆可为一中心传动轴(例如,参考组件符号821、821'),这样的泵可将流体泵抽至高得多的压力且将所得高压流体连通至压力储槽(例如,参考组件符号814、839、890、889)。
1961719618中致动器的腔室的最佳配置
将最佳地与一致动器活塞协作使用的腔室的几何形状可不同于旨在泵的最佳使用的腔室的几何形状,因为该致动器及该泵中使用的条件可不同。举例而言,致动器活塞需要藉由使用尽可能少的能量在以适当速度移动时给出最大力。而且,对于与曲柄连通的致动器活塞,子条件可不同于(例如)与旋转腔室连通的致动器活塞的子条件:例如,需要最大力的时间点。
为了使用致动器活塞作为自推进式活塞,细长腔室必需为在自第二纵向位置移动至第一纵向位置时该腔室的壁向外变宽的类型的。因此,自第二纵向位置至第一纵向位置,该壁相对于该腔室的中心轴线的角度需要为正的。此角度可确定该致动器活塞的速度。而且,当然,在纵向方向上自该壁的一点至另一点的过渡需要为平滑的,使得限制该致动器活塞与该腔室的壁之间的摩擦。
充气式致动器活塞自身需要具有一内部压力以便能够负载该腔室的壁。为了使该致动器活塞能够移动,可挠性壁的中心需要比圆周更接近于一第一纵向位置,该第一纵向位置接合地连接至该细长腔室的壁。此距离愈长,该腔室中该致动器活塞的速度愈高。
该腔室的壁对该致动器活塞的反作用力确定活塞在第一纵向位置的方向上将其自身推离该腔室的壁所用的力。因此,若该致动器活塞的至少一盖(最好最接近于一第二纵向位置)装配于该活塞杆上,则亦确定对该活塞杆的力。
在本专利申请案的部分19620中,展示一腔室(例如,图21A),该腔室在用于泵中时在经泵抽流体的8巴至10巴下将对活塞杆的工作力减少了约65%,此对于达成泵抽目的而言为极佳的。在与直列式汽缸中所需的力的比较中将看出此减少,且此减少来自一经典高压脚踏车泵及该腔室具有图21A的形状的先进的脚踏车泵的比较。在该腔室中,该最大力大致独立于该腔室中的流体的压力,因此在泵抽冲程期间大致恒定(例如,当已达到最大力时,自2巴)。
包含致动器活塞的用在致动器中的相同腔室可具有以下优点:力在自第二纵向位置至第一纵向位置的冲程期间大致恒定,要付出的代价可因此为工作力可仅为相对于在具有某一直径的直列式汽缸中已到达最大压力时的工作力的约1/3(与上文提及的比较源相同的比较源)。力的大小可能不适合于致动器活塞的目的,而另外,恒定的力可能不适合于与曲柄一起使用。
若腔室为环绕的(「圆形」)而非细长的,则相同的情况可成立。在致动器活塞不移动且位于旋转移动的腔室中的特定解决方案中,可使用诸如上文提及的腔室类型的腔室类型。若使用一个以上的活塞,例如5个活塞(例如,图10B),则此类腔室可为必需的,当每一活塞位于每一子腔室中的不同圆形位置处,因此具有不同压力时,藉由每一活塞得到的力对于所有活塞而言可为相同的,使得这样的活塞均不推动其它活塞,总的力为当将仅使用一个活塞时的力的5倍。因此,为获得所需的扭矩及速度,一齿轮可能为必需的,此视目的而定。
致动器腔室的其它最佳配置可为可能的。致动器活塞连接至一曲柄的细长腔室的参数可为:
·腔室的相对较短的长度L,以便获得相对较短的冲程长度,
·力F(p,d,μ)在自第二纵向位置至第一纵向位置的冲程期间可变化,使得在致动器活塞几乎到达第一纵向位置的极端时获得最大力[其中F=来自活塞杆的力;p=致动器活塞内部的压力;d=腔室在某一纵向位置处的直径;μ=该腔室的壁与该致动器活塞的可挠性壁之间的摩擦系数],
·在整个返回冲程期间,摩擦力F()为零,此摩擦力为零是藉由轻轻抽出该致动器活塞的过压来获得[F()=该腔室的壁与该致动器活塞的可挠性壁之间的摩擦力],
·速率v(,F)应藉由该腔室的长度L来最佳化[其中v=致动器活塞相对于该腔室的速度;=该腔室的壁与该腔室的中心轴线之间的角度;F=来自该活塞杆的力],
·所使用的能量尽可能地少,因此:当致动器活塞自第二纵向位置移动至第一纵向位置时,同时改变其容积、同时围封式空间暂时封闭,压力降(V)需要尽可能地小。
存在一种腔室,该腔室的壁位于一环绕中心轴线周围,该腔室的中心位于该主马达轴杆的中心上,其中该腔室旋转,且其中存在一个以上的致动器活塞且这样的活塞不移动且接合该腔室壁,除了图21A的该腔室外,该腔室的参数可具有环绕的横截面:
·与距旋转中心的距离无关,腔室壁的圆周需要为相同的,此可影响该腔室的横截面的形状
·摩擦力需要(例如)藉由使用类似超强润滑油的增强式润滑器来最佳地为较小的,该超强润滑油具有远小于其它润滑剂的摩擦系数且对橡胶及金属(类似钢或铝)均很好地起作用。
然而,可能必需要亦产生该活塞的最佳配置以达成以下效果:腔室壁的圆周(与距旋转中心的距离无关)需要为相同的、腔室壁的圆周(与距旋转中心的距离无关)需要为相同的-
1961719618中热力学问题
当系统(具有与曲柄轴连通的致动器活塞的细长腔室,可对称地配置于一环绕中心轴线周围、可与一曲柄轴或与马达的主轴杆连通的腔室)中的流体受压缩时,完全可能产生热。
在制造在其中使用该马达的器件时,可能已配置了流体在压力储槽中的储存。在马达运转时,当来自加压泵级联的最后一个泵的较高压力的流体进入该储槽的流体时,较小部分的热可在该储槽中产生,其中该储槽可能具有较低压力(图11A至图11C、图12A至图12C、图13A至图13B)。
来自使用一曲柄的马达类型的第三围封式空间的流体的加压在加压泵级联的第一个泵中产生较大部分的热,其中该曲柄装配于该马达的主轴杆上,该第一个泵可接收其来自主轴杆的能量。而且,另一部分大致相同量值的热可由可自其它能源获得其能量的泵产生(这样的能源优选为任何持续性能源,诸如太阳电池、燃料电池、已藉由太阳能充电的蓄电池,或视情况地为经典能源,诸如藉由与内燃机连通的发电机充电的蓄电池)(图11A至图11C、图12A)。
在致动器活塞中,来自第二围封式空间的在围封式空间+致动器活塞本体内的空腔中的加压及第三围封式空间中的膨胀发生。由于加压可稍大于膨胀,因此致动器活塞可获得比其在马达起动时的温度高的温度(图11A至图11C、图11F、图12A至图12C、图13A至图13E)。
因此,这是统产生热,该热(例如)可用于加热汽车的驾驶室,或加热第三围封式空间,膨胀是发生在该第三围封式空间中(绝热的)。因为此第三围封式空间位于该曲柄轴中,所以绝热并不容易完成。因此,此第三围封式空间可或多或少为透热情形。
当然,在热产生时,最好是要补偿热的产生:等温情形。在致动器活塞内部的压力的改变是藉由在双向泵的腔室(事实上为该致动器活塞的围封式空间)中移动的活塞来控制的情况下,在该腔室中藉由改变其容积而发生压缩及加压,使得加热及冷却可平衡:此情形可为不移动致动器活塞与移动(旋转)腔室的结合体的情况(图13F至图13G)。此外,现在就热力学的方面而论,此原理为最有效的马达原理,因为(理论)效率可几乎100%。
19617修订19615在19618/19627中与马达一起工作的能源
马达可与任何其它能源一起工作,优选为持续性的,视情况地为非持续性的。此类能源可能需要馈送马达约7.5%的能量,7.5%可能为相对于(例如)藉由使用奥托循环的燃烧化石燃料的经典马达的效率改良的极限。
持续性能源,类似例如太阳、来自水及波浪能的势能,以及其它来源,这样的能源在产生能量时不导致诸如CO、CO2、NO等的非所要化学物质的排放。
对于根据本发明的马达,能源优选可为(例如)电力、电容器(=极大的电容器(condensator)中储存的电力),或任何类型的蓄电池,其在具有或不具有聚焦装置(镜子)的情况下经由(例如)光伏打太阳电池藉由太阳能或藉由(例如)使用藉由水力位能等压缩的H2或空气的燃料电池充电。H2燃料电池可「充」有H2,H2可得自可储存于槽中的H2O的电解,电力可来自能够连续地给出能量的特殊蓄电池(非起动蓄电池),此蓄电池可藉由与该马达的轴杆连通的交流发电机充电,及/或电力可来自光伏打太阳电池。H2亦可储存于特殊槽中,且可直接插入于燃料电池中。
可选能源可为电力、电容器或任何类型的蓄电池,其藉由基于蒸汽来转向的发电机充电,蒸汽是藉由化石燃料燃烧器,或藉由马达驱动的压缩机、燃烧化石燃料等来产生。
根据本发明的马达可具有一个能源或能源组合,优选为持续性的,视情况地为持续性及非持续性的。
当该马达用作连接至大型能源的可能性受限的运输器件(诸如,船、火车、汽车或飞机)中的马达时,蓄电池可暂时藉由外部能源(例如,经由电缆)来充电。装满其它含能量的材料(例如,H2)可藉由软管等来进行。因此,藉由至该(等)外部能源的暂时的合适连接来充入位于该器件中的含能量材料。
这样的器件可优选能够移过此战略距离,在该战略距离中,其为自给的,而不需要来自外部可用动力源(例如,电源)的长期外部装满。战略距离可具有若干定义,例如,对于通勤车而言,每天2×50km通勤+40km随机可为足够的而无需再填充,且(例如)用于行驶较长距离的汽车可需要在无再填充的情况下行驶500km,或甚至彼距离的两倍。上次提及的数值可为人每天可进行的极限。
优选地,已安装于该运输器件中的可移动动力源(例如,蓄电池、燃料电池、导致用于达成燃烧目的的可用H2的H2O的电解、加压流体,或本文未提及的其它可能性)可在至少一天内为自给的。有可能在夜晚行驶亦可为优选的。该动力源可优选不增加很多的额外静重(增加RAT),此对汽车特别重要,但此额外静重增加对效率而言可能并非是决定性的。
存在若干种蓄电池类型,且最新的蓄电池类型为高功率且有效的,但增加了很多的额外重量及空间。对此等新蓄电池充电会花费很长时间,但蓄电池的快速交换是不可行的,因为此快速交换需要基础设施,而且可能无法将旧的蓄电池与新的蓄电池分离。来自及/或太阳电池的充电对于能量使用可能并未足够(参见可行性研究)。必需具有一插头及至电力网络的连接件,电力网络为可用的基础设施。
为了将充电时间减少至1分钟至2分钟,基于手提箱大小的电容器的负载且将电力再次受控地释放至马达系统的电池可完全为在使用蓄电池时上文提及的所有问题的解决方案。该蓄电池在美国仍在开发中。
对于产生电力而言,燃料电池可能并非是价格低廉且很有效的,但其不会增加很多的额外重量,且其无噪声,此与当可燃(化石)马达与交流发电机连通时所用的传统方法相反,(例如)必需的H2可存在安全危害,且H2的储存可为困难的,此归因于自槽的泄漏,对于其它物质为无泄漏。虽然在市场上已存在用电解产生H2供自用的家用电解系统,但亦可能需要一配送基础设施。然而,在2009年已看到具有一燃烧马达(<50cc)的轻型机踏车之后,其中该燃烧马达(<50cc)使用来自水的即刻电解的H2,该水含于通常储存汽油的罐中;亦有可能对根据本发明的此马达进行此情形。用于电解的电力可来自一蓄电池,该蓄电池经设计以用于设备(恒定使用),且该蓄电池可藉由交流发电机使用来自该马达的旋转动能来充电,同时电力另外藉由(例如)太阳电池来充电。藉由燃料电池(例如,使用H2)产生的电力可用以对该蓄电池充电,该蓄电池所产生的电力可用于马达运转。一交流发电机可与该马达的主轴杆连通,且另外对一蓄电池充电,例如,该恒定使用的蓄电池及用于可能存在的起动马达的可能存在的起动马达蓄电池。太阳电池可加入到对这样的蓄电池的充电中。藉由燃料电池(例如,使用H2)产生的电力可直接连接至马达功能,绕过了该(等)蓄电池。
另一可能性可为(例如)H2用于可燃目的,例如,如下一种马达,其包含具有曲柄轴的经典活塞直列式汽缸结合体,使与交流发电机连通的轴杆转动,该交流发电机对蓄电池充电。该交流发电机亦可藉由导线而与其它马达功能直接连接。该燃烧马达的动力可遵照动力的补充需要,因此补充根据本发明的马达不可产生的动力。该燃烧马达的动力与当前燃烧马达在100%用于马达功能时相比可能为极小的,此使得(例如)可使用于产生H2的电解过程为可移动(例如)以用在汽车中为可行的。
本发明可能需要,若(例如)可使用一电动马达来使与一曲柄连通的轴杆转向,则改变(例如)位于一旋转腔室中的不移动球体活塞的围封式空间的容积的双向泵可需要电力,该泵的活塞杆已装配于该曲柄上。该轴杆可为使用(例如)H2作为燃料的该燃烧马达的主轴杆。
在另一配置中,其可具有与上文提及的总体解决方案中的配置相同的配置,在该另一配置中,该泵是用于流体的再加压,流体的再加压是用以控制一致动器,该致动器是控制该泵。
当该泵已藉由一凸轮轴来交换时,可使用不使用电力来改变该围封式空间的容积的另一配置,电力可因此仅需要用于起动马达,且电力可来自起动蓄电池,该起动蓄电池可藉由受该马达的主轴杆驱动的交流发电机及/或藉由太阳电池来充电。凸轮轴解决方案可优选使用一个以上的活塞,视情况地使用一个活塞。可需要一小型泵来进行加速,此加速意味着在藉由主轴杆或藉由电动马达驱动的致动器活塞中的较高压力,电动马达自经设计以进行恒定使用的蓄电池获得其能量。
可自外部的水储槽装满包含导电水的罐,且若水并非导电的,则有可能添加导电材料,使得水变成导电的。
压力储槽可不仅藉由泵的级联来加压,而且视情况地藉由可插入的连接而可来自外部压力源(例如,各别附图中的2701)。
蓄电池可不仅藉由致动器、太阳电池或/及H2燃料电池来充电,而且视情况地经由可插入的连接藉由外部电源来充电(例如,各别附图中的2700)。
该活塞及该腔室可均围绕该腔室旋转所围绕的中点来旋转。
本发明可经建构以具有比基于经典活塞汽缸结合体的马达轻的重量。
就马达可在黑暗中起作用而论,对太阳电池的补充或添加可为必需的。此可为(例如)任何其它持续性动力源,例如(例如)H2型的燃料电池,该燃料电池与大气中的O2反应,且给出电力及H2O。此燃料电池可需要相对较小的储槽,该储槽可具有减小的压力。亦即,H2的配送系统可在家中,或该配送系统可能不十分密集。
在一围封式空间与泵的再加压泵级联连通的马达类型中,电力可用以将能量给予电动马达,该电动马达经由另一曲柄轴来驱动活塞泵,此可(例如)在黑暗时作为太阳电池的能量的补充来进行,或此可在任何时候进行。
另外,可将一发电机添加至此马达类型,该发电机可藉由主轴杆驱动且可对蓄能器充电。
在围封式空间中的流体与再加压泵级联分离的马达类型中,可能需要可能更多的电能,来控制阀。此可使另一持续性动力源成为必要,例如如上文所说明的燃料电池,则太阳电池更有可能。
电能亦可用于外部泵级联系统,该外部泵级联系统尚未添加至图11F及图13F的附图,该外部泵级联系统可需要用于分别再加压压力槽1063及889。此可藉由泵的级联来进行,该泵级联中的至少一者与主轴杆连通,且至少一者与一外部动力源连通。这样的泵可与一压力槽连通。对于图13F中的解决方案,一泵亦可为足够的。
1961719618中齿轮箱-离合器
根据本发明的马达可具有转数/分钟(rpm)的某一最大值,该最大值受当活塞在细长腔室中运转时的两个转变点(第一纵向位置及第二纵向位置)处或当活塞在圆形腔室中运转时自第一圆形位置至第二圆形位置的改变点处的形状及/或压力的改变所限制。充气式活塞的可挠性为关键:其壁,该壁(例如)可由橡胶制成,因此为橡胶的硬度;及加固层;以及使用多少个加固层;以及若使用一个以上的层,则为这样的加固层之间的角度,请参见章节19650。
当活塞在细长腔室中运转时,根据本发明的马达为二冲程马达:一半的旋转=动力冲程,且另一半为返回冲程。当在可行性研究中我们将该马达与具有700rpm至800rpm的闲置速度及2500(检查)rpm的最大值的四冲程4汽缸1595cc VW Golf Mark II汽油马达进行比较时,藉由根据可行性研究的配置,为了产生相同的动力,根据本发明的马达的相当速度可为上文提及的速度的一半。此减少的速度将适合根据本发明的马达。
当离合器开始与飞轮接合时,减少的速度将限制主马达轴杆的推进。在可行性研究中,我们已指出,在汽车的每kg重量具有相当扭矩(相对于上文提及的Golf Mark II,根据本发明汽车净重的50%减少)时,现在可不将该马达的配置考虑进去,只要我们保持该配置。
若使用一齿轮箱(手动、自动-例如,Van Doorne的或具有流体的普通自动齿轮箱),则齿轮的齿轮比及齿轮数目可不同于当前所使用的汽车中的齿轮比及齿轮数目。上次提及的情形必须处置一燃烧马达的特定特性(在rpm方面功能窗的限制,通常为主马达轴杆的),该燃烧马达不作为根据本发明的马达的主要部分而存在。若齿轮箱将为必需的,则上次提及的情形将优选具有自动齿轮箱,视情况地具有手动齿轮箱。
数量考虑因素可如下:
-轮子直径:(VW Golf Mark II),
-马达闲置速度:350rpm至400rpm-马达驱动速度:2×闲置速度。
因此:
60km/h:马达:750rpm
轮子:490rpm因此:齿轮比:1:1.5向下
90km/h:马达:1000rpm
轮子:735rpm因此:齿轮比:1:1.35向下
120km/h:马达:1250rpm
轮子:980rpm因此:齿轮比:1:1.28向下
140km/h:马达:1500rpm
轮子:1143rpm因此:齿轮比:1:1.31向下
结论:
·若不需要反牵引,则齿轮箱可为不必要的,且由此可再获得重量的减少。
·rpm看似对于充气式活塞的形状改变仍过高,且若已证明该情形为正确的,则齿轮箱可为不必要的,若如此,则相对较缓慢转动的马达可需要提高其rpm,以便能够藉由离合器将马达耦接至轮子;为了能够将此等rpm用于正常大小的轮子,可能有必要再次减速。
1961719618中马达声音
归因于爆炸的缺少,根据本发明的马达的动力部分的音高具有极小量值,且此可与基于奥托马达设计的汽油马达的一般熟知的引擎声音形成很大差异(请参见Classiccars,第402期,第86至89页,2007年2月,「Why enginessound so good」,关于现有技术)。实情为,可存在充气式橡胶活塞体在来自腔室的金属或塑料上的经润滑(例如,超强润滑油)摩擦的声音,该声音可具有低频率。
仅在细长腔室设计中,才会存在声音(自第二纵向位置至第一纵向位置)/寂静(自第一纵向位置至第二纵向位置)的音高的频率,而在圆形腔室设计中将存在连续的声音,因为此等声音也是摩擦声音,因此该声音可具有低频率。
因为根据本发明的马达为二冲程马达(记住:绿色马达!),而现今的汽车马达大多数为四冲程马达,因此根据本发明的马达的每分钟转数可为根据奥托设计的马达的每分钟转数的一半,以便达成相同或相当的动力。此亦降低每分钟转数,此可添加将为低频率的声音。
另外,存在来自泵(压缩机)的声音,该泵产生用于压力槽的再加压的压力。当一泵为根据本发明的活塞腔室类型时,其可给出来自阀的一些噪声及来自流体自腔室至压力槽的释放及减压流体的吸入的噪声,根据图的马达再加压类型。
基于在细长腔室中移动的活塞的当前空气压缩机听起来绝对令人厌烦。此等声音可能来自空气的速度可能超过声音的速度的事实,使得冲击波为厌烦的来源。
在根据本发明的设计中,流体的速度将优选低于声音的速度,视情况地,(例如)藉由相反波设计(诸如,奥迪在其赛车中所进行的设计,其几乎无噪声,甚至马达是燃烧马达类型时仍如此)来抑制来自超过空气速度之波的冲击波。
在根据图…的再加压类型中,不存在阀,且仅存在额外活塞腔室结合体,用于得到压力改变。此马达类型此外为根据本发明的所有马达类型中最有效的,另外最安静的。
用于对泵供以动力的蓄电池(再)充电的电力的产生可需要优选是H2作为动力流体、视情况地是汽油/柴油或任何其它可燃流体作为动力流体(请参见可行性研究)的约60cc(比得上轻型机踏车马达)的奥托马达,这样的泵可对压力槽再加压,该压力槽可供应用于主马达部分的压力。此类轻型机踏车马达的声音通常为令人厌烦的,但若声音抑制足够,则可能听起来为可接受的。
因此,根据本发明的马达的总的声音并非为零,诸如在具有电动马达的情况下,而是具有低音高低频率的声音。此使得能够藉由声音将汽车识别为汽车,此方面比仅一电动马达以低速运转的汽车好。
若自一工作原型推断出低频率,则可更改该低频率。
19627发明内容
在第一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室包含与该腔室的中心轴线平行的一截面边界的一壁。
[该腔室包含一第二腔室,该第二腔室经由一通道与该第一腔室连通,该通道包含壁为凹形形状的一纵截面部分,该第二腔室的壁平行于该腔室的中心轴线。]
(例如)先进的脚踏车泵的圆锥形腔室可分成多个纵截面部分,这样的纵截面部分的共同边界是藉由活塞在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时可能产生的过压(例如,超过大气压)额定值(诸如,1巴、2巴、…、10巴)来界定。该腔室包含纵截面部分的凸形及凹形形状部分,这样的部分藉由共同边界而彼此划分,这样的纵截面部分的壁的所得高度随着增加的过压额定值而减小,截面共同边界的横向长度是藉由最大工作力来确定,该最大工作力经选择以对于这样的共同边界为恒定的,至少在一第二纵向位置附近是恒定的。
对于在底部位置(第二位置)中该腔室的纵截面的适当形状(关于活塞至该腔室的壁的适当密封)而言为决定性的另一因素为,必须存在足够的空间以使活塞处于彼位置处且允许其移动(例如,在该腔室已经设计以降低工作力时):在最高压力之点处的最小纵截面面积:例如,WO/2008/025391,其中腔室的最小部分为
纵截面部分可具有凸形及/或凹形侧。腔室的部分用在脚踏车脚踏泵中以达成使该腔室的凸形/凹形形状部分保持在某人因工程高度处的目的,使得使用者在泵抽时感到舒适(WO/2008/025391),在该腔室部分处,凸形形状结束且凹形壁部分开始且该腔室部分匹配圆锥形底部部分。
存在一弹簧力操作的活塞,例如,可挠性可膨胀的充气式容器活塞(例如,EP1384004Bl),若存在自该活塞至凸形/凹形腔室壁的壁的密封压力,且若该活塞与该腔室的壁之间的摩擦力的纵向分量低于该密封力的纵向分量时,则该活塞可开始在该腔室中自身自一第二纵向位置移动至一第一纵向位置,其中一第二纵向位置的截面面积及圆周小于一第一纵向位置的截面面积及圆周。为了使活塞杆维持其藉由(例如)脚踏车泵的使用者控制的位置,腔室的与该活塞接触的壁可能必需平行于该腔室的中心轴线。此平行性提供不具有纵向分量的密封力,且因此使密封至该腔室的壁的活塞仅保持在使用者想让其所处的位置中。例如EP1179140Bl展示腔室,其中在该腔室的顶部(第一纵向位置)及底部(第二纵向位置)中,该腔室的内壁的一部分平行于中心轴线:因此,在泵不在使用中时,活塞杆定位于此处,或在泵在使用中时,活塞杆藉由使用者而改变其方向,上次提及的方向改变亦发生在腔室的顶部中。在EP1179140Bl中,无任何关于平行性的推理。
对于该活塞类型,当该活塞在该腔室中可接合地移动时或当该活塞在该腔室中可密封式地移动时,在该腔室中自第二纵向位置移动至第一纵向位置为可能的。
在第二方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室具有在一凸形壁与一凹形壁之间的出口,
该出口与一软管连通。
纵截面部分可具有凸形及/或凹形侧。腔室的部分用在脚踏车脚踏泵中以达成使该腔室的凸形/凹形形状部分保持在某人因工程高度处的目的,使得使用者在泵抽时感到舒适(WO/2008/025391),在该腔室部分处,凸形形状结束且凹形壁部分可开始且该腔室部分可匹配圆锥形底部部分。
若该底部部分为中空的,则其可以三种方式来使用。
一选项为保持此部分敞开,且在该腔室的第二纵向位置处添加一出口至该腔室。该出口可优选与一软管直接连通。
视情况地,该出口包含一止回阀,其中该止回阀与一膨胀腔室连通,该膨胀腔室是建置于该腔室的底部部分中。问题是,此类膨胀腔室可仅需要用于较高压力,且因此在较低压力下延迟泵的速度,这是因为该膨胀腔室的容积亦将充气,此与压力无关。若活塞将卡在自该腔室的凸形形状的壁部分至另一纵向位置的凹形形状过渡段中,或该活塞将过大以致不能行进至另一纵向位置,则此类解决方案可为必需的。
在第三方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该凹形形状的壁至少位于两个共同边界之间。
该中空部分优选可用作该腔室的额外泵抽容积,且该活塞应能够朝向该底部部分且在该底部部分中移动而不会卡住。因此,来自截面部分的凸形形状的壁的平滑过渡段为必需的,该过渡段包含一凹形形状的壁。取决于截面部分的高度,因此取决于压力额定值,此等凹形形状的壁可至少位于两个以上的共同边界之间,上次提及是在较高压力下。
若在第二纵向位置附近不存在足够的空间供活塞移动,则可选择使用:在彼位置处必须使活塞具有足够的空间且允许其移动。
在第三方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该第二腔室包含一第三腔室,该第三腔室经由一止回阀与该第二腔室连通。
因此,在该腔室的壁上可存在一点,在该点处,自一第一纵向位置算起,纵截面区域的侧的凸形形状必须转变至该腔室在底部中之彼部分,其中该腔室壁的壁平行于中心轴线。为了平滑地进行转变,需要自凸形至凹形的过渡段,因此,在过渡段处纵截面的侧的形状在自第一纵向位置至第二纵向位置的方向上需要为凹形的。
若活塞具有采取了某一纵向长度的密封件,该密封件长度如此长以致该密封件不能符合自纵截面的凸形形状侧至凹形形状的过渡段,则解决方案可为藉由单向阀封闭腔室且形成一出口,且使用腔室的剩余部分作为一膨胀槽。此对于在高压下的适当泵抽可为有用的。
在两种情况(底部部分用作额外泵抽空间对于用作膨胀槽)下,这样的共同边界的位置自一第一纵向位置具有不同长度,而其间的距离为不同的,具有膨胀槽的泵的冲程容积少于使用底部部分作为冲程容积的部分的泵的冲程容积。
在第四方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室藉由敞开的第四腔室来提升,该腔室具有一出口,该出口结束于该第四腔室中。
该第四腔室仅为除了其特性形状之外别无他物的基础腔室。该腔室可具有一出口,该出口为一接管。
在第五方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该出口与一软管连通。
为了最佳化泵抽速度,脚踏车泵的软管可在某一压力下膨胀,使得在此处形成一膨胀槽。这意味着该泵在低压下极其有效地泵抽,其中该软管不形成膨胀槽,此类压力槽产生比单是轮胎的容积多的容积以供泵抽。大多数泵抽是针对低压轮胎而进行的。该软管的膨胀可由该软管的加固件限制,且该膨胀可仅在该软管的一部分上发生。
该活塞可相对于该腔室壁接合地移动。
该活塞可相对于该腔室壁密封地移动。
19616-19627中19620说明的添加物
使用来自图21A的腔室(其用在先进的脚踏车泵中),相对于当前高压脚踏车泵,所使用的能量的量在8巴至10巴压力下可减少了约65%。此减少计算如下:
图21A的腔室已经设计,使得在任何压力下,特别是在较高压力下,因此亦在8巴或10巴下,最大力为260N。
在8巴下,该减少为:458-260/458=198/458,使得该减少为:43%,且在10巴下为:54%。在12巴下为:687-272*/687导致60%,而14巴给出:801-318**/801=66%,且16巴给出:916-363'''/916=60.3%。
该先进的脚踏车泵的效率远高于当前高压脚踏车泵,且此情形影响了将260N作为最大力的选择。然而,已进行如下设计:当除了腔室的圆锥形部分之外,亦使用的直列式汽缸部分时,泵可具有高于10巴的压力额定值:F在12巴下为:1.2×0.25×3.14×172=272N*;F在14巴下为:318N**,16巴为363N***。
结论:然而,因为所选的最大力F=260N影响了结果,所叙述的在8巴至10巴下的65%应为54%,所以重新计算针对脚踏车泵最佳化(但现在是特别针对在马达中的使用)的腔室可能有好处。
19617-19627中对19620细长圆锥形腔室设计的添加物
已基于以下数学考虑因素来设计EP专利申请案第100754027号(08-09-2010)的图21A、图21B、图22至图25(包括在内)的腔室。
一泵的细长圆锥形腔室(具有一中心轴线)的形状为连接该中心轴线外部的某些点(x坐标:沿该中心轴线,y坐标:垂直于该中心轴线)的线。该腔室具有不同的截面面积,以及一第一纵向位置及一第二纵向位置,该第一纵向位置具有比一第二纵向位置的截面面积大的截面面积,其中一活塞在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间移动,该活塞密封地连接至该腔室的壁,具有对应于该第二纵向位置的圆周的制造尺寸,该活塞归因于该腔室的该形状而具有某一预定的最大工作力。与该中心轴线有关的这样的点的位置确定如下。
当该活塞在一细长圆锥形腔室中自该第一纵向位置移动至该第二纵向位置时,剩余容积为Vx,其被界定为自该活塞的过压侧至(例如)离得最远的第二纵向位置(0点)量测的在位置Lx、Lx处的该腔室的容积,其中存在过压Px,过压Px是相对于标准压力(例如,大气压)来计算的,剩余容积Vx用在此计算中:
Vx=3.14.[0.00046.Sx 3+(1.118-0.00139.L).Sx 2+(900-2.236.L+0.00139.L2).Sx]
其中:
Vx为在超过标准压力的Px=z巴下的剩余容积,其中Vx=V0/(z+1)。
V0=该圆锥形腔室的总容积,其中S=L=该圆锥形腔室的总长度。
Sx=迭代计算过程中的步长。
现在可以步长S迭代地计算(以便在计算机软件皆不可用时克服三次方程的计算)Px=z巴(z)出现于某一预定压力窗(例如,1巴至10巴过压)内的纵向位置,步长S可为沿该中心轴线计算的该圆锥形腔室的总长度L的一部分(例如,1/1000):Sx是自该方程式找到,且给出该点的x坐标,为Sx.L。
若该腔室包含非圆锥形部分(如在(例如)图21A、图21B中可见),则L及Lx的计算中仅需要使用圆锥形壁部分在该中心轴在线的投影长度。
如下地找到该点的y坐标。
若已选择了某一最大工作力Fmax,则自选定的0点,在中心轴线处某一纵向位置Lx处这样的点的位置可得到如下:
Dx=√Fmax/0.008.Px(Px以巴为单位,D以mm为单位,F以kgf为单位)
若如在这样的图中,已选择了在横向方向上的对称腔室设计,则自该中心轴线在该纵向位置SX.L处的该点的y坐标为Dx/2。
该腔室壁的形状因此为贯穿所找到的所有点的线。实践中,若该线是绘制成一折线,则可能使该线变平滑(「peditise」),使得将得到一腔室壁的一连续形状。
19622可变形流体
流体在致动器活塞内的使用可如下:
1.诸如空气或N2的气态介质:对于CT压力管理系统为优选的,
2.气体及液体的组合,
3.可为液压油或H2O的液体:对于ESVT压力管理系统为优选的。
液体的使用对于致动器活塞的加压可为更经济的,这是由于与气态介质的(减压)增压相反,藉由用泵移动至且自致动器活塞的一体积的液体,可分别不产生热或冷或者产生仅少量热或冷。
且,吸收热的气态介质的压力的减小可导致致动器活塞的壁的结冰。此情形亦将影响该致动器活塞藉由腔室的壁的润滑,因此可影响效率。
因为液体不可被压缩,所以压力增加可发生于泵的活塞的轨迹的极靠后部分处。此情形藉由快速旋转的凸轮轴或曲柄轴来良好工作,如(例如)图90L中所展示。
因此,如可变形流体的液体在使用围封式空间容积技术时可为优选的。
19630圆形腔室设计,发明内容
图13C及图14D中展示的圆形腔室已分成(例如)四个相同的子腔室,在该圆形腔室中,一腔室可为移动的且活塞不移动。此等腔室已按以下方式来建构:使得每一腔室的影响可为在圆形子腔室中的每一个中具有不同位置的每一活塞对腔室壁的圆形力可为相同的。此将避免不必要的摩擦,该摩擦将减小效率且增加活塞的磨损。该腔室可具有恒定的圆形力,因此具有恒定的扭矩。大小可仅取决于压力。
因而,不必为了包含一个以上的活塞而将圆形腔室分成一个以上的腔室。然而,这样的子腔室的壁的角度大于具有与中心轴线相同的圆的一个腔室的壁的角度。因此,每一腔室的力大于仅一个腔室用于几个活塞的情况下的力。
图12B中展示的腔室事实上可具有与上文针对图13C及图14D提及的设计相同的基本设计,在该腔室中,活塞可移动而腔室不可移动。活塞可具有对该腔室壁的恒定的圆形力。
这样的子腔室已经建构,使得该腔室在该圆形部分中包含两个圆形部分。圆形部分中的每一个具有其自身的中心点,这样的中心点置于相反象限中、在该(子)腔室的圆形中心轴线的中心点周围且与该中心点相距相同距离。这样的圆形部分置于该腔室的中心轴线周围,可为一圆形。
SM-PVT1
在一最终版本中,与图21A/B的细长腔室的存在彼此平行且垂直于该细长腔室(1)的中心轴线(3)的(虚拟)共同边界线(9、11、13、15、17、19、21、23、25、27)的截面部分相比,我们预期此腔室的截面部分,使得该圆形腔室的纵截面中的一共同边界线以自该截面中该腔室的最远边界至该圆形腔室的中心轴线的中心点(例如,具有两个中心点的图27C中的两个带箭头的线)绘制的线来收敛,但不知道确切的中心点处于何处且该截面的最远的圆形腔室线的中心点是否与该截面的最近圆形腔室线的中心点相同(在图27A至图27C中,我们采取两个中心点),鉴于要求,该腔室中的致动器对该腔室壁的最大力独立于该致动器在该腔室中的位置,且因此独立于该致动器的内部压力。
SM-PVT2
一腔室(具有上文提及的特性)接合地及/或密封地移过该球体形状的活塞(图10H,具有该腔室的该试行配置),该活塞位于该腔室中。藉由使腔室在该活塞上面移动,一相当的问题出现,如汽车的前轮在角落处转弯时所存在,两个前轮不位于距旋转中心(?)相同的距离处,且为了使汽车转过该角落,轮子需要具有独立的轴杆,且这样的轮子相对于该方向的角度在同一时间时并不相同,这样的轮子的速度在同一时间时亦不相同。因此,来自该腔室的对该活塞的接触区域的反作用力在该接触线的圆周上并不等分,该接触线应(?)与(细长腔室的)该共同边界线相同。
因此,在彼种情况下,至该活塞的壁的接合式/密封式连接可能不是圆形线,而更多的是圆点(在截面的最接近于该圆形腔室的中心的边界处)与圆形截面(在该截面的距该圆形腔室的中心最远的边界上)的组合,且其中该点及截面部分具有不同大小及亦具有不同的形状。此情况可能并非大的危害,因为至该腔室的壁的连接仅需要为接合式的,以便产生该腔室的运动。归因于圆周的几个大小,该接触可自密封式(最接近于该腔室的环绕中心轴线的中心)变成接合式的(距该腔室的环绕中心轴线的中心最远),且变成密封式接触与接合式接触之间的密封式接触与接合式接触的所有种类的组合。此影响活塞与腔室壁之间的摩擦的大小,且因此影响可能产生相对运动的方向,在此所采取的配置中,该方向应为该腔室的形状的方向,该腔室呈我们所试行的配置(图27A至图27C)。
为了减少摩擦,球体活塞可围绕其活塞杆旋转,因此围绕该活塞杆的中心轴线旋转,该中心轴线可平行于贯穿该腔室的中心点的轴线,垂直于该腔室的截面部分。
致动器活塞及腔室几何形状
考虑活塞及活塞腔室的配置:圆形圆锥管含有恒定面积、可变容积、可挠性致动器、与壁接触的活塞。腔室建构为费米管。容积及接触面积的明确计算附于粗略注释的Maple工作单中。指示致动器力分布。为了说明几何形状的重要性,附图有些极端。
1.费米管构造
中心基圆(该腔室围绕其「弯曲」)藉由「单位速度」用参数表示,具有半径R且在确定的(x,y,z)坐标系中的原点(0,0,0)处居中。参见图32G、图32H等中的蓝色圆圈。基圆的向量函数为标准的:
(1.1) γ(u)=R·(cos(u/R),sin(u/R),0)
沿着此基圆,我们将仅考虑活塞与该腔室壁接触的转动角区间u∈[0,L]。
对于u∈[0,L],在基圆的每一正交平面(参见图1及图2)中,我们界定一圆,该圆将最终描绘出整个腔室且因此亦描绘出活塞的具有腔室壁接触之彼部分。此等圆具有半径p(u),这样的半径取决于基圆参数u∈[0,L];且其均具有其在基圆上的各别中心。
该一系列的圆在基圆周围描绘出管表面,即所谓的费米管。
我们将假定函数p(u)在u中为线性的,使得对应的费米表面可被称作圆锥形的,参见对应的图32F、32G及32H。该圆锥形效果(其将最终驱动该腔室内部的活塞)可藉由u的任何其它递增函数来获得。线性径向函数因此如下(此函数应用于Maple附件中α及β的特定值且在此报告中用于说明):
2.活塞及腔室
(1.2)ρ(u)=α·u+β
围绕基圆「弯曲」的具有半径函数p(u)的参数化的费米管表面接着藉由以下向量函数给出:
(1.3)γ(u,v)=γ(u)+ρ(u)·(cos(v)·e1(u)+sin(v)·e2(u)),
其中e1(u)及e2(u)为横跨基圆的正交平面(如图1中所展示)的正交单位向量:
(1.4) e1(u)=(cos(u/R),sin(u/R),0),
e2(u)=(0,0,1)
同样围绕基圆「弯曲」的具有半径函数p(u)的参数化的费米管固体因此为:
(1.5)
请注意,表面是藉由设定w=1自对应固体简单地获得:
(1.6)
费米管固体的容积(对应于转动角区间[0,L])藉由下式判定:
(1.7)
(1.8)
费米管表面的面积(对应于转动角区间[0,L])为:
(1.9)
其中,现在雅各布比函数被积函数为:
(1.10)
Maple输出附件含有自在所考虑及展示的特定情况中界定几何形状的常数的选定值计算出的各别总面积及总容积的计算的实例。此情形为完全一般的且可藉由几何说明值的任何其它选择用数值评估。
总面积及总容积包括来自我们现在论述的端盖的值。
活塞及腔室
2.端盖
我们假定端盖为球形的。此情形并非是绝对需要的。我们所需的是在两个末端中至该腔室的管部分的圆形配合及在该活塞的围封式容积及总表面积上的把手。对于当前模型考虑而言,该两种情况藉由球形端盖最容易获得,参见图32D及图32E。
事实上,球形假设并非完全现实的:
给定一极好的弹性活塞材料,活塞将始终具有恒定的平均曲率,无论其是否不具有壁接触,亦即,在此设定中,其将(倾向于)在两个末端处具有相同的球面半径。在当前论述中,不实施此条件。
藉由可挠性活塞材料的实体上精确的说明,有可能估计端盖的实际形状,其所围起的容积,及因此每一时刻时该活塞内部的内部压力。
球形盖具有针对其面积及「围封式」容积(亦即,当藉由平面切割切掉盖时自实心球体切去的容积)的简单几何表达式。此处,我们将因此以球形盖的此假设来继续下去。
具有高度h及基圆半径a的盖的面积(参见图3)为:
(2.1) A(h,ρ)=π·(a2+h2)。
具有高度h及基圆半径a的盖的容积为
(2.2)
为了完整,我们亦展现各别端盖所取自的虚拟球体(分别地,u=0且u=L)的半径:
(2.3)
在管几何形状中,a及h的值仅藉由在分别地u=0及u=L的u端值处的半径函数p(u)及其导数p'(u)来判定;基圆半径不起任何作用!
(2.4
因此,端盖面积及容积单藉由在假定球形假设成立时的p及p'的各别值来判定。
4.活塞及腔室
由于端盖是支撑于或附接至轴(例如,基圆的刚性版本)上,因此,此附接及轴与活塞之间力的感应耦合将更改活塞末端的球形几何形状。给出附接及活塞材料的精确说明,可能估计所得变形端盖的几何形状。此处,将不考虑此情形。
3.移动活塞及轴附接
最重要的是活塞与腔室壁之间的精确接触的区域及几何形状。经由此接触,启动对活塞的驱动力。在当前模型中,壁接触藉由给定基圆周围的费米管来模型化;相应地计算容积(压力)及面积(壁处的力)。
沿腔室的壁的实际滑动力藉由图32H至图32M(包括在内)中展示的腔室区段上灰色总力的几何对称(围绕作为轴线之彼方向)双重投影来获得。因此,所得的滑动力与该区段的纵向长度及该活塞的内部压力成比例;压力=每面积上的力。
取决于摩擦模型(腔室壁与活塞之间的摩擦)且取决于活塞的材料性质(弹性等),此所得力将在纵向方向上驱动该区段。由于每一区段处的力与该区段的纵向长度成比例且因此与该区段距基圆的中心的距离成比例,因此将倾向于(一阶且再次十分依赖于上文提及的实体说明词)使自由活塞表面的所得运动变成围绕基圆的中心的旋转。
若活塞附接至腔室中沿着基圆的轴,则同样可施加所说明的力以拉动或推动经附接的圆形轴使其围绕基圆的中心作圆形运动。
19640发明内容
EP1179140B1在图5A至5H(包括在内)上展示一活塞(本专利申请案的图105A至图105H),其包含六个支撑装置43,这样的支撑装置可围绕轴线44旋转地紧固至活塞杆45。这样的支撑装置的其它末端装配于位于可挠性O形环之间的不透水可挠性薄片上,该可挠性O形环密封地连接至一活塞腔室结合体的壁,其中该腔室为圆锥形的。该O形环藉由这样的支撑装置压至该壁,此归因于拉动多个弹簧,这样的弹簧在一侧处已装配于该活塞杆上,且在另一末端处装配于该O形环附近的这样的支撑装置上,以便将这样的支撑装置自活塞杆伸展至该腔室的壁。另外,蜗形弹簧(其为置于不透水薄片上的环绕)的中心在该腔室的中心轴在线且将该O形环按压至该腔室的壁,其中这样的支撑装置不直接支撑该O形环。此为作为解决方案原理的主要解决方案。
此构造的尚未解决的方面为,该不透水的可挠性薄片是自由悬挂的,且其在受到该薄片下面的流体加压时可向内推动该活塞(改变其形状)(图5G、图5H)。另一尚未完全发展的方面为O形环至这样的支撑装置的适当装配。以及,这样的支撑装置至一装置的适当装配,该装置使该O形环在这样的支撑装置至该O形环的装配点之间保持于适当位置。
可能具有两个优选的解决方案用来避免不透水可挠性薄片的形状的改变。其它解决方案可有可能,但尚未展示。
一个解决方案是该不透水可挠性薄片可(例如)藉由螺杆来装配于该活塞杆的末端处。另一解决方案可为仅在该活塞杆上及周围对该薄片硫化。该薄片至该活塞杆的紧固可实质上减少(但不避免)在加压时该薄片的形状的改变。而且,另外,该薄片的形状改变可另外藉由该薄片的适当加固件来减少。首先,该薄片可需要具有一制造尺寸,该制造尺寸具有大致为在第二纵向位置处该腔室壁的圆周的圆周。为了将该薄片密封至该腔室的壁,当活塞移动至第二纵向位置时,在第一例子中,当首先使活塞自该第二纵向位置移动至一第一纵向位置时,可需要展开该薄片。这样的支撑装置上的拉动弹簧可比该不透水薄片中的拉动力拉动稍多,当活塞不处于第二纵向位置时,将其拉回至其制造尺寸。第三力可自该壁拉动该O形环,且彼情形在该薄片在经加压时向上弯曲时发生。为了实质上防止彼情形,加固件可包含同心加固件,这样的同心加固件在其长度中可由可挠性材料制成,或若由非可挠性材料制成为螺旋,则活塞杆的中心轴线为中心。其它加固件可能性可有可能,但不展示。这样的加固图案的使用意味着该薄片可在2D上、在横向平面中、垂直于该腔室的中心轴线而变宽,且在该腔室的中心轴线的方向上仅变宽少许。该薄片的加固层优选经定位而最接近于该薄片的高压侧,而不具有加固件的另一层可在提及的第一层上硫化。每一层的制造厚度可如此厚,以致在第一纵向位置处减小的厚度可足够使该活塞长期适当地起作用。
该O形环亦可具有一制造尺寸,其中其外圆周大致为在第二纵向位置处该腔室的圆周的大小。此处,该O形环的制造直径亦应足够大以补偿在活塞移动至第一纵向位置时发生的厚度的减小。
不透水薄片可在该O形环上/中硫化,以在该O形环密封地连接至该腔室的壁时达成适当密封。
卧簧(lying spring)可在该O形环、这样的支撑装置的末端及在不透水薄片上硫化。此使全部事物保持在一起。
在已将不透水可挠性薄片装配至活塞杆上的情况下,该薄片的变宽可实质上藉由这样的支撑装置上的弹簧的拉动力及藉由这样的支撑装置的旋转力引起。不透水可挠性薄片、O形环的内部拉动力及卧置的蜗形弹簧的推动力及这样的支撑装置的推动力,与该壁对该O形环的反作用力可存在一力平衡,使得该O形环总是可按压至该腔室的壁上以达成密封式连接。该现有技术的图中展示的卧置的蜗形弹簧将有可能给不出足够的力以进行彼项工作,该卧置的蜗形弹簧应主要使该O形环在这样的支撑装置末端之间保持于适当位置。实情为,一弹性金属杆可使该O形环更好地保持于适当位置。该杆的两个末端可在两个邻近的支撑装置之间滑动,而两个杆可经由一支撑装置沿彼此滑动。
19650发明内容
EP1179140Bl揭示一种可弹性变形装置,其已藉由刚性部件来加强,这样的刚性部件可旋转地紧固至一共同部件,诸如一活塞杆(在活塞可由该可弹性变形装置制成的情况下)。这样的可弹性变形装置可具有为梯形的横截面的横截面。当在该腔室中自一第一纵向位置移动至一第二纵向位置时,其中在一第二纵向位置处该腔室的壁平行于该腔室的中心轴线,该梯形变得愈来愈趋于一矩形。这样的加强件可旋转至一角度,其中当该活塞自一第一纵向位置移动至一第二纵向位置时,这样的加强件大致经定位而平行于该中心轴线。
一发泡体可自细长腔室中的一第二纵向位置膨胀至一第一纵向位置处的较大形状。但此膨胀可按不同于使一充气式容器膨胀的方式来进行,该充气式容器包含一可挠性壁,具有一制造尺寸,使得圆周大致为在一第二纵向位置处该腔室的壁的圆周(请参见(例如)EP1384004B1)。当其移动至一第一纵向位置且其可能需要接合地连接至该腔室的壁时,该容器的壁的厚度可减小(「气球效应」)。
一种马达,其中一泵具有在一腔室中可接合地及/或密封地移动的活塞,其中:
-该可弹性变形装置是由聚胺基甲酸酯发泡体制成,
-PU发泡体包含聚胺基甲酸酯记忆发泡体及聚胺基甲酸酯发泡体。
-聚胺基甲酸酯发泡体包含大部分的聚胺基甲酸酯记忆发泡体及小部分的聚胺基甲酸酯发泡体。
一可弹性变形装置可由一发泡体制成。具体言之,对于严苛的环境(例如,在泵的腔室中的移动活塞),良好的特性可为聚胺基甲酸酯发泡体。
一发泡体在自一第二纵向位置移动至一第一纵向位置时大小的增大可藉由放大流体所位于的发泡胞(cell)来进行,这样的发泡胞可存在于该腔室中。当这样的发泡胞敞开,亦即,这样的发泡胞的内部可与该发泡体周围的大气连通时,彼情形在腔室中为可能的。因此,在一第二纵向位置处,发泡体需要处于压力下以便能够减小发泡体中敞开发泡胞的大小,且在一第二纵向位置处,该发泡体需要处于压力下,以便能够在移动至一第一纵向位置时使自身膨胀。该发泡体(因此这样的敞开发泡胞的壁的材料)可因此需要极具弹性。此类材料可为聚胺基甲酸酯(简称「PU」)发泡体,且非常可挠的类型的PU发泡体可为所谓的记忆发泡体。
然而,非常可挠的材料自身可能无法耐受极高的压力,但耐受极高的压力为活塞所要具备的能力。为了得到对压力的较好耐受性,可制造一类夹层,该夹层可由(例如)两层PU制成,其中一层由与PU记忆发泡体相比较不可挠的PU发泡体制成,以及一层PU记忆发泡体,该两个层可胶黏至彼此。若不存在用于层的空间及/或可能难以制造一夹层,则一PU发泡体与一PU记忆发泡体的混合物可为解决方案。一普通PU发泡体的百分比可为总混合物的小部分。
一种马达,其中该泵具有该活塞,其中
-这样的支撑部件可弯曲,
-这样的支撑部件具有预定的弯曲力,
-这样的部件锁定于一固持器中,该固持器连接至该活塞杆,且在该固持器中可围绕该加强件的该末端旋转,
-该末端处于一可调部件的压力下,
-该加强件的该较长末端具有一增加的厚度。
该记忆发泡体材料在被释放时,在已被压下之后,在正常的工作温度(诸如,10℃至100℃)下快速地再得到其原始大小。在诸如凝固点左右的较低温度下,花费较长时间(可能过长之时间)以便遵照接合地及/或密封地连接至该腔室的壁的需求。这样的加强件可能必须由弹簧材料制成,使得当活塞自一第二纵向位置移动至一第一纵向位置时,这样的加强件可向外按压该发泡体。预定的弯曲力可为必需的,且彼情形可藉由(例如)该加强件的末端来进行,该末端弯曲了比该加强件的总长度短得多的长度,藉此该角度能够将该加强件的末端锁定于固持器中,该固持器可连接至活塞杆。该预定的弯曲力可藉由一可调部件获得,该可调部件按压这样的加强件的短末端,该可调部件可为可锁定于某一位置中的可旋转部件。
当自一第一纵向位置移动至一第二纵向位置时,该发泡体可藉由该腔室的壁向内按压,且该发泡体可需要为一形状,使得无侧向力存在,使得胶黏至这样的加强件的铸造发泡体(其可优选由聚胺基甲酸酯制成)已变成不黏的,使得其功能丢失。
为了避免这样的加强件变成不黏的,另一种措施是增加这样的加强件的长末端的厚度,该长末端接近于自该腔室中的活塞下面的流体获得压力之处。
一种马达,其中该泵具有该活塞,其中
-该可挠性不透水层具有一不受应力的制造尺寸,该制造尺寸具有一圆周,该圆周大致与在一第二纵向位置处该腔室的壁的圆周相同。
具有敞开发泡胞的发泡体活塞接合地连接至该腔室的壁。为了使其可密封地连接至该腔室壁,必需添加一不透水层,诸如一天然橡胶层。此橡胶层可需要遵照大致与充气式容器型活塞相同的圆周大小。因此,该层的大小可需要具有为在一第二纵向位置处、不受应力的该腔室壁的圆周的圆周,因此,装配需要在处于压力下的发泡体周围。当自一第二纵向位置移动至一第一纵向位置时,该发泡体且因此这样的加强件需要将该层按压成发泡体在位于一第一纵向位置处时的形状(梯形)。当返回至该第二纵向位置时,该层可皱缩成该发泡体在一第二纵向位置处的大致矩形形状。该层需要为可挠性的。该不透水层可需要能够与该活塞的无压力侧的流体连通,以便在自第二纵向位置移动至第一纵向位置及自第一纵向位置移动至第二纵向位置时使这样的敞开发泡胞能够连通(「呼吸」)。
19650-1用于(例如)泵抽用途的发泡体活塞的改良的悬架
WO2000/070227揭示一种具有如下问题的发泡体活塞:具体而言在返回冲程期间,发泡体不可适当地安装于活塞杆上。原因为,PU发泡体不可极良好地紧固至活塞杆的钢。归因于若干行加固销的角度自活塞杆侧向外增加的事实,另一难题为就绪活塞自模具的释放。另一难题为,PU发泡体并非极其良好地紧固于金属加固销上,甚至使得刚刚提及的表面为粗糙的。发泡体活塞的改良的悬架为专利申请案的此章节的主题。
本专利申请案的章节19650中所揭示的活塞对于专业使用为极其强健的。对于(例如)脚踏车泵中的使用,可能需要较不强健但仍可靠的构造,其中修理亦可为简单且直接的。
解决方案是根据独立权利要求的特征部分。
当(例如)销在发泡体活塞围绕这样的销已模制成之前已接收了适当材料(例如,当活塞的发泡体亦由PU制成时为PU)的表面涂层时,可维持金属销的使用,则销将充分地紧固至发泡体以避免该活塞的发泡体的剥离。金属销可由可经磁化的钢类型制成。若至其的销经设计以将压缩力自活塞的高压侧传递至活塞杆的固持器板正经磁化,则这样的销可被吸入于至该表面约一深度的小孔中,这样的小孔大小大约为这样的销的直径。这样的孔可具有几何设计,使得这样的销可能能够在这样的孔中旋转。这样的销与该固持器板一充分靠近彼此使得磁力可工作,这样的销便将紧固至该固持器板。该固持器板可具有小厚度,且可直接或间接地在装配于活塞杆上的固持器上胶黏至活塞杆。
销的另一更多改良的型式可为此等销(例如)已藉由(例如)PU塑料的射出成形制成,这样的销将完美地黏至活塞的相同类型的发泡体(例如,PU发泡体)。此处存在藉由引起这样的销的直径的许多小减小来避免PU发泡体自销剥离的额外可能性。销的悬架可如下进行。销可具有可平滑地压入具有球体空腔的固持器板中的球体形状的末端,使得该球体末端可在该球体空腔中旋转。销可具有某预载,使得当活塞具体而言在较低温度下自腔室的第二纵向位置移动至第一纵向位置时,发泡体将被加宽。此情形可藉由向这样的销的球体末端给予小杠杆臂来进行,该小杠杆臂黏于可挠性材料(例如,橡胶)的板中。因此当活塞处于腔室的第一纵向位置时,制造角度接着为该活塞的最宽角度。
19660发明内容
EP1179140B1展示一充气式容器活塞类型,而EP1384004B1展示此活塞类型应具有一不受应力制造尺寸,其中其在一细长腔室的第二纵向位置处的圆周应具有大致与该腔室的圆周相同的圆周,以便避免活塞在自第一纵向位置移动至第二纵向位置时卡住。
该活塞在自一第二纵向位置移动至一第一纵向位置时膨胀。EP1384004Bl展示用于此类所要行为的加固件可为一层,其中加固带在不受应力制造模型中彼此并排平铺,且此等带连接两个末端部分,该两个末端部分中之一者安装于活塞杆上,而该活塞杆的其它ican滑件--橡胶直接在两个末端上硫化。该加固层为内层,而比具有加固带的层厚的另一层保护该加固层。该两个层在彼此上硫化,且在末端部分处,可存在在该两个层的顶部上的另一额外层。该第二层的功能是另外避免这样的加固带「伸出」外层外,藉此使与该腔室的壁的密封式接触为不可能的,然而,对于接合地接触,此情况刚好。在加固层的顶部上具有第二层在实践中运作良好,且已展示有可能(例如)在对活塞杆施加的力是恒定的泵的腔室(请参见19620)中自(第二纵向位置)至(第一纵向位置)膨胀近330%。使彼此以极小角度重迭的两个加固层彼此迭置且在上文提及的「第二」层的顶部上使得容器更坚固,但可能的膨胀远小于330%。
层橡胶的橡胶的类型可能不同,但应兼容,使得此等橡胶可在彼此上硫化,而不会在正常工作条件下自彼此丢失。
观测到,当椭圆体形状的容器型活塞完全膨胀成其球体形状时,完全存在破碎的机会,这是为何可能改变设计,使得藉由保持其它变量(诸如,腔室设计)不变,令作为不受应力制造模型的活塞的长度增加,因此,可能不会达到球体形状且亦不膨胀至330%,仅是几乎变成球体形状的椭圆体,此使得活塞为可靠的,甚至在具有含加固件的一层的情况下仍如此。
不受应力制造状态下的容器的形状亦可为该容器的壁不与中心轴线平行,但平行于该腔室的壁,这是因为该腔室的壁在一第二纵向位置处不平行于中心轴线。在该不受应力制造状态下,仅该腔室的壁脱离该容器的壁。
19660-1.2对致动器活塞的功能的更新
该致动器活塞包含一容器,该容器包含在一空腔周围的壁,该空腔可为充气式的且藉由流体来加压,及/或可包含一发泡体,该容器在加压时在一腔室中自该腔室的第二纵向位置移动至第一纵向位置,该腔室具有多个截面,这样的截面具有在该第一纵向位置及该第二纵向位置处的不同截面面积及不同圆周长度以及在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处的至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的该截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的该截面面积及圆周长度,此归因于该致动器活塞的该容器的壁在该腔室的壁上的滑动。
此情形亦可为具有以下截面的腔室的情况,这样的截面在第一及第二纵向位置处以及在中间纵向位置处具有不同截面面积及相等圆周长度。
该活塞的该壁可优选具有在端盖(可移动及不可移动)之间该腔室的纵向方向上围绕横向中心轴线的对称形状,其中每一对称半部具有多个纵截面,这样的纵截面具有不同截面面积及不同圆周长度,在该横向中心轴线与一端盖之间的中间纵向位置处至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度。此情形亦可为当这样的圆周长度相等时的情况。
在致动器活塞的该容器的壁中具有一加固层使该壁的外部平滑,且当自该容器的空腔内加压时,优选为凸形形状的。此情形提供了与该腔室的壁的小接触区域。该容器的壁的膨胀力指向垂直于该腔室的壁的表面的方向。这样的膨胀力可远大于该致动器活塞的空腔内部的压力,此取决于t/R比(R=纵截面部分的横向半径,t=致动器活塞的壁厚度),特别是在t/R<<<时。
当该致动器活塞位于一腔室的壁(其与在自第二纵向位置至第一纵向位置的方向上该腔室的中心轴线具有正角度)中时,因为在最接近于该腔室的一第一纵向位置的腔室位置上及在最接近于该接触区域(壁腔室-容器)的一第一纵向位置部分的最终位置上将不存在反作用力,因此,来自该腔室的壁的反作用力的不对称将出现,且结果为在此等位置处该容器的壁将朝向该腔室的壁弯曲,直至该壁的反作用力等于该容器的壁的膨胀力为止,该致动器活塞的该容器的壁翻转该腔室的壁。此滚翻增加该容器的壁与该腔室的壁的接触区域的接触高度,其中摩擦力因此增加。该致动器活塞的容器的壁的该膨胀造成该容器的壁内部的小压力降,当该围封式空间的容积保持恒定时,该压力降使得该活塞的壁的膨胀力减小,因此摩擦力亦减小。该致动器活塞朝向一第一纵向位置的移动可能发生(滑动)。此可减少该接触高度,因为该容器的该壁的最接近于一第二纵向位置的部分可减少其圆周,且因此该接触区域的最接近于一第二纵向位置的部分亦减少其圆周。
归因于该腔室的壁与该容器的壁之间的润滑,推进力仍大于这样的摩擦力,且该致动器活塞将滑动至最接近于一第一纵向位置的新腔室位置,直至力的该不对称再次发生为止,其后该循环可再次开始。
能够增加(=滚翻)在该容器的接合壁及该腔室的壁的纵截面中的接触高度,藉此使在现有高度的紧接延续部分中的高度更大,此为致动器活塞的行为的主要原因。
对于(例如)椭圆体形状的致动器活塞而言,进行此举动的装置可为:
·在存在时,一可弯曲的加固层,其中加固的方向是在大致平行于该腔室的中心轴线的纵向方向上,
·在横向方向上几乎无加固,
·优选地该容器的环绕一横向对称轴线的对称壁,
·致动器活塞的壁的光滑表面,至少一直延续到其与腔室的壁的接触区域附近,
则,
该容器的壁将在内部压力下、在腔室的壁与容器的壁之间自最接近于一第一纵向位置的接触区域的最终圆周向外弯曲,且到达该腔室的壁,藉此增加接触表面积,
且
在一第二纵向位置附近,该容器的壁其后将在该弯曲下自该腔室的壁缩回,
其后,该容器的壁与该腔室的壁之间的接触表面积再次减小。
当可能不存在足够的内部压力来将致动器活塞的容器的壁压向该腔室的壁时,致动器活塞将停止朝向一第一纵向位置运转,使得一圆周泄漏发生。(例如)在本专利申请案的部分19620中展示的腔室的情况中,当该腔室中存在1巴过压的共同边界时,此情形可发生,此情形在本说明中早先揭示为「暂停行为」。
实践中,看到以下行为:当致动器活塞的空腔内部的压力相当低时,该致动器活塞的容器是逐步地移动,该致动器活塞的可移动盖经定位而最接近于一第一纵向位置。
原因可能是,除了归因于内部压力所致的该容器的壁的膨胀之外,在自第二纵向位置移动至第一纵向位置时该致动器活塞的壁的膨胀亦另外逼迫最接近于第一纵向位置的该致动器活塞的壁与该腔室的壁的接触区域,因此摩擦力亦增加。
在不可移动盖经定位而最接近于第一纵向位置,因此在移动方向上在该容器的「前面」的情况下,即使压力是低的,移动仍为平稳的。原因可能是,该容器的壁的膨胀的额外力可增加减小的膨胀力,且不超过摩擦力。
因此:该活塞的壁是由可挠性加固材料制成,当经由围封式空间藉由一压力源加压时,导致该活塞壁的光滑外表面,且由此,在该活塞壁与该腔室的壁之间提供在该活塞的纵截面中沿圆周的接触区域的高度,该高度在该活塞在该第二纵向位置与该第一纵向位置之间的中间纵向位置处移动期间改变大小。
此滑动可在该致动器活塞的壁与该腔室的壁的几个不同截面区域上进行。此情形为可能的,因为该容器的壁为凸形形状的、可挠性的,同时该几个不同区域是彼此连续地定位。
19660-2充气式活塞-强度及硬度
其中腔室的第二纵向位置处的椭圆体变为放大的椭圆体/(几乎)球体的类型的充气式活塞关于强度及硬度可比得上具有小壁厚度的圆柱形槽,该圆柱形槽是在内部压力下。
环向应力σH使汽缸的壁膨胀。该环向应力σH 1的大小通常大约为10×该汽缸中的内部压力的大小2。这是已处于低内部压力的致动器活塞在根据本专利申请案的章节19620的汽缸中自第二纵向位置飞速前进至第一纵向位置的原因。
环向应力σH的大小取决于活塞的纵向位置、腔室的大小及加固层的数目-对于一个加固层,且
其中腔室的第二纵向位置处的球体变为放大球体的类型的充气式活塞关于强度及硬度可比得上具有小厚度的球体槽,该球体槽是在内部压力下。
所应用的球形应力σS 3可比得上圆柱形汽缸的纵向应力σL,该纵向应力σL是环向应力σH的大小的一半。此情形意味着着圆形腔室中的球体活塞可给予椭圆体的活塞的推进力的一半。因此,一个以上球体活塞可用于圆形腔室中,以便减小马达的大小,同时具有相当的扭矩。
在致动器活塞的一个纵向位置处的Cx可不同于另一位置处的Cx,这是由于R可取决于腔室的横向半径。此情形可节省能量,且节省多少取决于腔室的壁的斜率,这是因为致动器活塞的推进力是致动器的壁的膨胀力×腔室的壁与其纵向中心轴线之间的角度的正弦值。该角度愈大,推进力愈大。
腔室的斜率经选择:α=10°,因此sin10°=0.174,同时我们在第一纵向位置处保持汽缸--此情形在第二纵向位置处给出且致动器活塞的壁厚度:3.5mm--第二LP处的压力=10巴,第一LP处的压力=2.25巴。
C1=R/t[1-t/R]=10.6→σH2=24N/mm2→Fpropulsion1=2125N
C2=R/t[1-t/R]=6.7→σH1=67N/mm2→Fpropulsion2=3933N
结论:有可能使用根据本发明的马达,其大致具有当前汽油马达的大小。19680-2-包含容器的泵活塞
此章节之目标是开发一种容器型活塞,该容器型活塞可用于泵中,同时使用WO2002/077457的所揭示原理,其中该活塞的圆周具有制造尺寸,即第二纵向位置处的圆周。该情形意味着着充气式容器型活塞自第二纵向位置膨胀从而移动至第一纵向位置并移回而不会卡住。然而,经验为,自第二纵向位置行进(滚翻-滑动-滚翻等)至第一纵向位置仅借助于该活塞的内部压力进行,从而具有该活塞的连续外壁、定位于该活塞的横向中心线下面的与该腔室的壁接触的区域,及最接近于第一纵向位置的可移动盖,而不可移动盖最接近于第二纵向位置。
经验为,当该腔室的壁平行于该腔室的中心轴线时,自推进能力不起作用。因此,为了在泵中使用活塞,自推进运动应避免该活塞的壁在腔室的壁上「滚翻」。此情形可藉由该活塞的外壁的不连续来进行。
自推进致动器活塞的产生、「该活塞的壁在该圆锥形腔室的壁上的滚翻-滑动-滚翻等」应被避免,这是由于其产生在泵抽力的相反方向上的推进力。为了进行此举动,该腔室的壁与该活塞的壁之间的接触区域可被约束(「不连续」)至该活塞的壁的某一区域,且可至少以两种方式来进行:
·接触区域可为该活塞的壁的分离部分,使得其比该活塞的壁的剩余部分膨胀得更多,
·该活塞的最接近于第二纵向位置的部分可具有比该接触区域的横截面的圆周小的横截面的圆周。
充气式容器型活塞中的环向应力(请参见本专利申请案的章节19660、207及653)引起该壁的圆周的膨胀,且是致动器活塞藉由内部过压变为自推进式的原因。因此,当将该活塞自第一纵向位置推动至第二纵向位置时,该环向应力对该活塞至腔室壁的密封能力具有大影响,且因此同时卡住的能力为大的。归因于特定R/t比(与小的壁厚度相比的大半径(其为具有加固层的层)),环向应力远大于内部压力。第一种想法可为,「因此」该活塞内的气态介质的压力可为低的,这关于腔室中的介质的压力,其中该活塞位于该腔室中,且该介质由该活塞压缩。然而,该活塞在待泵抽的介质的任何压力下必须密封。
同时,由于已展示出在本专利申请案的章节19597中展示的腔室中不可能用手推动已充气(用诸如N2的可压缩介质)活塞(根据这样的章节中展示的那种活塞),因此该活塞包含在第一纵向位置处具有1至11/2巴(绝对)过压(高于大气压力)的可压缩介质,自该第一纵向位置至第二纵向位置,使该活塞的壁膨胀的该介质可优选:
·不同于诸如气体的可压缩介质,(例如)发泡体将为较好的,即使在发泡体具有敞开结构时发泡体在其孔中可含有流体,发泡体具有敞开结构将为优选的,该发泡体应优选地在第一纵向位置处于大气压力,视情况地处于低过压(例如,1巴)。发泡体且优选地并非该介质将使该活塞的壁膨胀,视情况地可存在该两个因素的组合,
·及/或不同于可压缩的介质,诸如不可压缩介质(例如,诸如水的液体),
·及与围封式空间(例如,中空活塞杆)连通,在该围封式空间中,当该发泡体由该活塞的壁压缩时、当该活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,将自该发泡体压出的介质因此自该容器至该围封式空间(例如,WO2010/094317或章节207及/或653),以便避免内部压力的急剧上升且藉此避免可能卡住。
在使用充气式活塞时,用于避免产生自推进式致动器活塞的替代解决方案为,活塞可具有无或有加固部分的壁,藉此该加固可为最少的,从而仅避免在充气时的活塞的壁及发泡体(优选为敞开发泡胞发泡体)的任何过度耗尽。敞开发泡胞可含有流体,优选为气态介质,视情况地为液体或液体与气态介质的组合。该发泡体在活塞处于其第一纵向位置时可插入至活塞中,且该活塞的壁接合地及/或密封地连接至腔室的壁,使得该发泡体填满该活塞的最大容积,此时该活塞的壁紧绷,从而具有比制造(处于第二纵向位置)时的壁厚度小的壁厚度。发泡体可能能够压缩至高阶(例如,当使用章节19660及/或19680的活塞时为5:1),使得活塞在处于第二纵向位置时可填充有较稠密的发泡体,在该第二纵向位置处几乎所有敞开发泡胞关闭,当自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该发泡体内的介质可接着自该活塞移除,(例如)至活塞杆。为了避免高压力在该活塞杆内累积,活塞杆可具有可移动活塞,该可移动活塞减小敞开发泡胞中的介质的体积(当并非处于第二纵向位置时)。此高压力将使活塞变为致动器活塞,且在自第一纵向位置移动至第二纵向位置时卡住。结果可为大小改变(且另外可为形状改变)的活塞,该活塞具有仅足以在泵抽冲程期间密封至腔室的壁的力而不移动自身且不会卡住。该活塞的由可挠性材料(例如,橡胶)制成的壁使得该活塞为用于泵的可靠活塞。包含发泡体的该容器活塞的制造将如下:在该容器活塞处于第二纵向位置时,制造该容器活塞的壁。其后,在容器活塞处于第一纵向位置时,将流体注入该容器的空腔中,可移动盖朝向另一盖移动,且使容器的壁弯曲。接着,固定可移动盖的位置,随后自空腔释放流体。现注入发泡体混合物,且闭合该容器的空腔。在硬化之后,移除可移动盖的固定。接着,该容器的壁可归因于包含敞开发泡胞的该发泡体的性质而发生收缩。此收缩可藉由这样的敞开发泡胞中的介质的压力的极小增加或藉由使不透水可挠性壁内的另一空腔定位于该发泡体的中心内来补偿,该空腔可经充气,且此接着将发泡体压向该容器活塞的壁以便使该壁到达其最初规划好的位置。
活塞的分离壁部分正「伸出」活塞的壁,其藉此具有比附近的剩余壁大的圆周,而圆周自该活塞的壁至分离部分的过渡或多或少为陡峭的或阶梯式的。
该分离部分与该腔室的壁的接触区域可为小的,此情形可藉由选择分离部分的正确形状(例如,圆形区段)来进行,其中该区段的顶部与腔室的壁接触。
207发明内容
大体上,用于(例如)泵的腔室与活塞的结合体的新设计大多数确保经施加以在整个泵抽操作期间操作泵的力足够低以令使用者感到舒适,感到一冲程的长度为合适的,尤其对于女性及青少年而言,感到泵抽时间不长,且感到泵具有最少的可靠组件且几乎免于维修时间。
在第一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有其第二截面面积,该第二截面面积为该第一截面面积的95%或更小,该腔室的截面的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的,该活塞经调适以在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时使自身适应该腔室的截面。
在当前上下文中,截面优选垂直于纵向轴线而截取。
而且,归因于为了使活塞在第一纵向位置与第二纵向位置之间移动期间能够抵着该腔室的内壁密封的事实,该腔室的截面的变化优选至少实质上连续的,亦即,该内壁的纵截面无突然的改变。
在当前上下文中,该腔室的截面面积为其在选定的截面中的内部空间的截面面积。
因此,如将在下文中变清楚的,内部腔室的面积改变的事实带来了使该结合体实际上适合于数种情形的可能性。
在优选实施例中,该结合体用作一泵,藉以该活塞的移动将压缩空气且经由阀将此压缩空气输出至(例如)轮胎中。该活塞的面积及该阀的另一侧上的压力将确定为了提供空气通过该阀的流动所需的力。因此,所需的力的调适可发生。而且,所提供的空气的容积将取决于活塞的面积。然而,为了压缩空气,该活塞的第一平移将相对容易(压力相对较低),藉以此空气压缩可在大面积的情况下执行。因此,总言之,在某一长度的单个冲程期间可在给定压力下提供较大量的空气。
自然地,面积的实际减少可取决于结合体的既定用途以及所述的力。
优选地,第二截面面积为第一截面面积的95%至15%,诸如95%至70%。在某些情形中,第二截面面积为第一截面面积的约50%。
可使用数种不同技术来实现此结合体。相对于本发明的后续方面来进一步说明此等技术。
一种此类技术为以下技术,其中该活塞包含:
-多个至少实质上刚性的支撑部件,其可旋转地紧固至一共同部件,
-可弹性变形装置,其藉由这样的支撑部件支撑,从而抵着该腔室的内壁而密封,
-这样的支撑部件可相对于纵向轴线在10°与40°之间旋转。
在彼种情形中,该共同部件可附接至把手以供操作者使用,且其中这样的支撑部件在相对远离把手的方向上于腔室中延伸。
优选地,这样的支撑部件为可旋转的以便至少大致平行于纵向轴线。
而且,该结合体可进一步包含用于抵着该腔室的内壁偏置这样的支撑部件的装置。
另一种技术为以下技术,其中该活塞包含一可弹性变形容器,该可弹性变形容器包含一可变形材料。
在彼种情形中,该可变形材料可为流体或流体的混合物,诸如水、蒸汽及/或气体或发泡体。
而且,在贯穿纵向方向的截面中,该容器在第一纵向方向处可具有第一形状,且在第二纵向方向处可具有第二形状,该第一形状不同于该第二形状。
因此,该可变形材料的至少部分可为可压缩的,且其中该第一形状具有大于该第二形状的面积的面积。
或者,该可变形材料可为至少实质上不可压缩的。
该活塞可包含与该可变形容器连通的一围封式空间,该围封式空间具有一可变容积。该容积可藉由一操作者改变,且该容积可包含一弹簧偏置活塞。
又一种技术为以下技术,其中第一截面形状不同于第二截面形状,该腔室的截面形状的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间是至少实质上连续的。
在彼种情形下,该第一截面面积可比该第二截面面积大至少5%,优选至少10%(诸如至少20%),优选至少30%(诸如至少40%),优选至少50%(诸如至少60%),优选至少70%(诸如至少80%,诸如至少90%)。
而且,该第一截面形状可为至少实质上圆形,且其中该第二截面形状为具有一第一尺寸的细长形(诸如,椭圆形),该第一尺寸是与该第一尺寸成一角度的尺寸的至少2倍(诸如至少3倍),优选至少4倍。
另外,该第一截面形状可为至少实质上圆形,且其中该第二截面形状包含两个或两个以上至少实质上细长(诸如,凸起状)部分。
而且,在该第一纵向位置处的截面中,该腔室的第一圆周可为腔室的第二纵向方向处的截面中的第二圆周的80%至120%(诸如85%至115%),优选90%至110%(诸如95%至105%),优选98%至102%。优选地,该第一圆周与该第二圆周为至少实质上相同。
一种可选或额外技术为以下技术,其中该活塞包含:
-一可弹性变形材料,其经调适以在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时使自身适应该腔室的截面,及
-一具有至少实质上沿纵向轴线的中心轴线的螺旋板片弹簧,该弹簧邻近于该可弹性变形材料定位以便在纵向方向上支撑该可弹性变形材料。
在彼种情形中,该活塞可进一步包含位于该可弹性变形材料与该弹簧之间的数个平坦支撑装置,这样的支撑装置可沿该弹簧与该可弹性变形材料之间的界面旋转。
这样的支撑装置可经调适以自一第一位置旋转至一第二位置,其中在该第一位置中其外边界可包含于第一截面区域内,且其中在该第二位置中其外边界可包含于第二截面区域内。
在第二方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,该腔室的截面的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的,
该活塞经调适以在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时使自身适应该腔室的截面,
该活塞包含:
-多个至少实质上刚性的支撑部件,其可旋转地紧固至一共同部件,
-可弹性变形装置,其藉由这样的支撑部件支撑,用于抵着该腔室的内壁密封,
这样的支撑部件可相对于纵向轴线在10°与40°之间旋转。
优选地,这样的支撑部件为可旋转的以便至少大致平行于纵向轴线。
因此,使活塞能够适应不同面积及/或形状的方式为以下方式,其中该活塞包含固持一密封装置的数个可旋转地紧固的装置。一优选实施例为以下实施例,其中该活塞具有伞状的总体形状。
优选地,该共同部件附接至把手以供操作者使用,诸如在该结合体用作一泵时,且其中这样的支撑部件在相对远离把手的方向上于腔室中延伸。此具有以下优点,藉由将把手逼迫至该腔室中使压力增加将简单地将这样的支撑装置及密封装置压向该腔室的壁,因此增加密封。
为了在一冲程之后亦确保密封,该结合体优选包含用于抵着该腔室的内壁偏置这样的支撑部件的装置。
在第三方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,该腔室的截面的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的,
该活塞经调适以在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时使自身适应该腔室的截面,
该活塞包含一可弹性变形容器,该容器包含可变形材料。
因此,藉由提供一可弹性变形容器,可提供面积及/或形状的改变。自然地,此容器应充分地紧固至该活塞以便使其在该活塞在腔室中移动时遵照该活塞的剩余部分。
该可变形材料可为流体或流体的混合物,诸如水、蒸汽及/或气体或发泡体。此材料或其一部分可为可压缩的,诸如气体或水与气体的混合物,或其可为至少实质上不可压缩的。
当截面面积改变时,该容器的容积可改变。因此,在贯穿纵向方向的截面中,该容器在第一纵向方向处可具有第一形状,且在第二纵向方向处可具有第二形状,该第一形状不同于该第二形状。在一种情形中,该可变形材料的至少部分为可压缩的,且该第一形状具有大于该第二形状的面积的面积。在彼种情形中,该容器的总容积改变,藉以流体应为可压缩的。替代地或视情况地,活塞可包含与该可变形容器连通的一第二围封式空间,该围封式空间具有一可变容积。以彼种方式,在该可变形容器改变容积时,彼围封式空间可吸取流体。该第二容器的容积可藉由操作者改变。以彼种方式,可更改该容器的总压力或最大/最小压力。而且,该第二围封式空间可包含一弹簧偏置式活塞。
可优选地提供用于界定该围封式空间的容积使得该围封式空间中的流体的压力与在该活塞与该容器的第二纵向位置之间的流体的压力相关的装置。以此方式,该可变形容器的压力可改变以便获得合适的密封。
一种简单的方式将为,使该界定装置经调适以界定该围封式空间中的压力使的至少实质上相同于在该活塞与该容器的第二纵向位置之间的压力。在此种情形中,可提供在两个压力之间的简单活塞(以免释放该可变形容器中的任何流体)。
事实上,此活塞的使用可界定压力之间的任何关系,因为活塞在其中平移的围封式空间可以与该结合体的主腔室相同的方式来渐缩。
为了耐受与腔室壁的摩擦及形状/尺寸改变,该容器可包含可弹性变形材料,该可弹性变形材料包含加强装置,诸如纤维加强件。
为了在该容器与该腔室壁之间达成并维持适当的密封,优选地,在该活塞自该第一纵向位置平移至该第二纵向位置或自该第二纵向位置平移至该第一纵向位置期间,一内部压力(诸如,藉由该容器中的流体产生的压力)高于周围大气的最高压力。
在又一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面形状及面积且在其第二纵向位置处具有第二截面形状及面积,该第一截面形状不同于该第二截面形状,该腔室的截面形状的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的,
-该活塞经调适以在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时使自身适应该腔室的截面。
此非常令人感兴趣的方面是基于(例如)几何图形的不同形状在其圆周与面积的间具有变化的关系的事实。而且,两个形状之间的改变可以连续方式来发生,使得该腔室可在其一纵向位置处具有一截面形状,且在一第二纵向位置处具有另一截面形状,同时维持该腔室中表面的优选平滑变化。
在当前上下文中,一截面的形状为其总体形状,不管其大小。两个圆具有相同形状,尽管一个圆具有不同于另一个圆的直径的直径。
优选地,该第一截面面积比该第二截面面积大至少5%,优选至少10%(诸如至少20%),优选至少30%(诸如至少40%),优选至少50%(诸如至少60%),优选至少70%(诸如至少80%,诸如至少90%)。
在一优选实施例中,该第一截面形状为至少实质上圆形,且其中该第二截面形状为具有一第一尺寸的细长形(诸如,椭圆形),该第一尺寸是与该第一尺寸成一角度的尺寸的至少2倍(诸如至少3倍),优选至少4倍。
在另一优选实施例中,该第一截面形状为至少实质上圆形,且其中该第二截面形状包含两个或两个以上至少实质上细长(诸如,凸起状)部分。
当在该第一纵向位置处的截面中,该腔室的第一圆周为该腔室的第二纵向方向处的截面中的第二圆周的80%至120%(诸如85%至115%),优选90%至110%(诸如95%至105%),优选98%至102%时,看到数个优点。当试图抵着具有变化的尺寸的壁密封时,归因于密封材料应提供足够的密封及改变其尺寸的事实,问题可能出现。若在优选实施例中情形为圆周仅小程度地改变,则可更容易地控制该密封。优选地,该第一圆周及该第二圆周至少实质上相同,使得该密封材料仅弯曲且不伸展至任何显著程度。
或者,可希望圆周稍微改变,因为当弯曲或变形时,密封材料(例如,弯曲)将使其一侧受压缩且另一侧伸展。总言之,希望提供圆周至少接近于该密封材料将自动地「选择」的圆周的所要形状。
一种类型的活塞(其可用在此类型的结合体中)为包含以下各者的活塞:
-多个至少实质上刚性的支撑部件,其可旋转地紧固至一共同部件,
-可弹性变形装置,其藉由这样的支撑部件支撑,用于抵着该腔室的内壁密封。
另一种类型的活塞为包含一可弹性变形容器的活塞,该可弹性变形容器包含一可变形材料。
本发明的另一方面是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,该腔室的截面的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的,该活塞包含:
-一可弹性变形材料,其经调适以在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时使自身适应该腔室的截面,及
-一具有至少实质上沿纵向轴线的中心轴线的螺旋板片弹簧,该弹簧邻近于该可弹性变形材料定位以便在纵向方向上支撑该可弹性变形材料。
此实施例解决仅提供大块的弹性材料作为活塞的潜在问题。材料为弹性的事实将提供活塞的变形及在压力增加的情况下归因于材料的弹性而缺少密封的问题。此问题在所需的尺寸改变较大的情况下尤其成问题。
在当前方面中,该弹性材料藉由螺旋状板片弹簧支撑。螺旋状弹簧能够展开且被压缩以便遵照该腔室的面积,同时该弹簧的材料的平坦结构将确保弹簧不因压力而变形。
为了(例如)增加该弹簧与该可变形材料之间的接合的区域,该活塞可进一步包含位于该可弹性变形材料与该弹簧之间的数个平坦支撑装置,这样的支撑装置可沿该弹簧与该可弹性变形材料之间的界面旋转。
优选地,这样的支撑装置经调适以自一第一位置旋转至一第二位置,其中在该第一位置中其外边界可包含于第一截面区域内,且其中在该第二位置中其外边界可包含于第二截面区域内。
本发明的另一方面为与一活塞与一腔室的结合体有关的方面,其中:
该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该活塞可在该腔室中自一第一纵向位置移动至一第二纵向位置,
-该腔室具有在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间沿内腔室壁的至少部分的可弹性变形的内壁,
-该腔室在其第一纵向位置处在该活塞位于彼位置处时具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处在该活塞位于彼位置处时具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,当该活塞在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间移动时,该腔室的截面的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的。
因此,替代活塞适应该腔室的截面改变的结合体,此方面是关于一种具有调适能力的腔室。
自然地,该活塞可由至少实质上不可压缩的材料制成,或一结合体可由一调适腔室及一调适活塞(诸如,根据上述方面的活塞)制成。
优选地,该活塞沿纵向轴线在截面中具有一在自至第二纵向位置的方向上渐缩的形状。
提供一调适腔室的优选方式为具有包含以下各者的腔室:
-一外部支撑结构,其围封该内壁,及
-一流体,其由藉由该外部支撑结构及该内壁界定的一空间容纳。
以彼种方式,流体或流体的组合的选择可帮助界定该腔室的性质,诸如该壁与该活塞之间的密封以及所需的力等等。
清楚的是,取决于自何处看结合体,该活塞及该腔室中之一者可为固定的且另一者为移动的,或该两者均可移动。此对结合体的功能无影响。
自然地,当前的结合体可用于达成数种目的,因为其主要集中于提供使一活塞的平移适合于所需/所占用的力的额外方式的新颖方式。事实上,截面的面积/形状可沿该腔室的长度而改变以便调适该结合体以适合特定目的及/或力。一个目的是提供供女性或青少年使用的泵,即,仍应能够提供某一压力的泵。在彼种情形中,可藉由判定人在该活塞的此位置处可提供的力来需要经人因工程改良的泵,且藉此提供具有合适的截面面积/形状的腔室。
该结合体的另一用途将为用于一吸震器,其中面积/形状将确定某一冲击(力)将需要何种平移。而且,可提供一致动器,其中引入至该腔室中的流体的量将提供活塞的不同平移,此取决于在引入该流体之前该活塞的实际位置。
事实上,活塞的性质、第一纵向位置与第二纵向位置的相对位置以及连接至该腔室的任何阀的配置可向泵、马达、致动器、吸震器等提供不同压力特性及不同力特性。
若该活塞泵为用于达成轮胎充气目的的手泵,则其可具有根据PCT/DK96/00055(包括1997年4月18日的美国部分接续案)、PCT/DK97/00223及/或PCT/DK98/00507中所揭示的连接器的整合式连接器。这样的连接器可具有任何类型的整合式压力计。在根据本发明的用作(例如)脚踏泵或「汽车泵」以用于达成充气目的的活塞泵中,一压力计配置可整合于此泵中。
某些活塞类型(如(例如)图4A至图4F、图7A至图7E、图7J、图12A至图12C的活塞类型)可与任何类型的腔室组合。
某些机械活塞(如(例如)图3A至图3C中展示的活塞)及某些复合活塞(如(例如)图6D至图6F中展示的活塞)与具有凸形形式的恒定圆周长度的腔室(如(例如)图7L中展示的腔室)的结合体可为良好的结合体。
复合活塞(如(例如)图9至图12中展示的活塞)的结合体可与凸形形式的腔室很好地一起使用,与圆周长度的可能改变无关。
本申请案中展示的「伞形」活塞在一侧处具有其自身的开放侧,在该侧处该腔室中的介质的压力在该开放侧处对该「伞」加负荷。该「伞」亦非常有可能是倒置来工作的。
具有含已展示的纤维架构的外皮的充气式活塞在该活塞中具有相对于该腔室中的压力的过压。然而,亦有可能在该活塞中具有与该腔室中的压力相等或比该腔室中的压力低的压力,这样的纤维因这是处于压力下而非处于张力下。所得形状可不同于附图中展示的形状。在彼种情况下,任何负载调节装置可必须不同地转动,且这样的纤维可必须加以支撑。(例如)图9D或图12B中展示的负载调节装置可接着经建构,以使得该装置的活塞的移动(例如)藉由该活塞杆的伸长而在该活塞中给出一吸力,使得该活塞现在处于该活塞杆中的孔的另一侧处。活塞的形式的改变因此为不同的,且可获得一陷缩。此可减少寿命。
经由此等实施例,可获得针对手动操作而最佳化的可靠且廉价的泵,例如,供女性及青少年操作的通用脚踏车泵。加压腔室的壁(纵截面及/或横截面)的形状及/或所展示的泵的活塞装置为实例且可取决于泵设计规格而改变。本发明亦可与所有种类的泵一起使用,例如多级活塞泵,以及双重功能的泵、藉由马达驱动的活塞泵、(例如)仅腔室或活塞移动的泵,以及腔室及活塞同时移动的类型。可在活塞泵中泵抽任何种类的介质。那种泵可用于所有种类的应用中,例如用在气动及/或水力应用中。而且,本发明亦适用于并非手动操作的泵。所施加力的减少意味着设备的投资的实质减少及在操作期间能量的实质减少。这样的腔室可(例如)由楔形陷型管等藉由射出成形来制造。
在一活塞泵中,将一介质吸入至一腔室中,该腔室其后可藉由一阀配置来封闭。该介质藉由该腔室及/或该活塞的移动而压缩,且一阀可将此压缩介质自该腔室释放。在一致动器中,可经由一阀配置将一介质按压至一腔室中,且该活塞及/或该腔室移动,从而起始一经附接的器件的移动。在吸震器中,该腔室可完全封闭,其中该腔室中,一可压缩介质可藉由该腔室及/或该活塞的移动来压缩。在不可压缩介质存在于该腔室内部的情况下,(例如)该活塞可装备有几个小通道,这样的小通道给出一动态摩擦,使得移动减慢。
另外,本发明亦可用在推进应用中,其中可使用介质来移动活塞及/或腔室,该活塞及/或腔室可围绕一轴线(如(例如)在马达中)转动。上述结合体适用于所有上文提及的应用。
因此,本发明亦是关于一种用于泵抽流体的泵,该泵包含:
-根据上述方面中之任一者的结合体,
-用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,
-连接至该腔室且包含一阀装置之一流体进口,及
-连接至该腔室之一流体出口。
在一种情形中,该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第一纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第二纵向位置中。当一加压流体为所要时,此类型的泵为优选的。
在另一种情形中,该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第二纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第一纵向位置中。当无实质压力为所期望的而是仅流体的输送为所期望的时,此类型的泵为优选的。
在该泵经调适以立于地板上且活塞/接合装置藉由被向下逼迫而压缩流体(诸如,空气)的情形中,最大的力可人因工程地提供于该活塞/接合装置/把手的最低位置处。因此,在第一种情形中,这意味着在此处提供最高压力。在第二种情形中,此仅意味着在最低位置处看到最大面积及藉此看到最大容积。然而,归因于需要超过(例如)轮胎中的压力的压力以便敞开轮胎的阀的事实,在该接合装置的最低位置前不远处最小截面面积可为所期望的以使所得压力敞开该阀且使较大截面面积逼迫更多流体进入轮胎(见图2B)。
而且,本发明是关于一种吸震器,其包含:
-根据结合体方面中之任一者的结合体,
-用于自腔室外部的一位置接合活塞的装置,其中该接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第一纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第二纵向位置中。
该吸震器可进一步包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体进口。
而且,该吸震器可包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体出口。
该腔室与该活塞可优选地形成包含一流体的一至少实质上密封的空腔,在活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体经压缩。
通常地,该吸震器将包含用于朝向第一纵向位置偏置活塞的装置。
最后,本发明亦是关于一种致动器,其包含:
-根据结合体方面中之任一者的结合体,
-用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,
-用于将流体引入至该腔室中以便使该活塞在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间移位的装置。
该致动器可包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体进口。
而且,可提供一连接至该腔室且包含一阀装置的流体出口。
另外,该致动器可包含用于朝向第一纵向位置或第二纵向位置偏置活塞的装置。
上文说明的各种实施例仅以说明方式来提供且不应被理解为限制本发明。熟习此项技术者将容易认识到可对本发明进行组件的各种修改、改变及组合,而非严格遵守本文中说明及说明的例示性实施例及应用且不脱离本发明的真实精神及范畴。
所有活塞类型,特别是为具有可弹性变形壁的容器的那种活塞类型,在其在纵向位置之间移动期间可密封地连接至该腔室壁,接合地连接或不连接至该腔室的壁。或可接合地且密封地连接至该腔室壁。另外,这样的壁之间亦可能不存在接合,有可能这样的壁彼此接触,且此情形可能发生(例如)于容器在腔室中自第一纵向位置移动至第二纵向位置的情形中。
这样的壁之间的连接的类型(密封地及/或接合地及/或接触及/或不连接)可藉由使用该容器壁内部的正确内部压力来达成:用于密封地连接的高压、用于接合地连接的较低压力及用于无连接(制造尺寸的容器)的(例如)大气压,因此,具有一围封式空间的容器可为优选的,这是因为该围封式空间可自该活塞外部的一位置控制该容器内部的压力。
用于接合地连接的另一选项为容器的薄壁,该薄壁可能具有伸出该壁的表面外的加固件,使得泄漏可发生在容器的壁与腔室的壁之间。
207特别优选实施例
根据本发明的一实施例,提供一活塞与一腔室的结合体,其中:该腔室界定具有纵向轴线的细长腔室,该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有其第二截面面积,第二截面面积为第一截面面积的95%或更小,腔室的截面的改变在第一纵向位置与第二纵向位置之间为至少实质上连续的,活塞经调适以在自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时调适自身以适应腔室的截面。
优选地,第二截面面积是在第一截面面积的95%与15%之间。
优选地,第二截面面积是在第一截面面积的95%至70%之间。
优选地,第二截面面积为第一截面面积的大约50%。
优选地,该活塞包含:多个至少实质上刚性的支撑部件,其可旋转地紧固至一共同部件;弹性可变形装置,其藉由这样的支撑部件支撑,用于抵着该腔室的内壁密封,这样的支撑部件可相对于纵向轴线在10°与40°之间旋转。
根据本发明的一实施例,亦提供一种结合体,其中支撑部件为可旋转的以便至少大致平行于纵向轴线。
优选地,该共同部件附接至把手以供操作者使用,其中支撑部件在相对远离把手的方向上于腔室中延伸。
优选地,该结合体进一步包含用于抵着腔室的内壁偏置支撑部件的装置。
优选地,该活塞包含一弹性可变形容器,该容器包含可变形材料。
优选地,该可变形材料为流体或流体的混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
优选地,在贯穿纵向方向的截面中,容器在第一纵向方向处具有第一形状,且在第二纵向方向处具有第二形状,第一形状不同于第二形状。
优选地,该可变形材料的至少部分为可压缩的,且其中第一形状具有一大于第二形状的面积的面积。
优选地,该可变形材料为至少实质上不可压缩的。
优选地,该活塞包含一与可变形容器连通的腔室,该腔室具有可变容积。
优选地,该容积可藉由操作者来改变。
优选地,该腔室包含一经弹簧偏置的活塞。
优选地,该结合体进一步包含用于界定腔室的容积使得腔室中的流体的压力与在活塞与容器的第二纵向位置之间的流体的压力相关的装置。
优选地,这样的界定装置经调适以界定腔室中的压力至少实质上相同于在活塞与容器的第二纵向位置之间的压力。
优选地,第一截面形状不同于第二截面形状,腔室的截面形状的改变在第一纵向位置与第二纵向位置之间至少实质上连续。
优选地,第一截面面积比第二截面面积大至少5%,优选至少10%(诸如至少20%),优选至少30%(诸如至少40%),优选至少50%(诸如至少60%),优选至少70%(诸如至少80%,诸如至少90%)。
优选地,第一截面形状为至少实质上圆形,且其中第二截面形状为具有一第一尺寸的细长形(诸如,椭圆形),该第一尺寸是与第一尺寸成一角度的尺寸的至少2倍(诸如至少3倍),优选至少4倍。
优选地,第一截面形状为至少实质上圆形,且其中第二截面形状包含两个或两个以上至少实质上细长形(诸如,凸起状)部分。
优选地,在第一纵向位置处的截面中,腔室的第一圆周为腔室在第二纵向方向处的截面中的第二圆周的80%至120%(诸如85%至115%),优选90%至110%(诸如95%至105%),优选98%至102%。
优选地,第一圆周及第二圆周为至少实质上相同的。
优选地,该活塞包含:弹性可变形材料,其经调适以在自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时调适自身以适应腔室的截面;及一具有至少实质上沿纵向轴线的中心轴线的螺旋状板片弹簧,该弹簧邻近于弹性可变形材料定位以便在纵向方向上支撑弹性可变形材料。
优选地,该活塞进一步包含定位于弹性可变形材料与弹簧之间的数个平坦支撑装置,这样的支撑装置可沿弹簧与弹性可变形材料之间的界面旋转。
优选地,支撑装置经调适以自第一位置旋转至第二位置,其中在第一位置中其外边界可包含于第一截面区域内,且其中在第二位置中其外边界可包含于第二截面区域内。
根据本发明的一实施例,提供一活塞与一腔室的结合体,其中:该腔室界定具有纵向轴线的细长腔室,该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有其第二截面面积,第一截面面积大于第二截面面积,该腔室的截面的改变在第一纵向位置与第二纵向位置之间为至少实质上连续的,活塞经调适以在自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时调适自身以适应腔室的截面,该活塞包含:多个至少实质上刚性的支撑部件,其可旋转地紧固至一共同部件;弹性可变形装置,其藉由支撑部件支撑,用于抵着该腔室的内壁密封,这样的支撑部件相对于纵向轴线在10°与40°之间旋转。
根据一实施例,提供一种结合体,其中支撑部件为可旋转的以便至少大致平行于纵向轴线。
优选地,该共同部件附接至把手以供操作者使用,且其中支撑部件在相对远离把手的方向上于腔室中延伸。
优选地,该结合体进一步包含用于抵着腔室的内壁偏置支撑部件的装置。一活塞与一腔室的结合体,其中:该腔室界定具有纵向轴线的细长腔室,该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,该腔室的截面的改变在第一纵向位置与第二纵向位置之间为至少实质上连续的,该活塞经调适以在自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时调适自身以适应腔室的截面,该活塞包含一包含可变形材料的弹性可变形容器。
优选地,该可变形材料为流体或流体的混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
优选地,在贯穿纵向方向的截面中,容器在第一纵向方向处具有第一形状,且在第二纵向方向处具有第二形状,第一形状不同于第二形状。
优选地,该可变形材料的至少部分为可压缩的,且其中第一形状具有一大于第二形状的面积的面积。
优选地,该可变形材料为至少实质上不可压缩的。
优选地,该活塞包含一与可变形容器连通的腔室,该腔室具有可变容积。
优选地,该容积可藉由操作者来改变。
优选地,该腔室包含一经弹簧偏置的活塞。
优选地,该结合体进一步包含用于界定腔室的容积使得腔室中的流体的压力与在活塞与容器的第二纵向位置之间的流体的压力相关的装置。
优选地,这样的界定装置经调适以界定腔室中的压力至少实质上相同于在活塞与容器的第二纵向位置之间的压力。
优选地,该容器包含一弹性可变形材料,该弹性可变形材料包含加强装置。
优选地,这样的加强装置包含纤维。
优选地,发泡体或流体经调适以在活塞自第一纵向位置至第二纵向位置或自第二纵向位置至第一纵向位置的平移期间于容器内提供高于周围大气的最高压力的压力。
优选地,该腔室界定具有纵向轴线的细长腔室,该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面形状及面积且在其第二纵向位置处具有第二截面形状及面积,该第一截面形状不同于该第二截面形状,该腔室的截面形状的改变在第一纵向位置与第二纵向位置之间为至少实质上连续的,该活塞经调适以在自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时调适自身以适应腔室的截面。
优选地,第一截面面积比第二截面面积大至少5%,优选至少10%(诸如至少20%),优选至少30%(诸如至少40%),优选至少50%(诸如至少60%),优选至少70%(诸如至少80%,诸如至少90%)。
优选地,第一截面形状为至少实质上圆形,且其中第二截面形状为具有一第一尺寸的细长形(诸如,椭圆形),该第一尺寸是与第一尺寸成一角度的尺寸的至少2倍(诸如至少3倍),优选至少4倍。
优选地,第一截面形状为至少实质上圆形,且其中第二截面形状包含两个或两个以上至少实质上细长形(诸如,凸起状)部分。
优选地,在第一纵向位置处的截面中,腔室的第一圆周为腔室在第二纵向方向处的截面中的第二圆周的80%至120%(诸如85%至115%),优选90%至110%(诸如95%至105%),优选98%至102%。
优选地,第一圆周及第二圆周为至少实质上相同的。
优选地,活塞包含:多个至少实质上刚性的支撑部件,其可旋转地紧固至一共同部件;弹性可变形装置,其藉由支撑部件支撑,用于抵着该腔室的内壁密封。
优选地,活塞包含:一弹性可变形容器,该容器包含可变形材料。
根据本发明的另一实施例,提供一活塞与一腔室的结合体,其中:该腔室界定一具有一纵向轴线的细长腔室,该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,该腔室的截面的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的,该活塞包含:弹性可变形材料,其经调适以在自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时将调适自身以适应腔室的截面;及一具有至少实质上沿纵向轴线的中心轴线的螺旋状板片弹簧,该弹簧邻近于弹性可变形材料定位以便在纵向方向上支撑弹性可变形材料。
优选地,该活塞进一步包含定位于弹性可变形材料与弹簧之间的数个平坦支撑装置,这样的支撑装置可沿弹簧与弹性可变形材料之间的界面旋转。
优选地,这样的支撑装置经调适以自第一位置旋转至第二位置,其中在第一位置中其外边界可包含于第一截面区域内,且其中在第二位置中其外边界可包含于第二截面区域内。
根据本发明的一实施例,提供一活塞与一腔室的结合体,其中:该腔室界定具有纵向轴线的细长腔室,该活塞可在腔室中自第一纵向位置移动至第二纵向位置,该腔室沿内腔室壁在第一纵向位置与第二纵向位置之间的至少部分具有一弹性可变形内壁,该腔室在其第一纵向位置处在活塞定位于彼位置处时具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处在活塞定位于彼位置处时具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,当活塞在第一纵向位置与第二纵向位置之间移动时,腔室的截面的改变在第一纵向位置与第二纵向位置之间为至少实质上连续的。
优选地,活塞由至少实质上不可压缩的材料制成。
优选地,活塞在沿纵向轴线的截面中具有在自第一纵向位置至第二纵向位置的方向上渐缩的形状。
优选地,该腔室包含:一围封内壁的外部支撑结构,及藉由一由外部支撑结构及内壁界定的空间容纳的流体。
根据本发明的一实施例,提供一种用于泵抽流体的泵,该泵包含:根据前述技术方案中的任一项的结合体、用于自腔室外部的位置接合活塞的装置、一连接至腔室且包含一阀装置的流体进口,及一连接至腔室的流体出口。
优选地,这样的接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第一纵向位置,在该内部位置处活塞处于其第二纵向位置。
优选地,这样的接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第二纵向位置,在该内部位置处活塞处于其第一纵向位置。
根据本发明的一实施例,提供一种吸震器,该吸震器包含:如上文所说明的结合体、用于自腔室外部的一位置接合活塞的装置,其中这样的接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处,活塞处于其第一纵向位置,在该内部位置处,活塞处于其第二纵向位置。
优选地,该吸震器进一步包含一连接至腔室且包含一阀装置的流体进口。
优选地,该吸震器进一步包含一连接至腔室且包含一阀装置的流体出口。
优选地,腔室与活塞形成包含流体的至少实质上密封的空腔,在活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体经压缩。
优选地,该吸震器进一步包含用于将活塞压向第一纵向位置的装置。
根据本发明的一实施例,亦提供一种致动器,该致动器包含:如上文所说明的结合体、用于自腔室外部的一位置接合活塞的装置、用于将流体引入至腔室中以便在第一纵向位置与第二纵向位置的间移置活塞的装置。
优选地,该致动器进一步包含一连接至腔室且包含一阀装置的流体进口。
优选地,该致动器进一步包含一连接至腔室且包含一阀装置的流体出口。
优选地,该致动器进一步包含用于将活塞压向第一纵向位置或第二纵向位置的装置。
优选地,这样的引入装置包含用于将加压流体引入至腔室中的装置。
优选地,这样的引入装置经调适以将诸如汽油或柴油的可燃流体引入至腔室中,且其中致动器进一步包含用于使可燃流体燃烧的装置。
优选地,根据的致动器进一步包含一曲柄,其经调适以将活塞的平移转变成曲柄的旋转。
207-1特别优选实施例
根据本发明的一实施例,提供一种活塞腔室结合体,其包含藉由内腔室壁(71、73、75)界定的一细长腔室(70)且包含在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置包含可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动的密封装置,该腔室具有多个截面,这样的截面在该腔室的第一及第二纵向位置处具有不同截面面积且在其第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续不同的截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,该活塞装置经设计以调适其自身及该密封装置以适应在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过这样的中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间该腔室的这样的不同截面面积,其中不同截面面积的截面具有不同截面形状,腔室(162)的截面形状的改变在腔室(162)的第一纵向位置与第二纵向位置之间为连续的,其中活塞装置(163)经进一步设计以调适其自身及该密封装置以适应不同截面形状,且其中汽缸(162)在其第一纵向位置处的截面形状的第一圆周长度等于腔室(162)在其第二纵向位置处的截面形状的第二圆周长度的80%至120%。
优选地,腔室(162)在其第一纵向位置处的截面形状为至少实质上圆形,且其中腔室(162)在其第二纵向位置处的截面形状为具有一第一尺寸的细长形(诸如,椭圆形),该第一尺寸是与第一尺寸成一角度的尺寸的至少2倍(诸如至少3倍),优选至少4倍。
优选地,腔室(162)在其第一纵向位置处的截面形状为至少实质上圆形,且其中腔室(162)在其第二纵向位置处的截面形状包含两个或两个以上至少实质上细长形(诸如,凸起状)部分。
优选地,汽缸(162)在其第一纵向位置处的截面形状的第一圆周长度等于腔室(162)在其第二纵向位置处的截面形状的第二圆周长度的85%至115%,优选90%至110%(诸如95%至105%),优选98%至102%。
优选地,第一圆周长度及第二圆周长度为至少实质上相同的。
优选地,该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室(162)在其第一纵向位置处的截面面积的95%或更小。
优选地,该腔室(162)在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室(162)在其第一纵向位置处的截面面积的95%与15%之间。
优选地,该腔室(162)在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室(162)在其第一纵向位置处的截面面积的95%与70%之间。
优选地,该腔室(162)在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室(162)在其第一纵向位置处的截面面积的大约50%。
根据本发明的一实施例,亦提供一种用于泵抽流体的泵,该泵包含:
根据前述技术方案中之任一项的结合体,
用于自该腔室(162)外部的一位置接合该活塞装置(76、163)的装置,
连接至该腔室且包含一阀装置的流体进口,以及连接至该腔室(162)的流体出口。
优选地,这样的接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处该活塞装置(76、163)处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处该活塞装置(76、163)处于该腔室(162)的第二纵向位置处。
优选地,这样的接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处该活塞装置(76、163)处于该腔室的第二纵向位置处,在该内部位置处该活塞装置处于该腔室(162)的第一纵向位置处。
根据本发明的一实施例,亦提供一种吸震器,该吸震器包含:
根据技术方案1至9中任一项的结合体,
用于自该腔室外部的一位置接合该活塞装置(76、163)的装置,其中这样的接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处,该活塞装置处于该腔室(162)的第一纵向位置处,在该内部位置处,该活塞装置处于该第二纵向位置处。
优选地,该吸震器进一步包含连接至腔室(162)且包含一阀装置的流体进口。
优选地,该吸震器进一步包含连接至腔室(162)且包含一阀装置的流体出口。
优选地,腔室(162)与活塞装置(76、163)形成包含流体的至少实质上密封的空腔,当活塞装置自腔室(162)的第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体经压缩。
优选地,一种吸震器进一步包含用于朝向腔室的第一纵向位置偏置活塞装置的装置。
根据本发明的一实施例,亦提供一种致动器,该致动器包含:
如技术方案1至9中任一项的结合体,
用于自该腔室(162)外部的一位置接合该活塞装置的装置,
用于将流体引入至该腔室(162)中以便使该活塞装置(76、163)在该腔室的该第一纵向位置与该第二纵向位置之间移位的装置。
优选地,致动器进一步包含连接至腔室(162)且包含一阀装置的流体进口。
优选地,致动器进一步包含连接至腔室且包含一阀装置的流体出口。
优选地,致动器进一步包含用于朝向腔室的第一纵向位置或第二纵向位置偏置活塞装置(76、163)的装置。
优选地,一种致动器,其中这样的引入装置包含用于将加压流体引入至腔室(162)中的装置。
优选地,一种致动器,其中这样的引入装置经调适以将诸如汽油或柴油的可燃流体引入至腔室(162)中,且其中致动器进一步包含用于使可燃流体燃烧的装置。
优选地,致动器进一步包含一曲柄,其经调适以将活塞装置的平移转变成曲柄的旋转。
653发明内容
在第一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
-该容器经制造以为可弹性膨胀的且具有在其制造尺寸的无应力及不变形状态下的其圆周长度,大致为在该第二纵向位置处该容器的内腔室壁的圆周长度。
在当前上下文中,截面优选垂直于纵向轴线(=横向方向)而截取。
优选地,第二截面面积为第一截面面积的98%至5%,诸如95%至70%。在某些情形中,第二截面面积为第一截面面积的约50%。
可使用数种不同技术来实现此结合体。相对于本发明的后续方面来进一步说明此等技术。
一种此类技术为以下技术,其中该活塞包含一容器,该容器包含一可变形材料。
在彼种情形中,该可变形材料可为流体或流体的混合物,诸如水、蒸汽及/或气体或发泡体。此材料或其一部分可为可压缩的,诸如气体或水与气体的混合物,或其可为至少实质上不可压缩的。
该可变形材料亦可为弹簧力操作的器件,诸如弹簧。
因此,该容器可为可调整的以提供至具有不同截面面积及不同圆周大小的腔室的壁的密封。
此可藉由选择该活塞的制造尺寸(无应力、不变形)使之大致等于该腔室的截面的最小截面面积的圆周长度,且在移动至具有较大圆周长度的纵向位置时使其膨胀且当在相反方向上移动时使其收缩来达成。
而且,此可藉由提供用以在该腔室的壁上保持来自该活塞的某一密封力的装置来达成:藉由使该活塞的内部压力保持于某一(些)预定等级下,该内部压力在冲程期间可保持恒定。某一大小的压力等级取决于这样的截面的圆周长度的差异,且取决于在具有最小圆周长度的截面处获得一合适密封的可能性。若该差异较大,且适当的压力等级过高以致在最小圆周长度处不能获得合适的密封力,则在冲程期间可配置压力的改变。此情形需要活塞的压力管理。由于商业上使用的材料通常并非紧密的,特别是当可使用相当高的压力时,因此必须存在(例如)藉由使用一阀来保持此压力以达成充气目的的可能性。在当使用弹簧力操作的器件来获得压力的情况下,阀可能并非是必需的。
当腔室的截面面积改变时,该容器的容积可改变。因此,在贯穿该腔室的纵向方向的截面中,该容器在第一纵向方向处可具有第一形状,且在第二纵向方向处可具有第二形状,该第一形状可不同于该第二形状。在一种情形中,该可变形材料的至少部分为可压缩的,且该第一形状具有大于该第二形状的面积的面积。在彼种情形中,该容器的总容积改变,藉以流体应为可压缩的。替代地或视情况地,活塞可包含与该可变形容器连通的一围封式空间,该围封式空间具有一可变容积。以彼种方式,在该可变形容器改变容积时,该围封式空间可吸取或释放流体。该容器的容积的改变是可自动调整的。其可导致该容器中的压力在该冲程期间维持恒定。
而且,该围封式空间可包含一弹簧偏置式活塞。此弹簧可界定该活塞中的压力。该围封式空间的容积可为变化的。以彼种方式,可更改该容器的总压力或最大/最小压力。
当该围封式空间分成一第一围封式空间及一第二围封式空间时,这样的空间进一步包含用于界定该第一围封式空间的容积使得该第一围封式空间中的流体的压力可与该第二围封式空间中的压力相关的装置。上次提及的空间可为充气式的,例如藉助于阀,优选为充气阀(诸如施拉德阀)。该容器中归因于泄漏(例如,经由容器的壁)而出现的可能压力降可藉由经由界定装置对第二围封式空间的充气来平衡。这样的界定装置可为一对活塞,每一围封式空间中一个。
这样的界定装置可经调适以界定该第一围封式空间及该容器中的压力使其在冲程期间至少实质上恒定。然而,该容器中任何种类的压力等级可藉由这样的界定装置来界定:例如,当该容器的壁在该活塞移动至在第一纵向位置处的此大截面面积时膨胀使得当前压力值下的接触面积及/或接触压力可变得过小时,压力升高可为必需的,以便维持一合适的密封。界定装置可为一对活塞,每一围封式空间中一个。该第二围封式空间可充气至某一压力等级,使得一压力升高可传递至该第一围封式空间及该容器,而不管该容器且因此该第二围封式空间的容积亦可变大的事实。此可藉由(例如)活塞与该活塞杆中具有不同截面面积的腔室(第二围封式空间)的结合体来达成。一压力降亦可为能设计的。
该活塞的压力管理亦可藉由使该围封式空间中的流体的压力与该腔室中的流体的压力相关来达成。藉由提供用于界定与该腔室连通的围封式空间的容积的装置。以此方式,该可变形容器的压力可改变以便获得合适的密封。举例而言,一简单的方式将为使这样的界定装置经调适以界定该围封式空间中的压力使其在该容器自该第二纵向位置移动至该第一纵向位置时升高。在此种情形中,可提供在两个压力之间的简单活塞(以免释放该可变形容器中的任何流体)。
事实上,此活塞的使用可界定压力之间的任何关系,因为活塞在其中平移的腔室可以与该结合体的主腔室相同的方式来渐缩。
可自该活塞杆直接输送至该容器中的一器件亦可改变该容器的容积及/或其中的压力。
该活塞有可能不具有用于充气的阀或与用于充气的阀连通(封闭系统)或具有用于充气的阀或与用于充气的阀连通。当该活塞不具有一充气阀时,流体可能不可透过该容器的壁的材料。安装过程中的一步骤因此可为在已将流体放入该活塞的容积中之后且在该容器已位于该腔室的第二纵向位置处之后永久地封闭该容器的容积。该活塞的可获得速度可取决于大量流体在无过多摩擦的情况下流进第一围封式腔室及自第一围封式腔室流出的可能性。当该活塞具有一充气阀时,该容器的壁对于该流体而言可为能透过的。
该容器可藉由包含于该活塞中的一压力源来充气。或一外部压力源,类似在该结合体外部及/或当该腔室为该压力源自身时的压力源。所有解决方案需要与该活塞连通的一阀。此阀可优选为一充气阀,最好是施拉德阀或一般是具有弹簧力操作的阀芯的阀。施拉德阀具有一弹簧偏置式阀芯销且独立于该活塞中的压力而闭合,且所有种类的流体可流经其。然而,其亦可为另一阀类型,例如止回阀。
该容器可经由一围封式空间来充气,其中该弹簧偏置式转动活塞作为一止回阀来操作。流体可自一压力源(例如一外部压力源或例如一内部压力容器)流经该弹簧偏置式活塞的活塞杆的轴承中的纵向管道。
当该围封式空间分成一第一围封式空间及一第二围封式空间时,充气可藉由该腔室作为压力源来进行,因为该第二围封式空间可阻止经由其对该第一围封式空间充气。该腔室在该腔室的底座中可具有一入口阀。为了该容器的充气,可使用一充气阀(例如,具有弹簧力操作的阀芯的阀,诸如施拉德阀)以及一致动器。此可为根据WO96/10903或WO97/43570的致动销或根据WO99/26002或US5,094,263的阀致动器。该阀的芯销在闭合时朝向该腔室移动。来自上文引用的WO文件的致动销具有以下优点:用以敞开弹簧力操作的阀芯的力如此的低,使得充气可藉由手动操作的泵来容易地进行。在美国专利中引用的致动器可需要普通压缩机的力。
当该腔室中的工作压力高于该活塞中的压力时,该活塞可自动地充气。
当该腔室中的工作压力低于该活塞中的压力时,则必需藉由(例如)暂时闭合该腔室的底座中的出口阀来获得较高压力。当该阀为(例如)可藉助于根据WO99/26002的阀致动器来敞开的施拉德阀时,此可藉由形成呈通道的形式的旁路来达成,该旁路是藉由将该腔室与该阀致动器与该阀的芯销之间的空间连接而形成。此旁路可敞开(施拉德阀可维持闭合)且闭合(施拉德阀可敞开)且可藉由(例如)可移动活塞来完成。此活塞的移动可(例如)藉由踏板来手动地配置,该踏板藉由操作者围绕一轴杆自非作用中位置转动至作用中位置且自作用中位置转动至非作用中位置。该活塞的移动亦可藉由其它装置(类似致动器)来达成,藉由该腔室及/或该容器中的压力量测的结果来起始。
获得该容器中的预定压力可手动地达成,藉由量测该容器中的压力的压力计(例如,压力表)来告知该操作者。获得该容器中的预定压力亦可自动地达成,例如,藉由该容器中的释放阀,该释放阀在流体的压力超过最大压力设定时释放流体。获得该容器中的预定压力亦可藉由一弹簧力操作的盖来达成,在压力超过某一预定压力值时,该盖闭合来自该阀致动器上方的压力源的通道。另一解决方案为该腔室的出口阀的可闭合旁路的相当的解决方案,压力量测在容器中可为必需的,该压力量测可操纵一致动器,该致动器在一预定压力值下敞开及闭合该容器的(例如)施拉德阀的根据WO99/26002的阀致动器的旁路。
上文提及的解决方案亦适用于包含一容器的任何活塞,包括WO00/65235及WO00/70227中展示的那种活塞。
一种此类技术为以下技术,其中该活塞包含一容器,该容器包含一可弹性变形的容器壁。
该容器壁的膨胀或收缩可藉由选择一加固件来实现,该加固件逼迫该容器的壁在3个维度上膨胀或收缩,其中该容器壁的膨胀或收缩是藉由截面的圆周长度的改变的大小来起始的。因此,该容器的壁与该腔室的壁之间将不存在余量材料。
耐受该腔室中的压力对该活塞的影响以便限制接触长度。(纵向伸展)亦可藉由选择合适加固件来进行。该容器的壁的加固件可位于该容器的壁中及/或可不位于该容器的壁中。
该容器的壁中的加固件可由织物材料制成。该容器的壁可为一层,但优选地为彼此相交的至少两层,使得该加固件可更易于安装。这样的层可(例如)为编织或编结的。由于编织线彼此紧密地放置于不同层中,因此这样的线可由弹性材料制成。这样的层可在(例如)弹性材料(例如,橡胶)的两个层内硫化。当该容器具有其制造尺寸时,不仅该壁的弹性材料,而且该加固件也是无应力的且不变形的。该容器的经加固壁的膨胀意味着在线膨胀时相交之间的距离(=针距大小)可变大,而在线收缩时收缩使针距大小变小。该容器的壁至该腔室的壁的密封可藉由将该容器加压至某一压力来建立。藉此,线将膨胀少许,使得针距大小变得稍大。该容器的壁的接触阻止内部压力使容器以某方式膨胀使得该接触长度将变得过大,且避免被卡住。
编结加固件可(例如)由弹性线及/或可弹性弯曲的线来制成。该容器的壁的膨胀可藉由使编结品的弯曲线环伸展来进行。当该容器的壁收缩时,伸展的线环可变回至其不变形状态。
可在制造在线制造织物加固件,在该制造在线,经编织或经编结的织物加固件在弹性材料的两个层内放置成圆柱体。一棒位于最小的圆柱体内,在该棒上,盖是以自顶向下自顶向下等的顺序来固持,且此等盖可在彼棒上移动。在该行列的末端处,固持一硫化烘箱。该烘箱的内部可具有在无应力及不变形状态下该容器的大小及形式。这样的圆柱体的在该烘箱内部的部分在长度上被切割,两个盖位于这样的圆柱体内、在两端处,且保持在该两端处。闭合该烘箱,且放入超过100℃且高压的蒸汽。在约1分钟至2分钟之后,可敞开该烘箱,且形成制造好的容器壁,其中两个盖硫化于彼壁中。为了使用硫化之片刻前置时间,可存在一个以上的烘箱,例如旋转或平移的,且其皆在制造线结尾时结束。制造线自身上亦可能具有一个以上的烘箱,这样的烘箱使用输送前置时间作为硫化时间。
该容器的纤维加固壁的制造可类似地进行。加固纤维可藉由(例如)射出成形(包括装配管座)或藉由切割其后将放在装配管座的两端处的带而制造。两个选项均可容易地连续制造。对于剩下的部分,制造过程将与上文关于织物加固件所提及的制造过程类似。
包含可弹性变形的容器的活塞亦可包含不位于壁中的加固装置,例如多个弹性臂,该多个弹性臂可为或可不为充气式的、连接至该容器的壁。当为充气式时,该加固件亦起作用以限制该容器的壁归因于该腔室中的压力造成的变形。
另一选项为在该容器的壁外部的加固件。
本发明的另一方面为与一活塞与一腔室的结合体有关的方面,其中:
该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该活塞可在该腔室中至少自一第二纵向位置移动至一第一纵向位置,
-该腔室具有在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间沿内腔室壁的至少部分的可弹性变形的内壁,
-该腔室在其第一纵向位置处在该活塞位于彼位置处时具有其第一截面面积且在其第二纵向位置处在该活塞位于彼位置处时具有第二截面面积,该第一截面面积大于该第二截面面积,当该活塞在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间移动时,该腔室的截面的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的。
因此,替代活塞适合于该腔室的截面改变的结合体,此方面是关于一种具有调适能力的腔室。
自然地,该活塞可由至少实质上不可压缩的材料制成,或一结合体可由一调适腔室及一调适活塞(诸如,根据上述方面的活塞)制成。
优选地,该活塞沿纵向轴线在截面中具有一在自至第二纵向位置的方向上渐缩的形状。
提供一调适腔室的优选方式为具有包含以下各者的腔室:
-一外部支撑结构,其围封该内壁,及
-一流体,其由藉由该外部支撑结构及该内壁界定的一空间容纳。
以彼种方式,流体或流体的组合的选择可帮助界定该腔室的性质,诸如该壁与该活塞之间的密封以及所需的力等等。
在又一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
该腔室界定具有一纵向轴线的细长腔室,
-该腔室在其第一纵向位置处具有其第一截面形状及面积且在其第二纵向位置处具有第二截面形状及面积,该第一截面形状不同于该第二截面形状,该腔室的截面形状的改变在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间为至少实质上连续的,
-该活塞经调适以在自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时使自身适合于该腔室的截面。
此非常令人感兴趣的方面是基于(例如)几何图形的不同形状在其圆周与面积的间具有变化的关系的事实。而且,两个形状之间的改变可以连续方式发生,使得该腔室可在其一纵向位置处具有一截面形状且在一第二纵向位置处具有另一截面形状,同时维持该腔室的表面的优选平滑变化。
在当前上下文中,一截面的形状为其总体形状,不管其大小。两个圆具有相同形状,尽管一个圆具有不同于另一个圆的直径的直径。
优选地,第一截面面积比第二截面面积大至少2%(诸如至少5%),优选至少10%(诸如至少20%),优选至少30%(诸如至少40%),优选至少50%(诸如至少60%),优选至少70%(诸如至少80%,诸如至少90%,诸如至少95%)。
在一优选实施例中,该第一截面形状为至少实质上圆形,且其中该第二截面形状为具有一第一尺寸的细长形(诸如,椭圆形),该第一尺寸是与该第一尺寸成一角度的尺寸的至少2倍(诸如至少3倍),优选至少4倍。
在另一优选实施例中,该第一截面形状为至少实质上圆形,且其中该第二截面形状包含两个或两个以上至少实质上细长(诸如,凸起状)部分。
当在该第一纵向位置处的截面中,该腔室的第一圆周为该腔室的第二纵向方向处的截面中的第二圆周的80%至120%(诸如85%至115%),优选90%至110%(诸如95%至105%),优选98%至102%时,看到数个优点。当试图抵着具有变化的尺寸的壁密封时,归因于密封材料应提供足够的密封及改变其尺寸的事实,问题可能出现。若在优选实施例中情形为圆周仅小程度地改变,则可更容易地控制该密封。优选地,该第一圆周及该第二圆周至少实质上相同,使得该密封材料仅弯曲且不伸展至任何显著程度。
或者,可希望圆周稍微改变,因为当弯曲或变形时,密封材料(例如,弯曲)将使其一侧受压缩且另一侧伸展。总言之,希望提供圆周至少接近于该密封材料将自动地「选择」的圆周的所要形状。
一种类型的活塞(其可用在此类型的结合体中)为包含一活塞的活塞,该活塞包含一可变形的容器。该容器可为可弹性变形或不可弹性变形的。在最后一种方式中,该容器的壁在该腔室中移动时可弯曲。可弹性变形的容器亦可用在此类型的结合体中,且可特别具有高速的活塞,这样的可弹性变形的容器具有大致为该腔室的第一纵向位置的圆周长度的大小的制造尺寸,具有允许在高摩擦力下收缩的加固件类型。
亦可使用以下可弹性变形的容器,这样的可弹性变形的容器具有大致为该腔室的第二纵向位置的圆周长度的大小的制造尺寸,具有外皮之一加固件类型,该加固件类型允许该容器的壁的多个部分具有在该腔室的纵截面中距该腔室的中心轴线的不同距离。
清楚的是,取决于自何处看结合体,该活塞及该腔室中之一者可为固定的且另一者为移动的,或该两者均可移动。此对结合体的功能无影响。
该活塞亦可在内壁及外壁上滑动。该内壁可具有楔形形式,而该外壁为圆柱形的。
自然地,当前的结合体可用于达成数种目的,因为其主要集中于提供使一活塞的平移适合于所需/所占用的力的额外方式的新颖方式。事实上,截面的面积/形状可沿该腔室的长度而改变以便调适该结合体以适合特定目的及/或力。一个目的是提供供女性或青少年使用的泵,即,仍应能够提供某一压力的泵。在彼种情形中,可藉由判定人在该活塞的此位置处可提供的力来需要在经济上改良的泵,且藉此提供具有合适的截面面积/形状的腔室。
该结合体的另一用途将为用于一吸震器,其中面积/形状将判定某一冲击(力)将需要何种平移。而且,可提供一致动器,其中引入至该腔室中的流体的量将提供活塞的不同平移,此取决于在引入该流体之前该活塞的实际位置。
事实上,活塞的性质、第一纵向位置与第二纵向位置的相对位置以及连接至该腔室的任何阀的配置可向泵、马达、致动器、吸震器等提供不同压力特性及不同力特性。
一腔室与一活塞的结合体的优选实施例已说明为将用在活塞泵中的实例。然而,此不应将本发明的涵盖范围限于该应用,因为除了哪些物品或介质可起始移动的事实之外,可能主要是腔室的阀配置来起始移动,此对于应用的类型可为决定性的:泵、致动器、吸震器或马达。在一活塞泵中,可将一介质吸入至一腔室中,该腔室其后可藉由一阀配置来封闭。该介质可藉由该腔室及/或该活塞的移动而压缩,且其后一阀可将此压缩介质自该腔室释放。在一致动器中,可藉由一阀配置将一介质按压至一腔室中,且该活塞及/或该腔室可移动,从而起始一经附接的器件的移动。在吸震器中,该腔室可完全封闭,其中一可压缩介质可藉由该腔室及/或该活塞的移动来压缩。在不可压缩介质可位于该腔室内部的情况下,(例如)该活塞可装备有几个小通道,这样的小通道可给出一动态摩擦,使得移动可减慢。
另外,本发明亦可用在推进应用中,其中可使用介质来移动活塞及/或腔室,该活塞及/或腔室可围绕一轴线(如(例如)在马达中)转动。任何种类的根据本发明的原理可应用于所有上文提及的应用。本发明的原理亦可用在不同于上文提及的活塞泵的气动及/或水力应用中。
因此,本发明亦是关于一种用于泵抽流体的泵,该泵包含:
-根据上述方面中之任一者的结合体,
-用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,
-连接至该腔室且包含一阀装置的一流体进口,及
-连接至该腔室的一流体出口。
在一种情形中,该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第一纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第二纵向位置中。当一加压流体为所期望时,此类型的泵为优选的。
在另一种情形中,该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第二纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第一纵向位置中。当无实质压力为所期望而是仅流体的输送为所期望时,此类型的泵为优选的。
在该泵经调适以立于地板上且活塞/接合装置藉由被向下逼迫而压缩流体(诸如,空气)的情形中,最大的力可经济地提供于该活塞/接合装置/把手的最低位置处。因此,在第一种情形中,这意味着在此处提供最高压力。在第二种情形中,此仅意味着在最低位置处看到最大面积及藉此看到最大容积。然而,归因于需要超过(例如)轮胎中的压力的压力以便敞开轮胎的阀的事实,在该接合装置的最低位置前不远处最小截面面积可为所期望的以使所得压力敞开该阀且使较大截面面积逼迫更多流体进入轮胎。
由于根据本发明的泵可使用比基于传统活塞汽缸结合体的相当的泵少得多的工作力,因此(例如)水泵可自较深的深度抽吸水。(例如)在欠发达国家中,此特征极重要。而且,在当压力差几乎为零时泵抽液体的情况下,根据本发明的腔室可具有另一功能。其可藉由腔室的适当设计来符合使用者的实体需要(人因工程上),例如彷佛存在压力差:例如,分别根据图17B及图17A。此亦可藉由阀的使用来完成。
本发明亦是关于一种活塞,该活塞密封至一汽缸且同时密封至一楔形汽缸。该活塞可或可不包含一可弹性变形的容器。所得腔室可为截面面积具有不同圆周大小或此等圆周大小可相同的类型的。该活塞可包含一或多个活塞杆。而且,该汽缸在外部可为圆柱形的或亦可为楔形的。
而且,本发明是关于一种吸震器,其包含:
-根据结合体方面中之任一者的结合体,
-用于自腔室外部的一位置接合活塞的装置,其中该接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第一纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第二纵向位置中。
该吸震器可进一步包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体进口。
而且,该吸震器可包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体出口。
该腔室与该活塞可优选地形成包含一流体的一至少实质上密封的空腔,在活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体经压缩。
通常地,该吸震器将包含用于朝向第一纵向位置偏置活塞的装置。
而且,本发明是关于一种致动器,其包含:
-根据结合体方面中之任一者的结合体,
-用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,
-用于将流体引入至该腔室中以便使该活塞在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间移位的装置。
该致动器可包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体进口。
而且,可提供一连接至该腔室且包含一阀装置的流体出口。
另外,该致动器可包含用于朝向第一纵向位置或第二纵向位置偏置活塞的装置。
本发明是关于一种马达,其包含:
-根据上文提及的结合体方面中之任一者的结合体。
最后,本发明亦是关于一种动力单元,该动力单元优选可(例如)藉由降落伞来移动,即,M(可移动)P(动力)U(单元)。此类单元可包含任何种类的动力源,优选至少一组太阳电池,及一功率器件,例如根据本发明的马达。可存在至少一服务器件,诸如根据本发明的泵,及/或利用自包含根据本发明的活塞与腔室结合体的器件的低工作力得到的过剩能量的任何其它器件。归因于极低工作力,有可能藉由降落伞来运输一MPU,因为基于本发明的器件的构造可经建构而具有比基于经典活塞汽缸结合体的器件轻的重量。
上文说明的各种实施例仅以说明方式来提供且不应被理解为限制本发明。熟习此项技术者将容易认识到可对本发明进行组件的各种修改、改变及组合,而非严格遵守本文中说明及说明的例示性实施例及应用且不脱离本发明的真实精神及范畴。
所有活塞类型,特别是为具有可弹性变形壁的容器的那种活塞类型,在其在纵向位置之间移动期间可密封地连接至该腔室壁,接合地连接或不连接至该腔室的壁。或可接合地且密封地连接至该腔室壁。另外,这样的壁之间亦可能不存在接合,有可能这样的壁彼此接触,且此情形可能发生(例如)于容器在腔室中自第一纵向位置移动至第二纵向位置的情形中。
这样的壁之间的连接的类型(密封地及/或接合地及/或接触及/或不连接)可藉由使用该容器壁内部的正确内部压力来达成:用于密封地连接的高压、用于接合地连接的较低压力及用于无连接(制造尺寸的容器)的(例如)大气压,因此,具有一围封式空间的容器可为优选的,这是因为该围封式空间可自该活塞外部的一位置控制该容器内部的压力。
用于接合地连接的另一选项为容器的薄壁,该薄壁可能具有伸出该壁的表面外的加固件,使得泄漏可发生在容器的壁与腔室的壁之间。
653特别优选实施例
根据本发明的实施例,提供一种活塞腔室结合体,其包含藉由一内腔室壁界定的一细长腔室,且包含在该腔室中的一活塞,该活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的一第一纵向位置与一第二纵向位置之间接合地移动,该腔室具有多个截面,这样的截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,该活塞包含一容器,该容器可弹性变形,藉此提供该活塞的不同截面面积及圆周长度,调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的这样的中间纵向位置的相对移动期间适应该腔室的这样的不同截面面积及不同圆周长度,其中:该活塞经制造以具有该容器的在其无应力及不变形状态下的一制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的圆周长度约等于在该第二纵向位置处的该腔室(162、186、231)的圆周长度,该容器可在相对于该腔室的纵向方向而言为横向的一方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在该活塞自该第二纵向位置至该第一纵向位置的相对移动期间的该活塞自其制造尺寸的一膨胀。
优选地,容器为充气式且该容器可弹性变形且可充气以提供活塞的不同截面面积及圆周长度。
优选地,该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的98%与5%之间。
优选地,该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的95%至15%。
优选地,该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的约50%。
优选地,该容器含有可变形材料。
优选地,该可变形材料为流体或流体的混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
优选地,该可变形材料包含弹簧力操作的器件,诸如弹簧。
优选地,在贯穿纵向方向的一截面中,当该容器定位于该腔室的第一纵向位置处时,该容器具有一第一形状,该第一形状不同于当该容器定位于该腔室的第二纵向位置处时的该容器的一第二形状。
优选地,该可变形材料的至少部分为可压缩的,且其中第一形状具有大于第二形状的面积的面积。
优选地,该可变形材料为至少实质上不可压缩的。
优选地,该容器可充气至某一预定压力值。
优选地,压力在冲程期间保持为恒定的。
优选地,该活塞包含与该可变形容器连通的围封式空间,该围封式空间具有可变容积。
优选地,该围封式空间的容积可调整。
优选地,第一围封式空间包含弹簧偏置式压力调谐活塞。
优选地,进一步包含用于界定第一围封式空间的容积以使得第一围封式空间中的流体的压力与第二围封式空间中的压力有关的装置。
优选地,这样的界定装置经调适以界定在冲程期间在第一围封式空间中的压力。
优选地,这样的界定装置经调适以界定在冲程期间至少实质上恒定的在第一围封式空间中的压力。
优选地,该弹簧偏置式压力调谐活塞是一止回阀,外部压力源的流体可通过该止回阀流入至第一围封式空间中。
优选地,来自外部压力源的流体可通过充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,来自外部压力源的施拉德阀),进入第二围封式空间。
优选地,该活塞与至少一阀连通。
优选地,该活塞包含压力源。
优选地,该阀为充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,施拉德阀)。
优选地,该阀是止回阀。
优选地,该腔室的底座连接至至少一阀。
优选地,出口阀为充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,施拉德阀),该芯销在闭合该阀时朝着腔室移动。
优选地,该阀的芯销连接至敞开或闭合阀的致动器。
优选地,致动器是用于藉由具有弹簧力操作的阀芯销的阀操作的阀致动器,该致动器包含:一外壳,其待连接至压力介质源,在外壳内一耦接部分用于收纳待致动的阀,一汽缸,其由预定汽缸壁直径的汽缸壁环绕且具有第一汽缸末端及相比于第一汽缸末端距耦接部分较远的第二汽缸末端,一活塞,其可移动地定位于汽缸中且固定地耦接至启动销,该启动销用于接合收纳于耦接部分中的阀的弹簧力操作的阀芯销,及一传导通道,其用于在活塞移动至第一活塞位置时将压力介质自汽缸传导至耦接部分,在第一活塞位置处活塞距第一汽缸末端为第一预定距离,当活塞移动至第二活塞位置时压力介质在汽缸与耦接部分之间的传导受抑制,在第二活塞位置处活塞距第一汽缸末端为第二预定距离,该第二距离大于该第一距离,其中传导通道经配置于汽缸壁中且在具有预定汽缸壁直径的汽缸壁部分处通向汽缸,且该活塞包含具有密封边缘的活塞环,密封边缘与该汽缸壁部分密封地配合,藉此在活塞的第二位置抑制压力介质传导至通道中及在活塞的第一位置敞开通道。
优选地,致动器是用于藉由具有弹簧力操作的阀芯销的阀操作的阀致动器,该致动器包含:一外壳,其待连接至压力介质源,在外壳内一耦接部分用于收纳待致动的阀,一汽缸,其由预定汽缸壁直径的汽缸壁圆周地环绕且具有第一汽缸末端及相比于该第一汽缸末端距耦接部分较远的第二汽缸末端且连接至用于收纳来自该压力源的压力介质的外壳,一活塞,其可移动地定位于汽缸中且固定地耦接至启动销,该启动销用于接合收纳于耦接部分中的阀的弹簧力操作的阀芯销,及一传导通道,其在该第二汽缸末端与该耦接部分之间用于在活塞移动至第一活塞位置时将压力介质自该第二汽缸末端传导至耦接部分,在第一活塞位置处活塞距该第一汽缸末端为第一预定距离,当活塞移动至第二活塞位置时压力介质在该第二汽缸末端与耦接部分之间的该传导受抑制,在第二活塞位置处活塞距该第一汽缸末端为第二预定距离,该第二距离大于该第一距离,传导通道经配置于该汽缸壁中且具有通道部分,该通道部分在具有该预定汽缸壁直径的汽缸壁部分处通向汽缸,且该活塞包含具有密封边缘的活塞环,该密封边缘与该汽缸壁部分密封地配合,该活塞环的该密封边缘在该第二活塞位置时定位于该通道部分与该第二汽缸末端之间,藉此在该第二活塞位置抑制压力介质自该第二汽缸末端至通道中的该传导,且在该第一活塞位置时定位于该通道部分与该第一汽缸末端之间,藉此在该第一活塞位置敞开至该第二汽缸末端的通道。
优选地,致动器是用于选择性地将加压空气馈送至容器型活塞的内部的容器型活塞压力管理系统的致动器阀,该阀包含:一阀体,其具有对该加压流体及该容器型活塞的内部两者皆敞开的圆柱形中心通路,一弹簧装载止回阀,其紧密地收纳于该中心通路中,该弹簧装载止回阀在闭合时封锁该中心通路且在敞开时允许流体流过,一弹簧装载活塞,其在该止回阀上方可滑动地收纳于该通路内,该弹簧装载活塞在该加压流体经供应时自闭合位置朝该止回阀滑动至敞开位置且在该加压流体经移除时再次闭合,该活塞以足够间隙接合该中心通路的表面来允许不受限制的滑动,但不会紧密地足以防止在该活塞与中心通路表面之间的加压流体的泄漏,一柄,其由该活塞携载且可与该止回阀接合以敞开止回阀并在该活塞移动至敞开位置时允许加压流体至该止回阀及至该容器型活塞内部的通路,一静态插头,其在该中心通路中在该止回阀与该活塞之间,该柄延伸通过该插头,该静态插头通常轴向地与该活塞间隔开但在其敞开位置时与该活塞相接,该插头在径向上于该柄附近的排气点处具有一排气路径,该排气路径自大气架设至在该插头与活塞之间的空间中以使得经过该活塞泄漏的加压流体在其移动时将不压缩于该插头与该活塞之间以延迟其运动,及一圆形压缩密封件,其环绕该排气点,该密封件在活塞与插头相接时压缩于该活塞与插头之间以使得经过该活塞泄漏的加压空气在该止回阀敞开时可不排气至大气。
优选地,致动器是用于选择性地将加压流体馈送至该容器型活塞的内部的容器型活塞压力管理系统的致动器阀,该阀包含:一阀体,其具有对该加压流体及该容器型活塞的内部两者皆敞开的圆柱形中心通路,一弹簧装载止回阀,其紧密地收纳于该中心通路中,该弹簧装载止回阀在闭合时封锁该中心通路且在敞开时允许流体流过,一弹簧装载活塞,其在该止回阀上方可滑动地收纳于该通路内,该弹簧装载活塞在该加压流体经供应时自闭合位置朝该止回阀滑动至敞开位置且在该加压流体经移除时再次闭合,该活塞以足够间隙接合该中心通路的表面来允许不受限制的滑动,但不会紧密地足以防止在该活塞与中心通路表面之间的加压流体的泄漏,一柄,其由该活塞携载且可与该止回阀接合以敞开止回阀并在该活塞移动至敞开位置时允许加压流体至该止回阀及至该容器型活塞内部的通路,一外环形圆盘及一内环形圆盘,其在该中心通路中相接以在该止回阀与活塞之间形成一插头,该柄延伸通过该插头,该活塞通常轴向地与该外圆盘间隔开但在其敞开位置时与该外圆盘相接,该外圆盘具有径向上接近该柄的一系列孔,这样的孔通向该内圆盘中的一系列凹口以产生一排气路径,该排气路径自大气架设至在该插头与活塞之间的空间中以使得经过该活塞泄漏的加压流体在其移动时将不压缩于该插头与活塞之间以延迟其运动,及一圆形压缩密封件,其环绕这样的孔,该密封件在活塞与插头相接时压缩于该活塞与插头之间以使得经过该活塞泄漏的加压流体在该止回阀敞开时不能排气至大气。
优选地,启动销用于连接至充气阀,该启动销包含:一外壳,其连接至压力源,在该外壳内一连接孔具有一中心轴线及一内径,该内径大致对应于启动销待连接至的充气阀的外径,及一汽缸及用于在该汽缸与该压力源之间传导液体介质的装置,且其中该启动销经配置以接合充气阀的中心弹簧力操作的芯销,该启动销经配置以位于该外壳内延续耦接孔且与耦接孔的中心轴线同轴,且包含具有活塞的活塞部分,该活塞将定位于汽缸中可在第一活塞位置与第二活塞位置之间移动,该启动销包含一通道,该活塞部分包含第一末端及第二末端,其中该活塞定位于该第一末端且该通道在该第一末端具有一开口,一阀部分,其可在通道中移动于第一阀位置与第二阀位置之间,可由作用于阀部分的表面上的力的差驱动,其中该第一阀位置使该开口敞开,且该第二阀位置闭合该开口,且该活塞部分的顶部形成用于阀装置的密封面的阀座。
优选地,阀致动器是用于连接至充气阀的启动销,该阀致动器包含:一外壳,在该外壳内一耦接孔用于与充气阀耦接,该耦接孔具有一中心轴线及一外开口,定位装置,其用于在耦接于耦接孔中时定位该充气阀,及一启动销,其配置成与该耦接孔同轴用于压下充气阀的中心弹簧力操作的芯销,一汽缸,其具有具备连接至压力源的压力埠的汽缸壁,其中该启动销可在近端销位置与远程销位置之间相对于定位装置移位以便当充气阀藉由定位装置定位时启动销在其远程销位置压下充气阀的芯销且在其近端销位置解开充气阀的芯销,该启动销与活塞耦接且该活塞可滑动地配置于汽缸中且可在对应于近端销位置的近端活塞位置与对应于远程销位置的远程活塞位置之间移动,该活塞在压力埠与耦接孔之间安置于汽缸中且由自压力源供应至汽缸中的压力自其近端活塞位置驱动至其远程活塞位置,且流量调节装置经提供以用于取决于活塞位置而选择性地中断或畅通在压力源与耦接孔之间的流动路径,且经调适以使得至少当充气阀藉由定位装置定位时流动路径在近端活塞位置中断且流动路径在远程活塞位置畅通。
优选地,活塞包含获得预定压力等级的装置。
优选地,阀是释放阀。
优选地,当压力到达某一预定压力值以上时,弹簧力操作的盖闭合在阀致动器上方的通道。
优选地,通道经敞开或闭合,通道连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动,且活塞的移动藉由作为活塞中的压力之量测的结果而受操纵的致动器控制。
优选地,通道经敞开或闭合,该通道连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间。
优选地,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动。
优选地,活塞由操作者控制的踏板操作,该踏板围绕轴杆自非作用中位置转动至作用中位置且反之亦然。
优选地,活塞由作为活塞中的压力之量测的结果而受操纵的致动器控制。
优选地,结合体进一步包含用于界定围封式空间的体积以使得在冲程期间围封式空间中的流体的压力与作用于活塞上的压力有关的装置。
优选地,发泡体或流体经调适以在活塞自腔室的第二纵向位置至腔室的第一纵向位置或自腔室的第一纵向位置至腔室的第二纵向位置平移期间于容器内提供高于周围大气的最高压力的压力。
优选地,结合体包含压力源。
优选地,压力源具有高于容器的压力等级的压力等级。
优选地,压力源藉由出口阀及入口阀与容器连通。
优选地,出口阀为充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,施拉德阀),该芯销在闭合阀时朝着压力源移动。
优选地,入口阀为充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,施拉德阀),该芯销在闭合阀时朝着容器移动。
优选地,通道经敞开或闭合,该通道连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间。
优选地,通道经敞开或闭合,该通道连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间。
优选地,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动。
优选地,通道经敞开或闭合,通道经由空间连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动,且活塞的移动藉由作为活塞中及压力源的压力等级之量测的结果而受操纵的致动器控制。
优选地,通道经敞开或闭合,通道经由空间连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动,且活塞的移动藉由作为活塞中的压力及压力源的压力等级之量测的结果而受操纵的致动器控制。
优选地,容器的壁包含可弹性变形材料,该可弹性变形材料包含加固装置。
优选地,加固线圈具有与54°44'不同的编织角。
优选地,加固装置包含织物加固件,织物加固件在移动至第一纵向位置时允许容器的膨胀且在移动至第二纵向位置时允许收缩。
优选地,活塞是由具有多个硫化洞穴的制造系统制造。
优选地,加固装置包含纤维,纤维在移动至较大第一纵向位置时允许容器的膨胀且在移动至第二纵向位置时允许收缩。
优选地,活塞由具有多个硫化洞穴的制造系统制造,且其中纤维藉由纤维及盖以不同速度的旋转安装于盖的洞穴中,同时纤维经推动至盖的内部上。
优选地,纤维关于格状效应而经配置。
优选地,加固装置包含定位于容器中的可挠性材料,加固装置包含可旋转地紧固至共同部件的多个至少实质上弹性支撑部件,共同部件连接至容器的外皮。
优选地,这样的部件及/或该共同部件是可充气的。
优选地,容器的壁上的压力是藉由弹簧力操作的器件形成。
优选地,活塞包含位于容器的外部的加固件。
优选地,容器在汽缸中围绕楔形壁移动。
优选地,腔室凸面且操作力与冲程期间的设定最大力相切。
根据本发明的实施例,亦提供根据前述陈述中之任一者的结合体或包含具有可弯曲的壁的容器的活塞的结合体,或包含一容器的活塞的结合体,该容器具有大致为腔室的第一纵向位置的圆周长度的大小的制造尺寸,该结合体具有允许以高摩擦力收缩的加固件,其中:不同截面面积的截面具有不同截面形状,腔室的截面形状的改变在腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间至少实质上为连续的,其中活塞进一步经设计以调适其自身及密封装置以使其适应不同截面形状。
优选地,腔室在其第一纵向位置处的截面形状为至少实质上圆形,且其中腔室在其第二纵向位置处的截面形状为具有一第一尺寸的细长形(诸如,椭圆形),该第一尺寸是与第一尺寸成一角度的尺寸的至少2倍(诸如至少3倍),优选至少4倍。
优选地,腔室在其第一纵向位置处的截面形状为至少实质上圆形,且其中腔室在其第二纵向位置处的截面形状包含两个或两个以上至少实质上细长形(诸如,凸起状)部分。
优选地,汽缸在其第一纵向位置处的截面形状的第一圆周长度等于腔室在其第二纵向位置处的截面形状的第二圆周长度的80%至120%(诸如85%至115%),优选90%至110%(诸如95%至105%),优选98%至102%。
优选地,第一圆周长度及第二圆周长度为至少实质上相同的。
根据本发明的实施例,亦提供一种活塞腔室结合体,其包含藉由内腔室壁界定的细长腔室,且在该腔室中包含可在腔室中密封式地移动的一活塞,该活塞在该腔室中至少可自其第二纵向位置移动至其第一纵向位置,该腔室包含沿第一纵向位置与第二纵向位置之间的腔室壁的长度的至少部分的可弹性变形内壁,该腔室在其第一纵向位置处在活塞位于该位置时具有第一截面面积,该第一截面面积大于在腔室的第二纵向位置处在活塞位于该位置时的第二截面面积,当活塞在第一纵向位置与第二纵向位置之间移动时,腔室的截面的改变在第一纵向位置与第二纵向位置之间为至少实质上连续的,活塞包括具有可改变的几何形状的可弹性膨胀容器,这样的可改变的几何形状在活塞冲程期间适合于彼此从而具备连续密封能力,且该活塞在位于腔室的第二纵向位置处时具有其制造尺寸。
优选地,活塞由至少实质上不可压缩的材料制成。
优选地,活塞在沿纵向轴线的截面中具有在自腔室的第一纵向位置至其第二纵向位置的方向上减缩的形状。
优选地,在汽缸的壁与中心轴线之间的角度至少小于在活塞的楔形的壁与腔室的中心轴线之间的角度。
优选地,腔室包含围封内壁的外部支撑结构,及藉由一由外部支撑结构及内壁界定的空间容纳的流体。
优选地,空间由外部结构及可充气的内壁界定。
优选地,活塞包含可弹性变形的容器,该容器包含可变形材料且根据陈述7至17设计。
根据本发明的实施例,提供用于泵抽流体的泵,该泵包含根据较早提及之陈述中之任一者的结合体,用于自腔室外部的位置接合活塞的装置,连接至腔室且包含阀装置的流体进口,及连接至腔室的流体出口。
优选地,接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处该活塞处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处该活塞处于该腔室的第二纵向位置处。
优选地,接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处该活塞处于该腔室的第二纵向位置处,在该内部位置处该活塞处于该腔室的第一纵向位置处。
根据本发明的一实施例,提供一种吸震器,该吸震器包含:根据前述陈述1至80中之任一者的结合体,用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,其中该接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处,该活塞处于该腔室的该第一纵向位置处,在该内部位置处,该活塞处于该第二纵向位置处。
优选地,吸震器包含连接至腔室且包含一阀装置的流体进口。
优选地,吸震器进一步包含连接至腔室且包含一阀装置的流体进口。
优选地,腔室与活塞形成包含流体的至少实质上密封的空腔,当活塞自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体经压缩。
优选地,吸震器进一步包含用于朝向腔室的第一纵向位置偏置活塞的装置。
根据本发明的一实施例,提供一种致动器,该致动器包含:根据前述陈述1至80中之任一者的结合体,用于自腔室外部的一位置接合活塞的装置,用于将流体引入至腔室中以便在腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间移置活塞的装置。
优选地,致动器进一步包含连接至腔室且包含一阀装置的流体进口。
优选地,致动器进一步包含连接至腔室且包含一阀装置的流体出口。
优选地,致动器进一步包含用于朝向腔室的第一纵向位置或第二纵向位置偏置活塞的装置。
优选地,引入装置包含用于将加压流体引入至腔室中的装置。
优选地,引入装置经调适以将诸如汽油或柴油的可燃流体引入至腔室中,且其中致动器进一步包含用于使可燃流体燃烧的装置。
优选地,引入装置经调适以将可膨胀流体引入至腔室,且其中该致动器进一步包含用于使可膨胀流体膨胀的装置。
优选地,致动器进一步包含一曲柄,其经调适以将活塞的平移转变成曲柄的旋转。
优选地,马达其中包含根据上述陈述中之任一者的结合体。
优选地,动力单元包含根据上述陈述中之任一者的结合体、动力源及动力器件。
优选地,动力单元可移动。
653-2特别优选实施例
根据本发明的实施例,提供一种活塞腔室结合体,其包含藉由一内腔室壁界定的一细长腔室,且包含在该腔室中的一活塞,该活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的一第一纵向位置与一第二纵向位置之间密封地移动,该腔室具有多个截面,这样的截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,该活塞包含一容器,该容器可弹性变形,藉此提供该活塞的不同截面面积及圆周长度,调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的这样的中间纵向位置的相对移动期间适应该腔室的这样的不同截面面积及不同圆周长度,该容器为充气式的且可弹性变形以提供不同截面面积及圆周长度,其中该活塞与压力源连通。
优选地,经由密封式空间使连通发生,该密封式空间具有可变容积。
优选地,经由阀使连通发生。
优选地,压力源藉由出口阀及入口阀与容器连通。
优选地,出口阀为充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,施拉德阀),该芯销在闭合阀时朝着压力源移动。
优选地,入口阀为充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,施拉德阀),该芯销在闭合阀时朝着容器移动。
根据本发明的实施例,亦提供一种用于藉由具有弹簧力操作的阀芯销的阀操作的阀致动器,该阀致动器包含:一外壳,其连接至压力介质源,在该外壳内一耦接部分用于收纳待致动的阀,一汽缸,其由预定汽缸壁直径的汽缸壁环绕且具有第一汽缸末端及相比于第一汽缸末端距耦接部分较远的第二汽缸末端,一活塞,其可移动地位于汽缸中且固定地耦接至启动销,该启动销用于接合收纳于耦接部分中的阀的弹簧力操作的阀芯销,及一传导通道,其用于在活塞移动至第一活塞位置时将压力介质自汽缸传导至耦接部分,在第一活塞位置处活塞距第一汽缸末端为第一预定距离,当活塞移动至第二活塞位置时压力介质在汽缸与耦接部分之间的传导受抑制,在第二活塞位置处活塞距第一汽缸末端为第二预定距离,该第二距离大于该第一距离,其中传导通道经配置于汽缸壁中且在具有预定汽缸壁直径的汽缸壁部分处通向汽缸,且该活塞包含具有密封边缘的活塞环,密封边缘与该汽缸壁部分密封地配合,藉此在活塞的第二位置抑制压力介质传导至通道中及在活塞的第一位置敞开通道。
优选地,通道可敞开或闭合,该通道连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间。
优选地,通道可敞开或闭合,该通道连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间。
优选地,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动。
优选地,通道可敞开或闭合,通道经由空间连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动,且活塞的移动藉由作为活塞中及压力源的压力等级的量测的结果而受操纵的致动器控制。
优选地,通道可敞开或闭合,通道经由空间连接腔室与在阀致动器与芯销之间的空间,活塞可在该通道的敞开位置与闭合位置之间移动,且活塞的移动藉由作为活塞中的压力及压力源的压力等级的量测的结果而受操纵的致动器控制。
优选地,该围封式空间包含第一围封式空间。
优选地,该围封式空间包含第二围封式空间。
优选地,第一围封式空间包含弹簧偏置式压力调谐活塞。
根据本发明的一实施例,亦提供用于界定第一围封式空间的容积以使得第一围封式空间中的流体的压力与第二围封式空间中的压力有关的装置。
优选地,弹簧偏置式压力调谐活塞是一止回阀,外部压力源的流体可通过止回阀流入至第一围封式空间中。
优选地,来自外部压力源的流体通过充气阀,优选为具有藉由弹簧偏置的芯销的阀(诸如,施拉德阀),进入第二围封式空间。
优选地,该活塞经制造以具有该容器的在其无应力及不变形状态下的一制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的圆周长度约等于在该第二纵向位置处的该腔室的圆周长度,该容器可在相对于该腔室的纵向方向而言为横向的一方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在该活塞自该第二纵向位置至该第一纵向位置的相对移动期间的该活塞自其制造尺寸的膨胀。
优选地,该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的98%与5%之间。
优选地,一种结合体,其中该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的95%至15%。
优选地,该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的约50%。
优选地,该容器的壁包含弹性可变形材料,包含加固装置。
优选地,该容器含有可变形材料。
优选地,可变形材料为流体或流体的混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
507发明内容
本发明的阀致动器及其实施例分别为技术方案1及2至17的标的。包含本发明的阀致动器的阀连接器及压力阀或手泵分别为技术方案18及19的标的。技术方案20是针对阀致动器在固定构造中的使用。
本发明提供一种阀致动器,该阀致动器包含:一汽缸的廉价结合体,驱动启动销的活塞在该结合体内移动;及一启动销,其具有简单构造。此结合体可用在固定构造(诸如化学工厂)中,其中启动销接合一阀(例如,释放阀)的弹簧力操作的芯销,以及用在阀连接器中(例如,用于对车胎充气)。传统阀连接器之缺点已被本发明的阀致动器克服。此阀致动器的特征为一活塞,该活塞具有配合至汽缸中的活塞环,其中该活塞在其第一位置中与该汽缸的第一末端相距一第一预定距离。在该活塞的第二位置中,其与该汽缸的第一末端相距一第二预定距离,其中该第二预定距离大于该第一预定距离。汽缸壁包含一传导通道,该传导通道用于在该活塞处于第一位置中时允许气体及/或液体介质在该汽缸与耦接区段之间传导,而在该活塞处于第二位置中时,气体及/或液体介质在该汽缸与耦接区段之间的传导藉由该活塞抑制。
根据技术方案6的本发明的阀致动器的一实施例的特征为自压力源至待致动的阀的一传导通道,该传导通道包含汽缸直径的放大,该汽缸直径的放大配置于该汽缸的底部中的启动销的活塞周围,当该活塞处于第一位置中时,使来自压力源的介质能够流动至敞开的弹簧力操作的阀芯销,例如自施拉德阀。汽缸的直径的放大可为均一的,或汽缸壁可在该汽缸的底部附近含有一个或几个区段,其中该汽缸的中心线与汽缸壁之间的距离增加,使得在活塞位于第一位置中时,气体及/或液体介质可在该活塞环的边缘周围自由流动。此实施例的变体具有一阀致动器配置,其中其汽缸具有直径的两倍放大。这样的放大之间的距离可与密封装置的密封位阶之间的距离相同。当可耦接不同大小的三个阀时,阀致动器可包含具有三个放大的汽缸。然而,亦有可能将不同大小的阀连接至具有用于该汽缸的直径的放大的单个配置的阀致动器。因此,现在,这样的放大的数目可不同于可耦接的不同阀大小的阀的数目。
根据技术方案10的本发明的另一实施例的特征为贯穿该阀致动器的本体的一部分的传导通道。该通道在该汽缸与该阀致动器的耦接至该阀的部分之间形成用于气体及/或液体介质的通路。该汽缸中的通道开口的孔口经定位,使得当该活塞处于第一位置中时,自压力源流动至汽缸的加压气体及/或液体介质可进一步流经该通道而至待致动的阀。当该活塞处于第二位置中时,其封锁了汽缸,使得加压气体及/或液体介质至该通道中的流动为不可能的。
替代空气,任何种类的气体及/或液体(的混合物)可启动该启动销,且当该活塞位于其第一位置中时可在阀致动器的活塞周围流动。本发明可用于所有类型的阀连接器中,具有弹簧力操作的芯销的阀(例如,施拉德阀)可耦接至这样的阀连接器,而与耦接方法或连接器中的耦接孔的数目无关。此外,阀致动器可耦接至(例如)脚踏泵、汽车泵或压缩机。该阀致动器亦可整合于任何压力源(例如,手泵或压力槽)中,此与紧固装置在阀连接器中的可用性无关。本发明亦有可能用在永久构造中,其中该致动器的启动销接合该永久安装的阀的芯销。
507特别优选实施例
根据本发明的实施例,提供一种用于以具有弹簧力操作的阀芯销的阀操作的阀致动器,该阀致动器包含:一外壳,其连接至压力介质源,在该外壳内一耦接部分用于收纳待致动的阀,一汽缸,其由预定汽缸壁直径的汽缸壁环绕且具有第一汽缸末端及相比于第一汽缸末端距耦接部分较远的第二汽缸末端,一活塞,其可移动地位于汽缸中且固定地耦接至启动销,该启动销用于接合收纳于耦接部分中的阀的弹簧力操作的阀芯销,及一传导通道,其用于在活塞移动至第一活塞位置时将压力介质自汽缸传导至耦接部分,在第一活塞位置处活塞距第一汽缸末端为第一预定距离,当活塞移动至第二活塞位置时压力介质在汽缸与耦接部分之间的传导受抑制,在第二活塞位置处活塞距第一汽缸末端为第二预定距离,该第二距离大于该第一距离,其中:传导通道经配置于汽缸壁中且在具有预定汽缸壁直径的汽缸壁部分处通向汽缸,且该活塞包含具有密封边缘的活塞环,密封边缘与该汽缸壁部分密封地配合,藉此在活塞的第二位置抑制压力介质传导至通道中及在活塞的第一位置敞开通道。
优选地,该第一预定距离大于零。
优选地,该第一预定距离约为零。
优选地,其包含一挡止件以在第一活塞位置限制活塞的移动。
优选地,其包含在汽缸的第一末端处的楔形部分及活塞的圆锥形部分,当活塞在第一活塞位置时,活塞的圆锥形部分与该楔形部分重合。
优选地,传导通道藉由汽缸壁直径的扩大部分形成,该扩大部分经配置以在处于活塞的第一活塞位置时径向地围绕活塞,以使得当活塞在其第一活塞位置时压力介质可围绕活塞环的边缘自由地流动。
优选地,汽缸直径的扩大部分形成于汽缸壁的圆周的一或若干部分处。
优选地,扩大部分的壁包含圆柱形扩大壁部分及倾斜扩大壁部分,倾斜扩大壁部分与汽缸轴线形成大于0°且小于20°的角度,其中倾斜扩大壁部分位于圆柱形扩大壁部分与具有预定汽缸壁直径的汽缸壁部分之间。
优选地,在圆柱形扩大壁部分与耦接部分之间的传导通道的通道部分经设计为塑形为凹槽的楔形通道部分或经设计为与汽缸的中心轴线平行的孔(107)。
优选地,耦接部分藉由传导通道连接至汽缸壁部分中的孔口,该孔口定位成距第一汽缸末端一距离以使得当活塞处于第一活塞位置时孔口位于活塞与汽缸的第二末端之间。
优选地,活塞进一步可在汽缸内移动至分别对应于距汽缸的第一末端的第三预定距离及第四预定距离的第三位置及第四位置,其中该第三预定距离大于该第二预定距离且该第四预定距离大于该第三预定距离;且汽缸包含第二通道,第二通道用于在活塞处于该第三位置时允许气体及/或液体介质在汽缸与耦接部分之间的传导且在活塞处于该第四位置时抑制气体及/或液体介质在汽缸与耦接部分之间的传导。
优选地,该实施例在耦接部分内包含用于将阀致动器密封至不同类型及/或大小的阀上的密封装置,且密封装置包含与耦接部分的中心轴线同轴地定位且在耦接部分的中心轴线的方向上移置的第一环形密封部分及第二环形部分,该第一环形部分相比于该第二环形部分较接近耦接部分的开口且该第一环形部分的直径大于该第二环形部分的直径。
优选地,该实施例在耦接部分内包含用于将阀致动器紧固至充气阀上的紧固螺纹。
优选地,该紧固螺纹是临时紧固螺纹。
优选地,形成为汽缸套管的汽缸壁紧固且密封于外壳中且藉由该倾斜扩大壁部分形成,汽缸套管远离第一汽缸末端与一壁部分成一角度以使得活塞环不在该处密封。
优选地,该汽缸套管藉由弹簧扣紧固及密封在外壳的壁中。
优选地,实施例在耦接部分内提供用于将阀致动器密封至具有弹簧力操作的阀芯销的阀上的密封装置。
根据本发明的实施例,亦提供一阀连接器,其耦接至用于对车辆轮胎充气的手泵、脚踏泵、汽车泵、压力槽或压缩器,其包含技术方案1至16中之任一项的阀致动器。
根据本发明的实施例,亦提供用于对车辆轮胎充气的压力槽或手泵,其中:一整合阀致动器。
根据本发明的实施例,亦在固定构造(诸如,化工厂)中提供阀致动器。
19597发明内容
在第一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,该结合体包含藉由一内腔室壁界定的一细长腔室,且包含在该腔室中的一活塞,该活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的一第一纵向位置与一第二纵向位置之间接合地移动,该结合体接合一刚性表面,致能该移动,其中该结合体可相对于该表面移动。
用于致使该结合体的部分相对移动的力提供者可自身移动,且上次提及的移动的路径并非在任何时候皆确切地遵照活塞杆、活塞与腔室的相对移动的路径。因此,该力提供者及该结合体的系统可在该系统中的某处提供一可挠性以便避免损坏。当该力提供者可使该结合体与改变的力相关,且该力提供者亦可使该结合体的不移动部分保持朝向一刚性表面,以便致使该相对移动时,若该刚性表面亦具有提供用于该结合体的反作用力的功能,则可存在朝向该结合体的冲突性损坏。当泵由人体使用时,上次提及的情形可发生,同时泵被该使用者的脚压在该刚性表面(例如地板)上。特别是当站立的人使用脚踏泵来对轮胎打气时,且特别是在地板并不处于水平面上。因此,该结合体应该可相对于该刚性表面移动,以便沿该力提供者的路径而行。
在一第二方面中,当使用一腔室时,不兼容的问题特别重要,该腔室具有多个截面,这样的截面具有在第一纵向位置及第二纵向位置处的不同截面面积以及在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处的至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面,在该第一纵向位置及该第二纵向位置处的截面面积具有不同大小但具有相等的圆周大小的情况下,此情况亦成立。
在用于获得最高等级的能量减少的最佳化实施例中,(例如)用于轮胎充气的脚踏泵的腔室在其底部处具有最小的可能截面面积且在其顶部处具有最大的可能截面面积。因此,在最小截面面积处,最大的力矩与自腔室至泵的基座的移置有关。因此,该结合体应可相对于该刚性表面移动,以便沿该力提供者的路径而行。
在第三方面中,该结合体包含用于将该结合体接合至一刚性表面、致使该活塞与该腔室相对移动的基座,该结合体刚性地紧固至一基座,该基座可相对于该刚性表面移动。
该基座在该刚性表面上可具有三个接合表面,从而确保该结合体的稳定位,即使在该刚性表面并非平坦时仍如此。该结合体可接着围绕该三个接合表面中的两者之间的任一条线来转动。然而,此为不良的解决方案,因为人力提供者的路径通常是三维路径。而且,当该表面并非在水平面上时,对该结合体的定位的补偿不可藉由此解决方案获得。而且,在用于轮胎充气的脚踏泵的情况下,使用者的脚通常将泵的基座压向该刚性表面,此可能阻止该(等)移动。
在第四方面中,该结合体包含用于将该结合体接合至一刚性表面、致使该活塞与该腔室相对移动的基座,该结合体(例如)藉助于可弹性变形的衬套而可挠性地紧固该基座。
与具有三个接合表面的基座结合的此解决方案为符合所有需求的最佳解决方案:该结合体的路径可为力提供者(例如,使用者)使用的任何路径,同时该基座立于表面上、(例如)被使用者的脚压着。不仅可补偿不在水平面上的刚性表面,使得该结合体而非基座仍垂直于水,脚踏泵的使用者能够在冲程期间起始任何路径。在使用之后,该结合体可自动地回到其静止位置,即垂直于刚性表面。当然,用于该衬套的替代技术解决方案为可能的,例如在汽缸末端处的固持于基座的滚珠轴承内的球窝接头,该球可与一弹簧组合,该弹簧限制该结合体的偏转,且在使用之后使偏振返回至预设。此解决方案(未图示)可能比衬套贵。
此对于具有不同截面面积及相等或不同的圆周大小的活塞腔室结合体亦成立。
该导引装置可包含具有小孔的垫圈,该小孔具有随活塞杆的适当配件,而此垫圈可在盖内的较大孔内移动:该活塞杆可主要在该结合体的横向方向上平移。该垫圈可藉助于弹簧力(例如,在盖中的孔与该导引装置的外侧之间的O形环)而回到其预设位置。
上次提及的孔的大小确定该活塞杆之偏转程度,以及该活塞的构造允许其偏转多少。若该活塞杆刚性地紧固至该活塞,则该活塞的构造确定该偏转程度。若(例如)将一球窝接头施加于该活塞与该活塞杆之间,则该偏转程度仅由该导引装置确定。
在第九方面中,为了允许该活塞杆相对于该结合体的剩余部分的纵向中心轴线偏转,该导引装置的接触表面可为环线,例如,藉由该导引装置中的孔的凸形截面内壁。
在第十方面中,该活塞可经修圆,以便遵照该活塞杆的移动,或该活塞至该活塞杆的连接可为可挠性的、可转动的。
在第十一方面中,本发明是关于一活塞与一腔室的结合体,其中:
-与该结合体的中心轴线相反定位的把手的部分的中心线与该中心轴线之间具有相差180°的角度。
使用者的手在操作泵的把手时中心线具有不同位置,此取决于手是如何握住该把手的。在经典脚踏泵的情况下,藉由具有恒定大小的圆形截面的汽缸,高工作力可能出现。若自使用者的手臂经由连接至此手臂的手传递相对较高的力时,当无力矩会出现时,该手将相对于该手臂最好地定位。若该手臂的纵向轴线通过该把手的一部分的轴线的中心点,则可获得此情形,其中该把手由连接至该手臂的手握住。
归因于该力的相对较大的大小,手对把手的握持应该为稳固的,此可藉由类似松开的拳头的手曲线来进行:把手的设计可包含具有圆形截面的部分。这样的截面的大小可变化,此取决于距该活塞腔室结合体的中心轴线的距离。
在垂直于该活塞腔室结合体的中心轴线的平面中,该把手的多个部分之间的优选角度可为180°。然而,该角度亦可不同于180°。另外,在包含该中心轴线的平面中,该角度可小于180°。为了避免手自此等部分滑走,可提供挡止件,此等挡止件亦可用于力传递。其它选项(180°及大于180°)当然亦可出现。
在具有一腔室的创新脚踏泵的情况下,力可较低,其中该腔室的横截面具有在纵向方向上在该腔室的两个位置之间的变化大小。若自使用者的手臂经由连接至该手臂的手传递相对较低的力时,该手可相对于该手臂定位,使得某一力矩可出现。接触区域为松开的手的区域。该把手可经设计而具有由(例如)椭圆形的曲线界定的截面。垂直于该活塞腔室结合体的中心轴线的轴线可大于平行于该轴线的轴线。
在垂直于该活塞腔室结合体的中心轴线的平面中,该把手的两个部分之间的优选角度可稍小于稍大于(最好!)180°。该把手的部分的此等位置遵照手的静止位置。若该把手可能够围绕该活塞腔室结合体的中心轴线转动,则可藉由一个把手设计获得两个位置。
为了避免力矩的存在,通过该把手的两个部分的中心的线在垂直于该活塞腔室结合体的中心轴线的平面中切割上次提及的轴线。
在包含该活塞腔室结合体的中心轴线的平面中,该角度可为180°或更小,或不同于180°。
该汽缸的圆锥形形状可提供工作力的大小的实质减少。藉由特殊配置,该圆锥形汽缸的形状在该腔室的纵向方向上可以某方式形成,使得该把手上的力在冲程期间保持恒定。在稍后敞开阀时,此力可更改,此(例如)归因于以下事实:阀活塞黏在阀根上,或存在动态摩擦,例如归因于通道的截面的小尺寸,因此藉由不同于该腔室的形状的其它源所发出的力。另外,该活塞对该腔室的壁的摩擦在冲程期间可更改,此归因于接触区域的大小的改变。所展示的汽缸的形状在纵向方向上在本专利申请案的所有相关附图中是以上文提及的方式来进行的,而圆锥形汽缸的横截面为圆形的,此亦展示于相关附图中。形状的限制为活塞的最小大小。
因此,本发明亦是关于一种用于泵抽流体的泵,该泵包含:
-根据上述方面中之任一者的结合体,
-用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,
-连接至该腔室且包含一阀装置的一流体进口,及
-连接至该腔室的一流体出口。
在一种情形中,该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第一纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第二纵向位置中。当一加压流体为所期望时,此类型的泵为优选的。
在另一种情形中,该接合装置可具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第二纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第一纵向位置中。当无实质压力为所期望而是仅流体的输送为所期望时,此类型的泵为优选的。
在该泵经调适以立于地板上且活塞/接合装置藉由被向下逼迫而压缩流体(诸如,空气)的情形中,最大的力可经济地提供于该活塞/接合装置/把手的最低位置处。因此,在第一种情形中,这意味着在此处提供最高压力。在第二种情形中,此仅意味着在最低位置处看到最大面积及藉此看到最大容积。然而,归因于需要超过(例如)轮胎中的压力的压力以便敞开轮胎的阀的事实,在该接合装置的最低位置前不远处最小截面面积可为所期望的以使所得压力敞开该阀且使较大截面面积逼迫更多流体进入轮胎(见图2B)。
而且,本发明是关于一种吸震器,其包含:
-根据结合体方面中之任一者的结合体,
-用于自腔室外部的一位置接合活塞的装置,其中该接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置处活塞处于其第一纵向位置中,在该内部位置处活塞处于其第二纵向位置中。
该吸震器可进一步包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体进口。
而且,该吸震器可包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体出口。
该腔室与该活塞可优选地形成包含一流体的一至少实质上密封的空腔,在活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体经压缩。
通常地,该吸震器将包含用于朝向第一纵向位置偏置活塞的装置。
最后,本发明亦是关于一种致动器,其包含:
-根据结合体方面中之任一者的结合体,
-用于自该腔室外部的一位置接合该活塞的装置,
-用于将流体引入至该腔室中以便使该活塞在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间移位的装置。
该致动器可包含一连接至该腔室且包含一阀装置的流体进口。
而且,可提供一连接至该腔室且包含一阀装置的流体出口。
另外,该致动器可包含用于朝向第一纵向位置或第二纵向位置偏置活塞的装置。
19597-1特别优选实施例
根据本发明的一实施例,提供一种活塞腔室结合体,其包含藉由内腔室壁界定的细长腔室且包含该腔室中的一活塞,该活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的一第一纵向位置与一第二纵向位置之间密封地移动,其中该结合体可挠性地紧固至用于将该结合体接合至一刚性表面的基座,该结合体可相对于该表面移动,其中该结合体借助于一弹性可挠性衬套可挠性地紧固至该基座。
优选地,弹性可挠性衬套安装于基座中的一孔中,且该汽缸安装于该衬套中的一孔中。
优选地,衬套具备一与该汽缸上的一对应凸起协作的凹槽。
优选地,衬套具备一与该汽缸上的一对应凹槽协作的凸起。
优选地,衬套包含一连接至基座的顶部的凸起。
优选地,衬套的壁厚度大于腔室的壁厚度。
优选地,基座具备用于接合刚性表面的三个接合表面。
优选地,腔室在第一及第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度的截面,且在第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有连续不同的截面面积及圆周长度的截面,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,其中活塞装置可改变尺寸,藉此提供活塞装置的不同截面面积及圆周长度,从而调适活塞装置以使其适应在活塞装置于第一纵向位置与第二纵向位置之间通过腔室的这样的中间纵向位置的相对移动期间的腔室的这样的不同截面面积及不同圆周长度。
优选地,腔室在第一及第二纵向位置处具有不同截面面积及相等圆周长度的截面,且在第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有连续不同的截面面积及圆周长度的截面,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,其中活塞可改变尺寸,藉此提供活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适活塞以使其适应在活塞装置于第一纵向位置与第二纵向位置之间通过腔室的这样的中间纵向位置的相对移动期间的腔室的这样的不同截面面积及相等圆周长度。
优选地,活塞腔室结合体是一泵,其包含用于自腔室外部的位置接合活塞的装置,且其中包含阀装置的流体出口及流体进口连接至腔室。
优选地,活塞腔室结合体是一吸震器,其包含用于自腔室外部的位置接合活塞的装置,其中接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置活塞处于腔室的第一纵向位置,在该内部位置活塞处于第二纵向位置,其中腔室与活塞形成包含流体的密封空腔,当活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,流体经压缩。
优选地,活塞腔室结合体是一致动器,其包含用于自腔室外部的位置接合活塞的装置,及用于将流体引入至腔室中以便使活塞在第一纵向位置与第二纵向位置之间移置的装置。
19597-2特别优选实施例
根据本发明的实施例,提供一种活塞腔室结合体,其包含藉由内腔室壁界定的细长腔室,且在该腔室中包含活塞装置,该活塞装置可相对于该腔室壁至少在腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封式地移动,该结合体接合刚性表面,其中该结合体包含架设通过覆盖腔室的盖的活塞杆,其中活塞杆藉由可移动地连接至盖的导引装置导引。
优选地,导引装置是具有配合在活塞杆周围的开口的垫圈,该垫圈容纳于盖内两个表面之间且其中可挠性O形环容纳于盖内在表面与导引装置之间的空间中,其中空间的截面面积大于O形环的截面面积。
优选地,该导引装置包含导引活塞杆的凸形导引表面。
优选地,活塞在与腔室的壁的连接处经修圆。
优选地,活塞杆至活塞(44)的连接为可挠性的。
优选地,活塞腔室结合体是一泵,其包含用于自腔室外部的位置接合活塞的装置,且其中包含阀装置的流体出口及流体进口连接至腔室。
优选地,活塞腔室结合体是一吸震器,其包含用于自腔室外部的位置接合活塞的装置,其中接合装置具有一外部位置及一内部位置,在该外部位置活塞处于腔室的第一纵向位置,在该内部位置活塞处于第二纵向位置,其中腔室与活塞形成包含流体的密封空腔,当活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,流体经压缩。
优选地,活塞腔室结合体是一致动器,其包含用于自腔室外部的位置接合活塞的装置,及用于将流体引入至腔室中以便使活塞在第一纵向位置与第二纵向位置之间移置的装置。
优选地,腔室在第一及第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度的截面,且在第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有连续不同的截面面积及圆周长度的截面,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,其中活塞装置可改变尺寸,藉此提供活塞装置的不同截面面积及圆周长度,从而调适活塞装置以使其适应在活塞装置于第一纵向位置与第二纵向位置之间通过腔室的这样的中间纵向位置的相对移动期间的腔室的这样的不同截面面积及不同圆周长度。
优选地,腔室在第一及第二纵向位置处具有不同截面面积及相等圆周长度的截面,且在第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续不同的截面面积及圆周长度的截面,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,其中活塞可改变尺寸,藉此提供活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适活塞以使其适应在活塞装置于第一纵向位置与第二纵向位置之间通过腔室的这样的中间纵向位置的相对移动期间的腔室的这样的不同截面面积及相等圆周长度。
19627附图说明
在下文,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图1A展示具有固定的不同横截面面积的腔室的纵截面及包含一织物加固件的活塞的第一实施例,该织物加固件具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在冲程的开头及结尾处受压的活塞配置,其中在不受压的情况下活塞具有其制造尺寸。
图1B展示在冲程的开头的图1A的活塞的放大图。
图1C展示在冲程的结尾的图1A的活塞的放大图。
图2A展示具有固定的不同横截面面积的腔室的纵截面及包含一纤维加固件(「格状效应」)的活塞的第二实施例,其中壁的弹性材料的尺寸在冲程期间在径向上在轴向上改变,展示在冲程的开头及结尾处受压的活塞配置,其中在不受压的情况下活塞具有其制造尺寸。
图2B展示在冲程的开头的图2A的活塞的放大图。
图2C展示在冲程的结尾的图2A的活塞的放大图。
图3A展示具有固定的不同横截面面积的腔室的纵截面及包含一纤维加固件(无「格状效应」)的活塞的第三实施例,该纤维加固件具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在冲程的开头及结尾的活塞配置,其中活塞具有其制造尺寸。
图3B展示在冲程的开头的图3A的活塞的放大图。
图3C展示在冲程的结尾的图3A的活塞的放大图。
图3D展示壁中具有加固件的图3A的活塞的俯视图,其中加固件位于通过活塞的中心轴线的平面中,左侧:在第一纵向位置处,右侧:在第二纵向位置处。
图3E展示外皮中具有加固件的图3A的活塞的俯视图,其中加固件位于部分地通过中心轴线且部分地在中心轴线外部的平面中,左侧:在第一纵向位置处,右侧:在第二纵向位置处。
图4展示具有壁的腔室内部的不移动的可膨胀的活塞,这样的壁平行于中心轴线,同时在腔室中在该活塞的两侧之间不存在压力差。
图5A展示图4的活塞,该活塞在具有圆锥形形状的壁的腔室内部瞬时地不移动,其中该活塞开始膨胀,可移动盖朝向不可移动盖移动。
图5B展示图5A的活塞,该活塞瞬时地不移动,且藉此膨胀,以使得活塞壁与腔室的壁的接触区域在该接触区域的第二纵向位置处增加,可移动盖不移动。
图5C展示图5B的活塞,该活塞瞬时地不移动,且藉此膨胀,以使得活塞壁与腔室的壁的接触区域在该接触区域的第二纵向位置处减小,而活塞壁与腔室的壁的接触区域在该接触区域的第一纵向位置处增加,可移动盖不移动。
图5D展示图5C的活塞,其中不可移动盖正瞬时地开始自第二纵向位置移动至第一纵向位置,藉此使活塞在相同方向上移动。
图5E展示图5D的活塞,其中活塞的移动归因于增加的接触区域而减小。
图6A展示在封闭圆锥形形状的腔室中移动的可膨胀的活塞。
图6B展示在封闭圆锥形形状的腔室中移动的可膨胀的活塞,其中该腔室在活塞的两侧上与周围的大气连通。
图6C展示在封闭圆锥形形状的腔室中移动的可膨胀的活塞,其中该腔室在活塞的两侧上经由该腔室外部的一封闭通道而彼此连通。
图6D展示在封闭圆锥形形状的腔室中移动的可膨胀的活塞,其中该腔室在活塞的两侧上经由该活塞内部的一封闭通道而彼此连通。
图6E展示在封闭圆锥形形状的腔室中移动的可膨胀的活塞,其中该腔室在活塞的两侧上经由腔室壁与活塞壁之间的一通道而彼此连通。
图6F展示图6E的在活塞的壁与腔室的壁的接触表面中具有管道的可膨胀活塞。
图6G展示图6F的活塞杆的横截面及致动器活塞的自第一纵向位置起的视图。
图7A展示图1A的在冲程结尾时的经加压但归因于壁平行于中心轴线而不移动的活塞的放大图。
图7B展示图7A的在一点处的活塞,在该点处,活塞的壁的中心关于中心轴线具有正角,使得容器朝向第一位置移动。
图7D展示在容器将膨胀时的位于容器的壁中的弹性织物材料的加固基质的3维附图。
图7E展示在容器的壁已膨胀时的图6D的图案。
图7F展示在活塞将膨胀时的位于容器的壁中的非弹性织物材料的加固图案的3维附图。
图7G展示在活塞已膨胀时的图7F的加固基质。
图8展示活塞在腔室中移动且允许一楔形壁的结合体。
图9A展示具有固定的不同横截面面积的腔室的纵截面及包含一「章鱼」器件的活塞的第四实施例,该活塞藉由触手限制容器壁的伸展,这样的触手可为充气式的,展示在冲程的开头及结尾的活塞配置,其中活塞具有其制造尺寸。
图9B展示在冲程的开头的图9A的活塞的放大图。
图9C展示在冲程的结尾的图9A的活塞的放大图。
图9D展示图9A的活塞,其刚好围封该腔室的圆锥形部分。
图10A展示活塞腔室结合体,其中受压椭圆体形活塞自第二纵向位置移动至第一纵向位置,使该活塞的内部容积扩大,围封式空间具有固定容积,藉此减小该活塞的内部压力,活塞可将其形状改变成一球体,两端处的虚线展示该活塞的外部轮廓,其中腔室具有平行于该腔室的中心轴线的壁,在中间处,将该活塞的大小与图10B中出现的该活塞的相同大小相比较,藉此展示:图10B中的活塞可接合地连接至该腔室的壁,而在图10A中,此连接是密封式连接。
图10B展示图10A的活塞腔室结合体,其中活塞的内部压力另外已藉由以下操作而减小:在最远的第一纵向位置处或在活塞返回至第二纵向位置期间改变围封式空间的容积,藉此改变该活塞的大小,连续地调适该活塞的大小以使其适应腔室的大小,以便避免卡住。
图10C展示图10A、图10B的活塞腔室结合体,但其中活塞的内部压力或者已藉由以下操作而减小:在最远的第一纵向位置处或在活塞返回至第二纵向位置期间将流体自围封式空间中移除,藉此改变该活塞的大小,连续地调适该活塞的大小以使其适应腔室的大小,以便避免卡住。
图10D展示当活塞为如在第二纵向位置处所产生的球体型时图10A的过程。
图10E展示当活塞为如在第二纵向位置处所产生的球体型时图10B的过程。
图10F展示当活塞为如在第二纵向位置处所产生的球体型时图10C的过程。
图10G展示图10A的过程,但围封式空间在自第二纵向位置移动至第一纵向位置期间具有减小的大小使得每冲程加压介质的使用减小的情况除外。
图10H展示图10B的过程的相当的过程。
图10I展示图10C的过程的相当的过程。
图10J展示图10D的过程,但围封式空间在自第二纵向位置移动至第一纵向位置期间具有减小的大小使得每冲程加压介质的使用减小的情况除外。
图10K展示图10E的过程的相当的过程。
图10L展示图10F的过程的相当的过程。
图10M示意性地展示图12A及图12C?的配置的马达,该马达具有一推进系统,该推进系统包含在圆形腔室中旋转的可膨胀的充气式致动器活塞,该圆形腔室具有一围绕该马达的中心轴杆的中心的环绕中心轴线。
图10N示意性地展示图13A、图13B的马达,该马达具有一推进系统,该推进系统包含(例如)在一旋转的圆形腔室内的5个不移动的可膨胀的充气式致动器活塞,该腔室具有一与旋转中心同心的中心线,该腔室包含彼此连续的四个子腔室,该腔室具有连续不同的过渡截面面积及圆周,该腔室围绕通过该轴杆的中心的一主轴杆旋转。
消耗技术
图11A示意性地展示一马达,该马达具有一推进系统,该推进系统包含一可膨胀的充气式致动器活塞,及在一细长腔室内的一两级活塞泵抽系统,该细长腔室具有连续不同的截面面积及圆周,所有各者装配于一曲柄轴轴杆上,及一压力储槽,及一电起动马达,最小的泵及起动马达尤其藉由太阳能来供能。
图11B示意性地展示用于图11A的马达的控制装置及压力管理。
图11C展示图11A及图11B的马达的一些作出的机械总成,其中主汽缸不移动。
图11D展示图11C中所展示的曲柄轴与连接杆的接合点上的充气式致动器活塞的压力管理。
图11E展示图11C中所展示的活塞杆与连接杆的接合点的细节。
图11F展示图11A及图11B中所展示的曲柄轴的悬吊及该曲柄轴内部的通道的细节。
围封式空间容积技术
图11G展示藉由以下操作进行的管理充气式致动器活塞中的压力改变的替代方法:藉由经由第二活塞腔室结合体的活塞改变围封式空间的容积,及经由用于管理该马达的速度/功率的第三活塞腔室结合体的活塞进行的压力的额外调整,而不进行对压力储槽的恒定再加压(用于对双路致动器加压以达成围封式空间的容积的该改变)。
图11H展示图11G的配置,其中压力储槽的恒定再加压是藉由(例如)图11A中所展示的级联泵来进行。
图11I展示基于图11H中所展示的概念的部分作出的一汽缸马达,其中速率控制器及ESVT泵是藉由由蓄电池供电的双路致动器来供以动力;用于对压力储槽再加压的泵是藉由由蓄电池供电的单独的电动马达来供以动力,清楚地展示各别电力线,辅助动力源是根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,这样的动力源中的至少一者可对这样的蓄电池充电。
图11J展示基于图11I的部分作出的两汽缸马达,其中每一致动器活塞腔室结合体具有一单独的速率控制器及一ESVT泵,这样的速率控制器彼此连通。
图11J左侧展示图11J的左侧部分的按比例放大图。
图11J右侧展示图11J的右侧部分的按比例放大图。
图11K展示基于图11H中所展示的概念的部分作出的一汽缸马达,其中致动器活塞的ESVT泵现在是藉由曲柄轴来供以动力(上次提及的情形是藉由由蓄电池供电的电动马达来供以动力),速率控制器(双路致动器)是根据图11H中的速率控制器;用于对压力储槽再加压的泵是藉由由蓄电池供电的单独的电动马达来供以动力;辅助动力源是根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,这样的动力源中的至少一者可对这样的蓄电池充电。
图11L展示基于图11K的部分作出的两汽缸马达。一曲柄轴用于ESVT泵,一曲柄轴用于每一致动器活塞结合体。这样的速率控制器(每一致动器活塞一速率控制器)彼此连通;用于对压力储槽再加压的泵是藉由由蓄电池供电的单独的电动马达来供以动力;辅助动力源是根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,这样的动力源中的至少一者可对这样的蓄电池充电。
图11L左侧展示图11L的左侧部分的按比例放大图。
图11L右侧展示图11L的右侧部分的按比例放大图。
图11M展示基于图11H中所展示的概念的部分作出的一汽缸马达,其中用于致动器活塞腔室结合体的ESVT泵现在是藉由一凸轮轴来供以动力,该凸轮轴是藉由由蓄电池供电的电动马达来驱动,速率控制器为与调速器连通的双路致动器。用于对压力储槽再加压的泵是藉由由蓄电池供电的单独的电动马达来供以动力;辅助动力源是根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,这样的动力源中的至少一者可对这样的蓄电池充电。
图11N展示基于图11M的部分作出的两汽缸马达,一凸轮轴用于ESVT泵,一凸轮轴用于每一致动器活塞腔室结合体。这样的速率控制器(每一致动器活塞一速率控制器)彼此连通;用于对压力储槽再加压的泵是藉由由蓄电池供电的单独的电动马达来供以动力;辅助动力源是根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,这样的动力源中的至少一者可对这样的蓄电池充电。
图11N左侧展示图11N的左侧部分的按比例放大图。
图11N右侧展示图11N的右侧部分的按比例放大图。
图11O展示基于图11K中所展示的概念的部分作出的一汽缸马达,其中致动器活塞腔室的ESVT泵是藉由一曲柄轴来供以动力,该曲柄轴直接藉由来自气体(例如,空气)冷却燃烧马达(使用藉由H2O的电解得到的H2,这样的电解是由蓄电池来供电)的辅助动力来驱动;对压力储槽再加压的泵另外直接藉由该燃烧马达来驱动;速率控制器是藉由由蓄电池供电的双路致动器来供以动力;根据图15D的蓄电池是藉由安装于主马达轴杆上的交流发电机来充电。该燃烧马达所产生的热量可用于(例如)使车辆内部变热。
图11P展示基于图11o的部分作出的两汽缸马达,其中这样的ESVT泵(每一致动器活塞腔室结合体一ESVT泵)是藉由一曲柄轴来供以动力,该曲柄轴直接藉由来自强制液体冷却燃烧马达(使用藉由H2O的电解得到的H2,这样的电解是由蓄电池来供电)的辅助动力来驱动;对压力储槽再加压的泵直接藉由该燃烧马达来驱动;这样的速率控制器(每一致动器活塞腔室结合体一速率控制器)是藉由双路致动器来供以动力,这样的速率控制器彼此连通,且藉由蓄电池来供电;根据图15D的蓄电池是藉由安装于主马达轴杆上的交流发电机来充电。该燃烧马达所产生的热量可用于(例如)使车辆内部变热。
图11P左侧展示图11P的左侧部分的按比例放大图。
图11P右侧展示图11P的右侧部分的按比例放大图。
图11Q展示基于图11K中所展示的概念的部分作出的一汽缸马达,其中致动器活塞腔室结合体的ESVT泵是藉由一凸轮轴来供以动力,该凸轮轴直接藉由来自强制气体(例如,空气)冷却燃烧马达(使用藉由H2O的电解得到的H2,这样的电解是由蓄电池来供电)的辅助动力来驱动;对压力储槽再加压的泵直接藉由该燃烧马达来驱动;速率控制器是藉由由蓄电池供电的双路致动器来供以动力;根据图15D的蓄电池是藉由安装于主马达轴杆上的交流发电机来充电。该燃烧马达所产生的热量可用于(例如)使车辆内部变热。
图11R展示基于图11Q的部分作出的两汽缸马达,其中这样的ESVT泵(每一致动器活塞腔室结合体一ESVT泵)是藉由一凸轮轴来供以动力,该凸轮轴直接藉由来自气体(例如,空气)强制冷却燃烧马达(使用藉由H2O的电解得到的H2,这样的电解是由蓄电池来供电)的辅助动力来驱动;对压力储槽再加压的泵直接藉由该燃烧马达来驱动;这样的速率控制器(每一致动器活塞腔室结合体一速率控制器)是藉由双路致动器来供以动力,这样的速率控制器彼此连通,且藉由蓄电池来供电;根据图15D的蓄电池是藉由安装于主马达轴杆上的交流发电机来充电。该燃烧马达所产生的热量可用于(例如)使车辆内部变热。
图11R左侧展示图11R的左侧部分的按比例放大图。
图11R右侧展示图11R的右侧部分的按比例放大图。
图11S展示图11I至图11R的活塞腔室结合体1061的底座与马达的主轴杆的接合点的细节。
图11T展示根据图11I至图11R的致动器活塞的连接杆与马达的主轴杆上的曲柄轴的接合点的细节。
图11U展示图11I至图11R的活塞腔室结合体1060的底座与马达的主轴杆的接合点的细节。
图11V展示驱动图11H至图11R的泵的机构及其底座。
图11W展示根据图11J、图11L、图11N、图11P、图11R的2汽缸马达的两个曲柄轴之间的连接接合点。
图11W'展示图11W的曲柄轴之间的改良的密封。
图11X展示2汽缸马达的两个曲柄轴之间的连接接合,其中每一曲柄轴的通道是分离的。
图11X'展示图11X的曲柄轴之间的改良的密封。
消耗技术
图12A示意性地展示一马达,该马达具有一推进系统,该推进系统包含在一圆形腔室中旋转的一可膨胀的充气式致动器活塞,及在一细长腔室内的一个两级活塞泵抽系统,该细长腔室具有连续不同的过渡截面面积及圆周,所有各者装配于一曲柄轴轴杆上,及一压力储槽,及一电起动马达,最小的泵及起动马达尤其藉由太阳能来供能,包括控制装置。
图12B示意性地展示图12A的马达,该马达具有一推进系统,该推进系统包含在一不移动腔室内移动的一可膨胀的充气式致动器活塞,该不移动腔室具有一与旋转中心同心的中心线,该不移动腔室包含彼此连续的四个子腔室,该不移动腔室具有连续不同的过渡截面面积及圆周。
图12C示意性地展示用于图12B的马达的控制装置及压力管理,其中致动器活塞中的压力的改变是藉由向致动器活塞添加流体及自致动器活塞移除流体来控制。
围封式空间容积技术
图12D示意性地展示用于图12B的马达的控制装置及压力管理,其中致动器活塞中的压力的改变是藉由改变致动器活塞的围封式空间的容积来控制。
消耗技术
图13A示意性地展示一马达,该马达具有一推进系统,该推进系统包含在一旋转的腔室中的一个以上不移动的可膨胀的充气式致动器活塞,该腔室具有一与旋转中心同心的中心线;及在一细长腔室内的一个两级活塞泵抽系统,该细长腔室具有连续不同的过渡截面面积及圆周,所有各者装配于一曲柄轴轴杆上,及一压力储槽,及一电起动马达,最小的泵及起动马达藉由太阳能来供能。
图13B展示图13A的马达,其中已用安装于马达的主轴杆上的旋转泵交换该两级活塞泵抽系统的活塞泵。
图13C示意性地展示图13A、图13B的马达,该马达具有一推进系统,该推进系统包含在一旋转的腔室内的不移动的可膨胀的充气式致动器活塞,该腔室具有一与旋转中心同心的中心线,该腔室包含彼此连续的四个子腔室,该腔室具有连续不同的过渡截面面积及圆周,该腔室围绕通过该腔室的中心的一轴杆旋转。
图13D示意性地展示图13A、图13B的马达的悬吊,包括一传动带。
图13E示意性地展示用于图13A、图13B的马达的控制装置及压力管理,包括一压力储槽,其中这样的致动器活塞的连续改变的内部压力是藉由用于这样的致动器活塞中的每一个的一单独的活塞腔室结合体来确定(计算机控制)。
围封式空间容积技术
图13F展示根据图11F的原理的图13C的充气式活塞的压力管理,其中每一致动器活塞是藉由两个活塞腔室结合体来管理,一个活塞腔室结合体用于连续地改变压力且一个活塞腔室结合体用于调整压力等级以用于调整马达的速度/功率。
图13G展示用于图13F的配置的加压系统。
围封式空间容积技术
图14A展示致动器活塞的若干级,圆形腔室围绕致动器活塞的该级运转,且致动器活塞的该级为藉由改变在已连接的腔室的泵活塞下的容积而改变该致动器活塞的内部压力所必要的。
图14B展示图14A的配置,其中连接至泵活塞的活塞杆的凸轮轮组与具有适当轮廓的凸轮连通。
图14C展示
图14D展示根据图13A的移动的圆形腔室,其中致动器活塞中的压力是藉由活塞腔室结合体中的压力来界定,该活塞腔室结合体具有与该活塞腔室结合体的活塞连通的凸轮轮组,该凸轮轮组在主轴杆上运转,该主轴杆包含一具有特定轮廓的凸轮。
图14E展示轮缘及其悬吊,其中内建有图14D的配置,以及展示为电动马达的辅助马达,该辅助马达使该凸轮轮廓转动;根据图16的配置的一压力控制器(「藉由导线驱动」)连通至包含该致动器活塞的围封式空间的一通道,该压力控制器与远程调速器连通。
图14F展示当活塞处于第一圆形位置处时的图14E的该圆形腔室中的该活塞的截面的放大细节。
图14G展示当活塞处于第二圆形位置处时的图14G的该圆形腔室中的该活塞的截面的放大细节。
图14H展示图14E的配置,其中轮组的轮缘与该圆形腔室之间内建有一齿轮箱(例如,行星齿轮型)。
优选实施例的简短说明
图14I展示压力管理系统的部分,该部分在车辆的轮子/推进器具有不同速度时(例如,对于汽车的轮子,在转弯时)控制马达的速度,这样的轮子/推进器例如已安装于马达上。
辅助动力源
图15A展示作为用于对压力储槽加压的再加压泵的电源的H2燃料电池、必要的组件及电力线。
图15B展示使用藉由导电水的电解产生的H2作为动力源的燃烧马达,该燃烧马达的轴杆驱动对蓄电池充电的一交流发电机,该蓄电池使得电动马达运转,该电动马达与(多个)泵连通以用于对压力储槽进行再加压。
图15C展示使用藉由导电水的电解产生的H2作为动力源的燃烧马达,该燃烧马达的轴杆经由曲柄轴直接与(多个)泵连通以用于对压力储槽进行再加压。
图15D展示使用藉由导电水的电解产生的H2作为动力源的燃烧马达,该燃烧马达的轴杆直接与(多个)旋转泵连通以用于对压力储槽进行再加压。
图15E展示一电容器,其是充电的且为用于电动马达的动力源,这样的电动马达与(多个)泵连通以用于对压力储槽进行再加压。
ESVT-曲柄轴设计-组件的多个用途
图16A展示图11G至图11R的按比例放大的双路致动器。
图16B展示图16A的双路致动器的先期研究。
ESVT-曲柄轴设计-组件的多个用途
图17A示意性地展示一汽缸马达的根据图10A、图10B的致动器活塞的两个冲程,其中自第二纵向位置至第一纵向位置的冲程为动力冲程,且自第一纵向位置至第二纵向位置的冲程为(无动力)返回冲程。
图17B展示具有根据图17A的冲程的两汽缸马达(「A」及「B」),藉此曲柄轴(由两个子曲柄轴组成)经设计,以使得每一汽缸的动力冲程在相反(180°)方向上移动。
图17C展示根据图11R的两汽缸马达,藉此此处的燃烧为强制液体冷却式,藉此用用于一子曲柄轴的一入口/出口交换这样的ESVT泵中之一者,该子曲柄轴的一入口/出口与用于另一子曲柄轴的ESVT泵连通,且其中该连通是藉由根据图210E的阀致动器来控制,这样的阀致动器的运动是藉由凸轮轴的凸轮来起始,该凸轮轴是藉由该燃烧马达来驱动,且,以使得左汽缸的动力冲程的开头与右汽缸的返回冲程的开头同步,一子曲柄轴的第二围封式空间与另一子曲柄轴的第三围封式空间分离。
图17Cl展示图17C左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图17Cr展示图17C右侧的放大图。
图17D展示根据图17C的马达的左汽缸的动力冲程的中间,及右汽缸的返回冲程的中间。
图17Dl展示图17D左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图17Dr展示图17D右侧的放大图。
图17E展示根据图17D的马达的左汽缸的动力冲程的结尾,及右汽缸的返回冲程的结尾。
图17El展示图17E左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图17Er展示图17E右侧的放大图。
图17F展示根据图17E的马达的左汽缸的返回冲程的开头,及右汽缸的动力冲程的开头。
图17Fl展示图17F左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图17Fr展示图17F右侧的放大图。
图17G展示根据图17F的马达的左汽缸的返回冲程的中间,及右汽缸的动力冲程的中间。
图17Gl展示图17G左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图17Gr展示图17G右侧的放大图。
图17H展示根据图17G的马达的左汽缸的返回冲程的结尾,及右汽缸的动力冲程的结尾。
图17Hl展示图17H左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图17Hr展示图17H右侧的放大图。
ESVT-曲柄轴设计-组件的多个用途
图18A展示具有根据图17A的冲程的两汽缸马达(「A」及「B」),藉此曲柄轴(由两个子曲柄轴组成)经设计,以使得每一致动器活塞的动力冲程在相同(0°)方向上移动。
图18Al展示图18A左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图18Ar展示图18A右侧的放大图。
图18B展示根据图17C的两汽缸马达的简单配置,藉此此处的燃烧马达为强制液体冷却式,包含伺服两个致动器活塞的一ESVT泵,一子曲柄轴的第二围封式空间与另一子曲柄轴的第三围封式空间连通,以使得左汽缸的动力冲程的开头与右汽缸的动力冲程的开头同步。
图18Bl展示图18B左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图18Br展示图18B右侧的放大图。
图18C展示根据图18B的马达的左汽缸及右汽缸的动力冲程的中间。
图18Cl展示图18C左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图18Cr展示图18C右侧的放大图。
图18D展示根据图18C的马达的左汽缸及右汽缸的动力冲程的结尾。
图18Dl展示图18D左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图18Dr展示图18D右侧的放大图。
图18E展示根据图18D的马达的左汽缸及右汽缸的返回冲程的开头。
图18El展示图18E左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图18Er展示图18E右侧的放大图。
图18F展示根据图18E的马达的左汽缸及右汽缸的返回冲程的中间。
图18Fl展示图18F左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图18Fr展示图18F右侧的放大图。
图18G展示根据图18F的马达的左汽缸及右汽缸的返回冲程的结尾。
图18Gl展示图18G左侧的放大图及两个致动器活塞的连接杆之间的关系的图。
图18Gr展示图18G右侧的放大图。
CT-曲柄轴设计-组件的多个用途
图19A展示基于图11B、图11C的一汽缸马达,其中已进一步作出一些部分,辅助动力源为一燃烧马达,该燃烧马达燃烧自H2O的电解得到的H2。
图19B展示基于图19A的两汽缸马达,其中该两个汽缸关于连接的中心线镜射定位,以使得第三围封式空间(出口)经由该两个子曲柄轴的连接而彼此连通,而第二围封式空间(入口)在该曲柄轴外部彼此连通(藉由一止回阀),且其中曲柄轴(由两个子曲柄轴组成)经设计,以使得每一致动器活塞的动力冲程在相同(0°)方向上(同时性)同时移动(根据图18A的原理)。
图19Bl展示图19B左侧的放大图。
图19Br展示图19B右侧的放大图。
图19C展示基于图19A的两汽缸马达,其中相当的围封式空间(此处为第三围封式空间)经由这样的子曲柄轴而连接至彼此,而第二围封式空间在外部聚集在一起(藉由一止回阀),且其中藉此曲柄轴(由两个子曲柄轴组成)经设计,以使得每一致动器活塞的动力冲程在相同(180°)方向上(不同时性)移动(根据图18A的原理)。
图19Cl展示图19C左侧的放大图。
图19Cr展示图19C右侧的放大图。
19620附图的简要说明
在下文,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图21A展示具有泵的恒定的最大工作力特性的圆锥形形状的腔室的纵截面,其展示共同(压力)边界,及这样的边界之间的纵截面部分的侧面的凸形及圆锥形形状。
图21B展示图21A的腔室(10巴过压),及另一腔室(16巴过压)(针对相同腔室长度)的(虚线)形状。
图22展示图21的圆锥形形状的腔室的纵截面,其将膨胀腔室展示为该腔室的部分。
图23展示具有泵的恒定的最大工作力特性的先进的圆锥形形状的腔室,其展示自腔室的内部圆锥形部分至第二纵向位置处内部的笔直部分的特定内部凹形过渡,该笔直部分平行于腔室的中心轴线。
图24展示可膨胀的可变形的活塞,其不会自动地自第二纵向位置移动至第一纵向位置,这是因为图23的腔室的内壁平行于中心轴线。
图25展示恒定力的类型的腔室,其具有连接至软管的作为出口的软管接管。
19630附图的简要说明
在下文,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图30A展示图12B的圆形腔室,其中活塞在不移动腔室中移动。
图30B展示图13C及图14D的圆形腔室,其中活塞不移动,而腔室在移动。此处为与图30A的设计相同的圆形腔室及子腔室的设计。
图31A展示图14D,其中展示截面X-X。
图31B展示图31A的腔室的截面X-X的按比例放大细节。
圆形腔室及活塞的数学说明
图32A展示腔室的壁与正交于基圆的平面在中心位于基圆处的圆中相交。
图32B展示活塞的边界的截面。
图32C展示盖几何形状,对于盖的面积及内部容积,仅需要值a及h,参见公式(2.1)及(2.2),虚拟球体的半径在(2.3)中给出。
图32D展示具有端盖的活塞。
图32E展示在透明费米管腔室内部的具有端盖的活塞。
图32F展示透明腔室壁内部可见的在活塞与腔室之间的纯接触区域。
图32G展示活塞与腔室之间的接触区域。
图32H展示腔室壁的截面,腔室反作用力藉由灰色来标记,截面上的总力正交于腔室壁,对于截面而言,为与所展示截面的(可变)纵向长度及活塞的内部压力成比例的力的值。
图32I展示图32H的截面,其具有额外截面以便提供开放视图。
图32J展示图32H,且红色向量为在纵向方向上的灰色力的分量。
图32K展示图32J,其具有额外截面以便提供开放视图。
图32L展示图32J,其中沿着壁的实际滑动力以蓝色来展示,其是藉由将红色向量正交于腔室壁来投影而获得。
图32M展示图32L,其具有额外截面以便提供开放视图。
19640附图的简要说明
在下文,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图40A展示在第一纵向位置处的具有活塞的泵的纵截面,该活塞包含支撑装置、O形环及可挠性不透水层(上次提及的情形是藉由发泡体支撑)。
图40B展示硫化在一起的支撑装置、O形环及可挠性不透水层的悬吊的细节。
图40C展示在第二纵向位置处的图40A的活塞的纵截面。
图41A展示图40A的活塞的俯视图及自第一纵向位置检视的腔室的截面。
图41B展示关于图40A的活塞的O形环及卧簧(lying spring)的支撑装置的悬吊的细节。
图41C展示在第二纵向位置处的图40A的具有活塞的腔室的横截面。
图41D展示图40A的活塞的仰视图,及第一纵向位置处的腔室的截面,其展示不透水薄片的螺旋加固件。
图41E展示图40A的活塞的仰视图,及第一纵向位置处的腔室的截面,其展示不透水薄片的螺旋加固件。
图42A展示在第一纵向位置处的活塞的纵截面,该活塞包含支撑装置、O形环及可挠性不透水层(上次提及的情形是与腔室的中心轴线成特定角度)。
图42B展示硫化在一起的支撑装置、O形环及可挠性不透水层的悬吊的细节。
图42C展示在第二纵向位置处的图42A的活塞的纵截面。
19650附图的简要说明
图50展示发泡体活塞的俯视图(具体言之,加固销的悬吊)。
图51展示由PU发泡体制成的活塞的纵截面A-A。
图52展示图50的活塞的纵截面B-B。
19650-1附图说明
在下文中,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图55A展示先进泵的处于第一纵向位置的活塞,该活塞包含金属销,这样的金属销藉由磁力可旋转地紧固至固持器的固持器板,该固持器安装于活塞杆上。
图55B展示安装于该固持器上的固持器板的放大纵向截面P-P。
图55C展示来自图55B的固持器上的固持器板的放大图。
图55D展示固持器与固持器板之间的用于不透水层的改良之挤压的凹座中的凸起的放大图。
图55E展示发泡体至图55A至图55D中展示的固持器板的加固及紧固的替代性解决方案。
图55F展示来自图55E的固持器上的固持器板的放大图。
图55G展示发泡体的加固销在活塞朝向第一纵向位置运转时的自动顺时针旋转的解决方案。
图55H展示来自图55G的固持器上的固持器板的放大图。
19660附图的简要说明
图60展示容器型活塞的末端的纵视图及截面。
图61展示图60的容器型活塞的两端的细节。
图62展示在对活塞杆施加的力为恒定的腔室中的在冲程开头及结尾处的容器型活塞(请参见19620)。
19660-2附图的简要说明
在下文中,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图63展示自致动器活塞至纵向腔室的壁的力。
图64A展示具有20°角的具有纵向中心轴线的腔室中的椭圆体型活塞。
图64B展示具有10°角的具有纵向中心轴线的腔室中的椭圆体型活塞。
19680-2附图的简要说明
在下文中,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图80A展示根据章节19620的泵的腔室与根据章节19680的在三个不同纵向位置的活塞,该活塞壁包含分离的可旋转部分,该分离的可旋转部分适应于该腔室的壁的斜率,且该分离的可旋转部分的表面密封地连接至腔室的壁及该活塞壁。
图80B展示在该活塞处于第一纵向位置时该接触区域的按比例放大的细节。
图80C展示在该活塞处于第二纵向位置时接触区域的按比例放大的细节。
图80D展示在活塞处于第二纵向位置时的分离部分。
图80E展示在图80A至图80C中展示的分离部分的替代性球体形状。
图80F展示该活塞处于第二纵向位置时的在图80A至图80C中展示的分离部分的替代性半圆形形状,该分离部分在根据章节19660的(按比例放大)活塞上已被硫化。
图80G展示根据图80F的活塞,其中分离部分定位于贯穿该活塞的可挠性壁的纵向中点的线下方。
图80H展示根据图80C的活塞,其中分离部分定位于贯穿该活塞的可挠性壁的纵向中点的线下方。
图80I展示根据章节19620在腔室的第二纵向位置处的图80J的活塞。
图80J展示如所制造的图80I的活塞的放大图。
图81A展示根据章节19620的泵的腔室与根据章节19680的在三个不同纵向位置的充气式活塞,该活塞壁包含两个分离的可旋转部分,这样的分离的可旋转部分适应于该腔室的壁的斜率,且这样的分离的可旋转部分的表面密封地连接至腔室的壁及该活塞壁。
图81B展示在该活塞处于第一纵向位置时该接触区域的按比例放大的细节。
图81C展示在该活塞定位于第一纵向位置与第二纵向位置之间时该接触区域的按比例放大的细节。
图81D展示定位于第二纵向位置的该(按比例放大)活塞。
图82A展示根据章节19620的泵的腔室与根据章节19680的在三个不同纵向位置的充气式活塞,该活塞壁包含具有不同圆周的两个部分,其中最大圆周包含腔室的壁与活塞壁之间的接触区域。
图82B展示在该活塞处于第一纵向位置时该接触区域的按比例放大的细节。
图82C展示在该活塞定位于第一纵向位置与第二纵向位置之间时该接触区域的按比例放大的细节。
图82D展示定位于第二纵向位置的该(按比例放大)活塞。
图83A展示图82D的包含未充气的活塞杆的活塞。
图83B展示图83A的正充气的处于第一纵向位置的活塞。
图83C展示图83B的活塞,在放气时藉由活塞杆中的夹将活塞固持于适当位置。
图83D展示图83C的在发泡体正经由活塞杆的围封式空间插入时的活塞。
图83E展示图83D的在发泡体的插入及硬化之后的活塞,发泡体其后被松开。
图83F展示图83E的在第二纵向位置上的活塞,其具有压力传感器及充气阀。
图83G展示图83E的活塞的压力传感器及充气阀的放大图。
图83H展示图83E的在第二纵向位置上的活塞,其具有不同于展示于图83F或图83G中的类型的另一类型的压力传感器及充气阀。
图83I展示图83H的活塞的压力传感器及充气阀的放大图。
图83J展示图83E的在第二纵向位置上的活塞,其具有不同于展示于图83F、图83G或图83H中的类型的另一类型的压力传感器及充气阀。
图83K展示图83J的活塞的压力传感器及充气阀的放大图。
图84A展示图83H的(例如)针对小尺寸使用的活塞,其中拉动弹簧除了得自与围封式空间连通的充气式环的力外亦给予活塞壁的膨胀力,泵活塞的压力侧在内部具有发泡体以便在外部压力下保持该部分适当地膨胀。
图84B展示基于图84A的改良的活塞,该活塞在整个活塞内部具有经由排气孔连通至活塞的非加压外部的发泡体,及组装于活塞壁内部上的分离通道,该分离通道与该活塞的围封式空间连通。
图84C展示图84A的活塞,其中活塞的壁的低压侧是平坦圆锥体。
图84D展示在腔室的第二及第一纵向位置上的球体形状的活塞与外壁上的分离部分,如针对椭圆体型活塞展示于图80F、图80G及图80J中。
图84E展示球体形状的活塞与活塞壁,该活塞壁包含具有不同圆周的两个部分,其中最大圆周包含在腔室的壁与活塞壁之间的接触区域(诸如针对椭圆体形状的活塞在图82A至图82D中所展示),同时活塞展示为在第二及第一纵向位置上。
图84F展示球体活塞与作为分离部分的充气式环,如针对椭圆体形状的活塞在图84B中所展示。
19690-2-优选实施例的简短说明
在下文中,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
腔室中的单一移动活塞
图90A展示圆形腔室中的旋转活塞,其中活塞藉由连接杆连接至轴杆,该轴杆及连接杆包含通道从而彼此连通。
图90B展示连接杆与轴杆的组装的细节及轴杆与连接杆之间的齿的放大图。
图90C展示在活塞位于第一圆形位置处时基于图14F的上面安装了活塞的连接杆的放大图。
图90D展示在活塞位于第二圆形位置处时基于图14G的上面安装了活塞的连接杆的放大图。
连同CT及/或ESVT系统
图90E展示图90A的构造,其中针对连接杆至轴杆的接合,轴杆中的通道与CT连通--根据图11A及图11D的压力管理系统。
图90F展示图90A的构造,其中针对连接杆至轴杆的接合,轴杆中的通道与根据图11G及图11T的ESVT压力管理系统连通。
图90G展示图90A的构造,其中针对连接杆至轴杆的接合,轴杆中的通道与根据图11I及图11T的ESVT压力管理系统连通。
图90H展示结合有凸轮轴的基于图90G的构造的优选实施例,该凸轮轴控制ESVT系统的时序,同时能量来自由得自H2O的电解的H2驱动的燃烧马达。
腔室中的多个移动活塞(在相同圆形位置处)
图90I展示腔室中的4个移动活塞,其中每一活塞内的空间与每一连接杆中的围封式空间连通,该连接杆与轴杆的围封式空间连通,这样的活塞围绕该轴杆移动。
图90J展示图90I的连接杆与轴杆之间的接合的放大图。
连同ESVT系统
图90K展示图90I的构造,其中轴杆中的通道与根据图11I的ESVT压力管理系统连通,及基于图11T及图90J的接合。
图90L展示结合有凸轮轴的基于图90K的构造的马达的优选实施例,该凸轮轴控制ESVT系统的时序,同时能量来自由得自H2O的电解的H2驱动的燃烧马达。
围绕活塞的单一移动腔室
图91A展示里面定位有活塞的旋转圆形腔室,其中活塞藉由连接杆连接至轴杆,该轴杆及连接杆包含通道。
图91B展示图91A的连接杆及轴杆的组装的细节、轴杆与连接杆之间的轴承及彼此介质连通的这样的通道的放大图,此构造可优选地与CT系统组合。
对于CT及/或ESVT系统,相同组合为可能的,如针对图90K至图90L(包括在内)所展示。
图91C展示轮毂的截面图,该轮毂包含连接杆及轴杆的通道及具有孔的轴承及用于固定非移动活塞的位置的齿及凹槽。
图91D展示如在图91C中指定的截面,其中轴承的旋转藉由该腔室的轮辐的轮毂的旋转来提供。
图91E展示包含连接杆及轴杆的通道的轮毂的截面图,其中减小的轴杆直径提供这样的通道之间的恒定连通。(来自19619-EP)
平行腔室中的多个旋转活塞
图92A展示3汽缸马达,其中活塞围绕主中心轴线旋转,腔室是互连的且齿轮箱安装于该总成上,其主轴杆与这样的活塞的该主中心轴杆连通,此构造可优选地与ESVT系统组合。
图92B展示图92A的3汽缸马达,在该主轴杆上,在该马达的每一侧上为所组装的可变间距轮子,这样的轮子连通至车辆的轮轴上的相当的间距轮子,展示为低间距模式():低速度-此构造可优选地与ESVT系统组合。
图92C展示与图92B相同的构造,但其中这样的轮子的间距已相反:高速度。
将扭矩传送至中心轴杆的多个移动腔室
图93A展示3汽缸马达,其中腔室旋转,扭矩被传送至主中心轴杆,且外部齿轮箱与该轴杆连通,此构造可优选地与ESVT系统组合。
图93B展示该马达的中心轴杆的装配的左侧角落的放大图(4:1)。
207附图的简要说明
在下文,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
下文藉助于图及附图详细解释本发明。下文以诸图或诸附图来展示,横截面意味着垂直于活塞及/或腔室的移动方向的截面,而纵截面为在该移动方向的方向上的截面:
图101展示具有汽缸及具固定直径的活塞的一级单一工作活塞泵的所谓的示功图。
图102A展示根据本发明的活塞泵的示功图,部分A展示活塞在移动的选项,而部分B展示腔室在移动的选项。
图102B展示根据本发明的泵的示功图,其中横截面再次自泵冲程的特定点增加,但仍增加压力。
图103A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的固定的不同横截面面积及一活塞,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置(第一实施例)。
图103B展示在冲程的开头的图103A的活塞配置的放大图。
图103C展示在冲程的结尾的图103A的活塞配置的放大图。
图103D展示根据本发明的脚踏泵的腔室的纵截面,其中同时展示使得操作力保持大致恒定(作为现有低压(点线)脚踏泵与高压(虚线)脚踏泵的汽缸的比较)的尺寸。
图104A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的固定的不同横截面面积及一活塞,该活塞具有在冲程期间在径向上/部分地在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置(第二实施例)。
图104B展示在冲程的开头的图104A的活塞配置的放大图。
图104C展示在冲程的结尾的图104A的活塞配置的放大图。
图104D展示图104B的截面A-A。
图104E展示图104C的截面B-B。
图104F展示图104D的装载部分的替代解决方案。
图105A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的固定的不同横截面面积及一活塞,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置(第三实施例)。
图105B展示在冲程的开头的图105A的活塞配置的放大图。
图105C展示在冲程的结尾的图105A的活塞配置的放大图。
图105D展示图105A的截面C-C。
图105E展示图105A的截面D-D。
图105F展示图105A的加压腔室,其具有一活塞装置,该活塞装置具有由材料的复合物制成的密封装置。
图105G展示在冲程期间的图105F的活塞装置的放大图。
图105H展示在冲程的结尾的图105F的活塞装置的放大图(当仍处于压力下时及当不再处于压力下时两种情况)。
图106A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的固定的不同横截面面积及活塞的第四实施例,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置。
图106B展示在冲程的开头的图106A的活塞配置的放大图。
图106C展示在冲程的结尾的图106A的活塞配置的放大图。
图106D展示图106A的加压腔室及活塞的第五实施例,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置。
图106E展示在冲程的开头的图106D的活塞配置的放大图。
图106F展示在冲程的结尾的图106D的活塞配置的放大图。
图107A展示泵的纵截面,该泵包含具有固定尺寸的加压腔室的壁的凹形部分及活塞的第六实施例,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置。
图107B展示在冲程的开头的图105A的活塞配置的放大图。
图107C展示在冲程的结尾的图105A的活塞配置的放大图。
图107D展示图107B的截面E-E。
图107E展示图107C的截面F-F。
图107F展示藉由加压腔室的傅式级数展开法制成的横截面的实例,该加压腔室的横截面面积减小,而圆周大小保持恒定。
图107G展示图107A的加压腔室的变体,该加压腔室现在具有纵截面与固定横截面,这样的截面是以使得在泵冲程期间截面的面积减小但截面的圆周大致保持恒定或减小较低程度的方式设计。
图107H展示图107G的横截面G-G(点线)及纵截面H-H。
图107I展示图107H的横截面G-G(点线)及纵截面I-I。
图107J以图107H的截面H-H展示图107B的活塞的变体。
图107K展示藉由加压腔室的傅式级数展开法制成的横截面的其它实例,该加压腔室的横截面面积减小,而圆周大小保持恒定。
图107L展示处于特定约束下的横截面的最佳凸形形状的实例。
图107M展示处于特定约束下的横截面的最佳非凸形形状的实例。
图108A展示泵的纵截面,该泵包含具有固定尺寸的加压腔室的壁的凸形部分及活塞的第七实施例,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置。
图108B展示在冲程的开头的图105A的活塞配置的放大图。
图108C展示在冲程的结尾的图105A的活塞配置的放大图。
图109A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的固定的不同横截面面积及活塞的第八实施例,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置。
图109B展示在冲程的开头的图109A的活塞配置的放大图。
图109C展示在冲程的结尾的图109A的活塞配置的放大图。
图109D展示具有不同的转动配置的图109B的活塞。
图110A展示活塞的第九实施例,该活塞类似于图109A的活塞,具有加压腔室的固定的不同横截面面积。
图110B展示在冲程的开头的图110A的活塞的放大图。
图110C展示在冲程的结尾的图110A的活塞的放大图。
图111A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的固定的不同横截面面积及活塞的第十实施例,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置。
图111B展示在冲程的开头的图111A的活塞的放大图。
图111C展示在冲程的结尾的图111A的活塞的放大图。
图112A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的固定的不同横截面面积及活塞的第十一实施例,该活塞具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在泵冲程的开头及结尾的活塞配置。
图112B展示在冲程的开头的图112A的活塞的放大图。
图112C展示在冲程的结尾的图112A的活塞的放大图。
图113A展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的可变的不同横截面面积及一活塞,该活塞具有固定的几何大小,展示在泵冲程的开头及结尾的结合体的配置。
图113B展示在泵冲程的开头的结合体的配置的放大图。
图113C展示在泵冲程期间的结合体的配置的放大图。
图113D展示在泵冲程的结尾的结合体的配置的放大图。
图114展示泵的纵截面,该泵具有加压腔室的可变的不同横截面面积及一活塞,该活塞具有可变的几何大小,展示在泵冲程的开头、期间及结尾的结合体的配置。
653附图的简要说明
在下文,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图201A展示在第一纵向位置处的不受压汽缸中的不移动活塞的纵截面,展示处于活塞的制造尺寸时及受压时的活塞。
图201B展示在汽缸的壁上的图201A的受压活塞的接触压力。
图202A展示在第一(右侧)纵向位置及第二(左侧)纵向位置处的汽缸中的图201A的活塞的纵截面,该活塞不受压。
图202B展示在第二纵向位置处的汽缸的壁上的图202A的活塞的接触压力。
图202C展示在第二纵向位置处的汽缸中的图201A的活塞的纵截面,该活塞在与图201A的压力等级相同的压力等级下受压,亦展示在第一纵向位置(制造)大小的活塞。
图202D展示在第二纵向位置处的汽缸的壁上的图202C的活塞的接触压力。
图203A展示在第一纵向位置处的汽缸中的图201A的活塞的纵截面,展示处于活塞的制造尺寸时及在活塞经受腔室中的压力时受压时的活塞。
图203B展示在汽缸的壁上的图203A的活塞的接触压力。
图204A展示在第二纵向位置处的不受压汽缸中的根据本发明的不移动活塞的纵截面,展示处于活塞的制造尺寸时及受压至特定等级时的活塞。
图204B展示在汽缸的壁上的图204A的受压活塞的接触压力。
图204C展示在第二纵向位置处的汽缸中的根据本发明的不移动活塞的纵截面,展示处于活塞的制造尺寸时及在受压至与图204A的等级相同的等级时处于第一纵向位置的活塞。
图204D展示在汽缸的壁上的图204C的活塞的接触压力。
图205A展示在第二纵向位置处的不受压汽缸中的图204A的活塞的纵截面,展示处于活塞的制造尺寸时及受压时的活塞。
图205B展示在汽缸的壁上的图205A的受压活塞的接触压力。
图205C展示在第二纵向位置处的汽缸中的图204A的活塞的纵截面,展示处于活塞的制造尺寸时及在经受来自汽缸的压力时受压时的活塞。
图205D展示在汽缸的壁上的图205C的活塞的接触压力。
图206A展示具有固定的不同横截面面积的腔室的纵截面及包含织物加固件的活塞的第一实施例,该织物加固件具有在冲程期间在径向上在轴向上改变的尺寸,展示在冲程的开头及结尾处受压的活塞配置,其中在不受压的情况下活塞具有其制造尺寸。
图206B展示在冲程的开头的图206A的活塞的放大图。
图206C展示在冲程的结尾的图206A的活塞的放大图。
图206D展示在容器将膨胀时的位于容器的壁中的弹性织物材料的加固基质的3维附图。
图206E展示在容器的壁已膨胀时的图206D的图案。
图206F展示在活塞将膨胀时的位于容器的壁中的非弹性织物材料的加固图案的3维附图。
图206G展示在容器的壁已膨胀时的图206F的图案。
图206H展示具有织物加固件的活塞的制造细节。
图207A展示具有固定的不同横截面面积的腔室的纵截面及包含纤维加固件(「格状效应」)的活塞的第二实施例,其中壁的弹性材料的尺寸在冲程期间在径向上在轴向上改变,展示在冲程的开头及结尾处受压的活塞配置,其中在不受压的情况下活塞具有其制造尺寸。
图207B展示在冲程的开头的图207A的活塞的放大图。
图207C展示在冲程的结尾的图207A的活塞的放大图。
图208A展示具有固定的不同横截面面积(具有不同的圆周长度)的腔室的纵截面,及包含纤维加固件(无「格状效应」)的活塞的第三实施例,其中壁的弹性材料的尺寸在冲程期间在径向上在轴向上改变,展示在第一纵向位置处及第二纵向位置处受压的活塞配置,其中在不受压的情况下活塞具有其制造尺寸。
图208B展示在冲程的开头的图208A的活塞的放大图。
图208C展示在冲程的结尾的图208A的活塞的放大图。
图208D展示壁中具有加固件的图208A的活塞的俯视图,该加固件位于通过活塞的中心轴线的平面中,左侧:在第一纵向位置处,右侧:在第二纵向位置处。
图208E展示壁中具有加固件的类似图208A的活塞的活塞的俯视图,该加固件位于部分地通过中心轴线且部分地在活塞的中心轴线外部的平面中,左侧:在第一纵向位置处,右侧:在第二纵向位置处。
图208F展示壁中具有加固件的类似图208A的活塞的活塞的俯视图,该加固件位于并不通过活塞的中心轴线的平面中,左侧:在第一纵向位置处,右侧:在第二纵向位置处。
图208G展示具有纤维加固件的活塞的制造细节。
图209A展示具有固定的不同横截面面积(具有不同的圆周长度)的腔室的纵截面及包含一「章鱼」器件的活塞的第四实施例,该活塞藉由触手限制容器壁的伸展,这样的触手可为充气式的,展示在腔室的第一纵向位置处及腔室的第二纵向位置处受压的活塞配置,其中在不受压的情况下活塞具有其制造尺寸。
图209B展示在腔室的第一纵向位置处的图209A的活塞的放大图。
图209C展示在腔室的第二纵向位置处的图209A的活塞的放大图。
图210A展示图206的实施例,其中活塞内部的压力可藉由经由(例如)位于把手中的施拉德阀(Schrader valve)及/或(例如)活塞杆中的止回阀进行充气来改变,且其中围封式空间使在冲程期间的活塞的容积的改变平衡。
图210B展示代替充气阀的衬套,该衬套使得能够连接至外部压力源。
图210C展示止回阀的杆的导引的细节。
图210D展示活塞杆中的止回阀的可挠性活塞。
图210E展示图206的实施例,其中用一压力源及用于自压力源使活塞充气的一入口阀及用于将压力释放至压力源的一出口阀交换图210A至图210D的围封式空间的容积,根据图211D的阀阀致动器结合体的放大细节。
图210F展示图10E的实施例,其中存在可操控阀及一喷口或一喷嘴,展示为黑箱。
图211A展示图206的实施例,其中活塞内部的压力可在冲程期间维持恒定,且其中可经由位于把手中的施拉德阀使第二围封式空间充气,从而经由一活塞配置与第一围封式空间连通,在该活塞配置中,可藉由施拉德阀+阀致动器配置来使活塞充气,其中腔室的压力作为压力源,而腔室的出口阀可藉由可转动踏板来手动地控制。
图211B展示活塞配置及其轴承,其中活塞配置在第二围封式空间与第一围封式空间之间连通。
图211C展示替代活塞配置,其在活塞杆内部在其纵向方向上调适自身以适应改变的截面面积。
图211D展示在冲程的结尾的图211A的活塞的充气配置的放大图。
图211E展示用于闭合及敞开出口阀的阀致动器的旁路配置的放大图。
图211F展示出口阀的自动闭合及敞开配置的放大图,展示相当的系统以用于获得活塞中的预定压力值(虚线)。
图211G展示图211A的活塞的充气配置的放大图,该充气配置包含一阀致动器与一以弹簧力操作的盖的结合体,该充气配置使得有可能自动地自腔室将活塞充气至特定预定压力。
图211H展示用于图211G的一替代解决方案,包括一阀致动器与定位于该阀致动器的活塞下方的一弹簧的结合体。
图212展示一配置,其中容器中的压力可取决于腔室中的压力。
图213A展示具有弹性或可挠性壁(具有不同的横截面面积)的腔室的纵截面及一具有固定的几何大小的活塞,展示在泵冲程的开头及结尾的结合体的配置。
图213B展示在泵冲程的开头的结合体的配置的放大图。
图213C展示在泵冲程期间的结合体的配置的放大图。
图213D展示在泵冲程的结尾的结合体的配置的放大图。
图214展示具有弹性或可挠性壁(具有不同的横截面面积)的腔室的纵截面及一具有可变几何大小的活塞,展示在冲程的开头、期间及结尾的结合体的配置。
图215A展示藉由加压腔室的傅式级数展开法制成的横截面的实例,该加压腔室的横截面面积减小,而圆周大小保持恒定。
图215B展示图207A的加压腔室的变体,该加压腔室现在具有纵截面与固定横截面,这样的截面是以使得在泵冲程期间截面的面积减小但截面的圆周大致保持恒定或减小较低程度的方式设计。
图215C展示图215B的横截面G-G(点线)及纵截面H-H。
图215D展示图215C的横截面G-G(点线)及纵截面I-I。
图215E展示藉由加压腔室的傅式级数展开法制成的横截面的其它实例,该加压腔室的横截面面积减小,而圆周大小保持恒定。
图215F展示处于特定约束下的横截面的最佳凸形形状的实例。
图216展示在活塞于汽缸中移动经过楔形中心的情况下的结合体。
图217A展示用于泵抽目的及手动操作的人因工程最佳腔室。
图217B展示对应的强制冲程图。
图218A展示悬挂于降落伞下的可移动动力单元的实例。
图218B展示可移动动力单元的细节。
507附图说明
在以下说明中结合随附附图解释本发明的前述特征及其它方面,其中:
图301展示施拉德阀可耦接至的夹式阀连接器中的阀致动器的第一实施例。
图301A展示图301的细节的放大图,及活塞周围的通道。
图301B展示图301A的截面G-G。
图302展示具有流线型启动销的通用夹式阀连接器中的阀致动器的第二实施例。
图302A展示图302的细节的放大图。
图302B展示图302A的截面H-H。
图303展示挤压式阀连接器中的阀致动器的第三实施例。
图303A展示图303的细节的放大图。
图304展示阀致动器,其包括在一永久总成(例如,来自化工厂)中的启动销及汽缸的壁。
图305展示通用阀连接器中的阀致动器的第四实施例。
19597附图的简要说明
在下文中,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中在下文藉助于图及附图详细地解释本发明。下文以诸图或诸附图来展示,横截面意味着垂直于活塞及/或腔室的移动方向的截面,而纵截面为在该移动方向的方向上的截面:
图401A展示图401B的脚踏泵型的泵的俯视图,其中结合体可围绕关于地表面的线XX、YY或ZZ转动,而角度不受悬吊限制。
图401B展示图401A的脚踏泵的后视图。
图402A展示图402B的脚踏泵型的泵的俯视图,其中结合体可关于表面以3维方式移动,而角度受结合体与基座之间的过渡段的弹簧力限制。
图402B展示脚踏泵的后视图。
图402C展示图402B的泵的俯视图,其中把手已移动至其静止位置前方的位置。
图402D展示图402B的泵的俯视图,其中把手已移动至其静止位置后部的位置。
图402E展示图402B的泵的俯视图,其中把手已移动至其静止位置前方的左侧位置。
图402F展示图402B的泵的俯视图,其中把手已移动至其静止位置后部的左侧位置。
图402G展示图402B的泵的俯视图,其中把手已移动至其不起作用位置前方的右侧位置。
图402H展示图402B的泵的俯视图,其中把手已移动至其静止位置后部的右侧位置。
图403A展示在结合体的腔室与基座之间具有可挠性过渡段的脚踏泵的侧视图。
图403B展示图403A的过渡段的放大图。
图403C展示在结合体的腔室与基座之间具有另一可挠性过渡段的脚踏泵的后视图。
图403D展示图3C的过渡段的放大图。
图404A展示具有盖的脚踏泵的后视图,该盖允许活塞杆在结合体的横向方向上移动。
图404B展示当将活塞杆拉出至其最大值(无横向移动)时的图4A的盖的横截面的放大图。
图404C展示当将活塞杆拉出至其最大值(在活塞杆向左旋转的情况下)时的图404B的横截面。
图404D展示当并未拉出活塞杆(无横向移动)时的图404A的盖的横截面的放大图。
图404E展示当并未拉出活塞杆(在活塞杆向左横向平移的情况下)时的图404D的横截面。
图405A展示图405B的脚踏泵型的俯视图,其中与结合体的中心线相反的把手部分的中心线与结合体的中心线之间的角度小于180°。
图405B展示图405A的脚踏泵的把手的侧视图。
图406A展示图406B的脚踏泵型的俯视图,其中与腔室的中心线相反的把手部分的中心线与腔室的中心线之间的角度大于180°。
图406B展示图406A的脚踏泵的把手的侧视图。
具体实施方式
在下文,将参看附图说明本发明的优选实施例,其中:
图1至图3论及活塞的壁的伸展的限制。此情形包含当活塞经受腔室中的压力时在纵向方向上的伸展的限制,且允许在自第二纵向位置移动至第一纵向位置时在横向方向上膨胀。
容器型活塞的壁在纵向方向上的伸展可受若干方法限制。该限制可藉由使用(例如)织物及/或纤维加固件对容器的壁进行加固来进行。该限制亦可藉由位于容器的腔室内部的膨胀体(对膨胀体的膨胀存在限制)在膨胀体连接至容器的壁时进行。可使用其它方法,例如,容器的两个壁之间的腔室的压力管理、容器上方的空间的压力管理等等。
容器的壁的膨胀行为可取决于所使用的伸展限制的类型。此外,可藉由机械挡止件来导引在膨胀时在活塞杆之上移动的活塞的保持。此挡止件的定位可取决于活塞腔室结合体的用途。此情形亦可为在膨胀及/或经受外力时在活塞杆之上的容器的导引的情况。
可使用所有种类的流体:可压缩介质与不可压缩介质的组合、仅可压缩介质,或仅不可压缩介质。
由于容器的大小的改变可实质上自最小截面面积(其中具有其制造尺寸)起且在最大截面面积处膨胀,因此容器中的腔室与(例如)活塞杆中的第一围封式空间的连通可为必要的。为了保持腔室中的压力,亦可亦在容器的腔室的容积改变期间对第一围封式空间加压。可能需要用于至少第一围封式空间的压力管理。
图1A展示具有凹形壁185的腔室186的纵截面及一充气式活塞,该充气式活塞包含在冲程的开头(=腔室186中的第一纵向位置)的容器208及在冲程的结尾(=腔室186中的第二纵向位置)的容器208'。腔室186的中心轴线为184。容器208'展示其制造尺寸,在壁187的外皮188中具有织物加固件189。在冲程期间,容器的壁187膨胀直至挡止配置使冲程期间的移动停止为止,该挡止配置可为织物加固件189及/或容器208外部的机械挡止件196及/或另一挡止配置。且因此使容器208的膨胀停止。取决于腔室186中的压力,仍可归因于腔室186中的压力而发生容器的壁的纵向伸展。然而,加固件的主要功能是限制容器208的壁187的此纵向伸展。在冲程期间,容器208、208'内部的压力可保持恒定。此压力取决于容器208、208'的容积的改变,因此取决于在冲程期间的腔室186的截面的圆周长度的改变。亦有可能在冲程期间压力改变。亦有可能在冲程期间压力改变,此取决于或不取决于腔室186中的压力。
图1B展示在冲程的开头的膨胀的活塞208的第一实施例。容器的壁187是藉由可挠性材料的外皮188与允许膨胀的织物加固件189堆积而成,可挠性材料可为(例如)橡胶型或其类似者。织物加固件关于中心轴线184的方向(=编织角)不同于54°44'。在冲程期间的活塞的大小的改变未必导致如所绘制的相同形状。归因于膨胀,容器的壁的厚度可小于如在位于冲程的结尾(=第二纵向位置)时所制造的容器的壁的厚度。在壁187内部可能存在不透水层190。其紧紧地挤压于容器208、208'的顶部的盖191中及底部的盖192中。未展示这样的盖的细节且可使用所有种类的装配方法,此等方法可能能够调适自身以适应容器的壁的改变的厚度。盖191、192两者可在活塞杆195之上平移及/或旋转。此等移动可藉由各种方法(如,例如,未展示的不同类型的轴承)来进行。容器顶部中的盖191可向上及向下移动。在容器208外部在活塞杆195上的挡止件196限制容器208的向上移动。底部中的盖192仅可向下移动,这是因为挡止件197防止向上移动,此实施例可用于具有活塞之下的腔室186中的压力的活塞腔室器件中。挡止件的其它配置在其它泵类型(诸如,双重工作泵、真空泵等)中可能为有可能的,且仅取决于设计规范。用于致使及/或限制活塞相对于活塞杆相对移动的其它配置可出现。平行于中心轴线184的腔室186的壁185a。其在冲程的结尾大致定位于第一纵向位置处。密封力的调谐可包含在容器内部的不可压缩流体205与可压缩流体206的组合(两者单独的也是一种可能性),但容器的腔室209可与第二腔室210连通,第二腔室210包含在活塞杆195内部的弹簧力操作的活塞126。流体可自由地通过孔201流经活塞杆的壁207。有可能第二腔室与第三腔室(参见图12)连通,但容器内部的压力亦可取决于腔室186中的压力。容器可经由活塞杆195及/或藉由与腔室186连通而充气。顶部中的该盖及底部中的该盖中的O形环或其类似者202、203分别将盖191、192密封至活塞杆。盖204(展示为在活塞杆195的末端处的螺纹总成)紧固该活塞杆。相当的挡止件可位于活塞杆上的其它处,此取决于所要求的容器的壁的移动。容器的壁与腔室的壁之间的接触区域为198。
图1C展示在泵冲程的结尾的图1B的活塞,在泵冲程的结尾,活塞具有其制造尺寸。顶部中的盖191自挡止件196移动达一距离a'。弹簧力操作的阀活塞126移动达一距离b'。展示底部盖192邻近于挡止件197,当腔室192中存在压力时,则底部盖192压着挡止件197。可压缩流体206'及不可压缩流体205'。在第二纵向位置处的容器208'与腔室的壁之间的接触区域198'。平行于中心轴线184的腔室186的壁185b。其在冲程的结尾大致位于第二纵向位置处。
图2A展示具有凹形壁185的腔室186的纵截面及充气式活塞,该充气式活塞包含在腔室的第一纵向位置处的容器217及在第二纵向位置处的容器217'。容器217'展示其制造尺寸,在壁218的外皮216中具有一纤维加固件219(根据「格状效应」)。在冲程期间,容器的壁218膨胀直至一挡止配置使冲程期间的移动停止为止,该挡止配置可为纤维加固件219及/或容器内部的机械挡止件214及/或另一挡止配置。且因此使容器217的壁218的膨胀停止。纤维加固件的主要功能是限制容器的壁218的纵向伸展。在冲程期间,容器217、217'内部的压力可保持恒定。此压力取决于容器217、217'的容积的改变,因此取决于在冲程期间的腔室186的截面的圆周长度的改变。亦有可能在冲程期间压力改变,此取决于或不取决于腔室186中的压力。在第一纵向位置处的容器217与腔室的壁之间的接触区域211。
图2B展示在冲程的开头的膨胀的活塞217的第二实施例。容器的壁218是由可挠性材料的外皮216(其可为(例如)橡胶型或其类似者)与纤维加固件219堆积而成,纤维加固件219允许容器壁218的膨胀,且因此纤维关于中心轴线184的方向(=编织角)可不同于54°44'。归因于膨胀,容器的壁的厚度可小于(但未必非常不同于)如在位于冲程的结尾(=第二纵向位置)时所制造的容器的壁的厚度。在壁187内部可能存在不透水层190。其紧紧地挤压于容器217、217'的顶部的盖191中及底部的盖192中。未展示这样的盖的细节且可使用所有种类的装配方法,此等方法可能能够调适自身以适应容器的壁的改变的厚度。盖191、192两者可在活塞杆195之上平移及/或旋转。此等移动可藉由各种方法(如,例如,未展示的不同类型的轴承)来进行。顶部中的盖191可向上及向下移动直至挡止件214限制此移动为止。底部中的盖192仅可向下移动,这是因为挡止件197防止向上移动,此实施例可用于具有腔室186中的压力的活塞腔室器件中。挡止件的其它配置在其它泵类型(诸如,双重工作泵、真空泵等)中可能为有可能的,且仅取决于设计规范。用于致使及/或限制活塞相对于活塞杆相对移动的其它配置可出现。密封力的调谐可包含在容器内部的不可压缩流体205与可压缩流体206的组合(两者单独的也是一种可能性),但容器217、217'的腔室215可与第二腔室210连通,第二腔室210包含在活塞杆195内部的弹簧力操作的活塞126。流体可自由地通过孔201流经活塞杆的壁207。有可能第二腔室与第三腔室(参见图10)连通,但容器内部的压力亦可取决于腔室186中的压力。容器可经由活塞杆195及/或藉由与腔室186连通而充气。顶部中的该盖及底部中的该盖中的O形环或其类似者202、203分别将盖191、192密封至活塞杆。盖204(展示为在活塞杆195的末端处的螺纹总成)紧固该活塞杆。平行于中心轴线184的腔室186的壁185a。其在冲程的结尾大致位于第一纵向位置处。
图2C展示在泵冲程的结尾的图2B的活塞,在泵冲程的结尾,活塞具有其制造尺寸。盖191自挡止件214移动达一距离c'。弹簧力操作的阀活塞126移动达一距离d'。展示底部盖192邻近于挡止件197,若腔室186中存在压力,则盖192压着挡止件197。可压缩流体206'及不可压缩流体205'。在第二纵向位置处的容器217'与腔室186的壁之间的接触区域211'。
平行于中心轴线184的腔室186的壁185b。其在冲程的结尾大致位于第二纵向位置处。
图3A、图3B、图3C展示充气式活塞,其包含在冲程的开头的容器228及在冲程的结尾的容器228'。制造尺寸为腔室186中在第二纵向位置处的活塞228'的制造尺寸。除了以下情形之外,活塞的此构造可与图2A、图2B、图2C的活塞构造相同:加固件包含任何种类的加固装置,其可为可弯曲的且可处于并不彼此相交的加固「柱」的图案。此图案可为平行于腔室186的中心轴线184的图案中之一者,或加固装置的一部分可处于通过中心轴线184的平面中的图案中之一者。
图3B展示具有外皮222及224的壁218。加固件223。在第一纵向位置处的容器228与腔室的壁之间的接触区域225。不透水层226。
图3C展示在第二纵向位置处的容器228'与腔室的壁之间的接触区域225'。
图3D分别展示分别具有加固装置227及227'的活塞228及228'的俯视图。
图3E分别展示分别具有加固装置229及229'的活塞228及228'的俯视图。
图4展示腔室186内部的不移动可膨胀活塞228',其具有在一位置(其中活塞228″与该腔室的壁185之间的接触表面225')处平行于该腔室186的中心轴线184的壁185a,但在腔室中在该活塞的两侧之间不存在压力差。腔室的距第一位置较远的部分185与中心轴线184具有角度。中心轴线184上的活塞的可弹性变形的壁的中点(中心)1001的突出部分1000。
图5A展示图4的活塞,其并非瞬时地在具有圆锥形形状的壁185的腔室186内部移动,其中活塞开始膨胀,可移动盖191朝向不可移动盖192移动。接触表面225″增加,且现在分别位于活塞的可弹性变形的壁的中心1002及1003下方,其突出部分分别在中心轴线1004(旧)及1005(新)上。距离f'。可移动盖191的移动方向1006。自活塞的壁187至腔室186的壁185的力1007。距离g'。
图5B展示图5A的活塞,该活塞并非瞬时地移动,且藉此膨胀,以使得活塞壁187与腔室186的壁185的接触区域225'''在该接触表面225'''的第二纵向位置处增加,可移动盖191当前并非在移动。接触表面225'''是围绕中点(中心)为容器的可弹性变形的壁的中点(中心)的点。活塞的可弹性变形的壁的中心1008(旧)及1009(新),其突出部分1010(旧)及1011(新)分别在中心轴线184上。距离f'。来自活塞壁187的对腔室的壁185的力1012。力1012的移动方向1013。可移动盖191的移动1014。
图5C展示图5B的活塞,该活塞并非瞬时地移动,且藉此膨胀,以使得活塞壁187与腔室的壁185的接触表面225''''在该接触区域的第二纵向位置处减小,而活塞壁与腔室的壁的接触区域在该接触区域的第一纵向位置处增加,可移动盖并非在移动。活塞的可弹性变形的壁的中心1015(旧)及1016(新),其突出部分1017(旧)及1018(新)分别在中心轴线184上。距离g'。腔室壁185对活塞的壁187的反作用力1020的移动方向1019。活塞的壁187的移动方向1021。
图5D展示图5C的活塞,其中不可移动盖192正瞬时地开始自第二纵向位置移动至第一纵向位置,藉此使活塞在相同方向上移动。接触区域225''''',其比图5C的彼225''''小得多。距离h'。分别在中心轴线184上的活塞的可弹性变形的壁的中心1023的突出部分1022。可移动盖191的移动方向1024,及不可移动盖192的移动方向1025,因此整个活塞的移动方向。泄漏1026,其发生于彼时间点。
图5E展示图5D的活塞,其中活塞的移动归因于增加的接触区域225''''''而减小。活塞的可弹性变形的壁的中心1028的中心轴线184上的突出部分1027。可移动盖191的移动方向1029。活塞的壁的移动方向1030及1031。
图6A展示在圆锥形腔室899中接合地或/及密封地移动900的可膨胀活塞898,其包含嵌入于不可移动盖903及可移动盖904中的加固(未图示)壁901。该盖904可在活塞杆902之上滑动地移动,活塞杆902为中空的,包含围封式空间,且与活塞898中的空间连通。活塞中存在流体或流体的混合物。该腔室在活塞的两侧处封闭,具有空间906、907,且可在活塞898之一侧处或两侧处包含流体或流体的混合物。活塞898的壁901与腔室899的壁897之间的接触区域905。在活塞的两侧处的流体的存在可造成活塞以不同于所要的方式的方式移动。
图6B展示图6A的活塞898,其在圆锥形腔室896中接合地或/及密封地移动900,圆锥形腔室896在活塞898之各别侧处具有空间908及909。管911在圆锥形腔室896的壁895中在第一纵向位置处,管911允许空间908与周围的大气910连通,而管912装配于该圆锥形腔室896的壁895中,管912允许空间909与周围的大气910连通。活塞898的壁901与腔室896的壁897之间的接触区域905。
图6C展示图6A的活塞898,其在圆锥形腔室894中接合地或/及密封地移动900,圆锥形腔室894在活塞898之各别侧处具有空间908及909。管913在圆锥形腔室894的壁893中在第一纵向位置处,管913允许空间908与管915的内部连通(管915的内部与管914连通),管914装配于该圆锥形腔室896的壁893中,且管914与该圆锥形腔室894的空间909连通。活塞898的壁901与腔室896的壁893之间的接触区域905。
图6D展示在圆锥形形状的腔室899中接合地移动的活塞892,圆锥形形状的腔室899在活塞892之各别侧处具有空间906及907。该空间906与该空间907经由管918而彼此连通,管918分别装配于盖891及890中。活塞898的壁901与腔室899的壁897之间的接触区域905。
图6E展示可在圆锥形腔室899中接合地移动的活塞898。该腔室在活塞的两侧处封闭,具有空间906、907,且可在活塞898之一侧处或两侧处包含流体或流体的混合物。在圆锥形腔室899的内壁922与活塞924的外壁923之间不存在接触区域,而是改为在该壁922与该壁923之间存在间隙920,从而允许流体921在该活塞898的运动900的相反方向上流动。
图6F展示基于在图6E中展示的活塞924的致动器活塞925,该致动器活塞925具有管道926,优选为在致动器活塞925的壁928与腔室899的壁922的接触区域927上均等散布的3个管道926。管道926允许腔室899的两个空间906与907之间的流体连通。与这样的管道926不存在时相比,接触区域927的沿着圆周与腔室899的壁922进行密封接触的部分929较小,但该致动器活塞925所获得的驱动力仍可为可接受的。该管道926在纵向方向上的长度大于接触区域927的纵向长度,以便在所有纵向位置处获得该腔室899的这样的空间906与907之间的连通。活塞杆929。可移动盖930。
图6G展示图6F的活塞杆929的横截面及致动器活塞925的自第一纵向位置起的视图。腔室壁922。可移动盖930。等分该致动器活塞925的圆周的管道926大致在与该腔室899的壁922的接触区域927处。
图7A展示在泵冲程结尾处的图1C的活塞。腔室的壁与中心轴线184平行,且此为容器为何不移动(甚至在加压时)的原因。
图7B展示在腔室的一部分中的图7A的活塞,在该部分中壁不平行于中心轴线但具有正角度。活塞将朝向第一位置移动,因为活塞的可挠性壁的中点是在与壁的接触表面上方。
图7D为3维附图且展示织物材料的加固基质,其允许容器208、208'的壁在于腔室186中密封地移动时弹性地膨胀及收缩。
织物材料可为弹性的,且在单独层中放置于彼此之上。这样的层亦可彼此编织而放置。两层之间的角度可不同于53°44'。当所有层的材料类型及厚度相同时,且甚至层的数目相同时,当每一方向的针距大小相等时,容器的壁的膨胀及收缩可能在XYZ方向上相等。当分别在基质的方向中的每一个上的针距ss及tt的膨胀将变大时,此等针距ss及tt的收缩将变小。因为纱线的材料可为弹性的,所以用以使膨胀停止的另一器件(诸如,机械挡止件)可能为必要的。此挡止件可为腔室的壁及/或展示为在活塞杆上的机械挡止件,如图7B中所展示。
图7E为3维附图且展示已膨胀的图7D的加固基质。大于针距ss及tt的针距ss'及tt'。收缩的结果可导致图7D中所展示的基质。
图7F为3维附图且展示织物材料的加固基质,该织物材料可由非弹性纱线(但可弹性弯曲)制成,且在单独层中放置于彼此之上或彼此编结在一起。膨胀是有可能的,这是因为每一环圈700的额外长度,当容器处于其制造尺寸时,可得到额外长度,当位于腔室的第二纵向位置处时,亦受压。在每一方向上的针距ss″及tt″。当容器的壁膨胀时,非弹性材料(但可弹性地弯曲)可限制容器217的壁187的最大膨胀。可能有必要藉由(例如)挡止件196使在活塞杆195之上的容器217的移动停止,以使得可保持密封。缺乏此挡止件196可给予形成阀的可能性。
图7G为3维附图且展示已膨胀的图7F的加固基质。大于针距ss″及tt″的针距ss'''及tt'''。收缩的结果可导致图7F中所展示的基质。
图8展示一结合体,其中活塞包含可弹性变形的容器372,容器372在圆柱形壁374及楔形壁373内(例如,此处展示为在围绕中心轴线370的中心)在腔室375中移动。活塞至少悬挂于一活塞杆371中。展示容器372、372',在该腔室的第二纵向位置处(372')及第一纵向位置处(372)。
此文件中所揭示的所有解决方案亦可结合以下活塞类型:其中具有圆周大小恒定的截面的腔室可为针对卡住问题的解决方案。
图9A展示具有凸形/凹形壁185的腔室的纵截面及充气式活塞,该充气式活塞包含在冲程的开头的容器258及在冲程的结尾的容器238'。容器258'展示其制造尺寸。
图9B展示活塞258的纵截面,活塞258具有壁251及加固外皮252,壁251及加固外皮252藉由多个至少可弹性变形的支撑部件254而旋转地紧固至共同部件255,共同部件255连接至该活塞258、258'的外皮252。此等部件处于拉伸状态,且取决于材料的硬度,其具有特定的最大伸展长度。此有限长度限制该活塞的外皮252的伸展。共同部件255可随滑动装置256一起在活塞杆195之上滑动。对于其余部分,为与活塞208、208'的构造相当的构造。接触区域为253。
图9C展示活塞258'的纵截面。接触区域为253'。
图9D展示具有接触区域253″的活塞258″的纵截面。活塞的可弹性变形的壁257的中心1020。在中心轴线1022上的中心点1020的突出部分。
图10A至图10F(包括在内)展示在腔室中运转的充气式致动器活塞的结合体的压力配置,该腔室具有多个截面,这样的截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,其中当该致动器活塞自第二纵向位置运转至第一纵向位置时,围封式空间的容积的大小为恒定的。此情形可以两种技术(CT及ESVT)进行。
图10G至图10L(包括在内)展示在腔室中运转的充气式致动器活塞的结合体的压力配置,该腔室具有多个截面,这样的截面在第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续不同的截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,其中当该致动器活塞自第二纵向位置运转至第一纵向位置时,围封式空间的大小减少。此情形经进行以便减小受压介质的体积,且因此减少用于该介质的再加压的能量。此情形可优选在使用ESV技术的实施例中进行,因为与在使用消耗技术的实施例中相比较,围封式空间容积的大小的改变更容易进行。
图10A展示具有腔室186的活塞腔室结合体,腔室186具有中心线184、该腔室186的壁185,其中受压的椭圆体形状的活塞217'(如本专利申请案中的章节207、653、19660及19680中所说明)自第二纵向位置2000移动(2003)至第一纵向位置2001。在该第一纵向位置2001处,该活塞217'已膨胀成活塞217,具有球体形状,同时具有固定容积的围封式空间210。此情形意味着:该活塞217内部的压力在移动2003期间逐渐减小,且在该第一纵向位置2001处处于其最低值。活塞217的形状在该第一纵向位置处亦可为椭圆体的(未图示),如在本专利申请案的章节19660中所说明及展示,且此情形将导致该活塞的压力的较少增加。阀126的位置2004在该运转期间不变,以使得围封式空间210的容积保持不变。箭头2005展示在图10B或图10C中展示操作的下一阶段,图10C由箭头2011展示。
位置2025展示在第二纵向位置处的活塞217',其中该腔室186的壁2030平行于中心轴线184。位置2026为在第一纵向位置处的活塞217,其中该腔室186的壁2031平行于中心轴线184。当在第一纵向位置处时,形状2027展示该活塞217,活塞(被延迟)开始减压。形状及大小2028为当活塞217″大致在返回冲程的一半时的情况,此时活塞217″刚刚脱离腔室186的壁185(归因于延迟的减压)。相比于活塞217″移动至第二纵向位置时的情况,相同形状及大小2028的活塞217'可定位成较接近于(距离y)第二纵向位置,因为该活塞217'接合该腔室186的壁185(且并未脱离壁185)。
在阀126下方的围封式空间的大小藉由通道至活塞杆底部的长度来判定,此长度在第二纵向位置处为「a」,且在第一纵向位置处为「b」,其中a=b。
图10B展示阀126已自其位置2004收缩(2006)至进一步远离该活塞217的位置2007。围封式空间210'。结果为围封式空间210'的容积大量减小,以致活塞217″内部的压力大致变成为制造该活塞时的压力(例如,大气压),大小及形状大致为活塞处于第二纵向位置2000时的大小及形状,但现在不受压,此情形意味着:当自第一纵向位置2001返回(2008)至第二纵向位置2000时,活塞217″可能不接合及/或可能接合该腔室186的壁185,但不密封该腔室186的壁185。活塞的壁2024。
当活塞217″自第一纵向位置2001移动(2008)至第二纵向位置2000时,可能相对缓慢地获得内部压降,以致活塞217B″在该移动期间仍可具有比在第二纵向位置2000处的217'的形状大的椭圆体形状,以致该活塞217B″在该移动2008期间接合及/或不接合壁185。作为一比较:相比于活塞自第二纵向位置2000移动(2003)(密封地及/或接合地)至第一纵向位置2001时,相同大小的该活塞217B″要在进一步远离第二纵向位置处获得。该压降亦可能已在第一纵向位置2001处获得。
当活塞217″、217B″已返回至第二纵向位置2000时,围封式空间210'中的阀126的位置自2007改变至2004(箭头2009),以使得围封式空间210'再次得到图10A的其初始容积,以使得该活塞217'再次具有其初始压力。箭头2010展示图10A中展示操作的下一阶段。
图10C展示用于改变活塞217的内部压力的替代解决方案,且将连同图10A一起来考虑,其中在此状况下,阀126缺乏且改为可为存在一入口/出口配置2020,例如,请参见本专利申请案的第653章节的图210A至图210F(包括在内)及图211A至图211F(包括在内)。受压的活塞217'自第二纵向位置2000移动(2003)至第一纵向位置2001,如图10A中所说明。不发生添加流体或不发生将流体自围封式空间210中移除。箭头2011展示图10C中展示操作的下一阶段。活塞217″中的减压是藉由将必要量的流体自围封式空间210中移除而获得:箭头2020。当该活塞217″自第一纵向位置2001返回(箭头2021)至第二纵向位置2000时,将足够流体添加(箭头2022)至围封式空间210,从而产生活塞217''',箭头2023展示图10A中展示下一阶段,从而产生活塞217'。活塞的壁2024。
应强调,上文所提及的两种技术的组合可为用于活塞的压力管理的额外解决方案。另外有可能:自活塞217或208至活塞217″或208″的压力降分别可为一逐渐压力降,例如,计算机化,在活塞的壁2024于自第一纵向位置2001返回至第二纵向位置2000期间仅接合腔室186的壁185或根本不接合腔室186的壁185的条件下。
附图10A至10L中的在第二纵向位置及第一纵向位置处的腔室186的壁185可能不平行于中心轴线。无如图4、图5A至图5E(包括在内)中所展示的通道。
图10D至图10F展示图10A至图10C中展示的过程的类似过程,但现在具有球体形状活塞208。
图10G至图10I展示图10A至图10C中展示的过程的类似过程,其中差异为当活塞217'自第二纵向位置2000移动至第一纵向位置2001时压力可维持得较高,其中阀126并非如图10A中所展示自活塞的底端移除如此多。在活塞126下方活塞杆的长度(其给出围封式空间容积的大小)为「e」,而在第二纵向位置与第一纵向位置之间,此长度已减小至「f」,且在第一纵向位置处,该长度进一步减小至「g」,其中e>f>g。
图10J至图10L展示图10D至图10F中展示的过程的相当过程,其中压力如图10G中所说明般维持,但现在具有球体形状活塞208。在阀126下方活塞杆的长度(其给出围封式空间容积的大小)为「h」,而在第二纵向位置与第一纵向位置之间,此长度已减小至「i」且在第一纵向位置处,该长度进一步减小至「j」,其中h>i>j。
图10A、图10B或图10D、图10E中所展示的过程(称作E(围封式)S(空间)V(容积改变)T(技术))用于图11F、图11G(曲柄轴)中及图13F、图13G、图14A至图14H(包括在内)(旋转)中所展示的根据本发明的马达中。
图10A、图10C或图10D、图10F中及图210A至图210F(包括在内)及图211A至图211F(包括在内)中所展示的过程(称作C(消耗)T(技术))用于图11A至图11C(包括在内)(曲柄轴)中及图12A至图12C(包括在内)、图13A至图13D(包括在内)中所展示的根据本发明的马达中。
图10M展示图12C的B-B截面(且在图12A上可部分看到该B-B截面)及马达,其中致动器活塞腔室结合体的活塞在移动,而腔室并非在移动。该马达包含腔室960,腔室960包含4个子腔室961、962、963及964,该4个子腔室961、962、963及964分别彼此连续地位于相同中心轴线965周围,腔室960具有通过该腔室960的中心967的轴杆966。在这样的子腔室961、962、963及964内,分别为1活塞968,将活塞968展示为位于两个重要位置上,亦即:在子腔室964的第一旋转位置处(具有最大直径)时的位置968',及在处于与子腔室964连续处的子腔室961的第二旋转位置处时的位置968″,以使得子腔室964的第一旋转位置位于最接近于子腔室961的第二旋转位置处(在该位置中腔室具有最小直径)。该致动器活塞968围绕该轴杆966顺时针旋转,存在用于将该腔室960装配于轴杆966上的所展示的4个孔970。
图10N展示图13A及图13B的B-B截面且马达为以下类型:其中致动器活塞腔室结合体的腔室在移动,且活塞并非在移动。
该马达包含腔室860,腔室860包含4个子腔室861、862、863及864,该4个子腔室861、862、863及864分别彼此连续地位于相同中心轴线865周围,腔室860具有通过该腔室860的中心867的轴杆866。在这样的子腔室861、862、863及864内,分别为5个活塞868、869、870、871及872,该5个活塞868、869、870、871及872分别各自定位于一不同的旋转位置处,这样的子腔室861、862、863及864彼此成一角度α=72°。每一活塞分别包含一活塞杆873、874、875、876及877。活塞868、869、870、871及872为「球体球体」型,且展示为均具有不同直径。该腔室860围绕该轴杆866顺时针旋转且这样的子腔室861、862、863及864在顺时针旋转方向上具有第二旋转位置及第一旋转位置,存在用于将该腔室860装配于轴杆866上的所展示的4个孔878。
根据图10G及图10H的马达可包含腔室860,腔室860的至少一部分可平行于该腔室的中心轴线(未图示)。
包含相同的子腔室的圆形腔室可包含在这样的子腔室中的每一个中的一个致动器活塞,其中所有致动器活塞位于每一子腔室的相同圆形点处。
19615修订-关于图11F、图13F及图13E的压力管理系统
其取决于双向致动器的系统(例如,图11F参考1056及1057),当方向的改变可造成压力的损失时,再加压系统是否为有必要的,此压力损失可能由于流体的「消耗」(其中可能在方向改变期间将流体释放至大气)造成或亦可能由于压力降造成(请参见图13E)。再加压系统则类似于先前附图(例如,图11A、图11B及图12A)中所展示的再加压系统。
有可能开发一种系统,该系统并不「消耗」流体,且可能仅「消耗」压力。在这样的附图图11F、图13F中,假定目前已存在压力,以使得仅特定容积的压力储槽可能为有必要的。压力应优选为低压(例如,10至15巴),视情况而为高压(例如,300巴)。这是统可包含一经典汽缸,双向活塞位于该经典汽缸中。在活塞的每一侧上具有汽缸的一入口及出口阀,以使得活塞的一侧的入口阀与另一侧处的出口阀连通。因此,该活塞的两侧上的总的累积的容积可保持恒定,此情形可导致以下事实:有可能将活塞自该汽缸的一侧移动至另一侧,而不消耗流体。消耗任一压力。彼情形意味着:将仅存在(例如)目前用于控制这样的阀的电,且此可能非常良好地来自蓄能器,该蓄能器是藉由持续性动力源(例如,太阳光伏打电池,例如,可连接至主轮轴的伏特及/或发电机)来充电。此情形减少此马达仍需要的更多能量。假定:在制造马达时已装载压力储槽。
可使用藉由计算机控制的电步进马达来代替双向致动器。此马达可精确地且迅速地对来自该计算机的控制脉冲起足够的反作用。
或者,此处,可使用图13F参考1093及1094所展示的系统。
对图11F的优选实施例的说明的添加
在容器活塞810中未展示在容器活塞810内的活塞杆805中的孔,然而,此等孔已展示于图2B、图2C中(参考201)且应存在于图11F中。
对图13F的优选实施例的说明的添加
在容器活塞810中未展示在容器活塞810内的活塞杆805中的孔,然而,此等孔已展示于图1B、图1C中(参考201)且应存在于图13F中。
关于图11A、图11B、图11C的压力管理系统
当致动器活塞藉由曲柄轴而连接至主轴杆时,其中该致动器活塞内的流体减压且此后藉由系统加压,其中活塞内的空间分别与一再加压泵及一压力储槽顺序地连接及断开(图11A、图11B、图11D),作出以下备注。
仅当到达最远的第二纵向位置处的转动点时,当减压的致动器活塞自第一纵向位置移动至该第二纵向位置时,压力储槽(例如,图11B,参考314)与致动器活塞之间连通,以使得当处于最远的第二纵向位置时立即对活塞加压。在彼时刻,在以下各者之间存在(短暂地)经由两个孔(一孔在曲柄轴中且一孔在连接杆中)的开放连接:该压力储槽,经由该曲柄轴的第二围封式空间及活塞杆的围封式空间,与容器内的该活塞杆中的孔,容器内的该活塞杆中的孔在该容器内的空间与围封式空间之间连续地连通。
此情形意味着:在自第二纵向位置至第一纵向位置的冲程期间,该活塞的围封式空间具有暂时的恒定容积,此情形意味着:归因于该容器的增加的容积(自具有较小圆周的椭圆体至具有较大圆周的椭圆体/椭圆体球体/具有小直径的球体至具有较大直径的球体),当移动时,该容器内的内部压力连续地减小。
且当到达最远的第一纵向位置时,该容器的内部压力可能减小,但可能未变成大气等级。仅在最远的第一纵向位置处的返回点之前或仅在返回点处,当返回至第二纵向位置时,可在以下各者之间发生连通:容器内的空间、该空间与在活塞杆及连接杆内的该容器的围封式空间之间的孔,经由两个孔,与曲柄轴中的第三围封式空间(在彼时间点具有对应的中心轴线,一孔在该连接杆中,另一孔在曲柄轴中)。
泵与该第三围封式空间连通且在彼时刻,自该容器中吸出流体,以使得容器减压。
可藉由与压力储槽的恒定的开放连通恒定地对第二围封式空间加压。亦可能藉由阀来控制此连接。
对图11A、图11B、图11C的优选实施例的说明的添加。
在容器活塞810中未展示在容器活塞810内的活塞杆805中的孔,然而,此等孔已展示于图2B及图2C中(参考201)且应存在于图11A、图11B及图11C中。
关于图12A、图12B、图12C、图13A、图13B的压力管理系统
在圆形腔室的状况下(该腔室为具有环绕的中心轴线的腔室),藉由与先前针对曲柄轴解决方案(图11A、图11B、图11D)所提及的相同加压系统,类似解决方案可在这样的圆形腔室中有效,但以稍加调适的方式进行。
在移动活塞及不移动腔室(图12A、图12B、图12C)的状况下,球体活塞可包含一围封式空间,该围封式空间可经由活塞杆中的孔与容器内部的空间连通,且在另一端可为围封式空间与可能位于主轴杆中的第二围封式空间连通。上次提及的情形可为与外壳中的双路阀连通,该外壳可建置于主轴杆周围。分离器阀可为T阀,T阀的共享部分与该第二围封式空间连通。非共享部分中之一者可与一压力储槽(例如,参考814)(高压)连通且非共享部分中的另一者(较低压力)与泵(例如,参考818)连通。对敞开及闭合该分离器阀的哪一路的控制可藉由一计算机来进行,该计算机藉由与围封式空间的敞开及该主轴杆中的第二围封式空间的敞开相比较而监视主轴杆的位置。该控制亦可藉由一与该主轴杆连通的曲柄轴来进行。因为在图12A及图12B中单一腔室的数目为4,所以在主轴杆中应当存在至第二围封式空间的4个入口/出口,且亦应当存在至T阀的4个入口/出口,或可能存在4×T个阀。可在T阀(低压端)与压力储槽(例如,参考814)之间添加一泵(例如,参考818、826),以使得将压力提升至高出该压力储槽中的压力少许。所有此情形使得此解决方案并非最佳的,例如,自主轴杆中的第二围封式空间起及至主轴杆中的第二围封式空间的过渡段可造成泄漏。
在活塞不移动且腔室在移动(图13A、图13B)的状况下,可能存在(例如)5个活塞,一子腔室中一个活塞,这样的子腔室均具有相同的中心环绕轴线,同时所有子腔室彼此连续地定位,且彼此连通。每一活塞与一T阀以与上文在活塞移动且腔室不移动的状况下所提及的方式相同的方式连通。加压系统亦可为类似的,差异仅在于:存在5个T阀,该5个T阀可在一不同时间点敞开/闭合,这是因为在相同子腔室中的每一活塞的位置可为不同的。
可使用离心泵(图B)来代替活塞泵。离心泵的效率可能低于具有圆锥形形状的腔室的活塞泵的效率。
对图12A至图12C、图13A至图13F的优选实施例的说明的添加
在容器活塞810中未展示在容器活塞810内的活塞杆805中的孔,然而,此等孔已展示于图1B、图1C中(参考201)且应存在于图12A至图12C、图13A至图13F中。
对图12C的优选实施例的说明的添加。
自1074至泵1151的返回通道1150,其出口藉由通道1152而连接至压力储槽1075。泵1151可连接(未图示)至主轴杆966及/或至外部持续性能源,诸如太阳能(未图示)。
对图12A至图12C(包括在内)、图13A至图13F(包括在内)的优选实施例的说明的添加。
在容器活塞810中未展示在容器活塞810内的活塞杆805中的孔,然而,此等孔已展示于图1B、图1C中(参考201)且应存在于图12A至图12C、图13A至图13F中。
对图13A、图13B、图13E的优选实施例的说明的添加。
阀箱1160包含5×个T阀1161至1165(包括在内),其对于以下各者开放:自压力储槽814经由活塞杆873、874、875、876、877至活塞868、869、870、871、872(参见图13C)中的每一个的连通[829],或至再加压泵818且间接地至826的通道[817]。自这样的泵至压力储槽889的受压返回通道[825]及/或[828]。
自1074至泵1151的返回通道1150,其出口藉由通道1152而连接至压力储槽1075。泵1151可连接(未图示)至主轴杆966及/或至外部持续性能源,诸如太阳能(未图示)。
19627-基于19618-基于19617的经更新图11A-图11Z(在主要文献19601中)
图11A示意性地展示用于(「绿色」)马达的总系统,其符合如在本发明章节的[现有技术]中所陈述的所有需求。在示意性绘制的曲柄轴800上,具有U形轴杆801,具有轴杆轴承802及803、配重804,装配有活塞杆805,在该活塞杆805的另一侧上,连接至可膨胀活塞806,可膨胀活塞806在左侧「L」中展示为处于自第一纵向位置至第二纵向位置的移动(带箭头)中,及在右侧「R」中展示为处于自第二纵向位置至第一纵向位置的移动(带箭头)中。该活塞806可在具有内壁808的腔室807中接合地移动。该腔室807具有具连续不同的截面面积及不同的圆周的截面,且该腔室807的内壁808具有一圆周,该圆周在第二纵向位置处小于在第一纵向位置处。制造活塞806,以使得其圆周的未受应力的制造尺寸大致为在第二纵向位置处的该腔室807的壁808的圆周的大小。该活塞806藉由盖809而连接至活塞杆805,而该活塞806的可挠性壁810包含加固装置811,且藉由可滑动盖812而连接至活塞杆805,可滑动盖812可在活塞杆805之上滑动。当该活塞806位于第二纵向位置处,且经由其围封式空间813经由该曲柄轴800(轴杆801)中的第二围封式空间815与压力源(例如,压力储槽814)连通,以使得藉由流体822对该活塞806加压时,该活塞806将开始自第二纵向位置移动至第一纵向活塞位置,藉此使该U型轴杆801围绕轴承802及803旋转。该移动将该活塞806的移动方向改变成相反方向,亦即,自第一纵向活塞位置至第二纵向活塞位置。该活塞806的围封式空间813可接着与该曲柄轴800(轴杆801)中的第三围封式空间816连通,该曲柄轴800(轴杆801)经由通道[817]而连接至活塞泵818(其亦可改为旋转泵,例如,离心泵),涡轮活塞泵818藉由活塞杆819而连接至曲柄轴820(具有U型轴杆821)。曲柄轴820可连接至曲柄轴800,以使得U形轴杆801的旋转导致该U形轴杆821与配重834一起旋转。归因于该连通,使得该活塞806内部的流体823的压力减小,因此壁808的圆周减小,以使得该活塞806能够自第一纵向活塞位置移动至第二纵向活塞位置。流体823处于减小的压力下(相对于当在第一纵向位置处对活塞加压时的流体822的压力而言),此后藉由该泵818将流体822加压成流体827(流体827的压力当然仍小于流体822的压力)且视情况经由通道[824]将流体827直接输送至该压力储槽814,或优选地藉由通道[825]将流体827输送至另一活塞泵826,此后,在该泵826中将该流体827加压成流体822,且此后经由通道[828]将流体822输送至压力储槽814。亦可能经由软管2701使该压力储槽814再加压,该软管2701与压力源连通。经由通道[829]将流体822自压力储槽814输送至第二围封式空间815。活塞泵826是藉由马达830经由另一曲柄轴831而电驱动。该马达830可由导线[1069]与一电储存器连接,例如,连接至太阳电池833的蓄能器(或电容器(condensator或capacitator)储存器型)832。电动马达830能够用作用于使该曲柄轴800旋转的起动马达。此操作可藉由离合器836(未图示)来进行。曲柄轴800可连接至飞轮835(未图示),及齿轮箱837(未图示),该齿轮箱837可使用流体动态轴承以便减小摩擦。用于活塞泵818的曲柄轴821的轴承833。交流发电机850与主轴杆852连通,且经由连接842对蓄电池832充电。辅助动力源的配置851展示于图15A、图15B、图15C或图15E中。亦可经由(例如)电缆藉由外部电源2700对此蓄电池832充电。
图11B示意性地展示用于图11A的马达的控制装置。电起动马达830包含离合器(未图示),当需要起动马达时,离合器将轴杆831及/或852与电动马达的电枢连接。电开关838可藉由将该起动马达830连接至蓄电池(「蓄能器」)832而接通及断开该起动马达830,蓄电池(「蓄能器」)832是藉由太阳电池833来充电。当压力储槽814中的压力满足特定最大极限时,亦将能够使该马达830停止,且该压力管理是藉由压力传感器839来进行。
马达亦可在不使用起动马达830的情况下起动,而仅藉由敞开通道[829]中的减压阀840来起动。敞开此减压阀840更多地会造成曲柄轴801更迅速地旋转,将减压阀840向下旋紧造成曲柄轴801旋转较缓慢。闭合减压阀840将完全使马达停止。调速器841与减压阀840连通。交流发电机850与主轴杆852连通,且经由连接842对蓄电池832充电。辅助动力源的配置851展示于图15A、图15B、图15C或图15E中。
图11A至图11F(包括在内)关注根据消耗技术的具有细长汽缸及与曲柄轴连通的活塞的马达。
图11C展示图11A及图11B的致动器活塞压力管理。在活塞自腔室的第一纵向位置到达最终的第二纵向位置的时间点时,因此紧于使活塞的运动方向反向之后,起动该曲柄轴的高的受压的第二围封式空间822(经由该曲柄轴中的孔及该活塞杆的末端处的孔)与该活塞杆的围封式空间的连通,且藉此亦起动经由孔1101与活塞的内部容积之间的连通,以便将活塞加压至最大的压力额定值。归因于其加压,活塞将开始移动至第一纵向位置,藉此使曲柄轴转动且闭合这样的孔,以使得该连通停止。该移动归因于增加的内部容积归因于以下事实而减小内部压力:椭圆体形活塞开始将自身变换成球体的形状。当到达第一纵向位置时,该活塞及活塞杆内的围封式空间中仍留下中等压力额定值。当该活塞在其返回至第二纵向位置途中首先到达第一纵向位置时,因此紧于使该活塞的运动方向反向之后,活塞杆内的围封式空间将开始经由活塞杆的末端处的孔1102连通,且与包含孔的曲柄轴内的第三围封式空间823连通。活塞及围封式空间内部的压力下降至特定最小值(例如,大气等级),以使得活塞的形状自球体改变成椭圆体。归因于曲柄轴的惯性(或使用相同曲柄轴的另一活塞腔室结合体的驱动力),放气的活塞将移动至第二纵向位置,且过程全部再次开始。
该致动器活塞的围封式空间与分别在曲柄轴中的第二围封式空间及第三围封式空间之间的连通可使得该活塞可能必须在特定纵向位置处停止,以便能够在需要使受压的流体能够到达活塞时仅藉由敞开减压阀而再次移动。彼情形可能仅为一问题,当在一轴杆上的一曲柄轴上仅存在一致动器活塞腔室结合体时,其中活塞可能停止于第一纵向位置处,且可能归因于惯性而在至第二纵向位置的途中返回少许。这样的围封式空间的这样的孔则可能不能够彼此连通,起动则仅可能藉由使用起动马达来进行。
活塞中的压力降可由于第三围封式空间823中的吸出造成,由自通道[817]中吸收流体的活塞泵818造成。通道[817]中的压力降可能在致动器活塞使其运动方向自接近第一纵向位置反向至第二纵向位置之前少许开始发生,以使得当围封式空间及第三围封式空间的这样的孔敞开时,可将流体自致动器活塞的该围封式空间中吸出。彼情形意味着:致动器活塞810的曲柄轴801与活塞泵818的曲柄轴821之间的预设角可能不同于零。主轴杆852。
活塞杆805及U形弯曲轴杆801的总成的细节展示于图11D中。活塞杆805与连接杆925的接合的细节展示于图11E中。泵818的活塞杆819与曲柄轴820的总成的细节展示于图11T中。连接杆925与活塞杆819的导引的细节可在本专利申请案的章节19597中看出。
作为另一优选细节:可存在组合式总成,该组合式总成包含两个止回阀,其各自具有自曲柄轴800的第二围封式空间822至活塞杆805的空间813的优选根据图210F或视情况地根据图210E的阀致动器,且相同总成包含一个止回阀,其具有自活塞杆805的空间813至第三围封式空间823的优选根据图210F或视情况地根据图210E的阀致动器。亦可存在两个单独总成,其各自包含止回阀522与子总成520,其包括根据图304及图301的阀致动器:自曲柄轴800的第二围封式空间822至活塞杆805的空间813的阀致动器,且在相反方向上的相同总成包含止回阀522与子总成520,其包含自活塞杆805的空间813至第三围封式空间823的根据图304及图301的阀致动器。
图11D展示图11C的活塞杆805及U形弯曲轴杆801的总成,且展示在特定时间点,其中活塞杆805及U形弯曲轴杆801在彼此之上转动。活塞杆805与轴承1100、1100'及1100″组装在U形弯曲轴杆801上,且O形环1104、1104'、1104″及1104'''在活塞杆805与轴杆801之间。围封式空间813经由(当前)孔1102与第三围封式空间816(具有流体823)连通。具有流体822的第二围封式空间815与当前盲孔1101连通,且因此当前不与围封式空间813连通。分离器1103,其分离第二围封式空间815与第三围封式空间816。在另一时间点,当前孔1102变成盲孔,而当前盲孔1101变成孔。这样的孔1101及1102决不同时与围封式空间813连通。活塞杆805的基座926包含两个部分927及928,其中通道822及823的中心轴线929位于该基座926的分离表面(未图示)中。活塞杆805的每一侧上的两个螺栓930及环931将两个部分927及928固持在一起。
图11E展示图11C中所展示的活塞杆805与连接杆925(805')的接合的细节。活塞杆805具有末端932,该末端932包含通道933,该通道在一侧上与第二围封式空间815及第三围封式空间816连通且在另一侧上连通至活塞810的围封式空间813。在活塞杆805的末端932的外壁943中的孔945与连接杆925的内壁944中的孔946之间,两个围封式空间经由空间941彼此连通。连接杆925的末端942包含O形环939,该O形环939将该末端942密封至该活塞杆925的该末端932。轴杆940稳固地连接(不移动)至该末端932中。活塞杆805的末端932包含两个部分934及935,该两个部分934及935藉由总成的中心线938的每一侧上一个的螺栓936及垫圈937栓在一起。连接杆925可在该轴杆940的末端947之上转动。该末端947相对于轴杆940的直径具有增加的直径,以便形成肩部953。末端925的部分934及935具有90°轴承948,该轴承948亦是用于末端942在末端932上的移动的轴承。O形环950将轴杆940密封于该连接杆925的孔947上。
图11F展示在图11A至图11C中所展示的U形轴杆801及该曲柄轴内的通道(例如,823)的细节。通道823可在曲柄轴801的制造过程期间在已藉由锻造而造出初步孔之后来钻出。此钻孔操作在曲柄轴801的外壁952中留下孔,且此等孔可藉由任何装置来封闭,诸如焊接杆、密封螺纹等。附图中展示了具有头955的销954,该销具有至曲柄轴的壁中的孔的极精细配合,其中中间空间藉由硬焊接来填充。在制造过程结束时曲柄轴801的适当平衡为重要的。
图11G至图11W(包括在内)涉及根据围封式空间容积技术(缩写为「ESTV」)的具有至少一细长汽缸及与一曲柄轴连通的一活塞的马达。
图11G及图11H展示关于压力储槽的加压的基本ESVT的两个变体,其中控制围封式空间的容积的泵是藉由双路致动器驱动。清楚地展示不同电力线,使由辅助动力源产生的电力的使用分离。
图11G示意性展示适合于ESV技术的图11A的配置,其中U形轴杆801'包含两个配重804、活塞杆805及充气式致动器活塞806。该轴杆801'的一端可连接至电起动马达830,电起动马达830可自蓄能器832获得其能量,蓄能器832可为藉由太阳电池833及/或任何其它优选的持续性(或视情况,为非持续性的)电源充电(请参见图15A至图15F)。在另一端,轴杆801'可连接至飞轮835(未图示)、离合器836(未图示)及视情况地齿轮箱837(未图示)。
在该U形轴杆801'内为与ESVT泵1055恒定连通的通道1050,该ESVT泵1055包含活塞1061(例如,根据图50至图52(包括在内)所展示),及依据该通道1050中的总压力调节额外压力的圆锥形腔室1062。该额外压力控制马达的速度。该ESVT泵1055的运动由双路致动器1053产生,该双路致动器1053分别由两个减压阀1057及1058来控制,其中每一减压阀调节该双路调节器1053内的活塞(未图示)的一侧上的压力。减压阀1057藉由通道3300与双路致动器1053的一侧连通,且减压阀1058藉由通道3301与双路致动器1053的另一侧连通。这样的减压阀1057及1058优选地电互连(且视情况机械地-其它解决方案存在但未展示),使得一侧(该活塞的一侧)的压力的增加将导致另一侧(该活塞的另一侧)的压力的同时减低,且反之亦然。减压阀1057经由控制器件840'藉由调速器841控制。这样的减压阀1057及1058经由进料管线[829]与压力储槽890连通。该压力储槽890可能在制造此马达时已藉由流体1063加压。
该通道1050另外与ESVT泵1056的活塞杆805恒定连通-关于该连接杆与轴杆801'的总成的细节请参见图11T。因此,该ESVT泵的容积/压力的改变可导致致动器活塞806中的容积/压力的改变,且因此导致该致动器活塞806的运动的改变。
包含活塞1059(例如,根据图50至图52(包括在内)所展示)及圆锥形腔室1060的ESVT泵1056藉由双路致动器1072驱动,该双路致动器藉由改变该通道的容积而调节通道的压力,使得根据图10A至图10F,致动器活塞806在某纵向位置处改变容积。该双路致动器1072藉由减压阀1051及1052以与双路致动器1053驱动ESVT泵1055相同的方式来驱动。然而,减压阀1051藉由传感器1064控制,且使轴杆801的旋转位置连通[1054]至该减压阀1051,使得活塞806可在正确时间点归因于压力改变而膨胀及收缩。减压阀1051及1052可与压力源(例如,该压力储槽890)连通[829]。围封式空间的另一侧可与活塞806的围封式空间813恒定地连通。这样的减压阀及相关设备经由导线[1069]与蓄电池832电连通。
图11H展示图11G的配置(具有标有参考图11G的参考符号的组件),其中已添加了用于压力储槽890的再加压的泵826,再加压级联与展示于图11A中的再加压级联相同,然而,泵820可为冗余的,这是因为该泵820对于「消耗技术」可为需要的,以在正确时间点提供第三围封式空间中的低压力从而实现致动器活塞806的减压,但对于当前使用的ESV技术可能为不需要的。双路致动器1072的出口[1070]与泵820连通,但在泵820不存在时可连接至活塞泵826的进料管线[825]。未展示必要的止回阀。在双路致动器1053及1072的此(「消耗」)配置中,空间是在双路致动器的腔室内部的活塞的两侧上,从而直接与泵826连通,该泵826与压力储槽890连通且分别与减压阀1051、1052、1057及1058连通,这样的减压阀接着分别与该双路致动器1053及1072的入口连通,从而至该活塞的两侧上的空间(关于双路致动器1053'内的示意图请参见图11)。未展示必要的止回阀。这样的减压阀1057至1058及1051至1052分别按某方式彼此相关,使得在一阀敞开程度愈大时,另一阀同时闭合程度愈大。减压阀1057的阀装置840'藉由调速器841启动,而减压阀1051在连通[1054]情况下藉由传感器1064启动。减压阀经由导线[1069]电启动。
交流发电机850与主轴杆852连通,且经由连接[842]对蓄电池832充电。其它辅助动力源的配置851展示于图15A、图15B、图15C、图15E或图15F中。泵826亦可与飞轮(未图示)及/或再生制动系统(未图标)连通。其它辅助动力源的使用为可能的,如在附图中所陈述:优选根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,且视情况地非持续性动力源。
图11I至图11N(包括在内)分别展示单汽缸马达(图11I、图11K、图11M)及两汽缸马达(图11J、图11L、图11N),其中这样的马达已针对主要构造组件(例如,轴杆及例如轮子及带/齿轮)部分地作出,这样的主要构造组件彼此连通。控制围封式空间的容积的ESVT泵分别藉由根据图11H中所展示的配置的双路致动器(图11I、图11J)、曲柄轴(图11K、图11L)或凸轮轴(图11M、图11N)来提供动力。归因于这样的电力类型的环管的不同大小,圆锥形汽缸可按每一动力类型具有不同大小。辅助动力源仅藉由参考数字来提及。其它辅助动力源的使用为可能的,如在附图中所陈述:优选根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,且视情况地非持续性动力源。包含两汽缸马达的每一附图由「左侧」及「右侧」按比例放大的附图组成。
图11I至图11R(包括在内)展示单汽缸马达及两汽缸马达的若干配置。目标之一是展示所递送的动力及所使用的动力的清楚划分,此情形亦示意性地揭示于图15中。另一目标是展示藉由导线、藉由凸轮轴或藉由曲柄轴控制致动器活塞的压力重建之间的差异,这样的导线、该凸轮轴及该曲柄轴可连通至所递送的动力。为了增强所递送的动力的效率,图11O至图11R展示与凸轮轴或曲柄轴直接连通的小的燃烧马达,其优选使用H2(优选得自H2O的水解)作为动力源。展示此燃烧马达的若干配置。另一目标是展示可如何将每汽缸的压力控制装置组合或不组合在一个以上汽缸马达中,展示有必要在组合式曲柄轴的条件下首先找出后续汽缸将如何彼此相关地工作:请参见图17A、图17B至图17H(包括在内),其中同一马达的两个汽缸中之一者的动力冲程是与另一汽缸的返回冲程同时进行(串行动力),而在图18A至图18G(包括在内)中,同一马达的两个汽缸的动力冲程是同时运行(并列动力)。此后,推断出针对该2个汽缸可组合或不组合哪些压力控制装置(例如,ESTV泵),且是否可组合动力线(例如,凸轮轴、曲柄轴)。
图11I展示部分作出的一活塞腔室结合体800'的马达,其主要基于基于图11H中所展示的概念、使用双路致动器1072来驱动ESVT泵1056,该ESVT泵1056控制围封式空间1050+813的大小,且如图11H中所说明来运行。致动器1055(活塞1061、腔室1062)控制该马达的速度。在图11H的说明中做出的关于泵820的存在与否的所有说明此处亦成立。
此处将仅处理新的问题。
关于该致动器1055组装至该轴杆852上的细节请参见图11S。致动器1055的腔室1062的顶部1130已安装于马达主框架5000上。轴杆852的围封式空间1050与腔室1062之间的连通的配置亦可在图11S中看出。
改变该马达的速度的致动器1053'已被部分作出,且以稍微不同于展示于图11H中的致动器1053的方式工作,这是因为这样的致动器1053及1072具有不同功能。在此附图中展示的致动器1053'的配置中,空间1075及1076分别是在该腔室1079内的活塞1078的两侧上,从而经由数个止回阀(此处未图示)彼此连通,关于细节请参见图16A至图16C(包括在内)。因此,不存在经由泵826自这样的空间1075及1076至压力储槽890的回流。此情形可减少能量。
这样的空间1075及1076分别与这样的减压阀1058及1057连通。这样的腔室另外分别经由展示于图304中的阀致动器配置1121及1122而彼此连通,且在必要时此等腔室可另外根据图211E或图211F来控制。这样的阀致动器配置1121及1122定位于彼此相反的方向上。致动器1053'的腔室1079已安装于马达主框架5000上。更多细节展示于图16A至图16B中。
包含腔室1060及活塞1059的ESVT泵1056已安装于主轴杆852上,关于悬架细节请参见图11U。这样的双路致动器1053及1072藉由已储存于压力储槽890中的压缩流体1063来驱动。减压阀1051经由电调节器1065藉由连通线[1054]及电力线[1069]来启动。
图11H的泵826已在图11V中详细地作出。泵826自电动马达830'获取其能量,该电动马达830'自蓄电池832经由电连通[1080]接收电力。该马达830'的轴杆的圆形移动藉由一种曲柄轴1217转换成平移及部分旋转。当泵820不存在时,来自双路致动器1072的流藉由通道[1083]连通至该泵826。压缩流体经由通道[828]自该泵826到达压力储槽890。交流发电机850经由齿带1073以及轮子1074及1077而与主轴杆852连通。交流发电机850经由电连通842将电力递送至蓄电池832。电驱动系统830类似于图11A的这样的组件。
图11J展示两汽缸马达的概览,而具体细节展示于按比例放大的图11J左侧及图11J右侧中。
图11J展示基于图11I中所展示的概念而部分作出的两汽缸马达。展示组合了两个曲柄轴时的具体细节,且具有一个构造组件用于多个类似任务的益处。在两汽缸马达中,不存在多个曲柄轴,因为此处展示了一实例,其中根据图17B,两个致动器活塞在同一时刻不可处于同一纵向位置(异步曲柄轴设计)。更佳称作「腔室」的每一「汽缸」具有包含于其曲柄轴(在下文称作「子曲柄轴」)中的围封式空间,这样的「子曲柄轴」藉由每一子曲柄轴的通道之间的(例如)拉紧杆1270(图11X)彼此分离。
因此,每一致动器活塞具有控制每一围封式空间的容积的ESVT泵,而每一ESVT泵藉由双路致动器驱动。由于致动器活塞必须(非)同步地移动,所以每一双路致动器的减压阀可能必需彼此1066(例如)电连通以达成同步目的。然而,亦可为如下情形:这样的减压阀经由子曲柄轴连通,每一子曲柄轴藉由其传感器来量测每一子曲柄轴1064的旋转。在无实质调查的情况下不可推断出两个ESVT泵是否可结合成一个ESVT泵:请参见图17C至图17H(包括在内)。
且,因此存在必须彼此连通1067的两个调速器-致动器。此情形可经由调速器841进行-(例如,电)控制每一双路致动器1057的两个减压阀的一个调速器。在无实质调查的情况下不可推断出两个双路致动器是否可结合成一个双路致动器:请参见图17C至图17H(包括在内)。
可存在两个或仅一个压力储槽,该压力储槽在交货时已经加压且在操作期间藉由泵再加压。可能存在一个泵,该泵可藉由来自蓄电池832的电力驱动,该蓄电池在交货时已被充电且可在操作期间藉由交流发电机850再充电,该交流发电机与主马达轴杆852连通。亦可能经由(例如)电缆藉由外部电源对此蓄电池充电。可能经由软管或外部泵(例如,藉由风车最有效地驱动)使该压力储槽890再加压,该软管与压力源(诸如,优选为介质压力罐或视情况地为高压罐)连通。辅助动力源是根据图15A、图15B、图15C、图15E、图15F,这样的辅助动力源中的至少一者可对这样的蓄电池充电。
首先,当一个马达中存在3个或优选4个且甚至成对的4个以上汽缸时,将有机会结合双路致动器的入口/出口用于速度控制,及ESTV泵的入口/出口,以使得这样的双路致动器及泵的总数目可减小。请参见图17C至图17H(包括在内)。
泵820可为冗余的。
主马达轴杆上的两个子曲柄轴藉由一连接器连接至彼此,该连接器的细节展示于图11W、图11W'、11X中,归因于这样的致动器活塞的壁在再加压期间的弹性特性,该连接器在垂直于该曲柄轴的中心轴线的平面的平面中可稍具可挠性,以便补偿这样的致动器活塞的形状的改变的可能时间差。
图11J左侧展示图11J的左侧部分的按比例放大图。
图11J右侧展示图11J的右侧部分的按比例放大图。
图11K展示基于在图11H中展示的概念的单汽缸马达,其中辅助曲柄轴而非双路致动器用以驱动ESVT泵。该辅助曲柄轴藉由电动马达驱动,该电动马达藉由该蓄电池供电。该蓄电池在操作期间藉由与主马达轴杆连通的交流发电机再充电。由于需要协调速度-致动器的速度与该ESVT泵的速度,因此以下两者的控制:调速器841、减压阀1057及该电动马达3500,是经由电/电子调节器3502藉由导线[3501]彼此连通。亦展示于以下图11L、图11M及图11N中的马达3500经由(例如)齿带3505以及轮子3506及3507来驱动曲柄轴3503,该曲柄轴3503驱动ESVT泵1056。该电动马达3500经由该调节器3502藉由导线[3504]连接至蓄电池832。
存在以下事实:(辅助)曲柄轴用于驱动安装于固定曲柄轴轴杆上的ESVT泵,可存在连接ESVT泵的活塞杆与曲柄轴的连接杆(如在针对致动器活塞的图11C中已看出),或缺少该连接杆,且使用类似于在图11V中展示的泵的振荡构造,其中该ESVT泵的腔室1060(包括顶部1130在内)及活塞杆围绕该曲柄轴转动,该曲柄轴与该主轴杆852连通。ESVT泵在主轴杆上的组装与泵不振荡时的情况相同(例如,参见图11U,但该泵的底部至轴杆的配合可稍大)。
因为ESVT泵的双路致动器1072已被辅助曲柄轴替换,且事实是双路致动器1053可能不需要再加压而是使压力储槽保持为加压(其可能需要有限再加压),所以泵826可小于在图11I中展示的泵。此情形在具有一泵820的解决方案下是优选解决方案;而在泵826已是冗余时,此情形是可选解决方案。
图11L展示两汽缸马达的概览,而具体细节展示于按比例放大的图11L左侧及图11L右侧中。
图11L展示基于在图11K中展示的概念的两汽缸马达,其中每一汽缸具有一个围封式空间,且因此一个ESVT泵各自控制其容积,这样的ESVT泵均藉由同一辅助曲柄轴轴杆来驱动。
由于需要协调速度-致动器的速度与这样的ESVT泵的速度,因此在两个ESVT泵使用包含两个曲柄轴的同一轴杆时,以下两者的控制:调速器841/减压阀1057及电动马达3500,是彼此连通。
因为ESVT泵的双路致动器1072已被辅助曲柄轴替换-此归因于连接杆与曲柄轴的组装是简单(无通道)的事实而可制成为一件式,且事实是双路致动器1053可能不需要再加压而是使压力储槽保持为加压(其可能需要有限再加压),所以泵826可小于在图11I中展示的泵。对于两汽缸马达而言,此在具有泵826的解决方案时为优选解决方案,而在具有泵820的解决方案时可能并非选项。
图11L左侧展示图11L的左侧部分的按比例放大图。
图11L右侧展示图11L的右侧部分的按比例放大图。
图11M展示使用凸轮轴而非双路致动器来驱动ESVT泵的基于在图11H中展示的概念的单汽缸马达。
该凸轮轴藉由电动马达驱动,该电动马达藉由该蓄电池供电。该蓄电池在操作期间藉由与主马达轴杆连通的交流发电机再充电。由于需要协调速度-致动器的速度与该ESVT泵的速度,因此以下两者的控制:调速器841、减压阀1057及该电动马达3500,是以与如图11K中展示的相同方式彼此连通。
凸轮轴3515具有有限高度的凸轮3516以提升ESVT泵1056的活塞杆,且意味着ESVT泵相较于图11K及图11L的ESVT泵具有减少的冲程长度及辅助腔室的增加的宽度,以便获得必要的容积改变。另外,可需要弹簧,以让活塞使其已藉由凸轮起始的运动反向。
因为ESVT泵的双路致动器1072已被辅助凸轮轴替换,且事实是双路致动器1053可能不需要再加压而是使压力储槽保持为加压(其可能需要有限再加压),所以泵826可小于在图11I中展示的泵。此情形在具有一泵820的解决方案下是优选解决方案;而在泵826已是冗余时,此情形是可选解决方案。
图11N展示两汽缸马达的概览,而具体情形展示于按比例放大的图11N左侧及图11N右侧中。
图11N展示基于在图11M中展示的概念的两汽缸马达,其中每一汽缸具有一个围封式空间,且因此一个泵控制其容积,这样的泵均藉由同一凸轮轴来驱动。
由于需要协调速度-致动器的速度与这样的ESVT泵的速度,因此在两个ESVT使用同一凸轮轴轴杆时,以下两者的控制:调速器841/减压阀1057及电动马达3500,是经由电子/电调节器3502藉由导线[3501]彼此连通。
因为ESVT泵的双路致动器1072已被凸轮轴替换,且事实是双路致动器1053可能不需要再加压而是使压力储槽保持为加压(其可能需要有限再加压),因此泵826可小于在图11I中展示的泵。对于两汽缸马达而言,此在具有泵826的解决方案时为优选解决方案,而在具有泵820的解决方案时可能并非选项。
图11N左侧展示图11N的左侧部分的按比例放大图。
图11N右侧展示图11N的右侧部分的按比例放大图。
图11O、图11P及图11Q、图11R(包括在内)分别涉及分别在图11K、图11L(曲柄轴)及图11M、图11N(凸轮轴)中的配置,其中除太阳能电池833外,辅助动力源也是根据图15C的配置,其中优选使用H2(且视情况地任何其它可燃动力源)的燃烧马达3525直接与控制围封式空间的容积的ESVT泵连通,H2优选藉由来自导电H2O的电解(且来自压力下的罐-冷却且液化或未液化)产生。替代图15C中的配置,可使用诸如图15D的配置的不同配置。事实为:该燃烧马达直接驱动电力线(ESVT泵)、曲柄轴/凸轮轴,而非首先产生驱动电动马达的电,此情形意味着效率提高了约4倍。每一附图展示用于该燃烧马达的不同类型的冷却。被该燃烧马达加热的流体(例如,空气)可用于加热用途,例如,用于加热汽车的车厢。
图11O展示使用曲柄轴驱动ESVT泵的基于上文提及的概念的单汽缸马达。此处仅处理新的问题。
为了使该马达适当地运行,有必要使该马达中的若干部分同步:
·H2O的电解,该电解导致某一体积的H2及O2用于燃烧马达,从而驱动曲柄轴、驱动ESVT泵。
·ESVT泵与用于速度致动器的双路致动器之间的连通在图11K、图11L、图11M及图11N的说明中已进行了处理。
马达经由齿带及轮子亦驱动展示于图11V中的泵826,用于对压力储槽890再加压。
辅助H2燃烧马达的配置(根据图15C)包含用于导电H2O1613(其可为来自水龙头及例如盐或仅海水的导体的H2O)的储罐1612,该储罐具有填料开口1614及至槽1616的出口通道[1615],该水1613的电解1617在槽1616处发生。导线[3547]连接调速器841与调节器3509,从而控制经由电解制造H2及O2的水平。未展示止回阀。自蓄电池832至其中发生电解的槽的电力线[3547]。所得H2藉由泵输送[3545]至该马达,尚未展示非常有必要的止回阀。所得O2亦藉由通道+泵输送[3546]至该马达-未展示非常有必要的止回阀-其被用作一种涡轮。该H2马达3525在此附图中展示为气冷式,其中温暖空气经由通道[3538]直接或间接地由液体输送至热交换器3539,(例如)用于使汽车的驾驶室变暖(箭头3540)。
图11P展示两汽缸马达的概览,而具体情形展示于按比例放大的图11P左侧及图11P右侧中。
图11P展示基于在图11O中展示的概念的两汽缸马达,其中每一汽缸具有一个围封式空间,且因此具有皆藉由同一曲柄轴驱动的一个ESVT泵,及两个调速器致动器但一个辅助马达。曲柄轴直接藉由使用H2的液体冷却式燃烧马达经由齿轮3526来驱动,该H2藉由H2O的电解得到。该曲柄轴驱动ESVT泵及使压力储槽890加压的泵826。所展示的有齿带3527可由齿轮替换。
存在用于使冷却水3529自气冷式辐射体3530循环且至另一辐射体3531的水泵3528,该另一辐射体3531可使来自周围环境的空气变暖从而使(例如)汽车的驾驶室变暖。该水泵与该马达的主轴杆852以及对蓄电池832再充电的交流发电机850连通。
图11P左侧展示图11P的左侧部分的按比例放大图。
图11P右侧展示图11P的右侧部分的按比例放大图。
图11Q展示使用凸轮轴驱动ESVT泵的基于上文提及的概念的单汽缸马达。图11Q中的凸轮轴的原理等同于图11M的原理。凸轮轴直接藉由来自强制气体(例如,空气)冷却燃烧马达的辅助动力来驱动。对压力储槽再加压的泵直接藉由该燃烧马达驱动。蓄电池832藉由交流发电机充电,该交流发电机安装于主马达轴杆上,或根据图15D。
图11R展示两汽缸马达的概览,而具体细节展示于按比例放大的图11R左侧及图11R右侧中。
图11R展示基于在图11Q中展示的概念的两汽缸马达,其中每一汽缸具有一个围封式空间,且每一ESVT泵控制其容积,这样的ESVT泵均藉由同一凸轮轴来驱动。自较早附图知晓整个概念。
图11R左侧展示图11R的左侧部分的按比例放大图。
图11R右侧展示图11R的右侧部分的按比例放大图。
图11S至图11W(包括在内)展示已用于图11A至图11R(包括在内)中的若干构造组件的具体细节。
图11S展示使用ESV技术根据图11I至图11R的活塞腔室结合体的泵1061与马达的主轴杆852的接合的细节。泵1061的基座1140包含两个基座部分1141及1142,该两个基座部分已藉由适当精细配合围绕主轴杆852藉由两个螺栓1143及一个垫圈1144栓在一起。该基座部分1141栓在马达外壳1145上,该马达外壳具有围绕主轴杆852的轴承1146,该主轴杆852转动。该马达外壳展示为阴影5000。基座部分1141及1142具有O形环1148,该O形环密封主轴杆852与基座部分1141及1142之间的滑动连接。泵腔室1149与第三围封式空间1150连通。螺栓1151及垫圈1152。
图11T展示致动器活塞806的连接杆805'与根据图11G至图11R的马达的主轴杆852上的曲柄轴801'的接合的细节,归因于使用ESV技术,该接合使用致动器活塞806的围封式空间813与曲柄轴801'的通道1050之间的连续连通。
展示在某一时间点图11G至图11R的连接杆805'与U形弯曲轴杆801'的组装。连接杆805'及U形弯曲轴杆801'在彼此之上转动。连接杆805'与轴承1100及1100″已组装在U形弯曲轴杆801'上,且O形环1104及1104'''在连接杆805'与轴杆801'之间。围封式空间813经由孔1106、1107及1108与通道1050连通。在该轴杆801'的圆周上的不同圆形位置处存在彼此相距某一距离的几个孔,以便避免轴杆801'中的应力。通道1050经由与围封式空间813的敞开空间1105及1105'而与孔1106、1107及1108恒定连通。其导致通道1050与致动器活塞806的围封式空间813之间的恒定连通。连接杆805'的基座926'包含两个部分927'及928',其中通道1050的中心轴线929位于该基座926'的分离表面(未图示)中。活塞杆805'的每一侧上的两个螺栓1110及环1111将两个部分927'及928'固持在一起。
图11U展示使用ESV技术根据图11I至图11R的活塞腔室结合体的泵1060与马达的主轴杆852的接合的细节。泵1060的基座1180包含两个基座部分1181及1182,该两个基座部分已藉由适当精细配合围绕主轴杆藉由两个螺栓1183及一个垫圈1184栓在一起。该基座部分1181栓在马达外壳1185上,该马达外壳具有围绕主轴杆852的轴承1186,该主轴杆852转动。该马达外壳展示为阴影5000。基座部分1181及1182具有O形环1188,该O形环密封主轴杆852与基座部分1181及1182之间的滑动连接。泵腔室1189与第二围封式空间1190连通。螺栓1191及垫圈1192。
图11V展示驱动图11H至图11R的泵(例如,826)及其基座的机构。
泵1200包含腔室1201、壁1206、基座1202及腔室1201的顶部1203。活塞1204为在本专利申请案的章节19640中说明的类型,以及具有在活塞杆1214的末端处的压力量测传感器1205。泵1200的顶部1203中的轴承1207优选根据本专利申请案的章节19597制成,此情形意味着轴承1207可耐受来自活塞杆1214的大的侧向力。泵1200的基座1202可在另一基座1209的边界1222内围绕轴杆1208旋转,该轴杆1208是马达外壳1210的展示为阴影1211的部分。在该基座1202上,在该轴杆1208的与该泵1200的该腔室1201相反的侧处,组装配重1212,以便使泵1200在该轴杆1208的中心点1213处平衡。泵1200包含活塞杆1214,该活塞杆藉由该泵1200的顶部1203中的该轴承1207导向。在该活塞杆1214的一端处组装活塞1204,而在该活塞杆1214的另一端处组装轴杆1216。该轴杆1216垂直于活塞杆1214定位,且该活塞杆1214安装于该轴杆1216上。圆盘1217包含轴承1218,该轴杆1216可在该轴承1218中旋转,且轴承1218居中定位于该圆盘1217上,优选定位于该圆盘1217的侧1219附近。该圆盘1217围绕圆盘轴杆1220旋转,该圆盘轴杆1220与电动马达1221连通。该轴杆1220的旋转使圆盘1217围绕该轴杆1220旋转,轴杆1216藉由该圆盘1217在垂直于该圆盘1217的平面中居中地旋转。此情形意味着,活塞杆1214是处于至且自泵1200的顶部1203的平移运动,而活塞杆1214在相对于该泵1200的中心轴线1223所成的角度s及t内使泵1200的腔室1201自一边界1222旋转至另一边界且反之亦然。此情形使得活塞1204在腔室1201中移动。藉由使用该类型的活塞1215,该泵1200的入口1224(未图示)及出口1225(未图示)为该泵1200的基座1202的部分,且该入口1224及该出口1225可包含止回阀。该泵1200的介质1226。当使用另一类型的活塞时,入口1224及出口1225的位置可不同于这样的位置。
图11W展示根据图11J、图11L、图11N、图11P、图11R的2汽缸马达的两个曲柄轴之间的连接接合。所展示的连接接合为展示于图11J、图11L、图11N、图11P、图11R等附图中的型式的改良的型式。在此附图中,展示此连接接合的型式,其中邻接围封式空间彼此连通。左侧汽缸(未图示)的曲柄轴1250包含充当(第二)围封式空间的通道1251。其经组装,使得曲柄轴1251的末端1253面向右侧汽缸(未图示)的曲柄轴1252的末端1254,其中在这样的末端1253与1254之间,在两个曲柄轴末端1253及1254各自的凸缘1256及1257内在3个方向上的压缩下定位(「嵌入」)衬垫1255。上次提及的曲柄轴1252包含充当(第三)围封式空间的通道1265,且与右侧汽缸(未图示)连通。每一凸缘1256及1257优选具有奇数个孔,展示了孔1258。在该孔中,在与该孔1258的紧密配合情况下安装薄的可挠性汽缸1259。在该汽缸1259中,通过配合定位螺栓1260。此薄可挠性汽缸1259实现了两个所组装曲柄轴1250及1252的角位置方面的极小差异,角位置方面的该极小差异由归因于致动器活塞(未图标)的异步运动的异步而引起。垫圈1261及螺母1262。
图11W'展示衬垫1263的改良(关于该衬垫1255)密封。凸缘1256具有空腔1264,而凸缘1257具有配合于空腔1264中的隆起1265(未图示)。展示连接是可挠性时的对拉紧的替代,其中凸缘1257为平坦的。
图11X展示为与图11W相同,除了通道之间的连通为不可能外,这是因为拉紧杆1270已定位于通道1271及1272中,每一通道各自的共同通道部分1273及1274具有较大直径以便获得肩部1275及1276。该拉紧杆1270在通道1273或1274中之一者中的拉紧已藉由(例如)末端中之一者中的适当配合及焊接来获得。垫圈1263的改良的密封-此构造与展示于图11W'中的构造相同。
代替根据图11D至图11W的马达的动力侧处的有齿带,在驱动该(等)泵的情况下,完全可用齿轮来替换。
图12A展示根据图11B的马达的配置800,其中活塞腔室结合体经由具有主轴杆的曲柄轴而连通,且在此图中,用配置800'来替换配置800,配置800'包含一固定腔室,其中活塞根据图10A或图12B顺时针旋转,且其中该活塞的悬吊展示于图12C中。展示一「黑箱」,其用于达成经由通道[….]与减压阀840的入口连通,且用于达成经由通道[817]与泵818的出口连通。减压阀840藉由调速器841来控制。
图12B展示马达,其中致动器活塞腔室结合体的活塞在移动,而腔室并非在移动。该马达包含腔室960,腔室960包含4个子腔室961、962、963及964,该4个子腔室961、962、963及964分别彼此连续地位于相同中心轴线965周围,腔室960具有通过该腔室960的中心967的轴杆966。在这样的子腔室961、962、963及964内,分别为1活塞968,将活塞968展示为位于两个重要位置上,亦即:在子腔室964的第一旋转位置处(具有最大直径)时的位置968',及在处于与子腔室964连续处的子腔室961的第二旋转位置处时的位置968″,以使得子腔室964的第一旋转位置位于最接近于子腔室961的第二旋转位置处(在该位置中腔室具有最小直径)。该致动器活塞968围绕该轴杆966顺时针旋转,存在用于将该腔室960装配于轴杆966上的所展示的4个孔967。
图12C(消耗)展示图12B的A-A截面,其具有不可移动腔室960,及可移动活塞968'及968″。该活塞968'、968″(两个不同大小的相同活塞)的围封式空间1070终止于轴杆966处,其中围封式空间1070藉由位于该围封式空间1070的两侧上的两个O形环1071而密封。围封式空间1070与轴杆966中的第二围封式空间1072连通,其中第二围封式空间1072终止于外壳1073中,其中存在T阀1074',T阀1074'控制自压力储槽814经由通道[829]及减压阀840的流体822的进入。该流体822控制活塞968'及968″内部的压力。自这样的活塞968'及968″的退出是经由通道[817]至泵的级联(平移或旋转)。
电信号1076与电/电子控制单元1077连通,电/电子控制单元1077经由信号[1078]控制外壳1073内的T阀1074'。轴杆966的旋转藉此控制该T阀1074',且因此控制活塞968'、968″中的压力。信号[891]自压力源1075至控制单元1077。凸缘1079将腔室960连接至悬架1080,悬架1080安装于轴杆966上。带1081。可存在泵,如(例如)图13B的参考821'及/或826',但此附图中尚未展示,该泵与压力源1075连通。该泵可与轴杆966连通。该泵亦可与飞轮及/或再生制动系统1082连通。
图12D(围封式空间)展示图12B的A-A截面,其具有不可移动腔室960,及可移动活塞968'及968″。该活塞968'、968″的围封式空间1070终止于轴杆966处,其中围封式空间1070藉由两个O形环而密封。围封式空间1070与轴杆966中的第二围封式空间1072连通,其中第二围封式空间1072终止于外壳1073中,其中存在活塞腔室结合体1074,活塞腔室结合体1074控制活塞968'及968″(两个不同大小的相同活塞)内部的压力。该活塞腔室结合体可经由通道890结合动力源1075的流体889。
电信号[1076]与电/电子控制单元1077连通,电/电子控制单元1077经由信号[1078]控制外壳1073内的活塞腔室结合体1074。轴杆966的旋转藉此控制该活塞腔室结合体1074,且因此控制活塞968'、968″中的压力。信号[891]自压力源1075至控制单元1077。具有具减小的压力的流体(相对于该流体889而言)的返回通道1050经由泵级联再加压系统(平移及/或旋转泵)(参见图12A)而返回至动力源1075。泵1151。
凸缘1079将腔室960连接至悬架1080,悬架1080安装于轴杆966上。带1081。可存在泵,如(例如)图13B的参考821'及/或826',但此附图中尚未展示,该泵与压力源1075连通。该泵可与轴杆966连通。该泵亦可与飞轮及/或再生制动系统1082连通。
根据图12A及图12B的马达可包含腔室960,腔室960的至少一部分可平行于该腔室的中心轴线(未图示)。
图13A展示如图11A中所展示的马达,其中用图10B的旋转马达交换曲柄轴配置800。
图13B展示图13A的马达,其中用旋转泵(例如,离心泵821'及826')交换活塞泵818及826。
图13C展示图13B的B-B截面,且马达为以下类型:其中致动器活塞腔室结合体的腔室在移动,且活塞并非在移动。该马达包含腔室860,腔室860包含4个子腔室861、862、863及864,该4个子腔室861、862、863及864分别彼此连续地位于相同中心轴线865周围,腔室860具有通过该腔室860的中心867的轴杆866。在这样的子腔室861、862、863及864内,分别为5个活塞868、869、870、871及872,该5个活塞868、869、870、871及872分别各自位于一不同的旋转位置处,这样的子腔室861、862、863及864彼此成一角度α=72°。每一活塞分别包含一活塞杆873、874、875、876及877。活塞868、869、870、871及872为「球体球体」型,且展示为均具有不同直径。该腔室860围绕该轴杆866逆时针旋转且这样的子腔室861、862、863及864在顺时针旋转方向上具有第二旋转位置及第一旋转位置,存在用于将该腔室860装配于轴杆866上的所展示的4个孔878。
图13D展示图13C的A-A截面。腔室860具有围绕该腔室860的凸缘861的切口879,其中带883可安装于切口879中。腔室860装配于该轴杆866上,轴杆866由于凹处而具有凸缘880。这样的活塞杆873、874、875、876及877装配于外壳882内部。
图13E展示图13A的截面C-C,及视图中的该外壳882的另一截面。活塞杆872、873、874、875、876连接至压力分布中心884,其中每一活塞连接至一计算机885操纵的减压阀系统886,该减压阀系统886给予这样的活塞杆中的每一个必要的压力,信号887将该轴杆866的旋转位置给予计算机885,计算机885藉由信号888来确定这样的活塞中的每一个的压力。至这样的活塞杆872、873、874、875、876的压力经由通道890来自压力储槽889,且藉由至计算机885的信号891来控制。每一活塞的围封式空间中的波动压力改变是分别来处置,而且针对每一活塞藉由相同计算机885来以电子方式处置调整。可存在泵(如(例如)图13B的参考821'及/或826'),但此附图中尚未展示,该泵与压力源1075连通。该泵可与轴杆966连通。该泵亦可与飞轮及/或再生制动系统连通。
图13F示意性地展示用于马达再加压系统的替代解决方案,该马达再加压系统现在类似图11F的再加压系统。每一活塞的每一围封式空间(例如,1090)与一活塞腔室结合体873、872、874、876、875连通,而活塞腔室结合体873包含一致动器活塞1091,致动器活塞1091在腔室1092中的位置是藉由凸轮轮组1093的位置来控制,凸轮轮组1093可使凸轮1094翻转,而凸轮1093装配于轴杆866上。注意:凸轮及轮组是示意性地展示,这是因为每一轮组应具有至其有关活塞的一不同距离,而轮组应侧向地(部分地)展示。围封式空间1090内部的压力可藉由以下各者来调整:另一活塞腔室结合体1055'(其类似于来自图11F的1055),及另一控制致动器1056'(如1056)及减压阀1057'及1058'(如1057、1058),同时另外的调速器841'(如841)。压力储槽889与这样的减压阀1057'及1058'连通[1095]。可存在泵(如(例如)图13B的参考821'及/或826'),但此附图中尚未展示,该泵与压力源1075连通。该泵可与轴杆966连通。该泵亦可与飞轮及/或再生制动系统连通。
根据图13A、图13B及图13C的马达可包含腔室860,腔室860的至少一部分可平行于该腔室的中心轴线(未图示)。
图14A展示位于腔室1701中的致动器活塞1700的压力及大小的改变,腔室1701具有中心轴线1702,及安装于活塞杆1704上的活塞1703(当自第二纵向/第二圆形位置1705移动至第一纵向/第一圆形位置1706时)。致动器活塞1700在该第二纵向/第二圆形位置1705处已加压至(例如)31/2巴。该活塞1700包含一围封式空间1707,围封式空间1707包含一泵部分1708。该围封式空间1707的泵部分1708与该围封式空间1707的其余部分藉由该活塞1703而分离,当致动器活塞1700在第二纵向/第二圆形位置1705处已加压至上文所提及的31/2巴直至当自该第一纵向/第一圆形位置1706移动时减压至(例如)1/2巴时,致动器活塞1709在该第一纵向/第一圆形位置处现在具有比该第二纵向/第二圆形位置1705处的该活塞大得多的直径。为了将该致动器活塞1705放气至大气压(位置1713),其中在发生曲柄轴朝向第二纵向位置返回的状况下,藉由使该活塞1703远离致动器活塞1709收缩(:移动1710)而在该围封式空间1707中释放1/2巴过压。该致动器活塞1711的直径增加至其制造尺寸,该制造尺寸稍微小于该致动器活塞1700的直径,该致动器活塞1700在腔室的壁(此图中未展示)内在该第二纵向位置1705处已加压至31/2巴。该活塞1703进一步远离该致动器活塞1711收缩(移动1712),以使得可发生朝向该第二纵向位置1714的泵冲程1716,将该致动器活塞加压至31/2巴,当在曲柄轴的状况下,致动器活塞返回朝向(1715)第一纵向位置。
图14B示意性地展示随时间的图14A的过程,且此过程展示于子腔室1720中,子腔室1720定位于环绕中心轴线1721周围,环绕中心轴线1721作为直线伸出,其另外为时间线。该子腔室1720通常在箭头1740的方向上移动,而该致动器活塞1722并非在移动。然而,在此附图中,子腔室并非在移动,而活塞1720在移动。活塞1722位于第二纵向/圆形位置处且该致动器活塞内部的流体1723已加压至(例如)31/2巴。泵1724包含活塞1725、活塞杆1726、腔室1727及凸轮轮组1728。该凸轮轮组1728搁置于凸轮表面1729上。该活塞1725定位于该泵1724的第二纵向位置(1730)处。当致动器活塞1722在该子腔室1720中自第二纵向/圆形位置移动至第一纵向/圆形位置时,该活塞1725的位置保持不变,其中流体1723的压力减小至1/2巴(致动器活塞1732)。当凸轮表面1729保持其高度时,凸轮轮组表面1728保持处于其位置。使活塞1725自位置(1730)收缩至位置(1731)给予致动器活塞1733一0巴的内部压力(过压),且使其直径减小至其制造尺寸。此情形为以下操作的结果:凸轮表面1729使凸轮表面1734以关于凸轮表面1729的一角度α倾斜,以使得凸轮轮组1728变得进一步远离该致动器活塞1733:凸轮轮组1738。此后直接地使凸轮轮组1738的平移在端点1735处返回,且返回至该致动器活塞1733,该致动器活塞1733进一步转向致动器活塞1736。当凸轮轮组1738回到初始表面1729时,越过倾斜的凸轮表面1739,倾斜的凸轮表面1739具有与该凸轮表面1729的角度β(>90°)。致动器活塞1737属于该凸轮轮组1728的该位置。应强调,可在非常小的时间周期期间逐步进行致动器活塞的直径的大小的减小,以使得致动器活塞保持与该腔室1720的壁1748接触。
图14C展示图14B的配置,该配置实现当致动器活塞处于第二圆形位置时流体至致动器活塞中的注入。凸轮轮组1740现在使软管1741翻转,软管1741的腔室1744包含壁1742,及流体或流体的混合物1743。该软管1741具有至致动器活塞1747的围封式空间1746的出口1745,该出口1745暂时闭合,且仅在致动器活塞1747处于第二位置(图14B参考数字1737)时向该致动器活塞1747的该围封式空间1746开放,其中可自软管1741中的流体再加压。
图14D1的说明展示经典(直列式汽缸)泵,这样的泵与这样的致动器活塞的围封式空间连通,从而在同一圆形腔室中运转。腔室1749,其具有在轮子1751中的中心轴线1750,该腔室1749围绕轴杆1752逆时针转动,轴杆1752安装有滚子轴承1753。该腔室包含4个相同的子腔室1754、1755、1756及1757。该通道1750包含5个固定的相同活塞1758、1759、1760、1761及1762,每一活塞在一不同于彼此的圆形位置处,因此具有不同的直径及内部压力。每一活塞具有一泵部分1763、1764、1765、1766及1767,这样的泵部分1763、1764、1765、1766及1767固定于这样的活塞1758、1759、1760、1761及1762中的每一个的中心中。这样的泵中的每一个具有一活塞杆1768、1769、1770、1771及1772,这样的活塞杆1768、1769、1770、1771及1772包含在一凸轮轴1778之上运转之一凸轮轮组1773、1774、1775、1776及1777。此凸轮轴1778包含4个相同的较低部分1779、1780、1781及1782,其中一活塞1758、1759、1760、1761及1762需要再加压,且仅在一活塞需要再次加压之前。致动器活塞1761展示该泵的较低部分的使用(虚线1761')。箭头1783展示该腔室1749围绕该轴杆1752转动的方向。
图14D2与图14D1相同,除了泵部分(包含直列式汽缸)1763、1764、1765、1766及1767已被泵部分(包含细长圆锥形汽缸)1786、1787、1788、1789及1789替换外。这样的泵部分1786、1787、1788、1789及1790的第二纵向位置定位成最靠近致动器活塞1791、1792、1793、1794及1795。
图14E展示本发明的根据图14D2的马达的截面A-A,该马达包含直接安装于车辆的轮子上的圆形腔室。轮缘1900的截面,该轮缘具有中心轴线1901且其悬挂在制动圆盘1902上,该制动圆盘具有中心轴线1903及制动垫1904,该制动圆盘藉由螺栓1955安装于腔室外壳1905上,该腔室外壳1905中存在具有中心轴线1907的圆形腔室1906,该腔室1906以截面来展示,其中根据图14D2的配置,球体型活塞1908在第一圆形位置中。该活塞1908内部与一围封式空间1909连通,该围封式空间1909安装于一外壳1910中,该外壳1910自身藉由螺栓1922安装于车辆框架1912(未图示)的一部分1911上。该围封式空间1909的大小藉由具有一圆锥形腔室1914的一泵1913来调节,圆锥形腔室1914的末端藉由滚子1915在一凸轮轮廓1916之上运转。该凸轮轮廓1916藉由一辅助电动马达1917来驱动,该辅助电动马达1917使该凸轮1916转动且藉由滚子轴承1924独立于该马达(包含该圆形腔室1906及该球体活塞1908)而围绕该主马达轴杆1918转动。展示用于该主马达轴杆1918上的腔室1906悬架的滚子轴承1919,及用于该主马达轴杆1918上的凸轮轮廓1916的滚珠轴承1920。主马达轴杆1918亦藉由螺栓1923安装于该车辆框架1912(未图示)上。根据图16的配置的一压力控制器1925(「藉由导线驱动」)与远程定位的调速器1927(未图示)连通。该压力控制器1925的泵1928与通道1926连通,该通道1926包含该致动器活塞1908的围封式空间1909。电动马达1917示意性地展示为(例如)紧固于外部马达壁1929上的转子1928,该转子包含该凸轮1926。电枢1930紧固于该主马达轴杆1918中,使得该电枢1930在该转子1928内。腔室外壳1905藉由螺母1931及垫圈1932紧固至主马达轴杆1918。该泵1913的该滚子1915的延伸轴杆末端1933在凹槽中经导向,该凹槽平行于该泵1913的中心轴线1934,使得产生该泵1913的腔室1914的平移移动。
图14F展示处于第一圆形位置时该圆形腔室1916、展示于图14E中的截面的按比例放大的细节,具有中心轴线1907及腔室外壳1905,该圆形腔室1916与腔室外壳1905藉由螺栓1955栓在一起。以截面展示球体活塞1908。该球体活塞1908的壁1939包含根据图208E、208F或图209A至图209C的加固层(未图示),且是在末端1940处,该末端1940与最靠近该泵1913的末端1941相对地定位、安装(例如,硫化)于活塞杆1942的封闭端1943上。该活塞杆1942具有通道1944,该通道1944经由孔1945与该球体活塞1908的空腔1946连通。在该球体活塞1908的壁1939的另一端1941处,该通道1944与该泵1913的圆锥形腔室1914连通,且与压力控制器(1925)(未图标)的该通道1926连通。该末端1941包含在该活塞杆1942上藉由O形环1948密封的可移动盖1947。球体活塞1908安装(例如,硫化)于该可移动盖1947上,且此可移动盖1047可在该活塞杆1942上滑动。为了使此附图更易于理解,未经由截面绘制活塞1908的壁1941,在该截面中该活塞1908的壁1941与该圆形腔室1916的壁1948之间的接触发生。该活塞杆1942的通道1944的中心轴线1949。该泵1913的腔室1914的中心轴线1934。该活塞杆1942可在汽缸1950内平移,且分别藉由两个O形环1951及1952密封。该孔1945的中心轴线1953与该圆形腔室1916的该中心轴线1907之间的距离aa。可移动盖1947的末端1954与该中心轴线1907之间的距离cc。
当车辆包含一个以上轮子时,若这样的轮子在同一表面上滚动,则可能有必要使每一轮子的运动与每一其它轮子的运动同步。此情形可优选地藉由计算机来进行,该计算机协调每个轮子的每一子腔室中的每一致动器活塞中的压力与每一其它轮子的每一子腔室中的每一致动器活塞中的压力。此情形由与计算机(未图标)(1961)通信的参考1960来展示。
图14G展示为与图14H相同,除了该致动器活塞1908展示为处于该腔室1916的第二圆形位置外。该可移动盖1947在该活塞杆1942上已朝向该封闭端1940滑动,同时该活塞杆1942另外已在该汽缸1950中朝向压力控制器(未图示)(1925)滑动。该孔1945现定位于该封闭端1940与该可移动盖1947之间。该距离aa(图14F)已减小至距离bb,而该距离cc(图14F)已减小至距离dd。这样的滑动使得有可能调适该致动器活塞1908的位置使其处于该腔室1916的截面的中心(在该致动器活塞1908的所有圆形位置处)。
图14H展示图14E的配置,其中在轮子的轮缘1900与制动板1902之间,该圆形腔室外壳1916已建置在齿轮箱1956(例如,行星齿轮型)上。
除如图14E中所说明每一致动器活塞的压力的计算机化控制外,对于每一轮子而言,亦可能有必要使这样的齿轮箱1956的齿轮的改变同步。此情形可优选地再次藉由计算机(例如,计算机1961)来进行,该计算机已控制每一致动器活塞中的压力(图14E)。
自19622更新的优选实施例的说明
图14I展示马达(分别为)1970及1971的压力管理系统的部分,这样的马达各自安装于(例如)汽车的至少两个平行定位的轮子(分别为)1972及1973上。后轮分别为1974及1975。该汽车围绕圆心1976左转弯。最靠近该中心1976的左轮1972相较于具有半径1978的右轮1973以较小半径1977转动。左轮1972以角度「a」转动,而右轮以角度「b」转动,其中「a」>「b」。因此,左轮需要比右轮转得慢,且此等信号1981及1982必须发送至相关马达1972及1973。此操作藉由感测这样的不同角度「a」及「b」的传感器1979及1980来进行。此等信号(分别为)1981及1982传送至计算机1983,且与计算机1983一起工作,从而分别产生控制信号1984及1985,使得这样的马达1970及1971分别相应地改变其各自的速度。
图15A至图15E展示与马达一起工作的若干辅助动力源。已仔细地选择所展示的电力线。
图15A展示将电力递送至驱动ESVT泵的马达的H2燃料电池。虽然现今(2011年2月)此解决方案成本极高,但在Carbon Trust的网站上就有存在使在未来在汽车马达中使用H2燃料电池成为可能的技术突破的讯息。其它困难在于,H2的储存为困难的及能量不友好的。
图15B所展示的解决方案为针对H2储存问题的解决方案,这是因为H2被储存为H2O且经由电解而脱离。因为可行性研究展示了以此种方式在燃烧马达中产生及使用H2,需要电流能量的低于10%来驱动(例如)汽车,此可导致旋转。所以交流发电机发电,驱动电动马达来驱动ESVT泵。此处的问题在于上次提及的过程仅具有25%的效率。
在导电H2O的电解时脱离的O2可用于燃烧马达中,使得H2的燃烧仍更有效(涡轮效应)。在燃烧马达中自燃烧过程脱离的H2O可再用于藉由电解得到H2。
图15C展示经由现可由于对该泵供以动力的过程为100%有效而小得多的曲柄轴藉由该燃烧马达的轴杆来直接驱动ESVT泵的解决方案。
图15D展示如图15C的相当的解决方案,其中曲柄轴已由旋转ESVT泵交换,此使过程仍更有效。此处H2是来自电解及太阳伏打电池两者。
图15E展示大电容器用作ESVT泵的动力源的解决方案。大优势在于此电容器可在几分钟内充好电,且在电容器具有手提箱大小时,汽车可行驶例如500km。
图15A示意性地展示O2(1631)的储存罐1630,该罐1630可经加压且已经由通道1632装满,该通道将该储存罐1630与该马达的外部(1633)连接。该储存罐1630经由通道[1634]连通至H2燃料电池1606。展示H2(1601)的另一储存罐1600,该罐1600可经由电连通[1602]使用电来冷却且可经加压,且已经由通道1603装满,该通道将该储存罐1600与该马达的外部(1604)连接。该储存罐1600经由通道[1605]连通至H2燃料电池1606,在该H2燃料电池中H2及O2被转变成电,该电经由电连通[1607]对起动蓄电池832B(短期、高电流)或服务蓄电池832C(长期、中等电流)充电。该通道[1605]包含单向阀1608(未图示)。操作燃料电池1606所需要的电位差藉由该电连通[1602]来建立。起动蓄电池832B与马达的起动器830电连通[1609],而服务蓄电池832C与该马达的泵820/826电连通[1610]。其中之所选择组件在此处详细说明的马达在图11A、图11B、图11G、图11H、图11I、图11J、图11K、图11L、图11M、图11N及图12A以及图13A与图13B中进行了详细叙述。该马达进一步包含与泵826且与活塞致动器配置800连通的压力槽814/890。该马达的主轴杆852与经由电连通[1611]对服务蓄电池832A(长期、中等电流)充电的致动器850连通。该蓄电池与罐1600的冷却电连通[1602]。蓄电池832A至832C(包括在内)在本专利申请案的其它附图中被提及为具有参考数字832的单块,且已在交货时充电。太阳光伏打电池833,其另外对蓄电池832充电。压力储槽814/890,其藉由泵820/826来充气。马达的活塞致动器模块800或者如早期在(例如)图11G中解释的减压阀系统1057及1058驱动马达852的主轴杆。
图15B示意性地展示(导电)H2O(1613)的罐1612,该罐1612已经由将该罐1612与该马达的外部(1629)连接的通道[1614]装满。该罐1612经由通道[1615]连通至发生该水(1613)的电解1617的槽1616。该槽1616的出口[1622]与燃烧马达1620连通,燃烧马达1620与其主轴杆1621连通。该通道[1622]包含单向阀1618(未图示)。该马达1620燃烧在槽1616中产生的H2,使得发生运动-此处为该轴杆1621的旋转。该轴杆1621与电起动马达1623且与交流发电机1624连通。该交流发电机1624藉由电连通线[1619]对用于该起动马达1623的蓄电池832B(高电流、短期)充电或对蓄电池832C(中等电流、长期)充电。经由与马达的主轴杆852连通的电连通[1611]藉由交流发电机850对蓄电池832A(中-高电流、长期)充电。该蓄电池832A经由电连通[1626]给出电力以用于槽1616中的电解1617。蓄电池832C经由电连通[1627]将电力给予至马达的泵820/826,而蓄电池832B经由电连通[1628]分别将电力给予至起动马达1623及830。这样的蓄电池(832)已在交货时充电。太阳光伏打电池833,其另外对蓄电池832充电。压力储槽814/890,其藉由泵820/826来充气。马达的活塞致动器模块800。
图15C示意性地展示根据图15B的过程,在该过程中再加压泵级联(因此为820或826)的活塞泵1625另外经由曲柄轴1636及活塞杆1637与该燃烧马达1620的主轴杆1621直接连通。除与主轴杆852连通的交流发电机850之外,光伏打太阳电池833亦对蓄电池832充电。蓄电池832经由电连通[1628]电连接至马达1623。根据图11A、图11B、图11G或图12A、图13A、图13B,马达功能820/826的泵1625的出口藉由通道[828]与马达且特定而言压力储槽814/890连通。在此图中,蓄电池832的电输出[1628]提供至马达的在先前诸图中呈现的其它功能的电连通。
图15D在原理上示意性地展示图15C之彼过程的相当过程,其中活塞泵1625已藉由旋转泵1635替换,旋转泵1635藉由轴杆1621与该马达1620连通。该旋转泵1635藉由通道[828]与图13B的压力储槽814连通。起动马达1623与轴杆1621连通,且经由导线[1628]自蓄电池832获得其电力。蓄电池832经由导线[1611]藉由光太阳电池833'及交流发电机850来充电,且与轴杆1621连通。蓄电池832藉由导线[1627]连接至马达功能800。光太阳电池833'藉由通道[1640]直接将H2提供至马达1620。这是统可优选地与图13F、图14B、图14C、图14D中所展示的配置一起使用。根据图14D的马达类型可为特别优选实施例。在此图中,蓄电池832的电输出[1628]提供至马达的在先前诸图中呈现的其它功能的电连通。
图15E示意性地展示用于电1642的即刻储存的电容器1641,该电容器1641已经由将该电容器1641与该马达的外部(1644)连接的电导线[1643]装满。根据在图11A、图11B、图11C、图11F、图11G及图12A及图13A、图13B中的功能851,该电容器1641经由通道[1645]连通至这样的附图中的马达的其它功能。这样的功能包含分别与交流发电机850或1624连通的轴杆852、866及1621。该蓄电池832藉由导线[1611]与该交流发电机850(在图15E中未展示)电连接。蓄电池832另外藉由光伏打太阳电池833充电。另外,出于充电的目的,该电容器1630藉由导线[1646]连接至该蓄电池832。
图16A展示图11G至图11R的按比例放大的双路致动器。该双路致动器包含自外部连通至汽缸3302的内部的两个通道3300及3301,这样的通道各自分别与藉由调速器3306经由阀装置3305控制的调节器(减压阀)3303、3304连通-两个调节器3303及3304彼此连通,使得一个调速器3306可控制两个调节器3303及3304。存在两个溢出通道3307及3308,这样的通道连通至内部活塞3311的每一侧上的两个空间3309及3310中的每一个。在该致动器的该活塞3311与壁3314之间的O形环3312及3313。
图16B展示图16A的双路致动器的先期研究。推断出,更迅速的反应系统为活塞包含溢出通道。另外推断出,调节器需要各自具有针对其流的挡止件功能。而且,溢出通道需要各自具有(1)自动逆向阀功能(例如,根据图210E)及(2)止回阀。
ESTV-异步曲柄轴设计-组件的组合使用
图17A展示使用ESVT在圆锥形腔室中致动器活塞的完整循环。此情形与图10A至图10C相同。尽管仅展示了椭圆体-椭圆体/球体类型活塞,但可使用任何类型的充气式致动器活塞。
图17B至图17H展示基于图17B的2汽缸配置的多汽缸马达。图17B基于图17A的单汽缸配置,其中该配置以某方式使用两次,使得一腔室的动力冲程与另一腔室的返回冲程(并非被供以动力)同时执行。因为致动器活塞的动力冲程仅自第二纵向位置至第一纵向位置执行,所以该两个腔室指向相反方向。结果为,曲柄轴配置使得至此等致动器活塞的连接杆相对于彼此成180°定位(「异步」)。结果为,马达一直递送动力,且此配置可在独立的2汽缸马达中或在多(>2,且优选偶数个)汽缸马达中使用。飞轮可为冗余的,飞轮的省略可减少车辆的重量。
两个致动器活塞可或不可经由该曲柄轴(其可包含两个经连接子曲柄轴,每一致动器活塞一个子曲柄轴)的围封式空间彼此连通,围封式空间各自属于不同致动器活塞。围封式空间之间的连通可经由子曲柄轴中的通道及/或经由该曲柄轴外部的通道来完成。
这样的围封式空间可藉由(例如)拉紧杆1270(图11X)(例如)在这样的子曲柄轴(一起组成该曲柄轴)的连接点处被分离,该拉紧杆可定位于这样的围封式空间之间。
在致动器活塞的此配置中,在同一时间点使致动器活塞中的每一个各自的压力增加及减小相反,同时可维持围封式空间的总容积时,极有可能将该两个ESVT泵结合成一个泵。ESVT泵(例如)直接与围封式空间中之一者连通,而该ESVT泵经由外部通道与另一围封式空间间接连通。
可存在在至及自每致动器活塞的每一围封式空间的两个流动方向上起作用的阀(例如,藉由使用根据图210E或图210F的阀致动器),这样的阀敞开及闭合该ESVT泵与这样的围封式空间之间的连接。这样的阀可藉由该ESVT泵的压力及/或藉由挺杆控制,这样的挺杆可与曲柄轴连通(曲柄轴可与例如辅助H2燃烧马达的主辅助电力线连通),或可与计算机(未图标)连通。
致动器活塞内部的压力的改变出现在这样的致动器活塞分别处于第一/第二纵向位置及处于第二/第一纵向位置时。当凸轮轴可调节致动器活塞+止回阀总成的敞开及闭合时,则该凸轮轴可具有为轴杆的速度的两倍的速度,其中ESVT泵的曲柄轴正与该轴杆连通。
改变汽缸中的速度/压力的在子曲柄轴中的围封式空间中的每一个的活塞腔室结合体仅可用于一个汽缸。此等活塞腔室结合体经由双路致动器的电压调节器彼此连通,该电压调节器移动这样的活塞腔室结合体中的每一个的活塞杆,且因此与外部调速器连通。然而,有可能两个活塞腔室结合体中之一者被除去且藉由用以切割ESVT泵中之一者的同一配置来替换,藉以活塞腔室结合体的设置为同步的。许多阀可能使得配置易受故障影响。
代替辅助马达的动力侧处的有齿带,在驱动该(等)泵的情况下,完全可用齿轮来替换。
当该第二围封式空间及该第三围封式空间可(例如)经由可移动活塞(图17I)(例如)在该子曲柄轴(图11W、图11W')的连接点处彼此连通时,该可移动活塞可安装于包含这样的围封式空间的通道中。该活塞为双重功能类型的,使得当其(例如)朝向该第二围封式空间移动藉此使致动器活塞中之一者的该第二围封式空间中的压力增加时,同时使另一致动器活塞的该第三围封式空间中的压力减小。该双重作用活塞实际为马达的该配置的ESVT泵。该双重作用活塞另外有可能定位于该曲柄轴外部。
一马达进一步包含两个汽缸,其中一汽缸的第二纵向位置与一第二汽缸的第一纵向位置处于相同几何位阶处,两个致动器活塞经由一曲柄轴彼此连通,该曲柄轴包含两个经连接的子曲柄轴,每一致动器活塞一子曲柄轴,其中至此等致动器活塞的这样的连接杆彼此成180°来定位。
一马达进一步包含用于这样的汽缸中的每一个的ESVT泵,其中这样的泵针对该两个汽缸经由这样的致动器活塞中之一者的围封式空间与这样的致动器活塞中的另一者的围封式空间的连通而结合成一泵,这样的围封式空间包含于该曲柄轴中,这样的围封式空间在这样的子曲柄轴的连接点处彼此连通。
一马达进一步包含阀,这样的阀敞开及闭合该ESVT泵与该第二围封式空间或该第三围封式空间之间的连接,而每一连接具有一止回阀或止回阀功能,这样的阀藉由该ESVT泵的压力及/或藉由挺杆来控制,这样的挺杆与一凸轮轴连通,该凸轮轴与一辅助马达的主轴杆连通。
一马达进一步包含两个以上汽缸,其中每一添加的汽缸经由现有的子曲柄轴的经连接子曲柄轴的围封式空间而连通。
在图17I中,已揭示了2汽缸马达,其中每一子曲柄轴中的每一腔室的围封式空间已藉由笔直通道分离,双路活塞在该笔直通道中移动,且该笔直通道与每一围封式空间连通。
在图17A中,椭圆体/椭圆体-球体致动器活塞217展示为处于第一纵向位置。该致动器活塞为充气式且在于第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积的腔室中运转。第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于第一纵向位置处的截面面积及圆周长度。到达第一纵向位置时,致动器活塞处于动力冲程的最终位置。
在动力冲程期间,致动器活塞在活塞容器内部的加压流体的影响下自第二纵向位置移动至第一纵向位置。
活塞容器中的流体藉此处于恒定且敞开的连通中的围封式空间在动力冲程期间保持相等。活塞致动器的围封式空间与一通道连通,在该通道中,阀控制围封式空间的容积。在动力冲程时,阀最靠近致动器活塞来定位。
在自第二纵向位置至第一纵向位置的移动期间,受压椭圆体形状的活塞217'已膨胀成球体形状活塞217,且藉由活塞容器的膨胀,该活塞内部的压力逐渐减低。在第一纵向位置处,该活塞内部的流体仍处于小过压以保证至腔室壁的良好密封。活塞217的形状亦可为椭圆体。
在阀的位置在动力冲程期间保持不变的情况下,阀进一步远离致动器活塞而缩回。使得围封式空间的容积增加且内部压力下降至活塞在被制造出时所处的压力。围封式空间及活塞容器中的流体彼此处于恒定且敞开的连通中。因此,当活塞容器中的流体与围封式空间中的流体之间存在压力差时,将建立新的平衡。
在图17A中,阀自位阶「0」移动至「1」。位于第一纵向位置的具有制造时的形状的减压活塞217"为返回冲程做好准备。在返回冲程期间,致动器活塞总成重新定位至第二纵向位置,且围封式空间的容积保持相等,维持阀设置「1」。当自第一纵向位置移动至第二纵向位置时,活塞经减压且可能与壁脱离或恰与壁接合,但并不自活塞下方的容积密封腔室中的上部容积。返回活塞217'"现藉由圆锥形腔室的壁固持,且在加压至活塞217'时保持其形状。加压藉由改变阀在围封式空间与的连通的通道中的位置来实现。阀藉由使围封式空间的容积减小以致压力增加而自位阶「1」延伸至「0」。受压活塞将再次自第二纵向位置移动至第一纵向位置,从而完成一整个循环。活塞膨胀从而减低内部压力而至初始活塞形状217。移动藉由归因于活塞中的过压而在腔室的壁上出现的力及响应于致动器活塞提供的反作用力来驱动。由于致动器活塞连接/附接至的主轴杆接收来自机械运动的能量,因此其被称作动力冲程。接着为通道中的阀,各种配置可管理致动器活塞的加压及减压。
在图17B中呈现2汽缸配置。两个汽缸与图17A的汽缸相同,唯有内部定向相差180°外。使得当(例如)汽缸总成A中的致动器活塞处于动力冲程的开头时,汽缸总成B的致动器活塞处于返回冲程的开头。在图17B中,此情形藉由使汽缸配置旋转180度来表示,但在马达中,存在实现此情形的多种可能性,例如藉由平行地置放汽缸且使汽缸B的曲柄轴连接关于汽缸总成A的曲柄轴连接旋转180°来实现。汽缸压力系统可彼此连通或具有其自己的支撑系统。马达的主曲柄轴包含两个子曲柄轴,每一汽缸活塞总成一个子曲柄轴。圆锥形腔室中致动器活塞的循环已在图17A的说明中予以了解释,且汽缸的安装及马达中的过程在图17C至图17H中进行了叙述。
在图17C至图17H中,给出由两个汽缸组成的马达配置的一个完整循环的过程说明。所揭示的2汽缸马达的配置由包含两个子曲柄轴的一主轴杆组成,其中每一子曲柄轴中每一腔室的围封式空间已藉由拉紧杆1270分离。汽缸异步地运转(相差180度),因此如同在图17B中所呈现,当一汽缸开始动力冲程时,另一汽缸处于返回冲程的开头。
在马达中,一ESVT泵藉由流入/流出连接器替换,该流入/流出连接器连接至剩余ESVT泵。借助于阀459/423及462/422,控制使两个活塞加压及减压的流。对于每一汽缸,根据图210E及图210F的概念来安装一组阀,因此一个阀用于流体的流入且一个阀用于流体的流出。阀藉由压力及与凸轮轴上的凸轮连通的挺杆控制。
ESVT泵的曲柄轴及凸轮轴经由齿轮及有齿轮子-皮带配置藉由H2内燃机驱动,从而实现各种速度(预)设置。在图17C至图17H中,凸轮轴、泵-曲柄轴及主轴杆的旋转速度相同。
剩余ESVT泵8000为特殊类型的,其中活塞顶部的容积连接至一汽缸总成,且活塞下方的容积连接至另一汽缸总成。因为汽缸异步地运转,所以此配置提供所要加压方案;需要减压的活塞致动器的ESVT泵活塞的一侧上的低压力,及需要加压的活塞致动器的高压力。具有特殊配置的ESVT泵8000可用于更多马达配置,且(例如)可应用于图17C至图17H中。
对于每一组阀而言,存在安装于凸轮轴上的一凸轮。每一凸轮在一个旋转期间提供两个不同信号,一次用于流入阀且另一次用于流出阀。每一组阀的凸轮同样地安装于凸轮轴上,使得当第一凸轮提供第一信号时,第二凸轮亦给出第一信号,且在旋转过了一半时两个凸轮给出第二信号。因为汽缸异步地运转:所以当来自第一凸轮的第一信号用于流入阀时,来自第二凸轮的第一信号用于另一汽缸总成的流出阀,且对于第二信号反之亦然。凸轮的不同配置也是可能的,只要该配置实现阀的所要功能便可。
阀为如图211E'中所说明的特殊类型的。仅当阀活塞闭合且在阀致动器的方向上存在过压时,流动才为可能的。过压是关于阀的流出腔室加上藉由支撑活塞芯的弹簧力预设的强度。阀内的通道与阀的流入腔室连通。藉由流入腔室及阀通道中的相等压力,将阀致动器保持于适当位置,因此为闭合位置。当阀活塞接收到适当凸轮的信号且闭合时,阀通道与流入腔室之间的连通被切断。当在此设置中过压发生时,阀敞开。在阀活塞闭合的时刻,阀活塞不仅封锁了阀通道与流入腔室的连通线,而且敞开了自阀通道至流出腔室的连通通道。使得阀通道中的压力在阀活塞闭合之后便自流入腔室的压力切换至流出腔室的压力。阀通道中的压力并不需要克服,这是由于其与流出腔室平衡。在自阀活塞移除凸轮的信号之后,阀致动器便返回至其闭合位置,阀通道至流入腔室的连通被重新建立,且至流出腔室的连通被切断。
对于阀组的流入阀,控制致动器的加压,ESVT泵是在流入腔室侧,且伴有围封式空间的活塞致动器是在流出腔室侧。对于流出阀,情况正相反。阀活塞藉由凸轮信号闭合,凸轮轴的每旋转发出一次凸轮信号。在阀活塞的此闭合期间阀上的压力差为正时,流体流入至汽缸或自汽缸流出为可能的。
此外,马达基于图11R的配置,且辅助动力源(H2内燃机)是根据图15D。
对于图17C,汽缸800L处于第二纵向位置,且汽缸800R处于第一纵向位置。ESVT泵使汽缸中顶部的容积减小并使包含800L的汽缸总成的通道中的流体加压。藉由减小顶部容积,ESVT泵增加下面的容积,且因此减低800R汽缸系统中的压力。凸轮轴将信号提供至与汽缸800L连通的通道中的流入阀。阀活塞闭合,使阀的通道中的压力与800L的致动器活塞的关联围封式空间中的压力平衡。来自ESVT泵的压力逐步形成且高至与汽缸800L直接且敞开连通的围封式空间中的压力。藉由过压,阀致动器将芯销推到一旁,且流体可在汽缸800L的方向上流动,从而使活塞加压并使活塞为动力冲程做好准备。800L的流出阀并不接收信号,因此阀活塞敞开且可能无流动。
凸轮轴具有用于汽缸总成800R的亦给出第一信号的第二凸轮。由于汽缸异步地运转,因此来自第二凸轮的此第一信号的传达藉由800R的流出阀完成。活塞800R的流出阀的阀活塞闭合,且因此自致动器活塞至ESVT泵的流为可能的。800R的流入阀并不接收信号,且因此流体可能不流向致动器活塞。在图17C的时刻,800R的活塞致动器处于第一纵向位置、在动力冲程的结尾且开始返回冲程。活塞容器仍处于少许过压下以确保至壁的良好密封及接触。ESVT泵的下端使其容积增加且因此减低至低压力。藉由闭合阀活塞,阀通道的连通自致动器活塞及关联围封式空间切换至ESVT泵。总体压力情形会使得在阀致动器上存在自致动器活塞及关联围封式空间至ESVT泵的过压。自活塞及围封式空间朝向ESVT泵的流将起始,此流将继续,直至阀的两侧处的压力处于平衡(忽略支撑芯销的小弹簧力)为止或当阀活塞再次敞开且中断了连通时。
图17C左侧展示图17C的按比例放大的左侧部分。
图17C右侧展示图17C的按比例放大的右侧部分。
在图17D中,马达系统轴杆已旋转过了一个旋转的六分之一。在图17C中,ESVT泵减小活塞的顶部容积,且在图17D中,活塞停留于使得顶部容积为小的且下面的容积为大的位置中。藉由曲柄轴的旋转,活塞上方的流体压缩得稍多一点,且下面的流体膨胀得稍多一点。ESVT泵的加压亦可被分成具有高压的上半部及具有低压的下半部,这样自一侧至另一侧的移位很重要以指示较早情形的改变。成上半部及下半部的此分裂适用于汽缸总成800L,且对于汽缸总成800R,情形正相反。接着曲柄轴判定ESVT泵中的容积,凸轮轴亦已旋转。在此新情形中,凸轮不将输入信号提供至阀中之任一者。因此,阀活塞敞开,且有可能没有朝向或自致动器活塞及围封式空间的流动。汽缸总成800L中的受压活塞藉由施加于活塞上的壁的所得反作用力自第二纵向活塞朝向第一纵向位置移动。在向上移动期间,活塞在活塞内部压力的影响下膨胀,从而维持至腔室的壁的良好密封及接触。总成800R的活塞经减压,且在不与壁接触或恰与壁接合的情况下向下移动。
图17D左侧展示图17D的按比例放大的左侧部分。
图17D右侧展示图17D的按比例放大的右侧部分。
在图17E中,汽缸总成800L的活塞到达第一纵向位置,即,动力冲程的结尾。汽缸总成800R的仍经减压的致动器活塞到达第二纵向位置,即,返回冲程的结尾。各种轴已旋转过了60度。800L的活塞已最大程度地膨胀至腔室中,且仍处于少许过压下以确保至壁的良好密封。800L的活塞内部的压力且因此与活塞800L连通的通道中的压力在腔室中的最高位置处(或在第一纵向位置处)是处于其动力冲程的最低值。凸轮轴并不将信号提供至阀,且因此阀活塞敞开且可能没有流入或流出。藉由至曲柄轴的连接器驱动的ESVT泵仍经定向,使得ESVT泵的活塞顶部的容积是最小的且因此导致高压力,且活塞下面的容积保持为大的从而具有低压力。
在图17C至图17E中过程的前半部分期间,汽缸800L的活塞致动器已执行动力冲程,从而将动力提供至主轴杆。主轴杆以与曲柄轴及凸轮轴相同的速度旋转。800R的活塞致动器用最少的功仅自第一纵向位置平移至第二纵向位置。此所需的功由主轴杆提供。需要能量的其它组件藉由辅助动力源(例如,曲柄轴及凸轮轴)提供动力。
图17E左侧展示图17E的按比例放大的左侧部分。
图17E右侧展示图17E的按比例放大的右侧部分。
在图17F中,凸轮轴上的凸轮再次提供信号。凸轮轴已进一步旋转,且此处相对于图17C中的开始情形旋转直至180度。而且,凸轮的信号是作为在图17C中有效的一信号的另一信号。该信号闭合汽缸800L的流出阀的阀活塞。阀通道中的压力等于动力冲程结尾处活塞致动器中的少许过压。藉由阀活塞的闭合,阀通道与ESVT泵交换流体,以使此两个压力平衡。ESVT泵活塞已进行一冲程使活塞的顶部容积放大,且因此减低此空间中的压力。活塞致动器800L的少许过压具有超出阀流出腔室的压力的正压力差,阀流出腔室的压力等于ESVT泵的顶端的压力。正压力差将移动阀致动器从而将芯销推到一旁,且使得流体能够自致动器活塞流向ESVT泵。此情形使活塞减压并使活塞为返回冲程做好准备,其中活塞必须与壁脱离或恰与壁接合。由于800L的流入阀的阀活塞并不接收凸轮的信号,因此阀活塞保持敞开,且并不允许通过阀的流。
对于控制800R的活塞及关联围封式空间的加压的阀组,第二凸轮的信号使流入阀的阀活塞闭合。流出阀的阀活塞保持敞开,且因此并不促进自活塞至ESVT泵的流。藉由闭合流入阀的阀活塞,使阀通道的压力与减压活塞的内部容积连通,使至第二纵向位置的返回冲程恰好完成。由于ESVT泵已进行了一冲程且ESVT泵的活塞下面的容积已减小,因此此容积中的流体经加压。汽缸总成800R与的连通的ESVT泵中的经加压流体导致阀致动器上的正压力差。此压力差实现自ESVT泵至致动器活塞及关联围封式空间的流。使活塞容器在压力下,因此使想要膨胀的活塞容器由于活塞外部藉由圆锥形腔室的壁固持而改为对壁施加力,从而导致活塞上的反作用力。此反作用力具有在腔室的纵向方向上的分量并驱动活塞。因此,藉由对800R的活塞加压,该活塞可执行即将来临的动力冲程。
在图17F中汽缸总成800L及800R的情形为图17C中其它汽缸总成进行到循环的一半之前的情形。压力、阀设置、纵向位置等与图17C中其它活塞为了使马达平稳地操作所采取的压力、阀设置、纵向位置等相当。
图17F左侧展示图17F的按比例放大的左侧部分。
图17F右侧展示图17F的按比例放大的右侧部分。
在图17G及图17H中,轴杆每次旋转了六分之一转,从而完成循环。凸轮轴上的凸轮在此两个步骤中不给出信号。因此,两个阀组的流入阀及流出阀的阀活塞保持敞开。由于阀活塞敞开,因此自每一阀的流入腔室压在致动器阀上的压力受阀通道的压力抵制,该阀通道的压力与阀的流入腔室恒定连通。由于阀致动器保持于适当位置,因此ESVT泵与活塞致动器之间没有发生流动。
而且,ESVT泵的设置保持与图17F的设置相当。ESVT泵中活塞上方的容积保持为大的,从而导致顶部流体的低压力,此容积与汽缸总成800L连通。且与汽缸总成800R连通的在活塞下面的容积保持为小的,从而导致高压力。由于在图17G、图17H中不存在流体流动,因此无进一步结果,但对于再次自17H至图17C的转变,ESVT泵中活塞的返回冲程会使压力改变,此为重要的以对适当的阀产生正压力差。
在图17G中,活塞总成800L自第一纵向位置移动至第二纵向位置。活塞自第一纵向位置移动至第二纵向位置。活塞处于非受压状态,且与腔室的壁脱离或恰与壁接合。同时,汽缸总成800R执行自第二纵向位置至第一纵向位置的动力冲程。藉此,受压活塞膨胀,从而减低内部压力并维持至圆锥形腔室的壁的良好接触。
在图17H中,总成800L的活塞致动器完成返回冲程,且到达圆锥形腔室的小末端,此处截面面积及圆周长度为最小的。汽缸总成800R的受压致动器活塞到达第一纵向位置,在该第一纵向位置处,活塞在圆锥形腔室的大末端中最大程度地膨胀,在该大末端处,大截面面积及圆周长度为最大的。在活塞中保持少许过压以确保至壁的良好密封直至动力冲程的最后移动。此时,壁的法线方向垂直于或几乎垂直于腔室的纵向轴线。
图17G左侧展示图17G的按比例放大的左侧部分。
图17G右侧展示图17G的按比例放大的右侧部分。
图17H左侧展示图17H的按比例放大的左侧部分。
图17H右侧展示图17H的按比例放大的右侧部分。
马达的正在进行的操作的下一步骤再次与图17C相同。因此,图17C至图17H的六个中间步骤的此循环描绘出了包含异步地操作的两个汽缸的马达的完整循环。
在图17I中,揭示当ESVT泵安装于两个子曲柄轴的连接处时的情形的实例。马达组件与图17C至图17H中所说明的马达相同。ESVT泵可藉由汽缸内部的与曲柄轴的轴线成一直线的机构(例如,蜗轮或具有弹簧的设备)操作。形成ESVT泵的笔直通道内部的活塞亦可藉由外部系统驱动。双路活塞在腔室中移动,且藉此扩大双路活塞移动远离的围封式区域的容积且减小其移动朝向的围封式空间的容积。此分别使围封式空间中的压力减低及增加。活塞同时密封两个围封式区域。
ESTV-同步曲柄轴设计-组件的组合使用
图18A至图18G(包括在内)展示基于两汽缸配置的多个汽缸马达,该两汽缸配置基于图18A的双汽缸配置,图18A的双汽缸配置基于参考图10A、图10B的图17A的单汽缸配置。然而,可使用任何充气式致动器活塞类型。
在图18A中展示两个汽缸,其在时间上同时结合每一汽缸的动力冲程。两个致动器活塞经由曲柄轴(其可包含两个子曲柄轴)彼此连通,其中此等致动器活塞的连接杆经定位而彼此成0°。
此情形藉由两个相同活塞腔室结合体的配置来进行,其中一汽缸的第二纵向位置在第二汽缸的第二纵向位置的同一几何位阶处。因此未对返回冲程供以动力,且此配置可与其它配置(包含大于2个汽缸的马达)结合以便在返回冲程处填充电力间隙。另一解决方案可为使用飞轮。
ESVT泵可经由(例如)在子曲柄轴的连接点处连接致动器活塞的围封式空间来组合至用于该两个汽缸之一泵以成为一个泵。
若致动器活塞的另一群组添加至该马达,且所添加的活塞腔室结合体的冲程与该马达的冲程相同,则图18的配置可用于总群组-优选地一ESVT泵可用于活塞腔室结合体的整个群组,以及一活塞腔室结合体用于压力/速度控制。
若致动器活塞的另一群组添加至该马达,且所添加的活塞腔室结合体的冲程与该马达的冲程相反,则图17的配置可用于总群组-一ESVT泵可用于活塞腔室结合体的整个群组结合外部通道,以及两个流动方向上的单向阀及阀致动器(请参见图17C至图17H(包括在内))。活塞腔室结合体的两个群组的两个曲柄轴可彼此连通,藉此每一曲柄轴内部的通道可优选地(例如)藉由填充物(例如,图11X的拉紧杆1270)分离。动力平衡可出现于该马达中,藉此各种致动器活塞的动力冲程经配置以使得马达提供恒定动力。
图18B至图18G中揭示了在一个循环期间马达的加压方案。马达具有如图18A中所展示的两个汽缸配置。每一汽缸总成的活塞致动器在该循环中在相同阶段时为连续的,活塞致动器并行地运转。
马达亦基于图11R,因为图17C至图17H的马达基于此概念,主要差异存在于活塞加压。辅助动力源为H2内燃机,该内燃机为强制液体冷却式。辅助动力源为泵、蓄电池及曲柄轴提供功。
安装于曲柄轴上的两个活塞致动器连接至一个ESVT泵。由于两个活塞的加压方案相同,因此活塞致动器对ESVT泵要求的压力设定相同。此允许用于每一致动器活塞的两个ESVT泵独立地简单接合为单一共享ESVT泵1055,仅其大小可能经调适。在ESVT泵之后,一活塞腔室结合体1050亦经安装以用于此2汽缸配置中的压力/速度控制。两个致动器活塞之间的连通出现于两个子曲柄轴的连接处,其中第二围封式空间与第三式围封空间如图11W或图11W'所揭示般连接。
无阀安装于ESVT泵与总成800L及800R的围封式空间或活塞致动器之间。为了中断ESVT泵与致动器活塞之间的连接,连接器含有多个孔,这样的孔使得流体能够流向ESVT泵或自ESVT泵流动或封锁此连通且设定围封式空间与相关联的活塞中的流体的量。图11T中给出致动器活塞总成与具有围封式空间的曲柄轴之间的此简易连接的实例。
在图18B中,自子曲柄轴中的围封式空间至相关联的活塞致动器的连通管线为敞开的,从而允许流体的流动。致动器活塞刚完成返回冲程且在第二纵向位置处。ESVT泵的曲柄轴使冲程向上,从而减少腔室内的容积且增加ESVT泵中的流体的压力。在至致动器活塞的连通管线敞开的情况下,加压流体可流动至减压的致动器活塞中。在返回冲程期间,致动器压力经减压,而不触碰壁或刚好与壁接合,不自上方的容积密封活塞下方的腔室中的容积。且在ESVT泵中的压力大于活塞致动器中的压力的情况下,高压流体流动至活塞致动器中。致动器活塞的加压建立与腔室壁的优良接触且过压使活塞致动器倾向于膨胀,此受腔室壁阻碍,但归因于圆锥形形状,反作用力导致活塞致动器朝向第一纵向位置向上移动。
图18B左侧展示图18B的按比例放大的左侧部分。
图18B右侧展示图18B的按比例放大的右侧部分。
在图18C中,活塞致动器在马达的动力冲程的半途处,马达的曲柄轴向上旋转。两个汽缸总成的情形相同,因为活塞致动器同步地移动。马达的曲柄轴旋转得略微更靠近活塞致动器与子曲柄轴中的围封式空间之间的连通管线,围封式空间为恒定的且敞开与ESVT泵的连通。藉由过压,活塞膨胀至圆锥形腔室的扩大区域中。当不与ESVT泵连通时活塞的内部压力减小且内部容积增加。ESVT泵维持腔室中的小容积,从而保持经连接系统中的高压力。
图18C左侧展示图18C的按比例放大的左侧部分。
图18C右侧展示图18C的按比例放大的右侧部分。
在图18D中,活塞致动器到达动力冲程的结尾。活塞在圆锥形腔室中最大程度地膨胀。活塞已在腔室中移动至第一纵向位置。尽管致动器活塞中的容积增加,但活塞内的流体在整个动力冲程内略微过压以建立与腔室壁的优良接触。活塞连接至的马达的曲柄轴相对于图18B中的开始情形达到半旋转。当子曲柄轴的围封式空间经连接时,自活塞杆至子曲柄轴中的围封式空间的连接器中的孔闭合,因此活塞致动器流体与ESVT泵或其它活塞致动器之间不存在连通。活塞中的流体的量保持相同。ESVT泵中的流体因为腔室中的小容积而处于高压下。
图18D左侧展示图18D的按比例放大的左侧部分。
图18D右侧展示图18D的按比例放大的右侧部分。
在图18E中,马达的曲柄轴转动得略微远一些,藉此曲柄轴中的围封式空间与活塞杆之间的孔敞开且流体的流动为可能的。ESVT泵的曲柄轴进行冲程使得ESVT泵中的已连接活塞远离泵腔室的流出而移动且ESVT泵中的容积扩大且压力减小。在活塞中有极小过压时,ESVT泵中的减小的压力较少,且因此来自活塞的流体将在ESVT泵的方向上流出,从而使活塞减压。藉由释放内部压力,活塞将形状自在第一纵向位置处与壁接触的球体-椭圆体形状改变为离开壁或刚好与壁接合的椭圆体形状。活塞亦可具有不同配置,其中伴随形状方案可不同于此方案。两个汽缸总成800L及800R的活塞致动器在返回冲程的开头。
图18E左侧展示图18E的按比例放大的左侧部分。
图18E右侧展示图18E的按比例放大的右侧部分。
在图18F中,致动器活塞800L及800R在返回冲程中间。马达的曲柄轴向下移动,从而提供功以将减压的汽缸自第一纵向位置移动至第二纵向位置。当连接器中的连通再次中断时,致动器活塞保持为减压的。活塞系统中的流体的量保持相等,且因为容积保持相同,所以压力也是恒定的。活塞保持为其在图18E中呈现的阶段的结束处所具有的形状。ESVT泵中的腔室的容积保持为大的,使得直到与活塞的连通封闭,活塞中的流体皆在ESVT泵的方向上流动。
图18F左侧展示图18F的按比例放大的左侧部分。
图18F右侧展示图18F的按比例放大的右侧部分。
在图18G中,活塞致动器完成循环且到达第二纵向位置。ESVT泵再次稍微减小腔室中的容积,但压力保持为低的。用于ESVT泵与致动器活塞之间的连通的孔亦封闭。在动力冲程期间,活塞致动器对曲柄轴做功以对经连接系统提供动力,而在两个活塞致动器的返回冲程期间,曲柄轴提供功以移动活塞致动器,因此由马达供应的动力不恒定。
图18G左侧展示图18G的按比例放大的左侧部分。
图18G右侧展示图18G的按比例放大的右侧部分。
CT-曲柄轴设计-组件的组合使用
图19A展示基于图11B、图11C的单汽缸马达,其中已进一步作出一些部分,辅助动力源(例如)经选择为一燃烧马达,该燃烧马达燃烧得自H2O的电解的H2。蓄水池1612可藉由外部源经由填充开口1614以H2O1613填充。来自该蓄水池的H2O可藉由通道[1615]输送至槽1616。在该槽中执行电解1617所需要的电力由与蓄电池832接触的连通管线[1069]提供。蓄电池832可由太阳伏打电池833充电且藉由交流发电机850接收能量。该交流发电机藉由有齿带及齿轮与马达的主曲柄轴852连通。蓄电池可能正向电起动马达830提供信号。来自蓄电池的另一连通管线[1064]可给出输入至减压阀840,减压阀840控制自压力储槽814经由通道829至活塞汽缸总成800L的第二围封式空间的流入连接器的流体流动。止回阀840的设定由调速器841控制。
电解过程的输出H2藉由通道[3545]馈送至内燃机3525。视情况,O2藉由分离通道[3546]输送至内燃机3525。在该内燃机中,藉由连通管线[1069]在信号的控制下,在产生水时处理H2及O2,水又可回过来(未图示)馈送至该蓄水池1612。内燃机亦可产生热,热可藉由热交换器传导走且用于除此马达之外的第二应用。内燃机向活塞泵826连接至的轴提供动力。该活塞泵使藉由通道[825]自流出连接器来到曲柄轴上的流体加压,曲柄轴连接至汽缸总成的第三围封式空间。曲柄轴852的自由端可连接飞轮835、离合器836或齿轮837(未图示)。
活塞总成800L根据如图11A中说明的消耗技术操作。曲柄轴中的第二围封式空间中的流体在经过减压阀840之后处于压力储槽814的压力或减小的压力下,而连接至流出连接器的通道[825]处于低压,但该压力相对于活塞泵826的压力可因为控制正压力差的该通道的末端处的单向阀而不同。活塞致动器藉由图11D中说明的连接器连接至曲柄轴。第二围封式空间与第三围封式空间彼此不连通,因为通道在连接器中被中断。该连接器允许流体藉由第二纵向位置处的活塞致动器自第二围封式空间流出。且当活塞总成处于第一围封位置时在第三围封与活塞致动器之间。在该第一纵向位置处,仍存在于致动器活塞中的极小过压建立流体至第三围封式空间中的流动,这是归因于通道[825]中的较低压力。活塞变成减压的且离开腔室的壁或刚好与的接合,而不自下方的容积密封活塞上方的容积。在返回冲程期间,藉由曲柄轴852的旋转,藉由活塞致动器形成的第二围封式空间与第三围封式空间之间的连通封闭。且当活塞到达第二围封式空间时,与第二围封式空间的连通敞开。该致动器活塞经减压且第二围封式空间藉由该压力储槽及该减压阀而处于该压力处,因此流体的流动将在致动器活塞的方向上。减压的活塞在腔室中膨胀且藉由壁上的力回过来接收反作用力。此力驱动致动器活塞向上至第一纵向位置。活塞的该膨胀及至第一纵向位置的移动为动力冲程。
图19B展示基于图19A的具有消耗技术的两汽缸马达,其中两个汽缸相对于子曲柄轴的连接的中心线镜射定位。两个活塞致动器800L及800R的第三围封式空间(出口)经由两个子曲柄轴的连接彼此连通,而第二围封式空间(入口)彼此(藉由止回阀)在外部连通,且其中曲柄轴(包含两个子曲柄轴)根据图18A的原理经设计,使得每一致动器活塞的动力冲程在相同(0°)方向上(同步地)移动。
在根据此同步原理在马达中需要两个以上汽缸时,可添加更多汽缸,使得(例如)另一第二围封式空间可连接至尚未使用的端以用于连接至所添加的汽缸的第二围封式空间,使得三汽缸马达形成。所添加的汽缸的当时仍自由的第三围封式空间可连接至另一所添加的汽缸的第三围封式空间,使得马达可用4个汽缸来起作用。现在所展示的子曲柄轴的通道的封闭末端可接着需要敞开以藉由相等加压方案在围封式空间之间建立连通。
图19B左侧展示图19B的左侧部分的放大图。
图19B右侧展示图19B的右侧部分的放大图。
图19C展示基于图19A的两汽缸马达,其处于可与图19B相当的加压过程中。图19C描绘具有同步操作的活塞的马达的配置可不同于活塞安装于相同方向上(0°)的马达。在图19C的配置中,活塞致动器的动力冲程出现于相同时刻,但致动器活塞800L的定向旋转超过180°。该复位向在至曲柄轴的连接中如在圆锥形腔室的方向上,其中活塞致动器向里移动,且因此动力冲程定向于相反方向上。子曲柄轴中的每一第二围封式空间藉由通道[829]连接至压力储槽且围封式空间藉由外部通道[825]彼此连通。第三围封式空间经由外部通道彼此连通,从而促进自致动器活塞至活塞泵的流动。在两个子曲柄轴的连接处,围封式空间中断且在活塞总成800L与800R之间不存在连通。
图19C左侧展示图19C的左侧部分的放大图。
图19C右侧展示图19C的右侧部分的放大图。
图19D展示基于图19A的两汽缸马达,其中活塞致动器异步地运转。当活塞总成800L以返回冲程开始时,活塞总成800R以动力冲程开始。因此,在一活塞致动器在第一纵向位置时,另一活塞致动器处于第二纵向位置,且反之亦然。致动器活塞的定向在相反方向上(180°)。因为在每一时刻存在动力冲程及返回冲程,因此由19D的马达供应的动力为连续的且具有相当恒定的位阶。每一汽缸总成的围封式空间不经由子曲柄轴连接,加压通道[829]与两个第二围封式空间连通。第三围封式空间之间的通道[825]亦与活塞泵826连通。因为自第二或第三围封式空间至致动器活塞的连接器中的开口在活塞总成800L与800R之间的循环的一半处不同,所以活塞总成之间藉由压力通道的连通限于围封式空间。因为在子曲柄轴之间不存在经由连接的连通,所以通道[825]及[829]在外部。
图19D左侧展示图19D的左侧部分的放大图。
图19D右侧展示图19D的右侧部分的放大图。
代替马达的动力侧处的有齿带,在驱动该(等)泵的情况下,完全可用齿轮来替换。
19620优选实施例的说明
图21A展示在与中心轴线3平行的活塞(未图示)的第一纵向位置处具有纵截面的壁部分2的所谓的恒定最大力腔室1。腔室壁的部分4具有腔室1的纵截面的凸形壁。腔室的外壁的纵截面的过渡段5,其自凸形壁部分4至凹形壁部分7。位于活塞(未图示)的第二纵向位置处的壁部分6未与腔室1的中心轴线3平行。在纵向位置处腔室1的纵截面10的共同边界9,其中1巴过压已由活塞(未图示)在自第一纵向位置移动至第二纵向位置时达到。在纵向位置处分别在腔室1的纵截面部分12、14、16、18、20、22、24、26、28、30之间的共同边界11、13、15、17、19、21、23、25及27,其中在(例如)先进的脚踏车气泵中分别超过大气压1、2、3、4、5、6、7、8、9、10巴的过压已由活塞(未图示)达到。对于10巴(过压)泵,纵截面部分28、29、30、31、32、33、34、35及6的内壁为凸形的,而纵截面部分7的内壁为凹形的(在6巴过压与7巴过压之间)。若盲从地遵循数学方程式,则虚线展示腔室的外部形状(36、37、38),出于设计的目的而进行此情形,使得避免腔室看起来上重下轻。此调适本身对最大工作力无影响,这是因为其在双曲线函数的开始进行(由于纵向方向上腔室的形状而在活塞上的工作力,其自第一纵向活塞至第二纵向活塞量测)。归因于相比腔室的总的长度,壁厚度的小及恒定的大小,对于这样的纵截面(未编号)的外壁也是该状况。请参见WO/2008/025391。
由于在活塞下的圆锥腔室的冲程容积的剩余容积及其压力的最大值(在此图中为:10巴),可在数学上判定这样的共同边界的纵向定位。特征在于自活塞的第一纵向位置至第二活塞位置计算的彼此跟随的这样的共同边界之间的距离随着过压额定值更高而减小。对于这样的纵截面部分28、29、30、31、32、33、34、35、6及7之各别壁的高度则也是该状况。在这样的共同边界处的壁的位置是基于最大工作力的选定值,在此状况下其为25公斤力。结果为腔室的特性形状(WO/2008/025391)。
图21B展示图21的10巴(过压)腔室的形状(连续线)及针对腔室的相同长度的16巴(过压)腔室(虚线)的形状。若部分30的内径的过渡大小将给出针对活塞的大小的问题,则可藉由使工作力的最大值增强过压的不变最大值而进行腔室的大小的重新计算。此情形将使(例如)参考数字30的直径更大。壁厚度在腔室的长度上大致均匀,但在该凹形部分7处,厚度可比壁的剩余部分的壁厚度大一点。若最大过压大于10巴(例如,16巴),则可进行另一重新计算。可藉由选择更高的最大工作力以使得横截面的圆周可变得更大来达成此情形。此情形意味着在圆周到达其由活塞类型界定的最小值以便确保活塞将不会卡住之前,腔室的角膜状外壁可更接近于第二纵向位置。在接近第一纵向位置处将逐字地遵循计算,腔室的大小将变得太大,且这是我们可在该第一纵向位置处界定其形状以使得圆周变得较小的原因,对于其它共同边界亦可为该状况。
可以如上文所说明的那种方式的类似方法进行最佳化对手泵的有需要的腔室的任务。待解决的其中的问题在于,内腔室壁的圆周的最小大小(取决于哪些是活塞可执行的)与在使用者固持把手的第一纵向位置处的该腔室的外部的最大圆周的间的良好折衷,及指定的最大工作力。
图22A展示先进的脚踏车脚踏泵的腔室的底部部分,其中亦可看到图21的腔室1的底部部分。腔室1安装于底座41上。可挠性衬垫42将腔室1装配于底座41上。软管43,其连接至压力膨胀槽49的出口44,此出口不具有止回阀。(示意性地描绘)活塞45包含活塞杆46。一止回阀47位于该活塞杆的底部处,止回阀47与外部大气(48)连通,且向腔室1敞开,以便在活塞45自第二纵向位置移动至第一纵向位置时填充腔室1。展示具有腔室56的膨胀压力槽49,其包含入口止回阀50,当入口止回阀50敞开时,腔室1与软管43经由出口44连通。膨胀压力槽49的外壁51的截面,及内壁52。膨胀压力槽49是装配于该槽49的顶端53与底端54之间。藉由O形环55将膨胀压力槽49的顶端53密封至腔室1的壁,而分别藉由气封螺纹58及59将顶端53及底端54密封至膨胀压力槽49的壁52。
对于极高压力(例如,16巴),且在活塞在密封至内腔室壁方面具有困难的状况下,此情形为优选实施例。此种构造避免自具有凸形壁的纵截面部分至具有凹形壁的纵截面部分的过渡段上的密封,请参见图1。
图23展示最大压力为10巴的另一恒定力腔室80,其除以下情形外具有与图1的腔室相同的规格:其需要保证受压容器类型活塞需要在第二纵向活塞位置上不移动-在该第二纵向活塞位置处的腔室的内壁81应经选择且展示成平行于腔室的中心轴线。
自共同边界83与84(分别对应于0巴过压及7巴过压)之间的纵截面部分的这样的凸形壁82至平行于腔室80的中心轴线85的该壁81的过渡段具有在共同边界84(其对应于7巴过压直至10巴过压的共同边界88为止)之间分别包含较小凹形子截面86.1、86.2及86.3的特定内部凹形形状86。该腔室的内壁及其外壁的形状可不再对应于彼此。在7巴过压的共同边界84与10巴过压的共同边界88之间的外壁仍为凸形,而内壁为凹形的。形状的此不同使增加关于腔室的壁厚度的其余部分之彼不同形状的壁厚度成为可能,在彼不同形状处腔室具有其最弱点:自凹形内壁部分至平行于该腔室的中心轴线的内壁的过渡段。定位于该腔室的内壁平行于该腔室的中心轴线之处的腔室的外壁89可经选择为直线,但不必然平行于该中心轴线。出于良好外形的目的,可进行此情形,这是因为弯曲形状给出某一视觉张力。
自凹形内壁至平行于腔室的中心轴线的该腔室的该内壁的过渡可平稳地进行,以便能够让活塞通过此过渡段而不卡住。
图24展示用于(例如)轮胎充气的先进脚踏泵的底座70。可挠性衬垫71使图3的圆锥形腔室80保持于恰当位置。腔室80的内壁81平行于腔室80的中心轴线85。充气式活塞73。封闭空间66。管65。入口止回阀75。出口止回阀76。软管77。量测空间78、79(在软管内部)。阀连接器67(未图示)。阀连接器67内部的空间68也是量测空间(未图示)的部分。
图25展示腔室100,其为图21的腔室1的10巴过压腔室。其第二纵向位置以共同边界27结束。此腔室的此底部旋紧于底部部分101上,该底部部分对应于图21的纵截面部分30。连接腔室的两个部分的螺纹为管螺纹102,其得到一密连接。出口104在腔室部分100的底部103中,软管接管105旋紧于出口104中。腔室部分100包含活塞106,该活塞已示意性地描绘。活塞106包含中空活塞杆107,中空活塞杆107包含止回阀108,止回阀108敞开活塞与底部103之间的空间109,且藉此让来自大气(48)的空气进入该空间109中。装配有软管夹111的软管110是在软管接管105上。该软管在其另一端处连接至(例如)阀连接器67。软管110中的孔112。
19630圆形腔室设计
优选实施例的说明
图30A展示图12B的圆形腔室,其中活塞在非移动腔室中移动。圆形子腔室961在比象限983早的象限982中具有最接近于圆形腔室960的中心点967的针对环绕剖面线981的中心点980,其中该线981置于象限983中。在圆中心980与圆剖面线981之间的半径线987。与圆形腔室960的中心点967最远的圆形子腔室961的环绕剖面线984在比线984所置于的象限迟的象限986中具有中心点985。在圆中心985与圆剖面线984之间的半径线988。此情形可对于所有其它子腔室962、963及964成立。在其它优选实施例中,这样的环绕剖面线可为圆形剖面线。
图30B展示图13C及图14D的圆形腔室,其中活塞并非在移动,而腔室在移动。此处为与图30A的设计相同的圆形腔室及子腔室的设计。
图31A展示图14D,其中展示该腔室1749的截面X-X,且截面X-X通过中心轴线1750。
图31B展示图31A的腔室1749的截面X-X的按比例放大细节。在截面X-X中展示腔室壁1785。壁1785分别包含管道1786、1787、1788、1789、1790、1791、1792、1793、1794、1795、1796及1797,这样的管道具有朝向腔室1749的开口。优选地,在截面X-X符合距圆形腔室1749的中心1750最远的截面处大致不存在管道。
自该截面处,围绕腔室1749的圆周,自截面X-X的线的两侧(1786/7/8/9/90/91及1796/5/4/3/2/1)处为具有增加宽度的管道:管道1791具有最大宽度。这样的管道意欲减少腔室1749的壁1785与活塞的接触区域的大小,使得在圆形腔室的方向上经由圆形腔室操纵活塞,且得到适当推进力,在该腔室1749内部的活塞与壁1785的接触区域的圆周周围,该推进力可归因于这样的管道而相等。
图32A展示腔室的壁与正交于基圆的平面在中心位于基圆处的圆中相交。
图32B展示活塞的边界的截面。
图32C展示盖几何形状,对于盖的面积及内部容积,仅需要值a及h,参见公式(2.1)及(2.2),虚拟球体的半径在(2.3)中给出。
图32D展示具有端盖的活塞。
图32E展示在透明费米管腔室内部的具有端盖的活塞。
图32F展示透明腔室壁内部可见的在活塞与腔室之间的纯接触区域。
图32G展示活塞与腔室之间的接触区域。
图32H展示腔室壁的截面。腔室反作用力藉由灰色(1800)来标记。截面上的总力正交于腔室壁。对于截面而言,为与所展示截面的(可变)纵向长度及活塞的内部压力成比例的力的值。
来自腔室壁的局部反作用力正交于截面的纵向宽度,其又在至中心圆的中心(亦即,原点)的距离上为线性的。如在恒定半径的管中,第一级,在截面周围长度变化。该长度线性地取决于至原点的距离。局部力对应地变化且因此协调局部力以驱动完整的壁及因此活塞以作围绕原点的纯旋转。费米构造。产生器圆在每一点处具有如所展示的正交平面。腔室壁与在产生器圆处具有其中心的圆中的每一此正交平面相交。在正交平面上选择该圆的半径以具有沿着产生器圆的根据弧长度的线性(或仅增加)值时,腔室壁为「圆锥形」。
图32I展示图32H的截面,其具有额外截面以便提供开放视图。
图32J展示图32H,且红色(1801)向量为在纵向方向上的灰色力(1800)的分量。
图32K展示图32J,其具有额外截面以便提供开放视图。
图32L展示图32J,其中沿着壁的实际滑动力以蓝色(1802)来展示,其是藉由将红色(1801)向量正交于腔室壁来投影而获得。
图32M展示图32L,其具有额外截面以便提供开放视图。
19640优选实施例的说明
图40A展示在腔室1506的第一纵向位置处的具有活塞1501的泵1500的纵截面,该活塞1501包含U形支撑装置1502、O形环1503及可挠性不透水层1504(上次提及的情形是藉由发泡体1505*支撑)。支撑装置1502藉由包含轴杆1510的悬架1508而可旋转地紧固至活塞杆1507。拉动弹簧1509在轴杆1510之上紧固至活塞杆1507,且另一端在更接近于O形环1503的支撑装置1502上。水平定位的弹簧1511支撑O形环1503。不透水可挠性薄片1504包含具有加固件1514(仅在图40B、图41D、图41E中展示)的层1512,该层1512经硫化于无加固件的层1513上。腔室1506的中心轴线1518。在将轴杆1510的中心与O形环1503的中心连接的线与中心轴线1518之间的角度α。不透水可挠性薄片藉由自腔室1506中的流体的装载而不受应力,该装载垂直于腔室1506的中心轴线1518。
图40B展示不透水可挠性薄片1504经硫化于O形环1503中。无加固件的层1513及具有加固件1515的层1512硫化于彼此之上。支撑装置1502及水平弹簧1511硫化于O形环1503及不透水薄片1504的层1513上。支撑装置1502的末端具有在制造时配合O形环1503的形状的小弯曲平坦表面1516。O形环1503经挤压于腔室1506的壁1517上。
图40C展示在第二纵向位置处的图40A的活塞的纵截面。活塞杆1507、腔室1506的中心轴线1518,以及壁1517。支撑装置1502围绕轴线1510旋转。挤压发泡体1505'。将弹簧1509'拉动得更长。O形环1503在大小上增加且仍经挤压至腔室1506的壁1517。不透水薄片1504'在厚度上增加,而水平弹簧1511'经挤压在一起。在将轴杆1510的中心与O形环1503的中心连接的线与中心轴线1518之间的角度β。
α=43°
β=平行于中心轴线
*发泡体可包含可旋转地紧固至活塞杆的加强件。
图41A展示图40A的活塞1501的俯视图及自第一纵向位置检视的腔室1506的截面。腔室1506的壁1517。活塞杆1507。支撑装置1502的悬架1508。轴杆1510。支撑装置1502的拉动弹簧1509。
图41B展示关于图40A的活塞1501的O形环1503及卧簧(lying spring)1511的支撑装置1502的悬吊的细节。在硫化于O形环1503上的支撑装置1502的末端处的小弯曲平坦表面1516。支撑装置1502的末端1519具有凹口1521,凹口1521的大小及形状与水平卧簧1511的大小及形状配合。卧簧1511的边界1520,该弹簧在支撑装置1502的末端处仅部分展示。
图41C展示在第二纵向位置处的图40A的具有活塞1501的腔室1506的截面。支撑装置1502的悬吊1508。
图41D展示可挠性不透水薄片1504的螺旋加固件1522、1523、1524,材料为可挠性的。此等螺旋在某一距离上围绕腔室1506的中心轴线1518大致彼此同心地绘制。其它配置(例如,具有彼此可以小角度相交的加固件的两层)可为可能的,但未展示。
图41E展示另一加固件配置,亦即置成同心地围绕腔室1506的中心轴线1518的或多或少弹性的加固部件1525。
图42A展示在第一纵向位置处的活塞1530的纵截面,该活塞1530包含支撑装置1502、O形环1503及可挠性不透水薄片1531(上次提及的情形是与腔室1506的中心轴线1518成特定角度)。该薄片1531硫化(1532)于活塞杆1507上。在将轴杆1510的中心与O形环1503的中心连接的线与中心轴线1518之间的角度α。可挠性不透水薄片1531具有与腔室1506的中心轴线1518所成的角度γ。
图42B展示硫化在一起的支撑装置1507、O形环1503及可挠性不透水层1531的悬吊的细节。顶层1533包含加固件(如图41D至图41E的那种加固件),而底层1534不具有加固件。在将轴杆1510的中心与O形环1503的中心连接的线与中心轴线1518之间的角度β。
180°-γ≈110°(>90°)
图42C展示在第二纵向位置处的图42A的活塞1530的纵截面。可挠性不透水薄片1531与腔室1506的中心轴线1518之间的角度ζ。
180°-ζ≈95°(>90°)
19650优选实施例的说明
图50展示固持器1224及分别在该固持器1224中的加强件1208、1209及1210的分别在三行孔1240、1241及1242中的悬吊的俯视图。分别的小弯曲末端1220、1221及1222。请注意,加强件1208、1209及1210分别愈长,这样的小弯曲末端1220、1221及1222分别愈长,加强件就愈长。活塞杆(未图示)的孔1243。中心轴线1244。该活塞1200的发泡体1245。
图51展示图50的活塞1200,其建置于具有腔室1202及顶部1203的泵1201中且展示于该腔室1202的第一纵向位置1204处。轴承1206在顶部1205中,在轴承1206中活塞杆1207移动。轴承1206装配在该顶部1203中。腔室1202为力独立于压力的类型(参见19620)。该腔室1202的壁1207。所有加强件1208、(1209虚线)及1210分别具有分别增加的直径1211、(1212)及1213的自由端。不透水层1214,其藉由夹1215而封闭至活塞杆1207,而在活塞1200的顶部1216处,发泡体可在非受压侧1202'处与腔室1202中的流体连通。分别具有弯曲1217、(1218)、1219且分别具有小弯曲末端1220、(1221)及1222的加强件1208、(1209)及1210。这样的小弯曲末端1220、(1221)及1222分别可藉由调整部件1223按压,调整部件1223可在固持器1224内转动,固持器1224藉由O形环1227而密封至活塞杆1207。该调整部件1223可在该固持器1224中旋转,且密封地连接至该不透水层1214。活塞1200藉由固持器1224装配于活塞杆1207上,固持器1224安装于弹簧环1225内,而夹1215安装于弹簧环1226。腔室1202的中心轴线1243。
图52展示加强件1209的弯曲1218。加强件1209的增加的直径1212。腔室1202。末端1221。
19650-1优选实施例的说明
图55A展示在先进泵的第一纵向位置处的活塞1300,该活塞1300包含发泡体1301及在该发泡体1301周围的不透水层1305,该发泡体具有在朝向该活塞1300的加压侧的方向上定位成环绕活塞杆1306的三个圆形列的金属加固销1302、1303、1304,这样的金属加固销藉由磁力紧固至固持器1308的磁性固持器板1307,固持器1308安装于活塞杆1306上。该固持器板1307已胶合地或藉由其它手段安装至固持器1308上。该固持器1308能够绕着活塞杆1306旋转,且在纵向方向上藉由两个弹簧板1310及1311紧固至该活塞杆1306,弹簧板1310及1311分别配合于该活塞杆1306的凹口1312及1313中。这样的销的金属可经磁化。发泡体1301可由敞开发泡胞制成,优选为PU发泡体(如本专利申请案的章节19650中所论述),这样的敞开发泡胞的排气在图55B中加以论述。固持器1308具有用于O形环1318的压盖1317,O形环1318密封该固持器1308至活塞杆1306。活塞1300的中心轴线1319。不透水层1305可由天然橡胶(NR)制成,且制造尺寸及形状为定位于腔室的第二纵向位置(未图标)处时该活塞1300'的外部的大小及形状。亦即,当活塞1300'藉由膨胀的发泡体1301的力而朝第一纵向位置运转时,该不透水层1305膨胀。这样的加固销1302、1303、1304可具有薄的PU层(未图示),此使得PU发泡体较好地固持于这样的销1302、1303、1304上。此表面处理可藉由(例如)将这样的销1302、1303、1304浸渍于PU发泡体流体中来进行。箭头1335展示当活塞1300朝第二纵向位置运转时发泡体被挤向活塞杆1306的方式,其中活塞具有参考1300'。活塞1300的低压侧1315,及大气1316。
图55B展示安装于该固持器1308上的固持器板1307的扩大纵截面P-P。该固持器1308的中心轴线1325。固持器板1307(例如)藉由压缩金属粉末及此后给其加背衬而由磁性材料制成。排气通道1314在固持器1308的顶部上,其中中心轴线1321(亦参见图55C)穿过通道1320、固持器板1307(请参见图55C),使得敞开发泡胞内的流体能够传送至该活塞1300的非加压侧1315及自该活塞1300的非加压侧1315传送至该非加压侧1315附近的大气1316。此构造亦用于图55E至图55H(包括在内)中。
图55C展示固持器1308上的固持器板1307的放大图。该固持器板的底面包含三行1326、1327、1328各别小的封闭修圆的端孔1329、1330、1331,图55A的金属销1302、1303、1304的末端固持在这样的端孔中。这样的末端可经修圆,使得此等末端分别较好地配合于这样的端孔1329、1330、1331中。这样的端孔的修圆及「原木」孔的侧(半径分别略大于这样的销1302、1303及1304(此图中未图示)的直径)使得这样的销1302、1303、1304在包含固持器1308的中心轴线的平面中旋转。修圆端孔的中心均位于垂直于固持器1308的中心轴线的平面中。这样的端孔1329、1330及1331的左侧不如每一孔的右侧深,以便将各别销1302、1303及1304的顶部分别引导至这样的端孔1329、1330及1331的各别修圆侧。当固持器板1307由(例如)螺钉(未图示)紧固至固持器1308时,固持器1308的小圆形凹座1332在固持器1308与固持器板1307之间,小圆形凹座1332使得不透水层1305能够挤压于固持器1308与固持器板1307之间。
图55D展示用于不透水层1305(未图示)的改良挤压的该凹座1332中的隆凸1333的放大图。此构造亦用于图55E及图55G的实施例中,其分别放大地展示于图55F及图55H中。
图55E展示图55A至图55D中所展示的解决方案的替代解决方案。图55F中详细展示新加固件及活塞1350(未图示)的发泡体1351(未图示)至固持器1359的紧固。该活塞1350定位于先进泵的第一纵向位置处。排气通道1314与图55B及图55C中说明的排气通道相同。
图55F展示固持器板1358及固持器1359的放大图。该活塞1350包含分别作为该发泡体的加固件的塑料销1352、1353及1354,其优选由与发泡体相同的材料(优选为如图55A中说明的PU)制成,塑料销1352、1353及1354藉由其球体形状末端1355、1356及1357分别可旋转地紧固至该固持器板1358的球体空腔1360、1361及1362中,固持器板1358安装于固持器1359上,固持器1359安装于活塞杆1306上,如图55A的说明中所论述。该固持器板1358另外包含分别用于引导这样的销1352、1353及1354各别的其它开口1363、1364及1365。这样的销1352、1353及1354可具有不均匀厚度以便较好地固持该发泡体。最佳配置可为厚度不均匀性首先开始于比附图中所展示离球体形状末端1355、1356及1357远一些,以免在这样的销1352、1353及1354逆时针转动时在这样的球体形状末端附近过多地挤压这样的销1352、1353及1354之间的发泡体,且当活塞1300向第二纵向位置运转时彼此更接近。对于固持器1359与固持器板1358之间的不透水层1305的紧固的说明,请参见图55C及图55D。
图55G展示具有固持器1365及加固销1366、1367及1368的图55E及图55F中所展示的解决方案的替代解决方案。
图56H展示该固持器1365的放大图,固持器1365包含固持器板1369及由可挠性材料制成的圆形盘1370。加固销1366、1367及1368与图56E及图56F中所展示的销类似,除了销1366及1367(及可能亦有1368-但此处未图示)各自包含各自连接至球体末端1355、1356(及1357)的销1371、1372(及1373-未图示)外。这样的销1372及1372黏至弹性盘1370中,且在活塞向第一纵向位置运转时使销1352、1353及1354自动地顺时针转动。
19660优选实施例的说明
图60展示腔室1401中在冲程开头及结尾时的细长容器型活塞1400,腔室1401具有中心轴线1402。腔室为活塞杆上的力在冲程期间约为均匀的类型。第二纵向位置处活塞的形状为在自未受应力产生模型加压后的「开始」椭圆体1403,其中该形状为大致圆柱体状形状(参见图61及图62)。第一纵向位置附近该活塞的形状为最终椭圆体1404,其几乎为一球体1405(虚线)。其间的活塞1400具有椭圆体的形状。第一纵向位置处椭圆体而非球体的细节与球体的此等细节相同。
图61展示未受应力产生的容器型活塞1400,其在受应力时可具有椭圆体或球体的形状。不可移动盖1420处于该图的底部处,其具有用于O形环(未图示)的压盖1421,O形环在活塞杆(未图示)上拉紧。或多或少为用于O形环(未图示)的压盖的凹座1422,其经由孔1432使活塞1400的底部在螺栓(未图示)上拉紧,该螺栓锁定活塞杆(未图示)的底部。可移动盖1423处于该图的顶部上,该盖1423可在活塞杆(未图示)移动。用于O形环(未图示)的压盖1424,其使活塞在该活塞1400的顶部中拉紧。盖1420及1423分别具有凹座1425及1426,其分别用以使在这样的盖1420及1423上的容器活塞1400的可挠性壁1427硫化。该壁1427在该图中展示为具有两个层:经加固层1428及充当经加固层1428的罩1429的层。虚线展示分别在其它层1428及1429的顶部上的可能的第三层1430及1431,该第三层仅存在于该两个层1428及1429分别在盖1420及1423上经硫化的位置上。中心轴线1433。活塞1400的壁1427大致与中心轴线1433平行。加固带1440铺成平行图案,平行于中心轴线1433。在存在两个层时,为加固图案1441。
图61分别展示图61的盖1420及1423两者。在外侧处存在分别自可挠性壁1427至该壁1427的分别在这样的盖1420及1423的部分1425及1426上经硫化的部分的修圆的过渡段1434及1435。在可挠性壁1427的内侧处,刚好在该可挠性壁1427与这样的盖1420及1423的部分1425及1426会合之前,分别存在一修圆的过渡段1436及1437。当活塞因充气而受应力时,此等过渡段1436及1437提供壁的稳定过渡。
19660-2优选实施例的说明
图63展示自致动器活塞(未图示)的壁至腔室2276的壁2275的力,腔室2276具有不同截面面积及不同或相等的圆周,且具有中心轴线2277。对致动器活塞的壁(未图示-请参见图64A)的膨胀力的反作用力2278垂直于壁2275。在翻滚期间,且具体而言在该致动器活塞的壁(未图示-请参见图64A)在腔室的壁2275上滑动时,来自致动器活塞的摩擦力2281。致动器活塞的壁(未图示-请参见图64A)的腔室2276的壁2275的反作用力2279。该沿着该腔室2276的壁2275的分量2280。该分量2280展示得比摩擦力2281大。腔室2276的壁2275与该腔室2276的中心轴线2277之间的角度α。
图64A展示具有纵向中心轴线2287的腔室2286中的椭圆体类型的致动器活塞2285,其中该腔室2286的壁2287与中心轴线2288具有角度β且绘制为20°角。该致动器活塞2285的壁2289接合地连接至该腔室2287的壁2287。
图64B展示具有纵向中心轴线2292的腔室2291中的椭圆体类型的致动器活塞2290,其中该腔室2291的壁2293与中心轴线2292具有角度γ且绘制为10°。该致动器活塞2290的壁2295接合地连接至该腔室2291的壁2293。该致动器活塞2290展示于该腔室2291中的三个位置2296、2297及2298上,从而证明有可能根据本发明在(例如)汽车马达中使用该角度,汽车马达具有86.4mm(如Golf Mark II的1595cc汽油马达)的冲程长度,与该当前汽油马达尺寸相当。
19680-2优选实施例的说明
图80A展示具有中心轴线2102的根据章节19620的泵的腔室2101(然而可使用任何其它腔室配置),及该腔室2101的壁2103,其中可(例如)为充气式的根据章节19660的活塞2104、2104'及2104″在三个不同纵向位置(分别为第一、中间及第二)上,该活塞2104的壁2105包含分离部分2106,其截面为圆形区段形状,分离壁部分调适其位置以适应该腔室2101的壁2103的斜率a及中心线2102。
图80B展示当该活塞2104处于第一纵向位置时分别为腔室2101的壁2103的接触表面2107及活塞2104的壁2105的接触表面2108的按比例放大(5:1)细节图,分离壁部分2106的该表面2108可在最后提及的表面2109上翻滚及滑动。这样的接触表面2107及2108分别接合地连接至腔室2101的壁2103及至该活塞壁2105的倾斜壁部分2109,该倾斜壁部分2109具有比最靠近该腔室2101的壁2103的邻近活塞壁2105的最小圆周小的最小圆周。清晰地展示了该活塞2104的表面2105远离腔室2101的壁2103。具有该腔室2101的壁2103的该分离壁部分2106的接触表面2107包含部分两个表面2110及2111,这样的表面与该腔室的壁成角度b及角度c,角度b及角度c在壁2103的接触表面2108处紧密地挤压至该腔室2101的壁2103,从而具有腔室壁2103与中心轴线2102所成的角度f。当活塞2104的圆周变大时,分离壁部分2106可被挤向该腔室2101的壁2103,而该活塞2104的壁2105的其余者绷紧,藉此自其原始(图80F)位置收缩。该活塞2104的横向中心线2115。分离壁部分2106的中心线2114穿过分离壁部分2106与该活塞2104的壁2105的接触点中间2116。该横向中心线2114与垂直于该腔室2101的中心轴线2102的线之间的角度d。
该分离壁部分2106的纵截面的圆形部分(例如)藉由硫化与该活塞2104的壁的接触表面2127可刚好为该分离壁部分2106的横向中心线2114附近的该圆形区段的一部分。邻近壁2105将接着能够弯曲得更多,此使得该分离壁部分能够保持伸出壁2105之外,且藉此配置该腔室2101的壁2103与该活塞2104、2104'、2104″的邻近壁2105的间隙。在图80H中所展示的分离壁部分2123与图84B及图84F各别的圆环2207、2244,情况亦可如此。相比于活塞2104在第二纵向位置上时,当该活塞2104在第一纵向位置上时,该分离壁部分2106的圆周亦将大得多。
图80C展示当活塞处于第二纵向位置时的分离壁部分2106。此处该活塞2104'的壁2105仍远离腔室2101的壁2103,但比当活塞2104'处于第一纵向位置(图80B)时的状况少。该横向中心线2114与垂直于该腔室2101的中心轴线2102的线之间的角度e。该活塞2104'的横向中心线2115。
图80D展示分离壁部分2106,分离壁部分2106的截面为活塞2104处于第二纵向位置时该活塞2104″的壁2105的圆形区段形状-活塞2104在该壁2105的圆周内的位置使得活塞2104能够在腔室2101的第二纵向位置的彼部分中,其中腔室2101的壁(未图示)2103大致平行于该腔室2101的中心轴线2102。
图80E展示图80A至图80C中所展示的分离壁部分的替代球体形状的分离壁部分2112。优点可为与图80A至图80C的圆形区段形状的分离壁部分2106的情况相比,该活塞2104″的分离壁部分2112与该腔室2101的壁(未图示)2103之间的间隙可相对较大。分离壁部分2112的横向中心线2117。
图80F展示具有中心线2114的分离壁部分2113的替代半圆形状,中心线2114与图80A至图80C中所展示的该活塞的横向中心线2115相同。当该活塞2104″处于第二纵向位置时(如制造时),该分离壁部分根据章节19660在(按比例放大之)活塞上经硫化。
图80G展示图80F的实施例的改良版本,其中分离壁部分2113的横向中心线2120定位于穿过该活塞2104″的可挠性壁的纵向中点的线2121下方,以便确保与圆锥形腔室的恰当接触区域,其中最小截面面积是在第二纵向位置处,亦即最接近该活塞2104″的最接近第二纵向位置的部分。其它腔室配置可给出该分离壁部分2113及其横向中心线2120的另一定位。
图80H展示第一纵向位置处的较长活塞2126(相比于图80G中所展示的活塞),其中活塞2126已充气。分离壁部分2123的中心线2122定位于穿过该活塞2126的可挠性壁2125的纵向中点的横向中心线2124下方,以便确保与腔室(未图标)的恰当接触区域。其它腔室配置可给出该活塞2126的壁2125上的该分离壁部分2106的另一定位。
图80I及图80J展示活塞2130,其如所制造在横向中心线2131处(因此在第二纵向位置处)具有减小的圆周。分离壁部分2133的中心线2132,如所制造。当腔室2136的壁2134自与该腔室2136的中心轴线2138平行变为不平行时,此使得与分离壁部分2133的其它部分相比,能够较好地避免该活塞2130的壁2134的其它部分接触腔室2136的壁2134,尤其当该活塞在第一纵向位置2139的方向上自如图80I中所展示的腔室(根据本专利申请案的章节19620-然而可使用任何其它腔室配置)的极端第二纵向位置2137移动时。该活塞2130的纵向中心线2135。
图81A展示具有中心轴线2102的根据章节19620的泵的腔室2101(然而可使用任何其它腔室配置),及该腔室2101的壁2103,其中可为充气式的根据章节19660(例如,根据图61)的扩大活塞2140在三个不同纵向位置2140、2140'及2140″上,该活塞2140、2140'及2140″的壁2141包含一个以上(例如,两个)分离壁部分2142及2143,其每一纵向截面为圆形区段形状,分离壁部分调适其位置以适应该腔室2101的壁2103之各别平行(极端第二纵向位置)、凹形(自极端第二纵向位置转变为较接近第一纵向位置的位置)及凸形壁(自该转变至第一纵向位置)。
图81B展示分别用于分离壁部分2142及2143的按比例放大的接触表面2144/2145及2146/2147,分离壁部分2142及2143在第一纵向位置处密封地连接至腔室2101的壁2103且分别连接至该活塞壁2141的倾斜部分2148及2149,这样的倾斜部分2148及2149具有比邻近活塞壁的最小圆周小的最小圆周,邻近活塞壁定位得最靠近该腔室2101的壁2103。分离壁部分2142及2143定位成距彼此为某一距离g,以便避免该活塞2140的壁2141与该腔室2101的壁2103接合及/或密封地接合。取决于腔室2101的壁2103的斜率e,与定位成最靠近第二纵向位置的分离壁部分2142相比,定位成最靠近第一纵向位置的分离壁部分2143较靠近该活塞2141的横向中心线2130。分离壁部分的位置可与上文所提及的不同,且取决于活塞2140、2140'的形状及腔室2101的壁2103的斜率,其中目标为避免活塞的连续弯曲壁,以便避免活塞2140、2140'可能在腔室2101的表面2103上翻滚。
图81C展示当该活塞2121定位于第一纵向位置与第二纵向位置之间时这样的接触表面的按比例放大的细节图。此处在该活塞2140'的壁2136与该腔室2101的壁2103之间亦不存在接触。
请注意,垂直于该腔室的壁2103的线与具有该腔室2101的倾斜壁2103的这样的分离部分的中心轴线2137及2138之间的角度为这样的不相同的角度,且比图81B中的角度大。
图81D展示该(按比例放大12.5:1)活塞,其定位于极端第二纵向位置,如所制造。如图80D中,活塞2140″可包含在该腔室2101(未图示)中的分离壁部分2142及2143,其中其壁2103(未图示)平行于该腔室2101的中心轴线2102(未图示)。箭头展示活塞2140″的横向中心线2130。
图82A展示具有纵向中心线2102的根据章节19620的泵的腔室2101(然而可使用任何其它腔室配置),其具有可为充气式的活塞2145,该活塞2145、2145'及2145″分别展示于三个不同纵向位置上,活塞壁2146包含分别在横向平面中具有不同圆周的两个部分2147及2148,其中最靠近第一纵向位置的部分2147具有最大圆周,且包含分别在腔室2101的壁2103与活塞壁2146之间的接触区域2149、2149'及2149″。该接触区域的大小在三个纵向位置中的每一个上可不同。
图82B展示当该活塞2145处于第一纵向位置时该接触区域2149的按比例放大(5:1)的细节图。两个活塞壁部分2147及2148。活塞壁部分2147包含外部外皮部分2150,其刚好终止于接触区域2149下方,其具有自壁部分2147至壁部分2148的壁2146的阶梯式过渡2199,其中最接近第一纵向位置的活塞壁部分2147相比于最接近第二纵向位置的壁部分2148最靠近腔室2101的壁2103。在该外皮部分2150下面可为另一外皮部分2151,优选为一层,视情况为加固层。此外皮部分2151优选存在于整个活塞壁2146中。大致(重迭将为优选的)在活塞壁部分2147的外部外皮部分2150终止之处内部外皮部分2152开始,内部外皮部分2152为活塞壁部分2148的部分,且定位于外部外皮部分2151后面。该活塞之内含物可为流体、流体的混合物或发泡体(未图示)。在该活塞2145的壁2146的外皮部分2148与该腔室2101的壁2103之间不存在接触。该活塞2145的横向中心线2153相比于自壁部分2147至壁部分2148的壁2146的阶梯式过渡2199更接近第一纵向位置。
图82C展示当该活塞2145'定位于第一纵向位置与第二纵向位置之间时该接触区域2149'的按比例放大的细节图。此处在该活塞2145'的壁部分2148'的外皮部分2151与该腔室2101的壁2103之间亦不存在接触。展示了具有该腔室2101的壁2103的壁部分2147'的接触区域2149'可不同于图82B的接触区域2149。该活塞2145'的横向中心线2153'。此中心线2153'可定位得比自壁部分2147至壁部分2148的壁2146的该阶梯式过渡2199更靠近第一纵向位置。
图82D展示该(按比例放大12.5:1)活塞2145″,该活塞2145″的壁2146,该活塞2145″定位于第二纵向位置处-腔室未图示。壁部分2147具有直径而壁部分2148具有壁部分活塞2145″的横向中心线2153″。
图83A展示如所制造处于第二纵向位置的图82A至图82D(包括在内)的活塞2121″,及活塞杆2151。
图83B展示处于第一纵向位置的图83A的活塞2121,其中该活塞2121经由其活塞杆2151充气(箭头2152)。
图83C展示处于第一纵向位置的图83B的活塞2121,其中在可移动盖2154的位置已藉由夹2155紧固于活塞杆2151上之后,该活塞2121经由其活塞杆2151放气(箭头2153)。
图83D展示处于第一纵向位置的图83C的活塞2121,其中该活塞2121的空腔(未图示)(2156)藉由发泡体(未图示)(2158)经由其活塞杆2151的围封式空间(2159)填充(箭头2157)。此发泡体可为PU发泡体(聚胺基甲酸酯),优选为记忆PU发泡体类型(请参见本专利申请案的章节19640)与标准PU发泡体类型的混合物-此为具有敞开发泡胞结构的优良可压缩发泡体。
图83E展示处于第一纵向位置的图83D的活塞2121,其中在移除该夹2155之后,该活塞2121的空腔(未图示)(2156)已藉由该发泡体(未图示)(2158)填充。现可能(例如)藉由将该活塞杆2151(包括该活塞2121)自第一纵向位置移动至第二纵向位置而不用很多力就能压缩该活塞2121的壁2146。
可能有必要经由该发泡体的敞开发泡胞添加压缩流体(诸如气态介质),以便达成用于该活塞的恰当密封力及/或恰当压缩力。
图83F展示图83D的具有插入及现在压缩的发泡体(未图示)(2158)的该活塞2121″及其活塞杆2151,及用于该活塞2121″的围封式空间(2159)(未图示)+空腔(2156)(未图示)的根据WO2109/083274的图3B的组合压力传感器2160及充气阀2161。该活塞杆2151可优选为其围封式空间(未图示)(2159)具有恒定容积(WO2110/094317)的类型,视情况为根据WO2100/070227具有可变容积的类型。
图83G展示图83F的组合传感器-充气阀配置的放大图。充气阀2161具有用于活塞杆2151的围封式空间2159的入口2196。根据WO2111/000578的压力传感器2160的入口2194及其出口2195。
图83H展示图83D的具有插入的发泡体(未图示)(2158)的该活塞2121″及其活塞杆2151,及用于该活塞2121″的围封式空间(2159)(未图示)+空腔(2156)(未图示)的根据WO2111/000578的图5的组合压力传感器2162及充气阀2161。该活塞杆2151可优选为其围封式空间(未图示)(2159)具有恒定容积(WO2110/094317)的类型,视情况为根据WO2100/070227具有可变容积的类型。
图83I展示图83H的组合传感器-充气阀配置的放大图。充气阀2161具有用于活塞杆2151的围封式空间2159的入口2196。根据WO2111/000578的压力传感器2162的入口2194及其出口2197。
图83J展示图83D的具有插入的发泡体(未图示)(2158)的该活塞2121″及其活塞杆2151,及用于该活塞2121″的围封式空间(2163)(未图示)+空腔(2156)(未图示)的根据WO2111/000578的图9的组合压力传感器2164及充气阀2165。该活塞杆2151可优选为其围封式空间(未图示)(2163)具有恒定容积(WO2110/094317)的类型,视情况为根据WO2100/070227具有可变容积的类型。
图83K展示图83J的组合传感器-充气阀配置的放大图。充气阀2165具有用于活塞杆2151的围封式空间2163的入口2198。根据WO2111/000578的压力传感器2164的入口2194及其出口2199。
图83D中陈述的该PU发泡体膨胀至其预设大小以鼓起该活塞2121的该壁2146-朝固定盖2167拉动该可移动盖2154的弹簧2166,添加用于该膨胀的力。该弹簧2166定位于该活塞杆2151上方,且附接至该可移动盖2154及固定件2168,固定件2168定位于该活塞杆2151的构造2168中。
为了解决充气椭圆体的容积比小围封式空间(例如,活塞杆的围封式空间)的容积大得多的问题,充气容积已实质上减小(例如)为充气式圆环,同时活塞的壁的膨胀得以保持。这意味着当将充气活塞自第一纵向位置推动至第二纵向位置时,内部压力的上升为小的,从而使得活塞的大小能够被压下(不会卡住)。
图84A展示具有中心轴线2171的在第一纵向位置处的椭圆体形状类型的活塞2170(腔室未图示),及活塞杆2172,固定盖2173及可移动盖2174,该活塞2170的弹性可挠性壁2175(例如)藉由硫化而安装于固定盖2173及可移动盖2174上,该壁2175具有加固层2176。该活塞2170具有已图示且在图82A至图82D(包括在内)中所论述的类型的壁。该壁2175在内部具有U形拱顶2177,充气式圆环2178定位于U形拱顶2177中,充气式圆环2178具有具加固件2180的壁2179,使得该圆环2178的圆周大小藉由较高内部压力增加而不改变其外部截面直径d,且藉由较低压力减小。这意味着当该活塞2170处于腔室(未图示)的第二纵向位置时,该活塞2170的壁2175'大致平行于中心轴线2171,且该圆环2178'定位成邻近该壁2175及该活塞杆2172,该活塞杆2172具有收缩2181以用于给该圆环2178'腾出空间。该圆环2178的壁2179比该活塞2170处于第一纵向位置时的壁厚得多,壁2179具有具超过54°44'的角度的加固件2180。可挠性软管2182穿过其通道2190与该活塞杆2172的围封式空间2183连通,且在该通道2182的另一末端与该圆环2178内的通道2184连通。当该活塞在第一纵向位置与第二纵向位置之间移动时,U形拱顶2177引导该圆环2178。为了降低使该活塞2170的壁2175膨胀所必要的力,当活塞2170自第二纵向位置移动至第一纵向位置时,拉动弹簧2185定位于该活塞杆2172上方,且附接至该移动盖2174及卡钩2186,卡钩2186紧固于活塞杆2172的该收缩2181中。当该活塞2170处于腔室的第二纵向位置时,观察该圆环2178'内的通道2184'的小直径。可挠性软管2182及其通道2190的截面。该通道2190在一末端处与围封式空间2183连通,且在另一末端与通道2184及2184'连通。该活塞2170的壁2175的高压侧2187由该活塞2170的壁2175至2187的内部2192内的发泡体2193(例如,本专利申请案的章节19630中揭示的种类且用于发泡体活塞中的PU发泡体)支撑。因为该发泡体2193具有敞开发泡胞,所以其与该活塞(未图示)的围封式空间2183(未图示)或优选与低压侧2188(未图示,或参看图84B),视情况高压侧2191连通。展示具有中心轴线2194的该圆环2178、2178',其藉由该活塞2170的横向中心轴线2195来收敛,以便获得最佳椭圆体形状的壁2175。在该活塞杆2172的高压端为所展示的压力传感器,其已在图83H/I中加以论述。
图84B展示椭圆体形状类型的活塞2200,其为图84A的活塞2170的改良及简化版本,其中活塞2200的壁2202内的整个内部2201包含图84A中论述的该PU发泡体2203。在该活塞2200的壁2202内为安装(例如,藉由硫化)于该壁2202的内部的通道2205。该通道2205在一末端与圆环2207的通道2206连通,且在另一末端与活塞杆2209中的该活塞2200的围封式空间2208连通。发泡体2203经由通道(未图标)与围封式空间2208连通,或经由可移动盖2212中的通道2211优选与该活塞2200的低压侧2210,或视情况与该活塞2200(未图示)的高压侧2211连通。展示具有中心轴线2213的该圆环2207,其藉由该活塞2200的横向中心轴线2214来收敛,以便获得最佳椭圆体形状的壁2102。然而,如图80A至图80C、图80H中所揭示,具有中心轴线2114的该分离部分2106的接触表面2107及2108因为该腔室的形状而定位得比该活塞2104、2104'、2104″的横向中心轴线2115更靠近腔室的第二纵向位置,使得该中心轴线2114及2115不藉由彼此收敛。具有该圆环2207与腔室(未图示)的壁的接触区域的情况亦可如此,因为其亦可定位得低于该活塞2200(此处未图示)的横向中心轴线2214。在该活塞杆2209的高压端为所展示的压力传感器,其已在图83H/I中加以论述。
图84C展示具有与图84A的活塞2170相同的构造的活塞2220,除了壁2221在该活塞2220的低压侧上之外。该壁部分2221并非如图84A中所展示的椭圆体的一部分,而为展示为绷紧的圆锥的一部分。
图84D展示处于第一纵向位置的球体形状活塞2230及第二纵向位置处的球体形状活塞2230″,其具有纵向中心轴线2231及横向中心轴线2232、2232″。该活塞2230″、2230包含分别具有横向中心轴线2233、2233″的分离部分2231、2231″。该横向中心轴线2233、2233″定位于该横向中心轴线2232、2232″下方且横向中心轴线2233定位得最接近第二纵向位置。图80A至图80E中所展示的分离部分的其它配置在此处也是可能的。
图84E展示处于第一纵向位置的球体形状活塞2235及第二纵向位置处的球体形状活塞2235″,其具有纵向中心轴线2236且分别具有横向中心轴线2237、2237″。自壁部分2239至壁部分2240的壁2234的阶梯式过渡2238。
图84F展示处于第一纵向位置的球体形状活塞2241及第二纵向位置处的球体形状活塞2241″,其具有纵向中心轴线2241且分别具有横向中心轴线2243、2243″。该活塞2241包含分别具有横向中心线2245、2245″的分离部分2244、2244″,横向中心线2245、2245″分别定位于该活塞2241、2241″的横向中心轴线2243、2243″下方,且因此最接近第二纵向位置。圆环2244的充气可如图84A或图84B中所展示来进行。
19690-2(多个)旋转活塞及腔室且反之亦然-齿轮箱
旋转活塞
图90A、图90B展示在腔室内转动的活塞,该活塞可固定于该腔室内,但始终能够与由该活塞得到的扭矩相对。围封式空间(通道)可为轴杆的部分,该活塞绕着该轴杆中心转动,如同活塞在曲柄轴上移动-基于(例如)图11A(CT1)、图11G(ESVT2)、图11I(ESVT2)。该轴杆的中心可优选与该腔室的中心相同,且连接杆的轴线可优选定位成垂直于轴杆的轴线的轴线。该活塞与该轴杆之间的连接杆可包含该活塞的围封式空间,且此围封式空间可与该活塞内的空间且与该轴杆中的该围封式空间连通。当(例如)使用球体形状的活塞时,连接该球体与轴杆中的通道的延伸杆可建构成类似于图14F及图14G中展示的杆,使得连接杆的长度可恒定地适应该活塞的中心与该轴杆(图90C、图90D)的中心之间的当前距离。其取决于连接杆连接至该轴杆的方式,可使用压力管理技术:CT及/或ESVT或第三类型。CT要求阀功能,这意味着该连接杆中的通道与该轴杆中的通道之间的顺序敞开/闭合连接。ESVT要求这样的通道之间的敞开连接。
用于连接杆与轴杆之间的接合的构造的可能性另外取决于当腔室可固定时扭矩自活塞经由连接杆传递至轴杆的方式。将扭矩自活塞经由连接杆传递至旋转轴杆意味着该两个构造组件之间存在固定连接。当需要ESVT压力管理系统时,该接合的构造可相对简单:固定架(例如,齿(连接杆)+对应凹槽(轴杆))及穿过该固定架的通道,该通道恒定地与连接杆及轴杆中的通道连通(图)。当需要CT压力管理系统时,该接合的构造可较复杂。此可包含固定架及旋转通道的串行及/或并列解决方案,旋转通道的开口在旋转的一部分期间与固定通道的开口汇合。串行解决方案包含该固定架及该旋转定位于该轴杆上的至少两个不同位置上的构造:因此,至少两处接合。并列解决方案包含该固定架及该旋转组合于一接合处的构造。
为了增加扭矩,一个以上活塞可在一腔室中运转,该腔室内可存在多个子腔室,且当每个子腔室中存在(例如)一个活塞时,每一活塞可优选地定位于每一子腔室中的相同圆形位置处。可进行此定位以简化构造,使得每个活塞的每一连接杆的围封式空间与轴杆的围封式空间连通。每一活塞内的压力则与其它活塞内的通道的压力相同。
另一可能性为一个以上活塞腔室结合体组合至x汽缸马达(x>1),其中一或多个活塞在腔室中转动,该结合体可绕着相同中心轴杆(图92A)转动,每一活塞的扭矩传递至该中心轴杆以使得能够执行该马达的用途:轮子、推进器、提升等。
旋转腔室
图91A展示绕着活塞转动的腔室,活塞可为固定的,但始终能够与自腔室得到的扭矩相对。该轴杆的中心可优选与该腔室的中心相同,且连接杆的轴线可优选定位成垂直于轴杆的轴线的轴线。围封式空间(通道)可为轴杆的部分,其中该腔室绕着其中心转动,如同(例如)图13A(CT3);图12D、图13E、图13F、图13G(ESVT);图14E(ESVT4)中的腔室。
该活塞与该轴杆之间的连接杆可包含围封式空间,且此围封式空间与该活塞内的空间及该轴杆中的该围封式空间连通(图91A、图91B)。
当(例如)使用球体形状的活塞时,连接该球体与轴杆中的通道的连接杆可建构成类似于图14F及图14G中展示的杆,使得连接杆的长度可恒定地适应该活塞的中心与该轴杆(图90C、图90D)的中心之间的当前距离。此构造可与活塞在移动的结合体的构造相同。
先前章节中关于当活塞移动时连接杆与轴杆的接合的构造的所述内容亦适用于腔室移动时的情形。
在腔室移动的情形中,两个主要解决方案群组可为可能的:一群组,其中轴杆固定,且腔室绕着该轴杆旋转,且其中该腔室传输扭矩(图92A)。另一群组为当轴杆旋转时,且其可传输由腔室得到的扭矩(图92B、图92C;图93A、图93B)。
在轴杆绕着该连接杆(图91AB)转动的情况下,可使用ESVT或CT-此取决于在连接杆的围封式空间与轴杆的围封式空间之间构建阀的可能性:例如,两个阀可启用CT(图91C、图91D),且无阀可启用ESVT(图91E)。
为了增加扭矩,一个以上活塞可存在于一个腔室中,该腔室内可存在多个子腔室,且当每个子腔室中存在一个活塞时,每一活塞可定位于每一子腔室中的相同圆形位置,或可定位于如(例如)图13A至图13G、图14A至图14H中所展示的不同圆形位置处。可进行在相同圆形位置处的定位以简化构造,使得每个活塞的每一连接杆的围封式空间与轴杆的围封式空间连通。每一活塞内的压力则与其它活塞内的压力相同。
当腔室转动时,对于所有参数存在组合若干解决方案的众多可能性。
当腔室(例如)绕着安装于(例如)车辆的底盘上的轴杆上的轴承旋转,且轴杆绕着安装于该底盘上的轴承转动,且(例如)在相同方向上转动,同时活塞固定(例如)于该底盘上时,连接杆可固定于该固定活塞与该固定轴杆之间。该轴杆与该腔室可另外在相反方向上转动。解决方案的此组合的该连接杆及轴杆中的通道可优选与ESVT系统(图10M、图13C)连通。
当腔室(例如)绕着安装于(例如)车辆的底盘上的轴承转动,且轴杆固定(例如)于该底盘上时,活塞可由固定地安装于该轴杆上的连接杆固定,以便获得使该腔室旋转所必要的力矩。解决方案的此组合的该连接杆及轴杆中的通道可优选与ESVT系统(图91A至图91C)连通。图91G至图91I展示相当的解决方案,其中腔室的轴承安装于轴杆上。
当存在一个以上活塞-腔室结合体时,其中腔室在转动,其包含一或多个活塞,则该结合体的腔室可经由(例如)包含至少一个腔室的外壳传递扭矩,该外壳可将扭矩传递至(例如)轴承箱或自动齿轮(箱)(例如),至轮子、推进器等。
该结合体的每一腔室将其扭矩传递至轴杆可另外为可能的,这样的腔室绕着该轴杆运转(图93A、图93B)。该轴杆绕着固定轴杆旋转,其中连接杆中的固定活塞的围封式空间经由该固定轴杆中的通道与压力管理系统,优选为ESVT系统连通。
19690-2优选实施例的说明
图90A展示定位于圆形腔室4001中的第一纵向位置附近的一个旋转活塞4000,其中活塞4000藉由连接杆4003连接至轴杆4002,该轴杆4002及连接杆4003各自分别包含彼此连通的通道4004及4005。该通道4005为活塞4000的(第一)围封式空间。该通道4004为该活塞4000的(第二)围封式空间。该通道4005与活塞4000的壁内的空间连通。中心轴线3997及3998分别为腔室4001的水平及垂直中心轴线。这样的轴线3997及3998的中心点3995。优选地该轴杆4002的轴线(未如此图示)穿过该中心点3995,且优选定位成垂直于穿过该圆形腔室4001的中心轴线3996的平面。连接杆4003的中心轴线4008优选穿过该中心点3995。活塞4000'展示于该腔室4001的最终第一圆形位置,以及活塞4000″的第二圆形位置。圆形腔室4001跨越360度来建构:自第二纵向位置至第一纵向位置。活塞4000在该腔室4001中绕着中心点3995顺时针转动。通道4004与压力管理系统连通,且压力管理系统可为CT及/或ESVT系统。配重3994定位成关于中心点3995与连接杆4003相反。
图90B展示连接杆4003组装至轴杆4002上的细节图。此藉由具有轮毂4009而进行,轮毂4009在轴杆4002的纵向方向上滑动地安装于轴杆4002上,其中该轴杆4002的齿4007配合至该轮毂4009的对应凹槽4007'中。此构造使得可能将扭矩自连接杆4003传递至轴杆4002。此构造另外使得能够经由该轴杆中的通道4006及该轮毂4009的壁中的通道4006'与该连接杆4003中的通道(第一围封式空间)4005及与该轴杆4002中的通道(第二式围封空间)4004恒定地连通。中心轴线4008分别为通道4005、4006及4006'的中心轴线,且也是该连接杆(4003)的纵向中心轴线。此中心轴线4008定位成垂直于轴杆4002的中心轴线(未图示)。连接杆4003安装于该轮毂4009上。连接杆4003展示为具有围封式空间4005位于其中的中心杆4010,及加固鳍片4011,螺栓4016位于加固鳍片4011之间以用于将连接杆4003安装于该轮毂4009上。垫圈4012及弹簧垫圈4013。该中心杆4010的末端4017定位于该轮毂4009的凹座4015中。密封件4018在该末端4017与该凹座4015之间。配重3994展示为该轮毂4009的一部分。
图90C展示连接杆4003的延伸杆4020,活塞4000安装于连接杆4003上。活塞4000展示为定位于第一圆形位置4021附近。对于其余者,构造与图14F中所展示的构造相同。连接杆4003包含延伸杆4020,延伸杆4020在连接杆4003的通道4005的末端4023内借助于两个O形环4021及4022密封地以滑动配合移动至轴杆4002及自轴杆4002移动,以便使得能够补偿活塞4000的壁4024至该轴杆4002的改变距离。通道4025在该延伸杆4020内,通道4025经由通道4027及连接杆4003的通道4005与该活塞4000的空间4026连通。延伸杆4020的末端3991与腔室4001的中心轴线3996与连接杆4003的中心轴线4008之间的交叉点3990'之间的距离1。
图90D展示连接杆4003的延伸杆4020,活塞4000″安装于连接杆4003上,且展示为活塞4000定位于第二圆形位置4028处时。对于其余者,构造与图14G及图90C中所展示的构造相同。延伸杆4020的末端3991与腔室4001的中心轴线3996与连接杆4003的中心轴线4008之间的交叉点之间的距离1'。长度1'<1(图90C中所展示)。
图90E展示与基于图11A的CT压力管理系统连通的图90A的构造,其现于穿过轴杆4002的中心轴线4029的平面中作出。图90A、图90B的连接杆4003与轴杆4002之间的接合4051是根据图11D。连接杆4002的通道4005与轴杆4002的通道4004连通。最后提及的通道4004分别与通道822及823连通。对于这样的附图的其它参考数字的说明,请参见图11A及图11D。
图90F展示基于图11G的ESVT压力管理系统,及用于轴杆4002的过渡的根据图11T的接合4052,轴杆4002包含通道4004,以及图90A、图90B的连接杆4002的通道4005。对于这样的附图的其它参考数字的说明,请参见图11G及图11T。
图90G展示基于图11I的ESVT压力管理系统,及用于轴杆4002的根据图11T的接合4052,轴杆4002包含通道4004及如图90A、图90B中所展示的包含通道4005的连接杆4003。对于这样的附图的其它参考数字,请参见图11I及图11T。
图90H展示基于图90G的ESVT压力管理系统与凸轮轴4060组合,凸轮轴4060控制图11I的ESVT系统的时序,而能量来自根据图11Q由自H2O的电解得到的H2驱动的燃烧马达4061。对于这样的附图的其它参考数字的说明,及对于其它细节,请参见图90G、图11I、图11T及图11Q。
图90I展示在圆形腔室5074中的4个旋转活塞(分别为)5070、5071、5072、5073,圆形腔室5074包含4个子腔室5075、5076、5077、5078-每个活塞一个子腔室-该圆形腔室5074可优选为固定的。这样的旋转活塞5070、5071、5072、5073各自定位于子腔室5074、5075、5076、5077中的每一个中的相同圆形位置处-这样的活塞的循环展示为绕着该圆形腔室5074的中心点5079为顺时针的。每一活塞5070、5071、5072、5073绕着相同轴杆5085旋转,轴杆5085的中心与该中心点5079相同。每一活塞5070、5071、5072、5073藉由连接杆5080、5081、5082、5083连接至该轴杆5085,连接杆5080、5081、5082、5083包含延伸杆5090、5091、5092、5093,如图90C、图90D中所说明。实际上,关于这样的活塞5070、5071、5072、5073,连接杆5080、5081、5082、5083及延伸杆5090、5091、5092、5093的此构造是图90A、图90B中所展示的构造的4倍。所有4个连接杆5090、5091、5092、5093藉由螺栓组装至共同轮毂4029。该轮毂4029藉由该轴杆5085的齿(4007)固定地安装于该轴杆5085上,齿(4007)配合至该轮毂4029的对应凹槽(4007')中,如图90B中所展示。
图90J展示图90I的连接杆5080、5081、5082、5083及轴杆5085的组装的放大图。实际上,此接合为图90B中所展示的接合的4倍,其在360°上4个相等圆形区段中。共同轮毂4053。
每一连接杆5080、5081、5082、5083的通道5086、5087、5088、5089恒定地与该轴杆5085内的通道5090连通,且因此彼此连通。其实现每一活塞5070、5071、5072、5073内的空间(此处未图示-请参见图90C、图90D)与轴杆5085内的通道5090之间的直接连通,因此此配置优选藉由ESVT-压力管理系统起作用。
图90K展示与根据图11I的ESVT-压力管理系统连通的图90I、图90J的构造,及新接合4054的进一步发展:加倍:绕着该轴杆的中心轴杆与基于图11T的接合4052成镜射,其与图90J的共同轮毂4053组合。对于该接合的部分的说明,请参见图11T。
图90L展示基于图90K中所展示的接合4054与凸轮轴4060组合的构造的马达的优选实施例,凸轮轴4060控制ESVT系统的时序,而能量来自根据图11Q在来自蓄电池832的电能下自H2O的电解得到的H2驱动的燃烧马达4061。对于这样的附图的其它参考数字的说明,请参见图90K及图11Q。
图91A展示绕着轴杆4032逆时针旋转且由3个轮辐4034悬挂的一个圆形腔室4030(跨越360°)。这样的轮辐4034展示于与连接杆4033的截面不同的截面中。活塞4031定位于该圆形腔室4030中的第一圆形位置附近。该活塞4031优选由连接杆4033、连接杆4033的悬架固定,轮毂4038藉由齿及对应凹槽(请参见图91B)固定地安装于该轴杆4032上,凹槽吸收活塞4031上来自圆形腔室4030的反作用力。这样的轮辐4034的轮毂4035与该轴杆4032之间为轴承4039,轴承4039可藉由适当配合件固定至这样的轮辐4034的轮毂4035上,从而使得这样的轮辐4034的轮毂4035能够绕着该轴杆4032转动。在腔室外壳4036的边缘附近转动的带874根据该腔室4030的旋转方向运转。
图91B展示连接杆4033及轴杆4032的组装的细节图。轮辐4034的轮毂4035包含轴承4039,其藉由适当配合件随轮辐4034的转动轮毂4035一起转动。无阀功能配置于此处,因为轴承4039属于与包含分别为轴杆4032的壁及轮毂4038的上部部分4038-1的壁的通道4044及4045的截面不同的截面。连接杆4033的轮毂4038包含两个部分:上部部分4038-1,其连接至连接杆4033;及底部部分4038-2。该上部部分及底部部分藉由螺栓4040栓于一起,螺栓4040另外将连接杆4033栓至轮毂4038。弹簧垫圈4041及垫圈4042。轮毂4038包含配合至齿4007中的凹槽4007'。经由轴杆4032的壁的通道4044、穿过轮毂的上部部分4038-1的壁的通道4045及穿过连接杆4034的通道4046,可能在该轴杆4032的通道4043至活塞4031的内部之间存在恒定连通。穿过延伸杆的通道未图标-请参见图90C、图90D。归因于恒定连通,使用ESVT系统为优选的,特别当一个以上腔室应用于一个轴杆上时,且使用CT系统为可选的。
用于具有遵守图90A至图90D的实施例的CT及/或ESVT压力管理的结合体的所有解决方案亦可适用于图91A、图91B的实施例。
未图示而仅提及具有4个子腔室的腔室,其基于图91A、图91B中所展示且类似于图90I、图90J的配置包含4个活塞。该腔室绕着轴杆旋转,该轴杆的中心轴线穿过这样的圆形腔室的中心线的中心点。每一活塞内的空间经由4个延伸杆及连接杆中的每一个中的通道(围封式空间)与该轴杆中的通道恒定地连通,且此配置优选地藉由ESVT系统起作用。
图91C展示与图91B相当的构造,其中差异为轴承5100为将连接杆5102组装至轴杆5103的轮毂5101以及连接具有其轮毂5106(请参见图91D)的轮辐5105与该轴杆5103的轮毂5104的一部分。且,轴杆5103的壁中的通道5109现定位于轴承5100所定位的轴杆5103的部分中。
截面K-L为穿过连接杆5102的轮毂5101与轴杆5103的截面,其中轴杆5103藉由配合于凹槽5108中的齿5107固定地连接至轮毂5104。
截面N-M为穿过轮辐5105的轮毂5106(请参见图91D)与轴杆5103的截面,其中轮毂5106可借助于轴承5100绕着该轴杆5103转动。
图91D展示图90C的截面N-M及K-L。另外展示腔室5110的截面,且该腔室5110的壁5111包含用于延伸杆(此处未图示-请参见图90C、图90D)的开口5112及用于连接杆5102的较大开口5113。
轴承5100与连接杆5102的轮毂5101的配合使得轴承5100可在连接杆5102的轮毂5100中转动,而转动不能在轮辐5105的轮毂5106中进行。该轴承5100与轴杆5103的配合使得轴承可绕着该轴杆5102转动。结果为当腔室5110绕着该轴杆5103旋转时,通道5109不具有与该轴杆5103的通道5114的恒定连通-此处可使用CT压力管理系统。
与图91A至图91D(包括在内)中所展示的实施例一起的为较早在图90E(CT)、图90F至图90H(包括在内)(ESVT)中所展示的马达的其余者的优选实施例。
图91E展示连接杆的通道4035与轴杆4032的通道4034的连接,其中恒定连通在这样的通道4035与4034之间为可能的。轴承4039与连接杆4033以相同旋转速度一起旋转,使得通道4037始终与连接杆4033的通道4035连通。连接杆4033的中心轴线4036。轴杆4040包含额外通道4041。该通道4041经由通道4042与该轴杆4040的通道4032恒定地连通。该通道4041另外经由上部轮毂4038-1的通道4045与轴承4039的通道4037恒定地连通。轴杆4040的部分4046大致在该部分4046的壁中的通道4042周围具有减小的直径。根据图90C及图90D(其中使用球体类型的活塞),连接杆4035的通道4035与活塞4031恒定地连通。轴杆4032中的通道4034与压力管理系统连通。ESVT1可藉由此构造工作良好。
对于待用于轴杆与连接杆的接合的阀:当使用CT2时:请参见图11D及自其得出,例如图90E(参考4051)中所展示。对于ESVT1请参见图11T及自其得出,例如图90F(参考4052)及图90K(参考4054)中所展示。
轴承4039与上部轮毂4038-1和下部轮毂4038-2之间的配合可使得轴承不可相对于轮毂部分4038-1和4038-2移动。此为轴承4038-1的壁中的通道4037始终与上部轮毂4038-1的壁中的通道4045连通的原因,且因此在轴杆的通道4032与连接杆4033的通道4035之间将存在恒定连通。使用ESVT系统可为可能的。
若轴承4039将具有与该轮毂4038-1/4038-2的滑动配合及(例如)与轴杆4040的挤压配合,则当轮毂4038绕着该轴杆旋转时该连通将中断。使用CT系统可为可能的。
图92A示意性地展示3汽缸马达4090,其中活塞4091在圆形腔室4092中移动,腔室4092为相同的且定位成绕着具有中心轴线5000的主马达轴杆4094彼此平行-这样的腔室4092由外壳4095互连,且齿轮箱4093藉由螺栓4096、弹簧4097及垫圈4098安装于该总成上。马达4090的主马达轴杆4094直接与齿轮箱4093的轴杆5004连通。该齿轮箱4093包含传动轴轴杆5000。回动并入于该齿轮箱4093中。未图示但作为替代方案,离合器可插入于主马达轴杆4094与轴杆5004之间,其中当离合器按压于轮子(未图示)(例如,与主马达轴杆4094恒定地连通的飞轮)上时,主马达轴杆4094经由该离合器与该齿轮箱4093的轴杆5004连通。当离合器未按压于该飞轮上时,马达4090转动而使齿轮箱4093的轴杆5004自由,且藉由此使该齿轮箱4093的引出轴杆4099自由。压力管理系统5001,优选地ESVT系统,与通道5002连通,通道5002与每一活塞4091的围封式空间5003,及每一活塞的内部5006连通。螺栓5004(具有弹簧及垫圈)将用于每一腔室4092的两个腔室部分4092-1及4092-2安装于一起。活塞4091(例如)根据图90A至图90C或根据图90I、图90J藉由轮毂5005将其扭矩传递至主马达轴杆4094。
图92B示意性地展示3汽缸马达5010,其中活塞5011在圆形腔室5012中移动。这样的腔室5012为相同的,且定位成绕着主马达轴杆5013彼此平行。外壳板5017使腔室5012保持于一起。由活塞5011产生的扭矩(例如)根据图90A至图90C,或根据图90I、图90J或根据图91A至图91D藉由轮毂5019经由连接杆(50xx)传递至主马达轴杆5013。可变间距轮子5014组装于该主马达轴杆5013的每一侧上,可变间距轮子5014由带5021连接至车辆的轮子轴杆5016上的相当的轮子5015;展示了马达5010的侧处的高间距及轮子轴杆5016的侧处的低间距(车辆在快速移动)。距离x展示当轮子5014与5015的间距改变时,此距离保持不变-该改变可为该高间距与低间距之间的任何间距。主马达的中心中的通道5019与压力管理系统5020,优选为ESVT系统直接连通。未展示反配置,使得车辆可向后以及向前移动。
图92C所展示内容与图92B相同,但其中马达5010的侧处的轮子5014'的间距为小的,且轮子轴杆5016的侧处的轮子5015'的间距为高的(车辆在缓慢移动)。
图93A示意性地展示3汽缸马达5020,其中腔室5021绕着中心轴杆5022旋转。这样的腔室5021各自藉由腔室5021的每一侧上的角落托架5023、5023'连接至中心轴杆5022,使得由腔室5021产生的扭矩经由这样的角落托架传递至该中心轴杆5022,因为该中心轴杆5022包含藉由这样的托架5023、5023'而仅彼此连接的在每一活塞5025的每一轮毂5034外部的部分5022',且进一步包含轴承(5033),轴承(5033)包含对应于该中心轴线(5022)的部分的部分(5033')。
轮毂5034安装于内部轴杆5032上。该中心轴杆5022经由齿轮轮子5028与外部齿轮箱5024连通。该齿轮轮子与齿轮轮子5029连通。该齿轮轮子5029间接地与传动轴轴杆5030连通。传动轴轴杆5030的旋转方向5031。每一腔室5021包含活塞5025,及环5026,环5026充当飞轮,且定位成离中心轴线5022最远。这样的活塞5025藉由轮毂5034组装至内部轴杆5032。该内部轴杆5032藉由固定架5035、5035'分别安装至车辆及齿轮箱。在内部轴杆5032与轴杆5022之间为轴承5033(请参见放大图)。压力管理系统5027,优选为ESVT系统。压力管理系统5027与该内部轴杆5032中的通道5037的连通5036。该通道5037与连接杆5040(示意性地展示)中的通道5039连通,连接杆5040与活塞5025内的空间5038连通。
图93B展示中心轴线5022的左角落及中心轴杆5022与内部轴杆5032之间的轴承5033的放大图(4:1)。固定架5035。
207优选实施例的说明
图100展示所谓的示功图。此图示意性地展示压力p与具有固定直径的汽缸的传统单级单向工作活塞泵的泵冲程容积V之间的绝热关系。每冲程所施加的操作力的增加可直接自图读出且与汽缸的直径成二次关系。压力p及因此操作力F在冲程期间正常地增加直到待充气的本体的阀敞开为止。
图102A展示根据本发明的活塞泵的示功图。其展示了压力p类似于传统泵之彼压力但操作力不同且完全取决于加压腔室的横截面的选定区域的图。此情形完全取决于规格,例如操作力不应超过某一最大值或操作力的大小根据人因工程需求波动。在手动操作泵仅在无压力的显著改变的情况下运输介质的状况下(如在(例如)水泵的状况下),此情形为特别要求的。加压腔室的纵截面及/或横截面的形状可为任何种类的曲线及/或线。举例而言,亦有可能横截面藉由增加压力而增加(图102B)。操作力的实例为虚粗线1或2。标记为1及2的不同壁可能性对应于图的较早提及的线1、2。A截面是关于仅活塞移动的泵,而B截面是关于仅腔室移动的泵。在同一时间两个移动的组合也是可能的。
图102B展示具有腔室的活塞泵的示功图的实例,腔室具有藉由增加压力而增加的横截面。
图103A、图103B、图103C、图103D展示第一实施例的细节。活塞在加压腔室中移动,加压腔室包含具有圆形横截面的圆柱形及圆锥形部分,圆形横截面具有在气态及/或液态介质的压力增加时减小的直径。此情形是基于操作力不应超过某一最大值的规格。各种直径之间的过渡为逐渐的而无离散步骤。此情形意味着活塞可在腔室中容易地滑动且使自身适合于横截面的改变区域及/或形状而不损失密封能力。若操作力需要藉由增加压力来降低,则活塞的横截面面积减小且藉由彼减小圆周的长度亦减小。圆周长度减少是基于直至萌芽程度的压缩或松弛。活塞装置的纵截面为具有低于与加压腔室的壁成(例如)40°以使得其无法向后偏转的可变角度的梯形。在每一冲程期间,密封装置的尺寸在三个维度上改变。(例如)在活塞的泵冲程期间定位于非受压侧上的活塞装置的支撑部分(例如,密封装置中的盘或整合肋状物)保护以免于在压力下的偏转。活塞装置的装载部分(例如,具有若干区段的弹簧垫圈)亦可安装于(例如)活塞的受压侧上。此情形朝向壁挤压可挠性密封部分。若泵尚未使用一段时间且活塞装置已折迭了一段时间,则此情形为适宜的。藉由移动活塞杆,将在轴向上及径向上推动活塞装置的密封部分的梯形截面的侧,使得活塞的密封边缘遵照加压腔室的减小直径。在冲程的结尾处,在中心,腔室的底部变得更高以便减少静室的容积。可主要在锁定加压腔室的盖中导引活塞杆。因为活塞在其移动的两个方向上密封至腔室的壁,所以活塞杆(例如)包含具有弹簧力操作阀的入口通道,该弹簧力操作阀在腔室中的过压的状况下闭合。在活塞装置中不使用装载部分的状况下,此单独阀可为多余的。在根据本发明的泵设计中,针对工作力最佳化泵的部分。泵的内径在泵腔室长度的主要部分上大于现有泵的内径。结果,入口容积更高,尽管腔室的剩余部分的容积低于现有泵的剩余部分的容积。此情形确保泵可比现有泵更快地泵抽,同时所需要的最大操作力显著减少且低于由消费者报告为舒适的等级。腔室的长度可减少,使得即使对于女性及青少年而言,泵亦变得实用。冲程的容积仍高于现有泵的冲程容积。
图103A展示具有加压腔室1的活塞泵,加压腔室1具有壁部分2、3、4及5的不同面积的横截面的部分。活塞杆6。盖7挡止活塞装置且导引活塞杆6。在具有壁2、3、4及5的截面之间的过渡段16、17及18。腔室1的纵向中心轴线19。在泵冲程开头处的活塞20及在泵冲程结尾处的活塞20'。
图103B展示由弹性材料制成的密封部分8及装载部分9(例如,具有区段9.1、9.2及9.3的弹簧垫圈(未展示其它区段))以及附接至锁定装置11的两个部分之间的活塞杆6的活塞装置的支撑部分10。活塞杆6具有入口12及阀13。活塞装置的密封部分8与加压腔室1的壁2之间的角度α1。密封边缘37。距离a为在冲程开头处在横截面上,自密封边缘37至腔室1的中心轴线的距离。
图103C展示减少静室的容积的装置15中的出口通道14。活塞装置的密封部分8'与加压腔室1的壁5之间的角度α2。距离a'为在冲程结尾处在横截面上,自密封边缘37至腔室1的中心轴线的距离。经展示,距离a'为距离a的大致41%。装载部分9'。
图103D展示根据本发明的脚踏泵(至19.3mm,长度500mm)的腔室的纵截面,其中横截面为选定的以使得操作力保持大致恒定且根据人因工程需求来选择:例如,如在图中为:277N。亦可选择其它力大小。此情形仅给出根据本发明的脚踏泵的量化的起始点,这是因为恒定操作力可在人因工程上为不正确的。作为比较,现有低压力脚踏泵(长度470mm)的截面以点线展示,且现有高压力脚踏泵(长度550mm)的截面以虚线展示。清楚地展示,根据本发明的脚踏泵两者与现有泵相比具有更大冲程容积,因此更快充气轮胎及更低操作力。根据本发明的腔室可在整个冲程期间适合于人因工程需求。
图104A、图104B、图104C、图104D、图104E、图104F展示第二优选实施例的细节。活塞装置的密封部分由藉由可围绕平行于腔室的中心轴线的轴线旋转的支撑装置支撑的可弹性变形材料制成。此移动的结果为其支撑密封装置的面积愈大,在腔室中的压力愈高。支撑部分的装载部分起始支撑装置的移动。呈平坦状弹簧形式的装载部分可在垂直于腔室的中心线的方向上改变尺寸。弹簧变得愈来愈硬,在腔室中的压力愈高。其亦可为轴在线的弹簧,支撑装置围绕该轴线转动。藉由减小密封部分的直径,密封部分增加其长度。此情形为仅可少许压缩的可弹性变形材料(类似(例如)橡胶)的情况。因此,在冲程开头处,活塞杆伸出此密封装置外。若用于密封部分的其它材料被选定,则密封部分的长度可保持不变或可藉由减小其直径而减小。
图104A展示具有加压腔室21的活塞泵,加压腔室21具有不同横截面面积的部分。腔室在高压力侧具有冷却肋状物22。腔室可经(射出)成形。活塞杆23。盖24导引该活塞杆。在泵冲程开头处的活塞36及在泵冲程结尾处的活塞36'。
图104B展示藉由装置26紧固至活塞杆23的可弹性变形密封部分25(未绘制)。活塞杆23的部分27伸出密封部分25外。支撑部分28悬挂于紧固至活塞杆23的环29上。支撑部分28可围绕轴线30转动。装载部分31包含在孔32中紧固至活塞杆23上的弹簧。密封边缘38。
图104C展示活塞杆23的部分27几乎由可弹性变形密封装置25'覆盖,可弹性变形密封装置25'现已增加其长度且减小其直径。密封边缘38'。在所展示横截面上,密封边缘38与腔室的中心轴线19之间的距离a'为距离a的大致40%。
图104D展示图104B的截面A-A。装载部分31在活塞杆23的孔32中紧固在一端处。支撑部分28及环29。支撑部分由挡止表面33挡止(未绘制)。支撑部分28藉由导引装置34来导引(未绘制)。
图104E展示图104C的截面B-B。支撑装置28及装载装置31朝向活塞杆23移动。肋状物22。
图104F展示装载装置31的替代物。该替代物在每一轴线30上包含弹簧35。
图105A、图105B、图105C、图105D、图105E、图105F、图105G、图105H展示第三实施例的细节。其为第一实施例的变体。密封部分包含用于气态及/或液态介质的可挠性不透水膜。此材料可在三个方向上改变其尺寸而不折迭。此密封部分安装于密封至腔室的壁的O形环中。O形环藉由装载装置(例如,在圆周中的弹簧)装载至壁。O形环及弹簧进一步藉由可围绕紧固至活塞杆的轴线旋转的支撑装置来支撑。此支撑装置可藉由弹簧装载。
图105A展示模拟于图103A的活塞泵的纵截面的活塞泵的纵截面。在泵冲程开头处的活塞49及在泵冲程结尾处的活塞49'。
图105B展示包含紧固至密封装置41(例如,O形环)的密封装置40(例如,受应力外皮)的在冲程开头处的活塞装置。此O形环藉由位于密封装置41及密封装置40的圆周上的弹簧42装载。弹簧42的中心轴线39。O形环41及/或弹簧42藉由可在附接至活塞杆45且定位成垂直于中心轴线19的轴线44上旋转的支撑装置43支撑。其包含在(压缩)泵冲程期间以压缩方式装载的单独部件43'的某一量。此等单独部件43'围绕其所支撑的密封装置40、41及装载装置42的圆周定位。支撑装置43可藉由弹簧46装载。腔室2的壁与支撑装置43之间的角度。活塞杆45不具有入口或阀。呈弹簧形式的支撑环及/或装载环可作为弹簧42的替代物安装于O形环中(未绘制)。密封边缘48。
图105C展示在冲程的结尾的活塞装置。密封装置40'、41'比在冲程的开头的40、41厚。弹簧46'。在冲程结束处壁5与支撑装置43之间的角度β2。在所展示截面中密封边缘48与腔室的中心轴线19之间的距离a'为在冲程的开头处的距离a的大致22%。更小距离(例如,15%、10%或5%)为可能的,且仅取决于活塞杆上的活塞的悬架的构造。因此,此情形对于所有其它实施例亦成立。
图105D展示具有支撑装置43、轴杆44及托架47的图105A的截面C-C。
图105E展示来自图105A的截面D-D。
图105F展示腔室中图105G的活塞118及图105H的活塞118'的两个位置。
图105G展示由材料的复合物制成的活塞。该复合物包含弹性不透水材料的外皮110及纤维111。纤维架构当其在内部压力下时会导致半球形。此形状使活塞移动稳定。作为替代物,密封装置可包含衬里、纤维及罩(未绘制)。若衬里并非为拉紧的,则可添加不透水外皮(未绘制)。在活塞的受压缩侧处的所有材料遵照腔室的特定环境需求。外皮安装于密封部分112中。在外皮及密封部分内,可安装弹簧力环113且可在其平面中弹性变形,且增强环114的装载。密封边缘117。
图105H展示图105G的处于泵冲程的结尾的活塞。若仍存在全过压,则半球已压缩成形状115。若过压(例如)在释放介质之后减小,则形状110'为结果。
图106A、图106B、图106C展示第四实施例的细节。活塞装置包含具有加固件(例如,呈缠绕于周围的纺织纱或绳的形式)的橡胶管。加固线圈的切线与软管的中心线之间的中性角(=所谓的编织角)在数学上经计算为54°44'。假定无加固件的伸长,处于内部压力下的软管将不改变尺寸(长度、直径)。在此实施例中,在增加的压力下,活塞装置的直径关于腔室的截面的减小的直径而减小。编织角应宽于中性角。加压腔室的纵截面的主要部分的形状归因于活塞装置的行为而大致为圆锥形。在泵冲程的结尾,在已自腔室移除受压缩介质时,活塞装置增加其直径且其长度减小。直径增加并非为实际问题。自活塞至加压腔室的壁的密封力应当藉由增加压力来增加。此情形可(例如)藉由选择编织角来进行以使得活塞直径减小稍低于腔室的横截面的直径的减小。因此,编织角亦可选择为小于中性角及/或选择为中性角。一般而言,中性角的选择完全取决于设计规格,且因此编织角可为较宽的及/或较小的及/或为中性角。甚至有可能编织角在活塞中各处改变。另一可能性为在活塞的相同截面中,若干加固层存在有相同及/或不同编织角。可使用任何类型的加固材料及/或加固图案。加固层可置于活塞的纵截面中的任何处。衬里及/或罩的量可为一个以上。罩缺少也是可能的。活塞装置亦可包含装载及支撑装置,例如先前展示的那种装置。为了能够适合于腔室的截面的面积的更大改变,活塞装置的稍有不同构造为必要的。圆锥形现包含处于张力下的纤维。此等纤维在圆锥形的顶部靠近活塞杆处及在圆锥形的开放侧在活塞杆的底部螺旋在一起。此等纤维亦可紧固至活塞杆自身。设计纤维的图案(例如)以使得此等纤维所受张力愈高,压缩介质的泵的腔室中压力愈高。仅取决于规格,其它图案当然为可能的。此等图案使圆锥形的外皮变形,使得其使自身适合于腔室的截面。纤维可散铺于衬里上或散铺于衬里与罩之间的通道中,或这样的纤维可整合于该两者中之一者或两者上。有必要具有装载装置以便在还没有压力处于圆锥形下的情况下获得至壁的适当密封。装载部件(例如,呈环、板等形式的弹簧力部件)可(例如)藉由插入于成形过程中而建置于外皮中。活塞杆上的圆锥形的悬架优于先前实施例,这是因为活塞现将藉由张力装载。因此需要更多的平衡及更少的材料。活塞的外皮及罩可由遵照特定环境条件的可弹性变形材料制成,而纤维可为弹性的或刚性的,由适当材料制成。
图106A展示具有腔室60的泵的纵截面。壁部分61、62、63、64、65为两个圆柱形61、65及圆锥形62、63、64。在这样的部分之间的过渡段66、67、68、69。在泵冲程开头处的活塞59及在泵冲程结尾处的活塞59'。
图106B展示活塞装置50(具有加固件51的软管)。软管藉由夹52或以类似方式紧固至活塞杆6。活塞6具有肋状物56及肋状物57。肋状物56防止活塞装置50相对于活塞杆6朝向盖7的移动,而肋状物57防止活塞装置50相对于活塞杆6远离盖7的移动。配件的其它配置可为可能的(未图示)。在软管的外部,突起53抵着腔室60的壁61密封。除了加固件51之外,软管包含衬里55。作为实例,亦展示罩54。活塞装置的纵截面的形状为实例。密封边缘58。
图106C展示在冲程末尾处的活塞装置,其中气态及/或液态介质处于压力下。活塞装置可以使得直径改变仅经由径向改变而发生的方式来设计(未图示)。
图106D展示在图106A的腔室中分别在泵冲程的开头及结尾处的图106E的活塞189及图106F的活塞189'。
图106E展示大致具有圆锥形的一般形状的活塞装置,该圆锥形具有顶角2ε1。其展示了在腔室的侧处无过压的状况。该活塞装置在其顶部安装于活塞杆180上。圆锥形在活塞的受压侧开放。罩181包含展示为具有密封边缘188的突起182的密封部分及经插入的弹簧力部件183、作为支撑装置的纤维184,及衬里185。部件183提供至罩的装载,使得该突起182在没有过压处于腔室的侧的状况下密封腔室的壁。纤维184可位于通道186中,且此等通道186经展示为定位于罩181与衬里185之间。衬里185可为不透水的,否则,在受压侧处的单独层209(未图示)安装于衬里185上。纤维在圆锥形的顶部187中安装至活塞杆180及/或相互安装。在活塞杆180的底端为相同的状况。
图106F展示在冲程的结尾的活塞装置。顶角现为2ε2,且在所展示截面中密封边缘188与腔室的中心轴线19之间的距离a'现为在冲程的开头处的距离a的大致44%。
图107A、图107B、图107C、图107D、图107E展示泵的第五实施例的细节,该泵具有建构为具有极高松弛度的包含在所有三个维度上极为弹性的基本材料的另一复合结构的活塞。若活塞自身并非为拉紧的,则可在活塞装置的受压侧上藉由(例如)可挠性膜使其拉紧。轴向硬度藉由若干整合的加强件完成,这样的加强件在横截面上位于最佳地填充此截面的图案中,而其间的距离愈减少,横截面部分的直径愈小。其在大多数状况下意味着在加压腔室中的压力愈高。在活塞的纵截面中,加强件以轴向方向与活塞装置的表面的方向之间的若干角度铺置。压力额定值愈高,此等角度愈减少且愈接近轴向方向。因此现将力传递至连接至活塞杆的支撑装置(例如,垫圈)。活塞装置可大量制造且为廉价的。加强件及在必要时的呈该可挠性膜形式的密封装置可在一操作中与该基本材料射出成形在一起(例如,加强件可在顶部结合在一起),其使得处置更容易。亦有可能在射出成形期间或之后藉由在该基本材料中「燃烧」膜而制成该膜。若基本材料为热塑性塑料,则此情形为特别方便的。铰链则不应「燃烧」。
图107F、图107G、图107H、图107I、图107J、图107K、图107L、图107M展示腔室的实施例及配合此腔室的活塞的第六实施例。活塞的第六实施例为图107A、图107B、图107C、图107D、图107E中之一者上的变体。若活塞的横截面面积及/或两个活塞之间的腔室在移动方向上的改变为连续的但仍为大的使得此情形导致泄漏,则使截面的其它参数的改变最小化为有利的。此情形可藉由使用(例如)圆形截面(固定形状)来说明:圆的圆周为πD,而圆的面积为1/4πD2(D=圆的直径)。亦即,D的减小将仅给予圆周的线性减小及面积的二次减小。亦维持圆周且仅减小面积甚至为可能的。若形状也是固定的(例如,关于圆),则存在某一最小面积。形状为一参数的高阶数字计算可藉由使用以下提及的傅式级数展开法来进行。加压腔室及/或活塞的横截面可具有任一形式,且此可藉由至少一曲线来界定。该曲线为封闭的,且可藉由两个独特模块参数化傅式级数展开法来大致界定,一傅式级数展开法针对一坐标函数:
其中
0≤x≤2π,x∈N
p≥0,p∈R
cp=f(x)的余弦加权平均值,
dp=f(x)的正弦加权平均值,
p=表示三角细度的等级。
图107F、图107K藉由使用以下公式中的不同参数集合来展示这样的曲线的实例。在此等实例中,已使用仅两个参数。若使用较多系数,则有可能发现作为(例如)弯曲过渡段的符合其它重要需求的最佳曲线,弯曲过渡段的曲线具有某一最大半径及/或(例如)在给定前提下可能不会超过某一最大值的密封部分中的张力的最大值。作为实例:图107L、107M展示在边界曲线的长度固定且其数值曲率经最小化的约束下待用于平面中的有界域的可能变形的最佳凸形曲线及非凸形曲线。藉由使用起始区域及起始边界长度,有可能指望用于某一所要目标区域的最小可能曲率。
在腔室的纵截面中所展示的活塞已主要针对横截面的边界曲线为圆形的状况而绘制。亦即:在腔室具有根据(例如)图107F、图107K、图107L、图107M的那种非圆形的横截面的状况下,活塞的纵截面的形状可不同。
所有种类的闭合曲线可藉由此公式说明,例如,C形曲线(见PCT/DK97/00223,图1A)。此等曲线的一特性为当自位于剖面中的数学极点绘制线时,该线将与曲线相交至少一次。这样的曲线朝着剖面中的线对称,且亦可藉由随后的单一傅式级数展开法而产生。当横截面的曲线相对于位于剖面中通过数学极点的线对称时,活塞或腔室将较易于产生。此等规则曲线可大致由单一傅式级数展开法界定:
其中
0≤x≤2π,x∈N
p≥0,p∈R
cp=f(x)的加权平均值,
p=表示三角细度的等级。
当自数学极点绘制线时,线将始终与曲线相交仅一次。腔室及/或活塞的截面的特定形成的扇区可大致由以下公式界定:
其中
0≤x≤2π,x∈N
p≥0,p∈R
cp=f(x)的加权平均值,
p=表示三角细度的等级
且其中在极坐标中的此截面大致由以下公式表示:
其中
r0≥0,
a≥0,
m≥0,m∈R,
n≥0,n∈R,
且其中
r=启动销的圆形截面中的「花瓣」的极限,
r0=围绕启动销的轴线的圆形截面的半径,
a=针对「花瓣」的长度的比例因子,
rmax=r0+a
m=用于界定「花瓣」的宽度的参数
n=用于界定「花瓣」的数目的参数
=界定曲线的角度。
入口放置于接近冲程的结尾处,这是归因于活塞装置的密封部分的性质。
此等特定腔室可藉由射出成形且(例如)亦藉由使用所谓的超塑性成型方法来产生,其中铝片经加热且藉由强制于工具空腔中或亦使用工具移动形成的气压来按压。
图107A展示具有加压腔室70的活塞泵,加压腔室70在纵截面上具有圆柱形部分71、至连续凹形弯曲部分73的过渡段72、至几乎为圆柱形的部分75的另一过渡段74。活塞装置76及76'分别在泵冲程的开头处及结尾处展示。在出口通道77的末尾,可安装止回阀78(未图示)。
图107B展示包含弹性材料79的活塞装置76,该弹性材料79在低压力下将大致圆锥形的形式给予活塞的纵截面。材料79亦作为装载装置起作用。底部包含可径向折迭的密封装置80,此密封装置80亦部分作为装载装置工作。主要支撑装置由加强件81及82组成,其中加强件81主要支撑至加压腔室70的壁的活塞装置的密封边缘83,而另一加强件82将负载自密封装置80及基本材料79传递至自身由活塞杆6支撑的支撑装置84(例如,垫圈)。密封装置80在活塞装置76的此位置中仍稍微折迭,使得折迭85负载密封边缘83愈多,压力在腔室70中愈大。加强件82在顶部藉由接合处86接合在一起。在活塞装置70的此位置中,加强件81及82与中心轴线19所成角度在γ与δ之间,其中δ大致平行于加压腔室70的中心轴线19。活塞76的表面与中心轴线19之间的角度
图107C展示在冲程的结尾的活塞装置76'。密封装置80折迭在一起,而弹性材料79挤压在一起,导致加强件81、82指向大致平行于中心轴线19。活塞装置76'的表面与中心轴线19之间的角度为正的,但几乎为零。在所展示的截面上,密封边缘83与中心轴线19之间的距离a'为在冲程的开头处之彼距离a的39%。密封装置80'。
图107D展示活塞装置76的横截面E-E,其展示了基本弹性材料79、加强件81及加强件82、密封装置80的折迭87。活塞杆6。
图107E展示活塞装置76'的横截面F-F,其展示了基本弹性材料79、加强件81及加强件82、密封装置80的折迭87。清楚地展示了弹性材料79挤压在一起。
图107F展示腔室的一系列横截面,其中面积在特定步骤中减小,而圆周保持恒定-此等面积及圆周藉由两个独特模块参数化傅式级数展开法界定,一傅式级数展开法针对一坐标函数。在左上方是该级数的起始截面的截面。所使用的参数集合展示于图的底部。此级数展示横截面的递减面积。图中的粗体数字展示不同形状的递减截面面积,其中在左上方角落中的截面面积作为起始面积大小。
右下方截面的形状的面积为左上方面积的约28%。
图107G展示腔室162的纵截面,腔室162的横截面面积藉由沿中心轴线保持圆周而改变。活塞163。腔室具有壁部分155、156、157、158的不同截面面积的横截面的部分。在这样的壁部分之间的过渡段159、160、161。展示截面GG、H-H及I-I。截面G-G具有环绕截面,而截面H-H152具有大约在截面G-G的面积的90%至70%之间的面积。
图107H展示图107G的横截面H-H152且作为比较以点线展示截面G-G150。截面H-H具有大约在截面G-G的面积的90%至70%之间的面积。使过渡段151为平滑的。亦展示具有截面G-G的截面面积的约50%的腔室的最小部分。
图107I展示图107G的横截面I-I且作为比较以点线展示截面G-G。截面I-I具有大约为截面G-G的面积的70%的面积。使过渡段153为平滑的。亦展示腔室的最小部分。
图107J以来自图107G的截面H-H展示图107A至图107C的活塞的变体。活塞现由弹性材料制成,弹性材料也是不透水的以使得单独密封装置为不必要的。距离c及d为不同的且藉由此情形,活塞在相同横截面H-H上变形。
图107K展示腔室的一系列横截面,其中面积在特定步骤中减小,而圆周保持恒定—此等面积及圆周藉由两个独特模块参数化傅式级数展开法界定,一傅式级数展开法针对一坐标函数。在左上方是该级数的起始截面的截面。所使用的参数集合展示于图的底部。此级数展示横截面的递减面积,但有可能藉由将圆周保持为恒定的来增加此等面积。图中的粗体数字展示不同形状的递减截面面积,其中在左上方角落中的截面面积作为起始面积大小。
右下方截面面积的大小是左上方起始面积大小的约49%。
图107L展示针对某一固定长度边界曲线及最小可能曲率最佳化的凸形曲线。对应于展示于图107L中的图的最大曲率的曲率的最小率半径的公式如下:
藉由y指定的长度藉由下式来判定:
其中
r=最小曲率半径
L=边界长度=常数
A1=起始域面积A0的经减小的值
作为来自图103D的实例:对应于半径为30的盘的面积及边界长度,域面积A0=π(30)2且边界长度L=60π=188.5。需要长度为恒定的,但面积减小至待指定的值A1。所要最终配置应具有面积A1=π(19/2)2=283.5。边界曲线的具有最小可能曲率的凸形曲线现如下:
r=1.54
κ=1/r=0.65
x=89.4
图上的曲线并未按比例,且图仅展示原理。
曲线可进一步藉由由曲线交换直线来最佳化,该情形可改良活塞至壁的密封。
图107M展示针对某一固定长度边界曲线及最小可能曲率最佳化的非凸形曲线。对应于展示于图107L中的图的最大曲率的曲最小率半径的公式如下:
藉由x指定的长度藉由下式来确定:
其中
r=最小曲率半径
L=边界长度=常数
A1=起始域面积A0的经减小的值
边界曲线的具有最小可能曲率的非凸形曲线(中间线状双曲线的具有明显修改)为:
r=6.3
κ=1/r=0.16
x=42
图上的曲线并未按比例,且图仅展示原理。
图108A、108B、108C展示泵的第七实施例,其中建构为另一复合结构的活塞装置包含封闭腔室内的为(例如)类似于(例如)空气的气态介质的可压缩介质(以下情形也是可能的:仅为(例如)类似于水的液态介质的不可压缩介质,或可压缩介质与不可压缩介质的组合),该封闭腔室建构为(例如)加固软管。以下情形可能是可能的:活塞装置的受压侧处的衬里、加固件及罩不同于非受压侧的衬里、加固件及罩,此处外皮可作为预制成形外皮堆积而成,从而在泵冲程期间保持此形状。外皮由自身经预制成形的两个或两个以上部分构成也是可能的,一部分是在活塞装置的非受压侧处,其它部分是在受压侧上(请参见图108B的部分X,各别部分Y+Z)。在泵冲程期间,两个部分彼此铰接(请参见图108B的XY及ZZ)。密封边缘在横截面上适合于腔室可导致活塞的截面在活塞的密封边缘处的改变,且此情形可导致活塞内的容积的改变。此容积改变可给予可压缩介质的压力的改变,且可导致改变的密封力。此外,随着可压缩介质将活塞上的负载传递至活塞杆,可压缩介质充当支撑部分。
图108A展示加压腔室90的包含连续凸形曲线91的纵截面与处于泵冲程的开头的活塞92及处于泵冲程的结尾的活塞92'。腔室90的高压部分包含出口通道93及入口通道94,该两者分别具有止回阀95及96(未图示)。对于低压用途,可移除止回阀95。
图108B展示直接硫化于活塞杆97上的活塞92,活塞92包含衬里99内的可压缩介质103、加固件100及罩101。外皮99、100、101的部分X经预成形,这是由于该部分X与部分Y及Z一起是在活塞装置92的受压部分处。铰链XY展示为在外皮的部分X与部分Y之间。部分X与受压腔室90的中心轴线19具有平均角度η1。部分Y及Z连接至彼此,且具有中间角度η1,该角度经选定,使得力将主要指向活塞杆。部分Y'与Z'之间的角度经选定,使得腔室中的力愈高,此部分就愈垂直于中心轴线。铰链ZZ是在部分Z的一半之间。密封边缘102。
图108C展示在冲程的结尾的活塞。外皮的部分X'现与中心轴线具有角度η2,而部分X'及Y'具有中间角度κ2,且Y'与Z'之间的大致未改变的角度λ。部分Z的一半部分之间的角度大致为零。在所展示横截面中密封边缘102与腔室的中心轴线19之间的距离a'为冲程的开头处距离a的大致40%。密封边缘102'及经压缩介质103'。
图109A、109B、109C、109D展示具有固定尺寸的加压腔室与可改变尺寸的活塞的第八实施例的结合体的细节。活塞为填充腔室的横截面的充气式本体。在冲程期间,活塞在密封边缘上且在密封边缘附近可恒定地改变其尺寸。材料可为具有可弹性变形衬垫及类似于(例如)纤维(例如,玻璃、硼、碳或芳族聚酰胺)、织物、细丝或其类似者的支撑装置的复合物。视纤维架构及活塞上的总所得加载而定,活塞展示为具有小量内部过压,其可导致大致球形或大致椭圆曲线形式(类「橄榄球」形式)或任何中间形状且又其它形状。(例如)腔室的横截面面积的减小使得充气式本体在该方向上的大小减小,且3维减少归因于纤维架构也是可能的,纤维架构是基于纤维独立于彼此正逐层剪切的「格状效应」。罩亦由适合于腔室中的特定环境条件的可弹性变形材料制成。若衬垫且罩皆透水,则在本体内可能使用单独的气囊,这是由于本体含有气态及/或液态介质。若本体内的压力大于外部压力,则如(例如)纤维的支撑装置可仅藉由自身给予强度,这是因为此等支撑装置承受拉力较小。此压力条件对于获得合适密封及使用期限可为优选的。由于腔室中的压力可恒定地改变,因此本体内的压力应为相同且稍高的,或藉由保持恒定而在泵冲程的任一点处一直为较高的。最后解决方案可仅用于低压,这是由于活塞可能以其它方式卡在腔室中。对于腔室中的较高压力而言,一配置可能为必要的,使得内部压力相应地改变达腔室中的压力的应为较高的变化。此情形可藉由若干个不同配置-负载调节装置-达成,这样的配置是基于改变活塞内的介质的体积及/或压力及/或改变内部介质的温度的原理,其它原理也是可能的,如(例如)活塞的外皮的材料(例如,特定橡胶类型)的正确选定(其中是E模数界定可变形性),或充气式本体内的容积的可压缩部分的相对量的正确选定,及其可压缩性。此处,在活塞内使用不可压缩介质。藉由横截面面积的大小在密封边缘处的改变,可改变活塞的容积,这是因为活塞在移动方向上的大小为恒定的。此改变使得不可压缩介质在中空活塞杆内至或自弹簧力操作的活塞流动。该弹簧力操作的活塞位于其它地方也是可能的。藉由活塞的体积的改变引起的压力与归因于该弹簧力的压力的改变的组合导致某一密封力。该弹簧力作为密封力的精细调谐而起作用。改良的负载调整可藉由由可压缩介质与不可压缩介质的某一结合体交换不可压缩介质来达成,其中可压缩介质作为负载调节装置起作用。另一改良是在藉由腔室的活塞的操作力交换该弹簧时,这是由于归因于较低密封力及较低摩擦而使得活塞更易于收缩。在具体而言选定可更快速地变热的介质时,可达成加热活塞内的介质的温度升高。
图109A展示图108A的加压腔室的纵截面与图109B的处于冲程的开头的活塞146及图109C的处于冲程的结尾的活塞146'。
图109B展示一具有充气式本体的活塞146,该充气式本体具有一包含纤维130的壁,这样的纤维130具有一图案,使得充气式本体变成球体。罩131及衬垫132。不透水气囊133展示为在球体内。球体直接装配于活塞杆120上。球体藉由盖121在一末端处锁定,且藉由盖122在另一末端处锁定。活塞杆120之中空通道125于其在球体内的侧中具有孔123,使得是(例如)含有于球体内的不可压缩介质124的加载装置可至且自活塞杆120的通道125自由地流动。通道125的另一末端藉由由弹簧127进行加载的可移动活塞126封闭。弹簧安装于活塞杆128上。弹簧127调谐球体内的压力及密封力。密封表面129与腔室的邻近壁大致线接触。纤维仅经示意性地展示(在本申请案的所有附图中)。
图109C展示图109B的处于冲程的结尾的活塞,此处截面面积最小。球体现具有与腔室的邻近壁一致的大得多的密封表面134。活塞126关于其展示于图9B中位置已移动,这是由于不可压缩介质124'已被挤压出扭曲的球体。为了使摩擦力最小化,密封表面处的罩具有肋状物(未图示)或可具有低摩擦涂层(以及腔室的壁,未图示)是可能的。由于盖121及122皆不可沿活塞杆120移动,因此格状效应仅可为外皮的材料余量的部分。剩余部分展示为「肩部」135,该肩部135可显著减小使用期限,同时其亦增大摩擦。密封边缘129'。在所展示横截面中密封边缘129'与腔室的中心轴线19之间的距离a'为冲程的开头处距离a的大致48%。
图109D展示藉由在球体内具有不可压缩介质136及可压缩介质137进行的密封力的改良的调谐。介质的压力藉由活塞138与密封环139及活塞杆140来调节,活塞杆140直接连接至操作力。活塞138可在球体的圆柱体141中滑动。挡止件145将球体紧固于活塞杆140上。
图110A、图110B、图110C展示改良的活塞,此处可释放藉由腔室的小截面进行的外皮的余量,此情形意味着改良的使用期限及较小摩擦。此方法关注如下事实:活塞在活塞杆上的悬架可在活塞杆之上平移及/或旋转至远离活塞的在腔室中存在最大压力的侧的位置。可移动盖与活塞杆上的挡止件之间的弹簧充当另一加载调节装置。
图110A展示根据本发明的泵的腔室169的纵截面与分别为168及168'的两个活塞位置。
图110B展示具有一充气式外皮的活塞,该充气式外皮具有呈至少两层的纤维171,这样的纤维171具有一在充气时导致大致球体,椭圆体的纤维架构。若外皮并非为拉紧的,则活塞内部可为不透水层172。介质为压缩介质173(例如,空气)与不可压缩介质174(例如,水)的结合体。外皮170安装于活塞杆的在盖175中的末端处,盖175紧固至活塞杆176。外皮的另一末端用铰链紧固至可移动盖177中,该可移动盖177在活塞杆176之上可滑动。藉由弹簧178朝向腔室169的受压部分按压盖177,弹簧178在另一末端处朝向紧固至活塞杆176的垫圈179经挤压。密封边缘167。
图110C展示图110B的处于泵冲程的结尾的活塞。使弹簧178'压缩。相同情形对于不可压缩介质174'及可压缩介质173'有效。外皮170'经变形,且现具有大密封表面167'。密封边缘167与腔室的中心轴线之间的距离a'为冲程的开头处距离a的大致43%。
图111A、图111B、图111C展示一在两个末端处在活塞杆上的移动方向上具有一可移动盖的活塞,该可移动盖带走材料余量。此情形是单路活塞泵中的活塞的改良,但具体而言现于任一冲程(又收缩冲程)为泵冲程的双操作泵中使用该活塞为可能的。外皮在操作期间的移动归因于活塞杆上的挡止件而间接受限。此等挡止件经定位,使得腔室中的介质的压力不可使活塞自活塞杆剥离。
图111A展示腔室的纵截面与处于冲程的开头的改良的活塞208及处于冲程的结尾的活塞(208')。
图111B展示活塞208的第九实施例。球体的外皮与图10的球体的一外皮相当。现于在顶部的盖191及在底部的盖192中紧紧地挤压不透水层190的内部。并不展示这样的盖的细节,且可使用所有种类的装配方法。盖191、192两者可在活塞杆195之上平移及/或旋转。此情形可藉由各种方法(如,例如,未展示的不同类型的轴承)来进行。顶部中的盖191因为挡止件196在活塞内的存在而可仅向上移动。底部中的盖192可仅向下移动,这是因为挡止件197防止向上的移动。密封力的「调谐」包含球体内的不可压缩介质205与可压缩介质206的结合体,活塞杆195内的弹簧力操作的活塞126。介质可通过孔199、200、201自由地流经活塞杆的壁207。顶部中的该盖中及底部中的该盖中的O形环或其类似者202、203将盖191、192分别密封至活塞杆。盖204(展示为在活塞杆195的末端处的螺纹总成)紧固该活塞杆。视外皮的所要求移动而定,相当的挡止件可定位于活塞杆上的其它处。
图111C展示图111B的处于泵冲程的结尾的活塞。顶部中的盖191自挡止件196移动达距离x",而抵着挡止件197来按压底部盖192。可压缩介质206'及不可压缩介质205'。
图112A、图112B、图112C展示关于较早活塞经改良的活塞。这样的改良与藉由加载调节装置进行的密封力的较好调谐、藉由较小密封接触表面(具体而言,藉由较小截面面积)进行的摩擦的减小有关。改良的调谐关注如下事实:活塞内的压力现归因于同一活塞杆上的一对活塞直接受腔室中的压力影响,且活塞内的压力受独立于活塞杆上操作力的存在的压力影响。因为密封力保持恒定且无密封损失发生,所以在操作力将改变(例如,增大)的情况下,此情形在泵冲程中的停止期间可为特别有利的。在泵冲程的结尾,当腔室中的压力减小时,收缩归因于较低摩擦力将为更容易的。在双操作泵的状况下,加载调节装置可受活塞的两侧(例如,受此负载调节装置(未图标)的双重配置)影响。活塞的所展示配置遵照规格:例如,腔室中的压力的增大将给予活塞中的压力的增大。其它规格可导致其它配置。关联可经设计,使得增大可不同于线性关联。构造为藉由活塞杆连接的一对活塞。这样的活塞可具有相等面积、不同大小及/或改变的面积。
归因于特定纤维架构及总所得加载,其展示为具有小量内部过压,活塞在纵截面上的形状为菱形图。此截面中菱形的两个角落作为密封表面起作用,其藉由腔室的较小的横截面面积而给予减小的接触面积。接触表面的大小仍可藉由活塞的外皮的有肋状物的外表面的存在而增大。腔室的壁及/或活塞的外部可具有涂层(如,例如,耐纶),或可由低摩擦材料制成。
未绘制为具有根据(例如)图107F的那种的横截面形状的腔室与具有(在此状况下作为实例)根据(例如)图112A至图112C的三个单独活塞的活塞的可能性,每一单独活塞在第一圆形截面区域(图107F中的左上)中密封其它单独活塞及边界曲线,而在腔室的纵向轴线的另一点处,每一单独活塞密封三个凸起状部分中之一者及其它单独活塞(图7F的,例如,右上),而在又一点处,每一单独活塞仅密封三个凸起状部分中的一者。
图112A展示活塞腔室结合体的纵截面与在腔室216中处于冲程的开头的活塞222及处于冲程的结尾的活塞(222')的第十实施例。
图112B展示主要构造在图11B及图11C中予以说明的活塞。外皮包含外部的肋状物210。外皮及内部的不透水层190在内部部分211与外部部分212之间于顶部处经挤压,该内部部分211与该外部部分212旋紧在一起。在底部,在内部部分213及外部部分214情况下,存在类似构造。在活塞内,存在可压缩介质215及不可压缩介质219。活塞内的压力藉由活塞配置调谐,该活塞配置藉由腔室216的压力直接启动。底部中的连接至加压腔室216的活塞148安装于活塞杆217上,而在另一侧处,安装另一活塞149且将该活塞149连接至活塞222的介质。活塞杆217藉由滑动轴承218导引,亦可使用其它轴承类型(未图示)。活塞杆217的两侧上的活塞可具有不同直径,此等活塞正移动所在的圆柱体221藉由可具有根据本发明的类型的两个腔室交换甚至为可能的,藉由前述情形,该(等)活塞亦具有根据本发明的类型。密封边缘220。活塞杆224。活塞148与孔口223之间的距离d1。
图112C展示图112A的处于冲程的结尾的活塞,同时在腔室216中仍存在高压。密封边缘220'。负载调节装置148'具有自孔口223朝向腔室的不同距离。活塞148'及149'展示为以相较于图112B中距孔口223的距离较大的距离d2定位。
图113A、图113B、图113C展示泵与具有可弹性变形壁的加压腔室及具有固定几何形状的活塞的结合体,该可弹性变形壁具有不同的横截面面积。在外壳(如,例如,具有固定几何大小的圆柱体)内,定位充气式腔室,该腔室为藉由介质(不可压缩介质及/或可压缩介质)可充气的。可避免该外壳也是可能的。充气式壁包含(例如)衬垫-纤维-罩复合物,或亦添加有不透水外皮。活塞的密封表面的关于平行于移动的轴线的角度稍大于腔室的壁的比较性角度。这样的角度之间的此差及壁的藉由活塞进行的瞬时变形经少许延迟地发生(藉由在腔室的壁中具有,例如,人造丝不可压缩介质及/或负载调节装置的正确调谐,其是类似于针对这样的活塞已展示的那类)的事实提供密封边缘,在两个活塞及/或腔室位置之间的移动期间密封边缘至腔室的中心轴线之间的距离可改变。此情形提供冲程期间截面面积的改变,且藉由该情形提供可设计的操作力的改变。然而,活塞在移动方向上的截面亦可为相等的,或关于腔室的壁的角度具有负角,在此等状况下,活塞的「前端」应经修圆。在最后提及的状况下,可能更难以提供改变的截面面积,且藉由该情形更难以提供可设计的操作力。腔室的壁可配备有所有已展示的加载调节装置,一加载调节装置展示于图112B上,且在必要时具有形状调节装置。活塞在腔室中的速度可对密封有影响。
图113A展示在腔室231中的四个活塞位置处的活塞230。在可充气式壁周围为具有固定几何大小的外壳234。在该壁234内为可压缩介质232及不可压缩介质233。可存在针对壁的充气的阀配置(未图标)。活塞在非受压侧的形状为仅一实例以展示密封边缘的原理。在所展示横截面中密封边缘在冲程的结尾与冲程的开头之间的距离为大致39%。纵截面的形状可不同于所展示的形状。
图113B展示在冲程的开头之后的活塞。密封边缘235与中心轴线236的距离为z1。活塞密封边缘235与腔室的中心轴线236之间的角度ξ。腔室的壁与中心轴线236之间的角度v。角度v展示为小于角度ξ。密封边缘235配置,使得角度v变得与角度ξ一样大。未展示活塞的其它实施例。
图113C展示在冲程期间的活塞。密封边缘235与中心轴线236的距离为z2,此距离小于z1。
图113D展示几乎在冲程的结尾的活塞。密封边缘235与中心轴线236的距离为z3,此距离小于z2。
图114展示腔室的壁与具有可改变的几何形状的活塞的结合体,这样的可改变的几何形状在泵冲程期间适合于彼此从而致使连续密封。所展示现为图13A的腔室与仅不可压缩介质237及处于冲程的开头的活塞222,而活塞222″展示为恰在冲程的结尾之前。又,在此处亦可使用活塞的可改变尺寸的所有其它实施例。活塞的速度及介质237的黏度的正确选定可对操作有正面影响。腔室的展示于图14中的纵截面的形状亦可为不同的。
653优选实施例的说明
图201A展示在非受压腔室1的第一纵向位置处的非在移动的非受压的活塞5的纵截面,腔室在该位置处具有具恒定半径的圆形截面。活塞5在此第一纵向位置处可具有大致为腔室1的直径的制造尺寸。展示加压至某一压力等级时的活塞5*。活塞5*内的压力导致某一接触长度。
图201B展示图201A的活塞5*的接触压力。活塞5*可卡在此纵向位置处。
图202A展示在非受压腔室1的第一纵向位置处的非在移动的非受压的活塞5及在第二纵向位置处的活塞5'的纵截面,腔室在第一纵向位置及第二纵向位置两者处具有具恒定半径的圆形截面。活塞5在此第一纵向位置处可具有大致为腔室1的直径的制造尺寸。活塞5'展示非受压地定位至第二纵向位置的较小截面中的活塞5。
图202B展示活塞5'在腔室的处于第二纵向位置的壁上的接触压力。活塞5'可卡在此纵向位置处。
图202C展示在非受压腔室1的第一纵向位置处的非在移动的非受压的活塞5及在第二位置处的活塞5'的纵截面,腔室在第一纵向位置及第二纵向位置两者处具有具恒定半径的圆形截面。活塞5在此第一纵向位置处可具有大致为腔室1的直径的制造尺寸。活塞5'*展示定位至第二纵向位置的较小截面中的加压至与图1A的位准相同的位准的活塞5。
图202D展示活塞5'*在腔室的处于第二纵向位置的壁上的接触压力。活塞5'*可卡在此纵向位置处:摩擦力可为72kg。
图203A展示图201A的活塞5,及加压至与图201A的活塞5*的压力等级相同的压力等级时的经变形活塞5"*。在活塞可能不具有限制伸展的装置时,变形藉由腔室1*中的压力引起,该伸展是主要在顶点方向(腔室的纵向方向)上。
图203B展示接触压力。活塞5"*可卡在此纵向位置处。
图204A展示处于非受压腔室10的第二纵向位置的活塞15的纵截面,该腔室10具有圆形截面。活塞15在此第二纵向位置处可具有大致为腔室10的直径的制造尺寸。活塞15'*展示加压至某一位准的经变形活塞15。变形是归因于如下事实:环向方向上(腔室的截面平面中)的杨氏模数经选定而低于顶点方向上(在腔室的纵向方向上)的杨氏模数。
图204B展示活塞15'*的壁上的接触压力。此接触压力导致适当摩擦力(4.2kg)及合适密封。
图204C展示在非受压腔室10的第二纵向位置(制造尺寸)处的活塞15及处于第一纵向位置处的经加压时的活塞15"*的纵截面,活塞15"*可具有与在活塞15'*定位于腔室10的第二纵向位置(图4A)时的压力相同的压力。又,此处为环向上的变形,且不同于顶点方向上的变形。
图204D展示活塞15"*的壁上的接触压力。此接触压力导致适当摩擦力(0.7kg)及合适密封。
因此,在截面的直径的在此实验中经选定的限制内,有可能将包含可弹性变形容器的活塞自较小截面区域密封地移动至较大截面区域同时具有相同的内部压力。
图205A展示活塞15(制造尺寸)及处于非受压腔室10的第二纵向位置的活塞15'*的纵截面。活塞15'*正展示活塞15的活塞15经加压时的变形结构。活塞15、15'*在下端处已附接至虚构(imaginair)活塞杆以便防止腔室压力的施加期间活塞移动。
图205B展示图205A的活塞15'*的接触压力。此接触压力足够低从而允许移动(摩擦力4.2kg)且适于密封。
图205C展示活塞15(制造尺寸)及藉由受压腔室10*的第二纵向位置处的腔室压力加压并变形的活塞15"*的纵截面。活塞15、15'*在下端处已附接至虚构活塞杆以便防止腔室压力的施加期间活塞移动。变形活塞15"*长度上大致为不变形活塞15的两倍。
图205D展示图205C的活塞15"*的接触压力。此接触压力足够低从而允许移动(摩擦力3.2kg)且适于密封。
因此,当在包含受压可弹性变形容器的活塞上施加腔室压力时,有可能又至少在具有最小截面面积的纵向位置处密封地移动。归因于所施加的腔室力的伸展为大的,且可能有必要限制此伸展。
图206至图209论及活塞的外皮的伸展的限制,此限制可导致足够小以致能适当密封的接触面积及足够低以致能活塞的移动的摩擦力。当容器可能或可能不经受腔室中的压力且允许横向方向上的膨胀(在自腔室的第二纵向位置移动至第一纵向位置时)且具体言之允许收缩(在相反地移动时)时,此限制包含纵向方向上的伸展的限制。
容器型活塞的壁在纵向方向上的伸展可受若干方法限制。该限制可藉由使用(例如)织物及/或纤维加固件对容器的壁进行加固来进行。该限制亦可藉由位于容器的腔室内部的膨胀体(对膨胀体的膨胀存在限制)在膨胀体连接至容器的壁时进行。可使用其它方法,例如,容器的两个壁之间的腔室的压力管理、容器上方的空间的压力管理等等。加固件亦可位于活塞外部。
容器的壁的膨胀行为可取决于所使用的伸展限制的类型。此外,可藉由机械挡止件来导引在膨胀时在活塞杆之上移动的活塞的保持。此挡止件的定位可取决于活塞腔室结合体的用途。此情形亦可为在膨胀及/或经受外力时容器在活塞杆之上的导引的情况。
可使用所有种类的流体:可压缩介质与不可压缩介质的组合、仅可压缩介质,或仅不可压缩介质。
由于容器的大小的改变可实质上自最小截面面积(其中具有其制造尺寸)起且在最大截面面积处膨胀,因此容器中的腔室与(例如)活塞杆中的第一围封式空间的连通可为必要的。为了保持腔室中的压力,亦可亦在容器的腔室的容积改变期间对第一围封式空间加压。可能需要用于至少第一围封式空间的压力管理。
图206A展示具有凹形壁185及充气式活塞的腔室186的纵截面,该充气式活塞包含在腔室186中的第一纵向位置的容器208及在腔室186中的第二纵向位置的容器208'。腔室186的中心轴线为184。容器208'展示其制造尺寸,容器208'在加压时大致为其制造尺寸,在壁187的外皮188中具有织物加固件189。在以腔室186的第二纵向位置开始的冲程期间,容器的壁187膨胀直至挡止配置使冲程期间的移动停止为止,该挡止配置可为织物加固件189及/或容器208外部的机械挡止件196及/或另一挡止配置。且因此使容器208的膨胀停止。取决于腔室186中的压力,归因于腔室186中的压力而仍可发生容器的壁的纵向伸展。然而,织物加固件的第一主要功能是限制容器208的壁187的此纵向伸展。其导致小接触区域198。织物加固件189的第二主要功能为在容器正移动至第二纵向位置时(且在膨胀为必要之处反之亦然)允许收缩。在冲程期间,容器208、208'内的压力可保持恒定。此压力取决于容器208、208'的容积的改变,因此取决于在冲程期间的腔室186的截面的圆周长度的改变。亦有可能在冲程期间压力改变。亦有可能在冲程期间压力改变,此取决于或不取决于腔室186中的压力。
图206B展示处于腔室186的第一纵向位置的膨胀的活塞208的第一实施例。容器的壁187是藉由可挠性材料的外皮188与允许膨胀及收缩的织物加固件189堆积而成,可挠性材料可为(例如)橡胶型或其类似者。织物加固件关于中心轴线184的方向(=编织角)不同于54°44'。活塞的大小在冲程期间的改变未必导致如所绘制的相同形状。归因于膨胀,容器的壁的厚度可小于如在位于腔室186的第二纵向位置时所制造的容器的壁的厚度。在壁187内部可能存在不透水层190。其紧紧地挤压于容器208、208'的顶部的盖191中及底部的盖192中。未展示这样的盖的细节且可使用所有种类的装配方法,此等方法可能能够调适自身以适应容器的壁的改变的厚度。盖191、192两者可能能够在活塞杆195之上平移及/或旋转。此等移动可藉由各种器件(如,例如,未展示的不同类型的轴承)来进行。容器顶部中的盖191可向上及向下移动。活塞杆195上的在容器208外部的挡止件196限制容器208之向上移动。底部中的盖192仅可向下移动,这是因为挡止件197防止向上移动,此实施例可考虑为用于在活塞下面的腔室186中具有压力的活塞腔室器件中。挡止件的其它配置在其它泵类型(诸如,双重工作泵、真空泵等)中可能为有可能的,且仅取决于设计规范。用于致使及/或限制活塞相对于活塞杆相对移动的其它配置可出现。密封力的调谐可包含在容器内部的不可压缩流体205与可压缩流体206的组合(两者单独的也是一种可能性),但容器的腔室209可与第二腔室210连通,第二腔室210包含在活塞杆195内部的弹簧力操作的活塞126。流体可自由地通过孔201流经活塞杆的壁207。第二腔室与第三腔室(参见图12)连通可能为有可能,但容器内部的压力亦可取决于腔室186中的压力。容器可经由活塞杆195及/或藉由与腔室186连通而充气。顶部中的该盖及底部中的该盖中的O形环或其类似者202、203分别将盖191、192密封至活塞杆。盖204(展示为在活塞杆195的末端处的螺纹总成)紧固该活塞杆。相当的挡止件可位于活塞杆上的其它处,此取决于所要求的容器的壁的移动。容器的壁与腔室的壁之间的接触区域198。
图206C展示在腔室的第二纵向位置处的图206B的活塞。顶部中的盖191自挡止件196移动达一距离a'。弹簧力操作的阀活塞126已移动达一距离b'。展示底部盖192邻近于挡止件197,当活塞下方的腔室186中可存在压力时,接着腔室186'可压着挡止件197。可压缩流体206'及不可压缩流体205'。
图206D为3维附图且展示织物材料的加固基质,其允许容器208、208'的壁在于腔室186中密封地移动时弹性地膨胀及收缩。
织物材料可为弹性的,且在单独层中放置于彼此之上。这样的层亦可彼此编织而放置。两层之间的角度可不同于54°44'。当所有层的材料类型及厚度相同时,且甚至层的数目相同时,当每一方向的针距大小相等时,容器的壁的膨胀及收缩可能在XYZ方向上相等。当分别在基质的方向中的每一个上的针距ss及tt的膨胀将变大时,此等针距ss及tt的收缩将变小。因为纱线的材料可为弹性的,所以用以使膨胀停止的另一器件(诸如,机械挡止件)可能为必要的。此挡止件可为腔室的壁及/或展示为在活塞杆上的机械挡止件,如图206B中所展示。
图206E为3维附图且展示已膨胀的图206D的加固基质。大于针距ss及tt的针距ss'及tt'。收缩的结果可导致图206D中所展示的基质。
图206F为3维附图且展示织物材料的加固基质,该织物材料可由非弹性纱线(但可弹性弯曲)制成,且在单独层中放置于彼此之上或彼此编结在一起。膨胀是有可能的,这是因为每一环圈700的额外长度,当容器处于制造尺寸时,可得到额外长度,当位于腔室的第二纵向位置处时,亦受压。在每一方向上的针距ss″及tt″。当容器的壁膨胀时,非弹性材料(但可弹性地弯曲)可限制容器217的壁187的最大膨胀。可能有必要藉由(例如)挡止件196使在活塞杆195之上的容器217的移动停止,以使得可保持密封。缺乏此挡止件196可给予形成阀的可能性。
图206G为3维附图且展示已膨胀的图206F的加固基质。大于针距ss"及tt"的针距ss"'及tt'"。收缩的结果可导致图206F中所展示的基质。
图206H展示包含可弹性变形容器的活塞的制造制程的三个阶段I、II及III。橡胶衬垫401定位于杆400之上,例如根据图406E至406G的那种加固衬垫的加固衬垫402定位于橡胶衬垫401之上。在最后提及的衬垫之上,已定位有另一橡胶衬垫。在衬垫401与杆之间,可定位一或多个盖404。所有衬垫可在杆400之上滑动。杆400可为中空的,且可连接至高压蒸汽源。阶段II:加压蒸汽可藉由可定位于杆的末端处的出口405进入烘箱406的洞穴408。一件完整的橡胶/加固衬垫407可经切割且在杆400之上运输至洞穴408中。洞穴可接着经闭合,且将加压蒸汽注入至洞穴中。硫化可发生,该硫化包括将容器的壁安装于盖404上。衬垫可采用弯曲形式。在硫化之后,可敞开洞穴,且推出接着具有其制造尺寸的容器(III)。为了将活塞的硫化时间亦用以制造其它活塞,可使用若干方法。橡胶衬垫407的凸出(完整的:包括织物加固件)在硫化之前可发生。杆400可接着分成若干部分,每一部分大致为容器在其制造尺寸下的高度。每一部分在进入洞穴之前可脱离主杆。及/或,在制造进料管线的末端处可存在若干洞穴,这样的洞穴可各自竖立、收纳完整的衬垫407且对衬垫407进行硫化。此情形可藉由使洞穴旋转及/或平移至且自制造进料管线的末端来达成。数个硫化洞穴整合于制造进料管线中亦可为可能的。
图207A展示具有凹形壁185的腔室186的纵截面及充气式活塞,该充气式活塞包含在腔室的第一纵向位置处的容器217及在第二纵向位置处的容器217'。容器217'展示加压时的其大致制造尺寸。
图207B展示处于腔室的第一纵向位置的膨胀的活塞217。容器的壁218是由弹性材料的外皮216(其可为(例如)橡胶型或其类似者)与纤维加固件219根据格状效应堆积而成,纤维加固件219允许容器壁218的膨胀。纤维关于中心轴线184的方向(=编织角)可不同于54°44'。容器217的壁218与腔室186的壁185之间的接触区域211。归因于膨胀,容器的壁的厚度可小于(但未必非常不同于)如在位于第二纵向位置时所制造的容器的壁的厚度。在壁187内部可能存在不透水层190。其可紧紧地挤压于容器217、217'的顶部的盖191中及底部的盖192中。
未展示这样的盖的细节且可使用所有种类的装配方法,此等方法可能能够调适自身以适应容器的壁的改变的厚度。盖191、192两者可在活塞杆195之上平移及/或旋转。此等移动可藉由各种方法(如,例如,未展示的不同类型的轴承)来进行。顶部中的盖191可向上及向下移动直至挡止件214限制此移动为止。底部中的盖192仅可向下移动,这是因为挡止件197防止向上移动,此实施例考虑为用于在活塞下面的腔室186中具有压力的活塞腔室器件中。挡止件的其它配置在其它泵类型(诸如,双重工作泵、真空泵等)中可能为有可能的,且仅取决于设计规范。用于致使及/或限制活塞相对于活塞杆相对移动的其它配置可出现。
在冲程期间,容器217、217'内的压力可保持恒定。亦有可能在冲程期间压力改变。密封力的调谐可包含在容器内部的不可压缩流体205与可压缩流体206的结合体(两者单独的也是一种可能性),但容器217、217'的腔室215可与第二腔室210连通,第二腔室210包含在活塞杆195内部的弹簧力操作的活塞126。流体可自由地通过孔201流经活塞杆的壁207。第二腔室与第三腔室(参见图210)连通可能为有可能,但容器内部的压力亦可取决于腔室186中的压力。容器可经由活塞杆195及/或藉由与腔室186连通而充气。顶部中的该盖及底部中的该盖中的O形环或其类似者202、203分别将盖191、192密封至活塞杆。盖204(展示为在活塞杆195的末端处的螺纹总成)紧固该活塞杆。
图207C展示在腔室186的第二纵向位置处的图207B的活塞。接触区域211',其为小的。盖191自挡止件216移动达一距离c'。弹簧力操作的阀活塞126已移动达一距离d'。展示底部盖192邻近于挡止件197,若腔室186中存在压力,则底部盖192压着挡止件197。可压缩流体206'及不可压缩流体205',其在容器中可具有改变的体积。
图208A、图208B、图208C论及除以下情形外可与图207A、图207B、图207C的活塞相同的活塞的构造:加固件由任一种类的加固装置组成,这样的加固装置可为可弯曲的且可处于不彼此相交的加固「柱」的图案。此图案可为平行于腔室186的中心轴线184的图案中之一者,或加固装置的一部分可处于通过中心轴线184的平面中的图案中之一者。
图208A展示一包含处于腔室186的第一纵向位置的容器228及处于腔室186的第二纵向位置的容器228'的充气式活塞,受压,其中充气式活塞在不受压情况下具有其制造尺寸。
图208B展示处于腔室186的第一纵向位置的容器228。容器的壁221包含一弹性材料222、224及加固装置223(例如,纤维)。不透水层226可存在。容器228与腔室186的壁185之间的接触区域。
图208C展示处于腔室186的第二纵向位置的容器228'。接触区域225'可稍大于接触区域225。顶部盖191已自挡止件214移动达e'。
图208D分别展示分别处于腔室186的第一纵向位置及第二纵向位置的分别具有加固装置223及223″的活塞228及228'的俯视图。
图208E分别展示类似于活塞228及228'中的一者的分别处于腔室186的第一纵向位置及第二纵向位置的活塞的俯视图,该活塞分别具有加固装置229及229'的替代性实施例。加固件的一部分不处于通过腔室186的纵向方向上的中心轴线184的平面中。
图208F展示容器的壁中具有加固件227及227'的类似于228及228'中之一者的活塞的俯视图,该加固件位于不通过腔室186的中心轴线184的平面中。在冲程期间,容器的壁围绕中心轴线184转动。
图208G示意性展示多少个纤维802可安装于盖430的洞穴431中。此情形可藉由围绕中心轴线433旋转盖及纤维来达成,盖及纤维可具有其自己的速度,但正朝向且在洞穴431中推动纤维432。
图209A展示具有凸形壁185的腔室186的纵截面及充气式活塞,该充气式活塞包含在冲程的开头的容器258及在冲程的结尾的容器258'。加压容器258'处于第二纵向位置。
图209B展示活塞258的纵截面,活塞258具有加固外皮252,加固外皮252藉由多个至少可弹性变形的支撑部件254而旋转地紧固至共同部件255,共同部件255连接至该活塞258、258'的外皮252。此等部件处于拉伸状态,且取决于材料的硬度,其具有特定的最大伸展长度。此有限长度限制该活塞的外皮252的伸展。共同部件255可随滑动装置256一起在活塞杆195之上滑动。对于其余部分,为与活塞208、208'的构造相当的构造。接触区域253。
图209C展示活塞258'的纵截面。接触区域253'。
图210至图212论及容器内的压力的管理。包含一具有可弹性变形壁的充气式容器的活塞的压力管理是活塞腔室构造的重要部分。压力管理必须涉及维持容器中的压力,以便将密封保持于适当程度。这意味着在容器的容积改变的每一冲程期间。且从长远的观点来看,当自容器的泄漏可减小容器中的压力时,其可影响密封能力。流体流动可为解决方案。当容器在冲程期间改变容积时,流体流动是至且自容器,且/或亦至容器(充气)。
容器的容积的改变可藉由经由(例如)活塞杆中的孔与容器连通的第一围封式空间的容积的改变来平衡。压力可同时亦经平衡,且此可藉由可定位于第一围封式空间中的弹簧力操作的活塞来进行。弹簧力可藉由弹簧或加压围封式空间(例如,第二围封式空间)来引起,该加压围封式空间藉由一对活塞与第一围封式空间连通。任一类型的力传递可藉由活塞中的每一个(例如,藉由第二围封式空间及第二围封式空间中的活塞的结合体)来配置,使得当该对活塞朝向第一围封式空间移动时(例如,当流体正自第一围封式空间移动至容器中时),第一围封式空间中的活塞上的力保持相等,而第二围封式空间中的活塞上的力减小。在第二围封式空间中,此情形良好地遵照p.V=常数。容器的腔室中的压力在冲程的全部或部分期间的调谐亦可藉由腔室与容器的腔室的连通来进行。此情形已在WO00/65235及WO00/70227中得以说明。
容器可经由活塞中的阀及/或活塞杆的把手来充气。此阀可为止回阀或充气阀(例如,施拉德阀)。容器可经由与腔室连通的阀来充气。若使用充气阀,则施拉德阀因为其避免泄漏的安全性及其允许控制所有种类流体的能力而为优选的。为了致使充气,阀致动器(例如,揭示于WO99/26002中或US5,094,263中的阀致动器)可能为必要的。WO99/26002的阀致动器具有如下优点:可藉由极低力致使充气,因此在手动充气的状况下为极其实用的。此外,与具有弹簧力操作的阀心的阀组合,阀在已获得相等压力等级时自动闭合。
若加压容积自围封式空间至容器且自容器至围封式空间的流动可为实质的,则具有具大于围封式空间的容积的容积及等于、低于或高于容器中的压力的压力等级的压力/容积源可是优选的。在最后提及的状况下,与具有一等于容器的压力等级的压力等级的压力源相比较,压力源的容积可经减小。
在压力源中的压力等级高于容器中的压力等级的状况下,以下情形可为必要的:在冲程期间,压力/体积源与容器之间的流体可借助于阀来导引。此等阀可具有一可经致动的弹簧力操作的芯销。致动器可关于甚至连续地改变流动来开启/闭合阀。一实例为用于归因于藉由泄漏的压力下降而使容器充气的类似构造(请参见下页)。其它阀类型及阀导引解决方案为可能的。此情形亦可为一种将容器中的压力等级连续地维持于预定位准的方法。
使阀与腔室连通,在容器中的压力低于腔室中的压力时可致使容器自动充气。当此情形可并非是该状况时,腔室中的此较高压力可藉由闭合在腔室中接近容器的第二纵向位置的腔室的出口阀来临时形成。此闭合及敞开可(例如)藉由踏板手动地进行,该踏板敞开与一在阀致动器(WO99/26002)与(例如)施拉德阀之间的空间连通的通道。在敞开时,阀致动器可移动,但缺少压下阀的弹簧力操作的芯销的力,且因此施拉德阀可不敞开,因此可封闭腔室,且任一高压可逐步形成从而使容器能够充气。当闭合通道时,致动器如WO99/26002中所揭示起作用。操作者可藉由压力计(例如,压力表)来检查容器中的压力。此出口阀的敞开及闭合亦可自动地进行。此情形可藉由所有种类的装置进行,这样的装置由于低于预定值的压力的量测藉由任一种类的信号来起始出口的闭合。
容器自动充气至某一预定值可藉由与腔室连通的阀与(例如)容器的释放阀的组合来进行。该释放阀在某一预定压力值下释放(例如)至容器之上的空间或至腔室。另一选项可为,WO99/26002的阀致动器在已达到预定压力值时可(例如)藉由组合阀致动器与弹簧来首先敞开。另一选项可为,至阀致动器的开口在压力达到预定值之上的值时藉由(例如)弹簧力操作的活塞或盖来闭合。或,藉由组合图211E的活塞292与装置,使得在已达到某一压力时,活塞敞开通道297(未图标)。
图210A展示活塞腔室系统,该活塞腔室系统具有根据图206A至图206C的一包含容器208、208'的活塞及一具有中心轴线184的腔室186。此处所说明的充气及压力管理亦可用于包含容器的其它活塞。容器208、208'可经由把手240中的阀241及/或活塞杆195中的阀242来充气。若不使用把手而是使用(例如)旋转轴杆,则旋转轴杆可为中空的,从而与(例如)施拉德阀连通。阀241可为包含一衬套244及一阀心245的充气阀(例如,施拉德阀)。活塞杆195中的阀可为具有一可挠性活塞126的止回阀。止回阀242与容器208、208'的腔室209之间的腔室较早说明为「第二」腔室210。压力表250致能容器内部的压力的控制,未展示其它细节。使用此压力表来控制腔室186中的压力可亦是可能的。容器208、208'的腔室209具有一可调整至某一预定压力值的释放阀(未绘制)可亦是可能的。可将释放的流体引导至腔室209及/或至空间251。
图210B展示充气阀241的替代性选项。替代把手240中的充气阀241,可存在仅衬套244而无阀心245,衬套244致能至压力源的连接。
图210C展示止回阀126的杆247的轴承246的细节。轴承246包含致能杆247周围的流体通道的纵向管道249。弹簧248致能第二腔室210中的流体上的压力。挡止件249。
图210D展示止回阀242的可挠性活塞126的细节。弹簧248保持活塞126上的压力。
图210E展示可具有超出容器的压力等级的压力的压力源451。入口阀452具有(例如)阀致动器453(所展示的配置459类似于图211E中的一者(292、297)),且出口阀454具有(例如)阀致动器455(所展示的配置451类似于图211E中的一者(292、297))。空间460连接至腔室457,而空间462连接至腔室458。阀452及454可安装于活塞杆456中,活塞杆456可分成两个腔室457及458。
图210F展示图210E的构造,其中两个黑箱展示为各自包含一可藉由外部信号可操纵的阀配置。操纵件415可接收分别来自处于腔室的不同纵向位置的活塞的内部的压力信号416及417。操纵件415可将信号418及419分别发送至出口阀配置420的致动器422及入口阀配置421的致动器423。此阀及阀操纵配置可类似于图211F中所展示的阀及阀操纵配置。
图211A展示活塞腔室系统,该活塞腔室系统具有根据图206A至图206C的包含容器248、248'的活塞及一具有中心轴线184的腔室186,该容器248、248'的中心部分与容器208、208'相同。此处所说明的充气及压力管理亦可用于包含容器的其它活塞。容器248、248'可经由与腔室186连通的阀来充气。此阀可为根据图210A、图210D的止回阀242,或其可为充气阀,优选为施拉德阀260。第一围封式空间210藉由孔201与容器中的腔室209连通,同时第一围封式空间210经由活塞配置与第二围封式空间243连通,第二围封式空间243可经由(例如)可定位于把手240中的类似于施拉德阀241的充气阀充气。阀具有芯销245。若不使用把手而是使用(例如)旋转轴杆,则阀心245可为中空的,且施拉德阀可与此通道(未图标)连通。施拉德阀260具有一根据WO99/26002的阀致动器261。腔室186的底座262可具有出口阀263(例如,施拉德阀),该出口阀263可配备有根据WO99/26002的另一阀致动器261。为了手动控制出口阀263,底座262可配备有一可使底座262上的轴杆264转动一角度的踏板265。踏板265藉由踏板265的顶部中的非圆形孔275中的轴杆266而连接至活塞杆267。底座262具有针对腔室186的入口阀269(未图示)。(示意性绘制)弹簧276使踏板265保持于其初始位置277,其中出口阀保持敞开。当出口阀保持闭合时,使踏板265保持于其起动位置277'。出口通道268。
图211B展示第一围封式空间210与第二围封式空间243之间的藉由一对活塞242、270进行的连通的细节。该对活塞的活塞杆271藉由轴承246来导引。轴承246中的纵向管道249致使流体自轴承246与活塞242及270之间的空间运输。弹簧248可存在。具有内壁194的活塞类型容器248、248'的活塞杆195。活塞242、270在内壁194上进行密封。
图211C展示活塞类型容器248、248'的活塞杆272的替代性壁273,该壁273与腔室186的中心轴线184具有一角度β。活塞274经示意性绘制,且可使自身适应于活塞杆272内部的改变的截面面积。
图211D展示上面建置有外壳280的活塞248'。外壳包含一具有芯销245的施拉德阀260。阀致动器261展示为压下芯销261,同时流体可经由通道286、287、288及289进入阀260。当并未压下芯销245时,活塞环279可使内圆柱体283的壁285密封。内圆柱体283可藉由外壳280与圆柱体282之间的密封件281及284来密封地封闭。腔室186。
图211E展示具有芯销245的出口阀263的构造,该芯销245展示为藉由阀致动器261压下。流体可流经通道304、305、306及307而至敞开的阀。内圆柱体302在外壳301与圆柱体303之间藉由密封件281及284密封地封闭。具有中心轴线296的通道297通过内圆柱体302的壁、圆柱体303的壁及外壳301的壁而定位。在外壳301的外部处具有通道297的开口308(变宽部分309),该变宽部分309致能活塞292藉由顶部294密封于封闭位置292'中。活塞292可正在另一通道295中移动,该通道295可具有与通道297相同的中心轴线296。针对活塞292的活塞杆267的轴承293。活塞杆267可连接至踏板265(图211A)或连接至其它致动器(示意性地展示于图211E中)。
图211E'在图218B之后处理。
除控制图211E的出口阀的配置369外,图211F展示图211D的活塞248'及充气配置368。充气配置368现亦包含控制图211E的阀的配置370。此配置370可经进行以致能在已达到预定压力时闭合阀,且在压力低于预定值时敞开阀。在将信号362给予给致动器363的转换器361中处置信号360,该致动器363正经由致动装置364致动活塞292。
当腔室具有低于活塞中的预定压力值的工作压力时,控制出口阀263的闭合及敞开的配置369可经由由来自转换器361的信号365起始的装置367藉由另一致动器363来控制。腔室中的将信号371给予给转换器361及/或366的量测可自动侦测腔室的实际压力是否低于活塞的工作压力。当活塞的压力低于预定压力时,此情形可为特别实用的。
图211G示意性展示具有连接至阀致动器315的外壳311的弹簧310的盖312、312'。弹簧310可使开口314保持紧紧地闭合。盖312与圆柱体282(图211D)的接触区域313。当盖312上的来自腔室的力变大时,盖可移动至展示为盖312'的位置,直至存在藉由腔室的介质提供的盖上的力的等效力为止。弹簧310可判定压下阀芯销245的压力的最大值。施拉德阀260。
图212展示可在轴承324中移动的细长活塞杆320,一对活塞321、322定位于活塞杆的末端323处。
图213A、图213B、图213C展示泵与具有可弹性变形壁的加压腔室及具有固定几何形状的活塞的结合体,该可弹性变形壁具有不同的横截面面积。在外壳(如,例如,具有固定几何大小的圆柱体)内,定位充气式腔室,该腔室为藉由流体(不可压缩流体及/或可压缩流体)可充气的。可避免该外壳也是可能的。充气式壁包含(例如)衬垫-纤维-罩复合物,或亦添加有不透水外皮。活塞的密封表面的关于平行于移动的轴线的角度稍大于腔室的壁的比较性角度。这样的角度之间的此差及壁的藉由活塞进行的瞬时变形经少许延迟地发生(藉由在腔室的壁中具有,例如,人造丝(viscose)不可压缩流体及/或负载调节装置的正确调谐,其可类似于针对这样的活塞已展示的那类)的事实提供密封边缘,在两个活塞及/或腔室位置之间的移动期间密封边缘至腔室的中心轴线之间的距离可改变。此情形提供冲程期间截面面积的改变,且藉由该情形提供可设计的操作力的改变。然而,活塞在移动方向上的截面亦可为相等的,或关于腔室的壁的角度具有负角,在此等状况下,活塞的「前端」可经修圆。在最后提及的状况下,可能更难以提供改变的截面面积,且藉由该情形更难以提供可设计的操作力。腔室的壁可配备有所有已展示的加载调节装置,一加载调节装置展示于图212B上,且在必要时具有形状调节装置。活塞在腔室中的速度可对密封有影响。
图213A展示在腔室231中的四个活塞位置处的活塞230。在可充气式壁周围为具有固定几何大小的外壳234。在该壁234内为可压缩流体232及不可压缩流体233。可存在针对壁的充气的阀配置(未图标)。活塞在非受压侧的形状为仅一实例以展示密封边缘的原理。在所展示横截面中密封边缘在冲程的结尾与冲程的开头之间的距离为大致39%。纵截面的形状可不同于所展示的形状。
图213B展示在冲程的开头之后的活塞。密封边缘235与中心轴线236的距离为z1。活塞密封边缘235与腔室的中心轴线236之间的角度ξ。腔室的壁与中心轴线236之间的角度v。角度v展示为小于角度ξ。密封边缘235配置,使得角度v变得与角度ξ一样大。未展示活塞的其它实施例。
图213C展示在冲程期间的活塞。密封边缘235与中心轴线236的距离为z2,此距离小于z1。
图213D展示几乎在冲程的结尾的活塞。密封边缘235与中心轴线236的距离为z3,此距离小于z2。
图214展示腔室的壁与具有2-28可改变的几何形状的活塞的结合体,这样的可改变的几何形状在泵冲程期间适合于彼此从而致能连续密封。其在腔室的第二纵向位置处具有其制造尺寸。所展示现为图213A的腔室与仅不可压缩介质237及处于冲程的开头的活塞385,而活塞385'展示为恰在冲程的结尾之前。又,在此处亦可使用活塞的可改变尺寸的所有其它实施例。活塞的速度及介质237的黏度的正确选定可对操作有正面影响。腔室的展示于图14中的纵截面的形状亦可为不同的。
图215A至图215F展示腔室的具有具不同大小的截面的实施例,这样的截面具有恒定圆周大小。此情形为针对WO00/70227的所引用活塞的卡住问题的另一解决方案。根据技术方案1的活塞亦可在此等特定腔室中良好地起作用,当外皮的加固件允许容器的壁的部分在腔室的纵截面中距腔室的中心轴线具有不同大小时,亦可使用:(例如)图208D的与腔室的中心轴线大致平行的加固件位置,且当加固件由(例如)弹性纱线(图206D、206E)或展示于图206F、206G中的那类制成时,允许每一个别大小。展示于图209A、图209B中的活塞亦可良好地起作用。具有加固件的包含非可弹性变形容器或可弹性变形容器(其具有大致为腔室的第一纵向位置的圆周长度的大小的制造尺寸)的活塞可不卡住地在此等腔室中移动,且可在截面具有不同圆周大小的腔室中卡住,该活塞在高摩擦力的情况下允许收缩。若容器的加固件的编织角可变为54°44',则可弹性变形容器变为以其它方式非可弹性变形的(亦即,挠性可变形的),但由于容器为可弯曲的,因此其将不卡在此等腔室中。若活塞的横截面面积及/或两个活塞之间的腔室在移动方向上的改变为连续的但仍为大的使得此情形导致泄漏,则使截面的其它参数的改变最小化为有利的。此情形可藉由使用(例如)圆形截面(固定形状)来说明:圆的圆周为πD,而圆的面积为1/4πD2(D=圆的直径)。亦即,D的减小将仅给予圆周的线性减小及面积的二次减小。亦维持圆周且仅减小面积甚至为可能的。若形状也是固定的(例如,关于圆),则存在某一最小面积。形状为一参数的高阶数字计算可藉由使用以下提及的傅式级数展开法来进行。加压腔室及/或活塞的横截面可具有任一形式,且此可藉由至少一曲线来界定。该曲线为封闭的,且可藉由两个独特模块参数化傅式级数展开法来大致界定,一傅式级数展开法针对一坐标函数:
其中
0≤x≤2π,x∈N
p≥0,p∈R
cp=f(x)的余弦加权平均值,
dp=f(x)的正弦加权平均值,
p=表示三角细度的等级
图215A、图215E藉由使用以下公式中的不同参数集合来展示这样的曲线的实例。在此等实例中,已使用仅两个参数。若使用较多系数,则有可能发现作为(例如)弯曲过渡段的符合其它重要需求的最佳曲线,弯曲过渡段的曲线具有某一最大半径及/或(例如)在给定前体下可能不会超过某一最大值的用于密封部分中的张力的最大值。作为实例:图215F展示在边界曲线的长度固定且其数值曲率经最小化的约束下待用于平面中的有界域的可能变形的最佳凸形曲线及非凸形曲线。藉由使用起始区域及起始边界长度,有可能指望用于某一所要目标区域的最小可能曲率。
在腔室的纵截面中所展示的活塞已主要针对横截面的边界曲线为圆形的状况而绘制。亦即:在腔室具有根据(例如)图215A、图215E、图215F的那种非圆形的横截面的状况下,活塞的纵截面的形状可不同。
所有种类的闭合曲线可藉由此公式说明,例如,C形曲线(见PCT/DK97/00223,图1A)。此等曲线的一特性为当自位于剖面中的数学极点绘制线时,该线将与曲线相交至少一次。这样的曲线朝着剖面中的线对称,且亦可藉由随后的单一傅式级数展开法而产生。当横截面的曲线相对于位于剖面中通过数学极点的线对称时,活塞或腔室将较易于产生。此等规则曲线可大致由单一傅式级数展开法界定:
其中
0≤x≤2π,x∈N
p≥0,p∈R
cp=f(x)的加权平均值,
p=表示三角细度的等级。
当自数学极点绘制线时,线将始终与曲线相交仅一次。腔室及/或活塞的截面的特定形成的扇区可大致由以下公式界定:
其中
0≤x≤2π,x∈N
p≥0,p∈R
cp=f(x)的加权平均值,
p=表示三角细度的等级
且其中在极坐标中的此截面大致由以下公式表示:
其中
r0≥0,
a≥0,
m≥0,m∈R,
n≥0,n∈R,
且其中
r=启动销的圆形截面中的「花瓣」的极限,
r0=围绕启动销的轴线的圆形截面的半径,
a=用于「花瓣」的长度的比例因子,
rmax=r0+a
m=用于界定「花瓣」宽度的参数
n=用于界定「花瓣」的数目的参数
入口接近冲程的结尾定位,这是归因于活塞装置的密封部分的性质。
此等特定腔室可藉由射出成形且(例如)亦藉由使用所谓的超塑性成型方法来产生,其中铝片经加热且藉由强制于工具空腔中或亦使用工具移动形成的气压来按压。
图215A展示腔室的一系列横截面,其中面积在特定步骤中减少,而圆周保持恒定-此等藉由两个独特模块参数化傅式级数展开法界定,一傅式级数展开法针对一坐标函数。在左上方是该级数的起始截面的截面。所使用的参数集合展示于图的底部。此级数展示横截面的递减面积。图中的粗体数字展示不同形状的递减截面面积,其中在左上方角落中的截面面积作为起始面积大小。右下方截面的形状的面积为左上方面积的约28%。
图215B展示腔室162的纵截面,腔室162的横截面面积藉由沿中心轴线保持圆周而改变。活塞163。腔室具有壁部分155、156、157、158的不同截面面积的横截面的部分。过渡段159、160、161在这样的壁部分之间。展示截面G-G、H-H及I-I。截面G-G具有环绕截面,而截面H-H152具有大约在截面G-G的面积的90%到70%之间的面积。
图215C展示图207G的横截面H-H152且作为比较以点线展示截面G-G150。截面H-H具有大约在截面G-G的面积的90%到70%之间的面积。使过渡段151为平滑的。亦展示具有截面G-G的截面面积的约50%的腔室的最小部分。
图215D展示图207G的横截面I-I且作为比较以点线展示截面G-G。截面I-I具有大约截面G-G的面积的70%的面积。使过渡段153为平滑的。亦展示腔室的最小部分。
图215E展示腔室的一系列横截面,其中面积在特定步骤中减少,而圆周保持恒定-此等藉由两个独特模块参数化傅式级数展开法界定,一傅式级数展开法针对一坐标函数。在左上方是该级数的起始截面的截面。所使用的参数集合展示于图的底部。此级数展示横截面的递减面积,但有可能藉由将圆周保持为恒定的来增加此等面积。图中的粗体数字展示不同形状的递减截面面积,其中在左上方角落中的截面面积作为起始面积大小。右下方截面面积的大小是左上方起始面积大小的约49%。
图215F展示针对某一固定长度边界曲线及最小可能曲率最佳化的凸形曲线。对应于展示于图7L中的图的最大曲率的曲最小率半径的公式如下:
藉由y指定的长度藉由下式来判定:
其中
r=最小曲率半径
L=边界长度=常数
A1=起始域面积A0的经减小的值
作为来自图203D的实例:域面积A0=π(30)2且边界长度L=60π=188.5,其对应于半径为30的圆盘的面积及边界长度。长度需要为恒定的,但面积减少至待指定的值A1。所要最终配置应具有面积A1=π(19/2)2=283.5。边界曲线的具有最小可能曲率的凸形曲线现如下:
r=1.54
k=1/r=0.65
x=89.4
图上的曲线并未按比例绘制,且图仅展示原理。
曲线可进一步藉由由曲线交换直线来最佳化,该情形可改良活塞至壁的密封。
图216展示一结合体,其中活塞包含可弹性变形的容器372,容器372在汽缸壁374及楔形壁373内(例如,此处展示为在围绕中心轴线370的中心)在腔室375中移动。活塞至少悬挂于一活塞杆371中。展示容器372、372',在该腔室的第二纵向位置处(372')及第一纵向位置处(372)。
此文件中所揭示的所有解决方案亦可结合以下情形的活塞类型:腔室具有具恒定圆周大小的截面可为针对卡住问题的解决方案。
图217A展示壁381内的凸形腔室380。「s」意味着冲程。
图217B展示在图217A中所展示的方向上的强制冲程图。
此曲线展示当操作者在冲程中泵抽时力的最佳改变,其中流体的进口大致位于腔室的第一纵向位置处且出口大致位于腔室的第二纵向位置处。曲线大致在泵抽冲程的结尾处与最大操作力相切。
图218A展示可移动动力单元390的实例,可移动动力单元390展示为藉由降落伞391及藉由轮子392可移动。
图218B展示可移动动力单元390,其中动力单元包含在顶部的太阳电池393的集合及马达394。此外,水泵395及压缩器396。操纵单元397。
图211E'展示对图211E中描绘的出口阀的调适。活塞杆267连接至第二通道销8001。该通道销安装于引导通道8002中。通道销封闭等化通道8003。该通道销具有孔,当活塞杆267将活塞292推入通道297的开口308中时,该孔允许流动穿过通道8003。这样的化通道连接阀中的通道305、306、307与流出腔室8004。该流出腔室可为阀的流出腔室。当阀的流入腔室中累积的压力不足以启动阀时使用此配置且来自阀的流出腔室的低压可用以触发阀的启动。
507优选实施例的说明
图301展示待耦接至(例如)施拉德阀的夹式阀连接器中的阀致动器。活塞477极其接近汽缸470的第一末端492。连接器具有外壳500且密封装置包含一环形部分475。紧固装置包含临时螺纹476。外壳亦具有中心轴线479及耦接部分510。
图301A展示图301的放大细节。汽缸470具有汽缸壁部分511,壁部分511具有配合活塞477的活塞环508的直径。接近其第一末端492处,汽缸壁包含具有扩大直径的扩大壁部分475a、475b、476a,当启动销已充分敞开阀的芯时,汽缸包含在活塞装置477、508周围的流动通道部分471、472、473。现可建立自压力源至阀的流动。汽缸470的第一末端492在此处充当用于启动销的移动的挡止件。通道部分473及474是活塞控制装置476c的部分。此等部分可具有若干形状,此取决于选定制造技术:(例如)作为圆的扇区部分及(507)作为汽缸的通道部分473、474藉由射出成形制成,而或者通道部分(507)亦可为钻孔。通道部分473、474可视为「流动塑形」,且经建构以减少气动曳力。倾斜扩大壁部分475a与中心轴线479成一角度τ,该角度大于0°且小于20°,通常在相对于分别来自压力源的气体及/或液体介质的方向的1°<τ<12°的区间中。活塞控制装置476c具有分别具有壁476a及476b的三个凹槽。壁476a相对于来自压力源的气体及/或液体介质的方向具有大于0°且小于20°(通常在6°与12°之间的区间中)的角度ω。用于上述通道部分473及474的替代方案为通道(507),其中活塞控制无凹槽。在此替代方案中,平行于中心轴线479且在活塞控制旁边的孔(507)连接通道部分475b(以点线展示为三个孔)与耦接孔。
图301B展示来自图301A的具有通道部分473及474以及挡止件492的部分G-G。替代通道部分(507)由点线草绘。
图302展示具有外壳504且具有密封装置的通用夹式阀连接器中的阀致动器,该密封装置包含在耦接部分503的中心轴线486的方向上与耦接部分的中心轴线486同轴地定位的第一环形部分482及第二环形密封部分483。第一环形密封部分482相比于第二环形密封部分483较接近耦接部分的开口502,且第一环形密封部分482的直径大于第二环形密封部分483的直径。耦接阀可藉由至少一「夹」(=亦即,临时螺纹)476紧固。然而,与彼此相对的两个夹493为优选的。接近密封表面482的楔形圆锥形501帮助将阀定于中心。楔形圆锥形与中心轴线486成一角度ω,且通常此角度>45°。展示经密封的具有汽缸壁部分509的单独汽缸套管496。其藉由(例如)弹簧扣497紧固于外壳504的壁中。这是使倾斜扩大壁部分512的负滑角成为可能的一经济方式。汽缸套管496远离活塞挡止件495具有一角度ζ,以使得活塞环508在该处不密封。
图302A展示分别藉由活塞控制装置的扩大壁部分487及488分别界定的通道部分480及481。启动销因活塞484及活塞杆485而为流线型的。壁部分487与在来自压力源的介质的方向上所见的中心轴线486成一角度κ,该角度大于0°且小于20°(通常在6°与12°之间的区间中)。外壳504的壁的阶梯表面498形成自汽缸套管496的壁至汽缸499的气密连接。当然亦可能在汽缸的另一侧上形成气密连接。在汽缸套管496的底部展示倾斜扩大壁部分512,倾斜扩大壁部分512与活塞环515一起形成通道部分471。
图302B展示图302A的部分H-H及用于启动销的移动的挡止件495。亦展示壁部分488及通道部分481。
图303展示与图301的启动销比得上的启动销。亦展示活塞529。活塞杆531不需要抵着活塞控制密封。阀致动器的汽缸536在阀连接器的外壳532内。亦展示耦接部分530。
图303A展示具有膨胀535的通道部分533及形成为径向钻孔534的通道部分534。活塞环539取决于启动销的位置而在其孔口537处敞开及闭合此传导通道。通道部分534相对于中心轴线的方向比得上图301A的通道部分471的角度。膨胀535的壁具有比得上图1A的壁476a的角度ω的角度。亦展示汽缸536的汽缸壁部分538。
图304展示启动销及其汽缸,汽缸展示于图301中。此建置于装配管线外壳装置520、521或其类似者中,具有弹簧力操作的芯销523的阀522(例如,施拉德阀)位于其中。启动销与阀的芯销523接合。
图305展示通用阀连接器中的阀致动器。其比得上图301的阀致动器。然而,具有中间距离A的两个密封装置540、541可密封具有不同大小的两个阀。展示汽缸壁550中的汽缸542的直径的两个扩大部分1及2,其中中间距离为B。亦展示启动销543,其中两个接合层在距离B上。中间距离可相等或在(例如)阀为不同类型时而不同,以使得自芯销至密封的距离不同。在两个扩大部分1与2之间的是具有配合活塞环508的汽缸部分545的圆柱形壁部分544。亦展示中心轴线546、耦接部分547及来自外壳549的其开口548。
19597优选实施例的说明
图401A展示具有刚性表面5的基座4的三个接合表面中的两个1、2之间的线XX,结合体6可围绕线XX移动。具有刚性表面5的基座4的三个接合表面中的两个2、3之间的线Y-Y,结合体6可围绕线Y-Y移动。具有刚性表面5的基座4的三个接触点中的两个1、2之间的线Z-Z,结合体6可围绕线Z-Z移动。
图401B展示结合体6,其包含腔室7、用于活塞杆9的导引件8、把手10。基座4具有朝着刚性表面经修圆的接触点1、2及3。腔室7藉由加固件11刚性地连接至基座4。
图402A展示当结合体6处于其静止位置12时结合体6的把手10。
图402B展示当在结合体6与基座40的加固件14之间的过渡段13处于其静止位置时处于其静止位置12的结合体6。过渡段13可由可挠性材料制成,且位于腔室7周围。
图402C展示当把手10已在该静止位置的前侧自其静止位置12移动时把手10的启动位置14。
图402D展示当把手已在该静止位置的后侧自其静止位置12移动时把手10的启动位置15。
图402E展示当把手已在该静止位置的左前侧自其静止位置12移动时把手10的启动位置16。
图402F展示当把手已在该静止位置的左后侧自其静止位置12移动时把手10的启动位置17。
图402G展示当把手已在该静止位置的右前侧自其静止位置12移动时把手10的启动位置18。
图402H展示当把手已在该静止位置的右后侧自其静止位置12移动时把手10的启动位置19。
图403A展示在腔室7与基座4之间的过渡段为可弹性变形的衬套20的情况下的脚踏气泵。
图403B展示腔室7与基座40之间的过渡段的放大图。腔室7具有突起21,突起21遵照衬套20中的凹槽22,从而使得腔室7能够简单安装于基座40中。突起41在基座40的加固件42的顶部上。
图403C展示在腔室7与基座4之间的过渡段为可弹性变形的衬套23的情况下的脚踏气泵。
图403D展示腔室7与基座40之间的过渡段的放大图。腔室7具有凹槽25,凹槽25遵照衬套23中的突起24,从而使得腔室7能够简单安装于基座40中。
图404A展示呈具有盖25的脚踏气泵的形式的结合体6,其允许活塞杆相对于结合体6的其余者及基座43的横向平移及/或偏转。基座43可藉由加固件42直接或(例如)藉由可挠性衬套间接连接至基座41。
图404B展示当活塞44在冲程的结尾处距基座43最远时图404A的盖25的放大图。活塞杆9在导引装置26中移动,导引装置26的凸形接触内表面31在其中心线27处与活塞杆9成直线。导引装置26藉由表面36及37及藉由可挠性O形环28容纳于盖9内。在盖9的表面36与37之间的空间29的截面面积展示为大于环28自身的截面面积,以便使环28的实质上压缩为可能的(见例如图404C)。距离a在活塞杆9的外部与盖9的空间33及34的壁38之间。该距离a可大致与在盖的顶部的在活塞杆与盖9的壁38之间的距离b相同。
图404C展示图4B,其中活塞杆9'的中心轴线32相对于结合体的其余者的中心轴线30偏转角度α。空间29'始终由压缩环28'填满,压缩环28'藉由平移的导引装置26'压缩。空间34'。空间33'。接触表面35在导引装置26'与活塞杆9'之间。距离a'小于图404B的距离a。
距离b'小于图404B的距离b,且大于距离a与a'之间的差。
图404D展示当活塞44可在冲程的结尾处最接近基座43时图404A的盖25的放大图。结合体的中心线30。空间33及34在盖25的内壁38与活塞杆9之间。
图404E展示当活塞杆9'平移至左边至在活塞杆9'的外部与盖25的内壁38之间的距离为a″时的图404D。导引装置26″移动至左边,从而压缩环28-展示空间29″在此截面中已藉由压缩环28″填满。空间33″大致等于具有距离a″的空间34″,距离a″等于距离b″,距离b″小于距离a。
图405A展示相对于结合体55的中心轴线54的把手52的左部分51及把手52的右部分53。当自使用者的位置X看时,把手52的左部分51的中心轴线56与把手52的右部分53的中心轴线57之间的角度α小于180°。左部分51的中心点61与右部分53的中心点62。
图405B展示包含把手52及结合体55的图5A的脚踏气泵的前视图。把手52具有左51部分及右53部分。结合体55的中心轴线54。
图406A展示相对于结合体55的中心轴线54的把手59的左部分58及把手59的右部分60。当自使用者的位置X看时,把手59的左部分58的中心轴线56与把手59的右部分60的中心轴线61之间的角度β大于180°。
图406B展示包含把手59及结合体55的图406A的脚踏气泵的前视图。把手59具有左58部分(围绕右部分53转动)及右部分60(=围绕左部分51转动)。
507发明内容
本发明的阀致动器及其实施例分别为技术方案1及2至17的标的。包含本发明的阀致动器的阀连接器及压力槽或手泵分别为技术方案18及19的标的。技术方案20是针对阀致动器在固定构造中的使用。
本发明提供一种阀致动器,该阀致动器包含:一汽缸的廉价结合体,驱动启动销的活塞在该汽缸内移动;及一启动销,其具有简单构造。此结合体可用在固定构造(诸如化工厂)中,其中启动销接合一阀(例如,释放阀)的弹簧力操作的芯销,以及用在阀连接器中(例如,用于对车胎充气)。传统阀连接器的缺点已被本发明的阀致动器克服。此阀致动器的特征为一活塞,该活塞具有配合至汽缸中的活塞环,其中该活塞在其第一位置中与该汽缸的第一末端相距一第一预定距离。在该活塞的第二位置中,其与该汽缸的第一末端相距一第二预定距离,其中该第二预定距离大于该第一预定距离。汽缸壁包含一传导通道,该传导通道用于在该活塞处于第一位置中时允许气体及/或液体介质在该汽缸与耦接区段之间传导,而在该活塞处于第二位置中时,气体及/或液体介质在该汽缸与耦接区段之间的传导藉由该活塞抑制。
根据技术方案6的本发明的阀致动器的一实施例的特征为自压力源至待致动的阀的一传导通道,该传导通道包含汽缸直径的放大,该汽缸直径的放大配置于该汽缸的底部中的启动销的活塞四周,当该活塞处于第一位置中时,使来自压力源的介质能够流动至敞开的弹簧力操作的阀芯销,例如自施拉德阀。汽缸的直径的放大可为均一的,或汽缸壁可在该汽缸的底部附近含有一个或几个区段,其中该汽缸的中心线与汽缸壁之间的距离增加,使得在活塞位于第一位置中时,气体及/或液体介质可在该活塞环的边缘四周自由流动。此实施例的变体具有一阀致动器配置,其中其汽缸具有直径的两倍放大。这样的放大之间的距离可与密封装置的密封位阶之间的距离相同。当可耦接不同大小的三个阀时,阀致动器可包含具有三个放大的汽缸。然而,亦有可能将不同大小的阀连接至具有用于该汽缸的直径的放大的单个配置的阀致动器。因此,现在,放大的数目可不同于可耦接的不同阀大小的阀的数目。
根据技术方案10的本发明的另一实施例的特征为贯穿该阀致动器的本体的一部分的传导通道。该通道在该汽缸与该阀致动器的耦接至该阀的部分之间形成用于气体及/或液体介质的通路。该汽缸中的通道开口的孔口经定位,使得当该活塞处于第一位置中时,自压力源流动至汽缸的加压气体及/或液体介质可进一步流经该通道而至待致动的阀。当该活塞处于第二位置中时,其封锁了汽缸,使得加压气体及/或液体介质至该通道中的流动为不可能的。
任何种类的气体及/或液体(的混合物)可替代空气来启动该启动销,且当该活塞位于其第一位置中时可在阀致动器的活塞四周流动。本发明可用于所有类型的阀连接器中,具有弹簧力操作的芯销的阀(例如,施拉德阀)可耦接至这样的阀连接器,此与耦接方法或连接器中的耦接孔的数目无关。此外,阀致动器可耦接至(例如)脚踏泵、汽车泵或压缩机。该阀致动器亦可整合于任何压力源(例如,手泵或压力槽)中,此与紧固装置在阀连接器中的可用性无关。本发明亦有可能用在永久构造中,其中该致动器的启动销接合该永久安装的阀的芯销。
上文说明的各种实施例以说明方式来提供且不应被理解为限制本发明。熟习此项技术者将容易认识到可对本发明进行各种修改及改变,而非严格遵守本文中说明及说明的例示性实施例及应用且不脱离如所主张的本发明的真实精神及范畴。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(156、185、238)界定的腔室(162、186、231),且包括在该腔室内部的致动器活塞,该致动器活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间接合地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,
致动器活塞包括容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450'),该容器可弹性变形,藉此提供活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的所述中间纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积及所述不同圆周长度,
致动器活塞经制造以具有该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')在其无应力及不变形状态下的制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的圆周长度约等于该腔室(162、186、231)在第二纵向位置处的圆周长度,该容器可在相对于腔室的纵向方向而言为横向的方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在致动器活塞自第二纵向位置至第一纵向位置的所述相对移动期间的该活塞自其该制造尺寸的膨胀,
该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')可弹性变形以提供致动器活塞的不同截面面积及圆周长度,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该结合体包括用于自该容器外部的位置将流体引入至该容器中、藉此致使该容器加压、且藉此使该容器膨胀的装置,
该致动器活塞的壁上的光滑表面,至少一直延续到其与该腔室的壁的接触区域附近,
藉此使该容器自该腔室的第二纵向位置移位至第一纵向位置,其中所述活塞为自推式。
2.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(156、185、238)界定的腔室(162、186、231),且包括在该腔室内部的致动器活塞,该致动器活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间接合地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的该截面面积及该圆周长度小于该第一纵向位置处的该截面面积及该圆周长度,
该致动器活塞包括容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450'),该容器可弹性变形,藉此提供该活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的所述中间纵向位置的所述相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积及所述不同圆周长度,
该致动器活塞经制造以具有该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')在其无应力及不变形状态下的制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的该圆周长度约等于在该第二纵向位置处的该腔室(162、186、231)的该圆周长度,该容器可在相对于该腔室的纵向方向而言为横向的方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在该致动器活塞自该第二纵向位置至该第一纵向位置的所述相对移动期间的该活塞自其该制造尺寸的膨胀,
该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')可弹性变形以提供该致动器活塞的不同截面面积及圆周长度,且包括一围封式空间,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该结合体包括用于自该容器外部的位置改变该容器与该致动器活塞连通的该围封式空间的容积、藉此致使该容器加压,且藉此使该容器膨胀的装置,
该致动器活塞的壁上的光滑表面,至少一直延续到其与该腔室的壁的接触区域附近,
且藉此使该容器自该腔室的第二纵向位置移位至第一纵向位置,其中所述活塞为自推式。
3.如权利要求1或2的活塞腔室结合体,其中该腔室内部或外部的致动器活塞可相对于该腔室壁密封地移动。
4.如权利要求1、2或3的活塞腔室结合体,其中该腔室邻近于致动器活塞定位的一部分经由一通道或经由大气而彼此连通。
5.如权利要求1至4中任一项的活塞腔室结合体,其中该腔室为细长的。
6.如权利要求1至4中任一项的活塞腔室结合体,其中该腔室为圆形的。
7.如权利要求6的活塞腔室结合体,其中该腔室是围绕一环绕中心轴线而形成。
8.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该致动器活塞经减压且并不与该腔室的壁接合。
9.如权利要求8的活塞腔室结合体,其中该活塞自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置。
10.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该腔室的壁的长度的一部分平行于该腔室的该中心轴线。
11.如权利要求10的活塞腔室结合体,其中该腔室的壁位于该致动器活塞的冲程的一端处。
12.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')包括可变形材料(205、206)。
13.如权利要求12的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(205、206)为流体或流体混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
14.如权利要求12或13的活塞腔室结合体,其中在贯穿纵向方向的截面中,当该容器位于该腔室(186、231)的该第一纵向位置处时,该容器具有第一形状,该第一形状不同于当该容器位于该腔室的该第二纵向位置处时的该容器的第二形状。
15.如权利要求14的活塞腔室结合体,其中至少部分可变形材料(206)为可压缩的,且其中该第一形状的面积大于该第二形状的面积。
16.如权利要求14的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(206)为至少实质上不可压缩的。
17.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器为充气式的。
18.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')另外包括与该可变形容器连通的围封式空间(210、243)。
19.如权利要求18的活塞腔室结合体,其中自该容器外部的位置将流体引入至该容器中是经由与该围封式空间连通的第一围封式空间进行。
20.如权利要求1、3至7的活塞腔室结合体,其进一步包括用于将流体自该容器移除至该活塞外部的位置藉此致使该容器收缩的装置。
21.如权利要求20的活塞腔室结合体,其中流体的该移除是经由与该围封式空间连通的第二围封式空间进行。
22.如权利要求2至7或18的活塞腔室结合体,其中所述装置与该活塞的该围封式空间通过以下方式而连通:改变该围封式空间的容积,增加该容积且藉此对该致动器活塞减压,藉此致使该容器收缩。
23.如权利要求22的活塞腔室结合体,其中该活塞可相对于该腔室壁至少自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置。
24.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')的壁包括可弯曲加固层。
25.如前述权利要求中任一项的活塞腔室结合体,其中在纵向方向上,大致刚好在该容器的可弹性变形壁的截面的中点旁边,在第二纵向位置一侧处,该容器与该腔室的壁的接触表面的截面切割该容器的该中心轴线。
26.如权利要求25的活塞腔室结合体,其中在该纵向方向上,大致在该容器的可弹性变形壁的截面的中点外部,在第二纵向位置一侧处,该容器与该腔室的壁的接触表面的截面切割该容器的该中心轴线。
27.如权利要求12、17、20或22的活塞腔室结合体,其中致动器活塞包括活塞杆,该活塞杆包括该围封式空间。
28.如权利要求26的活塞腔室结合体,其中该活塞杆包括在该腔室外部的接合装置。
29.如权利要求28的活塞腔室结合体,其进一步包括曲柄,该曲柄经调适以将该活塞在该腔室的第二纵向位置与第一纵向位置之间的运动转变成该曲柄的旋转。
30.如权利要求28的活塞腔室结合体,其中该曲柄将其旋转转变成该活塞自该活塞的第一纵向位置至第二纵向位置的移动。
31.如权利要求19、21或28的活塞腔室结合体,其中该曲柄包括该第一围封式空间及该第二围封式空间。
32.如权利要求1至7的结合体,其中该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的95%至15%。
33.如权利要求1至7的结合体,其中该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的约50%。
34.如权利要求1至7的结合体,其中该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的约5%。
35.如权利要求1至6的结合体,其中该腔室包括接近第一纵向位置的纵截面部分的凸形形状的壁,所述部分通过一共同边界而彼此划分,两个紧接着的共同边界之间的距离界定所述纵截面部分的所述壁的高度,所述高度随着相对于该腔室中的压力致动器活塞的过压额定值的增加而减小,所述截面共同边界的横向长度是通过该致动器活塞的最大工作力来确定,该最大工作力经选择以对于所述共同边界为恒定的。
36.如权利要求1至6的结合体,其中该腔室包括接近第一纵向位置的纵截面部分的凸形形状的壁,所述部分通过一共同边界而彼此划分,两个紧接着的共同边界之间的距离界定所述纵截面部分的所述壁的高度,所述高度在自第一纵向位置至第二纵向位置的方向上减小,所述截面共同边界的横向长度是通过该致动器活塞的最大工作力来确定,该最大工作力经选择以对于所述共同边界为恒定的。
37.如权利要求35或36的结合体,其中该腔室进一步包括壁,该壁平行于该腔室的该中心轴线。
38.如权利要求35至37的结合体,其中该腔室进一步包括凹形形状的壁。
39.如权利要求38的结合体,其中该腔室进一步包括该凸形形状的壁与该平行壁之间的过渡段,其中该过渡段可包括凹形形状的壁。
40.一种吸震器,其包括:
如权利要求1至39中任一项的结合体,
用于自该腔室外部的位置接合该活塞的装置,其中接合装置具有外部位置及内部位置,在该外部位置处,该活塞处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处,该活塞处于第二纵向位置处。
41.如权利要求40的吸震器,其进一步包括与该容器连通的围封式空间。
42.如权利要求41的吸震器,其中该围封式空间具有可变容积。
43.如权利要求41的吸震器,其中该围封式空间具有恒定容积。
44.如权利要求41的吸震器,其中该围封式空间为可调整的。
45.如权利要求41至44的吸震器,其中该容器及该围封式空间形成包括一流体的至少实质上密封的空腔,当该活塞自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体受压缩。
46.一种用于泵抽流体的泵,该泵包括:
如权利要求1至39的结合体,
用于自该腔室外部的位置接合第二腔室中的第二活塞的装置,
连接至该第二腔室且包括阀装置的流体进口,及
连接至该第二腔室的流体出口。
47.一种用于泵抽流体的泵,该泵包括:
如权利要求1至39的结合体,
用于自该腔室外部的位置接合该腔室中的活塞的装置,
连接至该腔室且包括阀装置的流体进口,及
连接至该腔室的流体出口。
48.如权利要求46或47的泵,其中所述接合装置具有外部位置及内部位置,在该外部位置处,该活塞处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处,该活塞处于该腔室的第二纵向位置处。
49.如权利要求46或47的泵,其中所述接合装置具有外部位置及内部位置,在该外部位置处,该活塞处于该腔室的第二纵向位置处,在该内部位置处,该活塞处于该腔室的第一纵向位置处。
50.一种如权利要求1或2的活塞腔室结合体在马达中的用途,具体而言是在汽车马达中的用途。
51.一种马达,其特征在于:该马达包括附接至其的如权利要求1的活塞腔室结合体。
52.一种马达,其特征在于:该马达包括附接至其的如权利要求2的活塞腔室结合体。
53.如权利要求1、3至39、46至51的马达,其中该曲柄轴包括第二围封式空间,在一端处与外部压力源连通,且在另一端处与该致动器活塞的该围封式空间连通。
54.如权利要求53的马达,其中曲柄轴包括第三围封式空间,与致动器活塞的围封式空间连通,且在另一端处与再加压泵连通,该再加压泵与电动马达连通,该马达自蓄电池得到其能量,通过诸如太阳能的能源,或诸如H2燃料电池的燃料电池,或与该主轴杆连通的交流发电机和/或诸如主电源的电动马达外部的能源来充电该蓄电池。
55.如权利要求54的马达,其中该交流发电机与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达或电动马达,该燃烧马达燃烧自导电水的电解得到的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐,该电动马达由一能源充电。
56.如权利要求54的马达,其中该上次提及的泵与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达或电动马达,该燃烧马达燃烧自导电水的电解得到的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐,该电动马达由一能源充电。
57.如权利要求53的马达,其中该压力源与该致动器活塞的围封式空间之间的连通是在部分每个曲柄轴的转动期间发生。
58.如权利要求54的马达,其中该活塞的该围封式空间与再加压泵级联之间的连通是在部分每一曲柄轴的转动期间发生。
59.如权利要求57及58的马达,其中所述连通在时间上彼此分离。
60.如权利要求59的马达,其中所述连通是通过T阀来执行,该T阀是通过与该马达的主轴杆电连通的计算机来控制。
61.如权利要求60的马达,其中至该T阀的供应通道的压力及/或容积是通过减压阀来控制,该减压阀是通过调速器来控制。
62.如权利要求61的马达,其中该减压阀与压力储槽连通,该压力储槽与再加压泵级联连通,该再加压泵级联中的至少一泵与[该曲柄轴的,经由另一曲柄轴]主轴杆连通,同时至少一泵与电动马达连通,该马达自蓄电池得到其能量,通过诸如太阳能的能源,或诸如H2燃料电池的燃料电池,或与该主轴杆连通的交流发电机和/或诸如主电源的电动马达外部的能源来充电该蓄电池。
63.如权利要求62的马达,其中该交流发电机与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达或电动马达,该燃烧马达燃烧来自导电水的电解的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐,该电动马达由一能源充电。
64.如权利要求63的马达,其中该上次提及的泵与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达或电动马达,该燃烧马达燃烧来自导电水的电解的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐,该电动马达由一能源充电。
65.如权利要求62至64的马达,其中所述泵为活塞泵或旋转泵。
66.如权利要求2至39、46至51的马达,其中该围封式空间、该第二围封式空间及该第三围封式空间形成一封闭空腔。
67.如权利要求66的马达,其中该空腔中的压力是通过活塞腔室结合体来控制,该活塞腔室结合体与双向活塞腔室结合体连通,该双向活塞腔室结合体是通过减压阀来控制,该减压阀是通过调速器来控制。
68.如权利要求67的马达,其中该双向致动器活塞腔室结合体与压力槽连通,该槽与再加压泵级联连通,该再加压泵级联中的至少一泵与[该曲柄轴的,经由另一曲柄轴]主轴杆连通,同时至少一泵与电动马达连通,该马达自蓄电池得到其能量,该蓄电池是通过诸如太阳能的能源充电,及/或通过来自诸如H2燃料电池的燃料电池的电力充电,及/或通过与该主轴杆连通的交流发电机充电。
69.如权利要求68的马达,其中该上次提及的泵与该辅助动力源的该轴杆直接连通,该辅助动力源诸如燃烧马达,该燃烧马达燃烧自导电水的电解得到的H2及来自空气的O2,该水来自可填充的罐,且在必要时来自导电装置储存罐。
70.如权利要求67至69的马达,其中该空腔中的该压力另外通过与该压力槽连通的活塞腔室结合体来控制。
71.如权利要求65的马达,其中活塞的该封闭空腔中的压力是通过与该马达的主轴杆连通的活塞腔室结合体来控制,通过计算机以电子方式控制。
72.如权利要求65的马达,其中活塞的该封闭空腔中的压力是通过经由凸轮轮组与该马达的该主轴杆连通的活塞腔室结合体来控制,该凸轮轮组与凸轮轴连通。
73.如权利要求61或70的马达,其中所述泵为活塞泵或旋转泵。
74.如权利要求1至4、6至73的马达,其中活塞围绕该腔室的该中心轴线旋转。
75.如权利要求1至4、6至73的马达,其中该腔室正在旋转中。
76.如权利要求74及75的马达,其中该活塞及该腔室正在旋转中。
77.如权利要求74至76的马达,其中该致动器活塞腔室结合体包括至少两个子腔室,该至少两个子腔室包括致动器活塞,所述子腔室彼此连续地定位,藉此子腔室的第一圆形位置邻近于另一邻近子腔室的第二圆形位置。
78.如权利要求77的马达,其中所述子腔室为相同的。
79.如权利要求78的马达,其中每一子腔室包括致动器活塞,所述活塞为相同的,其中每一活塞在每一子腔室中位于彼此不同的圆形位置处。
80.如权利要求74至79的马达,其中该活塞的形状在该冲程期间不改变。
81.如权利要求62或68的马达,其中该压力槽是通过可插入连接利用外部压力源而加压。
82.如权利要求54-56、62-64或68的马达,其中该蓄电池是经由可插入连接通过外部电源而充电。
83.如权利要求51或52的活塞腔室结合体,还包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置(76、76'、163)可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该活塞装置(76、76'、163、189、189')包括:
多个至少实质上刚性的支撑部件(81、82、184),其可旋转地紧固至一共同部件(6、23、45、180),
所述支撑部件设置于可弹性变形的装置(79)中,该可弹性变形的装置(79)通过所述支撑部件支撑,用于抵着腔室(70)的内壁(71、73、75、155、156、157、158)密封,所述支撑部件可相对于该腔室(70)的纵向轴线(19)在10°与40°之间旋转,
所述支撑部件(81、82、184)为可弯曲的。
84.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中该腔室内部或外部的该活塞可相对于该腔室壁密封地移动。
85.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中所述支撑部件具有预定弯曲力。
86.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中所述支撑部件(81、82、184)可旋转以便至少大致平行于该纵向轴线(19)。
87.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中该可弹性变形的装置(79)是由聚胺基甲酸酯发泡体制成。
88.如权利要求87的活塞结合体,其中该PU发泡体包括聚胺基甲酸酯记忆发泡体及聚胺基甲酸酯发泡体。
89.如权利要求88的活塞腔室结合体,其中该聚胺基甲酸酯发泡体包括大部分的聚胺基甲酸酯记忆发泡体及小部分的聚胺基甲酸酯发泡体。
90.如权利要求87至89的活塞腔室结合体,其中该聚胺基甲酸酯发泡体具备可挠性不透水层。
91.如权利要求90的活塞腔室结合体,其中该不透水层具有未受应力制造尺寸,该未受应力制造尺寸的圆周大致为在第二纵向或圆形位置处的该腔室的壁的圆周。
92.如权利要求83或86的活塞腔室结合体,其中该共同部件附接至曲柄轴。
93.如权利要求83或88的活塞腔室结合体,其中该共同部件附接至活塞腔室结合体,该活塞腔室结合体为外部双向致动器。
94.如权利要求51或52的活塞腔室结合体,还包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置(76、76'、163)可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其在该活塞装置自该腔室的该第一纵向位置通过所述中间纵向位置至该第二纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该活塞装置(49、49')包括:
多个至少实质上刚性的支撑部件(43),其可通过轴杆(44)旋转地紧固至活塞杆(45),
所述支撑部件通过密封装置(41)支撑,该密封装置是由弹簧42支撑,用于抵着该腔室(70)的内壁(71、73、75、155、156、157、158)密封,所述支撑部件可相对于该腔室(70)的纵向轴线(19)在β1°与β2°之间旋转,
可挠性不透水膜(薄片)(40)安装于该密封装置(O形环)(41)中,且垂直于该腔室(1)的中心轴线(19)而定位,
该膜(可挠性不透水薄片)包括加固层,
所述支撑部件(装置)、该密封装置(O形环)、该可挠性不透水膜(薄片)及该(卧置)弹簧在彼此上硫化。
95.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中所述支撑部件(81、82、184)(装置)可旋转以便至少大致平行于该纵向轴线(19)。
96.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该可挠性加固层(薄片)包括螺旋形加固件。
97.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该加固层(薄片)包括同心形加固件,其定位于该腔室的该中心轴线周围。
98.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水膜(薄片)具有与该腔室的该中心轴线所成的大于90°的角度。
99.如权利要求98的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水膜(薄片)安装于该活塞杆上。
100.如权利要求98的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水膜(薄片)在该活塞杆上硫化。
101.如权利要求83或94的活塞腔室结合体,其中该共同部件包括于活塞腔室结合体中。
102.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水薄片是由发泡体支撑。
103.如权利要求102的活塞腔室结合体,其中该发泡体是通过刚性部件加固,该刚性部件可旋转地紧固至该活塞杆。
104.如权利要求1,2,5,6,51,52的活塞腔室结合体,还包括通过内腔室壁(156、185、238)界定的腔室(162、186、231),且包括在该腔室内部的活塞装置,该活塞装置可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间接合地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的该截面面积及该圆周长度小于该第一纵向位置处的该截面面积及该圆周长度,
该活塞装置包括容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450'),该容器可弹性变形,藉此提供该活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的所述中间纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积及所述不同圆周长度,
该活塞装置经制造以具有该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')在其无应力及不变形状态下的制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的该圆周长度约等于在第二纵向位置处的该腔室(162、186、231)的圆周长度,该容器可在相对于该腔室的纵向方向而言为横向的方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在致动器活塞自该第二纵向位置至该第一纵向位置的相对移动期间该活塞自其该制造尺寸的膨胀,
该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')可弹性变形以提供该致动器活塞的不同截面面积及圆周长度,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该活塞装置(92、92'、146、146'、168、168'、208、208'、222、222'、222″)包括可弹性变形的容器,该可弹性变形的容器包括可变形材料(103、103'、124、124'、136、137、173、173'、174、174'、205、205'、206、206'、215、215'、219、219')。
105.如权利要求104的活塞腔室结合体,其中该腔室中的该活塞可相对于该腔室壁密封地移动。
106.如权利要求104或105的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(103、103'、124、124'、136、137、173、173'、174、174'、205、205'、206、206'、215、215'、219、219')为流体或流体混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
107.如权利要求106的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(124、124'、136、174、174'、205、205'、219、219')为至少实质上不可压缩的。
108.如权利要求106或107的活塞腔室结合体,其中该容器为充气式的。
109.如权利要求104或105的活塞腔室结合体,其中该结合体另外包括活塞杆,该容器的壁包括可挠性材料,该可挠性材料在该活塞杆上硫化。
110.如权利要求109的活塞腔室结合体,其中该容器的壁包括具有加固件的至少一层,其最接近于该活塞杆而定位且在该活塞杆上硫化;及不具有加固件的一层,其在具有一加固件的该层上硫化。
111.如权利要求110的活塞腔室结合体,其中加固带平行于该活塞的中心轴线而放置,且为可弯曲的。
112.如权利要求108或109的活塞腔室结合体,其中该容器的壁包括两个加固层,其中所述层的所述加固件彼此以极小的角度相交。
113.如前述权利要求中任一项的活塞腔室结合体,其中容器型活塞的长度放大,以使得椭圆体形活塞的形状在第二纵向位置处保持其形状,但在位于第一纵向位置上时并非其大小。
114.如权利要求51的马达,其中与压力槽及第三围封式空间连通的压力调节器与调速器连通。
115.如权利要求51的马达,其进一步包括两个汽缸,其中每一汽缸的该第三围封式空间经由两个子曲柄轴的连接而彼此连通,该两个子曲柄轴包括于该马达的曲柄轴中,且每一汽缸的第二围封式空间在该曲柄轴外部彼此连通。(图19)
116.如权利要求115的马达,其中两个活塞腔室结合体的曲柄轴配置,连接器杆经定位而彼此成180°。(图19)
117.如权利要求115及116的马达,其进一步包括超过两个汽缸,其中第二围封式空间经由该现有的两个汽缸的所述子曲柄轴的连接而连接,其中添加了该汽缸的子曲柄轴的第二围封式空间。(图19)
118.如权利要求52的马达,其进一步包括两个汽缸,其中一汽缸的第二纵向位置与第二汽缸的第一纵向位置处于相同几何位阶,两个致动器活塞彼此经由曲柄轴连通,该曲柄轴包括两个经连接的子曲柄轴,每一致动器活塞一个子曲柄轴,其中这些致动器活塞的所述连接杆经定位而彼此成180°。(图17)
119.如权利要求118的马达,其进一步包括用于所述汽缸中的每一个的ESVT泵,其中所述泵针对该两个汽缸经由致动器活塞中之一的围封式空间与致动器活塞中另一个的围封式空间的连通而结合成泵,所述围封式空间包括于该曲柄轴中,所述围封式空间彼此在所述子曲柄轴的连接点处连通。(图17)
120.如权利要求119的马达,其进一步包括阀,所述阀敞开及封闭该ESVT泵与第二围封式空间或第三围封式空间之间的连接,而每一连接具有止回阀或止回阀功能,所述阀是通过该ESVT泵的压力及/或通过挺杆来控制,所述挺杆与凸轮轴连通,该凸轮轴与辅助马达的该主轴杆连通。(图17)
121.如权利要求118至120的马达,其进一步包括超过两个汽缸,其中每一添加的汽缸经由现有子曲柄轴的经连接的子曲柄轴的围封式空间而连通。(图17)
122.如权利要求52的马达,其进一步包括两个汽缸,其中一汽缸的第一纵向位置与第二汽缸的第一纵向位置处于相同几何位阶,两个致动器活塞彼此经由曲柄轴连通,该曲柄轴包括两个经连接的子曲柄轴,每一致动器活塞一个子曲柄轴,其中这些致动器活塞的所述连接杆经定位而彼此成0°。(图18)
123.如权利要求122的马达,其进一步包括用于所述汽缸中的每一个的ESVT泵,其中所述泵针对该两个汽缸经由致动器活塞中之一的围封式空间与致动器活塞中另一个的围封式空间的连通而结合成泵,所述围封式空间包括于该曲柄轴中,所述围封式空间彼此在子曲柄轴的连接点处连通。(图18)
124.如权利要求123的马达,其进一步包括阀,所述阀敞开及封闭该ESVT泵与第二围封式空间或第三围封式空间之间的连接,而每一连接具有止回阀或止回阀功能,所述阀是通过该ESVT泵的压力及/或通过挺杆来控制,所述挺杆与凸轮轴连通,该凸轮轴与辅助马达的该主轴杆连通。(图18)
125.如权利要求122至124的马达,其进一步包括超过两个汽缸,其中每一添加(耦接)的汽缸的一个或多个围封式空间是经由与现有子曲柄轴的连接中的填充物而分离,且其中所述添加的汽缸的动力冲程与现有汽缸的返回冲程同步。(图18)
126.如权利要求52的马达,其进一步包括2个汽缸,其中连接杆处于彼此成180°的位置中,而所述腔室关于其第一纵向位置及第二纵向位置具有相同几何位置。(图18)
127.如权利要求115至126的马达,其中所述活塞腔室结合体用于一子曲柄轴中的围封式空间中的每一个,所述活塞腔室结合体改变汽缸中的速度/压力,彼此经由双路致动器的电压力调节器而连通,所述双路致动器使所述活塞腔室结合体中的每一个的活塞杆移动,且与外部调速器连通。
128.如权利要求115至127的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由蓄电池供电的双路致动器活塞来供以动力,该蓄电池是由辅助动力源来供电。
129.如权利要求115至128的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由蓄电池供电的双路致动器活塞来供以动力,该蓄电池是由辅助动力源来供电。
130.如权利要求115至129的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由曲柄轴供以动力的双路致动器活塞来供以动力,该曲柄轴是由辅助动力源来供以动力。
131.如权利要求115至130的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由凸轮轴供以动力的双路致动器活塞来供以动力,该凸轮轴是由辅助动力源来供以动力。
132.如权利要求52的马达,其包括圆形腔室及致动器活塞,其中活塞杆可在一汽缸中密封地移动,且该活塞杆内部的围封式空间与压力控制器连通,该压力控制器与定位于远程的调速器连通,而该围封式空间的大小是通过具有圆锥形腔室的泵来调节,该圆锥形腔室的末端在凸轮轮廓之上运转,该凸轮轮廓是通过辅助电动马达来驱动,该辅助电动马达使该凸轮转动,且独立于该马达而围绕同一主马达轴杆转动。
133.如权利要求132的马达,其中致动器活塞具有壁、加固件,该壁安装于固定于活塞杆上的末端上,及在一可移动末端上,该可移动末端可在该活塞杆上密封地滑动。
134.如权利要求1,2,51,52的活塞腔室结合体,还包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其适应在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间该腔室的所述不同截面面积,该活塞装置(1300)包括:
多个加固销(1302、1303、1304),其可旋转地紧固至由固持器(1308)包括的固持器板(1307),
所述加固销提供于通过所述加固销支撑的弹性可挠性发泡体中以用于抵着该腔室(70)的内壁(XXXX)密封,所述加固销可相对于该腔室(70)的纵向轴线(1319)在0°与40°之间旋转,
一不透水层1305,其为弹性可挠性的,
该活塞腔室结合体的特征在于:
所述加固销由金属制成,
该固持器板由金属制成,且在超过一行(1326、1327、1328)中包括小的封闭修圆端孔(1329、1330、1331),
所述加固销通过磁力紧固至该固持器板。
135.如权利要求1,2,51,52的活塞腔室结合体,还包括通过内腔室壁界定的细长腔室,且包括在该腔室中的活塞装置,该活塞装置可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其适应在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间该腔室的所述不同截面面积,其中
该活塞装置包括弹性可变形容器,该弹性可变形容器包括可变形材料,该可变形材料为流体或流体混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该容器的壁包括分离壁部分(2106、2112、2113、2123、2133、2142、2143、2207、22xx、22xx"、2244、2244"、2145、2199、2238),该分离壁部分具有比该容器的壁的其余部分大的圆周,且包括与该腔室的壁的接触区域。
136.如权利要求1,2,51,52的活塞腔室结合体,还包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于第二纵向位置处的该截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其适应在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间该腔室的所述不同截面面积,该活塞装置(1300)包括:
多个加固销(1352、1353、1354),其可旋转地紧固至由固持器(1359)包括的固持器板(1358),
所述加固销提供于通过所述加固销支撑的弹性可挠性发泡体中以用于抵着该腔室(XXXX)的内壁(XXXX)密封,所述加固销可相对于该腔室(70)的纵向轴线(1319)在0°与40°之间旋转,
不透水层1305,其为弹性可挠性的,
该活塞腔室结合体的特征在于:
所述加固销由塑料制成,其具有球体形状末端(1355、1356、1357),
该固持器板在超过一行(1326、1327、1328)中包括小的封闭修圆球体空腔(1360、1361、1362),
所述球体形状末端配合至所述修圆球体空腔中,
该固持器板进一步包括用于引导所述加固销的开口(1363、1364、1365)。
137.如权利要求1至136中任一项的马达,其进一步包括圆形腔室(4001),其中
活塞(4000)绕着该腔室的中心点(3995)移动,连接杆(4003)具有中心轴线(4008),且轴杆(4002)具有中心轴线,其中该活塞(4000)通过连接杆(4003)连接至该轴杆(4002)。
138.如权利要求137的马达,其中该连接杆(4003)定位成垂直于该轴杆(4002),该连接杆(4003)的中心轴线(4008)及轴杆(4002)的中心轴线穿过该中心点(3995)。
139.如权利要求137或138的马达,其进一步包括延伸杆(4020),其中该连接杆(4003)经由延伸杆(4020)连接至该活塞(4000),该连接杆(4003)的中心轴线(4008)与该腔室(4001)中心轴线(3996)的交叉点(3990)与该延伸杆(4020)的末端(3991)之间的距离(1、1')为可变的。
140.如权利要求137或138的马达,其进一步包括压力管理系统,及轮毂,该轮毂将该连接杆安装至该轴杆上,其中该活塞(4000)经由该轴杆(4002)的通道(4004)、该轴杆(4002)的壁中的通道(4006)、该轮毂(4009)中的通道(4006')、该连接杆(4003)的通道(4005)及该延伸杆(4020)中至该活塞(4000)的空间(4026)的通道(4025),经由该延伸杆(4020)中的通道(4027)与该压力管理系统连通。
141.如权利要求137至140的马达,其中该轮毂(4009)包括配重(3994)。
142.如权利要求137至141的马达,其中该轴杆(4002)通过轮毂(4009)滑动地安装至该连接杆(4003)上,该轮毂包括配合至该轴杆(4002)的凹槽(4007')中的齿(4007)。
143.如权利要求142的马达,其中该活塞(4000)的内部(4026)与该压力管理系统之间经由分别为延伸杆(4020)、连接杆(4003)、轮毂(4009)的壁、轴杆(4002)的壁及轴杆(4002)的所述通道(4025)、(4005)、(4006')、(4006)及(4008)的连通为恒定的。
144.如权利要求137至143的马达,其中轴杆(4032)通过轮毂(4038)连接至连接杆(4033),该轮毂包括配合至该轴杆(4002)的凹槽(4007')中的齿(4007),且另外其中该圆形腔室4001经由安装于轮毂(4035)上的轮辐(4034)连接至该轴杆(4002),其中轴承(4039)定位于该轮毂(4035)与该轴杆(4002)之间,其中在连接至该连接杆(4033)的该轮毂(4038)与该轴杆(4032)之间具有通道(4043),该通道经由该轮毂(4038)的壁中的通道(4045)与连接杆(4033)的通道(4046)恒定地连通,且经由该轴杆(4032)的壁中的通道(4044)与轴杆(4032)的通道(4034)恒定地连通。(图91B)
145.如权利要求137至144的马达,其中轴承(5100)为轮毂(5101)的一部分及轮毂5104的一部分,该轮毂(5101)将该(活塞经由)连接杆(5102)组装至轴杆(5103),该轮毂5104将(悬挂该腔室的)轮辐(5015)连接至该轴杆(5103),该连接杆(5102)具有通道(5109)且该轴杆(5103)具有通道(5114),所述通道之间的连通通过该轴承(5100)中断。(图91C、图91D)。
146.如权利要求144或145的马达,其中轴杆(4002)通过该轴杆(4040)的部分(4046)的减小的直径而包括额外通道(4041),且定位于该部分(4046)的壁中的通道(4042)附近。
147.如权利要求146的马达,其中连接杆(4003)的通道(4035)与轴杆(4032)的通道(4034)之间的连通为恒定的。
148.如权利要求137至147的马达,其进一步包括具有在其中移动的活塞的3个圆形腔室、外壳、轮毂、马达轴杆及齿轮箱,其中所述腔室(4092)定位成彼此平行且通过该外壳(4095)互连,且其中所述活塞(4091)通过轮毂(5005)组装至该马达轴杆(4094)上,该马达轴杆(4094)直接与该齿轮箱(4093)的轴杆(5004)连通,该马达包括传动轴轴杆(5000)且该马达轴杆(4094)内的通道(5002)与每一活塞(4091)的围封式空间(5003)连通且与该压力管理系统(5001)连通。
149.如权利要求137至147的马达,其进一步包括具有在其中移动的活塞的3个圆形腔室、外壳板、马达轴杆及具有可变间距轮子及带的齿轮,其中所述腔室通过该外壳板(5017)连接至彼此,所述活塞(5011)通过连接杆(50xx)及轮毂(5019)连接至该马达轴杆(5013),间距轮子(5014)定位于该马达(5010)的两侧的每一个上,且其中所述可变间距轮子(5014)通过安装于车辆的轮子轴杆5016上的带(5021)连接至相当的轮子(5015),所述可变间距轮子(5014、5015;5014'、5015')可为低间距及高间距,其中所述间距轮子(5014、5015;5014'、5015')的轮子轴杆(5016)之间的距离x保持不变。
150.如权利要求137至147的马达,其进一步包括3个旋转圆形腔室、中心轴杆、轮毂、一腔室的每一侧上的角落、外部齿轮箱及压力管理系统,其中所述角落(5023、5023')连接至每一腔室(5021),该中心轴杆(5022)包括轴承(5033)及内部轴杆(5032),该内部轴杆(5032)包括通道(5037)及轮毂(5034),该通道(5037)经由连接杆的通道(5039)与每一活塞(5025)的内部空间(5038)连通,该中心轴杆(5022)包括在每一活塞(5025)的每一轮毂(5034)外部的部分(5022')且进一步包括轴承(5033),该轴承包括对应于该中心轴线(5022)的部分的部分(5033'),且所述轮毂5034安装至该内部轴杆(5032)上,该中心轴线(5022)与外部齿轮箱(5024)连通,而每一腔室(5021)包括定位成离该中心轴线(5022)最远的环(5026)。
151.如权利要求1至150中任一项的马达,其进一步包括压力管理系统,及车辆,以及其它两个平行定位的轮子,每一轮子上安装一个马达,所述轮子能够绕着一中心转动,其中用于所述马达(1970、1971)中每一个的该压力管理系统(1983)通过分别的转动角度a及b经由信号(1981、1982)控制,其中角度a>b,所述信号被传送至计算机(1983)、在该计算机中进行处理且产生控制信号(1984、1985),所述控制信号被传送至所述马达(1970、1971)中的每一个。
Claims (151)
1.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(156、185、238)界定的腔室(162、186、231),且包括在该腔室内部的致动器活塞,该致动器活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间接合地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的截面面积及圆周长度小于该第一纵向位置处的截面面积及圆周长度,
致动器活塞包括容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450'),该容器可弹性变形,藉此提供活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的所述中间纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积及所述不同圆周长度,
致动器活塞经制造以具有该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')在其无应力及不变形状态下的制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的圆周长度约等于该腔室(162、186、231)在第二纵向位置处的圆周长度,该容器可在相对于腔室的纵向方向而言为横向的方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在致动器活塞自第二纵向位置至第一纵向位置的所述相对移动期间的该活塞自其该制造尺寸的膨胀,
该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')可弹性变形以提供致动器活塞的不同截面面积及圆周长度,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该结合体包括用于自该容器外部的位置将流体引入至该容器中、藉此致使该容器加压、且藉此使该容器膨胀的装置,
该致动器活塞的壁上的光滑表面,至少一直延续到其与该腔室的壁的接触区域附近,
藉此使该容器自该腔室的第二纵向位置移位至第一纵向位置。
2.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(156、185、238)界定的腔室(162、186、231),且包括在该腔室内部的致动器活塞,该致动器活塞可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间接合地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的该截面面积及该圆周长度小于该第一纵向位置处的该截面面积及该圆周长度,
该致动器活塞包括容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450'),该容器可弹性变形,藉此提供该活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的所述中间纵向位置的所述相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积及所述不同圆周长度,
该致动器活塞经制造以具有该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')在其无应力及不变形状态下的制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的该圆周长度约等于在该第二纵向位置处的该腔室(162、186、231)的该圆周长度,该容器可在相对于该腔室的纵向方向而言为横向的方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在该致动器活塞自该第二纵向位置至该第一纵向位置的所述相对移动期间的该活塞自其该制造尺寸的膨胀,
该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')可弹性变形以提供该致动器活塞的不同截面面积及圆周长度,且包括一围封式空间,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该结合体包括用于自该容器外部的位置改变该容器与该致动器活塞连通的该围封式空间的容积、藉此致使该容器加压,且藉此使该容器膨胀的装置,
该致动器活塞的壁上的光滑表面,至少一直延续到其与该腔室的壁的接触区域附近,
且藉此使该容器自该腔室的第二纵向位置移位至第一纵向位置。
3.如权利要求1或2的活塞腔室结合体,其中该腔室内部或外部的致动器活塞可相对于该腔室壁密封地移动。
4.如权利要求1、2或3的活塞腔室结合体,其中该腔室邻近于致动器活塞定位的一部分经由一通道或经由大气而彼此连通。
5.如权利要求1至4中任一项的活塞腔室结合体,其中该腔室为细长的。
6.如权利要求1至4中任一项的活塞腔室结合体,其中该腔室为圆形的。
7.如权利要求6的活塞腔室结合体,其中该腔室是围绕一环绕中心轴线而形成。
8.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该致动器活塞经减压且并不与该腔室的壁接合。
9.如权利要求8的活塞腔室结合体,其中该活塞自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置。
10.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该腔室的壁的长度的一部分平行于该腔室的该中心轴线。
11.如权利要求10的活塞腔室结合体,其中该腔室的壁位于该致动器活塞的冲程的一端处。
12.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')包括可变形材料(205、206)。
13.如权利要求12的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(205、206)为流体或流体混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
14.如权利要求12或13的活塞腔室结合体,其中在贯穿纵向方向的截面中,当该容器位于该腔室(186、231)的该第一纵向位置处时,该容器具有第一形状,该第一形状不同于当该容器位于该腔室的该第二纵向位置处时的该容器的第二形状。
15.如权利要求14的活塞腔室结合体,其中至少部分可变形材料(206)为可压缩的,且其中该第一形状的面积大于该第二形状的面积。
16.如权利要求14的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(206)为至少实质上不可压缩的。
17.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器为充气式的。
18.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')另外包括与该可变形容器连通的围封式空间(210、243)。
19.如权利要求18的活塞腔室结合体,其中自该容器外部的位置将流体引入至该容器中是经由与该围封式空间连通的第一围封式空间进行。
20.如权利要求1、3至7的活塞腔室结合体,其进一步包括用于将流体自该容器移除至该活塞外部的位置藉此致使该容器收缩的装置。
21.如权利要求20的活塞腔室结合体,其中流体的该移除是经由与该围封式空间连通的第二围封式空间进行。
22.如权利要求2至7或18的活塞腔室结合体,其中所述装置与该活塞的该围封式空间通过以下方式而连通:改变该围封式空间的容积,增加该容积且藉此对该致动器活塞减压,藉此致使该容器收缩。
23.如权利要求22的活塞腔室结合体,其中该活塞可相对于该腔室壁至少自该腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置。
24.如权利要求1至7的活塞腔室结合体,其中该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')的壁包括可弯曲加固层。
25.如前述权利要求中任一项的活塞腔室结合体,其中在纵向方向上,大致刚好在该容器的可弹性变形壁的截面的中点旁边,在第二纵向位置一侧处,该容器与该腔室的壁的接触表面的截面切割该容器的该中心轴线。
26.如权利要求25的活塞腔室结合体,其中在该纵向方向上,大致在该容器的可弹性变形壁的截面的中点外部,在第二纵向位置一侧处,该容器与该腔室的壁的接触表面的截面切割该容器的该中心轴线。
27.如权利要求12、17、20或22的活塞腔室结合体,其中致动器活塞包括活塞杆,该活塞杆包括该围封式空间。
28.如权利要求26的活塞腔室结合体,其中该活塞杆包括在该腔室外部的接合装置。
29.如权利要求28的活塞腔室结合体,其进一步包括曲柄,该曲柄经调适以将该活塞在该腔室的第二纵向位置与第一纵向位置之间的运动转变成该曲柄的旋转。
30.如权利要求28的活塞腔室结合体,其中该曲柄将其旋转转变成该活塞自该活塞的第一纵向位置至第二纵向位置的移动。
31.如权利要求19、21或28的活塞腔室结合体,其中该曲柄包括该第一围封式空间及该第二围封式空间。
32.如权利要求1至7的结合体,其中该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的95%至15%。
33.如权利要求1至7的结合体,其中该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的约50%。
34.如权利要求1至7的结合体,其中该腔室在其第二纵向位置处的截面面积为该腔室在其第一纵向位置处的截面面积的约5%。
35.如权利要求1至6的结合体,其中该腔室包括接近第一纵向位置的纵截面部分的凸形形状的壁,所述部分通过一共同边界而彼此划分,两个紧接着的共同边界之间的距离界定所述纵截面部分的所述壁的高度,所述高度随着相对于该腔室中的压力致动器活塞的过压额定值的增加而减小,所述截面共同边界的横向长度是通过该致动器活塞的最大工作力来确定,该最大工作力经选择以对于所述共同边界为恒定的。
36.如权利要求1至6的结合体,其中该腔室包括接近第一纵向位置的纵截面部分的凸形形状的壁,所述部分通过一共同边界而彼此划分,两个紧接着的共同边界之间的距离界定所述纵截面部分的所述壁的高度,所述高度在自第一纵向位置至第二纵向位置的方向上减小,所述截面共同边界的横向长度是通过该致动器活塞的最大工作力来确定,该最大工作力经选择以对于所述共同边界为恒定的。
37.如权利要求35或36的结合体,其中该腔室进一步包括壁,该壁平行于该腔室的该中心轴线。
38.如权利要求35至37的结合体,其中该腔室进一步包括凹形形状的壁。
39.如权利要求38的结合体,其中该腔室进一步包括该凸形形状的壁与该平行壁之间的过渡段,其中该过渡段可包括凹形形状的壁。
40.一种吸震器,其包括:
如权利要求1至39中任一项的结合体,
用于自该腔室外部的位置接合该活塞的装置,其中接合装置具有外部位置及内部位置,在该外部位置处,该活塞处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处,该活塞处于第二纵向位置处。
41.如权利要求40的吸震器,其进一步包括与该容器连通的围封式空间。
42.如权利要求41的吸震器,其中该围封式空间具有可变容积。
43.如权利要求41的吸震器,其中该围封式空间具有恒定容积。
44.如权利要求41的吸震器,其中该围封式空间为可调整的。
45.如权利要求41至44的吸震器,其中该容器及该围封式空间形成包括一流体的至少实质上密封的空腔,当该活塞自腔室的第一纵向位置移动至第二纵向位置时,该流体受压缩。
46.一种用于泵抽流体的泵,该泵包括:
如权利要求1至39的结合体,
用于自该腔室外部的位置接合第二腔室中的第二活塞的装置,
连接至该第二腔室且包括阀装置的流体进口,及
连接至该第二腔室的流体出口。
47.一种用于泵抽流体的泵,该泵包括:
如权利要求1至39的结合体,
用于自该腔室外部的位置接合该腔室中的活塞的装置,
连接至该腔室且包括阀装置的流体进口,及
连接至该腔室的流体出口。
48.如权利要求46或47的泵,其中所述接合装置具有外部位置及内部位置,在该外部位置处,该活塞处于该腔室的第一纵向位置处,在该内部位置处,该活塞处于该腔室的第二纵向位置处。
49.如权利要求46或47的泵,其中所述接合装置具有外部位置及内部位置,在该外部位置处,该活塞处于该腔室的第二纵向位置处,在该内部位置处,该活塞处于该腔室的第一纵向位置处。
50.一种如权利要求1或2的活塞腔室结合体在马达中的用途,具体而言是在汽车马达中的用途。
51.一种马达,其特征在于:该马达包括附接至其的如权利要求1的活塞腔室结合体。
52.一种马达,其特征在于:该马达包括附接至其的如权利要求2的活塞腔室结合体。
53.如权利要求1、3至39、46至51的马达,其中该曲柄轴包括第二围封式空间,在一端处与外部压力源连通,且在另一端处与该致动器活塞的该围封式空间连通。
54.如权利要求53的马达,其中曲柄轴包括第三围封式空间,与致动器活塞的围封式空间连通,且在另一端处与再加压泵连通,该再加压泵与电动马达连通,该马达自蓄电池得到其能量,通过诸如太阳能的能源,或诸如H2燃料电池的燃料电池,或与该主轴杆连通的交流发电机来充电该蓄电池。
55.如权利要求54的马达,其中该交流发电机与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达,该燃烧马达燃烧自导电水的电解得到的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐。
56.如权利要求54的马达,其中该上次提及的泵与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达,该燃烧马达燃烧自导电水的电解得到的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐。
57.如权利要求53的马达,其中该压力源与该致动器活塞的围封式空间之间的连通是在部分每个曲柄轴的转动期间发生。
58.如权利要求54的马达,其中该活塞的该围封式空间与再加压泵级联之间的连通是在部分每一曲柄轴的转动期间发生。
59.如权利要求57及58的马达,其中所述连通在时间上彼此分离。
60.如权利要求59的马达,其中所述连通是通过T阀来执行,该T阀是通过与该马达的主轴杆电连通的计算机来控制。
61.如权利要求60的马达,其中至该T阀的供应通道的压力及/或容积是通过减压阀来控制,该减压阀是通过调速器来控制。
62.如权利要求61的马达,其中该减压阀与压力储槽连通,该压力储槽与再加压泵级联连通,该再加压泵级联中的至少一泵与[该曲柄轴的,经由另一曲柄轴]主轴杆连通,同时至少一泵与电动马达连通,该马达自蓄电池得到其能量,通过诸如太阳能的能源,或诸如H2燃料电池的燃料电池,或与该主轴杆连通的交流发电机来充电该蓄电池。
63.如权利要求62的马达,其中该交流发电机与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达,该燃烧马达燃烧来自导电水的电解的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐。
64.如权利要求63的马达,其中该上次提及的泵与辅助动力源的轴杆连通,该辅助动力源诸如燃烧马达,该燃烧马达燃烧来自导电水的电解的H2及空气中的O2,该水来自可在外部填充的罐。
65.如权利要求62至64的马达,其中所述泵为活塞泵或旋转泵。
66.如权利要求2至39、46至51的马达,其中该围封式空间、该第二围封式空间及该第三围封式空间形成一封闭空腔。
67.如权利要求66的马达,其中该空腔中的压力是通过活塞腔室结合体来控制,该活塞腔室结合体与双向活塞腔室结合体连通,该双向活塞腔室结合体是通过减压阀来控制,该减压阀是通过调速器来控制。
68.如权利要求67的马达,其中该双向致动器活塞腔室结合体与压力槽连通,该槽与再加压泵级联连通,该再加压泵级联中的至少一泵与[该曲柄轴的,经由另一曲柄轴]主轴杆连通,同时至少一泵与电动马达连通,该马达自蓄电池得到其能量,该蓄电池是通过诸如太阳能的能源充电,及/或通过来自诸如H2燃料电池的燃料电池的电力充电,及/或通过与该主轴杆连通的交流发电机充电。
69.如权利要求68的马达,其中该上次提及的泵与该辅助动力源的该轴杆直接连通,该辅助动力源诸如燃烧马达,该燃烧马达燃烧自导电水的电解得到的H2及来自空气的O2,该水来自可填充的罐,且在必要时来自导电装置储存罐。
70.如权利要求67至69的马达,其中该空腔中的该压力另外通过与该压力槽连通的活塞腔室结合体来控制。
71.如权利要求65的马达,其中活塞的该封闭空腔中的压力是通过与该马达的主轴杆连通的活塞腔室结合体来控制,通过计算机以电子方式控制。
72.如权利要求65的马达,其中活塞的该封闭空腔中的压力是通过经由凸轮轮组与该马达的该主轴杆连通的活塞腔室结合体来控制,该凸轮轮组与凸轮轴连通。
73.如权利要求61或70的马达,其中所述泵为活塞泵或旋转泵。
74.如权利要求1至4、6至73的马达,其中活塞围绕该腔室的该中心轴线旋转。
75.如权利要求1至4、6至73的马达,其中该腔室正在旋转中。
76.如权利要求74及75的马达,其中该活塞及该腔室正在旋转中。
77.如权利要求74至76的马达,其中该致动器活塞腔室结合体包括至少两个子腔室,该至少两个子腔室包括致动器活塞,所述子腔室彼此连续地定位,藉此子腔室的第一圆形位置邻近于另一邻近子腔室的第二圆形位置。
78.如权利要求77的马达,其中所述子腔室为相同的。
79.如权利要求78的马达,其中每一子腔室包括致动器活塞,所述活塞为相同的,其中每一活塞在每一子腔室中位于彼此不同的圆形位置处。
80.如权利要求74至79的马达,其中该活塞的形状在该冲程期间不改变。
81.如权利要求62或68的马达,其中该压力槽是通过可插入连接利用外部压力源而加压。
82.如权利要求54、62或68的马达,其中该蓄电池是经由可插入连接通过外部电源而充电。
83.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置(76、76'、163)可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该活塞装置(76、76'、163、189、189')包括:
多个至少实质上刚性的支撑部件(81、82、184),其可旋转地紧固至一共同部件(6、23、45、180),
所述支撑部件设置于可弹性变形的装置(79)中,该可弹性变形的装置(79)通过所述支撑部件支撑,用于抵着腔室(70)的内壁(71、73、75、155、156、157、158)密封,所述支撑部件可相对于该腔室(70)的纵向轴线(19)在10°与40°之间旋转,
所述支撑部件(81、82、184)为可弯曲的。
84.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中该腔室内部或外部的该活塞可相对于该腔室壁密封地移动。
85.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中所述支撑部件具有预定弯曲力。
86.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中所述支撑部件(81、82、184)可旋转以便至少大致平行于该纵向轴线(19)。
87.如权利要求83的活塞腔室结合体,其中该可弹性变形的装置(79)是由聚胺基甲酸酯发泡体制成。
88.如权利要求87的活塞结合体,其中该PU发泡体包括聚胺基甲酸酯记忆发泡体及聚胺基甲酸酯发泡体。
89.如权利要求88的活塞腔室结合体,其中该聚胺基甲酸酯发泡体包括大部分的聚胺基甲酸酯记忆发泡体及小部分的聚胺基甲酸酯发泡体。
90.如权利要求87至89的活塞腔室结合体,其中该聚胺基甲酸酯发泡体具备可挠性不透水层。
91.如权利要求90的活塞腔室结合体,其中该不透水层具有未受应力制造尺寸,该未受应力制造尺寸的圆周大致为在第二纵向或圆形位置处的该腔室的壁的圆周。
92.如权利要求83或86的活塞腔室结合体,其中该共同部件附接至曲柄轴。
93.如权利要求83或88的活塞腔室结合体,其中该共同部件附接至活塞腔室结合体,该活塞腔室结合体为外部双向致动器。
94.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置(76、76'、163)可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其在该活塞装置自该腔室的该第一纵向位置通过所述中间纵向位置至该第二纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该活塞装置(49、49')包括:
多个至少实质上刚性的支撑部件(43),其可通过轴杆(44)旋转地紧固至活塞杆(45),
所述支撑部件通过密封装置(41)支撑,该密封装置是由弹簧42支撑,用于抵着该腔室(70)的内壁(71、73、75、155、156、157、158)密封,所述支撑部件可相对于该腔室(70)的纵向轴线(19)在β1°与β2°之间旋转,
可挠性不透水膜(薄片)(40)安装于该密封装置(O形环)(41)中,且垂直于该腔室(1)的中心轴线(19)而定位,
该膜(可挠性不透水薄片)包括加固层,
所述支撑部件(装置)、该密封装置(O形环)、该可挠性不透水膜(薄片)及该(卧置)弹簧在彼此上硫化。
95.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中所述支撑部件(81、82、184)(装置)可旋转以便至少大致平行于该纵向轴线(19)。
96.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该可挠性加固层(薄片)包括螺旋形加固件。
97.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该加固层(薄片)包括同心形加固件,其定位于该腔室的该中心轴线周围。
98.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水膜(薄片)具有与该腔室的该中心轴线所成的大于90°的角度。
99.如权利要求98的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水膜(薄片)安装于该活塞杆上。
100.如权利要求98的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水膜(薄片)在该活塞杆上硫化。
101.如权利要求83或94的活塞腔室结合体,其中该共同部件包括于活塞腔室结合体中。
102.如权利要求94的活塞腔室结合体,其中该可挠性不透水薄片是由发泡体支撑。
103.如权利要求102的活塞腔室结合体,其中该发泡体是通过刚性部件加固,该刚性部件可旋转地紧固至该活塞杆。
104.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(156、185、238)界定的腔室(162、186、231),且包括在该腔室内部的活塞装置,该活塞装置可相对于该腔室壁至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间接合地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该第一纵向位置及该第二纵向位置处具有不同截面面积及不同圆周长度,且在该第一纵向位置与该第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积及圆周长度,该第二纵向位置处的该截面面积及该圆周长度小于该第一纵向位置处的该截面面积及该圆周长度,
该活塞装置包括容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450'),该容器可弹性变形,藉此提供该活塞的不同截面面积及圆周长度,从而调适该活塞使其在该活塞于该第一纵向位置与该第二纵向位置之间通过该腔室的所述中间纵向位置的相对移动期间适应该腔室的所述不同截面面积及所述不同圆周长度,
该活塞装置经制造以具有该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')在其无应力及不变形状态下的制造尺寸,在该无应力及不变形状态下,该活塞的该圆周长度约等于在第二纵向位置处的该腔室(162、186、231)的圆周长度,该容器可在相对于该腔室的纵向方向而言为横向的方向上自其制造尺寸膨胀,藉此提供在致动器活塞自该第二纵向位置至该第一纵向位置的相对移动期间该活塞自其该制造尺寸的膨胀,
该容器(208、208'、217、217'、228、228'、258、258'、450、450')可弹性变形以提供该致动器活塞的不同截面面积及圆周长度,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该活塞装置(92、92'、146、146'、168、168'、208、208'、222、222'、222″)包括可弹性变形的容器,该可弹性变形的容器包括可变形材料(103、103'、124、124'、136、137、173、173'、174、174'、205、205'、206、206'、215、215'、219、219')。
105.如权利要求104的活塞腔室结合体,其中该腔室中的该活塞可相对于该腔室壁密封地移动。
106.如权利要求104或105的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(103、103'、124、124'、136、137、173、173'、174、174'、205、205'、206、206'、215、215'、219、219')为流体或流体混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体。
107.如权利要求106的活塞腔室结合体,其中该可变形材料(124、124'、136、174、174'、205、205'、219、219')为至少实质上不可压缩的。
108.如权利要求106或107的活塞腔室结合体,其中该容器为充气式的。
109.如权利要求104或105的活塞腔室结合体,其中该结合体另外包括活塞杆,该容器的壁包括可挠性材料,该可挠性材料在该活塞杆上硫化。
110.如权利要求109的活塞腔室结合体,其中该容器的壁包括具有加固件的至少一层,其最接近于该活塞杆而定位且在该活塞杆上硫化;及不具有加固件的一层,其在具有一加固件的该层上硫化。
111.如权利要求110的活塞腔室结合体,其中加固带平行于该活塞的中心轴线而放置,且为可弯曲的。
112.如权利要求108或109的活塞腔室结合体,其中该容器的壁包括两个加固层,其中所述层的所述加固件彼此以极小的角度相交。
113.如前述权利要求中任一项的活塞腔室结合体,其中容器型活塞的长度放大,以使得椭圆体形活塞的形状在第二纵向位置处保持其形状,但在位于第一纵向位置上时并非其大小。
114.如权利要求51的马达,其中与压力槽及第三围封式空间连通的压力调节器与调速器连通。
115.如权利要求51的马达,其进一步包括两个汽缸,其中每一汽缸的该第三围封式空间经由两个子曲柄轴的连接而彼此连通,该两个子曲柄轴包括于该马达的曲柄轴中,且每一汽缸的第二围封式空间在该曲柄轴外部彼此连通。(图19)
116.如权利要求115的马达,其中两个活塞腔室结合体的曲柄轴配置,连接器杆经定位而彼此成180°。(图19)
117.如权利要求115及116的马达,其进一步包括超过两个汽缸,其中第二围封式空间经由该现有的两个汽缸的所述子曲柄轴的连接而连接,其中添加了该汽缸的子曲柄轴的第二围封式空间。(图19)
118.如权利要求52的马达,其进一步包括两个汽缸,其中一汽缸的第二纵向位置与第二汽缸的第一纵向位置处于相同几何位阶,两个致动器活塞彼此经由曲柄轴连通,该曲柄轴包括两个经连接的子曲柄轴,每一致动器活塞一个子曲柄轴,其中这些致动器活塞的所述连接杆经定位而彼此成180°。(图17)
119.如权利要求118的马达,其进一步包括用于所述汽缸中的每一个的ESVT泵,其中所述泵针对该两个汽缸经由致动器活塞中之一的围封式空间与致动器活塞中另一个的围封式空间的连通而结合成泵,所述围封式空间包括于该曲柄轴中,所述围封式空间彼此在所述子曲柄轴的连接点处连通。(图17)
120.如权利要求119的马达,其进一步包括阀,所述阀敞开及封闭该ESVT泵与第二围封式空间或第三围封式空间之间的连接,而每一连接具有止回阀或止回阀功能,所述阀是通过该ESVT泵的压力及/或通过挺杆来控制,所述挺杆与凸轮轴连通,该凸轮轴与辅助马达的该主轴杆连通。(图17)
121.如权利要求118至120的马达,其进一步包括超过两个汽缸,其中每一添加的汽缸经由现有子曲柄轴的经连接的子曲柄轴的围封式空间而连通。(图17)
122.如权利要求52的马达,其进一步包括两个汽缸,其中一汽缸的第一纵向位置与第二汽缸的第一纵向位置处于相同几何位阶,两个致动器活塞彼此经由曲柄轴连通,该曲柄轴包括两个经连接的子曲柄轴,每一致动器活塞一个子曲柄轴,其中这些致动器活塞的所述连接杆经定位而彼此成0°。(图18)
123.如权利要求122的马达,其进一步包括用于所述汽缸中的每一个的ESVT泵,其中所述泵针对该两个汽缸经由致动器活塞中之一的围封式空间与致动器活塞中另一个的围封式空间的连通而结合成泵,所述围封式空间包括于该曲柄轴中,所述围封式空间彼此在子曲柄轴的连接点处连通。(图18)
124.如权利要求123的马达,其进一步包括阀,所述阀敞开及封闭该ESVT泵与第二围封式空间或第三围封式空间之间的连接,而每一连接具有止回阀或止回阀功能,所述阀是通过该ESVT泵的压力及/或通过挺杆来控制,所述挺杆与凸轮轴连通,该凸轮轴与辅助马达的该主轴杆连通。(图18)
125.如权利要求122至124的马达,其进一步包括超过两个汽缸,其中每一添加(耦接)的汽缸的一个或多个围封式空间是经由与现有子曲柄轴的连接中的填充物而分离,且其中所述添加的汽缸的动力冲程与现有汽缸的返回冲程同步。(图18)
126.如权利要求52的马达,其进一步包括2个汽缸,其中连接杆处于彼此成180°的位置中,而所述腔室关于其第一纵向位置及第二纵向位置具有相同几何位置。(图18)
127.如权利要求115至126的马达,其中所述活塞腔室结合体用于一子曲柄轴中的围封式空间中的每一个,所述活塞腔室结合体改变汽缸中的速度/压力,彼此经由双路致动器的电压力调节器而连通,所述双路致动器使所述活塞腔室结合体中的每一个的活塞杆移动,且与外部调速器连通。
128.如权利要求115至127的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由蓄电池供电的双路致动器活塞来供以动力,该蓄电池是由辅助动力源来供电。
129.如权利要求115至128的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由蓄电池供电的双路致动器活塞来供以动力,该蓄电池是由辅助动力源来供电。
130.如权利要求115至129的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由曲柄轴供以动力的双路致动器活塞来供以动力,该曲柄轴是由辅助动力源来供以动力。
131.如权利要求115至130的马达,其中所述泵的所述活塞杆对所述活塞中的流体加压,是通过由凸轮轴供以动力的双路致动器活塞来供以动力,该凸轮轴是由辅助动力源来供以动力。
132.如权利要求52的马达,其包括圆形腔室及致动器活塞,其中活塞杆可在一汽缸中密封地移动,且该活塞杆内部的围封式空间与压力控制器连通,该压力控制器与定位于远程的调速器连通,而该围封式空间的大小是通过具有圆锥形腔室的泵来调节,该圆锥形腔室的末端在凸轮轮廓之上运转,该凸轮轮廓是通过辅助电动马达来驱动,该辅助电动马达使该凸轮转动,且独立于该马达而围绕同一主马达轴杆转动。
133.如权利要求132的马达,其中致动器活塞具有壁、加固件,该壁安装于固定于活塞杆上的末端上,及在一可移动末端上,该可移动末端可在该活塞杆上密封地滑动。
134.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其适应在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间该腔室的所述不同截面面积,该活塞装置(1300)包括:
多个加固销(1302、1303、1304),其可旋转地紧固至由固持器(1308)包括的固持器板(1307),
所述加固销提供于通过所述加固销支撑的弹性可挠性发泡体中以用于抵着该腔室(70)的内壁(XXXX)密封,所述加固销可相对于该腔室(70)的纵向轴线(1319)在0°与40°之间旋转,
一不透水层1305,其为弹性可挠性的,
该活塞腔室结合体的特征在于:
所述加固销由金属制成,
该固持器板由金属制成,且在超过一行(1326、1327、1328)中包括小的封闭修圆端孔(1329、1330、1331),
所述加固销通过磁力紧固至该固持器板。
135.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁界定的细长腔室,且包括在该腔室中的活塞装置,该活塞装置可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于该第二纵向位置处的截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其适应在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间该腔室的所述不同截面面积,其中
该活塞装置包括弹性可变形容器,该弹性可变形容器包括可变形材料,该可变形材料为流体或流体混合物,诸如水、蒸汽及/或气体,或发泡体,
该活塞腔室结合体的特征在于:
该容器的壁包括分离壁部分(2106、2112、2113、2123、2133、2142、2143、2207、22xx、22xx"、2244、2244"、2145、2199、2238),该分离壁部分具有比该容器的壁的其余部分大的圆周,且包括与该腔室的壁的接触区域。
136.一种活塞腔室结合体,其包括通过内腔室壁(71、73、75)界定的细长腔室(70),且包括在该腔室中的活塞装置(76、76'、163),该活塞装置可相对于该腔室至少在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间密封地移动,
该腔室具有多个截面,所述截面在该腔室的第一纵向位置及第二纵向位置处具有不同截面面积,且在该腔室的第一纵向位置与第二纵向位置之间的中间纵向位置处具有至少实质上连续的不同截面面积,该第一纵向位置处的截面面积大于第二纵向位置处的该截面面积,
该活塞装置经设计以调适自身及该密封装置以使其适应在该活塞装置自该腔室的第一纵向位置通过所述中间纵向位置至第二纵向位置的相对移动期间该腔室的所述不同截面面积,该活塞装置(1300)包括:
多个加固销(1352、1353、1354),其可旋转地紧固至由固持器(1359)包括的固持器板(1358),
所述加固销提供于通过所述加固销支撑的弹性可挠性发泡体中以用于抵着该腔室(XXXX)的内壁(XXXX)密封,所述加固销可相对于该腔室(70)的纵向轴线(1319)在0°与40°之间旋转,
不透水层1305,其为弹性可挠性的,
该活塞腔室结合体的特征在于:
所述加固销由塑料制成,其具有球体形状末端(1355、1356、1357),
该固持器板在超过一行(1326、1327、1328)中包括小的封闭修圆球体空腔(1360、1361、1362),
所述球体形状末端配合至所述修圆球体空腔中,
该固持器板进一步包括用于引导所述加固销的开口(1363、1364、1365)。
137.如权利要求1至136中任一项的马达,其进一步包括圆形腔室(4001),其中
活塞(4000)绕着该腔室的中心点(3995)移动,连接杆(4003)具有中心轴线(4008),且轴杆(4002)具有中心轴线,其中该活塞(4000)通过连接杆(4003)连接至该轴杆(4002)。
138.如权利要求137的马达,其中该连接杆(4003)定位成垂直于该轴杆(4002),该连接杆(4003)的中心轴线(4008)及轴杆(4002)的中心轴线穿过该中心点(3995)。
139.如权利要求137或138的马达,其进一步包括延伸杆(4020),其中该连接杆(4003)经由延伸杆(4020)连接至该活塞(4000),该连接杆(4003)的中心轴线(4008)与该腔室(4001)中心轴线(3996)的交叉点(3990)与该延伸杆(4020)的末端(3991)之间的距离(1、1')为可变的。
140.如权利要求137或138的马达,其进一步包括压力管理系统,及轮毂,该轮毂将该连接杆安装至该轴杆上,其中该活塞(4000)经由该轴杆(4002)的通道(4004)、该轴杆(4002)的壁中的通道(4006)、该轮毂(4009)中的通道(4006')、该连接杆(4003)的通道(4005)及该延伸杆(4020)中至该活塞(4000)的空间(4026)的通道(4025),经由该延伸杆(4020)中的通道(4027)与该压力管理系统连通。
141.如权利要求137至140的马达,其中该轮毂(4009)包括配重(3994)。
142.如权利要求137至141的马达,其中该轴杆(4002)通过轮毂(4009)滑动地安装至该连接杆(4003)上,该轮毂包括配合至该轴杆(4002)的凹槽(4007')中的齿(4007)。
143.如权利要求142的马达,其中该活塞(4000)的内部(4026)与该压力管理系统之间经由分别为延伸杆(4020)、连接杆(4003)、轮毂(4009)的壁、轴杆(4002)的壁及轴杆(4002)的所述通道(4025)、(4005)、(4006')、(4006)及(4008)的连通为恒定的。
144.如权利要求137至143的马达,其中轴杆(4032)通过轮毂(4038)连接至连接杆(4033),该轮毂包括配合至该轴杆(4002)的凹槽(4007')中的齿(4007),且另外其中该圆形腔室4001经由安装于轮毂(4035)上的轮辐(4034)连接至该轴杆(4002),其中轴承(4039)定位于该轮毂(4035)与该轴杆(4002)之间,其中在连接至该连接杆(4033)的该轮毂(4038)与该轴杆(4032)之间具有通道(4043),该通道经由该轮毂(4038)的壁中的通道(4045)与连接杆(4033)的通道(4046)恒定地连通,且经由该轴杆(4032)的壁中的通道(4044)与轴杆(4032)的通道(4034)恒定地连通。(图91B)
145.如权利要求137至144的马达,其中轴承(5100)为轮毂(5101)的一部分及轮毂5104的一部分,该轮毂(5101)将该(活塞经由)连接杆(5102)组装至轴杆(5103),该轮毂5104将(悬挂该腔室的)轮辐(5015)连接至该轴杆(5103),该连接杆(5102)具有通道(5109)且该轴杆(5103)具有通道(5114),所述通道之间的连通通过该轴承(5100)中断。(图91C、图91D)。
146.如权利要求144或145的马达,其中轴杆(4002)通过该轴杆(4040)的部分(4046)的减小的直径而包括额外通道(4041),且定位于该部分(4046)的壁中的通道(4042)附近。
147.如权利要求146的马达,其中连接杆(4003)的通道(4035)与轴杆(4032)的通道(4034)之间的连通为恒定的。
148.如权利要求137至147的马达,其进一步包括具有在其中移动的活塞的3个圆形腔室、外壳、轮毂、马达轴杆及齿轮箱,其中所述腔室(4092)定位成彼此平行且通过该外壳(4095)互连,且其中所述活塞(4091)通过轮毂(5005)组装至该马达轴杆(4094)上,该马达轴杆(4094)直接与该齿轮箱(4093)的轴杆(5004)连通,该马达包括传动轴轴杆(5000)且该马达轴杆(4094)内的通道(5002)与每一活塞(4091)的围封式空间(5003)连通且与该压力管理系统(5001)连通。
149.如权利要求137至147的马达,其进一步包括具有在其中移动的活塞的3个圆形腔室、外壳板、马达轴杆及具有可变间距轮子及带的齿轮,其中所述腔室通过该外壳板(5017)连接至彼此,所述活塞(5011)通过连接杆(50xx)及轮毂(5019)连接至该马达轴杆(5013),间距轮子(5014)定位于该马达(5010)的两侧的每一个上,且其中所述可变间距轮子(5014)通过安装于车辆的轮子轴杆5016上的带(5021)连接至相当的轮子(5015),所述可变间距轮子(5014、5015;5014'、5015')可为低间距及高间距,其中所述间距轮子(5014、5015;5014'、5015')的轮子轴杆(5016)之间的距离x保持不变。
150.如权利要求137至147的马达,其进一步包括3个旋转圆形腔室、中心轴杆、轮毂、一腔室的每一侧上的角落、外部齿轮箱及压力管理系统,其中所述角落(5023、5023')连接至每一腔室(5021),该中心轴杆(5022)包括轴承(5033)及内部轴杆(5032),该内部轴杆(5032)包括通道(5037)及轮毂(5034),该通道(5037)经由连接杆的通道(5039)与每一活塞(5025)的内部空间(5038)连通,该中心轴杆(5022)包括在每一活塞(5025)的每一轮毂(5034)外部的部分(5022')且进一步包括轴承(5033),该轴承包括对应于该中心轴线(5022)的部分的部分(5033'),且所述轮毂5034安装至该内部轴杆(5032)上,该中心轴线(5022)与外部齿轮箱(5024)连通,而每一腔室(5021)包括定位成离该中心轴线(5022)最远的环(5026)。
151.如权利要求1至150中任一项的马达,其进一步包括压力管理系统,及车辆,以及其它两个平行定位的轮子,每一轮子上安装一个马达,所述轮子能够绕着一中心转动,其中用于所述马达(1970、1971)中每一个的该压力管理系统(1983)通过分别的转动角度a及b经由信号(1981、1982)控制,其中角度a>b,所述信号被传送至计算机(1983)、在该计算机中进行处理且产生控制信号(1984、1985),所述控制信号被传送至所述马达(1970、1971)中的每一个。
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