CN105408177A - 双文丘里装置 - Google Patents

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Abstract

公开了文丘里装置和包含该文丘里装置的系统。该文丘里装置包括下方主体，下方主体限定了具有动力段和排放段的通路，所述动力段和排放段彼此间隔开一距离以限定第一文丘里间隙，并且在所述第一文丘里间隙的下游具有第二文丘里间隙，所述第二文丘里间隙在将所述排放段划分成位于所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙之间的第一部分和远离所述第二文丘里间隙导向的第二部分的位置处，并且包括上方主体，上方主体限定与所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙均流体连通的抽吸通路。动力段和排放段朝向第一文丘里间隙收缩。

Description

双文丘里装置
技术领域
本申请涉及通过文丘里(Venturi)装置来产生真空，更特别地涉及一种具有两个文丘里间隙的文丘里装置。在本文中的示例性实施例中，文丘里装置连接到作为其动力源的高压源(比大气压高的压力)且被称作喷射器。
背景技术
在一些车辆中，真空用来操作各种装置或者辅助各种装置的操作。例如，真空可用来辅助驾驶员应用车辆制动、涡轮增压器操作、燃料蒸汽净化、加热与通风系统致动以及传动系统部件致动。如果车辆不自然地产生真空，例如从进气歧管中产生真空，则需要单独的真空源来操作这些装置。虽然吸气器或喷射器在被供给增压或歧管真空时能够产生真空，但是所产生的真空的深度将是施加到动力口的压力与施加到排放口的压力之间的压力差的函数。然而，在进气歧管压力通常处于比大气压大的压力的增压发动机中，进气歧管真空可利用来自喷射器的真空被更换或者扩增。本文所使用的喷射器是一种连接到大气压以上的压力源的收缩扩散收缩扩散型喷嘴组件。通过使增压空气通过喷射器，可以在喷射器内产生低压区，以使空气能够从真空储器抽出或者可以直接作用于需要真空的装置上，从而降低真空储器或需要真空的装置内的压力。
当动力压力超过192kPa绝对值时，典型的喷射器不能产生低于大气压的抽吸压力，并且以小于135kPa绝对值的动力压力产生最大真空。然而，增压发动机通常在135kPa绝对值以上运转，因此需要提高这种车辆上的喷射器的性能。这些常规的喷射器受限于它们所能产生的真空，部分是因为不同的增压导致最小压力位置移至喷射器内的不同位置。具体地，随着动力压力相对于排放压力增加超过某值，最小真空产生点沿排放通道逐渐下移。
所需要的是能够在一系列动力压力上产生真空的喷射器。
发明内容
在一个方案中，公开了文丘里装置，其通过在沿着排放段的多个部位抽吸而在一系列动力压力上产生真空。文丘里装置包括下方主体，下方主体限定了具有动力段和排放段的通路，所述开动段和排放段彼此间隔开一距离以限定第一文丘里间隙，所述动力段和所述排放段朝向所述第一文丘里间隙收缩，并且在所述第一文丘里间隙的下游具有第二文丘里间隙，其在将所述排放段划分成位于所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙之间的第一部分和远离所述第二文丘里间隙导向的第二部分的位置处。文丘里装置还包括上方主体，上方主体限定与所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙均流体连通的抽吸通路。在一个实施例中，第一文丘里间隙和第二文丘里间隙具有约12mm至约50mm的中心间距离。
在一个实施例中，当沿纵向剖面观察时，第一文丘里间隙在顶点处通常比在大致中心点处宽。在另一实施例中，当沿纵向剖面观察时，第一文丘里间隙通常在顶点和底点处比在顶点和底点之间的大致中心点处宽。在该实施例中，下方主体限定围绕文丘里间隙的底点的第一连接器并且具有与第一连接器密封连接的第一帽。
在一个实施例中，所述下方主体和上方主体共同限定与所述第一文丘里间隙流体连通的第一止回阀腔室，所述第一止回阀腔室包括以间隔环状布置、远离所述第一文丘里间隙向上延伸的多个指状件，从而限定用于密封部件的底座。所述上方主体限定通往所述第一止回阀腔室的一个或多个开口，所述第一文丘里间隙从所述一个或多个开口向下游偏移。在该实施例中，所述多个指状件的位置越接近所述第一文丘里间隙，其高度越低。
在另一实施例中，下方主体和上方主体共同限定与所述第二文丘里间隙流体连通的第二止回阀腔室，所述第二止回阀腔室包括以间隔环状布置、远离所述第二文丘里间隙向上延伸的多个指状件，从而限定用于密封部件的底座。上方主体限定通往所述第二止回阀腔室的一个或多个开口，并且所述第二文丘里间隙从所述一个或多个开口向上游偏移。在该实施例中，所述多个指状件的位置越接近所述第二文丘里间隙，其高度越低。
在另一方案中，公开了包括本文所公开的任一个文丘里装置的系统。文丘里装置布置在系统中，动力源与其动力段流体连接，需要真空的第一装置与其抽吸口连接。
附图说明
图1是多文丘里装置的实施例的侧视平面图。
图2是图1的多文丘里装置的纵向剖视平面图。
图3是多文丘里装置的第二实施例的分解侧视平面图。
图4是图3的多文丘里装置的组装后的纵向剖视平面图。
图5是图4的第一文丘里间隙的放大图。
图6是图3的多文丘里装置的下方主体的立体俯视图。
发明详述
下面的详细说明将图示出本发明的一般性原理，其示例将另外在附图中进行图示。在附图中，相似的附图标记表示相同或功能上相似的元件。
如本文所使用的，“流体”是指任何液体、悬浮液、胶体、气体、等离子体或其组合。
在图1中，描绘了多文丘里喷射器100，其包括下方主体106和上方主体部108，当组装在一起时下方主体106和上方主体部108共同限定与下方主体106中的第一文丘里间隙112对准的第一止回阀114以及与下方主体106中的第二文丘里间隙116对准的第二止回阀118。第一止回阀114和第二止回阀118被构造或具有与2015年1月20日递交的申请号为14/600,598的以及2014年10月8日递交的申请号为14/509,612的共同受让的、共同未决的专利申请中描述的相似的特征，这两个申请全文均通过引用合并于此。
现在参考图1和图2，下方主体106限定了导管122，导管122包括第一文丘里间隙112，第一文丘里间隙112将导管122分成收缩段124和扩散段126，收缩段124和扩散段126均限定随着它们接近第一文丘里间隙112而缩窄且随着高压流体从收缩段124通过进入扩散段126而在高压流体上产生文丘里效应的连续地、逐渐地渐缩的内通路。下方主体106还包括第二文丘里间隙116，第二文丘里间隙116在第一文丘里间隙112的下游，其位于如下位置处：将扩散段126分成位于第一文丘里间隙112与第二文丘里间隙116之间且包括排放入口134(图2)的第一部分130以及远离第二文丘里间隙116而导向由排放口142限定的排放出口136(图2)的第二部分132。收缩段124包括动力口140，动力口140限定了动力入口127，动力入口127可以连接到比大气压大的压力源，并且收缩段124包括位于第一文丘里间隙112处的动力出口128。排放口142能够连接到相对于与动力口140连接的源更低的压力源103。
如图2所示，上方主体108限定了抽吸口144，抽吸口144具有抽吸通路146并且在其中限定了与第一止回阀114和第一文丘里间隙112流体连通的一个或多个第一开口148以及在其中限定了与第二止回阀118和第二文丘里间隙116流体连通的一个或多个第二开口149。因此，随着高压流体从较高压力源101流经第一文丘里间隙112，产生抽吸力以将流体流从抽吸口144抽入第一文丘里间隙112，并且随着高压流体和抽吸流均通过第二文丘里间隙116，产生附加的抽吸力以将流体流从抽吸口144通过第二文丘里间隙116抽出。抽吸口144可以连接到需要真空的装置102以操作该装置，或者可以连接到真空储器，该真空储器在本文中视为需要真空的装置。
第一止回阀114和第二止回阀118被构造成防止流体从多文丘里喷射器100的下方主体106通过抽吸口144流到需要真空的装置或真空储器。止回阀114、118优选地通过将下方主体106与上方主体108配合而形成。为实现这点，下方主体包括分别由连续的外壁164a、164b限定的阀座162a、162b。钻孔168a、168b限定在每个阀座162a、162b中以允许与相应的文丘里间隙112、116进行气流连通。每个阀座162a、162b可以包括从其表面向上延伸以支撑密封部件172的多个径向间隔的指状件170。
上方主体108包括阀座174a、174b，按照如上针对阀座162a、162b描述的类似的方式由连续的外壁限定。阀座174a、174b可各自包括朝向相关联的文丘里间隙112、116向下延伸的销176a、176b。销176a、176b充当密封部件172在止回阀114、118内平移的导向件。因此，每个密封部件172均包括贯通的钻孔，钻孔被定尺寸和定位成在其相应的止回阀114、118内接纳销176a、176b。
第二文丘里间隙116可以被定形和定尺寸为与第一文丘里间隙112相同，或者基本相同。第一文丘里间隙112和第二文丘里间隙116具有范围从约12mm至约50mm的中心间距离，更优选地在约15mm至约30mm的范围内。
图1和图2的文丘里装置具有第一文丘里间隙112和第二文丘里间隙116，当沿图2的纵向剖面观看时，第一文丘里间隙112和第二文丘里间隙116通常在顶点处比在大致中心点处宽。
如图2所示，第二文丘里间隙116可以从上方主体108中的一个或多个第二开口149的大致中心点向上游偏移Ou或者从与通过第二止回阀118的大致中心的贯轴B一致的平面向上游偏移Ou。
现在参考图3-6的实施例，多文丘里装置200被描绘为包括下方主体206和上方主体208，当组装在一起时，下方主体206和上方主体208限定与下方主体206中的第一文丘里间隙212对准的第一止回阀214以及与下方主体206中的第二文丘里间隙216对准的第二止回阀218。下方主体206限定了导管222，导管222包括第一文丘里间隙212，第一文丘里间隙将导管222分隔成收缩段224和扩散段226，收缩段224和扩散段226两者限定了随着它们接近第一文丘里间隙212而缩窄且随着流体从收缩段224传递到扩散段226而在流体上产生文丘里效应的连续的、逐渐渐缩的内通路。下方主体206还包括第二文丘里间隙216，第二文丘里间隙216位于第一文丘里间隙212的下游，其位于如下位置处：将扩散段226分隔成位于第一文丘里间隙212与第二文丘里间隙216之间且包括排放入口234(图4)的第一部分230以及远离第二文丘里间隙216导向由排放口242限定的排放出口236(图4)的第二部分232。收缩段224包括限定了动力入口227的动力口240，动力入口227能够连接到压力源，收缩段224还包括位于第一文丘里间隙212处的动力出口228。排放口242能够连接到相对于与动力口240连接的源更低的压力源。
如图4所示，上方主体208限定了抽吸口244，抽吸口244具有抽吸通路246并且在其中限定了与第一止回阀214和第一文丘里间隙212流体连通的一个或多个第一开口248以及在其中限定了与第二止回阀218和第二文丘里间隙216流体连通的一个或多个第二开口249。因此，随着流体流经第一文丘里间隙212，产生抽吸力以将流体流从抽吸口244抽入第一文丘里间隙212，并且随着流体和抽吸流两者均通过第二文丘里间隙216，产生附加的抽吸力以将流体流从抽吸口244通过第二文丘里间隙216抽出。抽吸口244可以连接到需要真空的装置以操作该装置，或者可以连接到真空储器。如图所示，第一文丘里间隙212可以从一个或多个第一开口148的大致中心点沿下游方向朝向第二文丘里间隙216偏移O1，并且第二文丘里间隙216可以从上方主体208中的一个或多个第二开口249的大致中心点或者从与通过两个文丘里间隙相应止回阀的大致中心的贯轴一致的平面向上游偏移O2。
第二文丘里间隙216可以定形且定尺寸为与第一文丘里间隙212相同或者可以基本相同。第一文丘里间隙212和第二文丘里间隙216具有范围从约12mm至约50mm的中心间距离Dc-c，更优选地在约15mm至约30mm的范围内。
第一止回阀214和第二止回阀218被构造成防止流体从多文丘里喷射器200的下方主体206流经抽吸口244而达到需要真空的装置或真空储器。止回阀214、218优选地通过下方主体206与上方主体208的配合来形成。为实现这点，下方主体包括分别由连续的外壁264a、264b限定的阀座262a、262b。钻孔268a、268b限定在每个阀座262a、262b以允许与相应的文丘里间隙212、216进行气流连通。
上方主体208包括按照如上文针对阀座262a、262b所描述的类似的方式由连续外壁限定的阀座274a、274b。阀座274a、274b可以各自包括朝向相关联的文丘里间隙212、216向下延伸的销276a、276b。销276a、276b充当密封部件172在止回阀214、218内平移的导向件。因此，每个密封构件172均包括贯通的钻孔，该钻孔被定尺寸和定位成将销276a、276b接纳在其相应的止回阀214、218内。
如图5中的放大图所示，本文公开的任意文丘里间隙，特别参考图4中的第一文丘里间隙212，当在纵剖面中观察时，通常在顶点233和底点235处比在与顶点233与底点235之间的中心纵轴线C对准的大致中心点237处宽。文丘里间隙212的宽度从间隙的相应上端和下端处的最大宽度W1对称地渐缩到中心点237处的最小宽度W2。结果，由文丘里间隙212限定的空隙关于将导管222对分成上半部257和下半部259(在图示的实施例中为轴线C上方和下方)的平面对称，从而与包含了具有非对称(例如，锥形或渐缩)构造的文丘里间隙的吸气器系统相比，改善流动状态且减少由于流体流经文丘里间隙212所产生的湍流和造成的噪声。
参考图4和图5，下方主体206限定了第一腔室280，其围绕收缩(动力)段224的动力出口端229，围绕扩散(排放)段226的排放入口端231，并且包括钻孔268a或者以钻孔268a开始。由于动力出口端229和排放入口端231延伸到第一腔室280中，围绕这两者的整个外表面提供流体流。下方主体206还限定了围绕第一文丘里间隙212的底点235(图5)的第一连接器286(图3)，并且还包括与第一连接器286密封连接的第一帽292，从而有助于限定第一腔室280。第一连接器286可以是从下方主体206向外突出的环状凸缘，但不限于此。下方主体206还限定用于第二文丘里间隙218的第二腔室281。第二腔室281围绕由第二文丘里间隙216的形成所形成的排放段的两个相对端290。两个相对端290延伸到第二腔室281中，使得在这两者的整个外表面周围提供流体流。此处，同样，下方主体206还限定了第二连接器288，第二连接器288可以是从下方主体206向外突出的环状凸缘，围绕第二文丘里间隙216的底点。第二帽294与第二连接器288密封连接，从而有助于限定第二腔室281。
公开的结构包含了从文丘里间隙上方和下方以及其所有侧面进入第一文丘里间隙212和第二文丘里间隙216的流体流，提供了与包含沿较少流向进入文丘里间隙的系统相比而言改善的对于既定的动力流和排放压力的抽吸流率，因为公开的系统提供了较大的容量来利用由通过导管222的动力流产生的文丘里效应。参考图5，箭头253和255表示通过文丘里间隙212的上方点233和下方点235的流体流路。穿过文丘里间隙212通过导管222的上半部257的动力流所产生的文丘里力产生了主要沿着通过钻孔268a的流路253的抽吸力。穿过文丘里间隙212通过导管222的下半部259的动力流所产生的文丘里力产生主要沿着流路255的抽吸力。
参考图3-4和图6，下方主体206进一步限定了：第一多个指状件302，其远离第一文丘里间隙212朝向上方主体208向上延伸，以便包含在第一止回阀214内；以及第二多个指状件304，其远离第二文丘里间隙216朝向上方主体208向上延伸，以便包含在第二止回阀218内。第一多个指状件302和第二多个指状件304两者分别限定用于密封部件172的座。第一多个指状件302和第二多个指状件304可以环状构造布置，指状件沿周向彼此间隔开。除了一对第三指状件314之外，多个指状件可以彼此等距间隔，一对第三指状件314由于其与一个或多个钻孔268a、268b接近而彼此间隔更大。
钻孔268a、268b可以不规则地定形，可以为大致圆形剖面，或者可以包括大致圆形剖面的部分。如图6所示，钻孔268a、268b中的每一个均包括槽部322以及大致圆形剖面的部分324。如示例性实施例中所示，第一多个指状件302和第二多个指状件304中的每一个可以包括随着特定的离散指状件越接近其相应的文丘里间隙212、216而高度越低的离散指状件。例如，第一指状件310具有自与相应的止回阀单元214、218的内底面306一致的平面测量的最大高度H1，并且在周向上距文丘里间隙最远。第二指状件312比第一指状件310短且具有高度H2。第三指状件314比第二指状件312短且具有高度H3。第二指状件312的高度H2可以为第一指状件310的总高度的约70％至约90％，第三指状件可以为第二指状件312的高度的约70％至约90％。使用这种类型的限定用于密封部件172的座的支撑结构，密封部件172充分偏转以便当需要真空的装置102中的压力比与排放口224联接的流体压力大时允许来自需要真空的装置102的高的旁通流体流，还提供了每个止回阀的快速的、更均匀的闭合。虽然图示出三个离散指状件的高度，更多的指状件可用于限定用于密封部件172的座，因此，可以引入其适当的高度以使其整体高度随着指状件定位成更接近文丘里间隙而降低。在图3-6的实施例中，参考作为实例的多个指状件组中的一个，第一指状件310是最高的，第二指状件312比第一指状件短约1mm，第三指状件比第一指状件短约2mm(比第二指状件短约1mm)。
在图中公开的两个实施例中，密封部件172可以被加强以便提高性能。密封部件172包括如图4所示的加强部件173。密封部件172分别具有大致中心钻孔接纳销176a、176b或276a、276b，但是不限于此。在另一实施例(未示出)中，一个或多个导向件可以定位在密封部件的周边附件，并且密封部件可以或者可以不包括接纳导向件的开槽(fluting)。加强部件173可以至少部分地通过密封材料二次成型，或者包封在密封材料内。加强部件173使密封部件172能够在经历大的压力变化时承受住在多个间隔开的指状件170(图2)和302、304(图3-4)之间的挤压。在一个实施例中，加强部件173为金属或者包括金属，该金属具有使密封部件172能够承受住指状件之间的挤压的刚性，如刚刚所解释的。如本文所使用的，“金属”一般用来表示所有的可以是具有适合刚性的纯金属、金属合金、金属复合物及其组合的材料。在另一实施例中，加强部件173可以是碳纤维或塑料，例如具有或不具有如玻璃、矿物质等填充物(通常按体积计为30％)的尼龙或乙酰基。加强密封部件的示例性实施例的额外的细节可见于2015年1月20日递交的共同受让的美国申请14/600,598。
多文丘里喷射器的一个优点在于，与仅具有单个文丘里间隙的喷射器相比，喷射器能够在宽范围的流体流压力(例如，升压压力)上产生可用真空。
在一个实施例中，多文丘里喷射器可以包括与递交于2013年12月9日的共同未决的专利申请61/913,756中描述的单元相同或相似的降噪单元(未示出)，该专利申请的全文合并于本文中。

Claims (19)

1.一种文丘里装置，包括：
下方主体，其限定了具有动力段和排放段的通路，所述动力段和排放段彼此间隔开一距离以限定第一文丘里间隙，所述动力段和所述排放段朝向所述第一文丘里间隙收缩，并且在所述第一文丘里间隙的下游具有第二文丘里间隙，所述第二文丘里间隙在将所述排放段划分成位于所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙之间的第一部分和远离所述第二文丘里间隙导向的第二部分的位置处；以及
上方主体，其限定与所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙均流体连通的抽吸通路。
2.如权利要求1所述的文丘里装置，其中所述第一文丘里间隙和所述第二文丘里间隙具有约12mm至约50mm的中心间距离。
3.如权利要求1所述的文丘里装置，其中，当沿纵向剖面观察时，所述第一文丘里间隙在顶点处通常比在大致中心点处宽。
4.如权利要求1所述的文丘里装置，其中，当沿纵向剖面观察时，所述第一文丘里间隙通常在顶点和底点处比在所述顶点和所述底点之间的大致中心点处宽。
5.如权利要求4所述的文丘里装置，其中所述下方主体限定了围绕所述文丘里间隙的底点的第一连接器，并且还包括与所述第一连接器密封连接的第一帽。
6.如权利要求1所述的文丘里装置，其中所述下方主体和上方主体共同限定与所述第一文丘里间隙流体连通的第一止回阀腔室，所述第一止回阀腔室包括以间隔环状布置、远离所述第一文丘里间隙向上延伸的多个指状件，从而限定用于密封部件的底座。
7.如权利要求6所述的文丘里装置，其中所述上方主体限定通往所述第一止回阀腔室的一个或多个开口，所述第一文丘里间隙从所述一个或多个开口向下游偏移。
8.如权利要求7所述的文丘里装置，其中所述多个指状件越接近所述第一文丘里间隙，其高度越低。
9.如权利要求1所述的文丘里装置，其中所述下方主体和上方主体共同限定与所述第二文丘里间隙流体连通的第二止回阀腔室，所述第二止回阀腔室包括以间隔环状布置、远离所述第二文丘里间隙向上延伸的多个指状件，从而限定用于密封部件的底座。
10.如权利要求9所述的文丘里装置，其中所述上方主体限定通往所述第二止回阀腔室的一个或多个开口，并且所述第二文丘里间隙从所述一个或多个开口向上游偏移。
11.如权利要求10所述的文丘里装置，其中所述多个指状件越接近所述第二文丘里间隙，其高度越低。
12.一种系统，包括：
文丘里装置，包括：
下方主体，其限定了具有动力段和排放段的通路，所述动力段和排放段彼此间隔开一距离以限定第一文丘里间隙，所述动力段和所述排放段朝向所述第一文丘里间隙收缩，并且在所述第一文丘里间隙的下游具有第二文丘里间隙，所述第二文丘里间隙在将所述排放段划分成位于所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙之间的第一部分和远离所述第二文丘里间隙导向的第二部分的位置处；以及
上方主体，其限定与所述第一文丘里间隙和第二文丘里间隙均流体连通的抽吸通路，
动力流源，其与所述文丘里装置的所述动力段流体连接；以及
需要真空的第一装置，其与所述文丘里装置的抽吸口连接。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述第一文丘里间隙和所述第二文丘里间隙具有约12mm至约50mm的中心间距离。
14.如权利要求12所述的系统，其中所述下方主体和上方主体共同限定与所述第一文丘里间隙流体连通的第一止回阀腔室，所述第一止回阀腔室包括以间隔环状布置、远离所述第一文丘里间隙向上延伸的多个指状件，从而限定用于密封部件的底座。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述上方主体限定通往所述第一止回阀腔室的一个或多个开口，所述第一文丘里间隙从所述一个或多个开口向下游偏移。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述多个指状件越接近所述第一文丘里间隙，其高度越低。
17.如权利要求12所述的系统，其中所述下方主体和上方主体共同限定与所述第二文丘里间隙流体连通的第二止回阀腔室，所述第二止回阀腔室包括以间隔环状布置、远离所述第二文丘里间隙向上延伸的多个指状件，从而限定用于密封部件的底座。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述上方主体限定通往所述第二止回阀腔室的一个或多个开口，并且所述第二文丘里间隙从所述一个或多个开口向上游偏移。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述多个指状件越接近所述第二文丘里间隙，其高度越低。
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