CN105408664A - 通风系统 - Google Patents

Abstract

一种用于容纳液体的封壳(16)的通风系统(10)，该系统包括通风模块(12)以及流量控制模块(14)，该通风模块(12)包括限定通道(30)的壳体(24)、保持在通道内的隔膜(20)、以及保持在通道内的吸附件(22)；该流量控制模块(14)与通风模块关联并包括具有内部通道(70)的阀(52)，空气能够沿第一方向和第二相反方向通过内部通道(70)流过阀，其中流量控制模块(14)用作液体从封壳(16)朝向吸附件(22)流过阀(52)的屏障件。

Description

通风系统

背景

总体上，本发明涉及用于为封壳通风的系统、方法和装置的各实施例。某些实施例更具体涉及为容纳合成或非合成油基产品的封壳通风，诸如容纳机械和润滑剂的封壳。

例如在需要壳体内部与周围环境之间压力平衡的情况下，发现气体可渗透、液体不能渗透的通风用于汽车工业的多种应用中，诸如电气部件壳体、齿轮壳体、车身和制动器壳体。机械封壳、诸如变速箱壳体和轴通常经受热循环。当机械运行时，润滑剂和内部空气的温度开始升高，从而使封壳内的空气压力升高。当机械停机时，封壳内的温度和压力下降。通风通常用于在将壳体内部与液体、污物、尘粒或其它不想要污染物的同时促进压力平衡的双重目的。不能将水或其它污染物从各汽车壳体排出会导致壳体内部损坏、壳体内各部件的损坏或其它不理想结果，诸如降低的机械性能。

某些机械通风采用膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)膜，其中通风件包括本体，该本体具有通道和覆盖通道的气体可渗透、水不可渗透的ePTFE膜、以及设置在通道内于机械空间与ePTFE膜之间用于吸附润滑剂气雾的纤维性吸附剂。

附图说明

图1是根据某些实施例处于分解状态的通风系统的立体或轴测图。

图2是根据某些实施例沿系统的纵向轴线截取的截面的图1的通风系统的一部分处于分解状态的放大剖视图。

图3是根据某些实施例的图1的通风系统的阀的轴测图。

图4是根据某些实施例沿阀纵向截取的截面的图3的阀的剖视图。

图5是根据某些实施例的图3的阀的端视图。

图6是根据某些实施例沿阀纵向截取的截面的类似于图3的阀构造的剖视图。

图7是根据某些实施例示出阀操作的示意图。

图8是示出根据某些实施例的图1的系统中所采用的另一阀和另一通风模块本体的立体图。

图9示出为鸭嘴阀的另一阀。

图10是根据本发明一方面的示例实施例的用于鸭嘴阀的插入件的立体图。

图11(a)是根据本发明一方面的示例实施例的设置于鸭嘴阀内的图10的插入件的立体图。

图11(b)是根据本发明一方面的示例实施例的设置于鸭嘴阀内的图10的插入件的剖视图。

具体实施方式

本文描述的各实施例使用流量控制模块来提供用于液体容纳封壳通风的系统、方法和装置，以延长例如使用寿命和总体通风系统性能。某些实施例涉及一种用于为容纳合成或非合成油基液体、诸如润滑剂、燃料、变速器油和液压油(但也考虑各种液体)的封壳通风的成本低、易于集成且耐用的通风系统。这些封壳可包括诸如齿轮壳体、轴箱、燃料箱壳体、电气部件壳体、制动器壳体的各车辆壳体。

某些实施例涉及用于封壳的通风系统，该通风系统包括流量控制模块，以辅助避免或降低液体从封壳通过通风系统移出并与通风系统的吸附件的不希望接触，其中这种接触否则会降低吸附件的总体吸附能力，且因此降低通风系统的使用寿命和总体性能。在某些实施例中，控制模块包括构造成有助于减少或防止封壳内液体与纤维吸附件之间接触同时允许封壳内部与环境之间有效压力平衡的阀。尽管借助于示例描述了各系统、方法和装置的某些特征和优点，但也考虑各种附加或替代特征和优点。

2006年4月17日提交的题为“AxleVent(轴通风)”的美国公开第2007/0240537号公开了与用于机械空间的通风模块相关的各种部件和特征，其全部内容为了所有目的以参见的方式纳入本文。

图1是根据某些实施例处于分解状态的通风系统10的立体或等距视图。图2是根据某些实施例沿系统10的纵向轴线截取的截面的通风系统10的一部分处于分解状态的放大剖视图。如图所示，通风系统10包括通风模块12和固定到封壳16的流量控制模块14，封壳16总体由图1中的盒体表示。

通风模块12包括帽盖18(也描述为盖)、隔膜20(也描述为过滤件)、吸附件22(也描述为预过滤件)、以及本体24(也描述为壳体)。在某些实施例中，通风模块12是用于由特拉华州纽瓦克的W.L.Gore&Associates(W.L.戈尔及同仁股份有限公司)以商标名“SERIES:AVS41”出售的、用于传动系部件的汽车通风件。

在某些实施例中，通风模块12的帽盖18构造成与本体24形成互补配合(例如卡配)或以其它方式固定到本体24并在压力平衡期间允许空气或其它气体流入或流出本体24。

在某些实施例中，通风模块12的本体24具有第一端26和第二端28并限定第一通道30(图2)(还描述为流动路径)，该第一通道从第一端26到第二端28延伸穿过本体24。如图所示，本体24包括朝向第一端26的容座部分32和朝向第二端28的插入部分34。容座部分32可选地限定用于接纳隔膜20的座36和用于接纳吸附件22的筒38(图2)。本体24的插入部分34可选地构造成插入连接件并与连接件匹配，连接件诸如是相对挠性的或非挠性的管件。如图所示，容座部分32具有比插入部分34大的直径，其中座36一般限定比容座部分32的筒38更大的直径。

在某些实施例中，隔膜20构造成接纳在本体24的座36内并盖住第一通道30。根据某些实施例，隔膜20是疏水的、气体可渗透的、但液体不可渗透的。在某些实施例中，隔膜20是疏油的。隔膜20可选地由ePTFE制成，诸如特拉华州纽瓦克的W.L.Gore&Associates(W.L.戈尔及同仁股份有限公司)以商标名“"AM6XX”出售的ePTFE隔膜。

在某些实施例中，吸附件22呈大致圆柱形或以其它方式成形为接纳在本体24的筒38内。吸附件22可选地由纤维材料制成，包括例如天然纤维材料。根据某些实施例，吸附件22设置在第一通道30内，使得从封壳16流动的空气在隔膜20之前遇到吸附件22。

在某些实施例中，流量控制模块14包括连接件50和阀52(也描述为流量控制件)。如图所示，流量控制模块14是附连到通风模块12的单独的部件。在其它各实施例中，流量控制模块14形成为通风模块12的一部分。例如，当连接件50与本体24形成一体或是本体24的一部分和/或当阀52设置在本体24的一部分内时，流量控制模块14的各部件可选地形成为本体24的一部分。

在某些实施例中，流量控制模块14的连接件50是限定第二通道60(也描述为第二流动路径)的中空圆筒形管(图2)。在某些实施例中，通风模块本体24且因此第一通道30通过将插入部分34插入连接件50和/或阀52内而连接到连接件50。连接件50又连接到封壳16以形成通过第一和第二通道30、36到封壳16的流动路径。

尽管在图1和2中以分解状态示出，但当流量控制模块14处于组装状态时，阀52至少部分地设置在第二通道60内。根据某些实施例，图3是阀52的等距视图，图4是沿阀52纵向截取的截面的阀52的剖视图，且图5是阀52的端视图。

如图3至5所示，阀52包括本体64，该本体64限定第一端66、第二端68以及在第一与第二端66、68之间延伸的内部通道70。在某些实施例中，本体64包括朝向第一端66的第一部分72和朝向第二端68的第二部分80。第一部分72可选地适于接纳通风模块本体24的插入部分34。如图所示，第二部分80减薄或渐缩成至第二端68处减小的总体厚度，且第一部分72呈基本上非渐缩的且具有相对恒定的厚度。

如图4所示，渐缩部分80处的内部通道70限定渐缩部段82，该渐缩部段82宽度收窄或渐缩到在第二端68处开口的槽84。在某些实施例中，渐缩部段82限定从约5度至约80度的锥形角Ta。在某些实施例中，锥形角Ta为约10度，但也考虑各种角度。如图所示，槽84相对薄(例如与内部通道70的第一截面82的第一端66处的内部通道70的起始部分相比)。如图4所示，渐缩部段82的锥度在本体64的第二端之前中止。图6示出根据某些其它实施例的阀52，其中渐缩部段82终止于位于本体64的第二端68处的槽84。

本体64可选地由弹性体材料制成以帮助在压力平衡期间允许本体64选择性地防止流体(例如润滑剂)穿过槽84向上流动并通过内部通道70返回，同时允许气体(例如空气)沿两个方向从第一端66向第二端68穿过以及反向穿过。换言之，阀52适于允许空气或其它气体在第一和第二通道30、60内沿两个方向流动，例如以促进环境与封壳16、诸如机械空间之间的压力平衡，同时用作诸如润滑剂的液体的屏障件。例如，在槽84处收窄的内部通道70保持敞开，以允许空气通过阀52(零破裂压力)沿两个方向流动，但本体64足够有挠性且渐缩，且内部通道70在槽84处足够窄，使得当阀52处于气动压力下时本体64挠曲以关闭内部通道70，从而阻碍流体流过阀52。

图7是根据某些实施例示出阀操作的示意图。如图图7的示意图所示，当诸如液体润滑剂的液体接近阀52时，由于阀体64的渐缩部分80外捕集的空气造成的气动压力对本体64的渐缩部分80施加压力，从而将内部通道70的渐缩部段82夹紧关闭，由此阻碍液体流动。

在某些实施例中，阀52由具有对封壳16内的流体足够的化学、热力和/或机械耐受性的交联弹性体或热塑弹性体制成。例如，在某些实施例中，阀52由如NBR和HNBR的混合丁腈橡胶、如氟橡胶或氟硅的含氟弹性体、或其它制成。已经发现，软弹性体材料(例如25肖氏A或更小)尤其适于润滑剂应用，但根据所需实施方式也采用其它硬度材料。阀52可选地使用模制方法形成，诸如液体注塑模制(LIM)或压缩模制。

如图5所示，槽84限定包括宽度W、槽厚度T、以及端部倒角A的槽几何形状。在某些实施例中，槽厚度T为约1mm或更小、约0.250mm或更小、或约0.125mm或更小，且槽宽度W为至少2mm，但也考虑各种尺寸。在某些实施例中，端部倒角小于90度且为约45度，或是非正交的且为例如45度或更大，但考虑各种角度。

根据形成阀52的各种方法，槽几何形状基于用于构造阀52的弹性体的硬度来选择。例如，已经发现，类似于阀52的设计且由具有约25肖氏A硬度的弹性材料制成的阀在约1mm的槽厚度T的情况下有效地关闭，而具有约80肖氏A的更高硬度材料的弹性体制成的阀需要小于约0.125mm的槽厚度T。尽管已经提供了有效槽厚度和材料硬度的某些示例，但应理解有助于有效阀关闭动作的其它因素，包括例如锥角、槽几何尺寸、流体类型、流体温度、流体压力和流体压力施加到阀52的速率。

在某些实施例中，封壳16(图1)(也描述为机械空间)容纳诸如合成或非合成石化润滑剂的液体(未示出)以及诸如齿轮或在机械运行期间对液体施加剪切力的其它机械的部件(未示出)。在某些实施例中，封壳16是传动系变速箱壳体。在其它实施例中，封壳16容纳例如需要具有液体屏障的双向空气通风的燃料或电气部件。

图8是示出根据某些实施例的系统10中所采用的另一阀152和另一通风模块本体124的立体图。如图所示，阀152定位在本体124内，且本体124定位在连接件150内。根据某些实施例，阀152可选地使用与前述类似技术由类似材料形成为具有类似槽几何形状。

如图8所示，本体124可选地基本上类似于本体24，其中本体24具有第一端126和第二端128并限定第一通道130(也描述为流动路径)，该流动路径从第一端126到第二端128延伸穿过本体124。类似于本体24，本体24包括朝向第一端126的容座部分32和朝向第二端128的插入部分134。

如图所示，容座部分132可选地限定用于接纳阀152的阀座137。在某些实施例中，阀座137呈从容座部分132到插入部分134的过渡处的环形凹陷。在某些实施例中，诸如连接件150的挠性或非挠性管状件用于将通风模块本体124且因此将第一通道130连接到封壳16(例如通过将插入部分132插入管状元件内并将管状元件连接到封壳16)。

如图8所示，阀152包括本体164，该本体164限定第一端166、第二端168以及在第一与第二端166、168之间延伸的内部通道170。在某些实施例中，本体164包括朝向第一端166的第一部分172和朝向第二端168的第二部分180，第一部分限定加宽的凸缘，其中第二部分180变薄、或渐缩到第二端168处的缩小的总体厚度，且第一部分具有更大的横截面或厚度。第一部分或加宽的凸缘可选地接纳在座137内并固定在此(例如使用粘合剂或其它固定装置)。

如图所示，渐缩部分180处的内部通道170限定第一截面182，该第一截面182(也描述为渐缩部段)宽度缩窄或渐缩到在第二端168处开口的槽184。如图所示，槽184相对薄(例如与位于第一端166处的内部通道170的起始部分相比)。

在某些实施例中，本体164由所选的弹性体材料制成以帮助在压力平衡期间选择性地防止流体(例如润滑剂)穿过槽184向上流动并通过内部通道170返回，同时允许气体(例如空气)沿两个方向从第一端166向第二端68穿过和反向穿过。换言之，类似于阀52的各实施例，阀152适于允许空气或其它气体沿两个方向流过内部通道170，例如以促进环境与机械空间之间的压力平衡，同时用作从第二端168到第一端166穿过本体164的、诸如液体润滑剂的液体的一种屏障。

图9示出为鸭嘴阀的另一阀252。尽管未示出，阀252可选地通过将槽(未示出)模制到阀252的渐缩端部内而从所示鸭嘴阀更改为形成根据各实施例的阀，以允许沿两个方向的气流通过，同时有助于使跨越阀的压降最小(例如，以实现零破裂压力)。应理解，常规鸭嘴阀构造(例如图9所示)朝向通常处于关闭状态的缝端缩窄。该阀是单向阀，该单向阀仅沿一个方向且仅在从阀内部施加预定量的压力(通常称为“破裂压力”)时才允许空气流动。根据某些实施例，阀252例如类似于阀52、152进行更改以包括槽，该槽实现具有零破裂压力的常开式鸭嘴阀构造。该槽可在模制期间或二次操作期间构造，其中该槽可从典型的鸭嘴阀冲切而成。

另一方面，为了防止鸭嘴阀的角部周围的泄漏，本发明包括刚性插入件，该刚性插入件非常近似模制鸭嘴的内表面；但大部分几何形状尺寸稍微缩小以允许刚性件与弹性阀体之间的空气流动。当刚性插入件的角部几何形状匹配于鸭嘴内部时，弹性体的各内部角会受拉。该拉力使弹性体能够允许环境条件期间阀的各平坦矩形表面之间的空气流动；但在正压条件期间各平坦表面将接触刚性插入件的匹配表面。在受压“关闭”条件下，插入件提供用于弹性体的大密封表面以及用于弹性体鸭嘴的“夹紧”角部的支承。该支承元件是防止通过上述鸭嘴的角部泄漏的新方式。

在这方面，图10示出具有边缘1001和锥部1002的插入件1000。边缘1001和锥部1002尺寸做成使得它们贴合地配装在鸭嘴阀的内部通道内，同时留下空气流动的空间，但促进阀抵抗上游流体流的密封。

图11(a)示出安置在鸭嘴阀1152的内部通道1070内的插入件1000。边缘1001与内部通道1070的角部(倒角A)配合。空间1005和1006允许空气围绕插入件1000并穿过鸭嘴阀1152流动。当鸭嘴阀1152的渐缩部分1080通过从其外侧施加压力而被密封或夹紧时，空间1005和1006关闭以形成防止流体流入鸭嘴阀1152的内部通道1070的密封。由于插入件1000的边缘1001与之的稳固配合，该密封在倒角A处尤其紧。使用这种插入件1000，防止或大大降低在倒角A处流体到鸭嘴阀1152内的泄漏。

图11(b)示出安置在鸭嘴阀1152的内部通道1070内的插入件1000的剖视图。该视图还示出结合图11(a)描述的空间1005和1006。

插入件的特定尺寸和形状可根据阀的鸭嘴(或其它类型)与其密封特性之间的具体设计而变化。具体来说，用于将插入件锚固在阀内的装置可从简单摩擦配合变化到与延伸出或延伸超过阀的宽端且与容座的插入部分或连接件或其它管本身匹配的帽盖或其它支承件一体。

插入件的构造材料也可以变化，只要这种材料能够在使用时压力下封抵于阀即可。用于插入件的较佳材料包括诸如尼龙、聚酯、诸如聚丙烯或聚乙烯的聚烯烃、以及聚醚酰亚胺。

实例

类似于阀52构造的阀通过将粘性弹性体注入模制工具随后硫化形成交联的弹性体样本使用立体光刻技术构造。阀由RTV弹性体、硅树脂制成，具有约60肖氏A的硬度。槽几何形状包括约0.25mm的槽厚度T、约5mm的槽宽度W减去端部倒角或包括端部倒角的约2.25mm最大槽宽度W。测试期间，该示例的阀的空气流测得为允许所需空气流，从而指示阀具有足够的空气流以用作用于压力平衡的有效通风。在指示流量控制件作为液体流动的屏障件的效力的液体阻力测试期间，观察到没有液体润滑剂通过。

比较例

没有相应槽(例如，带有图9的阀252中所示的缝)的常规的鸭嘴阀通过使用立体光刻来构造。该样本的空气流量测得为零，从而指示未更改的设计对于压力通风是无效的。

测试方法

使用以下测试方法来测试阀的有效运行。

空气流量测试

在跨越构件0.19psi(磅/平方英寸)的压差下测量通过阀的空气流量。选择至少100ml/分钟的空气流量测量值作为阀会具有足够空气流量以用作压力平衡的有效通风的指示。

液体阻力测试

该阀用范围从0.036psi到5psi(磅/平方英寸)范围的压力的液体润滑剂(面向直接润滑剂流的渐缩端)加压。没有液体穿过阀则指示阀作为液体屏障件的功效。

虽然本文已经说明和描述了本发明的特定实施例，本发明不应当限于这些说明和描述。例如，尽管某些阀描述为呈改型鸭嘴阀的形式，但根据各实施例也考虑具有各种形式和形状中任何一种的阀。应当显而易见的是，在所附权利要求书的范围内，改变和修改可以被包括并实现为本发明的一部分。

Claims (18)

1.一种用于包含液体的封壳的通风系统，所述系统包括：流量控制模块，所述流量控制模块与通风模块关联，并包括具有内部通道的阀，空气能够穿过所述内部通道沿第一方向和第二相反方向流过所述阀，其中所述流量控制模块用作液体从封壳朝向吸附件流过所述阀的屏障件。

2.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，阀体限定渐缩部分和穿过所述渐缩部分的内部通道，所述内部通道止于槽处，其中所述阀适于使所述内部通道对沿第一和第二方向穿过所述阀的所述内部通道的空气流动保持敞开，并选择性地关闭，以用作液体朝向所述吸附件流过所述阀的屏障件。

3.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述阀由具有大于约25肖氏A或更小肖氏硬度的弹性体材料制成。

4.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述阀适于用作石化润滑剂的屏障件。

5.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述隔膜是气体可渗透、但水不可渗透的隔膜。

6.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述隔膜由ePTFE材料制成。

7.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述槽限定约5mm或更小的槽宽度、约0.25mm或更小的槽厚度、以及约45度或更大的非正交的端部倒角。

8.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述阀具有内部通道，所述内部通道限定具有从约5度至约80度的锥角的渐缩部段。

9.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述阀的特征在于零破裂压力。

10.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述通风模块构成所述流量控制模块的一部分。

11.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述流量控制模块设置在所述通风模块的壳体内。

12.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述流量控制模块包括固定到所述通风模块的壳体的连接件，所述流量控制模块的所述阀定位在所述连接件内。

13.如权利要求2所述的通风系统，其特征在于，还包括：设置在所述内部通道内的插入件。

14.如权利要求13所述的通风系统，其特征在于，所述内部通道包括各角部，且所述插入件在各角部处与所述内部通道配合。

15.如权利要求14所述的通风系统，其特征在于，所述插入件的形状限定所述插入件与所述内部通道之间的至少一个空间，从而允许空气流过所述内部通道，且所述插入件适于与所述内部通道配合，并且在所述阀体的所述渐缩部分夹紧时密封所述空间。

16.一种通风系统，包括：

封壳，所述封壳容纳液体；

通风模块，所述通风模块包括：壳体，所述壳体限定与所述封壳气动连通的通道；保持在所述通道内的隔膜；以及保持在所述通道内的吸附体；以及

流量控制模块，所述流量控制模块与所述通风模块关联并包括阀，所述阀具有内部通道，空气能够沿从所述封壳穿过所述通风模块的第一方向和第二相反方向通过所述内部通道流动，同时用作液体从所述封壳流过所述阀的屏障件。

17.如权利要求16所述的通风系统，其特征在于，所述封壳是机器空间，且所述液体是润滑剂。

18.一种用于通风系统的阀，所述阀包括：本体，所述本体具有第一端、第二端和从所述第一端延伸到所述第二端的内部通道，所述内部通道限定沿从所述第一端朝向所述第一端宽度减小到在所述第二端处形成的槽的渐缩部段，所述槽适于允许空气沿第一方向和第二相反方向流过所述内部通道，且所述内部通道的所述渐缩部段适于在压力下挠曲关闭。