CN105934616A - 具有改进的密封构件的止回阀 - Google Patents

Abstract

公开了止回阀，包括吸气器中所包括的止回阀，其包括壳体，壳体限定了内腔室，内腔室具有均与所述内腔室连通的第一端口和第二端口，以及在所述腔室内的密封构件。密封构件能够在抵靠壳体的内腔室内的第一底座的闭合位置与抵靠壳体的内腔室内的第二底座的打开位置。密封构件具有密封材料和加强构件，该密封材料定位成当密封构件处于闭合位置时与第一底座密封接合，所述加强构件定位成当密封构件处于打开位置时与第二底座接合。

Description

具有改进的密封构件的止回阀

相关申请

本申请要求2014年1月20日提交的美国临时申请号61/929,264的优先权，该申请的全文通过引用方式合并于此。

技术领域

本申请涉及用于在诸如内燃机的发动机系统中使用的止回阀，更特别地涉及具有改进的密封构件的止回阀。

背景技术

例如车辆发动机的发动机在长时间内已经包括有吸气器和/或止回阀。典型地，吸气器用于通过诱导一些发动机空气穿行通过文氏管而生成比发动机歧管真空更低的真空。吸气器中可包括止回阀，或者系统可以包括单独的止回阀。当止回阀是单独的时候，它们典型地包括在真空源与使用真空的装置之间的下游。

在具有制动增压系统的发动机中，存在可使得止回阀难以有效密封的状况。这是不期望的，并且需要新的止回阀来提供更有效的密封。

发明概述

在一个方面，公开了止回阀单元，其能够连接到流体连通系统，例如在内燃机中的那些系统。在一个实施例中，止回阀包括壳体，壳体限定了内腔室，该内腔室具有与其流体连通的第一端口和第二端口，以及在腔室内的密封构件。密封构件能够在抵靠壳体的内腔室内的第一底座的闭合位置与抵靠壳体的内腔室内的第二底座的打开位置之间平移。密封构件具有定位成当密封构件处于闭合位置时与第一底座密封接合的密封材料，以及定位成当密封构件处于打开位置时与第二底座接合的加强构件。该第二底座可以是延伸进入内腔室的多个径向间隔的指形件。第一底座可包括围绕由壳体限定以便内腔室与第一端口之间流体连通的开口的第一环状密封压条。在约1.0kPag至约6.0kPag的压力变化下，密封构件密封在闭合位置。

在一个实施例中，加强构件安装到密封材料的外表面上或者包封在密封材料内。在另一实施例中，密封材料包覆成型到加强构件的一部分上。当装配时，密封构件的加强材料定位在第一环状密封压条的位置的上方，但是相对于第一环状密封压条的位置沿径向向内。在一个实施例中，通过这样定位的加强材料，第一底座还可以包括相对于第一环状密封压条径向向内布置的第二环状密封压条。此处，加强材料定位在第一和第二环状密封压条的上方且相对于第二环状密封压条的位置沿径向更加向外。

在一个方面，加强构件的宽度与第二底座的接合密封构件的部分的尺寸成比例。当加强构件是材料环时，宽度是材料环的内径与外径之差。

在一个实施例中，壳体包括销，并且密封构件可以包括贯通其中的孔。一旦止回阀被装配，壳体的销被接纳在密封构件的孔中以便密封构件沿着销平移。

在另一实施例中，壳体可以包括围绕密封构件的周边定位的一个或多个引导件，并且密封构件可以包括在其周边与一个或多个引导件对准的切槽。

在另一方面，公开了吸气器，该吸气器中包括止回阀，该止回阀具有密封构件，密封构件具有加强构件，如本文所描述的。用语“吸气器”的使用不意在以限制的方式解释，而是包括具有文丘里间隙的装置，该文丘里间隙以大气压作为原动流而工作，或者以大于大气球形压力(例如，来自涡轮增压器的增压空气)作为原动流来工作。止回阀可以定位在吸气器内以控制通过与文丘里间隙对准的抽吸端口的流体流动。在一个实施例中，吸气器包括控制通过位于文丘里间隙的下游的旁路的流体流动的第二止回阀。第二止回阀还可以具有如本文所述的具有加强构件的密封构件。

附图说明

图1是止回阀的前视立体图。

图2是图1的止回阀的纵剖视图。

图3A是没有密封构件的止回阀的俯视平面图。

图3B是密封构件位于腔室内的止回阀的俯视平面图。

图3C是密封构件的仰视平面图。

图3D是密封构件的俯视平面图。

图4是具有改进的密封构件的吸气器的一个实施例的侧视立体图。

图5是图4的吸气器的侧视纵剖视平面图。

发明详述

下面的详细说明将示出本发明的一般原理，其示例另外图示在附图中。在附图中，相似的附图标记指代等同或功能上相似的元件。

如本文所使用，“流体”意指任何流体、悬浮液、胶体、气体、等离子体、或它们的组合。

图1-2公开了止回阀10，其包括壳体14，壳体14限定了内腔室16，该内腔室中具有销18，密封构件20安置在销18上，销18限定了与内腔室16流体连通的第一端口22以及与内腔室16流体连通的第二流体端口24。壳体14可以是多件式壳体，各件通过流体紧密密封连接在一起。内腔室16典型地具有比第一端口22和第二端口24大的尺寸。在图示的实施例中，第一端口22和第二端口24彼此相对定位，以在密封构件20不存在时限定通过止回阀10的大致线性流路，但是不限于该构造。在另一实施例中，第一和流体端口可以以相对于彼此成小于180度的角度定位。壳体14的限定内腔室16的部分包括：内部的第一底座26，当止回阀“闭合”时，密封构件20安置在第一底座26上；以及第二底座28，当止回阀“打开”时，密封构件安置在第二底座28上。在图2中，第二底座28从内腔室16的更接近第二端口24的内表面延伸进入内腔室16的多个径向间隔开的指形件30。

在图3A中示出了看到内腔室16中的俯视图。此处，看到销18居中地位于内腔室16内，并且多个臂状件36沿径向从销18向外延伸，以将通往内腔室的流路细分成多个导管38，以便在止回阀10处于打开位置时围绕密封构件20的周边引导流体流。在图3B中，密封构件20已经放置到图3A的内腔室16内的销上。能够看到，加强构件34向上朝向观看者，其在完全装配好的止回阀10中将朝向第二端口24。

密封构件20被加强以改进性能，尤其是在发动机内的制动增压系统中。如图3B至3D中看到的密封构件20包括密封材料33以及加强构件34。图示的实施例具有接纳销18的大致中心孔32，但是不限于此。在另一实施例(未示出)中，一个或多个引导件可以围绕密封构件20的周边定位，并且密封构件可以或者可以不包括接纳引导件的切槽(fluting)。加强构件34可以安装到密封构件20的面向第二底座28的外表面21上、至少部分地由密封材料33包覆成型、或者包封在密封材料33内。加强构件34使得密封构件20能够在经过大的压力变化时承受多个间隔开的指形件30之间的挤压。在一个实施例中，加强构件34为具有刚性的金属或者包括具有刚性的金属，这使得密封构件20能够承受指形件30之间的挤压，如刚刚说明的。如本文所使用，“金属”一般用来表示可以是纯金属、金属合金、金属复合物、或者具有适合的刚性的它们的组合的全部材料。在另一实施例中，加强构件34可以是碳纤维或塑料，诸如具有或者不具有诸如玻璃、矿物质等填充物(典型地的按体积计为30％)的尼龙或缩醛。

加强构件34可以是材料环，诸如上述的那些材料。该环具有内径和外径。如本文所使用的，环的宽度W(图3D)是内径与外径之差。环的宽度W与第二底座28成比例以在处于打开位置时为密封构件20提供稳定性。在止回阀10中，宽度通常是大约1mm至大约10mm。在另一实施例中，止回阀的宽度为大约2mm至大约4mm。加强材料环也具有厚度。该厚度可以是约0.05mm至约1.00mm，但是在另一实施例中可以是0.02mm至约0.5mm。典型地，加强材料34在外密封压条(seal bead)42和外密封材料33之内，但是不限于此。而且，加强材料34典型地位于内密封压条44之外以及密封材料33中的孔32之外(如果孔存在)，但是不限于此。注意，可以存在或者不存在内导销18，并且因此不需要密封材料33上的中心孔32。优选的是第二底座28在加强材料34的宽度W内的某处排列。

在一个实施例中止回阀10包含在制动增压系统中并且以极低的压力变化密封，例如，约1.0kPag至6.0kPag的压力变化，或者更具体地约2.4kPag至约4.4kPag，但是能够承受大的压力变化，诸如约500kPag至约2,500kPag的压力变化，或者更具体地约1,000kPag至约1,800kPag的压力变化。另外地，加强构件34的添加改善了止回阀的泄漏率。泄漏率为约0.2cc/min至约2cc/min，或者更具体地约0.3cc/min至约0.7cc/min。

图4是用于在例如车辆发动机的发动机中使用的通常由附图标记100标识的吸气器-止回阀组件的外部视图。该发动机可以是包括需要真空的装置的内燃机。止回阀正常地用在内燃机中，位于发动机体与全混合端口(通常为汽化器或燃料喷射端口)处的进气口之间的空气流路中。发动机及其全部的部件和/或子系统没有显示在图中，除了包括了表示如本文标识的发动机的具体部件的几个框之外，并且应当理解的是，发动机部件和/或子系统可包括任何对内燃机而言常用的部件。

参考图4和图5，吸气器-止回阀组件100能够连接到需要真空的装置102并且通过使空气流经通道144而产生用于所述装置102的真空，所述通道144大致延伸吸气器-止回阀组件的一部分的长度，其被设计成产生文丘里效应。吸气器-止回阀组件100包括壳体101，图示出壳体101由上壳体部104以及下壳体部106形成。上部和下部的指定相对于在页面上定向的附图，为了说明的目的，当在发动机系统中使用时不限于图示的方位。优选地，上壳体部104通过超声焊接、加热或其它用于形成它们之间的气密密封的常规方法而与下壳体部106结合。

仍参考图4和图5，下壳体部106限定了包括多个端口的通道144，一些端口能够连接到发动机的部件或子系统。端口包括：(1)原动端口(motive port)108，其供给来自发动机进气清洁器170的清洁空气，通常是在发动机的节流阀的上游获得的；(2)抽吸端口110，其能够经由止回阀111连接到需要真空的装置102；(3)排出端口112，其在发动机的节流阀的下游连接到发动机进气歧管172；以及任选地，(4)旁通端口114。止回阀111优选地布置成防止流体从抽吸端口110流到应用装置102。在一个实施例中，需要真空的装置102是车辆制动增压装置。旁通端口114可连接到需要真空的装置102，以及任选地，可以包括在它们之间的流体流路中的止回阀120。止回阀120优选地布置成防止流体从旁通端口114流到应用装置102。

如图5所示，下壳体部106包括下阀座124，126。每个下阀座124，126由连续的外壁128、129以及任选地诸如下阀座124中的壁130的底壁来限定。孔132，133限定在每个下阀座124，126中，以允许与空气通道144气流连通。每个下阀座124，126包括从其上表面向上延伸的多个径向间隔开的指形件134，135。径向间隔开的指形件134，135用来支撑密封构件136，137。

再次参考图4和图5，上壳体部104被构造为与下壳体部106匹配或配合以形成止回阀111，120，如果两者都存在。上壳体部104限定了延伸其长度的通道146并且限定了多个端口，一些端口能够连接到发动机的部件或子系统。端口包括：(1)第一端口148，其可以加上盖子174或者可以连接到发动机的部件或子系统；(2)第二端口150，其与下壳体部106中的抽吸端口110流体连通，在抽吸端口110与第二端口150之间布置有密封构件136；(3)第三端口152，其与下壳体部106中的旁通端口114流体连通，并且在第三端口152与旁通端口114之间布置有密封构件137；以及(4)第四端口154，其可充当将吸气器-止回阀组件连接到需要真空的装置102的入口。

如图5所示，上壳体部104包括上阀座125，127。每个上阀座125，127由连续的外壁160，161以及底壁162，163来限定。两个上阀座125，127可以包括分别从底壁162，163朝向下壳体部106向下延伸的销164，165。销164，165充当用于密封构件136，137在由配合的上阀座125与下阀座124限定以及由配合的上阀座127与下阀座126限定的腔室166，167内平移的引导件。

每个密封构件136，137可以是如上所述的包括加强构件34的加强的密封构件。如图所示，每个密封构件136，137包括贯通其中的孔，孔在其中被定尺寸且定位成将销164，165接纳在其相应的腔室166，167内。

再次参考图5，下壳体部106中的通道144具有沿着中心纵轴线的内径，包括在下壳体部106的原动段180中的第一锥形部分182(本文还称为原动锥)，该第一锥形部分与下壳体部106中的排放段181中的第二锥形部分183(本文还称为排放锥)耦合。此处，第一锥形部分182和第二锥形部分183端对端地对准(原动段180的出口端184对准排放段181的入口端186)。入口端188，186以及出口端184，189可以是任何圆形形状、椭圆形形状或者某其它多边形形式，并且从其中延伸出的逐渐地、连续地成锥形的内维度可以限定但不限于双曲面或圆锥。原动段180的出口端184以及排放段181的入口端186的一些示例的构造呈现于全文通过引用方式合并于此的2013年6月11日提交的共同未决的美国专利申请号61/833,746的图4-6中。如图6所示，在原动段180的出口端184与排放段181的入口端186之间限定了文丘里间隙185。

如图5所看到的，第一锥形部分182终止于与抽吸端口110的流体接头处，该抽吸端口110与第一锥形部分182流体连通，并且在该接头处第二锥形部分183开始且延伸而远离第一锥形部分182。第二锥形部分183也与抽吸端口110流体连通。第二锥形部分183随后形成与接近第二锥形部分的出口端189的旁通端口114的接头且与旁通端口114流体连通。第一锥形部分182以及第二锥形部分183典型地共用下壳体部106的中心纵轴线。

仍参考图5，第二锥形部分183的内径从较小直径的入口端186到较大直径的出口端189逐渐、连续地缩小。该内径可以是任何圆形形状、椭圆形形状或某其它多边形形式，包括但不限于双曲面或圆锥。可选的旁通端口114可以如上所述与排放段190交叉，以与第二锥形部分183流体连通。旁通端口114可以邻近出口端189但是在出口端189的下游与第二锥形部分183交叉。下壳体部106此后(即在旁通端口的该交叉处的下游)以圆筒状均匀的内径继续，直到其终止于排放端口112处。相应的端口108、110、112和114中的每一个可包括在其外表面上用于将通道144连接到发动机中的软管或其它特征的连接件特征。

当吸气器-止回阀组件100连接到发动机系统时，例如，如图5所示，止回阀111和120运作如下。随着发动机运转，进气歧管172将空气抽入原动端口180中、通过通道144、并且从排放端口112离开。这在止回阀111，120和通道146中产生了部分真空，以将密封件136，137抵靠多个指形件134，135向下抽吸。由于指形件134，135的间距，允许从通道144到通道146的自由流体流动。通过发动机的运转而产生的部分真空起到至少需要真空的装置102的操作的真空辅助的作用。

典型的内燃机中的气流系统的操作原理是，随着发动机运转，产生了部分真空，这将空气通过汽化器或燃料喷洒器的进气口抽出以辅助适当的燃料燃烧。该真空已经被发现可用于补充车辆中的真空辅助子系统，尤其是制动器、自动变速器以及最近的空调器。吸气器-止回阀组件如组件100可以提供主气路与子系统之间的连接并且起到抑制来自子系统的背压干扰通过主气路的气流的作用。

本文公开的止回阀，包括有加强构件，相对于其它止回阀具有多个优点。一个优点是，止回阀，尤其是密封构件，在低的压力变化下密封，但是能够承受高的压力变化(例如，发动机回火)。其它优点包括当密封构件处于闭合位置时泄漏率的降低，防止制成密封构件的材料“挤压”通过、进入或围绕径向间隔的指形件134，135，并且实现了通过止回阀的低流限制。

虽然相对于一些实施例显示和描述了本发明，但是在阅读和理解了说明书后，对于本领域技术人员而言变型例将是显然的，并且本发明包括所有这样的变型例。

Claims (17)

1.一种止回阀，包括：

壳体，其限定了具有第一端口和第二端口的内腔室，所述第一端口和第二端口均与所述内腔室流体连通；以及

在所述腔室内的密封构件，其中所述密封构件能够在闭合位置与打开位置之间平移，所述密封构件在所述闭合位置抵靠所述壳体的内腔室内的第一底座，在所述打开位置抵靠所述壳体的内腔室内的第二底座；

其中所述密封构件包括：密封材料，所述密封材料定位成当所述密封构件处于所述闭合位置时与所述第一底座密封接合；以及加强构件，其定位成当所述密封构件处于所述打开位置时与所述第二底座接合。

2.如权利要求1所述的止回阀，其中所述壳体包括销，所述密封构件包括贯通其中的孔，并且所述壳体的销被接纳在所述密封构件的孔中以便所述密封构件沿着所述销平移。

3.如权利要求1所述的止回阀，其中所述第二底座是延伸进入所述内腔室的多个径向间隔开的指形件。

4.如权利要求1所述的止回阀，进一步包括围绕所述密封构件的周边定位的一个或多个引导件。

5.如权利要求5所述的止回阀，其中所述密封构件包括在其周边的与所述一个或多个引导件对准的切槽。

6.如权利要求1所述的止回阀，其中所述加强构件安装到所述密封材料的外表面上或者被包封在所述密封材料内。

7.如权利要求1所述的止回阀，其中所述密封材料包覆成型到所述加强构件的一部分上。

8.如权利要求1所述的止回阀，其中所述加强构件的宽度与所述第二底座的接合所述密封构件的部分的尺寸成比例。

9.如权利要求8所述的止回阀，其中所述加强构件是材料环，并且所述宽度是所述材料环的内径与外径之差。

10.如权利要求1所述的止回阀，其中所述第一底座包括围绕由所述壳体限定以便在所述内腔室与所述第一端口之间流体连通的开口的第一环状密封压条。

11.如权利要求11所述的止回阀，其中所述密封构件的所述加强材料定位在所述第一环状密封压条的位置的上方，但是相对于第一环状密封压条的位置沿径向向内。

12.如权利要求12所述的止回阀，其中所述第一底座进一步包括布置成相对于所述第一环状密封压条的径向向内的第二环状密封压条，并且所述密封构件的所述加强材料定位在第一环状密封压条和第二环状密封压条的上方并且相对于所述第二环状密封压条的位置沿径向更加向外。

13.如权利要求1所述的止回阀，其中所述密封构件在约1.0kPag至约6.0kPag的压力变化下密封在闭合位置处。

14.如权利要求1所述的止回阀，其中所述止回阀被并入吸气器中。

15.一种吸气器，包括：

根据权利要求1的止回阀，其控制通过与文丘里间隙对准的抽吸端口的流体流动。

16.如权利要求15所述的吸气器，进一步包括根据权利要求1所述的第二止回阀，其控制通过位于所述文丘里间隙的下游的旁路的流体流动。

17.一种吸气器，包括：

根据权利要求1所述的止回阀，其控制通过位于文丘里间隙的下游的旁通端口的流体流动。