CN106917905A - 储罐清除阀 - Google Patents

Abstract

一种阀，具有入口、排放口、控制端口和隔板。隔板在打开位置和闭合位置之间移动，在打开位置，入口和排放口流体连通，在闭合位置，隔板阻挡流体在入口和排放口之间流动。当入口处的压力产生的入口力大于偏置力与控制端口处的压力产生的控制端口力的总和时，隔板从闭合位置移动至打开位置。阀可操作为当设定车辆的紧急制动器时，从车辆空气储罐自动地排出污染物。为了降低噪声，当处于闭合位置时，阀的隔板优选处于张紧状态，和/或当处于打开位置时，隔板打开有限的距离，以使得在入口处产生背压。

Description

储罐清除阀

技术领域

本发明涉及一种阀，并且特别地涉及一种被配置为从压缩空气储罐(reservoir)自动地清除(purging)水和其他污染物的阀。

背景技术

大型车辆、例如公共汽车、卡车、拖车、建筑设备和休闲车，通常具有在压缩空气上运行的气动制动系统。由车辆的发动机供电的空气压缩机压缩存储在空气储罐中的空气。压缩空气导致水蒸汽、油和其他污染物聚积在空气储罐的底部。如果没有定期地从空气储罐移除这些污染物，它们可能损坏空气储罐，进入制动系统并损坏制动部件。

常规的空气储罐通常包括排放阀，其必须由车辆的操作者手动地打开，以从空气储罐移除污染物。虽然排出阀应当定期地打开(例如每当发动机关闭时)，但驾驶员通常不会定期地从空气储罐排放污染物，这可能损坏空气储罐和制动系统。

自动清除阀已经被开发为基于特定事件的发生来自动地从空气储罐清除污染物，特定事件例如是空气压缩机开启/关闭、点火开启/关闭、以及周期性定时器到期。这些自动清除阀均需要电力或连接至空气压缩机以启动阀。当空气储罐没有接入电力或压缩机时(例如当空气储罐被安装在拖车上时)，无法使用这些阀。还存在这样的自动清除阀，例如授予Margerum的美国专利No.5,205,315和授予Chovan的美国专利No.5,865,208中所描述的，其在车辆停车制动器被接合时打开，以在车辆停靠时从空气储罐地自动排放水分。然而，这些阀在操作时可能相当嘈杂。

发明内容

本发明涉及一种阀，其可用于当车辆紧急状况或停车制动被设定时，自动地从空气储罐清除污染物，车辆例如是公共汽车、卡车、拖车、推车、半卡车、半拖车、火车、建筑设备、拖拉机、农场设备和休闲车。对于拖车或推车，如果牵引车从拖车或推车分离，则系统仍自动地从空气储罐清除污染物，这是因为当拖车或推车分离时，紧急制动器线路被断开。

在一个优选的实施例中，阀具有入口、排放口、控制端口、以及在打开位置和闭合位置之间可移动的隔板(diaphragm)，在打开位置，入口和排放口流体连通，在闭合位置，隔板阻挡流体在入口和排放口之间流动。进入控制端口的控制端口流体在隔板上施加控制端口力，进入入口的入口流体在隔板上施加入口力，以及偏置力(优选来自弹簧)被施加在隔板上。当入口力大于偏置力与控制端口力的总和时，隔板从闭合位置移动至打开位置。当阀被用于从车辆上的空气储罐排除污染物时，控制端口优选地连接至车辆的紧急制动器，且入口优选地连接至空气储罐的排出口。当紧急制动器被释放时，控制端口受压以将隔板保持在闭合位置。当设定紧急制动器时，控制端口不受压，且隔板移动至打开位置，以从空气储罐排出污染物，只要来自空气储罐中的压力的入口力大于偏置力。

阀优选地包括下述降噪特征中的至少一个。首先，当隔板处于闭合位置时，隔板的一部分必须处于张紧状态。隔板优选地包括可移动部分，当隔板处于闭合位置时，其处于张紧状态，这是因为其从隔板的固定部分偏移。对于第二降噪特征，阀具有带有阀座的壳体，当处于闭合位置时，阀座被隔板接合。当隔板处于打开位置时，隔板与阀座间隔一定距离，以在阀座和隔板之间形成间隙。间隙被配置为使得，当隔板从闭合位置移动至打开位置时，在入口处产生背压，这通过防止隔板的振动减少了噪音。

本发明的其他方面、以及从属的优点和新颖特征将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对于本领域技术人员在检查以下内容时变得显而易见，或者可以本发明的实践来学习。本发明的目的和优点可以通过所附的权利要求中具体指出的手段和组合来实现和获得。

附图说明

图1是根据本发明的储罐清除阀的透视图；

图2是图1的阀的分解图；

图3是图1的阀的截面图，示出了其处于闭合位置；

图4是图1的阀的截面图，示出了其处于打开位置；

图5是当处于闭合位置时，图1的阀的隔板的一部分的特写视图；

图6是当处于打开位置时，图1的阀的隔板的一部分的特写视图；以及

图7是包括图1的阀的车辆气缸清除系统的示意图。

具体实施方式

根据本发明的储罐清除阀在图1中整体示出为附图标记10。参考图2，阀10包括壳体12、隔板14、弹簧组件16、以及推压连接配件18。如下文详细地描述的，阀10可操作为，当车辆的紧急制动器20被设定时，自动地从车辆的空气储罐19(图7)清除污染物。另外，当空气储罐19内的压力处于足以释放车辆的紧急制动器20的水平时，阀10关闭以防止空气储罐19内的空气进一步耗尽。如本文所使用的，术语“车辆”意味着用于运输乘客或货物的任何类型的装置，包括但不限于，公共汽车、卡车、拖车、推车、半卡车、半拖车、火车、建筑设备、拖拉机、农场设备、以及休闲车。如本文所使用的，术语“紧急制动器”和“停车制动器”可互换地使用，并且意味着当车辆停靠或不使用时，车辆中用于保持车辆静止的任何制动系统。

壳体12包括第一半部21和第二半部22，两者由四个螺栓结合在一起，在图1中将其中三个示出为24a-c。如图3所示，壳体12具有均形成在第一半部21中的入口26和排放口28。入口26包括形成在壳体12的表面26b中的圆形开口26a、从开口26a延伸进入壳体12中的第一通道26c、以及第二通道26d，第二通道26d大致从第一通道26c垂直地延伸、并且终止于壳体12的表面30(图2)的开口26e处。围绕通道26c的壳体12的内表面优选地具有螺纹，以接合连接至空气储罐19的排出口的软管27(图7)。可替代地，如果通道26c直接连接至空气储罐19的排出口，则可以省略软管27。排放口28包括形成在壳体12的表面28b中的圆形开口28a、从开口28a延伸进入壳体12的第一通道28c、以及第二通道28d，其大致从第一通道26c垂直地延伸并终止于壳体30中的开口28e处。围绕通道28c的壳体12的内表面优选地具有螺纹，以接合排放到大气或可选的排气缸(未示出)的软管29(图7)的端部。可替代地，没有软管连接至排放口28，从而离开排放口28的流体直接进入大气。

壳体12的表面26b和28b大致平行，并且设置在壳体12的相反的侧面上。表面30大致垂直于表面26b和28b。如图2所示，表面30包括接收螺栓24a-c的四个螺纹开口32a-d。如图3所示，壳体12还包括环形阀座34，其围绕排放口28的开口28e。阀座34是圆形密封焊珠，当隔板14处于图3所示的闭合位置时，其与隔板14形成密封。

控制端口36形成为壳体12的第二半部22中的开口。控制端口36敞开到接收推压连接配件18的腔室38。推压连接配件18优选地连接至与紧急制动器20的软管39(图7)相连接的配件。壳体12包括弹簧腔室40，其经由环形臂42与腔室38分隔。弹簧组件16设置在弹簧腔室40内。壁42具有凸起44，凸起44由弹簧46的端部接收，以在弹簧腔室40内定位弹簧46。壁42中的开口48将控制端口36安置为与弹簧腔室40流体连通。开口50形成在壳体12的表面52中。开口50与弹簧腔室40和控制端口36流体连通。

壳体12的围绕弹簧腔室40的内壁54包括第一区段54a和第二区段54b，第二区段54b的直径大于第一区段54a。环形表面54c在第一区段54a和第二区段54b之间延伸。表面54c平行于表面52。表面54c充当止动部接合弹簧杯56，并当隔板14处于图4所示的打开位置时，限定隔板14的移动。表面52包括四个开口，其中三个在图2中示出为58a-c，其与开口32a-d对齐以接收螺栓24a-c。壳体12的第二半部22包括具有一对开口的支架60，其中一个在图2中示出为62，用于将阀10安装至表面，例如空气储罐19(图7)或者车辆的车架纵梁(未示出)。

如图3所示，隔板14被夹在壳体12的第一半部21和第二半部22之间。隔板14包括孔64a-d(图2)，其与壳体12中的开口32a-d对齐，以接收螺栓24a-c。参考图4，隔板14包括环形的固定部分66，其夹在第一半部21和第二半部22之间，以及可移动部分68，其与固定部分66成一体、并且由固定部分66围绕。固定部分66是大致平面的，且由于其被夹在第一半部21和第二半部22之间而不会相对于壳体12移动。可移动部分68设置在壳体12内，在一侧上的弹簧腔室40与另一侧上的入口26和排放口28之间。隔板14具有第一侧70，第一侧70的至少一部分与入口26和排放口28流体连通。隔板14具有第二侧72，第二侧72的至少一部分与弹簧腔室40和控制端口36流体连通。

隔板14的可移动部分68在图3所示的闭合位置和图4所示的打开位置之间可移动，在闭合位置，隔板14接合阀座34并阻挡流体在入口26和排放口28之间流动，在打开位置，入口26和排放口28流体连通。当隔板14处于图3和图5所示的闭合位置时，由于弹簧组件迫使隔板14与阀座34进入接触，可移动部分68从固定部分66偏移距离D。距离D是阀座34(或者移动部分68的接触阀座34的第一侧70)与固定部分66的第一侧70(其在大致垂直于固定部分66的方向上接触壳体12的第一半部21)之间的距离。当隔板14处于闭合位置时，可移动部分68处于张紧状态，这是因为隔板14的可移动部分68从固定部分66片偏移距离D。距离D最优选为大约0.040英寸和0.050英寸之间。在被夹在壳体12的第一半部21和第二半部22之间之前，隔板14优选为大致平面的。如图3和图5所示，当隔板14处于闭合位置时，由于可移动部分68从固定部分66偏移距离D，这在可移动部分68中形成张力，使得隔板14不再是平面的。隔板14优选为弹性和可复原的。

当处于图4和图6所示的打开位置时，隔板14与阀座34间隔距离X，以在阀座34和隔板14之间形成间隙。当隔板14处于打开位置时，流体通过阀座34和隔板14之间的间隙从入口26流入排放口28。当隔板14从闭合位置移动至打开位置时，形成间隙的距离X优选地被配置为使得在入口26处产生背压，其大于排放口28中的流体的压力。距离X最优选为大约0.020英寸至0.030英寸。当空气储罐19大致上完全地受压时，在入口26处产生的背压优选为大于115psi，以确保空气储罐19内的污染物的有效排出，并通过防止隔板14的振动来减少阀10中的噪声。当空气储罐19没有完全地受压时，这可能在大量的空气从空气储罐19释放之后发生，在入口26处产生的背压可能降低至115psi以下。

弹簧组件16(其包括弹簧46和弹簧杯56)在隔板14的第二侧72上施加偏置力，以将隔板14偏置至图3所示的闭合位置。弹簧46在壁42和弹簧杯56之间延伸，且弹簧杯56设置在弹簧46和隔板14之间。优选使用粘合剂将弹簧杯56结合至隔板14。如图4所示，弹簧杯56是圆形的并具有提升的侧壁74，以保持弹簧46的端部。当隔板14处于图4所示的打开位置时，侧壁74接触壳体12的表面54c，以限制隔板14和阀座34之间的距离X。弹簧杯56优选由刚性材料构造。

如图7所示，空气储罐19向车辆供给压缩空气用于各种操作，包括常规运行制动系统(未示出)以及通过空气供给端口的紧急制动器20。空气储罐19具有排出口，其经由软管27连接至阀10的入口26。排出口优选为开放端口，使得在清除过程开始之前，水和污染物可以通过端口落下并且沉降在软管27内。在更优选的实施例中，排出口在低点(low point)上或空气储罐19的底部。手动排出阀(未示出)可以连接至空气储罐19的排出口，以允许操作者独立于阀10的操作来手动对储罐19进行排出。空气储罐19是可操作为储存并提供空气压力(直接或间接)到常规操作制动系统(未示出)、紧急制动器20、以及车辆上的其他部件的任何合适的储罐。一种合适的空气罐的示例是由Haldex制造的空气罐(储罐)型号19840，并具有大约1488立方英寸的容积。

紧急制动器20是标准气动车辆紧急制动器系统。紧急制动器20包括位于每个车轮处的紧急制动器，以及将紧急制动器20流体连接至空气储罐19的紧急制动器线路。通常，在气动车辆制动系统中，在每个紧急制动器中，紧急制动器20由弹簧接合。为了使车辆操作的紧急制动器20脱离，紧急制动器线路受压，以压缩弹簧并使得紧急制动器20脱离，防止车轮旋转。紧急制动器线路从空气储罐19受压并维持在该压力下，直到由驾驶员设定紧急制动器20。当驾驶员设定紧急制动器20时，来自紧急制动器线路的压力被释放，且紧急制动器20中的弹簧膨胀以接合紧急制动器20。紧急制动器20经由软管39流体连接至控制端口36，使得控制端口36与紧急制动器20具有大致上相同的压力。

在操作中，进入入口26的流体在第一方向上在隔板14的第一侧70上施加入口力，第一方向大致垂直于隔板14，且当如图3所示地观察时向下取向。当隔板14处于闭合位置时，入口力等于入口流体的压力乘以开口26e的面积。进入控制端口36的流体在第二方向上在隔板14的第二侧72上施加控制力，第二方向大致垂直于隔板14，且当如图3所示地观察时向上取向。控制力等于控制流体的压力乘以跨越开口50的隔板14的面积。弹簧组件16在第二方向上在隔板14的第二侧72上施加偏置力，当如图3所示地观察时，第二方向向上取向。入口力指向控制端口力和偏置力相反的方向。当入口力大于偏置力与控制端口力的总和时，隔板14从图3所示的闭合位置移动至图4所示的打开位置。

阀10优选地用于：当车辆的紧急制动器20被设定时，从车辆上的空气储罐19(图7)自动地清除污染物。当用于该目的时，入口26连接至空气储罐19的排出口，使得入口26处的流体的压力基本上等于空气储罐19内的流体的压力。控制端口36连接至车辆的紧急制动器20的紧急制动器线路。当车辆的紧急制动器20被释放时，紧急制动器线路受压。紧急制动器线路的受压流体被递送至控制端口36并产生控制端口力，其作用为与弹簧组件16的偏置力一起将隔板14保持在闭合位置。当车辆的紧急制动器20被启动时，紧急制动器线路不受压，意味着没有受压流体通过控制端口36被递送，且控制端口力大约为零。

开口50的面积、开口26e的面积、以及弹簧46优选地选择为使得，当车辆的紧急制动器20被释放且紧急制动器线路内的流体处于大于105psig的典型压力水平时，弹簧46的偏置力与控制端口力的总和大于由空气储罐19的压力(处于105至135psig之间的典型的压力水平)所导致的入口力。这意味着，当车辆在释放紧急制动器20的情况下操作时，隔板14保持在图3所示的闭合位置。

当车辆的紧急制动器20被启动且紧急制动器线路内的流体被释放，使得控制端口力大约为零时，弹簧46的偏置力优选小于由空气储罐19的压力(处于上文列举的典型的压力水平)所导致的入口力，使得入口力作用为将隔板14从图3所示的闭合位置移动至图4所示的打开位置。当隔板14移动至打开位置时，来自空气储罐19的空气和污染物通过排放口28流入入口26并流出阀10。随着空气流出空气储罐19，空气储罐19中的压力降低，且作用在隔板14的第一侧70上的入口力也降低。当隔板14处于打开位置时，弹簧46以及隔板14暴露至来自入口26的流体的表面积(其大约等于开口50的面积)优选地被配置为使得：当入口26处的流体压力在大约85至105psig之间时，更优选为大约90至100psig之间时，最优选为大约95psig时，弹簧46使隔板14从打开位置移动至闭合位置。当入口26处的压力在该范围内时，配置弹簧46关闭隔板14，这确保了车辆的空气储罐19内的流体压力保持在足以释放车辆的紧急制动器20的水平，而基本上不增加空气储罐19内的压力水平。因此，当车辆的紧急制动器20被启动时，阀10从空气储罐19内自动地排出流体和污染物，且阀10关闭以将空气储罐19内的压力维持在足以释放紧急制动器20的水平，使得车辆可以被驱动。阀10的操作无需电力或连接至车辆的空气压缩机。

如果阀10和空气储罐19位于由另一车辆(例如半拖车)拖曳的拖车或推车上，当拖车或推车与拖曳车辆断开时，紧急制动器20从控制端口36断开。紧急制动器20的断开以与上文关于紧急制动器20的启动所述的相同方式打开阀10以清除空气储罐19。

阀10并入了降噪特征，当隔板14在闭合位置和打开位置之间移动时，该降噪特征降低从阀10发出的声音水平。降噪特征之一是当隔板14处于闭合位置时，隔板14的可移动部分68中的张力。如上文所述且如图5所示，张力的形成的是由于当隔板14处于闭合位置时，可移动部分68从固定部分66偏移距离D。隔板14中的张力通过将隔板维持在拉伸载荷或预装载的状态来减少阀10中的噪声。

另一种降噪特征是当隔板14从闭合位置移动至打开位置时，在入口26处产生的背压，其大于排放口28处的压力。如上所述且如图6所示，当隔板14处于打开位置时，通过限制隔板14和阀座34之间的距离X来产生背压。背压通过防止隔板14的振动来减少阀10中的噪声。

从上文可以看出，本发明非常适合于实现上述的所有目标和目的，以及本发明的显而易见的且固有的其它优点。

由于在不脱离本发明的范围的情况下可以对本发明做出许多可能的实施例，应当理解的是，在附图中阐述或示出的所有内容应被解释为说明性的，而不是限制性的。

虽然已经示出和讨论了具体的实施例，但是当然可以进行各种修改，并且本发明不限于本文所描述的部件和步骤的具体形式或布置，除非这些限制包括在随附的权利要求中。但应当理解的是，某些特征和子组合是通用的，并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下使用。这是由权利要求所涵盖的，并且在权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种阀，包括：

壳体，所述壳体包括入口、排放口、和控制端口；以及

设置在所述壳体内的隔板，其中所述隔板在打开位置和闭合位置之间可移动，在所述打开位置，所述入口和所述排放口流体连通，在所述闭合位置，所述隔板阻挡流体在所述入口和所述排放口之间流动，其中进入所述控制端口的控制端口流体在所述隔板上施加一控制端口力，其中进入所述入口的入口流体在所述隔板上施加一入口力，其中一偏置力被施加在所述隔板上，

其中，当所述入口力大于所述偏置力与所述控制端口力的总和时，所述隔板从所述闭合位置移动至所述打开位置，并且

其中，当所述隔板处于所述闭合位置时，所述隔板的一部分处于张紧状态。

2.如权利要求1所述的阀，其中所述隔板包括相对于所述壳体不移动的固定部分、以及从所述闭合位置移动至所述打开位置的可移动部分，并且

其中，当所述隔板处于所述闭合位置时，所述可移动部分从所述固定部分偏移一距离D。

3.如权利要求2所述的阀，其中所述固定部分是环形的、并且围绕所述可移动部分。

4.如权利要求2所述的阀，其中所述壳体包括第一半部和第二半部，并且其中所述固定部分被夹在所述第一半部和所述第二半部之间。

5.如权利要求2所述的阀，其中所述壳体包括阀座，并且

其中，当所述隔板处于所述闭合位置时，所述隔板的可移动部分接合所述阀座。

6.如权利要求5所述的阀，其中所述隔板的固定部分是大致平面的，并且其中，所述阀座在大致垂直于所述固定部分的方向上从所述固定部分偏移所述距离D。

7.如权利要求5所述的阀，其中所述阀座是环形的。

8.如权利要求1所述的阀，其中所述壳体包括阀座，

其中，当所述隔板处于所述闭合位置时，所述隔板接合所述阀座，

其中，当所述隔板处于所述打开位置时，所述隔板与所述阀座间隔一距离X，从而在所述阀座和所述隔板之间形成间隙，并且其中所述间隙被配置为使得，当所述隔板从所述闭合位置移动至所述打开位置时，在所述入口处产生背压。

9.如权利要求1所述的阀，还包括在所述隔板上施加所述偏置力的弹簧组件，并且其中所述壳体包括弹簧腔室，所述弹簧组件设置在所述弹簧腔室内。

10.如权利要求9所述的阀，其中所述弹簧组件包括弹簧、以及设置在所述弹簧和所述隔板之间的弹簧杯，并且

其中，所述壳体包括止动部，当所述隔板处于所述打开位置时，所述止动部接合所述弹簧杯。

11.如权利要求10所述的阀，其中所述隔板是弹性的，并且所述弹簧杯是刚性的。

12.如权利要求1所述的阀，其中所述隔板包括第一侧，所述第一侧的至少一部分与所述入口和所述排放口流体连通，其中所述隔板包括第二侧，所述第二侧的至少一部分与所述控制端口流体连通，并且其中所述偏置力被施加在所述隔板的第二侧上。

13.如权利要求12所述的阀，其中所述入口力在第一方向上被施加在所述隔板的第一侧上，并且

其中，所述控制端口力和所述偏置力中的每个均在与所述第一方向相反的第二方向上被施加在所述隔板的第二侧上。

14.一种阀，包括：

壳体，所述壳体包括入口、排放口、控制端口、和阀座；以及

设置在所述壳体内的隔板，其中所述隔板在打开位置和闭合位置之间可移动，在所述打开位置，所述隔板与所述阀座间隔一距离X，从而在所述阀座和所述隔板之间形成间隙、并且将所述入口和所述排放口安置为彼此流体连通，在所述闭合位置，所述隔板接合所述阀座，从而阻挡流体在所述入口和所述排放口之间流动，其中进入所述控制端口的控制端口流体在所述隔板上施加一控制端口力，其中进入所述入口的入口流体在所述隔板上施加一入口力，其中一偏置力被施加在所述隔板上，

其中，当所述入口力大于所述偏置力与所述控制端口力的总和时，所述隔板从所述闭合位置移动至所述打开位置，并且

其中，所述间隙被配置为使得，当所述隔板从所述闭合位置移动至所述打开位置时，在所述入口处产生背压。

15.如权利要求14所述的阀，还包括在所述隔板上施加所述偏置力的弹簧组件，并且其中所述壳体包括弹簧腔室，所述弹簧组件设置在所述弹簧腔室内。

16.如权利要求15所述的阀，其中所述弹簧组件包括弹簧、以及设置在所述弹簧和所述隔板之间的弹簧杯，并且

其中，所述壳体包括止动部，当所述隔板处于所述打开位置时，所述止动部接合所述弹簧杯。

17.如权利要求16所述的阀，其中所述隔板是弹性的，并且所述弹簧杯是刚性的。