CN107110383A - 弹簧闸阀 - Google Patents

Abstract

一种用于阀的弹簧闸门，其具有夹设在第一闸门构件与第二闸门构件之间的环形弹性带，所述第一闸门构件限定从其通过的第一开口，该第一闸门构件包括平行于通过所述弹簧闸门的流动的方向定向并沿与通过所述弹簧闸门的流动方向相反的方向延伸的凸缘，所述第二闸门构件限定从其通过的第二开口，所述第二开口具有从其朝向第一闸门构件延伸的细长喉部。环形弹性带将第一闸门构件与第二闸门构件隔开一距离，并且细长喉部的末端安置于第一闸门构件的凸缘内以限定通过弹簧闸门的连续通道。

Description

弹簧闸阀

技术领域

本申请涉及弹簧闸阀，更具体地说，涉及一种螺线管动力弹簧闸阀，其适于以减小的螺线管操作力来选择性地控制空气或其它流体的流动，从而使得螺线管致动器能够比以前预想的小。

背景技术

在汽车发动机中，常规地使用进气歧管内产生的真空或由真空发生器(例如，真空泵、抽吸器、喷射器或排气器)产生的真空来为诸如动力制动助力器的气动附件提供动力。发电机和/或附件的开/关操作通常由闸阀控制，其中刚性闸门横过导管布置以阻止流体(在该示例性应用中，空气)通过阀的流动。在自动或“命令”阀内，闸门通常由螺线管致动，并且响应于施加到螺线管线圈的电流而打开或关闭。这些螺线管动力闸阀还倾向于包括螺旋弹簧、隔膜或其他偏置元件，偏置元件将闸门朝向无动力的“常开”或“常闭”位置偏置。由于偏置力必须克服阻止闸门的运动的摩擦力以使其返回到其正常位置，并且由于螺线管机构必须克服这些相同的摩擦力和任何偏置力以便将闸门移动到主动供给动力位置，所以摩擦力倾向于决定所需螺线管操作力的大部分，即摩擦力越大，越需要更大/更强大的螺线管。

闸阀必须满足许多性能要求，包括在流动位置时提供最小的流动阻力，当处于无流动位置时使闸门周围的泄漏最小，并且不提供夹带在气体中的碎屑流入阀门而驻留在任何移动表面和固定表面之间的单元。改进将对闸门的流动性能产生最小的影响并减少碎屑进入。需要一种可以最小化这些不良影响的闸门设计。

发明内容

本文公开了一种螺线管动力式闸阀，其提供了可靠的、高质量的密封，同时减少了操作力要求。该阀包括螺线管线圈和连接到阀机构的衔铁，其中阀机构包括具有连接开口的导管、相对设置的袋状件以及可在袋状件内线性移动并通过连接开口的弹簧闸门组件(如果需要行程的长度)。弹簧闸门组件包括第一闸门构件、与第一闸门构件相对的第二闸门构件以及保持在第一闸门构件和第二闸门构件之间的环形弹性带，其中第一闸门构件和第二闸门构件机械地联接到衔铁以进行往复线性运动。在一个实施例中，该机械联接包括从第一闸门构件和第二闸门构件两者的尾端突出的连接构件，它们共同限定允许弹簧闸门绕其中心纵向轴线相对于衔铁旋转360度或更多的多部件插座。多部件插座包括在尾端最远侧的大致环形的开口和相对于大致环形的开口更靠近尾端的较大的腔室。

为了便于组装，特别是便于插入导管中的袋状件中，第一闸门构件和第二闸门构件彼此机械地紧固。机械紧固通过第一闸门构件的紧固件由第二闸门构件的紧固件接收构件接收从而将第一闸门构件和第二闸门构件固定在一起来实现。紧固件可以是闩锁，紧固件接收构件可以是棘爪。第一环形弹性带为大体数字8的形状，安置于第一闸门构件和第二闸门构件中的每个中的轨道内，并且可以是波纹管式弹性带，波纹管横向于从其穿过的流动的方向定向。第一闸门构件还可以在其关闭位置部分中限定从其穿过的第二开口，而第二闸门构件在其关闭位置部分中包括从其内表面朝向第一闸门构件中的第二开口突出的插塞。

第一闸门构件限定从其穿过的第一开口，所述第一开口具有凸缘，所述凸缘平行于通过弹簧闸门的流动方向定向并且在与通过弹簧闸门的流动方向相反的方向上延伸。第二闸门构件限定从其通过的第二开口，所述第二开口具有从其朝向第一闸门构件延伸的细长喉部。细长喉部的末端安置于第一闸门构件的凸缘内，从而限定通过弹簧闸门的连续通道。环形弹性带被夹设在第一闸门构件和第二闸门构件之间，开放空间接收由细长喉部和环形凸缘限定的连续通道。环形弹性带还使第一闸门构件与第二闸门构件隔开一距离。

细长喉部限定了逐渐连续地渐缩的内部通路。细长喉部的长度小于从第一闸门构件的外表面到第二闸门构件的外表面的距离，从而在细长喉管的末端限定了间隙。所述间隙比凸缘的长度小至少0.5mm。第一闸门构件的第一开口还包括横向于流动方向定向的环形凸缘，所述间隙为约0.6mm至约1.5mm。第一闸门构件在其关闭位置部分中限定从其通过的第三开口，第三开口小于第一开口。第三开口与第二开口的面积比率在约1:1至约1:10的范围内。第一开口和第二开口大致为矩形，其纵向轴线大致垂直于流动方向。

在另一方面中，公开了一种用于组装阀装置的方法。该组装的装置可以使用旋转焊接来制造，以将导管密封地配合到封闭致动器的壳体。该方法包括提供封闭在壳体内的致动器，其具有从壳体突出的杆、未组装好的弹簧闸门和导管。壳体包括凸缘，并且导管包括配合凸缘。该方法包括将第一闸门构件和第二闸门构件彼此紧固，其中环形弹性带夹设在其间，并且弹簧闸门的每个闸门构件的连接构件均围绕杆设置以限定组装好的弹簧闸门。然后，组装好的弹簧闸门与导管的袋状件配合，直到壳体的凸缘抵靠导管的配合凸缘安置，反之亦然。然后，该方法包括旋转焊接壳体的凸缘和导管的配合凸缘。

环形弹性带允许弹簧闸门组件在袋状件内产生过盈配合，而不会产生通过压缩由单一更刚硬材料构成的整体闸门所产生的大的摩擦力，并且减少对窄部件公差的需要。可滑动的机械联接允许弹簧闸门组件通过螺线管机构和机械联接在连接开口和袋状件之间线性移动，该机械联接与闸门组件不精确地对准，从而进一步降低了对闸门组件运动的潜在的摩擦阻力。

附图说明

图1是包括致动器壳体和阀机构的阀的立体图。

图2是沿着阀机构的导管的纵向轴线和流动方向截取的图1的阀的剖视图，其中闸门处于主动供给动力的打开位置。

图3是沿着阀机构的导管的纵向轴线截取的图1和图2的阀的剖视图，其中阀处于无动力的关闭位置。

图4是沿着垂直于阀机构的导管的纵向轴线和流动方向的平面截取的阀的类似实施例的剖视图，其中闸门处于主动供给动力的关闭位置。

图5是沿着垂直于阀机构的导管的纵向轴线的平面截取的图4的阀的剖视图，其中闸门处于无动力的打开位置。

图6是关于基于抽吸器的真空发生器和动力制动助力器组件的非特定实施例的示意图。

图7至图9分别是弹簧闸门组件的一个实施例的侧视立体图、底视图和侧视立体分解图。

图10至图11分别是弹簧闸门组件的另一实施例的侧视立体图和侧视立体分解图。

图12至图14是变型弹簧闸门构件的前视图，变型弹簧闸门组件的侧面剖视图和变型弹簧闸门组件的俯视立体图。图12中为上下文示出了一对闩锁281

图15至图17是弹簧闸门组件的另一个实施例的侧视立体图、正视图和纵向剖视图。

图18是用于波纹管式的环形弹性带的实施例。

图19是图18的波纹管式环形弹性带的纵向剖视图。

图20是弹簧闸门组件的实施例的侧剖组装图。

图21是观察导管的运动端的端视图，其中弹簧闸门处于打开位置。

图22是沿着导管的纵向轴线截取的闸阀的实施例的剖视图，其中闸门处于关闭位置。

图23是弹簧闸门组件的另一实施例的侧剖组装图。

图24是图23的弹簧闸门组件的变型的侧剖组装图。

图25A至图25C是比较图22、图23和图24的弹簧闸门组件的流动分析图。

具体实施方式

以下详细描述将说明本发明的一般原理，其示例在附图中附加地示出。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。

如本文所用，“流体”是指任何液体、悬浮液、胶体、气体、等离子体或其组合。

图1至图3示出了适于选择性地控制流体流动的闸阀100的一个实施例，流体例如是从进气管流动到制动真空增压系统的空气。闸阀100可以具有壳体102，壳体102包含具有螺线管线圈104的致动器103和可连接到阀机构120的衔铁106。衔铁106包括接收在螺线管线圈104内的插入端106a和相邻的主体部分107，在对线圈施加电流时，主体部分被更完全接收在螺线管线圈内。在一种结构中，插入端106a和主体部分107可以是由磁性材料或顺磁性材料制成的柱体，例如含铁合金或含铁素体的复合材料。在另一种结构中，插入端106a和主体部分107可以是具有从插入端106a在主体部分107的方向上渐缩以便提供拉入力的逐渐增加的内部凹部108的柱体。锥形可以被构造成使得拉入力大于由偏置元件110产生的相反方向的偏置力。如图2所示，偏置元件110可以是环绕衔铁106的主体部分107并且抵接螺线管线圈104和非插入端106b的螺旋弹簧112，但是应当理解，偏置元件可以是隔膜或抵接或联接到非插入端的板簧、抵接或联接到非插入端的片簧等。如图22所示，示出了闸阀的另一实施例，其包括接收在衔铁106的主体部分107内的孔111中的偏置元件110。本领域技术人员还将理解，螺线管可以替代地是包括其他偏置元件的双稳态螺线管。

阀机构120包括导管122和弹簧闸门组件128，导管122限定面向衔铁106并且开入袋状件126中以用于接收弹簧闸门组件128的连接开口124，并且弹簧闸门组件128可在袋状件126内和连接开口124内线性移动。如图2所示，袋状件126将导管122分离成第一部分122a和第二部分122b，并且导管的邻近袋状件126的端部限定阀开口123。导管122可以是沿着纵向轴线“A”从两端朝向阀开口123连续逐渐地变细或变窄的管，从而在阀开口123处具有最小的内径。导管路径的这种沙漏形横截面125减小了在其向打开或关闭位置或从打开或关闭位置的线性运动期间作用在弹簧闸门组件128的表面上的摩擦力。导管122的这种逐渐变窄也使穿过阀的压降最小化。在所示的结构中，垂直于纵向轴线“A”的横截面是圆形的，但是在变型例中，横截面127可以是椭圆形(具有均匀或渐缩的横向和共轭直径)、多边形(具有均匀或渐缩的特征宽度)等。

在图1至图3的实施例中，弹簧闸门组件128通过从内部凹部108内突出的杆114机械地联接到衔铁106。在图22的实施例中，杆114从衔铁106的插入端106a突出。在另一个实施例中，根据螺线管线圈104和衔铁106是否被构造为朝向或远离阀机构120和连接开口124拉动杆，杆114可以从衔铁106的非插入端突出。如图4至图5的实施例所示，可以改变螺线管线圈104、衔铁106、偏置元件110和杆114的相对布置，以将闸阀100从常闭阀改变为常开阀，反之亦然(取决于弹簧闸门组件128的具体结构，如下文进一步讨论的)。在一些构造中，杆114可以是来自衔铁106的整体突起，但是在其他构造中，杆可以是由另一种优选非磁性材料制成的固定突起。

杆114的近端114a可以固定到弹簧闸门组件128，但是机械联接优选地允许弹簧闸门组件128至少在平行于导管的纵向轴线的方向上可滑动地移动，特别是响应于由位于弹簧闸门组件128的构件130、132之间的环形弹性带134施加的偏置力。在一些构造中，机械联接包括轨道系统160，其允许弹簧闸门组件128的构件130、132相对于杆114在平行于纵向轴线A的方向上的滑动运动。这种可滑动的机械联接允许致动器103将弹簧闸门组件128线性地移动到袋状件126内，而不将闸门组件朝向导管122的任一端拉动。螺线管线圈104、衔铁106和/或杆114与阀机构120的不太完美的对准否则将试图使弹簧闸门组件128从其路径倾斜并因此倾向于增加闸门组件和导管122的壁之间的摩擦力。

在图2至图3、图7至图9和图10至图11所示的实施例中，轨道系统160可以包括定位在杆114的近端114a附近的导轨162，其中滚道槽164布置在杆114的相对侧上。弹簧闸门组件128相应地包括滑块166，滑块166构造成盘绕导轨162并突出在滚道槽164内。在变型的构造中，轨道系统160可以倒置，其中滑块166定位在杆114的近端114a附近，弹簧闸门组件128的构件130、132均包括导轨162和滚道槽164。

在图4至图5所示的实施例中，杆114的近端114a可以包括放大的板状头部167。如图12至图14中更好所示的，弹簧闸门组件128的构件230'、232'可以共同限定多部件插座268，其围绕头部167卡扣，以允许在垂直于弹簧闸门组件的线性运动的路径的多个方向上的滑动运动。类似地，图20的闸门构件430、432还共同限定多部件插座468。如图20和图21所示，板状头部167可以是在杆114的近端114a处的环形凸缘，因此，弹簧闸门组件128特别是图12至图14的弹簧闸门228”或图20的弹簧闸门428在组装期间相对于杆114自由旋转360度或更多。

参见图2和图3，阀机构120可以包括与连接开口124流体连通并且如下所述与弹簧闸门组件128和袋状件126流体连通的排放口170，以排出泄漏通过弹簧闸门组件并进入袋状件中的流体。在高度动态的流动环境中，例如，其中使用涡轮增压来增加进气歧管内的空气压力的汽车发动机，跨越闸阀100的差压可以广泛地变化甚至瞬时地反转。泄漏到袋状件126中的高压空气可以对袋状件进行加压并改变螺线管操作力、偏置力和闸阀100内的预期摩擦力的平衡。螺线管机构和袋状件126的加压的大的差异可以防止弹簧闸门机构在袋状件内完全线性移动，从而导致阀在部分打开和关闭状态操作。排放口170可以通到导管122的内部，以便如果流体待被容纳在系统内，则允许流体从袋状件126流到导管122a的入口端(如图2至图3所示)，或者如果流体可以被释放到环境中，则可以通到阀机构120的外部(如图4至图5所示)。

现在参考图6，闸阀100可用于控制空气穿过真空增压动力制动系统的流动。导管122可以在入口端122a处连接到进气管180并且在出口端122b处连接到真空发生器，在所示的示例中真空发生器是抽吸器190。在示例性的涡轮增压发动机构造中，涡轮增压器和空气中间冷却器182可以对被供应到进气歧管184的空气加压，从而使得进气歧管内的压力超过入口端122a处的空气压力，并且潜在地导致瞬时逆流通过抽吸器190。止回阀192防止动力制动增压器194失去其真空充蓄；然而，通过抽吸器190的反向流动可导致出口端122b处的流体压力超过入口端122a处的流体压力。由于涡轮增压器通常提供大约1个大气压(相对)的增压压力，所以这个反向压力差甚至可以大于横过闸阀100的普通压差，因此，入口端122a处的高增压压力很可能是基本上小于1个大气压(绝对)。因此，下面进一步描述的弹簧闸门组件128的不同实施例可能更适合于一些应用。此外，本领域技术人员将理解，闸阀100可用于其它应用中，包括非汽车应用，以及使用除空气以外的流体。

参见图7至图9，示出了通常用附图标记228表示的弹簧闸门组件的第一实施例。弹簧闸门组件228包括第一闸门构件230、第二闸门构件232和容纳在第一闸门构件230和第二闸门构件223之间的环形弹性带234。环形弹性带234可以被描述为夹设在第一闸门构件230和第二闸门构件232之间。如图9所示，第二闸门构件232包括轨道236，用于接收环形弹性带的一部分，作为其内表面252的一部分。虽然在图7至图9中不可见，但第一闸门构件230还包括轨道236。在一个实施例中，弹性材料是天然或合成橡胶。

第一闸门构件230和第二闸门构件232可以是相同的或基本相似的构件，但是本质上不限于这种方式。如图7和图9所示，第一闸门构件230,和第二闸门构件232是相同的，并且因此可以被定位成面向导管122的入口端122a或出口端122b。这产生了具有相似性能的阀，而不管导管122中的流体流动方向如何。

具体参考图7和图9，第一闸门构件230和第二闸门构件232都具有在其中共同限定通道229的开口233。在打开位置，如图5所示，穿过弹簧闸门组件228的通道229与导管122对准以允许流体从其流过。闸门的具有通道229的部分在本文中被称为打开位置部分240(图7)，并且图示为与滑块266相对的相邻部分被称为关闭位置部分242，因为闸门228的该部分当移动到关闭位置时妨碍导管122阻止流体从其流过。在本实施例中，每个闸门构件230、232的关闭位置部分242均具有基本上平滑的连续外表面250。本领域技术人员将理解，打开位置部分240和关闭位置部分242可以颠倒，其中打开位置部分240与滑块266相对，从而提供了将闸阀设计从常闭切换到常开(或反之亦然)的第二装置。

在该第一实施例中，环形弹性带234大体为椭圆形，从而包括限定开放空间的内周边282、外周边284和相对的第一侧面286和第二侧面288。环形弹性带234被接收在第一闸门构件230和第二闸门构件232的轨道236中，其中第一侧面286被容纳在一个轨道236中，而第二侧面288接收在另一个轨道236中。当环形带234安置于第一闸门构件230和第二闸门构件232的轨道236中时，第一闸门构件230和第二闸门构件232彼此隔开距离D(图7)。轨道236被定位成同样使得环形弹性带234从闸门构件的外周边凹入或嵌入一距离。如图8所示，这种构造在第一闸门构件230和第二闸门构件232之间围绕环形弹性带234的外表面限定了沟槽254，用于使流体围绕袋状件126内的弹簧闸门228流动。当存在排放口170时，沟槽254与其流体连通。通过沟槽254的这种排放通常垂直于通过导管122的流体流动的方向，并且随着衔铁106将闸门更完全地移动到袋状件中，而从袋状件126排出流体。

环形弹性带234可在第一闸门构件230和第二闸门构件232之间压缩，因此用作平行于通过导管122的流动方向作用的弹簧。另外，环形弹性带234响应于通过流体流过导管122而施加到环形弹性带234上的力可径向向外扩展，以在环形弹性带234和第一闸门构件230和第二闸门构件223中的轨道236的外壁部分之间形成密封。环形弹性带234将第一闸门构件和第二闸门构件偏置成与袋状件126的相对壁密封接合。

在操作中，如在图2和图5所示的打开位置中，参考图7至图9的弹簧闸门组件，流过导管的流体(无论是从左到右还是从右到左流动)通过弹簧闸门组件228中的通道229，并且流体的压力提供了作用在环形弹性带234上的径向向外指向的力，从而将环形弹性带压紧成与轨道236的外周边密封接合。该密封接合减少或防止了流体泄漏到致动器103中，这使得弹簧闸门组件228比单一材料人均匀刚性闸门更具防漏性。该实施例非常适合于与自然吸气式发动机一起使用，特别是适合于空气在大气压或次大气压力下通过导管122流动。然而，在导管122连接到增压空气进入系统的增压压力侧的实施例中，由环形弹性带234提供的泄漏保护有助于防止流过导管122的流体在袋状件126内产生压力，该压力可以用于将弹簧闸门组件228(和衔铁106等)推到另一位置或以其它方式妨碍组件的受控运动。增压发动机中的并且由弹簧闸门组件228和闸阀100经受的压力通常在约5psi至约30psi之间的范围。

环形弹性带234还产生对制造公差较不敏感的闸门，特别是相对于袋状件126的尺寸和闸门构件230、232的厚度较不敏感，这是因为存在环形弹性带。袋状件126通常形成为具有小于弹簧闸门228的未加载宽度的宽度，以便产生干涉配合。在弹簧闸门组件228中，随着弹簧闸门228插入到袋状件126中，环形弹性带234变得在第一闸门构件230和第二闸门构件232之间被压缩。当被插入(楔入)到袋状件126中时环形弹性带在第一闸门构件230和第二闸门构件232上的弹簧力或偏置作用将每个相应的闸门构件压紧成与袋状件的壁的密封接合，以减少或防止泄漏。最重要的是，环形弹性带相对于刚性闸门构件230、232或单个刚性闸门的实质上较低的弹性模量意味着作用在弹簧闸门组件228上并抵抗组件沿其路径的线性运动的法向力显著较小。这样可以减小摩擦力(摩擦力等于法向力乘以摩擦系数)，从而降低所需的螺线管操作力。该优点同样适用于下面描述的其它实施例。

现在参考图10和图11，提供了总体上以附图标记228'表示的弹簧闸门组件的第二实施例，其类似地包括第一闸门构件230'、第二闸门构件232'和接收在第一闸门构件230'和第二闸门构件232'之间的环形弹性带235。环形弹性带235可以被描述为夹设在第一闸门构件230'和第二闸门构件232'之间。如图11所示，第二闸门构件232'包括作为其内表面252'的一部分或凹入其内表面中的轨道237，用于接收环形弹性带235的一部分。虽然图10和图11中不可见，但是第一闸门构件230'还包括轨道237。两个闸门构件230'、232'还包括用于如上所述将闸门组件228'可滑动地联接到衔铁106的滑块266'。然而，如上所述，在所有这样的实施例中，构件230、230'、232、232'等可以替代地包括类似于杆114的导轨162和滚道槽164的导轨和滚道槽，或者可以共同限定用于接收环形板头167的多部件插座468。

这里，如图11所示，环形弹性带235大致是数字8字形的弹性材料带，从而包括限定第一开放空间的第一内周边272、限定第二开放空间的第二内周边273、外周边274以及相对的第一侧面276和第二侧面278。环形弹性带235被接收在第一闸门构件230'和第二闸门构件232'的轨道237中，其中第一侧面276被接收在一个轨道237中，而第二侧面278被接收在另一个轨道237中。由于环形弹性带235是数字8形的，因此轨道237也大致为数字8形。当环形弹性带235安置于第一闸门构件230'和第二闸门构件232'的轨道237'中时，第一闸门构件230'和第二闸门构件232'彼此隔开距离D'(图10)。轨道237定位成使环形弹性带235从第一闸门构件230'和第二闸门构件232'的外周边凹入一距离。

在图10和图11所示的实施例中，第一闸门构件230'和第二闸门构件232'在结构上彼此不同，但是它们都具有第一开口233'，其共同限定通道229'，通道229'在打开位置与导管122对准以允许流体从其流过。闸门的该部分被称为打开位置部分240'(图10)，并且与滑块266'相对的其相邻部分被称为关闭位置部分242'，因为弹簧闸门组件228'的这一部分当移动到关闭位置时阻碍导管122阻止流体从其流过。在该实施例中，第一闸门构件230'的关闭位置部分242'包括从其穿过的第二开口244。第二开口的尺寸可以与第一开口233'大致相同。第二闸门构件232'在其关闭位置部分242'中不包括第二开口。相反，第二闸门构件232'的关闭部分242'具有基本连续的光滑外表面。第二闸门构件232'可以可选地包括从其内表面252'突出的插塞253。该插塞253装配在由环形弹性带235限定的第二开放空间的尺寸内，并且其尺寸设计为至少第一闸门构件230'中的第二开口244的尺寸，其限定比环形弹性带235的第二内周边273小的开口。插塞253可以是第二闸门构件232'的内表面252'的基本平滑的部分。

在打开位置，流过通道229'的流体提供作用在环形弹性带235上的径向向外的力，从而将环形弹性带压紧成与轨道237的外周边密封接合。该密封接合减小或防止流体泄漏到致动器103和袋状件126中，这使得在图10和11的实施例中的闸门228'比单一材料人均匀刚性闸门更耐漏。

在关闭位置，导管122中的流体流动可以沿朝向由弹簧闸门228'的第一闸门构件230'限定的一侧的方向，即，第一闸门构件230'可以面对闸阀100的入口端122a。特别地，当导管122连接到增压进气系统的增压压力侧并且通常被操作以阻止增压压力从其流过时，这种流动定向是有益的。这是因为增压压力通过第二开口244并且由插塞253朝向环形弹性带235的第二内周边273引导，以径向向外作用在环形弹性带上从而将其抵靠第一闸门构件230'和第二闸门构件232'的轨道237密封接合。第二开口244的存在还使第一闸门构件230'的外表面的表面面积最小化，在该表面上，增压压力可以施加平行于导管122内的流动方向作用的力，从而轴向压缩环形弹性带235。如果增压压力在轴向方向上确实压缩环形弹性带235，则闸门构件230'，232'中的一个将移动得更靠近另一个，从而减小D'，并且在袋状件126的一个壁和流体可能泄漏的闸门构件之间产生间隙。这是不想要的结果。因此，对于闸门构件228'，不期望增压压力沿着将冲击第二闸门构件232'基本上连续光滑的外表面的方向流入导管中。在图6所示的例子中，流动的相反定向是有益的，因为最高压力差可能是由进气歧管内的增压压力引起的反向压力差，该压力差通过抽吸器到达闸阀的出口侧。

现在参考图12至图14以及还有图20，在本实施例或其他实施例的变型例中，图12至图14的闸门构件230'、232'中的一个和图20的闸门构件430、432可以包括闩锁281、481(分别)，并且闸门构件230'、232'中的另一个可以包括相应地设置的棘爪283、483(分别)。如图所示，一个闸门构件可以包括多个闩锁281,481，另一个闸门构件可以包括多个棘爪，或者每个闸门构件均可以包括一个闩锁281、481和一个棘爪283、483，其中锁闩281、481和棘爪283、483设置在闸门构件230'、232'或430、432的相对端上，以对应于其配对元件的布置。闩锁281、481和棘爪通过在插入袋状件126内之前主动地将组件保持在组装构造中来辅助弹簧闸门组件228'(或128、228、428等)的组装。

现在参考15至图17，通用弹簧闸门组件(可用于指向第一或第二闸门构件中的任一个的流动操作)被示出并由附图标记328表示。通用弹簧闸门328具有与图10和图11中的实施例相同的第一闸门构件230'、具有与第一闸门构件230'相同的总体构造的第二闸门构件332、提供关闭位置所需的阻碍的内闸门构件334、设置在第一闸门构件230'和内闸门构件334之间限定的轨道内的第一环形弹性带346以及设置在第二闸门构件332和内闸门构件334之间限定的轨道内的第二环形弹性带348。第二闸门构件332参见图16可以包括滑块366、位于打开位置部分240'中的第一开口333以及位于其关闭位置部分242'中的第二开口344。内闸门构件334包括位于其打开位置部分240'中的开口336，并且具有限定关闭位置部分242'的相对的基本上连续的外表面，当通用弹簧闸门328处于关闭位置时，关闭位置部分可阻止流体流过导管。

在图15至图17的实施例中，由于第一闸门构件230'和第二闸门构件332中的每一个中的两个开口，所以数字8形的环形弹性带是优选的。数字8形的环形弹性带346、348如上所述。这里，第一环形弹性带346安置于内闸门构件334中的第一轨道352中和第一闸门构件230'中的轨道237中，其优选地形状为数字8形，尺寸适合接收第一环形弹性带346。类似地，第二环形弹性带348安置于内闸门构件334中的第二轨道354中和第二闸门构件332中的轨道337中，优选地为数字8形，尺寸适合于接收第二环形弹性带348。

在操作中，处于打开位置和关闭位置的通用弹簧闸门328如上文所述相对于图10和图11的弹簧闸门228'的第一闸门构件侧操作。通用弹簧闸门328可用于普通抽吸式增压发动机或涡轮增压发动机中，而不需要任何特定的流动定向。其通用性质以及在第一和第二闸门构件的每个的关闭位置部分中减小的表面面积的益处使得该闸门起到密封闸门以减少或防止泄漏到致动器103和袋状件126中的作用，而不管流过导管的方向如何。该实施例还具有围绕环形弹性带的外部设置多个沟槽254以提供致动器和排放口170(如果存在)之间的流体连通的益处。

此外，在本实施例或其他实施例的变型例中，如图12至图14所示且在图20的实施例中，图12至图14的闸门构件230'、232'和图20的430、432每个均包括连接构件270，连接构件270从其尾端260朝向致动器103的杆114突出。在将闸门组件插入袋状件126中期间，尾端260与前端262相对。连接构件270共同地限定多部件插座268，该多部件插座268具有用于接收杆114的一部分的大体上环形的开口272和用于接收板状头部167的较大的腔室274(其也可以是环形的)。如图22所示，多部件插座268卡在机械联接的杆114的头部167周围。多部件插座268通过在插入袋状件126内之前主动地将组件保持在杆114上来辅助弹簧闸门组件228'(或128、228等)的组装。较大的腔室274通常大于杆114的板状头167，从而为弹簧闸门组件提供围绕杆114旋转的间隙。如上所述，这是有利的，因为弹簧闸门组件228'、428在组装期间将相对于杆114自由旋转360度或更多。

参考图12和图14，一个或多个闸门构件230'、232'可以包括定向构件286，其适用于本文公开的弹簧闸门组件的所有实施例。在一个实施例中，定向构件286可以是从一个或多个闸门构件230'、232'的侧面向外突出的凸块。因此，袋状件126将具有形状和尺寸适于接收定向构件286的接收定向构件(未示出)。定向构件286和接收定向构件可以是任何类型的键和键槽构造，并且袋状件或闸门组件可以具有其任一部分。

另外，为了便于插入到袋状件126中，任何一个弹簧闸门组件均可以包括如图13、图14和图20所示的锥形支脚288，其离开闸门构件230'、232'、430、432中的一个或两个的前端262延伸，其中支脚288的锥形位于闸门构件的外表面中，并且锥形为在大致朝向与同一闸门构件的内表面重合的平面的方向上向内。

现在参考图20，提供了总体上以附图标记428表示的弹簧闸门组件的第五实施例，其类似地包括第一闸门构件430、第二闸门构件432和环形弹性带434，如关于图18和图19所描述的，环形弹性带被接收在第一闸门构件430和第二闸门构件432之间。环形弹性带434可以被描述为夹在第一闸门构件430和第二闸门构件432之间。在该实施例中，第一闸门构件430和第二闸门构件432的一般构造对应于关于图10和图11所描述的构造。第二闸门构件432包括作为其内表面452的一部分或凹入其内表面452中的轨道437，并且第一闸门构件430也是如此，从而使得一旦组装在一起则轨道437均接收环形弹性带434的一部分，并且第一闸门构件430和第二闸门构件432在结构上彼此不同，但是它们都具有在其中共同限定通道429的第一开口433。在该实施例中，关闭位置由第一闸门构件中的与从第二闸门构件432的内表面452突出的插塞453对准的第二开口444限定。该插塞453装配在由环形弹性带434限定的第二开放空间的尺寸内，并且其尺寸设计为至少第一闸门构件430中的第二开口444的尺寸，第二开口限定比环形弹性带434的对应内周边更小的开口。插塞453可以是第二闸门构件432的内表面452的基本上平滑的部分。

在本文公开的弹簧闸门的每个实施例中，环形弹性带被示出为具有大致矩形横截面的大致光滑的带，如图9和图11所示。然而，环形弹性带不限于这种构造。在另一个实施例中，环形弹性带可以具有大致不规则的内表面和外表面，如图18和图19所示。在该实施例中，环形弹性带通常被称为波纹管式环形弹性带434，其具有起伏的外周边474和相对于其相对起伏的内周边476。当环形弹性带434具有大体上数字8形的构造时，形成8的中心的横向构件435也可以是波纹管式的。横向构件435中的波纹管和带的主要部分如图18和图19所示横向于通过导管的流体流动的方向定向，因此横向于通过环形弹性带本身的流体流动的方向定向。波纹管式的弹性带434是有利的，因为它提供了在第一闸门构件和第二闸门构件之间的带的更均匀的压缩。

如上所述，本文公开的实施例的许多方面的优点之一是可以使用较小的螺线管致动器来在其打开位置和关闭位置之间线性平移闸门。特别地，本文公开的弹簧闸门实施例需要不到三磅的力来将闸门从第一位置线性地平移到第二位置(打开到关闭或关闭到打开)，并且需要来自螺线管致动器的很小的保持力甚至不需要来自螺线管致动器的保持力，即，恰好足够的力来克服复位弹簧力。在一个实施例中，包括螺线管致动器被封闭于其中(但是弹簧闸门组件或导管未封闭于其中)的壳体的螺线管致动器的尺寸仅重约350克以下。在另一个实施例中，螺线管致动器具有重约290克的尺寸。

允许这些较小的螺线管致动器的阀装置的另一方面在图21中示出。本文的任何实施例的限定通道229、429的第一闸门构件和第二闸门构件中的每一个中的开口433(如图20中标示)是大体矩形的，其纵向轴线C大致垂直于导管的纵向轴线A定向。导管122靠近袋状件126具有大致圆形或椭圆形的内部尺寸，其中，第一闸门构件和第二闸门构件中的每一个中的开口433的面积与导管的大致圆形或椭圆形的内部尺寸具有大致相同的面积。开口433的矩形形状提供了不需要行进到达完全打开位置或完全关闭位置的闸门，这需要较少的动力，因为行进距离减小。因此，可以使用较小的螺线管。与导管的内部尺寸大致相同的面积的开口是具有与导管的内部尺寸的面积相同的面积或是它的+/-5％的面积的开口。具有大致相同的面积意味着限定通过弹簧闸门的通道的开口具有与导管大致相同的流动面积。

现在参考图22，示出了类似于图1至图3的装置的阀装置500，因此，相同的附图标记表示相同或相似的部件。阀装置500包括壳体502，壳体502包含致动器103，致动器103具有螺线管线圈104和可连接到阀机构120并且电耦合到电连接器109的衔铁106。偏置元件(图中的螺旋弹簧112)将衔铁106偏置到打开位置或关闭位置。阀机构120包括限定面向衔铁106并且通往袋状件126中的连接开口124的导管122，袋状件126用于接收可在该袋状件126内线性移动的弹簧闸门组件128。袋状件126将导管122分离成第一部分122a和第二部分122b，并且导管的邻近袋状件126的端部限定阀开口123。导管122可以是沿着纵向轴线“A”从两端朝向阀开口123逐渐变细或逐渐变窄的管，因此如上所述在阀开口123处具有最小的内径。

壳体502包括用于将壳体连接到阀机构120特别是连接到导管122的凸缘504。在这两个部件之间需要气密密封，并且在此通过将壳体502的凸缘504旋转焊接到导管的配合凸缘506来实现。导管包括配合凸缘504，其是围绕袋状件126的连接开口124设置的大致环形的凸缘。壳体502的凸缘504可以具有大致V形或W形的横截面轮廓，并且导管122的配合凸缘506具有相对于其的相反轮廓。例如，如图22所示，壳体502的凸缘504是大致W形的横截面轮廓，并且导管122的配合凸缘506是大致V形的横截面轮廓。因此，V形轮廓的臂安置于由W形轮廓限定的间隙中。

一旦凸缘504和配合凸缘506彼此配合，则壳体或导管可以保持静止并且另一部件可以相对于其旋转，其中施加360度或更多的压力以将部件焊接在一起。这里，至少凸缘504和配合凸缘506包括塑料材料，通常为热塑性材料，其由于通过相对于另一个部件旋转一个部件而产生的压力和摩擦而熔化并焊接在一起。

在实施例中，阀装置的组装包括旋转焊接步骤。该方法包括提供封闭在诸如壳体502的壳体内的致动器，该致动器具有从壳体突出并具有凸缘的杆、未组装的弹簧闸门以及具有配合凸缘的导管(例如导管122)。然后，该方法包括将第一闸门构件和第二闸门构件彼此紧固，其中环形弹性带夹设在其间，并且弹簧闸门的每个闸门构件的连接构件均围绕杆设置以限定组装好的弹簧闸门。接下来，将组装好的弹簧闸门与导管的袋状件配合，并且将壳体的凸缘和导管的配合凸缘旋转焊接在一起。凸缘和配合凸缘可以如以上相对于图22所述的那样。

旋转焊接可以包括提供成形和构造成保持壳体或导管固定的固定夹具以及可相对于固定夹具旋转的相对夹具或卡盘。卡盘被成形和构造成可以保持壳体或导管。在一个实施例中，固定夹具被成形和构造成将壳体保持固定，并且卡盘被成形和构造成使导管和弹簧闸门相对于壳体一起旋转。旋转焊接可以包括使导管和组装好的弹簧闸门相对于壳体旋转至少360度。

现在参考图23，提供了总体上以附图标记528表示的弹簧闸门组件的第六实施例，其类似地包括第一闸门构件530、第二闸门构件532和环形弹性带434，如本文关于图18和19所述，环形弹性带434被接收在第一闸门构件530和第二闸门构件532之间。环形弹性带434可以被描述为夹设在第一闸门构件530和第二闸门构件532之间，如可以是本文公开的任何环形弹性带。弹簧闸门528包括如上面参考图12至图14所述的多部件插座268，其附图标记在图23中重复，其围绕头部167卡扣以允许在垂直于弹簧闸门的线性运动的路径的多个方向上的滑动运动，并且允许弹簧闸门在组装期间相对于杆114旋转360度或更多。第一闸门构件530和第二闸门构件532的总体构造对应于关于图10和图11所描述的构造，除了下面进一步描述的修改之外。因此，对于上述关于其他实施例所述的重复特征，包括相同的附图标记。

弹簧闸门528具有：环形弹性带434，该环形弹性带具有限定至少第一开放空间的内周边；限定从其穿过的第一开口533的第一闸门构件530，第一闸门构件530具有平行于通过弹簧闸门的流动方向F定向并在通过弹簧闸门的流动方向的相反方向上延伸的凸缘540；以及限定从其通过的第二开口535的第二闸门构件532，该第二闸门构件具有从其朝向第一闸门构件530延伸的细长喉部542，其末端或远端544安置于第一闸门构件530的凸缘540内，从而限定通过弹簧闸门528的连续通道546。环形弹性带434夹设在第一闸门构件530和第二闸门构件532之间，其开放空间接收由细长喉部542和环形凸缘540限定的连续通道546，并且使第一闸门构件530与第二闸门构件532隔开距离D。如图所示，凸缘540是连续凸缘，其大体与第一开口533的形状相匹配。第一闸门构件530和第二闸门构件532都包括作为其内表面452的一部分或凹入其内表面中的轨道437，其中环形弹性带434的一部分安置于轨道437中。第一闸门构件530和第二闸门构件532包括诸如上述那些的紧固件系统。在图23至图24中，紧固件系统被示出为包括闩锁481。

存在细长喉部542以解决碎屑进入弹簧闸门的移动和静止表面之间的问题，同时最小化以至不降低弹簧闸门的流动能力。细长喉部限定了逐渐连续地渐缩的内部通路550。渐缩的内部通路550的尺寸逐渐地朝着其末端或远端544连续地减小。细长喉部542的长度小于从第一闸门构件的外表面到第二闸门构件的外表面的距离，从而限定图23中标记的间隙552。间隙552约为0.1mm至约2.0mm，但也可以通过比凸缘540的长度小至少0.5mm来确定。如图23所示，第一闸门构件530可以包括在第一开口533内的横向于流动方向定向的唇548，并且当存在时，间隙552可以为约0.6mm至约1.5mm。转到图24，弹簧闸门可以省略第一开口533内的唇548，并且当省略时，间隙552可以为约0.1mm至约2.0mm。

现在参考图25A至图25C，提供通过图20、图23和图24的弹簧闸门的流动的比较模拟。红色表示导管内通过弹簧闸门的最快流量，浅蓝色表示导管内最慢的流量。图25A的流量为9.8g/s。图25B的流量为9.0g/s。图25C的流量为10.1g/s。因此，图23和图24所示的弹簧闸门的连续通道具有与图20相当的流，并且图24的弹簧闸门甚至经受了0.3g/s的改善。因此，这些替代实施例可以减少碎屑进入而不牺牲阀的性能。

参考图24，渐缩的内部通路550具有双重目的；这使得能够容易地从成形工具移除零件，并且其确保当闸门528处于流入口536不干扰流动的流动状态时。考虑到闸门528的行进的量，渐缩的内部通路550的连续的逐渐的渐缩使得流入口536处的开口高度H比闸门的最差情况行程大大约0.1mm至大约0.5mm。如图25B和图25C所示，开口高度H大于导管122的阀开口123的最靠近导管122的部分。

与现有图相比，图23的弹簧闸门528的另一个不同之处在于：第一闸门构件530在其关闭位置部分中限定从其穿过的第三开口560。当闸门处于关闭位置时，第三开口560用于对与闸门连通的闸门的内部区域进行加压，并且在最靠近其的导管122的部分中存在增压压力。闸门的内部区域的这种加压用于确保阀的充分密封，同时保持由于摩擦而以恒定值致动闸门的力。与第一开口533相比，第三开口560的面积在约1:1至约1:10的范围内，更优选在约1:3至约1:5的范围内。这里，第一开口、第二开口和第三开口中的任一个可以是大致矩形的，其纵向轴线大致垂直于流动方向定向，但不限于此。

图23和图24的弹簧闸门示出为具有大体上数字8形的环形弹性带。环形弹性带是波纹管式弹性带，波纹管横向于从其穿过的流动方向定向。

图9和图11所示的弹簧闸门示出为具有大致光滑的环形弹性带。然而，环形弹性带不限于这种构造。环形弹性带可以具有大致不规则的内表面和外表面，如图18和图19所示。在该实施例中，环形弹性带通常被称为波纹管式的环形弹性带434，其具有起伏的外周边474和相对于外周边相对起伏的内周边476。当环形弹性带434具有大体上为数字8形的构造时，形成8的中心的横向构件435也可以成波纹管状。横向构件435中的波纹管和带的主要部分如图18和图19所示横向于通过导管并且因此通过环形弹性带本身的流体流动的方向定向。波纹管式弹性带434是有利的，因为它提供了带在第一闸门构件和第二闸门构件之间的更均匀的压缩。

应当注意，实施例在其应用或使用上不限于附图和描述中所示的部件和步骤的构造和布置的细节。示例性实施例、构造和变型例的特征可以在其他实施例、构造、变型例和修改例中实现或并入，并且可以以各种方式实践或执行。此外，除非另有说明，为了方便读者，为了描述本发明的说明性实施例而已经选择了本文使用的术语和表达，并不是为了限制本发明。

已经详细描述了本发明并通过参考其优选实施例，但显而易见的是，在不脱离在所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims (19)

1.一种用于阀的弹簧闸门，包括：

环形弹性带，其具有限定开放空间的内周边；和

第一闸门构件，其限定从其通过的第一开口，所述第一开口具有环形凸缘，所述环形凸缘定向成平行于通过所述弹簧闸门的流动方向并且沿与通过所述弹簧闸门的流动方向相反的方向延伸；和

第二闸门构件，其限定从其通过的第二开口，所述第二开口具有从其朝向所述第一闸门构件延伸的细长喉部；

其中所述细长喉部的末端安置于所述第一闸门构件的所述环形凸缘内，从而限定通过所述弹簧闸门的连续通道；

其中所述环形弹性带夹设在所述第一闸门构件和所述第二闸门构件之间，该环形弹性带的所述开放空间接收由所述细长喉部和所述环形凸缘限定的连续通道，并将所述第一闸门构件与所述第二闸门构件隔开一距离。

2.根据权利要求1所述的弹簧闸门，其中所述细长喉部限定逐渐连续地渐缩的内部通路。

3.根据权利要求1所述的弹簧闸门，其中所述细长喉部的长度小于从所述第一闸门构件的外表面到所述第二闸门构件的外表面的距离，由此在所述细长喉部的末端处限定间隙。

4.根据权利要求3所述的弹簧闸门，其中所述间隙比所述环形凸缘的长度小至少0.5mm。

5.根据权利要求3所述的弹簧闸门，其中所述第一闸门构件的所述第一开口还包括横向于所述流动方向定向的唇，所述间隙为约0.6mm至约1.5mm。

6.根据权利要求1所述的弹簧闸门，其中所述环形弹性带大体为数字8的形状。

7.根据权利要求6所述的弹簧闸门，其中所述环形弹性带是波纹管式弹性带。

8.根据权利要求7所述的弹簧闸门，其中所述波纹管横向于从其穿过的流动的方向定向。

9.根据权利要求1所述的弹簧闸门，其中所述第一闸门构件和所述第二闸门构件均包括从其尾端突出的连接构件，所述连接构件一起共同限定多部件插座，其中所述多部件插座允许所述弹簧闸门绕其中心纵向轴线旋转360度或更多。

10.根据权利要求1所述的弹簧闸门，其中所述第一闸门构件和所述第二闸门构件均包括其中安置有所述环形弹性带的轨道。

11.根据权利要求1所述的弹簧闸门，其中所述第一闸门构件在其关闭位置部分中限定从其穿过的第三开口，所述第三开口小于所述第一开口。

12.根据权利要求11所述的弹簧闸门，其中所述第三开口与所述第一开口的面积比率在约1:1至约1:10的范围内。

13.根据权利要求1所述的弹簧闸门，其中所述第一开口和所述第二开口大体上是矩形的，其纵向轴线大致垂直于所述流动方向定向。

14.一种阀装置，包括：

阀机构，其包括导管，所述导管由具有安置在其中的权利要求1的弹簧闸门的袋状件分离成第一部分和第二部分；

连接到所述弹簧闸门的致动器；

其中所述致动器使所述弹簧闸门在所述袋状件内相对于所述导管在打开位置和关闭位置之间线性地移动。

15.根据权利要求14所述的阀装置，其中所述环形弹性带为大体椭圆形形状或大体数字8的形状。

16.根据权利要求15所述的阀装置，其中，所述环形弹性带是波纹管式弹性带，其波纹管横向于从其穿过的流动的方向定向。

17.根据权利要求14所述的阀装置，其中所述弹簧闸门的所述细长喉部的长度小于从所述第一闸门构件的外表面到所述第二闸门构件的外表面的距离，从而在所述细长喉部的末端处限定间隙。

18.根据权利要求17所述的阀装置，其中所述间隙比所述环形凸缘的长度小至少0.5mm。

19.根据权利要求14所述的阀装置，其中所述第一开口和所述第二开口大致为矩形，其纵向轴线大致垂直于所述导管的纵向轴线定向，并且所述导管靠近所述袋状件具有大致圆形或椭圆形的内部尺寸，其中所述第一开口和所述第二开口的面积与所述导管的大致圆形或椭圆形的内部尺寸具有近似相同的面积。