CN109177955B - 一种控制器及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种控制器及控制方法,属于负压系统控制领域,特别涉及汽车负压刹车系统领域。控制由负压泵、单向阀和负压消耗器组成的负压系统,壳体的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口、进气口和探测口;活塞在壳体内部滑动;当探测口压力大于压力阈值时,出气口、进气口分别与相互独立的区域连通,负压系统处于建负压状态;当探测口压力小于压力阈值时,出气口与进气口连通相同的区域,负压系统处于常流状态。本发明成本低,结构简单,现有负压系统可以直接加装,可适用不同环境压力条件,实现负压系统的负压泵按需工作,解决了现有技术中的问题。
Description
技术领域
本发明公开一种控制器及控制方法,属于负压系统控制领域,特别涉及汽车负压刹车系统领域。
背景技术
负压系统结构是负压泵与负压消耗器通过管路连接组成,管路中间设置一个单向阀用于减小负压消耗器的负压波动,负压泵由动力源驱动运转产生负压,但是负压消耗器并不是持续的消耗负压能,负压泵仍然持续运转,系统中的高负压会使得压泵进气口和出气口的压力差很大,负压泵的负载就很大,驱动负压泵消耗的能量就很大。
最典型的就是汽车应用的负压刹车系统,汽车的负压泵设置在发动机上由发动机凸轮轴驱动,只要发动机转动就会一直带动负压泵运转,负压泵通过管路与负压刹车增力装置连接,管路中设置一个单向阀,当驾驶员踩踏刹车踏板时,负压刹车增力装置立即会启动,用于减小驾驶员的刹车踏板力,这时负压刹车增力装置中的负压会被消耗,负压泵会立即补充负压;但是刹车的需求并不是持续存在的,负压泵的运转确是一直进行,负压泵的负载使得发动机要一直对负压泵做工,从而造成油耗的增加。随着法规对油耗的要求愈发严格,能够降低负压泵的负载,使得负压泵能够按需工作变得较为迫切。
现有技术的解决方案是使用电动负压泵,可以实现按需工作,但是电动负压泵的抽气效率低、寿命短、无油润滑极限负压度差、噪音大且成本昂贵,成本大约是发动机直接带动的负压泵的3倍。
综上,设计一种方案实现负压系统的负压泵按需工作。
发明内容
本发明主要旨在解决现有技术负压系统消耗能量较大的问题,提供一种控制器及控制方法。
为了实现上述目的,所述的方案如下:
设计一种控制器,控制由负压泵、单向阀和负压消耗器组成的负压系统,其特征是,壳体的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口、进气口和探测口;壳体与活塞之间设有密封圈,活塞在壳体内部滑动;当探测口压力大于压力阈值时,出气口、进气口分别与相互独立的区域连通;当探测口压力小于压力阈值时,出气口与进气口连通相同的区域。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,壳体内部呈圆柱形,壳体的第一端与第一端盖密闭固连,壳体的第二端与第二端盖密闭固连;活塞外部呈圆柱形,活塞外周设有装配密封圈的环槽,从活塞的第一端至第二端依次设置有第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,当探测口压力大于压力阈值时,此时第一密封圈和第二密封圈之间的区域与且仅与进气口连通,第二密封圈和第三密封圈之间的区域与且仅与出气口连通;当探测口压力小于压力阈值时此时第一密封圈和第二密封圈之间的区域不仅与进气口连通,还仅与出气口连通;活塞与第二端盖内侧之间的区域与且仅与探测口连通。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,第一密封圈与第一端盖之间的区域是真空;第一端盖内侧与活塞第一端之间还设有弹性元件,弹性元件有将活塞远离第一端盖的趋势。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,第一密封圈与第一端盖之间的区域有较小的气体压力。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,壳体侧面开设有贯穿壁的工艺口,与第一密封圈与第一端盖之间的区域连通,当抽吸真空完成后,将工艺口封堵。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,工艺口是可以开关的阀门。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,活塞第一端与第一端盖内侧接触限位。
进一步地,所述的一种控制器,其特征是,活塞第二端与第二端盖内侧接触限位。
进一步地,所述的一种控制器的控制方法,其特征是,包括以下步骤,
1)探测口与单向阀面向负压消耗器的一侧连接;
2)出气口与单向阀面向负压泵的一侧连接;
3)控制器持续检测负压消耗器中的绝对压力,并与预设阈值进行比对;
4)当控制器检测负压消耗器中的绝对压力大于预设阈值,出气口、进气口分别与相互独立的区域连通,负压系统处于建负压状态;
5)当控制器检测负压消耗器中的绝对压力小于预设阈值,出气口与进气口连通相同的区域,负压系统处于常流状态。
本发明成本低,结构简单,现有负压系统可以直接加装,可适用不同环境压力条件,实现负压系统的负压泵按需工作,解决了现有技术中的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定,在附图中:
图1负压系统示意图;
图2负压系统应用电子控制器的示意图(建负压状态);
图3负压系统应用电子控制器的示意图(常流状态);
图4负压系统应用机械控制器的示意图(建负压状态);
图5负压系统应用机械控制器的示意图(常流状态);
图6机械控制器实施例一俯视图;
图7机械控制器实施例一立体视图(壳体剖分,建负压状态);
图8机械控制器实施例一,图6建负压状态的剖视图;
图9机械控制器实施例一立体视图(壳体剖分,常流状态);
图10机械控制器实施例一,图6常流状态的剖视图;
图11机械控制器实施例二俯视图;
图12机械控制器实施例二立体视图(壳体剖分,建负压状态);
图13机械控制器实施例二,图11建负压状态的剖视图;
图14机械控制器实施例二立体视图(壳体剖分,常流状态);
图15机械控制器实施例二,图11常流状态的剖视图;
图16机械控制器实施例三俯视图;
图17机械控制器实施例三爆炸图(壳体剖分);
图18机械控制器实施例三,图16建负压状态的剖视图;
图19是图18的剖视图;
图20机械控制器实施例三,图16常流状态的剖视图;
图21是图20的剖视图;
图22负压泵与机械控制器集成一体的示意图。
图中标记为:
1、负压泵带控制器总成;
11、控制器;
111、壳体;111a、出气口;111b、探测口;111c、进气口;111d、工艺口;111e、支撑座;111e’、支撑面;
112、第一端盖;112a、第一限位座;
113、第二端盖;113a、第二限位座;
114、活塞;114a、弹性元件座;114b、第一限位;114c、第二限位;114d、气道;114e、拉臂;114e’、卡扣;
115a、第一密封圈;115b、第二密封圈;115c、第三密封圈;
116、弹性元件;
117、软管;
118、压块;118a、压刀;
12、负压泵;
13、单向阀;
2、负压消耗器。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,并有助于其实施。
首先对本文应用的名词做一个定义,
负压,系统内的绝对压力低于外部环境的绝对压力的状态,由于行业习惯,压力表达的意思即压强;
负压度,系统内的绝对压力与外部环境的绝对压力之差,取绝对值,这个差的绝对值越大称之为负压度越高,这个差的绝对值越小称之为负压度越低;比如,外部环境绝对压力是101kpa(海平面附近)时,当系统内的绝对压力是90kpa,则负压度是11kpa;当系统内的绝对压力是80kpa,则负压度是21kpa,前者的负压度小(低),后者负压度大(高);
负压度利用率,负压度与外界环境压力比;
建负压状态,系统负压度由低负压度升高至高负压度的过程;
常流状态,负压泵进气口与大气连通,负压泵连续抽吸大气的状态,此时负压泵的耗能最低;
本文中小于阈值或者大于阈值的状态,均可以包含等于阈值的这种情况。
如图1所示,负压系统由负压泵12、单向阀13和负压消耗器2组成。负压泵12由其他原动机驱动,如电动机、内燃机等,负压泵12将进气口的空气抽吸到排气口排出,使得进气口连接的负压消耗器2内形成负压;负压消耗器2是依靠负压工作的装置。负压泵12和负压消耗器2通过管路连接,负压泵12与负压消耗器2之间设置有单向阀13,单向阀13仅允许空气从负压消耗器2流向负压泵12,而不允许空气反向流动,这样就避免了负压消耗器2中的负压度的波动,当负压泵12停止转动时,负压消耗器2中的负压度还能持续保持。负压系统中的负压消耗器2并不是持续的消耗负压,对负压泵12的产生负压的需求并不是持续存在的,但是负压泵的运转确是一直进行,负压泵的负载使得发动机要一直对负压泵做工,从而造成油耗的增加。
本文以汽车中应用的负压刹车系统为例进行详细说明。在汽车中,负压系统即负压刹车系统,负压消耗器2即负压刹车增力装置;负压泵12设置在发动机上,由发动机曲轴驱动,通常是由配气系统的凸轮轴驱动,发动机的凸轮轴与负压泵12的输入轴通过联轴器连接,发动机的凸轮轴将驱动扭矩传递给负压泵12的输入轴,从而驱动负压泵12工作;负压消耗器2指的是负压刹车增力装置,用于帮助驾驶员减小刹车时的踏板力,当驾驶员踩踏刹车踏板时,负压刹车增力装置立即会启动,同时负压刹车增力装置中的负压会被消耗,也就是说负压刹车增力装置中会进入空气,使得负压度升高,进入的空气会被负压泵12抽走,负压度会被再次降低;负压泵12通过管路与负压刹车增力装置连接,管路中设置一个单向阀,用来避免负压刹车增力装置中的负压度的波动,当负压泵12停止转动时,负压刹车增力装置中的负压度还能持续保持。
具体的,
如图2和图3所示,在负压系统中,增加控制器11,控制器11有三个接口,分别是探测口111b、出气口111a和进气口111c,探测口111b与单向阀面向负压消耗器2的一侧连接(目的是检测负压消耗器2内部压力或真空度),这个连接可以是电连接也可以是气路连接;出气口111a与单向阀面向负压泵12的一侧连接,这个连接是气路连接;进气口111c通向大气。控制器11持续检测负压消耗器2中的绝对压力(气压),并将检测结果与预设阈值进行比对,当控制器11检测负压消耗器2中的绝对压力大于预设阈值,控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持不连通的状态,负压系统处于建负压状态,负压泵12抽吸负压消耗器2中的空气,使得负压消耗器2中的绝对压力减小,负压度增加;当控制器11检测负压消耗器2中的绝对压力小于预设阈值,控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持连通的状态,负压系统处于常流状态,负压泵12转而通过出气口111a和进气口111c直接抽吸大气,使得负压消耗器2中的绝对压力和负压度不变,此时负压泵12的负载最小,可以认为负压泵12消耗的功率几乎为0,节约了发动机油耗。由于控制器11会持续检测负压消耗器2中的绝对压力,当驾驶员踩踏刹车使得负压消耗器2(即负压刹车增力装置)中的绝对压力上升并超过预设阈值时,控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持不连通的状态,负压泵12又开始抽吸负压消耗器2中的空气。实现了负压泵12的按需工作。
控制器11也可以通过持续检测负压消耗器2中的负压度,并与负压度预设阈值对比,当负压消耗器2中的负压度低于预设阈值时,控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持不连通的状态,负压系统处于建负压状态;当负压消耗器2中的负压度大于预设阈值时,控制器11驱动阀门将出气口111a和进气口111c保持连通的状态,负压系统处于常流状态。
实施例一,
如图2和图3所示,控制器11包括电动阀门、控制单元和压力传感器,电动阀门有两个开口分别与出气口111a和进气口111c连接,电动阀门受控制单元的控制,可以切换出气口111a和进气口111c连通与非连通状态;进一步的,为了保持负压系统的安全性,在电动阀门没有收到信号或者掉电的情况下,出气口111a和进气口111c处于非连通状态,负压泵12可以持续抽吸负压消耗器2。出气口111a与单向阀面向负压泵12的一侧通过气路连接,其中,单向阀面向负压泵12的一侧包括单向阀、管路和负压泵12。进气口111c通向大气,在负压系统处于常流状态时,进气口111c吸入大气,为了避免灰尘、杂质、水分及油污等进入从而损伤负压泵12,进气口111c与空气过滤装置连接;进一步的,进气口111c与汽车空气滤清器的净端(空气已经过空气滤清器过滤)通过气路连接。
控制单元的电能可以由外界或自身携带电源提供;进一步的由汽车电源系统供电。控制单元与压力传感器电连接,压力传感器与探测口111b气路连接,探测口111b与单向阀面向负压消耗器2的一侧通过气路连接,其中,单向阀面向负压消耗器2的一侧包括单向阀、管路和负压消耗器2;还可以,压力传感器安装在单向阀面向负压消耗器2的一侧,控制单元与压力传感器电连接。控制单元持续检测压力传感器信号,获得负压消耗器2内部的绝对压力值,与预设的阈值比对,控制电动阀门的动作,实现切换出气口111a和进气口111c连通与非连通状态,进而实现了,负压系统的建负压状态和常流状态。
上述的控制单元是应用压力传感器,检测负压消耗器2内的压力值来进行控制的,还可以通过检测负压度来控制。由于负压度的是内部绝对压力和外部绝对压力的差值,检测时需要应用负压度传感器。还可以使用两个压力传感器用于同时检测负压消耗器2内部绝对压力和外界环境压力,控制单元实时计算出两者差值就是负压度,在汽车中,由于ECU(发动机控制单元)本身就带有一个压力传感器用于检测外界环境压力,所以负压系统中优选使用一个绝对压力传感器。
更具体的,汽车的使用环境覆盖盆地至高原,外界环境压力(大气压)随着海拔的升高而降低,环境压力范围大约是106kpa到54kpa。在高原上极限的负压度不会高于54kpa,在海平面附近,负压度常用区间轻松就能达到67kpa,所以控制单元中的预设阈值(不管是压力阈值还是负压度阈值)都需要检测外界环境压力值后查询对应外界环境压力下的预设阈值,基于此,控制单元需要应用两个压力传感器,一个检测负压消耗器2的压力,一个检测环境压力;或者一个负压度传感器检测负压消耗器2的负压度,一个压力传感器检测环境压力。进一步的,控制单元需要应用一个压力传感器,检测负压消耗器2的压力,环境压力从ECU读取;或者一个负压度传感器,环境压力从ECU读取。
实施例二,
在实施例一中,控制器11需要使用压力传感器通过电连接的方式探测负压消耗器2中的压力值,还可以应用纯机械的方式实现探测负压消耗器2中的压力值并控制出气口111a和进气口111c的连通状态。
如图4和图5所示,控制器11有三个气路接口分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b,出气口111a和进气口111c之间的连通状态受探测口111b接受到的压力状态来控制,当探测口111b接受的压力小于设定的阈值,出气口111a和进气口111c连通,负压系统处于常流状态;当探测口111b接受的压力大于设定的阈值,出气口111a和进气口111c之间非连通,负压系统处于建负压状态。
出气口111a与单向阀面向负压泵12的一侧通过气路连接,其中,单向阀面向负压泵12的一侧包括单向阀、管路和负压泵12。进气口111c通向大气,在负压系统处于常流状态时,进气口111c吸入大气,为了避免灰尘、杂质、水分及油污等进入从而损伤负压泵12,进气口111c处需要增加过滤装置;进一步的,进气口111c与汽车空气滤清器的净端(空气已经过空气滤清器过滤)通过气路连接。探测口111b与单向阀面向负压消耗器2的一侧通过气路连接,其中,单向阀面向负压消耗器2的一侧包括单向阀、管路和负压消耗器2。
为了满足负压系统在任何环境压力下负压度利用率尽量接近,控制器11的探测口111b要能够检测负压消耗器2内部的压力值,以汽车中应用的负压刹车系统为例,当设置探测口111b探测的压力阈值是10kpa,在环境压力100kpa(海拔约100米)时,负压消耗器2维持的负压度是90kpa,占比是90%;在环境压力62kpa(海拔约4000米)时,负压消耗器2维持的负压度是52kpa,占比是84%。通过以上数据计算可以看出外部许用负压度利用率相当,并且也能满足汽车制动需求,并且压力阈值设置的越小,不同环境压力下负压度利用率越接近,压力阈值优选范围是大于等于30kpa且小于等于1kpa。
如图6至图10所示,控制器11包括壳体111和活塞114,壳体111的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b,壳体111与活塞114之间设有密封圈,活塞114在壳体111内部滑动;当探测口111b压力大于压力阈值时(控制器11未安装使用时,这个口接大气时自由状态),出气口111a、进气口111c和探测口111b分别与相互独立的区域连通,负压系统处于建负压状态;当探测口111b压力小于压力阈值时,活塞114滑动,使得出气口111a与进气口111c连通相同的区域,负压系统处于常流状态。
更具体的,
如图6至图10所示,壳体111内部呈圆柱形,壳体111的第一端与第一端盖112密闭固连,壳体111的第二端与第二端盖113密闭固连;活塞114外部呈圆柱形,活塞114外周设有装配密封圈的环槽,从活塞114的第一端至第二端依次设置有第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c,优选,第一密封圈115a和第二密封圈115b的距离大于第二密封圈115b和第三密封圈115c的距离;
如图7至图8所示,第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域是真空,且是高真空,为了便于工艺实现抽真空,壳体111侧面开设有贯穿壁的工艺口111d便于设备抽吸高真空,当抽吸真空完成后,再将工艺口111d封堵,封堵的方法可以是融化封堵针对壳体111是非金属,还可以是工艺口111d是个单向阀,或其他可以开关的阀门;活塞114第一端与第一端盖112内侧接触限位,并且接触的面积要尽量做小,优选,活塞114第一端伸出的第一限位114b与第一端盖112内侧伸出的第一限位座112a接触;第一端盖112内侧与活塞114第一端之间还设有弹性元件116,弹性元件有将活塞114远离第一端盖112的趋势,优选,弹性元件116是弹簧,弹性元件116一端支撑在第一端盖112内侧伸出弹簧座112a中,弹性元件116另一端支撑在活塞114第一端伸出的弹性元件座114a中;
如图9至图10所示,活塞114第二端与第二端盖113内侧接触限位,并且接触的面积要尽量做小,活塞114第二端与第二端盖113内侧之间的区域与且仅与探测口111b连通,优选,活塞114第二端伸出的第二限位114c与第二端盖113内侧伸出的第一限位座113a接触;
活塞114受到弹性元件116施加的朝向活塞114第二端的力,以及探测口111b的气压作用在活塞114有效面积(即壳体111内径截面积)上的朝向活塞114第一端的力。如图7至图8所示,当探测口111b的气压高到足以克服弹性元件116的弹力,活塞114便向活塞114第一端的方向运动直至与第一端盖112内侧接触限位,此时第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域与且仅与进气口111c连通,第二密封圈115b和第三密封圈115c之间的区域与且仅与出气口111a连通,此时,控制器11所控制的负压系统处于建负压状态。如图9至图10所示,当探测口111b的气压降低至不足以抵抗弹性元件116的弹力,活塞114便向活塞114第二端的方向运动直至与第二端盖113内侧接触限位,此时第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域不仅与进气口111c连通,还仅与出气口111a连通,即进气口111c与出气口111a连通,此时,控制器11所控制的负压系统处于常流状态。通过设置弹性元件116的弹力实现对负压系统压力阈值的设定。
壳体111、活塞114、第一端盖112和第二端盖113,优选非金属材料,采用注塑工艺,第一端盖112或第二端盖113与壳体111注塑在一起,另一个端盖可以与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连;也可以第一端盖112和第二端盖113与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连。
密封圈可以是O形圈、矩形圈、Y形圈或E形圈等,为了更好的密封,第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c的使用数量可以均不小于1个。
为了简化生产工艺,避免对第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域抽吸高真空,可以在这个区域留有少量气体,使得这个区域有一个较小的气体压力。活塞114受到的朝向活塞114第二端的力,是弹性元件116施加给活塞114的力和第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力之和。通过设置弹性元件116的弹力与这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节,结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d,可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值,还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。另外,还可以取消弹性元件116,活塞114受到的朝向活塞114第二端的力,是第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力。通过设置这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节,结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d,可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值,还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。
实施例三,
在实施例一中,第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c是设置在活塞114的外表面,还可以将这些密封圈设置在壳体111的内表面。
如图11至图15所示,控制器11包括壳体111、活塞114,壳体111的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b,壳体111与活塞114之间设有密封圈,活塞114在壳体111内部滑动;当探测口111b压力大于压力阈值时(控制器11未安装使用时,这个口接大气时自由状态),出气口111a、进气口111c和探测口111b分别与相互独立的区域连通,负压系统处于建负压状态;当探测口111b压力小于压力阈值时,活塞滑动,使得出气口111a与进气口111c与相同的区域连通,负压系统处于常流状态。
更具体的,
如图11至图15所示,壳体111内部呈圆柱形,壳体111的第一端与第一端盖112密闭固连,壳体111的第二端与第二端盖113密闭固连;壳体111内壁设有装配密封圈的环槽,从壳体111的第一端至第二端依次设置有第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c,优选,第一密封圈115a和第二密封圈115b的距离大于第二密封圈115b和第三密封圈115c的距离;活塞114外部呈圆柱形,在密封圈内部滑动,活塞114外壁上设有气道114d,气道两端的孔沿活塞114轴向分布,优选,气道114d是贯穿活塞114的斜孔,作为可选,活塞114外壁上也可以设置两个及以上的气道114d。
如图12至图13所示,第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域是真空,且是高真空,为了便于工艺实现抽真空,壳体111侧面开设有贯穿壁的工艺口111d便于设备抽吸高真空,当抽吸真空完成后,再将工艺口111d封堵,封堵的方法可以是融化封堵针对壳体111是非金属,还可以是工艺口111d是个单向阀,或其他可以开关的阀门;活塞114第一端与第一端盖112内侧接触限位,并且接触的面积要尽量做小,优选,活塞114第一端伸出的第一限位114b与第一端盖112内侧伸出的第一限位座112a接触;第一端盖112内侧与活塞114第一端之间还设有弹性元件116,弹性元件有将活塞114远离第一端盖112的趋势,优选,弹性元件116是弹簧,弹性元件116一端支撑在第一端盖112内侧伸出弹簧座112a中,弹性元件116另一端支撑在活塞114第一端伸出的弹性元件座114a中;
如图14至图15所示,活塞114第二端与第二端盖113内侧接触限位,并且接触的面积要尽量做小,活塞114第二端与第二端盖113内侧之间的区域与且仅与探测口111b连通,优选,活塞114第二端伸出的第二限位114c与第二端盖113内侧伸出的第一限位座113a接触;
活塞114受到弹性元件116施加的朝向活塞114第二端的力,以及探测口111b的气压作用在活塞114有效面积(即活塞114外径截面积)上的朝向活塞114第一端的力。如图12至图13所示,当探测口111b的气压高到足以克服弹性元件116的弹力,活塞114便向活塞114第一端的方向运动直至与第一端盖112内侧接触限位,此时第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域与且仅与进气口111c连通,气道114d的两端都在第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域内,第二密封圈115b和第三密封圈115c之间的区域与且仅与出气口111a连通,此时,控制器11所控制的负压系统处于建负压状态。如图14至图15所示,当探测口111b的气压降低至不足以抵抗弹性元件116的弹力,活塞114便向活塞114第二端的方向运动直至与第二端盖113内侧接触限位,此时气道114d的两端分别连通了第一密封圈115a和第二密封圈115b之间的区域以及第二密封圈115b和第三密封圈115c之间的区域,使得进气口111c与出气口111a连通,此时,控制器11所控制的负压系统处于常流状态。通过设置弹性元件116的弹力实现对负压系统压力阈值的设定。
壳体111、活塞114、第一端盖112和第二端盖113,优选非金属材料,采用注塑工艺,第一端盖112或第二端盖113与壳体111注塑在一起,另一个端盖可以与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连;也可以第一端盖112和第二端盖113与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连。
密封圈可以是O形圈、矩形圈、Y形圈或E形圈等,为了更好的密封,第一密封圈115a、第二密封圈115b和第三密封圈115c的使用数量可以均不小于1个。
为了简化生产工艺,避免对第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域抽吸高真空,可以在这个区域留有少量气体,使得这个区域有一个较小的气体压力。活塞114受到的朝向活塞114第二端的力,是弹性元件116施加给活塞114的力和第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力之和。通过设置弹性元件116的弹力与这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节,结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d,可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值,还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。另外,还可以取消弹性元件116,活塞114受到的朝向活塞114第二端的力,是第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力。通过设置这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节,结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d,可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值,还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。
实施例四,
在实施例一或实施例二基础上,出气口111a与进气口111c分别与软管117连接,探测口111b压力大于压力阈值时,活塞114的滑动使得软管117挤压变形,使得出气口111a与进气口111c处于非连通状态;探测口111b压力小于压力阈值时,活塞114向另一侧滑动使得软管117的挤压力减小至消失,软管变形的部位回弹,使得出气口111a与进气口111c处于连通状态,按照这个原理即实施例四。
如图16至图21所示,控制器11包括壳体111、活塞114,壳体111的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口111a、进气口111c和探测口111b,壳体111与活塞114之间设有密封圈,活塞114在壳体111内部滑动;活塞114的第一端与壳体111第一端之间的区域是独立且密闭的,活塞114的第二端与壳体111第二端之间的区域是独立的且和探测口111b连通;出气口111a、进气口111c分别与软管117的两端连接;活塞114与压块118固连,支撑座111e与壳体111固连,软管117设置在压块118与支撑座111e之间;当探测口111b压力大于压力阈值时(控制器11未安装使用时,这个口接大气时自由状态),活塞114滑动带动压块118将软管117压向支撑座111e,软管不能够通气,出气口111a与进气口111c处于非连通状态,负压系统处于建负压状态;当探测口111b压力小于压力阈值时,活塞114滑动带动压块118远离支撑座111e,软管变形部位回弹,可以通气,出气口111a与进气口111c处于连通状态,负压系统处于常流状态。
更具体的,
如图16至图21所示,壳体111内部呈圆柱形,壳体111的第一端与第一端盖112密闭固连,壳体111的第二端与第二端盖113密闭固连;活塞114外部呈圆柱形,活塞114外周设有装配密封圈的环槽,第一密封圈115a设置在活塞114外周的环槽中,为了活塞114滑动时不会倾斜,第一密封圈115a可以沿活塞114轴向设置2个及以上,这样也加强了密封性;还可以壳体111内壁设有装配密封圈的环槽,第一密封圈115a设置在壳体111内壁的环槽中,为了活塞114滑动时不会倾斜,第一密封圈115a可以沿活塞114轴向设置2个及以上,这样也加强了密封性。
活塞114第二端与拉臂114e的第一端固连,拉臂114e的第二端与压块118固连,进一步的,拉臂114e平行的设置两个,这两个拉臂114e的第二端分别与压块118的两端固连,优选,拉臂114e第二端是勾状,压块118压进拉臂114e第二端,勾状结构弹出,实现拉臂114e与压块118固连,次优选,压块118螺栓或螺钉穿过压块118旋入拉臂114e第二端。支撑座111e与壳体111内部固连,进一步的,支撑座111e是长条形,其两端与壳体111内部固连,支撑座111e位于两个拉臂114e之间。支撑座111e面向压块118的一侧设有支撑面111e’,支撑面111e’是平面,压块118面向支撑座111e的一侧设有压刀118a,压刀118a截面是三角形,拉伸方向与支撑面111e’平行,如图19所示,压刀118a与支撑面111e’的接触长度大于软管117内圆的半周长,使得软管117能充分压扁不留空隙。
如图17至图19所示,第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域是真空,且是高真空,为了便于工艺实现抽真空,壳体111侧面开设有贯穿壁的工艺口111d便于设备抽吸高真空,当抽吸真空完成后,再将工艺口111d封堵,封堵的方法可以是融化封堵针对壳体111是非金属,还可以是工艺口111d是个单向阀,或其他可以开关的阀门。为了使软管117能充分压扁不留空隙,活塞114第一端与第一端盖112内侧不会接触;第一端盖112内侧与活塞114第一端之间还设有弹性元件116,弹性元件有将活塞114远离第一端盖112的趋势,优选,弹性元件116是弹簧,弹性元件116一端支撑在第一端盖112内侧伸出弹簧座112a中,弹性元件116另一端支撑在活塞114第一端伸出的弹性元件座114a中。
如图20至图21所示,为了使软管117有能充分回位的空间,活塞114第二端与第二端盖113内侧不会接触,活塞114第二端与第二端盖113内侧之间的区域与且仅与探测口111b连通。
活塞114受到弹性元件116施加的朝向活塞114第二端的力,以及探测口111b的气压作用在活塞114有效面积上的朝向活塞114第一端的力。如图18至图19所示,当探测口111b的气压高到足以克服弹性元件116的弹力,活塞114便向活塞114第一端的方向运动,直至压块118将软管117压扁在支撑座111e,出气口111a与进气口111c处于非连通状态,此时,控制器11所控制的负压系统处于建负压状态。如图20至图21所示,当探测口111b的气压降低至不足以抵抗弹性元件116的弹力,活塞114便向活塞114第二端的方向运动直至与支撑座111e接触限位,进气口111c与出气口111a连通,此时,控制器11所控制的负压系统处于常流状态。通过设置弹性元件116的弹力实现对负压系统压力阈值的设定。
壳体111、活塞114、第一端盖112和第二端盖113,优选非金属材料,采用注塑工艺,第一端盖112或第二端盖113与壳体111注塑在一起,另一个端盖可以与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连;也可以第一端盖112和第二端盖113与壳体111通过装配、胶结、摩擦焊、激光焊、超声波焊等工艺固连。壳体111与支撑座111e一起注塑,活塞114与拉臂114e一起注塑;出气口111a、进气口111c分别与软管117的两端连接,连接方式可以是装配后胶结,也可以是应用现有管路接口方式装配连接。
密封圈可以是O形圈、矩形圈、Y形圈或E形圈等。
为了简化生产工艺,避免对第一密封圈115a与第一端盖112之间的区域抽吸高真空,可以在这个区域留有少量气体,使得这个区域有一个较小的气体压力。活塞114受到的朝向活塞114第二端的力,是弹性元件116施加给活塞114的力和第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力之和。通过设置弹性元件116的弹力与这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节,结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d,可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值,还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。另外,还可以取消弹性元件116,活塞114受到的朝向活塞114第二端的力,是第一密封圈115a与第一端盖112之间的较小的气压作用在活塞114有效面积上的力。通过设置这个小气压的大小实现对负压系统压力阈值的调节,结合使用带有单向阀或可开闭阀门的工艺口111d,可以在控制器11装配在具体的系统中精细方便的调节压力阈值,还可以在控制器11的第一密封圈115a与第一端盖112之间较小的气压时间久了变化后进行调节修复。
以上实施例一至实施例四,任意一种方案都可以与负压泵12组合成模块,即负压泵带控制器总成1,具体的,
如图22所示,负压泵带控制器总成1包括负压泵12、控制器11和单向阀13,这三个部件的连接方式与实施例一至实施例四中一致,形成一个总成应用。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种控制器,控制由负压泵(12)、单向阀(13)和负压消耗器(2)组成的负压系统,其特征是,
所述的控制器(11)是机械结构,包括壳体(111)和活塞(114);
壳体(111)的外侧设有贯穿内外壁的通孔分别是出气口(111a)、进气口(111c)和探测口(111b);
壳体(111)与活塞(114)之间设有密封圈,活塞(114)在壳体(111)内部滑动;
当探测口(111b)压力大于压力阈值时,出气口(111a)、进气口(111c)分别与相互独立的区域连通;
当探测口(111b)压力小于压力阈值时,出气口(111a)与进气口(111c)连通相同的区域;
出气口(111a)与单向阀面向负压泵(12)的一侧连接;
进气口(111c)通向大气;
探测口(111b)与单向阀面向负压消耗器2的一侧连接。
2.根据权利要求1所述的一种控制器,其特征是,
壳体(111)内部呈圆柱形,
壳体(111)的第一端与第一端盖(112)密闭固连,
壳体(111)的第二端与第二端盖(113)密闭固连;
活塞(114)外部呈圆柱形,活塞(114)外周设有装配密封圈的环槽,从活塞(114)的第一端至第二端依次设置有第一密封圈(115a)、第二密封圈(115b)和第三密封圈(115c)。
3.根据权利要求2所述的一种控制器,其特征是,
当探测口(111b)压力大于压力阈值时,第一密封圈(115a)和第二密封圈(115b)之间的区域与且仅与进气口(111c)连通,第二密封圈(115b)和第三密封圈(115c)之间的区域与且仅与出气口(111a)连通;
当探测口(111b)压力小于压力阈值时,第一密封圈(115a)和第二密封圈(115b)之间的区域与进气口(111c)连通,还与出气口(111a)连通;
活塞(114)与第二端盖(113)内侧之间的区域与且仅与探测口(111b)连通。
4.根据权利要求2所述的一种控制器,其特征是,
第一密封圈(115a)与第一端盖(112)之间的区域是真空;
第一端盖(112)内侧与活塞(114)第一端之间还设有弹性元件(116),弹性元件有将活塞(114)远离第一端盖(112)的趋势。
5.根据权利要求2所述的一种控制器,其特征是,
第一密封圈(115a)与第一端盖(112)之间的区域有较小的气体压力。
6.根据权利要求4所述的一种控制器,其特征是,
壳体(111)侧面开设有贯穿壁的工艺口(111d),与第一密封圈(115a)与第一端盖(112)之间的区域连通,当抽吸真空完成后,将工艺口(111d)封堵。
7.根据权利要求6所述的一种控制器,其特征是,工艺口(111d)是可以开关的阀门。
8.根据权利要求2所述的一种控制器,其特征是,
活塞(114)第一端与第一端盖(112)内侧接触限位。
9.根据权利要求2所述的一种控制器,其特征是,
活塞(114)第二端与第二端盖(113)内侧接触限位。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种控制器的控制方法,其特征是,包括以下步骤,
1)探测口(111b)与单向阀面向负压消耗器(2)的一侧连接;
2)出气口(111a)与单向阀面向负压泵(12)的一侧连接;
3)控制器(11)持续检测负压消耗器(2)中的绝对压力,并与预设阈值进行比对;
4)当控制器(11)检测负压消耗器(2)中的绝对压力大于预设阈值,出气口(111a)、进气口(111c)分别与相互独立的区域连通,负压系统处于建负压状态;
5)当控制器(11)检测负压消耗器(2)中的绝对压力小于预设阈值,出气口(111a)与进气口(111c)连通相同的区域,负压系统处于常流状态;
所述的控制器(11)是机械结构;
所述的常流状态是,负压泵(12)进气口与大气连通,负压泵(12)连续抽吸大气的状态。
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