CN109306926B - 用于流体泵的阀组件和止回阀 - Google Patents

用于流体泵的阀组件和止回阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于流体泵的阀组件，包括阀体；限定在阀体中的流体入口和流体出口；阀座；以及设置在阀体中的入口盘，该入口盘具有内部部分、固定在阀体内的外部部分、以及连接在内部部分和外部部分之间的多个支腿，以使得内部部分能够在抵靠阀座的第一位置和与阀座间隔分开的第二位置之间移动。支腿、内部部分和外部部分之间的连接向内部部分提供弹簧偏压力以抵抗内部部分从第一位置的移动。多个支腿、内部部分和外部部分被构造成使得弹簧偏压力在施加到入口盘的内部部分时是非对称的。

Description

用于流体泵的阀组件和止回阀
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年7月3日提交的以下临时申请的权益：申请号62/528,348、名称为“组合式入口和出口止回阀座（Combined Inlet and Outlet Check Valve Seat）”的申请；申请号62/528,345、名称为“非对称弹簧阀盘（Asymmetric Spring Valve Disk）”的申请；申请号62/528,356、名称为“螺线管的液压阻尼（Hydraulic Damping of a Solenoid）”的申请；申请号62/528,412、名称为“燃料泵阀构造及组件（Fuel Pump ValveConfiguration and Assembly）”的申请；申请号62/528,351、名称为“燃油泵螺线管组件方法（Fuel Pump Solenoid Assembly Method）”的申请；申请号为62/528,417、名称为“燃料输送单元组件及操作（Fuel Sending Unit Assembly and Operation）”的申请。这些临时专利申请的内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于流体泵的阀组件，并且特别地涉及一种具有非对称弹簧阀盘的阀组件。
背景技术
现有的燃料泵止回阀使用连接到单独的阀密封元件的非对称弹簧。存在两个不同的部分。该弹簧具有外环，其中，两个支腿延伸到具有小环的中间位置。阀密封元件突出通过小环的中间，并且橡胶止动件/衬套压在阀密封部件上以确保弹簧与阀密封元件齐平。在阀密封元件的一个面上存在O形环，该O形环用于将加压室从通风室密封。连同包围二者的壳体一起，阀密封元件和弹簧用作典型的压力止回阀。当弹簧处于伸展位置时，弹簧推动阀密封元件以密封并且不让液体流过；并且当弹簧处于压缩位置时，阀密封元件移动到允许流离开加压室的主体的区域。与阀密封元件结合使用的弹簧被非对称地制成。利用这种特性，弹簧在阀密封元件的周界周围施加不均匀的力。在这种情况下，当阀受到压力时，具有最小量的力的阀密封元件上的位置将快速提升，导致阀类似于铰接门地打开。这种特性使阀响应更快且更稳定，因为由颤动引起的阀打开的变化现在处于控制之中。
另一种现有止回阀是典型的球弹簧/针弹簧止回阀。这种止回阀与上述阀非常类似地工作，只是它使用弹簧和球来代替弹簧和盘作为动态密封元件。该球是球体并且由于施加在球体上的压力而打开。这通常提供较慢的阀响应，因为球周围的牵引远小于平坦盘周围的牵引。球的质量通常明显大于盘的质量，从而也引起较慢的阀响应，这能够引起低效的回流，尤其是当阀需要以高频率（例如，大于80Hz）操作时。
为了使这种现有的止回阀正常工作，需要总共四个部分来形成“弹簧阀密封元件”组件。更多的材料引起更高的材料构建成本以及制造成本。先前的止回阀还不能解决高频操作的能力，这可能是由于附接到弹簧的阀密封元件的质量而引起的。 此外，在止回阀的情形中可能使用化学品的区域，现有阀中存在的O形环和橡胶密封件在高频流体施加中可能不耐用。由于四部分式弹簧密封阀设计，安装和装配尺寸在小型应用中也是不方便的。
发明内容
根据示例实施例，本发明公开了一种用于流体泵的阀组件，该阀组件包括阀体；限定在阀体中的流体入口和流体出口；阀座；以及设置在阀体中的入口盘，该入口盘具有内部部分、固定在阀体内的外部部分、以及连接在内部部分和外部部分之间的多个支腿，以使得内部部分能够在抵靠阀座的第一位置和与阀座间隔分开的第二位置之间移动，并且弹簧偏压力被施加至内部部分以抵抗内部部分从第一位置的移动。多个支腿、内部部分和外部部分被构造成使得弹簧偏压力是施加到入口盘的内部部分的非对称弹簧偏压力。
当内部部分处于第一位置时，弹簧偏压力没有被施加至内部部分。多个支腿是四个支腿。
在示例实施例中，所述多个支腿中的第一腿的至少一个尺寸不同于多个支腿中的至少一个第二支腿的至少一个尺寸。
在另一个示例实施例中，阀组件进一步包括止动构件，该止动构件具有止动表面，当内部部分处于第二位置时，入口盘的内部部分接触抵靠该止动表面，并且当入口盘的内部部分处于第二位置时，内部部分不接触该止动表面。
在一个方面中，支腿与内部部分的连接位置围绕内部部分均匀地分布。在另一方面中，支腿与内部部分的连接位置围绕内部部分不均匀地分布。
内部部分可以是环形形状和半环形形状中的一种。
入口盘可包括以下内容中的至少一个：内部部分和外部部分彼此不同心；内部部分的外径向边缘与内部部分的内径向边缘不同心；以及外部部分的外径向边缘与外部部分的内径向边缘不同心。
内部部分和外部部分可以被构造成使得入口盘的内部部分的第一区段在内部部分的其他区段从阀座移动之前而从阀座移动，入口盘和阀座形成阀组件的入口阀的至少一部分，阀体包括与入口阀流体连通的入口流体通路，以及入口流体通路设置在阀座和入口盘的内部部分的第一区段的正下方。
内部部分可以是环形的、在入口盘的径向中心部分中具有通孔，外部部分可以是环形的。
另一示例实施例涉及一种止回阀，该止回阀包括阀体；限定在阀体中的流体入口和流体出口；阀座；以及设置在阀体内的盘，所述盘具有内部部分、固定在阀体内的外部部分，以及连接在内部部分和外部部分之间的多个支腿，以使得内部部分能够在抵靠阀座的第一位置和与阀座间隔分开的第二位置之间移动。弹簧偏压力被施加到内部部分以抵抗内部部分从第一位置的移动。支腿、内部部分以及外部部分被构造和设置成使得弹簧偏压力是施加到入口盘的内部部分的非对称弹簧偏压力。
附图说明
图1是根据示例实施例的燃料泵的阀组的一部分的横截面图；
图2是图1的燃料泵的阀组部分的放大透视图；
图3是图1的燃料泵的阀组部分的横截面图；
图4是图1的阀组的阀座的透视顶视图；
图5是图1的阀组的阀座的透视底视图；
图6是图1的阀组的阀座和入口盘的透视顶视图；
图7是处于抽出位置的图6的入口盘的透视图；
图8是根据另一示例实施例的处于抽出位置的入口盘的透视图；
图9是根据又一示例实施例的处于抽出位置的入口盘的透视图；
图10是根据另一示例实施例的入口盘的顶视平面图；以及
图11是其中具有图1的阀组的燃料泵的示意图。
具体实施方式
示例实施例通常涉及用于燃料泵的阀组或阀组件，该燃料泵将燃料泵送到具有汽油燃烧发动机的设备（诸如，两轮或四轮车辆）的燃料管线中。燃料泵被构造成浸没在车辆的燃料箱或燃料泵作为其一部分的其他设备内。泵由该设备的ECU控制。阀组包括具有组合式阀座的入口止回阀和出口止回阀。阀组可操作地连接到螺线管动力组或组件以形成燃料泵。
示例实施例涉及燃料泵的阀组。该泵在适当的压力下提供从燃料箱向燃料管线（未示出）“输送”的过滤的、按体积计量的燃料。该“输送”的燃料使燃料管线保持在通向燃料管线另一端的燃料喷射器（未示出）的适当压力下。这允许移除返回管线、管线过滤器和压力调节器。该泵由电子控制单元（ECU）命令并且通常与也由ECU（未示出）控制的燃料喷射器的时序同步地运行，致动以在适当的时间提供燃料。
要理解的是，本文中对“上游”和“下游”的引用是相对于燃料流过阀组泵的方向。
如图1至图3所示，阀组或阀组件12包括泵体25、衬套26、以及保护阀30，衬套26至少部分地设置于泵体25中并具有通孔，柱塞24在通孔中可移动地位移，保护阀30设置在泵体25内。柱塞24连接到螺线管动力组的电枢（未示出），以使得保护阀30受到与阀组12连接的动力组的控制。
泵体25包括限定在其中的燃料入口通路32（图1），经过保护阀30的流体流过该燃料入口通路32。泵体25进一步包括一个或多个流体出口通路34，燃料在离开泵体25之前经过该流体出口通路34。在燃料入口通路32和燃料出口通路34之间设置有入口盘36、阀座38和出口盘40。阀座38固定地设置在泵体25内。在图2和图3在清楚可见，入口盘36的一部分可移动地设置在衬套26和阀座38之间，出口盘40设置在阀座38的下游。出口弹簧42设置在泵体25内以便抵靠阀座38偏压出口盘40。入口盘36和阀座38用作阀组12的入口止回阀，以及出口盘40、出口弹簧42和阀座38用作阀组12的出口止回阀。流体入口通路32的纵向轴线垂直于阀座38的侧向或径向轴线，并且每个流体出口通路34的纵向轴线垂直于燃料流出阀座38的方向。
在泵体25内具有用于保持燃料的多个室。参照图1至图3，入口室44至少部分地形成在燃料入口通路32内位于入口盘36的上游。泵室46至少部分地限定在柱塞24设置在其中的衬套26的通孔内，并且包括入口盘36下游以及出口盘40上游的空间。出口室48设置在出口盘40的下游，并且至少部分地限定在燃料出口通路34内。如图1和图2所示，入口室44围绕或环绕出口室48。
大体上柱形的柱塞24与衬套26的纵向轴线同轴地设置。为了减小或最小化泵室46的体积，在燃料泵操作的某些部分期间柱塞24的末端低于入口盘36的“止动”表面并且非常靠近阀座38，而在其他时间，柱塞24位于衬套的这样的止动件26A上方并且处于与柱塞24配合的衬套26的紧密间隙内以便在操作时形成“密封”。该密封通过具有相对小的直径间隙（例如，5-15微米）而形成，该直径间隙使得在压缩冲程期间燃料难以泄漏，但通过允许泵室46中的空气在不要求空气经过燃料管线的情况下离开而在燃料泵的灌注（priming）期间有帮助。
在图4和5中清楚地示出，阀座38是由金属、塑料或类似刚性材料构成的盘或柱形构件。阀座38包括轴向限定或几乎轴向通过阀座的多个孔口38A。在所示示例实施例中，孔口38A环绕阀座38的径向中心，并且围绕该中心均匀分布并以螺栓圆周（bolt circle）图案设置。孔口38A的数量和尺寸可以取决于阀组12的特定应用而变化。至少一个孔口38A设置在入口室44的正上方。从入口室44流到泵室46的燃料经过孔口38A，并且推动入口盘36的一部分远离阀座38，由此打开入口止回阀并形成进入泵室46的燃料路径。孔口38A环绕孔口38C，孔口38C被轴向地限定通过阀座38的径向中心。孔口38C具有比孔口38A更大的直径。
阀座38包括沿着阀座的上表面限定的相对浅的凹槽38D。每个孔口38A的下游端位于凹槽38D内。该凹槽38D至少具有孔口38A的宽度，并且围绕阀座38延续或延伸360度，以确保每个孔口38A位于凹槽38D内。凹槽深度可以变化，但通常不超过阀座38D自身厚度的一半。
阀座38的顶部是平坦的和/或平面的，并且具有抛光的完成面以有助于密封，因为入口盘36接触抛光区域。如在图6中清楚所示，入口盘36仅覆盖阀座38的顶表面的径向外部部分以及孔口38A连同凹槽38D。阀座38的径向中心部分（孔口38C所在的位置）未被入口盘36覆盖。阀座38和入口盘36之间的入口界面是金属对金属的，并且两个部件都是平坦且光滑的以提供密封。该入口盘36在凹槽38D的任一侧与阀座38密封，因此入口盘36的大部分实际上不触碰阀座38。凹槽38D允许入口盘36和阀座38的顶部之间的减少的接触或最小接触，以及允许在阀组12的操作期间入口流体压力连通到入口盘36的大量区域，如下面更详细地讨论的。凹槽38D内的空间和孔口38A中的空间形成入口室44的一部分。
如图5所示，阀座38的底表面具有两个径向分开但同心的凸起的座环38B，座环38B模制到底表面上并且从底表面延伸。座环38B1是径向最外侧的座环38B，其结合在阀座38的外径和孔口38A的螺栓圆周之间。座环38B2结合在中心孔口38C和孔口38A之间。该座环38B具有沿着环的内径增加的额外突起或唇部38E（图3），以便比座环38B2和座环38B1的其余部分沿轴向方向更延伸远离入口盘36。沿着该突起38E是平坦的圆形出口盘40密封接触阀座38的底部的位置，并且在泵室46和出口室48之间提供密封。在图2和3中清楚地示出，入口室44至少部分地限定在两个座环38B之间，并且泵室46部分地限定在中心孔口38C中的空间和内座环38B2内的空间中。环38由弹力的、弹性的和/或可压缩的材料（诸如，橡胶）构成。如图2和图3所示，座环38B2为出口盘40提供密封表面，并且座环38B1和38B2为阀体25内的壁提供密封表面，以便至少部分地限定入口室44和燃料入口通路32。除了在泵室46和出口室48之间提供密封接触以及控制燃料流之外，座环38B2还在入口室44与泵室46和出口室48中的每一个之间提供密封。座环38B1在入口室44和泵室46之间提供密封。
如所提到的，入口盘36的一部分能够在衬套26和阀座38之间位移。如图2和图3所示，衬套26包括止动件26A，当入口盘36与阀座38分离时，入口盘36的一部分接触抵靠止动件26A，从而允许燃料从入口室44流到泵室46。止动件26A的高度用于控制入口盘36中的最大应力小于入口盘36的材料的无限寿命疲劳极限，同时允许入口盘36与阀座38的足够的打开分离以便不限制进入流率。衬套26还包括台阶26B，在示出的实施例中台阶26B设置在止动件26A的径向内侧，以便减小衬套26与入口盘36的接触表面，由此当入口盘36返回到其抵靠阀座38的位置时提供其更容易的分离。
参照图6，其描绘了处于堆叠设置的入口盘36和阀座38，入口盘36包括径向内部部分或带状部36A以及径向外部部分或带状部36B。在所示示例实施例中，外部部分36B固定在阀体25内。在没有压力的情况下，入口盘36的内部部分36A设置在阀座38的凹槽38D上，使得内部部分36A接触限定凹槽38D的径向范围的径向内边缘表面和径向外边缘表面。在内部部分36A和外部部分36B之间连接有多个支腿或连接板36C。支腿36C在内部部分36A和外部部分36B之间延伸并且被构造成用作弹簧，以允许内部部分36A相对于外部部分36B提升或以其他方式升高，同时一旦提升力减小则朝向阀座38推动内部部分36A。在示例实施例中，在给阀组12可操作地连接的动力组的螺线管通电期间，使得柱塞24移动远离阀座38，因此增加泵室46的尺寸并在入口室44与泵室46之间形成压力差。当该压力差超过与支腿36C相关联的偏压力时，使得入口盘36的内部部分36A与阀座38分离并且朝向衬套26移动，由此允许燃料经过孔口38A。随后，当螺线管断电时，柱塞24朝向阀座38移动以便减小泵室46的尺寸并且增加其中的压力，内部部分36A移动远离衬套26并且返回到其与外部部分36B基本处于同一平面的初始位置。在示例实施例中，一个或多个支腿36C的尺寸不同从而提供非对称弹簧，其中，内部部分36A的第一区段在内部部分36A的其他区段从阀座38提升之前而提升远离阀座38，并且内部部分36A的另一区段在内部部分36A的其他区段从衬套26移动至阀座38之前而从衬套26移动至阀座38。在示例实施例中，每个支腿36C与每个其他支腿36C不同地被构造。
与现有装置相比（在现有装置中，在密封方向上使用预加载弹簧以改善关闭状态下的泄漏状况），在示例实施例中，入口盘36平坦置于（无应力）平面阀座38上，而没有安装预载荷抵靠座38保持盘36。这种平坦/无负载状况允许入口盘36在流动停止时关闭，因为非常小的流能够经过。该特性使燃料通过阀组12的进入流动时间最小化或减少。当源中的压力高于液体的压力时，在入口盘36与阀座38分离时非对称载荷出现。该力允许盘36的内部部分36A倾斜。当进入流足够高时，内部部分36A的该倾斜区段接触衬套26的止动件26A。随着流减少（即，当由于进入流使得压差较小时），该力趋于利用剥离和/或以剥离的方式使内部部分36A与止动件26A分离，并且当流进一步减少时，入口盘36的内部部分36A与止动件26A分离并且再次接触阀座38。
在图6和图7所示的实施例中，内部部分36A和外部部分36B具有环形形状。要理解的是，内部部分和外部部分中的一个或两个可以具有不同的形状。
入口盘36是薄弹簧钢阀盘，其具有保持存在于盘36的内部部分36A中的阀几何结构的外部部分36B。外部部分36B通过夹持或者其他合适的方法连接至阀体25。多个支腿36C沿着内部部分36A的内径从外部部分36B以不同的角度设置。参见图6和图7。四个腿36C沿着外部部分36B的内径以给定距离径向分叉。支腿36C连接到内部部分36A，内部部分36A是入口阀的环形部分。内部部分36A借助于四个支腿36C悬置在外部部分36B的中心。支腿36C的长度、角度和宽度可以变化以便控制由于施加在其上的压力而引起的内部部分36A的偏转量。入口盘36整体具有相同的材料，并具有高度抛光的表面完成面以用于与阀座38的表面进行密封。内部部分36A取代了在现有装置中使用的阀密封元件和O形环。由于弹簧围绕内部部分36A构建，因此不需要橡胶衬套来连接内部部分36A和外部部分36B，因为这些部分已经通过几何结构设计本身而自然地连接。
入口盘36是不锈钢弹簧，其用作密封带和弹簧的双重目的。非对称入口盘36能够与各种流体一起操作。在盘36可以安装在小空间中并且可以操作以使得内部部分36A可以与盘上方的表面接触的情况下，悬挂内部部分36A的支腿36C的长度、角度和宽度可以被构造成使得确保与内部部分36A的连接处的支腿36C不会碰到任一止动表面。换句话说，入口盘36可以被设计成确保支腿和内部部分36A之间的连接具有比内部部分36A的其余部分更低的偏转。利用这种特性，连接到内部部分36A的支腿36C将不会抵靠表面而磨损从而导致过早的弹簧疲劳。这种疲劳最终可能导致过早的变化或完全失效，其中，支腿36C完全从内部部分36A脱离。内部部分36A已经被最大化或者以其他方式增加以便减少随着时间的磨损。除了这些优点之外，入口盘36上没有预加载使得最小化或者以其他方式降低了关闭速度从而减少磨损，这进而减少了阀组12的入口阀的寿命期间的性能的动态变化。
如所提到的，非对称弹簧入口盘36平坦置于阀座38上并且在一个部件中用作密封件和弹簧。该应用适用于某些泵（诸如某些燃油泵），其中，止回阀必须安装在非常小的区域内，或者泵倒角非常小以至于现有装置中所述的典型的球形止回阀或止回阀不能方便地安装。同样，在阀组12中使用入口盘36允许泵室48的死体积最小或者以其它方式明显减小，因为入口盘36的不锈钢弹簧允许以小的弹簧位移实现非常大的流动面积。
支腿36C的角度、长度和宽度已经相对于外部部分36B和内部部分36A被构造，其中，内部部分36A每次将从其密封的同一地点的阀座38的表面提升/剥离。换句话说，由于弹簧支腿构造，内部部分36A的一个区段具有施加至其的最小量的弹簧偏压力。内部部分36A的该区段将在压力下在内部部分36A的其他区段之前首先打开，由此防止入口盘36在打开时颤动。已知这种颤动导致流过由盘36和所讨论的密封件形成的密封表面的流体的变化。该特性允许盘36从一个区段至另一个区段剥离，远离所讨论的表面。一旦允许盘36剥离，盘36的其余部分基于施加到盘36的内部部分36A的压力而在指定的完整行程中继续。
入口盘36能够使用其内部部分36A的平坦表面区域来保持入口阀打开，同时液体（燃料）流过入口并且将其动量传递到盘36。相反地，球/针阀允许流体在其周围更流畅地行进，并且具有小得多的力被传递以保持球/针阀打开。示例实施例的入口止回阀的入口盘36在打开（即，从阀座分离）时从阀座38剥离，并且以防剥离的方式置于最大打开位移止动件26A上，并且然后在关闭时从最大位移止动件26A剥离，并且然后以防剥离的方式抵靠阀座38重新放置。该特性使得状态条件的变化极其快速且可重复。示例实施例的入口止回阀具有下述优点：与球式和针式止回阀以及其他现有止回阀相比具有显著小的移动质量，这允许当前的入口阀由于减小的惯性而更快地改变状态。与现有的止回阀相比，该入口止回阀的另一个优点是为给定的偏转形成的流动面积。与现有止回阀相比，示例实施例的入口止回阀产生显著更大的流动面积（2-5倍）。这些特性结合在一起形成具有接近数字性能的无源入口止回阀。入口盘36的封装尺寸允许非常紧凑的安装。
入口盘36的其它实施例包括不具有同心的外边缘和内边缘的盘的内部部分36A。在该替代实施例中，盘36的内部部分36A通常不是圆形的。此外，支腿36C可能没有均匀地或接近均匀地分布在内部部分36A和/或外部部分36B周围。图8示出了入口盘36，其中，三个支腿36C的连接位置不是围绕内部部分36A的径向外边缘或外部部分36B的径向内边缘均匀分布。这也能够被看作是图6和图7的实施例中缺失四个支腿36A中的一个。如所示，支腿36C围绕内部部分36A的外径向边缘仅分布约180度。在该实施例中，支腿36C可以相对于如上所述的长度、宽度和角度相同，或者可以不同。在另一个实施例中，入口盘36的内部部分36A和外部部分36B中的一个或多个可以具有非对称的形状。换句话说，部分36A或36B的内径和外径可能彼此非对称或者甚至不完整。图9示出入口盘36，其中，内部部分36A具有部分环形、半环形和/或C形形状（其中，三个支腿36C围绕其外径向边缘连接至内部部分36A）。在另一个实施例中，可能确实两个或更多个支腿与外部部分36B的连接。与图8的实施例类似，图9的实施例可以具有彼此相同或不同（长度、宽度和角度）的支腿36C。一个支腿36C可以被切断或移除以便允许盘36相对于其他方向在一个方向上急剧地倾斜。在图9的实施例中，要理解的是，阀座38的孔口38A将不会完全围绕其孔口38C并且将替代地沿着邻近于内部部分36A的阀座38设置。
尽管上面描述并在图6至图8中示出的入口盘36具有同心的内部部分36A和外部部分36B，并且具有同心的内部部分36A的外径向边缘和内径向边缘，要理解的是，内部部分36A和外部部分36B可能具有非同心的形状。例如，图10示出了入口盘36，其中，内部部分36A和外部部分36B相对于彼此不同心。 此外，内部部分36A的外径向边缘与其内径向边缘不同心；并且外部部分36B的外径向边缘与其内径向边缘不同心。要理解的是，入口盘36可以具有一个或多个这种不同心的特征。
在图2和3中清楚地示出，阀组12进一步包括止动线50，止动线50是由不可压缩材料（诸如，金属或刚性塑料）构成的环形构件。止动线50在阀座38的径向外端处设置在阀体25中，使得止动线50被设置成邻近于座环38B1并且在其径向外侧。止动线50的直径的尺寸类似于座环38B1的轴向延伸量，诸如，具有略小于该轴向延伸的直径。在止动线50由不可压缩材料构成的情况下，止动线50用于限制座环38B1和38B2的压缩量。尽管附图将止动环50描绘为具有圆形横截面，但要理解的是，止动环可具有不同的横截面形状。
参照图1和图2，出口弹簧42容纳在类似于杯形的弹簧保持器52中。出口盘弹簧保持器52的内表面以大体上柱形形状开始，并且然后在保持器的顶部上方的一距离处径向向外渐细，以便增加内径并减小保持器顶部的厚度。由于出口弹簧保持器52的顶部也是出口阀的阀止动件（其设定出口盘40的行程），内表面的渐细有助于使出口弹簧42居中并且防止弹簧被挤夹。出口弹簧保持器52的壁厚大部分是恒定的，并且内侧表面上的渐细在外表上也类似。在保持器52的外侧上的该表面渐细确保了在燃料出口通路34中的阀体25的基部处的三个肋中的整齐的（clean）压配合。
在燃料泵的正常操作期间，通过向螺线管施加电流来致动螺线管动力组，从而构建电流产生的磁力，该磁力开始移动与柱塞24连接的动力组的电枢。柱塞24远离阀座38移动，这增加了泵室46的尺寸并且降低了其中的压力。泵室46中的较低压力在入口盘36上形成差别压力。面向入口盘36并且与其相邻的阀座38上的浅凹槽38D允许入口室44的压力被传递到大的表面积，从而增加差别压力并且帮助阀组12抵抗粘性驱动的静摩擦（stiction），该粘性驱动的静摩擦将减缓入口盘36与阀座38的分离。一旦入口盘36上的差别压力超出盘的内部弹簧（即，支腿36C）将盘36抵靠座38保持在入口止回阀的密封位置中的能力时，入口盘36将打开，内部部分36A从阀座38提升。特别地，入口盘36上的差别压力在由支腿36C形成的非对称弹簧的刚性最低的位置处提升入口盘36的内部部分36A，以便触发剥离效果并且改善入口盘36的打开时间的可重复性以及缩短该打开时间。为了进一步利用入口盘36的非对称性，该盘上的非对称弹簧部分的最弱/刚性最低点的径向位置被标记有缺口36D。该缺口36D用于将入口盘36定向成使盘的刚性最低的部分对准成位于供给入口室44的燃料入口通路32的正上方。这允许直接来自保护阀30的燃料具有通过阀座38上的流孔口38A的大体上直的路径并且冲击在入口盘36上，从而提供入口盘36的更多分离，这减少了填充泵室46所需的时间。可能需要循环的整个其余部分使得入口室44利用设置有燃料泵的燃料箱来达到压力稳定。在完成电枢和柱塞24的完整行程之后，螺线管保持激活/通电一小段时间，以便允许泵室46完全填充。随着泵室46的压力接近入口室44的压力，进入的燃料速度降低。入口阀盘36的非对称性也在与衬套26分离期间被使用，因为与衬套的分离开始于入口盘36受最硬弹簧作用影响的部分，然后盘36从衬套26剥离并返回至阀座38。当进入的燃料的动量充分减小时发生这种情况，使得入口盘36的内部部分36A从衬套26的止动件26A（该止动件26A在台阶26B处呈台阶状以便减少衬套26与入口盘36的接触表面）剥离并返回到阀座38，从而阻止进入的燃料流入泵室46。
当螺线管动力组断电并且螺线管中的磁场衰减时，螺线管的电枢被校准弹簧推动，并且柱塞24的所产生的运动增加了泵室46中的压力。当泵室46和出口室48之间的差别压力超出出口阀弹簧42的负载，出口盘40与阀座38上的座环38B2的突出部38E分离，并且燃料从泵室46流入出口室48。离开泵室46的燃料流在到达燃料出口端口之前转动90度，从而向低质量出口盘40传递动量。增加被设计用于使出口盘40移动的力以允许在小于1毫秒内的完全流动，燃料流被推动通过出口盘40的外径和阀体25的壁之间的小环带以形成高速，这利用了薄的锋利边缘出口盘40的高牵引系数（drag coefficient）的优点。这种牵引和传递的动量导致出口盘40的几乎数字式（打开/关闭）运动。当出口盘40受力离开阀座环38B2时，力将势能增加到出口弹簧42中。离开泵100的燃料在通往出口端口并进入燃料管线的途中经过三个燃料出口通路34（图1）。在出口弹簧保持器52的基部处还有一个小孔，其允许保持器内部和外部的压力均衡，同时出口盘40抵靠保持器52的边缘或顶部处的止动件受力。这种均衡压力减小了出口盘42与出口弹簧保持器52的边缘和/或出口盘止动件的分离时间。出口盘止动件还具有小的接触面积以便减少出口盘40和止动件之间的流体静摩擦，从而进一步改善分离时间和一致性。当燃料离开出口室48时，柱塞24接近阀座38。
图11是示出具有联接到阀组12的螺线管动力组或组件100的流体泵10的框图。在所示示例实施例中，流体泵10是燃料泵，但是要理解的是，流体泵10可以用于在其他应用中泵送其他流体。阀组12可操作地连接到螺线管动力组100以用于将燃料从阀组12的流体入口302泵送到流体出口304。流体出口304被构造成连接到流体管线（未示出）以用于在压力下供应液体。ECU（未示出）控制螺线管动力组100以使其中的电枢以往复方式移动，这使得燃料经由入口室44和入口阀从流体入口302流到泵室46，并且经由出口室48和出口阀从泵室46流到流体出口304，如上所述。螺线管动力组100和流体泵10的特定特征可以包括在上面的交叉引用部分中指出的美国专利申请中描述的特征。
示例实施例在以高频操作并且基于使用入口和出口止回式阀的正排量泵的原理工作的其他流体泵送应用中将是非常有用的。上述阀门构造允许非常紧凑的阀组12以及具有相对小的位移以用于非常大的流量的燃料泵100。空间有限的任何泵送应用将非常适合于所公开的实施例。
阀座38可以由模制塑料构成，该模制塑料具有将座环38B模制到塑料的二次加工。阀座38可以被光刻并具有用于孔口38A和/或38C的模制橡胶密封环的二次加工。阀座38可以被冲压或压印并具有对橡胶进行模制以形成密封环的二次加工。
阀座38可以沿着座的顶部的外径凸起或偏移。这允许入口盘36在不同高度处夹持到阀座38。
阀座38可以与上述内容类似地被制造，但是代替于在座的入口侧上具有金属对金属的密封界面，橡胶模制工艺可以将橡胶添加到给定高度的每个孔口38A的外径。阀座38的平坦度不需要被紧密控制，因为围绕每个孔口38A的橡胶环可以顺应以便容易地抵靠入口盘36密封。当孔口38A的密封表面凸起时，入口盘36可以仍然与阀座38齐平。这意味着入口盘36抵靠给予燃料泵10入口开启压力的橡胶入口而被弹簧加载。该高度可以内调节以便将入口盘的开启压力调节到所需数量。
在某些情形或设计中，需要控制通过入口的一定量的泄漏。在该情况中，能够对阀座的顶部进行二次磨削加工。例如，从盘的正中心开始的径向凹槽能够被磨削至阀座上，该径向凹槽朝向盘的外侧围绕该部件延伸360度。由磨削引起的凹槽的深度能够被改变以便使泄漏最小化。这有助于控制穿过入口盘和阀座之间的密封表面的方向上的泄漏。
本文中已经以说明性的方式描述了示例实施例，并且要理解的是，已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质而不是限制性的。显然，根据上述教导，本发明的许多改进例和变型例都是可能的。以上描述本质上仅是示例性的，并且因此，可以根据其做出变型例而不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于流体泵的阀组件，包括：
阀体；
限定在所述阀体中的流体入口和流体出口；
阀座；以及
设置在所述阀体中的入口盘，所述入口盘具有内部部分、固定在所述阀体内的外部部分、以及连接在所述内部部分和所述外部部分之间的多个支腿，以使得所述内部部分能够在抵靠所述阀座的第一位置和与所述阀座间隔分开的第二位置之间移动，并且弹簧偏压力被施加到所述内部部分以抵抗所述内部部分从所述第一位置的移动，所述多个支腿、所述内部部分以及所述外部部分被构造成使得所述弹簧偏压力是施加到所述入口盘的所述内部部分的非对称弹簧偏压力；
其中，所述入口盘包括以下内容中的至少一个：所述内部部分和所述外部部分彼此不同心；所述内部部分的外径向边缘与所述内部部分的内径向边缘不同心；或所述外部部分的外径向边缘与所述外部部分的内径向边缘不同心。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，当所述内部部分处于所述第一位置时，弹簧偏压力没有被施加到所述内部部分。
3.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述多个支腿包括四个支腿。
4.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述多个支腿中的第一支腿的至少一个尺寸不同于所述多个支腿中的至少一个第二支腿的至少一个尺寸。
5.根据权利要求1所述的阀组件，进一步包括止动构件，所述止动构件具有止动表面，当所述内部部分处于所述第二位置时，所述入口盘的所述内部部分接触抵靠所述止动表面，并且当所述入口盘的所述内部部分处于所述第一位置时，所述内部部分不接触所述止动表面。
6.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述支腿沿着所述内部部分的连接位置围绕所述内部部分均匀地分布。
7.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述支腿沿着所述内部部分的连接位置围绕所述内部部分不均匀地分布。
8.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述内部部分是半环形形状。
9.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述内部部分是环形的并在所述入口盘的径向中心部分中具有通孔，以及所述外部部分是环形的。
10.一种用于流体泵的阀组件，包括：
阀体；
限定在所述阀体中的流体入口和流体出口；
阀座；以及
设置在所述阀体中的入口盘，所述入口盘具有内部部分、固定在所述阀体内的外部部分、以及连接在所述内部部分和所述外部部分之间的多个支腿，以使得所述内部部分能够在抵靠所述阀座的第一位置和与所述阀座间隔分开的第二位置之间移动，并且弹簧偏压力被施加到所述内部部分以抵抗所述内部部分从所述第一位置的移动，所述多个支腿、所述内部部分以及所述外部部分被构造成使得所述弹簧偏压力是施加到所述入口盘的所述内部部分的非对称弹簧偏压力；
其中，所述支腿、所述内部部分以及所述外部部分被构造成使得所述入口盘的所述内部部分的第一区段在所述内部部分的其他区段从所述阀座移动之前而从所述阀座移动，所述入口盘和所述阀座形成所述阀组件的入口阀的至少一部分，所述阀体包括与所述入口阀流体连通的入口流体通路，以及所述入口流体通路设置在所述阀座和所述入口盘的所述内部部分的所述第一区段的正下方。
11.一种止回阀，包括：
阀体；
限定在所述阀体中的流体入口和流体出口；
阀座；以及
设置在所述阀体内的入口盘，所述入口盘具有内部部分、固定在所述阀体内的外部部分、以及连接在所述内部部分和所述外部部分之间的多个支腿，以使得所述内部部分能够在抵靠所述阀座的第一位置和与所述阀座间隔分开的第二位置之间移动，并且弹簧偏压力被施加到所述内部部分以抵抗所述内部部分从所述第一位置的移动，所述支腿、所述内部部分以及所述外部部分被构造和设置成使得所述弹簧偏压力是施加到所述入口盘的所述内部部分的非对称弹簧偏压力；
其中，所述入口盘包括以下内容中的至少一个：所述内部部分和所述外部部分彼此不同心；所述内部部分的外径向边缘与所述内部部分的内径向边缘不同心；或所述外部部分的外径向边缘与所述外部部分的内径向边缘不同心。
12.根据权利要求11所述的止回阀，其中，当所述内部部分处于所述第一位置时，弹簧偏压力没有被施加至所述内部部分。
13.根据权利要求11所述的止回阀，其中，所述多个支腿包括四个支腿。
14.根据权利要求11所述的止回阀，进一步包括止动构件，所述止动构件具有止动表面，当所述内部部分处于所述第二位置时，所述入口盘的所述内部部分接触抵靠所述止动表面，其中，当所述入口盘的所述内部部分处于所述第一位置时，每个支腿和所述内部部分之间的连接部不接触所述止动表面。
15.根据权利要求11所述的止回阀，其中，所述多个支腿、所述内部部分以及所述外部部分使得所述入口盘的所述内部部分的第一区段在所述内部部分的其他区段从所述阀座移动之前而从所述阀座移动，所述阀体包括在所述流体入口和所述阀座之间流体连通的入口流体通路，以及所述入口流体通路设置在所述阀座和所述入口盘的所述内部部分的所述第一区段的正下方。
16.根据权利要求11所述的止回阀，其中，所述内部部分是环形的并在所述入口盘的径向中心部分中具有通孔，以及所述外部部分是环形的。
17.根据权利要求11所述的止回阀，其中，所述内部部分是半环形形状。
18.根据权利要求11所述的止回阀，其中，所述入口盘的所述支腿与所述内部部分的连接位置围绕所述内部部分不均匀地分布。
19.根据权利要求11所述的止回阀，其中，所述入口盘的所述支腿与所述内部部分的连接位置围绕所述内部部分均匀地分布。
20.一种止回阀，包括：
阀体；
限定在所述阀体中的流体入口和流体出口；
阀座；以及
设置在所述阀体内的入口盘，所述入口盘具有内部部分、固定在所述阀体内的外部部分、以及连接在所述内部部分和所述外部部分之间的多个支腿，以使得所述内部部分能够在抵靠所述阀座的第一位置和与所述阀座间隔分开的第二位置之间移动，并且弹簧偏压力被施加到所述内部部分以抵抗所述内部部分从所述第一位置的移动，所述支腿、所述内部部分以及所述外部部分被构造和设置成使得所述弹簧偏压力是施加到所述入口盘的所述内部部分的非对称弹簧偏压力；
其中，所述多个支腿中的第一支腿的至少一个尺寸不同于所述多个支腿中的一个或多个第二支腿的至少一个尺寸，所述第一支腿的所述至少一个尺寸是下述内容中的至少一个：所述第一支腿的长度；所述第一支腿的宽度；以及所述第一支腿相对于所述入口盘的所述外部部分和所述内部部分的角度。
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