CN1219227A - 开启针 - Google Patents

Abstract

一种用于气门嘴接头的开启针,该开启针被设计成在气门嘴接头的联接壳体中移动的一个具有一活塞杆(302)的活塞(301),开启针具有一个中心钻孔(303)和一个被弹簧力保持在合闭状态的活塞阀门(304),利用这种开启针,本发明的目的是提供一种可靠的活塞杆,它价廉,具有低气动阻力,并因而方便泵气使用且使泵气时间尽可能最短。按本发明,上述目的是这样实现的:在组装好的开启针中,由活塞杆(302)和/或活塞阀门杆(322)限定出一个或多个通道(303,321),上述通道(303,321)相对开启针的中轴线(337)位于大致的纵向上,其横截面可近似地由至少一个封闭曲线限定,上述封闭曲线可由两个唯一的模参量化傅里叶级数展开式定义,每个坐标函数的展开式为p≥0,p∈N,c_p=f(x)的余弦加权平均值,d_p=f(x)的正弦加权平均值,p=三角精度的阶次。

Description

开启针

本发明涉及一种用于气门嘴接头的开启针(activation pin)，该开启针被设计成在气门嘴接头的联接壳体中移动的一个具有一活塞杆的活塞，开启针具有一个中心钻孔和一个被弹簧力保持在合闭状态的活塞阀门。

众所周知(WO 96/10903)：在联接壳体内的开启针设计成一个活塞，它设有适当密封装置，具有一个可在圆筒形联接壳体中滑动的活塞杆，活塞在没有施加物理力的情况下可被保持在纵向位置上压靠气缸阀，使得在放置气门嘴接头后活塞的滑动利用来自压力源的压缩空气自动地发生，并使得，在活塞打开内阀门的距阀门的近侧位置，活塞对通向阀门的空气通道敞开，在距阀门的远侧位置，活塞没有100％地紧靠气缸壁。

图14(WO 96/10903)示出一种必须靠在活塞控制装置上关闭的阀门(360)。不利之处是，上述两密封装置必须在滑动的一定区间处起作用。这要求非常精确地校准气缸壁与活塞运动。此外，活塞具有精确限定的开口区域，并因此仅可小范围地适应所涉及的泵阀的容差。

图8、9、10、14、15(WO 96/10903)示出多种开启针，它们设有一个中心盲钻孔或是设有一个中心钻孔，并设有若干侧钻孔和一个在垂直于活塞中心轴向钻孔的底部处的V形铣面。其结果是，在泵气时，尤其是在以高空气速度泵气时，必须施加超过需要的更大的力。

图9(WO 96/10903)中示出了一种开启针，它具有一个中心钻孔和若干侧钻孔以及一个位于底部的V形铣面。当联接器连接至例如一个设有内装的单向阀的高压泵时，弹簧在施拉德尔式气门嘴脱开时将开启针的阀门保持在闭合位置。如果一个带有斯克拉弗兰德式气门嘴的轮胎紧接着需要泵气，人们则必须施加一个大的力以便能够滑动开启针，开启针随后会打开斯克拉弗兰德式气门嘴的内阀门。空气将会逸出，结果，如果轮胎已经被部分泵气的话则泵气时间将大大延长。这一最后所提到的问题在图10、15(WO 96/10903)所示的实施例中也存在。

本发明的目的是，提供一种可靠的活塞杆，它价廉，具有低气动阻力，并因而方便泵气使用且使泵气时间尽可能最短。

按本发明，这一目的是利用权利要求1中所述的发明实现的，其中：在组装好的开启针中，由活塞杆和/或活塞阀门杆限定出一个或多个通道，上述通道相对开启针的中轴线位于大致的纵向上，其横截面可近似地由至少一个封闭曲线限定，上述封闭曲线可由两个唯一的模参量化傅里叶级数展开式定义，每个坐标函数的展开式为 $f\left(x\right)=\frac{C_0}{2}+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{C}_p\cos \left(\mathrm{px}\right)+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{d}_p\sin \left(\mathrm{px}\right)$ 式中： $C_p=\frac{2}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\mathrm{\π}}f\left(x\right)\cos \left(\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$ $d_p=\frac{2}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\mathrm{\π}}f\left(x\right)\sin \left(\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$ 0≤x≤2π,x∈Rp≥0,p∈Nc_p=f(x)的余弦加权平均值，d_p=f(x)的正弦加权平均值，p=三角精度的阶次，结果是，形成大的通流横截面积。所有类型的封闭曲线都可用这一公式描述，例如C曲线。这些曲线的一个特征是：当自位于剖切平面内的数学极点引出一条直线时，它至少与曲线交一次。一条界定一个相对于至少一条位于过数学极点的剖切平面内的直线对称的区域的正则曲线可由一个单一的傅里叶级数展开式限定： $f\left(x\right)=\frac{C_0}{2}+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{C}_p\cos \left(\mathrm{px}\right)$ 式中： $C_p=\frac{2}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\mathrm{\π}}f\left(x\right)\cos \left(\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$ 0≤x≤2π,x∈Rp≥0,p∈Nc_p=f(x)的加权平均值，p=三角精度的阶次。当自数学极点引出一条直线时，它将总是只交曲线一次。为了使空气动力摩擦最小化，通道主要平行于开启针的中轴线设置。当曲线近似地由下述公式定义时，通道的横截面积利用某一给定的横截面，例如一近似地形成层流并能导引中心活塞阀门杆的截面，得以最优化。于是还可以获得用于施拉德尔式气门芯的接触面积。这意味着，连桥是不必要的。在以下的说明中，由下述公式定义的曲线已经称之为“花形”曲线。该公式为： $f\left(x\right)=\frac{C_0}{2}+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{C}_p\cos \left(3\mathrm{px}\right)$ 式中： $f\left(x\right)=r_0+\mathrm{\α}\·2m\sqrt{{\sin }^2\left(\frac{n}{2}\right)}x$ $C_p=\frac{6}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\frac{\mathrm{\π}}{3}}f\left(x\right)\cos \left(3\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$ 0≤x≤2π,x∈Rp≥0,p∈Nc_p=f(x)的加权平均值，p=三角精度的阶次；而且，极坐标内的这一横截面利用下式表示： $r=r_0+\mathrm{\α}\·m\sqrt{\left|\sin \left(\frac{n}{2}\mathrm{\φ}\right)\right|}$ 式中：r₀≥0，a≥0,m≥0,m∈R，n≥0,n∈R，0≤φ≤2π，r    =开启针的圆形横截面内的“花瓣”的极限，r₀   =绕开启针轴线的圆形横截面的半径，a     =“花瓣”长度的比例因子，r_max =r₀+a，m     =限定“花瓣”宽度的参数，n     =限定“花瓣”数的参数。按本发明，开启针保证了大的通流横截面，而大的通流横截面则借助辐射叶片还形成了有助于在流动时减少压降的大致的层流。同样，上述叶片可不阻塞通气道地控制任何居中定位的阀门。

在本发明的第一优选实施例中，活塞杆设有两个平行于中轴线的盲钻孔，这两个盲钻孔在开启针的两端延伸进开启针中，并设有一个同心阀门，它用弹性材料例如用在邓洛普-伍兹气门嘴上的阀门橡胶(valverubber)制造，并可在例如上部和下部之间挤压在活塞杆上盖住靠近压力源的辐射钻孔。沿着气流自压力源流出的气流方向看，该辐射钻孔相对活塞的中轴线的方位角α大于或等于90°。此外，沿着气流自压力源流出的气流方向看，远侧辐射钻孔相对活塞的远侧中心钻孔的方位角β大于或等于90°。为了保证活塞与在施拉德尔式气门嘴中的内阀门之间的相互作用，远侧盲钻孔的半径r₀小于中心钻孔近侧部分的半径r₀。由于在确定旁路尺寸方面的明显的布置，活塞控制装置在近侧设有若干纵向通气孔，以及/或它具有较大的直径。此外，活塞的侧面是开槽的。如果连至例如一个具有内置单向阀的泵上，接头需要具有一个换气阀(airing valve)或一个类似的装置，以形成最短的泵气时间。这导致一种可靠的开启针，因为针阀与活塞控制配合以及有关的泵阀的容差无关地工作。具有低气动阻力的针便于泵气使用，且制造便宜。

如果联接器连至例如一个具有内置单向阀的高压泵上，则第二优选实施例是第一实施例的改进。借助加压空气和在偏心位置通过活塞的阀杆的结合而产生的弹簧力，保证了尽可能最短的泵气时间。偏心阀杆的作用是：在泵的单向阀与开启针之间的空间内的气压等于外界的压力，因为如果施拉德尔式气门嘴断开的话，阀杆打开上述空间。于是，始终可以将斯克拉弗兰德式气门嘴没有空气从轮胎泄漏地连接。或者，当接头连接至气门嘴或者当开启针接触施拉德尔式气门嘴的气门芯时，可以在上述空间内形成一个经常关闭的换气阀。这种情况可发生在例如换气道成形为相对开启针的远端位于开启针的加压侧的一个窄通道时。在一特别优选的实施例中，提出将偏心阀杆与活塞阀门制成一体，这样使开启针的制造便宜。该针与活塞控制配合无关地工作。

第三优选实施例包括与在第二实施例中所述的结合相类似的结合，但不同之处是针具有一个中心钻孔。合乎目的的是：在每一端的中心钻孔通过圆形横截面逐渐扩孔，并相对开启针的中轴线分别具有一个角γ或δ，每个角均大于0°小于20°，通常位于6°至12°的区间内。在一种合适的实施例中，开启针活塞的顶部形成一个用于阀门(304)的阀座。这样利用偏心阀杆的小运动导致大的开口面积。在一特别优选的实施例中建议，偏心阀杆在活塞内是松动的，为其运动设有一个止动装置，用在活塞阀门的止动装置与其制成一体，并相对其可弹性变形。活塞阀门杆具有例如“花形”横截面，活塞杆例如具有圆形横截面，由此形成通气道(321)。该开启针是非常可靠的，且制造便宜。气门嘴接头中的气流大致为保证低气动阻力的层流，使得即便在没有成一体的单向阀的(低压)泵的情形下，在泵气时开启针也能令人满意地工作。在减小泵气力和泵气时间方面，对示于图9(WO 96/10903)中的开启针的改进是相当大的。

第四实施例是第三实施例的替换方案。在活塞阀门相对活塞顶部以角θ旋转时，如果被偏心阀杆致动。旋转利用一止动装置限制。活塞杆的横截面按具体的公式可具有两种形状：具有不同参数的“花形”，两种形状均导致近似的层流。在一特别合适的实施例中，半径r₀小于施拉德尔式气门芯的半径，而空气流过“花形”横截面的末端。偏心阀杆类似于图5D所示的松动类型，不同之处是，顶部是修圆的。这种形式的特点差不多与第三实施例的特点一致。

在本发明的第五优选实施例中，开启针设计为一个具有一个可在圆筒形联接壳体内滑动的活塞杆的活塞，这时，开启针具有一个中心钻孔，在中心钻孔内有可轴向滑动的阀门，它被弹簧力保持在合闭状态，其中，开启针的中心钻孔具有例如一种“花形”横截面(D-D，图8B)，活塞阀门杆具有一种圆形横截面，由此形成可靠的控制和有效的空气通道，每一端的中心钻孔以圆形横截面逐渐扩孔。渐变扩孔段的壁分别形成角ρ或φ，每个角位于0°至20°之间(通常位于6°至12°的区间内)。靠近中心钻孔的活塞部分的渐变扩孔段的壁形成一个阀座，用于阀门的密封面。利用一弹簧例如一弹性带将阀门的密封面压入正确位置。在一特别合适的实施例中，密封面为一个小区域，沿着气流自压力源一侧流出的气流方向看，相对中轴线具有大致为90°-150°(包括端点)的角ψ，从而能够改进密封。在一特别优选的实施例中，阀门设有配合在邓洛普-伍兹内阀门的边沿顶部上的至少一个叶片或者一个类似的装置。它配合在施拉德尔式气门嘴之气门芯的顶部，或者配合在施拉德尔式气门嘴的连桥，而不配合该气门芯的顶部，如开启针那样。在上面最后一个实施例中，叶片设有一个垂直于叶片的装置。此外，在上述最后一个实施例中的中心钻孔还可以设计成，在围绕活塞部分的叶片的区域内形成合适的气流。如果例如与设有内置单向阀的泵结合，则接头与单向阀之间的空间需要具有一个换气装置或一类似装置。开启针是可靠的，因为它与活塞控制配合以及泵阀的容差无关地工作。它制造便宜，提供低的泵气力，特别是在没有单向阀的泵的情形下。它与活塞控制配合或泵阀的容差无关地工作。

在本发明的第六优选实施例中，开启针具有一个中心钻孔，并具有一个可在中心钻孔内轴向滑动的阀门，它被一弹簧保持在闭合状态。阀门和弹簧用具有适当弹性模量的可变形材料制成一件。可轴向滑动的阀门和弹簧有一部分为一个带顶角(2ε)锥段，还有一部分为具有大致圆形横截面的近似的圆柱段。弹簧利用一紧固装置紧固于开启针的活塞部分中。有利的是，开启针内中心钻孔的壁逐渐扩孔，相对开启针的中轴线分别具有角η或ν，角η或ν均大于0°小于20°(通常位于6°至12°的区间内)。于是，中心钻孔的渐变扩孔段的壁形成一个用于阀门密封面的阀座。该阀座被弹簧拉至靠紧位置。在本发明的一特别有利的实施例中，活塞部分设有配合在施拉德尔式气门芯顶部的至少一个叶片或者一个类似的装置。在本发明开启针的另一个合适的实施例中，可滑动的阀门具有两个相互挨靠的锥部。这样将围绕阀门及在沟槽内的气流变为近似的层流。活塞阀门杆和活塞杆限定了例如一个圆柱形的通气道，而活塞杆的其余部分则具有“花形”横截面。气流的实施例保证了低气动阻力，使得即便在没有成一体的单向阀的泵的情形下，在泵气时本发明也能令人满意地工作。此外，本发明是价廉的。它与活塞控制配合以及泵阀的容差无关地工作。在一特别合适的实施例中，锥部的密封面为一个小区域，沿着气流自压力源流出的气流方向看，相对中轴线具有近似为90°-150°(包括端点)的角ξ，由此改进了密封。在将这一实施例与带有内置单向阀的泵相结合的情况下，在接头与单向阀之间的空间需要设有换气装置或类似装置。取代空气，任何种类的气体和/或液体可致动并流过和围绕开启针的实施例。本发明可用于所有类型的气门嘴接头中，这里，可联接至少一种施拉德尔式气门嘴或任何具有弹簧控制的气门芯的气门嘴，与联接方法或接头中的联接孔的数量无关，可联接在任何压力源上。示于说明书中的实施例的任何可能的组合均落在本发明的范围内。上述各个实施例借助图示提供，并不应理解为对本发明的限制。本领域技术人员会很容易地认识到，在没有严格地遵循例示的实施例和在此图示及说明的应用的情况下，以及，在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下，可对本发明可作出多种改型和变化。

下面，利用其主要结构零件示于附图中的优选实施例详细说明本发明。附图中：

图1A示出一种由两个唯一的模参量化傅里叶级数展开式所限定的通道曲线的图例。

图1B示出“花形”横截面的数学模型的图解。

图2示出开启针的第一实施例，图中开启针在可被挤压在气门嘴上的气门嘴接头中距离压力源处于远端位置。

图2A示出按图2所示的活塞阀门的放大图。虚线示出处于打开状态时的阀门。

图2B示出图2所示实施例的位于活塞杆中的远侧的侧钻孔以及中心盲钻孔。

图3A示出开启针的第二实施例的进一步发展的放大图，其中开启针中的阀门被一偏心阀杆致动。

图3B示出按图3A的开启针，其中开启针中的阀门被气压保持在关闭状态。

图3C为图3A的A-A剖面。

图3D示出从上面看图3A所示开启针的活塞及阀门的俯视图(X向视图)。

图4示出开启针的第三实施例，图中开启针在可被挤压在气门嘴上的气门嘴接头中距离压力源处于远端位置。

图5A示出按图4的开启针的放大图。开启针的阀门被偏心阀杆所致动。

图5B示出按图5A的开启针，其中阀门被气压关闭。

图5C示出图5A的B-B剖面(活塞未示出)。

图5D示出一个可在开启针的活塞中自由运动的偏心阀杆。

图6A示出类似于图5的开启针的第四实施例，具有一个被偏心阀杆致动的可转动的活塞阀门。

图6B示出按图6A的开启针，其中活塞阀门被气压关闭。

图6C为图6A的Z向视图。

图6D示出图6B的C-C横剖面。

图7示出本发明的第五实施例，图中开启针在可被挤压在气门嘴上的气门嘴接头中距离压力源处于远端位置。

图8A示出按图7的本发明的放大图，其中开启针中的阀门被致动。

图8B为图8A的D-D剖面。

图8C示出按图7的本发明的放大图，其中开启针中的阀门被弹簧保持在关闭位置。

图8D示出按图8C的实施例，具有一个不同的密封面。

图9示出本发明的第六实施例，图中开启针在可被挤压在气门嘴上的气门嘴接头中距离压力源处于远端位置。

图10A示出图9实施例的放大图，其中开启针中的阀门处于关闭位置或开启位置(虚线)。

图10B示出具有弹簧悬挂和进气口的按图10A的开启针的俯视图(Y向视图)。

图10C为图10A中线E-E之后的截面。

图10D为图10A中线F-F之后的截面。

图11A示出按图10A的实施例，具有一不同的密封面。

图11B示出图11A的实施例的密封面的放大图。

图1A示出例如一具有通道802的活塞杆801的横截面。通道的曲线由两个唯一的模参量化傅里叶级数展开式所限定。

图1B示出提供一种适当的近似程度的“花形”横截面的数学模型。这一横截面的通式如上述。在所示模型中：

r₀≈0.4r_max,m=4和n=6。

由中心钻孔303、410、533、653至扩孔段312、313、411、412、538、539、658的圆的圆截交线的变化在数学上在保持其他参数的情况下可用下式表示：

r₀→r_max。

图2所示为第一实施例，图中活塞121在可被挤压在气门嘴上的气门嘴接头中距离压力源处于远端位置。活塞121具有一个活塞杆122并设有一个分岔为至少一个辐射钻孔124的中心盲钻孔123。两个盲孔123、128例如具有“花形”横截面，其中，盲孔123的半径r₀大于盲孔128的半径r₀。从压力源方向看，钻孔123的近部和钻孔128的远部可设有渐变的扩孔段(未示出)。

图2A示出辐射钻孔124，它相对活塞121的中轴线125具有一方位角α。图中的角α大于90°。辐射钻孔124通至阀门126的内侧。阀门126的打开位置在图中以虚线126a表示。阀门126通过被挤压在例如活塞杆的上部和下部(未示出)之间而固定。

图2B示出辐射钻孔127，它开设成相对盲钻孔128呈角β。图中的角β大于90°。辐射钻孔127在活塞杆122上的远端位置通至例如中心盲钻孔128。

图3A示出按图2开启针的进一步发展，其中，轴向可动的活塞阀门225利用与之成一体的偏心阀杆226处于开启位置，而且，活塞阀门杆227具有一个位于端部的密封面228，以保证活塞阀门225始终打开，并使得气流可以例如从泵的单向阀与开启针之间的空间流至外界，这时施拉德尔式气门嘴没有连接上。活塞杆223具有一个带密封面230的密封装置229。活塞阀门225具有一个带密封面239的密封装置238，且活塞222的顶部具有一个密封面240。钻孔248的半径r₀小于钻孔224的半径r₀。空气流过具有“花形”断面的中心钻孔224，并围绕具有圆断面的活塞杆227，结果形成了构成中心钻孔224的若干通气道234(截面A-A)。一止动装置231防止活塞阀门在其撞击活塞杆223时被拉出开启针。辐射钻孔247位于远端。图中示出了开启针的中轴线237。活塞阀门可具有邻近压力源的渐变扩孔段(未示出)。

图3B示出按图3A的开启针，其中，活塞阀门225被气压保持在关闭状态。阀门功能完全按图2是利用密封装置236实现的。止动装置231具有一个止动面232，且活塞杆223具有一个止动面233。

图3C示出活塞阀门223及活塞阀门杆227的A-A截面，前者具有“花形”截面，而后者具有圆形横截面，结果形成了通气道234，从而在活塞阀门杆227的可靠导流下经该截面实现适当的流动。

图3D示出开启针顶部的X向视图，其中，活塞阀门杆227悬挂在钩环235中。此外，该图还示出了偏心阀杆226，它与活塞阀门225成一体并且是具有圆柱面的一部分。在一未示出的适当的实施例中，阀杆利用至少两个可围绕开启针的中轴线237旋转对称布置的腿制成。图3D中所示的实施例当然与其他实施例共同适用。

图4示出开启针的第三实施例，其中活塞301在可被挤压在轮胎气门嘴上的气门嘴接头的联接壳体中距离压力源处于其远端位置。活塞301具有一个活塞杆302并具有一个中心钻孔303。该开启针具有一个活塞阀门304和一个偏心阀杆305。图中还示出了中轴线337。

图5A示出图4所示开启针的放大图，其中，轴向可动的活塞阀门304利用偏心阀杆305处于开启位置，且它具有一个带密封面307的密封装置306。活塞301具有一个密封面309。空气流过中心钻孔303的近侧渐变扩孔段310，而中心钻孔303直至远侧渐变扩孔段311为止例如具有“花形”截面。壁312、313与中心钻孔303的中轴线337分别形成角γ和δ，且这些角均大于0°小于20°，并且通常位于6°至12°之间的区间。两个扩孔段310、311具有大致圆形的断面。同时，活塞阀门杆322的“花形”横截面限定出若干通气道321，例如可采用四个通气道，以便得到大致的层流气流。止动装置315防止活塞阀门304在联接器连接到没有单向阀的活塞泵情况下被拉出开启针。止动装置315借助在活塞阀门杆322的底部317内的杆316弹性安装。开启针在远端具有根据气流进行形状优化的至少一个叶片或一个钩环318。

图5B示出按图5A的开启针，其中，活塞阀门304被气压保持在关闭状态。止动装置315具有一个止动面319，且止动面320是活塞杆302的一部分。

图5C示出B-B截面，图中通气道311具有适当的通过截面区域的气流。此外，图中还示出止动装置315和叶片318。

图5D示出处于开启位置的开启针，其中具有一个可在开启针的活塞301中自由运动的偏心阀杆350，活塞阀门353在顶部351处压在其上。止动装置352保证阀杆不会落入活塞301。在一未示出的合适的实施例中，阀杆具有至少两个可围绕开启针的中轴线337旋转对称定位的腿。阀杆还可设计成图3A中所示的阀杆226。图5D中所示的实施例当然与其他实施例共同适用。

图6A示出类似于第三实施例的开启针的第四实施例，开启针处在活塞阀门401被致动的偏心阀杆402打开的位置。活塞阀门401可相对开启针的中轴线403在一个角θ的范围内转动。它围绕垂直于中轴线403的轴线404转动。活塞阀门401的转动受到止动装置405的限制。活塞阀门401具有一个带密封面406的密封装置，而活塞407具有一个密封面408。除了活塞杆420和具有如图5D所示的圆形顶部421的偏心阀杆402之外，开启针的其他方面类似于图5A。

图6B示出类似于图6A的开启针，其中活塞阀门401关闭。活塞杆409具有不同的中心钻孔418“花形”横截面参数。在此也是有两个渐变扩孔段410、412和壁411、412，它们分别具有按图5中的特征：相对中轴线403的角μ和κ。开启针与施拉德尔式气门嘴的接触区域413(亦见图6B)具有锥形形状。不需要连桥，因为r₀小于施拉德尔式气门嘴的气门芯的直径。

图6C示出具有叶片415和孔416的图6A的Z向视图。

图6D为图6B的C-C横截面，示出限定通气道417的活塞杆409的“花形”横截面。还示出与施拉德尔式气门芯的接触区域413。

图7示出第五实施例，图中活塞531在可被挤压在气门嘴上的气门嘴接头的联接壳体中距离压力源处于远端位置。活塞531具有一个活塞杆532并设有一个中心钻孔533。

图8A示出处于开启位置的开启针，其中一个可轴向滑动的阀门534具有一个密封面535。空气流过中心钻孔533的近侧(相对压力源而言)渐变扩孔段536并经中心钻孔533流至远侧渐变扩孔段537。壁538、539相对中心钻孔533的壁540分别形成角ρ和φ。这两个角大于0°小于20°(通常位于6°至12°的区间内)。两个扩孔段536、537在远离与中心钻孔533相接处具有大致圆形的横截面。图中还示有中轴线543和活塞阀门杆544。

图8B为图8A的D-D截面，图中示出通气道533由活塞杆532的“花形”横截面和阀门杆544的圆形横截面所限定。此外，还示有一个叶片542。

图8C示出具有合闭的阀门的开启针。紧固于活塞531中的弹簧541为一个弹性带，它向下压轴向可滑动的阀门534，以使阀门的密封面535压靠在扩孔段536的壁538上。密封面535可具有如图11A、11B中所示的与壁538的类似密封装置(未示出)。

图8D示出一种改进的密封面结构。密封装置550具有密封面551而活塞杆553具有密封面552。角ψ位于90°至150°之间(闭区间)。

图9示出第六实施例，图中活塞651在可被挤压在气门嘴上的气门嘴接头的联接壳体中(距压力源)处于远端位置。活塞651具有一个活塞杆652并设有一个中心钻孔653。

图10A示出处于其合闭位置及开启位置(虚线)的开启针，其中，轴向可滑动的阀门654具有一个密封面655。空气流过中心钻孔653的扩孔段656并经中心钻孔653流至远侧渐变扩孔段657以及具有“花形”横截面的活塞杆的远侧部分。壁658、659与中心钻孔653的壁660分别形成角η和ν。这些角均大于0°小于20°(通常位于6°至12°之间的区间)。两个扩孔段656、657具有大致圆形的横断面。阀门654具有一个紧固于一支架662中的弹簧部分661。在远侧，开启针具有至少一个叶片或支架663。此外，图中还示有一个锥部664。

图10B为图10A所示开启针的俯视图(Y向视图)，图中示出三个扩孔段656和支架662。支架用作阀门弹簧的紧固装置，而扩孔段656保证合适的气流横截面。

图10C示出图10A中的E-E截面，该截面导致了圆柱形的通气道。合适的气流横截面在此也得到了保证。

图10D为图10A中的F-F截面。在内部，活塞杆652的这一截面为“花形”，以保证合适的气流横截面。此外，图中还示出了设计成支架663的叶片。

图11A所示为一个与图10中类似的开启针，其中，不同之处在于：沿着气流自压力源流出的气流方向看，锥部702的密封面704和活塞杆701的相应面703相对中轴线665具有等于或大于90°小于约150°的角ξ。

Claims (45)

1．一种用于气门嘴接头的开启针，该开启针被设计成在气门嘴接头的联接壳体中移动的一个具有一活塞杆(122,223,302,409,420,532,652,701)的活塞(121,222,301,407,531,651)，开启针具有一个中心钻孔(123,128,224,248,303,418,533,653)和一个被弹簧力保持在合闭状态的活塞阀门(126,225,304,401,534,654,702)，其特征在于：在组装好的开启针中，由活塞杆(122,223,302,409,420,532,652,701)和/或活塞阀门杆(227,322,544,661)限定出一个或多个通道(123,128,224,234,303,321,417,418,533,653,657)，上述通道(123,128,224,234,303,321,417,418,533,653,657)相对开启针的中轴线(125,237,337,403,543,665)位于大致的纵向上，其横截面可近似地由至少一个封闭曲线限定，上述封闭曲线可由两个唯一的模参量化傅里叶级数展开式定义，每个坐标函数的展开式为 $f\left(x\right)=\frac{C_0}{2}+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{C}_p\cos \left(\mathrm{px}\right)+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(\mathrm{px}\right)$ 式中： $C_p=\frac{2}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\mathrm{\π}}f\left(x\right)\cos \left(\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$ $d_p=\frac{2}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\mathrm{\π}}f\left(x\right)\sin \left(\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$

0≤x≤2π,x∈R

p≥0,p∈N

c_p=f(x)的余弦加权平均值，

d_p=f(x)的正弦加权平均值，

p=三角精度的阶次。

2．如权利要求1所述的开启针，其特征在于，上述曲线近似地由至少一个界定一区域的正则曲线限定，上述区域相对位于通过数学极点的截面内的至少一条线对称并可由下述单一的傅里叶级数展开式限定： $f\left(x\right)=\frac{C_0}{2}+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{C}_p\cos \left(\mathrm{px}\right)$ 式中： $C_p=\frac{2}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\mathrm{\π}}f\left(x\right)\cos \left(\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$

0≤x≤2π,x∈R

p≥0,p∈N

c_p=f(x)的加权平均值，

p=三角精度的阶次。

3．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于，上述曲线近似地由以下公式限定： $f\left(x\right)=\frac{C_0}{2}+\underset{p=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{C}_p\cos \left(3\mathrm{px}\right)$ 式中： $f\left(x\right)=r_0+\mathrm{\α}\·2m\sqrt{{\sin }^2\left(\frac{n}{2}\right)x}$ $C_p=\frac{6}{\mathrm{\π}}{\∫}_0^{\frac{\mathrm{\π}}{3}}f\left(x\right)\cos \left(3\mathrm{px}\right)\mathrm{dx}$

0≤x≤2π,x∈R

p≥0,p∈N

c_p=f(x)的加权平均值，

p=三角精度的阶次；而且，极坐标内的这一横截面利用下式表示： $r=r_0+\mathrm{\α}\·m\sqrt{\left|\sin \left(\frac{n}{2}\mathrm{\φ}\right)\right|}$ 式中：

r₀≥0，

α≥0,

m≥0,m∈R，

n≥0,n∈R，

0≤φ≤2π，

r    =开启针的圆形横截面内的“花瓣”的极限，

r₀   =绕开启针轴线的圆形横截面的半径，

a    =“花瓣”长度的比例因子，

r_max=r₀+a，

m    =限定“花瓣”宽度的参数，

n    =限定“花瓣”数的参数。

4．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于：上述通道(123,128,224,234,303,321,417,418,533,653,657)定位成大致与开启针的中轴线(125,237,337,403,543,665)平行。

5．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于：中心钻孔(123,128)设计成两个平行于中轴线(125)的盲钻孔，这两个盲钻孔在开启针的两端延伸进开启针中直至与适当的辐射钻孔(124,127)相连通处；沿着气流自压力源流出的气流方向看，距压力源近的近侧辐射钻孔(124)相对活塞(121)的中轴线(125)的方位角(α)大于或等于90°；活塞杆(122)设有一个由弹性材料制成的同心阀门(126)，它被挤压在活塞杆(122)上盖住侧钻孔(124)。

6．如权利要求5所述的开启针，其特征在于：沿着气流自压力源流出的气流方向看，远侧辐射钻孔(127)相对活塞杆(122)的中心盲钻孔(128)的方位角(β)大于或等于90°。

7．如权利要求6所述的开启针，其特征在于：远侧中心盲钻孔(128)的半径r₀小于中心钻孔(123)近侧部分的半径r₀。

8．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于：上述弹簧力借助加压空气和偏心地通过活塞(222,301,407)的阀杆(226,305,402)的结合而产生。

9．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：活塞阀门(225,304)轴向可动。

10．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：活塞阀门(225,304)设有一个止动装置(231,315)。

11．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于：活塞杆(223)设有至少一个辐射钻孔(244,247)并设有一个由弹性材料制成的同心阀门(236)，后者挤压在活塞杆(223)上并盖住辐射钻孔(244)。

12．如权利要求11所述的开启针，其特征在于：沿着气流自压力源流出的气流方向看，辐射钻孔(224)相对活塞(223)的中轴线(237)的方位角(α)大于或等于90°。

13．如前述权利要求任一项所述的开启针，其中，辐射钻孔(247)位于还具有一个中心钻孔(248)的活塞杆(223)上的远侧，其特征在于：辐射钻孔(247)相对活塞杆(223)中心钻孔(248)的中轴线(237)具有大于或等于90°的方位角(β)，辐射钻孔(247)终止于中心钻孔(248)中。

14．如权利要求9所述的开启针，其特征在于：活塞阀门杆(227)利用一个紧固装置(235)悬挂起来。

15．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：中心钻孔(303,418)在每一端以大致圆形的横截面(310,311,410,419)逐渐扩孔。

16．如权利要求15所述的开启针，其特征在于：扩孔壁(312,313,411,412)相对开启针的中轴线(337,403)分别具有角(γ,μ)或(δ,κ)，每个角均大于0°小于20°。

17．如权利要求16所述的开启针，其特征在于：上述角(γ,μ)或(δ,κ)分别位于6°至12°的区间内。

18．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：开启针的活塞(222,301,407)的顶部(240,309,408)在中心钻孔(224,303)处形成一个用于活塞阀门(225,304,401)密封装置(238,306,414)的阀座。

19．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：活塞阀门杆(227)的底部(228)形成一个用于在中心钻孔(224)底部内的密封装置(229)的阀座。

20．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：阀杆(350)通过顶面(351)可轴向自由移动，其中，可动性受到活塞阀门(353)以及通过止动装置(352)受到活塞(301)的限制。

21．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于：阀杆(226,305)设有至少两个腿。

22．如权利要求21所述的开启针，其特征在于：阀杆(226,305)的上述腿布置成围绕中轴线(237,337)旋转对称。

23．如权利要求22所述的开启针，其特征在于：阀杆(226)为活塞阀门(225)上的与之成一体的部分，是具有圆柱面的一部分。

24．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：活塞杆(302,420)设有至少一个叶片(318)。

25．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：活塞阀门(401)可绕一垂直于中轴线(403)的轴线(404)转动。

26．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：上述活塞阀门(401)的转动受到一止动装置(405)的限制。

27．如权利要求8所述的开启针，其特征在于：阀杆(402)可轴向自由运动，其可动性通过顶面351受到活塞阀门(401)的限制并通过止动装置受到活塞(407)的限制。

28．如权利要求25所述的开启针，其特征在于：中心钻孔(418)的半径r₀小于施拉德尔式气门嘴的气门芯接触区域(413)的直径。

29．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于：中心钻孔(533)穿过整个活塞杆(532)。

30．如前述权利要求任一项所述的开启针，其特征在于：活塞阀门杆(544,553)受到活塞的控制，以及，阀门弹簧装置(541)由一弹性带组成。

31．如权利要求30所述的开启针，其特征在于：在活塞杆(532,553)每一端的中心钻孔的壁(538,539)在每一端均逐渐扩孔成大致圆形横截面。

32．如权利要求31所述的开启针，其特征在于：渐变扩孔段(526,537)的壁(538,539)相对中轴线(543)分别具有角ρ或φ，每个角均大于0°小于20°。

33．如权利要求31所述的开启针，其特征在于：角ρ或φ分别位于6°至12°的区间内。

34．如权利要求31所述的开启针，其特征在于：靠近中心钻孔(533)的活塞部分的渐变扩孔段(536)的壁(538)形成一个阀座，用于活塞阀门(534)的密封面(535)。

35．如权利要求29所述的开启针，其特征在于：活塞阀门(534)设有至少一个叶片(542)。

36．如权利要求34所述的开启针，其特征在于：沿着气流自压力源一侧流出的气流方向看，密封装置(550)的密封面(551)相对开启针的中轴线(543)形成一个角ψ，它大于或等于90°且小于或等于150°。

37．如权利要求29所述的开启针，其特征在于：活塞阀门(654)和弹簧(661)用具有适当弹性模量的可变形材料制成一件。

38．如权利要求37所述的开启针，其特征在于：可滑动的阀门(654)和弹簧(661)有一部分为一个带顶角(2ε)锥段，还有一部分为具有大致圆形横截面的近似的圆柱段；弹簧(661)利用一紧固装置(662)紧固于开启针的活塞部分(651)中。

39．如权利要求38所述的开启针，其特征在于：开启针内中心钻孔(653)的壁(658,659)逐渐扩孔，相对开启针的中轴线(665)分别具有角η或ν。

40．如权利要求39所述的开启针，其特征在于：上述分别相对开启针的中轴线(665)的夹角η或ν均大于0°小于20°。

41．如权利要求39所述的开启针，其特征在于：上述角η或ν分别位于6°至12°的区间内。

42．如权利要求39所述的开启针，其特征在于：中心钻孔(653)的渐变扩孔段(657)的壁(659)形成一个用于阀门(654)密封面(655)的阀座。

43．如权利要求37所述的开启针，其特征在于：可滑动阀门(654)的锥段由两个相互挨靠的锥部组成。

44．如权利要求35所述的开启针，其特征在于：上述叶片(542)设有一个垂直于此叶片的装置。

45．如权利要求39所述的开启针，其特征在于：沿着气流自压力源流出的气流方向看，锥部(702)的密封面(704)相对开启针的中轴线(665)具有等于或大于90°小于约150°的角ξ。

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