CN1603621A - 泵阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一般公开了一种阀装置，该阀装置包括安装在泵机构的壳体和盖之间的第一和第二阀板，第一板具有对应于第二板上的孔的挠性阀瓣，第二板具有对应于第一板的孔的挠性阀瓣。挠性阀瓣和孔形成吸入阀和排出阀，用来将流体吸入以及从泵机构中排出。在一些实施例中，阀便于通过压缩头上的入口和出口接收和排出气流。在一些实施例中，这些阀便于从压缩机壳体上的入口接收气流。

Description

泵阀装置
技术领域
本发明涉及一种为泵机构提供阀的装置。更具体地说，本发明涉及一对带有用来形成阀装置的相应的孔和阀瓣的阀板。
背景技术
用来驱动或压缩车辆中的空气的各种泵机构是公知的。这种机构的普通例子是活塞式压缩机，用于为机动车辆中的各种装置产生被压缩的空气。这些压缩机典型地包括驱动轴；环绕驱动轴的气缸体，气缸体具有多个形成在其中的气缸孔或通道；安装在驱动轴上的斜盘；和多个连接于斜盘且滑动地设置在气缸孔中的活塞。这些活塞随着活塞旋转而在气缸通道中连续地往复运动，从而在每一气缸通道中交替进行吸气冲程和排气冲程。美国专利6439857公开了一种这样的装置，该专利已经转让给本发明的受让人，且该专利在此引入为参考，该专利描述了一种采用活塞的斜盘式压缩机，该活塞设置在固定气缸体的通道中，其中非旋转斜盘相应于由致动器施加的推力而枢轴转动。
在这些类型的压缩机中，活塞上方的气缸通道中的空间通过入口和出口与车辆的空气系统保持流体相通。因而，通道中的空间中的空气压力对应于空气系统中的空气压力，从而确保了压缩机的压力平衡状态。
为了交替地进行流体相通并在入口和出口与气缸通道之间提供密封，该压缩机设置有多个防止空气反馈的单向止回阀。这些阀通常是各种簧片式的，如美国Hasgimoto的专利US5586874和Tarutani的专利US5603611中公开的阀，这些阀使空气沿着通道从高压区流向低压区。因而，随着压缩机下游的空气系统中的压力下降，气流通过设置在出口处的阀从气缸通道向空气系统流动。因而，活塞上方的空气压力下降，从而引起了斜盘和活塞的位移。因此，吸气冲程产生负压，足以使空气通过设置在入口的阀进入气缸体中。
但是，这些阀装置的一个缺点是：它们通常设置仅用于气流的一个方向的止回阀，或制造成本昂贵，或两者兼之。为了在最高效率下进行操作，活塞式压缩机必须设有既用于空气进入又用于空气排出气缸通道的单向阀。这些压缩机要求压缩机头装置包括多个阀，这些阀中的一些阀专门在某一方向上进行操作，该方向与另外一些阀专门进行操作的方向相反。这些设置一般制造成本昂贵。另外，这些装置通常被证明是难以与压缩机的其他组件进行组装。
因此，所期望的是具有这样一种装置，其在压缩机中设置有吸入阀和排出阀，且该装置的制造成本低。进一步期望具有这样一种装置，其设置有易与压缩机的其他部件一起组装的吸入阀和排出阀。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种制造成本低的阀装置。
本发明的另一个目的是提供一种易与压缩机的其他部件一起组装的阀装置。
为了克服现有技术中的不足并至少达到上述列出的一些目的和优点，本发明包括一种阀装置，该阀装置包括壳体；设置在壳体中的泵机构；邻近于泵机构安装的第一板，该第一板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；邻近于第一板安装的第二板，该第二板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣，其中将第一板和第二板对齐，致使第一板上的至少一个孔邻近于第二板的至少一个挠性阀瓣，且第二板的至少一个孔邻近于第一板的至少一个挠性阀瓣；安装在壳体上以基本上封闭泵机构及第一板和第二板的盖，以及盖上的至少一个出口，用于使已经穿过板的流体排出。
在另一实施例中，本发明包括一阀装置，该阀装置包括壳体；设置在壳体中的泵机构；邻近于泵机构安装的第一板，该第一板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；邻近于第一板安装的第二板，该第二板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；安装在壳体上以基本上封闭泵机构及第一板和第二板的盖；盖上的至少一个入口，其用于使将要穿过板的流体引入；盖上的至少一个出口，其用于将已经穿过板的流体排出；第一流体通路，其当第二板的至少一个挠性阀瓣对着第一板的至少一个孔设置、且第一板的至少一个挠性阀瓣偏离第二板的至少一个孔时形成，在该第一流体通路中，流体流过入口，流过第二板的至少一个孔，穿过第一板的至少一个挠性阀瓣，并且进入壳体；以及第二流体通路，其当第一板的至少一个挠性阀瓣对着第二板的至少一个孔设置、且第二板的至少一个挠性阀瓣偏离第一板的至少一个孔时形成，在该第二流体通路中，流体从壳体流过第一板的至少一个孔，穿过第二板的至少一个挠性阀瓣流出出口。
在另一实施例中，本发明包括一阀装置，该阀装置包括至少局部地封闭斜盘腔的斜盘壳体；安装在斜盘壳体中的气缸体，该气缸体具有至少一个通路和至少一个活塞通道；设置在斜盘壳体和气缸体中的泵机构；邻近于气缸体安装第一板，该第一板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；邻近于第一板安装的第二板，该第二板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；安装在壳体上以基本上封闭泵机构及第一板和第二板的盖；斜盘壳体中的至少一个入口，用于引入将要穿过板的流体；盖上的至少一个出口，用于将已经穿过板的流体排出；第一流体通路，其当第二板的至少一个挠性阀瓣对着第一板的至少一个孔设置、且第一板的至少一个挠性阀瓣偏离第二板的至少一个孔时形成，在该第一流体通路中，流体流过入口进入斜盘腔，流过通路进入盖中，流过第二板的至少一个孔，穿过第一板的至少一个挠性阀瓣，进入活塞通道；和第二流体通路，其当第一板的至少一个挠性阀瓣对着第二板的至少一个孔设置、且第二板的至少一个挠性阀瓣偏离第一板的至少一个孔时形成，在该第二流体通路中，流体从活塞通道流动，流过第一板的至少一个孔，穿过第二板的至少一个挠性阀瓣流出出口。
附图说明
图1是活塞式压缩机的立体图，该压缩机设置有根据本发明的阀装置；
图2是图1中的压缩机的正剖视图；
图3是图1中的压缩机处于不同位置的正剖视图；
图4是图1压缩机的阀装置的分解图；
图5是图4中的阀装置组装时的顶视平面图；
图6是图1中的压缩机的另一实施例的正剖视图。
具体实施方式
根据本发明的活塞式压缩机10的一实施例的基本元件如图1所示。使用在说明书中的技术术语“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“上”、“下”、“上部”、“下部”、“前”和“后”参见附图中所示的方向，这些方向对于达到本发明的目的不是必须的。
典型地，压缩机10包括具有第一和第二部分20，26的壳体19、盖或压缩头18、后安装盖14和前安装法兰16。使用时，压缩机10安装在车辆上，如陆用卡车，并产生用于车辆的压力系统的被压缩空气，该压缩机典型地包括将被压缩的空气输送到各种附件中的箱体(未示出)，附件如制动系统。根据空气系统中的气压减小到参考值或低于参考值，通过接收空气开始压缩空气，这些空气可以或不从涡轮增压器(未示出)中输送。
参见图2-3，壳体19的第二部分包括斜盘壳体20，该斜盘壳体20中包括斜盘腔22，斜盘24设置在该斜盘腔22中。壳体19的第一部分包括具有多个活塞通道32的气缸体26。多个活塞30连接于斜盘24且设置在活塞通道32中。活塞30在通道中可往复移动以提供吸气和压缩冲程。活塞30上方的通道32内的空间34通过入口通道100和盖18上的出口通道102与空气系统流体相通，下面将进一步进行描述。因而，空间34中的空气压力对应于空气系统中的空气压力，从而确保了压缩机10中的压力平衡状态，下面将进一步进行描述。
斜盘24和气缸体26的中心都具有孔，它们共同形成一通道，驱动轴40设置在该通道中。整个斜盘24相对于轴40可枢轴转动。将斜盘24的枢轴转动运动转变成活塞30的往复轴向运动的机构包括多个球铰链装置，每一球铰链装置包括杆52和球元件54。在某些实施例中，沿着斜盘24的外周相互以等角间距隔开并径向延伸的杆52是螺栓，其一端具有螺纹56，其相对端具有螺母58。球元件54具有滑动地接合活塞杆60的球形外表面，活塞杆60平行于旋转轴40延伸，从而当活塞杆60和球元件54相互以一定角度位移时，该球元件54进行同步轴向运动。
为了随着斜盘24枢轴转动而使活塞30和斜盘24相互位移，每一活塞杆60具有凸缘62，凸缘62的内表面与球元件54的外边缘相配合。因而当斜盘24从垂直于驱动轴40的位置以一定角度位移时，球元件54和凸缘60的配合表面相互滑动。当球元件54响应于斜盘24的角运动而在凸缘62内旋转时，这种相对位移使活塞杆60和球元件54一起轴向移动。尽管已经描述了球元件54和凸缘62的配合面是环形，在某些实施例中，也可以采用其他形状，该形状在相互以一定角度位移时能同步移动。
因为驱动轴40旋转地设置在斜盘24中，而不是与斜盘24一体形成，因此，甚至当活塞30闲置且压缩机10不压缩空气时轴40仍能继续旋转。因而，连接于轴40的附件如燃油泵可继续运作。
在某些有利的实施例中，通过使用斜盘24来进行设置，该斜盘24具有通过轴承装置46连接于可旋转内部分44的外部分42。该内部分44通过销48安装在轴40上，从而内部分44随轴40一起旋转。因此，随着轴40旋转，限制斜盘24的外部分42与轴40一起旋转。在某些实施例中，为了防止外部分42旋转，斜盘接收接合壳体20的轴向凹槽的径向延伸止动件59。在另一些实施例中，万向臂(未示出)可用来防止外部分42旋转。
当作用在斜盘24上且对应于活塞30上方的空间34中的空气压力的活塞产生的力，等于且方向相反于致动器70作用在斜盘24上的推力时，活塞30在压力平衡的状态下不工作。当斜盘24相对于驱动轴40处于基本垂直的位置时，这种平衡状态存在。一旦破坏了这种空气压力平衡，来自致动器70的推力超过已经减小的活塞产生的力，使斜盘24从其垂直位置位移一定角度。因而，活塞30开始在通道32中往复移动，下面将进一步描述。这样，空气系统中的空气压力下降得越多，斜盘24的角度位移将越大，活塞30的冲程将越长。
由致动器70施加的推力作用下，斜盘24绕销48枢轴转动。在某些有利的实施例中，致动器70包括弹性元件72；如，贝氏垫圈；和凸轮环74。垫圈72连接于凸轮环74，该凸轮环74具有相对应于轴40的倾斜凸轮面，其延伸部分总是与斜盘24保持接触。斜盘24总是处于活塞30上方存在的压力下，从而为了保持斜盘24在平衡状态期间处于垂直于轴40的位置，凸轮环74必须不断地预加负载在斜盘24上。但是，平衡状态下的接触并不会产生足以克服活塞30上方的压力并使斜盘24枢轴转动的推力。在运行中，垫圈72响应空气系统中的压力下降到或低于参考值而膨胀。因此，凸轮环74轴向位移以使斜盘24枢轴转动，斜盘24的这种运动将产生活塞30的吸气和压缩冲程。
尽管示出致动器70旋转地安装在轴40上，在某些实施例中，致动器70能安装在壳体20上。进一步地，在某些实施例中，可以不使用上述的贝氏垫圈，而采用其他形式的弹性元件，例如，不同类型的压缩弹簧78，如，波纹管。在其他实施例中，致动器包括伺服活塞(未示出)，该致动器响应引导信号而被致动，该引导信号表示空气系统的压力参考值，并且一旦压力下降到或低于极限值由外原产生。该伺服活塞连接于机械连接装置，如叉形物，该伺服活塞使凸轮环74位移以产生推力来枢轴地使斜盘24位移。
为了使未被压缩的空气吸入压缩机10，并将已被压缩的空气排出压缩机10，该压缩机设置有至少一个入口通道100和至少一个出口通道102。进一步地，为了调节已经压缩的空气和未被压缩的空气的排出和进入并防止空气反馈，压缩机10分别设置有一吸入阀和排出阀110，112。这些使空气沿着通路从高压区流向低压区的阀是单向阀，其由挠性阀瓣或相对孔设置的簧片形成，下面将详细描述，该阀通过第一和第二阀板114，116组合形成。
如图4-5所示，具有至少一个挠性阀瓣120的第一阀板114邻近气缸体26安装。其内具有至少一个孔122的第二阀板116邻近第一阀板114安装。挠性阀瓣120和孔122对齐使阀瓣120覆盖孔122。因而，当将被压缩的空气流进孔122时，空气使阀瓣120从孔122偏离，从而使空气流入气缸体26的通道32中。但是，当空气在通道32内侧被压缩时，将不能朝入口通道100流回，因为第二阀板116阻挡阀瓣120，这样阀瓣120对着孔122保持被压，即类似于密封。
以类似方式，第一阀板114具有至少一个孔124，而第二阀板116上具有至少一个挠性阀瓣126。孔124和挠性阀瓣126相对齐以使阀瓣126覆盖孔124。因而，当通道32中的空气被压缩时，空气流入孔124中且使阀瓣126从孔124偏离，从而使已被压缩的空气排入排出通道102中并排出出口106而进入车辆的各部件中。但是，挠性阀瓣126仅能在一个方向上打开，因为其在其他方向上被第一阀板114挡住。
参见图3和5，当从压缩机10下游的空气系统中的压力下降时，气流通过出口阀112从通道32流入出口通道102而流出出口106，并进入车辆的空气系统中(如箭头B所示)。因此，活塞30上方的空气压力下降，于是引起斜盘24和活塞30的位移。因而，吸气冲程产生负压，足以使空气通过吸入口104、通过吸入阀110并进入通道32而被吸入气缸体26中(如箭头A所示)。
如图6所示，在一些实施例中，盖18上没有入口104，而是壳体20具有入口130，以使空气流入斜盘腔22中，这是所期望的，经过斜盘腔22中的任何部件，然后通过通路132进入通道32。美国专利其专利申请序列号为10/422268公开了一种这样的设计，在此引入为参考。可以采取任何一种不同的形式，例如，壳体20侧的孔口铸件，或一列被钻在壳体20底部的小孔。因而，阀瓣114，116上不需要设置吸入阀。在这些实施例中，第一阀板114仅具有孔124，第二阀板116仅具有挠性阀瓣126，从而仅构成排出阀112。
参见图2，为了在一定条件下使卡车发动机暂时释放附加负载，例如，当卡车向陡峭的山上行驶时，螺线管86接收来自司机的按需式信号时可关闭出口106。因此，活塞30上方的空间34中的压力迅速增加，使压缩机10在短期内达到平衡状态。螺线管86的打开将使压缩机10返回到正常的操作模式。
另外，车辆设置有中央处理单元90，用于在空气系统中的空气压力达到预定上限之后接收由压力传感器92产生的信号。一旦该信号被处理，螺线管86被致动以阻塞出口106。
并且，典型地中央处理单元90是计算机，其能处理表示车辆发动机的整个负载的信号。从而，如果表示负载的信号超过一定极限，处理单元90产生致动螺线管86的引导信号，螺旋管86关闭出口106。在这种情况下，压缩机迅速地达到平衡状态，如上所述，停止压缩空气。因为达到平衡状态之后，活塞30的往复运动被阻止，活塞30和气缸体26之间的润滑需求减小。
应该理解上述说明是阐述性的不是限制性的，在不脱离本发明的实质范围内的情况下，本领域的技术人员能进行各种改型。因而，应主要参考下面的权利要求书而不是参考上述说明来决定本发明的范围。

Claims (12)

1、一种阀装置，包括：
壳体；
设置在所述壳体中的泵机构；
邻近于所述泵机构安装的第一板，所述第一板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；
邻近于所述第一板安装的第二板，所述第二板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；
其中所述第一板和第二板相对齐，以使所述第一板的至少一个孔位于邻近所述第二板的至少一个挠性阀瓣，所述第二板的至少一个孔位于邻近所述第一板的至少一个挠性阀瓣；
安装在所述壳体上的盖，以基本上封闭所述泵机构及所述第一和第二板；和
所述盖上的至少一个出口，用于排出已通过所述板的流体排出。
2、根据权利要求1所述的阀装置，进一步包括所述盖上的至少一个入口，用于引入穿过所述板的流体。
3、根据权利要求1所述的阀装置，进一步包括所述壳体上的入口，用于引入穿过所述板的流体。
4、根据权利要求1所述的阀装置，其中：
所述第一板上的所述至少一个孔包括多个沿所述第一板的内周设置的孔；和
所述第二板上的所述至少一个孔包括多个沿所述第二板的外周设置的孔。
5、根据权利要求1所述的阀装置，其中：
所述第一板上的所述至少一个孔包括多个沿所述第一板的外周设置的孔；和
所述第二板的所述至少一个孔包括多个沿所述第二板的内周设置的孔。
6、根据权利要求1所述的阀装置，其中所述泵机构包括一压缩机。
7、根据权利要求6所述的阀装置，其中所述压缩机是空气压缩机。
8、根据权利要求6所述的阀装置，其中：
所述壳体包括第一部分和第二部分；
第一部分包括具有至少一个活塞通道的气缸体；
第二部分包括斜盘壳体；和
所述泵机构包括设置在所述斜盘壳体中的斜盘、和至少一个连接于所述斜盘且滑动地设置在至少一个活塞通道中的活塞。
9、根据权利要求8所述的阀装置，进一步包括设置在所述气缸体和所述斜盘壳体中的驱动轴，其中所述斜盘安装在所述轴上。
10、根据权利要求9所述的阀装置，进一步包括安装在所述轴上的致动器，用于将力施加在所述斜盘上。
11、一种阀装置，包括：
壳体；
设置在所述壳体中的泵机构；
邻近于所述泵机构安装的第一板，所述第一板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；
邻近于所述第一板安装的第二板，所述第二板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；
安装在所述壳体上的盖，以基本上封闭所述泵机构及所述第一和第二板；
所述盖上的至少一个入口，用于引入穿过所述板的流体；
所述盖上的至少一个出口，用于排出已通过所述板的流体；
第一流体通路，其当所述第二板的至少一个挠性阀瓣对着第一板的至少一个孔设置，并且所述第一板的至少一个挠性阀瓣偏离第二板的至少一个孔时形成，在第一流体通路中，流体流过所述入口，流过所述第二板上的至少一个孔，穿过第一板上的至少一个挠性阀瓣，且进入所述壳体；和
第二流体通路，其当第一板的至少一个挠性阀瓣对着第二板的至少一个孔设置，并且所述第二板的至少一个挠性阀瓣偏离第一板的至少一个孔时形成，在第二流体通路中，流体从壳体流出，流过所述第一板上的至少一个孔，穿过第二板上的至少一个挠性阀瓣并流出所述出口。
12、一种阀装置，包括：
至少局部地封闭斜盘腔的斜盘壳体；
安装在所述斜盘壳体中的气缸体，所述气缸体具有至少一个通路和至少一个活塞通道；
设置在所述斜盘壳体和气缸体中的泵机构；
邻近于所述气缸体安装的第一板，所述第一板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；
邻近于所述第一板安装的第二板，所述第二板具有至少一个孔和至少一个挠性阀瓣；
安装在所述壳体上的盖，以基本上封闭所述泵机构及所述第一和第二板；和
所述斜盘壳体上的至少一个入口，用于引入穿过所述板的流体；
所述盖上的至少一个出口，用于排出已通过所述板的流体；
第一流体通路，其当所述第二板的至少一个挠性阀瓣对着第一板的至少一个孔设置，并且所述第一板的至少一个挠性阀瓣偏离第二板的至少一个孔时形成，在第一流体通路中，流体流过所述入口，并进入所述斜盘腔，流过通路进入所述盖中，流过所述第二板上的至少一个孔，穿过第一板上的至少一个挠性阀瓣进入活塞通道；和
第二流体通路，其当所述第一板的至少一个挠性阀瓣对着第二板的至少一个孔设置，并且第二板的至少一个挠性阀瓣偏离第一板的至少一个孔时形成，该第二流体通路中，流体从活塞通道中流动，流过所述第一板上的至少一个孔，穿过第二板上的至少一个挠性阀瓣并流出所述出口。
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