KR102333835B1 - 체크 벨브와 이를 구비하는 벤투리 장치 - Google Patents

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브라이언 엠. 그레이첸
매튜 시. 길머
앤드류 디. 니이더트
제임스 에이치. 밀러
키이스 햄프턴
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데이코 아이피 홀딩스 엘엘시
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Abstract

체크 밸브, 벤투리 장치 및 체크 밸브가 포함된 엔진이 개시된다. 체크 밸브는 제1 포트 및 제2 포트, 제1 시트 및 제2 시트, 및 병진 이동 가능한 시일 디스크를 갖는 내부 캐비티를 한정한다. 제1 시트는 제1 포트에 근접하고 제1 환형 시일 비드 및 제1 환형 시일 비드로부터 반경 방향 내측의 제2 환형 시일 비드를 갖는다. 시일 디스크는 제1 환형 시일 비드에 대해 안착 가능한 제1 밀봉 부분과 제2 환형 시일 비드에 대해 안착 가능한 제2 밀봉 부분(둘 다 제1 두께를 가짐), 제1 및 제2 밀봉 부분 사이의 중간 부분(제2 두께), 및 시일 디스크의 외주를 한정하는 립 부분(제3 두께)을 가진다. 제2 두께는 제1 두께보다 크며, 제3 두께는 제1 두께보다 작다.

Description

체크 벨브와 이를 구비하는 벤투리 장치 {CHECK VALVES AND VENTURI DEVICES HAVING THE SAME}
관련 출원
이 출원은 2014년 4월 4일 출원된 미국 가출원 제61/975,542호의 이익을 주장하는 2015년 4월 3일자로 출원된 미국 출원 제14/678,106호의 일부 계속 출원이다.
기술 분야
본 출원은 체크 밸브, 특히 진공을 생성하기 위한 벤투리(Venturi) 장치에 포함된 계단형 종단면 프로파일을 갖는 체크 밸브에 관한 것이다.
엔진, 예를 들어 차량 엔진은 오랫동안 흡인기(aspiratior) 및/또는 체크 밸브를 포함한다. 일반적으로, 흡인기는 엔진 공기 중 일부를 벤투리 틈새를 통해 유도하여 엔진 매니폴드(manifold) 진공보다 낮은 진공을 생성하는 데 사용된다. 흡인기는 내부에 체크 밸브를 포함할 수 있거나 시스템은 별도의 체크 밸브를 포함할 수 있다.
체크 밸브의 양호한 유동 성능은 신속한 응답, 작은 압력차에 대응한 개방, 작은 압력차에 대응한 폐쇄 및 모든 작동 온도에서의 유동에 대해 낮은 저항을 포함한다. 작동 온도, 체크 밸브의 재료 및 체크 밸브에 작용하는 압력차의 조합에 따라, 밀봉 부재는 개방 위치 및 폐쇄 위치의 다양한 피처(feature)에 접촉하고, 그 결과로서 응력(stress)을 경험할 것이다. 이러한 응력은 시간과 작동 조건의 변화에 따라, 밀봉 부재 표면의 열화 및/또는 밀봉 부재의 내부 결함을 야기할 수 있다.
밀봉 부재의 수명 및 체크 밸브의 전체 수명을 연장시키기 위해 체크 밸브를 가로지르는 압력차의 결과로서 체크 밸브 상에 높은 힘을 유도하는 작동 조건하에서 체크 밸브에 대해 개선이 요구된다.
도 1은 난류(turbulent) 공기 흐름으로부터의 소음을 감쇠시키기 위한 흡인기의 제1 실시 예의 측면 사시도이다.
도 2는 도 1의 흡인기의 측면 종단면도이다.
도 3a는 난류 공기 흐름으로부터의 소음을 감쇠시키기 위한 흡인기의 제2 실시 예의 측면 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 흡인기의 측면 종단면도이다.
도 4a는 소음 감쇠 부재의 일 실시 예의 상부 사시도이다.
도 4b는 소음 감쇠 부재의 다른 실시 예의 상부 사시도이다.
도 4c는 소음 감쇠 부재의 다른 실시 예의 평면도이다.
도 5a는 난류 공기 흐름으로부터의 소음을 감쇠시키기 위한 흡인기의 제3 실시 예의 측면 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 흡인기의 측면 종단면도이다.
도 6a는 난류 공기 흐름으로부터의 소음을 감쇠시키기 위한 흡인기의 제4 실시 예의 측면 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 흡인기의 측면 종단면도이다.
도 7은 개선된 바이패스 체크 밸브(bypass check valve)를 포함하는, 난류로부터의 소음을 감쇠시키기 위한 흡인기의 제5 실시 예의 측면 종단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 바이패스 체크 밸브의 하부 밸브 시트(seat) 부분의 단부 사시도 및 측면도를 도시한다.
도 9는 개선된 바이패스 체크 밸브를 포함하는, 난류 흐름으로부터의 소음을 감쇠시키기위한 흡인기의 제6 실시 예의 측면 종단면도이다.
도 10은 체크 밸브(111)의 일부를 형성하고 밀봉 부재(136)를 포함하는, 도 7의 상부 하우징의 일부분의 측면 부분 종단면도이다.
도 11은 도 10의 밀봉 부재(136)의 상부 사시도이다.
도 12는 도 9의 흡인기의 상부 하우징의 저부 사시도이다.
도 13은 도 12의 상부 하우징의 바이패스 체크 밸브 부분의 확대된 측면 부분 종단면도이다.
도 14는 도 12의 상부 하우징의 벤투리 체크 밸브 부분의 확대된 측면 부분 종단면도이다.
도 15 - 18은 바이패스 체크 밸브 및 벤투리 체크 밸브 중 어느 하나 또는 양쪽의 제1 시트의 리브(rib) 구조에 대한 다른 실시 예이다.
도 19는 바이패스 체크 밸브 및 벤투리 체크 밸브 양자를 위한 그릴 같은(grill-like) 제1 시트를 갖는, 흡인기의 상부 하우징에 대한 다른 실시 예의 저부 사시도이다.
도 20은 바이패스 체크 밸브의 제1 시트의 확대된 저면도이다.
도 21 및 도 22는 제1 시트의 리브의 폭과 반경의 변화를 나타내는 확대도이다.
도 23은 도 11의 계단형 디스크와 배출 통로 내에 제한기 프로파일(restrictor profile)을 갖는 체크 밸브이다.
도 24는 도 23의 체크 밸브의 종단면도이다.
도 25는 도 11의 2개의 계단형 디스크, 배출 통로 내 제한기 프로파일, 및 대체 진공 소스에 연결하기 위한 추가 포트를 갖는 듀얼 체크 밸브의 제2 실시 예이다.
도 26은 도 25의 듀얼 체크 밸브의 종단면도이다.
다음의 상세한 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 예시할 것이며, 그 예들은 첨부된 도면에 추가로 도시된다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
본 명세서에 사용된 "유체"는 임의의 액체, 현탁액, 콜로이드, 기체, 플라즈마 또는 이들의 조합을 의미한다.
도 1은 엔진, 예를 들어 차량의 엔진에서 사용하기 위한, 참조 번호 100으로 일반적으로 식별되는 흡인기-체크 밸브 조립체의 외관을 도시한다. 엔진은 내연 기관일 수 있으며, 차량 및/또는 엔진은 진공을 필요로 하는 장치를 포함할 수 있다. 체크 밸브 및 흡인기는 종종 엔진 스로틀 전에 및 엔진 스로틀 다음에 내연 기관에 연결된다. 엔진 및 그 구성 요소 및/또는 서브시스템들은, 본 명세서에서 식별된 엔진의 특정 구성 요소들을 나타내기 위해 포함된 몇 개의 박스를 제외하고, 도면에 도시되지 않았으며, 엔진 구성 요소들 및/또는 서브시스템들은 차량 엔진에서 흔히 볼 수 있는 것들을 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 모티브 포트(motive port)(108)가 대기압에 연결되어 있기 때문에 도면에서의 실시 예는 흡인기로 언급되지만, 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 다른 실시 예에서, 모티브 포트(108)는 터보차저(turbocharger)에 의해 생성된 부스트(boosted) 공기에 기인한 압력과 같은 부스트 압력에 연결될 수 있으며, 따라서 "흡인기-체크 밸브 조립체"는 이제바람직하게는 이젝터(ejector)로 언급되거나, 총칭해서 양자는 벤투리 장치로 지칭될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 흡인기-체크 밸브 조립체들은 도 1 및 도 2, 도 3a 및 도 3b, 도 5a 및 도 5b, 도 6a 및 도 6b, 및 도 7의 실시예들과 같은 대체 실시 예들을 가질 수 있다. 각 흡인기-체크 밸브 조립체는, 도 2에 도시된 바와 같이, 진공 필요 장치(102)에 연결될 수 있고, 벤투리 효과를 생성하도록 디자인된 흡인기-체크 밸브 조립체의 일부분의 길이를 대체로 연장하는 통로(144)를 통한 공기의 유동에 의해 상기 장치(102)를 위한 진공을 생성한다. 흡인기-체크 밸브 조립체들은 도시된 바와 같이 상부 하우징 부분(104)과 하부 하우징 부분(106)으로 형성된 하우징(101)을 포함한다. 상부 부분과 하부 부분의 지정은 설명의 목적을 위하여 지면(page)에서 배향된 도면에 관계가 있고, 엔진 시스템에서 이용될 때 예시된 배향에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상부 하우징 부분(104)은 초음파 용접, 가열, 또는 그 사이에 기밀성 밀봉을 형성하기 위한 다른 종래의 방법에 의해 하부 하우징 부분(106)에 접속된다.
여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 하부 하우징 부분(106)은 다수의 포트들을 포함하는 통로(144)를 형성하며, 포트들 중 일부는 엔진의 구성요소들 또는 서브시스템들에 연결 가능하다. 포트들은,(1) 청정 공기를 엔진 흡기 클리너(170)로부터 공급하고, 흡인기로서 사용될 때 엔진의 스로틀의 상류에서 전형적으로 얻어지는 모티브 포트(108);(2) 체크 밸브(111)를 통해 진공 필요 장치(102)에 연결될 수 있는 흡입 포트(110);(3) 엔진의 스로틀의 하류의 엔진 흡기 매니폴드(172)에 연결되는 방출 포트(112); 및 선택적으로,(4) 바이패스 포트(114)를 포함한다. 체크 밸브(111)는 바람직하게는 유체가 흡입 포트(110)로부터 적용 장치(102)로 유동하는 것을 방지하도록 배열된다. 일 실시 예에서, 진공 필요 장치(102)는 차량 브레이크 부스트 장치(boost device)이지만, 이에 한정되지 않는다. 바이패스 포트(114)는 진공 필요 장치(102)에 연결될 수 있으며, 선택적으로, 그 사이의 유체 유동 경로에 체크 밸브(120)를 포함할 수 있다. 체크 밸브(120)는 바람직하게는 유체가 바이패스 포트(114)로부터 적용 장치(102)로 유동하는 것을 방지하도록 배열된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양 실시예들에 있는 하부 하우징 부분(106)들은 하부 밸브 시트(124, 126)들을 포함한다. 각 하부 밸브 시트(124, 126)는 연속 외부 벽(128, 129), 및 선택적으로, 하부 밸브 시트(124)에 있는 벽(130)과 같은 저부 벽에 의해 형성된다. 각 하부 밸브 시트(124, 126)에는 보어(bore)(132, 133)가 형성되어 공기 통로(144)와의 공기 유동 소통을 허용한다. 도 2에서, 각 하부 밸브 시트(124, 126)는 그 상부면으로부터 위로 연장하는 다수의 반경 방향으로 이격된 핑거(finger)(134, 135)들을 포함한다. 반경 방향으로 이격된 핑거(134, 135)들은 밀봉 부재(136, 137)를 지지하는 역할을 한다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상부 하우징 부분(104)은 하부 하우징 부분(106)과 짝을 이루거나 또는 접합하여, 만일 양쪽이 존재한다면, 체크 밸브(111, 120)들을 형성하도록 구성된다. 상부 하우징 부분(104)은 그 길이를 따라서 연장하는 통로(146)를 형성하고 다수의 포트들을 형성하며, 포트들 중 일부는 엔진의 구성요소들 또는 서브시스템들에 연결 가능하다. 포트들은,(1) 캡(174)으로 씌워질 수 있거나 또는 엔진의 구성요소 또는 서브시스템에 연결될 수 있는 제1 포트(148);(2) 하부 하우징 부분(106)에 있는 흡입 포트(110)와 유체 소통하고, 흡입 포트와의 사이에 밀봉 부재(136)가 배치되는 제2 포트(150);(3) 하부 하우징 부분(106)에 있는 바이패스 포트(114)와 유체 소통하고, 바이패스 포트와의 사이에 밀봉 부재(137)가 배치되는 제3 포트(152);(4) 흡입기-체크 밸브 조립체를 진공 필요 장치(102)에 연결하는 입구로서 기능할 수 있는 제4 포트(154)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양 실시예에 있는 상부 하우징 부분(104)은 상부 밸브 시트(125, 127)들을 포함한다. 각 상부 밸브 시트(125, 127)는 연속적인 외벽(160, 161)과 저부 벽(162, 163)에 의해 형성된다. 양 상부 밸브 시트(125, 127)들은 각각 저부 벽(162, 163)들로부터 하부 하우징 부분(106)을 향하여 연장하는 핀(164, 165)들을 포함할 수 있다. 핀(164, 165)들은, 하부 밸브 시트(124)와 짝을 이룬 상부 밸브 시트(125)에 의해 형성되고 하부 밸브 시트(126)와 짝을 이룬 상부 밸브 시트(127)에 의해 형성되는 캐비티(166, 167)들 내에서 밀봉 부재(136, 137)들의 병진운동을 위한 가이드로서 기능한다. 따라서, 각 밀봉 부재(136, 137)는 그 각각의 캐비티(166, 167) 내에서 핀(164, 165)의 수용을 위한 크기로 밀봉 부재에 위치되는 관통 보어를 포함한다.
도 2를 다시 참조하면, 하부 하우징 부분(106)에 있는 통로(144)는, 하부 하우징 부분(106)의 방출 섹션(181)에 있는 제2 테이퍼 부분(183)(본 명세서에서 방출 원뿔(discharge cone)로도 지칭됨)에 결합된 하부 하우징 부분(106)의 제1 테이퍼 부분(182)(본 명세서에서 모티브 원뿔로도 지칭됨)을 포함하는 중심 길이 방향 축(B)(도 7에서 표시됨)을 따르는 내경을 가진다. 여기에서, 제1 테이퍼 부분(182)과 제2 테이퍼 부분(183)은 한 줄로 정렬된다(방출 섹션(181)의 입구 단부(186)에 대해 모티브 섹션(180)의 출구 단부(184)). 입구 단부(188, 186)들과 출구 단부(184, 189)들은 임의의 원 형상, 타원 형상, 또는 다른 다각형 형태일 수 있으며, 이로부터 연장하는 점차로, 연속적으로 테이퍼지는 내경은 쌍곡면(hyperboloid) 또는 원뿔을 형성하지만 이에 한정되지 않는다. 모티브 섹션(180)의 출구 단부(184)와 방출 섹션(181)의 입구 단부(186)의 일부 예시적인 구성이 참조에 의해 본원에 통합되는 2014년 6월 3일 출원된 동시 계류중인 미국 특허 출원 제14/294,7276호의 도 4 내지 도 6에 제시된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 테이퍼 부분(182)은 이와 유체 소통하는 흡입 포트(110)와의 유체 합류 지점에서 종료하고, 이러한 합류 지점에서, 제2 테이퍼 부분(183)이 시작하여 제1 테이퍼 부분(182)으로부터 멀리 연장한다. 제2 테이퍼 부분(183)은 또한 흡입 포트(110)와 유체 소통한다. 제2 테이퍼 부분(183)은 그런 다음 제2 테이퍼 부분의 출구 단부(189)에 근접한 바이패스 포트(114)와의 합류 지점을 형성하고 그것과 유체 소통한다. 제1 및 제2 테이퍼 부분(182, 183)들은 전형적으로 하부 하우징 부분(106)의 중심 길이 방향 축(B)을 공유한다.
여전히 도 2를 참조하면, 제2 테이퍼 부분(183)의 내부 치수는 더 작은 입구 단부(186)로부터 더 큰 출구 단부(189)로 연속하여 점차적으로 테이퍼진다. 이러한 내부 치수는 임의의 원 형상, 타원 형상, 또는 쌍곡면 또는 원뿔을 포함하지만 이에 한정되지 않는 일부 다른 다각형 형태일 수 있다. 선택적인 바이패스 포트(114)는 전술한 바와 같이 제2 테이퍼 섹션(183)과 유체 소통하도록 방출 섹션(190)을 교차할 수 있다. 바이패스 포트(114)는 출구 단부(189)에 인접하지만 그 하류에 있는 제2 테이퍼 섹션(183)을 교차할 수 있다. 하부 하우징 부분(106)은 그 후에, 즉 바이패스 포트의 이러한 교차 지점의 하류에서, 방출 포트(112)에서 종료할 때까지 원통형으로 균일한 내경으로 연속할 수 있다. 각각의 포트(108, 110, 112, 및 114)들의 각각은 엔진에 있는 호스들 또는 다른 특징들(features)에 통로(144)를 연결하기 위하여 그 외부면에 커넥터 피처를 포함할 수 있다.
흡입기-체크 밸브 조립체(100)가, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 시스템에 연결될 때, 체크 밸브(111, 120)들은 다음과 같이 기능한다. 엔진이 동작함에 따라서, 흡기 매니폴드(172)는 모티브 포트(180)내로, 통로(144)를 통해 방출 포트(112) 밖으로 공기를 흡기한다. 이것은 체크 밸브(111, 120)들과 통로(146)에서 부분적으로 진공을 생성하여, 다수의 핑거(134, 135)들에 대하여 하방으로 밀봉 부재(136, 137)들을 끌어당긴다. 핑거(134, 135)들의 간격으로 인하여, 통로(144)로부터 통로(146)로의 자유로운 유체 유동이 가능하게 된다. 엔진의 동작에 의해 생성된 부분적인 진공은 적어도 진공 필요 장치(102)의 동작의 진공 지원에서 도움이 된다.
전술한 흡입기-체크 밸브 조립체들 내에서 유체 유동은 대체로 난류(turbulent)로서 분류된다. 이것은 공기와 같은 유체 유동의 벌크 운동(bulk motion)에 더하여, 조립체를 관통하는 압력파가 존재하고 상이한 고유 진동수가 여기될 수 있으며, 이에 의해 난류 발생 소음을 발생될 수 있음을 의미한다. 도 2에 도시된 바와 같은 흡입기-체크 밸브 조립체(100)는 하나 이상의 소리 감쇠 부재(194, 196)들을 포함한다. 소리 감쇠 부재(194, 196)들은 난류 발생 소음이 생성되는 영역들에 근접하지만 그 하류의 유동 경로 내에 배치된다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 소리 감쇠 부재(194)는, 방출 섹션(190)이 이러한 소음이 발생되는 하나의 부분이기 때문에, 방출 포트(112)에 근접하거나 또는 그 안에 배치된다. 또 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 소리 감쇠 부재(196)는, 바이패스 포트(114), 체크 밸브(120), 및 제4 포트(154) 사이의 유동 경로가 이러한 소음이 생성되는 하나의 부분이기 때문에, 통로(146)의 제4 포트(154)에 근접하거나 또는 그 안에 배치되도록 제공된다.
소리 감쇠 부재(194, 196)들은, 통로(144, 146)들을 통하여 그 사이의 유체 유동이 제한되지 않지만 소리(난류 발생 소음)가 약화되도록 다공성이다. 도 2를 참조하면, 실선 화살표는 흡입기-체크 밸브 조립체 내에서의 유체 유동을 나타내고, 점선 화살표는 난류 발생 소음의 진행 경로를 나타낸다. 전술한 바와 같이, 난류 발생 소음을 위한 2개의 잠재적 경로들이 있다:(1) 엔진 흡기 매니폴드(172)를 향하는 경로; 및(2) 진공 필요 장치(102)를 향하는 경로. 이러한 소음을 제거하거나 또는 감소시키기 위해, 다공성 요소들은 난류 소음원에 근접하지만 그 하류에 있다. 예를 들어, 소리 감쇠 부재들은 방출 포트, 흡입 포트, 체크 밸브 위의 바이패스 체크 밸브 통로, 및/또는 체크 밸브 위의 흡입 체크 밸브에 위치될 수 있다.
체크 밸브(111, 120)들 역시 관통하는 유동으로 인하여 난류 소음을 생성할 수 있다. 이러한 소음은 2개의 연결부들 중 어느 하나의 아래로 진행할 것이다. 소리 감쇠 부재들이 그 입구 또는 출구 통로 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
소리 감쇠 부재(194, 196)들은 전술한 바와 같이 다공성이며, 금속, 플라스틱, 세라믹, 또는 유리를 포함하는 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 소리 감쇠 부재들은 와이어, 직조물 또는 매트, 소결 입자, 직조된 섬유 또는 매트로 만들어질 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 소리 감쇠 부재들의 다공성 특성은 소음 압력파와 간섭하는 것에 의해 소음 압력파를 감쇠시키지만, 유체 유동을 과도하게 제한하지 않는 충분한 크기 및 형상의 것이어야 한다. 일 실시 예에서, 소리 감쇠 부재(194, 196)들은 엔진 시스템에서 흡입기의 배치에 기초하여 엔진의 동작 온도에 의해 피해를 입지 않는다(악화되지 않는다). 추가로, 소리 감쇠 부재(194, 196)들은 엔진의 동작 상태 동안 겪는 진동에 의해 피해를 입지 않는다.
도 3a 및 도 3b, 도 5a 및 도 5b, 및 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시 예들은 각각 흡입기(400, 401, 402)들의 대안적인 실시 예들이다. 도 1 및 도 2에 도시된 것과 유사하거나 또는 동일한 구성요소들을 지시하는 도면부호들은 마찬가지로 이 도면들에서 사용된다. 흡입기(400, 401, 402)들의 각각은 벤투리 부분의 보어(132)의 하류에 있는 통로(144) 내에서 방출 섹션(181)에 배치된 다공성 소리 감쇠 부재(300)를 포함한다. 그래서, 도 3b, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 소리 감쇠 부재(300)는 보어(132) 뒤에 그리고 바이패스 포트(114) 앞에 있다. 소리 감쇠 부재는 도 4a의 소리 감쇠 부재이도록 도시되지만, 물론 이에 한정되지 않는다.
도 4a 및 도 4c에서 알 수 있는 바와 같이, 다공성 소리 감쇠 부재들은 대체로 이들 도면에서 도면부호 300으로 지시되고, 하나 이상의 관통 보어 구멍(322, 342)들을 포함할 수 있다. 보어 구멍들은 본 명세서에서 설명된 실시 예들에서 원치않는 벌크 유동 제한을 최소화하는 이점을 제공한다. 보어 구멍(322, 342)들은 단면이 원형일 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 다른 실시 예에서, 보어 구멍(322, 342)들은 타원 또는 다각형 단면일 수 있다. 각 보어 구멍은 관통하는 대체로 중심축을 가지며, 이 축은 전형적으로는 소리 감쇠 부재(300)가 배치되는 흡입기의 부분을 통과하는 유동의 방향에 대체로 평행하게 지향된다. 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 단일의 보어 구멍(322)이 존재한다면, 이것은 소리 감쇠 부재(300) 내에서 대체로 중심에 위치될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 보어 구멍(322)의 치수는 전형적으로는 소리 감쇠 부재(300)에 인접한 상류 통로의 내부 치수보다 작다. 보어 구멍(322)이 원형 단면일 때, 보어 구멍(322)의 치수는 약 8 mm 내지 약 14 mm 일 수 있다. 도 4c에서 알 수 있는 바와 같이, 다수의 보어 구멍(342)들이 존재하고, 다공성 소리 감쇠 부재(300) 내에서 서로에 대해 대칭으로 위치된다. 이러한 보어 구멍(342)들은 도시된 바와 같이 원형 단면이지만, 이에 한정되지 않고, 필요하면 비대칭으로 배열될 수 있다. 도 4a에 대해 설명된 바와 같이, 여기에서 또한 보어 구멍(342)들의 치수는 소리 감쇠 부재(300)에 인접한 상류 통로의 내부 치수보다 작다. 보어 구멍342)들이 원형 단면일 때, 그 각각의 치수는 약 3 mm 내지 약 5 mm일 수 있다.
그러나 대안적인 실시예에서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 설명된 실시 예들에서 다공성 소리 감쇠 부재들 중 어느 것은 다공성 재료의 연속 플러그일 수 있으며, 단지 이를 관통하는 통로들은 그 고유 다공성에 의해 형성된 채널들이며, 즉 확장된 보어 구멍들이 존재하지 않는다. 연속 플러그는 체크 밸브 또는 흡입기의 선택된 부분 내에 끼워지는 임의의 형상 및 구성일 수 있지만, 도시된 바와 같이 디스크 형상일 수 있다.
도 3a 및 도 3b의 실시예는 3개의 주 하우징 부분들을 가진다:(1) 전술한 바와 같은 상부 하우징 부분(104), 및 전술한 바와 같지만(2) 벤투리 부분(106a)과(3) 바이패스 부분(106b)으로 분할된 하부 하우징 부분(106). 벤투리 부분(106a)은 모티브 포트(108)를 형성하는 외측 외부면 상의 호스 커넥터(410)를 포함할 수 있는 모티브 포트(108), 모티브 원뿔(182), 흡입 벤투리(132), 체크 밸브(111)의 하부 절반부, 특히 하부 밸브 시트(124), 및 제1 캐니스터 부분(412)에서 종료하는 방출 원뿔(183)을 포함한다. 바이패스 부분(106b)은 제1 캐니스터 부분(412)과 짝을 이루는 제2 캐니스터 부분(414)을 포함하여, 제1 및 제2 캐니스터 부분(412, 414)들이 접합될 때 형성되는 캐니스터(416)에 의해 형성된 봉입된 챔버(420)(enclosed chamber) 내에 소리 감쇠 부재(300)를 봉입한다. 바이패스 부분은 바이패스 포트(114) 및 체크 밸브(120)의 하부 절반부, 특히 하부 시트(126), 및 방출 포트(112)를 또한 포함하며, 방출 포트(112)는 방출 포트(112)를 형성하는 외측 외부면 상에 호스 커넥터(418)를 포함할 수 있다.
상부 하우징 부분(104)과 벤투리 부분(106a)과 바이패스 부분(106b)이 조립될 때, 제1 밀봉 부재(136)는 체크 밸브(111)에 안착되고 제2 밀봉 부재(137)는 체크 밸브(120)에 안착된다.
도 3a 및 도 3b의 실시예들과 유사한 도 5a 및 도 5b의 실시예는 3개의 주요 하우징 부분을 가진다:(1) 상부 하우징 부분(104), 및(2) 전술한 바와 같지만 벤투리 부분(106a')과(3) 바이패스 부분(106b')으로 분할되는 하부 하우징 부분(106). 벤투리 부분(106a')은, 방출 원뿔(183)이 제1 캐니스터 부분(412)에서 종료하는 곳의 상류에서 칼라(424)가 방출 원뿔(183)의 외부면으로부터 반경 방향으로 외향하여 연장하는 것을 제외하고, 도 5b에 도시된 것과 동일하다. 도 5b에서 알 수 있는 바와 같이, 칼라(424)는 보어(132)와 제1 캐니스터 부분(412) 사이에 위치된다. 바이패스 부분(106b')은, 제2 캐니스터 부분(414')이 제1 캐니스터 부분(412) 너머로 연장하여 칼라(424)와 접합하거나 또는 결합하도록 구성되는 것을 제외하고, 도 3b에 도시된 것과 동일하다. 제1 캐니스터 부분(412)과 제2 캐니스터 부분(414')이 서로 접합할 때, 이것들은 봉입 챔버(420')에서 그 사이에 소리 감쇠 부재(300)를 둘러싸고, 칼라(424)와 제1 캐니스터 부분(412) 사이에 위치된 제2 챔버(426)를 또한 형성한다. 조립될 때, 캐니스터(417)는 소리 감쇠 부재(300)를 수용하는 제1 챔버(420)로부터 상류에 있는 방출 원뿔(183)의 외측을 둘러싸는 제2 챔버(426)를 가지는 듀얼 챔버이다. 도 3b에서, 제2 챔버(426)는 공기를 수용하고, 그 공기를 수용하도록 밀봉될 수 있거나, 또는 흡입기(401)를 둘러싸는 주위 공기와 유체 소통할 수 있다. 또 다른 실시 예(도시되지 않음)에서, 제2 챔버(426)는, 도 4a 및 도 4c에 도시된 것들과 같은 보어 구멍들을 포함하거나 포함하지 않는 다공성 재료일 수 있는 제2 소리 감쇠 부재를 포함할 수 있다. 조립될 때, 흡입기(401)는 상부 하우징 부분(104)과 벤투리 부분(106a') 사이의 체크 밸브(111)에 안착된 제1 밀봉 부재(136)와, 상부 하우징 부분(104)과 바이패스 부분(106b') 사이의 체크 밸브(120)에 안착된 제2 밀봉 부재(137)를 또한 포함한다.
도 6a 및 도 6b의 실시예는 본질적으로 도 3a 및 도 3b의 실시예이지만, 2개의 서브 조립체(430, 440)들로 분할되고, 서브 조립체들 중 하나는 하나 이상의 호스(450)들에 의해 유체 소통 결합 가능한 소리감쇠 캐니스터(458)를 포함한다. 도 5a 및 도 5b의 실시예는 도면에 도시되지 않았을지라도 마찬가지로 유사한 형태로 2개의 서브 조립체들로 또한 분할될 수 있다. 서브 조립체들은 벤투리 서브 조립체(430)와 바이패스 서브 조립체(440)를 포함한다.
벤투리 서브 조립체(430)는 전술한 바와 같은 상부 밸브 시트(125)를 포함하는 제1 상부 하우징 부분(432)과, 제1 캐니스터 부분(412)이 종료하는 도 3b에 도시된 바와 같은 하부 벤투리 부분(106a)을 포함한다. 제1 상부 하우징 부분(432)이 하부 벤투리 부분(106a)에 접합될 때, 제1 밀봉 부재(136)는 상부 밸브 시트(125)와 하부 밸브 시트(126) 사이에 안착되어 체크 밸브(111)를 형성한다. 벤투리 부분(106a)은 모티브 포트(108)를 형성하는 외측 외부면 상에 호스 커넥터(410)를 포함할 수 있는 모티브 포트(108), 모티브 원뿔(182), 흡입 벤투리(132), 체크 밸브(111)의 하부 절반부, 특히 하부 밸브 시트(124), 및 제1 캐니스터 부분(412)에서 종료하는 방출 원뿔(183)을 포함한다. 제2 캐니스터 부분(462)과, 호스 연결 피처(466)들을 그 외부면 상에 가지는 커넥터 부분(464)을 포함하는 캐니스터 캡(460)이 하부 벤투리 부분(106a)에 연결 가능하다. 제2 캐니스터 부분(414)은, 제1 및 제2 캐니스터 부분(412, 414)들이 서로 접합될 때 그 사이에 형성된 봉입된 챔버(470)에 소리 감쇠 부재(300)를 봉입하도록, 제1 캐니스터 부분(412)과 접합 가능하다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 상부 하우징(430)은, 하부 벤투리 부분(106a)의 일부로서 포함되는 제2 안정화 부재(482)와 접합하도록 위치되고 하부 벤투리 부분(106a)과 마주하는 제1 안정화 부재(480)를 포함할 수 있다. 조립된 흡입기(402)는 제2 안정화 부재(482)와 접합된 제1 안정화 부재(480)를 구비하여, 흡입기 특히 소리감쇠 캐니스터(458)를 가지는 흡입기의 절반부를 경직화하고 강화한다.
바이패스 조립체(440)는 제2 상부 하우징 부분(434)과 하부 바이패스 부분(106c)을 포함한다. 제2 상부 하우징 부분(434)은, 전술한 바와 같이, 체크 밸브(120)의 일부와 제3 포트(152)를 형성하는 상부 밸브 시트(125)를 포함하며, 상기 제3 포트(152)는 하부 바이패스 하우징 부분(106c)에 있는 바이패스 포트(114)와 유체 소통한다. 제2 상부 하우징 부분(434)은 호스(450)에 의해 제1 상부 하우징 부분(432)의 제6 포트(436)에 연결 가능한 제5 포트(474)를 가지는 도관(472)을 또한 포함한다. 상부 바이패스 하우징 부분(434)은 제4 포트(154)를 또한 포함하며, 이것은, 전술한 바와 같이, 진공 필요 장치에 흡입기-체크 밸브 조립체(402)를 연결하는 입구로서 기능할 수 있다. 하부 바이패스 하우징 부분(106c)은 바이패스 포트(114), 체크 밸브(120)의 하부 절반부, 특히 하부 밸브 시트(126), 및 호스 연결 피처(418)를 그 외측 외부면 상에 포함할 수 있는 방출 포트(112)를 포함한다.
전술한 다양한 실시예들의 많은 테스트를 통하여, 바이패스 체크 밸브(120)에 있는 밀봉 부재(137)가 대체로 고르지 않은 방식으로 폐쇄 위치로 이동하는 것을 알았다. 특히, 방출 포트(112)에 가장 근접한 밀봉 부재(137)의 제1 부분은 먼저 폐쇄 위치로 이동하고, 그런 다음 그 반대편의 제2 부분이 폐쇄 위치로 움직인다. 이러한 문제는, 캐비티(154)에서의 압력이 방출 포트(112)에서의 압력보다 낮을 때, 폐쇄 위치에 도달하도록 짧은 거리를 진행하는 그렇지 않으면 앞의 실시예에서 뒤떨어진 밀봉 부재(137)의 제2 부분을 제공하는 것에 의해, 도 8a 및 도 8b에 가장 잘 도시된 제2 시트(514)의 구성에서의 변화를 통해 도 7에 도시된 실시예에서의 바이패스 체크 밸브(501)에 의해 해결된다. 따라서, 바이패스 체크 밸브는 폐쇄 위치에서 제1 시트에 안착되는 밀봉 부재의 제1 부분과 함께 있는 밀봉 부재를 가질 가능성이 적은 반면, 제2 부분은 폐쇄 위치에서 안착 즉 밀봉되지 않는다. 도 7에서 바이패스 체크 밸브(501)는, 밀봉 부재(510)의 제1 및 제2 부분들이 제1 시트(도 7에 도시된 폐쇄 위치)에 시간적으로 더 가까이 및 이상적으로는 대체로 동시에 안착되도록 동작한다. 바이패스 체크 밸브(501)의 추가의 이점은, 개방 위치에서, 제2 밀봉 부재(510)가 제2 시트(514)에 안착되는 것으로, 밀봉 부재를 지나는 개선된 유체 유동이 있다는 것이다.
도 7의 실시예는 흡입기(500)가 3개의 주요 하우징 부분을 가진다는 점에서 도 5a 및 도 5b의 실시예와 유사하다:(1) 이 실시예에서 도면부호 104'로서 지시되는 상부 하우징 부분, 및(2) 벤투리 부분(106a')과(3) 바이패스 부분(106b')으로 분할되는 전술한 하부 하우징 부분(106). 벤투리 부분(106a') 즉, 방출 원뿔(183)이 방출 원뿔(183)의 외부면으로부터 반경 방향으로 외향하여 연장하는 칼라(424)를 포함하는 제1 캐니스터 부분(412) 내에서 종료하는 곳의 상류는, 대체로 도 5b에 개시된 것과 동일하다. 칼라(424)는 보어(132)와 제1 캐니스터 부분(412) 사이에 위치된다.
여전히 도 7을 참조하면, 바이패스 부분(106b')은, 칼라(424)에 접합되거나 또는 결합되도록 제2 캐니스터 부분(414')이 제1 캐니스터 부분(412)을 지나서 연장하도록 구성된다는 점에서, 도 5a 및 도 5b에 개시된 것과 유사하지만, 상부 하우징 부분(104')의 부분으로서 제4 포트를 가지는 대신에, 보조 포트(540)로서 바이패스 포트(508) 아래에 위치된다는 점에서 다르다. 벤투리 부분(106a')의 제1 캐니스터 부분(412)과 바이패스 부분(106b')의 제2 캐니스터 부분(414')이 서로 접합될 때, 이것들은 봉입된 챔버(420')에서 그 사이에 소리 감쇠 부재(300)를 봉입하고, 또한 칼라(424)와 제1 캐니스터 부분(412) 사이에 위치된 제2 챔버(426)를 형성한다. 조립될 때, 캐니스터(417)는 소리 감쇠 부재(300)를 수용하는 제1 챔버(420)로부터 상류에서 방출 원뿔(183)의 외측을 둘러싸는 제2 챔버(426)를 가지는 듀얼 챔버이다. 제2 챔버(426)는 공기를 수용하고, 그 공기를 수용하도록 밀봉될 수 있거나, 또는 흡입기(500)를 둘러싸는 주위 공기와 유체 소통할 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 제2 챔버(426)는 제2 소리 감쇠 부재를 포함할 수 있으며, 이것은 도 4a 및 도 4c에 도시된 것들과 같은 보어 구멍들을 포함하거나 포함하지 않는 다공성 재료일 수 있다.
조립될 때, 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 흡입기(500)는 상부 하우징 부분(104')과 벤투리 부분(106a') 사이의 체크 밸브(111)에 안착된 제1 밀봉 부재(136), 및 상부 하우징 부분(104')과 바이패스 부분(106b') 사이의 개선된 바이패스 체크 밸브(501)에 안착된 제2 체크 밸브 디스크(510)를 또한 포함한다. 개선된 체크 밸브(501)는, 제1 포트(506)(입구)와 제2 포트(508)(출구)를 가지는 내부 캐비티(504)를 형성하는 하우징(502)(상부 하우징 부분(104')의 일부와 하부 바이패스 하우징(106b')으로 만들어짐)을 가지며, 양 포트는 모두 내부 캐비티(504)와 유체 소통한다. 내부 캐비티(504)는 폐쇄 위치를 형성하는 제1 시트(512)와 개방 위치를 형성하는 제2 시트(514)를 가진다. 밀봉 부재(137)는 내부 캐비티(504) 내에서 밀봉되고, 제1 시트(512)에 대한 폐쇄 위치와, 제2 시트(514)에 대한 개방 위치 사이에서 병진운동 가능하다. 한 실시예에서, 밀봉 부재(137)는 대체로 강성 재료로 만들어지고, 그러므로 길이 방향 중심축(B)에 대해 각을 이룬 위치에서 제2 시트에 안착된다. 다른 실시예에서, 밀봉 부재는 가요성을 갖거나 도 8b에 도시된 가요성 밀봉 부재(510)일 수 있으며, 이것은 폐쇄 위치에서의 평탄 밀봉 상태(도 7에 도시된 바와 같은)와 제2 시트(514)에 대한 아치형 위치로서 도 8b에 도시된 편향된 바꾼 개방 상태 사이에서 편향될 수 있다.
이제 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제2 시트(514)는 중간 영역(M)보다 모두 짧은 우측(R) 및 좌측(L)을 포함하는 밀봉 부재(510)를 위한 지지 구조체를 형성하며, 우측(R)은 전체적으로 좌측(L)보다 짧아서, 밀봉 부재(510)가 좌측(L)에서보다 우측(R) 위에서 편향하는 것을 가능하게 한다. 중간 영역(M)은 사전 결정된 거리보다 도 7의 제1 시트(512)에 더 근접하게 밀봉 부재(510)를 위치시키는 높이(H)(도 8a)를 가진다. 사전 결정된 거리는, 체크 밸브의 개선된 더욱 신속한 폐쇄 및/또는 체크 밸브를 통한 유동의 최대량을 가능하게 하기 위하여 선택되고, 약 0.5 mm 내지 약 3 mm, 또는 더욱 바람직하게는 약 1 mm 내지 약 2 mm일 수 있다. 한 실시예에서, 좌측(L)은 모티브 포트(108)에 더욱 근접하고, 우측(R)은 방출 포트(112)에 더욱 근접한다. 지지 구조체는 유체가 밀봉 부재(510)의 위와 둘레로 제1 포트(506)를 통과한 후에 제2 포트(508)와 유체 소통하는데 충분한 수의 통로를 포함한다.
한 실시예에서, 제2 시트(514)의 지지 구조체는, 제2 포트(508) 주위에서 원주 방향으로 이격된 내부 캐비티(504) 내로 연장하는 다수의 핑거(520, 522, 524, 526, 528)들을 포함할 수 있다. 다수의 핑거들은 서로로부터 동일 거리 이격될 수 있다. 다수의 핑거들은 상이한 높이를 가지며, 중간 영역(M)을 한정하는 적어도 2개의 지름방향으로 대향된 제1 핑거(520)들, 제1 핑거(520)들의 전체 높이의 약 70% 내지 약 90%이고 지지 구조체의 좌측(L)을 형성하는 하나 이상의 중간 높이 핑거(522)들, 및 중간 높이 핑거(522)들보다 짧고 지지 구조체의 우측(R)을 형성하는 하나 이상의 짧은 핑거(524)들을 포함한다. 제2 시트(514)를 위한 이러한 형태의 지지 구조체에 의해, 밀봉 부재(510)는, 진공 필요 디바이스(102) 내의 압력이 흡입기(500)의 방출 포트(112)에 유체적으로 결합된 엔진의 매니폴드 압력보다 클 때 진공 필요 디바이스(102)로부터 유체의 높은 바이패스 유동을 허용하도록 충분히 편향하고, 바이패스 체크 밸브(501)의 신속하고 더욱 균일한 폐쇄를 또한 제공한다.
지지 구조체는, 하나 이상의 중간 높이 핑거(522)들보다 짧고 하나 이상의 중간 높이 핑거(522)들보다 모티브 포트(108)에 더욱 근접하여 위치된 하나 이상의 제4 높이 핑거(526)들을 또한 포함할 수 있다. 지지 구조체는, 짧은 핑거(524)들보다 짧고 짧은 핑거(524)들보다 방출 포트(112)에 더욱 근접하여 위치된 하나 이상의 제5 높이 핑거(528)들을 또한 포함할 수 있다. 도 8b는 다수의 핑거들에 대한 높이의 하나의 예를 포함한다. 이 도면에서, 제1 핑거(520)들이 가장 크고, 중간 높이 핑거(522)들이 제1 핑거들보다 1 mm 짧고, 짧은 핑거(524)들은 제1 핑거들보다 약 3 mm 짧으며(중간 높이 핑거들보다 약 2 mm 짧으며), 제4 높이 핑거(526)들은 제1 핑거들보다 약 1.5 mm 짧으며(중간 높이 핑거(522)들보다 약 0.5 mm 짧으며), 제5 높이 핑거(528)들은 제1 핑거들보다 약 6.75 mm 짧다(중간 높이 핑거(522)들보다 약 3.75 mm 짧다).
밀봉 부재(510)는 내연기관의 흡기 매니폴드(172)에 연결될 때 흡입기(500)에서 사용하는데 적절한 탄성 중합 재료이거나 이를 포함할 수 있다. 즉, 엔진 온도 및 압력에 노출될 때 내구성이 있다. 한 실시예에서, 밀봉 부재(510)는 천연고무, 합성고무, 실리콘, 플루오르실리콘 고무, 플루오르카본 고무, 니트릴 고무, EPDM, PTFE, 및 이것들의 조합 중 하나 이상이거나 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 개선된 바이패스 체크 밸브(501)의 하우징(502)은 내부 캐비티(504) 내로 연장하는 핀(530)을 포함한다. 밀봉 부재(510)는 관통 보어(511)를 포함하고, 핀(530)이 관통 보어에 수용된다. 밀봉 부재(510)는 핀을 따라서 병진 운동할 수 있다. 이것은 병진 운동 동안 밀봉 부재(510)의 정렬을 유지하는 단지 하나의 비제한적인 예이다. 내부 챔버(504) 내의 제1 시트(512)는 제1 환형 밀봉 비드(bead)(532)를 포함하며, 제1 환형 밀봉 비드(532)로부터 반경 방향으로 내향하여 배치된 제2 환형 밀봉 비드(534)를 포함할 수 있다.
여전히 도 7을 참조하면, 하나의 예시적인 실시예로서, 방출 포트(112)는 내연기관의 흡기 매니폴드와 유체 소통하며, 보조 포트(540)는 제동 시스템 또는 4륜 구동 시스템과 같은 진공을 이용하는 장치(550)와 유체 소통하며, 모티브 포트(108)는 공기, 바람직하게는 청정 공기의 공급원과 유체 소통하며, 제1 포트(148)는 브레이크 부스터와 같은 진공을 이용하는 다른 장치(552)와 유체 소통한다.
이제도 9를 참조하면, 흡입기-체크 밸브 조립체의 실시예는 대체로 도면부호 600으로 지시된다. 이러한 흡입기-체크 밸브 조립체(600)는 흡입기(600)가 다음과 같은 3개의 주요 하우징 부분들을 가진다는 점에서 도 7, 도 5a 및 도 5b의 실시예와 대체로 유사하다:(1) 바이패스 체크 밸브(501)에 부착되는 곳에서 다른 구성을 가지기 때문에 이 실시예에서 도면부호 104a'로서 지시된 상부 하우징 부분;(2) 벤투리 부분(106a')으로서 지칭되는, 상기 하부 하우징의 부분을 형성하는 제1 부분; 및(3) 바이패스 부분(106b')으로서 지칭되는, 상기 하부 하우징의 부분을 형성하는 제2 부분. 벤투리 부분(106a') 즉, 방출 원뿔(183)이 방출 원뿔(183)의 외부면으로부터 반경 방향으로 외측으로 연장하는 칼라(424)를 포함하는 제1 캐니스터 부분(412)에서 종료하는 곳의 상류는, 도 7 및 도 5b에 도시된 것과 대체로 동일하다. 칼라(424)는 보어(132)와 제1 캐니스터 부분(412) 사이에 위치된다.
바이패스 부분(106b')은 전술한 바와 같은 개선된 지지 구조체를 가지는 제2 시트(514), 벤투리 부분(106a')의 칼라(424)에 접합 또는 결합되도록 제1 캐니스터 부분(412) 너머로 연장하도록 구성되는 제2 캐니스터 부분(414'), 및 방출 포트(112) 및 바이패스 체크 밸브(501)의 제2 포트(508)와 유체 소통하는 보조 포트(540)를 형성하며, 이 점에서 한바이패스 부분(106b')은 도 7에 도시된 것과 유사하다. 벤투리 부분(106a')의 제1 캐니스터 부분(412)과 바이패스 부분(106b')의 제2 캐니스터 부분(414')이 서로 접합될 때, 그것들은 봉입된 챔버(420') 내 그것들 사이에 소리 감쇠 부재(300)를 봉입하고, 또한, 칼라(424)와 제1 캐니스터 부분(412) 사이에 위치된 제2 챔버(426)를 형성한다. 조립될 때, 캐니스터(417)는, 소리 감쇠 부재(300)를 수용하는 제1 챔버(420)로부터 상류에서 방출 원뿔(183)의 외측을 둘러싸는 제2 챔버(426)를 가지는 듀얼 챔버이다. 제2 챔버(426)는 공기를 수용할 수 있고 공기를 수용하도록 밀봉되거나, 또는 흡입기(500)를 둘러싸는 주위 공기와 유체 소통할 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 제2 챔버(426)는 도 4a 및 도 4c에 도시된 것들과 같은 보어 구멍들을 포함하거나 또는 포함하지 않는 다공성 재료일 수 있는 제2 소리 감쇠 부재를 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 상부 하우징 부분(104a')은 이에 의해 형성되는 챔버(602)에 있는 상부 밸브 시트(127) 위에서 종료하며, 챔버(602)는:(1) 바이패스 체크 밸브(501);(2) 챔버(602)로부터 멀리 연장하는 소음 감쇠 유닛(604); 및(3) 제2 체크 밸브(111)와 바이패스 체크 밸브(501) 사이에서 상부 하우징의 길이를 따라서 연장하는 통로(146)와 유체 소통한다. 챔버(602)는 도 9에 도시된 바와 같이 그 종단면에 대하여 취해졌을 때 바이패스 체크 밸브(501)의 폭과 대체로 유사한 폭을 가지지만, 상기 폭은 챔버의 높이가 바이패스 체크 밸브(501)로부터 멀리 움직이는 방향으로 증가함에 따라서 갈라져서(divergingly) 증가한다.
조립될 때, 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 흡입기(600)는 상부 하우징 부분(104a')과 벤투리 부분(106a') 사이의 체크 밸브(111)에 안착된 제1 밀봉 부재(136)와, 상부 하우징 부분(104')과 바이패스 부분(106b') 사이의 개선된 바이패스 체크 밸브(501)에 안착된 제2 체크 밸브 디스크(510)를 또한 포함한다. 개선된 체크 밸브(501)(상부 하우징 부분(104a')의 일부와 하부 바이패스 하우징(106b')으로 만들어짐)은 제1 포트(506) 및 제2 포트(508)를 가지는 내부 캐비티(504)를 형성하며, 양 포트는 내부 캐비티(504)와 유체 소통한다. 바이패스 체크 밸브(501)는 제2 지지 구조체(514)와 밀봉 부재(510)를 포함하는 도 7에 대하여 설명된 특징들을 가지며, 전술한 바와 같이 동작한다.
소음 감쇠 유닛(604)은, 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된 2015년 1월 9일 출원되어 동시 계류중이고 공동 소유된 미국 특허 출원 제14/593,361호에 개시된 바와 같을 수 있다. 소음 감쇠 유닛(604)은 소음 감쇠 부재(616)를 그 안에 둘러싸는 내부 캐비티(606)를 형성하는 하우징(605)을 포함한다. 소음 감쇠 부재(616)는 전형적으로 내부 캐비티(606) 내에 적어도 축 방향으로 단단히 끼워진다. 도 9에 도시된 바와 같이, 소음 감쇠 부재(616)는 대체로 캐비티(606)의 내부에 끼워맞춤되지만, 이러한 구성이 필수적인 것은 아니다. 하우징은 제1 포트(610)와, 내부 캐비티(606)와 유체 소통하는 제2 포트(612)를 형성한다. 적어도 제1 포트(610)의 외부면은 엔진의 유체 유동 경로 내로 소음 감쇠 유닛(604)을 연결하기 위한 끼워맞춤 피처(611)들, 예를 들어, 안전한 유체 기밀성 연결을 제공하도록 호스 또는 도관 내에 삽입 가능한 피처를 포함한다. 이 실시예에서, 제2 포트(612)는 상부 하우징 부분(104a')의 챔버(602)에 연결 가능한 리드형(lid-like) 피처(620)를 포함한다. 제1 포트(610)와 제2 포트(612)는 소음 감쇠 유닛(10)을 통한 대체로 선형의 유동 경로를 형성하도록 서로 대향하여 위치된 것으로 도 9에서 예시되지만, 유닛은 이러한 것에 한정되지 않는다.
하우징(605)은 유체 기밀성 밀봉(fluid-tight seal)으로 서로 연결된 다수의 부분들을 구비한 다중 부분 하우징일 수 있다. 다중 부분들은 제1 포트(610)를 포함하는 제1 하우징 부분(608)과, 제2 포트(612)를 포함하는 제2 하우징 부분(609)을 포함할 수 있다. 하우징 부분들은 총체적으로 캐비티(606)를 형성하고, 캐비티의 부분의 임의의 조합은 어느 한 부분에 의해 형성된다. 도 9에서, 제2 하우징 부분(609)은 캐비티(606)의 대부분을 형성하는 것으로서 도시되고, 이것은 제1 하우징 부분(608)을 더욱 리드처럼 만든다.
소음 감쇠 부재(616)는, 유닛(604)을 통과하는 유체 유동이 가능한 최소량으로 제한되지만 소리(난류 발생 소음)가 감쇠되도록, 다공성인 소음 감쇠 재료를 포함한다. 소음 감쇠 부재(616)를 위한 재료들의 예와 다수의 실시예들이 위에서 설명되었다. 도 9에 도시된 실시예에서, 소음 감쇠 재료는 코어(614) 주위에 배치되며, 코어는, 내부 캐비티(622)를 형성하는 중공이고 내부 캐비티(622)로부터 소음 감쇠 부재(616) 내로 반경 방향으로 외향하여 유체가 유동하는 것을 가능하게 하는 다수의 관통 개구(624)들을 가지기 때문에 골조 코어(skeletal core)로서 지칭될 수 있다. 내부 캐비티(622)는 전형적으로 소음 감쇠 유닛(604)을 통한 우세한 유체 유동의 방향과 정렬된다. 소리 감쇠 부재(616)는 전술한 것들 중 하나와 같은 다공성 재료이다.
이제, 도 10 및 도 11을 참조하면, 도 7에 도시한 체크 밸브(111)의 상부 하우징 부분(104')의 확대된 종단면 단면도이다. 상부 밸브 시트(125), 그 제1 환형 밀봉 비드(704), 그 제2 환형 밀봉 비드(706) 및 그 연결 리브(708)에 대한 밀봉 부재(136)의 형상 및 구성이 강조되어 있으며, 제2 환형 밀봉 비드(706)는 제1 환형 밀봉 비드(704)의 반경 방향으로 내측에 있다. 밀봉 부재(136)는 계단형 종단면 프로파일을 가지며, 외부 직경으로부터 안으로 내부 직경을 향해서, 디스크의 대향하는 상부면 및 하부면에 2개의 미러 이미지 상향 계단과 디스크의 대향하는 상부면 및 하부면에 하나의 미리 이미지 하향 계단이 있다. 다른 방법으로 설명하면, 상기 밀봉 부재(136)는 제1 환형 밀봉 비드(704)에 안착할 수 있는 제1 밀봉 부분(712)와 제2 환형 밀봉 비드(706)에 안착할 수 있는 제2 밀봉 부분(716)을 가진다. 제1 및 제2 밀봉 부분(712, 716)은 각각 제1 두께(T1)(즉, 일반적으로 동일한 두께)를 가진다. 밀봉 부재(136)는 제1 밀봉 부분(712)과 제2 밀봉 부분(716) 사이에 중간 부분(714)을 가지며, 이것은 제1 두께(T1)보다 큰 제2 두께(T2)를 갖고, 밀봉 부재(136)의 외측 주변을 획정하고 제1 두께(T1)보다 작은 제3 두께(T3)를 갖는 립(lip) 부분(718)을 가진다. 밀봉 부재(136)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 시트(125)에 대한 폐쇄 위치와 제2 시트(124)에 대한 개방 위치 사이에서 병진 운동 가능하다. T2는 T1보다 약 10% 내지 약 80% 더 크며, 더 바람직하게는 T1보다 약 30% 내지 약 60% 더 크다. 립부(lip portion)(718)는, 본 명세서에 개시된 벤투리 장치들에서, 상기 밀봉 디스크 아래의 압력에 대하여 상기 밀봉 디스크 위, 즉 상부 하우징(104)의 통로(146)에서 작은 양의(positive) 압력 차이가 있을 때, 체크 밸브의 폐쇄를 용이하게 한다. 립부(718)는 디스크 위의 압력이 디스크 아래보다 낮을 때 더 높은 유동에 의해 쉽게 변형된다. 립부(718)의 두께(T3)는 T1보다 약 20% 내지 약 80% 작으며, 더 바람직하게는 T1보다 약 30% 내지 약 50% 더 작다.
밀봉 부재(136)는 일반적으로 제1 밸브 시트(125)로부터 체크 밸브(111)의 내부 캐비티 내로 연장하는 핀(164)을 수용하는 대략 중심 구멍(710)이 관통하는 병진 운동 가능한 디스크 형상을 이룬다. 밀봉 디스크(136)는 상기 핀을 따라 개방 위치와 폐쇄 위치 사이를 병진 운동한다. 밀봉 부재(136)는 일반적으로 단단한 재료로 만들어지지만, 체크 밸브를 가로지르는 압력차에 의한 높은 힘에 반응할 수 있는 약간의 유연성을 갖는다. 적절한 재료는 위에 명시되어 있다.
이제, 도 12 및 도 14를 참조하면, 도 9에 도시한 상부 하우징 부분(104a')의 확대된 저부 사시도가 도시되어 있다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 벤투리 체크 밸브(111)의 상부 밸브 시트(125)와 바이패스 체크 밸브(501)의 상부 밸브 시트(127)는 양자는 제1 포트(806)들의 유체 유동 경로 내의 제1 환형 밀봉 비드(804)와 제2 환형 밀봉 비드(806) 사이에서 연장하는 복수의 리브(800)을 각각 포함한다. 상기 복수의 리브(800)는 도 17에 도시된 바와 같이 모든 연결 리브(810)이거나, 또는 이웃하는 연결 리브(814) 사이에 하나 이상의 부분 리브(812)와 연결 리브(810)를 둘 다 포함할 수 있다. 상기 복수의 리브가 모두 연결 리브(810)인 경우 전형적으로 그 중 5개 또는 6개가 있지만 이에 제한되지는 않는다. 도 17은 5개의 연결 리브(810) 구성의 예이다. 부분 리브(812)가 존재할 때, 부분 리브는 6x2 리브 구성을 가지는 도 12, 및 6x1 리브 구성을 가지는 도 15, 및 5x1 리브 구성을 갖는 도 18에에 도시된 바와 같이 축 방향으로 동일한 길이를 가지거나, 또는 부분 리브는 6x3 리브 구성을 가지는 도 16에 도시된 바와 같이 상이한 길이를 가질 수 있다. 리브 구성을 숫자로 나타낸 설명은 인접한 연결 리브들 사이의 부분 리브들의 수에 의한 연결 리브의 수를 나타낸다.
밀봉 부재(136)와 대면하는 복수의 리브(800)의 표면은 도 17-18 및 도 22에 도시된 바와 같이 대체로 평탄한 표면(818)일 수 있다. 다른 실시 예에서, 도 12-16 및 도 19-21에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(136)와 대면하는 복수의 리브(800) 각각의 표면, 특히 밀봉 디스크(136)의 중간 부분(714)과 대면하는 표면 부분은 일정 깊이로 움푹 패이며, 이것에 의해 오목부(720)(도 10), 오목부(819)(도 13-16, 19-21)를 형성하고 제1 환형 밀봉 비드(804)와 제2 환형 밀봉 비드(804) 사이의 그것의 부분을 따라 밀봉 디스크(136)와 복수의 리브(800) 각각 사이에 대체로 균일한 갭을 한정하며, 이때 밀봉 디스크(136)는 폐쇄 상태에서 대체로 편평한 배향으로 그에 대하여 안착된다. 밀봉 디스크(136)는 무부하 조건하의 폐쇄된 상태에서 대체로 편평한 배향에 있다. 상기 디스크는 리브(800)와 대면하는 쪽이 반대쪽보다 압력이 더 낮은 경우 편향될 것이다. 초기에, 이러한 압력차 또는 증분(delta) 압력이 작은 경우, 밀봉 비드(704, 706)에 접촉하는 디스크의 부분들은 밀접하게 맞물리게 되어, 두 개의 챔버 사이에 우수한 밀봉이 형성된다. 상기 증분 압력이 증가함에 따라 디스크는 디스크의 피처(714)가 리브(800)와 접촉할 때까지 탄성적으로 변형된다. '718'을 '716'에 연결하는 피처(712)도 변형되기 때문에 '718' 역시 '714'와 반대 방향으로 변형된다.
이제, 도 19 및 도 20을 참조하면, 도 7에 도시한 상부 하우징 부분(104')만 확대된 저부 사시도로 도시되어 있다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 벤투리 체크 밸브(111)의 상부 밸브 시트(127) 및 바이패스 체크 밸브(501)의 상부 밸브 시트(125)는 둘 다 제1 환형 밀봉 비드(804)로부터 통로(146)의 길이 방향 축을 가로지르는 방향으로 연장되는 복수의 리브(800)를 포함하여 제1 포트(506, 150)의 유체 유동 경로 내에 리브들(830)의 그릴을 각각 한정한다. 하나 이상의 리브는 제1 환형 밀봉 비드(804)와 제2 환형 밀봉 비드(806) 사이의 연결 리브(810)이다.
모든 실시 예에서, 복수의 리브(800)는 연결 리브 또는 부분 리브에 관계없이 그 가장 근접한 이웃하는 리브로부터 이격되며, 그 결과 포트의 유동 면적은 리브가 없는 개방에 비해서 약 10% 내지 약 60% 감소한다. 복수의 리브(800) 각각의 폭(W)(도 21 및 도 22에 표시)은 약 0.8mm 내지 약 1.6mm의 범위일 수 있고, 리브의 수 및 유동 면적의 감소량에 따라 폭이 1mm 일 수 있다. 또한, 모든 실시 예에서, 복수의 리브(800)는, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이 대체로 평탄한 표면(818) 또는 오목부(820)를 갖는 표면을 리브(800)의 측면(822)으로 이어주는 둥근 에지들(824)을 가질 수 있다. 둥근 에지들(824) 각각의 반경은 표면(818, 819)의 폭(W) 안으로 그것의 약 25% 내지 약 50%, 더 바람직하게는 약 35% 내지 약 50%로 침범될 수 있다.
이제, 도 23 및 도 24를 참조하면, 밀봉 부재(136)가 위에 안착되고 내부에 핀(918)을 가진 내부 캐비티(916)를 한정하고, 내부 캐비티(916)와 유체 연통하는 제1 포트(922) 및 내부 캐비티(916)와 유체 연통하는 제2 유체 포트(924)를 한정하는 하우징(914)을 포함하는 체크 밸브(900)가 개시되어 있다. 하우징(914)은 유체-기밀 밀봉로 조각들이 서로 연결된 다수-조각 하우징일 수 있다. 내부 캐비티(916)는 일반적으로 제1 포트(922) 및 제2 포트(924)보다 큰 치수를 갖는다. 핀(918)은 내부 캐비티(916) 내에 중앙에 위치하는 것으로 보이고, 전술한 구성들 중 어느 것에서(도 12-20 참조) 연결 리브들(810) 및/또는 부분 리브들(812)로 이루어진 복수의 리브(800)는 핀(918)으로부터 반경 방향 외측으로 연장되고, 중 임의의 구성은 내부 캐비티 내로 유도되는 유동 경로를 복수의 도관으로 세분하여, 체크 밸브(900)가 개방 위치에 있을 때 유체 흐름이 밀봉 부재(136)의 주변 둘레로 향하게 한다.
도시된 실시 예에서, 제1 포트(922) 및 제2 포트(924)는 서로 대향하여 위치되지만, 이러한 구성에 제한되지 않는다. 다른 실시 예에서, 제1 및 제2 포트(922, 924)는 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이 180도 미만의 각도로 서로에 대해 위치될 수 있다. 내부 캐비티(916)를 형성하는 하우징(914)의 부분은, 체크 밸브가 "폐쇄" 상태일 때 밀봉 부재(136)가 안착하는 내부의 제1 시트(여기서는 다른 실시 예들에 대해서 전술한 바와 같이 집합적으로 제1 밀봉 비드(904) 및 제2 밀봉 비드(906))와 체크 밸브가 도 24에 도시된 바와 같이 "개방" 상태일 때 상기 밀봉 부재가 안착하는 제2 시트(908)를 포함한다. 여기서, 제2 시트(908)는 제2 포트(924)에 더 근접한 내부 캐비티(916)의 내부 표면으로부터 내부 캐비티(916) 내로 연장되는 복수의 방사상으로 이격된 핑거(930)이다.
제1 포트(922) 및 제2 포트(924)는 그것으로부터 연장하는 도관의 부분을 각각 포함할 수 있으며, 상기 부분은 시스템 내에서 유체 전달을 위해 상기 도관에 의해 형성된 내부 통로를 연결하기 위한 커넥터 피처를 그 외부 표면에 또는 그 단부에 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 내연 기관에서, 제2 포트(924)로부터 연장하는 도관은 흡기 매니폴드(996)에 연결되고 제1 포트(922)로부터 연장하는 도관은 진공 필요 장치(998)에 연결된다. 제1 포트(922)로부터 연장하는 도관은 입구 통로(934) 및 입구 단부(936)를 한정하는 입구 도관(932)이다. 제2 포트(924)로부터 연장하는 도관은 출구 통로(944) 및 출구 단부(946)를 한정하는 출구 도관(942)이다.
출구 통로(944)는 제한기 프로파일(948)을 가진다. 제한기 프로파일(948)은 제2 부분(952)보다 제2 포트(924)에 더 가까운 제1 부분(950)을 포함한다. 제1 부분(950)은 횡단면에서 볼 때 원형이고, 제1 부분의 길이를 따라 하류 방향에서 포물선 또는 쌍곡선 함수에 따라 좁아진다. 제2 부분(952)도 역시 횡단면에서 보았을 때 원형이지만, 제2 부분의 길이를 따라 하류 방향에서 포물선 또는 쌍곡선 함수에 따라 넓어진다. 제2 부분(952)의 길이와 비교해서 제1 부분(950)의 길이는 적어도 1:3, 보다 바람직하게는 1:4이다. 제1 부분(950)의 단부가 제2 부분(952)의 시작부와 만나는 곳은 목부(954)로 지칭된다. 목부 직경은 최대 질량 유량을 결정하거나 설정하는 파라미터이다. 목부의 직경이 클수록 질량 유량이 커진다.
엔진 흡기 매니폴드(996)가 대기압 이하 또는 진공 하에서 작동할 때, 계단 형 디스크(136)는 개방 위치로 이동하며, 이 경우에 도 24에 도시된 바와 같이 적절한 압력하에서 일시적으로 아래로 구부러질 수 있다. 가스가 체크 밸브를 통과하여 흐를 때, 가스는 제2 포트(924)의 하류에서 제한기 프로파일(948)에 진입하고, 제1 부분(950)에서 가속한 다음 제2 부분(924)에서 감속한다. 제한기 프로파일(948)은, 흡기 매니폴드에 존재하는 엔진 진공과는 무관하게, 진공 필요 장치에 거의 일정한 레벨로 진공을 공급하는 이점을 제공한다. 흡기 매니폴드가 예를 들어 터보차저 또는 수퍼 차저로부터의 부스트 조건하에서 작동하고 있을 때, 계단형 디스크(136)는 폐쇄 위치로 이동하여 유체(전형적으로 가스)의 배출이 필요한 장치로 상기 부스트 압력이 들어가는 것을 방지한다. 이 체크 밸브(900)는 낮은 레벨의 진공이 필요한 장치에 유리하다. 저수준 진공 장치는 5kPa 미만의 진공이 필요하다. 일반적으로 이러한 저수준 진공 장치들은 진공을 사용하여 한 위치로부터 엔진 흡기 매니폴드로 일정량의 가스를 이동시킨다. 두 가지 예는 크랭크케이스 환기 시스템과 연료 증기 밀폐 시스템(fuel vapor containment system)을 포함한다. 더 높은 진공 레벨은 이들 시스템을 손상시킬 수 있으며 발생을 방지해야 하는데, 이는 제한기 프로파일(948)의 한 기능이다.
대조적으로, 예를 들면 브레이크 부스트 캐니스터에 의해 마스터 실린더가 작동되거나 또는 웨이스트게이트 작동기에 의해 웨이스트게이트 밸브가 작동되는 것과 같이, 고수준 진공 장치들은 무엇인가를 작동하기 위한 힘을 생성하기 위해 진공을 사용한다. 이들 장치는 예를 들어, 20kPa 내지 60kPa와 같은 높은 수준의 진공이 필요하며, 그것들은 결과적인 힘을 견디도록 설계된다.
이제, 도 25 및 도 26을 참조하면, 제1 체크 밸브(1002)의 상부 내부 캐비티(1016)와 제2 체크 밸브(1004)의 하부 내부 캐비티(1017)를 형성하는 다수-조각 하우징(1014)을 포함하는 듀얼 체크 밸브(1000)가 개시된다. 다수-조각 하우징은 각 체크 밸브(1002, 1004)에 하나씩 2개의 제1 포트(1022)를 한정하는 흡인 하우징(1060)을 가진다. 제1 포트들(1022)은 서로 유체 연통하고 동일한 흡인 통로(1061)와 유체 연통한다. 흡인 하우징(1060)은 또한 각각의 체크 밸브(1002, 1004)에 하나씩 2개의 핀(1018)과 복수의 리브(800)를 한정하며, 여기서 리브들(800)은 전술한 구성들 중 어느 하나의 구성으로 연결 리브들(810) 및/또는 부분 리브들(812)로 이루어지고, 핀들(1018)로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 내부 캐비티(1016, 1016') 내로 이어지는 유동 경로를 복수의 도관으로 세분하여, 체크 밸브(1002, 1004)가 개방 상태에 있을 때 밀봉 부재들(136) 각각의 주변부 주위로 유체 유동을 유도한다. 흡인 하우징(1060)은 또한, 도 26의 체크 밸브(1004)에서 도시된 바와 같이, 체크 밸브가 "폐쇄"일 때 밀봉 부재(136)가 안착하는 듀얼 제1 시트(여기서는 집합적으로 다른 실시 예에 대해 논의된 바와 같이 제1 밀봉 비드 및 제2 밀봉 비드라고 함) 한정한다.
다수-조각 하우징(1014)은 반경 방향으로 이격된 복수의 핑거(1030)의 선단에 제2 시트를 한정하고 또 도 26에 도시된 바와 같이 2개의 제1 포트(1022)의 상부와 유체 연통하는 제2 포트(1024)를 한정하는 제1 체크 밸브 기부(1062)를 포함한다. 또한, 다수-조각 하우징(1014)은 반경 방향으로 이격된 복수의 핑거(1030')의 선단에 제2 시트를 한정하고 또 도 26에 도시된 바와 같이 2개의 제1 포트 중 낮은 포트와 유체 연통하는 제2 포트(1068)를 한정하는 제2 체크 밸브 기부(1064)를 포함한다. 도 25-26의 실시 예에서, 흡인 하우징(1060) 및 제1 체크 밸브 기부(1062)는 흡인 하우징(1060) 및 제2 체크 밸브 기부(1064)에 의해 한정된 내부 캐비티(1016')보다 더 큰 내부 캐비티(1016)을 한정하며, 따라서 핑거(1030)는 핑거(1030')보다 더 길다. 다른 실시 예에서, 내부 챔버의 크기는(체적 또는 형상에 의해) 일반적으로 동일할 수 있다. 흡인 하우징(1060), 제1 체크 밸브 기부(1062) 및 제2 체크 밸브 기부(1064)는 유체 기밀식 밀봉로 함께 연결된다.
제1 및 제2 체크 밸브 기부(1062, 1064) 중 하나 또는 둘 다는 시스템의 구성 요소와 유체 연통하는 내부 캐비티(1016,1016')를 연결하기 위해 제2 포트(1024, 1068)로부터 각각 연장되는 도관을 포함할 수 있다. 도 25를 참조하면, 듀얼 체크 밸브 유닛이 내연 기관과 같은 시스템에 연결된 경우, 제1 체크 밸브(1062)의 제2 포트(1024)는 배출 도관(1042)을 통해 엔진의 흡기 매니폴드(996)와 유체 연통하고, 듀얼 제1 포트(1022) 및 흡인 통로(1061)는, 입구 도관(1032)을 통해, 진공 필요 장치(998)(진공 지원을 사용하는 작동 장치뿐만 아니라 진공 캐니스터를 포함함)에 연결되며, 제2 체크 밸브(1064)의 제2 포트(1068)는, 제3 도관(1072)을 통해, 흡기 매니폴드(996) 이외의 제2 진공 소스(999)에 유체 연통한다. 입구 도관(1032)은 입구 통로(1034) 및 입구 단부(1036)를 한정한다. 배출 또는 출구 도관(1042)은 출구 통로(1044) 및 출구 단부(1046)를 한정한다. 제3 도관(1072)은 제2 출구 통로(1074) 및 제2 출구 단부(1046)를 한정한다. 도관(1032, 1042, 및 1072)은 하우징(1014)의 각각의 부분(1014)의 각 부분과 일체형이거나 하우징(1014)의 각 부분에 밀봉식으로 연결될 수 있다.
출구통로(1044)는 제한기 프로파일(1048)을 가진다, 제한기 프로파일(1048)은 제2 부분(1052)보다 제2 포트(1024)에 더 가까운 제1 부분(1050)을 포함한다. 제1 부분(1050)은 횡단면에서 볼 때 원형이고, 제1 부분(1052)의 길이를 따라 하류 방향으로 하류 방향으로 포물선 함수 또는 쌍곡선 함수에 따라 좁아진다. 제2 부분(1052) 역시 횡단면에서 보았을 때 원형이지만, 제2 부분(1052)의 길이를 따라 하류 방향으로 포물선 함수 또는 쌍곡선 함수에 따라 넓어진다. 제2 부분(1052)의 길이 대비 제1 부분(1050)의 길이는 적어도 1:3, 보다 바람직하게는 1:4이다. 제1 부분(1050)의 단부가 제2 부분(1052)의 시작과 만나는 곳은 목부(1054)로 지칭된다. 목부 직경은 최대 질량 유량을 결정하거나 설정하는 파라미터이다. 목부(1054)의 직경이 클수록 질량 유량은 더 커진다.
제2 출구 통로(1074)는 대체로 직선의 원통형 통로로 도시되어 있지만, 또한 제한기 프로파일(1048)과 유사한 제한기 프로파일을 포함할 수도 있다.
제1 체크 밸브(1062) 및 제2 체크 밸브(1064) 각각의 밀봉 부재(136)는 전술한 바와 같은 도 11의 계단형 디스크이다.
비교 분석
아래의 시험에서, 밀봉 디스크는 7,500 kPa의 항복 강도를 갖는 동일한 재료로 만들어졌다.
제어: 5개의 연결 리브를 갖는 체크 밸브 내에 있는 계단형이 아닌 편평한 밀봉 디스크를 폐쇄 위치에서 600 kPa의 가압하에서 시험하였다. 상기 계단형이 아닌 편평한 밀봉 디스크는 2.27 mm의 상기 연결 리브들 사이의 갭 내로 편향되었고 11,670 kPa의 디스크 응력을 가졌다.
시험1: 도 6에 도시된 6x3 리브 구성을 갖는 체크 밸브 내에 있는 본 명세서에 개시된 계단형 밀봉 디스크를 폐쇄 위치에서 1400 kPa의 가압하에서(상기 계단형이 아닌 편평한 밀봉 디스크에 가해진 압력의 2배 이상) 시험하였다. 계단형 밀봉 디스크는 폐쇄 위치에서 밀봉된 채로 1.045 mm의 립들 사이의 갭 내로 편향되었고 850 kPa의 디스크 응력을 가졌다.
적용된 압력의 2배 이상으로, 디스크 응력은 90% 이상 감소하였고, 편향은 절반 이상 감소하였다. 이러한 탁월한 결과는 밀봉 디스크 및 체크 밸브의 작동 수명을 연장시킬 것이다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 체크 밸브는 모든 작동 조건하에서 양호한 유동 성능을 갖는 합리적인 설계를 제공하고 양호한 밀봉을 유지하면서 높은 하중을 견딜수 있는 것이다.
지금까지 특정 실시 예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명했지만, 이하의 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 다수의 수정 및 변형이 가능하다는 것은 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 체크 밸브에 있어서,
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징;
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크; 및
    상기 제2 포트로부터 연장하는 출구 도관으로서, 상기 출구 도관은 출구 통로 및 출구 단부를 한정하며, 상기 출구 통로는 제한기 프로파일을 가지는, 출구 도관;
    을 포함하며,
    상기 제한기 프로파일은 상기 제2 포트에 더 근접한 제1 부분과, 상기 출구 단부에 더 근접한 제2 부분을 가지며, 상기 제1 부분 및 제2 부분은 횡단면에서 볼 때 원형이며,
    상기 제1 부분은 그 길이를 따라 하류 방향으로 포물선 또는 쌍곡선 함수에 따라 좁아지는, 체크 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 부분은 그 길이를 따라 하류 방향으로 포물선 또는 쌍곡선 함수에 따라 좁아지는, 체크 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 시트는 상기 제2 포트에 대하여 원주 방향으로 이격되어 내부 캐비티 내로 연장하는 다수의 핑거들을 포함하는 지지 구조체를 한정하고, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 평탄형 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 아치형 위치 사이에서 편향 가능한, 체크 밸브.
  4. 체크 밸브에 있어서,
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징;
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크; 및
    상기 제2 포트로부터 연장하는 출구 도관으로서, 상기 출구 도관은 출구 통로 및 출구 단부를 한정하며, 상기 출구 통로는 제한기 프로파일을 가지는, 출구 도관;
    을 포함하며,
    상기 제한기 프로파일은 상기 제2 포트에 더 근접한 제1 부분과, 상기 출구 단부에 더 근접한 제2 부분을 가지며, 상기 제1 부분 및 제2 부분은 횡단면에서 볼 때 원형이며,
    상기 제1 부분의 길이와 상기 제2 부분의 길이의 비는 1:3 이상인, 체크 밸브.
  5. 체크 밸브에 있어서,
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징;
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크; 및
    상기 제2 포트로부터 연장하는 출구 도관으로서, 상기 출구 도관은 출구 통로 및 출구 단부를 한정하며, 상기 출구 통로는 제한기 프로파일을 가지는, 출구 도관;
    을 포함하며,
    상기 제1 시트는 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제1 환형 밀봉 비드의 내측에 반경 방향으로 배치된 제2 환형 밀봉 비드, 및 상기 제1 포트의 유체 유동 경로 내 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이에서 연장하는 다수의 리브를 포함하는, 체크 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 밀봉 디스크와 대면하여 위치된 다수의 리브들 각각의 표면의 일부는, 상기 밀봉 디스크가 상기 제1 시트에 대해 안착될 때 상기 밀봉 디스크와 상기 다수의 리브들 각각 사이에 그리고 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이에 균일한 갭을 형성하는 일정한 깊이로 움푹 패인, 체크 밸브.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 리브들은 리브가 없는 개방의 10% 내지 60% 만큼 유동 면적을 감소시키도록 각각의 가장 근접한 이웃 리브로부터 이격되는, 체크 밸브.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 리브들은 상기 제1 밀봉 비드와 상기 제2 밀봉 비드 사이에서 연장하는 5개 또는 6개의 연결 리브을 포함하는, 체크 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 리브들은 이웃하는 연결 리브들 사이에 하나 이상의 부분 리브를 더 포함하는, 체크 밸브.
  10. 체크 밸브에 있어서,
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징;
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크; 및
    상기 제2 포트로부터 연장하는 출구 도관으로서, 상기 출구 도관은 출구 통로 및 출구 단부를 한정하며, 상기 출구 통로는 제한기 프로파일을 가지는, 출구 도관;
    을 포함하며,
    상기 제1 시트는 상기 제1 시트에 포함된 제1 환형 밀봉 비드로부터 길이 방향 축을 가로지르는 방향으로 연장하여 리브들의 그릴(grill)을 한정하는 다수의 리브들을 더 포함하며, 리브들 중 하나 이상은 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제1 환형 밀봉 비드의 내측에 반경 방향으로 배치된 제2 환형 밀봉 비드 사이의 연결 리브인, 체크 밸브.
  11. 엔진 시스템에 있어서,
    상기 엔진 시스템은 흡기 매니폴드를 가진 엔진과 체크 밸브를 포함하고, 상기 체크 밸브는:
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징;
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크; 및
    상기 제2 포트로부터 연장하는 출구 도관으로서, 상기 출구 도관은 출구 통로 및 출구 단부를 한정하며, 상기 출구 통로는 제한기 프로파일을 가지는, 출구 도관;
    을 포함하며,
    상기 제한기 프로파일은 상기 제2 포트에 더 근접한 제1 부분과 상기 출구 단부에 더 근접한 제2 부분을 가지며,
    상기 제1 부분은 그 길이를 따라 하류 방향으로 좁아지고, 상기 제2 부분은 그 길이를 따라 하류 방향으로 넓어지며,
    상기 출구 도관의 출구 단부는 서로 유체 연통을 위해 상기 흡기 매니폴드에 연결되는, 엔진 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    진공 필요 장치를 더 포함하며,
    상기 제1 포트는 서로 유체 연통을 위해 상기 진공 필요 장치와 연결되는, 엔진 시스템.
  13. 체크 밸브에 있어서,
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징; 및
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크;
    를 포함하며,
    상기 제1 시트는 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제1 환형 밀봉 비드의 내측에 반경 방향으로 배치된 제2 환형 밀봉 비드, 및 상기 제1 포트의 유체 유동 경로 내 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이에서 연장하는 다수의 리브를 포함하며,
    상기 다수의 리브들은 리브가 없는 개방의 10% 내지 60% 만큼 유동 면적을 감소시키도록 각각의 가장 근접한 이웃 리브로부터 이격되며,
    상기 제2 시트는 제2 포트에 대하여 원주 방향으로 이격되어 상기 내부 캐비티 내로 연장하는 다수의 핑거들을 포함하는 지지 구조체를 한정하고, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 평탄형 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 아치형 위치 사이에서 편향 가능한, 체크 밸브.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 밀봉 디스크와 대면하여 위치된 다수의 리브들 각각의 표면의 일부는, 상기 밀봉 디스크가 상기 제1 시트에 대해 안착될 때 상기 밀봉 디스크와 상기 다수의 리브들의 각각 사이에 그리고 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이에 균일한 갭을 형성하는 일정한 깊이로 움푹 패인, 체크 밸브.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 다수의 리브들은 상기 제1 밀봉 비드와 상기 제2 밀봉 비드 사이에서 연장하는 5개 또는 6개의 연결 리브을 포함하는, 체크 밸브.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 시트는 제1 환형 밀봉 비드로부터 길이 방향 축을 가로지르는 방향으로 연장하여 리브들의 그릴(grill)을 한정하는 다수의 리브들을 더 포함하며, 리브들 중 하나 이상은 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이의 연결 리브인, 체크 밸브.
  17. 체크 밸브에 있어서,
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징; 및
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크;
    를 포함하며,
    상기 제1 시트는 제1 환형 밀봉 비드와 제1 환형 밀봉 비드의 내측에 반경 방향으로 배치된 제2 환형 밀봉 비드, 및 상기 제1 포트의 유체 유동 경로 내 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이에서 연장하는 다수의 리브를 포함하며,
    상기 다수의 리브들은 리브가 없는 개방의 10% 내지 60% 만큼 유동 면적을 감소시키도록 각각의 가장 근접한 이웃 리브로부터 이격되며,
    상기 다수의 리브들은 상기 제1 밀봉 비드와 상기 제2 밀봉 비드 사이에서 연장하는 5개 또는 6개의 연결 리브들과, 이웃하는 리브들 사이의 하나 이상의 부분 리브를 포함하는, 체크 밸브.
  18. 제1 체크 밸브를 포함하는 벤투리 장치로서,
    상기 제1 체크 밸브는:
    함께 유체 소통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖고 또한 제1 시트 및 제2 시트를 가지는 내부 캐비티를 형성하는 하우징으로서, 상기 제1 시트가 상기 제1 포트에 근접해 있는, 하우징; 및
    상기 내부 캐비티 내에 있는 밀봉 디스크로서, 상기 밀봉 디스크는 상기 제1 시트에 대한 폐쇄 위치와 상기 제2 시트에 대한 개방 위치 사이에서 병진 이동할 수 있는, 밀봉 디스크;
    를 포함하며,
    상기 제1 시트는 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제1 환형 밀봉 비드의 내측에 반경 방향으로 배치된 제2 환형 밀봉 비드, 및 상기 제1 포트의 유체 유동 경로 내 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이에서 연장하는 다수의 리브를 포함하며,
    상기 다수의 리브들은 리브가 없는 개방의 10% 내지 60% 만큼 유동 면적을 감소시키도록 각각의 가장 근접한 이웃 리브로부터 이격되고,
    상기 밀봉 디스크와 대면하여 위치된 다수의 리브들 각각의 표면의 일부는, 상기 밀봉 디스크가 상기 제1 시트에 대해 안착될 때 상기 밀봉 디스크와 상기 다수의 리브들의 각각 사이에 그리고 상기 제1 환형 밀봉 비드와 상기 제2 환형 밀봉 비드 사이에 균일한 갭을 형성하는 일정한 깊이로 움푹 패이며,
    상기 제1 체크 밸브는 벤투리 갭을 통한 유체 유동을 제어하는 제2 체크 밸브 및 벤투리 갭 중 적어도 하나의 하류에 배치되어 우회하는 바이패스 포트를 통한 유체 유동을 제어하는, 벤투리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 벤투리 갭과 상기 바이패스 포트 사이의 유체 경로에 배치된 소리 감쇠 부재와, 상기 바이패스 체크 밸브의 유입 포트의 상류에 연결된 소리 감쇠 부재 중 적어도 하나를 더 포함하는, 벤투리 장치.
  20. 진공 필요 장치 및 청구항 18의 벤투리 장치를 포함하는 엔진 시스템으로서,
    상기 벤투리 장치는 상기 벤투리 갭과 유체 연통하는 흡입 통로를 가지며, 상기 흡입 포트는 상기 진공 필요 장치와 유체 연통하도록 연결된, 엔진 시스템.
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