TWI432647B - 具有氣閥，止動件及提動閥之往復式活塞幫浦 - Google Patents

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Description

具有氣閥，止動件及提動閥之往復式活塞幫浦
本申請案主張2005年7月29日提出的美國專利申請案序號第60/704,046號、及2006年5月18日提出的美國專利申請案序號第60/747,604號之利益。
空氣操作的往復式活塞幫浦係熟知用於各種流體之泵吸。此等幫浦典型具有機械式或氣動式操作之氣閥，以控制空氣之流至該活塞的兩邊。
因此，本發明的一目的係提供一系統，其藉著使轉換時間減至最小及減少該閥門結冰之趨勢，允許一往復式壓縮空氣馬達之增強的控制。
本發明縮短該氣閥中之排氣動變，以使結冰之效應減至最小。這些具體實施例允許該排氣直接流經該閥門，消除與傳統之u型杯狀物設計有關的杯狀物舉升，該等u型杯狀物設計必需轉動該排氣。由於相向之閥板，閥門作動力係與供給壓力獨立的。
該氣閥係由二相向固定不動之閥板及一定位於該等閥板間之移動穿過-杯狀物(through-cup)所製成。該等穿過-杯狀物具有分開之排氣及供給通口，並用作一四通閥。該穿過-杯狀物係由具有一直接通過該總成之密封排氣 通口的二彈簧加載之咬合杯狀物所製成。
於一具體實施例中，有具有一供給及一排氣通口之雙重穿過-杯狀物。此架構需要一氣缸A及B通口、二排氣通口(每一杯狀物各一個)、及一供給加壓空氣之密封閥門外殼。此架構之優點係該分開之閥門機件能位在該氣缸端部，以使通口長度減至最小。
於另一具體實施例中，單一穿過-杯狀物僅只具有一排氣通口。此架構需要一氣缸A及B通口、一排氣通口、及一供給加壓空氣之密封閥門外殼。以此具體實施例，僅只需要一穿過-杯狀物。
於又另一具體實施例中，單一穿過-杯狀物係設有一中心供給通口及二排氣通口。這允許一滲漏的邏輯試驗計劃，而沒有倒轉之實驗性動變。
該馬達閥門包含二提動閥總成，使一提動閥總成位於該頂部蓋子中，及另一提動閥總成位於該底部蓋子中。該提動閥總成包含一密封在兩面上之T形密封材料。經過該馬達衝程之大部份，密封該提動閥總成之A側，而防止空氣由該閥門活塞之滲漏。當該馬達抵達其衝程之末端時，該馬達活塞打開該提動閥之A側，同時密封該B側。當該提動閥打開時，其使該活塞閥門的一側面減輕壓力，移位該閥門。在該B側上密封該提動閥確保該閥門活塞之減壓側不具有一補充之空氣供給，藉此最大化閥門速度。在馬達轉換之後，該提動閥重新設定至其正常位置。快速轉換及閥門速度轉變為來自幫浦之減少輸出壓力脈動及增 加之性能與效率。
本發明之這些及其他目的與優點將由以下會同所附圖面所作成之敘述更充分地變得明顯，其中遍及數個視圖之類似參考字母意指相同或類似之零件。
該氣閥可由二相向之固定不動閥板及一定位於該二閥板間之活動的穿過-杯狀物(through-cup)56所製成。該等穿過-杯狀物56具有分開之排氣及供給通口51，並用作為一四通閥。該穿過-杯狀物56係由具有一直接通過該總成之密封排氣通口的二彈簧加載之匹配杯狀物(mating cups)49所製成。
於該較佳具體實施例中，單一穿過-杯狀物56僅只具有一排氣通口51。此架構需要一氣缸A及B通口52、53、一排氣通口、及一供給加壓空氣之密封閥門外殼14。以此具體實施例，僅只需要一穿過-杯狀物56。
於如圖1所示之一具體實施例中，有具有一供給及一排氣通口51之雙重穿過-杯狀物56。此架構需要一氣缸A及B通口52、53、二排氣通口51(每一杯狀物各一個)、及一供給加壓空氣之密封閥門外殼14。此架構之優點係該分開之閥門機件能位在該氣缸端部54，以使通口長度減至最小。於圖6所示之又另一具體實施例中，單一穿過-杯狀物係設有-中心供給通口及二排氣通口。這允許一滲漏的邏輯試驗計劃，而沒有倒轉之實驗性動變。
該馬達閥門包含二提動閥總成40，使一提動閥總成位於該頂部蓋子中，及另一提動閥總成位於該底部蓋子中。
該提動閥總成40具有二功能之作用。首先其將供給空氣至閥門活塞47及48，且其次，其將使閥門區域47及48中之減輕。
當於該正常或關閉位置時，提動閥總成40允許加壓供給空氣通過提動閥外殼41中之頂部孔洞(第一組外殼通口)41a、經過提動閥43中之孔洞(提動閥通口)43a、經過該外殼41中之底部孔洞(第二組外殼通口)41b、至該閥門活塞區域47或48。
氣壓加上彈簧42力量將該提動閥43保持於該關閉位置中，並密封在閥座44上。該馬達活塞10推在提動閥致動器45上，壓縮彈簧46，直至該彈簧46壓力超過該供給空氣及彈簧42之組合保持壓力，隨之提動閥43由閥座44離開。該氣壓保持力量迅速地降低，允許該提動閥43啪地打開。當提動閥43打開時，其經過通口41b、致動器45中之流槽45a、及離開通口(閥座通口)44a至通道50使該等閥門活塞區域(47，48)之一減輕壓力，且關閉對該活塞區域之供給空氣，而允許該閥門20移位。所排出之空氣係經過來自該閥門排氣之通道50按規定路線獨立地發送至大氣，藉此確保完全之閥門20移位，縱使該閥門排氣係受限制的。這在防止該幫浦中止係重要的。
經過馬達衝程之大部份，密封該提動閥總成之A側，以防止空氣由該閥門活塞之滲漏。當該馬達抵達其衝程 之末端時，該馬達活塞打開該提動閥之A側，同時密封該B側。當該提動閥打開時，其使該活塞閥門的一側面減輕壓力，移位該閥門。在該B側上密封該提動閥確保該閥門活塞之減壓側不具有一補充之空氣供給，藉此最大化閥門速度。在馬達轉換之後，該提動閥重新設定至其正常位置。快速轉換及閥門速度轉變為來自該幫浦之減少輸出壓力脈動及增加之性能與效率。
僅只弄成如圖6-9所示，該閥門活塞19總是位於與正向前推進的主要活塞10相同之端部。如此，於圖6中，主要活塞10係向上推進，且閥門活塞20係位於該閥門外殼14之上端。相同地，於圖9中，主要活塞10係正往下推進，且閥門活塞20係位於該閥門外殼14之下端中。亦有助於具體化操作者係該頂部提動閥總成40與該底部閥門活塞區域48相通，同時該底部提動閥總成40通達至該頂部閥門活塞區域47。
該主要氣閥16具有活塞20，其係設有一排氣杯狀物22，該杯狀物交換著地與活塞10之頂部24及底部26相通。該氣閥外殼14之內部區域28係設有加壓空氣之來源。閥門活塞16移動及交替地揭開通口30及32，該等通口分別導通至活塞10之頂部24及底部26。
一止動件係設在該主要氣閥16上，且包括一滾柱總成31、一彈簧34、及一安裝至閥門杯狀物22之背面的傾斜面33。滾柱總成31允許傾斜面33及閥門杯狀物總成22在嵌套抵靠著傾斜面背脊33a之前移動大約.150吋。 然後，該滾柱總成31及傾斜面33之幾何形狀將該閥門16保持於適當位置中，直至來自該等提動閥總成40之空氣信號係充分的，以完全移動該閥門杯狀物22。基於該傾斜面及該尖銳背脊33a之半徑，該閥門總成16在背脊33a係不穩定的。這防止該閥門總成中止在一將使該馬達停頓之位於中心的位置。其亦防止該閥門總成16於運送期間位於中心，這可造成起動問題。
該止動件之另一功能係在已發生一失控狀態之後，確保該閥門杯狀物總成22移離延伸至隔斷閥總成16之電磁線圈35。該電磁線圈35係以電池供電，且具有一低收縮力。當使其通電時，允許該閥門總成16在與電磁線圈35造成接觸之前移動.220吋。該電磁線圈35接著防止閥門總成16進一步移動，藉此中止該馬達。
其已考慮可對該閥門及提動閥作各種變化及修改，卻未由本發明之精神及範圍脫離，如藉著以下之申請專利範圍所界定者。
10‧‧‧馬達活塞
14‧‧‧閥門外殼
16‧‧‧主要氣閥
19‧‧‧閥門活塞
20‧‧‧閥門
22‧‧‧排氣杯狀物
24‧‧‧頂部
26‧‧‧底部
28‧‧‧內部區域
30‧‧‧通口
31‧‧‧滾柱總成
32‧‧‧通口
33‧‧‧傾斜面
33a‧‧‧背脊
34‧‧‧彈簧
35‧‧‧電磁線圈
40‧‧‧提動閥總成
41‧‧‧提動閥外殼
41a‧‧‧頂部孔洞(第一組外殼通口)
41b‧‧‧底部孔洞(第二組外殼通口)
42‧‧‧彈簧
43‧‧‧提動閥
43a‧‧‧孔洞(提動閥通口)
44‧‧‧閥座
44a‧‧‧通口(閥座通口)
45‧‧‧提動閥致動器
45a‧‧‧流槽
46‧‧‧彈簧
47‧‧‧閥門活塞
48‧‧‧閥門活塞
50‧‧‧通道
圖1顯示本發明之氣閥的橫截面圖。
圖2A至2C顯示本發明之氣閥的橫截面圖(與圖1相向者)。
圖3A及3B顯示本發明之氣閥的一分解圖。
圖4顯示該提動閥於該關閉位置中之橫截面圖。
圖5顯示該提動閥於該打開位置中之橫截面圖。
圖6顯示流經該氣閥及提動閥的空氣流動之概要圖，同時該活塞向上推進。
圖7顯示流經該氣閥及提動閥的空氣流動之概要圖，同時該活塞正在行程之上限轉變。
圖8顯示在該閥門已轉變之後流經該氣閥及提動閥的空氣流動之一概要圖。
圖9顯示流經該氣閥及提動閥的空氣流動之概要圖，同時該活塞往下推進。
圖10顯示本發明之掣動式氣閥的橫截面圖。
圖11顯示本發明之掣動式氣閥的一詳細橫截面圖。
圖12顯示本發明之氣閥總成及電磁線圈。

Claims (4)

  1. 一種用於與壓縮空氣源一起使用之空氣操作的往復式活塞幫浦，具有一設有第一及第二端部(54)之氣缸(55)、一於該氣缸中之活塞(10)、及一具有第一與第二端部之主要氣閥(16)，且該幫浦更包含：第一及第二提動閥(40)，其位於該第一及第二氣缸端部(54)中，用於藉著該活塞在其衝程之末端接觸，該等提動閥係藉著一彈簧(42)及氣壓而被偏動進入一關閉位置，並可藉著該活塞操作進入第二位置，藉此當位於該關閉位置時，該壓縮空氣源係連接至該等主要閥門端部之一，且當位於該第二位置時，使該一閥門端部直接排出至大氣。
  2. 如申請專利範圍第1項之空氣操作的往復式活塞幫浦，更包含一斜面止動件，其將該主要氣閥強推至該等端部之任一端部。
  3. 一種提動閥總成(40)，包含：一提動閥外殼(41)，其具有一軸線及第一與第二組外殼通口(41a，41b)，該第一與第二組外殼通口係軸向地隔開；一在該外殼中之提動閥座(44)，該閥座具有一組閥座通口(44a)；一提動閥(43)，其位於該提動閥外殼中，並藉著該閥座夾持在該外殼中，該提動閥具有一組提動閥通口(43a)，且於第一位置中偏動抵靠著該閥座及可移動至遠離該閥座之第二位置； 一提動閥致動器(45)，其位於該閥座中及局部地包圍該提動閥，該提動閥致動器係偏動遠離該提動閥，藉此當該提動閥係於該第一位置中時，該第一組外殼通口係經過該等提動閥通口與該第二組外殼通口流體相通，且當於該第二位置中時，該第一組外殼通口係與該等閥座通口流體相通。
  4. 一種用於與壓縮空氣源一起使用之空氣操作的往復式活塞幫浦，具有一設有第一及第二端部之氣缸、一於該氣缸中之活塞、及一具有第一與第二端部之主要氣閥，且該幫浦更包含：第一及第二提動閥總成，其位於該第一及第二氣缸端部中，用於藉著該活塞在其衝程之末端接觸，該等提動閥係藉著一彈簧及氣壓而被偏動進入一關閉位置，並可藉著該活塞操作進入第二位置，該等提動閥總成包含：一提動閥外殼，其具有一軸線及第一與第二組外殼通口，該第一與第二組外殼通口係軸向地隔開；一在該外殼中之提動閥座，該閥座具有一組閥座通口；一提動閥，其位於該提動閥外殼中，並藉著該閥座夾持在該外殼中，該提動閥具有一組提動閥通口，且於第一位置中偏動抵靠著該閥座及可移動至遠離該閥座之第二位置；一提動閥致動器，其位於該閥座中及局部地包圍該提動閥，該提動閥致動器係偏動遠離該提動閥，藉此當該提 動閥係於該第一位置中時，該第一組外殼通口係經過該等提動閥通口與該第二組外殼通口流體相通，且當於該第二位置中時，該第一組外殼通口係與該等閥座通口流體相通，藉此於該關閉位置中，該壓縮空氣源係連接至該等主要閥門端部之一，且於該第二位置中，使該一閥門端部直接排出至大氣。
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