TWI434990B - 氣動式自主調節閥 - Google Patents

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Description

氣動式自主調節閥
本發明大體而言係關於氣動式裝置，且在某些實施例中，係關於具有帶磁性制動裝置(magnetic detent)之閥的氣動馬達。
氣動式馬達經常用於將以壓縮空氣形式儲存之能量轉換成動能。例如，可使用壓縮空氣來驅動一往復運動之桿或旋轉軸。所產生之運動可用於各種應用，其中包括(例如)將流體泵送至一噴霧槍。在某些噴霧槍之應用中，該氣動式馬達可驅動一幫浦，且該幫浦可輸送一諸如油漆之塗佈液體。
習用之氣動式馬達在某些方面存在不足。例如，氣動式馬達所產生的機械運動可能不平穩。氣動式馬達中的切換裝置，可用信號表示在馬達循環期間何時該改道發送加壓空氣。在操作時，該等切換裝置可能會間歇地消耗一部分原本可由該氣動式馬達輸出之動能。結果，該輸出運動或動力可能會變動，且因此被泵送液體之流速可能會發生波動。當泵送塗佈液體至噴霧槍時，流速之變動可能尤其產生問題。該噴霧圖案可能在流速降低時縮小而在流速上升時擴大，由此可能導致塗傳液體施加得不均勻。
習用氣動式馬達中之切換裝置亦會產生其他問題。例如，諸如簧片閥之某些類型的切換裝置可能因氣動式馬達 所產生的震動而迅速磨損或損壞，因而會潛在地增加維護成本。此外，某些類型之切換裝置在低壓下(例如，小於25 psi)可能反應遲鈍。反應遲鈍之切換裝置可能會妨礙氣動式馬達在需要低速運動或者不具備高壓空氣供應之應用中的使用。
以下論述除其他以外，還闡述一種具有一活塞及一磁致動閥之氣動式馬達。該磁致動閥可毗鄰該活塞，且在某些實施例中，其包括一滑軸閥。
如下文詳細論述，本發明技術之某些實施例提供一種用於協調氣動式馬達中氣流之方法及設備。當然，此等實施例僅僅係舉例說明本發明技術，且不應將隨附申請專利範圍限定於該些實施例。本發明技術確實可適用於各種各樣之系統。
本文中所使用之片語“頂部”、“底部”、“上部”及“下部”係指示相對之位置或定向而並非指示絕對之位置或定向。除非另有說明外，否則應將措辭“或者”理解為具有包含性。措辭“例示性”用來指示僅僅係一代表性實例，而未必具有限定性或為較佳。本文中，除非另有注明外，否則提及流體壓力時便係指表壓(相對於絕對壓力)。
第1圖繪示例示性噴霧系統10。該噴霧系統10包括一氣動式馬達12，該氣動式馬達12可解決上文所述習用氣動式馬達之其中一個或多個不足之處。如下文論述，在某些實施例中，氣動式馬達12包括一磁致動導閥，該磁致動導閥所消耗原本可自氣動式馬達12輸出之能量往往較少。因此，相比於習用裝置，氣動式，馬達12可促成產生更為均勻之泵送壓力。此外，在某些實施例中，該導閥之磁性致動可使得氣動式馬達12能夠在供應低壓空氣時運轉平穩。還應注意，在某些實施例中，該磁致動導閥包括一抗衝擊及抗磨損之滑軸閥。相對於習用裝置，此等滑軸閥往往具有較長之使用壽命。下文會在討論噴霧系統10之特徵後闡述該氣動式馬達12之細節。
除該氣動式馬達12以外，該例示性噴霧系統10可包括一幫浦14、一塗佈液體入口16、一支架18、一噴霧槍20、一空氣導管22、一液體導管24及一調節組件26。該幫浦14可為一往復式幫浦，其將以下文進一步闡述之方式聯結至該氣動式馬達12。在其他實施例中，該幫浦14可為各類不同幫浦中之任一種。
該幫浦14之進口可與該塗佈液體入口16流體連通，且該幫浦14之出口可與該液體導管24流體連通。而該液體導管24可與該噴霧槍20之一噴嘴流體連通，其還可與該空氣導管22流體連通。
該調節組件26可配置為直接或間接地調節該空氣導管22內之空氣壓力、空氣驅動之氣動式馬達12的壓力及/ 或該液體導管24內塗佈液體之壓力。另外，該調節組件26可包括示出此等壓力中之一者或多者之壓力錶。
在操作時，該氣動式馬達12可將空氣壓力轉換成該幫浦14之運動。如下文解釋，該旋轉式幫浦14可由一連接至該氣動式馬達12之曲軸來驅動，且該往復式幫浦14可藉由一桿直接連結至該氣動式馬達12。該幫浦14可將塗佈液體(例如，油漆、亮光漆或著色劑)輸送經過該塗佈液體入口16、該液體導管24及該噴霧槍20之噴嘴。流經該空氣導管22之加壓空氣可有助於使流出該噴霧槍20之塗佈液體霧化並形成一噴霧圖案。如上論述，該塗佈液體之壓力可影響噴霧圖案。壓力波動可導致噴霧圖案收縮和擴大。
第2圖係三類噴霧系統(理想系統23、例示性噴霧系統10以及習用噴霧系統32)之塗佈液體壓力與時間的關係圖表(圖中示出該習用噴霧系統32帶有任選之一個半的循環相位移，以突顯各系統間的差別)。如第2圖所示，在兩個非理想系統10及32中，該塗佈液體壓力出現波動。然而，例示性噴霧系統10的波動幅度34小於習用噴霧系統之波動幅度36。下文將論述例示性噴霧系統10中，使塗佈液體壓力波動幅度34往往相對較小的該等特徵。
第3-9圖說明該氣動式馬達12之細節。第3圖係該氣動式馬達12及該幫浦14之透視圖。第4-7圖係該氣動式馬達12在能量轉換循環各順序階段的剖視圖，且第8及9圖係該氣動式馬達12中切換裝置之剖視圖。第8及9圖說 明該切換裝置在該循環各個部分期間所呈現之兩種狀態。下文將在闡述該氣動式馬達12之組件後，解釋其在能量轉換循環期間之操作。
參照第3及4圖，該氣動式馬達12可包括一上部嚮導閥38、一下部嚮導閥40、一缸體42、一底蓋44、一頂蓋46、一氣動馬達活塞48、一活塞桿50及一主閥52。為將此等組件氣動地或流體地耦合在一起，該氣動式馬達12可包括一上部嚮導信號路徑54、一上部嚮導信號路徑56、一下部嚮導信號路徑58、一下部嚮導信號路徑60、一上部主氣道62及一下部主氣道64。
第8圖係上部嚮導閥38之放大視圖，其亦可稱為切換裝置、磁致動切換裝置、磁致動導閥、活塞位置感測器或磁致動閥。上部嚮導閥38可包括一磁鐵66、一滑軸閥68及一端帽70、一套筒72及一磁鐵止擋裝置74。
如下文解釋，該磁鐵66可定位成其北極至南極之軸線大體平行於該滑軸閥68所移動之方向。例如，在第8圖所示之位向中，該磁鐵66之北極和南極可定向成一個在另一個的上方。該磁鐵66可為電磁鐵或永久磁鐵，諸如(例如)，釹－鐵－硼磁鐵、陶瓷磁鐵或釤－鈷磁鐵。
該滑軸閥68可包括一磁鐵座76、一下部密封件78、一中部密封件80及一上部密封件82。該上部密封件82與該中部密封件80所大體界定之體積稱為上部室84，而該中部密封件80與該下部密封件78所大體界定之體積稱為下部室86。該上部室84可與該上部嚮導信號路徑56流體 連通，且該下部室86可與該上部嚮導信號路徑54流體連通。在某些實施例中，無論該滑軸閥68相對於該套筒72之位置如何，此等通道皆可流體連通。該滑軸閥68可大體上為旋轉對稱(例如，圓形)且具有中心軸線88，各個部分78、80、82、84及86大體上以該中心軸線為圓心軸。例如，可用硬化金屬(例如，硬化不銹鋼(例如，440C級))來製造(例如，在車床上機械加工)該滑軸閥68。該磁鐵座76可將該磁鐵66耦合至(例如，固定至)該滑軸閥68。
該端帽70可包括排氣口90和92及一排氣孔94。如下文解釋，該排氣孔94可與該滑軸閥68之頂部96流體連通，且該排氣口90和92可視該滑軸閥68之位置，而選擇地與該上部室84流體連通。
該套筒72可具有一大體為圓管之形狀，且尺寸定制為其可與該下部密封件78、該中部密封件80及該上部密封件82形成動態密封(例如，可滑動密封)。在某些實施例中，該套筒72可大體上以滑軸閥68之中心軸線88為圓心軸。該套筒72可具有該上部嚮導信號路徑54、該上部嚮導信號路徑56及該排氣口90和92可延伸穿過之若干通道。該套筒72可由諸如上述該等硬化金屬來製造。在某些實施例中，該套筒72可與該滑軸閥68形成一個匹配組合。換言之，該滑軸閥68外徑與套筒72內徑之間大小差距的公差，可配置成形成一動態密封。在某些實施例中，該滑軸閥68與該套筒72可形成大體上無需O形環或其他類型的密封件(例如，U形或唇形密封件)的動態密封。有利 地，該滑軸閥68可在該套筒72內滑動且摩擦力相對較小，此往往會降低該滑軸閥68在移動時所消耗之能量。
該磁鐵止擋裝置74可與該頂蓋46一體成型且可包括一壓力入口100。該壓力入口100可使該磁鐵66之底表面103與該缸體42之內部流體連通。該壓力入口100可大體上小於該磁鐵66，從而可將該磁鐵66之運動大體地約束在一定的運動範圍內。
返回第4圖，該下部嚮導閥40可相似於該上部嚮導閥38或大體上與其相同。該下部嚮導閥40可相對於該上部嚮導閥38倒置定向。因此，該下部嚮導閥40之磁鐵66可緊鄰該缸體42之內部。
該缸體42可具有一大體為圓管之形狀，且其內徑的大小定制為可與該氣動馬達活塞48形成一動態密封。聯桿102(見第3圖)可壓縮位於頂蓋46與底蓋44之間缸體42的壁。
繼續參照第4圖，該頂蓋46可與該上部嚮導閥38之若干部分以及該上部主氣道62之一部分一體成型。該上部主氣道62可延伸穿過該頂蓋46，從而使該上部主氣道62與該缸體42之一上部內部部分104流體連通。類似地，該底蓋44可與該下部嚮導閥40之若干部分以及該下部主氣道64之一部分一體成型。該下部主氣道64可與該缸體42之一下部內部部分106流體連通。
該氣動馬達活塞48可使該上部內部部分104與該下部內部部分106分離。該活塞48可包括與該缸體42對接從 而形成一滑動密封的密封部件108(例如，O形環)。該氣動馬達活塞48可包括一上部表面110及一下部表面112。該活塞桿50可固定至或者耦合至該氣動馬達活塞48，且可穿過該底蓋44延伸至該幫浦14。
該主閥52可稱為氣動式主切換裝置或氣動控制閥。該主閥52可包括一外殼114、一套筒116及一主滑軸閥118。該外殼114可包括一主進氣口120及若干排氣孔122和124。該主滑軸閥118可與該套筒116形成若干滑動密封。該主滑軸閥118與該套筒116可一同界定一上部室126及一下部室128。該上部室126與下部室128可由一中部密封件130分開。
該套筒116與該外殼114可界定該主滑軸閥118之行經路徑及方向。藉由比較第4-7圖中該主滑軸閥118之位置便可看出該行經路徑及方向，其中繪示該主滑軸閥118在該外殼114中上下平移。在其他實施例中，視該主滑軸閥118及該外殼114之配置而定，該主滑軸閥118可沿一不同之路徑移動且/或可旋轉。
在某些實施例中，該主滑軸閥118可包括一磁性制動裝置，該磁性制動裝置係藉由附裝至該外殼114之靜態磁鐵119和121，以及附裝至該主滑軸閥118之移動磁回應性材料123和125(例如，鐵磁性材料或其他具有高磁導率之材料)形成。第4-7圖中將該等磁回應性材料123和125圖繪示成與該主滑軸閥118之材料不同，但在某些實施例中，該主滑軸閥118可由磁回應性材料製成。如下文 解釋，該等磁鐵119和121可固持該主滑軸閥118，使其抵靠該主閥52之對置端，直至對該主滑軸閥118施加一臨界力為止。
依據實施例而定，該等磁性制動裝置可採用各種形式。在某些實施例中，可顛倒該等磁鐵119和121與該等磁回應性材料123和125之位置。亦即，該等磁鐵可耦合至該主滑軸閥118且可隨之一同移動，且該外殼114可包括或耦合至一磁回應性材料。在其他實施例中，外殼該114及該主滑軸閥118兩者皆可包括磁鐵。該等磁鐵可定向成外殼內磁鐵的北極乃面向該主滑軸閥118上磁鐵的南極，反之亦然。
當前之實施例可包括各種類型之磁鐵。例如，該等所示磁鐵119和121可為電磁鐵或永久磁鐵，諸如(例如)，釹－鐵－硼磁鐵、陶瓷磁鐵或釤－鈷磁鐵。
該所示實施例包括兩個磁性制動裝置，分別位於該主滑軸閥118所行經路徑之每一端處。該等磁鐵119和121之磁極可大體平行於該行經方向，且當該主滑軸閥118定位在其路徑之末端部分時，該等磁鐵之磁場可與該主滑軸閥118重疊。在其他實施例中，該主滑軸閥118可包括設置在主滑軸閥路徑一端處(例如，在其行經之頂部處)的單個磁性制動裝置。
某些實施例可包括單個磁性制動裝置，該單個磁性制動裝置係使用磁排斥力來替代磁吸引力，或除了磁吸引力以外還使用磁排斥力。例如，該主滑軸閥118可包括一位 於其中部密封件130附近的磁鐵，其中磁極大體垂直於該主滑軸閥之行經方向延伸，且該外殼可包括一定位在該主滑軸閥路徑中間位置附近之排斥磁鐵，因而該排斥磁鐵會將該主滑軸閥118推到該外殼114之頂部或底部。亦即，視該主滑軸閥118相對於其路徑中點之位置而定，設置在該外殼114中間區段附近之一單個磁鐵可偏置主滑軸閥118，使其抵靠該外殼114之頂部或底部。在某些此等實施例中，該靜態排斥磁鐵之磁極可定位成大體垂直於該主滑軸閥之行經方向，且大體平行於該主滑軸閥118上之移動磁鐵。
各種流體導管可連接至該主閥52。該上部嚮導信號路徑56可延伸穿過該外殼114，從而使其與該主滑軸閥118之頂表面132流體連通。類似地，該下部嚮導信號路徑60可與該主滑軸閥118之底表面134流體連通。視該中部密封件130之位置而定，該主進氣口120可經由該上部室126與該上部主氣道62流體連通或者經由該下部室128與該下部主氣道64流體連通。
該氣動式馬達12可連接至一加壓流體源(例如，經壓縮空氣或蒸汽)。例如，該氣動式馬達12可經由該主進氣口120及該嚮導信號路徑54和58，連接至一中央空氣壓縮機(例如，工廠空氣)。
在操作時，該氣動式馬達12可藉由該主進氣口120接收氣動動力，並藉由該活塞桿50之運動輸出動力。為此，該氣動式馬達12可重複第4-7圖所示之循環。該等嚮 導閥38及40可感測該氣動馬達活塞48之位置，並在第8和9圖所示之狀態間進行切換，從而用信號表示該循環各階段間轉變的適當時刻。如下文解釋，因此，在某些實施例中，該等嚮導閥38和40可作為感測器，從而可向該主閥52發出信號指示何時重新引導來自該主進氣口120之空氣流。
開始於該循環中的一任選時刻點，第4圖繪示該氣動馬達活塞48上行衝程(upstroke)(由箭頭136所示)之中間位置。在該階段中，一主進入氣流138正流經該主進氣口120，並正由該主滑軸閥118引導至該下部主氣道64。為抵達該下部主氣道64，該主進入氣流138穿過該下部室128。一旦進入該下部主氣道64，該主進入氣流138會穿入該缸體42之該下部內部部分106。如箭頭136所示，隨著該主進入氣流138對該下部內部部分106進行加壓，會對該氣動馬達活塞48之該下部表面112施加一力，且該氣動馬達活塞48向上平移，從而隨之一同拉動該活塞桿50。
在上行衝程期間，位於該氣動馬達活塞48上方之該上部內部部分104可該藉由該主離開氣流140抽空。該主離開氣流140可穿過該上部主氣道62進入該主閥52之上部室126，並經由排氣孔122排出至大氣中。在該所示實施例中，該主進入氣流138及該主離開氣流140可繼續沿循該路徑，直至該氣動馬達活塞48逼近該頂蓋46為止，此時該氣動式馬達12可轉變至第5圖所示之狀態。
在第5圖中，該氣動馬達活塞48處在其衝程之頂部， 且該主閥52已使該等主氣流138和140反向。如下文所解釋，在該當前實施例中，該上部嚮導閥38以磁方式感測該氣動馬達活塞48靠近其衝程頂部，並引導一股空氣進入該主閥52之頂部，藉此移動該主滑軸閥118之位置。
當該氣動馬達活塞48抵達其衝程頂部時，該上部嚮導閥38可在第8及9圖所示之狀態間進行轉變。起先，該上部嚮導閥38可處於第8圖所示之狀態，其中該滑軸閥68處於該套筒72內之升高或凹入位置(下文中的“第一位置”)。當該滑軸閥68處在第一位置時，該上部嚮導信號路徑56可經由該上部室84與該等排氣口90及92流體連通，且該上部嚮導信號路徑54可藉由該滑軸閥68之該中部密封件80，與該上部嚮導信號路徑56隔離。換言之，可排空該上部嚮導信號路徑56，且可密封該上部嚮導信號路徑54。該滑軸閥68可藉由該套筒72與該磁鐵66之間的磁吸引力，而固持在該第一位置中。
當該氣動馬達活塞48抵達其衝程頂部時，該上部嚮導閥38可自第8圖所示之第一位置48轉變至第9圖所示之第二位置。該磁鐵66可被吸引至該氣動馬達活塞48，且因此可向下拉動該滑軸閥68。在某些實施例中，該氣動馬達活塞48可包括一磁鐵146來增大吸引力。另一選擇或此外，該氣動馬達活塞48可包括高磁導率材料，例如，磁導率大於500μN/A2 之材料。該磁鐵66可被向下拉動直至其碰到該磁鐵止擋裝置74，此時該滑軸閥68可處於該第二位置。
當該滑軸閥68處於該第二位置時，該上部嚮導信號路徑54可經由該上部室84與該上部嚮導信號路徑56流體連通。因此，該氣動信號142(例如，氣流及/或壓力波)可穿過該上部嚮導信號路徑56傳輸至該主閥52。
暫時返回至第4和5圖，該氣動信號142可將該主滑軸閥118自第4圖所示之第一位置驅動至第5圖所示之第二位置。該氣動信號142可升高作用於該主滑軸閥118之頂表面132上的空氣壓力，並可克服該磁鐵119與該磁回應性材料123之間的磁吸引力。由於該力得以克服，故該主滑軸閥118可穿過該套筒116平移至第5圖中所示之第二位置。該主滑軸閥118可藉由該磁鐵121與該磁回應性材料125間的磁吸引力而固持在該位置內。在該當前實施例中，使該主滑軸閥118自該第一位置移動至該第二位置會使該等主氣流138和140反向。如第5圖中之箭頭136所示，此時，該氣動馬達活塞48可開始其下行衝程(downstroke)。
隨著該氣動馬達活塞48向下平移離開該頂蓋46，該上部嚮導閥38可自第9圖所示之第二位置回到第8圖所示之該第一位置。進入該缸體42之上部內部部分104的主進入氣流138可升高該上部內部部分104之壓力。除向下驅動該空氣馬達活塞48以外，該升高之壓力還可穿過該上部嚮導閥38之壓力入口100傳遞，且因此，可向上驅動該滑軸閥68，使其返回進入第8圖所示之該第一位置。在該氣動馬達活塞48下一次到達之前，該磁鐵66與該套筒72 間的磁吸引力可始終保持該滑軸閥68處於該第一位置。
有利地，在該所示實施例中，該等嚮導閥38和40係藉由空氣壓力而並非藉由機械耦合回到其原始閉合位置，機械耦合會磨損馬達12並增大其內的機械應力。在某些實施例中，該等嚮導閥38和40可稱為氣動式復位嚮導閥。值得注意的是，在該實施例中，該等嚮導閥38和40係藉由空氣壓力(亦即，缸體42內側之壓力)來復位，該等嚮導閥38和40可經由主閥52來調控前述之空氣壓力。因此，所示該等嚮導閥38和40可自主調節其位置。亦即，在該當前實施例中，該等嚮導閥38和40係藉由其初始移動以升高之空氣壓力來返回，故該缸體42中之壓力可充當為該等嚮導閥38和40之氣動回饋控制信號。換言之，該等嚮導閥38和40配置成用以終止其發送至該主閥52，以回應其所感測之部分缸體42中壓力變化(例如，升高)的氣動信號。
在某些實施例中，該磁鐵66可抵靠該頂蓋46而形成密封，因此該缸體42內的壓力會作用於該磁鐵之較大底表面103。在其他實施例中，該底部密封件78可界定缸體內壓力所作用之表面區域。某些設計可包括一單獨的活塞來復位該等嚮導閥38和40。
在某些實施例中，該等嚮導閥38和40可不需磁性致動與氣動方式返回兩者皆採用。在某些實施例中，該等嚮導閥38和40可先藉由磁吸引力或排斥力以外的力發生位移。例如，可藉由一凸輪或其他裝置將其向該活塞48驅 動，並藉由該缸體42內之空氣壓力返回。相反地，在另一實例中，可藉由磁吸引力將該等嚮導閥38和40拉向該活塞48，並藉由一自該活塞48伸出之部件來返回，而並非採用氣動方式返回。在某些實施例中，可藉由磁力(例如，強度小於將其拉向氣動馬達活塞48之力的磁力)使該等嚮導閥38和40返回。
在回到第4－7圖之前做一個總結，在該氣動馬達活塞48之衝程頂部處，該等上部嚮導閥38可以磁性感測該等氣動馬達活塞48之位置，並以氣動方式切換該主閥52以開始一下行衝程。
第5圖說明一下行衝程之開始，且第6圖說明一下行衝程之中間位置。在第5圖中，該氣動馬達活塞48仍然位於該頂蓋46附近，且該氣動信號142仍經由該上部嚮導信號路徑56施加至該主閥52。在第6圖中，該氣動馬達活塞48已平移離開該上部嚮導閥38，且該氣動信號142不再施加至該主閥52。如先前參照第8圖所論述，此時，可排空該上部嚮導信號路徑56。
在整個下行衝程中，該主進入氣流138可通過該主進氣口120，進入該上部室126，並穿過該上部主氣道62到達該上部內部部分104。該主離開氣流140可自該下部內部部分106流出，穿過該下部主氣道64，並經由該下部室128自該排氣孔124排出。如箭頭146所示，產生於該氣動馬達活塞48上之壓力差可向下驅動該活塞桿50。
第7圖說明一下行衝程之底部位置。在自一下行衝程 轉變至一上行衝程期間，該下部嚮導閥40可在第8和9圖所示之狀態間進行轉變。如同該上部嚮導閥38，該下部嚮導閥40亦可以磁性感測該氣動馬達活塞48之位置，並判定穿過該下部嚮導信號路徑60之氣動信號142。該氣動信號142可將該主滑軸閥118自該第二位置驅動回到該第一位置，由此使該等主氣流138和140反向並開始一上行衝程。
該氣動馬達活塞48可經由第4圖所示之狀態向上移動，且第4－7圖所示之循環可無限地重複。在每一衝程結束時，該等嚮導閥38和40可藉由該氣動信號142向該主閥52發送信號，以使該等主氣流138和140之方向反向。所獲得該活塞桿50之上下震盪可由該幫浦14來控制，以將塗佈液體輸送過該噴霧系統10並自該噴霧槍20噴出。可藉由調整穿過該主進氣口120之壓力及/或流速(例如，經由調節組件26來調整)來部分地調節該氣動式馬達12之速度。
有利地，在該當前實施例中，該等嚮導閥38和40可感測該氣動馬達活塞48之位置，而無需接觸其他的移動部件。此外，該滑軸閥68可在該等套筒72內滑動而幾乎不發生摩擦。因此，在某些實施例中，當對該等主氣流138和140進行定序時，可僅浪費很少的能量。此外，在某些實施例中，由於低摩擦及不會磨損任何密封件的無接觸式致動，故該等嚮導閥38和40往往會具有長的使用壽命。較少之接觸和摩擦往往會減少磨損和疲勞。另外，在某些 實施例中，該等嚮導閥38和40可在無需偏置一彈性部件(例如，一簧片或彈簧)之情形下致動，否則若對彈性部件進行偏置會使該嚮導閥疲勞及縮短其使用壽命。所提供之另一優點是，某些實施例甚至可在向該主進氣口120供應相對低壓之空氣時，進行運轉。例如，某些實施例可能夠在小於25 psi、15 psi、5 psi或2 psi之壓力下運轉。
此外，在某些實施例中，當暴露於髒空氣中時，該等轉嚮導閥38和40可比習用設計更加可靠。帶有顯粒或水汽之空氣可在閥部件上形成沉積物，且在某些類型之閥(例如，某些簧片閥)中，該等沉積物可阻礙閥的運轉。
當前所論述之技術適用於各種各樣的實施例。例如，如上所提及，該氣動馬達活塞48可包括一磁鐵146(參見第9圖)，以增大拉拽該等嚮導閥38和40中磁鐵66之吸引力。在此等實施例中，該上部嚮導閥38中該磁鐵66之磁極可以與該下部嚮導閥40中該磁鐵66之磁極相同的方式定向。亦即，若該上部嚮導閥38中該磁鐵66之北極面朝下，則該下部嚮導閥40中該磁鐵66之南極可面朝上，反之亦然。另一選擇或另外，可將高磁導率材料(例如，含鐵材料)耦合至滑軸閥68，以將滑軸閥68拉向空氣馬達活塞48上之磁鐵146。在某些實施例中，可略去磁鐵66，且耦合至該滑軸閥68之高磁導率材料與該磁鐵146間的吸引力，可致動該滑軸閥68，此並非暗示亦不可略去本文所述之其他特徵。
在某些實施例中，可使用其他類型之嚮導閥38和/或 40。在一個實例中，嚮導閥38及/或40可包括密封件(例如，唇形密封件)，用以減少機械加工成本。在另一實例中，可在一旋轉式密封部件與一大體靜態之缸體間形成動態密封，或反之亦然。當該空氣馬達活塞48緊鄰時，可將該旋轉式部件耦合至該磁鐵66以施加一扭矩。在另一實施例中，替代地或除了該等嚮導閥38和40藉由空氣壓力返回至第8圖所示狀態之外，該等嚮導閥38和40亦可藉由靜態磁鐵或彈簧偏置離開該空氣馬達活塞48。
第10-14圖說明另一氣動式馬達148。在該氣動式馬達148中，可將各種先前所述之特徵整合至共用之外殼或元件內。例如，該氣動式馬達148可包括一頂部整體式歧管150及一底部整體式歧管152。該等整體式歧管150和152可分別與頂蓋46和頂蓋44一體成型，例如，由單件材料機械加工及/或鑄造而成。如第14圖之剖視圖所示，該上部主氣道62可直接自該主閥52路經穿過該頂部整體式歧管150。該底部整體式歧管152可配置成類似於該下部主氣道64。另外，該上部嚮導信號路徑56及該上部嚮導信號路徑54可至少部分地與該頂部整體式歧管150一體成型，且該下部嚮導信號路徑58及該下部嚮導信號路徑60可與該底部整體式歧管152一體成型。如第11圖所示，在某些實施例中，該頂部整體式歧管150可與該底部整體式歧管152成旋轉對稱，但不可與底部整體式歧管152成反射對稱。亦即，該等歧管150和152可大體上反向等量偏斜。另外，在該所示實施例中，該等嚮導信號路徑54和58經由與該主閥52一體成型之歧管154，進而與該主進氣口120流體連通。
第15－17圖說明一氣動式馬達156之一第三實施例。該所示氣動式馬達156包括機械致動嚮導閥158和160、一排氣消音器162、及一帶有一磁性制動裝置之主閥52，該主閥52由磁鐵170和172以及一鐵磁主軸164形成。該等磁鐵170和172可以磁性地將該主軸164保持在該套筒116(主軸164在其內滑動)之對置端處，直至來自該等機械致動嚮導閥158或160之一股空氣壓力克服該磁性制動裝置為止。當該空氣馬達活塞48機械地接觸一閥部件174時，機械致動嚮導閥158和160可選擇地對該主軸164之頂部或底部施加空氣壓力。該主閥52亦可包括吸震墊166和168，吸震墊166和168配置成當主軸164抵達套筒116之頂部或底部時可緩衝衝擊。該等吸震墊166和168可由聚胺酯、橡膠或其他適合材料製成。在該當前實施例中，該等吸震墊166和168設置在該等磁鐵170和172與該主軸164之間。可根據該等磁鐵170和172之強度來選擇該等吸震墊166和168之厚度，以使該等磁鐵170和172保持該主軸164直至接收一來自該等機械致動嚮導閥158或160之氣動信號為止。
儘管本文僅圖解並闡述本發明之某些特徵，但熱習此項技術者可思及多種修改及變化。因此，應理解，隨附申請專利範圍意欲覆蓋所有歸屬於本發明實質精神之修改及變化。
10‧‧‧噴霧系統
12‧‧‧氣動式馬達
14‧‧‧幫浦
23‧‧‧理想系統
32‧‧‧習用噴霧系統
38‧‧‧上部嚮導閥
40‧‧‧下部嚮導閥
42‧‧‧缸體
44‧‧‧底蓋
46‧‧‧頂蓋
48‧‧‧氣動馬達活塞
50‧‧‧活塞桿
52‧‧‧主閥
54‧‧‧上部嚮導信號路徑
56‧‧‧上部嚮導信號路徑
58‧‧‧下部嚮導信號路徑
60‧‧‧下部嚮導信號路徑
62‧‧‧上部主氣道
64‧‧‧下部主氣道
66‧‧‧磁鐵
68‧‧‧滑軸閥
102‧‧‧聯桿
103‧‧‧底表面
104‧‧‧上部內部部分
106‧‧‧下部內部部分
110‧‧‧上部表面
112‧‧‧下部表面
114‧‧‧外殼
116‧‧‧套筒
118‧‧‧主滑軸閥
119‧‧‧靜態磁鐵
120‧‧‧主進氣口
121‧‧‧靜態磁鐵
122‧‧‧排氣孔
123‧‧‧磁回應性材料
124‧‧‧排氣孔
125‧‧‧磁回應性材料
126‧‧‧上部室
128‧‧‧上部室
130‧‧‧中部密封件
132‧‧‧頂表面
134‧‧‧底表面
70‧‧‧端帽
72‧‧‧套筒
74‧‧‧磁鐵止擋裝置
76‧‧‧磁鐵座
78‧‧‧下部密封件
80‧‧‧中部密封件
82‧‧‧上部密封件
84‧‧‧上部室
86‧‧‧下部室
88‧‧‧中心軸線
90‧‧‧排氣口
92‧‧‧排氣口
94‧‧‧排氣孔
96‧‧‧頂部
100‧‧‧壓力入口
138‧‧‧主進入氣流
140‧‧‧主離開氣流
142‧‧‧氣動信號
148‧‧‧氣動式馬達
150‧‧‧頂部整體式歧管
152‧‧‧底部整體式歧管
154‧‧‧歧管
156‧‧‧氣動式馬達
158‧‧‧機械致動嚮導閥
160‧‧‧機械致動嚮導閥
162‧‧‧排氣消音器
164‧‧‧鐵磁主軸
166‧‧‧吸震墊
168‧‧‧吸震墊
170‧‧‧磁鐵
172‧‧‧磁鐵
參照附圖閱讀以上詳細說明，可更好地理解本發明之此述及其他特徵、態樣及優點，在全部圖示中相同之元件符號代表相同之零件，其中：第1圖係根據本發明技術之一個實施例之例示性噴霧系統之透視圖；第2圖係各類噴霧系統之塗佈液體壓力與時間之關係圖表；第3圖係根據本發明技術之一個實施例之例示性氣動式馬達之透視圖；第4－7圖係第3圖中氣動式馬達在一循環各順序階段期間之剖視圖；第8－9圖係一磁致動嚮導閥處在兩種不同狀態時之剖視圖；第10圖係根據本發明技術一個實施例之另一氣動式馬達之剖視圖；第11圖係第10圖中氣動式馬達之正視圖；第12圖係第10圖中氣動式馬達之剖視圖；第13圖係第10圖中氣動式馬達之俯視圖；第14圖係第10圖中氣動式馬達之另一剖視圖；第15圖係根據本發明技術一個實施例之氣動式馬達之第三實施例之透視圖；第16圖係第15圖中氣動式馬達之俯視圖；及 第17圖係第15圖中氣動式馬達之剖視圖。
12‧‧‧氣動式馬達
14‧‧‧幫浦
38‧‧‧上部嚮導閥
42‧‧‧缸體
44‧‧‧底蓋
52‧‧‧主閥
54‧‧‧上部嚮導信號路徑
60‧‧‧下部嚮導信號路徑
62‧‧‧上部主氣道
64‧‧‧下部主氣道
102‧‧‧聯桿

Claims (14)

  1. 一種氣動式馬達，其包括：一缸體；一活塞，其設置在該缸體內；及一氣動式復位嚮導閥，其配置成：當該活塞接近該氣動式復位嚮導閥時，從遠離該缸體之一第一位置移動至靠近該缸體之一第二位置，以及當該活塞離開該氣動式復位嚮導閥時，從該第二位置移動至該第一位置，以回應該缸體內之一壓力變化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式馬達，其中該氣動式復位嚮導閥與該缸體內部、該活塞之一第一面及一主閥流體連通，該主閥配置成引導一氣流進入該缸體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之氣動式馬達，更包括另一氣動式復位嚮導閥，其與該缸體之該內部、該活塞之一第二面及該主閥流體連通。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式馬達，其中該氣動式復位嚮導閥包括一磁鐵，該磁鐵配置成自該第一位置驅動該嚮導閥，以回應一對該活塞之磁吸引力。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式馬達，其中該氣動式復位嚮導閥配置成當該活塞行經至該缸體之一端時，以 氣動方式向該主閥發送信號，以增大該缸體內之該壓力。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式馬達，其中該氣動式復位嚮導閥包括一滑軸閥。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式馬達，其中該氣動式復位嚮導閥配置成移動至該第一位置，以回應與該氣動式復位嚮導閥位於該活塞同一側上之部分該缸體中的壓力升高。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式馬達，其中該氣動式復位嚮導閥配置成沿一大致之直線路徑平移，以回應該缸體內之一壓力變化。
  9. 一種運轉一氣動式馬達之方法，其中該氣體式馬達包括一缸體、設置在該缸體內的一活塞及一氣動式復位嚮導閥，該方法包括以下步驟：確定該活塞是否位在遠離該缸體之一第一位置處；若該活塞位在該第一位置，則當該活塞接近該氣動式復位嚮導閥時，移動該氣體式復位嚮導閥至靠近該缸體之一第二位置；改變該缸體內之一流體壓力，以回應該嚮導閥移動；以及當該活塞離開該氣動式復位嚮導閥時，藉由一因該流 體壓力之改變而產生的力，來將該嚮導閥從該第二位置復位至該第一位置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該流體壓力之改變係空氣壓力之升高。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該位置係該缸體內之該活塞的一衝程末端。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中改變該缸體內之一流體壓力的步驟包括向一具有該嚮導閥之主閥氣動式地發送信號。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中復位該嚮導閥之步驟包括藉由向一滑軸閥之一底表面施加該流體壓力，使該滑軸閥在一套筒內滑動。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中移動該嚮導閥之步驟包括藉由一磁力來移動該嚮導閥。
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