耐腐蝕的氣動(dòng)致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】一種渦輪增壓器(1)，包括：支撐在渦輪殼體(8)的廢氣門閥(30)，以及被配置為致動(dòng)該廢氣門閥(30)的氣動(dòng)致動(dòng)器(100)。該氣動(dòng)致動(dòng)器(100)包括：殼體(101)，其通過分離構(gòu)件(110，112)被分成隔室(104，108)；活塞(112)，其設(shè)置在殼體(101)內(nèi)，該殼體(101)至少限定了分離構(gòu)件(110，112)中的一部分；偏壓活塞彈簧(120)，其設(shè)置在殼體(101)內(nèi)；第一入口(126)，其與第一隔室(104)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體源(8)；以及第二入口(116)，其與第二隔室(108)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體源(104)。
【專利說明】耐腐蝕的氣)動(dòng)致動(dòng)器
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求在2014年2月11日提交的標(biāo)題為"耐腐蝕的氣動(dòng)致動(dòng)器"的美國臨時(shí)申 請(qǐng)編號(hào)為61/938，284的優(yōu)先權(quán)和全部權(quán)益，其通過引用結(jié)合在本申請(qǐng)中。
【背景技術(shù)】
[0003] 1.技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本申請(qǐng)涉及氣動(dòng)致動(dòng)器，其使用空氣流來阻止空氣和水進(jìn)入氣動(dòng)致動(dòng)器并將水和 碎肩驅(qū)趕到致動(dòng)器之外，由此降低了致動(dòng)器腐蝕和磨損。
[0005] 2.相關(guān)技術(shù)說明
[0006] 渦輪增壓器是一種與內(nèi)燃機(jī)一起使用的強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)。渦輪增壓器將壓縮的空氣 傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣端從而允許燃燒更多的燃料，因此增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力而沒有明顯地增 加發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。因此，渦輪增壓器允許使用與較大的、正常吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)形成相同量的馬力 的較小發(fā)動(dòng)機(jī)。在車輛中使用較小發(fā)動(dòng)機(jī)具有減小車輛質(zhì)量、提高性能并且增強(qiáng)燃料經(jīng)濟(jì) 性的期望效果。此外，使用渦輪增壓器允許被傳送至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的更完全的燃燒，這有助 于達(dá)到十分令人期望的更加清潔的環(huán)境目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在一些方面，單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器包括殼體，該殼體具有第一部分、由第一部分部 分地限定的第一隔室、第二部分、和由第二部分部分地限定且通過分離構(gòu)件與第一隔室分 隔開的第二隔室。氣動(dòng)致動(dòng)器包括設(shè)置在殼體中的活塞，該活塞至少限定分離構(gòu)件的一部 分。氣動(dòng)致動(dòng)器包括彈簧，該彈簧設(shè)置在殼體中并在活塞與第一部分和第一部分的其中一 個(gè)之間延伸。此外，氣動(dòng)致動(dòng)器包括與第一隔室流體連通的第一入口和與第二隔室流體連 通的第二入口，該第一入口配置成連接至非零壓力流體源，該第二入口配置成連接至非零 壓力流體源。
[0008] 氣動(dòng)致動(dòng)器可包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè):第二入口包括分離構(gòu)件中的孔。第 二入口包括在殼體的第二部分中的開口。第二入口經(jīng)由流體管線連接至第一入口。第二入 口包括限流器。在第一入口和殼體之間的流體路徑中設(shè)置閥，且閥控制流體流動(dòng)通過第二 入口。該閥為電磁操作閥，其配置成控制非零壓力流體從非零壓力流體源流向第一隔室。氣 動(dòng)致動(dòng)器進(jìn)一步包括連接至第一入口的非零壓力流體源，其中該非零壓力流體源被配置成 在大于大氣壓力的壓力下提供流體。氣動(dòng)致動(dòng)器進(jìn)一步包括連接至第一入口的非零壓力流 體源，其中該非零壓力流體源被配置成在小于大氣壓力的壓力下提供流體。分離構(gòu)件包括 連接至活塞的隔膜，第二入口包括隔膜中的第一開口和活塞中的第二開口。分離構(gòu)件包括 連接至活塞的隔膜，第二入口為在與隔膜分隔開的位置處的殼體的第二部分中的開口。分 離構(gòu)件包括〇形環(huán)，該〇形環(huán)圍繞活塞的圓周設(shè)置并提供活塞的外表面和殼體的內(nèi)表面之間 的密封，且第二入口包括活塞中的孔。分離構(gòu)件包括連接至活塞的隔膜，第二入口包括隔膜 中的單孔(其具有介于0.25mm和2.0mm之間的直徑）和活塞中的單孔(其具有介于0.25mm和 2.Omm之間的直徑）。分離構(gòu)件包括連接至活塞的隔膜，第二入口包括隔膜孔和活塞孔，且孔 的總開口面積在〇.〇49mm2至3.154mm2的范圍內(nèi)。彈簧設(shè)置在第二隔室中，且供給到第一隔室 的流體的壓力大于供給到第二隔室的流體的壓力。
[0009] 在一些方面，渦輪增壓器包括具有壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)部分和具有渦輪機(jī)殼體的 渦輪機(jī)部分，該渦輪機(jī)殼體圍繞渦輪機(jī)葉輪，其中渦輪機(jī)葉輪經(jīng)由軸連接至壓縮機(jī)葉輪。渦 輪增壓器包括支撐在渦輪機(jī)殼體上的廢氣門閥和配置成致動(dòng)廢氣門閥的單次作用氣動(dòng)致 動(dòng)器。氣動(dòng)致動(dòng)器包括殼體，
[0010] 該殼體具有第一部分、由第一部分部分地限定的第一隔室、第二部分、和由第二部 分部分地限定且通過分離構(gòu)件與第一隔室分隔開的第二隔室。氣動(dòng)致動(dòng)器包括設(shè)置在殼體 中并連接至廢氣門的活塞，該活塞至少限定分離構(gòu)件的一部分。氣動(dòng)致動(dòng)器包括彈簧，該彈 簧設(shè)置在殼體中并在活塞與第一部分和第一部分的其中一個(gè)之間延伸。氣動(dòng)致動(dòng)器還包括 與第一隔室流體連通的第一入口和與第二隔室流體連通的第二入口，該第一入口配置成連 接至非零壓力流體源，該第二入口配置成連接至非零壓力流體源。
[0011] 單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器包括通過活塞分成第一隔室和第二隔室的殼體。偏壓彈簧被 設(shè)置在殼體中并在活塞和殼體的內(nèi)表面之間延伸。第一隔室包括配置成連接至非零壓力流 體源的第一入口，第二隔室包括配置成連接至非零壓力流體源的第二入口。第一隔室中的 加壓流體具有足以克服彈簧的偏壓力的壓力并且相對(duì)于殼體移動(dòng)活塞。第二隔室中的流體 處于相對(duì)于第一隔室中的流體的絕對(duì)壓力的相對(duì)低的壓力下，且用于使從環(huán)境進(jìn)入第二隔 室的水和碎肩的量變少。
[0012] 單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器可以與一些傳統(tǒng)單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器進(jìn)行比較，這些傳統(tǒng)單 次作用氣動(dòng)致動(dòng)器將非零壓力僅提供至致動(dòng)器的第一隔室。在這種傳統(tǒng)氣動(dòng)執(zhí)行器中，當(dāng) 活塞回退到致動(dòng)器中時(shí)來自大氣的空氣被吸入第二隔室。在這些傳統(tǒng)設(shè)備中，當(dāng)空氣進(jìn)入 第二隔室時(shí)，水和碎肩也可進(jìn)入第二隔室。水和碎肩會(huì)干擾活塞的操作，并可導(dǎo)致腐蝕和磨 損。有利地，通過在第二隔室中為氣動(dòng)致動(dòng)器提供正壓，進(jìn)入第二隔室的空氣流有所減少或 消除，由此降低了腐蝕和磨損。
【附圖說明】
[0013] 當(dāng)結(jié)合附圖參照以下詳細(xì)說明時(shí)，將容易理解并能更好地認(rèn)識(shí)氣動(dòng)致動(dòng)器的優(yōu) 點(diǎn)，其中：
[0014] 圖1是包括連接至氣動(dòng)致動(dòng)器的廢氣門閥的廢氣渦輪增壓器的部分截面透視圖。
[0015] 圖2是圖1的氣動(dòng)致動(dòng)器的截面圖，其示出了形成于活塞和隔膜中的每一個(gè)中的單 個(gè)小孔。
[0016] 圖3是另一個(gè)實(shí)施例的氣動(dòng)致動(dòng)器的截面圖，其中來自第一隔室的空氣入口管通 過流體管線被連接至第二隔室。
[0017] 圖4是包括用于第一隔室和第二隔室中的每一個(gè)的單獨(dú)的空氣入口管的另一個(gè)實(shí) 施例的氣動(dòng)致動(dòng)器的截面圖。
[0018] 圖5是另一個(gè)實(shí)施例的氣動(dòng)致動(dòng)器的截面圖，其中電磁操作閥連接第一隔室和第 二隔室。
[0019] 圖6是包括真空致動(dòng)活塞的另一個(gè)實(shí)施例的氣動(dòng)致動(dòng)器的截面圖。
[0020] 圖7是包括0形環(huán)密封活塞的另一個(gè)實(shí)施例的氣動(dòng)致動(dòng)器的截面圖。
[0021] 圖8是另一個(gè)實(shí)施例的氣動(dòng)致動(dòng)器的截面圖，其中活塞和隔膜各自具有兩個(gè)小孔。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 參照?qǐng)D1，廢氣渦輪增壓器1包括渦輪機(jī)部分2、壓縮機(jī)部分4以及布置在壓縮機(jī)部 分4和渦輪機(jī)部分2之間并將壓縮機(jī)部分4和渦輪機(jī)部分2相連的軸承殼體6。渦輪機(jī)部分2包 括渦輪機(jī)殼體8,其限定了廢氣入口 10、廢氣出口 12以及設(shè)置在廢氣入口 10和廢氣出口 12之 間的流體路徑上的渦輪蝸殼14。渦輪機(jī)葉輪16設(shè)置在渦輪蝸殼14和廢氣出口 12之間的渦輪 機(jī)殼體8內(nèi)。軸18連接至渦輪機(jī)葉輪16,可旋轉(zhuǎn)地支撐于在軸承殼6內(nèi)，并延伸到壓縮機(jī)部分 4內(nèi)。壓縮機(jī)部分4包括壓縮機(jī)殼體20，其限定了空氣入口 22、空氣出口 24和壓縮機(jī)蝸殼26。 壓縮機(jī)葉輪28設(shè)置在空氣入口 22和壓縮機(jī)蝸殼26之間的壓縮機(jī)殼體20內(nèi)。壓縮機(jī)葉輪28連 接于軸18并被其驅(qū)動(dòng)。
[0023]在使用中，渦輪機(jī)葉輪16被發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出）的排氣歧管所供應(yīng)的廢氣入流可旋轉(zhuǎn) 地驅(qū)動(dòng)。由于軸18將渦輪機(jī)葉輪16連接至壓縮機(jī)葉輪28,因此渦輪機(jī)葉輪16的旋轉(zhuǎn)引起壓 縮機(jī)葉輪28的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓縮機(jī)葉輪28旋轉(zhuǎn)時(shí)，其通過經(jīng)由來自壓縮機(jī)空氣出口 24的外流增 加傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的空氣質(zhì)量流速、空氣流密度和空氣壓力而向發(fā)動(dòng)機(jī)提供壓力增 壓。
[0024]當(dāng)廢氣的壓力高時(shí)，可存在比所需要提供的期望壓力增壓更高的廢氣壓力。該問 題的一個(gè)解決方法是在高廢氣壓力狀況下使廢氣從渦輪機(jī)葉輪16轉(zhuǎn)向離開，使得到達(dá)渦輪 機(jī)葉輪16的廢氣的量為所需要提供最佳壓力增壓的量。廢氣門閥30用于使廢氣從渦輪機(jī)葉 輪16轉(zhuǎn)向離開。廢氣的轉(zhuǎn)向控制渦輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)速度，這反過來控制壓縮機(jī)葉輪28的旋轉(zhuǎn) 速度。通過控制壓縮機(jī)葉輪28的旋轉(zhuǎn)速度，廢氣門閥30能夠調(diào)節(jié)由渦輪增壓器1提供給發(fā)動(dòng) 機(jī)的最大增壓壓力。
[0025]廢氣門閥30設(shè)置在渦輪機(jī)葉輪16上游的渦輪機(jī)殼體8上，并由將渦輪增壓器1用作 加壓流體源的氣動(dòng)致動(dòng)器100致動(dòng)。例如，來自壓縮機(jī)部分4的加壓空氣的一部分經(jīng)由管線 109被導(dǎo)引至氣動(dòng)致動(dòng)器100的空氣入口 126。當(dāng)壓縮機(jī)出口壓力高時(shí)，氣動(dòng)致動(dòng)器100打開 廢氣門閥30。
[0026] 參照?qǐng)D2,氣動(dòng)致動(dòng)器100具有殼體101，該殼體101包括在其第一端102處的第一部 分103,和在其第二端106處的第二部分107。第一部分103和第二部分107由殼體101中的束 縛件114保持在一起。氣動(dòng)致動(dòng)器100包括柔性不透氣隔膜110,其以使得隔膜110的外周邊 緣也由束縛件114保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室104限定在殼體第一部分103和隔膜 110之間，第二隔室108限定在殼體第二部分107和隔膜110之間。
[0027] 隔膜110連接至活塞112,該活塞112駐留在第二隔室108中?；钊?12經(jīng)由在活塞 112和殼體第二端106之間延伸的彈簧120朝向殼體第一端102推動(dòng)?；钊?12通過桿124連接 至廢氣門閥30,該桿124通過套管122延伸出殼體101的第二部分107。
[0028]氣動(dòng)致動(dòng)器100為單次作用，例如，使用施加到活塞的一側(cè)112a的加壓流體(例如， 經(jīng)由隔膜110)使活塞112前進(jìn)，且通過作用于活塞的相反側(cè)112b的彈簧120使活塞112返回 至縮回位置。這可與雙作用氣動(dòng)致動(dòng)器(未示出）進(jìn)行比較，其中使用施加到活塞的一側(cè)的 加壓流體使活塞前進(jìn)，使用施加到活塞的相反側(cè)的加壓流體(例如，省去彈簧)使彈簧縮回。
[0029] 第一位置103包括加壓空氣入口 126,通過其第一隔室104經(jīng)由管線109接收來自壓 縮機(jī)的加壓空氣。因此，第一隔室104包括正壓下的空氣，其被定義為在高于大氣壓的壓力 下。第二隔室108被標(biāo)稱地加壓，如以下詳細(xì)討論，因此基本處于大氣壓下。第一隔室104中 的加壓空氣作用于活塞112,且當(dāng)其具有充足的壓力時(shí)，空氣朝第二端106對(duì)抗彈簧120的力 推動(dòng)活塞112。由于其經(jīng)由桿124連接至廢氣門閥30，活塞112朝殼體第二端106的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致 廢氣門閥30從關(guān)閉位置到打開位置的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝桓羰?04的壓力不充足時(shí)，由于彈簧120 的回彈性能，活塞112朝第一端102縮回。當(dāng)活塞112朝殼體第一端102移動(dòng)時(shí)，廢氣門閥30從 打開位置移動(dòng)到關(guān)閉位置。
[0030] 氣動(dòng)致動(dòng)器100配置成最小化或消除水和碎肩進(jìn)入殼體101。特別地，隔膜110包括 隔膜孔116,活塞112包括活塞孔118。隔膜孔116和活塞孔118協(xié)作以允許第一隔室104和第 二隔室108之間的流體連通。例如，加壓空氣通過隔膜孔116和活塞孔118從第一隔室104流 入第二隔室108以提供第二隔室108的標(biāo)稱加壓。隔膜孔116和活塞孔118是相對(duì)小的開口， 使得所允許的空氣的量足以允許空氣流動(dòng)通過第二隔室108,并阻止空氣通過包圍軸124的 套管122和軸124的外表面之間的空隙空間流入第二隔室108。然而，為了響應(yīng)于允許加壓空 氣通過空氣入口 126,允許通過孔116、118的空氣的量沒有大到足以將第二隔室108中的空 氣壓力升高到阻止第一隔室104中的空氣移動(dòng)活塞112的水平。
[0031] 第二隔室108通過空隙空間125通向大氣。空隙是小的，且在實(shí)踐中在第二隔室108 建立微小(例如，標(biāo)稱)正壓。通過經(jīng)由孔116、118允許少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室108,降低 或消除了進(jìn)入第二隔室108的水和碎肩的量。
[0032]在常規(guī)流中，通過孔的空氣流量與孔的面積成比例，并因此其與孔的直徑的平方 成比例。通常，通過孔的流量與橫跨孔的壓力差的平方根成比例。然而，為了避免對(duì)第二隔 室108過加壓，優(yōu)選的是，孔116和118是小的且以阻塞流模式操作。在阻塞流中，在橫跨孔的 低壓力差下，空氣流量大致上與孔的面積，或者孔的直徑的平方成比例。這示于表1。然而， 在阻塞流下，通過孔的流量與壓力差的平方根不成比例。相反，隨著橫跨孔的壓力差增加， 流量的增加將小于預(yù)期。
[0033]為了保持空氣流以正確的范圍從加壓第一隔室104流向第二隔室108,隔膜孔116 和活塞孔118相對(duì)較小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)介于0.25mm至2.0mm直徑的圓形孔是適當(dāng)?shù)?。這種孔具有 0.049_2至3.154_ 2的開口面積。在橫跨孔的壓力差為至少5鎊/平方英寸(PSIG)下(其為相 對(duì)于大氣壓力的壓力），流動(dòng)通過孔(直徑為0.25mm至2.0mm)的空氣的體積被堵塞。在壓力 差低于20PSIG下，通過孔的流量隨著壓力差變得更大而增加，盡管沒有預(yù)期的大。然而，當(dāng) 橫跨孔的壓力差大于20PSIG時(shí)，流動(dòng)通過孔的空氣的體積幾乎沒有增加。在具有這種孔的 氣動(dòng)致動(dòng)器中，從第一隔室104流向第二隔室108的空氣流量不會(huì)隨增加，隨著第一隔室104 和第二隔室108之間的差超過20PSIG。表1示出了流動(dòng)通過各種大小的圓形孔的計(jì)算的流動(dòng) 體積（以mm 3表示）（立方毫米)和各種壓力差（以PSIG表示）。這些流動(dòng)是在維持恒定的室溫 下。
[0034]表 1
[0035]
[0036] 單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器100可以與不包括隔膜開口 116和活塞開口 118的一些傳統(tǒng)單 次作用氣動(dòng)致動(dòng)器相比較。在這種傳統(tǒng)氣動(dòng)執(zhí)行器中，當(dāng)活塞朝第二端縮回時(shí)來自大氣的 空氣被吸入第一隔室。在這些傳統(tǒng)設(shè)備中，當(dāng)空氣進(jìn)入第一隔室時(shí)，水和碎肩也可進(jìn)入第一 隔室。
[0037] 水和碎肩會(huì)干擾活塞的操作，并可導(dǎo)致腐蝕和磨損。有利地，通過設(shè)置包括隔膜開 口 116和活塞開口 118的氣動(dòng)致動(dòng)器100,通過空隙間隔125流入第二隔室108的空氣流得以 減少或消除，從而降低或消除外來雜質(zhì)如水和碎肩侵入殼體101。
[0038] 參照?qǐng)D3,另一實(shí)施例的單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器200包括殼體201，該殼體201被分為 在其第一端202處的第一部分203和在其第二端206處的第二部分207。第一部分203和第二 部分207通過殼體201中的束縛件214保持在一起。氣動(dòng)致動(dòng)器200包括柔性不透氣隔膜210， 其以使得隔膜210的外周邊緣也由束縛件214保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室204限定 在殼體第一部分203和隔膜210之間，第二隔室208限定在殼體第二部分207和隔膜210之間。 [0039]隔膜210連接至活塞212,該活塞212被保留在第二隔室208中?；钊?12經(jīng)由在活塞 212和殼體第二端206之間延伸的彈簧120朝向殼體第一端202推動(dòng)。活塞212通過桿224連接 至廢氣門閥30，該桿224通過套管222延伸出殼體201的第二部分207。
[0040] 加壓空氣被允許通過第一空氣入口管226進(jìn)入第一隔室204。此外，加壓空氣被允 許通過第二入口管228進(jìn)入第二隔室208。第二入口管228連接至處于與隔膜210分隔開的位 置處的殼體201的第二部分207中的開口 205。流體管線227將第一入口管226連接至第二入 口管228。流體管線227具有相對(duì)小的內(nèi)徑，例如，0.25mm至2.0mm的范圍。然而，在一些應(yīng)用 中，其可以更方便使用普通直徑管或軟管并包括限流器236比如管或軟管內(nèi)具有0.25mm至 2.0_直徑的孔的孔板。
[0041] 流動(dòng)通過流體管線227的空氣被扼流，并因此超過某一點(diǎn)，第一隔室204和第二隔 室208之間的空氣壓力差的增加不會(huì)導(dǎo)致通過流體管線227的空氣流的增加，如之前所討 論。第二隔室208通過包圍軸224的套管222和軸224的外表面之間的空隙間隔而通向大氣。 [0042]空隙是小的，且在實(shí)踐中在第二隔室208中建立微?。ɡ?，標(biāo)稱）正壓。如上針對(duì) 前面的實(shí)施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由第二入口管228允許少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室208， 進(jìn)入第二隔室208的水和碎肩的量被降低或消除。
[0043] 參照?qǐng)D4,另一實(shí)施例的單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器300包括殼體301，該殼體301被分為 在其第一端302處的第一部分303和在其第二端306處的第二部分307。第一部分303和第二 部分307通過殼體301中的束縛件314保持在一起。氣動(dòng)致動(dòng)器300包括柔性不透氣隔膜310， 其以使得隔膜310的外周邊緣也由束縛件314保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室304限定 在殼體第一部分303和隔膜310之間，第二隔室308限定在殼體第二部分307和隔膜310之間。
[0044] 隔膜310連接至活塞312,該活塞312被保留在第二隔室308中。活塞312經(jīng)由彈簧 320朝向殼體第一端302推動(dòng)，該彈簧320在活塞312和殼體第二端306之間延伸?；钊?12通 過桿324連接至廢氣門閥30，該桿324通過套管322延伸出殼體301的第二部分307。
[0045] 加壓空氣被允許通過第一空氣入口管326進(jìn)入第一隔室304。此外，加壓空氣被允 許通過第二入口管328進(jìn)入第二隔室308。第二入口管328連接至處于與隔膜310分隔開的位 置處的殼體301的第二部分307中的開口 305。不像如圖3所示的氣動(dòng)致動(dòng)器200，第一空氣入 口管326和第二空氣入口管328未連接，相反地獨(dú)立于彼此。允許進(jìn)入第二隔室308的空氣的 量通過第二入口管328的大小控制，或者可選地，通過將限流器336置于第二入口管328 (圖 4)中而控制。限流器336可以為具有孔的孔板，該孔具有0.25mm至2mm的直徑。允許進(jìn)入第二 隔室308的加壓空氣的源可以為將加壓空氣提供至第一隔室304的相同的源。第二隔室308 通過包圍軸324的套管322和軸324的外表面之間的空隙間隔而通向大氣?？障妒切〉?，且在 實(shí)踐中在第二隔室308中建立微?。ɡ纾瑯?biāo)稱)正壓。如上針對(duì)前面的實(shí)施例進(jìn)行的討論， 通過經(jīng)由第二入口管328來使少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室308,進(jìn)入第二隔室308的水和碎 肩的量被降低或消除。
[0046] 參照?qǐng)D5,另一實(shí)施例的單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器400包括殼體401，該殼體401被分為 在其第一端402處的第一部分403和在其第二端406處的第二部分407。第一部分403和第二 部分407通過殼體401中的束縛件414保持在一起。氣動(dòng)致動(dòng)器400包括柔性不透氣隔膜410， 其以使得隔膜410的外周邊緣也由束縛件414保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室404限定 在殼體第一部分403和隔膜410之間，第二隔室408限定在殼體第二部分407和隔膜410之間。 [0047]隔膜410連接至活塞412,該活塞412被保留在第二隔室408中?；钊?12經(jīng)由在活塞 412和殼體第二端406之間延伸的彈簧420朝向殼體第一端402推動(dòng)。活塞412通過桿424連接 至廢氣門閥30，該桿424通過套管422延伸出殼體401的第二部分407。
[0048] 氣動(dòng)致動(dòng)器400包括設(shè)置在殼體342中的電磁操作閥434,該殼體432支撐在氣動(dòng)致 動(dòng)器殼體401上。加壓空氣通過第一空氣入口管430被允許進(jìn)入電磁操作閥434。第二空氣入 口管426將空氣從電磁操作閥434引導(dǎo)到第一隔室404。電磁操作閥434可允許空氣進(jìn)入第二 隔室408的空氣入口 428。空氣入口 428開口在與隔膜410分隔開的位置處的殼體401的第二 部分407中。啟動(dòng)時(shí)，電磁操作閥434將空氣從第一隔室404引導(dǎo)至第二隔室408。
[0049]因此，第一隔室404和第二隔室408通過電磁操作閥434彼此相連。在需要較少啟動(dòng) 氣動(dòng)致動(dòng)器400的時(shí)間，電磁操作閥434打開并將空氣排到第二隔室408。這提供空氣到第二 隔室408的偶爾急流以驅(qū)趕碎肩和濕氣。在所示實(shí)施例中，加壓流體被允許通過第一入口 430進(jìn)入電磁操作閥434,且第二空氣入口管426將加壓空氣從電磁操作閥434引導(dǎo)至第一隔 室404。可選地，加壓空氣可以直接被允許進(jìn)入第一隔室，電磁操作閥434可簡單地將加壓空 氣從第一隔室404引導(dǎo)至第二隔室408。用以操作電磁操作閥434的電信號(hào)可以來自渦輪增 壓器控制器或來自發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元。
[0050] 參照?qǐng)D6,另一實(shí)施例的單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器500包括殼體501，該殼體501被分為 在其第一端502處的第一部分503和在在第二端506處的第二部分507。第一部分503和第二 部分507通過殼體501中的束縛件514保持在一起。氣動(dòng)致動(dòng)器500包括柔性不透氣隔膜510， 其以使得隔膜510的外周邊緣也由束縛件514保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室504限定 在殼體第一部分503和隔膜510之間，第二隔室508限定在殼體第二部分507和隔膜510之間。 [00511隔膜510連接至活塞512,該活塞512駐留在第一隔室504中?；钊?12經(jīng)由在活塞 512和殼體第一端502之間延伸的彈簧520朝向殼體第二端506推動(dòng)?；钊?12通過桿524連接 至廢氣門閥30，該桿524通過套管522延伸出殼體501的第二部分507。
[0052] 經(jīng)由第一管526將真空施加到第一隔室504并且用于控制活塞512相對(duì)于殼體501 的位置，并且因此控制廢氣門閥30的位置。因此，第一隔室504包括負(fù)壓下的空氣，其被定義 為在低于大氣壓的壓力下。第二隔室508被標(biāo)稱地加壓，因此基本處于大氣壓下。例如，少 (例如，標(biāo)稱)量加壓(例如，正壓)空氣被允許通過第二管528進(jìn)入第二隔室508。第二入口管 528連接至處于與隔膜510分隔開的位置處的殼體501的第二部分507中的開口 505。
[0053]允許進(jìn)入第二隔室508的正加壓空氣的量通過第二管528的大小控制，或者可選 地，通過將限流器536置于第二管528(圖5)中而控制。限流器536可以為具有孔的孔板，該孔 具有0.25_至2mm的直徑。渦輪增壓器1或其他方便的加壓空氣源可以為將加壓空氣提供至 第二管528的源。第二隔室508通過包圍軸524的套管522和軸524的外表面之間的空隙間隔 而通向大氣?？障妒切〉模以趯?shí)踐中在第二隔室508中建立微小(例如，標(biāo)稱)正壓。
[0054]如上針對(duì)前面的實(shí)施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由第二管528允許少(例如，標(biāo)稱)量加 壓空氣進(jìn)入第二隔室508,進(jìn)入第二隔室508的水和碎肩的量被降低或消除。
[0055] 參照?qǐng)D7,另一實(shí)施例的單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器600包括殼體601，該殼體601被分為 在其第一端602處的第一部分603和在在第二端606處的第二部分607。第一部分603和第二 部分607通過緊固件沿著凸緣609被保持在一起?；钊?12被設(shè)置在殼體601中以便在第一端 602和第二端606之間滑動(dòng)。第一隔室604限定在殼體第一部分603和活塞612之間，第二隔室 608限定在殼體第二部分607和活塞612之間。
[0056] 活塞612包括圍繞活塞612的圓周延伸的兩個(gè)0形環(huán)650。0形環(huán)650提供活塞612的 外周和殼體601的內(nèi)表面之間的不透流體密封。活塞612通過在活塞612和殼體第二端606之 間延伸的彈簧620朝向殼體第一端602推動(dòng)?；钊?12通過桿624連接至廢氣門閥30,該桿624 通過套管622延伸出殼體601的第二部分607。殼體第一部分603包括空氣入口 626，且加壓空 氣(例如在正壓下的空氣)通過空氣入口 626進(jìn)入第一隔室604。
[0057] 活塞612包括活塞孔618。特別地，活塞孔618設(shè)置在與活塞外周間隔開的位置，并 因此不會(huì)負(fù)面地影響由0形環(huán)650提供的密封?；钊?18提供第一隔室604和第二隔室608 之間的流體連通。例如，加壓空氣通過活塞孔618從第一隔室604流入第二隔室608?；钊?618尺寸設(shè)計(jì)成提供相對(duì)小的開口，使得為了響應(yīng)于允許加壓空氣進(jìn)入第一隔室604,所允 許空氣的量足以允許空氣流動(dòng)通過第二隔室608,但不會(huì)大到足以將第二隔室608中的空氣 壓力升高到阻止第一隔室604中的空氣移動(dòng)活塞612的水平。例如，活塞孔618具有介于 0.25mm至2mm范圍的直徑。通過孔618從第一隔室604流向第二隔室608的空氣的量是少的， 因此氣動(dòng)致動(dòng)器600的第一隔室604中的高壓并未基本降低。第二隔室608通過包圍軸624的 套管622和軸624的外表面之間的空隙間隔而通向大氣?？梢栽诘诙羰?08中建立小的（例 如，標(biāo)稱)正壓，但通過控制孔大小，標(biāo)稱正壓不會(huì)干擾氣動(dòng)致動(dòng)器600的操作。因此，在活塞 618的存在下氣動(dòng)致動(dòng)器600將正常操作。如上針對(duì)前面的實(shí)施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由活 塞孔618使少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室608,進(jìn)入第二隔室608的水和碎肩的量得以降低或 消除。
[0058] 盡管氣動(dòng)致動(dòng)器600被描述為具有兩個(gè)0形環(huán)650,但應(yīng)當(dāng)理解，可以使用一個(gè)0形 環(huán)650或者兩個(gè)以上0形環(huán)650以相對(duì)于殼體601密封活塞612。
[0059] 參照?qǐng)D8,盡管氣動(dòng)致動(dòng)器100、600在本文描述為包括單個(gè)孔(例如，用于氣動(dòng)致動(dòng) 器100的單個(gè)隔膜孔116和單個(gè)活塞孔118,和用于氣動(dòng)致動(dòng)器600的單個(gè)活塞孔618)，但氣 動(dòng)致動(dòng)器100、600不限于具有單個(gè)孔。例如，另一個(gè)單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器700包括具有兩個(gè) 隔膜孔116的隔膜110'和具有兩個(gè)活塞孔118的活塞112'。在其他方面氣動(dòng)致動(dòng)器700對(duì)于 氣動(dòng)致動(dòng)器100在形式和功能上是類似的，且相同的附圖標(biāo)記用于指相同的部件。
[0060] 隔膜孔116和活塞孔118具有0.049mm2至3.154mm2的總開口面積。然而，隔膜110和/ 或活塞112、612可包括兩個(gè)以上孔116、118、618,且孔形狀不限于圓形形狀，只要孔116、 118、618的總開口面積介于0.049mm 2至3.154mm2之間。
[0061] 加壓空氣通過空氣入口 126進(jìn)入第一隔室104。加壓空氣通過隔膜孔116和活塞孔 118流入第二隔室108。通過隔膜孔116和活塞孔118從第一隔室104流向第二隔室108的空氣 的量是少的，因此氣動(dòng)致動(dòng)器700的第一隔室104中的高壓并未基本降低?？梢栽诘诙羰?108中建立小的正壓，但通過控制隔膜孔116和活塞孔118的大小，使進(jìn)入第二隔室108的空 氣不會(huì)干擾氣動(dòng)致動(dòng)器700的操作。因此，在隔膜孔116和活塞孔118的存在下氣動(dòng)致動(dòng)器 700將正常操作。如上針對(duì)前面的實(shí)施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由隔膜孔116和活塞孔118允許 少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室，進(jìn)入第二隔室108的水和碎肩的量被降低或消除。
[0062] 本文該的實(shí)施例包括孔116、118、618和或具有建議尺寸和/或尺寸范圍的第二入 口管228、328、428、528。應(yīng)當(dāng)理解，這些孔和入口的尺寸可以被降低以改善致動(dòng)器反應(yīng)定時(shí) 或者被增加以提供附加的耐蝕性。
[0063] 本發(fā)明的所選說明性實(shí)施例在以上詳細(xì)地描述。應(yīng)當(dāng)理解，為了闡明本發(fā)明，本文 已經(jīng)僅僅描述了認(rèn)為必要的結(jié)構(gòu)。其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及系統(tǒng)的那些附屬和輔助部件被假定 為被本領(lǐng)域技術(shù)人員所知和理解。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的工作實(shí)例，但本發(fā)明不限 于上述工作實(shí)例，在不脫離權(quán)利要求該的本發(fā)明的情況下可以實(shí)施各種設(shè)計(jì)變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器(100)，包括： 殼體（101)，其包括： 第一部分（103)， 第一隔室（104)，其由所述第一部分（103)部分限定， 第二部分（107)，以及 第二隔室（108)，其由所述第二部分（107)部分限定并通過分離構(gòu)件（110、112)與所述 第一隔室（104)分隔開， 活塞（112)，其設(shè)置在所述殼體(101)內(nèi)，并至少限定了分離構(gòu)件（110，112)-部分， 彈簧（120)，其設(shè)置在所述殼體（101)內(nèi)，并在所述活塞（112)與所述第一部分（103)和 所述第二部分(107)中的其中一個(gè)之間延伸， 第一入口（126)，其與所述第一隔室（104)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體 源(4)，以及 第二入口（116)，其與所述第二隔室（108)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體 源（104)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中所述第二入口包括所述分離構(gòu)件 (110，112)中的孔(116，118)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中所述第二入口包括在所述殼體的所述 第二部分(207)中的開口（205)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中所述第二入口（228)經(jīng)由流體管線 (227)連接至第一入口（226)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中所述第二入口（228)包括限流器 (236)〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中在所述第一入口（426)和所述殼體 (401)之間的流體路徑中設(shè)置閥（434)，且所述閥（434)控制流體流動(dòng)通過所述第二入口 (428) 〇7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣動(dòng)致動(dòng)器(100)，其中所述閥(434)是電磁控制閥，其配置成 控制非零壓力流體從所述非零壓力流體源(4)流向所述第一隔室（104)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，還包含連接至所述第一入口（126)的所述 非零壓力流體源(4)，其中所述非零壓力流體源(4)被配置成在大于大氣壓力的壓力下提供 流體。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，還包含連接到所述第一入口（126)的所述 非零壓力流體源，其中所述非零壓力流體源被配置在小于大氣壓力的壓力下提供流體。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中所述分離構(gòu)件（110,112)包括連接到 所述活塞（112)的隔膜（110)，所述第二入口包括所述隔膜（116)中的第一開口和在所述活 塞（112)中的第二開口（118)。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中所述分離構(gòu)件包括(210,212)連接到 所述活塞(212)的隔膜(210)，所述第二入口（228)為在與隔膜(110)分隔開的位置處的殼體 的第二部分(207)中的開口（205)。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其中所述分離構(gòu)件（612)包括0形環(huán) (650)，所述O形環(huán)(650)沿著所述活塞(612)的圓周布置，且提供所述活塞(612)的外表面和 所述殼體(601)的內(nèi)表面之間的密封;所述第二入口包括述活塞(612)中的孔(618)。13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動(dòng)致動(dòng)器(100 )，其中 所述分離構(gòu)件（11〇，112)包括連接到所述活塞（112)的隔膜(110)，且 所述第二入口包括所述隔膜中的單孔（116)和所述活塞（112)中的單孔（118)，所述孔 (116)具有介于0.25mm和2 .Omm之間的直徑，所述孔（118)具有介于0.25mm和2 .Omm之間的直 徑。14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動(dòng)致動(dòng)器(100 )，其中 所述分離構(gòu)件（11〇，112)包括連接到所述活塞（112)的隔膜(110)，且 所述第二入口包括隔膜孔（116)和活塞孔（118)，且這兩個(gè)孔（116,118)的總開口面積 在0.049mm2 ^ 3.154mm2的范圍內(nèi)。15. 渦輪增壓器（1)，其包括 壓縮機(jī)部分(4)，其具有壓縮機(jī)葉輪(28)， 渦輪機(jī)部分(2)，其具有渦輪殼體(8)，所述渦輪殼體(8)圍繞所述渦輪機(jī)葉輪（16)，所 述渦輪機(jī)葉輪(16)經(jīng)由軸(18)連接到所述壓縮機(jī)葉輪(28)， 廢氣門閥(30 )，其支撐在所述渦輪殼體(8)上，以及 單次作用氣動(dòng)致動(dòng)器（100)，其被配置為致動(dòng)所述廢氣門閥（30)，所述氣動(dòng)致動(dòng)器 (100)包含 殼體，其包括 第一部分（103)， 第一隔室（104)，其由所述第一部分（103)部分限定， 第二部分（107)，以及 第二隔室（108)，其由所述第二部分（107)部分限定且通過所述分離構(gòu)件（110,112)從 與所述第一隔室（104)分隔開，活塞(112)，其設(shè)置在所述殼體中且連接到所述廢氣門（30)， 所述活塞至少限定所述分離構(gòu)件（11〇，112)的一部分， 彈簧（120)，其設(shè)置在所述殼體（101)內(nèi)，所述彈簧在所述活塞（112)與所述第一部分 (103)和所述第二部分（107)其中一個(gè)之間延伸， 第一入口（126)，其與所述第一隔室（104)流體連通，所述第一入口（126)被配置為連接 到非零壓力流體源(4)，以及 第二入口（116)，其與所述第二隔室（108)流體連通，所述第二入口（116)被配置為連接 到非零壓力流體源(104)。
【文檔編號(hào)】F02B37/22GK105960516SQ201580006930
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日
【發(fā)明人】C·郎埃克, R·豪威爾
【申請(qǐng)人】博格華納公司