專利名稱：閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于控制氣體和/或液體在兩個分離空間之間流動的閥。本發(fā)明尤其涉及在這樣的應用中使用的閥，即，每個分離空間內(nèi)的壓力可以改變以便在某些階段所述空間之間沒有壓力差而在其他階段有壓力差。這種閥的一個應用是使用在氣體的壓縮和/或膨脹中。然而，本發(fā)明的閥可以是適合于使用在任何需要高效率、大的閥面積、快速閥響應和低壓力損失的應用中。這包括，但不限于，發(fā)動機、真空泵、壓縮機、膨脹器、其他泵、輸送管和管流等情形。
背景技術(shù)：
目前的壓縮機械閥通常是非循環(huán)類型的。這就意味著，它們可是簧片閥、板閥、球閥、提升閥或其他相似設(shè)備。例如，在包含構(gòu)造為在汽缸空間中移動的活塞的往復空氣壓縮機的正常操作中，活塞將從上止點(TDC)向下止點(BDC)移動，從而導致圓柱形空間內(nèi)的壓力下降。當該壓力已經(jīng)下降到足夠克服將一或多個進口閥保持為閉合狀態(tài)的彈簧時，所述一或多個進口閥會開啟并且將一定量的空氣抽進汽缸空間內(nèi)。當活塞靠近下止點(BDC) 時，空氣流將變慢并且壓力差減小以允許所述一個或多個進口閥關(guān)閉。活塞此時將朝向上止點回移，從而壓縮在汽缸空間內(nèi)新鮮填充的空氣。當汽缸空間內(nèi)的空氣壓力高到足以克服將一或多個出口閥支撐為閉合的彈簧時，所述一或多個出口閥將開啟，從而允許所述一定量的加壓空氣進入加壓空間。當活塞靠近上止點，所述壓力差和流動降低以允許所述一或多個出口閥關(guān)閉。在上面描述的簡單閥的情況中，有許多與閥操作相關(guān)聯(lián)的問題，其限制了閥的效力。首先，需要有起關(guān)閉所述閥作用的力，這就意味著需要施加一定的壓差來克服這個力以及開啟所述閥。這不可避免地意味著通過所述閥將有一些壓力損失并且當壓力差增大時在開啟所述閥時必定有延遲。關(guān)于這種類型的閥還有一個問題，就是如果到達可能導致發(fā)生閥顫動的某些共振頻率，它會停止正確操作?？梢圆捎糜查y和強力彈簧來限制這種不理想的動作，但是閉合彈簧越強，開啟所述閥需要的力就越大，其會導致多余的功和低效率。如果要求機器以高速運轉(zhuǎn)，那么閥必須比在較低速度所需要的更快地開啟和閉合，從而導致當閥閉合時產(chǎn)生更高的沖擊載荷。通常解決方案是限制閥的提升以使其具有最小的行程距離。雖然這種方法可以減少高速操作帶來的沖擊載荷，但是它也不必要地減少了有效閥面積。一般地，膨脹閥比壓縮閥復雜得多，因為它們需要逆著通常沿在閥上引起閉合力之方向移動的流而保持開啟。這就意味著膨脹閥必須被主動控制。這種主動控制通常用凸輪和提升閥結(jié)構(gòu)來實施，其中閥在每個循環(huán)中在預設(shè)點開啟和閉合，而不管在由所述閥分隔的兩個分離空間之間的壓力差如何。膨脹閥的這種操作方法導致顯著的損失，因為極難配置這種閥來在壓力相等或接近(即，當跨越閥的壓力差基本上為0)時開啟。上面描述的膨脹閥通常需要強支撐形態(tài)以允許閥逆著壓力差開啟。這就意味著這種膨脹閥通常是大且重的部件，其必須有足夠的剛性以在兩個分離空間之間有壓力差時不會鎖閉。這種閥通常是效率低的，因為當它們不是壓力相等開啟時，它們遭受相當數(shù)量的壓力損失。當?shù)挚恐查y的面來固定硬閥時，密封就是一個問題，因為顆粒帶來的任何污染會導致閥閉合時的不密封和泄露。在閥和閥面之間獲得良好密封需要精細的研磨和/或較長的閥磨合期。上面現(xiàn)有技術(shù)的閥通常還包括防護板以限制閥的提升以及與閉合彈簧結(jié)合。在活塞壓縮機進口閥的實例中，這種防護板形成了除推動流體進入活塞沖程范圍之外的組成空間，并且這個空間稱為止空間或間隙空間。除了上面討論的問題之外，現(xiàn)有閥設(shè)計的閥面積相當有限。在進口閥和出口閥都設(shè)置在汽缸頭部內(nèi)的正常壓縮活塞/汽缸結(jié)構(gòu)中，閥面積占活塞面積的5%或6%是常見的。這種有限閥面積的第二個問題是，流經(jīng)閥面積的流體通常速率非常高，如果壓縮機以合理速度運轉(zhuǎn)，經(jīng)由這些閥的壓力損失可以變得非常大。閥面積的增加一倍，則經(jīng)由閥的流速減小一半并且壓力損失減小為原來的四分之一倍。為了增大閥面積，在壓縮機設(shè)計中通常的做法是在汽缸附近間隔設(shè)置多個閥。這樣具有增大閥面積的效果，但是也有增加止點空間或間隙空間數(shù)量的效果，因為活塞環(huán)必須保持在進口/出口的水平之下。在閥內(nèi)的止點空間、它們與主汽缸的連接和活塞附近在上止點的空間的共同組合給出總的間隙空間體積。間隙空間通常定義為間隙空間體積與最大體積(排量體積(S^5Pt volum)+間隙空間體積)之比
權(quán)利要求
1.一種閥，包括限定第一陣列孔的第一部分和限定第二陣列孔的第二部分，所述第一部分能相對于所述第二部分在閉合形態(tài)和開啟形態(tài)之間橫向移動，所述閉合形態(tài)中，所述第一和第二陣列孔不對準并且基本阻止流體流經(jīng)所述閥，所述開啟形態(tài)中，所述第一和第二陣列孔對準并且允許流體流經(jīng)所述閥；其中所述第一部分包括一對可移動板，所述這對可移動板中的每個板包括所述第一陣列孔的子組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其中所述第一部分包括構(gòu)造為多層的多個閥板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其中當所述第一部分在所述閉合和開啟形態(tài)之間移動時，所述這對可移動板在互相相反的方向上移動。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的閥，其中所述這對可移動板能直線移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥，其中所述這對可移動板構(gòu)造成沿共面軸在相反方向上移動。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的閥，其中所述閥的最大面積為50%到66.6% 之間。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的閥，其中所述這對可移動板能旋轉(zhuǎn)移動。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的閥，其中將所述這對可移動板中的每個板構(gòu)造為密封所述第二陣列孔中的不同的孔組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的閥，其中將所述這對可移動板中的每個板構(gòu)造為密封所述第二陣列孔中的相同孔組的不同段。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項所述的閥，其中所述第一部分和第二部分的孔密度分別大于1000/m全文摘要
一種閥，包括界定出第一陣列孔(20′)的第一部分(10′)和界定出第二陣列孔(60′)的第二部分(50)，第一部分(10′)可相對于第二部分(50)在第一形態(tài)與第二形態(tài)中移動，所述第一形態(tài)中，基本阻止流體流經(jīng)，所述第二形態(tài)中，允許流體流經(jīng)。在一個實施例中，第一部分(10′)包括撓性板狀部件，其構(gòu)造為當處于第二形態(tài)并且響應于所述閥兩側(cè)的壓力差而鎖定在第二形態(tài)中時，所述板狀部件嚙合所述第二部分(50)的密封面。所述撓性板狀部件的撓性大到足夠響應所述閥兩側(cè)的壓力差而與所述密封面的輪廓相一致。
文檔編號F16K3/28GK102537390SQ20121002265
公開日2012年7月4日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者喬納森·塞巴斯蒂安·豪斯, 詹姆斯·麥克納斯滕 申請人:等熵有限公司