本發(fā)明一般涉及用于控制在兩個離散空間之間的氣體和/或液體流的閥，特別為具有被配置成進行滑動移動的閥板的篩閥以及結(jié)合這種閥的器械。本發(fā)明特別涉及提供一種滑動篩閥，其能夠在其使用壽命內(nèi)承受大量和/或快速的往復運動。

背景技術(shù)：

術(shù)語“篩閥”旨在指代一種閥，其中多孔板狀閥構(gòu)件移進和移出與多孔閥板的對準以允許或阻止通過多孔或孔口的流體流。本發(fā)明涉及滑動篩閥，其中板狀構(gòu)件經(jīng)歷相對于閥座的滑動移動，即，斜向一邊的或橫向移動，而不是，例如，相對于板閥的垂直吊上和吊下閥座的移動。

篩閥可被用于應用，如發(fā)動機、真空泵、氣體壓縮機、氣體擴張器、熱機、熱泵、其它泵、導管、管流情況等中。其可用于應用中，其中通過閥所分離的離散空間中的每一個中的壓力可發(fā)生變化，從而在某個階段在該空間之間不具有壓力差且在其他階段具有壓力差。

例如，申請人的之前的申請WO2009/074800描述了一種滑動篩閥，其包括多孔柔性板狀構(gòu)件，其被配置成相對于靜態(tài)多孔閥座/保持板配對(valve seat/retaining plate pairing)在開放位置和閉合位置之間進行橫向往復運動，其可因其柔性而順應多孔閥座的面且因此響應于越過該閥的壓力差提供良好質(zhì)量的密封，且響應于壓力差在閉合形態(tài)中進行鎖定。其被設計為在壓力平衡后立即自動打開。重要的是打開和閉合的時間要保持為最小值，從而如果可快速地對柔性閥板進行加速和減速則具有一個好處。然而，根據(jù)閥操作的壓力負荷和速度，在閉合事件中會有一個風險，即在柔性閥板達到相對于閥座的完全閉合的位置前可能通過流體壓力沖著靜態(tài)閥座過早地推動柔性閥板。類似地，在開放事件中有一個風險，即可能通過流體壓力推動柔性閥板以在達到其完全開放的位置前與靜態(tài)保持板相接觸。

因此，將需要改善打開和/或閉合事件的可靠性，特別是減少在完成打開和/或閉合事件前造成閥板的壓力鎖定的可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于控制流體流的篩閥，其包括至少一個多孔閥板，其可相對于多孔閥座在孔未進行對準以阻止流體(例如，氣體)通過的閉合形態(tài)和孔對準以允許流體通過的開放形態(tài)之間橫向移動，其中至少一個閥板由多孔載板所支撐，多孔載板所可操作與至少一個閥板同步地進行橫向移動以隨著至少一個閥板相對于閥座在開放和閉合形態(tài)之間移動而保持在至少一個閥板的孔和載板的孔之間的預定橫向?qū)?，至少一個閥板可相對于載板移動從而能夠抬離閥座并返回與閥座相接觸。

閥板的這種相對(例如，浮動)移動(例如，圍繞靜止位置)允許閥板在(橫向)閉合形態(tài)(例如，在其橫向沖程的一端)中抬離并返回與閥座相接觸，但在橫向移動期間則不與其相接觸；這有助于減少閥板對閥座的磨損，特別是對于具有快速往復運動的篩閥而言。然而，由于閥板在垂直上是自由的，壓力鎖定可能是有問題的。這種橫向移動的(且通常為輕量柔性的)篩閥在開放事件中可由于從閥座下方增加了流體壓力實現(xiàn)閥座的抬離并在閉合事件中可由于從閥座的上方增加了流體壓力向下移動至閥座上，這類似于簧片閥的作用。在本篩閥中，共同移動的載板的作用為沿閥板至閥座的方向屏蔽(例如，全部或部分地)至少一個閥板不受流體流的影響，從而有助于減少在閉合事件中至少一個閥板達到橫向閉合形態(tài)之前過早地沖著閥座向至少一個閥板施力的傾向。同樣，在打開事件中，由于閥板和載板的共同移動，閥板不再有被(沿閥座至閥板方向通過的流體流)向上吹動而沖著靜態(tài)表面進行壓力鎖定的風險。

閥板可沿遠離閥座的通常為向上的方向或沿垂直于閥座的平面的方向相對于載板移動以允許提升閥板遠離閥座。

通常，載板將大致覆住或覆蓋上述閥板且其可具有緊密配合的周邊。載體和閥板的每一個通常將在大致對齊的平行平面中橫向移動。

在一個實施例中，閥板和載板的孔具有預定的一對一的對準。在一個實施例中，(例如，當沿閥板至閥座的方向進行查看時)，一對一對準的閥板和載板孔對具有基本相同的輪廓。然而，閥板和載板的各個孔可按其他方式適當?shù)仄帘味粫^度地阻擋流體流來對齊。例如，載板可具有在閥板的一些(例如，兩個或三個)相鄰的對齊孔上延伸的各個槽。

在一個實施例中，閥板包括在閥板的孔之間延伸的第一本體且載板包括在載板的孔之間延伸的第二本體，第二本體被配置成當沿閥板至閥座方向進行查看時大致覆蓋第一本體的活動區(qū)域或含孔區(qū)(例如，暴露于流體的區(qū)域)。在一個實施例中，第二本體被配置成當沿閥板至閥座方向進行查看時基本上完全覆蓋第一本體的活動區(qū)域。

在一個實施例中，載板和閥板具有相對的內(nèi)和外表面，在其中至少一個上，適宜地為載板設有充當在兩個表面之間的間隔物的突起，從而在其之間保留有限間隙并避免靜摩擦。

在一個實施例中，載板和閥板具有分別被配置成一起充當擠壓膜阻尼器的相對的內(nèi)和外表面。以這種方式，在篩閥的正常操作期間，可防止在載板和閥板之間的接觸。

在一個實施例中，篩閥被配置成當流體流沿閥板至閥座方向通過篩閥時，特別是對于在其接近橫向閉合位置的橫向沖程的至少一部分(例如，在中間沖程后)生成提升力，其作用為向載板(即，沿遠離閥座的方向)提升至少一個閥板。以這種方式，在閉合事件中可按需要的時長保持閥板遠離閥座，即雖然閥板仍橫向偏離(橫向)閉合形態(tài)，但卻接近該橫向位置且不需要提前下降。隨著閥板接近閥的(橫向)閉合形態(tài)，通過閥板實現(xiàn)的對閥座的孔的逐漸堵塞將導致相對于在閥板下游的壓力的在閥板上游的靜態(tài)壓力的增加，其將克服提升力并向閥座推動閥板以沖著閥座進行密封。

這種篩閥可設有選定的空氣動力學特征/輪廓以與該流體流進行交互，優(yōu)選為在載板孔的周圍設有這些特征以與該流體流進行交互并生成提升力。這種特征可額外地被設于閥板孔或閥座孔或兩者的周圍。通常，將在篩閥中設有這種特征，在該篩閥中，載板和閥板的孔具有一對一的對準，優(yōu)選為具有大致相同的輪廓，且理想地，相同的對應性將適用于閥座孔。這種特征可選擇性地進行組合以達成一種篩閥，其在閉合事件中在沿橫向沖程的選定點上發(fā)生提升力的逆轉(zhuǎn)(即，生成作用為使閥板遠離載板移動的朝向閥座的相反的力)，這通常在橫向沖程的最后25％或最后15％或10％處(其中100％對應于(橫向)閉合的閥形態(tài))。

在一個實施例中，閥板經(jīng)一個或多個彈性支撐元件通過載板進行支撐，從而配置成允許閥板垂直于其自身平面相對于放松位置進行有限的移動(例如，遠離或朝向閥座的移動)。在一個實施例中，一個或多個彈性支撐元件被配置成緊密地約束至少一個閥板以使其跟隨載板在閥板平面中的移動，且同時允許在與該平面垂直的方向進行浮動移動。在一個實施例中，一個或多個彈性支撐元件被配置成生成趨向于遠離閥板的表面提升閥板的偏置力。

在一個實施例中，閥板與閥座相分離的間隔大于閥板和載板之間的間隔。這可能是閥板相關(guān)于載板的通常的靜止位置(例如，在彈性支撐元件支撐著閥板的放松位置)且可便于實現(xiàn)上述的空氣動力學控制。

在一個實施例中，至少一個閥板經(jīng)多個彈性支撐元件，優(yōu)選為在閥板上均勻分布的元件，在沿載板的多個位置點被操作性地連接至載板。

載板可通過允許其按需要橫向移動的任何合適的機構(gòu)進行支撐，通常在閥座上方的固定間隔處。優(yōu)選地，載板也是輕質(zhì)的，但這會使其由動態(tài)壓力負荷而易遭受朝向或遠離其與閥座的正常間隔的局部變形或位移。因此，根據(jù)其大小和強度，載板優(yōu)選為本身圍繞其外圍進行均勻或?qū)ΨQ地支撐，例如，僅通過一個或多個操作性致動器連接進行支撐或通過與支撐機構(gòu)的組合(例如，在與致動器連接相對的一側(cè)上)進行支撐和/或除了操作性致動器連接外，從通過其面積均勻分布的支撐件的上方和/或下方進行支撐。

在一個實施例中，載板是通過從允許其橫向移動并保持其在閥座上方的間隔的固定支撐結(jié)構(gòu)懸掛的一個或多個支撐彎曲部分所支撐。在一個實施例中，用于載板的一個或多個支撐彎曲部分在沿載板的多個位置點被連接至載板，優(yōu)選為均勻分布的以提供均勻的支撐。

在一個替代實施例中，載板由允許其在與閥座的平面相距固定間隔的平面內(nèi)進行橫向移動的輥引導機構(gòu)進行支撐。輥引導機構(gòu)可由閥座，即從載板的下方進行支撐或通過在載板上方的結(jié)構(gòu)進行支撐且優(yōu)選為圍繞載板的外圍進行設置。

在一個實施例中，載板被操作性地連接至致動器。其可直接通過致動器框架進行支撐。

在一個實施例中，載板被配置成進行橫向往復移動。

在一個實施例中，載板的每個孔具有隨著從載板的外表面的距離增加而橫截面積減小的截面。

在一個實施例中，截面具有錐形(例如，直的、階梯式或弧形的錐形)輪廓。在一個實施例中，錐形輪廓大致(例如，完全)圍繞孔的外圍延伸。

在一個實施例中，截面具有階梯式錐形輪廓(例如，單階輪廓)以實現(xiàn)橫截面積的第一次減小以及直的或弧形的錐形輪廓以實現(xiàn)橫截面積的進一步減小。

在一個實施例中，載板的每個孔具有位于第一限定的截面和載板的內(nèi)表面之間的進一步的截面，進一步的截面具有隨著從載板的外表面的距離增加而增加橫截面積以形成限定第一銳邊(例如，刃口)的第一向內(nèi)突出的外圍凸緣的錐形輪廓(例如，弧形的或直的錐形輪廓)。錐形輪廓(以及第一向內(nèi)突出的外圍凸緣)可大致(例如，完全)圍繞孔的外圍延伸。

在一個實施例中，閥板的每個孔具有截面，其具有隨著從閥板的外表面的距離增加而減小橫截面積以形成限定第二銳邊(例如，刃口)的第二向內(nèi)突出的外圍凸緣的錐形輪廓(例如，直的或弧形的錐形輪廓)。錐形輪廓(以及第二向內(nèi)突出的外圍凸緣)可大致(例如，完全)圍繞孔的外圍延伸。

以這種方式，可在閥板和載板之間的間隙的相對側(cè)上設有一對銳邊以形成低壓中空部，其可操作用于增加在閥板和載板之間的低壓區(qū)域且從而增加對相對于載板的在閥板的橫向定位中的小幾何誤差的容忍度。

在一個實施例中，當沿閥板至閥座的方向進行查看時，第一和第二銳邊具有基本相同的輪廓。

在一個實施例中，閥板的每個孔具有進一步的截面，其具有隨著從外表面的距離增加而增加橫截面積的在第二向內(nèi)突出的外圍凸緣和閥板的內(nèi)表面之間延伸的錐形輪廓(例如，弧形的或直的錐形輪廓)。在一個實施例中，錐形輪廓大致(例如，完全)圍繞孔的外圍延伸。

在一個實施例中，閥座設有豎柱以減少在所述閥閉合形態(tài)中在所述閥板和所述閥座之間的平面接觸的量。

在一個實施例中，閥座具有被配置成使流的橫向分量偏斜以生成具有在與從閥板至閥座方向相反的方向中的分量的流的外表面。

在一個實施例中，閥座的外表面包括多個偏斜輪廓，每個偏斜輪廓與閥座的各個孔相關(guān)聯(lián)。

在一個實施例中，每個偏斜輪廓包括大致圍繞至其各個孔的入口外圍延伸的凸起的唇部。

在一個實施例中，至少一個多孔閥板為柔性板狀構(gòu)件。

在一個實施例中，柔性板狀構(gòu)件能夠符合多孔閥座的面以提供密封。

本發(fā)明提供了空氣動力學特征在如上所述的篩閥中的用途，當流體流沿閥板至閥座方向通過篩閥時，該用途可選擇性地增加作用為向載板提升至少一個閥板的提升力。

此外，本發(fā)明提供了空氣動力學特征在如上所述的篩閥中的用途，在橫向行程移動的中間沖程部分后的閉合事件中當流體流沿閥板至閥座方向通過篩閥時，該用途可選擇性地生成作用為向載板推動至少一個閥板的提升力。優(yōu)選地，空氣動力學特征進行選擇以在閥板接近完全閉合的橫向沖程位置處在橫向沖程移動期間在選擇點上使提升力逆轉(zhuǎn)成為遠離載板推動至少一個閥板的向下的力。

本發(fā)明還提供了一種操作如上所述的篩閥的方法，其中篩閥在開放期間由于從閥座下方增加了流體壓力實現(xiàn)了從閥座的抬離，并在閉合期間由于從閥座以及至少結(jié)合在載板中的空氣動力學特征的上方增加了流體壓力向下移動至閥座上，且任選地，閥板和/或閥座還選擇性地增加作用為當流體流沿閥板至閥座方向通過篩閥時，優(yōu)選為在中間沖程橫向位置后向載板提升至少一個閥板的提升力。

本發(fā)明還提供了一種用于控制流體流的篩閥，其包括至少一個多孔閥板，其可相對于多孔閥座在孔未進行對準以阻止流體(例如，氣體)通過的閉合形態(tài)和孔進行對準以允許流體通過的開放形態(tài)之間橫向移動，其中至少一個閥板由多孔載板所支撐，多孔載板與至少一個閥板同步地進行橫向移動以隨至少一個閥板相對于閥座在開放和閉合形態(tài)之間移動保持在至少一個閥板的孔和載板的孔之間的預定橫向?qū)?，至少一個閥板可相對于載板沿垂直于閥座的平面的方向移動以當閥板從閉合形態(tài)發(fā)生橫向位移時允許閥板遠離閥座進行提升。

附圖說明

現(xiàn)在將僅參照附圖通過實例描述本發(fā)明，其中：

圖1至9為僅示出在篩閥內(nèi)的少量孔/岸的對準/幾何形狀的局部截面視圖，而圖11至16則全部地示出整個篩閥，即載板/閥板/閥座；

圖1A為在閉合形態(tài)中現(xiàn)有技術(shù)的篩閥的示意性側(cè)視圖；

圖1B為圖1A所示篩閥在開放形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖1C為圖1A所示篩閥在閉合期間在中間沖程形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖1D為圖1A所示篩閥在開放期間在中間沖程形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖2A為在閉合形態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的篩閥的示意性側(cè)視圖；

圖2B為圖2A所示篩閥在開放形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖2C為圖2A所示篩閥在閉合期間在中間沖程形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖2D為圖2A所示篩閥在開放期間在中間沖程形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖3為示出圍繞圖2A的篩閥的載板/閥板的流體流的示意性視圖；

圖4A至4C為在圖2A所示篩閥的載板和閥板之間的對準的替代形態(tài)的示意性視圖；

圖5示出用于圖2A所示篩閥中的彈性支撐元件在密封和未密封形態(tài)中的示意性視圖；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的篩閥在開放、中間沖程和閉合形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的篩閥在中間沖程形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的篩閥在中間沖程形態(tài)中的示意性側(cè)視圖；

圖9為根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的篩閥在開放形態(tài)中的示意性側(cè)視圖，其包括該閥的幾何輪廓放大的局部視圖；

圖10為比較用于在圖2A、圖7和圖9中示出的篩閥輪廓的所計算的上提性能的圖；

圖11A和11B為根據(jù)本發(fā)明的第六個實施例的篩閥的示意性平面和截面視圖；

圖12為圖11A和11B所示篩閥的示意性立體圖；

圖13為圖11A和11B所示篩閥的示意性分解圖；

圖14示出根據(jù)本發(fā)明的第七個實施例的篩閥的示意性立體圖；

圖15為圖14所示篩閥的示意性分解圖；以及

圖16A和16B為圖14所示篩閥的示意性平面和截面視圖。

具體實施方式

圖1A-1D

圖1A-D示出一種基于在WO2009/074800公開的現(xiàn)有技術(shù)閥的設計的篩閥10，篩閥10包括被設置在靜態(tài)閥座30和靜態(tài)保持板40之間的薄的柔性閥板20。閥板20可相對于閥座30和保持板40橫向移動并限定有第一陣列孔22，第一陣列孔22可在開放形態(tài)中與分別由閥座30和保持板40限定的第二和第三陣列的孔32、42對準。

圖1A示出在閉合形態(tài)中的閥板20覆蓋在閥座30上的篩閥10，其中第一孔陣列22未與第二和第三孔陣列32、42相對準以防止流體通過該閥。

圖1B示出在開放形態(tài)中的篩閥10，其中第一孔陣列22與第二和第三孔陣列32、42相對準以允許流體通過該閥。

圖1C示出在閥板的閉合期間在中間沖程形態(tài)中的閥板20。如果流體流沿閥板至閥座方向通過篩閥10，則沿閥板至閥座方向在閥板20上產(chǎn)生流體動態(tài)壓力負荷“P1”。如果閥板20在完成其橫向閉合運動前與閥座30相接觸，在閥板20上的壓力負荷則可在未完全閉合的位置上沖著閥座30進行閥板20的摩擦鎖定，從而阻礙對閥的正確操作。這可導致發(fā)動機故障或其性能的退化。

圖1D示出在閥板的開放期間在中間沖程形態(tài)中的閥板20。如圖所示，在打開時，閥板20充當簧片閥且通過增加在篩閥10的座側(cè)上的壓力“P2”而被抬離閥座30。由于閥板20很薄且從而每單位面積上的質(zhì)量小，因此其可特別快速地移動且可在閥板20已到達其開放形態(tài)前接觸靜態(tài)保持板40，從而可能降低閥的操作效率。

圖2A-2D

圖2A-D示出根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的篩閥110，其包括可相對于閥座130橫向移動的薄的柔性閥板120。閥板120和閥座130分別限定了第一和第二陣列的對準孔122、132。閥板120是通過可移動載板140進行支撐的，可移動載板140限定第三陣列的孔142且可操作以與閥板120同步地進行橫向移動，并且覆蓋閥板，以隨著閥板120相對于閥座130在開放和閉合形態(tài)之間的移動，使得第一和第三陣列的孔122、142之間保持預定的一對一的橫向?qū)?。載板140被配置成限制閥板沿垂直于閥座的平面的方向的移動，同時允許某種限制程度的移動以使閥板120向閥座130移動或遠離閥座130進行提升(例如，在閥板120從閉合形態(tài)發(fā)生橫向位移的同時或就在其之前進行提升)。

圖2A示出在閉合形態(tài)中閥板120覆蓋閥座130的篩閥110，其中第一和第三孔陣列122、142未與第二孔陣列132相對準以防止流體通過該閥。

圖2B示出在開放形態(tài)中的篩閥110，其中第一和第三孔陣列122、142與第二孔陣列132相對準以允許流體通過該閥。

圖2C示出在閥板的閉合期間在中間沖程形態(tài)中的閥板120。如果流體流沿閥板至閥座方向(這是比較有問題的流動方向)通過篩閥110，隨著閥開始接近閉合(橫向)位置，則沿閥板至閥座方向在閥板上產(chǎn)生向閥座推動閥板的流體動態(tài)壓力負荷“P3”，借助于覆蓋的載板140與閥板120的對準，載板140發(fā)揮作用以屏蔽閥板120(的實心區(qū)域)以免受到全部壓力負荷的影響，從而降低在閉合事件中向閥座130推動閥板120的速度。

圖2D示出在閥板的開放期間在中間沖程形態(tài)中的閥板120。如圖所示，閥板120是通過從篩閥110的座側(cè)增加壓力“P4”而被抬離閥座130的，但由于共同移動的載板140，閥板則不會有接觸靜態(tài)表面從而在壓力負荷下會經(jīng)摩擦鎖定而鎖定的風險。此外，位于閥板120和載板140之間的流體可充當擠壓膜阻尼器，其作用為使閥板120向載板140的前進減慢且有助于防止在篩閥的正常操作期間在這些部分之間發(fā)生接觸。

如在圖3中所示，第一和第三孔陣列122、142可進行配置以當沿閥板至閥座的方向進行查看時，使載板140完全蓋住閥板120的實體部分，從而提供對閥板120的完全屏蔽(即，當沿閥板至閥座方向觀看時，在一對一對準中的每個孔對均具有大致相同的輪廓，從而使各個板塊(land)(實心區(qū)域)是共同延伸的。然而，如在圖4A至4C中所示，第一和第三孔陣列122、142還可被配置成當沿閥板至閥座方向進行查看時僅大致蓋住閥板120的實體部分(即，載板的板塊較小)，從而僅提供對閥板120的局部屏蔽。

如在圖5中所示，閥板通常將經(jīng)一個或多個彈性支撐元件150被載板140所支撐，該彈性支撐元件被配置成允許閥板120相對于在閥座130和載板140之間的放松位置而遠離或朝向閥座130作有限移動。以這種方式，“浮動”閥板被設置為機械偏置的以在放松位置中保持定向，彈性支撐元件150提供了偏置力，其有助于當不需要抵住閥座130而密封閥時將閥板120抬離閥座130。彈性支撐元件150可包括板簧元件。

圖6至9

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的篩閥210，其包括可相對于閥座230橫向移動的薄的柔性閥板220。與篩閥110相同的是，閥板220和閥座230分別限定第一和第二陣列的可對準孔222、232，且閥板220是經(jīng)彈性支撐元件(未示出)通過限定第三陣列的孔242的可移動載板240進行支撐的，可移動載板240可操作地與閥板220同步地進行橫向移動以隨著閥板220在開放和閉合形態(tài)之間相對于閥座230的移動而保持在第一和第三陣列的孔222、242之間的預定的一對一的橫向?qū)省?/p>

具有共同移動的對準的載板的圖2至5所示的第一實施例的篩閥110具有簡單的孔(例如，直邊)。這便于進行閥的打開并提供針對閥閉合的一些屏蔽。然而，圖6至9所示的篩閥實施例額外地結(jié)合了所選的空氣動力學特征，其相對于橫向沖程移動的程度主動控制閥板下降至閥座上以改善閉合事件的可靠性。如下面將描述的，這種空氣動力學特征可在閥板上生成向上的提升力，其將閥板和載板一起推動以在橫向沖程期間防止閥板過早地掉落至閥座上的，接下來在沖程的稍后時間發(fā)生力的逆轉(zhuǎn)，其促使閥板隨后掉落在閥座上；力的逆轉(zhuǎn)所發(fā)生的點可進行選擇性的調(diào)整以適合特定篩閥和操作條件。

篩閥210因此不同于篩閥110，這是因為篩閥210是通過使用空氣動力學特征進行配置，以生成作用為當流體流沿閥板至閥座的方向通過篩閥時提升閥板220遠離閥座230(向上的雙箭頭)的提升力，并且當閥板220被橫向定位以使其接近或位于(橫向)閉合形態(tài)中，且需要使閥板下降時，在相反的方向(向下的雙箭頭)上生成力。

在該實施例中，空氣動力學閥板控制是通過使第三陣列的孔242中的每個孔具有限定錐形橫截面輪廓的內(nèi)表面244而實現(xiàn)的，其中錐形橫截面輪廓具有隨著從載板240的外表面246的距離增加而線性減小的橫截面積，從而創(chuàng)建銳邊(例如，刃口)248，圍繞該銳邊248該流將打開載板的現(xiàn)有的每個孔。

圖6示出用于各個板的少量的各個孔的篩閥的閉合事件，其中流體流正從閥板通向閥座的方向且可能會有產(chǎn)生沖著閥座的過早壓力鎖定的風險。因此，位置1(橫向沖程的0％)示出開始于閥板即將從(橫向)的開放形態(tài)橫向離開的閉合事件，至位置2，其中閥板處于約中間沖程處，至位置3，其中閥板已達到(橫向)閉合形態(tài)(100％橫向沖程)且最后至位置4(100％橫向沖程)，其中閥已下降以沖著閥座進行密封。

如圖所示，在閥開放位置(位置1)上，隨著流體通過載板孔242，流體發(fā)生偏斜。隨著流體隨后通過閥板和閥座孔222、232，流體通過在閥板220和載板240之間的第一間隙260以及在閥板220和閥座230之間的第二間隙265。如果第二間隙265比第一間隙260寬，與在閥板220的邊緣上的量相比，更大量的流將沖擊閥座230的邊緣，從而相對于大約在載板240上方的流的靜態(tài)壓力下的第一間隙260來說，其導致第二間隙265中有很小的壓力上升。因此，生成很小的提升力以促使閥板220向載板240移動。隨著閥板在開放形態(tài)和閉合形態(tài)之間橫向移動，則會繼續(xù)生成該力，只要第二間隙265比第一間隙260更寬即可。

在中間沖程的閥位置2上，進一步的空氣動力學機構(gòu)有助于提升閥板220遠離閥座230，這是因為通過載板240偏斜的流的橫向分量經(jīng)歷了圍繞錐形載板孔242的每個銳邊248的流方向的急劇變化。這種急劇的方向變化導致在弧形流的內(nèi)側(cè)上產(chǎn)生比外側(cè)更低的壓力且從而相對于第二間隙265降低在第一間隙260中的壓力。該流方向的變化越急劇并且越接近第一間隙260的端部，就越有效地降低在第一間隙260中的壓力。如果內(nèi)表面244的斜角是呈橫向較淺的，這就會導致圍繞與閥板220的上邊緣緊鄰的載板240邊緣的更激進的流方向的變化。由于在弧形流的側(cè)面上所降低的壓力大約是與對于給定的流速的流的曲率半徑成反比降低的，這在該局部點上導致了增強的壓降。由于第一間隙260僅與該流的該區(qū)域成流體連通，也降低了在第一間隙260中的壓力。

此外，由于通過閥板220/載板240的橫向移動而暴露了閥座230的上表面234，沖擊在其上的流導致了在所暴露的上表面234上的壓力上升。由于在閥座孔232內(nèi)的壓力當前低于在閥板220上的壓力，這導致生成通過第二間隙265的斜向一邊的流體流的橫向壓力差。該斜向一邊的流必須轉(zhuǎn)向以通過閥座孔232且在垂直方向上的這種加速度在閥板220的下表面上產(chǎn)生了增加的壓力。

隨著閥板220/載板240橫向移向封閉狀態(tài)(見位置3)，由于使得第一和第三孔陣列222、242相對于第二孔陣列232不再對準的移動而導致的流阻塞，穿過篩閥210的壓降逐漸增加。這導致在閥板220上方的靜態(tài)壓力(即，在閥板220的載體側(cè)上)相對于在閥板220下方的靜態(tài)壓力增加。由于在靜態(tài)壓力中的這種相對變化增加，其也會導致在第一間隙260中的壓力相對于在閥板220下的壓力增加，且因此在閥板220上的凈壓力將逆轉(zhuǎn)方向且將向閥座230推動閥板220。

以這種方式，提供了一種篩閥，其中當閥板220從閉合形態(tài)發(fā)生位移時保持閥板220遠離閥座230并僅當閥板220接近或完全在閉合形態(tài)中時沖著閥座230推動閥板220。

圖7示出基于篩閥布置210(據(jù)此標記相應的特性)的替代的篩閥布置210’，其中閥板和閥座結(jié)合有空氣動力學特征。增強的閥座230’具有通往閥座230’的第二孔陣列232’的各個孔的入口，其是由突出于在相鄰孔之間延伸的上表面234’的平坦區(qū)的凸起的外圍唇部236形成的。提供凸起的外圍唇部236使沿第二間隙265’的流的橫向分量在閥座230’上方更緩慢地移動(且因此在更高的壓力下)并生成向上的流分量。這產(chǎn)生方向上更激進的變化，從而使通過孔232’的流轉(zhuǎn)向。隨著在該弧形流外側(cè)上的壓力相對于在內(nèi)側(cè)上的壓力增加且該流直接向上沖擊至閥板220’的下表面224上，凸起的外圍唇部236發(fā)揮作用以沿閥座至閥板的方向產(chǎn)生增加的壓力負荷，以加強當閥板從閉合形態(tài)位移時空氣動力學的提升作用。凸起的外圍唇部236的進一步的優(yōu)點是當閥板220’在閉合形態(tài)中時，在閥板220’和閥座230’之間的接觸區(qū)域減少，從而減少在打開時抵抗閥的提升的吸引負荷。

凸起的外圍唇部236可具有如圖所示的直的外壁輪廓或替代地具有弧形的外壁(例如，通過在相鄰的孔之間具有凹的上表面的閥座所形成的)。

圖8示出基于篩閥布置210(據(jù)此標記相應的特性)的具有增強的載板240”的進一步的替代篩閥布置210”，其中第三陣列的孔242”的每個孔限定內(nèi)表面244”，其具有第一錐形橫截面輪廓244A和第二錐形橫截面輪廓244B，第一錐形橫截面輪廓244A帶有單階輪廓用于實現(xiàn)橫截面區(qū)域的第一次減小的，第二錐形橫截面輪廓244B具有隨著從載板240”的外表面246”的距離增加而線性減小的橫截面區(qū)域。以這種方式，減小了孔輪廓的有效的斜角。反過來，這進一步地減少了流方向的變化半徑且進一步地減少了在載板240”的銳邊248”的壓力。如果需要的話，可在載板240”的下側(cè)上設有小的突出元件/間隔件270”以確保在載板240”和閥板220”之間總具有有限間隙，因此便于從載板移開閥板(例如，在關(guān)閉時)。然而，這也可以通過擠壓膜效應或設置用于從載板支撐閥板的支撐元件的構(gòu)造而實現(xiàn)。

圖9示出基于用于結(jié)合在前面的篩閥設計中所討論的空氣動力學特征的容錯設計的根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的篩閥310的一個實例。

篩閥310包括限定第一陣列的孔322的薄的柔性閥板320且可相對于限定可與第一陣列的孔322進行對準的第二陣列的孔332的閥座330橫向移動(第二陣列的孔332中的每一個均具有凸起的外圍唇部336形成的入口，該外圍唇部突出于在相鄰孔之間延伸的閥座330的上表面334的平坦區(qū))。閥板320是通過限定第三陣列的孔320的可移動載板340進行支撐的，該第三陣列的孔342是經(jīng)在多個連接位置連接至載板340的多個彈性支撐元件342(未示出)而相對于閥板320進行橫向固定的，從而允許閥板320相對于放松位置可遠離和朝向閥座330進行有限的移動(從而改變在閥板320和載板340之間的第一間隙360和在閥板320和閥座340之間的第二間隙365的寬度)，且同時保持在第一和第三陣列孔322、342之間的預定的一對一的對準。

如圖9中所示，第三陣列的孔342的每個孔限定了內(nèi)表面344，其具有第一錐形橫截面輪廓344A，其具有包括第一和第二階梯345A、345B的階梯式輪廓，從而實現(xiàn)隨著外表面346的距離增加而減小橫截面積；以及隨后的弧形的錐形橫截面輪廓344B，其具有隨從載板340的外表面346的距離增加而增加的橫截面積，從而形成構(gòu)成第一刃口344D的第一向內(nèi)突出的外圍凸緣344C。

第一陣列的孔322的每個孔限定內(nèi)表面324，其具有第一弧形的錐形橫截面輪廓324A，其具有隨著閥板320的外表面326的距離增加而減小的橫截面積；以及隨后的第二弧形的錐形橫截面輪廓324B，其具有隨著從閥板320的外表面326的距離增加而增加的橫截面積，從而形成構(gòu)成第二刃口324D的第二向內(nèi)突出的外圍凸緣324C，該第二刃口324D具有與第一向內(nèi)突出的外圍凸緣344C的第一刃口344D大致相同的輪廓。第一和第二刃口324D、344D一起限定了位于第一間隙360入口的弧形的中空部362的相對端。

第一錐形輪廓344A使橫向流體流遇到刃口344D并轉(zhuǎn)向通過閥座孔332或至第二間隙365中，從而使在中空部362中的流處于相對于在載板340上的靜態(tài)壓力而言降低的壓力下。該流體區(qū)域與也被暴露于該降低的壓力下的第一間隙360連通。有利的是，中空部362的作用為放大在閥板320和載板340之間的低壓區(qū)的大小并使組件對于偏離理想幾何形狀的小的幾何變化，如相對于載板的閥板邊緣定位中的小的幾何誤差的敏感性大大降低。這反過來允許對幾何形狀進行良好的調(diào)整以控制用于特定實施例的閉合點。

外圍唇部336、第一和第二錐形輪廓324A、324B、第二階梯345B和錐形輪廓344B可通過本領(lǐng)域中任何已知的方法形成，這特別取決于大小(例如，厚度)、材料和被施加至各個載板、閥板和閥座組件的處理和/或涂層。

圖10

參照圖10，這是示出為各種篩閥的幾何形狀計算出來的在開放和閉合形態(tài)之間沖著橫向位置而作用在閥板上的局部動態(tài)力的圖(0％表示完全開放形態(tài)且100％表示完全閉合形態(tài))，其用于說明在預定的流條件下的預期的閉合位置。作用于篩閥110上的力被示為虛線X，而線Y和Z則涉及稍后描述的篩閥210’(圖7)和篩閥310(圖11)。

可以看出平坦的篩閥110(線X)幾乎沒有經(jīng)歷在其閥板上的向上的提升力，反而在其大部分的沖程中僅受到了向下的力。例如，這可能適于在具有慢流體流的環(huán)境中進行操作的閥。圖7(線Y)和11(線Z)的篩閥在超過75％的沖程中示出向上的提升力；在更苛刻的環(huán)境下使用的閥中，這可提供在已達到完全閉合的沖程位置前對沖著閥座的意外壓力鎖定的良好抗力。與圖11的閥板相比，圖7的閥板示出更急速且更早的力逆轉(zhuǎn)且將因此更重且更早地掉落至閥座上。然而，后者的閥具有的優(yōu)點是其輪廓對幾何誤差的容忍度更大，從而可良好地調(diào)整力逆轉(zhuǎn)點以適應閥的操作。

圖11至-13

圖11至13示出根據(jù)本發(fā)明的第六個實施例的整個閥。圖14至16示出根據(jù)本發(fā)明的第七個實施例的整個閥布置。這些圖示出支撐載板以使其可橫向移動且同時保持相對于閥座的固定間隔的兩個替代方式。那些實施例的篩閥中的任一個均可且在圖2至9中示出的實施例中的任一個進行組合，其示出關(guān)于特定孔的細節(jié)，如優(yōu)選的孔輪廓或關(guān)于各個載板、閥板或閥座的面的細節(jié)。

圖11至13示出篩閥500，其包括由多個載體支撐彎曲部分560支撐的載板540，載體支撐彎曲部分560從固定支撐結(jié)構(gòu)(未示出)懸掛且通過焊點560a在四個位置被連接至載板540，如在圖11B中所示。在使用中，載板540經(jīng)致動器臂548而以與在其自身平面中的致動器臂相對齊的方式往復地橫向滑動，這是在閥座530上固定間隔處且沿在開放形態(tài)和閉合形態(tài)之間的方向進行的，其中在開放形態(tài)中，第一和第三孔陣列522、422與第二孔陣列532相對準以允許流體流通過閥，且在閉合形態(tài)中，第一和第三孔陣列522、542未與第二孔陣列532對準以阻止流體流通過閥。圖13為各個彎曲部分560、載板540、閥板520和閥座530的分解圖。如可在圖13中看出的，閥板520是通過與閥板一體成形的且被固定附至上方載板540的彈性元件528進行支撐的，從而允許閥板相對于載板540浮動。彈性元件528為細長的元件，其細長的軸線與線性往復移動成平行對齊，從而使彈性元件528和彎曲部分560樞轉(zhuǎn)以按與往復移動相對齊的弧線稍稍擺動。用于載板的支撐彎曲部分560優(yōu)選為在沿還附著有彈性元件的載板的多個位置點被連接至載板，因此支撐彎曲部分560和彈性元件共同位于載板上。

圖14至-16

圖14至16示出篩閥600，篩閥600包括由安裝在閥座630上的輥引導機構(gòu)660支撐的載板640。該機構(gòu)包括被固定附至閥座630且設有適于接收和限制輥662的圓形槽663的豎柱664，輥662還被限制在被固定附至載板640的殼體665內(nèi)，從而允許載板640相對于閥座630且在其上方固定間隔處進行橫向的前后移動。該布置是通過在豎柱664上方先放置閥板620再放置載板640、將輥662插入其槽663中且隨后將其限制在被固定安裝至載板640的殼體665內(nèi)而進行裝配的，從而通過源于閥座630的豎柱664牢牢地支撐后者。該布置具有的優(yōu)點是緊湊且容易進行密封。圖14示出具有六個輥機構(gòu)660的組裝的篩閥600。

在使用中，載板640經(jīng)致動器臂648平行于其自身的平面往復地橫向滑動，這是在閥座630上固定間隔處且沿在開放形態(tài)和閉合形態(tài)之間的方向進行的，其中在開放形態(tài)中，第一和第三孔陣列622、642與第二孔陣列632相對準以允許流體流通過閥，且在閉合形態(tài)中，第一和第三孔陣列622、642未與第二孔陣列632對準以阻止流體流通過閥。圖15為輥導665、載板640、閥板620和閥座630的分解圖。閥板620再次由沿與致動器臂(及其移動線)相同的方向延伸的彈性元件628支撐，該元件與閥板一體成形且被固定附至上面的載板640以允許閥板相對于載板640浮動。

上述實施例僅用于說明本發(fā)明而不得被認為是限制。特別地，對閥座上方和下方的參照不得被認為是限制，這是因為篩閥在使用中可采用任何方向。