專利名稱：閥門組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件的領(lǐng)域，這些閥門組件包括但不限于電子可控制的閥門組件。
背景技術(shù)：
流體工作機(jī)器包括受流體驅(qū)動的和/或驅(qū)動流體的機(jī)器，如泵、馬達(dá)、以及可以在不同的運(yùn)行模式下或者作為一個泵或者作為一個馬達(dá)而起作用的機(jī)器。雖然將參照其中流體是一種液體(如，一種通常不可壓縮的液壓液)的應(yīng)用對本發(fā)明進(jìn)行說明，但可替代地該流體可以是一種氣體。當(dāng)流體工作機(jī)器作為泵來運(yùn)行時，一個低壓歧管典型地用作流體的一種凈來源點(diǎn) (net source)而一個高壓歧管典型地用作流體的凈匯收點(diǎn)(net sink)。當(dāng)流體工作機(jī)器作為一個馬達(dá)來運(yùn)行時，一個高壓歧管典型地用作流體的凈來源點(diǎn)而一個低壓歧管典型地用作流體的凈匯收點(diǎn)。在本說明書以及所附權(quán)利要求之中，術(shù)語“高壓歧管”以及“低壓歧管”是指彼此相對具有更高和更低壓力的歧管。在高壓和低壓歧管之間的壓力差、以及在高壓和低壓歧管中壓力的絕對值將取決于應(yīng)用。一種流體工作機(jī)器可以具有一個以上的低壓歧管并且可以具有一個以上的高壓歧管。本發(fā)明涉及適合用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個歧管之間的流體流動的閥門組件。這些閥門組件包括一個閥門構(gòu)件以及閥座并且相應(yīng)地是面座式的。根據(jù)本發(fā)明的閥門組件可以是對于廣泛類型的流體工作機(jī)器有用的。然而，關(guān)于本發(fā)明的問題現(xiàn)將參照適合用于已知的流體工作機(jī)器的閥門組件的特定實(shí)例進(jìn)行討論，該流體工作機(jī)器包括多個具有周期性變化容積的工作室，其中通過這些工作室的流體的排量是在一個逐周期的基礎(chǔ)上并且按照與工作室容積的多個周期成定相的關(guān)系由多個電子可控制的閥門來調(diào)節(jié)以便確定從該機(jī)器中經(jīng)過的流體的凈通過量。例如，EP 0 361 927披露了一種方法，該方法按照與工作室容積的多個周期成定相的關(guān)系通過打開和/或關(guān)閉多個電子可控制的提升閥來控制從一個多室泵中經(jīng)過的流體的凈通過量，以便在該泵的多個單獨(dú)的工作室與一個低壓歧管之間調(diào)節(jié)流體連通。其結(jié)果是，多個單獨(dú)的室是在一個逐周期的基礎(chǔ)上通過一個控制器可選擇的，以便或者將流體排移一個預(yù)定的、固定的流體容積或者經(jīng)歷一個沒有流體凈排量的空轉(zhuǎn)周期，由此使得該泵的凈通過量能夠與要求動態(tài)地相匹配。EP 0 494 236發(fā)展了這一原理并且包括了多個電子可控制的提升閥，這些提升閥在多個單獨(dú)的工作室與一個高壓歧管之間調(diào)節(jié)流體連通， 由此協(xié)助提供在交變的運(yùn)行模式下或者作為泵或馬達(dá)起作用的一種流體工作機(jī)器。EP 1 537 333引入了部分周期的可能性，從而允許多個單獨(dú)的工作室的多個單獨(dú)的周期來排移多個不同的流體容積中的任何一個以便更好地與要求相匹配。這種類型的流體工作機(jī)器要求快速地打開和關(guān)閉電子可控制的閥門，這些閥門能夠調(diào)節(jié)流體流入和流出一個工作室，離開和進(jìn)入低壓歧管(而在某些實(shí)施方案中是高壓歧管)。調(diào)節(jié)一個工作室與低壓歧管之間的流體流動的電子可控制的閥門典型地被定向?yàn)槭沟迷撻y門構(gòu)件(例如，提升閥頭)在與在一個排氣沖程(其中流體被排放到該低壓歧管) 的過程中通過閥座的流體方向相同的意義上移動。在一個空轉(zhuǎn)排出沖程的過程中，其中在先前的吸入沖程中從該低壓歧管所接收的流體被返回到該低壓歧管，流體流動的峰值速度是非常高的。在這些情況下，從至少四種不同的現(xiàn)象產(chǎn)生的力(現(xiàn)將對其說明)將提升閥頭推向閥座。1.為了有助于以最小的能量損失的快速流體流動同時使提升閥頭必須行進(jìn)通過的距離最小化，有利的是使該流體流動路徑的截面積最大化，使閥座和提升頭之間的間隙最小化，并且使圍繞提升頭的剩余部分的流體容積最大化。這意味著在提升頭和閥座之間的間隙內(nèi)流體最快地流動。其結(jié)果是，存在一種與壓降相關(guān)的動能，這種動能在提升閥頭和閥座之間處于其最大值(導(dǎo)致最小的流體壓力)，這種力所起的作用是將閥門關(guān)閉。與動能相關(guān)的力與流體速度的平方以及流體密度成比例并且這種力在吸入以及排出沖程的過程中都施加。2.由跨越提升閥頭的表面的流體的流動產(chǎn)生的粘滯性拖曳力沿著一條切向作用在提升頭表面上。因?yàn)樵陉P(guān)閉方向上總是存在一個提升頭表面切向分量，所以在排氣沖程的過程中粘滯性拖曳力所起的作用是拉動提升閥關(guān)閉。粘滯性拖曳力與流體速度和流體粘度的積成比例，并且在低溫下是特別重要的。3.當(dāng)流體分開并且轉(zhuǎn)向越過提升閥頭的前部時，它必須隨著其形狀的變化進(jìn)行內(nèi)部切變。這導(dǎo)致了在提升閥頭的上游表面上的一個高壓區(qū)以及在向內(nèi)表面上的一個低壓區(qū) (其中轉(zhuǎn)向的流動重新匯合)。所產(chǎn)生的壓差所起的作用是關(guān)閉提升閥。切變力與流體速度和流體粘度的積成比例，并且在低溫下也是特別重要的。4.流體質(zhì)量還必須垂直于流動的軸線而加速，這樣它圍繞提升閥頭而轉(zhuǎn)向。這種加速提高了位于提升閥芯處的流體內(nèi)的壓力并且因此還施加了垂直于正圍繞其轉(zhuǎn)向的面的力(所謂的“噴射效應(yīng)”)。這些力被提升閥頭所感受并且，因?yàn)檫@些提升閥頭典型地具有錐形或彈頭形狀的上游表面以減小切變力，所以所產(chǎn)生的力在提升閥芯的關(guān)閉方向上具有一個分量。這些與加速相關(guān)的力與流體密度和流體速度的積成比例。所產(chǎn)生的這些力的大小根據(jù)溫度、流體粘度、瞬時流動速度以及閥門的構(gòu)形而變化。例如，在某些閥門中，流體在閥門構(gòu)件和閥座之間流動之前撞擊到閥門構(gòu)件的側(cè)面上， 而不是上游表面上，從而影響了這些力的相對大小。作為這些力的結(jié)果，可能存在著一種發(fā)生非本意的泵送沖程的危險，其中流體并沒有按照控制器的要求被排移。這可以顯著地影響一個流體工作機(jī)器的性能(特別是在低溫下)并且可能是危險的。簡單地通過提供更強(qiáng)的磁場來克服這些力以保持閥門的開放是不實(shí)際的，因?yàn)檫@將增加閥門的功率消耗并且減慢閥門的釋放。類似的問題在其他類型的流體工作機(jī)器中也可能產(chǎn)生，其中流體在至少某些操作條件下的過程中在與閥門構(gòu)件移向閥座以便關(guān)閉閥門的相同意義上流動通過閥座。本發(fā)明的目的是提供一種適合于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件，其中這四種力中一些或所有的影響被減輕或消除。這在某些實(shí)施方案中是通過減小或移除這四種力中的一個或多個并且由此減輕或消除一些或所有這四種力的影響而實(shí)現(xiàn)的。通過減輕一些或所有這四種力的影響，在錯誤時間關(guān)閉閥門的可能性被降低，并且在某些情況下可以降低閥門組件的功率消耗。該閥門還可以具有比其他情況下更長的工作壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個第一方面，在此提供了一種用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件，該閥門組件包括一個包含閥座的閥體， 一個延伸通過該閥體的流體通道，以及一個包含閥門構(gòu)件的移動構(gòu)件；該閥門構(gòu)件在一個開放位置(其中該閥門構(gòu)件與該閥座被分隔開并且流體可以流動通過該流體通道)與一個關(guān)閉位置(其中該閥門構(gòu)件與該閥座處于密封接觸從而阻止流體流動通過該流體通道)之間是可運(yùn)行的；該閥門組件限定了以一種第一流體流動模式在該閥門構(gòu)件和閥座之間穿過并且進(jìn)入該流體通道的一個流體流動路徑；其特征在于，該閥門組件進(jìn)一步包括在該閥門構(gòu)件的上游以便減小一個或多個力的一個隔板，否則的話這個或這些力作為流體流動的結(jié)果將作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。該隔板應(yīng)該是可運(yùn)行的以便減小一個或多個力，否則的話這個或這些力將作為流體流動的結(jié)果而作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。因此，該隔板應(yīng)該被形成并且安排為減小一個或多個力，否則的話這個或者這些力將作為流體流動的結(jié)果而作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。通過否則話將作為流體流動的結(jié)果而作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座的一個或多個力的說法，我們是指如果不存在該隔板的話將會作用在該閥門構(gòu)件上的或?qū)蟮倪\(yùn)動力，這些運(yùn)動力是由流體鄰近該閥門構(gòu)件的運(yùn)動所產(chǎn)生的力，例如以上提及的四種力中的一些或全部。這與從靜壓力所產(chǎn)生的力是不同的。該隔板可以被形成并且安排為通過在該閥門處于該開放位置時是出于直接位于在該閥門構(gòu)件上游的一種屏障的形式來減小所述力。通過上游一詞，我們是指在該第一流體流動模式中的上游。因此，該隔板典型地屏蔽了該閥門構(gòu)件的一個表面(典型地閥門構(gòu)件的所有或部分上游表面)而免于流體流動，否則的話這種流動在第一流體流動模式中將施加一個力從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。優(yōu)選地，該隔板是可運(yùn)行的(例如被形成并且安排為)以便減小或消除越過該閥門構(gòu)件的表面在該閥門構(gòu)件的一個表面的切向上的粘滯性拖曳力，否則的話這些粘滯性拖曳力在第一流動模式中將作為流體流動的結(jié)果而將作用在該閥門構(gòu)件上而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。優(yōu)選地，該隔板是可運(yùn)行的(例如被形成并且安排為)以便減小或消除由該閥門構(gòu)件的上游的流體的切變所造生的壓差而產(chǎn)生的力，否則的話這些力在第一流體流動模式中作為流體流動的結(jié)果將作用在該閥門構(gòu)件上而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。優(yōu)選地，該隔板是可運(yùn)行的(例如被形成并且安排為)減小或消除由具有垂直于流動的軸線的分量的流體的加速所產(chǎn)生的與加速相關(guān)的力，否則的話這些力在第一流體流動模式中作為流體流動的結(jié)果將作用在該閥門構(gòu)件上而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。優(yōu)選地，當(dāng)該閥門構(gòu)件處于該開放位置時，該隔板被直接地安排(例如定位)在該閥門構(gòu)件的上游。因此，可以將至少一些所述力施加在該隔板上而不是該閥門構(gòu)件上。優(yōu)選地，該隔板被固定地安裝到該閥門組件上。典型地，該隔板被固定地安裝到該閥體上。優(yōu)選地，該隔板被安排(例如，定位)為屏蔽該閥門構(gòu)件的一個表面(典型地該閥門構(gòu)件的所有或部分上游表面)而免于流體流動，否則的話這種流動在第一流體流動模式中將施加力從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。因此，在該閥門構(gòu)件的上游側(cè)典型地形成了沒有或具有最小流體流動的一個區(qū)域。該隔板可以被形成并且安排為使得該流體流動路徑不延伸越過該閥門構(gòu)件的上游表面的一部分。該閥門組件可以被安排為在第一流動模式中，所接收的流體朝向該隔板流動并且由該隔板圍繞該閥門構(gòu)件的周邊轉(zhuǎn)向。典型地，該隔板延伸越過該閥門構(gòu)件的整個上游接觸表面積。然而，通過利用一個隔板可以實(shí)現(xiàn)一些由于流體流動的力的減小，該隔板延伸越過該閥門構(gòu)件的上游接觸表面積的一部分。該隔板可以包括一個隔板邊緣，該隔板邊緣至少部分地圍繞該閥門構(gòu)件的周邊延伸。該隔板典型地將在該第一流體流動模式中流向該隔板的流體圍繞該閥門構(gòu)件的周邊轉(zhuǎn)向。該閥門構(gòu)件可以是未穿孔的并且該隔板可以延伸越過該閥門構(gòu)件某些或全部表面，該表面在該第一流體流動模式中是在上游的。該閥門構(gòu)件可以包括一個或多個孔。例如，該閥門構(gòu)件可以是包含一個或多個孔的環(huán)形閥。在這些情況下，該隔板典型地將流向該隔板的流體既圍繞該隔板的外周邊又通過這一個或多個孔進(jìn)行轉(zhuǎn)向。有利的是將流體圍繞一個閥門組件中的閥門構(gòu)件進(jìn)行轉(zhuǎn)向，該閥門組件用于調(diào)節(jié)一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動，并且不降低該閥門構(gòu)件的上游(在第一流體流動模式中)的流體的壓力，從而有助于一個流體工作機(jī)器中所要求的快速流體流動。典型地，該閥門組件限定了該流體流動路徑使得在該第一流體流動模式中，流體總體上平行于(例如與其平行)該閥門構(gòu)件在該開放位置和該關(guān)閉位置之間的運(yùn)動而撞擊到該隔板上。在這種配置中隔板的效果是尤其高的。該隔板和該閥門構(gòu)件可以是同軸的。該移動構(gòu)件可以包括一個閥桿。典型地，力是例如通過一個致動器(例如整合到或聯(lián)接到該移動構(gòu)件上并且由電磁體可致動的一個磁極)穿過該閥桿傳遞的，該閥桿可以例如在該閥門構(gòu)件的上游亦或在下游(在該第一流體流動模式中)延伸。該隔板可以包括一個孔，例如，其中該閥桿在該閥門構(gòu)件的上游延伸，該閥桿可以從該孔中延伸。然而，該隔板可能需要是軸對稱的。例如，該閥桿可以穿過該隔板內(nèi)的孔而不是該隔板的中央而延伸。該隔板可以具有多個邊緣并且，在這種情況下，該流體流動路徑可以僅與該隔板的某些邊緣(例如，一個外邊緣或內(nèi)邊緣或并非所有的邊緣)鄰接。例如，在該隔板是一個環(huán)形隔板的情況下，該流體流動路徑可以僅穿過該環(huán)的外邊緣或內(nèi)邊緣而延伸。 可能的情況是該閥桿通過與該隔板的至少一個邊緣(例如該環(huán)形隔板的內(nèi)心邊緣)對接而至少部分地將流體流動通路與該隔板分開。典型地，該閥門組件限定了該流體流動路徑，這樣使得在該第一流體流動模式中， 流體總體上從一個單一方向(例如通過一個單一端口)撞擊到該隔板上。因此本發(fā)明擴(kuò)展到一種用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件，該閥門組件包括一個包含閥座的閥體，一個延伸通過該閥體的流體通道，以及一個包含閥門構(gòu)件的移動構(gòu)件；該閥門構(gòu)件在一個開放位置，其中該閥門構(gòu)件與該閥座被分隔開并且流體可以流動通過該流體通道，與一個關(guān)閉位置，其中該閥門構(gòu)件是與該閥座處于密封接觸從而阻止流體流動通過該流體通道，之間是可運(yùn)行的；該閥門組件限定了以一種第一流體流動模式在該閥門構(gòu)件和閥座之間穿過并且進(jìn)入該流體通道的一個流體流動路徑；其特征在于，該閥門組件包括一個隔板，該隔板直接地定位在該閥門構(gòu)件的上游以便在第一流體流動模式中將流體圍繞該閥門構(gòu)件的周邊轉(zhuǎn)向。在這個安排中，該隔板在第一流體流動模式操作中將流體圍繞該閥門構(gòu)件的周邊轉(zhuǎn)向。優(yōu)選地，當(dāng)該閥門構(gòu)件處于該開放位置時，并且典型地還有當(dāng)該閥門構(gòu)件處于該關(guān)閉位置時，該閥門構(gòu)件和隔板被形成并且安排為限定其間的一個包含流體的容積。優(yōu)選地，該閥門構(gòu)件和隔板被形成并且安排為當(dāng)該閥門處于該開放位置時避免在該閥門構(gòu)件的多個協(xié)作面和隔板之間形成一個擠壓薄膜，否則的話這將限制該閥門組件的打開。該閥門組件典型地包括一個入口，通過該入口流體以第一流動模式被接收。該隔板可以被定位在該入口和該閥門構(gòu)件中間。然而，在某些實(shí)施方案中，該隔板在該入口的上游延伸。該隔板可以作為一個沖壓的金屬片來形成。該隔板可以包括一個移動構(gòu)件，該構(gòu)件引導(dǎo)一種構(gòu)造(例如一個孔)，該構(gòu)造被安排為與該移動構(gòu)件協(xié)作并且引導(dǎo)該移動構(gòu)件(優(yōu)選的是該閥門構(gòu)件)。該閥門構(gòu)件典型地包括一個下游表面，其至少一部分是可運(yùn)行的以便當(dāng)該閥門處于該關(guān)閉位置時接觸該閥座。該隔板、閥門構(gòu)件以及閥體可以被形成并且安排為使得沿著該流體流動路徑而流動的流體以一個角度流動通過該下游表面，該角度與該閥門構(gòu)件在其中是可運(yùn)行的以便從該開放位置移動到該關(guān)閉位置的方向?yàn)橹辽?0°，并且優(yōu)選地至少 85°，更優(yōu)選地至少90°并且最優(yōu)選地大于90°。因此，通過流體流動通過該閥門構(gòu)件的下游表面而施加在該閥門構(gòu)件上的切變力的分量(該分量平行于該閥門構(gòu)件從該開放位置移動到該關(guān)閉位置的方向)被減小或被消除或者當(dāng)所述角度大于90°時所起的作用是向該開放位置推動該閥門構(gòu)件。可能的情況是該流體流動路徑包括一個縮小的流動區(qū)并且該閥門組件進(jìn)一步包括一個減壓室，該減壓室是與該移動構(gòu)件的一個第一表面以及該縮小的流動區(qū)二者均相連通的，并且被安排為當(dāng)流體正在沿著該流體流動路徑流動通過該縮小的流動區(qū)時通過在該減壓室內(nèi)的壓力降低而將一個力施加在該移動構(gòu)件上，這個力所起的作用是反抗該閥門的關(guān)閉。通過一個縮小的流動區(qū)一詞，我們是指流體流動通過的一個管道的區(qū)域，該區(qū)域具有比該縮小的流動區(qū)上游的流體流動通路小的流體從中流過的截面積、并且典型地還具有比該縮小的流動區(qū)的下游的流體流動路徑小的流體從中流過的截面積。因此，在該縮小的流動區(qū)內(nèi)的流體的壓力由于文丘里效應(yīng)相對于該縮小的流動區(qū)的上游以及典型地還有下游的流體將被降低。通過“流體從中流過的截面積”一詞，我們排除了流體繞過但是并不通過其中流動的任何構(gòu)件的截面積。例如，在某些實(shí)施方案中，不可滲透流體的并且流體圍繞其流動的一個閥桿或其他構(gòu)件可以被定位在一個管道(例如該流體通道)內(nèi)，由此來縮小流動。因?yàn)樵摐p壓室是與該縮小的流動區(qū)相連通的，所以當(dāng)流體流動通過這個流體流動路徑時，在該減壓室內(nèi)的壓力也將被降低到低于該縮小的流動區(qū)的上游以及典型地還有該縮小的流動區(qū)的下游所接收的流體的壓力。
典型地，該閥門組件還具有一種第二流動模式，在這種流動模式下流體流動的方向是相反的。術(shù)語下游和上游在此用來指總體上在對應(yīng)地與第一流體流動模式中的流體流動路徑相同的意義以及相反的意義的方向。該閥門組件優(yōu)選地包括一個流體入口，通過該入口流體以第一流動模式被接收。該閥門組件優(yōu)選地包括一個流體出口，通過該出口流體以第一流動模式離開該閥門組件。這個入口以及出口各自包括一個或多個孔。這個或這些入口和/或出口孔典型地平行于該閥門構(gòu)件從該開放位置向該關(guān)閉位置移動的方向延伸通過該閥門組件的外壁。該縮小的流動區(qū)可以例如具有一個截面積，該截面積不超過該流體流動路徑從其延伸的閥門的一個入口的截面積的60%，并且優(yōu)選地不超過25%。因此，當(dāng)流體流動通過該流體流動路徑時，在該減壓室內(nèi)的壓力典型地小于由該閥門組件所接收的流體的壓力?？傮w上講，該減壓室與該閥門組件所接收的流體之間的壓差隨著流體流動速度的增加而增加。因此，當(dāng)以上在本發(fā)明的介紹中所列出的這些力最大時，由減壓室內(nèi)的壓力降低產(chǎn)生的作用在該移動構(gòu)件的第一表面上的力將趨向于隨著流體速度的增加而增加。因此，產(chǎn)生了一個力，這個力在使用中對抗了由穿過該閥門構(gòu)件的流體流動所產(chǎn)生的閥座上的力，從而減輕或消除了以上列出的那些力的影響。該閥門組件在以下情況下是尤其有用的，其中在至少一種工作條件下，該閥門組件被定向?yàn)槭沟迷撻y門構(gòu)件從該開放位置向該關(guān)閉位置的移動的方向是與流體通過閥座的流動(第一流體流動模式)的意義相同。在此背景下，通過“在相同的意義上”，我們是指流體通過該閥座的流動應(yīng)該具有一個分量，該分量平行于而不是逆平行于閥門構(gòu)件從該開放位置向該關(guān)閉位置移動來關(guān)閉該閥門構(gòu)件的方向。在許多實(shí)施方案中，流體通過閥座的流動總體上將平行于閥門構(gòu)件從該開放位置向該關(guān)閉位置移動來關(guān)閉該閥門構(gòu)件的方向。在一些面座式閥門組件中，流體流動通過該閥門的總方向總體上與流體流動通過閥座的方向是相同的。然而，并非必需如此。例如，閥門組件可以在流體徑向地進(jìn)入或離開該閥門組件的情況下使用。在環(huán)形閥門組件中，通過該入口所接收的流體可以流動通過一個或多個閥座，其方向總體上與流體被接收到該閥門組件中的方向相反。典型地，該移動構(gòu)件的第一表面定位于一個面上，其法向總體上指向并且典型地平行于該閥門構(gòu)件從該關(guān)閉位置移動到該開放位置的方向。該減壓室典型地部分地是由該移動構(gòu)件的第一表面限定的。典型地，該移動構(gòu)件的第一表面朝向一個上游方向，該上游方向是相對于已通過該閥座進(jìn)入該流體通道的流體以第一流體流動模式流動通過該流體通道的方向。該移動構(gòu)件可以包括一個閥桿，該閥門構(gòu)件被安裝在該閥桿上。該移動構(gòu)件的第一表面可以是從該閥桿延伸的一個橫向構(gòu)件的一個表面。該移動構(gòu)件的第一表面可以剛性地連接到該閥門構(gòu)件上。例如，該移動構(gòu)件可以包括一個包含該第一表面的所述橫向構(gòu)件， 一個閥桿以及該閥門構(gòu)件，該閥門構(gòu)件是作為一個整合的單元(例如作為連續(xù)的金屬剛性體)而形成的。然而，該移動構(gòu)件可以包括一個包含該閥門構(gòu)件的第一部分以及一個在其上具有該第一表面的第二部分，其中該第一以及第二部分是彼此相對可移動的但是至少當(dāng)該閥門構(gòu)件是處于該開放位置時是連接的或可接合的，這樣使得至少當(dāng)該閥門是處于該開放位置時作用在該第二部分的第一表面上的力作用在該閥門構(gòu)件上。當(dāng)該閥門處于該開放位置時，該第二部分的一個表面可以抵靠在該第一部分的一個協(xié)作表面上，由此在該第一表面和該閥門構(gòu)件之間傳遞力。有利的是，該第二部分可以包括由電磁鐵可致動的電樞，這樣該閥門組件是一個電磁致動的閥門(作為電子制動的閥門的一個實(shí)例)。當(dāng)該閥門處于該開放位置時，該閥門組件可以限定一個圍繞該閥門構(gòu)件延伸的流體流動路徑。這是一種配置，其中因流體流動而作用在該閥門構(gòu)件上的力可以是尤其高的。 這種閥門組件可以被配置為使得在第一流體流動模式中，當(dāng)該閥門處于該開放位置時該流體流動路徑的一部分沿著該閥門構(gòu)件的周邊延伸，這是在與該閥門構(gòu)件向閥座移動來關(guān)閉該閥門構(gòu)件相同的意義上。這可以是該流體通道包括一個縮小的流動區(qū)并且該減壓室是與該流體通道的所述縮小的流動區(qū)相連通的。在這種情況下，流體通過該縮小的流動區(qū)的流動典型地基本上是與該移動構(gòu)件在該關(guān)閉位置和該開放位置之間移動的方向平行的。然而，該縮小的流動區(qū)可以是在該閥門構(gòu)件的上游。該閥門組件可以包括一個隔板，該隔板固定地附接到該閥門組件(例如，該閥體)上并且被安排為在該隔板和移動構(gòu)件中間限定了該減壓室。在這種情況下，該減壓室可以被限定在該隔板和閥門構(gòu)件中間。該隔板典型地被定位在該移動構(gòu)件(優(yōu)選的是該閥門構(gòu)件)的上游，在這種情況下該減壓室典型地是在該移動構(gòu)件(優(yōu)選地該閥門構(gòu)件)的上游形成的。當(dāng)配備了一個隔板時，該閥門組件優(yōu)選地限定了在該閥門構(gòu)件和與閥座相鄰的閥體之間延伸的一個流體流動路徑，其中在該閥門構(gòu)件與該閥座相鄰的該閥體之間區(qū)域的至少一部分作為一個縮小的流動區(qū)起作用，該縮小的流動區(qū)是與該隔板和閥門構(gòu)件中間的減壓室相連通的。該流體流動路徑可以在該隔板和該閥體之間延伸并且該縮小的流動區(qū)可以定位在該隔板和該閥體中間。典型地，該減壓室是與至少一個縮小的流動區(qū)通過一個通道相連通的，該通道具有的截面積是不大于與該減壓室相連通的第一表面的截面積的10%。這增加了對于一個給定的流體流動速度由于該減壓室內(nèi)的壓力可以施加到該移動構(gòu)件的第一表面上的最大力。典型地，該流體流動路徑進(jìn)一步包括一個高壓流動區(qū)，該高壓流動區(qū)具有大于該縮小的流動區(qū)的截面積，并且該閥門組件進(jìn)一步包括一個升壓室，該升壓室是與該移動構(gòu)件的一個第二表面以及所述高壓流動區(qū)二者均相連通的。優(yōu)選地，該閥門組件是電子方式可致動的。通過電子方式可致動一詞，我們包括了以下閥門組件，這些組件在使用中可以是例如通過壓差被動地打開或關(guān)閉的，但是它們可以主動地打開、主動地關(guān)閉、主動地被鉤開、或主動地被鉤關(guān)閉。典型地，該閥門組件是一個提升閥并且該閥門構(gòu)件是一個提升閥頭。然而，該閥門組件可以例如是一個環(huán)形閥。在該閥門組件包括一個閥桿的情況下，該閥桿可以包括一個該流體流動路徑從中延伸的空心連桿。該空心連桿可以包括一個孔，通過該孔該減壓室與該空心連桿的內(nèi)部的一部分連通，該部分作為縮小的流動區(qū)起作用。這可以是使該空心連桿可滑動地安裝在該閥體的一個芯孔內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個第二方面，在此提供了一種用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件，該閥門組件包括一個包含閥座的閥體， 一個延伸通過該閥體的流體通道，以及一個包含閥門構(gòu)件的移動構(gòu)件；該閥門構(gòu)件具有一個下游表面并且是在一個開放位置(其中該閥門構(gòu)件與該閥座被分隔開并且流體可以流動通過該流體通道)與一個關(guān)閉位置(其中該閥門構(gòu)件的下游表面的一部分與該閥座處于密封接觸從而阻止流體流動通過該流體通道)之間是可運(yùn)行的；該閥門組件進(jìn)一步限定了以一種第一流體流動模式在該閥門構(gòu)件和閥座之間穿過并且進(jìn)入該流體通道的一個流體流動路徑；其特征在于，在使用中沿著所述流體流動路徑流動的流體以與該閥門構(gòu)件是可運(yùn)行的以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向至少80°的角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上。該閥門組件可以被形成并且安排為使得在使用中沿著所述流體流動路徑流動的流體以所述角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上。這是通過選擇一個或多個流體端口或管道的形狀以及相應(yīng)的該閥門構(gòu)件的下游表面的相對位置來實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選地，該閥門組件被形成使得沿著所述流體流動路徑流動的流體以與該閥門構(gòu)件在其中可運(yùn)行以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向至少85°，并且更優(yōu)選地至少90°的角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上。在某些實(shí)施方案中，該閥門組件被形成為使得沿著所述流體流動路徑流動的流體以與該閥門構(gòu)件在其中可運(yùn)行以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向至少90°的角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上。因此，作用在該閥門構(gòu)件的下游表面上的切變力僅有低的或沒有或有負(fù)向分量， 該分量平行于該閥門構(gòu)件在其中可運(yùn)行以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向， 由此降低流體切變所產(chǎn)生的將該閥門構(gòu)件推向該關(guān)閉位置的力。與該閥座相鄰的閥體可以被適配為引起流體沿著該流體流動路徑流動以便以與該閥門構(gòu)件在其中可運(yùn)行以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向?yàn)橹辽?0°、至少85°、至少90°、或大于90°的角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上。可以在該閥門構(gòu)件的上游配備一個隔板，該隔板被適配為引起流體沿著該流體流動路徑流動以便以與該閥門構(gòu)件在其中可運(yùn)行以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向?yàn)橹辽?0°、至少85°、至少90°、或大于90°的角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上。流體在其上沿著該流體流動路徑流動的閥門構(gòu)件的下游表面是首先被入射的并且能夠以與該閥門構(gòu)件在其中可運(yùn)行以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向至少80°、至少85°、至少90°或大于90°的角度而定向的。本發(fā)明的第二方面的進(jìn)一步優(yōu)選的以及任選的特征對應(yīng)于以上關(guān)于本發(fā)明的第一方面所討論的那些。本發(fā)明在一個第三方面擴(kuò)展到一種流體工作機(jī)器，該流體工作機(jī)器包括一個具有周期性變化容積的工作室，一個高壓歧管和一個低壓歧管，以及根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面面的一個閥門組件，該閥門組件調(diào)節(jié)去往或來自該高壓歧管或該低壓歧管到該工作室的流體供應(yīng)，其中流體是可運(yùn)行的以便在工作室容積的至少某些周期的至少部分的過程中在與所述閥門組件的閥門構(gòu)件向該閥座移動來關(guān)閉該閥門構(gòu)件相同的意義上從該工作室通過該閥座而流動。可以配備多個所述工作室。該流體工作機(jī)器可以進(jìn)一步包括一個控制器，該控制器是可運(yùn)行的以便按照與工作室容積的多個周期成定相的關(guān)系來主動地控制所述閥門組件、以及可任選的一個或多個其他閥門，以便在逐周期的基礎(chǔ)上確定由這個或每個工作室進(jìn)行的流體的凈排量，由此確定由該工作機(jī)器或一組或多組所述工作室進(jìn)行的流體的時間平均的凈排量。該流體工作機(jī)器可以進(jìn)一步包括一個工作室相位或容積傳感器以便允許其按照與工作室容積的周期成定相的關(guān)系主動地控制所述閥門組件。優(yōu)選地，該高壓歧管和該低壓歧管之間的壓差以及通過該閥門組件的流體的通過量是使得該流體工作機(jī)器假若不是因?yàn)樵摐p壓室與該第一表面和/或該隔板(適當(dāng)時)相連通的話至少在某些工作條件下將不能正確地起作用，因?yàn)樵摮跫夐y門將由于該閥頭和閥座之間的流體流動所產(chǎn)生的力而過快地關(guān)閉。優(yōu)選地，該工作室的容積以至少20赫茲的頻率進(jìn)行循環(huán)。優(yōu)選地，該閥門組件是可運(yùn)行的以便在小于IOms或小于5ms內(nèi)打開或關(guān)閉。優(yōu)選地，該低壓歧管以及高壓歧管之間的壓差是至少20巴。優(yōu)選地，該工作室的容積是大于lcc，大于5cc，或更優(yōu)選地大于 IOcc0這種流體工作馬達(dá)可以僅作為一臺馬達(dá)、或者僅作為一個泵來起作用?？商娲?， 該流體工作馬達(dá)可以在多種可替代的運(yùn)行模式中作為一個馬達(dá)或一個泵來起作用。


現(xiàn)在將參考以下附圖展示本發(fā)明的一個實(shí)例實(shí)施方案，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的閥門組件的部分截面圖；圖2是結(jié)合了該閥門組件的一個流體工作機(jī)器的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施方案的閥門組件的部分截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個替代實(shí)施方案的閥門組件的截面圖；圖5是一個替代方案的閥門組件的入口以及閥門構(gòu)件的截面圖；圖6是一個替代方案的閥門組件的入口以及閥門構(gòu)件的截面圖；并且圖7是根據(jù)另一個實(shí)例從一個閥門組件截取的截面。
具體實(shí)施例方式參見圖1，一個閥門組件1包括由鋼制成的一個閥體2，該閥體限定了一個閥座4 以及一個流體通道6，該流體通道在該閥門開放時通過從中接收來自工作室(未示出)的流體的一個入口 8延伸到一個出口 10。一個提升閥頭12(作為閥門構(gòu)件起作用)在一個開放位置(其中該提升閥頭與該閥座被分隔開以允許流體在該入口與該開口之間通過該流體通道而流動)與一個關(guān)閉位置(其中該閥門構(gòu)件與該閥門底座處于密封接觸從而阻止流體流動通過該流體通道)之間是可運(yùn)行的。術(shù)語入口以及出口是指在通過該閥門組件的流體流動路徑的多個相反端上的多個孔，其中流體通過該閥座流入該流體通道，其意義與該提升閥頭從該開放位置移動到該關(guān)閉位置(第一流體流動模式)相同。在許多實(shí)際應(yīng)用中，流體在不同的時間以相反的方向流動通過該流體通道(第二流動模式)。在這個舉例的實(shí)施方案中，該閥門組件是包含在 EP 0 361 927,EP 0 494 236和EP 1 537 333中所披露的類型的流體工作機(jī)器中，并且被定向?yàn)槭沟迷诘谝涣黧w流動模式中從一個工作室排出到一個低壓歧管中的流體通過該閥門組件。盡管如此，將存在該閥門組件的其他實(shí)際應(yīng)用，其中流體以第一流動模式流動以便調(diào)節(jié)進(jìn)入一個工作室中，或者去往或來自除多個工作室之外的多個管道或室的流體流動。該提升閥頭通過一個管狀連桿16被連接到一個環(huán)形電樞14上。該提升閥頭、電樞以及空心管狀連桿(作為閥桿起作用)一起形成了一個移動構(gòu)件，該移動構(gòu)件是剛性的并且作為一個單一單元而移動。多種替代閥門安排是可能的，其中該移動構(gòu)件的多個構(gòu)成部件并不總是作為一個單一單元而移動。例如，該電樞可以被彈性地安裝到該連桿上。然而，在與閥門關(guān)閉相反方向上的力從電樞通過連桿被傳遞到了提升閥頭上。該閥門組件進(jìn)一步包括一個電磁體18。由該閥體、一個磁橋20、該電樞以及一個鐵磁鐵塞22形成了一個磁路。當(dāng)電流通過電磁體時，一個力作用在了電樞上以便推動環(huán)形連桿并且由此向閥座推動提升閥頭。當(dāng)不存在電流時，該電樞由一個環(huán)形永磁鐵沈，或一個彈簧(未示出)推向并且保持在一個停止件M上。該電磁體、通過該電磁體的峰值電流、 該磁路的配置以及該永磁鐵的強(qiáng)度和位置被選擇為使得當(dāng)電流通過電磁體時作用在電樞上的凈力實(shí)質(zhì)上超過了因永磁鐵而產(chǎn)生的力。該閥體進(jìn)一步限定了一個第一室28 (作為減壓室起作用)，該室是通過該連桿中的一個孔30與該流體通道流體連通的。該第一室與該電樞的入口接觸表面32(作為該移動構(gòu)件的第一表面起作用)是直接相接觸的。電樞的相反的、出口接觸表面34是與一個第二室36直接接觸的，該第二室是通過一個穿過塞子的通道38與閥門組件的出口流體連通的。圖2是總體上表示為100的一個流體工作機(jī)器的示意圖，它結(jié)合了作為一個低壓閥的實(shí)例閥門組件1，該低壓閥調(diào)節(jié)在一個低壓歧管102與一個工作室104之間的液壓流體的流動。在當(dāng)該流體工作機(jī)器作為一個馬達(dá)起作用的每個排氣沖程過程中并且在當(dāng)該流體工作機(jī)器作為泵起作用的每個空轉(zhuǎn)排氣沖程過程中，該低壓閥被定向?yàn)槭沟脧脑摴ぷ魇遗懦龅皆摰蛪浩绻艿牧黧w在與該提升閥頭從該開放位置到該關(guān)閉位置移動的相同意義上 (也就是說，以第一流體流動模式)流動通過該閥座。該工作室是由一個汽缸106的內(nèi)部以及一個活塞108限定的，該活塞被一個合適的機(jī)械連桿112機(jī)械地與一個曲軸110上的轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)，并且活塞在汽缸之內(nèi)往復(fù)運(yùn)動以便周期地改變工作室的容積。一個高壓閥114調(diào)節(jié)在一個高壓歧管116與該工作室之間的液壓流體的流動。本實(shí)例的流體工作機(jī)器包括多個工作室，這些工作室被機(jī)械地與同一個曲軸的轉(zhuǎn)動相關(guān)聯(lián)，并且具有多個適當(dāng)?shù)南辔徊睢Ｒ粋€軸位置和速度傳感器118確定了軸的瞬時角位置和旋轉(zhuǎn)速度，并且將軸位置和速度信號傳送到一個控制器120上，這能夠使一個控制器確定每個單獨(dú)的工作室的這些周期的瞬時相位。該控制器典型地是在使用中執(zhí)行存儲程序的一個微處理器或微控制器。這種低壓閥是電子方式可致動的，并且這些高壓和/或低壓閥的打開和/或關(guān)閉是在該控制器的主動控制之下。本實(shí)例的流體工作機(jī)器在多種可替代的運(yùn)行模式中是可運(yùn)行的以便作為一個泵或者一個馬達(dá)起作用。當(dāng)作為泵運(yùn)行時，低壓流體是從低壓歧管中接收的并且經(jīng)過高壓閥輸出給高壓歧管。軸動力因此被轉(zhuǎn)換成流體動力。當(dāng)作為馬達(dá)運(yùn)行時，高壓流體是從高壓歧管接收的，并且經(jīng)過低壓閥輸出給低壓歧管。流體動力因此被轉(zhuǎn)換成軸動力。該控制器調(diào)節(jié)該低壓閥門以及高壓閥門的打開和/或關(guān)閉以便在逐周期的基礎(chǔ)上按照與工作室容積的多個周期成定相的關(guān)系來確定通過每個工作室的流體的排量，以便確定通過機(jī)器的流體的凈通過量。因此，這種流體工作機(jī)器是根據(jù)在EP 0 361 927、EP 0 494 236、以及EP 1 537 333中披露的這些原理來運(yùn)行的，這些專利的內(nèi)容通過這一引用而結(jié)合在此。
在一個空轉(zhuǎn)排氣沖程的過程中，工作室內(nèi)的流體通過低壓閥門排放到低壓歧管中。這典型地在幾個毫秒內(nèi)發(fā)生并且這樣使得通過閥座和流體通道穿過提升閥頭的流體的峰值速度因此而非常高。其結(jié)果是，在以上引言中所說明的力(1)至(4)作用在提升閥頭上，從而向閥座推動提升閥頭。參見圖1，流體沿著路徑40穿過閥門構(gòu)件并且進(jìn)入流體通道。這個管狀連接器的內(nèi)部通道具有比來自工作室的出口，或與閥門組件相鄰的低壓歧管顯著地更小的截面積。 因此，該管狀連接器的內(nèi)部通道作為一個縮小的流動區(qū)起作用。因此，該管狀連接器的內(nèi)部通道內(nèi)的壓力鑒于文丘里效應(yīng)而降低為低于工作室或低壓歧管內(nèi)的壓力。因?yàn)榈谝皇沂桥c管狀連接器的內(nèi)部通道是流體連通的，該第一室內(nèi)的壓力也降低到了工作室內(nèi)或低壓歧管內(nèi)的壓力之下。該第一室與該工作室及低壓歧管之間的壓差隨著流動速度而增加。同時， 在該電樞的相反側(cè)上，該第二室內(nèi)的壓力基本上保持與低壓歧管內(nèi)的壓力相同。由于該第一室與該第二室之間的壓差的結(jié)果，一個凈力在總體上平行于該閥門構(gòu)件從關(guān)閉位置向開放位置移動的方向上作用在電樞上，由此對抗了由流動穿過該閥門構(gòu)件的流體產(chǎn)生的起到關(guān)閉閥門作用的力，將電樞保持在閥座上并且將閥門保持在開放位置中。磁橋亦或停止件 M作為一個密封件而運(yùn)行以便至少基本上將該第一以及第二室相互密封。由于壓差的結(jié)果而作用在電樞上的力由此所起的作用是反抗閥門的關(guān)閉。這種作用在電樞上的反作用力隨著流體流動的速度而增加，并且在大約與通過該閥門構(gòu)件的流體流動所產(chǎn)生的力處于其最大值的同時是最大的。在EP 0 361 927、EP 0 494 236中所披露的類型的流體工作機(jī)器中，當(dāng)跨越打開的或關(guān)閉的閥門的壓差是最小并且流體流動速度是零(這時一個關(guān)閉的閥門有待打開)或者大約是零(這時一個打開的閥門有待關(guān)閉)時，閥門組件典型在該上止點(diǎn)或下止點(diǎn)處或接近該上止點(diǎn)或下止點(diǎn)處打開或關(guān)閉。盡管可以在這些閥門的打開以及關(guān)閉的定時過程中存在一些靈活性以便例如實(shí)施在EP 1 537 333中所披露的部分氣缸的泵送沖程，總體上仍然優(yōu)選的是當(dāng)跨越該閥門的壓差是最小并且(如果該閥門是打開的)流體流動的速度是最小時將閥門打開或關(guān)閉。由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠設(shè)計并且制作可以對抗實(shí)質(zhì)性壓力差而打開或保持打開的閥門；它們典型地在閥門移動的過程中亦或在對抗由于流動的力而保持該閥門靜止的過程中消耗了一個實(shí)質(zhì)性量值的能量。因此，有利的是當(dāng)存在最小的或沒有通過該閥門的流體流動時，這個機(jī)構(gòu)對于該閥門的打開或關(guān)閉具有最小的影響或沒有影響。在圖3中展示的閥門組件的一個替代實(shí)施方案中，該環(huán)形移動構(gòu)件包括一個閥桿，該閥桿沿著該流體通道的長度的一部分軸向地延伸。如前所述，該閥門組件適合于與參照圖2所展示的一個流體工作機(jī)器一起使用并且被用來調(diào)節(jié)在一個工作室和該低壓歧管之間的流體流動，并且被定向?yàn)槭沟卯?dāng)流體從該工作室被排放到該低壓歧管中時通過該閥座的流體流動路徑42是與該閥門構(gòu)件從該開放位置向該關(guān)閉位置移動的意義相同的。該電樞是從該閥桿延伸的一個橫向臂的一部分。如先前所述，在該電樞的相反側(cè)上配備有一個第一室和第二室。定位在該電樞的入口側(cè)上的第一室通過一個連接通道44與流體通道 42的一個縮小的流動區(qū)連通。該縮小的流動區(qū)由于其受限的內(nèi)圓周以及外圓周而被縮小。 其中的閥桿可以部分地切割掉以增加流動面積并且減少由穿過其的流體流動而在該閥桿上拖曳。定位在該電樞的外側(cè)上的第二室與流體通道46的另一個部分連通，該部分由于具有一個更大的外(和/或內(nèi))圓周而具有比該縮小的流動區(qū)更大的截面積。在這個實(shí)例的實(shí)施方案中，配備了一個彈簧48以便將該電樞以及由此整個移動構(gòu)件向該入口偏置。此外，當(dāng)流體流動通過該流體通道時，在該縮小的流動區(qū)內(nèi)的壓力是小于在該入口處的壓力， 在該第一室內(nèi)的壓力是小于在該第二室內(nèi)的壓力并且因此多個力作用在該移動構(gòu)件上以便向該開放位置推動該閥門構(gòu)件。圖4展示了適合于與一種流體工作機(jī)器，例如參照圖2所描述的流體工作機(jī)器一起使用的閥門組件的一個替代實(shí)施方案。如前所述，閥門組件200包括一個入口 202，該入口用于在適當(dāng)時從一個工作室接收流體；以及一個出口 204 (在這種情況下通向多個徑向延伸的孔)。一個移動構(gòu)件包括一個電樞206，該電樞是與一個閥桿208以及提升閥頭210 是一體形成的。該提升閥頭在圖4中所展示的該開放位置與一個關(guān)閉位置(其中密封在一個閥座212上)之間是可運(yùn)行的。可以使用一個電磁體214以便在該控制器的主動控制下關(guān)閉該閥門并且配備一個復(fù)位彈簧216以便將該移動構(gòu)件偏置離開該電磁體并且因此將該提升閥頭偏置到該開放位置上。例如，在一個第一流動模式中，在一個空轉(zhuǎn)排氣沖程中流體沿著路徑218流動。因此，在以上對本發(fā)明的介紹中提出的四種力所起的作用是向該閥座推動該提升閥頭。如果這些力超過了通過該復(fù)位彈簧而作用在該移動構(gòu)件上的力，將在該控制器的外部發(fā)生一個非本意的泵送沖程。然而，該閥門組件進(jìn)一步包括離開該閥座，在該閥頭的上游側(cè)的一個隔板220，該隔板由多個徑向連接臂222(流體可以在其間流動)固定在該閥門組件上。該隔板限定了一個減壓室224，該減壓室與圍繞該閥門構(gòu)件的周邊的一個縮小的流動區(qū)2 連通。因此， 當(dāng)流體沿著該流動路徑218流出該閥門組件時，在該縮小的流動區(qū)內(nèi)的壓力降低并且因此在該減壓室內(nèi)的壓力也降低。作用在該提升閥頭的相反密封表面2 上的壓力更大，因?yàn)榱黧w流動路徑的截面更大。因此，該提升閥頭(在此起到該移動構(gòu)件的作用)因此感受到了推動該閥門構(gòu)件離開該閥座的一個力。這個力隨著流體流動速度增加，從而提供了一個力，這個力在大約與向閥座推動該閥門構(gòu)件的力處于其最大值的同時而處于其最大值。該移動構(gòu)件通過該隔板上的一個孔230而延伸超過該提升閥頭并且包括一個凸緣232，該凸緣與該孔的周邊協(xié)作以便限制該提升閥頭離開該閥座的移動，這樣使得在該隔板和該提升閥頭之間總是至少存在一些流體。這避免了形成一個擠壓薄膜，該擠壓薄膜將提供不必要的強(qiáng)的關(guān)閉阻力、增加該閥門組件的功率消耗并且降低運(yùn)行速度。此外，該隔板跨過該閥門構(gòu)件的上游側(cè)的整個表面積延伸并且使該提升閥頭被屏蔽而免受在以上本發(fā)明的背景中提及的從第二到第四種力。該隔板將會至少遇到離開該提升閥頭而作用的切變力以及與加速相關(guān)的力，但是因?yàn)樵摳舭灞还潭ǖ匕惭b在該閥門組件上，這些力將被傳遞到該閥門組件的本體上并且對該提升閥頭沒有影響。該隔板包括圍繞該提升閥頭的周邊在下游方向上從該隔板處延伸的一個唇緣 324，由此進(jìn)一步至少降低粘滯性拖曳力。在某些實(shí)施方案中，該隔板可以僅覆蓋該提升閥頭的表面積的一部分，在這種情況下推動該閥門關(guān)閉的力將仍然通過這種機(jī)構(gòu)而減小，但是到一個更小的程度。參見圖5，一個替代性閥門組件包括一個閥體302以及一個包含閥桿304和提升閥頭306的被致動的移動構(gòu)件，正如前所述。將一個隔板308安排在該提升閥頭的上游，但是該隔板、與閥座312相鄰的閥體、以及該提升閥頭的下游表面314被形成并且安排為使得該流體流動路徑310是以與提升閥頭從開放位置移動到關(guān)閉位置的方向約90°入射到提升閥頭的下游表面上。因此，作用在該提升閥頭的下游表面上的切變力是徑向向內(nèi)指向的并且對于向關(guān)閉位置推動該提升閥頭起作用的力而沒有提供或者提供了最小的貢獻(xiàn)。在圖6 展示的一個替代實(shí)施方案中，與該閥座相鄰的閥體被配置為使得沿著該流體流動路徑流動的流體是以與該提升閥頭從開放位置向關(guān)閉位置移動的方向大于90°的角度入射到提升閥頭的下游表面上。在這些實(shí)例中，提升閥頭的下游表面具有一個法向，該法向與提升閥頭將移動的方向平行。然而，提升閥頭可以具有一種替代性輪廓。例如，該提升閥頭的下游表面可以是凹面的或稍稍凸起的。在圖7中所展示的閥門組件400的另一個實(shí)施方案中，該閥門構(gòu)件是由一個環(huán)形閥門構(gòu)件402形成的，該環(huán)形閥門構(gòu)件通過一個空心閥桿404被附接到一個由電磁體408 可致動的移動桿(電樞)406上。一個復(fù)位彈簧410朝著關(guān)閉位置將閥門偏置。在圖7中所展示的第一流動模式中，流體徑向向內(nèi)流動通過連接到一個高壓歧管上的多個端口 412， 并且從一個工作室414流出。一個隔板是由從閥門構(gòu)件的本體418徑向向內(nèi)延伸的圓形凸緣416形成的。該隔板與該環(huán)形閥門構(gòu)件的外邊緣重疊并且使流體通過閥桿中的中央閥門構(gòu)件孔420圍繞該環(huán)形閥門構(gòu)件的內(nèi)邊緣而轉(zhuǎn)向，由此降低否則的話將會作用在該環(huán)形閥門構(gòu)件上將其推向該關(guān)閉位置的運(yùn)動力。此外，形成了一個縮小的流動區(qū)422，其中流動通過與該閥門構(gòu)件直接相鄰的端口的流體被縮小，并且一個低壓區(qū)4M與該縮小的流動區(qū)是流體連通的。因此，與一個缺乏隔板的閥門相比，對于流體的流動而保持閥門開放所要求的電磁體的電流消耗被降低了。這種閥門作為一個流體工作機(jī)器中的高壓閥門是尤其有用的，這是用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器控制器的主動控制下從一個高壓歧管至一個具有周期性變化容積的工作室中的流體流動。在提出權(quán)利要求的發(fā)明范圍內(nèi)可以做進(jìn)一步的變體和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件，該閥門組件包括一個包含閥座的閥體，一個延伸通過該閥體的流體通道，以及一個包含閥門構(gòu)件的移動構(gòu)件；該閥門構(gòu)件在一個開放位置，其中該閥門構(gòu)件與該閥座被分隔開并且流體可以流動通過該流體通道，與一個關(guān)閉位置，其中該閥門構(gòu)件與該閥座處于密封接觸從而阻止流體流動通過該流體通道，之間是可運(yùn)行的；該閥門組件進(jìn)一步限定了以一種第一流體流動模式在該閥門構(gòu)件和閥座之間穿過并且進(jìn)入該流體通道的一個流體流動路徑；其特征在于，該閥門組件進(jìn)一步包括在該閥門構(gòu)件的上游以便減小一個或多個力的一個隔板，否則的話這個或這些力作為流體流動的結(jié)果將作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門組件，其中該隔板是可運(yùn)行的以便減小或消除跨越該閥門構(gòu)件的表面在該閥門構(gòu)件的一個表面的切向上的粘滯性拖曳力，否則的話這些粘滯性拖曳力在第一流動模式中作為流體流動的結(jié)果作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的閥門組件，其中該隔板是可運(yùn)行的以便減小或消除由該閥門構(gòu)件的上游的流體的切變所造生的壓差而產(chǎn)生的力，否則的話這些力在第一流體流動模式中作為流體流動的結(jié)果將作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中該隔板被是可運(yùn)行的以便減小或消除從具有垂直于流動的軸線的分量的流體的加速中產(chǎn)生的與加速相關(guān)的力，否則的話這些力在第一流體流動模式中作為流體流動的結(jié)果將作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中當(dāng)該閥門構(gòu)件是處于該開放位置時，該隔板被直接定位在該閥門構(gòu)件的上游。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中該隔板被固定地安裝到該閥門組件上。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中該閥門組件被安排為使得在第一流動模式中所接收的流體朝向該隔板流動并且被該隔板轉(zhuǎn)向而圍繞該閥門構(gòu)件的周邊。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中該隔板延伸越過該閥門構(gòu)件的整個上游接觸表面積。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中該隔板包括一個隔板邊緣，該隔板邊緣至少部分地圍繞該閥門構(gòu)件的周邊而延伸。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中當(dāng)該閥門構(gòu)件處于該開放位置時，并且典型地還有當(dāng)該閥門構(gòu)件處于該關(guān)閉位置時，該閥門構(gòu)件和隔板被形成并且安排為限定其間的一個包含流體的容積。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的閥門組件，其中該流體流動路徑包括一個縮小的流動區(qū)并且該閥門組件進(jìn)一步包括一個減壓室，該減壓室是與該移動構(gòu)件的一個第一表面以及該縮小的流動區(qū)二者均相連通的、并且被安排為當(dāng)流體正在沿著該流體流動路徑流動通過該縮小的流動區(qū)時通過在該減壓室內(nèi)的一個壓力下降而將一個力施加在該移動構(gòu)件上，這個力所起的作用是反抗該閥門的關(guān)閉。
12.一種流體工作機(jī)器，包括一個具有周期性變化容積的工作室，一個高壓歧管和一個低壓歧管，以及根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的一個閥門組件，該閥門組件調(diào)節(jié)去往或來自該高壓歧管或該低壓歧管到該工作室的流體供應(yīng)，其中流體是可運(yùn)行的以便在工作室容積的至少某些周期的至少部分的過程中在與所述閥門組件的閥門構(gòu)件向該閥座移動來關(guān)閉該閥門構(gòu)件相同的意義上從該工作室通過該閥座而流動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流體工作機(jī)器，其中該流體工作機(jī)器進(jìn)一步包括一個控制器，該控制器是可運(yùn)行的以便按照與工作室容積的多個周期成定相的關(guān)系來主動地控制所述閥門組件、以及可任選的一個或多個其他閥門，以便在逐周期的基礎(chǔ)上確定由這個或每個工作室進(jìn)行的流體的凈排量，由此確定由該工作機(jī)器或一組或多組所述工作室進(jìn)行的流體的時間平均的凈排量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的流體工作機(jī)器，其中在該高壓歧管和該低壓歧管之間的壓力差值以及通過該閥門組件的流體通過量是使得該流體工作機(jī)器假若不存在隔板的話至少在某些工作條件下將不能正確地起作用。
15.一種用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件，該閥門組件包括一個包含閥座的閥體，一個延伸通過該閥體的流體通道，以及一個包含閥門構(gòu)件的移動構(gòu)件；該閥門構(gòu)件具有一個下游表面并且是在一個開放位置(其中該閥門構(gòu)件與該閥座被分隔開并且流體可以流動通過該流體通道)與一個關(guān)閉位置(其中該閥門構(gòu)件的下游表面的一部分與該閥座處于密封接觸從而阻止流體流動通過該流體通道) 之間是可運(yùn)行的；該閥門組件進(jìn)一步限定了以一種第一流體流動模式在該閥門構(gòu)件和閥座之間穿過并且進(jìn)入該流體通道的一個流體流動路徑；其特征在于，在使用中沿著所述流體流動路徑流動的流體以與該閥門構(gòu)件是可運(yùn)行的以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動的方向至少80°的角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上。
16.一種流體工作機(jī)器，包括一個具有周期性變化容積的工作室，一個高壓歧管和一個低壓歧管，以及根據(jù)權(quán)利要求15所述的一個閥門組件，該閥門組件調(diào)節(jié)去往或來自該高壓歧管或該低壓歧管到該工作室的流體供應(yīng)，其中流體是可運(yùn)行的以便在工作室容積的至少某些周期的至少部分的過程中在與所述閥門組件的閥門構(gòu)件向該閥座移動來關(guān)閉該閥門構(gòu)件相同的意義上從該工作室通過該閥座而流動。
全文摘要
一種用于調(diào)節(jié)在一個流體工作機(jī)器的工作室和一個流體歧管之間的流體流動的閥門組件。該閥門組件包括一個包含閥座的閥體，一個延伸通過該閥體的流體通道，以及一個包含閥門構(gòu)件的移動構(gòu)件，該閥門構(gòu)件在一個開放位置(其中該閥門構(gòu)件與該閥座被分隔開并且流體可以流動通過該流體通道)與一個關(guān)閉位置(其中該閥門構(gòu)件與該閥座處于密封接觸從而阻止流體流動通過該流體通道)之間是可運(yùn)行的。該閥門組件進(jìn)一步限定了以一種第一流體流動模式在該閥門構(gòu)件與閥座之間穿過并且進(jìn)入該流體通道的一個流體流動路徑。該閥門組件特征在于在該閥門構(gòu)件的上游的一個隔板，該隔板減小了一個或多個力，否則的話這些力作為流體流動的結(jié)果將作用在該閥門構(gòu)件上將該閥門構(gòu)件推向該閥座。因此，減小或去除了一個或多個力，否則的話這個或這些力由于在第一流體流動模式中流體穿過該閥門構(gòu)件的流動而作用在該閥門構(gòu)件上從而將該閥門構(gòu)件推向該閥座。在此還披露了一種閥門組件，其中沿著所述流體流動路徑流動的流體以與以下方向至少80°的角度入射到該閥門構(gòu)件的下游表面上，在該方向中該閥門構(gòu)件是可運(yùn)行的以便在該開放位置和該關(guān)閉位置之間移動。
文檔編號F16K31/08GK102265075SQ200980152860
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者N·J·卡爾德維爾, U·B·P·斯坦, W·H·S·瑞普恩 申請人:阿爾特彌斯智能動力有限公司