帶有單件式閥體的閥門及由其形成的汽缸蓋閥門與壓縮的製造方法

2023-06-09 14:23:36 2

帶有單件式閥體的閥門及由其形成的汽缸蓋閥門與壓縮的製造方法
【專利摘要】一種閥門（2），具有由彈性回彈材料製成的一個單件式的閥體（3），該閥體被設計成薄的圓盤。該閥門具有一個作用在該圓盤狀閥體的至少一個區段面上的保持件（6），該保持件在預張緊情況下將該閥體壓到一個閥門座（10）上，該閥門座設置有通向一個壓力室（9）的多個通道（7，8），該閥體的多個部分在一個克服該預張緊的開口壓力下在這些通道的區域中從該閥門座抬離。
【專利說明】帶有單件式閥體的閥門及由其形成的汽缸蓋閥門與壓縮機

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種帶有一個單件式閥體的閥門，該閥體由一種彈性回彈的材料 製成。此外，本實用新型還涉及由該帶有單件式閥門的閥門形成的用於壓縮機的汽缸蓋閥 門以及具有這種汽缸蓋閥門的壓縮機。

【背景技術】
[0002] 對抗一個彈簧力而工作的閥門，例如作為衝程活塞壓縮機/活塞壓縮機的出口閥 是必需的，如它們在用於將可充氣的物體密封並泵氣（Aufpumpen)的設備中、尤其用於將 機動車輛輪胎密封並泵氣的設備中是必需的（修理工具包（Pannensets))。
[0003] 此類便攜且輕質的設備具有一個壓縮機作為壓力氣體源，一個容器用於一種可以 向可充氣物體填入的且自動的密封劑，以及一個閥門和分配單元用於密封劑和壓力氣體， 並且這些設備設置有一個在該壓力氣體源處可關閉的入口導管以及一個在該可充氣物體 處可關閉的出口導管。在DE44 29 097Al中展示了一種此類的活塞壓縮機，該活塞壓縮 機具有一個在現有技術中常規的出口閥，該出口閥由一個彈簧加載的圓盤組成，該圓盤遮 蓋了在汽缸中的一個壓縮室出口孔並且在壓縮室中對應的壓力下反抗該彈簧而抬離。一個 此類的出口閥僅在某些條件下適合於非常高的開放頻率，也就是說適合於具有短衝程的非 常快速運動的活塞壓縮機。
[0004] 其他的用於輪胎密封的可商購修理工具包也具有類似的小型壓縮機（藉助於該 小型壓縮機，例如可以將一個輪胎泵氣）並且具有兩件式的出口閥，這些出口閥由一個與 金屬彈簧共同作用的橡膠塞組成。
[0005] 能夠在相同或更低的成本下生產此類具有更高功率（也就是說更高泵送效能）的 壓縮機的一種方式是所謂的"縮小尺寸（Downsizing)"。其中通過更高的轉速和由此更高 的衝程頻率來補償壓縮機的減小的構造尺寸，也就是由此引起的更小的衝程體積。這起作 用的前體是，在動態上高要求的部件，例如像控制閥、出口閥等，在此類的高頻率下仍然能 夠穩定地工作。例如迄今為止已知的閥門結構類型幾乎不能做到這一點，因為現有的質量 不再允許在高頻率下恆定的加速反轉（Beschleunigungsumkehr)。 實用新型內容
[0006] 因此，本實用新型的目的是提供一種出口閥，該出口閥在高切換頻率下（如在所 述的由於高轉速而在壓縮機處出現的）可靠且穩定地工作並且在不改變壓縮機的使用壽 命和可靠性的情況下確保所要求的閥門的密封功能。
[0007] 該任務通過主權利要求的特徵來解決。從屬權利要求公開了其他有利實施方式。
[0008] 在此該閥體形成為一個相對於其寬度或直徑而言薄的圓盤，其中該閥門具有一個 作用在該圓盤狀閥體的至少一個區段面上的保持件，該保持件在預張緊情況下將該閥體壓 到一個閥門座上，該閥門座設置有通向一個壓力室的多個通道，該閥體的多個部分在一個 克服該預張緊的開口壓力下在這些通道的區域中從該閥門座抬離。
[0009]-個此類的閥門實際上如一個瓣閥（在適當時設計為雙重的）一樣工作，但是也 可以在非常高的切換頻率下運作，因為通過根據本實用新型的設計造成了運動質量的減 少。一個由彈性回彈材料（優選由彈性體）製造的此類單件式閥體的安排能夠在此類高頻 率下將密封功能和切換功能統一在由一種材料製成的部件中。密封功能是通過用預張緊進 行安裝與材料特性相結合而產生。切換能力是通過通過彈性體引起的，該彈性體在施加壓 力時累積一個對應的反作用力。此類的閥門在理想狀態下適合用作所述壓縮機的汽缸蓋閥 門並且實現了良好的老化耐受性、溫度耐受性和介質耐受性。
[0010] 一種優選的改進方案在於，該閥體設計為橢圓盤。同樣地，也可以按伸長的矩形的 盤體形式來設計。由此能夠圍繞該"短"軸線不同地設定橫向剛度和縱向剛度（或彈性）， 並且簡單地匹配應用狀況。
[0011] 在上面的意義中、也就是在所針對的該閥體的彈性形成中，另一個優選的設計 在於，該閥體的盤厚度朝向其邊緣增大。由此，以簡單的方式影響了該閥體的彎曲線 (Biegelinie)，該彎曲線是當該閥體在這些通道的區域中從該閥門座抬離時形成的。類似 地，上述這種在幾何上有利的設計自然地顯著影響了可能的切換頻率的高低。
[0012] 另一個有利的設計在於，該閥門座形成為成角度地凹面式的（winklig-konkav) 或者拱頂式的（kalottenf0rmig)，其中該閥體被壓在該閥門座的頂點區域中或者在中 部區域中，在適當時與之相聯繫，該閥體形成為成角度的圓盤（Winkelscheibe),該圓盤在 沒有預張緊的原始狀態下具有兩個彼此呈角度的半件。由此能夠簡單地匹配關閉力，並且 降低構造空間，也就是說例如閥門直徑。
[0013] 在此意義上，另一個有利的設計在於，在該閥體的這兩個半件之間圍成的角度大 於該形成為成角度地凹面式的或拱頂式的閥門座的內角，即優選如下形成，使得該閥門座 的內角為40°到90°。
[0014] 優選地，該形成為成角度地凹面式的或拱頂式的閥門座的內角為60°並且在該閥 體的兩個半件之間圍成的角度為90°到180°。
[0015] 在一種此類的實施方式中，將一個以例如90°的角預成形的、該閥體的彈性體部 件藉助於在壓縮機汽缸的出口通道中的一個閥門保持件而固定在以例如60°的角實施的 閥門座上。通過這種角度差以及由此形成的彈性體的角度變化，產生了一個力，該力將該閥 門密封並且在普通壓縮機的情況下也允許高的切換頻率。如果在汽缸中產生一個確定的超 壓（壓縮過程），則這個超壓自動地通過開口壓力將這個閥門打開，該開口壓力存在於定位 在"閥門翼"下方的通道中，其方式為使得閥體的這些部分抬升。如果這個壓力下降，則由 預張緊產生的閥門的關閉力佔主導並且該閥體關閉。可以與材料、材料強度和彈性體的預 成形角度無關地設定該關閉力。
[0016] 同樣重要的是，該閥體被壓在閥門座的頂點區域中或者在中間區域中，並且因此 形成兩個對稱的瓣或者"閥門翼"。這不僅有助於進一步降低可運動質量，而且還避免了該 閥體在高頻率下可能偏移位置。
[0017] 要注意的是，當該閥體為了產生預張緊而在角度擴大的意義上被"回彎"時，自然 也有可能將閥體形成為成角度的圓盤並且將閥門座類似地形成。
[0018]另一個有利的設計在於，該閥體由一種層疊物組成，也就是說作為不同材料 的層狀材料，優選不同的彈性體材料。兩種或多種不同的彈性體的組合在"分配任務 (Aufgabenteilung) "的方面是有意義的，在此如提供不同的材料進行密封、進行介質保護、 進行預張緊力的產生，等等。
[0019] 該閥體自然也可以形成為例如由鋼層和橡膠層組成的層狀材料。由此能夠以簡單 的方式將例如一個彈簧整合在該彈性體內部，以便滿足高密封力的要求。
[0020] 有利地，一個此類的閥門適合自然地用於快速運行的小型壓縮機的汽缸蓋閥門， 也就是說出口閥，例如用於一個將可充氣物體密封和泵氣的設備的壓縮機、尤其是用於將 機動車輛輪胎密封和泵氣。如已經描述的，在此非常經常地要求"縮小尺寸"，其中減小的衝 程體積必須通過更高的轉速和由此更高的衝程頻率來補償。
[0021] 自然可以設想任何其他的合適的應用，例如用作所述的壓縮機的入口閥。然而因 為這個入口閥一般安排在活塞底部，在放置時自然必須考慮到在高頻活塞衝程下存在的慣 性力，這些慣性力也作用在該閥門翼上。
[0022] 通過使用單件式的彈性體閥門，減少了必要零件的數目，因為不需要彈簧、密封件 等等。據此降低了該閥門的成本。此外，該彈性體閥門允許更高的動態性能，也就是說比已 知的壓縮機閥門更高的切換頻率。由此獲得了該壓縮機的更高的功率。此外，為了切換閥 門所需要的能量消耗更低。該閥門是緊湊構造的，使得能夠將其整合在存在於構造空間內 的壓縮機中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 下面藉助於實施例詳細地說明本實用新型。在附圖中
[0024]圖la_b在兩個視圖中示出一個壓縮機以及推桿傳動器（Schubkurbelgetriebe)、 發動機和汽缸蓋，用於一個將機動車輛輪胎密封和泵氣的設備，
[0025] 圖2a_b以不同的視圖示出根據圖1的壓縮機的閥體的一個放大圖，
[0026] 圖2c_d以不同的視圖示出根據圖1的壓縮機的閥門保持件的一個放大圖。
[0027] 附圖標記說明
[0028] 1壓縮機
[0029] 2 閥門
[0030] 3 閥體
[0031] 4在盤狀閥體中間的厚度
[0032]5在盤狀閥體外邊緣的厚度
[0033]6閥門保持件
[0034] 7 通道
[0035] 8 通道
[0036]9壓力室
[0037] 10閥門座
[0038]11閥門翼
[0039]12閥門翼
[0040] 13推桿傳動器
[0041] 14發動機
[0042]15汽缸蓋
[0043] I6壓力計
[0044] 17閥門殼體

【具體實施方式】
[0045] 圖la-b展示了一個快速運行的壓縮機1，用於將機動車輛充氣輪胎密封並且泵 氣的設備，帶有一個汽缸蓋閥門，也就是說出口閥，該出口閥形成為根據本實用新型的閥門 的形式。
[0046] 根據本閥門的閥門2擁有一個單件式的閥體3,該閥體由一種彈性回彈的材料制 成，在此即由橡膠製成。閥體3形成為薄的橢圓形盤，其中該形成為盤的閥體的中間厚度4 朝向其邊緣增大到盤厚度5。
[0047] 該閥門具有作用在該盤狀閥體3的至少一個區段面上的保持件/閥門保持件6,該 保持件在預張緊作用下將該閥體3壓到一個閥門座10上，該閥門座設置有通向壓力室9的 通道7和8,從而使得該閥體3的多個部分，即兩個對稱的瓣或者"閥門翼"11和12,在一個 克服該預張緊的開口壓力下在通道7和8的區域中從該閥門座10抬離。
[0048] 閥門座10形成為成角度地凹面的，其中該閥體3被壓在頂點區域中，也就是在閥 門座的角頂端中。
[0049] 該閥體3還形成為成角度的盤，該盤在沒有預張緊的原始狀態下具有兩個彼此成 角度設置的半件，其中在該閥體3的這兩個半件11和12之間圍成的角度大於該形成為 成角度地凹面式的閥門座10的內角。該形成為成角度地凹面式的閥門座10的內角在此 為60°並且在該閥體的這兩個半件之間圍成的角度在沒有預張緊的原始狀態下是0°或 180°，使得產生非常高的關閉力。
[0050] 快速運行的壓縮機1通過一個推桿傳動器13被一個發動機14驅動。汽缸蓋15 具有多個不同的出口和連接裝置（其中有一個壓力計16)並且還形成用於該閥門保持件6 的管狀的閥門殼體17,通過該閥門保持件將該閥體3固定在中間。因此在殼體17的汽缸側 末端處形成了該閥門座7。
【權利要求】
1. 一種帶有單件式閥體的閥門（2)，具有由彈性回彈材料製成的一個單件式的閥體 (3)，其特徵在於，該閥體形成為薄的圓盤，其中該閥門具有一個作用在該圓盤狀閥體的至 少一個區段面上的保持件￠)，該保持件在預張緊情況下以如下方式將該閥體（3)壓到一 個閥門座（10)上，該閥門座設置有通向一個壓力室（9)的多個通道（7,8):使得該閥體 的多個部分（11，12)在一個克服該預張緊的開口壓力下在這些通道的區域中從該閥門座 (10)抬離。
2. 根據權利要求1所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該閥體（3)形成為橢圓盤。
3. 根據權利要求1所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該閥體的圓盤厚度（4,5)朝向 其邊緣增大。
4. 根據權利要求1所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該閥門座（10)形成為成角度地 凹面式的或者拱頂式的，其中該閥體（3)被壓在該閥門座（10)的頂點區域中。
5. 根據權利要求4所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該閥體（3)形成為成角度的圓 盤，該圓盤在沒有預張緊的原始狀態下具有兩個彼此成角度設置的半件。
6. 根據權利要求5所述的帶有單件式閥體的閥門，其中在該閥體（3)的兩個半件之間 圍成的角度是大於該形成為成角度地凹面式的或拱頂式的閥門座（10)的內角。
7. 根據權利要求4所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該形成為成角度地凹面式的或 拱頂式的閥門座的內角為40°到90°。
8. 根據權利要求5所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該形成為成角度地凹面式的或 拱頂式的閥門座的內角為60°並且在該閥體的兩個半件之間圍成的角度為90°到180°。
9. 根據權利要求1所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該閥體由不同材料的一種層壓 物組成。
10. 根據權利要求9所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該閥體由不同彈性體材料的 一種層壓物組成。
11. 根據權利要求1所述的帶有單件式閥體的閥門，其中該閥體由一種矽酮橡膠組成。
12. -種汽缸蓋閥門，其由根據權利要求1至11之一的帶有單件式閥體的閥門形成。
13. -種壓縮機（1)，用於一個將可充氣物體密封並泵氣的設備，該壓縮機具有一個根 據權利要求12所述的汽缸蓋閥門。
14. 根據權利要求13所述的壓縮機（1)，所述可充氣物體是機動車輛輪胎。
【文檔編號】F04B53/10GK204201191SQ201290000545
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2012年4月5日 優先權日:2011年5月30日
【發明者】賴納·德特林, 延斯·赫格邁爾, 馬丁·庫茲 申請人:大陸輪胎德國有限公司