專利名稱：卸壓閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種卸壓閥，更具體地涉及一種具有壓力控制節(jié)流孔 的卸壓閥。
背景技術(shù)：
在許多流體系統(tǒng)的應(yīng)用中，可能希望對(duì)該流體系統(tǒng)進(jìn)行卸壓，例如， 為防止對(duì)流體系統(tǒng)的部件造成損壞和/或?yàn)楸苊獍l(fā)生異常狀況。例如，包括 在內(nèi)燃機(jī)中用于向燃燒室供給加壓燃料以使燃燒組分充分霧化和混合的燃 料系統(tǒng)。通常^皮稱為共軌式燃料噴射系統(tǒng)的燃料系統(tǒng)即是此類燃料系統(tǒng)的 一個(gè)示例。在共軌式燃料噴射系統(tǒng)中，例如是變量活塞泵的泵在例如約為1，600bar的高壓下將燃料供至管道，該管道將燃料供入與每個(gè)燃燒室相連 的噴嘴中，所述管道有時(shí)也被稱為共軌。在某些情況下，燃料系統(tǒng)中的壓 力可非常大以至損壞燃料系統(tǒng)的部件。為避免此類事件發(fā)生，可在燃料系統(tǒng)中設(shè)置卸壓閥，該卸壓閥構(gòu)造成 用于當(dāng)燃料系統(tǒng)中的壓力高于最大期望值時(shí)(例如發(fā)生過(guò)高的壓力狀態(tài) 時(shí))對(duì)其進(jìn)行卸壓。例如，可選擇高壓卸壓閥以在壓力達(dá)到約2，000bar 時(shí)即進(jìn)行卸壓。另夕卜，在高壓燃料系統(tǒng)中，可能希望進(jìn)行相對(duì)穩(wěn)定的卸壓。 尤其通常可能希望高壓卸壓閥在分別響應(yīng)于壓力的升高和降低而開(kāi)啟和 關(guān)閉時(shí)的操作不會(huì)使燃料系統(tǒng)的壓力顯著波動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的操作，有些常規(guī)的卸壓閥具有復(fù)雜的閥座和閥關(guān)閉 元件構(gòu)造。但是，這種復(fù)雜的閥座和岡關(guān)閉元件構(gòu)造比所期望的昂貴。具有球形閥關(guān)閉單元的卸壓閥是一種花費(fèi)較少的替換的卸壓閥。但是， 這種不那么復(fù)雜且通?；ㄙM(fèi)較少的閥關(guān)閉元件由于其卸壓特性相對(duì)不穩(wěn)定 而可能不適合。特別地，具有球形閥關(guān)閉元件的卸壓閥可包括用于對(duì)流體 卸壓的卸壓孔，該卸壓孔可通過(guò)聯(lián)結(jié)有彈簧的閥關(guān)閉元件關(guān)閉，所述彈簧置。當(dāng)流體系統(tǒng)中的壓力足夠大以至克服彈簧的將閥關(guān)閉元件保持在卸壓 孔之上的力時(shí)，則將閥關(guān)閉元件移置(移開(kāi))以允許流體流過(guò)卸壓孔，從 而進(jìn)行卸壓。但是，在這種裝置中，使球形閥關(guān)閉元件被移去和移置以對(duì)流體系統(tǒng) 進(jìn)行卸壓，卸壓完成后，為使岡關(guān)閉元件復(fù)位和中斷卸壓操作，則需要將 流體系統(tǒng)的壓力降至極低，因?yàn)楫?dāng)降壓孔開(kāi)啟時(shí)流過(guò)其中的流體阻止球形 閥關(guān)閉元件復(fù)位，直至壓力顯著降低。但是，壓力的顯著降低可能阻止流 體系統(tǒng)的正確運(yùn)行。例如，在內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)中，如果燃料系統(tǒng)的壓力 降低過(guò)多，則內(nèi)燃機(jī)將接收不到足夠的燃料以正確運(yùn)行。特別地，因?yàn)榱?體系統(tǒng)的壓力趨于在極高壓和極低壓之間上下波動(dòng)，所以卸壓將不穩(wěn)定和/ 或不適合，從而干擾流體系統(tǒng)按預(yù)定運(yùn)行和/或由于壓力的迅速變化而對(duì)流 體系統(tǒng)的部件造成不希望的應(yīng)力。2004年1月13日授予Frank等人的美國(guó)專利No.6，675，774 ('774專 利)描述了一種用于對(duì)流體系統(tǒng)進(jìn)行卸壓的卸壓閥。，774專利所述的卸壓 閥結(jié)合有用于向多個(gè)噴嘴供應(yīng)燃料的貯油箱，該卸壓閥包括球形閥體。盡 管，774專利所述的卸壓閥可對(duì)比希望壓力高的壓力進(jìn)行卸壓，但是，由于 其存在上述問(wèn)題而不能對(duì)流體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的卸壓。根據(jù)本發(fā)明的卸壓閥可克服一個(gè)或多個(gè)上述問(wèn)題，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一方面涉及一種卸壓閥，該卸壓閥包括限定有入口的闊體，該 入口構(gòu)造成接納來(lái)自流體系統(tǒng)的流體。該入口限定有一橫斷面積.所述閥 體還包括壓力控制節(jié)流孔，其終止于閥座。壓力控制節(jié)流孔限定有一小于 入口的橫斷面積的橫斷面積。所述閥體還可包括從閥座伸出的導(dǎo)槽。卸壓 閥還包括閥關(guān)閉元件，其構(gòu)造成在關(guān)閉位置抵靠閥座，而在開(kāi)啟位置從該 閥座移置，由此對(duì)流體系統(tǒng)進(jìn)行卸壓.卸壓閥還包括具有柄和流動(dòng)板的流 動(dòng)元件。該柄與閥關(guān)閉元件可操作地連接，并構(gòu)造成在導(dǎo)槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 卸壓閥還包括與閥體可操作地連接的閥彈簧。該閥彈簧構(gòu)造成經(jīng)由閥板施 加偏壓力，以將閥關(guān)閉元件保持在關(guān)閉位置，并使閥關(guān)閉元件當(dāng)其在開(kāi)啟 位置時(shí)回到關(guān)閉位置。本發(fā)明另 一方面涉及一種流體系統(tǒng)，該流體系統(tǒng)包括構(gòu)造成用于對(duì)流 體加壓的泵和構(gòu)造成用于調(diào)節(jié)流體系統(tǒng)的壓力的卸壓閥。該卸壓閥包括限 定有入口的閥體，該入口構(gòu)造成用于接納來(lái)自流體系統(tǒng)的流體。該入口限 定有一橫斷面積。所述閥體還包括壓力控制節(jié)流孔，其終止于閥座。壓力 控制節(jié)流孔限定有一小于入口的橫斷面積的橫斷面積。所述閥體還可包括 從閥座伸出的導(dǎo)槽。卸壓閥還包括岡關(guān)閉元件，其構(gòu)造成在關(guān)閉位置抵靠 閥座，而在開(kāi)啟位置從該閥座移置而對(duì)流體系統(tǒng)進(jìn)行卸壓。卸壓閥還包括 具有柄和流動(dòng)板的流動(dòng)元件。該柄與閥關(guān)閉元件可操作地連接，并構(gòu)造成 在導(dǎo)槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。卸壓閥還包括與閥體可操作地連接的閥彈簧。該閥彈 簧構(gòu)造成經(jīng)由閥板施加偏壓力，以將岡關(guān)閉元件保持在關(guān)閉位置，并使閥 關(guān)閉元件當(dāng)其在開(kāi)啟位置時(shí)回到關(guān)閉位置。本發(fā)明在又一方面涉及一種用于向內(nèi)燃機(jī)提供加壓燃料的共軌式燃料 系統(tǒng)。該燃料系統(tǒng)包括構(gòu)造成用于對(duì)燃料加壓的泵和構(gòu)造成用于調(diào)節(jié)系統(tǒng) 壓力的卸壓閥。該卸壓閥包括限定有入口的閥體，該入口構(gòu)造成用于接納 來(lái)自流體系統(tǒng)的流體。該入口限定有一橫斷面積。所述閥體還包括壓力控 制節(jié)流孔，其終止于閥座。壓力控制節(jié)流孔限定有一小于入口的橫斷面積 的橫斷面積。所述閥體還可包括從閥座伸出的導(dǎo)槽，卸壓閥還包括閥關(guān)閉 元件，其構(gòu)造成在關(guān)閉位置抵靠閥座，而在開(kāi)啟位置從該閥座移置，由此 對(duì)流體系統(tǒng)進(jìn)行卸壓.卸壓閥還包括具有柄和流動(dòng)板的流動(dòng)元件。該柄與 岡關(guān)閉元件可操作地連接，并構(gòu)造成在導(dǎo)槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。卸壓閥還包括與 閥體可操作地連接的閥彈簧。該閥彈簧構(gòu)造成經(jīng)由閥板施加偏壓力，以將閥關(guān)閉元件保持在關(guān)閉位置，并使閥關(guān)閉元件當(dāng)其在開(kāi)啟位置時(shí)回到關(guān)閉
位置。


圖l是示例性的流體系統(tǒng)的示意圖；圖2是卸壓閥的示例性實(shí)施例的局部斷面的示意圖；圖3是圖2所示的示例性實(shí)施例中部分局部斷面的示意圖；圖3A是圖3中A-A剖面的局部示意圖；圖4A是示出為關(guān)閉狀態(tài)的卸壓閥的示例性實(shí)施例的局部斷面示意圖; 圖4B是示出為全開(kāi)狀態(tài)的卸壓閥的示例性實(shí)施例的局部斷面示意圖； 圖4C是示出為半開(kāi)狀態(tài)的卸壓閥的示例性實(shí)施例的局部斷面示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1表示示例性的流體系統(tǒng)10.該流體系統(tǒng)10是用于將燃料輸送至 內(nèi)燃機(jī)12的燃料系統(tǒng)，可包括用于貯存燃料的貯油箱14和用于將燃料從 貯油箱14經(jīng)由管道8送至內(nèi)燃機(jī)12的泵16.可將燃料系統(tǒng)10構(gòu)造成將 加壓的燃料輸送至內(nèi)燃機(jī)12，所述壓力例如從約300bar至約2，000bar(例 如從約l，OOObar至約2，000bar (例如約1，600bar)),為防止流體系統(tǒng)10 的壓力達(dá)到極高，可為該流體系統(tǒng)10設(shè)置卸壓閥20，例如高壓卸壓閥。 盡管(本文)出于示例性的目的結(jié)合燃料系統(tǒng)對(duì)流體系統(tǒng)10進(jìn)行了說(shuō)明，統(tǒng)。圖2示例表示了一種用于流體系統(tǒng)中以調(diào)節(jié)其壓力的卸壓閥20，例如 高壓卸壓閥?？梢栽O(shè)想本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的卸壓閥20的其他用途。根據(jù) 某些實(shí)施例，卸壓閥20可包括閥體22和閥端部24。閥體22可構(gòu)造成例 如經(jīng)由設(shè)在閥體22上的外螺紋26配合在流體系統(tǒng)的一部分中。閥體22 還可包^i殳有內(nèi)螺紋30的內(nèi)徑28和限定有環(huán)形凹槽34的肩部32。閥端 部24可包括限定有肩部38的頸部36?？稍陬i部36上設(shè)置外螺紋40。在 裝配時(shí)，閥端部24經(jīng)由內(nèi)螺紋30和外螺紋40之間的螺紋連接旋入閥體
22的內(nèi)徑28中，直到閥體22的肩部32與閥端部24的肩部38彼此相接。 可在凹槽34中設(shè)置0環(huán)密封42，從而使得閥體22和閥端部24之間的連 接基本流體密封。也可在閥端部24的肩部38設(shè)置環(huán)形凹槽，而不在岡體 22的肩部32設(shè)置凹槽34 (或在兩處均設(shè)置凹槽)。閥體22可包括入口44，該入口 44構(gòu)造成與流體系統(tǒng)流體連通。入口 44在另一方面與壓力控制節(jié)流孔46流體連通?？蓪⑷肟?44的尺寸確定為 大于壓力控制節(jié)流孔46的橫斷面積，并可在入口 44和壓力控制節(jié)流孔46 之間設(shè)置斜面48。壓力控制節(jié)流孔46可在闊座50處終止，而閥座50在 壓力控制節(jié)流孔46和導(dǎo)槽52之間提供流體連通，所述導(dǎo)槽52與閥體22 的內(nèi)徑28流體連通。閥端部24可限定笫一內(nèi)徑54和第二內(nèi)徑56，它們分別限定基本光滑 的圓柱形內(nèi)表面。閥端部24還可限定有與所述第二內(nèi)徑56流體連通的第 三內(nèi)徑58和出口內(nèi)徑60。出口內(nèi)徑60可具有內(nèi)螺紋62，該內(nèi)螺紋62用 于按螺紋連接的方式接納用于例如在示例性的卸壓閥20開(kāi)啟時(shí)使流體返 回到流體系統(tǒng)中的返程管路，出口內(nèi)徑60可終止在斜面部分64。如圖3所示，壓力控制節(jié)流孔46限定了長(zhǎng)度尺寸l和直徑尺寸d。長(zhǎng) 度尺寸1的范圍從斜面48鄰近壓力控制節(jié)流孔46的端部至位于壓力控制 節(jié)流孔46端部的閥座50。選取長(zhǎng)度尺寸1和直徑尺寸d使其滿足如下關(guān)系 自入口 44流過(guò)壓力控制節(jié)流孔46的流體在經(jīng)過(guò)壓力控制節(jié)流孔46時(shí)發(fā)生 氣蝕，而在閥座50處離開(kāi)壓力控制節(jié)流孔46并進(jìn)入導(dǎo)槽52時(shí)容納氣蝕區(qū) 域(例如充分發(fā)展的氣蝕區(qū)域)，直徑尺寸d沿幾乎整個(gè)長(zhǎng)度尺寸1恒定， 但是，只要自入口 44流經(jīng)壓力控制節(jié)流孔46的流體當(dāng)其在閥座50處離開(kāi) 壓力控制節(jié)流孔46時(shí)發(fā)生氣蝕，則可設(shè)想直徑尺寸d沿長(zhǎng)度尺寸1變化。 例如，長(zhǎng)度尺寸1和直徑尺寸d可按比率約2: l至約5: 1(例如約4: 1) 相關(guān)。例如，長(zhǎng)度尺寸1可以是約3.25111111，而直徑尺寸d可以是0.75mm。 這種關(guān)系及這些尺寸僅是示例性的，可以設(shè)想，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可確 定其它關(guān)系和其它尺寸。卸壓閥20還可包括例如是球形閥關(guān)閉元件的閥關(guān)閉元件66和流動(dòng)元
件68。流動(dòng)元件68可構(gòu)造有在導(dǎo)槽52中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柄70。柄70和導(dǎo)槽 52構(gòu)造成防止流動(dòng)元件68不與閥端部24的第一內(nèi)徑54對(duì)齊和/或在其中 彈起。柄70可包括例如由一個(gè)或多個(gè)凹面72限定的一個(gè)或多個(gè)通路(例 如圖3A所示)，這些通路在導(dǎo)槽52和閥體22的內(nèi)徑28之間提供流體連 通。流動(dòng)元件68還可包括限定一個(gè)或多個(gè)孔76 (例如4個(gè)孔)的流動(dòng)板 74 (例如參見(jiàn)圖2和圖4A-4C)，這些孔構(gòu)造成在閥體22的內(nèi)徑28和閥 端部24的第一內(nèi)徑54之間提供流體連通。閥關(guān)閉元件66和流動(dòng)元件構(gòu)造 成使得閥關(guān)閉元件66與流動(dòng)元件68的柄70相接，并使得閥關(guān)閉元件66 安裝成在壓力控制節(jié)流孔46的出口處支靠閥座50。參考圖2,卸壓閥20還可構(gòu)造有彈簧78和墊片80以提供擠靠流動(dòng)板 74的偏壓力，從而使得閥關(guān)閉元件66支靠閥座50。墊片80可限定一個(gè)或 多個(gè)孔82，并被構(gòu)造位于第二內(nèi)徑56與第一內(nèi)徑54相對(duì)的、由肩部84 限定的端部。彈簧78可在流動(dòng)板74和墊片80之間進(jìn)行壓縮。工業(yè)適用性本發(fā)明的卸壓閥可適用于任何流體系統(tǒng)，例如燃料系統(tǒng)、液力系統(tǒng)或 該技術(shù)領(lǐng)域所知的其他任何需用卸壓岡的系統(tǒng).對(duì)于較高的壓力環(huán)境例如 內(nèi)燃機(jī)用共軌式燃料噴射系統(tǒng)，卸壓閥20可提供一種簡(jiǎn)易、花費(fèi)較少的辦 法，從而降低用于該環(huán)境的卸壓閥的成本和/或復(fù)雜性。例如，在圖1中示意示出的示例性的流體系統(tǒng)IO中，泵16將加壓的 燃料從l&油箱14經(jīng)由管道18輸送至內(nèi)燃機(jī)。例如，該流體系統(tǒng)10可構(gòu)造 成在約300bar至約2，000bar的壓力下工作(例如從約l，OOObar至約 2，000bar (例如約1,600bar))。卸壓閥20可以是高壓卸壓閥，并可構(gòu)造 成防止流體系統(tǒng)10的壓力達(dá)到過(guò)高的壓力狀態(tài)(例如高于預(yù)定的最大期望 壓力，例如約2，000bar)。卸壓閥20構(gòu)造成當(dāng)流體系統(tǒng)10的壓力達(dá)到最 大期望壓力時(shí)即進(jìn)行卸壓，直到壓力降低至低于最大期望壓力。參考圖2，卸壓閥20例如可經(jīng)由設(shè)在閥體22上的外螺紋26配合在流 體系統(tǒng)的一部分中，從而使得卸壓閥20與流體系統(tǒng)流體連通，所述流體系 統(tǒng)例如是圖l所示的流體系統(tǒng)10.只要流體系統(tǒng)的壓力保持低于最大期望 壓力，則卸壓閥20保持完全關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)，閥關(guān)閉元件66保持位于閥 座50中，如示意圖4A所示。當(dāng)流體系統(tǒng)的壓力達(dá)到高于最大期望壓力的程度，則來(lái)自流體系統(tǒng)位 于入口 44和壓力控制節(jié)流孔46處的流體壓靠閥關(guān)閉元件66,其壓靠力足 以使閥關(guān)閉元件66被移置，從而克服彈簧78經(jīng)由流動(dòng)板74施加的偏壓力， 從而例如使得卸壓閥20處于完全開(kāi)啟狀態(tài)，如示意圖4B所示。當(dāng)閥關(guān)閉元件66 4皮移置一定距離x，則來(lái)自流體系統(tǒng)的流體得以通過(guò) 閥座50和閥關(guān)閉元件66之間，并進(jìn)入導(dǎo)槽52。流體一旦進(jìn)入導(dǎo)槽52，即 可通過(guò)柄70的例如由凹面72限定的一個(gè)或多個(gè)通路進(jìn)入內(nèi)徑28,流體一 旦進(jìn)入內(nèi)徑28，即可流過(guò)流動(dòng)板74的一個(gè)或多個(gè)孔76進(jìn)入第一內(nèi)徑54， 穿過(guò)第二內(nèi)徑56和第三內(nèi)徑58，并從閥端部24的出口內(nèi)徑60流出，從 而使流體系統(tǒng)的壓力降低。通過(guò)使流體流過(guò)卸壓閥20，流體系統(tǒng)的壓力可被降低至低于最大期望 壓力的程度。彈簧78提供的偏壓力取決于其壓縮量，該壓縮量約等于閥關(guān) 閉元件66的移置距離x。當(dāng)流體流過(guò)卸壓閥20時(shí)，流體作用于閥關(guān)閉元 件66上的力隨流體系統(tǒng)壓力的降低而減小。當(dāng)流體力減小時(shí)，彈簧78的 偏壓力與施加成壓靠閥關(guān)閉元件66的流體力反作用，從而使閥關(guān)閉元件 66的移置距離x減小，直至流體力和彈簧78的偏壓力之間達(dá)到平衡。其 結(jié)果使得卸壓法呈現(xiàn)部分開(kāi)啟的狀態(tài)，如示意圖4C所示。如果流體系統(tǒng)繼續(xù)按此方式工作，假設(shè)不進(jìn)行卸壓則必將導(dǎo)致該流體 系統(tǒng)的壓力高于其最大期望壓力，將〗吏得大量的流體繼續(xù)流過(guò)卸壓閥20， 以防止閥關(guān)閉元件66完全復(fù)位至閥座20上并使卸壓閥20完全關(guān)閉。另外， 壓力控制節(jié)流孔46限定的長(zhǎng)度尺寸1和直徑尺寸d可根據(jù)如下關(guān)系選取 使得來(lái)自入口 44流過(guò)壓力控制節(jié)流孔46的流體在離開(kāi)壓力控制節(jié)流孔46 時(shí)發(fā)生氣蝕。當(dāng)壓力控制節(jié)流孔46的長(zhǎng)度尺寸l和直徑尺寸d的關(guān)系4吏得 流體離開(kāi)閥座50時(shí)在流體流中發(fā)生氣蝕，則會(huì)形成在流體流中產(chǎn)生真空區(qū) (void)的氣蝕區(qū)域，從而使得閥關(guān)閉元件66至少故暴露于氣蝕區(qū)域的一
部分，并且閥關(guān)閉元件66此時(shí)所受來(lái)自流體的力小于不存在氣蝕時(shí)的受 力。由于發(fā)生氣蝕的流體壓靠閥關(guān)閉元件66的力相對(duì)減小，所以，閥關(guān)閉 元件66或者移動(dòng)至位移x相對(duì)減小的位置(參見(jiàn)例如圖4C)，或者在流 體系統(tǒng)的壓力相對(duì)較高時(shí)返回并被置于閥座50中(參見(jiàn)例如圖4A)，所 述相對(duì)較高的壓力高于無(wú)氣蝕時(shí)閥關(guān)閉元件66所承受的來(lái)自流體流的開(kāi) 啟力。其結(jié)果使得閥關(guān)閉元件66趨于返回至閥座50，從而使得卸壓閥20 允許流體系統(tǒng)在允許壓力下繼續(xù)工作(例如流體系統(tǒng)的壓力低于其最大期 望壓力，但又足夠高以按可被接受的穩(wěn)態(tài)的方式繼續(xù)工作)。由于可在部分開(kāi)啟的狀態(tài)下工作，卸壓閥20可實(shí)現(xiàn)對(duì)流體系統(tǒng)壓力的 更加穩(wěn)定的控制。例如，假設(shè)流體系統(tǒng)的最大期望壓力為約2，000bar,那 么， 一旦流體系統(tǒng)的壓力達(dá)到2，000bar，則由于流體的壓力克服了彈簧78 的偏壓力而使閥關(guān)閉元件66從閥座50移開(kāi)。 一旦閥關(guān)閉元件66被移置， 則流體將流過(guò)壓力控制節(jié)流孔46并離開(kāi)閥座50。長(zhǎng)度尺寸l和直徑尺寸d 之間的關(guān)系將使離開(kāi)閥座50的流體發(fā)生氣蝕，從而產(chǎn)生真空區(qū)。由于真空 區(qū)的存在，作用于彈簧78的偏壓力小于當(dāng)流體在離開(kāi)閥座50時(shí)不發(fā)生氣 蝕的力。由于保持閥關(guān)閉元件66離開(kāi)閥座50的力相對(duì)較小，因此，在閥 關(guān)閉元件66回到部分開(kāi)啟狀態(tài)(如圖4C所示)或回到如圖4A所示的完 全關(guān)閉狀態(tài)而使閥關(guān)閉元件66支靠閥座50并停止對(duì)流體系統(tǒng)卸壓之前， 流體系統(tǒng)的壓降較小。由于壓降較小，則可使流體系統(tǒng)的壓力所經(jīng)歷的波 動(dòng)相對(duì)較小，從而使卸壓更加穩(wěn)定。由于卸壓更加穩(wěn)定，即使在流體系統(tǒng)的壓力超過(guò)最大期望壓力的現(xiàn)象 反復(fù)發(fā)生而使卸壓閥20被開(kāi)啟時(shí)，流體系統(tǒng)也可以繼續(xù)按可被接受的方式 工作。例如，在通常構(gòu)造成在約300bar至約2，000bar (例如約l，OOObar 至約2，000bar)的壓力下工作的內(nèi)燃機(jī)用燃料系統(tǒng)中，可能發(fā)生某些情況 而導(dǎo)致該燃料系統(tǒng)的壓力達(dá)到2，000bar，從而迫使卸壓閥20開(kāi)啟并對(duì)過(guò)高 的壓力狀態(tài)進(jìn)行卸壓。如果所述某些情況持續(xù)存在或反復(fù)發(fā)生，則卸壓閥 20將反復(fù)經(jīng)歷如下過(guò)程完全開(kāi)啟以卸壓(參見(jiàn)圖4B)和壓力降低至允 許值即關(guān)閉。但是，為使燃料系統(tǒng)在足夠高和/或足夠穩(wěn)定的壓力下提供燃
料以使內(nèi)燃機(jī)按希望的方式連續(xù)工作，必須使燃料系統(tǒng)至少維持一定的最小工作壓力。因此，卸壓閥20可構(gòu)造成在燃料系統(tǒng)的壓力降低到最小工作 壓力之前間斷卸壓。由于具有壓力控制節(jié)流孔，該壓力控制節(jié)流孔可減小 閥關(guān)閉元件66回到部分開(kāi)啟狀態(tài)或回到閥座50所需的壓降量，因此，當(dāng) 流體系統(tǒng)的壓力高于流體系統(tǒng)的最小工作壓力時(shí)，卸壓閥20可減小卸壓或 使卸壓不連續(xù)，從而使得內(nèi)燃機(jī)可按允許的方式連續(xù)工作。另外，由于流體流在卸壓閥20卸壓時(shí)施加于閥關(guān)閉元件66的力較小， 所需的反作用于流體力的偏壓力也較小.因此，可選擇彈簧78使其具有相 對(duì)較小的彈性系數(shù)，從而該彈簧78的應(yīng)力可能被減小。此外，由于彈性系 數(shù)較小，使得閥關(guān)閉元件返回閥座50時(shí)的沖擊力被減小，從而可以延長(zhǎng)閥 關(guān)閉元件66和/或閥座50的使用壽命。根據(jù)圖2所示的示意性實(shí)施例，卸壓閥20可構(gòu)造成在預(yù)定壓力下通過(guò) 選捧具有特定彈性系數(shù)的彈簧78和選擇具有特定厚度的墊片80中的至少 一種(辦法)對(duì)流體系統(tǒng)進(jìn)行卸壓。例如，通過(guò)選擇具有特定彈性系數(shù)的 彈簧、和/或通過(guò)選擇具有一定厚度的墊片80而對(duì)彈簧78預(yù)加負(fù)荷以使彈 簧78具有期望量的預(yù)加偏壓力，可以確定彈簧78對(duì)流動(dòng)板74施加的偏壓 力?？梢燥@見(jiàn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可做出本發(fā)明的卸壓閥的多種改進(jìn)和變 型。例如，盡管本文結(jié)合燃料系統(tǒng)對(duì)卸壓閥進(jìn)行了說(shuō)明，該卸壓閥也可被 用于可從卸壓閥中受益的其他流體系統(tǒng)。參考說(shuō)明書(shū)和公開(kāi)的實(shí)施例，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯見(jiàn)卸壓閥的其他實(shí)施例。本說(shuō)明書(shū)和示例僅應(yīng)被認(rèn) 為示例性的，其真實(shí)范圍在所附權(quán)利要求加以說(shuō)明，
權(quán)利要求
1.一種卸壓閥(20)，包括閥體(22)，該閥體限定有構(gòu)造成用于接納來(lái)自流體系統(tǒng)(10)的流體的入口(44)，該入口限定一橫斷面積，壓力控制節(jié)流孔(46)，該壓力控制節(jié)流孔在閥座(50)處終止，并限定一小于所述入口的橫斷面積的橫斷面積，以及從所述閥座伸出的導(dǎo)槽(52)；閥關(guān)閉元件(66)，該閥關(guān)閉元件構(gòu)造成在關(guān)閉位置抵靠所述閥座并在開(kāi)啟位置從所述閥座移置，由此對(duì)流體系統(tǒng)卸壓；流動(dòng)元件(68)，該流動(dòng)元件包括柄(70)和流動(dòng)板(74)，所述柄與所述閥關(guān)閉元件可操作地連接并構(gòu)造成在所述導(dǎo)槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及閥彈簧(78)，該閥彈簧與所述閥體可操作地連接，并構(gòu)造成經(jīng)由所述流動(dòng)板施加偏壓力，以使所述閥關(guān)閉元件壓靠閥座而被保持在關(guān)閉位置，并使該閥關(guān)閉元件當(dāng)其在開(kāi)啟位置時(shí)返回關(guān)閉位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的卸壓閥，其特征在于，所述壓力控制節(jié)流 孔構(gòu)造成使所述閥關(guān)閉元件返回關(guān)閉位置所需的偏壓力減小，
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的卸壓閥，其特征在于，所述壓力控制節(jié)流 孔限定有長(zhǎng)度尺寸和直徑尺寸，其中，該長(zhǎng)度尺寸和直徑尺寸按比率從約 2: l至約5: l相關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的卸壓閥，其特征在于，所述壓力控制節(jié)流 孔構(gòu)造成流過(guò)所述壓力控制節(jié)流孔的流體在所述閥關(guān)閉元件處于開(kāi)啟位置 時(shí)發(fā)生氣蝕，由此在該流過(guò)所述壓力控制節(jié)流孔的流體中產(chǎn)生包含真空區(qū) 的氣蝕區(qū)域，從而使得所述閥關(guān)閉元件暴露于所述氣蝕區(qū)域的至少一部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的卸壓閥，其特征在于，所述流動(dòng)板包括構(gòu) 造有允許流體流過(guò)所述卸壓閥的至少一個(gè)孔(76)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的卸壓閥，其特征在于，所述柄限定至少一個(gè)通路，所述通路構(gòu)造成經(jīng)由所述導(dǎo)槽在所述壓力控制節(jié)流孔和所述流動(dòng) 板之間提供流體連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的卸壓閥，其特征在于，所述導(dǎo)槽和所述柄 構(gòu)造成使得所述柄在所述導(dǎo)槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)而不會(huì)未對(duì)齊所述導(dǎo)槽。
8. —種具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的卸壓閥的流體系統(tǒng)。
9. 一種調(diào)節(jié)流體系統(tǒng)(10)的壓力的方法，所述流體系統(tǒng)與一設(shè)備 可操作地連接，該方法包括經(jīng)由流體泵(16)對(duì)流體系統(tǒng)中的流體加壓至高于足以操作所述設(shè)備 的最小工作壓力的壓力；以及當(dāng)流體系統(tǒng)中的壓力升高至高于所述設(shè)備的最大工作壓力時(shí)，經(jīng)由卸 壓閥(20)對(duì)流體系統(tǒng)卸壓，所述卸壓閥包括終止于閥座(50)的壓力控 制節(jié)流孔(46)和從該閥座伸出的導(dǎo)槽(52)，其中，所述卸壓閥將流體系統(tǒng)的壓力保持在最小工作壓力和最大工作 壓力之間，從而使得所述設(shè)備能連續(xù)工作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述流體系統(tǒng)包括含 燃料的燃料系統(tǒng)，所述設(shè)備包括內(nèi)燃機(jī)(12)，所述燃料系統(tǒng)構(gòu)造成將加 壓的燃料供給到所述內(nèi)燃機(jī)；所述方法包括對(duì)該燃料加壓至高于1，000bar 的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及卸壓閥。該卸壓閥(20)包括限定有入口(44)的閥體(22)，該入口構(gòu)造成用于接納來(lái)自流體系統(tǒng)的流體；終止于閥座(50)的壓力控制節(jié)流孔；以及從閥座伸出的導(dǎo)槽(51)。該卸壓閥還包括閥關(guān)閉元件(66)，其構(gòu)造成在關(guān)閉位置抵靠閥座，而在開(kāi)啟位置從該閥座移置，由此對(duì)流體系統(tǒng)進(jìn)行卸壓。該卸壓閥還包括具有柄(70)和流動(dòng)板(74)的流動(dòng)元件(68)。該柄與閥關(guān)閉元件可操作地連接，并構(gòu)造成在導(dǎo)槽中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。卸壓閥還包括與閥體可操作地連接的閥彈簧(78)。
文檔編號(hào)F16K15/04GK101128691SQ200680006337
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者A·R·斯托克奈爾 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司