用于产生真空的装置中的旁通阀的制作方法

本申请要求2016年6月14日提交的美国临时申请第62/349,787号的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本申请涉及一种利用文丘里效应产生真空的装置，更具体地说，涉及一种改进的旁路端口，该旁路端口允许在某些条件下更大体积的流量进入该装置的排放区域。

背景技术：

已知发动机(如车辆发动机)包括用于产生真空的抽吸器或喷射器。通常，抽吸器用于通过引导一些发动机空气通过文丘里管来产生低于发动机歧管真空度的真空。众所周知，通过文丘里管的高速空气流产生能够从相关联的需要真空辅助的装置中抽出流体的压降，需要真空辅助的装置包括例如燃料蒸汽吹扫系统或制动增压装置。抽吸器可包括位于文丘里管和需要真空辅助的装置之间的止回阀，以调节通过抽吸器的流动方向。

已知在抽吸器中设置旁通阀，用于在某些条件下提高通过抽吸器的流通能力。例如，可能期望在非常短的时间内从附接到抽吸器的装置中清除或排空流体。尽管抽吸器中的文丘里管可能产生显着的压降并因此产生真空，但文丘里管的小尺寸可能限制流量，使得装置不能如期望的那样快速地被清空。因此，在抽吸器中设置第二流动路径或旁路，以允许在某些条件下从高压到低压的更高流量。例如，当需要真空辅助的装置中的压力高于抽吸器的出口压力(即通常为歧管压力)时，旁通阀将打开以允许通过压力梯度的作用而流过旁路，而不管文丘里的操作。这种通过旁路的流动是通过文丘里的流动的补充，导致更快地清空需要真空辅助的附接装置。

在诸如未决的公开申请第us2015/0096637号中的已知的抽吸器中，穿过旁通阀的端口开口位于流动路径的顶部，流体通过该流动路径从文丘里出口排放到抽吸器排出口。端口开口的这个位置是受限的并且限制了流体可以通过的旁路端口的尺寸。在一些应用中，通过顶部旁路端口的流动区域可能是不够的。仅仅增加顶部开口的尺寸是不可接受的解决方案。因此，需要一种具有改进的旁通阀的新的抽吸器设计，该旁通阀具有更大的流通能力。根据本发明，一个或多个旁路端口设置在排放路径的侧面，而不是顶部。由于排放路径的横截面形状，将一个或多个旁路端口在排放路径的侧面上定位提供了更大的流动面积以改善操作。此外，旁路端口从排放路径的顶部到侧面的重新定位允许排放路径轮廓的精细化，以减少或消除横截面的突然变化，该横截面的突然变化会从内壁处产生流动的分离，这是会导致湍流和噪音的不希望的效果。

技术实现要素：

在一个方面，公开了文丘里装置，其具有限定导管的壳体并且在导管内具有文丘里间隙。限定了内腔的旁通止回阀位于文丘里间隙的下游并且旁通文丘里间隙，该内腔具有第一阀座、第二阀座、入口端口以及至少两个出口端口。旁通止回阀的所有端口与其内腔流体连通，并且密封构件(例如大致平坦的盘状件)安置在内腔中。在没有偏置构件的帮助下，密封构件可在抵靠第一阀座的关闭位置和抵靠第二阀座的打开位置之间平移，以响应文丘里装置内的压差。旁通止回阀的两个出口端口在距导管的顶部隔开一定距离的相对位置处进入导管，导管的顶部位于壳体的正中矢状平面上。此外，从文丘里间隙的下游和两个出口端口中的每一个的上游的锥形部分到两个出口端口的下游的排出部分的过渡形成了导管逐渐连续呈锥形的内表面。

在一个实施例中，两个出口端口定位成大致垂直于正中矢状平面，导管在旁通止回阀的内腔中具有暴露的长度，并且两个出口端口大致定位在暴露的长度的中点处。

在另一个实施例中，导管在旁通止回阀的内腔中具有暴露的长度，并且两个出口端口大致接近暴露长度的中点并进入中点下游的导管。

在所有上述实施例中，从导管的顶部到两个出口端口中的每一个的开始处的距离相对于正中矢状平面形成锐角，两个出口端口中的每一个围绕导管的内表面远离导管的顶部向下延伸，并且两个出口端口相遇并接合以在导管的底部形成一个连续的出口端口，底部在壳体的正中矢状平面处与顶部相对。

在所有上述实施例中，两个出口端口中的每一个包括位于导管的内表面中的凹入的流动路径，该流动路径从出口端口朝向导管的排出口延伸。凹入的流动路径中的每一个可以背离出口端口朝向排出口，并且大致平行于正中矢状平面。

在所有上述实施例中，两个出口端口中的每一个的横截面积小于导管的排出口的横截面积。

在所有上述实施例中，文丘里装置中存在以下特征中的一个或任何组合：(i)导管的内表面从椭圆形、大致矩形或多边形的排出口过渡到导管的圆形的排出口，(ii)第二阀座由多个指状物限定，所述多个指状物延伸到旁通止回阀的内腔中，绕两个出口端口周向间隔开，(iii)壳体包括延伸到内腔中的销，密封构件包括穿过其中的孔，并且壳体的销容纳在密封构件的孔中，以沿着销平移密封构件，以及(iv)第二止回阀控制流体流过与文丘里间隙流体连通的抽吸口。

在另一方面，公开了一种内燃发动机，其包括用于产生真空的任何上述文丘里装置。文丘里装置连接成与需要真空的装置流体连通，并且导管的动力入口连接成与发动机增压压力源或大气压力源流体连通。

附图说明

图1是用于产生真空的已知装置的侧视立体图。

图2是图1的用于产生真空的装置的侧视纵向剖视图。

图3是图1的用于产生真空的装置的下壳体部的俯视平面图。

图4是从图1的用于产生真空的装置的排出端口侧观察的下壳体部的端视图。

图5是用于产生真空的装置的第一实施例的侧视立体图。

图6是图5的用于产生真空的装置的下壳体部的顶部立体图。

图7是图5的用于产生真空的装置的侧视立体剖视图。

图8是从图6的用于产生真空的装置的排出端口侧观察的下壳体部的端视图。

图9是用于产生真空的装置的第二实施例的下壳体部的顶部立体图。

图10是图9的用于产生真空的装置的下壳体部的平面纵向剖视图。

图11是从图9的用于产生真空的装置的排出端口侧观察的下壳体部的端视图。

具体实施方式

以下详细描述将说明本发明的一般原理，其示例在附图中另外说明。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。

如本文所用，“流体”是指任何液体、悬浮液、胶体、气体、等离子体或其组合。

图1是在dayco的美国公开申请第2015/0096637号中所公开类型的用于产生真空的装置的外部视图。该装置通常用附图标记100表示，用于在发动机中使用，例如，在车辆发动机中使用。发动机可以是内燃发动机，并且车辆或发动机通常包括需要真空的装置。在附图中未示出发动机及其所有组件和/或子系统(除了包括的几个框以表示如本文所标识的发动机的特定组件)，并且应理解的是，发动机组件和/或子系统可以包括在车辆发动机中常见的任何组件。如果这些类型的装置与连接到大气压的动力端口一起使用，则被称为“抽吸器”，如果动力端口连接到来自例如涡轮增压器或机械增压器的增压压力，则这些类型的装置被称为“喷射器”。

参照图1和图2，用于产生真空的装置100可连接到需要真空的装置102。用于产生真空的装置100通过空气流过设计用来产生文丘里效应的通道144为所述装置102产生真空。用于产生真空的装置100包括壳体101，如所例示的，壳体101由上壳体部104和下壳体部106形成。为了描述的目的，名称上部和下部是相对于在页面上定向的附图而言的，并且当在发动机系统中使用时，不限于所例示的定向。优选地，上壳体部104通过声波焊接、加热或其他传统方法接合到下壳体部106，以在它们之间形成气密密封。

下壳体部106限定通道144，通道144包括多个端口，其中一些端口可连接到发动机的组件或子系统。端口包括：(1)动力端口108，其可以从发动机进气空气净化器170供应清洁空气，发动机进气空气净化器170通常在发动机的节流阀的上游获得；(2)吸入端口110，其可通过止回阀111连接到需要真空的装置102；(3)排出端口112，其可连接到发动机的节流阀的下游的发动机进气歧管172；以及(4)旁路端口114。止回阀111优选地布置成防止流体从吸入端口110流到施加装置102。在一个实施例中，需要真空的装置102是车辆制动增压装置。旁路端口114可以连接到需要真空的装置102，并且可选地，可以在其间的流体流动路径中包括止回阀120。止回阀120优选地布置成防止流体从旁路端口114流到施加装置102。

如图2和图3所示，下壳体部106包括下阀座124、126。孔132、133分别限定在每个下阀座124、126中，以允许与空气通道144的空气流连通。每个下阀座124、126包括从其上表面向上延伸的多个径向间隔开的指状物134、135。当阀门打开以允许流动时，径向间隔开的指状物134、135用于支撑密封构件136、137。如图2中最佳所示，上壳体部104构造成配合到下壳体部106或与下壳体部106配合以形成止回阀111、120。上壳体部104限定了沿其长度延伸的通道146并且限定了多个端口，其中一些端口是可连接到发动机的组件或子系统。端口包括：(1)第一端口148，其可以用帽件174盖住或者可以连接到发动机的组件或子系统；(2)第二端口150，其与下壳体部106中的抽吸口110流体连通，并且在第二端口150与抽吸口110之间设置密封构件136；(3)第三端口152(腔室/腔167的入口的一部分)，其与下壳体部106中的旁路端口114流体连通，并且在第三端口152与旁路端口114之间设置密封构件137；以及(4)第四端口154，其可以用作将抽吸器-止回阀组件连接到需要真空的装置102的入口。各端口108、端口148、端口112和端口154中的每一个可以包括其外表面上的连接器结构，用于将通道144连接到发动机中的软管或其他结构。

如图2所示，上壳体部104包括上阀座125、127。每个上阀座125、127由连续外壁160、161和底壁162、163限定。上阀座125、127都可包括分别从底壁162、163向下延伸朝向下壳体部106的销164、165。销164、165用作引导件，销164用于使密封构件136在由相配合的上阀座125与下阀座124所限定的腔166中平移，销165用于使密封构件137由相配合的上阀座127与下阀座126所限定的腔167中平移。因此，每个密封构件136、137包括穿过其中、具有一定尺寸且在其中定位的孔，以在其各自的腔166、167中接收销164、165。

当用于产生真空的装置100连接到发动机系统中时，例如，如图2所示，止回阀111和止回阀120的功能如下。当发动机运转时，进气歧管172将空气吸入动力端口180，通过通道144并从排出端口112排出。这在止回阀111、120和通道146中产生局部真空，以将密封构件136、137向下拉靠在多个指状物134、135上。由于指状物134、135的间隔，允许流体从通道144流动到通道146。由发动机的操作产生的部分真空至少在需要真空的装置102的操作的真空辅助中起作用。

典型的内燃发动机中的空气流动系统的工作原理是，当发动机运转时，产生部分真空，该部分真空使空气通过化油器或燃料喷射器的进气口被吸入，以帮助适当的燃料燃烧。已发现该真空可用于补充车辆中的真空辅助子系统，特别是制动器、燃料蒸气滤罐净化系统、自动变速器以及最近用于补充的空调。用于产生真空的装置100可以在主气道和子系统之间提供连接，并且用于抑制来自子系统的背压以防止干扰通过主气道的气流。

再次参照图2和图4所示，下壳体部106中的通道144具有沿中心纵向轴线的内部尺寸，该内部尺寸包括在下壳体部106的动力区段180中的第一锥部182(在本文中也称为动力锥部)，第一锥部182耦接到在下壳体部106的排出区段181中的第二锥部183(在此也称为排出锥部)。这里，第一锥部182和第二锥部183端对端(动力区段180的出口端184对排出区段181的入口端186)对准。入口端188、186和出口端184、189的横截面是椭圆形的，并且在它们之间(从入口到出口)延伸的逐渐连续呈锥形的内部尺寸限定了双曲线轮廓。

仍旧参照图2，第二锥部183从较小尺寸的入口端186逐渐连续呈锥形到较大尺寸的出口端189。旁路端口114可以与出口端189相邻但在其下游的排出区段181相交。位于第二锥部183的出口端189下游的部分190中的排出区段181具有横截面为圆形的圆锥形轮廓，直到其终止于排出端口112。第二锥部183的内表面通常是沿着其整个长度连续平滑的，即，空腔通常是圆柱形的，具有为出口端189和排出端口112的圆柱的基部。如果第二锥部183的轮廓持续到排出端口112，则该轮廓用于提供比其他情况下更大的旁路端口114。具体地说，图3中的顶部开口(孔133)进入所述轮廓的通道144的第二锥部183将仅提供小的椭圆形端口，而没有足够的流动能力来实现所需的性能。改变排出部分181的部分190的轮廓并非没有缺点。出口端部189处的横截面的突然变化导致流动分离、性能降低和噪音。此外，通道144中的单个顶部开口(孔133)的尺寸仍然不足以满足旁路端口114所需的流量。因此，需要一种改进的旁路端口，其提供更大的流量而不牺牲性能或要求横截面突然变化。下面详细描述改进的旁路端口。

现在参照图5至图8，示出了用于产生真空的新装置200，其具有改进的旁路端口214。类似于图1至图4中所示的用于产生真空的装置100，用于产生真空的新装置200包括由上壳体部204和下壳体部206形成的壳体201，并且在发动机系统中起着相同的作用。参照图7，上壳体部204限定通道246。下壳体部206限定通道244，即，导管245的内部结构。上壳体部204和下壳体部206配合在一起以形成连接通道244和通道246的止回阀211和止回阀220。上壳体204和下壳体206中的每一个以及整个壳体201具有在组装时将装置200分成左右镜像的正中矢状平面msp(标记在图6中)。

如图7中最佳所示，上壳体部204限定了沿其长度延伸的通道246，并限定了多个端口，其中一些端口可连接到发动机的组件或子系统。端口包括：(1)第一端口248，其可以被盖住或连接到发动机组件；(2)第二端口250，其与抽吸口流体连通，在该实施例中，该抽吸口是围绕并包括下壳体部206中的文丘里间隙210'的整个区域；(3)第三端口214，其是旁通止回阀220的入口端口；以及(4)第四端口254，其可以用作将用于产生真空的装置200连接到需要真空辅助的装置的入口。相应端口的每一个可以包括位于其外表面上的连接器特征，用于将通道244连接到发动机中的软管或其他特征或者连接到下壳体部206。上壳体部204包括上阀座225、227。上阀座225、227都可包括向下延伸进入内腔中朝向下壳体部206的销264、265。销264、265用作导向件，销264用于使密封构件236在由相配合的上阀座225与下阀座224所限定的腔266中平移，销265用于使密封构件237在由相配合的上阀座227与下阀座226所限定的腔267中平移。因此，每个密封构件236、237包括穿过其中、具有一定尺寸且在其中定位的孔，以在其各自的腔266、267内接收销264、265。

参照图6和图7，下壳体部206限定导管245以及位于导管内的文丘里间隙210'。下壳体部206形成多个端口，所述多个端口包括：(1)动力端口208；(2)文丘里间隙210'，其用作抽吸端口；(3)排出口端口212；以及(4)至少两个旁路出口端口231、233。下壳体部206包括下阀座224、226，在下阀座224中限定有文丘里间隙210'，并且在下阀座226中限定有至少两个出口端口231、233，以允许与通道244流体连通。每个下阀座224、226包括从其上表面向上延伸的多个径向间隔开的指状物234、235。当阀门打开以允许流动时，径向间隔开的指状物234、235用于各自支撑密封构件236、237(图7)。下阀座226形成旁通止回阀220的一部分，旁通止回阀220设置在文丘里间隙210'的下游并且旁通文丘里间隙210'。所述至少两个出口端口231、233在距导管245的顶部250距离d(标示于图6中)的相对位置处进入导管245，并且导管245的顶部250位于壳体201的正中矢状平面msp处(或下壳体部206的正中矢状平面msp处，它们是相同的正中矢状平面)。导管245具有从文丘里间隙210'的下游和两个出口端口231、233中的每一个的上游的第二锥部283到两个出口端口231、233的下游的排出部285的大致平滑的过渡，即该过渡限定了导管245逐渐连续呈锥形的内表面。

导管245的通道244具有沿中心纵向轴线a的内部尺寸，该内部尺寸包括耦接到第二锥部283(在本文中也称为排出锥部)的第一锥部282(在本文中也称为动力锥部)。这里，第一锥部282和第二锥部283端到端对准(动力锥部282的出口端284对排出锥部283的入口端286)。如图8所示，至少出口端284和入口端286的横截面是椭圆形的，并且在它们之间(从入口到出口)延伸的逐渐连续呈锥形的内部尺寸限定了双曲线轮廓。第二锥部283从较小尺寸的入口端286逐渐连续呈锥形到较大尺寸的排出口212，其中至少两个旁路端口231、233定位于入口端286和排出口212之间的任何位置。入口端286中的一个或两个的内部横截面优选地具有椭圆形形状，但是可以是大致矩形形状，或者如未决的美国申请第14/294,727号中所教导的任何其他多边形形状。排出口212的内部横截面优选为圆形。位于至少两个旁路端口231、233下游的导管245的内表面的至少一部分的轮廓具有横截面为圆形的圆锥形轮廓，直到其终止于排出口212。

参照图6-图8，两个出口端口231、233定位成大致垂直于正中矢状平面msp，并且如上所述，在距导管245的顶部250距离d的相对位置处进入导管245。如图6中最佳所示，导管245在旁通止回阀220的内腔267中具有暴露的长度l，并且两个出口端口231、233大致定位在暴露的长度l的中点处。在一个实施例中，两个出口端口231、233定位(开始)于大致接近暴露的长度l的中点，但是进入如图9和图10所示的中点的下游的导管245，参照用于产生真空的装置300。从导管250的顶部到两个出口端口231、233中的每一个的开始处的距离相对于图8所示的正中矢状平面msp形成锐角θ。两个出口端口231、233中的每一个围绕导管245的内表面远离导管245的顶部250向下延伸。

现在转向图9和图11，示出了用于产生真空的装置300的第二实施例，其具有改进的旁路端口。类似于用于产生真空的装置200，具体而言，如图5所示，装置300在外部看起来相同，具有由上壳体部204和下壳体部(标记为306，这是由于其内部与图6至图8中的不同)形成的壳体201。装置300在如上所述的发动机系统中起相同的作用。参照图10，下壳体部306限定通道344，即，导管245的内部结构。上壳体204和下壳体306中的每一个以及整个壳体201具有在组装时将装置300分成左右镜像的正中矢状平面msp(标记在图9中)。

仍旧参照图9-图11，下壳体部306限定导管345和位于导管中的文丘里间隙310'。下壳体部306形成多个端口，所述多个端口包括：(1)动力端口308；(2)文丘里间隙310'，其用作抽吸口；(3)排出口312；以及(4)至少两个旁路出口端口331、333。下壳体部306包括下阀座324、326，在下阀座324中限定有文丘里间隙310'，并且在下阀座326中限定有至少两个出口端口331、333，以允许与通道344的流体连通。每个下阀座324、326包括从其上表面向上延伸的多个径向间隔开的指状物334、335。当阀门打开以允许流动时，径向间隔开的指状物334、335用于各自支撑密封构件236、237(图7中所示)。下阀座326形成旁通止回阀220的一部分，旁通止回阀220设置在文丘里间隙310'的下游并且旁通文丘里间隙310'。至少两个出口端口331、333在距导管345的顶部350距离d(标记在图9中)的相对位置处进入导管345，并且导管345的顶部350位于壳体201的正中矢状平面msp处(或下壳体部306的正中矢状平面msp处，它们是相同的正中矢状平面)。导管345具有从文丘里间隙310'的下游和两个出口端口331、333中的每一个的上游的第二锥部383到两个出口端口331、333下游的排出部分385的大致平滑的过渡，即该过渡限定了导管345逐渐连续呈锥形的内表面。

导管345的通道344具有沿中心纵向轴线a的内部尺寸，该内部尺寸包括耦接到第二锥部383(在本文中也称为排出锥部)的第一锥部382(在本文中也称为动力锥部)。这里，第一锥部382和第二锥部383端到端对准(动力锥部382的出口端384对排出锥部383的入口端386)。如图11所示，至少出口端384和入口端386的横截面是椭圆形的，并且在它们之间(从入口到出口)延伸的逐渐连续呈锥形的内部尺寸限定了双曲线轮廓。第二锥部383从较小尺寸的入口端386逐渐连续呈锥形到较大尺寸的排出口312，其中至少两个旁路端口331、333定位于入口端部386和排出口312之间的任何位置。出口端部384和入口端386中的一个或两个的内部横截面优选地是椭圆形，但是可以是大致矩形，或者如未决的美国申请第14/294,727号中所教导的任何其他多边形。排出口312的内部横截面优选为圆形。位于至少两个旁路端口331、333下游的导管345的内表面的至少一部分的轮廓具有横截面为圆形的圆锥形轮廓，直到其终止于排出口312。

两个出口端口331、333定位成大致垂直于正中矢状平面msp，并且如上所述，在距导管345的顶部350距离d的相对位置处进入导管345。如图9中最佳所示，导管345在下阀座326的内腔中具有暴露的长度l，并且两个出口端口331、333大致定位于暴露的长度l的中点处。这里，两个出口端口331、333定位(开始)于大致接近暴露的长度l的中点处，但是进入如图10中最佳所示的中点的下游的导管345。从导管350的顶部到两个出口端口331、333中的每一个的开始处的距离相对于如图11所示的正中矢状平面msp形成锐角θ。两个出口端口331、333中的每一个以一定角度朝向排出口312远离导管345的顶部350向下延伸。在该实施例中，两个出口331、333中的每一个包括凹入的流动路径352(在图11中标记为352a和352b)。每个凹入的流动路径352a、352b位于导管345的内表面中并且从出口端口朝向排出口312延伸。在所示实施例中，每个凹入的流动路径352a、352b分别背离出口端口331、333，朝向排出口312，但不限于此。并且，凹入的流动路径352中的每一个大致平行于正中矢状平面msp。

在本文公开的每个实施例中，两个出口端口231、233中的每一个可具有小于导管的排出口212的横截面积的横截面积，两个出口端口331、333中的每一个可具有小于导管的排出口312的横截面积的横截面积。而且，两个出口端口231、233可以在导管245的底部相遇，两个出口端口331、333可以在导管345的底部相遇，底部在壳体201的正中矢状平面msp处与顶部250、350相对，以形成一个连续的出口端口。

本文的各种实施例中的每一个提供了具有改进的旁路端口的用于产生真空的装置，该旁路端口不易于流过该装置的流体的再循环和由此产生的压降，如果允许的话，该压降会减少通过旁路的流量。

已经详细描述了本发明并参照了其优选实施例，显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变化。