低冰气动马达排气消声器的制造方法
【专利说明】低冰气动马达排气消声器
[0001]本申请是2012年11月16日进入中国的PCT专利申请PCT/US2011/000881，国家申请号为201180024449.6的专利申请的分案申请。
【背景技术】
[0002]容积式气动马达用于各种各样的应用，因为除了其它原因之外，其固有的易于使用、恒定的作用力输出、在爆炸性环境中的安全操作。容积式气动马达通过供给压缩气体到活塞或隔膜、活塞或隔膜然后推靠诸如栗的负载来实现功能。在每个冲程结束处，马达必须排出高压空气，并且在相反的方向上移动，以重复循环。这种在马达冲程结束处的不受控制的空气的膨胀可能产生相当大的有时甚至危险的噪音量。废气也由膨胀过程冷却。存在气体中的任何水分会凝结并冻结，产生冰。如果允许冰堆积，其可能抑制或停止马达的操作。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一个实施例，容积式气动马达的消音器包括:壳体、入口、扩散器、通路和吸音材料。入口和扩散器连接到壳体。通路在入口和扩散器之间延伸并且允许通过冰行进通过消声器。吸音材料定位在通路中并且包括气体通过的管道。
[0004]在另一个实施例中，容积式气动马达包括马达主体、流体入口、气动入口、活塞、气动出口和消音器。流体入口供给流体到马达，并且气动入口供给压缩气体到马达。活塞定位在马达主体中，由于来自压缩空气的作用力而能够移动，并且在活塞移动时，活塞施加作用力在流体上。气动出口连接到马达主体，用于在施加作用力在活塞以后从马达排出压缩气体。消音器包括壳体、入口、扩散器、通路和吸音材料。入口和扩散器连接到壳体。通路在入口和扩散器之间延伸并且允许冰行进通过消声器。吸音材料定位在通路中并且包括气体通过的管道。
【附图说明】
[0005]图1是容积式气动马达的前视图。
[0006]图2是示出流体流动的容积式气动马达的正视剖视图。
[0007]图3A是示出吸音材料和扩散器的消音器的正视剖视图。
[0008]图3B是示出沿着图3A的剖面线3B-3B的入口的消音器的侧视剖视图。
[0009]图4是示出的偏转锥体、吸音材料和支撑板的代替实施例消声器的正视剖视图。
[0010]图5是示出代替实施例扩散器的代替实施例消声器的透视图。
[0011]图6是示出吸音材料和支撑板的代替实施例消声器的侧视剖视图。
【具体实施方式】
[0012]在图1中显示容积式气动马达10的前视图所示。在图1中显示，马达10、消音器12、流体源14、流体入口 16、流体目的地18、流体出口 20、压缩气体源22和气动入口 24。
[0013]马达10在流体入口 16处被连接到流体源14和在流体出口 20处连接到流体目的地18。马达10还在气动入口 24处被连接到压缩气体源22。消音器12连接到马达10的外部。
[0014]在图示的实施例中，马达10是双隔膜栗。由此，马达10使用来自压缩气体源22的压缩气体以将流体从流体源14栗送到流体目的地18。作为马达10的工作循环的部分，使用的压缩气体通过消音器12排放到大气中。
[0015]图1中描述的是本发明的一个实施例，具有可选的实施例。例如，马达10可以不同类型的气动装置，例如，气压缸。在这样的实施例中，马达10不是栗，所以流体源14、流体入口 16、流体目的地和流体出口 20不是必需的。
[0016]在图2中显示包括内部流体流的容积式气动马达10的正视剖视图。显示在图2中的是马达10、消音器12、流体入口 16、流体出口 20、气动入口 24、马达主体30、入口歧管32、出口歧管34、流体室36A-36B、止回阀38A-38D、隔膜40A-40B、气体歧管42、气体室44A-44B、气体阀46、活塞48、气动出口 50。
[0017]马达10具有马达主体30，马达主体30包括流体入口 16、流体出口 20和气动入口24。入口歧管32流体地连接到流体入口 16，出口歧管34流体连接到流体出口 20。流体室36A-36B在入口歧管32和出口歧管34之间延伸。流体腔室36A由马达主体30、止回阀38A-38B和隔膜40A限定。流体室36B由马达主体30、止回阀38C-38D和隔膜40B限定。
[0018]气体歧管42流体地连接到气动入口 24，且气体歧管42流体连接到气体室44A-44B。气体室44A-44B分别地由马达主体30和隔膜40A-40B限定。活塞48可滑动地定位在气体歧管42、马达主体30、气体室44A-44B中。活塞48在一端处连接到膜片40A并且在相对端处连接到膜片40B。
[0019]气体阀46在气体室44A-44B附近可滑动地定位在气体歧管42中。气体阀46覆盖气动出口 50。消音器12流体地连接到气动出口 50以及连接到马达主体30。
[0020]为了从流体源14栗送流体到流体目的地18 (两者在图1中示出)，阀致动器(未显示)从一侧到另一侧移动气体阀46。如在图2中显示，气体阀46定位在气体歧管42和气体室44A之间。这导致来自气体歧管42的压缩气体流入气体室44B。压缩气体在膜片40B上施加作用力，扩大气体室44B，并且造成隔膜40B和活塞48朝向流体室36B移动。这种运动减小流体室36B的体积，迫使包含在其中的流体通过止回阀38D进入出口歧管34 (因为止回阀38C防止回流到入口歧管32)。
[0021 ] 活塞48的运动减小气体室44A的体积。由于气体阀46流体地连接气体室44A与气动出口 50，在气体室44A中压缩气体流动通过气动出口 50，进入消音器12，并且流出到大气。活塞48的运动也扩大流体腔室36A，这导致流体通过止回阀38A从入口歧管32向上抽送(因为止回阀38B防止从出口歧管34倒流)。
[0022]在栗送循环的这个第一半完成以后，气体阀46将由阀致动器(图中未显示)移动以流体地连接气动出口 50与气体室44B。然后在流体室36A-36B和气体室44A-44B的角色被分别地逆转的情况下循环继续。更具体地，流体室36A将迫使流体进入出口歧管34，而流体室36B将从入口歧管32抽入流体。此外，气体室44A将接收来自气体歧管42的压缩气体，同时气体室44B将通过消音器12排出气体到大气。
[0023]示于图2中的马达10的组件和配置允许来自压缩气体源22(图1中所示)的压缩气体被使用以栗送来自流体源14的流体到流体目的地18 (两者都显示在图1中)。此夕卜，压缩气体被使用以后通过消音器12被排放到大气中。
[0024]在图3A中显示消音器12的前剖视图，包括声音吸收材料68和扩散器64。在图3B中显示消音器12的侧横截面视图，包括入口 62。在图3A-3B中显示消音器12、消声器壳体60、消音器入口 62、扩散器64、通路66、吸音材料68、隔片70、管道72、扩散器坡道74、扩散器支撑76和消音器轴线78。图3A-3B将同时讨论。
[0025]消音器12包括消音器壳体60，消声器入口 62连接到消音器壳体60。扩散器64也连接到消声器壳体60。通路66在消声器入口 62和扩散器64之间延伸通过消音器壳体60。吸音材料68定位在通路66中。在所示的实施例中，吸音材料68包括在消声器壳体60的内部(沿着消音器轴线78)轴向地堆叠的多个毡制材料的模切层(die-cut layer)。吸音材料68具有由隔片70分开的两个管道72。管道72大致平行于消声器轴线78且大致正交于消音器入口 62。
[0026]在图示的实施例中，扩散器64包括两个扩散器坡道74和两个扩散器支撑76。扩散器坡道74在隔片70附近开始，并且远离消声器壳体60延伸。扩散器坡道74还曲线径向向外远离消声器轴78，并且分别地大致延伸到管道72的外边缘的突起。扩散器支撑76定位在扩散器坡道74旁边，并且每个扩散器支撑件74被连接到消声器壳体60和扩散器坡道74两者。扩散器支撑74提供到扩散器坡道74的结构支撑。
[0027]在进入消音器入口 62时，压缩气体被解压缩。气体在穿越通路66时继续被解压缩，并且由在通路66中的转弯被转90度。这个90度的转弯在排出气体中导致紊流，减慢气体。在转弯以后，气体行进到一个管道72。吸音材料68吸收流动的膨胀气体产生的噪音。吸音材料68增加通路66内部的空气阻力，并且在气体通过吸音材料68时声波的能量转化为热能。在气体排出一处管道72时，气体遇到各自的扩散器坡道74和被径向地向外地引导。在气体从消声器12排出时，气体被解压缩直到气体达到大气压力。气体也被允许在大致全部方向径向向外膨胀。唯一限制完整的三百六十度膨胀的是扩散器支撑76。排出气体的这种广泛分布对周围环境和旁观者有较小的损害、危险和恼人。
[0028]如图3A-3B所示的消音器12的组件和配置允许减少由被排出的压缩气体所引起的噪音。这是由于在消音器声器入口 62、吸音材料68和管72和扩散器坡道74以后在通路66中的90度的转弯产生的。通路66中的90度转弯减慢气体，其导致气体在排出以前花费更多时间在消音器12中。这暴露气体到吸音材料68较长的一段时间，允许吸音材料68转换更多的超声波能量为热能。关于管道72，具有多个管道72增加排出气体被暴露到的吸音材料68的表面面积。关于扩散器坡道74，扩散器坡道不仅分散排出的气体，而且还阻止从消声器入口 62到大气的直接视线流路。
[0029]此外，任何在马达10中形成的冰可以从马达中排出。这是因为消声器入口 62、通路66、管道72和扩散器64是足够大的，并且吸音材料68不妨碍气体流动通过消音器12。此外，排出气体在吸音材料68的旁边流动，并且未被迫穿过吸音材料68的大部分。因此，冰可以由排出气体推动通过消音器12，而没有被捕获或被困在消音器12里面。
[0030]而且，气体在很宽的区域从消音器12排出，这与狭窄的喷射相反，狭窄的喷射除其他外，由于推动冰碎块、分散静止的灰尘进入大气、从表面除去油漆、使得使