脉冲宽度调节阀的制作方法_3

文档序号:8269068阅读:来源:国知局
曲线中,标记"0"和"C"分别表示打开和关闭的阀元件。 "D"表示阀的打开状态的时间和关闭状态的时间之间的关系,也称为占空比。
[0067] 图2、图3、图4、图6、图10和图11中的"q"表示流体流动。
[0068] 图6中的"(P"表示曲轴、阀驱动轴或等同装置的旋转角。
[0069] 图15中的"m"表示特定量的工作流体,"Qii"表示从外部热源向工作流体的热能 的特定供应,"Qc"表示从膨胀室中的内部换热器向工作流体的特定热能供应。
【具体实施方式】
[0070] 首先参照图2,其中脉冲宽度调节阀1包括设有第一阀元件10a和第二阀元件10b 的阀单元10。阀传动装置2被设置用于阀单元10。第一阀元件10a因为被用来切断流体 流动q的供应也被称为截止阀元件。第二阀元件10b因为被用来打开流体流动q向下游消 耗装置(例如热机100,参见图10、图11和图巧)的供应也被称为流入阀元件。截止阀元 件10a和流入阀元件1化可偶然地依据流体流动W相反顺序设置。阀传动装置2包括;第 一阀致动器20和第二阀致动器20',且在此W双凸轮轴示出;驱动阀传动轴2a,提供第一凸 轮轴22a和第二凸轮轴22b的同步旋转;阀同步器23,使阀致动器20、20' W所需的相移工 作。阀致动器20、20'均借助阀致动器连接件20a(例如杆)连接到阀元件lOaUOb。
[0071] 在图3中,示出的阀传动装置2具有阀致动器20、20',其中阀致动器为借助阀同步 器23同步和相移的机电、液压或气动致动器的形式。典型地,伺服系统也能用作阀致动器 20、20'。
[0072] 现在参考图4,图4中更详细地示出脉冲宽度调节阀1具有分别设置在阀体19的 第一部分19a和第二部分的两个滑动式阀元件10a、10b。阀元件10a、1化如上所述连接到 阀传动装置2。阀体19包括;入口端口 12,连接到第一阀元件10a ;出口端口 13,连接到第 二阀元件10b 及中间通路端口 14,在阀体19的第一部分19a和第二部分19b之间形成 连接。入口端口 12、出口端口 13和中间通路端口通过阀元件10a、10b的位移来关闭和打 开。阀元件10a、10b分别设有流体通路11a和1化。
[0073] 阀体19还设有泄漏端口 16,用W防止由经过阀元件10a、1化的无意泄漏而造成的 压力累积。
[0074] 值得注意的是,本实施例中的出口 13具有大于阀元件10a、10b的流体通路11a、 1化的横截面。还值得注意的是,当表现出最高的位移速度时,阀元件10a、1化在打开和关 闭位置之间转换。该减少了与打开和关闭关联的流动损失。
[0075] 图5示出了阀元件10a、1化之间的不同相移的效果。截止阀元件10a的位移曲线 9a用虚线示出,流入阀元件10b的位移曲线9b用实线示出。合成的阀函数曲线8示出脉冲 宽度调节阀1分别在打开a和关闭状态b之间的转换。曲线示出为35%和6%的占空比。
[0076] 图6示出脉冲宽度调节阀1的合成阀函数曲线8,其中截止阀元件10a设有驱动流 通道,只要流入阀元件1化在其打开位置,该驱动流通道就提供驱动流体流动Q2。该驱动流 通道及其效果说明如下。只要截止阀元件10a和流入阀元件1化打开,阀1就输出主流体 流动Qi。相应地,流入阀元件1化中的驱动流体通道的效果将提供驱动流体流动Q2,该驱动 流体流动的后面是主流体流动Qi。
[0077] 现在参考图7和图8,其中图7示出脉冲宽度调节阀1的原理图,图8示出其等同 装置,但是在该等同装置中截止阀元件10a设有驱动流通道11c。该可能有利于在设有热交 换器的膨胀室中提供一定量的对流/强制流。该可通过使用与所述膨胀室流体连通的驱动 流通道11c提供。该原理也在图13和图14中示意性示出,其中驱动流通道11c包括设有 节流的驱动流端口 15。驱动流通道11c可W许多不同方式,例如经由流入阀元件1化或W 阀体19的材料被规划路线到流体接收器(在图14中W旋流器101'示意性示出)。驱动流 端口 11c可如图8中所示在截止阀元件10a自身中形成,或作为单独端口形成到中间阀容 积(图中未示出)中。
[007引图9示出截止阀元件10a和流入阀元件1化在两个完整的占空比的过程中分别在 不同位置与35%占空比对应的位移曲线9a、9b和阀函数曲线8。
[0079] 图10示出被设置用于活塞发动机100的脉冲宽度调节阀1的示例性实施例。
[0080] 图11相应地示出被设置用于活塞发动机1〇〇(多级膨胀发动机)中的第一膨胀室 101和第二膨胀室102的第一脉冲宽度调节阀1和第二脉冲宽度调节阀r。
[OOW] 图12示出蒸汽机或等同装置的典型PV图1100,其中1100表示一个工作冲程, 且其中moa表示流入过程,moa'表示能够借助本发明实现的改进的流入过程的效果, 111化表示近绝热膨胀过程,moc表示流出(排放)的开始。另外,mod表示流出过程, 11 lOe表示预压缩,11 lOf表示初始流入过程/最初流入。
[0082] 图15示出如何将脉冲宽度调节阀1设置在热机的工作流体回路中的原理。
[0083] 现在参考图16a和图16b,在图中脉冲宽度调节阀1设有可旋转阀元件10a、10b, 其中流体通路11a和1化分别沿径向延伸并分别具有向阀元件的中屯、轴减小的孔径11a'和 Ub'。入口端口 12的孔径用附图标记12'表示。中间通路端口 14的孔径用附图标记14' 表示。出口端口 13的孔径用附图标记13'表示。
[0084] 图17a和图1化示出经由阀致动器连接件20a将阀致动器20的振荡运动转换成 阀元件10a、20a的旋转运动的不同原理,该里示出为具有一种本身已知的旋转凸轮轴22a、 22b ;在第一实施例中(参见图17a),将推杆20a的振荡运动经由齿距齿条部(pitch-rack podion) 20a'传递到设置在阀元件10a、1化的一个阀杆10c (可能地为lOd)上的齿轮103 ; W及在第二实施例中(参见图1化),将推杆20a的振荡运动传递到设置在阀元件10a、10b 的一个阀杆10c (可能地为lOd)上的阀臂103'。
[0085] 阀同步器23 (示意性示出)W凸轮轴22a、2化的旋转可被相移的方式被设置用于 阀传动装置2。
[0086] 阀元件10a、10b的对称性,换言之,阀元件10a、10b的两端形成阀杆10c、lOd且各 阀杆通过各自的阀密封件18伸出,由于第一端面104和第二端面104'同等大地面向阀密 封件18,在对阀元件10a、1化上给予平衡的轴向压力载荷。由此,阀元件10a、1化和阀密封 件18之间的摩擦力减小。因此需要小的动力来移动阀元件lOaUOb。阀1通常将设有使阀 密封件18保持在适当位置的端板(图中未示出)。而且,每个阀杆10c、lOd可设置不只一 个阀密封件18,且在此情况下,阀1将自然设有相应数量的额外的端板(图中未示出)。
[0087] 阀元件10a、l化在具有可调节相移的、在打开和关闭位置之间的转换提供了从中 间通路端口 14形成的"中间阀容积"所确定的最低水平起完全可变的阀功能,中间通路端 口 14将不断地被流体充满。
[008引虽然在上述实施例中已描述并示出了旋转阀元件,但是通过使用在它们的端部位 置之间显示它们的打开位置的滑动阀,也将实现所描述的效果。
[0089] 阀体19中使用阀元件套管17对阀1的功能和寿命可能极其重要,对该种装置而 言,寿命应该至少为10000小时。
[0090] 尤其是在注水中,但是在注气中也可能重要,即当阀1被用于ORC (有机朗肯循环) 发动机时,正好在第一阀单元la的前面使用储液器(图中未示出)可能是有利的。该储液 器降低了当液体注入时压力峰值的风险,并且该储液器减少了初始注入期间的压降。一种 优选类型的储液器是金属波纹管储液器,该种储液器可承受高温(例如180°C或更高)。
[00川阀元件10a、1化有利地呈现相当大的直径,当阀元件开口 11a、1化的圆周宽度约 为6mm时,所述阀元件的直径典型地约为24mm。在给定的旋转速度下,大直径比小直径带来 更大的圆周速度,因此当阀从打开到关闭时获得高转换速度,反之亦然,该对避免大压降及 因此在转换相位中的损失很重
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