脉动抑制装置的制作方法
本发明涉及一种用于抑制流体脉动的装置，特别是旨在集成到机动车辆的燃料供应线路的抑制器(dampener，阻尼器)。该抑制装置特别可用于抑制机动车辆的柴油和汽油发动机的燃料供应线路的脉动。
背景技术：
通常，内燃机的燃料供应线路经受压力脉动问题。通常，这些压力脉动导致流体振动，这种振动是由机动车辆的不同部件(诸如例如增压泵、喷射器导轨或者在燃料供应线路上提供的高压泵)导致的。
这些压力脉动可导致诸如喷射缺陷之类的功能障碍，但也可导致机动车辆使用者的声学干扰，特别是通过将燃料线路的振动传递到车辆的车身，并且特别不舒服。
从现有技术中已经知道，特别是从文献us8397696中已知用于燃料供应线路的脉动抑制器。脉动抑制器包括界定内部容积的壳体，在该内部容积内延伸隔膜和可变刚度弹簧，该弹簧适于经由隔膜的保护壳推动隔膜移位。
隔膜与壳体的一部分一起界定紧密的腔室，弹簧在该腔室中移位。该隔膜可变形，以便响应压力脉动的应力跟随弹簧的运动，并且从而改变紧密腔室的容积。
此类解决方案需要大量部件，特别是可变刚度弹簧以及隔膜的保护壳，否则隔膜可会被弹簧劣化。然而，复杂的布置降低了装置的稳健性，并且结果特别昂贵。
技术实现要素：
本发明旨在通过提供设计简单的脉动抑制装置来克服上述缺点，该装置需要减少部件数量并且具有非常强的坚固性。
本发明的另一个目的为提供用于在宽频率范围内抑制脉动但不影响装置简单性的装置。
为此，本发明的目的为用于抑制流体脉动的装置，该流体为诸如在装置的燃料供应线路中流动的流体，该装置包括：
壳体，该壳体包括上部和下部以及用于将装置连接到线路的至少一个孔口，
隔膜，该隔膜可在静止位置与加压位置之间弹性变形并且布置在壳体内部，使得隔膜与下部一起界定不透流体的腔室，
其中，隔膜在静止位置中具有围绕装置的主轴线的总体旋转形状，该形状朝向腔室的外侧拱起并且设置有周边脚和顶部，其中，轮廓根据隔膜的轴向截面，隔膜具有在静止位置朝向腔室的内部突出的至少一个波纹部，以便在隔膜的加压位置中形成朝向腔室的内部的优先变形区域，并且其中波纹部界定具有环形总体形状的主要的周边部分和具有圆顶状总体形状的次要的中央部分，该中央部分的曲率半径小于周边部分的曲率半径。
由于其优选的变形区域，隔膜具有更坚固的设计。实际上，当对隔膜施加脉动时，控制变形。
例如，通过预成型，并且然后通过在模具中模制塑料材料，非常简单地制造该隔膜，该预制件包括优选变形的区域。
脉动抑制装置可包括一个或多个下列特征。
根据本发明的优选实施例，波动界定至少两个分开的且同轴的部分，每个部分与脉动抑制频谱相关联。
根据本发明的另一优选实施例，波纹部为圆周的并且由隔膜的双重弯曲形成，以便界定具有环形总体形状的周边凸起部分和圆顶形中央凸起部分。
根据本发明的另一优选实施例，中央部分与周边部分的曲率半径之比在0.2与0.4之间。
根据本发明的另一个优选实施例，环形部分成形为在低频范围内抑制脉动，并且圆顶状部分成形为在高频范围内抑制脉动。
根据本发明的另一个优选实施例，隔膜的厚度是不均匀的。
根据本发明的另一个优选实施例，隔膜的厚度在隔膜的脚部比在隔膜的顶部处大。
根据本发明的另一个优选实施例，隔膜的厚度从脚部到隔膜的顶部基本上有规律地减小，或者隔膜从波纹部开始围绕隔膜的顶部变薄。
根据本发明的另一个优选实施例，隔膜至少局部地包括加强层，以在界定区域内使隔膜刚性化。
根据本发明的另一个优选实施例，隔膜在隔膜的脚部处变厚以形成密封凸起。
根据本发明的另一个优选实施例，该装置包括用于保持隔膜的环，该环适于与隔膜配合，以便将隔膜的脚部压靠在下部。
根据本发明的另一个优选实施例，保持环具有开口，该开口旨在至少部分地与壳体的两个孔口重合，以使流体通过壳体。
根据本发明的另一个优选实施例，环与装置的上部一体制成，或者环包括相对于上部和/或下部转位的装置。
根据本发明的另一优选实施例，阀设置在下部上并且配置成使空气选择性地从外部朝向密闭室的内部通过。优选地，阀由伞形止回阀组成。
根据本发明的另一个优选实施例，隔膜基本上由塑料材料制成。
附图说明
本发明的其它特征和优点将根据参考附图进行的以下描述而得出，附图中：
图1为根据本发明的用于抑制脉动的装置的透视图；
图2为图1的装置的侧视图；
图3为图1的装置的分解透视图；
图4为图3的装置的分解轴向剖视图；
图5为图1的抑制装置的部分的轴向剖视图；
图6为图1的抑制装置的轴向剖视图；
图7和图8分别为处于静止状态和变形状态的图1的装置的隔膜的
剖视图；
图9和图10表示用于在静止状态和变形状态下抑制图1的脉动的装置；
图11为表示作为频率函数的衰减以分贝为单位的演变曲线的曲线图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了用于抑制流体(诸如在燃料供应线路中流动的流体)的脉动的装置。在以下描述中，该装置将由通用参考标号10表示。
参考图1至图4，根据本发明的用于抑制脉动的装置包括外壳或壳体12。例如，该壳体12由塑料材料制成。例如，壳体12由注入的塑料制成，该塑料可带电(charged)或不带电。例如，塑料材料基本上包含至少一种脂族聚酰胺(aliphaticpolyamide)，例如pa66、pa12或至少一种聚邻苯二甲酰胺(ppa)。另选地，壳体12可由金属材料(例如铝合金)制成。
如图2所示，壳体12包括至少两个孔口14，用于将装置10连接到线路(未示出)，使得两个孔口14限定流体通过壳体12的流动路径。
如图3所示，壳体12被制成至少两个部分：下部16和上部18。在一种可能的变型中，壳体12包括一个单孔口，用于将装置连接到线路，使得流体通过相同的孔口进出。此外，取决于待抑止的线路的配置，下部16可包括多于两个的孔口14。
下部16(特别是在图4中的截面中示出)在此包括主体20，例如呈盆形，该主体设置有底部22和与底部相对的开口端24，开口端由周边边缘26界定。
下部16进一步包括将底部22连接到周边边缘26的侧壁28。在该示例中，周边边缘26在侧壁28的延续部分中延伸，该侧壁28基本上在侧壁28的整个轮廓上向外突出。
优选地，主体20具有围绕第一轴线x的大致圆柱形的总体形状，并且周边侧壁28具有围绕轴线x的环形总体形状。在该示例中，突出的周边边缘26界定开口端24具有圆形内部轮廓，并且具有方形外部轮廓。当然，其它形状可为合适的。
此外，该下部16优选地包括第一孔口14a和不同于第一孔口14a的第二孔口14b，用于将壳体12连接到燃料供应线路开口，例如在主体20内(图2)。
更具体地，在下文描述的示例中，下部16包括形成有第一孔口14a的第一端件30a和形成有第二孔口14b的第二端件30b。因此，根据本发明的装置10在此旨在优选地经由第一端件30a、第二端件30b连接到燃料供应线路(本文未示出)。第一端件30a和第二端件30b优选地与下部16的主体20一体地形成。例如，第一端件30a和第二端件30b具有基本上圆柱形的形状并且根据垂直于第一轴线x的轴线延伸。因此，第一端件30a和第二端件30b径向延伸到下部16的主体20。在本说明书中，端件30a和端件30b的纵向轴线对齐。但是，另选地，取决于待抑制的燃料线路的配置，第一端件30a和第二端件30b可不对齐。
现在将参考图1至图4描述壳体12的上部18。优选地，上部18形成用于密封下部16的帽，并且在该示例中包括具有板状总体形状的主体。例如，板具有方形的总体形状，其与下部16的突出边缘26的形状相匹配。帽18和下部16通过传统的连接器件借助于下部16的突出边缘26组装。
为此，帽18和突出边缘26设置有安装孔口，使得能够通过螺钉或其它适当的紧固器件等紧固壳体12的两个部分。在这种情况下，优选地，如图3所示，壳体12进一步包括密封器件，诸如在下部16中围绕开口24形成的周边凹槽58，并且配置成接收例如由弹性体材料制成的o形环垫圈(未示出)。
另选地，帽18和下部16可通过焊接组装，例如根据常规方法：通过超声波、通过加热刀片、通过旋转或通过激光。一旦组装好，两个下部16和上部18优选地界定壳体12的紧密内部容积。
当然，无论是关于该装置的壳体12的形状还是紧固装置的形状，装置10能以不同的方式配置，以便根据该装置所连接的线路的配置能够以柔性或刚性的方式将该装置连接到机动车辆的构件或车身上。
根据本发明，装置10进一步包括可弹性变形的隔膜32，用于布置在壳体12内，如图3所示。
隔膜32布置在壳体12中，使得隔膜与壳体12的一个部分(这里是下部16)一起界定下腔室34(相对于在壳体12中流动的流体密封)和上腔室36(用于流体流动)。因此，隔膜32包括与上腔室36中的流体接触的上表面和在密闭的下腔室34内部的下表面。
两个端件30a、30b因此通过两个孔口14a和14b限定燃料通过壳体12并且更具体地限定在上腔室36内的流动路径。在通过第一端件30a和第一孔口14a进入上腔室36之前，燃料在供应线路的上游部分中流动。然后，燃料在下部16中循环，直至到达第二孔口14b的第二部分30b，并且然后经由第二端件30b流向供应线路的下游部分。因此，第一孔口14a在下部16中限定燃料入口，第二孔口14b在下部16中限定燃料出口。
该隔膜32被配置成能够在标称工作压力(例如1巴相对压力)的作用下通过其形状和材料的柔性而变形，并且尤其能够抑制围绕该工作压力的压力脉动。相对于该工作压力，脉动的幅度可达到一个巴。隔膜32设计成在包括在5赫兹和1000赫兹之间的频率范围内以白噪声操作。在图11中表示了曲线图，该曲线图表示作为频率函数的衰减以分贝为单位的演变曲线。曲线表示截止频率约为25赫兹。一般来说，待抑止的第一频率位于35赫兹范围内......
例如，隔膜32由有利于隔膜变形的材料构成，能够有效地抑制压力峰值，并且具有特定的形状以便于此类变形。例如，该隔膜32由适于抵抗使用条件的材料构成，并且特别取决于可使用的燃料的化学性质。例如，隔膜32基本上由含氟弹性体fkm、hnbr(氢化丁腈橡胶(hydrogenatednitrilebutadienerubber)的首字母缩写)或氟硅氧烷制成。优选地，隔膜32由基于弹性体或橡胶的材料制成。隔膜32可由热成形或注射的弹性体制成，这取决于其材料和几何形状。
此外，如尤其在图7和图8中详细示出的，隔膜32可在静止位置(图7中示出)与加压位置(图8中示出)之间弹性变形。因此，在静止位置，如图7所示，隔膜32具有围绕装置10的主轴线x的一般旋转形状，该旋转形状(shapeofrevolution)朝向下腔室34的外侧，并且设置有周边脚部38和顶部40。
此外，根据本发明，隔膜32的轮廓根据隔膜32的轴向截面具有在静止位置朝向下腔室34的内部突出的至少一个波纹部42，以便在隔膜32的加压位置形成朝向下腔室34内部的优选变形区域。
利用这种优选的变形，隔膜32允许避免由隔膜的不受控制的变形引起的过早磨损，例如在与隔膜的曲率相反的方向上，这将导致隔膜的弱化。这允许改善对连续操作压力的抵抗性，而不会使隔膜32发生任何不可逆的变形。
隔膜32的护罩状形状也用于促进变形并且在过压的情况下保护变形。波纹部42通过将隔膜以与隔膜的波纹部的水平处的半径相同的方向加载来确保产品的机械坚固性。
优选地，波纹部42限定至少两个分开的同轴部分44、46，每个部分与脉动抑止频谱相关联。这允许在更宽的频率范围内抑制脉动。
例如，波纹部42为圆周的并且由隔膜32的双重弯曲形成，以便界定具有环形总体形状的周边凸起部分44和圆顶形中央凸起部分46。
在图7中特别示出的示例中，波纹部42界定具有环形总体形状的主要的周边部分44和具有圆顶状总体形状的次要的中央部分46，中央部分46的曲率半径小于周边部分44的曲率半径。优选地，中央部分46和周边部分44的曲率半径之比在0.2与0.4之间。因此，隔膜32呈两个嵌套的钟形，截头的大钟形和在大钟形的截头顶部处延伸的圆顶形小钟形式。
优选地，环形部分44成形为在低频范围内抑制脉动，例如低于400hz的频率，并且圆顶状部分46成形为在高频范围内抑制脉动，例如，频率包括在400hz与600hz之间。
在一些变型中，本领域技术人员可根据期望的抑制特性来调整隔膜32的部分的曲率半径、它们的深度、它们的形状(圆锥形、球形轮廓)、厚度和隔膜32的材料构成。例如，应注意，为了增加频率，以与扬声器的振膜相同的方式，中央部分46应具有较小的半径。
为了增强其刚性，隔膜32可至少局部地包括插入两层弹性体材料之间或简单地粘合到弹性体材料上的增强层(在不与燃料接触的一侧)。例如，隔膜可包括由基本上包括聚丙烯酰胺、芳族聚酰胺、聚酰胺的材料制成的硬化发束，或者由合成纤维如
例如，隔膜32通过挤压多个层来制造，在多个层之间插入加强层，并且然后通过硫化这些层以使它们合并。与现有技术的传统平面隔膜相比，由此热成型的隔膜32的优点为允许通过形成凸起38实现隔膜脚部的密封。
优选地，隔膜32具有不均匀的厚度。例如，隔膜32在隔膜32的脚部38处的厚度比在其顶部40处的厚度更大。在图7所示的示例中，示出了隔膜32具有从弯曲区域42朝向顶部40的变薄的厚度。因此，圆顶46的厚度小于环形部分44的厚度。
另选地，隔膜32的厚度从脚部38朝向其顶部40大致有规律地减小。
因此，根据本发明的装置10包括有限数量的部件。为了使其固定在壳体12内，隔膜在其脚部变厚以形成密封凸起。
例如，如图3所示，装置10进一步包括用于保持隔膜32的环54。为了使流体能够在壳体12内流动，保持环54具有用于分别与壳体12的两个孔口14a、14b对齐的开口54a、54b，，以使流体通过壳体12。优选地，保持环54进一步包括用于相对于上部18或相对于下部16转位(indexing，分度)的器件56。例如，转位器件56包括由环54的端部边缘形成的凹口，该凹口旨在与形成在下部16(未示出)上的凸耳配合。
另选地，环54可通过形成例如帽18的周边内裙部而与装置10的上部18一体地制成。
根据未示出的特定实施例，隔膜可夹在帽的边缘与主体的凸缘之间，以便保持在上部与下部之间。在这种情况下，该装置不包括任何保持环，并且帽具有例如钟形形状，其界定至少一个或两个孔口以使流体在钟形物内流动。这也允许进一步减少装置中的部件数量。
此外，可能地，如图2至图5所示，装置10可包括挡板60，挡板60设置在下部16上并且配置成使空气选择性地从外部通向下部密闭腔室34的内部。该挡板60具有与挡板座66紧密接触的接触区域。挡板座66包括孔口，并且挡板60形成用于密封孔口的构件，该构件可采用密封位置和打开位置，以使外部空气选择性地通过密闭腔室34内。
燃料流动腔室36与密闭腔室34之间的压力差越大，隔膜32的有效性就越小。实际上，在凹陷的情况下，即使在压力脉动的出现之前，隔膜212也已经处于变形状态。特别是，此类凹陷可致使隔膜随时间撕裂的风险。
在所描述的示例中，挡板60包括由花冠部62和杆64构成的主体，杆64在杆的一端连接到花冠部62的中心。花冠部62与杆64一起形成蘑菇形或伞形的形状。杆64用于接合在密封孔口内。
挡板60的操作如下：只要密闭腔室34具有高于外部压力的压力，挡板60就保持在关闭位置。这种压力的作用是以紧密的方式强力按压挡板座上的花冠部。
在下腔室34的压力降低并且低于外部压力的情况下，花冠部62稍微变形并且花冠部62与挡板座之间的接触停止。然后，外部空气可穿透下腔室34内部以平衡压力。
例如，密封室可受到由整个隔膜或壳体12的主体可能的空气泄漏引起的凹陷，这可致使隔膜坍塌，因此操作效率较低。此外，有利地，该通风口允许避免燃料蒸汽可能的冷凝，这可通过隔膜的厚度或者在装置的密封区域中通过渗透性扩散。
另选地，当目标抑制性能使得能够通过在下部16中刺穿的至少一个小直径孔口(例如小于1毫米)时，也可有利地更换阀。在这种情况下，必须优选地提供诸如隔膜的弹簧的返回元件。
根据特定实施例，下部16(主体20、第一端件30a、第二端件30b)为整体模制的。类似地，上部18(帽)为整体模制的。在装置10的安装期间，所需要的只是组装下部16和帽18，同时将隔膜32夹在两个部分之间。因此，根据本发明的装置的制造变得特别简单和快速。
现在将参考图9至图10描述本发明的操作的主要方面。装置10成形为在上腔室36中占优势的压力po下触发。在静止位置，如图9所示，当上腔室14中的压力低于po时，隔膜32具有弧形的总体形状。
在抑制位置，如图10所示，当上腔室36中的压力变得高于po时，隔膜32根据优选的变形区域在下腔室34的方向上变形。这增大了上腔室36的容积，允许降低上腔室36中的压力并且因此降低供应线路中的压力。抑制主要通过隔膜下方的空气(空气粘度、加热)来实现。
取决于频率脉动的频率和幅度范围，隔膜32的加载方式不同。例如，在高频率和低振幅的情况下，隔膜32的中央部分46被特别加载。相反，在低频和高振幅的情况下，隔膜32的周边部分44优选地被加载。将隔膜成形为两个钟形允许覆盖比具有弧形简单形状的隔膜更宽的频率范围。
因此，可认为圆顶46和周边部分44表现为两个隔膜，每个隔膜与衰减频谱相关联并且同轴安装。根据一些变型，本领域技术人员可根据所追求的衰减特性来调整隔膜的直径，它们的深度和形状(特别是圆锥形、球形轮廓)。
当然，本发明不限于所描述的实施例，并且可在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下对其进行变型。特别地，除了通过在上部与下部之间或者用保持环之间的压力，隔膜可保持在上部与下部之间。
上部和/或下部可包括具有特定涂层或特定表面状态的区域，该区域将与隔膜接触以将隔膜保持在上部与下部之间的适当位置。上部和/或下部可包括具有特定形状的区域，该区域适于将隔膜保持在上部与下部之间的适当位置。
特别地，帽18、保持环54和/或下部16的内部形状可包括突起或挡板，目的在于像“防波堤(breakwater)”那样在操作中抑制流体的脉动。
类似地，隔膜可在其与流体接触的面上包括旨在破坏流体脉动的突起，放置使得它们不妨碍隔膜的偏转。
虽然第一孔口和第二孔口在此处形成在用于抑制脉动的装置的端件中，但是该装置可不包括端件。然后可在例如下部主体的侧壁中形成光滑或螺纹孔口。然后，该装置可连接到供应线路，例如，通过拧在侧壁上的配件，或者通过将其下部的水平焊接到供应线路的两个相应的导管上。端件可具有与所示的形状不同的形状。
对于较高的压力，为了避免在燃料侧和与紧密区域之间的压力差太大，导致隔膜在静止位置的过度变形，诸如弹簧或泡沫的支撑可添加以抵消这种差异。也可在紧密区域中添加压缩气体以适应压力。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！