CN113915382A - 用于轨道交通车辆的改进的止回阀和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于轨道交通车辆的改进的止回阀和制造方法。止回阀包括：阀体、阀瓣、阀盖以及设置在阀体上的入口、出口，阀体包括阀座，阀盖包括导孔，导孔仅在一端具有开口，阀瓣包括阀头和阀锥，阀锥经由开口可移动地至少部分地接收在导孔中，阀锥的外径基本等于导孔的内径，从而限定纵向中心轴线，压缩弹簧设置在阀瓣和阀盖之间，并且环绕导孔的外壁，阀锥的外表面或导孔的内表面设置有材料去除部，使得在阀锥沿着进入导孔的方向运动时阀锥与导孔之间形成的气室内的气体部分地能够沿着与阀锥运动相反的方向经由材料去除部排出，同时基本上保持气室内与气室外具有压力差。
Description
技术领域
本发明涉及用于轨道交通车辆的改进的止回阀和制造方法。
背景技术
目前，止回阀广泛应用于轨道交通车辆，例如用于涉及活塞式气体压缩机(如VV120型风源)的管路中，特别是在活塞式气体压缩机后端(下游)。
在压缩气体的情况下，压力气流从止回阀的入口进入，作用在阀瓣上，克服反作用力，打开阀座，由此止回阀开启，压力气流从出口离开。反向从出口到入口则无法打开阀座，从而止回。
因为活塞式压缩机的特性和原理，其压缩的气体通常不是平稳的，会形成一股一股的压力气流，因此阀瓣在压力气流通过的时候就会不停的上下运动。
申请人发现，除了压缩弹簧外，止回阀还形成有气室，这些都起到对阀瓣的缓冲和保护的作用。
然而，在活塞式压缩机下游的止回阀，在其工作的过程中会产生高频异音，这种异音会引起人的反感。
发明内容
因此，本发明基于提供这样的解决方案的目的，所述解决方案允许有效地降低甚至消除高频异音，并且有利地保持上述缓冲和保护的功能。
根据本发明，该目的通过提供一种止回阀来实现，其包括：阀体、阀瓣、阀盖以及设置在阀体上的入口、出口，
阀体包括阀座，
阀盖包括导孔，导孔仅在一端具有开口，
阀瓣包括阀头和阀锥，
阀瓣能够操作以使阀头抵靠阀座从而使入口和出口断开连通，阀瓣还能够操作以使阀头离开阀座从而使入口和出口获得连通，
阀锥经由开口可移动地至少部分地接收在导孔中，阀锥的外径基本等于导孔的内径，从而限定纵向中心轴线，
压缩弹簧设置在阀瓣和阀盖之间，并且环绕导孔的外壁，
止回阀的特征在于，阀锥的外表面或导孔的内表面设置有材料去除部，使得在阀锥沿着进入导孔的方向运动时阀锥与导孔之间形成的气室内的气体部分地能够沿着与阀锥运动相反的方向经由材料去除部排出，同时基本上保持气室内与气室外具有压力差。
在可以找到解决问题的措施之前，必须对止回阀的结构细节和工作原理进行大量研究。
可以看出，此种止回阀的机构相对直观，在由活塞式压缩机压缩的高压气体通过的过程中，主要是阀瓣和压缩弹簧产生了运动和位移。为此在寻找因压缩气体通过而产生的异音的来源时，主要关注点集中在发生运动的部件及其所接触的部件上。
申请人首先注意到，这种异音不属于部件碰撞的声音，因此阀头和阀座之间用于断开连通的接触并不是异音的来源。
为了验证是否因为压缩气体通过，压缩弹簧因为频繁的位移动作而导致的异音，首先进行了如下的试验验证：
更换弹簧，异音未能消除或改善；
在弹簧表面涂抹润滑黄油，异音亦未能消除或改善。
由此，申请人认识到，压缩弹簧的运动也不是异音的来源。
那么，针对异音问题，将很可能发生在这样一对相对运动部件——阀瓣和阀盖——之间，特别是阀瓣的阀锥和阀盖的导孔之间。
申请人认识到，在阀锥与导孔之间实际上形成了气室，在剧烈的往复运动的过程中，气室将会剧烈地加压和减压，从而产生一定的反作用力，进而实现一定的缓冲作用。然而，在此过程中，负压和正压发生急速切换，气室内会产生不稳定的突变。特别是在气室内气体被压缩的情况下，这种不稳定的突变倾向于以一定的初始动量扩散到任何可以达到的空间中。在这里，阀锥与导孔至少不是过盈配合的关系，因此高压气体会通过阀锥与导孔内壁间的可能缝隙。然而，这种缝隙的排出路径并不是气室内气体的有效快速排出的路径。结果，产生气体***异音。因此，在一股一股的压缩气体从进口进入到出口离开的过程中，因为阀锥在导孔内的频繁的往复上下运动导致的气体***是上述高频异音的来源。
如上所述，因为总是要保证气室起到缓冲作用，阀锥和导孔不能是完全的开放配合关系(例如，阀锥的外径小于导孔的内径)。但是，阀锥和导孔也不能是完全的特别是密封的紧配合关系(例如，阀锥与导孔之间界面的摩擦力将成为耗散阻力)。
这就是本发明的由来所在，因为它基于止回阀在工作过程中产生的高频异音是由于阀锥运动时阀锥与导孔之间形成的气室受到压缩所产生的气体***所致的新颖认识，从而在基本上保证气室的缓冲作用的前提下解决了这样的问题。
根据本发明的一些实施例，材料去除部沿着阀锥的外表面或导孔的内表面的长度纵向延伸。
根据本发明的一些实施例，材料去除部形成与纵向中心轴线基本平行的平台。
根据本发明的一些实施例，材料去除部、优选地平台沿着阀锥的外周或导孔的内周在周向上开设多个。
根据本发明的一些实施例，材料去除部、优选地平台沿着阀锥的外周或导孔的内周在周向上均匀分布。
根据本发明的一些实施例，材料去除部、优选地平台沿着阀锥的外周或导孔的内周在周向上以120°等角度设置三个。
根据本发明的一些实施例，平台的宽度为大约2.5mm-3.5mm，特别优选是大约3mm，或者，平台的宽度与阀锥的外径之比为大约0.15-0.25，特别优选是大约0.2。
根据本发明的一些实施例，止回阀还包括设置在阀盖和阀体之间的密封件。
根据本发明的一些实施例，阀盖是螺塞并且阀体包括接收螺纹。
根据本发明的一些实施例，止回阀还包括设置在出口和/或入口处的螺纹保护帽。
根据本发明，该目的还通过提供一种制造止回阀的方法来实现，其包括：提供止回阀，止回阀包括：阀体、阀瓣、阀盖以及设置在阀体上的入口、出口，
阀体包括阀座，
阀盖包括导孔，导孔仅在一端具有开口，
阀瓣包括阀头和阀锥，
阀瓣能够操作以使阀头抵靠阀座从而使入口和出口断开连通，阀瓣还能够操作以使阀头离开阀座从而使入口和出口获得连通，
阀锥经由开口可移动地至少部分地接收在导孔中，阀锥的外径基本等于导孔的内径，从而限定纵向中心轴线，
压缩弹簧设置在阀瓣和阀盖之间，并且环绕导孔的外壁，
方法的特征在于，在阀锥的外表面或导孔的内表面加工出材料去除部，使得在阀锥沿着进入导孔的方向运动时阀锥与导孔之间形成的气室内的气体部分地能够沿着与阀锥运动相反的方向经由材料去除部排出，同时基本上保持气室内与气室外具有压力差。
根据本发明的一些实施例，材料去除部通过铣削加工获得。
优选地，上述关于止回阀描述的特征也可以通过根据本发明的方法来获得。
在根据本发明的用于轨道交通车辆的改进的止回阀和制造方法中，申请人特别注意到，尽管在阀锥的外表面或导孔的内表面上的材料去除部基本上都可以便利地实施本发明，但是与在导孔的内表面上的情形相比，在阀锥的外表面上的情形关于加工工艺和成本更具显著优势。因此，特别优选的是，材料去除部设置在阀锥的外表面上。
附图说明
下面参考附图更详细地描述本发明的实施例示例，其中：
图1示出了根据本发明一些实施例的止回阀的示意性剖视图。
图2示出了根据本发明一些实施例的止回阀的主要部分的分解透视图。
图3示出了根据本发明一些实施例的止回阀的阀瓣的侧视图。
图4示出了根据本发明一些实施例的止回阀的阀瓣的俯视图。
图5A-5B示出了根据一些比较例的止回阀的局部示意图。
具体实施方式
结合本说明书，使用在相关公开和专利中也使用的术语。但是，应注意，使用这些术语仅旨在促进理解。本发明的思想和权利要求的保护范围不应在解释中受到术语的特定选择的限制。本发明可以容易地转移到其它概念***和/或领域。在其它专业领域，这些术语应类似地应用。
参考图1，示出了根据本发明一些实施例的止回阀100的示意图。止回阀100包括：阀体1、阀瓣2、阀盖3以及设置在阀体1上的入口P1、出口P2。阀体1包括阀座11。阀盖3包括导孔31，导孔31仅在一端具有开口32。阀瓣2包括阀头21和阀锥22。阀瓣2能够操作以使阀头21抵靠阀座11从而使入口P1和出口P1断开连通，阀瓣2还能够操作以使阀头21离开阀座11从而使入口P1和出口P1获得连通。阀锥22经由开口32可移动地至少部分地接收在导孔31中，阀锥22的外径基本等于导孔31的内径，从而限定纵向中心轴线X-X。压缩弹簧4设置在阀瓣2和阀盖3之间，并且环绕导孔31的外壁。具体地，压缩弹簧4在一端接合阀盖3的壁，另一端接合阀头21的与接触阀座11的面相反的面。
根据本发明的止回阀100设计用于轨道交通车辆，例如用于涉及活塞式气体压缩机(如VV120型)的管路中，特别是在活塞式气体压缩机后端(下游)。因此，流过止回阀100的将是压缩空气。
如图1所示的止回阀100是卧式止回阀。入口P1和出口P2都是大致水平开口的，并且分别位于阀体1的相对侧。阀盖3位于阀体1的大致顶部中央位置。由此，止回阀100形成了整体大致倒T形的构造。气流从入口P1进入止回阀100，沿着第一弯曲通道被从大致水平偏转到大致向上，推抵阀头21离开阀座11，从而绕过阀头21到达第二弯曲通道，沿着第二弯曲通道被从大致向上偏转到大致斜向下，最后大致水平地从出口P2离开止回阀100。由此，阀头21结合阀座11界定了止回阀100的内腔的两个弯曲通道。反之，从出口P2进入(例如，回流)的气流将作用在阀头21的上表面上，结果阀头21仍抵靠阀座11，无法逆着向上游进一步运动。因此，止回阀100也可称为单向阀，图中的箭头也体现了这种单向性。
根据本发明，阀锥22的外表面或导孔31的内表面设置有材料去除部(图1中未示出)，使得在阀锥22沿着进入导孔的方向运动(在图示中向上)时阀锥22与导孔31之间形成的气室内的气体部分地能够沿着与阀锥运动相反的方向(在图示中向下)经由材料去除部排出，同时基本上保持气室内与气室外具有压力差。换句话说，在材料去除部处气室内与气室外具有连通，而气室内的气体仍产生有效的反作用力，即仍具有缓冲作用。重要的是，这有利地降低甚至消除特别是气体***异音的高频异音。
如上所述，申请人认识到了高频异音的来源，旨在保持止回阀本身的有利缓冲功能的前提下降低甚至消除高频异音。
从受力分析可知，在压力气流从入口P1进入经过阀瓣2到达出口P2时，阀瓣2受到了如下作用力：下部的气推力、上部的弹簧回复力、气室反作用力、阀瓣重力。
当F(气流推力)-mg(阀瓣重力)-F(弹簧回复力)-F(气室反作用力)>0时，阀瓣2就会上升。
当F(气流推力)-mg(阀瓣重力)-F(弹簧回复力)-F(气室反作用力)<0时，阀瓣2就会下降。
当然，阀瓣2在上升、下降时也需要克服潜在的摩擦力。
基于例如上述VV120型风源的往复阶段性供风特性，F(气流推力)会波动变化，造成阀瓣2在闭合、打开或任何中间位置之间升降。
由于阀瓣2的运动，F(弹簧回复力)和F(气室反作用力)也会有大小的变化。
申请人注意到，F(弹簧回复力)的响应基本上是线性的，即与变形量成正比，但在可能的气流瞬时剧烈变化中通常影响较小。对于F(气室反作用力)，即气室的缓冲作用，其是通过阀瓣2与阀盖3之间、特别是阀锥22在导孔31内的配合实现的。以气室为对象，变化的合力作用于其上，其相应地产生反作用力。这种变化的合力特别是源于变化的F(气流推力)。当阀瓣2与阀盖3之间、特别是阀锥22与导孔31的内壁紧密接触的时候，气室的(反)作用(响应)会更加明显。
如上所分析的，考虑并实现了缓解F(气室反作用力)的高频响应，使得不稳定的突变能够得到初始地缓解，但是同时又基本上不削弱F(气室反作用力)的有利存在。
参考图2，其示出了根据本发明一些实施例的止回阀100的主要部分的分解透视图。图2主要示出了阀体1、阀瓣2、阀盖3、压缩弹簧4、密封件5。密封件5设置在阀盖3和阀体1之间。优选地，阀盖3是螺塞，阀体1包括设置在接收孔内的接收螺纹。因此，螺塞旋拧地固定于接收螺纹，并且借助于密封件5与阀体1密封。
参考图3，示出了根据本发明一些实施例的止回阀100的阀瓣2的侧视图。材料去除部沿着阀锥22的外表面的长度纵向延伸。材料去除部形成与纵向中心轴线X-X基本平行的平台200。因此，该平台200的宽度W沿着长度/纵向中心轴线X-X是基本恒定的。这种构造不仅能满足上述目的，而且在制造方式上也是经济便捷的。例如，该平台200可以通过铣削简单地获得。在实施例中，阀瓣2的整体高度H可为大约34mm，阀头21的外径可为大约D为大约38mm，阀锥22的外径d可为大约15mm。
参考图4，示出了根据本发明一些实施例的止回阀100的阀瓣2的俯视图。由沿着阀锥22的外表面的长度纵向延伸的材料去除部形成的与纵向中心轴线X-X基本平行的三个平台200-1、200-2、200-3沿着阀锥22的外周在周向上以120°等角度设置。这样，在同样实现上述目的的情况下还保持阀锥22以及因此阀瓣2在排气时的平衡。例如，不容易发生扭转和/或偏转。
申请人还特别研究了阀锥22上的平台200、200-1、200-2、200-3的宽度W对于缓冲保持和异音消除的影响。出人意料的是，申请人发现，阀锥22上的平台200、200-1、200-2、200-3的宽度W为大约3mm具有特别良好的效果。
上述涉及材料去除部设置在阀锥22的外表面上的优选实施例。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，其它实施例也是可行的。
申请人另外对比研究了比较例的情况，发现它们会对气室的缓冲功能造成明显的不利影响。
参考图5A-5B，示出了根据一些比较例的止回阀的局部示意图(为清楚起见省略了弹簧)。在图5A的止回阀中，在阀瓣中直接形成孔500A，使得在安装后，阀锥上方的空间直接连通到第二弯曲路径、以及因此直接连通到出口。在图5B的止回阀中，在阀盖中直接形成孔500B，使得在安装后，导孔内部的空间直接连通到第二弯曲路径、以及因此直接连通到出口。这两个比较例均采用了孔的方案。出人意料的是，申请人发现，即使这样的孔可能改善空气***，但是气室缓冲功能受到大幅度削弱，甚至存在一定的失效风险。一旦气室的缓冲作用失效，阀瓣的上表面和阀盖可能产生直接的硬接触，进而会有可能黏着在一起，这造成单向通过功能的失效，甚至有可能影响安全。因此，本发明的止回阀100不具备上述构造。换句话说，本发明的止回阀100至少不包括使得气室通过其与外部(例如，入口P1和/或出口P2)连通的设置在阀瓣2(例如，阀锥22)内的孔以及设置在阀盖(例如，导孔31的环壁)中的孔。
根据本发明，还提供了制造止回阀100的方法，包括：提供止回阀100，止回阀100包括：阀体1、阀瓣2、阀盖3以及设置在阀体1上的入口P1、出口P2，阀体1包括阀座11，阀盖3包括导孔31，导孔31仅在一端具有开口32，阀瓣2包括阀头21和阀锥22，阀瓣2能够操作以使阀头21抵靠阀座11从而使入口P1和出口P2断开连通，阀瓣2还能够操作以使阀头21离开阀座11从而使入口P1和出口P2获得连通，阀锥22经由开口32可移动地至少部分地接收在导孔31中，阀锥22的外径基本等于导孔31的内径，从而限定纵向中心轴线X-X，压缩弹簧4设置在阀瓣2和阀盖3之间，并且环绕导孔31的外壁。根据本发明，方法包括在阀锥22的外表面或导孔31的内表面加工出材料去除部，使得在阀锥22沿着进入导孔的方向运动时阀锥22与导孔31之间形成的气室内的气体部分地能够沿着与阀锥运动相反的方向经由材料去除部排出，同时基本上保持气室内与气室外具有压力差。优选地，材料去除部通过铣削加工获得。
当然，上述关于止回阀100描述的特征也可以通过根据本发明的方法来获得。
通过利用本发明的用于轨道交通车辆的改进的止回阀和制造方法允许有效地降低甚至消除高频异音，并且有利地保持缓冲和保护的功能。
以上是对本发明的说明，而不应被解释为对本发明的限制。虽然已经描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员将容易地理解，在不实质上脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，在示例性实施例中可以进行许多修改。因此，所有这些修改旨在被包括在如权利要求中所限定的本发明的范围内。本发明由所附权利要求限定，其中包括权利要求的等同形式。
Claims (12)
1.一种止回阀，其包括：阀体、阀瓣、阀盖以及设置在阀体上的入口、出口，
阀体包括阀座，
阀盖包括导孔，导孔仅在一端具有开口，
阀瓣包括阀头和阀锥，
阀瓣能够操作以使阀头抵靠阀座从而使入口和出口断开连通，阀瓣还能够操作以使阀头离开阀座从而使入口和出口获得连通，
阀锥经由开口可移动地至少部分地接收在导孔中，阀锥的外径基本等于导孔的内径，从而限定纵向中心轴线，
压缩弹簧设置在阀瓣和阀盖之间，并且环绕导孔的外壁，
其特征在于，阀锥的外表面或导孔的内表面设置有材料去除部，使得在阀锥沿着进入导孔的方向运动时阀锥与导孔之间形成的气室内的气体部分地能够沿着与阀锥运动相反的方向经由材料去除部排出，同时基本上保持气室内与气室外具有压力差。
2.根据权利要求1所述的止回阀，其中，材料去除部沿着阀锥的外表面或导孔的内表面的长度纵向延伸。
3.根据权利要求3所述的止回阀，其中，材料去除部沿着阀锥的外周或导孔的内周在周向上开设多个。
4.根据权利要求4所述的止回阀，其中，材料去除部沿着阀锥的外周或导孔的内周在周向上均匀分布。
5.根据权利要求5所述的止回阀，其中，材料去除部沿着阀锥的外周或导孔的内周在周向上以120°等角度设置三个。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的止回阀，其中，材料去除部形成与纵向中心轴线基本平行的平台。
7.根据权利要求6所述的止回阀，其中，平台的宽度为2.5mm-3.5mm，或者，平台的宽度与阀锥的外径之比为0.15-0.25。
8.根据权利要求7所述的止回阀，其中，平台的宽度为大约3mm。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的止回阀，其中，材料去除部设置在阀锥的外表面上。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的止回阀，其中，止回阀还包括设置在阀盖和阀体之间的密封件，和/或，阀盖是螺塞并且阀体包括接收螺纹，和/或，止回阀还包括设置在出口和/或入口处的螺纹保护帽。
11.一种制造根据权利要求1-10中任一项所述的止回阀的方法，其包括：提供止回阀，其特征在于，在阀锥的外表面或导孔的内表面加工出材料去除部，使得在阀锥沿着进入导孔的方向运动时阀锥与导孔之间形成的气室内的气体部分地能够沿着与阀锥运动相反的方向经由材料去除部排出，同时基本上保持气室内与气室外具有压力差。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，材料去除部通过铣削加工获得。
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| CN202010653134.9A Pending CN113915382A (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 用于轨道交通车辆的改进的止回阀和制造方法 |
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| CN (1) | CN113915382A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2020
- 2020-07-08 CN CN202010653134.9A patent/CN113915382A/zh active Pending
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