专利名称：气压控制阀及使用该控制阀的气泵控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气压控制阀，及其应用在气泵上配合摩擦耦合离合器控制气泵工作的控制系统。
背景技术：
气泵是由发动机动力驱动的，在发动机工作时，气泵的气体压缩机构(活塞、曲轴等)也一直工作，伴随着功率输出，存在摩擦等损耗，在转速过高或者用气量小时，压缩气体超出安全压力时需被排掉，能量白白损失。为解决上述问题，有的方法采用单向阀打开气泵出气孔泄压，这样气泵无功率输出，但仍存在摩擦损耗；有的方法采用在发动机与气泵曲轴之间安装电磁离合器，通过电磁离合器向曲轴传递力矩，在气泵储气罐内压力达到设定值时，控制系统使电磁离合器分离，停止向气泵曲轴传递力矩，当气泵储气罐内压力低于设定值时，控制系统再使电磁离合器闭合，带动曲轴转动，这有效的降低了气泵压缩机构的摩擦损耗，但是电磁离合器需要对电磁线圈通电才能工作，结构较繁杂，还需要增加电能耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型结构的气压控制阀，同时提供一种使用该控制阀的气泵控制系统，该系统可有效控制气泵内气体压力稳定在一定值，且无需电能损耗。本发明气压控制阀，包括缸体、压力调整杆、第一活塞和第一弹性部件，所述第一活塞位于缸体中，所述压力调整杆伸入缸体中，所述第一弹性部件的一端连接在压力调整杆上，另一端连接在第一活塞上，所述缸体位于所述第一活塞远离第一弹性部件一侧的壁上连接有进气管，缸体的侧壁上设有第一气孔，所述第一气孔的上方还设有第二气孔，所述第二气孔与大气相连通。本发明气压控制阀，其中所述第一活塞侧壁上与第一气孔相对应的位置设有凹槽，所述第一气孔可通过凹槽与第二气孔连通。本发明气压控制阀，其中所述压力调整杆为螺杆，所述螺杆通过与锁紧螺母配合调整对第一弹性部件的压力。本发明气压控制阀，其中所述第一弹性部件为弹簧。使用上述气压控制阀的气泵控制系统，该系统还包括摩擦耦合离合器和分流管；所述摩擦耦合离合器包括传动轮、花键套、摩擦毂和摩擦轮，所述传动轮在发动机输出轴的带动下旋转，花键套与传动轮相连接随传动轮转动，所述摩擦毂径向位于花键套的内部，摩擦毂外表面上具有与花键套的键相配合的键槽，所述摩擦毂的内径自两端向中间逐渐增大，内表面呈左右对称的锥面结构，摩擦毂由左右对称的第一摩擦毂和第二摩擦毂组合而成，第一、第二摩擦毂的中间设有挡环，所述第一、第二摩擦毂与挡环固接在一起，所述挡环的内径小于第一、第二摩擦毂的最大内径，所述摩擦轮径向位于摩擦毂的内部，摩擦轮由左右对称的第一摩擦轮和第二摩擦轮构成，所述第一、第二摩擦轮的外表面分别呈与第一、第二摩擦毂内表面相配合的锥面，第一、第二摩擦轮之间设有第二弹性部件，所述第二弹性部件的一端连接在第一摩擦轮上，另一端连接在第二摩擦轮上，在第二弹性部件的弹力作用力下，第一、第二摩擦轮的外表面可分别与第一、第二摩擦毂的内表面紧密结合在一起，所述摩擦轮连接在轴上，所述轴与气泵曲轴相连接，轴上还安装有气缸，所述气缸中设有第二活塞，气缸的缸壁上设有控制气孔，所述第二活塞轴向上位于第二摩擦轮和控制气孔之间，第二活塞抵靠在第二摩擦轮的端面上；所述气压控制阀的第一气孔通过管道连通气缸的控制气孔；所述分流管的一端连接气泵的储气罐，所述气压控制阀的进气管连通分流管。本发明气泵控制系统，其中所述传动轮为齿轮。本发明气泵控制系统，其中所述第二弹性部件为弹簧。本发明气压控制阀与现有技术的不同之处在于本发明气压控制阀设置第一、第二气孔，既可对进入控制阀缸体的高压气体进行泄压，还可将排泄出的高压气体进行再次利用，相比于普通单向阀的单纯排气，可提高能源的利用率。本发明气泵控制系统与现有技术不同之处在于本发明气泵控制系统通过设置气压控制阀连通气泵与摩擦耦合离合器气缸，使得三者之间通过排泄出的高压气体调整工作状态，有效控制气泵内气体压力稳定在一定值，且无需电能损耗。下面结合附图对本发明的气压控制阀及使用该控制阀的气泵控制系统作进一步说明。
图1为本发明气泵控制系统的结构示意图；图2a为本发明气泵控制系统中摩擦耦合离合器的状态一结构示意图；图2b为本发明气泵控制系统中气压控制阀的状态一结构示意图；图3a为本发明气泵控制系统中气压控制阀的状态二结构示意图；图3b为本发明气泵控制系统中摩擦耦合离合器的状态二结构示意4为本发明气泵控制系统中摩擦耦合离合器的状态三结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本实施方式气泵控制系统包括摩擦耦合离合器(图中A处)、气压控制阀(图中B处)和分流管15。如图2a所示，摩擦耦合器包括传动轮1、花键套2、摩擦毂和摩擦轮，传动轮为齿轮，在发动机输出轴的带动下旋转，花键套2与齿轮I相连接，随齿轮I转动。摩擦毂径向位于花键套2的内部，摩擦毂外表面上具有与花键套2的键相配合的键槽，使得摩擦毂可与花键套2 —起转动，摩擦毂的内径自两端向中间逐渐增大，内表面呈左右对称的锥面结构，摩擦毂由左右对称的第一摩擦毂3和第二摩擦毂4组合而成，第一、第二摩擦毂的中间设有挡环5，第一、第二摩擦毂与挡环5固接在一起，挡环5的内径小于第一、第二摩擦毂的最大内径。摩擦轮径向位于摩擦毂的内部，摩擦轮由左右对称的第一摩擦轮6和第二摩擦轮7构成，第一、第二摩擦轮的外表面分别呈与第一、第二摩擦毂内表面相配合的锥面，第一、第二摩擦轮之间设有第二弹簧8，第二弹簧8具有沿轴线方向向两端的扩张力，对第一、第二摩擦轮产生向两端的推力，使得第一、第二摩擦轮的外表面分别与第一、第二摩擦毂的内表面紧密结合在一起，进而使得第一、第二摩擦轮在摩擦力作用下随第一、第二摩擦毂转动。摩擦轮连接在轴9上，本实施方式轴9采用花键轴，摩擦轮的内表面配合在花键轴9上，使得花键轴9可随摩擦轮转动，花键轴9与气泵曲轴相连接，带动曲轴旋转，使得气泵活塞上下往复运动使得气泵储气罐22内气体压力不断增大。花键轴9上还安装有气缸10，气缸10中设有第二活塞11，气缸10的缸壁上设有控制气孔18，第二活塞11轴向上位于第二摩擦轮7和控制气孔18之间，第二活塞11抵靠在第二摩擦轮7的端面上。如图2b所示，气压控制阀包括缸体12、压力调整杆13、第一活塞14和第一弹簧16,第一活塞14位于缸体12中，压力调整杆13为螺杆,螺杆伸入缸体12中，第一弹簧16的一端连接在螺杆上，另一端连接在第一活塞14上，螺杆通过其上配合的锁紧螺母调整施加在第一弹簧16上的压力。缸体12位于第一活塞14远离第一弹簧16—侧的壁上连接有进气管17，缸体12的侧壁上设有第一气孔19，第一气孔19通过管道连通气缸10的控制气孔18，第一活塞14侧壁上与第一气孔19相对应的位置设有凹槽20，第一气孔19的上方还设有第二气孔21，第二气孔21与大气相连通，第一气孔19可通过凹槽20与第二气孔21连通。分流管15的一端连接气泵的储气罐22 (参照图1)，进气管17连通分流管15。当摩擦耦合离合器的第一、第二摩擦轮在第二弹簧8的推力作用下与第一、第二摩擦毂紧密结合在一起时，在摩擦力作用下第一、第二摩擦轮随第一、第二摩擦毂转动，进而带动曲轴旋转压缩气体(参照图2a)，在气泵储气罐22内的气体压力未达到设定值前，从分流管15经进气管17进入气压控制阀内的气体压力小于气压控制阀中第一弹簧16的弹力，使得第一活塞14位于气压控制阀缸体12的靠下位置，缸体12侧壁上的第一气孔19通过第二气孔21与大气相通，也使得离合器气缸10内的气压与大气压相同(参照图2b)。当气泵储气罐22内的压力达到设定值，摩擦耦合离合器继续转动使得气泵储气罐22内压力增大，从分流管15经进气管17进入气压控制阀内的气体压力增大，当大于第一弹簧16的弹力时，便推动第一活塞14向上运动，如图3a所示，直至上升到第一气孔19的上方，使得气泵储气罐内的气体经第一气孔19、管道和控制气孔18进入到离合器气缸10中，推动气缸10中的第二活塞11向左运动，进而推动第二摩擦轮7向左运动压缩第二弹簧8，随着第二摩擦轮7向左运动，如图3b所示，使得第二摩擦轮7的外表面逐渐与第二摩擦毂4的内表面相分离，此时仅剩下第一摩擦轮6带动曲轴做功。随着气体不断进入离合器气缸10中，第二活塞11继续向左运动，推动第二摩擦轮7也继续向左运动，使其碰到设置在第一、第二摩擦毂中间的挡环15，推动挡环15向左运动，由于挡环15与第一、第二摩擦毂固定连接在一起，进而带动第一、第二摩擦毂向左运动，如图4所示，最终使得第一摩擦轮6的外表面与第一摩擦毂3内表面也分离开，至此第一、第二摩擦轮均不再随摩擦毂转动，花键轴也停止转动，气泵曲轴停止转动，活塞停止运动，使气泵储气罐22内的气体压力保持稳定。当气泵储气罐22内的气体压力下降，小于第一弹簧16的弹力时，第一弹簧16便推动第一活塞14向下运动，待下降到第一活塞14上的凹槽20与第一、第二气孔相对应的时候，第一气孔19便与气泵储气罐内气体相隔离，而与第二气孔21连通，进而与大气相连通，此时，摩擦耦合离合器在第二弹簧8的恢复力下推动第二摩擦轮7向右运动，进而推动第二活塞11向右运动将气缸10内的气体经控制气孔18、管道、第一气孔19和第二气孔21排到大气中，第二摩擦轮7在向右运动过程中其外表面与第二摩擦毂4的外表面重新紧密结合，在第二摩擦毂4的带动下重新转动，进而带动花键轴、曲轴转动，气泵活塞重新压缩气体，随着第二摩擦轮7不断向右运动，推动第二摩擦毂4向右运动，带动挡环5及第一摩擦毂3向右运动，最终使得第一摩擦轮6的外表面与第一摩擦毂3的内表面紧密结合到一起，此时，第一、第二摩擦毂带动第一、第二摩擦轮同时转动，带动花键轴、曲轴转动，推动活塞压缩气体,增加气泵储气罐22内的气体压力，如此往复，使气泵储气罐22内的气体压力始终保持在一设定值。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。例如，传动轮也可采用皮带轮等替代；弹性部件并不仅限于弹簧一种形式，压力调整杆也不仅限于通过螺杆与螺母配合调整，还可通过直接的压力传递方式实现调整。
权利要求
1.一种气压控制阀，其特征在于:包括缸体(12)、压力调整杆(13)、第一活塞(14)和第一弹性部件(16)，所述第一活塞(14)位于缸体(12)中，所述压力调整杆(13)伸入缸体(12)中，所述第一弹性部件(16)的一端连接在压力调整杆(13)上，另一端连接在第一活塞(14)上，所述缸体(12)位于所述第一活塞(14)远离第一弹性部件(16) —侧的壁上连接有进气管(17)，缸体(12)的侧壁上设有第一气孔(19)，所述第一气孔(19)的上方还设有第二气孔(21)，所述第二气孔(21)与大气相连通。
2.根据权利要求1所述的气压控制阀，其特征在于:所述第一活塞(14)侧壁上与第一气孔(19)相对应的位置设有凹槽(20)，所述第一气孔(19)可通过凹槽(20)与第二气孔(21)连通。
3.根据权利要求1或2所述的气压控制阀，其特征在于:所述压力调整杆为螺杆，所述螺杆通过与锁紧螺母配合调整对第一弹性部件(16)的压力。
4.根据权利要求3所述的气压控制阀，其特征在于:所述第一弹性部件(16)为弹簧。
5.一种使用权利要求1至4任一项所述气压控制阀的气泵控制系统，其特征在于:该系统还包括摩擦耦合离合器和分流管(15)； 所述摩擦耦合离合器包括传动轮(I )、花键套(2)、摩擦毂和摩擦轮，所述传动轮(I)在发动机输出轴的带动下旋转，花键套(2)与传动轮(I)相连接随传动轮(I)转动，所述摩擦毂径向位于花键套(2)的内部，摩擦毂外表面上具有与花键套(2)的键相配合的键槽，所述摩擦毂的内径自两端向中间逐渐增大，内表面呈左右对称的锥面结构，摩擦毂由左右对称的第一摩擦毂(3)和第二摩擦毂(4)组合而成，第一、第二摩擦毂的中间设有挡环(5)，所述第一、第二摩擦毂与挡环(5)固接在一起，所述挡环(5)的内径小于第一、第二摩擦毂的最大内径，所述摩擦轮径向位于摩擦毂的内部，摩擦轮由左右对称的第一摩擦轮(6 )和第二摩擦轮(7)构成，所述第一、第二摩擦轮的外表面分别呈与第一、第二摩擦毂内表面相配合的锥面，第一、第二摩擦轮之间设有第二弹性部件(8)，所述第二弹性部件(8)的一端连接在第一摩擦轮(6)上，另一端连接在第二摩擦轮(7)上，在第二弹性部件(8)的弹力作用力下，第一、第二摩擦轮的外表面可分别与第一、第二摩擦毂的内表面紧密结合在一起，所述摩擦轮连接在轴(9)上，所述轴(9)与气泵曲轴相连接，轴(9)上还安装有气缸(10)，所述气缸(10)中设有第二活塞(11 )，气缸(10)的缸壁上设有控制气孔(18)，所述第二活塞(11)轴向上位于第二摩擦轮(7 )和控制气孔(18 )之间，第二活塞(11)抵靠在第二摩擦轮(7 )的端面上； 所述气压控制阀的第一气孔(19)通过管道连通气缸(10)的控制气孔(18)； 所述分流管(15)的一端连接气泵的储气罐(22)，所述气压控制阀的进气管(17)连通分流管(15)。
6.根据权利要求4所述的气泵控制系统，其特征在于:所述传动轮(I)为齿轮。
7.根据权利要求4所述的气泵控制系统，其特征在于:所述第二弹性部件(8)为弹簧。
全文摘要
本发明涉及一种气压控制阀及使用该控制阀的气泵控制系统，其可有效提高能源的利用率，控制气泵内气体压力稳定在一定值，且无需电能损耗。本发明气压控制阀包括缸体、压力调整杆、第一活塞和第一弹性部件，所述第一活塞位于缸体中，所述压力调整杆伸入缸体中，所述第一弹性部件的一端连接在压力调整杆上，另一端连接在第一活塞上，所述缸体位于所述第一活塞远离第一弹性部件一侧的壁上连接有进气管，缸体的侧壁上设有第一气孔，所述第一气孔的上方还设有第二气孔，所述第二气孔与大气相连通。
文档编号F04B39/10GK103174626SQ20131008729
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者王兆宇, 邢子义, 李萍 申请人:龙口中宇机械有限公司