用于防止碎屑堆积在往复式空气马达先导阀上的方法
【专利摘要】本发明公开一种用于往复式空气马达的端盖组件，包括先导阀和端盖体。先导阀具有阀杆。端盖体包括用于接收空气马达杆的中心孔、先导阀被设置在其中使得在阀杆延伸通过端盖体的阀孔、和延伸穿过端盖体的空气端口。空气端口具有用于朝向阀杆引导空气的轮廓部。
【专利说明】用于防止碎屑堆积在往复式空气马达先导阀上的方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及往复式活塞泵，并且更具体地涉及用在用于驱动往复式活塞泵的往复式空气马达中的先导阀。
【背景技术】
[0002]往复式活塞泵通常包括空气驱动马达，该空气驱动马达使用的适当的换向阀和一对先导阀将压缩空气的稳流转换成空气马达杆的直线往复运动，如在本领域中已知的那样。空气马达杆然后被用于驱动线性往复泵活塞，该活塞可以被配置为使用适当的止回阀泵在两个方向上进行泵送。这些类型的线性往复运动的双作用式活塞泵常用在润滑分配系统中，以传送诸如油或油脂之类的高粘度润滑剂。
[0003]换向阀本身作往复运动，以交替地将压缩空气从源引导到空气马达内的空气活塞的相反两侧，以产生泵活塞的往复运动。换向阀的往复运动由在转换位置处接合空气活塞以气动改变换向阀的位置的两个先导阀控制。空气活塞与一个先导阀的接合导致来自源的压缩空气被引导到换向阀的相反侧。例如在Tammy的美国专利N0.3，943，823中描述了这种阀组合的操作。
[0004]提供到空气马达的压缩空气可能包括小的灰尘和污物粒子，尽管努力以防止小的灰尘和污物粒子进入到空气马达中。长时间暴露到灰尘和污物可能降低运动部件的性能，并最终导致故障。先导阀包括阀杆，阀杆可能经受每分钟数次致动的向上循环操作。灰尘和污物会引起阀杆和放置在它们周围的密封件过早地磨损。对于空气马达的操作者来说，先导阀的更换是昂贵的和不方便的。因此，需要不断地提高空气马达的运动部件的磨损寿命。
【发明内容】
[0005]本发明涉及用于往复式空气马达的端盖组件。该端盖组件包括先导阀和端盖体。先导阀具有阀杆。端盖体包括用于接收空气马达杆的中心孔、先导阀被设置在其中使得在阀杆延伸通过端盖体的阀孔、和延伸穿过端盖体的空气端口。空气端口具有用于朝向阀杆引导空气的轮廓部。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是包括流体容器、空气源和线性位移泵的润滑剂分配系统的示意性视图，该线性位移泵包括具有本发明的先导阀喷除系统的空气马达。
[0007]图2是图1的线性位移泵的透视图，示出了连接到空气马达组件的泵组件。
[0008]图3是图2的线性位移泵的分解视图，示出空气马达组件、泵组件和阀套件的连接。
[0009]图4是图2的线性位移泵的剖视图，示出利用空气马达活塞杆和活塞固定器连接到泵活塞的空气马达活塞。[0010]图5是空气马达组件和阀套件的另一个实施例的局部剖视图，示出空气马达组件的底盖内的换向阀和先导阀的组件。
[0011]图6是其中安装本发明的喷除系统的底盖和先导阀组件的一个实施例的顶视图。
[0012]图7是图6的底盖和先导阀组件的剖视图，显示先导阀的组件和喷除系统的配置。
【具体实施方式】
[0013]图1是包括流体容器12、空气源14、分配器16和线性位移泵18的润滑剂分配系统10的示意性视图，该线性位移泵18具有本发明的先导阀喷除系统。通过空气分配管路20将加压空气从空气源14提供至润滑剂分配系统10。空气分配管路20接合到空气源管路22中，空气源管路22直接地连接到空气源14。在一个实施例中，空气源14包括压缩机。空气源管路22可以连接到多个分配管路，用于为多个分配器提供动力。空气分配管路20包括诸如过滤器24、阀26和空气调节器28之类的其它部件。在空气入口 30处将加压空气从空气分配管路20供给至空气马达组件34。泵18被连接到接地32。加压空气驱动泵18内的空气马达组件34，空气马达组件34驱动泵组件36内的活塞。在驱动空气马达组件34之后，压缩空气在排气口 38处离开泵18。
[0014]泵组件36内的活塞的操作通过流体管路40从容器12抽取诸如油或油脂之类的润滑剂。泵18加压润滑油，并且将其推入被连接到分配器16的排出管路42。分配器16包括当由操作者致动时分配润滑剂的手动操作阀。泵18以非常高的速度，通常是以每分钟数百个循环的量级运转，以在泵送的流体中实现所需的压力。这样的速度需要将压力非常高的压缩空气流引入空气马达组件34。尽管存在过滤器24，但诸如灰尘、污物和水粒子之类的异物可以通过管路22进入空气马达组件34。这些污染物可能会潜在地加速在空气马达组件34中使用的诸如阀之类的运动部件的退化。在本发明中，喷除系统被设置在空气马达组件34内，以使用行进通过空气马达的压缩空气来清洁空气马达组件34的活动阀部件。
[0015]图2是图1的线性位移泵18的透视图，显示连接到空气马达组件34的空气泵组件36。泵18还包括空气入口 30、流体入口 44、流体出口 46、空气马达汽缸48和换向空气阀套件50。如上所述，压缩空气被提供给入口 30，以驱动汽缸48内的空气马达。使用过的空气在排气口 38处从泵18中排出。换向空气阀套件50包括换向阀，该换向阀与一对先导阀一起交替地将压缩空气提供到汽缸48内的空气活塞的相反两侧的阀，如本领域已知的那样。诸如油或油脂之类的流体在流体入口 44处被抽吸进入泵汽缸36的底部，并且在流体出口46处排出。在本发明的喷除系统中，从阀套件50的换向阀发送到汽缸48的压缩空气流在压缩空气进入空气马达缸48时被引导跨过一个先导阀的阀杆。
[0016]图3是图2的线性位移泵18的分解视图，显示空气马达组件34、泵组件36和阀套件50的连接。空气马达组件34包括汽缸48、空气活塞52、底盖54、出口壳体56和活塞杆58。空气马达组件34还包括空气活塞密封件60、盖密封61、紧固件62、紧固件密封件63、先导阀64A和64B、红封(red seal)65A、出口壳体密封件65B、轴承66、U形杯密封68、盖紧固件70、活塞杆紧固件71、以及活塞杆垫圈72。泵组件36包括汽缸73、适配器74、进气阀壳体76、活塞固定器78、和泵活塞80。泵组件36还包括弹簧销82、第一弹簧83、第一球84、活塞密封件85、汽缸密封件86A和86B、第二弹簧87、第二球88、和过滤器89。球84和弹簧83形成止回阀92，而球88和弹簧87形成止回阀96。阀套件50包括换向阀100和空气歧管102。底盖或端盖54包括本发明的喷除系统，以发送来自换向阀100和空气岐管102的空气越过汽缸48内的先导阀64B的阀杆。与图4同时更详细地讨论图3。
[0017]图4是图2的线性位移泵18的横截面视图，显示使用空气马达活塞杆58和泵固定器78连接到泵活塞80的空气马达活塞52。泵18包括空气马达组件34、泵组件36和阀套件50，其中每一个包括参照图3列出的部件。换向阀100包括阀板115和滑动杯116。空气马达活塞52使用固定器71和垫圈72连接到活塞杆58。密封件103防止空气在活塞52和活塞杆58之间经过。活塞52驻留在空气马达汽缸48内部的汽缸壁90内。活塞52以密封件60被约束在活塞52和汽缸壁90之间的方式跨靠着汽缸壁90。阀套件50的阀歧管102和换向阀100在活塞52的任一侧上流体地连接到汽缸的相对侧90A和90B。出口壳体56通过多个紧固件70连接到汽缸48。底盖54通过多个紧固件62连接到出口壳体56。活塞杆58延伸穿过底盖54和出口壳体56。活塞汽缸73通过适配器74连接到出口壳体56。活塞固定器78通过活塞汽缸73内的螺纹连接和销82连接到活塞杆58。泵活塞80通过任何适当的机械连接，例如通过螺纹接合，连接到活塞固定器78。泵活塞位于汽缸73内。泵活塞80以密封件85被约束在活塞80和汽缸73之间的方式跨靠在活塞汽缸73上。
[0018]第一球84和第一弹簧83设置在活塞80和活塞固定器78之间。第一弹簧83偏置第一球84抵靠在活塞80中的球座上，以形成第一止回阀或出口阀92。入口阀壳体76通过任何合适的机械连接，例如通过螺纹接合，连接到活塞汽缸73。第二球88和第二弹簧87被布置在阀壳体76内并由法兰94保持。第二弹簧87偏置第二球88抵靠在阀壳体76中的球座上，以形成第二止回阀或入口阀96。过滤器89压配合或搭扣配合到阀壳体76中以位于球88和入口 44之间。
[0019]阀套件50包括换向阀100，换向阀100通过歧管102在活塞52的任一侧上交替地提供空气到汽缸壁90的相对侧90A和90B。活塞杆58由此被驱动以在底盖54内部的轴承66内线性地往复运动。密封件60防止空气在活塞52周围经过。活塞52由活塞杆58驱动以在汽缸壁90内线性地往复运动。如在本领域中已知的那样，使用先导阀64A和64B(图3)通过活塞52的冲击控制阀套件50的换向阀。密封件65B在底盖54和出口壳体56之间密封，而密封件65A围绕活塞杆58密封。密封件65A防止来自汽缸壁90的空气进入底盖54，密封件65B防止空气进入出口壳体56。轴承66有利于活塞杆58平滑移动，U形杯密封件68防止来自活塞汽缸73内部的流体进入汽缸壁90。活塞杆58驱动活塞固定器78和泵活塞80以将流体从入口 44泵送到流体出口 46。
[0020]泵组件36是双作用泵，与止回阀92和96 —起，使得在活塞80的上行冲程和下行冲程两者中将流体泵出出口 46。当活塞杆58在上行冲程中向上行进(参考图4的方位)时，活塞固定器78和泵活塞80通过与弹簧销82的螺纹接合被向上牵引。泵活塞80的向上运动在泵汽缸73的腔73A内产生真空，这导致第二止回阀96打开，并且来自入口 44和容器12(图1)的流体被抽吸进入汽缸73。具体来说，克服弹簧87的作用力，球88通过真空被抽吸远离其在阀壳体76中的球座。在腔73A中产生的真空还有助于保持球84靠着其在活塞80中的球座上，这增强弹簧83的作用力。通过第一止回阀92防止汽缸73的腔室73B内已经存在的任何流体从室73B向上游行进返回到腔73A。具体而言，通过第一止回阀92的球84防止腔73B内的流体通过固定器78中的孔98 (图3)向后行进。活塞80推动腔73B中存在的流体进入出口壳体56，其中流体被推动通过出口 46(图3)。在下行冲程中，活塞80推动腔73A内的流体进入活塞80内的开口 99。当来自腔73A中的流体的压力推动球84远离其在活塞80中的球座时，流体被推动通过第一止回阀92。在通过开口 99并且进入活塞固定器98以后，流体通过孔98 (图3)行进进入腔73B中。同时，在腔73B内的流体被挤出出口 46 (图3)。从而活塞80可以继续在汽缸73内往复运动，在上行冲程和下行冲程两者中泵送流体。
[0021]空气马达组件34的操作包括多个部件的往复运动，所述多个部件包括活塞52、在换向阀100中的活塞、以及先导阀46A和46B。碎屑被吸入空气马达汽缸48内的汽缸壁90和空气阀套件50内的歧管102是不常见的。特别地，碎屑从歧管102通过通道108和108B。碎屑一旦进入汽缸壁90，其往往在底盖54的顶部聚积，在那里其可以继续被吸入和从先导阀64B排出，造成其中的密封件磨损。因此，本发明结合阀杆喷除系统，其朝向先导阀64B的阀杆，以防止水分、碎屑、灰尘和污物积聚在先导阀64B处。
[0022]图5是空气马达组件34和阀组件50的另一个实施例的局部横截面，类似于图2，显示换向阀100以及在空气马达组件34的底盖54内的先导阀64A和64B。空气马达组件34包括汽缸48、活塞52、底盖54和活塞杆58。阀套件50包括空气歧管102、和换向阀100，换向阀100包括换向阀活塞104。活塞104驱动杯116 (为清楚起见，已被从图5中省去)。
[0023]加压空气被从加压空气源14(图1)提供给活塞104的腔106A和106B。腔106A和106B流体地连接，从而形成共同的腔。根据活塞104的位置，腔106A连接到歧管102中的通道108A，而腔106B通过杯116 (其位置由图5中的箭头代表地显示)连接到歧管102中的通道108B。滑动杯116将通道108A和108B交替地连接到空气源14(图1)。通道108A包括端口 110A，端口 IlOA穿透汽缸48以流体地连接到腔90A。通道108B包括端口 110B，端口 IlOB穿透底盖5以流体连接到腔90B。分别地，通过放气孔123A和123B将压缩空气从加压空气源14提供到活塞104的腔112A和112B。活塞52与每个先导阀64A和64B的接合空气压力分别地排出到相反的腔112B和112A，从而引起活塞104朝向排出腔并且远离被激活的先导阀移动。这允许活塞腔106A和106B交替地传送压缩空气到腔90A和90B。滑动杯116交替地连接到腔90A和90B以在排出端口 38处从空气马达组件34排出空气。
[0024]先导阀64B包括阀体118和阀杆120。阀体118包括入口孔122和出口孔124。来自歧管102的加压空气在入口 122处被引入先导阀64A中，在至活塞104的相对侧上的腔112A的途中从阀体118推动阀杆120。当活塞52挤压阀杆120时，在腔112A中的加压空气通过出口孔124被释放到大气中。同时，放气孔123B提供加压空气到活塞104的腔112B，由此导致向上(朝向先导阀64，参照图5)推动活塞104，将腔106A连接到通道108B，并加压腔室90B以向上(朝向先导阀64A，参照图5)推动空气活塞52。先导阀64A和64B以比输送压力通过放气端口 123A和123B的压力显著更高的速率排出加压空气。在Roman的美国专利公开N0.2012/0060941中进一步描述了这样的换向阀和先导阀回路的操作，该美国专利公开N0.2012/0060941被转让给Graco Minnesota Inc.并且通过此处引用将其并入本文。
[0025]在本发明中，端口 IlOB的轮廓(图5中未示出)形成为引导喷出空气越过先导阀64B。喷出空气防止碎屑、灰尘和湿气积聚在阀杆120上。这增加了在先导阀64B中使用的密封件的寿命。虽然相对于先导阀64B描述，因为大多数碎屑和污物聚集在底盖54中的底部的先导阀处，本发明可应用于任一个先导阀64B或先导阀64A或两者。[0026]图6是本发明的喷除系统126安装在其中的底盖54和先导阀64B的组件的一个实施例的顶视图。图7是图6的底盖54和先导阀64B的剖视图，显示先导阀64B的装配和喷除系统126的配置。先导阀64B包括阀体118、阀杆120、阀弹簧128、阀芯130、能量吸收弹簧132和阀密封件134。喷除系统126包括轮廓部136、导流板138和紧固件140。导流板138包括紧固件部分142、倾斜部分144和直线部分146。底盖54包括扩孔148、杆孔150和阀孔152，阀孔152包括杆孔154。将同时讨论图6和图7。
[0027]先导阀64B如在Roman的上述专利出版物的详细说明和【背景技术】中所描述的那样操作。例如，空气马达组件34的活塞52压下阀杆120以移动阀芯130进入覆盖出口孔124的位置。能量吸收弹簧128偏压阀杆120远离阀芯130，而弹簧128偏压阀芯130朝向孔154。
[0028]在空气马达组件34的操作过程中，加压空气径向地向外流动通过端口 IlOB以进入汽缸壁90(图4)。通常情况下，在现有技术中，压缩空气将行进直接进入空气马达汽缸，而没有直接接合先导阀。在本发明中，端口 IlOB包括喷除系统126以引导压缩空气进入与先导阀64B的直接接合。具体而言，端口 IlOB包括轮廓部136以在阀杆120处引导压缩空气。在所示实施例中，轮廓部136包括以一角度从端口 IlOB延伸到阀杆12的平坦表面。更具体地，轮廓部136相对于阀杆120的穿透到汽缸48中的部分的轴线成钝角延伸。轮廓部136朝向阀杆120的基底延伸，以引导空气靠近到阀杆120和阀杆孔154之间的相互作用的区域。轮廓部136可以包括在端口 IlOB和底盖54的表面处的倒圆棱边。在其它实施例中，轮廓部136可以是弯曲的、弧形的、波纹或波浪形。
[0029]喷除系统126还包括导流板138，导流板138推动离开端口 IlOB的压缩空气越过轮廓部136。导流板138和轮廓部136 —起将压缩空气朝向阀杆120集中或瞄准。在所示实施例中，导流板138包括在紧固件142处固定到底盖54的金属带材。紧固件140延伸穿过紧固件部分142并拧入包括扩孔148的匹配孔中，从而使导流板138凹入底盖54中。倾斜部分144在轮廓部136上延伸出以形成流动路径，在所示的实施例中，该流动路径朝向阀杆120会聚。直线部分146从倾斜部分144直接地延伸至阀杆120，以使与阀杆120相切的压缩空气具有速度梯度。
[0030]轮廓部136和导流板138之间的流动路径不需要会聚，并且可以具有大致均匀的横截面面积。在另一些实施例中，轮廓部136和导流板138可以形成会聚-发散喷嘴，以朝向阀杆120加速压缩空气。在其它实施例中，导流板138可以由金属以外的其它材料(如塑料)构成。在其它实施例中，导流板138可以是完全平坦的或弯曲的，而不是具有所显示的三个平坦和倾斜组件。在所示的实施例中，轮廓部136以周向部分延伸，从而跟随外切孔150的底盖54的圆形形状。然而，在其它实施例中，为了便于制造，轮廓部136可以直线朝向阀杆孔154延伸，而不是具有周向部分。
[0031]在本发明的另一个实施例中，轮廓部136可以被定位在活塞52的朝向先导阀64B的表面中，而不是在底盖54中。例如，轮廓部136可以包括弧形的缩进部，使得从端口 IlOB径向地流动的空气流入活塞52中的轮廓部136，并且朝向先导阀64B返回180度重新定向。换言之，在活塞52中的轮廓部136引导空气远离端口 IlOB小的横向距离，该横向距离等于端口 IlOB和先导阀64B之间的距离，同时，使流动的轴线方向转向。因此，当活塞52到达转换位置以接合先导阀64B，当活塞52在该阀附近时，一股空气被传递到该阀。[0032]本发明的喷除系统提供廉价的集成方法，用于预防和抑制污物、碎屑和湿气积聚在阀杆120和底盖54上。这可以防止污染物被拉动通过阀杆孔154并且其后磨损阀密封件134。因此，阀密封件134的磨损寿命增加，从而降低与更换阀密封件134和损失生产时间相关的成本。喷除系统不需要额外的组件并且被预先安装，不要求泵18的操作者将要采取任何行动。
[0033]尽管已经参照优选实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够在形式和细节上做出变化。
【权利要求】
1.一种用于往复式空气马达的端盖组件，所述端盖组件包括: 具有阀杆的先导阀； 端盖体，包括: 中心孔，用于接收空气马达杆； 阀孔，先导阀设置在阀孔中，使得阀杆延伸通过端盖体；和 延伸通过端盖体的空气端口，空气端口具有用于朝向阀杆引导空气的轮廓部。
2.根据权利要求1所述的端盖组件，其中所述轮廓部包括在空气端口和阀杆之间延伸的倾斜表面。
3.根据权利要求2所述的端盖组件，其中所述轮廓部从空气端口向着阀杆从端盖体延伸的部分延伸，以与阀杆形成钝角。
4.根据权利要求2所述的端盖组件，其中所述轮廓部是平坦的。
5.根据权利要求1所述的端盖组件，进一步包括: 导流板，连接到端盖体以悬挂在空气端口上。
6.根据权利要求5所述的端盖组件，其中导流板的形状形成为将来自空气端口的空气流朝向阀杆重新定向。
7.根据权利要求5所述的端盖组件，其中导流板包括: 金属带材，紧固到端盖体中的扩孔以嵌入所述轮廓部中。
8.根据权利要求5所述的端盖组件，其中所述导流板包括: 第一部分，朝向阀杆成角度地延伸；和 第二部分，从所述第一部分平行于端盖体延伸。
9.根据权利要求1所述的端盖组件，其中先导阀包括: 具有内孔的阀体，阀杆从该内孔延伸出来； 与所述内孔中的阀杆相交叉的空气通道；和 将阀杆偏压出所述内孔的阀弹簧；
10.根据权利要求9所述的端盖组件，其中先导阀进一步包括: 阀芯，设置在阀体内以接合阀杆；和 能量吸收弹簧，设置在阀杆和阀芯之间。
11.根据权利要求1所述的端盖组件，还包括: 空气马达壳体，连接到端盖以限定汽缸； 空气马达杆，通过端盖体的中心孔延伸到汽缸中； 空气马达活塞，连接到汽缸中的空气马达杆。
12.一种往复式空气马达，包括: 空气活塞； 从空气活塞延伸的驱动杆； 限定汽缸壁的空气马达壳体，所述空气马达壳体包括: 定位在汽缸壁的相反端部处的第一端壁和第二端壁； 中心孔，延伸通过第一端壁并且接收驱动杆； 分别延伸通过第一端壁和第二端壁的第一空气通道和第二空气通道； 分别延伸到第一端壁和第二端壁中的第一阀孔和第二阀孔；换向阀，用于交替地提供压缩空气到第一空气通道和第二空气通道；和 第一先导阀和第二先导阀，分别地设置在第一阀孔和第二阀孔中； 其中，第一空气通道包括用于将空气流引向第一先导阀的轮廓部。
13.根据权利要求12所述的往复式空气马达，其中空气马达壳体包括: 包括所述第一端壁的端盖；和 空气马达汽缸，包括: 侧壁，具有: 接收端盖的第一端；和 第二端；和 连接到所述第二端的所述第二端壁。
14. 根据权利要求12所述的往复式空气马达，其中第一先导阀包括: 设置在第一阀孔中的阀体； 从阀体延伸的阀杆；和 将阀杆偏压出阀体的阀弹簧。
15.根据权利要求12所述的往复式空气马达，其中第一空气通道的所述轮廓部包括: 平坦表面，从第一空气通道延伸到先导阀，以与第一先导阀的阀杆的延伸进入汽缸壁的部分的轴线形成钝角。
16.根据权利要求12所述的往复式空气马达，还包括: 导流板，连接到第一端壁以将来自所述轮廓部的空气流集中至第一先导阀。
17.—种从在往复式空气马达中的阀杆上除去污染物的方法，所述方法包括下述步骤: 使换向阀往复运动，以通过延伸通过活塞汽缸的第一端口和第二端口将压缩空气交替地传递到空气马达活塞的相反两侧； 采用具有第一阀杆和第二阀杆的第一先导阀和第二先导阀激活换向阀，第一阀杆和第二阀杆分别地接合汽缸内的空气马达活塞的相反两侧；以及引导来自第一端口的喷出空气越过第一阀杆。
18.根据权利要求17所述的方法，其中引导来自第一端口的喷出空气越过第一阀杆的步骤包括: 使喷出空气越过一轮廓部，所述轮廓部将来自第一端口的空气引向第一阀杆。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述轮廓部包括: 从第一端口朝向第一阀杆延伸的平坦的倾斜表面。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括下述步骤: 使用导流板将喷出空气从所述轮廓部转向阀杆。
21.根据权利要求20所述的方法，其中导流板包括: 在所述轮廓部上倾斜的第一部分；和 从所述第一部分垂直于第一阀杆延伸的第二部分。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述轮廓部包括: 空气马达活塞的成型表面，该成型表面接收来自第一端口的空气并将空气转向第一阀杆。
【文档编号】F01M1/02GK103492781SQ201280020372
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月25日 优先权日:2011年4月27日
【发明者】马克·L·鲍克, 游再兴, 吴学水, 田锦 申请人:格瑞克明尼苏达有限公司