耐腐蝕的氣動致動器的制造方法
【專利摘要】一種渦輪增壓器(1)，包括：支撐在渦輪殼體(8)的廢氣門閥(30)，以及被配置為致動該廢氣門閥(30)的氣動致動器(100)。該氣動致動器(100)包括：殼體(101)，其通過分離構(gòu)件(110，112)被分成隔室(104，108)；活塞(112)，其設(shè)置在殼體(101)內(nèi)，該殼體(101)至少限定了分離構(gòu)件(110，112)中的一部分；偏壓活塞彈簧(120)，其設(shè)置在殼體(101)內(nèi)；第一入口(126)，其與第一隔室(104)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體源(8)；以及第二入口(116)，其與第二隔室(108)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體源(104)。
【專利說明】耐腐蝕的氣)動致動器
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求在2014年2月11日提交的標(biāo)題為"耐腐蝕的氣動致動器"的美國臨時申 請編號為61/938，284的優(yōu)先權(quán)和全部權(quán)益，其通過引用結(jié)合在本申請中。
【背景技術(shù)】
[0003] 1.技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本申請涉及氣動致動器，其使用空氣流來阻止空氣和水進(jìn)入氣動致動器并將水和 碎肩驅(qū)趕到致動器之外，由此降低了致動器腐蝕和磨損。
[0005] 2.相關(guān)技術(shù)說明
[0006] 渦輪增壓器是一種與內(nèi)燃機一起使用的強制進(jìn)氣系統(tǒng)。渦輪增壓器將壓縮的空氣 傳送到發(fā)動機進(jìn)氣端從而允許燃燒更多的燃料，因此增加了發(fā)動機的馬力而沒有明顯地增 加發(fā)動機的重量。因此，渦輪增壓器允許使用與較大的、正常吸氣發(fā)動機形成相同量的馬力 的較小發(fā)動機。在車輛中使用較小發(fā)動機具有減小車輛質(zhì)量、提高性能并且增強燃料經(jīng)濟 性的期望效果。此外，使用渦輪增壓器允許被傳送至發(fā)動機的燃料的更完全的燃燒，這有助 于達(dá)到十分令人期望的更加清潔的環(huán)境目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在一些方面，單次作用氣動致動器包括殼體，該殼體具有第一部分、由第一部分部 分地限定的第一隔室、第二部分、和由第二部分部分地限定且通過分離構(gòu)件與第一隔室分 隔開的第二隔室。氣動致動器包括設(shè)置在殼體中的活塞，該活塞至少限定分離構(gòu)件的一部 分。氣動致動器包括彈簧，該彈簧設(shè)置在殼體中并在活塞與第一部分和第一部分的其中一 個之間延伸。此外，氣動致動器包括與第一隔室流體連通的第一入口和與第二隔室流體連 通的第二入口，該第一入口配置成連接至非零壓力流體源，該第二入口配置成連接至非零 壓力流體源。
[0008] 氣動致動器可包括以下特征中的一個或多個:第二入口包括分離構(gòu)件中的孔。第 二入口包括在殼體的第二部分中的開口。第二入口經(jīng)由流體管線連接至第一入口。第二入 口包括限流器。在第一入口和殼體之間的流體路徑中設(shè)置閥，且閥控制流體流動通過第二 入口。該閥為電磁操作閥，其配置成控制非零壓力流體從非零壓力流體源流向第一隔室。氣 動致動器進(jìn)一步包括連接至第一入口的非零壓力流體源，其中該非零壓力流體源被配置成 在大于大氣壓力的壓力下提供流體。氣動致動器進(jìn)一步包括連接至第一入口的非零壓力流 體源，其中該非零壓力流體源被配置成在小于大氣壓力的壓力下提供流體。分離構(gòu)件包括 連接至活塞的隔膜，第二入口包括隔膜中的第一開口和活塞中的第二開口。分離構(gòu)件包括 連接至活塞的隔膜，第二入口為在與隔膜分隔開的位置處的殼體的第二部分中的開口。分 離構(gòu)件包括〇形環(huán)，該〇形環(huán)圍繞活塞的圓周設(shè)置并提供活塞的外表面和殼體的內(nèi)表面之間 的密封，且第二入口包括活塞中的孔。分離構(gòu)件包括連接至活塞的隔膜，第二入口包括隔膜 中的單孔(其具有介于0.25mm和2.0mm之間的直徑）和活塞中的單孔(其具有介于0.25mm和 2.Omm之間的直徑）。分離構(gòu)件包括連接至活塞的隔膜，第二入口包括隔膜孔和活塞孔，且孔 的總開口面積在〇.〇49mm2至3.154mm2的范圍內(nèi)。彈簧設(shè)置在第二隔室中，且供給到第一隔室 的流體的壓力大于供給到第二隔室的流體的壓力。
[0009] 在一些方面，渦輪增壓器包括具有壓縮機葉輪的壓縮機部分和具有渦輪機殼體的 渦輪機部分，該渦輪機殼體圍繞渦輪機葉輪，其中渦輪機葉輪經(jīng)由軸連接至壓縮機葉輪。渦 輪增壓器包括支撐在渦輪機殼體上的廢氣門閥和配置成致動廢氣門閥的單次作用氣動致 動器。氣動致動器包括殼體，
[0010] 該殼體具有第一部分、由第一部分部分地限定的第一隔室、第二部分、和由第二部 分部分地限定且通過分離構(gòu)件與第一隔室分隔開的第二隔室。氣動致動器包括設(shè)置在殼體 中并連接至廢氣門的活塞，該活塞至少限定分離構(gòu)件的一部分。氣動致動器包括彈簧，該彈 簧設(shè)置在殼體中并在活塞與第一部分和第一部分的其中一個之間延伸。氣動致動器還包括 與第一隔室流體連通的第一入口和與第二隔室流體連通的第二入口，該第一入口配置成連 接至非零壓力流體源，該第二入口配置成連接至非零壓力流體源。
[0011] 單次作用氣動致動器包括通過活塞分成第一隔室和第二隔室的殼體。偏壓彈簧被 設(shè)置在殼體中并在活塞和殼體的內(nèi)表面之間延伸。第一隔室包括配置成連接至非零壓力流 體源的第一入口，第二隔室包括配置成連接至非零壓力流體源的第二入口。第一隔室中的 加壓流體具有足以克服彈簧的偏壓力的壓力并且相對于殼體移動活塞。第二隔室中的流體 處于相對于第一隔室中的流體的絕對壓力的相對低的壓力下，且用于使從環(huán)境進(jìn)入第二隔 室的水和碎肩的量變少。
[0012] 單次作用氣動致動器可以與一些傳統(tǒng)單次作用氣動致動器進(jìn)行比較，這些傳統(tǒng)單 次作用氣動致動器將非零壓力僅提供至致動器的第一隔室。在這種傳統(tǒng)氣動執(zhí)行器中，當(dāng) 活塞回退到致動器中時來自大氣的空氣被吸入第二隔室。在這些傳統(tǒng)設(shè)備中，當(dāng)空氣進(jìn)入 第二隔室時，水和碎肩也可進(jìn)入第二隔室。水和碎肩會干擾活塞的操作，并可導(dǎo)致腐蝕和磨 損。有利地，通過在第二隔室中為氣動致動器提供正壓，進(jìn)入第二隔室的空氣流有所減少或 消除，由此降低了腐蝕和磨損。
【附圖說明】
[0013] 當(dāng)結(jié)合附圖參照以下詳細(xì)說明時，將容易理解并能更好地認(rèn)識氣動致動器的優(yōu) 點，其中：
[0014] 圖1是包括連接至氣動致動器的廢氣門閥的廢氣渦輪增壓器的部分截面透視圖。
[0015] 圖2是圖1的氣動致動器的截面圖，其示出了形成于活塞和隔膜中的每一個中的單 個小孔。
[0016] 圖3是另一個實施例的氣動致動器的截面圖，其中來自第一隔室的空氣入口管通 過流體管線被連接至第二隔室。
[0017] 圖4是包括用于第一隔室和第二隔室中的每一個的單獨的空氣入口管的另一個實 施例的氣動致動器的截面圖。
[0018] 圖5是另一個實施例的氣動致動器的截面圖，其中電磁操作閥連接第一隔室和第 二隔室。
[0019] 圖6是包括真空致動活塞的另一個實施例的氣動致動器的截面圖。
[0020] 圖7是包括0形環(huán)密封活塞的另一個實施例的氣動致動器的截面圖。
[0021] 圖8是另一個實施例的氣動致動器的截面圖，其中活塞和隔膜各自具有兩個小孔。
【具體實施方式】
[0022] 參照圖1，廢氣渦輪增壓器1包括渦輪機部分2、壓縮機部分4以及布置在壓縮機部 分4和渦輪機部分2之間并將壓縮機部分4和渦輪機部分2相連的軸承殼體6。渦輪機部分2包 括渦輪機殼體8,其限定了廢氣入口 10、廢氣出口 12以及設(shè)置在廢氣入口 10和廢氣出口 12之 間的流體路徑上的渦輪蝸殼14。渦輪機葉輪16設(shè)置在渦輪蝸殼14和廢氣出口 12之間的渦輪 機殼體8內(nèi)。軸18連接至渦輪機葉輪16,可旋轉(zhuǎn)地支撐于在軸承殼6內(nèi)，并延伸到壓縮機部分 4內(nèi)。壓縮機部分4包括壓縮機殼體20，其限定了空氣入口 22、空氣出口 24和壓縮機蝸殼26。 壓縮機葉輪28設(shè)置在空氣入口 22和壓縮機蝸殼26之間的壓縮機殼體20內(nèi)。壓縮機葉輪28連 接于軸18并被其驅(qū)動。
[0023]在使用中，渦輪機葉輪16被發(fā)動機(未示出）的排氣歧管所供應(yīng)的廢氣入流可旋轉(zhuǎn) 地驅(qū)動。由于軸18將渦輪機葉輪16連接至壓縮機葉輪28,因此渦輪機葉輪16的旋轉(zhuǎn)引起壓 縮機葉輪28的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓縮機葉輪28旋轉(zhuǎn)時，其通過經(jīng)由來自壓縮機空氣出口 24的外流增 加傳送到發(fā)動機的氣缸的空氣質(zhì)量流速、空氣流密度和空氣壓力而向發(fā)動機提供壓力增 壓。
[0024]當(dāng)廢氣的壓力高時，可存在比所需要提供的期望壓力增壓更高的廢氣壓力。該問 題的一個解決方法是在高廢氣壓力狀況下使廢氣從渦輪機葉輪16轉(zhuǎn)向離開，使得到達(dá)渦輪 機葉輪16的廢氣的量為所需要提供最佳壓力增壓的量。廢氣門閥30用于使廢氣從渦輪機葉 輪16轉(zhuǎn)向離開。廢氣的轉(zhuǎn)向控制渦輪機葉輪旋轉(zhuǎn)速度，這反過來控制壓縮機葉輪28的旋轉(zhuǎn) 速度。通過控制壓縮機葉輪28的旋轉(zhuǎn)速度，廢氣門閥30能夠調(diào)節(jié)由渦輪增壓器1提供給發(fā)動 機的最大增壓壓力。
[0025]廢氣門閥30設(shè)置在渦輪機葉輪16上游的渦輪機殼體8上，并由將渦輪增壓器1用作 加壓流體源的氣動致動器100致動。例如，來自壓縮機部分4的加壓空氣的一部分經(jīng)由管線 109被導(dǎo)引至氣動致動器100的空氣入口 126。當(dāng)壓縮機出口壓力高時，氣動致動器100打開 廢氣門閥30。
[0026] 參照圖2,氣動致動器100具有殼體101，該殼體101包括在其第一端102處的第一部 分103,和在其第二端106處的第二部分107。第一部分103和第二部分107由殼體101中的束 縛件114保持在一起。氣動致動器100包括柔性不透氣隔膜110,其以使得隔膜110的外周邊 緣也由束縛件114保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室104限定在殼體第一部分103和隔膜 110之間，第二隔室108限定在殼體第二部分107和隔膜110之間。
[0027] 隔膜110連接至活塞112,該活塞112駐留在第二隔室108中?；钊?12經(jīng)由在活塞 112和殼體第二端106之間延伸的彈簧120朝向殼體第一端102推動?；钊?12通過桿124連接 至廢氣門閥30,該桿124通過套管122延伸出殼體101的第二部分107。
[0028]氣動致動器100為單次作用，例如，使用施加到活塞的一側(cè)112a的加壓流體(例如， 經(jīng)由隔膜110)使活塞112前進(jìn)，且通過作用于活塞的相反側(cè)112b的彈簧120使活塞112返回 至縮回位置。這可與雙作用氣動致動器(未示出）進(jìn)行比較，其中使用施加到活塞的一側(cè)的 加壓流體使活塞前進(jìn)，使用施加到活塞的相反側(cè)的加壓流體(例如，省去彈簧)使彈簧縮回。
[0029] 第一位置103包括加壓空氣入口 126,通過其第一隔室104經(jīng)由管線109接收來自壓 縮機的加壓空氣。因此，第一隔室104包括正壓下的空氣，其被定義為在高于大氣壓的壓力 下。第二隔室108被標(biāo)稱地加壓，如以下詳細(xì)討論，因此基本處于大氣壓下。第一隔室104中 的加壓空氣作用于活塞112,且當(dāng)其具有充足的壓力時，空氣朝第二端106對抗彈簧120的力 推動活塞112。由于其經(jīng)由桿124連接至廢氣門閥30，活塞112朝殼體第二端106的運動導(dǎo)致 廢氣門閥30從關(guān)閉位置到打開位置的運動。當(dāng)?shù)谝桓羰?04的壓力不充足時，由于彈簧120 的回彈性能，活塞112朝第一端102縮回。當(dāng)活塞112朝殼體第一端102移動時，廢氣門閥30從 打開位置移動到關(guān)閉位置。
[0030] 氣動致動器100配置成最小化或消除水和碎肩進(jìn)入殼體101。特別地，隔膜110包括 隔膜孔116,活塞112包括活塞孔118。隔膜孔116和活塞孔118協(xié)作以允許第一隔室104和第 二隔室108之間的流體連通。例如，加壓空氣通過隔膜孔116和活塞孔118從第一隔室104流 入第二隔室108以提供第二隔室108的標(biāo)稱加壓。隔膜孔116和活塞孔118是相對小的開口， 使得所允許的空氣的量足以允許空氣流動通過第二隔室108,并阻止空氣通過包圍軸124的 套管122和軸124的外表面之間的空隙空間流入第二隔室108。然而，為了響應(yīng)于允許加壓空 氣通過空氣入口 126,允許通過孔116、118的空氣的量沒有大到足以將第二隔室108中的空 氣壓力升高到阻止第一隔室104中的空氣移動活塞112的水平。
[0031] 第二隔室108通過空隙空間125通向大氣。空隙是小的，且在實踐中在第二隔室108 建立微小(例如，標(biāo)稱)正壓。通過經(jīng)由孔116、118允許少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室108,降低 或消除了進(jìn)入第二隔室108的水和碎肩的量。
[0032]在常規(guī)流中，通過孔的空氣流量與孔的面積成比例，并因此其與孔的直徑的平方 成比例。通常，通過孔的流量與橫跨孔的壓力差的平方根成比例。然而，為了避免對第二隔 室108過加壓，優(yōu)選的是，孔116和118是小的且以阻塞流模式操作。在阻塞流中，在橫跨孔的 低壓力差下，空氣流量大致上與孔的面積，或者孔的直徑的平方成比例。這示于表1。然而， 在阻塞流下，通過孔的流量與壓力差的平方根不成比例。相反，隨著橫跨孔的壓力差增加， 流量的增加將小于預(yù)期。
[0033]為了保持空氣流以正確的范圍從加壓第一隔室104流向第二隔室108,隔膜孔116 和活塞孔118相對較小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)介于0.25mm至2.0mm直徑的圓形孔是適當(dāng)?shù)?。這種孔具有 0.049_2至3.154_ 2的開口面積。在橫跨孔的壓力差為至少5鎊/平方英寸(PSIG)下(其為相 對于大氣壓力的壓力），流動通過孔(直徑為0.25mm至2.0mm)的空氣的體積被堵塞。在壓力 差低于20PSIG下，通過孔的流量隨著壓力差變得更大而增加，盡管沒有預(yù)期的大。然而，當(dāng) 橫跨孔的壓力差大于20PSIG時，流動通過孔的空氣的體積幾乎沒有增加。在具有這種孔的 氣動致動器中，從第一隔室104流向第二隔室108的空氣流量不會隨增加，隨著第一隔室104 和第二隔室108之間的差超過20PSIG。表1示出了流動通過各種大小的圓形孔的計算的流動 體積（以mm 3表示）（立方毫米)和各種壓力差（以PSIG表示）。這些流動是在維持恒定的室溫 下。
[0034]表 1
[0035]
[0036] 單次作用氣動致動器100可以與不包括隔膜開口 116和活塞開口 118的一些傳統(tǒng)單 次作用氣動致動器相比較。在這種傳統(tǒng)氣動執(zhí)行器中，當(dāng)活塞朝第二端縮回時來自大氣的 空氣被吸入第一隔室。在這些傳統(tǒng)設(shè)備中，當(dāng)空氣進(jìn)入第一隔室時，水和碎肩也可進(jìn)入第一 隔室。
[0037] 水和碎肩會干擾活塞的操作，并可導(dǎo)致腐蝕和磨損。有利地，通過設(shè)置包括隔膜開 口 116和活塞開口 118的氣動致動器100,通過空隙間隔125流入第二隔室108的空氣流得以 減少或消除，從而降低或消除外來雜質(zhì)如水和碎肩侵入殼體101。
[0038] 參照圖3,另一實施例的單次作用氣動致動器200包括殼體201，該殼體201被分為 在其第一端202處的第一部分203和在其第二端206處的第二部分207。第一部分203和第二 部分207通過殼體201中的束縛件214保持在一起。氣動致動器200包括柔性不透氣隔膜210， 其以使得隔膜210的外周邊緣也由束縛件214保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室204限定 在殼體第一部分203和隔膜210之間，第二隔室208限定在殼體第二部分207和隔膜210之間。 [0039]隔膜210連接至活塞212,該活塞212被保留在第二隔室208中?；钊?12經(jīng)由在活塞 212和殼體第二端206之間延伸的彈簧120朝向殼體第一端202推動?；钊?12通過桿224連接 至廢氣門閥30，該桿224通過套管222延伸出殼體201的第二部分207。
[0040] 加壓空氣被允許通過第一空氣入口管226進(jìn)入第一隔室204。此外，加壓空氣被允 許通過第二入口管228進(jìn)入第二隔室208。第二入口管228連接至處于與隔膜210分隔開的位 置處的殼體201的第二部分207中的開口 205。流體管線227將第一入口管226連接至第二入 口管228。流體管線227具有相對小的內(nèi)徑，例如，0.25mm至2.0mm的范圍。然而，在一些應(yīng)用 中，其可以更方便使用普通直徑管或軟管并包括限流器236比如管或軟管內(nèi)具有0.25mm至 2.0_直徑的孔的孔板。
[0041] 流動通過流體管線227的空氣被扼流，并因此超過某一點，第一隔室204和第二隔 室208之間的空氣壓力差的增加不會導(dǎo)致通過流體管線227的空氣流的增加，如之前所討 論。第二隔室208通過包圍軸224的套管222和軸224的外表面之間的空隙間隔而通向大氣。 [0042]空隙是小的，且在實踐中在第二隔室208中建立微小（例如，標(biāo)稱）正壓。如上針對 前面的實施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由第二入口管228允許少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室208， 進(jìn)入第二隔室208的水和碎肩的量被降低或消除。
[0043] 參照圖4,另一實施例的單次作用氣動致動器300包括殼體301，該殼體301被分為 在其第一端302處的第一部分303和在其第二端306處的第二部分307。第一部分303和第二 部分307通過殼體301中的束縛件314保持在一起。氣動致動器300包括柔性不透氣隔膜310， 其以使得隔膜310的外周邊緣也由束縛件314保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室304限定 在殼體第一部分303和隔膜310之間，第二隔室308限定在殼體第二部分307和隔膜310之間。
[0044] 隔膜310連接至活塞312,該活塞312被保留在第二隔室308中?；钊?12經(jīng)由彈簧 320朝向殼體第一端302推動，該彈簧320在活塞312和殼體第二端306之間延伸?；钊?12通 過桿324連接至廢氣門閥30，該桿324通過套管322延伸出殼體301的第二部分307。
[0045] 加壓空氣被允許通過第一空氣入口管326進(jìn)入第一隔室304。此外，加壓空氣被允 許通過第二入口管328進(jìn)入第二隔室308。第二入口管328連接至處于與隔膜310分隔開的位 置處的殼體301的第二部分307中的開口 305。不像如圖3所示的氣動致動器200，第一空氣入 口管326和第二空氣入口管328未連接，相反地獨立于彼此。允許進(jìn)入第二隔室308的空氣的 量通過第二入口管328的大小控制，或者可選地，通過將限流器336置于第二入口管328 (圖 4)中而控制。限流器336可以為具有孔的孔板，該孔具有0.25mm至2mm的直徑。允許進(jìn)入第二 隔室308的加壓空氣的源可以為將加壓空氣提供至第一隔室304的相同的源。第二隔室308 通過包圍軸324的套管322和軸324的外表面之間的空隙間隔而通向大氣。空隙是小的，且在 實踐中在第二隔室308中建立微小（例如，標(biāo)稱)正壓。如上針對前面的實施例進(jìn)行的討論， 通過經(jīng)由第二入口管328來使少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室308,進(jìn)入第二隔室308的水和碎 肩的量被降低或消除。
[0046] 參照圖5,另一實施例的單次作用氣動致動器400包括殼體401，該殼體401被分為 在其第一端402處的第一部分403和在其第二端406處的第二部分407。第一部分403和第二 部分407通過殼體401中的束縛件414保持在一起。氣動致動器400包括柔性不透氣隔膜410， 其以使得隔膜410的外周邊緣也由束縛件414保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室404限定 在殼體第一部分403和隔膜410之間，第二隔室408限定在殼體第二部分407和隔膜410之間。 [0047]隔膜410連接至活塞412,該活塞412被保留在第二隔室408中?；钊?12經(jīng)由在活塞 412和殼體第二端406之間延伸的彈簧420朝向殼體第一端402推動。活塞412通過桿424連接 至廢氣門閥30，該桿424通過套管422延伸出殼體401的第二部分407。
[0048] 氣動致動器400包括設(shè)置在殼體342中的電磁操作閥434,該殼體432支撐在氣動致 動器殼體401上。加壓空氣通過第一空氣入口管430被允許進(jìn)入電磁操作閥434。第二空氣入 口管426將空氣從電磁操作閥434引導(dǎo)到第一隔室404。電磁操作閥434可允許空氣進(jìn)入第二 隔室408的空氣入口 428?？諝馊肟?428開口在與隔膜410分隔開的位置處的殼體401的第二 部分407中。啟動時，電磁操作閥434將空氣從第一隔室404引導(dǎo)至第二隔室408。
[0049]因此，第一隔室404和第二隔室408通過電磁操作閥434彼此相連。在需要較少啟動 氣動致動器400的時間，電磁操作閥434打開并將空氣排到第二隔室408。這提供空氣到第二 隔室408的偶爾急流以驅(qū)趕碎肩和濕氣。在所示實施例中，加壓流體被允許通過第一入口 430進(jìn)入電磁操作閥434,且第二空氣入口管426將加壓空氣從電磁操作閥434引導(dǎo)至第一隔 室404。可選地，加壓空氣可以直接被允許進(jìn)入第一隔室，電磁操作閥434可簡單地將加壓空 氣從第一隔室404引導(dǎo)至第二隔室408。用以操作電磁操作閥434的電信號可以來自渦輪增 壓器控制器或來自發(fā)動機電子控制單元。
[0050] 參照圖6,另一實施例的單次作用氣動致動器500包括殼體501，該殼體501被分為 在其第一端502處的第一部分503和在在第二端506處的第二部分507。第一部分503和第二 部分507通過殼體501中的束縛件514保持在一起。氣動致動器500包括柔性不透氣隔膜510， 其以使得隔膜510的外周邊緣也由束縛件514保持的方式設(shè)置在殼體中。第一隔室504限定 在殼體第一部分503和隔膜510之間，第二隔室508限定在殼體第二部分507和隔膜510之間。 [00511隔膜510連接至活塞512,該活塞512駐留在第一隔室504中?；钊?12經(jīng)由在活塞 512和殼體第一端502之間延伸的彈簧520朝向殼體第二端506推動。活塞512通過桿524連接 至廢氣門閥30，該桿524通過套管522延伸出殼體501的第二部分507。
[0052] 經(jīng)由第一管526將真空施加到第一隔室504并且用于控制活塞512相對于殼體501 的位置，并且因此控制廢氣門閥30的位置。因此，第一隔室504包括負(fù)壓下的空氣，其被定義 為在低于大氣壓的壓力下。第二隔室508被標(biāo)稱地加壓，因此基本處于大氣壓下。例如，少 (例如，標(biāo)稱)量加壓(例如，正壓)空氣被允許通過第二管528進(jìn)入第二隔室508。第二入口管 528連接至處于與隔膜510分隔開的位置處的殼體501的第二部分507中的開口 505。
[0053]允許進(jìn)入第二隔室508的正加壓空氣的量通過第二管528的大小控制，或者可選 地，通過將限流器536置于第二管528(圖5)中而控制。限流器536可以為具有孔的孔板，該孔 具有0.25_至2mm的直徑。渦輪增壓器1或其他方便的加壓空氣源可以為將加壓空氣提供至 第二管528的源。第二隔室508通過包圍軸524的套管522和軸524的外表面之間的空隙間隔 而通向大氣?？障妒切〉模以趯嵺`中在第二隔室508中建立微小(例如，標(biāo)稱)正壓。
[0054]如上針對前面的實施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由第二管528允許少(例如，標(biāo)稱)量加 壓空氣進(jìn)入第二隔室508,進(jìn)入第二隔室508的水和碎肩的量被降低或消除。
[0055] 參照圖7,另一實施例的單次作用氣動致動器600包括殼體601，該殼體601被分為 在其第一端602處的第一部分603和在在第二端606處的第二部分607。第一部分603和第二 部分607通過緊固件沿著凸緣609被保持在一起?；钊?12被設(shè)置在殼體601中以便在第一端 602和第二端606之間滑動。第一隔室604限定在殼體第一部分603和活塞612之間，第二隔室 608限定在殼體第二部分607和活塞612之間。
[0056] 活塞612包括圍繞活塞612的圓周延伸的兩個0形環(huán)650。0形環(huán)650提供活塞612的 外周和殼體601的內(nèi)表面之間的不透流體密封。活塞612通過在活塞612和殼體第二端606之 間延伸的彈簧620朝向殼體第一端602推動?；钊?12通過桿624連接至廢氣門閥30,該桿624 通過套管622延伸出殼體601的第二部分607。殼體第一部分603包括空氣入口 626，且加壓空 氣(例如在正壓下的空氣)通過空氣入口 626進(jìn)入第一隔室604。
[0057] 活塞612包括活塞孔618。特別地，活塞孔618設(shè)置在與活塞外周間隔開的位置，并 因此不會負(fù)面地影響由0形環(huán)650提供的密封?；钊?18提供第一隔室604和第二隔室608 之間的流體連通。例如，加壓空氣通過活塞孔618從第一隔室604流入第二隔室608?；钊?618尺寸設(shè)計成提供相對小的開口，使得為了響應(yīng)于允許加壓空氣進(jìn)入第一隔室604,所允 許空氣的量足以允許空氣流動通過第二隔室608,但不會大到足以將第二隔室608中的空氣 壓力升高到阻止第一隔室604中的空氣移動活塞612的水平。例如，活塞孔618具有介于 0.25mm至2mm范圍的直徑。通過孔618從第一隔室604流向第二隔室608的空氣的量是少的， 因此氣動致動器600的第一隔室604中的高壓并未基本降低。第二隔室608通過包圍軸624的 套管622和軸624的外表面之間的空隙間隔而通向大氣?？梢栽诘诙羰?08中建立小的（例 如，標(biāo)稱)正壓，但通過控制孔大小，標(biāo)稱正壓不會干擾氣動致動器600的操作。因此，在活塞 618的存在下氣動致動器600將正常操作。如上針對前面的實施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由活 塞孔618使少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室608,進(jìn)入第二隔室608的水和碎肩的量得以降低或 消除。
[0058] 盡管氣動致動器600被描述為具有兩個0形環(huán)650,但應(yīng)當(dāng)理解，可以使用一個0形 環(huán)650或者兩個以上0形環(huán)650以相對于殼體601密封活塞612。
[0059] 參照圖8,盡管氣動致動器100、600在本文描述為包括單個孔(例如，用于氣動致動 器100的單個隔膜孔116和單個活塞孔118,和用于氣動致動器600的單個活塞孔618)，但氣 動致動器100、600不限于具有單個孔。例如，另一個單次作用氣動致動器700包括具有兩個 隔膜孔116的隔膜110'和具有兩個活塞孔118的活塞112'。在其他方面氣動致動器700對于 氣動致動器100在形式和功能上是類似的，且相同的附圖標(biāo)記用于指相同的部件。
[0060] 隔膜孔116和活塞孔118具有0.049mm2至3.154mm2的總開口面積。然而，隔膜110和/ 或活塞112、612可包括兩個以上孔116、118、618,且孔形狀不限于圓形形狀，只要孔116、 118、618的總開口面積介于0.049mm 2至3.154mm2之間。
[0061] 加壓空氣通過空氣入口 126進(jìn)入第一隔室104。加壓空氣通過隔膜孔116和活塞孔 118流入第二隔室108。通過隔膜孔116和活塞孔118從第一隔室104流向第二隔室108的空氣 的量是少的，因此氣動致動器700的第一隔室104中的高壓并未基本降低?？梢栽诘诙羰?108中建立小的正壓，但通過控制隔膜孔116和活塞孔118的大小，使進(jìn)入第二隔室108的空 氣不會干擾氣動致動器700的操作。因此，在隔膜孔116和活塞孔118的存在下氣動致動器 700將正常操作。如上針對前面的實施例進(jìn)行的討論，通過經(jīng)由隔膜孔116和活塞孔118允許 少量加壓空氣進(jìn)入第二隔室，進(jìn)入第二隔室108的水和碎肩的量被降低或消除。
[0062] 本文該的實施例包括孔116、118、618和或具有建議尺寸和/或尺寸范圍的第二入 口管228、328、428、528。應(yīng)當(dāng)理解，這些孔和入口的尺寸可以被降低以改善致動器反應(yīng)定時 或者被增加以提供附加的耐蝕性。
[0063] 本發(fā)明的所選說明性實施例在以上詳細(xì)地描述。應(yīng)當(dāng)理解，為了闡明本發(fā)明，本文 已經(jīng)僅僅描述了認(rèn)為必要的結(jié)構(gòu)。其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及系統(tǒng)的那些附屬和輔助部件被假定 為被本領(lǐng)域技術(shù)人員所知和理解。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的工作實例，但本發(fā)明不限 于上述工作實例，在不脫離權(quán)利要求該的本發(fā)明的情況下可以實施各種設(shè)計變化。
【主權(quán)項】
1. 一種單次作用氣動致動器(100)，包括： 殼體（101)，其包括： 第一部分（103)， 第一隔室（104)，其由所述第一部分（103)部分限定， 第二部分（107)，以及 第二隔室（108)，其由所述第二部分（107)部分限定并通過分離構(gòu)件（110、112)與所述 第一隔室（104)分隔開， 活塞（112)，其設(shè)置在所述殼體(101)內(nèi)，并至少限定了分離構(gòu)件（110，112)-部分， 彈簧（120)，其設(shè)置在所述殼體（101)內(nèi)，并在所述活塞（112)與所述第一部分（103)和 所述第二部分(107)中的其中一個之間延伸， 第一入口（126)，其與所述第一隔室（104)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體 源(4)，以及 第二入口（116)，其與所述第二隔室（108)流體連通，且被配置為連接到非零壓力流體 源（104)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中所述第二入口包括所述分離構(gòu)件 (110，112)中的孔(116，118)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中所述第二入口包括在所述殼體的所述 第二部分(207)中的開口（205)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中所述第二入口（228)經(jīng)由流體管線 (227)連接至第一入口（226)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中所述第二入口（228)包括限流器 (236)〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中在所述第一入口（426)和所述殼體 (401)之間的流體路徑中設(shè)置閥（434)，且所述閥（434)控制流體流動通過所述第二入口 (428) 〇7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣動致動器(100)，其中所述閥(434)是電磁控制閥，其配置成 控制非零壓力流體從所述非零壓力流體源(4)流向所述第一隔室（104)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，還包含連接至所述第一入口（126)的所述 非零壓力流體源(4)，其中所述非零壓力流體源(4)被配置成在大于大氣壓力的壓力下提供 流體。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，還包含連接到所述第一入口（126)的所述 非零壓力流體源，其中所述非零壓力流體源被配置在小于大氣壓力的壓力下提供流體。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中所述分離構(gòu)件（110,112)包括連接到 所述活塞（112)的隔膜（110)，所述第二入口包括所述隔膜（116)中的第一開口和在所述活 塞（112)中的第二開口（118)。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中所述分離構(gòu)件包括(210,212)連接到 所述活塞(212)的隔膜(210)，所述第二入口（228)為在與隔膜(110)分隔開的位置處的殼體 的第二部分(207)中的開口（205)。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動致動器（100)，其中所述分離構(gòu)件（612)包括0形環(huán) (650)，所述O形環(huán)(650)沿著所述活塞(612)的圓周布置，且提供所述活塞(612)的外表面和 所述殼體(601)的內(nèi)表面之間的密封;所述第二入口包括述活塞(612)中的孔(618)。13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動致動器(100 )，其中 所述分離構(gòu)件（11〇，112)包括連接到所述活塞（112)的隔膜(110)，且 所述第二入口包括所述隔膜中的單孔（116)和所述活塞（112)中的單孔（118)，所述孔 (116)具有介于0.25mm和2 .Omm之間的直徑，所述孔（118)具有介于0.25mm和2 .Omm之間的直 徑。14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動致動器(100 )，其中 所述分離構(gòu)件（11〇，112)包括連接到所述活塞（112)的隔膜(110)，且 所述第二入口包括隔膜孔（116)和活塞孔（118)，且這兩個孔（116,118)的總開口面積 在0.049mm2 ^ 3.154mm2的范圍內(nèi)。15. 渦輪增壓器（1)，其包括 壓縮機部分(4)，其具有壓縮機葉輪(28)， 渦輪機部分(2)，其具有渦輪殼體(8)，所述渦輪殼體(8)圍繞所述渦輪機葉輪（16)，所 述渦輪機葉輪(16)經(jīng)由軸(18)連接到所述壓縮機葉輪(28)， 廢氣門閥(30 )，其支撐在所述渦輪殼體(8)上，以及 單次作用氣動致動器（100)，其被配置為致動所述廢氣門閥（30)，所述氣動致動器 (100)包含 殼體，其包括 第一部分（103)， 第一隔室（104)，其由所述第一部分（103)部分限定， 第二部分（107)，以及 第二隔室（108)，其由所述第二部分（107)部分限定且通過所述分離構(gòu)件（110,112)從 與所述第一隔室（104)分隔開，活塞(112)，其設(shè)置在所述殼體中且連接到所述廢氣門（30)， 所述活塞至少限定所述分離構(gòu)件（11〇，112)的一部分， 彈簧（120)，其設(shè)置在所述殼體（101)內(nèi)，所述彈簧在所述活塞（112)與所述第一部分 (103)和所述第二部分（107)其中一個之間延伸， 第一入口（126)，其與所述第一隔室（104)流體連通，所述第一入口（126)被配置為連接 到非零壓力流體源(4)，以及 第二入口（116)，其與所述第二隔室（108)流體連通，所述第二入口（116)被配置為連接 到非零壓力流體源(104)。
【文檔編號】F02B37/22GK105960516SQ201580006930
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】C·郎?？? R·豪威爾
【申請人】博格華納公司