阅读说明：本技术 具有压力泄放的真空泵排放簧片阀 (Vacuum pump exhaust reed valve with pressure relief ) 是由 詹姆斯·A·多兹 保罗·安德鲁·雷格 西蒙·图利 于 2020-03-13 设计创作，主要内容包括：本申请涉及具有压力泄放的真空泵排放簧片阀。一种系统包括真空泵和联接到真空泵的排放簧片阀。排放簧片阀包括簧片阀密封件、刚性联接到真空泵的连接部分、以及刚性地联接到连接部分和主体的杆部分。簧片阀密封件界定密封表面和凹槽,该凹槽凹入密封表面以下。密封表面可操作以接触主体并形成密封,而凹槽可操作以形成未密封的空间,加压液体和/或蒸汽可从该未密封的空间在主体和簧片阀密封件之间逸出。(The present application relates to a vacuum pump exhaust reed valve with pressure relief. A system includes a vacuum pump and an exhaust reed valve coupled to the vacuum pump. The discharge reed valve includes a reed valve seal, a connection portion rigidly coupled to the vacuum pump, and a stem portion rigidly coupled to the connection portion and the body. The reed valve seal defines a sealing surface and a groove recessed below the sealing surface. The sealing surface is operable to contact the body and form a seal, while the groove is operable to form an unsealed space from which pressurized liquid and/or vapor can escape between the body and the reed valve seal.)

具有压力泄放的真空泵排放簧片阀

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月22日提交的美国临时申请第62/822,330号的优先权，该美国临时申请的内容据此通过引用以其整体并入。

技术领域

本发明总体上涉及用于调节与内燃发动机系统相关联的真空泵内的压力的系统。

背景技术

内燃发动机系统可以包含真空泵。在这样的系统中，真空泵可以产生0.7-0.9巴的真空，并且可以用于制动辅助设备、运行气动设备、定位挡板(例如排气挡板)、运行阀(例如EGR阀)、切换进气歧管、涡轮增压器控制等。真空泵可以是往复移动活塞的常规类型的泵；然而，真空泵也可以是具有旋转驱动的叶片泵。单叶片真空泵可以直接安装到汽缸盖，并且由凸轮轴驱动。真空泵需要油来润滑、散热和内部密封。通常，油通过汽缸盖或凸轮轴中的导管供应，并与废气一起返回至发动机。

在一些真空泵中，簧片阀被包括，用于在达到期望的真空水平时减少泵的工作负荷。当发动机关闭时，簧片阀还能保持泵内的真空压力。在一些情况下，由簧片阀保持的泵内真空压力会将额外的油吸入泵内，并可能导致液压锁定。此外，当发动机在真空泵充满油的情况下启动时，凸轮传动系统会受到很大的负荷，从而导致过载情况和潜在故障。因此，包括完整的簧片阀来保持真空压力是不可取的。完全移除簧片阀可以使真空泵与曲轴箱压力平衡，并限制吸入到泵中的油量。然而，没有簧片阀可能会导致额外的曲轴箱压力脉动(crankcase pressure pulsations)，从而导致较高的峰值通气流量脉动(peak breatherflow pulsation)。因此，完全移除簧片阀也是不可取的。

发明内容

在一个实施例中，一种系统包括真空泵和联接到该真空泵的排放簧片阀(exhaustreed valve)。该排放簧片阀包括簧片阀密封件、刚性联接到真空泵的连接部分、以及刚性地联接到连接部分和主体的杆部分。簧片阀密封件界定密封表面和凹槽，该凹槽凹入密封表面以下。密封表面可操作成接触主体并形成密封，而凹槽可操作成形成未密封的空间，加压液体和/或蒸汽可从该未密封的空间在主体和簧片阀密封件之间逸出。

在另一个实施例中，一种系统，包括：

真空泵；

排放簧片阀，其联接到所述真空泵，所述排放簧片阀包括：

连接部分，其刚性地联接到所述真空泵，和

杆部分，其刚性地联接到所述连接部分和主体；以及

簧片阀密封件，其界定密封表面和凹槽，所述凹槽凹入所述密封表面以下；

其中，所述密封表面能够操作成接触所述主体并产生密封，并且所述凹槽能够操作成在所述主体和所述密封表面之间产生未密封的空间，从而允许加压液体和/或蒸汽在所述主体和所述簧片阀密封件之间逸出。

在一些实施例中，所述簧片阀密封件还包括：外壁，其界定所述簧片阀密封件的外边界；和内壁，其界定所述簧片阀密封件的内边界；其中，所述凹槽延伸穿过所述簧片阀密封件，穿过所述外壁和所述内壁。

在一些实施例中，所述凹槽从所述内壁到所述外壁保持相同的横截面形状。

在一些实施例中，所述凹槽的横截面形状从所述内壁到所述外壁是变化的。

在一些实施例中，所述密封表面的形状与所述主体的形状基本相同。

在一些实施例中，所述外壁的周界与所述主体的周界基本相同。

在一些实施例中，所述凹槽包括围绕所述密封表面分布的多个凹槽。

在另一个实施例中，一种系统包括真空泵和联接到该真空泵的排放簧片阀。排放簧片阀包括簧片阀密封件、刚性地联接到真空泵的连接部分、以及刚性地联接到该连接部分和主体的杆部分，该主体界定了完全延伸穿过该主体的孔。簧片阀密封件界定了密封表面，该密封表面可操作成接触主体并形成密封。该孔的尺寸被设计成当真空泵不运行时允许加压液体和/或蒸汽穿过该孔逸出。该孔的尺寸还被设计成防止加压液体和/或蒸汽以一定速度穿过该孔逸出，从而防止真空泵运行时产生真空。

在另一个实施例在，一种系统，包括：

真空泵；

排放簧片阀，其联接到所述真空泵，所述排放簧片阀包括：

连接部分，其刚性地联接到所述真空泵，和

杆部分，其刚性地联接到所述连接部分和主体，所述主体界定了完全延伸穿过所述主体的孔；以及

簧片阀密封件，其界定了密封表面，所述密封表面能够操作成接触所述主体并形成密封；

其中，所述孔的尺寸被设计成当所述真空泵不运行时允许加压液体和/或蒸汽穿过所述孔逸出，并且所述孔的尺寸被设计成防止加压液体和/或蒸汽以一定速率穿过所述孔逸出，从而防止所述真空泵运行时产生真空。

在一些实施例中，所述孔的直径约为0.3mm至1.0mm。

在一些实施例中，所述孔的直径约为0.1mm至1.5mm。

在一些实施例中，所述孔包括完全延伸穿过所述主体的圆柱形切口。

在一些实施例中，所述圆柱形切口包括恒定的横截面形状。

在一些实施例中，所述孔包括非恒定的横截面形状。

在一些实施例中，所述孔包括位于所述排放簧片阀上的多个泄放孔。

在另一个实施例中，一种系统包括真空泵和联接到该真空泵的排放簧片阀。排放簧片阀包括刚性地联接到真空泵的连接部分、刚性地联接到该连接部分的杆部分、以及主体，该主体界定了完全延伸穿过该主体的孔。簧片阀密封件界定密封表面和凹入该密封表面以下的凹槽。密封表面可操作成接触主体并产生密封，并且凹槽可操作成在主体和密封表面之间产生未密封的空间，从而允许加压液体和/或蒸汽在主体和簧片阀密封件之间逸出。孔的尺寸被设计成当真空泵不运行时允许加压液体和/或蒸汽穿过该孔逸出，并且该孔的尺寸被设计成防止加压液体和/或蒸汽以一定速率穿过该孔逸出，从而防止真空泵运行时产生真空。

在另一个实施例中，一种系统，包括：

真空泵；

排放簧片阀，其联接到所述真空泵，所述排放簧片阀包括：

主体，其界定了完全延伸穿过所述主体的孔；

连接部分，其刚性地联接到所述真空泵，和

杆部分，其刚性地联接到所述连接部分和所述主体；以及

簧片阀密封件，其界定密封表面和凹槽，所述凹槽凹入所述密封表面以下；

其中，所述密封表面能够操作成接触所述主体并产生密封，并且所述凹槽能够操作成在所述主体和所述密封表面之间产生未密封的空间，从而允许加压液体和/或蒸汽在所述主体和所述簧片阀密封件之间逸出，并且

其中，所述孔的尺寸被设计成当所述真空泵不运行时允许加压液体和/或蒸汽穿过所述孔逸出，并且所述孔的尺寸被设计成防止加压液体和/或蒸汽以一定速率穿过所述孔逸出，从而防止在所述真空泵运行时产生真空。

在一些实施例中，所述簧片阀密封件还包括：

外壁，其界定所述簧片阀密封件的外边界；和

内壁，其界定所述簧片阀密封件的内边界；

其中，所述凹槽延伸穿过所述簧片阀密封件，穿过所述外壁和所述内壁。

在一些实施例中，所述凹槽从所述内壁到所述外壁保持相同的横截面形状。

在一些实施例中，所述凹槽的横截面形状从所述内壁到所述外壁是变化的。

在一些实施例中，所述孔包括完全延伸穿过所述主体的圆柱形切口。

在一些实施例中，所述圆柱形切口包括恒定的横截面形状。

附图说明

在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。从说明书、附图和权利要求，本公开的其他特征、方面和优点将变得明显，其中：

图1是常规叶片式真空泵的前透视图。

图2是图1中的常规叶片式真空泵的后透视图。

图3是根据特定实施例的簧片阀密封件的图示。

图4是根据特定实施例的叶片式真空泵的图示，该叶片式真空泵包括带有泄放孔(bleed hole)的排放簧片阀。

具体实施方式

接下来是对与通过内燃发动机系统的真空泵的排放簧片阀泄放压力的方法、装置和系统相关的各种构思以及对该方法、装置和系统的实施方式的更详细的描述。上文介绍的并且在下文更详细地讨论的各种构思可以以多种方式中的任一种方式来实施，这是因为所描述的构思不限于实施方式的任何具体的方式。提供特定的实施方式和应用的示例主要是为了例证性目的。

I.综述

与内燃发动机相关联的真空泵系统可以包括排放簧片阀。排放簧片阀的作用是一旦达到期望的真空水平则减少真空泵的运行负荷。当发动机关闭时，排放簧片阀也能保持泵内的真空压力。然而，由排放簧片阀保持的泵内的真空压力会将额外的油吸入泵中，并可能导致液压锁定。此外，当发动机在真空泵充满油的情况下启动时，凸轮传动系统会受到很大的负荷，从而导致过载情况和潜在故障。一些真空泵系统完全消除了排放簧片，导致通气流量脉动。

本文的实施方式涉及真空泵的排放簧片阀的改善。一种改善可以包括穿过排放簧片阀形成孔。另一种改善可以包括在排放簧片阀密封表面中形成切口。两种改善都导致排放簧片阀和真空泵之间的部分密封。与排放簧片阀和真空泵之间存在完全密封的情况相比，部分密封使得真空泵的压力在发动机关闭时更快地平衡。部分密封的作用还包括在发动机关闭时，在过多的油被吸入真空泵之前，允许足够的曲轴箱气体重新填充该泵。因此，本文的实施方式提供了包括排放簧片阀的期望效果(例如，提供压力稳定，同时允许足够的曲轴箱气体在该泵中保持平衡)，同时排除了包括这种阀的不利效果(例如，液压锁定和启动时在凸轮传动系统上的大负荷)。

II.示例性排放簧片阀系统

图1是常规叶片式真空泵100的前透视图。叶片式真空泵100刚性地联接到内燃发动机，使得叶片式真空泵100在内燃发动机内产生足够的真空。叶片式真空泵100包括腔室102、转子104、叶片106、入口108、腔室密封表面110和被转子104遮挡的排放出口(未示出)。为了说明的目的，叶片式真空泵100没有示出盖子。在运行中，叶片式真空泵100包括盖子，该盖子被联接到腔室密封表面110以密封腔室102。

转子104可旋转地联接到腔室102，并且刚性地联接到叶片106。转子104的作用是在腔室102内旋转，使得叶片106在腔室102内旋转。转子104还刚性地联接到内燃发动机的凸轮轴，使得当凸轮轴旋转时，转子104也旋转。

叶片106刚性地联接到转子104，使得叶片106随着转子104旋转而旋转。叶片106的作用是抵靠腔室102形成密封，使得当叶片106旋转时，液体和/或蒸汽不能从密封区域逸出。在一些实施例中，叶片106抵靠腔室102形成两处密封，其中该两处密封在直径上彼此相对。在其他实施例中，叶片106抵靠腔室102形成两处以上的密封，每处密封与其他处密封基本等距隔开。在一些实施方式中，叶片106包括额外的密封表面，该额外的密封表面的作用是抵靠腔室102形成密封。在其他实施方式中，叶片106在没有额外密封表面的情况下抵靠腔室102形成密封。

入口108由腔室102内的开口界定。入口108的作用是允许液体和/或蒸汽(例如，气体和/或油)从内燃发动机进入腔室102。当叶片106在腔室102内旋转时，液体和/或蒸汽占据叶片106的密封表面之间的空间。随着叶片106继续旋转，截留的液体和/或蒸汽在各密封表面之间旋转。当密封表面中的一个经过出口时，液体和/或蒸汽穿过排放出口离开真空泵100，从而形成真空。

图2是图1中的常规叶片式真空泵100的后透视图。叶片式真空泵100还被示出为包括排放簧片阀124、簧片阀密封表面126和簧片阀连接器128。

排放簧片阀124的作用是覆盖出口，以在运行期间保持叶片式真空泵100中的真空压力，并在产生真空时减少寄生损失(parasitic losses)。当需要叶片式真空泵100的内燃发动机系统(例如，制动辅助系统)在运行时，叶片式真空泵100运行。当需要叶片式真空泵100的系统停止运行时，排放簧片阀124通过保持叶片式真空泵100中的压力来使得叶片式真空泵100停止运行。因此，减少了与叶片式真空泵100持续运行相关的寄生损失。此外，通过保持叶片式真空泵100中的真空压力，排放簧片阀124防止泵送损失。

在一些实施方式中，排放簧片阀124被构造成单个部件。在其他实施方式中，排放簧片阀124被构造成多个部件的组合。排放簧片阀124优选地由基本上弹性的材料构成，使得排放簧片阀124能够经历弹性变形并恢复到其原始形状。在一些实施例中，排放簧片阀124由金属(例如，不锈钢、铝等)构成。在其他实施例中，排放簧片阀124由塑料或复合材料构成，该塑料或复合材料适合于内燃发动机中所遇到的高的温度。

排放簧片阀124还包括连接部分130、杆132和主体134。连接部分130通过簧片阀连接器128刚性地联接到叶片式真空泵100。簧片阀连接器128刚性地联接到连接部分130和叶片式真空泵100两者，使得连接部分130不能相对于叶片式真空泵100移动。杆132的作用是将连接部分130刚性地连接到主体134。通常，杆132的宽度小于连接部分130和主体134两者的宽度。这样，杆132通常比主体134更具柔性。

主体134刚性地联接到杆132，并且作用是覆盖簧片阀密封表面126，使得在主体134和密封表面126之间形成密封。在一些实施例中，主体134包括跑道形形状(racetrackshape)(例如，在矩形的相对端各有一个半圆形的矩形)。主体134还可以包括各种其他形状(例如，椭圆形、圆形等)。当腔室102内的液体和/或蒸汽达到足够的压力并到达出口时，液体和/或蒸汽推动主体134。当液体和/或蒸汽推动主体134时，液体和/或蒸汽的力被传递到杆132，使得杆132经历弹性变形，并且主体134和密封表面126之间的密封被破坏，从而允许液体和/或蒸汽经由出口离开腔室102。

如前所述，在许多常规系统中，当发动机关闭时，排放簧片阀124保持叶片式真空泵100中的真空压力。压力保持在叶片式真空泵100中，并且不能消散，结果是，来自内燃发动机的润滑系统的油被吸入叶片式真空泵100，这可能导致液压锁定。

图3是根据特定实施例的簧片阀密封件300的图示。该簧片阀密封件300包括密封表面302、外壁304、内壁306和凹槽308。簧片阀密封件300的作用是为排放簧片阀124提供配合表面以形成密封。

密封表面302由外壁304和内壁306界定，并且基本上与主体134的形状相同(例如跑道形形状等)，其中外壁304的周界基本上(例如，在百分之十以内)与主体134的周界相同。在一些实施例中，密封表面302的宽度(例如，外壁304和内壁306之间的垂直距离)基本上恒定。密封表面302的宽度也可以是非恒定的，使得密封表面在一些位置处较宽，而在其他位置处较窄。内壁306界定了液体和/或蒸汽流过的出口。在一些实施例中，出口的形状基本上类似于主体134的形状(例如跑道形形状等)。出口的形状也可以包括其他形状(例如，椭圆形、圆形等)。

凹槽308由密封表面302内的狭槽界定，从外壁304延伸直到内壁306。在一些实施方式中，凹槽308凹入密封表面302以下大约0.1mm，并且大约2mm长。在其他实施方式中，凹槽308的尺寸可以根据内燃发动机的类型或叶片式真空泵100中的期望压力水平而变化。凹槽308可以位于沿着密封表面302的任何位置。在一些实施例中，多个凹槽308可以围绕密封表面302分布，以提供期望的结果。在实施多个凹槽308的实施例中，凹槽308的尺寸和形状可以不同，以产生期望的结果。

凹槽308提供了这样的空间，即在该空间，排放簧片阀124不会与密封表面302形成密封。因此，当排放簧片阀124与密封表面302配合时，叶片式真空泵100内的一些压力通过排放簧片阀124和凹槽308之间的空间释放，从而允许真空泵内的压力在发动机关闭时泄放出，并允许在发动机关闭时过多的油被吸入真空泵之前足够的曲轴箱气体重新填充该泵，从而有助于防止液压锁定和链条上的大负荷。压力平衡时间与凹槽308的尺寸相关。例如，较小的凹槽308将比较大的凹槽308花费更长的时间来平衡压力。

图4是根据特定实施例的叶片式真空泵400的图示，该叶片式真空泵400包括带有泄放孔404的排放簧片阀402。除了在排放簧片阀402中包括泄放孔404之外，叶片式真空泵400基本上与图1中的叶片式真空泵100相同。在一些实施方式中，泄放孔404由完全延伸穿过排放簧片阀402的圆柱形切口界定。在其他实施方式中，泄放孔404的形状可以不是圆柱形(例如，正方形、矩形等)。在一些实施例中，泄放孔404具有恒定的横截面形状。在其他实施例中，泄放孔404的横截面形状可以变化(例如，形状、尺寸等的变化)。在一些布置中，泄放孔404具有直径大约为0.5mm的圆形形状。在其他布置中，泄放孔404可以更大或更小，以产生期望的结果。压力平衡时间与泄放孔404的尺寸相关。例如，较小的泄放孔404将比较大的泄放孔404花费更长的时间来平衡压力。

泄放孔404可以位于排放簧片阀402上的任何位置，使得泄放孔404与叶片式真空泵100流体连通。在一些实施方式中，单个泄放孔404被使用。在其他实施例中，多个泄放孔404可用于产生期望的结果。

III.排放簧片阀系统的运行示例

参考图1-图2，内燃发动机包括叶片式真空泵100。当转子104转动腔室102内的叶片106时，叶片式真空泵100作用，以保持内燃发动机中的真空。为了避免使用没有任何改善的排放簧片阀124的潜在不利效果(例如，真空泵中的压力保持导致油保持(oilretention)和潜在故障)，排放簧片阀系统被改善以防止这种不利效果。

参考图1-图4，通过改善密封表面126以形成与排放簧片阀124匹配的簧片阀密封件300，可以消除不利效果。在发动机正常运行期间，叶片式真空泵100正常运行，其中叶片106旋转并为内燃发动机产生真空。叶片106的旋转导致腔室102内的液体和/或蒸汽通过出口排出。当液体和/或蒸汽被排出时，排放簧片阀124偏转以破坏排放簧片阀124和密封表面302之间的密封，进而允许液体和/或蒸汽逸出。

当内燃发动机关闭时，叶片式真空泵100也关闭，使得腔室102保持加压的状态。然而，凹槽308在排放簧片阀124和密封表面302之间提供了非密封空间，液体和/或蒸汽可以通过该非密封空间缓慢逸出，从而从叶片式真空泵100缓慢泄放压力，以显著降低腔室102内的压力。此外，通过从叶片式真空泵100缓慢泄放压力，与没有排放簧片阀124的泵相比，油携带量显著减少。

参照图1、图2和图4，也可以通过改善排放簧片阀124形成排放簧片阀402来消除不利效果。如前所述，在内燃发动机关闭后，腔室102保持加压状态。然而，孔404提供延伸穿过排放簧片阀402的非密封空间，液体和/或蒸汽可以通过该非密封空间缓慢逸出，从而从叶片式真空泵100缓慢泄放压力，以显著降低腔室102内的压力。此外，通过从叶片式真空泵100缓慢泄放压力，与没有排放簧片阀402的泵相比，油携带量显著减少。

IV.示例性实施例的构造

虽然本说明书包含很多特定的实施方式细节，但是这些不应被解释为对可被要求保护的内容的范围的限制，而是应被解释为对特定的实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中的在单独的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施方式中实施。此外，虽然特征可被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。

如本文所使用的，术语“近似”、“大体上”以及类似的术语意在具有与本公开的主题所属领域中的普通技术人员普遍和可接受的用法一致的广泛的意义。查阅本公开的本领域的技术人员应理解，这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征的说明，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变被认为在如所附权利要求中所述的本发明的范围内。

本文中使用的术语“联接”、“连接”以及相似的术语意味着两个部件直接连结或间接地彼此连结。这样的连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连结可以通过两个部件彼此一体地形成为单个整体或这两个部件和任何额外的中间部件彼此一体地形成为单个整体、通过这两个部件附接到彼此或这两个部件和任何额外的中间部件附接到彼此来实现。

值得注意的是，在各个示例性实施方式中示出的系统的构造和布置在性质上只是说明性的而非限制性的。出现在所述实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改都期望受到保护。应理解，一些特征可能不是必要的，且缺少各种特征的实施方式可被设想为在本申请的范围内，该范围由所附权利要求界定。当语言“一部分(portion)”被使用时，该项可包括一部分项和/或整个项，除非特别相反地规定。

此外，术语“或”在其包括性意义上(而不是在其排他意义上)被使用，使得当用于例如衔接一列元素时，术语“或”意指列表中的元素中的一个、一些或所有。除非另有明确陈述，否则诸如短语“X、Y或Z中的至少一个”的连接语在上下文中被理解为通常用于表达项、术语等可以是：X；Y；Z；X和Y；X和Z；Y和Z；或X、Y和Z(即，X、Y和Z的任何组合)。因此，这样的连接语通常不意图暗示某些实施例要求X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个各自存在，除非另有指示。

虽然在本公开中只详细描述了几个实施例，但审阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。例如，示出为一体形成的元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式改变，并且分立元件或位置的性质或数量可以更改或改变。根据可替代的实施例，任何方法过程的顺序或次序可以改变或重新排序。也可在各种示例性实施例的设计、运行条件和布置上做出其他替代、修改、变化和省略，而不偏离本发明的范围。