具有集成安全阀的卸载阀组件的制作方法

本发明涉及一种全球可扩展空气处理系统内的具有集成安全阀的卸载阀组件，特别地涉及一种用于车辆压缩空气供应系统的包括集成安全阀的卸载阀组件。

背景技术：

1、车辆空气压缩机被配置为加压和输送用于车辆中各种目的的压缩空气，例如操作气动工具、给轮胎充气或辅助车辆制动系统的操作。

2、空气压缩机通常与空气干燥器（例如空气干燥滤芯）和卸载阀结合操作，以确保压缩空气供应的正常工作和维护。压缩空气储存在储气罐中，直到需要时使用，例如用于致动车辆的制动系统。

3、压缩空气供应系统中还设置有压力控制系统，以将压缩空气的压力调节在期望范围内。压力控制系统包括诸如压力传感器、阀和调节器的各种部件。

4、压缩空气含有水分，并且在某些情况下还可能含有诸如油或污垢的污染物。空气干燥器被配置为去除水分并过滤掉压缩空气中的污染物。空气干燥器通常含有吸收水分的干燥剂材料，确保向车辆制动系统供应干燥清洁的空气。然而，空气干燥器（即干燥剂材料）的吸收能力有限并且必须被再生。空气干燥器的再生过程涉及去除干燥器中所用干燥剂材料中积聚的水分。这有助于恢复空气干燥器的干燥能力。为此，来自压缩空气系统的一部分干燥压缩空气被引导返回通过空气干燥器。该过程通常由包括在空气压力控制系统中的阀机构控制。干燥空气沿相反方向流过干燥剂床，有效地吹扫已被干燥剂材料吸附的水分。载有水分的空气然后被排出系统，而干燥空气继续流回主空气系统以供进一步使用。

5、通常，空气压缩机以加载模式或卸载模式运行。

6、在加载模式下，空气压缩机保持主动接合并连续地经由空气干燥器将空气压缩到储气罐和/或储气筒中。当压缩空气需求高或车辆需要用于诸如重型气动工具或持续制动辅助等任务的恒定压缩空气供应时，通常使用该模式。

7、在卸载模式下，当压缩空气需求减少或停止时，空气压缩机脱离压缩过程。

8、关于空气压缩机的操作，卸载阀的主要功能是在压缩空气供应系统中对压缩空气的需求减少或停止时卸载空气压缩机。

9、卸载阀通常位于空气压缩机附近并连接到空气压缩机和储气罐。当储气罐中的压力达到最大水平时，卸载阀打开，从而将压缩空气从压缩机分流并允许过量空气逸出（例如进入大气）。这防止空气系统变得过压并延长空气压缩机的使用寿命。

10、已知的用于车辆（例如车辆的制动系统）的压缩空气供应系统100的卸载阀104的示例显示在图1中。卸载阀104被配置为当需求减少或不需要供气时（例如对于制动系统）释放加压的压缩空气。

11、卸载阀104相应地被配置为卸载经由入口通道114从空气压缩机（未示出）接收的加压空气，通过排放通道116排入大气。

12、卸载阀104包括活塞106（包括活塞头122、活塞体124和活塞销126）和（第一）弹簧108。活塞头包括用于保持第一密封环146的（围绕其周界的）环槽。活塞体包括用于保持第二密封环148的凹部。

13、活塞106布置在主腔室中并被配置为（沿中心轴线112）抵抗第一弹簧108的偏置力在阀座上的座落关闭位置和未座落打开位置之间移动。卸载弹簧力被配置为将活塞保持在关闭位置（或状态）。

14、在空气干燥器的再生过程中，载有水分的空气经由入口通道进入主腔室。压力控制系统被配置为经由压力控制信号激活卸载阀，以将载有水分的空气释放到大气中。

15、卸载阀然后在经由控制通道118接收到控制压力时被激活（即打开），该控制压力作用于活塞头。也就是说，作用于活塞的合力（即经由入口通道和控制通道施加的力）超过弹簧力并打开卸载活塞。卸载阀的此操作被称为正常模式。

16、在卸载阀的打开操作期间，发生密封环/元件、特别是第一密封环的所谓粘滑效应。此现象导致入口通道中的压力升高，使得一旦克服第一密封环的表面摩擦，卸载阀便自发地完全打开（由于活塞在腔室中的突然且快速移动），从而导致空气供应系统中的突然压力损失和/或甚至压力崩溃。

17、卸载阀结合了安全措施以解决空气供应系统和/或压力控制系统中的故障。例如，在一种情况下，压力控制系统发生故障，压缩机将空气泵送超过所需水平，危及后续部件的耐压性。根据另一种情况，例如，压力控制系统发生故障，空气压缩机以加载模式运行但压缩空气的流动被阻塞，压缩空气无法输送到储气罐和/或压缩空气储气筒。卸载阀的此操作被称为安全模式。

18、在空气供应系统或压力控制系统发生故障的情况下，控制通道中没有可用的控制压力，并且入口通道中的压缩空气的压力增加。这产生不平衡的力，该力作用于活塞，即活塞体（在图2中显示为点划线箭头）。

19、这种力分布的不平衡是由于活塞头和活塞体在压力作用位置处的不同表面积而产生的，特别是在保持活塞的第一和第二密封元件的表面积差异方面。当作用于活塞的净力超过弹簧力时，卸载阀最终打开。

20、然而，当活塞开始移动时，泄漏的加压空气立即显著膨胀，因为在阀座之后，排放通道提供的流动路径的横截面大于阀座处的横截面（在图2中由不同尺寸的箭头示意性指示）。此特征（非均匀流动分布）的结果是卸载阀轻微打开，因为活塞的移动受到作用于其上的弹簧力的限制。因此，卸载阀不利地保持（大部分）在类似泄漏的状态（半开/半关状态）。这又限制了可通过卸载阀释放的加压空气的量。

21、上述已知卸载阀的类似泄漏状态的另一缺点在于，在一定的空气流量下，尽管卸载阀是打开的，压缩空气供应系统（例如制动系统）中的压力开始增加。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是克服已知卸载阀的缺点。特别地，提供一种改进的卸载阀组件，其能够以可靠且可控的方式操作。

2、有利地，根据本发明的卸载阀组件被配置为以更可靠的安全模式操作，其提供卸载阀的打开和关闭状态之间的平滑切换，即其防止卸载阀组件的突然打开和/或关闭。

3、此外，改善了压缩空气通过卸载阀组件的流动分布。

4、该目的在本发明中通过根据权利要求1的卸载阀组件来实现。因此，一种用于压缩空气供应系统的卸载阀组件，特别地用于车辆的压缩空气供应系统。卸载阀组件包括：

5、卸载阀组件包括卸载阀，

6、其中，卸载阀包括活塞和第一弹簧，以及

7、其中，活塞被配置为能够抵抗第一弹簧的偏置力在位于第一阀座上的座落位置和第一未座落位置之间移动，

8、其中，卸载阀组件还包括安全阀，

9、其中，安全阀被配置为当入口通道中的第一预定条件被压缩空气超过时被激活，以将经由入口通道接收的压缩空气引导至排放通道。

10、另外的方面和优选实施例在随附的从属权利要求中限定。

11、本发明基于如下构思：卸载阀组件包括卸载阀和集成安全阀，即组合可由不同阀装置执行的多个阀功能，优选地通过集成整体设计来体现。

12、卸载阀包括活塞和第一弹簧，其中活塞被配置为抵抗第一弹簧的偏置力在位于第一阀座上的座落位置和第一未座落位置之间移动。安全阀被配置为当入口通道中的压力超过第一预定条件（例如给定的压力水平）时被激活，以将经由入口通道接收的压缩空气引导至排放通道。

13、例如，安全阀被配置为当填充在入口腔室中并作用于活塞的压缩空气的量/体积，特别是由压缩空气产生的空气压力水平，超过（第一）预定水平时被激活，以将经由入口通道接收的压缩空气引导至排放通道。

14、特别地，卸载阀被配置为能够经由入口通道接收压缩空气并经由控制通道接收控制压力，其中在所述第一座落位置，卸载阀关闭，从而防止压缩空气通过排放通道逸出，并且在所述未座落位置，卸载阀打开，从而允许压缩空气通过排放通道逸出。

15、有利地，安全阀被配置为例如通过入口通道中的压力升高而被激活，例如当空气供应系统内的气流在压缩机和/或空气干燥器的上游被阻塞时，或者当压力控制系统未能施加压力控制导致卸载阀尽管达到第一预定条件（例如最大压力水平）但仍保持关闭状态时。

16、特别地，安全阀布置在限定在卸载阀的活塞内的活塞腔室中。这导致紧凑且成本有效的设计，并且更容易控制压缩空气的流动路径或分布。有利地，实现了活塞腔室内的均匀（或对称）流动分布。

17、特别地，活塞腔室包括被配置为与排放通道连通的出口通道。这样，离开卸载阀组件的压缩空气的流动参数得到更好的控制。

18、特别地，活塞包括被配置为将压缩空气引导到活塞腔室中的活塞通道。这样，可以获得作用于安全阀的压缩空气的对称流动路径/分布。

19、特别地，安全阀包括阀杆和作用于阀杆以将安全阀保持在关闭状态的第二弹簧，其中在关闭状态中，安全阀被配置为防止压缩空气进入活塞腔室。这样，提供了可靠的安全阀，使得安全阀的打开（激活）可以通过校准（第二）弹簧力而容易且精确地调整，例如取决于控制压力信号。

20、特别地，阀杆被配置为沿中心轴线并抵抗第二弹簧的偏置力在位于第二阀座上的座落位置和第二未座落位置之间移动，其中所述杆阀被配置为由被引导到活塞腔室中的压缩空气产生的力来移动/被移动。

21、特别地，阀杆包括头部部分。优选地，头部部分包括用于接收密封元件的凹部。

22、特别地，安全阀包括缓冲腔室，用于在活塞腔室内将压缩空气保持在第一打开状态模式，优选地，在第一打开状态模式中，压缩空气提供（已达到或满足）第一预定条件。例如，在第一打开状态模式中，作用于安全阀（或杆阀）的压缩空气的压力超过预定水平，优选地（空气）压力水平。

23、特别地，缓冲腔室包括布置（限定）在杆阀的头部部分、特别是头部部分的外周界与活塞腔室的内周界之间的腔室。

24、特别地，缓冲腔室通过设置在活塞的内周界与阀杆的头部部分的外周界之间的间隙或空间来形成。

25、特别地，杆阀的头部部分包括被配置为阻止压缩空气进入活塞腔室的尺寸。

26、特别地，在第一打开状态模式中，阀杆被配置为在活塞腔室中移动，从而允许压缩空气积聚在限定在头部部分的外周界与活塞腔室的内周界之间的缓冲腔室中。

27、特别地，在活塞的内周界与封闭缓冲腔室的阀杆的头部部分周界之间不设置密封元件。活塞的内周界与阀杆的头部部分周界之间存在间隙。例如，间隙约为0.07、0.06、0.05或0.04毫米。间隙被配置为用作（起）喷嘴的作用，防止快速和突然的压力损失，从而允许压力在缓冲腔室中建立。特别地，缓冲腔室中压力的积聚触发安全阀的第二打开状态模式。

28、特别地，安全阀被配置为当缓冲腔室内的压缩空气超过第一预定条件、特别是提供第二预定条件时获得第二打开状态模式。例如，为了实现第二状态模式，作用于杆阀的压缩空气的压力可以超过第二水平，例如第二（空气）压力水平。

29、特别地，在第二打开状态模式中，阀杆被配置为能够移动，从而经由出口通道将压缩空气引导到排放通道中。

30、特别地，活塞还包括活塞头、活塞体和活塞销。优选地，活塞销可拆卸地固定到活塞体。例如，活塞销被旋拧到活塞体的内周界上。

31、特别地，活塞体包括第一孔和第二孔，并且活塞销包括第三孔。优选地，第一孔、第二孔和第三孔共同限定用于容纳安全阀的活塞腔室。

32、特别地，活塞头在其外周界上包括用于接收第一密封环的凹槽。

33、特别地，活塞体在其外周界上包括用于接收第二密封环的凹部。

34、特别地，卸载组件还包括固定元件，例如金属保持盘，用于将第二密封环固定和保持在适当位置。

35、特别地，第二密封环包括方形横截面。

36、特别地，第二密封环的方形横截面与固定元件的组合进一步增强了第二密封环148的定位并改善了其随时间的性能。有利地，此方法确保如果垫圈或密封环由于与腐蚀性介质接触而膨胀，紧固机构仍将防止密封件移位，从而防止故障。