專利名稱：具有磁制動裝置的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及氣動裝置，并且，在有些實施方式中涉及具有閥的空氣馬達，所述閥具有》茲制動裝置。
背景技術(shù)：
氣動馬達經(jīng)常被用來將以壓縮空氣形式儲存的能量轉(zhuǎn)換成動能。例如，壓縮空氣可用來驅(qū)動往復(fù)運動的桿或者旋轉(zhuǎn)的軸。所形成的運動可以被用于各種
應(yīng)用，例如包4舌向噴^r中泵取液體。在有些噴才倉應(yīng)用中，氣動馬達可以驅(qū)動泵，并且泵可以傳送涂覆液，例如涂料。
傳統(tǒng)的氣動馬達在有些方面是不足的。例如，由氣動馬達產(chǎn)生的機械運動可能不平穩(wěn)。在氣動馬達中的轉(zhuǎn)換裝置在馬達的循環(huán)過程中用于4吏加壓空氣改道時發(fā)出信號。在運行過程中，轉(zhuǎn)換裝置會斷續(xù)地消耗氣動馬達否則本來可作為輸出的一部分動能。因此，輸出的運動或者輸出能可能變化，并且被泵取的液體的流動率可能波動。流動率的變化在泵取涂覆液到噴槍中時可能特別成問題。噴射圖案(pattern)在流動率下降時可能形成收縮，并且在流動率升高時可能擴大，這可導(dǎo)致涂覆液的不均勻應(yīng)用。
傳統(tǒng)的氣動馬達中的轉(zhuǎn)換裝置也可能產(chǎn)生其它問題。例如，有些類型的轉(zhuǎn)換裝置，例如簧片閥，可能快速磨損或者可^^皮氣動馬達的振動損壞，由此可能增加維護費用。此外，有些類型的轉(zhuǎn)換裝置在低壓時，例如小于25psi時，可能不響應(yīng)。不響應(yīng)的轉(zhuǎn)換裝置可能阻止氣動馬達在需要低速運動或者不能獲得較高壓的空氣供應(yīng)的情況下的應(yīng)用中使用。

發(fā)明內(nèi)容
下面的討論在涉及其它內(nèi)容的同時說明了具有活塞和;茲致動閥的氣動馬達。所述磁致動閥可臨近所述活塞，并且在有些實施例中，包括滑閥(spoolvalv6 )。


當參考附圖來閱讀下面的具體說明書時，將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征、方面和優(yōu)勢，在附圖中，貫穿所有附圖，相同的標記代表相同的部
件，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例性噴涂系統(tǒng)的透視圖2是用于各種類型的噴涂系統(tǒng)的涂覆液的壓力相對于時間的曲線圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例性氣動馬達的透視圖4 - 7是圖3所示的氣動馬達在一個循環(huán)的序列階段過程中的截面視圖8 - 9是兩種不同狀態(tài)下的磁致動操縱閥(pilot valve)的截面視圖10是根據(jù)本發(fā)明的 一個實施方式的另 一種氣動馬達的透視圖11是圖IO的氣動馬達的平視圖12是圖IO的氣動馬達的截面視圖13是圖IO的氣動馬達的俯視圖14是圖IO的氣動馬達的另一個截面視圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的氣動馬達的第三實施例的透視圖；圖16是圖15的氣動馬達的俯視圖；以及圖17是圖15的氣動馬達的截面視圖。
具體實施例方式
如下面將具體討論的，本技術(shù)的有些實施方式提供了用于調(diào)整氣動馬達中的氣流的方法和裝置。當然，這些實施方式僅是本技術(shù)的示例，并且，隨附的權(quán)利要求書不應(yīng)該被看作是限于這些實施方式。實際上，本技術(shù)廣泛地可應(yīng)用到各種系統(tǒng)。
如本文中所^^用的，詞"頂"、"底"、"上"和"下"指代相對的位置或者方向，不是指絕對位置或者方向。術(shù)語"或者"被理解成是包含的，除非另有說明。術(shù)語"示例性的"或"示例性"用來指示僅是代表性的示例，不一定是確定的或者優(yōu)選的事物。本文中，提及的流體壓力是相對(gauge)壓力(與絕對壓力相對)，除非另有指出。
圖1描述了示例性的噴涂系統(tǒng)10。噴涂系統(tǒng)10包括氣動馬達12，所述氣動馬達可以解決上述傳統(tǒng)氣動馬達的一個或者多個不足。如下面所說明的，在有些實施方式中，氣動馬達12包括磁致動操縱閥，其一般會更少地消耗否則
5本來能作為氣動馬達12輸出的能量。因此，氣動馬達12相對于傳統(tǒng)裝置可便于產(chǎn)生更均勻的泵取壓力。此外，在有些實施方式中，操縱閥的磁致動可能使得氣動馬達12甚至在供應(yīng)低壓空氣時能夠運行。也應(yīng)該指出，在有些實施方式中，磁致動操縱閥包括滑(spool)閥，所述滑閥是耐沖擊和耐磨損的。相對于傳統(tǒng)的裝置，這些滑閥一般能具有較長的運行壽命。下面在介紹噴涂系統(tǒng)10的特征后將說明氣動馬達12的細節(jié)。
除了氣動馬達12之外，示例性的噴涂系統(tǒng)10可包4舌泵14、涂覆液入口16、立架18、噴槍20、空氣管道22、液體管道24以及調(diào)節(jié)器組件26。泵14可以是往復(fù)運動的泵，其以下面將進一步說明的方式機械地聯(lián)接到氣動馬達12上。在其它實施方式中，泵14可以是任何的各種不同類型的泵。
泵14的進口可以流體連通涂^隻液入口 16，泵14的出口可流體連通液體管道24。液體管道24可再流體連通噴槍20的管口 ，噴4t也可以流體連通空氣管道22。
調(diào)節(jié)器組件26可構(gòu)成為直接或者間接調(diào)節(jié)空氣管道22中的空氣壓力、驅(qū)動氣動馬達12的空氣的壓力、和/或液體管道24中的涂覆液的壓力。此外，調(diào)節(jié)器組件26可包括壓力表，用來顯示這些壓力中的一個或者多個。
在運行中，氣動馬達12可以將空氣壓力轉(zhuǎn)化成泵14的運動。旋轉(zhuǎn)的泵14可以由連接到氣動馬達12上的曲軸驅(qū)動，并且，往復(fù)運動的泵14可通過桿直接聯(lián)4婁到氣動馬達12，這將在下面進行說明。泵14可以傳送涂覆液，例如涂料、清漆或者著色劑，通過涂覆液入口 16、液體管道24以及噴槍20的管口 。流動通過空氣管道22的加壓空氣可以輔助霧化流出噴槍20的涂覆液，并形成噴涂圖案。如上所述，涂覆液的壓力可影響噴涂圖案。壓力波動可佳_得噴涂圖案塌縮和擴散。
圖2是用于三種類型的噴涂系統(tǒng)的涂覆液壓力相對于時間的圖表，所述三種類型的噴涂系統(tǒng)為理想噴涂系統(tǒng)23、示例性噴涂系統(tǒng)IO和傳統(tǒng)噴涂系統(tǒng)32。(傳統(tǒng)的噴涂系統(tǒng)32釆用任意選定的半周期相位移動來顯示，以突出系統(tǒng)之間的不同)。如圖2所示，在兩種非理想系統(tǒng)10和32中，涂覆液壓力波動。但是，示例性的噴涂系統(tǒng)10的變動34小于傳統(tǒng)噴涂系統(tǒng)的變動36。在涂覆液壓力方面可能產(chǎn)生l^小變動34的示例性噴涂系統(tǒng)10的所述各特征將在下面
6說明。
圖3-9示出了氣動馬達12的細節(jié)。圖3是氣動馬達12和泵14的透視圖。 圖4-7是氣動馬達12在能量轉(zhuǎn)換循環(huán)的序列階段的截面視圖，并且圖8和9 是氣動馬達12中的轉(zhuǎn)換裝置的截面視圖。圖8和9示出了在循環(huán)的各部分過 程中轉(zhuǎn)換裝置呈現(xiàn)的兩種狀態(tài)。在說明了氣動馬達12的各部件之后，將說明 它們在能量轉(zhuǎn)換循環(huán)過程中的運行。
參照圖3和4，氣動馬達12可以包括上操縱閥38、下操縱閥40、汽缸42、 底部頭44、頂部頭46、空氣馬達活塞48、活塞桿50以及主閥52。為了氣動 地或者流體地聯(lián)接這些部件，氣動馬達12可包括上操縱信號路徑54、上操縱 信號路徑56、下操縱信號路徑58、下操縱信號路徑60、上主空氣通道62和 下主空氣通道64。
圖8是上操縱閥38的放大視圖，其也可以被稱為轉(zhuǎn)換裝置、磁致動轉(zhuǎn)換 裝置、磁致動操縱閥、活塞位置傳感器或者磁致動閥。上操縱閥38可以包括 石茲體66、滑閥68、端蓋70、套筒72和》茲體阻止裝置74。
磁體66可被定位成使得從其南極到其北極的軸線基本平行于滑閥68運動 的方向，這將在下面進行說明。例如，在圖8所示的方向上，磁體66的北極 和南極可被定向為一方位于另 一方之上。磁體66可以是電石茲體或者7Jc久磁體， 例如釹鐵硼磁體、陶制磁體或者釤鈷磁體。
滑閥68可包括》茲體安裝架76、下密封件78、中間密封件80以及上密封 件82。由上密封件82和中間密封件80基本限定的容積;故稱作上腔84，由中 間密封件80和下密封件78基本限定的容積被稱作下腔86。上腔84流體連通 上操縱信號路徑56,下腔86流體連通下操縱信號路徑54。在有些實施方式中， 這些通道可以流體連通，而不管滑閥68相對于套筒72的位置?；y68可以 是基本旋轉(zhuǎn)對稱的(例如，圓形)，并且具有中心軸線88，各部分78、 80、 82、 84和86可繞所述軸線基本同中心。滑閥68可以由硬化金屬制成(例如在車 床上加工)，所述硬化金屬例如為硬化不銹鋼(例如，440C等級)。》茲體安裝 架76可以使得磁體66聯(lián)接(例如，附接)到滑閥68上。
端蓋70可包括排-丈口 90和92以及排出口 94。排出口 94流體連通滑閥 68的頂部96，并且排放口 90和92根據(jù)滑閥68的位置可選擇地流體連通上腔84，這將在下面進行i兌明。
套筒72可具有基本圓管形，其尺寸使得它可以與下密封件78、中間密封 件80和上密封件82形成動態(tài)密封(例如，可滑動密封)。在有些實施方式中， 套筒72繞滑閥68的中心軸線88基本是同中心的。套筒72可具有通道，上操 縱信號路徑54、上操縱信號路徑56以及排放口 90和92可延伸穿過所述通道。 套筒72可由硬化金屬制造，例如上面所述的那些。在有些實施方式中，套筒 72可以與滑閥68形成匹配套件。換句話說，滑閥68的外徑和套筒72的內(nèi)徑 之間的差的容許量可以構(gòu)成為形成動態(tài)密封。在有些實施方式中，滑閥68和 套筒72可以形成動態(tài)密封，該動態(tài)密封基本免去了 O環(huán)密封或者其它類型的 密封，例如U杯密封或者唇緣密封。優(yōu)選地，滑閥68可以在套筒72中以較 小的摩擦滑動，這有利于降低由滑閥68在其運動時消耗的能量的數(shù)量。
》茲體阻止裝置74可以與頂部頭46—體形成，并且可包4舌壓力入口 100。 壓力入口 100可使磁體66的底部表面103流體連通汽缸42的內(nèi)部。壓力入口 100可基本小于磁體66,以使磁體66的運動基本抑制在運動范圍內(nèi)。
回到圖4，下操縱閥40可類似于或者基本等同于上操縱閥38。下操縱閥 40相對于上操縱閥38可被定向成顛倒。因此，下操縱閥40的磁體66可臨近 汽缸42的內(nèi)部。
汽缸42可具有基本圓管形狀，其內(nèi)徑尺寸適于與空氣馬達活塞48形成動 態(tài)密封。連桿102 (參見圖3)可在頂部頭46和底部頭44之間壓縮汽缸42 的壁。
繼續(xù)參照圖4,頂部頭46可與上才喿縱閥38的部分和上主空氣通道62的 一部分一體形成。上主空氣通道62可以延伸穿過頂部頭46， ^吏得上主空氣通 道62與汽缸42的上內(nèi)部部分104流體連通。類似地，底部頭44可與下操縱 閥40的部分和下主空氣通道64的一部分一體形成。下主空氣通道64與汽缸 42的下內(nèi)部部分106流體連通。
空氣馬達活塞48可使上內(nèi)部部分104與下內(nèi)部部分106分隔開?；钊?8 可以包括密封構(gòu)件108 (例如0環(huán))，該密封構(gòu)件與汽缸42界面接合，以形成 滑動密封?？諝怦R達活塞48可包括上表面IIO和下表面112?；钊麠U50可被 附接到或者以其它方式聯(lián):接到空氣馬達活塞48,并且可以延伸穿過底部頭44
8到達泵14。
主閥52可以凈皮稱為主氣動轉(zhuǎn)換裝置或者氣動控制閥。主閥52可包括殼體 114、套筒116和主滑閥118。殼體114可包括主空氣進口 120和排出口 122 和124。主滑閥118可與套筒116形成許多滑動密封。主滑閥118和套筒116 一起可限定上腔126和下腔128。上腔126和下腔128可由中間密封件130隔 開。
套筒116和殼體114可形成用于主滑閥118移動的路徑和方向。該移動的 路徑和方向可通過比較圖4-7中的主滑閥118的位置看出，其示出了主滑閥 118在殼體114中的上下平移。在其它實施方式中，主滑閥118#4居主滑閥118 和殼體114的構(gòu)成可移動于不同的路徑和/或可旋轉(zhuǎn)，
在有些實施方式中，主滑閥118可包括磁制動裝置，其由附接到殼體lll 上并且運動附接到主滑閥118上的》茲響應(yīng)材料123和125 (例如，鐵y磁材料或 者具有高導(dǎo)磁率的其它材料)的靜磁體119和121形成。該石茲響應(yīng)材料123和 125在圖4-7中示出為與主滑閥118不同的材料，但是，在有些實施方式中， 主滑閥118可由磁響應(yīng)材料制成。磁體119和121可保持所述主滑閥118抵靠 主閥52的相對的端部，直到臨界力被施加到主滑閥118上，這將在下面進行
根據(jù)實施方式，；磁制動裝置可以呈現(xiàn)各種形式。在有些實施方式中，磁體 119和121與磁響應(yīng)材料123和125的位置可以顛倒。即，磁體可以聯(lián)接到主 滑閥118上并與其一起運動，而殼體114可以包括磁響應(yīng)材料或者聯(lián)接到其上。 在其它實施方式中，殼體114和主滑岡118兩者都可包括》茲體。這些》茲體可被 定向成使得殼體中的磁體的北極面向主滑閥118中的磁體的南極，或者，反之 亦然。
本實施方式可以包4舌各種類型的^茲體。例如，示出的萬茲體119和121可以 是電磁體或者永久》茲體，例如釹鐵硼磁體、陶制磁體或者釤鈷磁體。
示出的實施方式包括兩個;茲制動裝置，各位于主滑閥118移動通過的路徑 的每一端。磁體119和121的；茲才及可基本平行于該移動方向，并且當主滑閥 118定位在其路徑的遠端部時，這些磁體的磁場可與主滑閥118交疊。在其它 實施方式中，主滑閥118可包括單個磁制動裝置，其設(shè)置在主滑岡路徑的一端，例如在其移動路徑的頂部。
有些實施方式可以包括單個磁制動裝置，其使用磁斥力代替磁吸引力，或
者除了磁吸引力之外還使用磁斥力。例如，主滑閥118可包括臨近其中間密封 件130的磁體，其磁極基本垂直于主滑閥的移動方向延伸，并且，殼體可以包 括定位在臨近主滑閥的路徑的中部的排斥磁體，從而所述排斥磁體將所述主滑 閥118推向殼體111的頂部或者底部。即，才艮據(jù)主滑闊118相對于其路徑的中 點的位置，設(shè)置在臨近殼體111的中部的單個;茲體可4吏得主滑閥118被偏壓到 抵靠殼體111的頂部或者底部。在這些實施方式中的某些中，靜排斥磁體的磁 極被定向成基本垂直于主滑閥的移動方向并且基本平行于主滑閥118上的運 動磁體。
各種流體管道可連接到主閥52上。上操縱信號路徑56可延伸通過殼體 114，使其流體連通主滑閥118的頂表面132。同樣，下操縱信號路徑60可流 體連通主滑閥118的底表面134。根據(jù)中間密封件130的位置，主空氣進口 120 可通過上腔126流體連通上主空氣通道62，或者通過下腔128流體連通下主 空氣通道64。
氣動馬達12可^皮連^:到加壓流體源，例如加壓空氣或者蒸汽。例如，氣 動馬達12可通過主空氣進口 120和操縱信號路徑54和58連接到中央空氣壓 縮機(例如工廠空氣)。
在運行中，氣動馬達12可通過主空氣進口 120接收氣動動力，并且通過 活塞桿50的運動輸出動力。為此，氣動馬達12可以重復(fù)由圖4-7所示的循 環(huán)。為了在該循環(huán)的所述階段之間轉(zhuǎn)換的合適點發(fā)送信號，操縱閥38和40 可感應(yīng)空氣馬達活塞48的位置并且在由圖8和9所示的狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換。 因此，在有些實施方式中，操縱閥38和40可用作傳感器的功能，其在使得主 空氣進口 120的氣流改道時向主閥52發(fā)送信號，這將在下面進行說明。
以循環(huán)中任意選定的點開始，圖4示出了空氣馬達活塞48的向上沖程(其 由箭頭136示出)的中間。在該階段，主空氣進入流138通過主空氣進口 120 流進，并且由主滑閥118引導(dǎo)到下主空氣通道64。為了到達下主空氣通道64， 主空氣進入流138通過下腔128。 一旦主空氣進入流138在下主空氣通道64 中，則其流通進入汽缸42的下內(nèi)部部分106。隨著下內(nèi)部部分106被主空氣進入流138加壓，在空氣馬達活塞48的下表面112上施加力，并且空氣馬達 活塞48拉動活塞桿50與其一起向上平移，如箭頭136所示。
在向上沖程過程中，位于空氣馬達活塞48上方的上內(nèi)部部分104可由主 空氣排出流140排空。主空氣排出流140可以流通通過上主空氣通道62進入 主閥52的上腔126，并且通過排出口 122流出到大氣中。在示出的實施方式 中，主空氣進入流138和主空氣排出流140可以繼續(xù)沿著該路徑流動，直到空 氣馬達活塞48接近頂部頭46,在該點，氣動馬達12可以轉(zhuǎn)換到由圖5所示 的狀態(tài)。
在圖5中，空氣馬達活塞48位于其沖程的頂部，并且主閥52已經(jīng)使主空 氣流138和140反向。如下面將說明的，在本實施方式中，上操縱岡38磁感 應(yīng)到空氣馬達活塞48接近其沖程的頂部，并且使空氣涌流引導(dǎo)進入主閥52 的頂部，由此轉(zhuǎn)換主滑閥118的位置。
當空氣馬達活塞48到達其沖程的頂部時，上操縱閥38可在由圖8和9所 示的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。開始，上操縱岡38可處于圖8所示的狀態(tài)下，滑閥68 在套筒72中處于提升位置或者后縮位置(此后稱為"第一位置")。當滑閥68 處于第一位置時，上操縱信號路徑56可通過上腔84流體連通排放口 90和92, 并且上操縱信號路徑54可通過滑閥68的中間密封件80與上操縱信號路徑56 隔離。換句話說，上操縱信號路徑56可被排放，上操縱信號路徑54可被密封。 滑閥68可以由在套筒72和磁體66之間的磁吸引力被保持在第一位置。
當空氣馬達活塞48到達其沖程的頂部時，上操縱閥38可從圖8所示的第 一位置轉(zhuǎn)換到圖9所示的第二位置。磁體66可被吸附到空氣馬達活塞48上， 因此，滑閥68可^f皮向下4立動。在有些實施方式中，空氣馬達活塞48可以包括 磁體146,用來增加吸附力。替代地或者附加地，空氣馬達活塞48可以包括 具有高導(dǎo)磁率的材料，例如導(dǎo)磁率大于500jaN/Aa的材料。磁體66可被向下 拉動，直到它撞到磁體阻止裝置74,在該點，滑閥68處于第二位置。
當滑閥68處于第二位置時，上操縱信號路徑54可通過上腔84流體連通 上操縱信號路徑56。因此，氣動信號142 (例如，空氣流和/或壓力波)可通 過上操縱信號路徑56被傳輸?shù)街鏖y52。
暫返回到圖4和5,氣動信號142可使得主滑閥118從圖4所示的第一位
ii置被驅(qū)動到圖5所示的第二位置。氣動信號142可以提升作用在主滑閥118的 頂表面132上的空氣壓力，并且克服磁體119和磁響應(yīng)材料123之間的磁吸引 力。當該力被克服時，主滑閥118可以通過套筒116平移到圖5所示的第二位 置。主滑閥118可通過》茲體121和磁響應(yīng)材料125之間的磁吸引力被保持在該 位置。在本實施方式中，使主滑閥118從第一位置運動到第二位置使主空氣流 138和140反向。在該點，空氣馬達活塞48可開始其向下沖程，如圖5中的 箭頭146所示。
當空氣馬達活塞48向下遠離頂部頭46平移時，上操縱閥38可從圖9所 示的第二位置轉(zhuǎn)換回到圖8所示的第一位置。進入汽缸42的上內(nèi)部部分104 的主空氣進入流138可提高上內(nèi)部部分104的壓力。除了向下驅(qū)動空氣馬達活 塞48之外，該增加的壓力還可通過上操縱閥38的壓力入口 IOO傳播，因此， 滑閥68可#1向上驅(qū)動，返回進入到圖8所示的第一位置。磁體66和套筒72 之間的磁吸引力可使得滑閥68保持在第一位置，直到空氣馬達活塞48的下一 次到達。
有利地，在圖示的實施方式中，操縱閥38和40通過空氣壓力，而不是通 過機械聯(lián)接，返回到其最初的關(guān)閉位置，機械聯(lián):-接可能磨損和增加馬達12 中的機械應(yīng)力。在有些實施方式中，操縱閥38和40可以祐:稱為氣動復(fù)位滑閥。 值得注意的是，才喿縱閥38和40在該實施方式中它們通過主閥52進行調(diào)節(jié)的 空氣壓力(即，汽缸42內(nèi)部的壓力)復(fù)位。因此，圖示的操縱閥38和40自 調(diào)節(jié)其位置。即，在本實施方式中的操縱閥38和40通過要增大而使它們開始 運動的空氣壓力而返回，所以汽缸42中的壓力用作給操縱閥38和40的氣動 反饋控制信號。換句話說，操縱閥38和40構(gòu)成為用于對它們感應(yīng)到的汽缸 42部分的壓力變化(例如，增加)的響應(yīng)而終止它們發(fā)i^到主閥52的氣動信 號。
在有些實施方式中，磁體66可以抵靠頂部頭46而密封，從而汽缸42中 的壓力作用在磁體的較大的底表面103上。在其它實施方式中，底部密封件 78可以限定汽缸中的壓力作用在其上的表面區(qū)域。有些設(shè)計可包括用于復(fù)位 操縱閥38和40的單獨的活塞。
在有些實施方式中，操縱閥38和40可不必祐》茲致動且#皮氣動返回。在有些實施方式中，操縱閥38和40可通過除了磁吸引力或者排斥力之外的力被最 初移動。例如，它們可通過凸輪或者其它裝置^皮朝向活塞48驅(qū)動，并且通過 汽缸42中的空氣壓力返回。相反地，在另一個示例中，操縱閥38和40可通 過磁吸引力朝向活塞48移動，并且通過從活塞48開始延伸的構(gòu)件返回，而不 是被氣動地返回。在有些實施方式中，磁力可使得操縱閥38和40返回，例如 比朝向空氣馬達活塞48拉動它們的磁力弱的磁力。
在返回到圖4-7之前進行總結(jié)，在空氣馬達活塞48的沖程的頂部，上操 縱閥38可石茲感應(yīng)空氣馬達活塞48的位置，并且氣動轉(zhuǎn)換主閥52，以開始向 下沖程。
圖5示出了向下沖程的開始，圖6示出了向下沖程的中間。在圖5中，空 氣馬達活塞48仍然接近頂部頭46,并且氣動信號142還通過上操縱信號路徑 56被應(yīng)用到主閥52上。在固6中，空氣馬達活塞48已經(jīng)遠離上操縱閥38平 移，并且氣動信號142不再應(yīng)用到主閥52上。在該點，上操縱信號路徑56 可被排放，如前面參照圖8進行的說明。
貫穿向下沖程，主空氣進入流138可流通通過主空氣進口 120進入上腔 126,并通過上主空氣通道62到達上內(nèi)部部分104。主空氣排出流140可從下 內(nèi)部部分106通過下主空氣通道64流動，并且通過下腔128排出排出口 124。 空氣馬達活塞48兩側(cè)所形成的壓差可向下驅(qū)動活塞桿50,如箭頭146所示。
圖7示出了向下沖程的底部。在從向下沖程轉(zhuǎn)換到向上沖程的過程中，下 操縱閥40可在圖8和9所示的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。與上操縱閥38相同，下操縱閥 40可磁感應(yīng)空氣馬達活塞38的位置并且通過下操:縱信號路徑60傳達氣動信 號142。氣動信號142可驅(qū)動主滑閥118從第二位置回到笫一位置，由此使主 空氣流138和140反向，并開始向上沖程。
空氣馬達活塞48可通過圖4所示的狀態(tài)向上運動，圖4-7所示的循環(huán)可 無限地重復(fù)。在每個沖程的最后，操縱閥38和40可以給主閥52發(fā)信號，以 用氣動信號142使主空氣流138和140反向?；钊麠U50所形成的上下振動 (oscillation)可被泵14利用，以使得涂覆液傳送通過噴涂系統(tǒng)10，并且傳送 出噴槍20。氣動馬達12的速度可部分地通過調(diào)節(jié)通過主空氣進口 120的壓力 和/或流動速率而被調(diào)節(jié)，例如通過調(diào)節(jié)器組件26進行調(diào)節(jié)。
13在本實施方式中，有利的是，操縱閥38和40感應(yīng)空氣馬達活塞48的位 置而不需接觸其它運動部件。此外，滑閥68可以在套筒72中以非常小的摩擦 滑動。因此，在有些實施方式中，當主空氣流138和140按序運行時，浪費的 能量可很少。此外，在有些實施方式中，操縱閥38和40可能由于低摩擦和無 接觸致動及沒有會磨損的密封件而具有長的使用壽命。少的接觸和摩擦可能減 少磨損和疲勞。另外，在有些實施方式中，操縱閥38和40可被致動而不需偏 壓彈性構(gòu)件，例如簧片或者彈簧，偏壓彈性構(gòu)件可另外產(chǎn)生疲勞并且縮短操縱 閥的使用壽命。還提供了另一個優(yōu)勢，有些實施方式甚至可在較低壓空氣被供 給到主空氣進口 120上時運行。例如，有些實施方式能夠在壓力低于25psi、 15psi、 5psi或者2psi時運行。
此外，在有些實施方式中，操縱閥38和40在其暴露到臟空氣中時可比傳 統(tǒng)設(shè)計更可靠。具有^:?；蛘哒羝目諝饪稍陂y部件上形成沉積，并且，在有 些類型的閥中，例如有些簧片閥，該沉積可能阻礙閥的運行。
本文討論的技術(shù)可廣泛應(yīng)用到各種實施方式中。例如，如前面提到的，空 氣馬達活塞48可包括磁體146 (參見圖9)，以增加在操縱閥38和40中的磁 體66上拉動的吸附力。在這樣的實施方式中，上操縱閥38中的磁體66的磁 極可定向成與下搡縱閥40中的磁體66的磁極相同。即，如果上操縱岡38中 的磁體66的北極向下，則下操縱閥40中的磁體66的南極可向上，并且反之 亦然。替代地或者附加地，高導(dǎo)磁率材料(例如，含鐵材料)可被聯(lián)接到滑閥 68上，以朝向空氣馬達活塞48上的磁體146 4立動滑閥68。在有些實施方式中， 磁體66可省略，連接到滑閥68上的高導(dǎo)磁率材料和》茲體146之間的吸引力可 致動滑閥68，但這并不表示本文中討論的其它特征不可以也被省略。
在有些實施方式中，可使用其它類型的操縱閥38和/或40。在一個示例中， 操縱閥38和/或40可包括降低加工成本的密封件，例如唇形密封件。在另一 個示例中，動態(tài)密封可形成于旋轉(zhuǎn)的密封構(gòu)件和基本靜止的汽缸之間，或者反 之亦然。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可凈皮聯(lián)接到,茲體66上，以在空氣馬達活塞48非常接近時施 加扭矩。在另一個實施方式中，對于采用空氣壓力使得操縱閥返回到圖8所示 的狀態(tài)，代替地或者附加地，操縱閥38和40可由靜磁體或者彈簧偏壓遠離空 氣馬達活塞48。圖10-14示出了另一個氣動馬達148。在氣動馬達148中，各種之前討 論的特征可整合到共用殼體或者部件中。例如，氣動馬達148可包括頂部一體 復(fù)式接頭(integrated manifold) 150和底部一體復(fù)式接頭152。 一體復(fù)式接頭 150和152可分別與頂部頭46和底部頭44采用單體材津+—體形成(例如，才幾 加工和/或鑄造)。如圖14的截面圖所示，上主空氣通道62可從主閥52凈皮直 接引導(dǎo)通過頂部一體復(fù)式接頭150。底部一體復(fù)式接頭152相對于下主空氣通 道64可類似地構(gòu)成。此外，上操縱信號路徑56和上操縱信號路徑54可至少 部分地與頂部一體復(fù)式接頭150 —體形成，并且下操縱信號路徑58和下操縱 信號路徑60可與底部一體復(fù)式接頭152—體形成。如圖11所示，在有些實施 方式中，頂部一體復(fù)式接頭150與底部一體復(fù)式接頭152可旋轉(zhuǎn)對稱，但是與 底部一體復(fù)式接頭152不反射對稱。即，復(fù)式接頭150和152可基本等同且相 對地歪斜。此外，在圖示的實施方式中，操縱信號路徑54和58通過與主閥 52—體形成的復(fù)式接頭154流體連通主空氣進口 120。
圖15-17示出了氣動馬達156的第三實施方式。圖示的氣動馬達156包 括機械致動的滑閥158和160、排氣消音器162和具有磁制動裝置的主閥52, 所述主閥由磁體170和172以及鐵磁心軸164形成。磁體170和172可使得心 軸164磁保持在心軸164滑動在其內(nèi)的套筒116的相對端直到枳4成致動的滑閥 158或者160的氣流壓力克服該^茲制動裝置。當空氣馬達活塞48機械地接觸 到閥構(gòu)件174時，才幾械致動的操縱閥158和160可選擇地將空氣壓力施加到心 軸164的頂部或者底部。主閥52也可包括吸振襯墊166和168,其構(gòu)成為用 于緩沖當心軸164到達套筒116的頂部或者底部時的沖擊。吸振襯墊166和 168可由聚亞安酯、橡膠或者其它合適的材料制成。在本實施方式中，吸振襯 墊166和168設(shè)置在磁體170和172以及心軸164之間。吸振村墊166和168 的厚度可結(jié)合考慮磁體170和172的強度來進行選擇，從而使磁體170和172 可保持心軸164，直到從機械致動的操縱閥158或者160接收到氣動信號。
雖然在本文中僅圖示和說明了本發(fā)明的某些特征，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言可進行許多變型和改變。因此可以理解，隨附的權(quán)利要求書是用來覆蓋 落在本發(fā)明的實際精神范圍內(nèi)的所有這樣的變型和改變。
1權(quán)利要求
1.一種馬達，其包括活塞，其設(shè)置在汽缸中；以及閥，其構(gòu)成為用于控制進入汽缸的流體流動，其中，所述閥包括殼體；閥構(gòu)件，其設(shè)置在所述殼體中；以及磁制動裝置，其構(gòu)成為用于通過向所述閥構(gòu)件施加磁力而阻擋所述閥構(gòu)件在所述殼體中的運動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述閥構(gòu)件包括滑閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述閥包括吸振器，所述吸振器 設(shè)置在所述殼體中所述閥構(gòu)件移動所通過路徑的端部的附近。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬達，其中，所述吸振器包含聚亞安酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述閥是主閥，所述主閥構(gòu)成為 用于使氣流在所述活塞的相對側(cè)之間交替流轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述閥構(gòu)件直接抵靠所述殼體密 封，不需在其間設(shè)置密封構(gòu)件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述殼體通過第一流體通道聯(lián)接 到所述汽缸的第 一側(cè)，并通過第二流體通道聯(lián)接到所述汽缸的第二側(cè)，其中， 所述第 一側(cè)是在與所述第二側(cè)不同的所述活塞側(cè)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述磁制動裝置包括聯(lián)接到所述 殼體上的靜磁體和聯(lián)接到所述閥構(gòu)件上的運動磁體，所述運動磁體與所述閥構(gòu) 件一起運動，并且所述運動磁體和所述靜磁體被定向成使它們反性的磁極互相 面對。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述磁制動裝置包括聯(lián)接到所述 殼體的磁體，并且所述閥構(gòu)件包括磁響應(yīng)材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達，其中，所述石茲響應(yīng)材料包括鐵磁材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其中，所述磁制動裝置包括聯(lián)接到所述 閥構(gòu)件上的磁體和聯(lián)接到所述殼體上的磁響應(yīng)材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達，其包括另一個磁制動裝置，其中，所述 磁制動裝置設(shè)置在所述閥構(gòu)件的相對側(cè)上。
全文摘要
一種馬達，其包括設(shè)置在汽缸(42)中的活塞(48)以及構(gòu)成用于控制進入所述汽缸的流體流動的閥(38)。在有些實施方式中，所述閥具有殼體、設(shè)置在所述殼體中的閥構(gòu)件以及構(gòu)成用于阻擋所述閥構(gòu)件在所述殼體中運動的磁制動裝置。
文檔編號F15B15/20GK101680467SQ200880015089
公開日2010年3月24日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者克里斯托夫·L.·斯特朗 申請人:伊利諾斯工具制品有限公司