CN1806163A - 压力平衡装置 - Google Patents

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C·格拉德威尔
M·亨明斯
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Abstract

一种压力平衡装置，适于可操作地连接到一个壳体上，该装置包括一个空气通道，当该装置与壳体相连时，该空气通道为壳体内部与外界大气提供了流体连通，该空气通道包括一个阻挡壁，该阻挡壁包括一个可形成微粒过滤器的透气膜。

Description

压力平衡装置
技术领域
本发明涉及一种压力平衡装置，其适于与一壳体可操作连接，确保在操作时该壳体内的压力总是大致等于外界气压。
背景技术
在许多情况中，例如电子设备、印刷电路、气压控制电路以及液压控制电路等敏感设备都是在露天环境中使用的，而这些设备必须进行保护。在多种情况下，通过将整个设备装入一个与外界环境完全密封的保护壳体中来解决这个问题。然而，当所要保护的设备包括需要对大气压进行响应的压力元件或传感器时，则上述解决方案就不可行了。当然，大气压力会随着大气状况而进行改变，这个问题在该设备使用在一辆海拔高度在整个行程中都是变化的车辆中时更为复杂。在这种情况下，必须使保护壳体内部通过一通风口或者压力平衡装置与外部大气相连通，从而保证该保护壳体内的压力大致维持在大气压。
特别是，当安装在例如轨道车这种车辆上时，壳体以及通风口会处于很恶劣的环境中，包括灰尘及水，必须防止这些杂质通过压力平衡装置进入到壳体中，以保护壳体内部装置不受损坏。
本发明试图寻找一种解决上述问题的方案，特别但是不是必须的，通过提供一种用于一壳体的压力平衡装置，其可以满足BS EN60529：1992 IP 66的要求。IP 66是一种仪器保护的工业标准，第一位数字表示防护固体物质的水平，6是不能进入灰尘，第二位数字表示防护液体物质的水平，6是能够抵挡水的强力喷射。
发明内容
根据本发明，提供了一种压力平衡装置，适于可操作地连接到一个壳体上，该装置包括一个空气通道，当该装置与壳体相连时，该空气通道为壳体内部与外界大气提供了流体连通，该空气通道包括一个阻挡壁，该阻挡壁包括一个可形成微粒过滤器的透气膜。
优选地，该阻挡壁延伸横过空气通道并且沿该通道延伸一预定距离，从而使其受到气流作用的面积大于通道的横截面积。
优选地，该装置具有一用于该阻挡壁的支架，该支架可密封地插入到壳体壁上的一个孔中，所述空气通道部分由所述孔形成。
该透气膜优选形成了一个微粒过滤器，其可以由聚合物材料制成。
优选地，该阻挡壁还形成了一个防水壁，以阻止水进入壳体。该装置还可以包括阻止水进入空气通道的隔板装置。当该装置包括一个用于阻挡壁的支架时，该隔板可用于将该支架夹紧固定到壳体上。
该装置优选包括一与第一空气通道平行的第二空气通道，以排出壳体内的空气，该第二空气通道包括一单向排气阀，其允许空气从所述第二空气通道流出壳体但防止空气从所述第二空气通道流入壳体。优选地，该第二空气通道形成在所说支架上，该单向排气阀包括一个可被偏压以关闭所述第二空气通道的弹性隔膜，并且可被朝向壳体流动的空气推动到一个闭合位置上，被流出壳体的空气弹性偏压以处于打开位置。
附图说明
下面通过举例的方式参照附图描述本发明的一个优选实施例，附图中：
图1示出了一压力平衡装置的剖面图，
图2示出了一通风口布置和一密封壳体的示意图。
具体实施方式
现在参考图2，其示出了本发明实施例的一种示意性布局，以在密封壳体1与大气之间提供压力平衡。该压力平衡装置包括一允许空气从壳体内部流入流出的透气装置2，和一个允许空气从壳体1内部流出但阻止空气流入壳体1的单向排气阀3。
现在参考图1，其示出了一安装在密封壳体1壁4上的压力平衡装置2的剖面图。在该具体实施例中，密封壳体包括一个用在铁路制动系统中的、用气压操纵的制动控制阀的外壳4，该制动系统包括表压传感组件，但是在此就不进行详细介绍了。
外壳壁4具有一台阶孔5，该台阶孔5提供了一具有暴露在大气压中的进口7和通向壳体内部的出口8的空气通道6。孔5的大直径部分5a具有一个环形支架9，该支架9具有一个中心开口10和多个轴向延伸的孔11，中心开口限定出了第一空气通道6，孔11围绕支架9布置在一个直径比壳体台阶孔5的小直径部分小的位置上，其形成了第二空气通道。
在支架9通向壳体内部的那一侧上，通过一透气膜12封住第一空气通道，该透气膜沿着空气通道6的轴向方向朝着壳体1内部延伸，从而使经受通道空气的膜的表面积实质上大于支架9的开口10的横截面积。膜12由一种微孔聚合物制成，其可以透过空气但还是一个微粒过滤装置，可以防止任何灰尘通过空气通道6进入壳体。一种合适的材料是W L Gore有限公司出售的商标为GORE-TEX的材料。该膜预制成一种半刚性的状态，从而使其可以盖在支架9上并保持其安装状态时的形状，在安装状态下其可以卡箍(clip-fastened)在支架9的开口10中以便于组装。支架9在台阶孔5a中通过一环形密封圈13进行密封，该密封圈位于支架9和台阶孔5的肩部14之间，同时另一个环形密封圈15位于支架9的开口壁与膜12之间，以防止空气越过膜12进入。在支架9的外侧上是一个弹性环形硅橡胶隔膜16，其被隔板17通过一垫圈18来夹紧定位，该隔板17通过螺钉19固定在壳体壁的外表面上。
隔膜16为孔11所形成的第二空气通道形成了一个单向阀。隔膜16处于正常位置时顶住支架9的表面，以封住第二空气通道，如图所示。当大量空气从壳体1内部向大气流出时，弹性隔膜偏转从而打开第二空气通道。当没有大量空气时，该隔膜处于其闭合位置以封住该第二空气通道，但是如果空气朝向壳体内部向内流动时，较高的外部压力促使隔膜16顶住支架9的表面，从而牢牢地并气密地封住孔11。通过这种方式，在正常环境下，该装置可以平衡由于大气条件以及车辆海拔高度变化所引起的小幅压差波动，第二空气通道保持闭合，但是当比如制动系统发生故障而导致在壳体内部产生高压时，这种高压可以通过第二空气通道排出，从而减小对阻挡壁12产生损坏的危险。
隔板17具有一向外伸出的锥台形部分20，其与支架的开口6轴向对齐，并且具有一个中心孔21，空气可以通过该中心孔流入压力平衡装置。在隔板之外还用一个通道形隔板22罩住，该隔板22也固定到壳体外壳4上。
工作时，壳体内部压力通过空气以适当的方向穿过阻挡壁12而被保持为大气压。膜的微粒过滤特性可以防止任何灰尘进入壳体。在工作状态下，当安装到一铁路车辆上时，如果车辆比如以高速穿过静止的水区时，壳体1会受到水的冲击，其中水会以射流的形式用很大的力撞击外壳。为了防止这种撞击直接作用在所述设计用来防止水通过的膜上，通过通道形隔板22来设置第一道防线，其可以防止水的撞击直接作用在所述膜上。水可以沿着该通道在第一空气通道6轴线的横向方向上流动，从而如果水要进入该空气通道其必须转向90度，并在撞击到膜12之前穿过内层隔板17的开口向上流动。通过这种方式，水的主要作用力在接触到膜之前就被偏转或者被分散，从而减小了破坏膜的可能，也减小了水撞破膜进入的可能性。由于膜的孔比水分子小，所以可以防止水穿过膜12进入壳体内部。
由支架上的多个孔形成的第二空气通道通常由环形隔膜16封闭的，但是如果壳体内部压力迅速升高，比如由于气压制动回路故障时，空气可以从第二空气通道中流出，迫使隔膜16处于打开位置，从而防止过高的空气压力损坏膜12。
尽管是参照铁路制动系统进行描述的，但是应当理解本发明可以应用到多中其它类型的需要保护的装置上。尽管该装置是用于平衡壳体内与大气的压力，但是其也可以用于其它种气体用在其它环境中的装置上。

Claims (10)

1.一种压力平衡装置，适于可操作地连接到一个壳体上，该装置包括一个空气通道，当该装置与壳体相连时，该空气通道为壳体内部与外界大气提供了流体连通，该空气通道包括一个阻挡壁，该阻挡壁包括一个可形成微粒过滤器的透气膜。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于该阻挡壁延伸横过空气通道并且沿该通道延伸一预定距离，从而使其受到气流作用的面积大于通道的横截面积。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于具有一用于该阻挡壁的支架，该支架可密封地插入到壳体壁上的一个孔中，所述空气通道部分由所述孔形成。
4.按照权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于该透气膜形成了一个微粒过滤器。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于该过滤器由聚合物材料制成。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于该阻挡壁还形成了一个防水壁，以阻止水进入壳体。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于还包括阻止水进入所述空气通道的隔板装置。
8.按照权利要求3至7中任一项所述的装置，其特征在于该隔板装置用于将所述支架夹紧固定到壳体上。
9.一种根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于包括一与第一空气通道平行的第二空气通道，以排出壳体的空气，该第二空气通道包括一单向排气阀，其允许空气从所述第二空气通道流出壳体但防止空气从所述第二空气通道流入壳体。
10.按照权利要求9的装置，其特征在于该第二空气通道形成在所说支架上，该单向排气阀包括一个弹性隔膜，其可被偏压以关闭所述第二空气通道，并且可被朝向壳体流动的空气推动到一个闭合位置上，以及被流出壳体的空气克服弹性偏压作用而被打开。
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