自通风活塞孔塞相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月10日提交的序列号为No.14/202,001
的美国发明专利申请以及于2013年3月13日提交的序列号为
No.61/780,544的美国临时专利申请的优先权。在此，这些优先权申请
的全部内容在与本申请保持一致的程度上以援引的方式并入本申请。
技术领域
往复式压缩机(例如，高速往复式压缩机)是容积式压缩机的一
个示例，所述容积式压缩机使用由曲轴驱动的一个或者多个活塞，以
便在高压条件下输送工作流体(例如，气体)。通常，活塞是中空的并
且在其中具有腔。往复式压缩机典型地操作以输送压力介于约50psi
至约2000psi之间的压缩气体。由于这种高压操作，气体可以进入到
活塞的腔中，并且腔中的气体压力可以随着时间增大。
通常，按照由美国石油学会(API)提出的安全标准，必须使任
何室或者腔通风(例如，使腔中的压力与外部压力相等)。另外，为了
避免部件的过度磨损，室或者腔内的任何碎片，诸如铸砂、砂砾、因
机械加工产生的碎片等包含在室或者腔内并且不应离开腔。为了满足
这些要求，活塞阀或者孔塞典型地安装在活塞的外表面上，以便通过
为活塞腔中的气体提供离开活塞腔的流动路径而使活塞腔通风。
图1A示出了传统活塞孔塞100的横截面图。图1B示出了活塞
110的横截面图，其中活塞孔塞100安装在由活塞110的外表面124
限定的孔塞孔128中。参照图1A和1B，活塞孔塞100具有轴向布置
在通孔108中的球体102和弹簧104，所述通孔由活塞孔塞100轴向
限定。球体102和弹簧104经由紧固件106固定在通孔108中。活塞
110布置成在缸体112的孔径114中轴向往复运动。流体室116由活塞
110和孔径114形成。活塞110的内表面126暴露于流体室116。流体
室116中的气体可以从流体室116进入到活塞腔111中。当安装时，
活塞孔塞100的底表面122暴露于活塞腔111，活塞孔塞100的顶表
面120可以与活塞110的外表面124齐平。当活塞腔111中的气体的
压力达到或者超过预定值时，球体102离开其座部(所述座部例如经
由通孔108的肩部形成)，活塞腔111中的气体经由活塞孔塞100逸出。
通孔108提供了用于使活塞腔111中的气体逸出的直的(共线)流动
路径。
因为活塞孔塞100的通孔108形成直的(共线)流动路径118，
所以活塞腔111内的碎片连同活塞腔111中的气体一起离开。而且，
往复式压缩机的高速高压操作可以导致弹簧104的频繁断裂。因为穿
过活塞孔塞100的流动路径118是共线的并且沿着活塞110在缸体112
中的运动方向延伸，所以弹簧残片也可以经由通孔108离开活塞孔塞
100。
因此，需要一种活塞孔塞，所述活塞孔塞使活塞腔通风并且还避
免碎片离开活塞。
发明内容
本公开的实施例可以提供一种活塞孔塞。活塞孔塞可以具有圆柱
体，所述圆柱体具有纵向轴线和外圆柱表面，所述外圆柱表面在第一
表面和第二表面之间纵向延伸。第二表面可以与第一表面相对。外圆
柱表面可以限定向内径向延伸的孔。孔可以具有垂直于圆柱体的纵向
轴线的中心轴线。活塞孔塞还可以包括均由圆柱体限定的第一通道和
第二通道。第一通道可以与第一表面和孔流体连通。第二通道可以与
第二表面和孔流体连通。第一通道、第二通道和孔的至少一部分可以
形成非共线流动路径。
本公开的实施例可以提供一种用于调节流体的流动的阀。阀可以
限定进口通道，所述进口通道构造成接收流体。进口通道可以终止于
孔，所述孔限定在阀中并且从阀的外表面向内径向延伸。孔可以具有
垂直于阀的纵向轴线的中心轴线。阀还可以限定出口通道，所述出口
通道构造成排出流体。出口通道也可以终止于孔。进口通道、孔和出
口通道可以形成非共线流动路径。
本公开的实施例可以提供一种往复式压缩机。往复式压缩机可以
包括具有孔径的壳体、可滑动地布置在孔径中的活塞和布置在活塞中
的活塞孔塞。活塞和孔径可以在它们之间限定室。活塞可以具有与室
流体连通的内表面和与内表面相对的外表面。活塞孔塞可以布置在限
定在活塞的外表面上的孔塞孔中。活塞孔塞可以经由活塞孔塞和孔塞
孔之间的过盈配合而保持在孔塞孔中。此外，活塞孔塞可以限定非共
线流动路径，所述非共线流动路径构造成限制非流体物质通过其中。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述，将更好地理解本公开。应当强
调的是，根据工业中的标准惯例，不必按照比例绘制多种特征。实际
上，为了讨论的清楚，可以任意增加或者减小多种特征的尺寸。附图
中：
图1A示出了传统活塞孔塞的横截面图。
图1B示出了在其中安装有图1A的传统活塞孔塞的活塞的横截面
图。
图2A示出了根据所公开的示例性实施例的活塞孔塞的俯视图。
图2B示出了根据所公开的示例性实施例的图2A的活塞孔塞的横
截面图。
图2C示出了根据所公开的示例性实施例的、移除了球体、弹簧
和紧固件的图2A和图2B的活塞孔塞。
图3A示出了根据所公开的示例性实施例的、具有直螺纹的图2A
至图2C的活塞孔塞。
图3B示出了根据所公开的示例性实施例的、具有锥螺纹的图2A
至图2C的活塞孔塞。
具体实施方式
应当理解的是，以下公开描述了若干示例性实施例，用于实施本
发明的不同特征、结构或者功能。在下文中描述了组件、布置方案和
构造的示例性实施例以便简化本公开；然而，这些示例性实施例仅作
为示例提供而不旨在限制本发明的范围。另外，本公开可以在本文所
提供的附图和多个示例性实施例中重复附图标记和/或字母。这种重复
是出于简化和清楚的目的，其自身并不表示在多个附图中讨论的多个
示例性实施例和/或构造之间的关系。而且，在下文说明书中，在第二
特征的基础上形成第一特征可以包括直接接触地形成第一和第二特征
的实施例，还可以包括在第一和第二特征之间可以插置地形成额外特
征使得第一和第二特征不直接接触的实施例。最后，下文呈现的示例
性实施例可以以任何组合方式组合、即来自一个示例性实施例的任何
元件可以用于任何其它示例性实施例，而不背离本公开的范围。
另外，在下文说明和权利要求中使用特定术语指代特定组件。作
为本领域技术人员，多种实体可以通过不同名称指代同一组件，像这
样，除非本文明确限定，否则本文描述的元件的命名惯例并不旨在限
制本发明的范围。此外，本文所使用的命名惯例并不旨在区分名称不
同但是功能相同的组件。另外，在以下讨论和权利要求中，以开放的
方式使用术语“包括”和“包含”，因此“包括”和“包含”应当理解为表示
“包括、但不局限于”。除非明确说明，本公开中的所有数值均可以是
精确值或者近似值。相应地，本公开的多种实施例可以偏离本文所公
开的数量、值和范围而不背离预期范围。而且，当应用在权利要求或
者说明书中时，除非本文明确说明，否则术语“或者”旨在涵盖排他和
包含的情况，即“A或者B”旨在与“A和B中的至少一个”同义。
图2A示出了根据所公开的示例性实施例的活塞阀或者孔塞200
的俯视图。活塞孔塞200可以具有大体圆柱体，所述圆柱体限定纵向
轴线202(图2C)并且具有顶表面204、底表面206(图2B和2C)
以及外圆柱表面208。虚像还示出了经由紧固件106固定在活塞孔塞
200中的球体102和弹簧104。紧固件106可以是任何可以将球体102
和弹簧104固定在活塞孔塞200的局部钻孔210(见下文)中的传统
紧固件，诸如螺丝、螺母、孔塞等。
图2B示出了根据所公开的示例性实施例的、沿着图2A中的线
2B-2B获得的活塞孔塞200的截面图。活塞孔塞200可以限定具有垂
直于活塞孔塞200的纵向轴线202(图2C)的中心轴线212的盲孔或
者局部钻孔210。盲孔或者局部钻孔可以代表被铰、钻或者铣至特定
深度因此没有穿透工件(本文为活塞孔塞200)的另一侧的孔。局部
钻孔210可以至少部分地由活塞孔塞200的外圆柱表面208限定。如
图所示，第一通道214可以形成在活塞孔塞200中。第一通道214可
以与活塞孔塞200的局部钻孔210和顶表面204流体连通。暂时回到
图2A，图2A示出了第一通道214在活塞孔塞200的顶表面204上的
开口。参照图2B，第二通道216可以形成在活塞孔塞200中。如图所
示，第二通道216可以是与活塞孔塞200的局部钻孔210的底部218
以及底表面206流体连通的L形通道。
如图2B、更清楚地如图2C所示，局部钻孔210的底部218可以
与局部钻孔210的内侧壁228限定角α(图2C)，从而提供用于球体
102的座部。在示例性实施例中，角α为约118°；然而，本文考虑角
α大于或者小于118°的实施例。相应地，在实施例中，角α可以介于
约114°至约120°之间。图2C示出了图2B的活塞孔塞200，其中移除
球体102、弹簧104和紧固件106。图2C示出了由第一通道214、第
二通道216和局部钻孔210的至少一部分形成的流动路径220。
如图2B和2C所示，活塞孔塞200中的流动路径220不是直的或
者共线的(例如，包括弯曲或者转弯部分)。相反地，传统活塞孔塞
100中的流动路径118是穿过活塞孔塞100的直的(共线)路径。也
称作迷宫型流动路径的流动路径220可以避免碎片和其它非流体物质
(例如，除了气体或液体之外的物质)离开活塞110。此外，球体102
和弹簧104在局部钻孔210中的定向(垂直于活塞110的运动和纵向
轴线202)可以减小作用在球体102和弹簧104上的惯性力，因此降
低弹簧104的故障率。
如图2A至2C所示，活塞孔塞200的顶表面204可以具有凹口
222，所述凹口设计成有助于将活塞孔塞200旋拧到活塞110中。应当
注意的是，当安装在活塞100中时，活塞孔塞200可以以与活塞110
中的活塞孔塞100相同的方式定向，活塞孔塞200的顶表面204可以
与活塞110的外表面124齐平。
图3A示出了根据所公开的示例性实施例的、在外圆柱表面208
上具有直螺纹224的活塞孔塞200。直螺纹224可以是非标准直螺纹。
如已知的，按照由国际标准制定机构、例如国际标准化组织(ISO)
提出的标准计算螺纹牙形，诸如螺纹大径、螺距直径等。具有基于这
些标准的牙形的直螺纹可以称作标准直螺纹。在本案中，直螺纹224
是非标准直螺纹，这是因为直螺纹224的牙形可以不遵守所限定的标
准。例如，直螺纹224的螺距直径可以大于按照标准计算的螺距直径。
在另一示例性实施例中，螺纹大径或者任何其它螺纹牙形可以与所限
定的标准不同，以便产生非标准直螺纹。
然而，活塞110的孔塞孔128中的螺纹可以是标准直螺纹(例如，
三级螺纹)。结果，当活塞孔塞200旋拧在活塞110中时，孔塞孔128
的标准螺纹和活塞孔塞200的非标准螺纹之间的相互作用可以在孔塞
孔和活塞孔塞之间提供过盈配合。作为过盈配合的结果，活塞孔塞200
可以固定在活塞110中而不需要使用任何额外的机械和/或化学方法。
相反地，因为传统活塞孔塞100具有标准螺纹，所以需要额外的机械
和/或化学方法以便将传统活塞孔塞100固定在活塞110中。例如，额
外的机械方法可以包括锤击活塞孔塞100，以便将活塞孔塞100固定
在活塞110中。因为不需要额外的机械和/或化学方法来固定活塞孔塞
200，所以可以缩短制造时间。
图3B示出了根据所公开的示例性实施例的、具有由美国标准圆
锥管螺纹(NPT)标准限定的锥螺纹226的活塞孔塞200。当使用具
有锥螺纹的活塞孔塞时，孔塞孔中的螺纹也可以相应地呈锥形以便接
收活塞孔塞。与标准直螺纹相比，锥螺纹226会在旋拧时拉紧，因此
形成液密密封。无论活塞孔塞200上的螺纹类型如何，应当注意的是，
当安装时，活塞孔塞200的顶表面204与活塞110的外表面124齐平。
前述内容概述了若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更
好地理解本公开。本领域技术人员应当理解的是，可以方便地将本公
开用作设计或修改其它用于实施本文所介绍的实施例的相同目的和/
或实现相同优势的过程和结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，
这种等同构造不会背离本公开的精神和范围，并且在此可以作出多种
修改、替代和改变方案而不背离本公开的精神和范围。