[发明专利]光阑式可变阀门

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制流体流量的阀门，更具体而言，涉及一种光阑式(Iris-shaped)可变阀门，其设在管内部或管的末端以可变地调整流速随时间变化且在管内流动的诸如液体或气体的流体的流量或流压。

背景技术

包括以控制流量为目的所使用的圆盘型可变阀门的通常的控制阀门，由于开闭部的位置和被开放的流路的面积关系并不是线性，因此很难精密地控制流量。而且，在阀门内部随着流路的形状急剧变动，流速和流体的压力也急剧变化而发生湍流，随此发生较大的压力损失、流动噪音以及振动。并且，流体为液体时，在此过程中流体内的局部形成非常低的压力，因此被溶解在液体中的气体游离而存在发生气泡等问题。而且，为了控制所述通常的阀门需要用于转动旋转部位的马达等，因此控制系统的结构变复杂。

作为可变阀门的一个使用例，使用于汽车排气系统的可变阀门的圆盘型可变阀门，如图1a所示，安装于排气管的一端。安装汽车噪音器的目的是，将在引擎燃烧的高温高压脉动排气原样排放到大气中时，由于压力的急剧变动产生非常大的噪音，因此通过有步骤地减低这种排气的压力来减低排气噪音。但是存在以下问题，即，当从噪音器排出口排出的排气压力(以下，称为“背压”)变大时排气噪音变低，但同时排气阻力变大，因此存在引擎输出降低的问题。所以，在排气排出口使用可变阀门，由此在排气噪音成为问题焦点的低速区间增加背压，在引擎输出成为问题焦点的中高速区间降低背压，则可以有效地解决在噪音器的设计上经常发生的所述问题。

使用于汽车噪音器的现有圆盘型可变阀门，如图1b所示，最初，阀板被弹簧的力关闭，然后随着流量的增加而上升到背压大于弹簧的约束力时会被打开。为了将可变阀门适用于噪音器，把握根据流量的背压和弹簧的常数之间的相关关系非常重要。但是，现有圆盘型可变阀门，并不根据圆盘打开的角度，其开放面积线性增加，因此很难计算通过所述开放面积流出的流量。因此，为了把握背压和弹簧常数之间的相关关系，按照安装阀门的每个排气管的直径对引擎进行实验，通过实验找出各种实验公式，因此很难制作设计者所需的可变阀门，并将所制作的可变阀门共同用于其他的噪音器也存在制约。

并且，圆盘型可变阀门的情况，打开阀门时流路具有非常复杂的形状，因此，流体的流动急剧变动，且因流动的紊乱发生由于湍流的噪音及振动。因此，这种可变阀门的情况，虽然可以减低在引擎发生的脉动噪音，但是由于在可变阀门产生的流动噪音会增加，因此，整体上排气噪音的改善效果并不大，反而会更不好。

利用文丘里管(ventury tube)或喷嘴并用压差测量流量的现有流量计，由于用于测量压差的截面积被固定，因此，流量的测量范围较宽时并不适合。测量较宽范围的流量时，同时使用两个以上范围不同的流量计或区间局部叠合地依次进行测量。前者的情况存在因流动干扰无法将流量计接近所需的位置使用的空间上的制约，后者的情况存在测量后对叠合区间的修改以及交换流量计而导致的不便，还存在时间上的制约。

为了解决如上所述通常的控制阀门的问题点，本申请人提出过韩国专利申请号10-2007-0048965号的“光阑式主动控制可变阀门”。所述申请发明将多个光阑板以环形排列在光阑架构成整体上半球形或圆锥形的阀门，由此能安装在流体流动的管内部或管末端，并具备对由多个光阑板构成的光阑面施加预定力量的单元，可以通过控制光阑排出口的直径的方法来控制流量或流压。

本申请发明是改良所述韩国专利申请号10-2007-0048965号的发明而做出的。

发明内容

如上所述，构成利用控制阀门控制流量或流压的现有控制系统存在以下问题：即，难以线性控制流量或流压，伴随此发生较大的压力损失、流动噪音以及振动，并且控制系统变复杂。

并且，用于流量控制系统的阀门需要可变阀门，通过安装所述可变阀门，容易线性控制流量或流压，阀门内发生的压力损失变少，且流动噪音和振动的发生也少，并且可以构成简单的控制系统。

本发明是涉及解决所述技术问题的主动控制以及半主动控制流量阀门。

本发明的光阑式可变阀门为解决所述问题点，将阀门构成为将多个光阑板以环形相叠合地排列在多个光阑板形成整体上呈半球形或圆锥形光阑面的光阑式可变阀门。在阀门前方的光阑架方向形成总是保持预定入口直径的铰接，在阀门后方的光阑架的相反方向形成有开口直径变化的排出口。

本发明的光阑式可变阀门，包括：各种形态的控制单元，其对叠合形成有多个光阑板的光阑面施加预定控制力；复位单元，当解除施加于光阑面的控制力时，回复光阑排出口的大小，通过调整排出口的直径，可以控制设有所述阀门的管路的流量或流压。