CN101495789A - 绝热的阀致动器 - Google Patents

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CN101495789A CNA2007800281037A CN200780028103A CN101495789A CN 101495789 A CN101495789 A CN 101495789A CN A2007800281037 A CNA2007800281037 A CN A2007800281037A CN 200780028103 A CN200780028103 A CN 200780028103A CN 101495789 A CN101495789 A CN 101495789A
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Abstract

一种排气门组件(10)，包括阀体、在阀体内由阀杆(14)支撑的阀(12)、和使阀相对于阀体移动以控制废气流的致动器(18)。致动器通过联动机构(30)与阀热绝缘，该联动机构(30)与废气流配合以使阀在打开位置与关闭位置之间移动。致动器临时性地接触联动机构以启动打开运动和关闭运动，但是随后当废气流在阀上施加力从而将阀移至完全打开位置或完全关闭位置时，致动器移动脱离与联动机构的接触。联动机构与致动器之间的这种临时性接触减少了从阀传递至致动器的热量。

Description

绝热的阀致动器
技术领域
本发明涉及一种能够绝热致动器，其具有对排气门的临时性接触联动机构，该致动器能够减小从排气门传递至致动器的热量。
背景技术
排气门组件包括在排气管内支撑于阀杆上的瓣阀。从外部安装至瓣阀的致动器驱动阀杆以使瓣阀在排气管内移动从而控制废气流。致动器包括诸如电动机或螺线管等电致动器，或者例如真空致动器。
每种类型的致动器都有工作温度极限。流经排气管的废气会达到非常高的温度。不利的是，这些高温会经由阀杆传递至致动器，从而对致动器的工作造成不利影响。
一种建议的解决方案是增加阀杆的长度以减小致动器处的温度。然而，增加阀杆长度会造成排气门组件的总体结构更为复杂和庞大，这是不期望的。进一步地，调节致动器的温度极限会增大排气门组件的成本。
所以，需要一种改进的排气门组件，其能够减小从阀传递至致动器的热量，同时还能够提供更灵活且紧凑的设计结构。
发明内容
一种排气门组件，其包括能够减小从阀传递至致动器的热量的绝热致动器。该致动器临时性地接触联接至阀的联动机构，从而启动阀的打开运动或关闭运动。
在一个示例中，该排气门组件包括阀体和支撑在阀杆上以在阀体内运动的阀。致动器在打开位置与关闭位置之间移动阀体内的阀。联动机构在远离阀的位置联接至阀杆。致动器仅接触联动机构以启动阀的打开运动和关闭运动，并随后在废气流使阀继续移至完全打开位置或完全关闭位置中的一个时，该致动器移动脱离与联动机构的接触以使致动器与阀热绝缘。
在一种结构中，联动机构包括绕着阀轴线枢转的阀动装置〔valvegear〕，该阀动装置至少具有第一齿和第二齿。致动器包括绕着致动器轴线枢转的臂。在一个示例中，致动器轴线和阀轴线彼此偏置。臂接触第一齿以启动阀的打开运动，并接触第二齿以启动关闭运动。当阀处于打开位置时第一齿接合第一阀门挡块，当阀处于关闭位置时第二齿接合第二阀门挡块。
联动机构与致动器的臂之间的临时性接触用于减小沿着阀杆从阀到致动器的热传递。本发明的这些以及其它特征能够通过参阅下面的说明书和附图而得到最佳的理解，接下来是附图说明。
附图说明
图1是具体表现本发明的排气门组件的立体图。
图2是图1中的排气门组件处于打开位置时的示意性侧视图。
图3是图1中的排气门组件处于关闭位置时的示意性侧视图。
图4是启动关闭运动的致动器的示意性侧视图。
图5是在关闭过程中扭矩方向变换的示意性侧视图。
图6是当排气门组件移至完全关闭位置时移动脱离与联动机构的接触的致动器的示意性侧视图。
图7是启动打开运动的致动器的示意性侧视图。
图8是当排气门组件移至完全打开位置时移动脱离与联动机构的接触的致动器的示意性侧视图。
具体实施方式
在图1中排气门组件总体上以10标示。排气门组件10包括支撑在阀杆14上的阀12。在所示的示例中，阀12包括安装在阀壳体或阀体16内的瓣阀，该阀壳体或阀体16包括管。阀体16是排气系统部件的一部分，废气流经该阀体16。
致动器18用于启动阀12在打开位置与关闭位置之间的运动。阀12绕着阀杆14限定的轴线20枢转。阀12固定至阀杆14，使得阀杆14与阀12一起绕着轴线20枢转。致动器18可以是任何类型的致动器，例如电致动器或真空致动器等。在所示的示例中，致动器18包括诸如电动机或螺线管等电致动器。控制器22与致动器18配合从而通过改变阀12的位置来控制流过阀体16的废气流，这点是公知的。
在操作过程中，阀体16中的废气会达到非常高的温度。所以，阀12便会暴露于高热量。在传统结构中，致动器18直接联接至阀杆14，热量沿着阀杆14从阀12传递至致动器18。如果传热水平太高，致动器18的性能将受到不利影响。为了减小传递至致动器18的热量，本发明利用联动机构30使致动器18与阀12热绝缘，从而减小从阀12传递至致动器18的热量。
如图所示，联动机构30包括阀动装置32，该阀动装置32至少包括第一齿34和第二齿36。阀动装置32在远离阀12的位置固定至阀杆14并绕着轴线20旋转。阀12在阀体16限定的管内旋转，阀杆14延伸出阀体16进入连接至阀体16的阀杆壳体38。阀动装置32在阀杆壳体38内的某位置处安装至阀杆14。
致动器18包括限定致动器轴线42的输出轴40。臂44联接至输出轴40。臂44随着输出轴40一起绕致动器轴线42枢转。在所示的示例中，致动器轴线42和阀12的轴线20彼此平行并且相互偏置。
臂44能够临时性地接触第一齿34和第二齿36以启动阀12的打开运动和关闭运动。臂44移动脱离与第一齿34和第二齿36的接触，废气流向阀12施加力从而继续将阀12移至完全打开位置或完全关闭位置，而无需来自致动器18的任何附加输入。这将在下面进行更为详细的论述。
图2示出了处于打开位置的阀12，废气流以箭头50表示。应该注意，阀12定位成相对于水平轴线52略微倾斜。在所示的示例中，阀12以大约五度的冲角A进行定位，然而，可以根据应用场合使用其它角度。在该位置，废气流50在阀12上施加载荷，因此导致沿顺时针方向绕着轴线20施加合成扭矩T。该合成扭矩T将阀12保持在打开位置，而无需来自致动器18的任何助力。
进一步地，当处于打开位置时，第一齿34抵靠着第一阀门挡块60。第一阀门挡块60在阀12从关闭位置移向打开位置时防止阀12过度旋转。
图3示出了处于关闭位置的阀12。阀12在处于关闭位置时相对于竖直轴线62形成角度B。同样，该角度B根据应用场合而改变。在该位置，废气流50在阀12上施加载荷，因此导致沿逆时针方向绕着轴线20施加合成扭矩T。该合成扭矩T将阀12保持在关闭位置，而无需来自致动器18的任何助力。
当处于关闭位置时，第二齿36抵靠着第二阀门挡块64。第二阀门挡块64在阀12从打开位置移向关闭位置时防止阀12过度旋转。阀动装置32是能够在第一阀门挡块60与第二阀门挡块64之间来回枢转的枢转构件。所以，第一阀门挡块60与第二阀门挡块64防止了阀动装置32绕轴线20旋转360度。
如上文所讨论的，致动器18的臂44能够临时性地接触第一齿34和第二齿36中的一个以启动打开运动或关闭运动。在图4中，臂44绕着致动器轴线42沿顺时针方向枢转以接触第二齿36从而启动关闭运动。臂44与第二齿36之间的接触使得阀动装置32绕着轴线20沿逆时针方向枢转，这使得阀杆14和阀12同样绕着轴线20沿逆时针方向枢转。
如图5所示，臂44继续枢转，并且在阀12的合成扭矩T从顺时针方向(图4)变为逆时针方向(图5)时与第二齿36保持接触。臂44随后如图6所示移动脱离与第二齿36的接触，废气流50使阀12移至完全关闭位置(图3)。
当阀12从关闭位置移向打开位置时将发生相反的情形。如图7所示，臂44绕着致动器轴线42沿逆时针方向枢转并移动进入与第一齿34接触的状态以启动阀12的打开运动。该接触使得阀动装置32绕着轴线20沿顺时针方向枢转，这使得阀杆14和阀12同样绕着轴线20沿顺时针方向枢转。
臂44继续枢转，并且在阀12的合成扭矩T从逆时针方向(图7)变为顺时针方向(图8)时与第一齿34保持接触。臂44随后移动脱离与第一齿34的接触，废气流50使阀12移至完全打开位置(图2)。
所以，通过利用流过阀体16的废气流的流体动力，结合阀杆和阀的几何构造，致动器18无需在完全打开位置和完全关闭位置直接接触阀杆14。然而，致动器18仍然能够用于使阀12在打开位置与关闭位置之间移动。致动器18仅在足以使阀12转过合成扭矩T改变方向的点的时间内与阀12和阀杆14接触(通过阀动装置)。所以，由于致动器与阀12之间的接触是有限的，所以致动器18经受的最高温度明显小于阀12与致动器18之间持续接触的情形。这样一来，致动器18能够因为受到较低的温度而被简化，或者阀体16能够制造得更紧凑，因为不再需要增加阀杆长度以使致动器远离阀门。
尽管已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域普通技术人员将会意识到，能够在本发明的范围内作出一些改型。为此，应当研究所附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (16)

1、一种排气门组件，包括：
阀体；
阀，其支撑在阀杆上以在所述阀体内运动；
致动器，其在打开位置与关闭位置之间移动所述阀体内的所述阀；和
联动机构，其联接至所述阀杆，其中，所述致动器接触所述联动机构以启动所述阀的打开运动和关闭运动，并且随后在废气流继续使所述阀移至打开位置或关闭位置中的一个时所述致动器移动脱离与所述联动机构的接触以使所述致动器与所述阀热绝缘。
2、根据权利要求1所述的排气门组件，其中，所述联动机构包括至少具有第一齿和第二齿的阀动装置，所述致动器临时性地接触所述第一齿以启动打开运动以及临时性地接触所述第二齿以启动关闭运动。
3、根据权利要求2所述的排气门组件，其中，所述致动器包括绕着致动器轴线枢转的臂，并且所述阀和所述第一齿及第二齿绕着由所述阀杆限定的阀轴线枢转。
4、根据权利要求3所述的排气门组件，其中，所述阀轴线与所述致动器轴线偏置。
5、根据权利要求3所述的排气门组件，还包括第一阀门挡块和第二阀门挡块，其中，当所述阀处于所述打开位置时所述第一齿抵靠在所述第一阀门挡块上，以及当所述阀处于所述关闭位置时所述第二齿抵靠在所述第二阀门挡块上。
6、根据权利要求5所述的排气门组件，其中，所述废气流在所述阀上绕着所述阀轴线沿第一方向提供合成扭矩以将所述阀保持在所述打开位置。
7、根据权利要求6所述的排气门组件，其中，所述臂绕着所述致动器轴线沿第一方向枢转到与所述第二齿接触，从而通过使所述阀绕着所述阀轴线沿与所述第一方向相反的第二方向枢转而启动所述阀的关闭运动。
8、根据权利要求7所述的排气门组件，其中，所述臂绕着所述致动器轴线沿所述第一方向继续枢转，并且移动脱离与所述第二齿的接触，而所述废气流继续将所述阀推至所述关闭位置直到所述第二齿抵靠在所述第二阀门挡块上。
9、根据权利要求8所述的排气门组件，其中，所述废气流在所述阀上绕着所述阀轴线沿第二方向提供合成扭矩以将所述阀保持在所述关闭位置。
10、根据权利要求9所述的排气门组件，其中，所述臂绕着所述致动器轴线沿与所述第一方向相反的第二方向枢转并移动至与所述第一齿接触，从而通过使所述阀绕着所述阀轴线沿所述第一方向枢转而启动所述阀的打开运动。
11、根据权利要求10所述的排气门组件，其中，所述臂绕着所述致动器轴线沿所述第二方向继续枢转，并且移动脱离与所述第一齿的接触，而所述废气流继续将所述阀推至所述打开位置直到所述第一齿抵靠在所述第一阀门挡块上。
12、根据权利要求2所述的排气门组件，其中，至少一个阀门挡块限制所述阀动装置绕着由所述阀杆限定的轴线旋转360度。
13、一种使排气门组件在打开位置与关闭位置之间移动的方法，包括下列步骤：
(a)设置阀体、支撑在阀杆上以在所述阀体内运动的阀、用于控制所述阀的运动的致动器、和联接至所述阀杆的联动机构；
(b)使所述联动机构与所述致动器接触以启动所述阀的打开运动和关闭运动中的一个；和
(c)随后使所述致动器移动脱离与所述联动机构的接触，从而在废气流继续将所述阀移至所述打开位置和所述关闭位置中的一个时使所述致动器与所述阀热绝缘。
14、根据权利要求13所述的方法，其中，步骤(a)包括给所述联动机构设置阀动装置，所述阀动装置至少具有绕着阀轴线枢转的第一齿和第二齿，以及给所述致动器设置绕着致动器轴线枢转的臂；并且所述方法包括使所述第一齿与所述臂临时性地接触以启动所述打开运动，以及使所述第二齿与所述臂临时性地接触以启动所述关闭运动。
15、根据权利要求14所述的方法，其中，所述废气流在所述阀上绕着所述阀轴线沿第一方向施加合成扭矩以将所述阀保持在所述关闭位置，并且所述方法包括：使所述臂绕着所述致动器轴线沿第一方向枢转以接触所述第一齿从而通过使所述阀绕着所述阀轴线沿与所述第一方向相反的第二方向旋转而启动所述阀的打开运动；继续沿所述第一方向枢转所述臂直到所述臂移动脱离与所述第一齿的接触，以及将所述废气流施加到所述阀上以使所述阀继续移至所述打开位置直到所述第一齿接触第一阀门挡块。
16、根据权利要求15所述的方法，其中，所述废气流在所述阀上绕着所述阀轴线沿所述第二方向施加合成扭矩以将所述阀保持在所述打开位置，并且所述方法包括：使所述臂绕着所述致动器轴线沿与所述第一方向相反的所述第二方向枢转以接触所述第二齿从而通过使所述阀绕着所述阀轴线沿所述第一方向旋转而启动所述阀的关闭运动；继续使所述臂沿着所述第二方向枢转直到所述臂移动脱离与所述第二齿的接触，以及将所述废气流施加到所述阀上以使所述阀继续移至所述关闭位置直到所述第二齿接触第二阀门挡块。
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