CN102052298A - 具有球形密封元件的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于活塞泵的阀，所述阀具有阀关闭体(10)和在纵向对着阀关闭体(10)设置的阀座(20)，依据本发明，其特征在于，所述阀关闭体(10)包括圆柱形导向元件(12)和在纵向对着导向元件(12)且朝向阀座(20)的球形密封元件(14)，所述球形密封元件由导向元件(12)固定。

Description

具有球形密封元件的阀
技术领域
本发明涉及一种用于活塞泵的阀，所述阀具有阀关闭体以及在纵向对着阀关闭体设置的阀座。此外本发明还涉及用于液压系统或气动系统的具有这种阀的活塞泵以及本发明的阀的应用。
背景技术
阀以各种方式被应用在液压系统的活塞泵中，特别是车辆制动系统的活塞泵中(DE 39 07 969 A1以及DE 10 2006 048 903 A1)。在这些制动系统中，活塞泵不仅对车轮制动缸中的压力进行控制，还用于在防抱死系统(ABS)中例如使制动液从车轮制动缸回流到主制动缸中。ABS常常与防滑控制系统(ASR)相结合，在所述防滑控制系统(ASR)中同样使用了阀控制的活塞泵。通过对各个车轮的针对性制动来对车辆的横向动力产生积极影响的电子稳定程序(ESP)也使用了阀控制的活塞泵。
在车辆制动系统的活塞泵中应用的入口阀和出口阀控制流过泵的液流方向并且通常被设计成弹簧加载的止回阀。这些阀包括球形的密封体和与密封体的球形形状相配合的阀座。如果活塞泵中的压力升高，则球体被从阀座压开，阀开启，并且液体围绕球体流到接在阀后的阀室中。
如果液体流经阀，则特别是在制动装置的高压泵中作用的高压缩力和膨胀力会基于各种不同的原因产生不期望的振动和噪声。例如在各个部件的公差累加时，特别是由于阀关闭体的空间间隙，会在阀开启时产生不期望的噪声。为了减少噪声的形成，在DE 10 2006027 555 A1中描述了一种出口阀，所述出口阀具有阀关闭体和单独的盘形元件，在所述盘形元件上设置了阀座。通过使用圆盘元件确保了活塞泵的各种不同部件的部件公差在出口阀开启或关闭时不会对噪声产生造成消极的影响。
除了部件公差，在开启的出口阀的阀关闭体周围的紊流也会产生不期望的振动和噪声。这些紊流不确定地在径向操纵阀关闭体，从而阀关闭体撞向阀室的内壁。此外，在阀开启时还产生压力波动，因为压力波在阀关闭体从阀座上抬起时进行传播并在阀室中发生反射。这些压力波动不仅使阀关闭体发生振动，还引起了显著的噪声并对活塞泵和与活塞泵相连的液压部件施加机械负载。
发明内容
本发明的任务是提供一种在开启和关闭时振动情况的经优化的阀，由此降低相连的部件的机械负载。
本任务通过一种依据本发明的用于活塞泵的阀、一种依据本发明的用于液压系统和气动系统的活塞泵以及依据本发明的将阀用于减少压力波动和/或噪声产生的应用得以解决。在从属权利要求中对本发明的有利的改进方案进行了描述。由在说明书、权利要求书以及/或者附图中公开的至少两个特征构成的全部组合也落在本发明的范围内。
依据本发明，提出了一种用于活塞泵的阀，所述阀具有阀关闭体和在纵向对着阀关闭体设置的阀座，其中所述阀关闭体具有圆柱形导向元件以及在纵向对着导向元件且朝向阀座的球形密封元件，所述球形密封元件由导向元件固定或者说支撑。
本发明的构思在于：通过在开启时借助圆柱形导向元件对阀关闭体进行确定的导向，使本发明的阀的振动情况最小化。通过对阀关闭体进行确定的导向和使其振动减少，减少了与阀相连的液压或气动部件的压力波动、噪声发射和机械负载。除此以外，导向元件可以通过其纵向长度起到行程限制的作用，从而使阀关闭体的调节行程在每次开启运动时都是确定的并且是恒定的。
本发明的阀具有以下优点：即所述阀制造成本低。圆柱形的导向元件是可以选择性地作为塑料注塑件或钢成形件大批量快速且简单地并且由此便宜地制造。借助于注塑工艺可以经济地制造直接可使用且公差极小的成形件。所述密封元件能够通过如下方式简单地装配在导向元件上，即，所述密封元件例如被夹在导向元件上的卡槽(Verasterung)或其它夹持部中。基于密封元件的球形构造以及导向元件的圆柱形形状，不需要为了容纳本发明的阀而改变传统活塞泵的造型。通过导向元件的圆柱形形状可以简单地将阀关闭体简单地集成到钻出的或铣切出的盲孔中或者活塞泵的端盖中。
球形密封元件，例如球体、椭圆体、杵状体或蛋形体，具有用于密封开口的表面，所述表面在两维中至少部分是拱起的。所述拱起的表面与例如设计成内锥座的阀座共同作用，从而在密封元件紧贴在阀座上的情况下获得圆环形密封面或密封线。
根据本发明的阀的第一种有利的改进方案，所述球形密封元件是球体。所述球体关于穿过中心的每根轴线和每个转角都是旋转对称的，并且(与椭圆体不同)在球体所有的方向上都具有与密封座相配合的圆形部。
根据本发明的阀的第二种有利的改进方案，所述导向元件仅部分地包住密封元件。由此可以最优地固定密封元件，节省材料并且阀关闭体具有很小的质量。
所述阀关闭体甚至可以和以前一样由钢制成，从而所述阀关闭体具有良好的密封性和显示出很少的磨损现象。然而根据本发明的阀的一种有利的改进方案，密封元件和/或导向元件可以由塑料制成，从而使阀关闭体的质量成倍减少。除此以外，由塑料制成的密封元件还可以改善阀密封座上的磨损特性。
根据另一有利的改进方案，减小球形密封元件的直径，使所述密封元件的直径仅略大于密封座的直径。由此进一步减轻了阀关闭体的质量并且节省了材料。
根据另一有利的改进方案，导向元件具有空心圆柱形的内腔，在所述内腔中沿轴向设置了回位弹簧。所述与阀关闭体共同作用的回位弹簧至少部分位于导向元件的内部。由此本发明的阀更好地充分利用了活塞泵中的结构空间，从而能够减小活塞泵的尺寸或者结构空间可以作其他用。通过导向元件的空心圆柱形内腔进一步降低了阀关闭体的质量。
在本发明的阀中，阀关闭体的质量通过其由塑料制成、仅部分地被导向元件包住的密封元件、密封元件缩小的半径以及/或者空心圆柱形的导向元件得以明显降低。质量更轻的阀关闭体的开启脉冲在阀开启时得以明显减少，从而通过反射的脉冲波防止阀关闭体过度振动并且防止出现压力波动。通过减轻的阀关闭体能够避免活塞泵传动系中的突发的力变化和压力变化以及由此引起的噪声发射，所述噪声发射作为固体声传播到支撑的部件上并且是很难衰减的。通过改善阀的振动情况可以减少与阀相连的部件的机械负载。
不仅圆柱形导向元件而且导向元件的空心圆柱形内腔都可以具有各种不同的底面。优选的是选择圆形的底面，所述圆形底面在流体技术上能够有利地起作用并且易于提供。
在本发明的另一有利的改进方案中，导向元件具有至少一个用于固定阀关闭体的导向凸条。所述导向凸条优选地均匀分布在导向元件的周边上并且沿导向元件的轴向延伸。为了稳定的导向，所述导向凸条优选地在导向元件的近似整个轴向长度上延伸。
在一种有利的实施方式中，本发明的阀具有容纳阀关闭体的壳体，从而在导向元件的外周面和沿纵向朝向导向元件的壳体内壁之间形成了一个通道。通过所述通道，在阀开启，也就是说阀关闭体被从阀座上抬起时，液体沿轴向从阀关闭体和导向元件旁流过。
所述壳体在流动方向上在阀的后面具有流出口。优选地，流出口是在壳体中冲压出的径向槽，液体可以通过这个槽从壳体中流出。
在本发明的另一有利的改进方案中，导向元件在纵向长于密封元件的最大直径。通过阀关闭体的加长的导向使阀关闭体得到更稳定的支承并进一步减少阀关闭体的过度振动，从而进一步减少与阀相连的部件的压力波动、噪声产生和机械负载。
本发明同样还涉及一种用于液压系统或气动系统的具有本发明的阀的活塞泵。所述活塞泵除了活塞、阀、入口和出口外还至少包括一个本发明的阀。所述活塞泵优选地适用于高压系统并且被用在车辆的制动系统中，如ABS、ASP以及ESP中。在活塞泵的泵行程中，阀关闭体被从阀座上抬起，从而使液压介质从泵的压缩室中逸出，绕阀关闭体流动，由此到达阀室并且可以通过流出口从阀室中逸出。
此外，本发明还涉及特别是在液压系统或气动系统中，将本发明的阀用来减少压力波动以及/或者噪声产生的应用。通过在开启时借助于圆柱形的导向元件对阀关闭体提供确定的导向，本发明的阀的阀关闭体的振动情况被最小化。通过减少阀关闭体的振动减少了与阀相连的液压或气动部件的压力波动、噪声发射和机械负载。本发明的阀优选在压力泵、吸入泵和活塞泵中以及在高压系统例如车辆制动系统(如ABS、ASP和ESP)中，用于减少压力波动以及/或者噪声产生。
附图说明
下面将依据所附的示意图对本发明的解决方案的实施例进行详细阐述。
图中示出了本发明的阀的纵向剖视图。
具体实施方式
阀关闭体10包括空心圆柱形导向元件12和球形密封元件14。阀关闭体10的导向在轴向上通过导向元件12明显地得以扩展，并且通过卡槽16部分地包住密封元件14。所述密封元件14可以通过简单的装配步骤卡入并固定在导向元件中。通过沉入导向元件的开口端中的回位弹簧18，将阀关闭体10预紧抵靠在例如泵缸(未示出)的密封座20上。

Claims (10)

1.一种用于活塞泵的阀，所述阀具有阀关闭体(10)和在纵向对着所述阀关闭体(10)设置的阀座(20)，其特征在于，所述阀关闭体(10)包括圆柱形导向元件(12)和在纵向对着所述导向元件(12)且朝向所述阀座(20)的密封元件(14)，所述密封元件由所述导向元件(12)固定。
2.按照权利要求1所述的阀，其特征在于，所述密封元件(14)为球体。
3.按照权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述导向元件(12)部分地包住所述密封元件(14)。
4.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述导向元件(12)和/或所述密封元件(14)由塑料构成。
5.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述导向元件(12)具有空心圆柱形内腔，回位弹簧(18)轴向地布置在所述内腔中。
6.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述导向元件(12)具有至少一个用于固定阀关闭体(10)的导向凸条。
7.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述阀具有容纳所述阀关闭体(10)的壳体，从而在所述导向元件(12)的外周面和沿纵向朝向导向元件(12)的壳体内壁之间形成了一个通道。
8.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述导向元件(12)在纵向长于所述密封元件(14)的最大直径。
9.一种用于液压系统或气动系统的活塞泵，其特征在于，所述活塞泵具有按照权利要求1所述的阀。
10.一种按照权利要求1所述的阀的应用，其特征在于，所述阀用于减少压力波动和/或噪声产生。
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