CN102644777A - 旁通阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于实施在例如内燃机中的旁通阀，阀包括：阀壳体，其包括阀体孔、至少一个入口孔和至少一个出口孔；以及可动地布置在阀体孔内的阀活塞，包括第一端部、第二端部和处在这两个端部之间的用于使至少一个入口孔连接于至少一个出口孔的通道，其中第一端部和第二端部均具有前部面和后部面，它们的前部面朝向彼此而后部面朝向相反的方向。在阀活塞的第一端部和/或紧密围绕着第一端部的阀孔内表面中形成了至少一个缝隙，以允许流体流过第一端部。

Description

旁通阀

技术领域

本发明涉及一种具有改善的缓冲特性的旁通阀。为了实现所述的改善的缓冲，该旁通阀包括阀活塞，其包括第一端部、第二端部和处在这两个端部之间的通道，其中第一端部和第二端部均具有前部面和后部面，其中前部面朝向彼此而后部面朝向相反的方向。在阀活塞的第一端部和/或紧密围绕第一端部的阀孔的内表面中形成有至少一个缝隙，以允许流体流经第一端部。本发明还涉及一种包括上述旁通阀的泵，优选是旋转泵。该泵尤其可以为正排量泵。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于流体回路的旁通阀，其能表现出改善的调节特性。

通过根据如下所述的旁通阀实现了这种目的。

本发明涉及一种用于实施在例如内燃机中的旁通阀，所述阀包括：阀壳体，其包括阀体孔、至少一个入口孔和至少一个出口孔；以及可动地布置在阀体孔内的阀活塞，包括第一端部、第二端部和处在这两个端部之间的用于使至少一个入口孔连接于至少一个出口孔的通道，其中第一端部和第二端部均具有前部面和后部面，它们的前部面朝向彼此而后部面朝向相反的方向，并且其中在阀活塞的第一端部和/或紧密围绕着第一端部的阀孔内表面中形成了至少一个缝隙，以允许流体流过第一端部。

该至少一个缝隙可为穿过第一端部的孔，优选为圆形孔。它也可具有椭圆形的周边，或任何其他的周边。缝隙也可以设在第一端部的外周上的槽的形式来提供，所述槽从第一端部的前部面延伸到后部面。优选地，阀活塞由切削方法、例如车削或磨削来制造，并且在阀活塞的最终抛光之前在第一端部中进行钻孔，或者进行铣削或切槽。作为替代的是，阀活塞可由铸造方法制造，其中在铸模中已经形成了孔或槽。

如果在阀活塞的第一端部的周边上提供超过一个孔，则孔优选地均匀分布在与阀活塞的旋转轴线同轴的圆形线上，即，使得所有所述孔的中心距阀活塞的旋转轴线具有相同的距离，并且将该圆形线分成若干等份的圆弧部分。例如，如果提供有三个孔，则圆的每个部分基本上延伸过120°。优选地，所有的孔基本上为相同的形状。

在一个替代性的实施方案中，缝隙可为阀孔内表面中的槽，其中至少在内表面的这一部分中，阀活塞的第一端部可相对于阀孔运动。槽的宽度、深度和形状可针对旁通阀的特殊要求或实施情况而调整。如果提供有多于一个槽，则槽优选地均匀分布在内表面的周边上。优选地，所有的槽基本上为相同的形状。

在另一个替代性的实施方案中，缝隙可形成在阀活塞的第一端部中和阀孔的内表面中，即一个或多个缝隙可形成在第一端部中，并且一个或多个间隙可形成在阀孔的内表面中。形成在阀活塞的第一端部中的缝隙和形成在阀孔的内表面中的缝隙优选设置成彼此相邻，并且一起形成了一个部分由第一端部中的缝隙和部分由内表面中的缝隙所形成的缝隙。如果提供有多于一个的这种缝隙，则这些缝隙优选各自均匀地分布在阀活塞的周边和内表面上。

可在阀孔内设置偏压机构，其优选地邻接于第二端部的后部面，并可将阀活塞或阀体偏压到第一位置中，在该位置中，入口与出口分隔开且没有流体流过旁通阀，即，当不施加压力或施加低压力时，阀体保持在关闭的第一位置中。为了使其从第一位置移向阀入口完全连接于阀出口的第二位置，由进入阀的流体所施加的压力必须大于偏压机构的偏压力，该偏压机构优选为弹簧，例如螺旋弹簧。

阀孔优选地包括由阀主体的第一端部的后部面和阀孔的端部所限定的充压空间。缝隙将第一端部和第二端部的前部面之间的通道连接于充压空间，使得来自压缩机或往复式泵的压力侧并进入到通道中的压力流体可流入充压空间，并建立反向于偏压机构的力而作用的压力。出口可连接于泵的吸力侧，或连接于储槽或流体箱。

由于进入阀孔的流体的压力增加，因此建立在充压空间内的压力使阀活塞从第一端部位置逐渐运动到第二端部位置，并且因此打开入口孔和出口孔之间的连接。

第一端部的后部面优选地包括至少一个凸出件，其邻接于阀孔的端面，并且因此阻止充压空间的体积下降到最小值以下，即，由于凸出件的存在，阀活塞的第一端部的后部面不会接触阀孔的侧端壁，并且因此不会贴在其上。

缝隙在其整个长度上可具有恒定的直径，或其直径可从第一端部的前部面到后部面增加或减少。缝隙可平行于阀活塞的旋转轴线延伸，或以相对于阀活塞的旋转轴线成一定角度而延伸，或者可以为弯曲的。

优选地，缝隙的至少一个端部、例如处于第一端部的前部面中的孔的端部或直接朝向阀活塞的第二端部的槽的端部可以为倾斜的，以允许流体平稳地进入到缝隙中。

阀体的第一端部可为柱形的。然而在另一实施方案中，第一端部可具有包括不同直径的连续纵向部分的阶梯式活塞的形式，并且因此形成了围绕着处于第一位置中的第一端部的阀孔的端部。缝隙可形成在这些阶梯的至少一个中，并且使通道连接于充压空间，所述充压空间对应于所述的阶梯，并且具有由阶梯表面限定的有效表面。

由于充压空间内的压力增加，因此阀活塞会从第一位置中移出，并且用于压力流体的有效表面不断增加。

本发明还涉及一种泵，例如用于内燃机的润滑油泵或燃料泵，或者用于液压马达的油泵，其包括上述类型的旁通阀。旁通阀的入口可流体连通于泵的压力侧，并且旁通阀的出口可流体连通于泵的吸力侧，或者直接流体连通于泵腔。如果进入旁通阀的流体超过预定的压力，则流体的部分流可从泵的压力侧返回到泵的吸力侧，或返回到泵腔。因此，至少为部分流体流建立了闭合回路。如果流体中的压力超过了尤其由偏压机构的偏压力所限定的预定值，则因此到处于泵的压力出口上游的负载的流体流会减少。

泵包括泵壳体和泵腔，泵腔包括用于流体的入口和出口。经入口进入泵腔的流体的压力在压力室内以已知的方式增加，并且流体在增加的压力下经出口离开压力室。旁通阀可布置在泵壳体内，和/或是泵的一个集成部件。

作为替代，旁通阀可布置在泵的外部，例如安装在泵壳体的外部，并且旁通阀的入口可连接于从压力管路中分支出来的入口管路，所述压力管路流体连通于泵的出口或压力侧，优选处于压力流体的第一用户的上游。旁通阀的出口可连接于通到用于泵的吸入管路中的管路，该吸入管路流体连通于泵的入口，或直接进入低压侧的泵腔，即在泵腔内的流体的压力达到其峰值之前。可连接于泵壳体的旁通阀例如可用于对现有技术的泵进行改装，而不必对整个泵进行重新设计。因此，包括这里公开的旁通阀在内的改装工具也在本申请的范围中。

在压力管路和/或使旁通阀的出口连接于吸入管路或泵腔的管路内可设置止回阀或截止阀，以允许例如在发生故障时将旁通阀隔离。截止阀可由发动机或马达控制器通过将存储在控制器内的预定压力值与实际就地测得的值相比较来控制。

使通道连接于充压空间的缝隙允许使用阀活塞的第一端部和第二端部的前部面具有相同尺寸的阀。如果不提供缝隙，则会有相等的压力作用在朝向彼此的两个前部面上，并且阀活塞无法通过进入通道的压力流体而相对于阀壳体运动。缝隙允许压力流体到达第二有效面，使得压力平衡被打破，并且阀活塞可从其初始位置中移出。如果第一端部的前部面和第二端部的前部面提供了具有不同尺寸的有效面，则由阀活塞的第一端部的后部面所形成并由流经缝隙的流体所激活的额外的有效面可以支撑作用在阀活塞的第二端部的前部面上的压力。

缝隙提供了额外的优点，即由于作用在压力活塞的第一端部的前部面上的流体必须流过相对窄的缝隙，因此可以缓冲压力流体中的压力波动，从而建立了基本恒定的流体流，以及因此基本恒定的增压和因此旁路活塞的恒定的打开运动。当弹性件的力使阀活塞移回到其第一位置中时，这同样适用。充压空间内的流体必须流经缝隙以允许阀活塞运动，因此旁通阀无法突然地关闭，而是仅以基本恒定的关闭速度关闭。

附图说明

在附图中显示并在下文中描述了本发明的优选实施方案。本发明不限于所说明的实施方案。仅在附图中显示的特征均可单独地或与在说明书和权利要求书中所公开的其他特征一起以任何适当的结合来改进本发明，并且因此构成了本发明范围的一部分。这里所示：

图1显示了第一实施方案的处于第一位置中的旁通阀的截面；

图2显示了处于第二位置中的图1所示旁通阀；

图3显示了第二实施方案的旁通阀的截面；和

图4是包括根据本发明的旁通阀的泵的示意图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的旁通阀的第一实施方案，其包括阀体1、处于阀体1内的阀孔2、可动地布置在阀孔2内的阀活塞3、用于提供在例如泵的压力侧和阀孔2之间的流体连通的入口管路4，以及出口管路5。阀孔2的内表面形成了用于阀活塞3的液密式导向。

阀活塞3包括第一端部6和第二端部7，各所述端部6、7均具有各自的前部面61、71和后部面62、72。前部面61和71朝向彼此，而后部面62和72朝向相反的方向。第一端部6和第二端部7通过阀活塞3的中部部分相连。该中部部分限定了用于流体的通道8，其根据阀活塞3在阀孔2内的位置而允许或阻止入口41和出口51之间的流体连通。

阀孔2包括紧密围绕在阀活塞3的第一端部6的外周63和第二端部7的外周73上的内表面12，以及朝向第一端部6的后部面62的端面11。

第一端部6具有柱形形状，并且包括从第一端部6的后部面62中沿着阀活塞3的纵轴方向凸出的凸出件10。该凸出件10可包括仅一个凸起，如图所示，但是也可包括多个凸起，或也可为任何其他形状的凸出件，只要其能够阻止第一端部6的后部面62在两维区域上邻接于阀孔的端面11。

第二端部7也具有柱形形状，其中在所示实施方案中，第一端部6和第二端部7的直径相同。在一些其他的实施方案中，第一端部6的直径可不同于第二端部7的直径。如本领域的技术人员可理解的那样，第一端部6和第二端部7的形状也可不同。在图1中，第二端部7的前部面71具有封闭的表面，而其后部面72形成了用于第二端部7的中空柱形部分74的开口。

螺旋弹簧形式的偏压件9布置在阀孔2内，并且延伸到中空柱形部分74中，以将阀活塞3偏压到第一位置中，在该第一位置中，流体可经入口41进入通道8，但无法经出口51离开通道8或因此离开阀孔2。

阀活塞3的第一端部6包括过孔形式的缝隙14，其允许流体从通道8流入处于阀孔2的端面11和第一端部6的后部面62之间的充压空间15中。当充压空间15内的压力超过偏压件9的偏压力时，阀活塞3将从图1所示的位置中移出，并逐渐运动到图2所示的位置中。

图2所示的旁通阀1在其设计方面与图1的旁通阀1相同。在图2所示的状态中，在充压空间15中建立的压力已经超过偏压件9的偏压力，并且阀活塞3已经从第一位置(图1所示)运动到第二位置，在第一位置中阻止了流体从入口41经通道8到出口51的转移，而在第二位置中经入口4进入通道8的流体可经出口5排出。出口5可与泵的吸入侧流体连通，或与储槽或储箱或外界环境流体连通。

当根据本发明的阀用于与内燃机的油泵或燃料泵连接时，使入口41与出口51相连降低了从所述泵的压力侧流动到设于泵下游的负载的流体的量，并且因此降低了流体损耗。

图3显示了本发明的一个替代性实施方案。在图3所示的旁通阀中，阀活塞3为阶梯式活塞，其中在所示实施例中，第一端部6包括后部面62、具有第一直径的第一部分64以及具有第二直径的相邻的第二部分65，其中第二直径大于第一直径。容纳阀活塞3的第一端部6的阀孔2的端部包括端面、具有基本上与阀活塞3的第一部分64的直径相等的直径的第一部分，以及具有基本上与阀活塞3的第二部分65的直径相等的直径的相邻的第二部分。

缝隙14可使通道8连接于充压空间15，或者连接于形成在阀孔2的第二部分的端面部分11a和阀活塞3的第二部分65的后部面部分62a之间的第二充压空间15a，如图3所示。如果提供超过一个缝隙14，则可将缝隙14钻孔穿过阀活塞3的第一部分64和第二部分65。

凸出件10可从阶梯式阀活塞3的第一端部6的后部面62和/或第二部分65的后部面部分62a中凸出。这允许阀活塞3从其第一位置(图1所示)朝向其第二位置的运动逐渐地变化，这是由于当阶梯式阀活塞3的后部面62和后部面部分62a由经缝隙14所提供的压力流体而填充时，第一端部6的后部面62的有效面会急剧增加。

图4是包括根据本发明的旁通阀的泵的示意图。泵13包括吸力侧和压力侧。泵13可为叶片泵或齿轮泵，或任何其他的可变排量泵，并且例如可泵送内燃机中的油或燃料。压力管路16与根据本发明的旁通阀流体连通，所述旁通阀包括阀体1、阀孔2、阀活塞3和处在阀活塞3的第一端部6内的缝隙14。在所示的操作状态中，压力流体可从压力管路16流入处于旁通阀的中间部分中的通道8中。阀活塞3显示为处在其第一位置中，其中阻止了来自压力管路16的压力流体流过旁通阀。

如果压力流体的压力上升，则经缝隙14流入充压空间15的压力流体最终使阀活塞3移出所示的位置。随着阀活塞3移向其第二位置，通道8建立了阀孔2的入口41和阀孔2的出口51之间的流体连接，因此允许压力流体经旁通阀流入使出口51连接于泵13的吸力侧的管路17中。这导致了到达压力管路16的下游负载处的流体量降低，并且因此降低了在该负载处实际上不需要的流体消耗量。

附图标记列表

1 阀壳体、阀体

2 阀孔、阀体孔

3 阀活塞

4 入口管路

41 入口

5 出口管路

51 出口

6 第一端部

61 前部面

62 后部面

62a 后部面部分

63 外周

64 第一部分

65 第二部分

7 第二端部

71 前部面

72 后部面

73 外周

74 中空柱形部分

8 通道

9 偏压件/机构、弹簧

10 凸出件

11 端面

11a 端面部分

12 内表面

13 泵

14 缝隙

15 充压空间

15a 充压空间

16 压力管路

17 管路

Claims (16)

1.一种例如用于实施在内燃机中的旁通阀，所述阀包括：

阀壳体(1)，其包括阀体孔(2)、至少一个入口(41)和至少一个出口(51)；和

阀活塞(3)，其可动地布置在所述阀体孔(2)内，并且包括第一端部(6)、第二端部(7)，以及处于所述第一端部(6)和第二端部(7)之间的用于使所述至少一个入口(41)与所述至少一个出口(51)相连的通道(8)，

其中，所述第一端部(6)和第二端部(7)均具有前部面(61，71)和后部面(62，72)，其中所述前部面(61，71)朝向彼此而所述后部面(62，72)朝向相反的方向，

其特征在于，在所述阀活塞(3)的第一端部(6)中和/或在紧密围绕着所述第一端部(6)的所述阀孔(2)的内表面(12)中形成了至少一个缝隙(14)，以允许流体流过所述第一端部(6)。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述缝隙(14)为穿过所述第一端部(6)的孔，优选为圆孔，并且在设有多于一个所述孔时，所述孔均匀分布在与所述阀活塞(3)的旋转轴线同轴的圆形线上。

3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述缝隙(14)为设在所述阀孔(2)的内表面(12)中的槽，并且在设有多于一个所述槽时，所述槽均匀分布在所述内表面(12)的周边上。

4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述缝隙(14)部分地形成在所述第一端部(6)中且部分地形成在所述阀孔(2)的内表面(12)中，并且在设有多于一个所述缝隙(14)时，所述缝隙(14)各自均匀分布在所述阀活塞(3)的周边和所述内表面(12)上。

5.根据上述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述旁通阀还包括将所述阀活塞(3)的第二端部(7)偏压到第一位置中的偏压机构(9)，在所述第一位置中，所述入口(41)与出口(51)分隔开，并且没有流体流经所述旁通阀。

6.根据上述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述缝隙(14)连接了所述通道(8)和由所述第一端部(6)的后部面(62)与所述阀孔(2)的端部所限定的充压空间(15)，使得进入所述通道(8)的压力流体能流入到所述充压空间(15)中，并且建立了反向于所述偏压机构(9)的力而作用的压力。

7.根据权利要求6所述的阀，其特征在于，建立在所述充压空间(15)内的压力使所述阀活塞(3)从第一端部位置逐渐运动到第二端部位置，并且因此打开所述入口(41)和出口(51)之间的连接。

8.根据上述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述第一端部(6)的后部面(62)包括至少一个凸出件(10)，所述凸出件邻接于所述阀孔(2)的端面(11)，并且阻止了所述充压空间(15)的体积降低到最小值以下。

9.根据上述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，所述缝隙(14)沿其整个长度具有恒定的直径，或者所述缝隙(14)的直径从所述第一端部(6)的前部面(61)到后部面(62)增大/减小。

10.根据权利要求6到9中任一项所述的阀，其特征在于，所述第一端部(6)具有包括不同直径的连续部分(64，65)的阶梯式活塞的形式，并且所述至少一个缝隙(14)使所述通道(8)连接于与所述部分(64)的后部面(62)配合操作的充压空间(15)，和/或使所述通道(8)连接于与所述部分(65)的后部面(62a)配合操作的充压空间(15a)。

11.一种泵，优选为压力泵或旋转泵，包括：

泵壳体；

泵腔，其包括用于流体的入口和出口，其中在所述压力室内在所述入口和出口之间所述流体的流体压力会增加；以及

根据权利要求1到10中任一项所述的旁通阀，其中

所述旁通阀的入口(41)与所述泵腔的出口流体连通，并且

所述旁通阀的出口(51)与所述泵腔的入口流体连通，或与所述泵(13)的泵腔的低压侧流体连通。

12.根据权利要求11所述的泵，其特征在于，在流体具有超过了由偏压机构(9)的偏压力所限定的预定压力的压力时，所述阀活塞(3)由流体压力而运动，使得随着流体的压力值上升，所述旁通阀逐渐使所述泵(13)的出口连接于所述泵(13)的入口或所述泵(13)的泵腔。

13.根据权利要求11或12所述的泵，其特征在于，所述旁通阀布置在所述泵壳体内，和/或是所述泵(13)的一个集成部件。

14.根据权利要求11或12所述的泵，其特征在于，所述旁通阀设置在所述泵壳体的外部；所述旁通阀的入口(41)连接于从与所述泵(13)的出口流体连通的压力管路(16)中分支出来的入口管路(4)；以及所述旁通阀的出口(51)连接于管路(17)，所述管路(17)通到与所述泵(13)的入口流体连通的吸入管路中，或直接通到低压侧的泵腔中。

15.根据权利要求11到14中任一项所述的泵，其特征在于，所述泵(13)为用于液压马达或内燃机的流体泵。

16.用于改装泵(13)、优选为压力泵或旋转泵的改装工具，其包括至少根据权利要求1到10中任一项的旁通阀。

Images