CN102959296B - 流体换向阀门，尤其是座阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体换向阀门，尤其是座阀（2），其包括阀门壳体（4），在该阀门壳体中构造有用于压力介质的带有入口（6）的输入通道（10）以及带有出口（8）的输出通道（20），它们以流体技术的方式相互连接。此外，流体换向阀门还包括布置在阀门壳体（4）中的封闭体（16a、16b、16c），该封闭体能沿轴向方向（A）在打开位置和封闭位置之间调节并且在封闭位置中断在输入通道（10）和输出通道（20）之间的流体技术上的连接。压力介质的径向输入通过如下方式得到保证，即，输入通道（10）基本上沿径向方向（R）延伸并且通过内分隔壁（26）与输出通道（20）分隔，该输出通道环绕输入通道（10）并且基本上沿轴向方向（A）延伸。

Description

流体换向阀门,尤其是座阀

技术领域

本发明涉及一种流体换向阀门，尤其是座阀。

背景技术

在汽车领域中，在多种多样的应用情况下，电磁操作的流体换向阀门用于控制流体流动。在最简单的实施方案中，流体换向阀门具有两个流体接口和两个切换位置。例如利用这样的阀门来接入或者中止用于冷却的流体，例如用于内燃机的活塞冷却。

根据液压部件的设计来区分流体换向阀门的两种基本结构形式：滑动阀门和座阀。此外，流体换向阀门可以根据压力介质输入方向划分为“从侧面”（径向地）供给压力的阀门和“从前面”（轴向地）供给压力的阀门。

如果阀门从侧面进行压力供给或者说进行压力介质输入（横向于例如圆柱形阀门壳体的轴向方向）并且沿轴向输出压力介质，则通常应用滑动阀门。其缺点如下，即，需要受限的阀门壳体与滑块之间的适配公差，从而这样的阀门相对昂贵并且易受污染。此外，在滑块和阀门壳体之间的间隙内存在泄漏。

阀门的另一实施方式是所谓的座阀。公知的座阀通常在轴向方向上也就是说沿封闭体的运动方向供给压力，并且压力介质在径向方向上输出。然而，座阀不太适合高要求的调整任务。此外，基于上述的流动引导方式而限制了公知的座阀的安装可能性。

在DE 19933363A1中描述了一种用油来冷却内燃机活塞的装置，其中，阀门设置在属于润滑油回路的主供给管路中。

由DE 102005010234A1公知一种用于内燃机的活塞冷却的装置，其具有与配油通道连接的喷油嘴。配油通道具有连接润滑油通道的接口，由换向阀门依赖于运行参数控制的润滑油从该润滑油通道馈入配油通道。在此，配油通道和润滑油通道之间的接口构造为换向阀门的容纳孔。

磁性操作的流体换向阀门的结构例如摘引自DE 102007033060A1。

发明内容

本发明的任务在于实现一种用于径向输入压力介质的结构简单的流体换向阀门。

根据本发明，该任务通过流体换向阀门尤其是座阀来解决，其包括：阀门壳体，在该阀门壳体中构造有用于压力介质的带有入口的输入通道以及带有出口的输出通道，它们以流体技术的方式相互连接；还包括布置在阀门壳体中的封闭体，该封闭体可沿轴向方向在打开位置和封闭位置之间调节并且在封闭位置中断在输入通道和输出通道之间的流体技术上的连接，其中，输入通道基本上沿径向方向延伸并且通过内分隔壁与输出通道分隔，该输出通道环绕输入通道并且基本上沿轴向方向延伸。

流体换向阀门的简单结构方式通过输入通道和输出通道彼此间的特殊布置方案来保证，其中，尤其是取消了复位弹簧。通过基本上径向延伸的输入通道将压力介质例如油径向地输入阀门壳体。在阀门壳体的大约中间位置进行压力介质的方向变换并且压力介质沿轴向方向经由输出通道输出。在此，输入通道沿径向方向延伸直至阀门壳体的大约中间位置。输入通道的端部在阀门壳体中通过分隔壁限定。在该区域中，阀门壳体构造为双壁式的壳体。备选地，阀门壳体的单壁式的实施方案也是可行的，其中，存在内分隔壁并且取消了阀门壳体的环绕式的外壁，而是阀门径向地由安装孔的壁限定，阀门在运行时布置在该安装孔中。在流动方向上观察，输出通道在分隔壁后方邻接过渡区域地分布。输出通道一件式或多件式地构造，基本上轴向地延伸并且在正面通入出口。在此，输出通道尤其是圆弧形地围绕输入通道。因此，在阀门运行时在分隔壁的区域中存在两个压力介质流，它们沿不同的方向流动：流体径向地在输入通道中流动直至分隔壁并且在分隔壁后方轴向地在输出通道中流动。

用于封闭体的阀座优选布置在输入通道的轴向上方。就压力介质在流体技术方面特别有利的转向而言，用于封闭体的阀座没有布置在输入通道的高度上，而是定位在输入管路的或者说入口的轴向上方。在此，在输入通道上方，在阀座所处的位置进行压力介质从径向到轴向的方向变换。在这种情况中，优点在于可以利用压力介质的压力，以便轴向地从阀座抬升封闭体并且使其进入并保持在打开位置。

压力介质在阀门壳体内部总共流经三个区域。压力介质径向地从阀门壳体的侧面导入输入通道，其中，径向的输入通道延伸至阀座的下方。接着是在其中布置有阀座的过渡区域。在过渡区域中，压力介质首先轴向地“向上”改变其流动方向，以便抬升封闭体，直至其最后到达轴向延伸的输出通道，并且在这个第三区域中轴向地“向下”流动。分隔壁从输入通道的底部轴向向上地延伸直至阀座区域。在此，分隔壁在输入通道上方的高度限定了过渡区域的一部分，在该过渡区域中压力介质轴向向上地流动。

根据优选的设计方案，推杆与电磁体共同作用，使得在电磁体通电的情况下推杆将封闭体保持在封闭位置。因此，在电磁体运行故障时也确保例如继续提供利用压力介质的冷却功能，因为在电磁体不通电的状态下封闭体被压力介质的压力抬升到打开位置并且压力介质可以流过阀门。

就封闭体的特别简单的安装和引导而言，根据另一优选的设计方案，封闭体与推杆一体式地构造。在此，封闭体和推杆在同一制造步骤中由相同的材料尤其是合成材料制造。备选地，封闭体和推杆是两个独立的结构元件，所述结构元件在装入阀门之前组装在一起并且因此形成单元。在这种情况中，封闭体可以由坚硬的、耐磨的材料制成。

在阀门壳体中优选设置有一定数量的用于引导封闭体的肋形件。尤其是设置有至少三个肋形件，它们彼此分别具有相同的间距。肋形件径向向内地突起并且如下地确定规格，即，封闭体由肋形件引导。肋形件以一定长度从阀座轴向向上地延伸（也就是说沿输出通道的相反方向），该长度适配于打开和关闭阀门时封闭体的轴向运动轨迹。此外，肋形件用于加固阀门壳体。

阀门壳体优选以铸造技术制造。阀门壳体例如在注塑工艺中由合成材料制造或者在压铸工艺中由金属制造。合成材料的特征在于重量方面的优点并且此外尤其良好地适用于双壁式阀门壳体的纤细的构造方式。备选地，阀门壳体由金属来制造也是可行的，这在高运行压力的情况下尤其是有利的。在这种情况中，由铝压铸件或锌压铸件来制造尤其适合于壳体的构造。

依照目的地，封闭体构造为球体、截球体、锥体或截顶锥体。球体尤其是由金属例如钢制成并且尤其是与推杆分开的结构元件。球体是价格低廉的并且可得到高硬度和良好的精度。备选地，封闭体在指向阀座的一侧具有截球体的、锥体的或者截顶锥体的形状。

在流体流量较大的情况下，带有构造为球体的封闭体的阀门会变得不稳定，因为流体紧贴球体并且在阀座的方向上产生波动的力，这使得球体振动。通过封闭体的特殊轮廓能够影响在阀门打开的情况下压力介质的流动。为了避免流体紧贴封闭体，封闭体以有利的方式具有环绕的分流棱边。例如在呈截球体形状的封闭体的情况中，分流棱边在外部区域中围绕截球体周面地构造。

此外，具有如下优点，即，分流棱边优选构造为凸缘，该凸缘具有与封闭体的凸形表面方向相反的轮廓。当封闭体构造为球体、截球体、锥体或者截顶锥体时，其始终具有指向阀座的凸形表面。相应地，尤其是环绕该凸形表面的凸缘具有凹形的形状。通过凸缘的角度和长度有针对性地影响作用在封闭体上的升力并且针对相应的应用情况进行优化。

封闭体优选具有轴向延伸的、贴靠分流棱边的引导圆柱体。引导圆柱体从分流棱边轴向向上地延伸并且形成围绕推杆的套筒。借助于引导圆柱体，封闭体尤其可靠地沿着肋形件引导并且阻止了封闭体的倾斜。

附图说明

结合附图详细地阐述本发明的实施例。其中：

图1示出了电磁阀门的侧视图；

图2示出了根据图1的平面A-A的剖面图；

图3示出了根据图1的平面B-B的横剖面图；

图4示出了根据图1的平面C-C的横剖面图；

图5示出了电磁阀门的第二实施变体的纵剖面图；

图6示出了根据图5的封闭体的放大图；

图7示出了电磁阀门的第三实施变体。

附图中相同作用的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1至图4示出了流体换向阀门的第一实施方式，该流体换向阀门位于机械元件的这里未详细示出的安装孔中。在这个实施例中，流体换向阀门构造为座阀2并且在下面简称为座阀。

座阀2具有阀门壳体4，用于压力介质例如油的入口6和出口8构造在该阀门壳体中。为了在径向方向R上输入油而布置有压力侧上的入口6，这在图2中通过箭头P示出。油首先在径向方向R上沿着输入通道10流入壳体4，直至其到达过渡区域12，用于球形封闭体的阀座14布置在过渡区域12中。在此，在轴向方向A上观察，阀座14位于入口6的上方并且因此也位于输入通道10的上方。图2中示出在关闭位置的阀门2，其中，封闭体16a处于阀座14上。通过油的压力，在阀门2工作时封闭体16a抬升并且在阀门2的打开位置封闭体16a在容纳腔18中悬浮在阀座14之上。最后，油进入轴向的输出通道20，该输出通道20通入出口8。在图2中通过箭头W示出油的轴向输出。

在所示实施例中，封闭体16a是由钢制成的球体。推杆22由这里未详细示出的电磁体移动并且挤压球体16a。推杆22与电磁体耦接，使得在电磁体通电的状态下，推杆22将球体16a向下压入阀座14。在电磁体未通电的状态下，压力介质为打开阀门2必须根据安装位置克服阀门2的可运动部件的重力和摩擦力。

在所示出的实施例中，阀门壳体4由合成材料构造。为了加固壳体4以及为了引导球体16a而在容纳区域18中设置有三个肋形件24，所述肋形件在图3中可见。肋形件24轴向地沿着整个容纳腔18延伸。它们使球体16a的轴向运动成为可能并且阻止了其运动轨迹在径向方向R上的位移。

分隔壁26设置在输出通道20和输入通道10之间。因此，阀门壳体4双壁式地构造并且具有圆柱形的外壳体壁28和内分隔壁26，其中，内分隔壁26基本上与外壳体壁28同中心地分布并且在输入通道10的区域中径向地敞开。如由图4中的阀门壳体4的横截面可看出的那样，输出通道20包括多个环形段。

图5示出了阀门2的第二实施方式。该实施方式与阀门2的第一实施方式的区别仅在于封闭体16b。在第二实施例中，其详细结构可由图6中看出的封闭体16b是截球体30，其与推杆22一体式地构造并且与推杆22用相同的材料制成，也就是说由合成材料制成。推杆22和封闭体16b形成预制单元并且不能分离。

油的流动特征会受到封闭体16b的几何形状的影响。因此，由于流体动力学的原因而围绕截球体30的周面构造环绕的分流棱边32。分流棱边32阻止流体追随封闭体16b的其它分布并且在此产生不期望的使阀门2不稳定的的液体动力。分流棱边32的区域中的环绕的凸缘34具有与凸形截球体30方向相反的轮廓，也就是说凸缘34设计为凹形拱起部。在此，流体冲击分流棱边32的角度确定了流动特性，通过适当选择的角度可以使所述流动特性适配于应用情况。

图7示出了阀门2的第三实施方式，该第三实施方式以杯形的封闭体16c与两个前述的实施方式相区别。在这种情况中，封闭体16c同样在其底侧设计为截球体30。然而，封闭体16c和推杆22是两个独立的构件。推杆22例如由合成材料制成，而封闭体16c是金属的，例如由钢制成。在更好地引导封闭体16c的方面，通过轴向向上延伸的引导圆柱体36来辅助该封闭体，该引导圆柱体在抬升和落下封闭体16c时沿着肋形件24滑动。

原则上，图5和图7中的分流棱边32的不同几何形状是能互换的。如果图7中的封闭体由坚硬的材料制成，那么在圆柱形的引导圆柱体36的上端部和下端部需要较小的斜切或者倒圆，以避免损坏引导肋形件24。

附图标记列表

2                座阀

4                阀门壳体

6                入口

8                出口

10               输入通道

12               过渡区域

14               阀座

16a、16b、16c    封闭体

18               容纳腔

20               输出通道

22               推杆

24               肋形件

26               分隔壁

28               壳体壁

30               截球体

32               分流棱边

34               凸缘

36               引导圆柱体

A                轴向方向

P                箭头

R                径向方向

W                箭头

Claims (10)

1.流体换向阀门（2），其包括：阀门壳体（4），在该阀门壳体中构造有用于压力介质的带有入口（6）的输入通道（10）以及带有出口（8）的输出通道（20），它们以流体技术的方式相互连接；还包括布置在所述阀门壳体（4）中的封闭体（16a、16b、16c），该封闭体能够沿轴向方向（A）在打开位置和封闭位置之间调节并且在所述封闭位置中断在所述输入通道（10）和所述输出通道（20）之间的流体技术上的连接，其中，所述输入通道（10）基本上沿径向方向（R）延伸并且通过内分隔壁（26）与所述输出通道（20）分隔，该输出通道环绕所述输入通道（10）并且基本上沿所述轴向方向（A）延伸；其中，所述封闭体（16a、16b、16c）具有环绕的分流棱边（32）。

2.根据权利要求1所述的流体换向阀门（2），其中，用于所述封闭体（16a、16b、16c）的阀座（14）布置在所述输入通道（10）的轴向上方。

3.根据权利要求1或2所述的流体换向阀门（2），其中，推杆（22）与电磁体共同作用，使得在所述电磁体通电的情况下所述推杆（22）将所述封闭体（16a、16b、16c）保持在封闭位置。

4.根据权利要求3所述的流体换向阀门（2），其中，所述封闭体（16a、16b、16c）与所述推杆（22）一体式地构造。

5.根据权利要求1所述的流体换向阀门（2），其中，在所述阀门壳体（4）中设置有一定数量的用于引导所述封闭体（16a、16b、16c）的肋形件（24）。

6.根据权利要求1所述的流体换向阀门（2），其中，所述阀门壳体（4）以铸造技术制造。

7.根据权利要求1所述的流体换向阀门（2），其中，所述封闭体（16a、16b、16c）构造为球体、截球体（30）、锥体或者截顶锥体。

8.根据权利要求1所述的流体换向阀门（2），其中，所述分流棱边（32）构造为凸缘（34），该凸缘具有与所述封闭体（16a、16b、16c）的凸形表面方向相反的轮廓。

9.根据权利要求1所述的流体换向阀门（2），其中，所述封闭体（16a、16b、16c）具有从所述分流棱边（32）轴向延伸的引导圆柱体（36）。

10.根据权利要求1所述的流体换向阀门（2），其中，所述流体换向阀门（2）是座阀。