CN103047422A - 低致动力滤罐清洗阀 - Google Patents

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Abstract

用于内燃机的滤罐清洗阀(1)，该滤罐清洗阀(1)具有：具有供应通道(9)的外壳(8)，该供应通道将燃料蒸汽入口端(5)连接到燃料蒸汽出口端(6)；横跨该供应通道(9)获得的阀座(10)；阀闸门(11)，其具有通过压力补偿通道并可移动地安装在供应通道(9)内，以从打开位置移动到闭合位置，在打开位置时，该阀闸门(11)离开该阀座(10)，而在闭合位置时，阀闸门(11)按压在阀座(10)上；和刚性杆(18)，其机械地耦接到阀闸门(11)上，以使得阀闸门(11)从打开位置移动到闭合位置，并在闭合位置密封压力补偿通道(19)。

Description

低致动力滤罐清洗阀
技术领域
本发明涉及用于内燃机的滤罐清洗阀。
本发明有利地适用于滤罐清洗电磁阀，也即电磁驱动滤罐清洗阀，下面的说明中将清楚地参考该阀而不失一般性。
背景技术
内燃机具有滤罐回路，其功能在于回收在燃料箱中产生的燃料蒸汽，并将这样的燃料蒸汽引入到汽缸内，以燃烧它们。这防止了燃料箱中产生的燃料蒸汽逸出燃料箱(尤其是在燃料盖打开以补给燃料的时候)并自由地散布到大气中。
在自然吸气的内燃机中(也即没有增压)，滤罐回路包括回收管，其始于燃料箱，终于吸入歧管高压间，并通过开/关型滤罐清洗电磁阀调节。燃料箱中必须存在大气压力，然而通过汽缸产生的吸气作用确定的轻微真空存在于吸入歧管高压间中；随后，当滤罐清洗电磁阀打开时，汽油蒸汽自然地沿着回收管从燃料箱吸回到吸入歧管高压间内。
开/关型滤罐清洗电磁阀包括供应管、跨供应管获得的阀座和阀闸门，该阀闸门可移动地安装在供应管中，以被推动抵在阀座上，从而实现密封，防止燃料蒸汽通过。而且，开/关型滤罐清洗电磁阀包括闭止弹簧，其按压在阀闸门上以将阀闸门自身按压到闭合位置(也即抵靠在阀座上)；和电磁致动器，当致动时，其克服闭止弹簧的偏压而将阀闸门从闭合位置移动到打开位置(其中阀闸门在距阀座给定距离处)。
最近，内燃机制造商寻求这样的滤罐清洗电磁阀，其使得即使在存在由滤罐清洗电磁阀自身穿越(cross)引起的较小压降的情形下，也能达到高的流速。为了获得该结果，需要非常大的盘状阀闸门，从而使得形成在盘状阀闸门和阀座之间的通路部分的面积很大。然而，随着盘状阀闸门的尺寸的增加，随之而来的是气动力也增加，该气动力作用于盘状阀闸门上，并在盘状阀闸门闭合时，由于存在于盘状阀闸门的上游和下游的压差，将盘状阀闸门自身推向闭合位置。因此，随着盘状阀闸门的尺寸增加，电磁致动器的尺寸(因此连同成本和重量)也必须增加，以克服同样增加的气动力。
专利申请EP0631075A1描述了用于内燃机的滤罐清洗阀；该滤罐清洗阀包括：
具有供应通道的外壳1，该供应通道将燃料蒸汽入口端连接到燃料蒸汽出口端；
阀座3，其跨供应通道而获得；
阀闸门13，其可移动地安装在供应通道中，以从打开位置(如图1c所示)移开——其中阀闸门13离开阀座3，因此燃料蒸汽可以流过限定在阀闸门13和阀座3之间的主管C2——移动到闭合位置(如图1a所示)，其中阀闸门13按压在阀座3上，从而密封供应通道，因此阻止燃料蒸汽流动通过供应通道；和
刚性杆8，其机械地耦接到阀闸门13上，以将阀闸门13从打开位置移动到闭合位置；
其中阀闸门13具有通压补偿通道18，当杆8自身将阀闸门13按压在阀座3上处于闭合位置(如图1a所示)时，该通压补偿通道18通过杆8密封；和
其中在阀闸门13相对于阀座3从闭合位置(如图1a所示)移动到打开位置(如图1c所示)的过程中，杆8通过中间位置(如图1b所示)，其中阀闸门13仍然与阀座3接触，同时压力补偿通道18打开并连接由阀闸门13分开的供应通道的两侧。
发明内容
本发明的目的在于制造滤罐清洗阀，其没有现有技术的缺点，同时能容易地和有成本效益地生产。
附图说明
现在将参考附图描述本发明，所述附图表示本发明的非限制性的实施方式，其中：
图1是根据本发明制造的滤罐清洗电磁阀的纵向、图解视图；
图2、3、4是图1的滤罐清洗电磁阀的盘状阀闸门在三个不同位置的三个放大视图；和
图5和6是图1的滤罐清洗电磁阀的盘状阀闸门的仰视图和俯视图。
具体实施方式
在图1中，数字1总体上表示用于内燃机的滤罐清洗电磁阀。该滤罐清洗电磁阀1是开/关型并适合于被控制以允许或阻止燃料蒸汽通过列车、滤罐回路2，该滤罐回路将燃料箱3连接到内燃机的吸入系统4。特别地，滤罐清洗电磁阀1的入口端5与燃料箱3连通，而滤罐清洗电磁阀1的出口端6与吸入系统4连通。
滤罐清洗电磁阀1基本上具有关于纵向轴线7的圆柱对称性，并包括外壳8，其具有圆柱形管状形状，该形状具有沿着纵向轴线7的可变截面，并在中心具有供应通道9，该通道将入口端5连接到出口端6，并在使用时由燃料蒸汽穿越。
环形阀座10横跨供应通道9获得，盘状阀闸门11抵靠在该环形阀座10上，以密封供应通道9，这样防止燃料蒸汽流动通过供应通道9自身。特别地，盘状阀闸门11可移动地安装在外壳8中，以从打开位置(如图1和4所示)移动——其中盘状阀闸门11轴向地离开阀座10，从而燃料蒸汽可以流动通过限定在盘状阀闸门11和阀座10之间的主环形管——轴向地移动到闭合位置(如图2所示)，其中盘状阀闸门11按压在阀座10上，以密封供应通道9，从而阻止燃料蒸汽流动通过供应通道9自身。
电磁致动器13设置在外壳8中，且包括：固定的磁衔铁14，其刚性地耦接到外壳8上；线圈15，其插入在磁衔铁14中；和移动保持器16，其磁性地耦接到固定的磁衔铁14上，机械地集成到盘状阀闸门11上，并轴向可移动，以将盘状阀闸门11从打开位置(如图1和4所示)移动到闭合位置(如图2所示)。朝着闭合位置(如图2所示)推动移动保持器16(进而盘状阀闸门11)的闭止弹簧17作用于移动保持器16上(进而作用于盘状阀闸门11上，该阀闸门机械地连接到移动保持器16上)。
移动保持器16和闭止弹簧17通过刚性杆18机械地连接到盘状阀闸门11上，该刚性杆轴向地延伸(也即平行于纵向轴线7)；特别地，杆18的上端耦接到闭止弹簧17上，杆18的中心部耦接到移动保持器16上，而杆18的下端耦接到盘状阀闸门11上。
如图2-4所示，盘状阀闸门11具有通过压力补偿通道19，其轴向地设置在中心位置；因此，通过压力补偿通道19设置在阀座10上，也即环形阀座10绕着压力补偿通道19设置。通过旁通，压力补偿通道19连接由盘状阀闸门11分开的供应通道9的两侧(换句话说，压力补偿通道19将阀座10的上游侧连接到阀座10的下游侧上)，在一些时刻并将在下面更详细地解释的，密封是通过在盘状阀闸门11和阀座10自身之间的接触而实现。
杆18通过压力补偿通道19而设置，也即杆18通过该压力补偿通道19。杆18的中间部20设置在压力补偿通道19中，并具有小于压力补偿通道19的内径的外径，从而留下第二环形管21，其在压力补偿通道19中是空的，在一些时刻以及将在下面更详细地解释的，燃料蒸汽可以从中流过。
杆18具有隆起的底部22，其从下面限定中间部20，该底部22设置在压力补偿通道19的外面，并靠近压力补偿通道19的下开口23，具有大于压力补偿通道19自身的内径的外径。盘状阀闸门11被提供有下环形垫片24，其设置在压力补偿通道19的下开口23周围，并具有三个端25(也即如图6所示的三个缺失部)，当杆18的隆起底部22靠在下垫片24自身上时，燃料蒸汽可以通过该三个端25。换句话说，下垫片24成形为  “可穿透的”，也即当杆18的隆起底部22靠在下垫片24自身上时不密封；因此，下垫片24的该功能不是实现流体紧密的密封(事实上，通过端25，密封得以完全避免)，而是抑制和削弱隆起底部22对盘状阀闸门11的冲击，以显著减小机械应力，最重要的，减小该冲击产生的噪音。
杆18具有隆起顶部26，其从上面限定中间部20，该顶部26设置在压力补偿通道19的外面，并靠近压力补偿通道19的上开口27，并具有大于压力补偿通道19的内径的外径。盘状阀闸门11被提供有环形上垫片28，其设置在压力补偿通道19的上开口27周围，并在杆18的隆起顶部26靠在上密封28自身上时密封上开口27。如在图5中更详细地示出的，上垫片28是无缝的(不像下垫片24，其具有三个端25)，因为上垫片28的主要功能是确保杆18隆起顶部26和压力补偿通道18的上开口27之间的接触的密封。
杆18不是刚性地集成到盘状阀闸门11上，这样可以相对于盘状阀闸门11自身进行相对移动。换句话说，杆18不是刚性地限制到盘状阀闸门11上，这样杆18可以在由构成“停止件”的杆18的隆起顶部26和隆起底部22所设定的限度内相对于盘状阀闸门11(或反之亦然)“旋转(reel)”。换句话说，中间部20的轴向尺寸，也即存在于杆1 8的隆起顶部26和杆18的隆起底部22之间的轴向距离大于盘状阀闸门11的厚度(也即轴向尺寸)，因此盘状阀闸门11在通过隆起顶部26和隆起底部22自身设定的限度内相对于杆18在机械上自由移动。
根据附图中所示的优选实施方式，盘状阀闸门11被提供有外环形垫片29，其设置在阀座10上，并且当阀闸门11处于闭合位置时，该外环形垫片29靠在阀座10自身上。
下面通过尤其参考图2、3和4来描述滤罐清洗电磁阀的运行。
当电磁致动器13关闭时(也即没有激活)，闭止弹簧17轴向向下地推动杆18，杆18将盘状阀闸门11按压在阀座10上，将盘状阀闸门11自身保持在闭合位置中(图2中所示)；在该位置，杆18中的隆起顶部26靠在盘状阀闸门11的包围压力补偿通道19的上开口27的部分上，这样将盘状阀闸门11按压在阀座10上。这样(也借助于在阀座10处固定到盘状阀闸门11的外垫片29的存在)，盘状阀闸门11密封(也即紧密地闭合)供应通道9，这样防止燃料蒸汽流动通过供应通道9.
当电磁致动器13致动时(也即激活)，通过电磁致动器13产生的指向上面的磁吸引力克服由闭止弹簧17产生的指向下面的弹性力，这样杆18轴向向上地移动。如图3所示，在向上移动的顶部，杆18不在盘状阀闸门11上施加任何机械作用，因为在这样的移动的第一部分，杆18的隆起顶部26与盘状阀闸门11的包围压力补偿通道19的上开口27的部分分开，而杆18的隆起底部22接近(但是仍然没有接触)盘状阀闸门11的包围压力补偿通道19的下开口23的部分。因此，杆18在中间位置(如图3所示)，其中盘状阀闸门11仍然与阀座10接触，且其中压力补偿通道19的开口23和27都(至少部分地)是自由的，也即它们没有由杆18的隆起部22和26完全密封。在这样的中间位置中(如图3所示)，压力补偿通道19是打开的(也即燃料蒸汽可以流过该压力补偿通道19)，并连接由盘状阀闸门11分开的供应通道9的两侧；因此，压力补偿(几乎立即地)发生在由盘状阀闸门11分开的供应通道9的两侧中的该中间位置(如图3所示)，也即盘状阀闸门11的上游和下游压力变得相等。由此，在中间位置(如图3所示)，作用于盘状阀闸门11上并由盘状阀闸门11的两个终端处的压差产生的气动力得以抵偿。
随后，杆18的向上移动使得隆起底部22与包围压力补偿通道19的下开口23的盘状阀闸门11接触(也即与下垫片24接触)，这样，杆18开始轴向向上地拉盘状阀闸门11，从而朝着打开位置(如图1和4所示)移动盘状阀闸门11，其中盘状阀闸门11轴向地离开阀座10，因此燃料蒸汽可以流过限定在盘状阀闸门11和阀座10之间的主环形管道12。
上述滤罐清洗电磁阀1具有许多优点。
首先，上述罐电磁阀1具有相当尺寸的主环形管道12(由于具有大直径的盘状阀闸门11)，因此尽管有滤罐清洗电磁阀1自身的穿越(cross)引起的低的压降，仍能够实现高的流速。
而且，上述滤罐清洗电磁阀1允许采用低性能的电磁致动器13(由此具有小的尺寸、低的成本和小的重量)，因为由电磁致动器13施加于盘状阀闸门11上的力(也即通过闭止弹簧17产生的弹性力的净余量)不需要克服显著的气动力：盘状阀闸门11的上游/下游压差只存在于杆18到达中间位置(如图3所示)之前，在杆18移动这样的部分的情况下，通过移动而围住的面积非常小(盘状阀闸门11的总面积的小部分)，因此而产生的气动力在所有情形下都非常小(与压差和总面积成比例)，所述气动力必须得到克服以移动杆18，其通过盘状阀闸门11的上/下游的压差而产生。当杆18必须移动盘状阀闸门11时(也即在杆18已经到达并超过如图3所示的中间位置之后)，盘状阀闸门11的上/下游的压差由于压力补偿通道19先前的打开而为零，因此不存在作用于盘状阀闸门11上的气动力。
最后，上述滤罐清洗电磁阀1能够容易地和有成本效益地生产，因为相对于已知类型的类似的滤罐清洗电磁阀1，其不需要任何额外的致动器或额外的复杂形状的组件。

Claims (10)

1.用于内燃机的滤罐清洗阀(1)，该滤罐清洗阀(1)包括：
具有供应通道(9)的外壳(8)，该供应通道(9)将燃料蒸汽入口端(5)连接到燃料蒸汽出口端(6)；
横跨该供应通道(9)获得的阀座(10)；
可移动阀闸门(11)，该阀闸门(11)组装在该供应通道(9)内，并能够从打开位置移动到闭合位置，在打开位置时，该阀闸门(11)离开该阀座(10)，从而燃料蒸汽能够流过设置在该阀闸门(11)和阀座(10)之间的主管道(12)；而在闭合位置时，阀闸门(11)被按压在阀座(10)上，从而密封该供应通道(9)并阻止燃料蒸汽流过该供应通道(9)；
压力补偿通道(19)，该通道(19)沿着轴向方向延伸，并横跨阀闸门(11)获得；
刚性杆(18)，该刚性杆(18)非刚性地集成到阀闸门(11)上，因此能够相对于阀闸门(11)移动，并机械地耦接到阀闸门(11)上，从而使得刚性杆(18)能够将阀闸门(11)从打开位置移动到闭合位置；
其中当刚性杆(18)自身将阀闸门(11)按压在阀座(10)上进入闭合位置时，该刚性杆(18)密封压力补偿通道，而在阀闸门(11)相对于阀座(10)从闭合位置移动到打开位置的过程中，该刚性杆通过中间位置，在中间位置时阀闸门(11)仍然与阀座(10)接触，同时，压力补偿通道(19)是打开的并连接由阀闸门(11)分开的供应通道(9)的两侧；
该滤罐清洗阀(1)特征在于：该杆(18)被设置为横跨压力补偿通道(19)并包括：
中间部(20)，其被设置为横跨压力补偿通道(19)并具有小于压力补偿通道(19)的内径且恒定的外径；
隆起顶部(26)，其从上面限定出该杆的中间部(20)，该隆起顶部(26)设置在压力补偿通道(19)的外面，并靠近压力补偿通道(19)的上开口(27)，并且具有大于压力补偿通道(19)的内径的外径；和
隆起底部(22)，其从下面限定中间部(20)，该隆起底部(22)设置在压力补偿通道(19)的外面并靠近压力补偿通道(19)的下开口(23)，且具有大于压力补偿通道(19)的内径的外径。
2.根据权利要求1所述的滤罐清洗阀(1)，其中该阀闸门(11)被提供有上垫片(28)，该上垫片(28)设置在压力补偿通道(19)的上开口(27)周围，且当杆(18)的隆起顶部(26)靠在上垫片(28)时，该上垫片(28)密封该上开口(27)。
3.根据权利要求1所述的滤罐清洗阀(1)，其中该阀闸门(11)被提供有下垫片(24)，该下垫片(24)被设置在压力补偿通道(19)的下开口(23)的周围。
4.根据权利要求3所述的滤罐清洗阀(1)，其中所述下垫片(24)具有至少一个端(25)，当杆(18)的隆起底部(22)靠在下垫片(24)自身时，燃料蒸汽能够从端(25)通过。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的滤罐清洗阀(1)，其中该中间部(20)的轴向尺寸大于阀闸门(11)的轴向尺寸，因此使盘状阀闸门(11)在机械上相对于杆(18)自由移动。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的滤罐清洗阀(1)，其中阀座(10)具有环形形状，并设置在压力补偿通道(19)的周围。
7.根据权利要求6所述的滤罐清洗阀(1)，其中阀闸门(11)被提供有外垫片(29)，该外垫片(29)设置在阀座(10)处，并且当阀闸门(11)处于闭合位置时，该外垫片(29)靠在阀座(10)自身上。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的滤罐清洗阀(1)，其中所述阀闸门(11)成形为盘。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的滤罐清洗阀(1)，包括电磁致动器(13)，该电磁致动器(13)机械地连接到杆(18)，并被致动以将杆(18)自身从闭合位置移动到打开位置。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的滤罐清洗阀(1)，包括闭止弹簧(17)，该闭止弹簧(17)机械地连接到杆(18)并将杆(18)自身朝着闭合位置移动。
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