CN103459907B - 用于操纵调节阀的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操纵调节阀的装置，该调节阀可构造为滑阀、球阀、转阀、盘状阀等等，且该调节阀用来控制或调节被加压的介质，例如调节内燃机的冷却剂体积流。此外，本发明目的在于开发一种用于操纵调节阀的装置，该调节阀能够实现非常灵敏的、平稳的、带有很高的调节质量且在开启和闭合时带有几乎相同的调节质量的调节，此外，同时保证“故障防护”功能且在此特征在于非常紧凑的、在制造和装配技术上简单的、成本有利的以及坚固的结构形式。此外，用于操纵调节阀的根据本发明的装置特征在于在刚性地布置在流罩壳(2)处的活塞引导部(12)中将带有操纵铰接部(17)的推动活塞(13)可线性移位地固定在流罩壳(2)处，且在操纵铰接部(17)中布置有连杆(18)，其中，在推动活塞(13)的与操纵铰接部(17)相对而置的端部处布置有推动铰接部(19)，在该推动铰接部中可移位地和/或可转动地布置有调节阀(1)的操纵元件(6)，其中，相邻于推动铰接部(19)布置有复位弹簧(20)，该复位弹簧在推动活塞(13)的纵轴线方向上如此作用到该推动活塞上使得该推动活塞(13)始终无间隙地利用操纵铰接部(17)贴靠在连杆(18)处。

Description

用于操纵调节阀的装置
技术领域
本发明涉及一种用于操纵调节阀的装置，该阀可构造为滑阀(Schieber)、球阀、转阀(Drehschieber)、盘状阀等等且用来控制或者调节被加压的介质，例如用来调节内燃机的冷却剂体积流。
背景技术
在现有技术中已经描述了用于操纵调节阀的不同类型的装置。
因此，申请人尤其已经在文件DE 102 07 653 C1中介绍了在实践中证实的、电驱动的、带有轴流式叶轮和电马达操纵的调节阀的冷却剂泵。
在该结构形式中调节阀在流方向上布置在电马达驱动的冷却剂泵之前。
电马达在旋转方向上驱动泵的泵工作轮而在相反的旋转方向上经由泵轴和空转(Freilauf)驱动构造为转阀的阀。
在此在冷却剂流中使用电马达的强制地先决条件在于电马达的防水的封装部(Kapselung)，由此必然导致提升制造成本。
由于所使用的电构件或电子部件而始终维持温度负荷的上限值以便避免构件由于过热的失效。
电马达驱动的、带有集成调节部(Regelung)的冷却剂泵的主要缺点在于在“电力故障”后不可保证“故障防护”，即即使在调节失灵时可保证组件的避免因此而损坏(Folgeschäden)的其它功能。
此外申请人已经在文件DE 10 2009 012 923 B3中结合机械驱动的、装备有轴流式叶轮的冷却剂泵描述了同样已经在实践中证实的、借助于负压调节部来操纵的、用于调整构造为滑阀的调节阀的另一装置。
在该结构形式中将调节阀在流方向上布置在冷却剂泵之后。
在前面提及的解决方案中，调节阀的这样的布置迫使相对很长的轴向构造且此外由于引起操纵轴向的调节滑阀的直接的力导入而导致很高的所需要的操纵力。
此外从文件DE 10 2008 048 893 A1中已知一种冷却剂输送单元，在其中，在又设有轴流式叶轮的冷却剂泵与在流方向上布置在冷却剂泵之后的调节阀(例如球阀或转阀)之间布置有附加的冷却剂出口。
用于无级地操纵调节阀所需要的装置在该解决方案中作用在布置在调节阀的旋转轴中的方头处。
借助于该解决方案不可实现“故障防护”功能(即在调节失灵时自动完全开启待调节的阀)，从而当在阀闭合时调节失灵时必然导致机动车马达的过热或毁坏。
此外，由于在文件DE 10 2008 048 893 A1中公开的组件的很高的内部摩擦，在该结构形式中设置的、在调节阀的旋转轴中的直接的力作用必然导致很低的调节质量，其在任何情况下不保证灵敏的、平稳的调节。
此外，从文件DE 198 09 123 B4中已知用于内燃机的冷却循环、带有集成在泵罩壳中的调节阀的另一水泵，该调节阀构造为转阀。
为了调整该转阀，在文件DE 198 09 123 B4中或者使用调节马达、蜡盒(Wachspatrone)或者使用双金属片。
在使用调节马达时该结构形式也具有这样的缺点，即在任何情况下不可实现“故障防护”功能，其中，此外使用调节马达成本非常高且在任何情况下不保证带有很高的调节质量的、灵敏的、平稳的调节，即精确的、可在路径和力方面准确地复现的阀调节。
在使用双金属片或者蜡盒时在任何情况下不可实现主动地、取决于需求地调节。
蜡盒中的蜡或双金属片在达到最优的冷却剂温度(例如在机动车中大约80℃至90℃)后已经如此液化或变形，即在蜡盒中或在双金属片处相应达到的、取决于冷却剂温度的“物理变化”直到马达冷却之后才重新“引回到起始状态”中，由此在这种系统中产生非常缓慢的调节。
此外在现有技术中已经描述了用于操纵调节阀的其它的装置，例如在文件WO 2008/046563 A1中公开的用于操纵阀瓣的装置。
在该解决方案中实现操控借助于轴来可旋转地支承的阀瓣，作为复位元件螺旋弹簧作用于该阀瓣上，鲍登缆索(Bowdenzugseil)的一端部经由布置在轴处的盘件/辊子作用在其外边缘处，其中，鲍登缆索的另一端固定在杆件处，其旋转轴由电驱动的步进马达来驱动。
因为该装置也装备有电马达，该解决方案也又具有电驱动装置的全部缺点，例如提高的制造成本、允许的温度负荷的上限值，而在振动负荷的情况中还易受干扰等等。
在此，由于受结构限制的很高的摩擦损失，利用在文件WO 2008/046563 A中提出的操纵装置以引起操纵阀瓣的所有的组件的很高的荷载和很高的所需要的调节力仅可实现非常低的调节质量。
此外，在文件WO 2008/046563 A1中提出的装置在其整体性方面非常容易污染且同时需要相对很大的结构空间。
从文件DE 197 29 648 A1中已知用于调整在内燃机的吸气系统中的阀瓣的另一装置。
在该组件中，取决于贴靠在受复位弹簧加载的薄膜装置处的负压由薄膜装置来实施纵向运动，其经由在一侧支承的联结杆平移地(wegübersetzt)地传递到横梁上，其中，横梁的与联结杆相对而置的端部铰接地与布置在可旋转地支承的阀瓣处的杆件如此连接使得由于所提出的组件通过薄膜装置的移位引起的纵向运动引起阀瓣旋转90°。
用于调整阀瓣的装置为这样的装置，即该装置由于其结构上的构造需要相当大的调整力且该装置相应地使单个的构件很高地荷载。由于结构上的构造该装置不可调节，而仅引起将阀瓣从完全开启的位置调整到完全闭合的位置中。
发明内容
因此本发明的目的在于开发一种用于操纵调节阀的装置，该调节阀可构造为滑阀、球阀、转阀、盘状阀等等且该调节阀用来调节被加压的介质，例如调节内燃机的冷却剂体积流，该装置避免现有技术的上面提及的缺点，且该装置使得在引起操纵调节阀的组件的很小的机械荷载的情况下能够以最小的摩擦损失结合非常低的操纵力实现非常灵敏的、平稳的、带有很高的调节质量(即在路径和力方面可准确地重现的、精确的阀调节)、在开启和闭合时带有几乎相同的调节质量的调节，在此，同时保证“故障防护”功能(即在调节失灵时自动完全开启待调节的阀)，且此外，该装置特征在于非常紧凑的、在制造和装配技术上简单的、成本有利的以及坚固的结构形式，该装置相对于振动负荷不易受干扰，且此外该装置与被加压的介质的温度无关地工作。
根据本发明，该目的通过用于操纵根据本发明的独立权利要求的特征的调节阀1的装置来实现，该调节阀可构造为滑阀、球阀、转阀、盘状阀等等且该调节阀用来控制和/或调节被加压的介质，例如调节内燃机的冷却剂体积流。
本发明的有利的实施方案、细节和特征从从属权利要求以及根据本发明的解决方案的接下来的说明结合用于根据本发明的解决方案的附图中来获得。
附图说明
接下来借助于实施例结合与实施例相关联的六个图示来进一步阐述本发明。其中：
图1在侧视图中在部分剖面中显示了用于操纵调节阀1的根据本发明的装置，带有气动地操纵的负压盒34、球阀28以及用于流出口的、布置在导流罩壳3中的两个开口4，在其中，在根据本发明的推动活塞13的“后部的”端部位置中，两个开口4中的上部的开口完全由球阀28的锁止面27闭合，且同时两个开口4中的下部的开口完全开启；
图2在截面图示中显示了根据图1的组件，其中，球阀28处于“上部的”端部位置中；
图3在侧视图中在部分剖面中显示了用于操纵调节阀1的根据本发明的装置，带有气动地操纵的负压盒34、球阀28和用于流出口的、布置在导流罩壳3中的两个开口4，在其中，在根据本发明的推动活塞13的“中间位置”中，两个开口4中的上部的开口和同时下部的开口部分地由球阀28的锁止面27闭合；
图4在截面图示中显示了根据图3的组件，其中，球阀28处于“中间位置”中；
图5在侧视图中在部分剖面中显示了用于操纵调节阀1的根据本发明的装置，带有气动地操纵的负压盒34、球阀28和用于流出口的、布置在导流罩壳3中的两个开口4，在其中，在根据本发明的推动活塞13的“前部的”端部位置中，两个开口4的下部的开口完全由球阀28的锁止面27闭合，且同时两个开口4的上部的开口完全开启；
图6在截面图示中显示了根据图1的组件，其中，球阀28处在“下部的”端部位置中。
具体实施方式
在图1至6中以不同的三个工作位置示出的、用于操纵调节阀1的根据本发明的装置，带有流罩壳2和相邻于该流罩壳布置的导流罩壳3，在该导流罩壳处布置有两个开口4，该开口相应于此处在流罩壳2中所预设的流方向用作流出口，其中，在该实施形式中，调节阀1如此布置在流罩壳2处使得相邻于调节阀1布置的执行器5(在本实施例中负压盒34)经由布置在操纵元件6与执行器5之间的根据本发明的操纵装置7作用到布置在调节阀1处的操纵元件6上。
其中，根据本发明的操纵装置7特征在于在流罩壳2处在一侧刚性地布置有执行器5(负压盒34)且在另一侧布置有设有载荷臂9和力臂10的双臂杆件11的旋转点8，围绕该旋转点将该双臂杆件枢转地布置在流罩壳2处，而且此外在流罩壳2处刚性地布置有用于可线性移位地支承在流罩壳2处的推动活塞13的活塞引导部12。根据本发明，在布置在双臂杆件11的载荷臂9处的载荷作用铰接部14与执行器5之间可摆动地布置有联结杆15，且在布置在双臂杆件11的力臂10处的力作用铰接部16与推动活塞13的操纵铰接部17之间可摆动地布置有连杆18。就此而言，重要的是在推动活塞13的与操纵铰接部17相对而置的端部处布置推动铰接部19，在该推动铰接部中可移位地且可旋转地布置有调节阀1(在本实施例中为球阀28)的操纵元件6。
在此特征在于根据本发明相邻于推动铰接部19布置的、支承在布置在导流罩壳3处的弹簧容纳部21中的复位弹簧20在推动活塞13的纵轴线方向上如此作用到该推动活塞上使得该推动活塞13始终无间隙地利用操纵铰接部17贴靠在连杆18处，即由复位弹簧20来预紧。
用于操纵调节阀1(在本实施例中例如球阀28)的根据本发明的装置如在图2、4以及6中所示的那样能够以引起操纵调节阀的组件的很小的机械荷载在最小的摩擦损失的情况下结合非常低的操纵力实现调节内燃机的冷却剂体积流，由此可保证非常灵敏的、平稳的、带有很高的调节质量(即在路径和力方面可准确地再现的、精确的阀调整)、在开启和闭合时带有几乎相同的调节质量的调节，且同时保证“故障防护”功能(即在调节失灵时借助于复位弹簧20来自动地完全开启待调节的阀)，其中，此外，根据本发明的解决方案特征在于非常紧凑的、在制造和装配技术上简单的、成本有利的以及坚固的结构形式，相对于振动负荷不易受干扰且此外与被加压的介质的温度无关地工作。
通过根据本发明的组件结合根据本发明“张紧”地工作的活塞可随时可再现地反复地操控调节阀1的每个甚至仅可考虑的中间位置且因此结合引起操纵调节阀1(球阀28)的组件的很小的机械荷载保证精确到毫米的、无间隙的(即非常精确的)、带有很高的调节质量的调节。
在此根据本发明的组件结合由根据本发明的组件引起的最小的摩擦损失同时也引起已经可利用非常小的负压产生足够高的调整力，该调整力使得能够可靠地操纵所有类型的阀。
结合所需要的非常低的、用于调节/调整调节阀1的操纵力使得能够非常敏感地操控调节阀1的每个可考虑的中间位置，从而可保证在路径和力方面可准确地再现的、精确的、不仅在开启而且在闭合待调节的阀时带有几乎相同的调节质量的阀调节。
结合根据本发明的组件使得复位弹簧20能够同时快速复位－即快速开启阀，且如已经提到的那样同时保证“故障防护”功能－即在调节失灵时其引起自动地完全开启待调节的阀。
在此非常紧凑的、在制造和安装技术上简单的、成本有利的且坚固的根据本发明的结构形式相对于振动负荷以及还相对于污染不易受干扰且在流罩壳外部由于空间的布置、根据本发明彼此处于有效连接中的组件而与待调节的被加压的介质的相应的温度无关地工作，从而可实现非常高的允许的最大的温度负荷。
在此根据本发明也重要的是推动铰接部19以优选的结构形式布置在推动件22中，即作为单独的结构单元来布置，在其中，除了垂直于推动活塞13的移位方向伸延的纵向孔(推动铰接部19)之外，在相邻于构造为压力弹簧的复位弹簧20的端侧处布置有弹簧定心座23且在相邻于推动活塞13的相对而置的端侧处布置有带有罩壳贴靠桥接部25的活塞定心凸缘24。
在此将推动铰接部有利地构造为单独的推动件再次简化根据本发明的装置的制造以及装配且使得尤其在大量不同的结构大小的情况下能够同时通过借助于根据本发明的组件而成为可能的标准化效果实现库存(Lagerhaltung)的明显减少。
此外在此特征在于载荷作用铰接部14、力作用铰接部16以及操纵铰接部17构造为球铰接部。由此即使在极端的运行条件(例如涉及到未彼此“对齐”的传动平面)下也保证很高的运行安全性和可靠性。
本发明的另一特征也在于在推动活塞13的活塞引导部12的推动枢转侧的端部处布置有活塞密封件26。该活塞密封件用来提高可靠性且降低尤其相对于极端污染(例如还与更长的停工时间相关)的易受干扰性。
而就此而言明显也重要的是，如在实施例的所有的图示中公开的那样，调节阀1作为设有锁止面27的球阀28带有支承在导流罩壳3中的球阀轴29，且导流罩壳3设有用于流出口的两个开口4，其中，作为操纵元件6在球阀28处布置有与球阀轴29间隔开半径布置的偏心销30。
在此根据本发明还在用于流出口的两个开口4的区域中相应将密封件36布置在导流罩壳3与球阀28之间，该密封件保证成本有利地、最优地密封流出开口且因此保证运行非常安全地、可靠地、最优地调节冷却剂体积流。
在此特征还在于，如在图2、4以及6中所示的那样，在流罩壳2中布置有带有布置在驱动轴32上的半轴流式叶轮33的轴向流经的冷却剂泵31。
用于操纵调节阀1的根据本发明的装置的在本实施例的上述图示中公开的结构形式结合轴向流经的冷却剂泵31和用于流出口的“受调节的”两个开口4使得例如可经由两个开口4的一个实现供应主流通路，借助于其来保证最优地冷却气缸头的气缸体曲轴箱。
通过“受调节的”第二开口可联接旁路通路，该旁路通路在主流通路中“零输送”时同时保证最优地冷却特定的部件，例如排气再循环系统、排气歧管、加热器以及其它等等。
也就是说借助于本解决方案可在主流通路完全由根据本发明的调节阀1调节(abgeregelten)/闭合时实现利用在气缸体曲轴箱中和在气缸头中的“静止的冷却水”来最优地加热马达。
同时根据本发明的组件在调节阀1(即球阀28)的工作位置/终端位置中引起完全开启的旁路通路，且因此引起最优地冷却由旁路通路“控制”的特定的部件，例如排气再循环系统、排气歧管、加热器等等。
在本实施例中示出的根据本发明的解决方案引起从流罩壳2中流入到导流罩壳3中的冷却剂体积流借助于根据本发明的解决方案简单且成本有利地根据需求地最优地来调节，即可将冷却剂体积流完全或者部分地导入到相应一个或者甚至以限定分配的方式导入到为流出口设置的两个开口4(例如主流通路和/或旁路通路)中，从而借助于根据本发明的解决方案也可在马达冷启动时完全调节主流通路使得在马达冷启动时在主流通路中保证零输送量。
同时在本实施例中描述的组件也引起可从在图2、4以及6中示出的冷却剂泵31中在压力侧始终排出冷却剂体积流使得冷却剂泵31永远不必对着静止的冷却剂工作。
在本实施例中始终受保证的冷却剂体积流循环引起根据本发明在本实施例中布置的冷却剂泵的总驱动功率的明显的降低。
此外特征还在于执行器5如在实施例中所示的那样为带有负压端口35的负压盒34。
结合负压盒34的组件，使用根据本发明的组件使得在此处介绍的实施例中能够实现在所有的运行状态中主动地调节机动车的冷却剂循环。
因此在城市交通中由于CO2排放将以更高的冷却剂温度行驶，这需要非常短的调节时间，而在高速公路或越野行驶时以少许较低的冷却剂温度行驶，所有这些要求可结合马达管理借助于此处介绍的根据本发明的组件首次以非常高的调节质量在同时非常低的构件成本的情况下无问题地来实现。
对于马达管理，由于可准确地复现的操纵力，根据本发明的装置能够实现带有可准确地复现的调整路径和在开启以及在闭合时几乎相同的调节质量结合精确的、可随时准确的再现的“阀调节”的调节，可相应于相应的运行状态(例如城市交通、越野、高速公路等)经由准确地改变调节时间和调节路径始终准确地调节最优的冷却剂温度。
参考标号列表
1 调节阀
2 流罩壳
3 导流罩壳
4 开口
5 执行器
6 操纵元件
7 操纵装置
8 旋转点
9 载荷臂
10 力臂
11 双臂杆件
12 活塞引导部
13 推动活塞
14 载荷作用铰接部
15 联结杆
16 力作用铰接部
17 操纵铰接部
18 连杆
19 推动铰接部
20 复位弹簧
21 弹簧容纳部
22 推动件
23 弹簧定心座
24 活塞定心凸缘
25 罩壳贴靠桥接部
26 活塞密封件
27 锁止面
28 球阀
29 球阀轴
30 偏心销
31 冷却剂泵
32 驱动轴
33 半轴流式叶轮
34 负压盒
35 负压端口
36 密封件。

Claims (10)

1.一种用于操纵调节阀(1)的装置，带有流罩壳(2)和相邻于该流罩壳布置的导流罩壳(3)，在该导流罩壳处布置有一个/多个开口(4)，该开口相应于在所述流罩壳(2)中预定的流动方向或者用作流入口或者用作流出口，其中，所述调节阀(1)或者在所述流罩壳(2)中和/或在所述导流罩壳(3)中如此布置使得相邻于所述调节阀(1)布置的执行器(5)可直接或者经由布置在布置于所述调节阀(1)处的操纵元件(6)与所述执行器(5)之间的操纵装置(7)作用到布置在所述调节阀(1)处的操纵元件(6)上，其特征在于，
a) 所述执行器(5)刚性地固定在所述流罩壳(2)处，设有旋转点(8)、载荷臂(9)以及力臂(10)的双臂杆件(11)围绕其旋转点枢转地固定在所述流罩壳(2)处，且在刚性地布置在所述流罩壳(2)处的活塞引导部(12)中将推动活塞(13)可线性移位地固定在所述流罩壳(2)处，以及
b) 在布置在所述载荷臂(9)处的载荷作用铰接部(14)与所述执行器(5)之间可摆动地布置有联结杆(15)，且在布置在所述力臂(10)处的力作用铰接部(16)与所述推动活塞(13)的操纵铰接部(17)之间可摆动地布置有连杆(18)，以及
c) 在所述推动活塞(13)的与所述操纵铰接部(17)相对而置的端部处布置有推动铰接部(19)，在该推动铰接部中可移位地和/或可转动地布置有所述调节阀(1)的操纵元件(6)，以及
d) 相邻于所述推动铰接部(19)布置的、支承在布置在所述导流罩壳(3)处的弹簧容纳部(21)中的复位弹簧(20)在所述推动活塞(13)的纵轴线的方向上如此作用到该推动活塞上使得所述推动活塞(13)始终无间隙地利用所述操纵铰接部(17)贴靠在所述连杆(18)处。
2.根据权利要求1所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，所述推动铰接部(19)布置在推动件(22)中，即作为单独的结构单元来布置，在该推动件中除了垂直于所述推动活塞(13)的移位方向伸延的纵向孔即所述推动铰接部(19)之外，在相邻于构造为压力弹簧的复位弹簧(20)的端侧处布置有弹簧定心座(23)且在相邻于所述推动活塞(13)的相对而置的端侧处布置有带有罩壳贴靠桥接部(25)的活塞定心凸缘(24)。
3.根据权利要求1所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，所述载荷作用铰接部(14)、所述力作用铰接部(16)以及所述操纵铰接部(17)构造为球铰接部。
4.根据权利要求1所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，在所述推动活塞(13)的活塞引导部(12)的推动铰接侧的端部处布置有活塞密封件(26)。
5.根据权利要求1所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，所述调节阀(1)构造为设有锁止面(27)的球阀(28)，该球阀带有支承在带有用于所述流出口的两个开口(4)的所述导流罩壳(3)中的球阀轴(29)和作为操纵元件(6)与所述球阀轴(29)间隔开半径来布置的偏心销(30)。
6.根据权利要求1所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，在所述流罩壳(2)中布置有带有布置在驱动轴(32)上的半轴流式叶轮(33)的轴向流经的冷却剂泵(31)。
7.根据权利要求1所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，所述执行器(5)可气动地、液压地、电地、或者甚至机电地来操纵。
8.根据权利要求5所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，在用于所述流出口的两个开口(4)的区域中将密封件(36)相应布置在所述导流罩壳(3)与所述球阀(28)之间。
9.根据权利要求7所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，所述执行器(5)为带有负压端口(35)的负压盒(34)。
10.根据权利要求7所述的用于操纵调节阀(1)的装置，其特征在于，所述执行器(5)可借助于由步进马达来驱动的驱动轴来操纵。
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