CN103541810A - 双曲面结构旁通阀 - Google Patents

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陈志秋
陈伟
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Abstract

本发明涉及一种双曲面结构旁通阀，其包括T型销钉、双曲面摇臂及带有曲面的阀片；所述双曲面摇臂及带有曲面的阀片通过T型销钉连接成一体。所述T型销钉由上部球面销钉头和下部圆柱杆连接构成。所述双曲面摇臂上分别设置有曲面、球面。所述阀片上分别设置有球面和平面结构，其中，球面与双曲面摇臂的球面组成球面运动副。本发明结构简单、紧凑、合理；将运行过程中的作用力进行合理优化，能减少零部件之间的运动磨损；增大了转动中的接触面积，避免单点接触造成的严重磨损；冲击作用力进行了有效的分布，减少了开启关闭中的剪切磨损；增大了旋转运动的接触面积，增强了结构强度和耐磨性，提高了使用寿命。

Description

双曲面结构旁通阀
技术领域
本发明涉及一种双曲面结构旁通阀，用于发动机涡轮增压器的废气旁通阀，尤其是气体机的应用。
背景技术
随着发动机技术的发展，排放标准的推行，社会环保意识的提高，以及新能源的开发，天然气一族得到了越来越广泛的应用。这就要求增压器的涡轮壳具有足够的通流能力，并能在低速段有着为压轮提供足够的能量以达到足够的发动机进气压力要求。因此，涡轮壳上的旁通阀在面对如此需求的时候，就有着举足轻重的贡献。
气体机应用增压器对旁通量的要求要远大于柴油机旁通量的要求，这就要求旁通阀有更大的通流能力，即有更大的空间结构；与此同时，旁通阀的运动幅度增加，旁通阀结构的冲击惯量增大，导致运动副的磨损更为剧烈；此外，气体机应用的旁通阀运动频率要远高于柴油机应用，在相同的设计寿命周期内，使得增压器的服务时间大大降低。
通常的旁通阀设计,如图5所示，其中椭圆所标识的区域，都是现有设计中磨损严重的位置,其主要由轴、径向串动，绕轴旋转，以及运动中不平衡力作用导致，具体如下：
由于自身内部轴向和径向的间隙较大，使得该结构在运动中易窜动，导致该结构需要较大的运动空间和自身结构稳定性不足，在运动过程中很难控制阀片的位姿；通常的旁通阀设计，在大冲击惯量，高频次运动的环境下，由于窜动和旋转的作用，容易产生表面剪切及局部应力过大，导致自身零部件之间的剧烈磨损,进而致使各向间隙增加，窜动量剧增，旁通阀运动状态更为恶劣，如此恶性循环，最终导致阀片盖不严，漏气，功能失效，旁通阀脱落，发动机无力等表征。因此，普通的旁通阀设计已经不能满足气体机一族的应用需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种双曲面结构旁通阀，能减少接触点剪切力分布，减少零部件之间的运动磨损；能减少开启关闭中的剪切磨损；增大了旋转运动的接触面积，增强了结构强度和耐磨性，并可提高使用寿命。
按照本发明提供的技术方案，一种双曲面结构旁通阀包括T型销钉、双曲面摇臂及带有曲面的阀片；所述双曲面摇臂及带有曲面的阀片通过 T型销钉连接成一体。
作为本发明的进一步改进，所述T型销钉由上部球面销钉头和下部圆柱杆连接构成。
作为本发明的进一步改进，所述双曲面摇臂上分别设置有曲面、球面，其中，曲面与上部球面销钉头实现曲面配合运动副，球面与阀片曲面实现球面配合运动副。
作为本发明的进一步改进，所述双曲面摇臂中间设有中间孔，所述中间孔与下部圆柱杆间隙配合。
作为本发明的进一步改进，所述阀片上分别设置有球面和平面结构，其中，球面与双曲面摇臂的球面组成球面运动副。
作为本发明的进一步改进，所述双曲面摇臂上曲面与球面之间的间隙小于销钉曲面与阀片曲面之间的间隙。
作为本发明的进一步改进，所述T型销钉的中心与双曲面摇臂中心对齐重合。
作为本发明的进一步改进，所述上部球面销钉头与曲面所形成的曲面配合与球面与球面所形成的球面配合之间以背对背的布置方式实现曲面配合组合。
本发明的技术效果在于：本发明结构简单、紧凑、合理；该旁通阀通过力学原理，将运行过程中的作用力进行合理优化，能减少零部件之间的运动磨损；增大了转动中的接触面积，避免单点接触造成的严重磨损；冲击作用力进行了有效的分布，减少了开启关闭中的剪切磨损；增大了旋转运动的接触面积，即将磨损均布到整个接触面上；增强了结构强度和耐磨性，提高了使用寿命。 
附图说明
图1为本发明旁通阀结构剖面视图。
图2为本发明T型销钉结构示意图。
图3为本发明双曲面摇臂结构剖面视图。
图4为本发明阀片结构剖面视图。
图5为已有技术中通常的旁通阀示意图。
具体实施方式
 
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1-图4所示，包括：T型销钉1、双曲面摇臂2、以及带有曲面的阀片3。
本发明一种双曲面结构旁通阀包括T型销钉1、双曲面摇臂2及带有曲面的阀片3；所述双曲面摇臂2及带有曲面的阀片3通过 T型销钉1连接成一体。
所述T型销钉由上部球面销钉头1－1和下部圆柱杆1－2连接构成。其中上部球面销钉头1-1作为主要受力特征，通过球面的设计有效的改善接触面的受力分布，分解了接触点的磨损；所述圆柱杆1-2部分在整个旁通阀结构中起到连接作用，保证合适的连接强度和运动空间。
所述双曲面摇臂2上分别设置有曲面2－1，球面2－2，所述双曲面摇臂2中间设有中间孔2－3，其中，曲面2－1与上部球面销钉头1－1实现曲面配合运动副，球面2－2与阀片曲面3－1实现球面配合运动副。所述中间孔2－3与下部圆柱杆1－2采用间隙配合，保证部件的灵活运动。
所述阀片3上分别设置有阀片曲面3－1和平面结构3－2，其中，阀片曲面3－1与双曲面摇臂2的球面2－2组成球面运动副，改善运动中的受力分布；平面结构3－2则最终实现部件的密封与旁通功能。
所述上部球面销钉头1－1与曲面2－1所形成的曲面配合与球面2－2与阀片曲面3－1所形成的球面配合之间以背对背的布置方式实现曲面配合组合。
本发明采用背对背的双曲面运动副设计，有效的改善接触点的受力分布，改善受力方向与运动方向的关系，从而减少接触点的剪切力，降低磨损的产生。
本发明采用背对背的双曲面设计，双曲面摇臂2上双曲面之间的间隙要小于上部球面销钉头1－1与阀片曲面3－1之间的间隙，采用类似于楔型结构的设计，避免了下部圆柱杆1－2与中间孔2－3因径向运动而造成的磨损。
本发明中曲面设计有着向心的作用，即该部件在运动的过程中，由于受力不平衡的作用，始终驱使T型销钉1的中心与双曲面摇臂2中心对齐重合，达到平衡状态，保证部件结构的相对稳定。
该旁通阀结构无论是在开启还是关闭过程中，始终能够以正向力的方式来抵抗零部件之间的运动，通过这样的方式减少接触点剪切力分布，从而减少零部件之间的运动磨损；阀片在开启的状态中，由于气流的作用，使得阀片围绕销钉做周向转动，该结构设计增大了转动中的接触面积，避免单点接触造成的严重磨损；通过楔形结构设计，避免销钉杆与摇臂孔的磨损。控制双曲面摇臂与销钉之间的径向相对运动，从而避免销钉与摇臂孔之间的磨损；利用曲面的向心作用，即向着平衡状态运动的特性，提高部件运动的稳定性。
该旁通阀的设计，将冲击作用力进行了有效的分布，减少了开启关闭中的剪切磨损；增大了旋转运动的接触面积，即将磨损均布到整个接触面上。该旁通阀设计经过对运动中两大作用力方式进行优化，增强了结构强度和耐磨性，提高了使用寿命。

Claims (8)

1. 一种双曲面结构旁通阀，其特征是：包括T型销钉（1）、双曲面摇臂（2）及带有曲面的阀片（3）；所述双曲面摇臂（2）及带有曲面的阀片（3）通过 T型销钉（1）连接成一体。
2.如权利要求1所述的一种双曲面结构旁通阀，其特征是：所述T型销钉（1）由上部球面销钉头（1－1）和下部圆柱杆（1－2）连接构成。
3.如权利要求1所述的一种双曲面结构旁通阀，其特征是：所述双曲面摇臂（2）上分别设置有曲面（2－1）、球面（2－2），其中，曲面（2－1）与上部球面销钉头（1－1）实现曲面配合运动副，球面（2－2）与阀片曲面（3－1）实现球面配合运动副。
4.如权利要求1所述的一种双曲面结构旁通阀，其特征是：所述双曲面摇臂（2）中间设有中间孔（2－3），所述中间孔（2－3）与下部圆柱杆（1－2）间隙配合。
5.如权利要求1所述的一种双曲面结构旁通阀，其特征是：所述阀片（3）上分别设置有阀片曲面（3－1）和平面结构（3－2），其中，阀片曲面（3－1）与双曲面摇臂（2）的球面（2－2）组成球面运动副。
6.如权利要求1所述的一种双曲面结构旁通阀，其特征是：所述双曲面摇臂（2）上曲面（2－1）与球面（2－2）之间的间隙小于上部球面销钉头（1－1）与阀片曲面（3－1）之间的间隙。
7.如权利要求1所述的一种双曲面结构旁通阀，其特征是：所述T型销钉（1）的中心与双曲面摇臂（2）中心重合。
8.如权利要求1所述的一种双曲面结构旁通阀，其特征是：所述上部球面销钉头（1－1）与曲面（2－1）所形成的曲面配合与球面（2－2）与阀片曲面（3－1）所形成的球面配合之间以背对背的布置方式实现曲面配合组合。
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