CN103649512B - 用于内燃机的阀门装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的阀门装置，该阀门装置带有壳体(2)，在所述壳体中设计有至少一个入口(4、6)和出口(8)，带有至少一个贯穿孔(10、12)，通过所述贯穿孔可使至少一个入口(4、6)与至少一个出口(8)流动连通，带有至少一个阀门闭合件(18、20)，通过所述阀门闭合件可调节贯穿孔(10、12)，带有可借助执行件(56)平移活动的阀杆(22)，至少一个阀门闭合件(18、20)布置在所述阀杆上，带有弹簧(32)，所述弹簧包围阀杆(22)，并且该弹簧用其第一末端支撑在阀门闭合件(18)上并用其对置末端支撑在止挡件(20)上，以及带有大体包围所述弹簧(32)的元件。所述阀门装置基于承受高的热负荷和对污物颗粒的较高敏感度，其功能常常受到制约。由此规定了，所述元件大体由两个相互插套的径向闭合的罩壳(46、48)构成，这两个罩壳中的第一罩壳抵靠住至少一个阀门闭合件(18)并且可随该阀门闭合件活动，而第二罩壳抵靠住止挡件(20)，其中，所述阀门闭合件(18)可相对于止挡件(20)活动。

Description

用于内燃机的阀门装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的阀门装置，该阀门装置带有壳体，在所述壳体中设计有至少一个入口和出口，并带有至少一个贯穿孔，通过所述贯穿孔可使至少一个入口与至少一个出口流动连通，并带有至少一个阀门闭合件，通过所述阀门闭合件可调节贯穿孔，并带有借助于执行器可平移活动的阀杆，所述至少一个阀门闭合件可布置在所述阀杆上，并带有弹簧，所述弹簧包围阀杆，并且用其第一末端支撑在至少一个阀门闭合件上，并用其对置末端支撑在止挡件上，所述阀门装置还带有大体包围弹簧的保护件。
背景技术
这种阀门装置特别用于调节向内燃机的废气回流，用以降低废气中的有害物质。在此，通过所述弹簧确保将阀门闭合件压在相应的阀座上。视废气回流阀的具体安装位置是在气缸的废气出口稍靠后的位置或在抽吸管的部位、还是在低压支路在高压支路中、在废气冷却器之前或之后，所述废气回流阀承受不同的负载。因此，在紧邻气缸的废气出口处具有较高的热负荷，而在废气冷却器后方可预见有相对更大的被烟灰熏黑的趋势。
二通阀也是已知的，通过所述二通阀可将受调节的废气可选地经废气冷却器或经旁路管道进行导引，从而视所使用的废气回流支路的情况而使布置在废气冷却器后方的阀门(交替地)一次经受热废气而另一次经受冷废气。
例如由文献DE19733964A1已知一种这样的阀门。这种阀门布置在废气冷却器或者旁路的下游，并且具有执行器，通过所述执行器可移动阀杆，在该阀杆上可滑动地布置了两个阀门闭合件。在阀门闭合件之间布置了弹簧，阀门闭合件被所述弹簧朝向设在阀杆上的止挡的方向加载或施加弹簧力。两个阀门闭合件被设计为锥形的，并且在非操作状态下通过弹簧的压力抵靠在相应的阀座上。在执行器操作时，视作用方向的不同，其中一个阀门闭合件通过止挡件克服弹簧力自阀座升起，而另一个阀门闭合件则被弹簧力压向阀座。由此可以可选地视操作方向的不同对旁路管道或废气冷却器出口的流通横截面进行调节。然而，布置在流通区域中心的弹簧经受较高的热负荷以及所出现的污染物。
此外，在文献EP1859156B1中公开了一种阀门装置，在所述阀门装置中，这种阀门的弹簧被设计为波纹盒的平衡件所包围，该平衡件的轴向末端与阀瓣相连接。这种元件的用途应在于，在由此围成的空隙中形成真空，从而可以使两个阀瓣同时从其阀座升起。这种波纹盒还有利于保护弹簧和这种阀杆部位不受污染，然而在更高热负荷的情况下则不再发挥其功能。
发明内容
由此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种阀门装置，所述阀门装置不仅在较高热负荷下而且在有烟尘负载的环境中都能无障碍地运行。在此处，尤其还避免在阀杆上用作滑动导引的部位处沉积烟灰以及避免弹簧承受过热。
上述技术问题通过具有独立权利要求所述特征的阀门装置来解决。通过由两个相互插套的径向闭合的罩壳构成所述包围弹簧的保护件，其中第一罩壳抵靠在至少一个阀门闭合件上并且可随该阀门闭合件活动，而第二罩壳抵靠在止挡件上，在此，所述阀门闭合件可相对于止挡件活动，由此，所述阀杆和弹簧相对于废气流被隔离屏蔽，避免了被废气流直接流经，由此实现了热力学卸载和更低的污染。
有利地，相互插套的径向闭合的罩壳中的一个布置在另一个罩壳中，其中，一个罩壳的内径大于另一个罩壳的外径。如此就避免了这两个罩壳之间的夹紧。然而，在这两个保护件之间仍形成良好的密封效果，由此明显降低了污物颗粒的侵入。
在特别有利的实施方式中，所述相互插套的径向闭合的两个罩壳分别由罐状构件构成，阀杆突出穿过所述罐状构件的底部。这简化了对保护件的紧固。
在改进的实施方式中，所述罐状构件是深冲件。所述深冲件尤其可被成本低廉地制备。
在本发明的有利设计方式中，弹簧使一侧的罐状构件的底部压向止挡件，并且将对置侧的罐状构件的底部压向阀门闭合件。如此就可以将罐状构件保持在其位置上，而无需与阀门闭合件形成材料相连的连接或使用额外的紧固件。
优选地，所述阀门闭合件被可平移活动地布置在阀杆上，并且被弹簧朝向止挡的方向加载，所述止挡与阀杆相连接。由此可确保阀门闭合件在闭合状态下固定放置在阀座上。
在特别有利的实施方式中，所述阀杆在其末端上具有外螺纹，在所述外螺纹上旋拧有用作止挡的螺母。通过这种旋拧可以改变阀门闭合件在阀杆上的位置，从而可以优化地定位止挡相对于阀座的位置。
在特别优选的实施方式中，在所述阀杆上，用作弹簧的止挡件的第二阀门闭合件与第一阀门闭合件间隔布置，并且可通过第二阀门闭合件调节导引至第二入口或出口的贯穿孔。以这这种方式可以实现组合的废气回流和旁路阀，其通路可被可选地调节。
有利地，两个阀门闭合件具有凹槽，所述凹槽具有与罐状构件的底部相应的形状，并且罐状构件突伸到所述凹槽中。这样，在组装时就可简便地将保护件定位和预固定在阀门闭合件上。可靠地避免了保护件的倾斜。
此外，有利地，在两个阀门闭合件上构成了延伸到弹簧内部的环形凸起，通过所述环形凸起避免了弹簧的交缠或弯折。这种凸起构成了加长的导向部位。
在改进的实施方式中，两个阀门闭合件可平移滑动地布置在阀杆上，并且通过所述在两个阀门闭合件之间的弹簧分别朝向其各自止挡的方向被反向地加载，所述各止挡分别在所述两个阀门闭合件背向弹簧的一侧被设计在阀杆上。这样，可选择在实现其中一个管道密封闭合的同时对另一管道的流通量横截面进行调节。此外，提供了保护件的内部空间与外部空间之间相对较高的密封性。所述两个阀门闭合件还通过弹簧被朝向其所属的阀座方向加载。
这种阀门装置可以承受较高的热负荷，并且由此可紧邻布置在废气出口之后，因为热量可通过罩壳被导引排出。有颗粒负载的环境也不会对该阀门装置的功能形成制约，因为阀门闭合件必须在阀杆上滑动，而所述阀杆不会与被带有污物颗粒的环境接触。由此提供了在恶劣环境影响下具有较长使用寿命的阀门装置。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例，并在以下对其进行描述。
所述附图1以剖面图方式示出了根据本发明的阀门装置的侧视图。
具体实施方式
所述根据本发明的阀门装置由壳体2构成，在所述壳体中设计有两个入口4、6和布置在入口4、6中间的出口8。在入口4、6与出口8之间设计有两个在壳体2中的贯穿孔10、12，入口4、6可以通过所述贯穿孔与出口8形成流动连通。
所述贯穿孔10、12在径向上被第一阀座14和第二阀座16限界，所述阀座与第一阀门闭合件18和第二阀门闭合件20共同作用，用以调节贯穿孔10、12的可自由流通的横截面的尺寸。
所述两个阀门闭合件18、20布置在阀杆22上，阀门闭合件可在所述阀杆上平移滑动。可能的滑动移动的长度是通过用于第一阀门闭合件18的第一止挡24和用于第二阀门闭合件20的第二止挡26被限定的。所述第一止挡24可调节地由螺母20制成，所述螺母被旋拧在阀杆22的末端上的外螺纹30上。根据螺母28在阀杆22上旋拧深度的不同，可以以这种方式在组装时扩大或减小该螺母28与固定设计在阀杆22上的止挡26的间距。
弹簧32被夹紧在这两个阀门闭合件18、20之间，该弹簧的第一末端将第一阀门闭合件18压向螺母28，而弹簧的对置的第二末端将第二阀门闭合件20压向第二止挡26。为了容纳弹簧32，在阀门闭合件18、20上分别设有一个指向弹簧32的凹槽34、36，所述凹槽的内径略微大于弹簧32的外径。此外，在阀门闭合件18、20上分别设计有一个环形凸起38、40，所述凸起包围阀杆22，并且在弹簧32的内部延伸，而且所述凸起的外径相应地略微小于弹簧32的内径。
所述阀门闭合件18、20具有相对于弹簧32扩宽的部段，并利用所述扩宽部段抵靠放置在相对成型的阀座14、16上。所述两个止挡24、26的间距则与两个阀座14、16的间距相适配，使得在阀杆22处于静止位置上时，所述弹簧32可将阀门闭合件18、20压靠在阀座14、16上，而同时所述阀门闭合件18、20相对于止挡24、26具有很小的间距。
根据本发明，所述弹簧32被两个罐状构件42、44包围，所述罐状构件被制备成深冲件，所述深冲件被用作保护件，并且该深冲件的罩壳46、48在径向上完全包围弹簧32。所述罐状构件42、44的底部50、52在中心具有孔，阀杆22和凸起38、40突出穿过所述孔。所述底部50、52位于各自所属的阀门闭合件18、20的凹槽34、36中，从而使弹簧32不与每个阀门闭合件18、20直接接触，而使罐状构件42、44的每个底部50、52朝向阀门闭合件18、20被加载。
在本实施例中，两个阀门闭合件18、20的凹槽34、36大小相同。第一罐状构件42在从凹槽34中突出后在上方立即扩宽54，第一罐状面46从所述扩宽54处开始又呈圆筒状地在朝向另一个罐状构件44的方向上延伸，然而直径略有扩大。这一端部的直径是这样选择的，即第一罐状面或第一罐状构件46的内径略大于第二罐状构件44的外径。这意味着，第二罐状构件44可以被推入第一罐状构件42中。在此处需要注意的是，一方面即使在有轴向对中误差的情况下也能避免它们相互夹紧或卡紧，而另一方面应实现密封效果。
所述阀杆22以已知的方式通过电动执行器56运行，在所述电动执行器的输出轴58上布置了偏心轮60，球轴承64紧固在所述偏心轮的输出辊颈62上，所述球轴承在连接件68的滑槽66中运行，阀杆22紧固在所述连接件68上。
所述阀杆22突出穿过壳体2中的通孔70，其中，在环绕阀杆22的通孔70中布置了两个相互重叠布置的密封环72、74，所述密封环置于隔离件76上，所述隔离件从设计为阶梯扩孔且包围阀杆22的通孔70开始延伸到第一入口4的区域内。所述隔离件76一方面用作阀杆22的导引件，并且另一方面在其末端具有收缩部78，通过所述收缩部提高了沿阀杆的流动阻力，从而明显降低了沿阀杆的流量。在此处，所述收缩部78的内径约比阀杆22的外径大0.5mm。
那么当执行器56沿顺时针方向从附图所示位置开始转动，则球轴承64将连接件68进而将阀杆22向下压。这导致了第二止挡26压向第二阀门闭合件20，并使第二阀门闭合件20克服弹簧力从阀座16上抬起。相应地，例如冷却的废气可从入口4流向出口8。
在阀门闭合件20抬起时，所述第一阀门闭合件18保持在阀座14上，因为该第一阀门闭合件18不可能向下偏移，从而不能自由调节可流通的贯穿孔10的尺寸。为了能够将所述阀门闭合件18保持在这样的位置上，将该阀门闭合件18可滑动地布置在阀杆22上，也就是说阀杆22在移动时可滑动穿过阀门闭合件18的孔。
此外，所述阀门闭合件20抬离阀座16使得两个阀门闭合件18、20的相互间距降低，从而使弹簧32被压缩。第二罐状构件44在这种压缩过程中滑入第一罐状构件42中，从而使弹簧32在任何位置都保持被环绕。相应地，热废气不与弹簧32直接接触。取而代之地，热量可以至少部分通过保护件42、44和阀门闭合件18、20被传导输出到壳体2。污物颗粒也不会流向弹簧的区域或阀门闭合件18、20在阀杆22上滑动的区域。
当执行器56又沿相反方向转动时，阀门闭合件20又移动回到其阀座16上，此时，弹簧32被去压缩，两个罐状构件42、44的重叠区域又重新减小，直至最后达到初始位置。
通过执行器56的继续转动，阀杆22朝执行器56的方向向上移动，由此导致螺母28将阀门闭合件18从第一阀座14上抬起，与此同时弹簧32进一步将第二阀门闭合件20压向其阀座16，并且阀杆22穿过第二阀门闭合件的孔向上滑动。所述弹簧32重新以和上述相同的方式被压缩。由此可对第一通孔10进行调节，通过所述第一通孔例如形成了自环绕废气冷却器的旁路经第一入口4至出口8的流动连通。
在此，弹簧32与阀杆22的滑动部位也与废气流的热负荷和污物颗粒隔离开来。相应地，可以使用更廉价的弹簧原料。同样还避免了阀门闭合件卡挂在阀杆22上。相应地，可以提供带有更高使用寿命且可成本低廉地制备的阀门装置。
应该声明的是，所述实施例对本申请的保护范围不构成限制。所述两个保护件的装置也同样适用于仅具有一个阀门闭合件的阀门装置(在此情况下，上侧保护件固定抵靠在图示实施例中作为第二阀门闭合件的止挡件上。所述阀门装置的功能就仅限于所述的第一阀门闭合件的功能，此时，弹簧被用作复位元件)。其他结构上的变化显然也是可行的。

Claims (10)

1.用于内燃机的阀门装置，该阀门装置带有
壳体(2)，在所述壳体中设计有至少一个入口(4、6)和出口(8)，
至少一个贯穿孔(10、12)，通过所述贯穿孔可使至少一个入口(4、6)与至少一个出口(8)流动连通，
至少一个阀门闭合件(18、20)，通过所述阀门闭合件可调节贯穿孔(10、12)，
可借助执行件(56)平移活动的阀杆(22)，至少一个阀门闭合件(18、20)布置在所述阀杆上，
弹簧(32)，所述弹簧包围阀杆(22)，并且该弹簧用其第一末端支撑在阀门闭合件上(18)并用其对置末端支撑在止挡件(20)上，和
大体包围所述弹簧(32)的元件，
其特征在于，所述元件大体由两个相互插套的径向闭合的罩壳(46、48)构成，这两个罩壳中的第一罩壳抵靠住至少一个阀门闭合件(18)并且可随该阀门闭合件活动，而第二罩壳抵靠住止挡件(20)，其中，所述阀门闭合件(18)可相对于止挡件(20)活动，其中，所述相互插套的径向闭合的罩壳(46、48)被分别设计在罐状构件(42、44)上，阀杆(22)突出穿过所述罐状构件的底部(50、52)，并且所述弹簧(32)在第一侧使罐状构件(42、44)的底部(50、52)压在止挡件(20)上，而在对置侧使罐状构件(42、44)的底部(50、52)压在阀门闭合件(18)上。
2.根据权利要求1的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，所述相互插套的径向闭合的罩壳(48)之一被布置在另一个罩壳(46)中，其中，其中一个罩壳(46)的内径大于另一个罩壳(48)的外径。
3.根据权利要求1所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，所述罐状构件(42、44)被设计为深冲件。
4.根据上述权利要求中任一项所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，所述阀门闭合件(18)可平移活动地布置在阀杆(22)上，并且被弹簧(32)朝向与阀杆(22)相连接的一止挡(24)方向加载弹簧力。
5.根据权利要求4所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，所述阀杆(22)在其末端上具有外螺纹(30)，在该外螺纹上旋拧有用作止挡(24)的螺母(28)。
6.根据权利要求1所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，在所述阀杆(22)上，用作弹簧(32)止挡件的第二阀门闭合件(20)与第一阀门闭合件(18)间隔布置，并且可通过第二阀门闭合件(20)调节导引至第二入口(6)或出口的贯穿孔(12)。
7.根据权利要求6所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，所述两个阀门闭合件(18、20)具有凹槽(34、36)，所述凹槽具有与罐状构件(42、44)的底部(50、52)相应的形状，并且罐状构件(42、44)突伸到所述凹槽中。
8.根据权利要求6或7所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，在所述两个阀门闭合件(18、20)上设计有伸入弹簧(32)内部的环状凸起(38、40)。
9.根据权利要求6所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，所述两个阀门闭合件(18、20)可平移滑动地布置在阀杆(22)上，并且通过在所述两个阀门闭合件(18、20)之间的弹簧分别朝向各自止挡(24、26)的方向被相互反向地加载，所述止挡分别在所述两个阀门闭合件(18、20)背向弹簧(32)的一侧设计在阀杆(22)上。
10.根据权利要求6所述的用于内燃机的阀门装置，
其特征在于，所述两个阀门闭合件(18、20)通过弹簧(32)分别朝向其所属阀座(14、16)的方向被加载。
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