CN104343546B - 阀组件及排气系统 - Google Patents

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Abstract

一种阀组件，包括具有第一进口和第二进口及第一出口和第二出口的壳体，第一流动路径设置在第一进口与第一出口之间，第二流动路径设置在第二进口与第一出口之间，第三流动路径设置在第一进口与第二出口之间。阀组件还包括支撑在壳体中以便能够运动尤其是能够枢转的封闭元件，封闭元件处于旁通位置时打开第一流动路径并至少关闭第二流动路径，在处于正常位置时关闭第一流动路径并打开第二流动路径以及第三流动路径。流动引导元件设置在封闭元件上，在封闭元件处于正常位置时突出至第二流动路径中并联接至封闭元件，使得流动引导元件在从第二进口到第一出口的气流中将封闭元件推动至正常位置。还提供一种包括该阀组件且包括排气热交换器的排气系统。

Description

阀组件及排气系统
技术领域
本发明涉及阀组件，该阀组件包括具有第一进口和第二进口以及第一出口和第二出口的壳体，其中，第一流动路径设置在第一进口与第一出口之间，第二流动路径设置在第二进口与第一出口之间，并且第三流动路径设置在第一进口与第二出口之间。此外，阀组件包括支撑在壳体中以便能够运动，尤其是能够枢转的封闭元件，该封闭元件在处于旁通位置时打开第一流动路径并且至少关闭第二流动路径，并且在处于正常位置时关闭第一流动路径以及打开第二和第三流动路径。此外，本发明涉及具有这种阀组件的排气系统。
背景技术
为了能够利用源自内燃发动机的排气的热量，用于马达的排气系统包括例如热交换器。排气从内燃发动机流动通过热交换器并且将热量传递至热交换器，例如以便对介质进行预加热，以实现更快速的加热发动机或者以便对客舱进行加热。
源自内燃发动机的排气为热交换器所需的热输出的变量并且可流动通过或者被引导经过热交换器。
排气热交换器例如使用阀组件连接至排气管。阀组件包括两个进口以及两个出口，并且排气管连接至第一进口和第一出口。热交换器连接至第二进口和第二出口。在阀组件中设置有封闭元件，该封闭元件在旁通位置时打开第一流动路径并且关闭第二流动路径和/或第三流动路径，并且在正常位置时关闭第一流动路径以及打开第二流动路径和第三流动路径。在旁通位置时，排气可被引导经过排气热交换器而不会流动通过该热交换器。在正常位置时，排气至少部分地流动通过排气热交换器。
然而，由于必须使封闭元件克服排气的流动而运动至正常位置并且保持在此处，因此，为了致动封闭元件，需要大的操作力。另外，在至今已知的阀组件的情况中，在阀组件的封闭元件上可能发生不期望的压力差或湍流。
发明内容
本发明的目的是提供阀组件以及具有这种阀组件的排气系统，该阀组件需要较小的操作力并且减小或者防止流动路径中的湍流。
为了实现该目的，提供了上文提到类型的阀组件，其中在封闭元件上设置有流动引导元件，该流动引导元件在封闭元件处于正常位置时突出至第二流动路径中并且联接至封闭元件，使得流动引导元件在从第二进口到第一出口的气流中将封闭元件推动至正常位置。该流动引导元件完成两个功能。一方面，封闭元件由空气流偏置到正常位置并且因此力作用在流动引导元件上，使得可使用较小的力将流动引导元件保持在正常位置并且可实现可靠的密封。另一方面，第二流动路径中的空气流由流动引导元件以使得在第二流动路径中发展较少的湍流和较小的压力差的方式偏移。
这里，流动引导元件可以与封闭元件一体地形成或者可以由封闭元件本身的一个侧部形成。然而，优选的是实施为分离的部件。
封闭元件可以例如包括安装为相对于彼此成一定角度的两个瓣部，其中，在旁通位置时，第一瓣部关闭第三流动路径并且第二瓣部关闭第二流动路径，而在正常位置时，第二瓣部关闭第一流动路径。由于有两个瓣部，因此可能关闭第二流动路径和第三流动路径两者，即到达排气热交换器的两个流动路径。因此，在旁通位置时，只有通过第一流动路径的流动是可能的，使得可以可靠地防止第二流动路径或者第三流动路径中的任何湍流。两瓣部可围绕优选地在两个瓣部连接的区域中形成的共用枢转轴线进行枢转，使得两流动路径可借助单个驱动件来关闭。
为了实现流动路径的改进密封，用于第一瓣部或者第二瓣部的阀座优选地设置在每个流动路径中，因此在每种情况下瓣部可紧密地搁置在该阀座上。
阀座可以例如由金属板制成，第一瓣部或者第二瓣部可以靠着该金属板搁置，该金属板包括可由第一瓣部或者第二瓣部关闭的流动开口。金属板可以设置在相应的流动路径中，以使得瓣部在每种情况下通过旋转变为以延伸的方式靠着金属板搁置，进而使得可靠的密封是可能的。另外，由于这种阀座，相应的瓣部在流动路径中所须关闭的开口较小。因此，瓣部可以加工成较小的尺寸使得其变得更易于在阀组件的壳体内旋转。
流动开口优选地比流动引导元件更大，使得在封闭元件旋转的期间流动引导元件可通过阀座枢转。因此，流动引导元件在旁通位置时可枢转离开第一流动路径，使得流动引导元件在旁通位置时不会影响气流。
壳体优选地包括三个流动部段，其中，第一进口与第一流动部段相关联并且第一出口与第二流动部段相关联，第二进口以及第二出口与第三流动部段相关联并且由金属板彼此分离。第一流动部段和第二流动部段可以例如共同地形成插入至排气管路中的直的管部段。第三流动部段与该管部段成一定角度连接。由于仅为供给和排放排气热交换器设置一个连接，因此排气热交换器的或者通向热交换器的管的基本上较简单的连接是可能的。仅需要一个管部段连接至阀组件，该管部段优选地沿纵向方向划分成用于排气热交换器的供给管和排放管。根据排气热交换器的连接，该管部段可以分支成两个管。然而，也可能在热交换器上设置仅一个连接，该连接优选地在用于连接至阀组件的凸缘内划分成两个管。
在将第二出口与第二进口分离的金属板中可以设置有凹部，该凹部在封闭元件的正常位置例如通过封闭元件，具体地通过第一瓣部被关闭。
在旁通位置时，流动引导元件优选地不突出至第一流动路径中，使得在旁通位置时，排气的流动不受流动引导元件的影响。
根据本发明，还提供了一种排气系统，该排气系统具有根据本发明的阀组件并且具有排气热交换器，其中，排气热交换器连接至阀组件的第二进口和第二出口，并且在封闭本体的正常位置，排气可流动通过排气热交换器。
附图说明
-图1示出了沿根据本发明的阀组件剖切的横截面图，
-图2示出了根据本发明的排气系统的立体截面图，该排气系统包括图1的处于封闭元件的正常位置时的阀组件，以及
-图3示出了处于封闭元件的旁通位置时的图2的排气系统。
图1示出了作为图2和图3所示的排气系统12的一部分的阀组件。
具体实施方式
阀组件10具有壳体14，壳体14大体由第一流动部段16、第二流动部段18以及第三流动部段20构成。在该实施方式中，第一流动部段16和第二流动部段18的纵向方向相一致。然而，第一流动部段16与第二流动部段18的纵向方向具有不同的取向也是可能的。第三流动部段20设置为与第一流动部段16、第二流动部段18的纵向方向成大约135°的角度。尽管如此，第三流动部段20的角度可以相对于第一流动部段16和/或第二流动部段18位于0°和180°之间。
在第一流动部段16上设置有第一进口22，在第二流动部段18上设置有第一出口24。第三流动部段20由金属板30沿纵向方向划分为两个通道，这两个通道形成第二出口26以及第二进口28。
在壳体16中，形成有三个流动路径32、34、36。第一流动路径32从第一进口22延伸至第一出口24，第二流动路径34从第二进口28延伸至第一出口24，并且第三流动路径36从第一进口22延伸至第二出口26。
此外，在壳体14中设置有封闭元件38以及用于封闭元件38的三个阀座40、42、44，三个阀座定位在流动路径32、34、36中，流动路径32、34、36可以通过封闭元件38以及阀座40、42、44被封闭，将在下文中解释。
第一进口22连接至远离内燃发动机引导的排气管。在第一出口24上连接有连续的排气管(未示出)。连续的排气管可以例如引导至排气净化系统或引导至排气回流管。
在第二出口26以及第二进口28上，设置有排气热交换器46。在该排气热交换器46中，可以传递来自从内燃发动机流出的排气的热量，以便例如对介质进行预加热而以便实现内燃发动机的更为迅速的加热，或者以便对车辆的内部乘客舱进行加热。
根据封闭元件38的位置，来自内燃发动机的排气可以直接通过第一流动路径32传递或者可以沿着第二流动路径34和第三流动路径36通过排气热交换器46传递。
流动路径32、34、36的打开和关闭借助支撑在壳体14中的封闭元件38绕着旋转轴线48旋转而执行。为此，封闭元件38具有第一瓣部50以及第二瓣部52，第一瓣部50和第二瓣部52设置为相对于彼此成大约135°的角度。
如特别能够从图1中所见，各个阀座40、42、44均由金属板形成，第一瓣部50或第二瓣部52可以靠着该金属板搁置。各金属板具有一流动开口58、60、62。流动开口58、60、62可以由第一瓣部50或第二瓣部52封闭，将在下文中解释。
在图1和2中示出的正常位置时，第二瓣部52靠着设置在第一流动路径32中的阀座40搁置，并且由此封闭第一流动路径32。第一瓣部50靠着将第二出口26与第二进口28分离的金属板30搁置。
因此，在封闭元件38处于该正常位置时，第二流动路径34和第三流动路径36打开并且第一流动路径32关闭。排气从第一进口22经由第三流动路径36以及第二出口26流动至排气热交换器46中并从排气热交换器46经由第二进口28、第二流动路径34以及第一出口24流动至排气管中。从内燃发动机流出的排气因而可以将热量传递至排气热交换器46。
从该正常位置出发，封闭元件可以沿枢转方向S枢转至图3中示出的旁通位置，其中，排气经过热交换器引导至连续的排气管中，使得没有热量传递至排气热交换器46中。在旁通位置时，第一瓣部50靠着第三流动路径36中的阀座44搁置并且第二瓣部52靠着第二流动路径34中的阀座42搁置。因此，第二流动路径34和第三流动路径36关闭并且第一流动路径32打开。排气不能够流动通过排气热交换器46而是沿着第一流动路径32传递至连续的排气管中。
在封闭元件38处于正常位置时，流出内燃发动机的排气撞击到面朝第一进口的第二瓣部52的一侧上并且沿枢转方向S推动该瓣部。为了将第一瓣部52保持在正常位置以及因此将封闭元件38保持在正常位置，需要大的保持力。
而且，由于气流的偏移，可能在第二流动路径34中出现湍流和压力差。
为了减小这些影响，在封闭元件38上设置流动引导元件56，流动引导元件56在本文中示出的实施方式中由以和第二瓣部52成锐角的方式安装在封闭元件38上的金属板而形成。流动引导元件56进一步远离第二瓣部52弯曲。
如能够在图2中观察到的，在封闭元件38处于正常位置时，流动引导元件56突出至第二流动路径34中。流出排气热交换器46的气体在第二流动路径34中撞击到流动引导元件56上并且通过沿着与枢转方向S相反的方向作用的力推动流动引导元件56。这样，联接至流动引导元件56的封闭元件靠着第一流动路径32中的阀座40沿着与枢转方向S相反的方向被推动，即，在正常位置时被推动。结果，需要小的力来使得封闭元件38沿着与枢转方向S相反的方向枢转并且将它保持在那里。
此外，从排气热交换器46离开的气体由流动引导元件56沿着第一出口24的方向偏移，使得在封闭元件38的区域中不发生或仅发生较低的湍流或压力差。
由于突出至第二流动路径34中的流动引导元件56，因此仅需大幅降低的力将封闭元件38保持在正常位置。而且，阀组件10中的气流受到流动引导元件56的积极影响。
如能够从图3中观察到的，在封闭元件38处于旁通位置时，流动引导元件56未定位在第一流动路径32中，使得在封闭元件38处于旁通位置时，排气流不受影响。而且，由于没有力作用在流动引导元件上，因此可以用非常小的保持力而将封闭元件38保持在旁通位置中。
一旦封闭元件38沿着与枢转方向S相反的方向旋转至正常位置并且排气的一部分能够流动通过第三流动路径36以及第二流动路径34，撞击到流动引导元件56上的气体就沿着与枢转方向S相反的方向在封闭元件38上施加力，结果封闭元件38可以通过更小的力旋转至正常位置。
第二流动路径34中的阀座42的流动开口60大于流动引导元件56，使得在封闭元件38的旋转期间，流动引导元件56可以通过流动开口60从正常位置传递至旁通位置。
与本文中示出的实施方式相反，阀座40、42、44还可以由安装在壳体14中的不同的元件形成。特别地，阀座40、42、44也可以由壳体14形成。只是必须确保瓣部50、52紧密地靠着阀座40、42、44搁置并且能够关闭流动开口58、60、62以及因此能够关闭流动路径32、34、36。而且，根据瓣部50、52以及流动引导元件56的取向，必须确保流动引导元件56可以具体地通过第二流动路径34中的阀座42的流动开口60而枢转。
流动引导元件56可以具有任何期望的形状，借此，在正常位置时封闭元件38在通过第二流动路径的气流发生撞击时被推动，并且流出排气热交换器46的气体被偏移至第一出口24。流动引导元件56可以例如由特别是设置在第二瓣部上的固体形成。特别地，流动引导元件56的形状可以选择为使得实现排气流的有效的偏移。
第二进口28和第二出口26可以设置在分开的流动部段中，使得通向排气热交换器的两条线路被连接。

Claims (9)

1.一种阀组件(10)，包括：
壳体(14)，所述壳体(14)具有第一进口(22)和第二进口(28)以及第一出口(24)和第二出口(26)，
其中，第一流动路径(32)设置在所述第一进口(22)与所述第一出口(24)之间，并且第二流动路径(34)设置在所述第二进口(28)与所述第一出口(24)之间，并且第三流动路径(36)设置在所述第一进口(22)与所述第二出口(26)之间，以及
封闭元件(38)，所述封闭元件(38)支撑在所述壳体(14)中以便能够运动，所述封闭元件在处于旁通位置时打开所述第一流动路径(32)并且至少关闭所述第二流动路径(34)，并且所述封闭元件在处于正常位置时关闭所述第一流动路径(32)并且打开所述第二流动路径(34)以及所述第三流动路径(36)，
其特征在于，
在所述封闭元件(38)上设置有流动引导元件(56)，所述流动引导元件在所述封闭元件(38)处于所述正常位置时突出至所述第二流动路径(34)中并且联接至所述封闭元件(38)，使得所述流动引导元件(56)在从所述第二进口(28)到所述第一出口(24)的气流中将所述封闭元件(38)推动至所述正常位置。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述封闭元件(38)支撑在所述壳体(14)中以便能够枢转。
3.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述封闭元件(38)包括设置为相对于彼此成一定角度的两个瓣部(50、52)，其中，在处于所述旁通位置时，第一瓣部(50)关闭所述第三流动路径(36)并且第二瓣部(52)关闭所述第二流动路径(34)，而在处于所述正常位置时，所述第二瓣部(52)关闭所述第一流动路径(32)。
4.根据权利要求3所述的阀组件，其中，在各个所述流动路径(32、34、36)中，均设置有用于所述第一瓣部(50)和所述第二瓣部(52)中的一个的阀座(40、42、44)。
5.根据权利要求4所述的阀组件，其中，所述阀座(40、42、44)由金属板形成，所述第一瓣部(50)和所述第二瓣部(52)中的一个能够靠着所述金属板搁置，其中，所述金属板具有能够由所述第一瓣部(50)和所述第二瓣部(52)中的一个关闭的流动开口(58、60、62)。
6.根据权利要求5所述的阀组件，其中，所述流动开口(58、60、62)比所述流动引导元件(56)更大。
7.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述壳体(14)具有三个流动部段(16、18、20)，其中，所述第一进口(22)与所述第一流动部段(16)相关联，并且所述第一出口(24)与所述第二流动部段(18)相关联，并且所述第二进口(28)以及所述第二出口(26)与所述第三流动部段(20)相关联并且通过金属板(30)彼此分离。
8.根据权利要求1所述的阀组件，其中，在处于所述旁通位置时，所述流动引导元件(56)不突出至所述第一流动路径(32)中。
9.一种排气系统(12)，包括根据权利要求1中所述的阀组件(10)并且包括排气热交换器(46)，其中，所述排气热交换器(46)连接至所述阀组件(10)的所述第二进口(28)以及所述第二出口(26)，并且在所述封闭元件(38)处于正常位置时，所述排气能够流动通过所述排气热交换器(46)。
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