CN104930245A - 旁通泄压阀的密封结构及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旁通泄压阀的密封结构及其密封方法，包括可由电磁单元驱动的阀闭合体和活动套合于阀闭合体外周的护罩，阀闭合体和护罩之间设有径向密封件，径向密封件的内周部分与阀闭合体固定连接，径向密封件的外周部分与护罩滑动配合，且径向密封件的外周部分与护罩协作以使得在无电流的条件下及电磁单元刚通电的一段时间内，径向密封件的外周部分与护罩之间过盈配合以实现密封；随后径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合以使得密封解除。本发明密封长度合适、能有效避免密封件的过度磨损、密封效果好，密封件定位效果好，且能跟电磁单元的电磁力结合起来，使得旁通泄压阀的开启更加顺畅。

Description

旁通泄压阀的密封结构及其方法
技术领域
本发明涉及用于汽车涡轮增压器的旁通泄压阀领域，特别涉及一种旁通泄压阀的密封结构及其方法。
背景技术
近年来，涡轮增压器因可提高发动机升功率、改善发动机的排放、提高燃油经济性，降低油耗而得到人们的青睐。涡轮增压器工作原理为：发动机废气驱动增压器转子转动，将空气压缩送至发动机气缸与燃油混合燃烧，提高发动机输出功率。而旁通泄压阀起到在涡轮增压器增压泵的压力侧与进气侧之间的连接功能。在汽车急减速时，通过该阀把增压压力端与进气端建立小循环，达到泄压，保护增压器；同时还可以稳定增压器转速，以便于迅速切换至加速状态。现有的旁通泄压阀的阀闭合体与护罩之间一般是通过圆柱侧面密封或端面密封两种密封方式来实现的，然而这两种方式都存在缺点。如端面密封要求密封件的上、下两端面要同时接触，精度较差，公差很难保证，在实际生产过程，制造要求高。而圆柱侧面密封如US2009301081B2的侧面密封结构为“阀闭合体包括圆柱形侧面，所述圆柱形侧面与密封装置协作，使得外壳内部朝向所述增压泵的所述压力侧或所述进气侧密封。”其是通过设置在阀闭合体和圆形密封元件之间的径向密封件与阀闭合体的圆柱形侧面之间的配合来实现密封的，但问题在于，阀闭合体是上、下运动的，径向密封件与阀闭合体之间的密封部位较长，也就是说它们之间的摩擦力在运动的过程中一直是存在的，径向密封件的磨损较为严重，尤其是在使用了一段时间后，密封效果就会变差，需及时更换，使用成本高。且该结构的径向密封件的定位效果不好，容易发生晃动或移位，也会影响密封效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种密封长度合适、能有效避免密封件的过度磨损、密封效果好，密封件定位效果好的旁通泄压阀的密封结构。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种旁通泄压阀的密封结构，包括可由电磁单元驱动的阀闭合体和活动套合于阀闭合体外周的护罩，所述的阀闭合体和护罩之间设有径向密封件，所述的径向密封件的内周部分与所述的阀闭合体固定连接，所述的径向密封件的外周部分与所述的护罩滑动配合，且所述的径向密封件的外周部分与所述的护罩协作以使得在无电流的条件下及电磁单元刚通电的一段时间内，径向密封件的外周部分与护罩之间过盈 配合以实现密封；随后径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合以使得密封解除。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该旁通泄压阀的密封结构的径向密封件的内周部分是与阀闭合体固定连接的，密封件定位效果好，不会发生移动，从而能够保证密封效果更好。且径向密封件的外周部分与护罩协作以使得在无电流的条件下及电磁单元刚通电的一段时间径向密封件的外周部分与护罩之间过盈配合以实现密封，随后随着电磁力的下降，径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合以使得密封解除。则本发明的径向密封件的外周部分与护罩之间的密封长度比较合适，不会像现有技术密封部位那么长，能有效避免密封件的过度磨损、密封效果好。
本发明的另一个目的是提供一种密封长度合适、能有效避免密封件的过度磨损，且能跟电磁单元的电磁力结合起来，使得旁通泄压阀的开启更加顺畅的旁通泄压阀的密封方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种旁通泄压阀的密封方法，包括以下步骤：
1)、在无电流的条件下，阀闭合体因压力平衡设计，气压受力平衡，仅受弹簧力作用保持闭合，径向密封件的外周部分与护罩之间过盈配合以实现密封；
2)、电磁单元通电后，随着电流逐渐变大，电磁力也为逐渐变大，当作用在电磁单元的动衔铁子总成上的电磁力大于弹簧力和系统摩擦阻力时，动衔铁子总成产生向上的加速度，从而阀闭合体开始向上运动，此时，径向密封件的外周部分与护罩之间仍过盈配合以实现密封；
3)、随着动衔铁子总成运动速度增大，线圈的反向感应电动势变大，从而线圈的电流开始变小，从而导致电磁力开始下降；此时，径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合，解除密封；
4)、随着电磁力下降，加速度减小，并转为反向，从而速度开始减小，反向电动势减小，线圈电流开始增大，电磁力又开始增大，同时，随着动衔铁与静衔铁之间的距离减小，系统的电磁力进一步增加，直至动衔铁停止运动后，电磁力逐渐趋于稳定；此时，径向密封件的外周部分与护罩之间仍为间隙配合，处于解除密封状态。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明根据阀的电磁单元的电磁力是先增大，后减小再增大的趋势的这一规律，在设计密封结构时予以结合考虑，也就是说当密封圈与护罩之间，在静止时和刚通电的一段时间内为过盈配合，启到密封作用。但当电磁力开始减小时，系统此时对径向密封件与护罩之间已无密封需要，则径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合，解除密封。这样，不但使得密封结构的密封长度合适、能有效避免密封件的过度磨损，且密封解除后旁通泄压阀的开启更加顺畅。
附图说明
图1为本发明的旁通泄压阀的密封结构的一实施例的示意图。
图2为本发明的旁通泄压阀的密封结构的另一实施例的示意图。
图3为本发明的旁通泄压阀的密封结构的护罩的一实施例的示意图。
图4为本发明的旁通泄压阀的密封结构的护罩的另一实施例的示意图。
图5为本发明的旁通泄压阀的密封结构的护罩的又一实施例的示意图。
图6为本发明的旁通泄压阀的电磁力-时间曲线图。
图7为本发明的旁通泄压阀的位移-时间曲线图。
图1-7中：1阀闭合体、1.1第一阀闭合体、1.1.1凹槽、1.2.1卡脚、1.2第二阀闭合体、1.2.1卡槽、1.3环形凹槽、2径向密封件、2.1内周部分、2.2外周部分、3护罩、3.1直壁、3.2斜壁、3.11第一阶梯孔、3.22第二阶梯孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。
如图1所示，实施例1
一种旁通泄压阀的密封结构，包括可由电磁单元驱动的阀闭合体1和活动套合于阀闭合体1外周的护罩3，所述的阀闭合体1和护罩3之间设有径向密封件2，其特征在于：所述的径向密封件2的内周部分2.1与所述的阀闭合体1固定连接，所述的径向密封件2的外周部分2.2与所述的护罩3滑动配合，且所述的径向密封件2的外周部分2.2与所述的护罩3协作以使得在无电流的条件下及电磁单元刚通电的一段时间内径向密封件2的外周部分2.2与护罩3之间过盈配合以实现密封，随后径向密封件2的外周部分2.2与护罩3之间为间隙配合以使得密封解除。
所述的径向密封件2的外周部分2.2能沿横向在0～1mm范围内弹性变形。且密封件2需选摩擦系数较小材料，如PTFE材料。
所述的径向密封件2为唇形密封件，且所述的唇形密封件的内周部分2.1固定于所述的阀闭合体1的外圆周，所述的唇形密封件的外周部分2.2抵于所述的护罩3的内壁。
所述的唇形密封件的内周部分2.1的宽度大于所述的唇形密封件的外周部分2.2的宽度的1.5-5倍。
在电磁单元刚通电的0～30ms时间内，所述的径向密封件2的外周部分2.2与所述的护罩3之间为过盈配合；随后随着电磁力的下降，径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合以使得密封解除。
如图2所示，实施例2
一种旁通泄压阀的密封结构，包括可由电磁单元驱动的阀闭合体1和活动套合于阀闭合体1外周的护罩3，所述的阀闭合体1和护罩3之间设有径向密封件2，所述的径向密封件2的内周部分2.1与所述的阀闭合体1固定连接，所述的径向密封件2的外周部分2.2与所述的护罩3滑动配合，且所述的径向密封件2的外周部分2.2与所述的护罩3协作以使得在无电流的条件下及电磁单元刚通电的一段时间径向密封件2的外周部分2.2与护罩3之间过盈配合以实现密封，随后随着电磁力的下降，径向密封件2的外周部分2.2与护罩3之间为间隙配合以使得密封解除。
所述的阀闭合体1由第一阀闭合体1.1和第二阀闭合体1.2相卡合组成，即通过第一阀闭合体1.1下端设有的卡脚1.1.2与第二阀闭合体1.2上的卡槽1.2.1相卡合。且所述的径向密封件2的内周部分2.1固定嵌合于所述的第一阀闭合体1.1和第二阀闭合体1.2之间，且径向密封件2的内周部分2.1呈上窄下宽的形状，所述的第一阀闭合体1.1的下端设有用于嵌合所述的径向密封件2的内周部分2.1的凹槽1.1.1，且所述的第二阀闭合体1.2的上端设有用于与所述的径向密封件2的内周部分2.1的向下凸出的下端面相抵的支承面。
护罩实施例1：所述的护罩3的内侧壁具有锥度，且如图3所示，护罩3的内侧壁面的锥度为2～5°。
护罩实施例2：如图4所示，所述的护罩3的内侧壁从下到上依次为竖直设置的直壁3.1及斜向外设置呈喇叭口状的斜壁3.2，且所述的斜壁3.2与竖直方向的夹角为25～45°。本领域技术人员设计护罩时，可将直壁3.1的长度设计为高于阀闭合体1关闭时的径向密封件2的外周部分2.2的上端面0～2mm。
护罩的内侧壁的结构不限上述2实施例，护罩3的内侧壁还可以为台阶面的形式来实现上述密封，见图5，护罩3的内侧壁从下到上依次为第一阶梯孔3.11和第二阶梯孔3.22，且第二阶梯孔3.22的直径大于第二阶梯孔3.11的直径。本领域技术人员设计护罩时，可将第一阶梯孔3.11的高度设计为高于阀闭合体1关闭时的径向密封件2的外周部分2.2的上端面0～2mm。
一种旁通泄压阀的密封方法，包括以下步骤：
1)、在无电流的条件下，阀闭合体因压力平衡设计，气压受力平衡，仅受弹簧力作用保持闭合，径向密封件的外周部分与护罩之间过盈配合以实现密封；
2)、电磁单元通电后，随着电流逐渐变大，电磁力也为逐渐变大，当作用在电磁单元的动衔铁子总成上的电磁力大于弹簧力和系统摩擦阻力时，动衔铁子总成产生向上的加速度，从而阀闭合体开始向上运动，此时，径向密封件的外周部分与护罩之间仍过盈配合以实现密 封；
3)、随着动衔铁子总成运动速度增大，线圈的反向感应电动势变大，从而线圈的电流开始变小，从而导致电磁力开始下降；此时，径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合，解除密封；
4)、随着电磁力下降，加速度减小，并转为反向，从而速度开始减小，反向电动势减小，线圈电流开始增大，电磁力又开始增大，同时，随着动衔铁与静衔铁之间的距离减小，系统的电磁力进一步增加，直至动衔铁停止运动后，电磁力逐渐趋于稳定；此时，径向密封件的外周部分与护罩之间仍为间隙配合，处于解除密封状态。
图6为电磁力-时间的曲线。如图所示，电磁力为先增大，后减小再增大的趋势，电磁力在21ms达到第一个峰值点。此时对应的位移为0.77mm。
图7为动衔铁移动位移-时间的曲线。动衔铁及其阀总成，设计最大行程为5.5mm。
根据电磁单元的电磁力是先增大，后减小再增大的趋势的这一规律，在设计密封结构时予以结合考虑，也就是说当密封圈与护罩之间，在静止时和刚通电的一段时间内为过盈配合，启到密封作用。但当电磁力开始减小时，系统此时对径向密封件与护罩之间已无密封需要，则径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合，解除密封。这样，不但使得密封结构的密封长度合适、能有效避免密封件的过度磨损，且密封解除后旁通泄压阀的开启更加顺利。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种旁通泄压阀的密封结构，包括可由电磁单元驱动的阀闭合体(1)和活动套合于阀闭合体(1)外周的护罩(3)，所述的阀闭合体(1)和护罩(3)之间设有径向密封件(2)，其特征在于：所述的径向密封件(2)的内周部分(2.1)与所述的阀闭合体(1)固定连接，所述的径向密封件(2)的外周部分(2.2)与所述的护罩(3)滑动配合，且所述的径向密封件(2)的外周部分(2.2)与所述的护罩(3)协作以使得在无电流的条件下及电磁单元刚通电的一段时间内，径向密封件(2)的外周部分(2.2)与护罩(3)之间过盈配合以实现密封；随后径向密封件(2)的外周部分(2.2)与护罩(3)之间为间隙配合以使得密封解除。
2.根据权利要求1所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：所述的径向密封件(2)的外周部分(2.2)能沿横向在0～1mm范围内弹性变形。
3.根据权利要求2所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：所述的径向密封件(2)为唇形密封件，且所述的唇形密封件的内周部分(2.1)固定于所述的阀闭合体(1)的外圆周，所述的唇形密封件的外周部分(2.2)抵于所述的护罩(3)的内壁。
4.根据权利要求3所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：所述的唇形密封件的内周部分(2.1)的宽度大于所述的唇形密封件的外周部分(2.2)的宽度的1.5-5倍。
5.根据权利要求1所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：在电磁单元刚通电的0～30ms时间内，所述的径向密封件(2)的外周部分(2.2)与所述的护罩(3)之间为过盈配合；随后随着电磁力的下降，径向密封件(2)的外周部分(2.2)与护罩(3)之间为间隙配合以使得密封解除。
6.根据权利要求1所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：所述的护罩(3)的内侧壁面具有锥度，且护罩(3)的内侧壁面的锥度为2～5°。
7.根据权利要求1所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：所述的护罩(3)的内侧壁从下到上依次为竖直设置的直壁(3.1)及斜向外设置呈喇叭口状的斜壁(3.2)，且所述的斜壁(3.2)与竖直方向的夹角为25～45°。
8.根据权利要求1所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：所述的阀闭合体(1)的外周设有环形凹槽(1.3)，所述的径向密封件(2)的内周部分(2.1)固定套合于所述的环形凹槽(1.3)内。
9.根据权利要求1所述的旁通泄压阀的密封结构，其特征在于：所述的阀闭合体(1)由第一阀闭合体(1.1)和第二阀闭合体(1.2)相卡合组成，且所述的径向密封件(2)的内 周部分(2.1)固定嵌合于所述的第一阀闭合体(1.1)和第二阀闭合体(1.2)之间，所述的第一阀闭合体(1.1)的下端设有用于嵌合所述的径向密封件(2)的内周部分(2.1)的凹槽(1.1.1)，且所述的第二阀闭合体(1.2)的上端设有用于与所述的径向密封件(2)的内周部分(2.1)的下端面相抵的支承面。
10.一种旁通泄压阀的密封方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、在无电流的条件下，阀闭合体因压力平衡设计，气压受力平衡，仅受弹簧力作用保持闭合，径向密封件的外周部分与护罩之间过盈配合以实现密封；
2)、电磁单元通电后，随着电流逐渐变大，电磁力也为逐渐变大，当作用在电磁单元的动衔铁子总成上的电磁力大于弹簧力和系统摩擦阻力时，动衔铁子总成产生向上的加速度，从而阀闭合体开始向上运动，此时，径向密封件的外周部分与护罩之间仍过盈配合以实现密封；
3)、随着动衔铁子总成运动速度增大，线圈的反向感应电动势变大，从而线圈的电流开始变小，从而导致电磁力开始下降；此时，径向密封件的外周部分与护罩之间为间隙配合，解除密封；
4)、随着电磁力下降，加速度减小，并转为反向，从而速度开始减小，反向电动势减小，线圈电流开始增大，电磁力又开始增大，同时，随着动衔铁与静衔铁之间的距离减小，系统的电磁力进一步增加，直至动衔铁停止运动后，电磁力逐渐趋于稳定；此时，径向密封件的外周部分与护罩之间仍为间隙配合，处于解除密封状态。
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