CN106662264A - 阀壳体以及阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用以流体连接废气管道（3）与废气换热器（4）的壳体（1），其中壳体（1）的主流动通道（1.6）沿着中心轴（X）的方向从进气口（1.1）延伸至出气口（1.2），主流动通道（1.6）具有一个平均流量横截面（SQ）。在壳体（1）内设有至少一个收容阀杆（2）的开口（1.5）。在壳体（1）上设有由连接件（1.4）所形成的且位于进气口（1.1）与出气口（1.2）之间的至少一个旁路开口（1.3）。壳体（1）由最多两个深拉的、由金属片体制成的子壳体（1a、1b）所形成，其中连接件（1.4）环绕地形成在旁路轴（Y）的周围，通过上壳体（1a）及/或下壳体（1b）与废气换热器（4）连接。

Description

阀壳体以及阀
技术领域
本发明涉及一种用以流体连接废气管道与废气换热器的壳体，其中壳体的主流动通道沿着中心轴的方向从进气口延伸至出气口，主流动通道具有一个平均流量横截面。在主流动通道内，壳体设有收容阀杆的至少一个开口。在壳体上设有由连接件所形成的至少一个旁路开口，该旁路开口具有一个平均旁路横截面以在进气口与出气口之间与废气换热器连接。壳体由最多两个深拉的、由金属片体制成的子壳体所形成，所述子壳体分别作为上壳体和下壳体。所述上壳体和下壳体分别形成主流动通道的两部分中的一个，所述上壳体和下壳体相互补充以形成一个整体。所述主流动通道在主流向上自进气口向出气口延伸。
背景技术
美国专利US 7,438,062 B2 和法国专利FR 502 117 A揭示了用以连接换热器的铸铁壳体，其中换热器中设有用以控制排气的阀瓣。
所述壳体包括一个法兰以与换热器进行螺纹固定。阀瓣的轴被支撑在壳体的孔中。
德国专利DE 10 2012 107 840 A1揭示了一种用阀瓣、阀边缘以及密封轮廓对流动通道进行密封的装置。阀瓣的密封轮廓是由流动通道中壁的变形区域而形成的。壳体是由两个铰链壳制造而成。每一个铰链壳体均连接两个端口以让流体流进和流出。
根据法国专利FR 2 989 998 A1，通过两个子壳体以及一个中间框架所制成的阀壳体是已知的。其中，为了壳体中的旁通口的整个连接件被制造为一个通道。
发明内容
本发明的目的是配置并设置一个壳体，其具有一个被精确地支撑在孔中的阀杆，以便壳体的几何结构能够更弹性地进行设计，同时壳体和阀能够更容易地被制造。
本发明的目的是这样实现的：由单片式、深拉金属片体所制成的这两个子壳体形成一个单片式的壳体及/或部分由上壳体与部分由下壳体所制成的连接件相互补充以形成围绕旁路轴的整体环形连接件。
这种单片式、深拉金属片体的优势是壳体更容易制造，降低起始物料数量的浪费，尤其是当壳体具有不同的几何结构。在单片壳体的深拉过程中，随着深拉加工，金属片体元件被缠绕或者折叠，以将两个子壳体结合在一起。鉴于通过旁路轴的一个平面对壳体进行划分，一半连接件能够在壳体深拉中被分别制造出来。在单独子壳体的深拉过程中，连接件能够根据应用的不同情况获得相对大的尺寸，因为相较于壳体中的通道，它不仅仅只能通过管子的材料所构成。通过深拉所形成的毛胚的大小和形状决定了连接件的大小。将子壳体上的连接件在任何情况下均分为两半，因此使得连接件的长度能够任意变化。如果起始物料或者毛胚具有足够的尺寸，长度跨度在几毫米到几厘米的连接件均能被制造。因此，通过相同的深拉力度有可能制造出不同几何尺寸的壳体。
此外，相较于铸铁壳体，通过金属片体深拉而形成的壳体，其开口半径和距离能够被设计为基本上更小。这意味着能够节省安装空间。此外，由金属片体制成的壳体更不容易受到受热应力冲击，其能够承受更大的范围，尤其当其与废气换热器连接时。归因于废气换热器对壳体导出大量的热，从主流动通道至连接件的温度梯度是相对较大的。
中心轴、旁路轴以及阀轴基本相互垂直。其中，这两个子壳体通过一个平面分开，该平面平行于中心轴且与旁路轴对齐。
阀所需的领子可以被制作为一个通道。的确，如果提供了一个通道，可以不用很长的领子，因为根据通道的大小对可用材料进行了限制。然而，事实是领子相比连接件可以相对小以支撑阀杆，意思是一个通道就完全足够了。
就更弹性的制造而言，它也能够是有利的：如果通过单独的子壳体而制成的这两个子壳体相互接合在一起。
就简单制造而言，它也能够是有利的：如果这两个子壳体中一个的整个连接件是深拉的。在后续的深拉程序中，接合这两个单独的子壳体时可以对它们的相对位置进行调整。同样地，不同的几何形状可以用相同的熔合方式进行制造。一个短的连接件对一个非常小的壳体几何尺寸而言是尤其有利的。
为了连接单独的子壳体，它能够是有利的：如果这两个子壳体相互接触或者在不同的情况下通过至少部分环绕、增加领子、或者相互插接并焊接的方式对接在一起。这两个子壳体通过领子的各自平面彼此接触。
在对接子壳体的情况下，这两个子壳体通过金属板片的边缘端面彼此进行接触，以便通过金属片体的材料厚度对接触面的大小进行限制。
这也能够是有利的：如果在旁路开口中设有至少一个中间壁，旁路开口被该中间壁分割成一个进口和一个出口，并因此使旁路开口配置为双流。这导致两束分隔的废气流，其中一束流入换热器，另一束流出换热器。可选地，还设有一个第二旁路开口，使得进口和出口被这两个旁路开口所定义。中间壁作为一个独立的零件被集成到壳体中。
这也能够是有利的：如果壳体包括在阀轴方向上对齐的两个开口，其中一个绕阀轴能够旋转的阀杆被布置在所述开口中。其中，用以容纳阀轴承的开口被配置为一个通道或者一个孔及/或所述开口包括围绕阀轴的一个环形领子。对这两个子壳体中的一个或者这两个子壳体之间的阀杆的支撑，让调整壳体设计以在几乎任何情况下都能够适应车辆上的各自安装情况成为可能。
这对更好地密封主流动通道也能够是有利的：如果在阀瓣上设有固定于阀杆的密封件，该密封件沿着径向从阀杆向阀轴凸出，阀瓣能够在流向上位于中间壁的前方。这阻止了阀杆与中间壁之间的泄漏。
为了更好的控制废气流，设想将阀杆配置为一个中空杆且被一个阀销旋转支撑，其中阀销被固定到壳体上。因此，具有该密封件的阀瓣能够被更简单的制造。
这也能够是有利的：阀瓣被排布成相对于阀瓣的中点是对中的或者被排布成在偏移垂直于阀轴的方向上偏离阀杆的中心。取决于在阀轴上的阀瓣的支撑，旁路开口可以间接地通过一个阀瓣被密封。该阀瓣比旁路横断面基本上更小。
此外，这也能够是有利的：阀瓣沿垂直于阀轴的方向上被配置为这样一种轮廓，其中阀瓣的至少一个边缘区域形成有一个台阶，该台阶将作用到阀瓣上的废气流中的部分气流在壳体的中心平面的方向上大约转向一个介于5°与45°之间的角度α。阀瓣的轮廓可以被构造成一种波动的形式或者弧形。这样轮廓的阀瓣的结果是使得防止废气流部分流入废气换热器成为可能，即使旁路开口是不完全关闭的。
这对阀具有简单结构也能够是有利的：如果阀瓣能够承受直接抵压上壳体以及直接抵压下壳体。这就不需要为阀瓣安装额外的密封件或者止挡件。
与对阀瓣的偏心支撑有关，这也能够是有利的：如果阀轴被设置在壳体上且沿径向相对于中心轴偏离一个尺寸，该尺寸对应于主流动通道的平均直径的至少30%。这种特别的结构在附图中更细节的描述。
这在对阀瓣标注尺寸和定位方面也能够是有利的：如果流量横截面与旁路横截面的比率在0.1到2.0或者在0.85到1.15之间。这对深拉以及关于相对准确的加工公差也能够是有利的：如果在深拉之前，壳体的壁厚尺寸至少部分偏离或者超过来自平均壁厚的制造公差尺寸的30%与200%之间。
进气口与出气口被配置成能够插到废气管道上或者能够被插入废气管道中。
上述阀在与废气换热器积极连接及/或通过粘结牢固的方式进行连接中的使用也是有利的：作为制造上述壳体的方法，其中主流动通道与旁路开口是通过深拉的方法同时制造的。具有阀瓣的阀杆在随后的深拉工艺中因此被插入壳体，并与壳体牢靠连接。
在一种方法中，为了完全打开主流动通道以及打开至最大限度，仅仅是进口或者第一旁路开口在流向上被阀瓣所密封也是有利的。恰当流量管理的利用防止了废气流入出口，而不必须密封出口。这减少了所需的零件数量以及降低了调整额外阀瓣的成本。
附图说明
本发明其它的优势以及细节，在权利要求和说明书中加以说明且在附图中示出。附图中：
图1a显示了深拉所形成的、作为壳体的板片金属壳体的透视图，其分别具有半通道;
图1b显示了根据图1a所示且呈折叠状态的板片金属壳体；
图2a显示了深拉所形成的板片金属壳体的透视图，其分别具有两个半通道以及一个中间壁;
图2b显示了根据图2a所示且呈折叠状态的板片金属壳体；
图3显示了具有旁路开口以及收容阀杆的两个通道的壳体，该壳体是由包括上壳体以及下壳体的两个子壳体相互插接而形成的；
图4显示了上壳体的侧视图，其具有收容阀杆的通道；
图5显示了其内支撑有阀瓣的壳体的示意图，其显示了阀瓣处于打开和闭合位置以及连接到壳体上的废气换热器；
图6a显示了具有台阶的阀瓣的侧视图；
图6b显示了图6a中阀瓣的俯视图；
图7显示了被偏心支撑的阀瓣的侧视图；
图8显示了被稍微偏心支撑的阀瓣的侧视图；
图9显示了被中心支撑的阀瓣的侧视图；
图10显示了一种对称的阀瓣；
图11显示了一种非对称的阀瓣。
具体实施方式
图1a 显示了一个由深拉（deep-drawn）所形成的板片金属壳体的透视图，该板片金属壳体与图1b相结合形成一个壳体1。将一个金属板材坯料（未示出）按照形成壳体1所要求的尺寸进行切割，并通过深拉的方式变形为这样一个板片金属壳体。该板片金属壳体根据图1b中的后续工艺步骤绕着中心轴X进行接合，最终形成一个主流动通道1.6。该主流动通道1.6沿着主流动方向S从进气口1.1延伸至出气口1.2。为此，壳体1包括作为上壳体1a的第一子壳体1a以及作为下壳体1b的第二子壳体1b。这两个子壳体1a、1b的分隔通过一条平行于中心轴X的线表示出来。当通过这两个深拉的子壳体1a、1b形成主流动通道1.6的同时，也形成了一个旁路开口1.3。如图1a 所示的旁路开口1.3局部形成在对应的子壳体1a、1b中，并且也被一个环形连接件1.4结合。旁路开口1.3 和连接件1.4都是各半部分由板片金属壳体的相应部分形成，以便依照图1b所示的两个子壳体1a、1b的卷绕处，主流动通道1.6和连接件1.4相互补充和闭合以形成一个整体。在卷绕处1.3之后，一个中间壁1.7被插入到旁路开口1.3中。该中间壁1.7将旁路开口1.3分成一个进口1.3.1和一个出口1.3.2，因此使旁路开口1.3具有双流。
主流动通道1.6在中心轴X的方向上沿着流向S延伸。旁路开口1.3定向在旁路轴Y的方向，并与中心轴X垂直。分隔面对应地延伸在由中心轴X与旁路轴Y所产生的平面内。绕着阀轴Z旋转的阀杆2沿着垂直于中心轴X以及旁路轴Y的方向延伸，阀杆2将在图5等中被进一步的详细描述。
根据图2a和图2b所示，壳体1包括两个旁路开口1.3、1.3’，它们的旁路轴Y 相互临近的平行延伸。这两个旁路开口1.3、1.3’被各自的环形连接件1.4、1.4’以及壳体部分隔开来，以便每一个旁路开口1.3、1.3’均被连接件1.4、1.4’包围起来。因此，旁路系统具有双流。
同样根据本实施例，主流动通道1.6以及这两个旁路开口1.3、1.3’，连同这两个连接件1.4、1.4’，分别由各自的子壳体1a、1b以及这两个子壳体1a、1b的结合处产生一个整体。
根据图1b 和图2b所示的实施例，这两个子壳体1a、1b通过抵压面1.6.1的方式被部分地对接在一起以及部分地接触在一起。在一个未图示的实施例中，这两个子壳体1a、1b完全以彼此接触的方式对接在一起。金属板材坯料的边缘为了对接并不是分离的。在这两个子壳体1a、1b相互接触的区域，它们通过焊接或者优选地通过钎焊或者粘胶固定在一起。
在图3所示的其他实施例中，这两个子壳体1a、1b相互插接并相互临近地接触。在这两个子壳体1a、1b相互接触的区域或者相互临近的区域形成一个间隙。牢靠结合处同时实现壳体1的密封。作为焊接的替代，子壳体1a、1b也能够通过焊接或粘胶彼此连接。在此过程中，受伤的子壳体1a、1b仅仅沿着主流动通道1.6以及连接件1.4的一侧被连接起来。在将子壳体1a、1b结合到一起的情况下，在主流动通道1.6的另一侧也额外需要连接。在本实施例中，中间壁1.7被插入到连接件1.4中。
沿着阀轴Z的方向，图3所示的壳体1对应于图4所示的剖面A-A。
各自的子壳体1a、1b是对比图1a至图2b中的实施例被分开制造的。在此壳体1中提供了支撑阀杆2（未图示）的开口1.5、1.5’，其中开口1.5、1.5’与阀轴Z的方向对齐。这两个开口1.5、1.5’中的每一个均被领子1.8所包围，领子1.8也作为子壳体1a、1b在深拉过程中的通道。阀轴Z在相对于中心轴X的径向上偏离中心面M一个尺寸2.4。这样使在主流动通道1.6的尽可能的外部排布阀杆2成为可能，阀杆2的进一步细节请参图5及图6。
位于进气口1.1与出气口1.2之间的主流动通道1.6的平均直径1.9与主流动通道1.6的平均流量横截面SQ 成正比。同样地，旁路开口1.3的平均旁路横截面BQ也与旁路开口1.3的平均直径成正比。
根据图3所示，平均流量横截面SQ与旁路开口1.3的平均旁路横截面BQ的比值是1.15。根据图4所示的具体实施例，平均流量横截面SQ与旁路开口1.3的平均旁路横截面BQ的比值是0.85。
根据图5等所示，阀瓣2.1被固定到阀杆2上并被阀轴承2.2支撑，以便阀瓣2.1能够绕阀轴Z在主流动通道1.6中旋转。整个壳体1被集成到一条废气管道3中。多片式的废气管道3被连接到进气口1.1与出气口1.2。
在根据图5至图6b所示的实施例中，阀瓣2.1a包括一个台阶2.3。通过该台阶2.3，阀瓣2.1a形成类似于一个扰流板的未卷绕的翼端。沿着流向S以及面向壳体1的内壁的部分气流SN从平行于中心轴X的方向被台阶2.3转向成在中心平面M的方向与流向S成角度α。结果是在通过阀瓣2.1以及进口1.3.1后，部分气流SN并不继续流向出口1.3.2，而是在壳体1中沿着出气口1.2的方向进入流量横截面SQ。在阀瓣2.1处于该位置时，其基本平行于中心轴X，废气流因此被防止流入旁路开口1.3。形成出口1.3.2的那部分旁路开口1.3根据阀瓣2.1的形状因此相对于流入的废气是间接关闭的。通过台阶2.3所获得的转向的尺寸2.4使得没有废气能够流穿出口1.3.2以在某些流动状态下进入到旁路开口1.3中，因此在随后的废气换热器4中不会产生任何寄生热量。
为了进一步密封系统，阀瓣2.1上设置了一个密封件2.5。该密封件2.5相较于阀杆2被安排在阀瓣2.1的对面。在其内的阀瓣2.1关闭主流动通道1.6的位置，密封件2.5防止废气从阀杆2 和中间壁1.7 之间流过。
废气换热器4通过设置于连接件1.4上的一个法兰1.4.1被连接到壳体1。如图6所示，废气换热器4通过法兰1.4.1被连接到壳体1。一个制冷剂回路通过补给线4.1与废气换热器4相连接。在未图示的实施例中，废气换热器4连同它的壳体套一起被插入到壳体的连接件1.4中。为此，如果废气换热器4的壳体套传导的不是热交换介质而是废气时，将会特别有利。
图6a至图11显示了阀瓣2.1的多种形式，其中阀瓣2.1或者构造为异形的或者如实施例图7至图11所示的平坦的。
根据图6a、图6b、图7以及图11所示的具体实施例，它们清楚地显示出了密封件2.5的工作原理。密封件2.5防止废气沿着中心轴X的流向S上从阀杆2和中间壁1.7之间流过。
根据图9以及图10，不管阀瓣2.1的轮廓被阀杆2所支撑，例如各自阀瓣2.1的中心在垂直于阀瓣2.1的方向上与阀轴Z对齐。在这种实施例中，不需要提供密封件2.5。
根据图8所示的阀瓣2.1被设置在偏移垂直于阀轴Z的方向上，也因此偏离阀杆2的中心。通过用双箭头所示的实施例优选地是指被设置为在壳体1中偏离中心轴X。在这种实施例中，也不需要提供密封件2.5。

Claims (14)

1.一种用以流体连接废气管道(3)与废气换热器(4)的壳体(1)，其中
a)壳体(1)的主流动通道(1.6)沿着中心轴(X)的方向从进气口(1.1)延伸至出气口(1.2)，主流动通道(1.6)具有一个平均流量横截面(SQ)；
b)在壳体(1)内设有至少一个开口(1.5)，该开口(1.5)与阀轴(Z)同轴设置以收容阀杆(2)；
c)在壳体(1)上设有由连接件(1.4)所形成的至少一个旁路开口(1.3)，该至少一个旁路开口(1.3)具有一个平均旁路横截面(BQ)以在进气口(1.1)与出气口(1.2)之间与废气换热器(4)连接；其中连接件(1.4)环绕地形成在旁路轴(Y)的周围；
d)壳体(1)由最多两个深拉的、由金属片体制成的子壳体(1a、1b)所形成，所述子壳体(1a、1b)分别作为上壳体(1a)和下壳体(1b)，所述上壳体(1a)和下壳体(1b)分别形成主流动通道(1.6)的两部分中的一个，所述上壳体(1a)和下壳体(1b)相互补充以形成一个整体，所述主流动通道在主流向(S)上自进气口(1.1)向出气口(1.2)延伸；
其特征在于：
e)由单片式、深拉金属片体所制成的这两个子壳体(1a、1b)形成一个单片式的壳体(1)及/或部分由上壳体(1a)与部分由下壳体(1b)所制成的连接件(1.4)相互补充以形成围绕旁路轴(Y)的整体环形连接件(1.4)。
2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：作为各自子壳体(1a、1b)的这两个子壳体(1a、1b)相互连接。
3.如权利要求1或2所述的壳体，其特征在于：这两个子壳体(1a、1b)中的其中一个的所述整体环形连接件(1.4)是深拉制成的。
4.如前述权利要求中任意一项所述的壳体，其特征在于：在旁路开口(1.3)中设有至少一个中间壁(1.7)，旁路开口(1.3)被该中间壁(1.7)分割成一个进口(1.3.1)和一个出口(1.3.2)，并因此使旁路开口(1.3)配置为双流。
5.一种具有如前述权利要求中任意一项所述壳体(1)的阀，其特征在于：
所述壳体(1)包括在阀轴(Z)方向上对齐的两个开口(1.5、5.1’)，一个绕阀轴(Z)能够旋转的阀杆(2)被布置在所述开口(1.5、5.1’)中，其中，用以容纳阀轴承(2.2)的开口(1.5)被配置为一个通道或者一个孔及/或所述开口(1.5)包括围绕阀轴(Z)的一个环形领子(1.8)，其中阀杆(2)上设有一个阀瓣(2.1)。
6.如权利要求5所述的阀，其特征在于：阀瓣(2.1)上设有固定于阀杆(2)的密封件，该密封件沿着径向从阀杆(2)向阀轴(Z)凸出，阀瓣(2.1)能够在流向(S)上位于中间壁(1.7)的前方。
7.如权利要求5或6所述的阀，其特征在于：阀杆(2)被配置为一个中空杆且被一个阀销旋转支撑，其中阀销被固定到壳体(1)上。
8.如前述权利要求5至7中任意一项所述的阀，其特征在于：阀瓣(2.1)沿垂直于阀轴(Z)的方向上被配置为这样一种轮廓，其中阀瓣(2.1)的至少一个边缘区域形成有一个台阶(2.3)，该台阶将作用到阀瓣(2.1)上的废气流中的部分气流(SN)在壳体(1)的中心平面(M)的方向上大约转向一个介于5°与45°之间的角度(α)。
9.如前述权利要求5至8中任意一项所述的阀，其特征在于：阀瓣(2.1)能够承受直接抵压上壳体(1a)以及直接抵压下壳体(1b)。
10.如前述权利要求5至9中任意一项所述的阀，其特征在于：阀轴(Z)被设置在壳体(1)上且沿径向相对于中心轴(X)偏离一个尺寸(2.4)，该尺寸(2.4)对应于主流动通道(1.6)的平均直径(1.9)的至少30％。
11.一种阀在与废气换热器(4)积极连接及/或通过粘结牢固的方式进行连接中的使用，该阀为前述权利要求5至10中任意一项所述的阀。
12.一种制造如前述权利要求1至4中任意一项所述壳体(1)的方法，其中主流动通道(1.6)与旁路开口(1.3、1.3’)是通过深拉的方法同时制造的。
13.一种操作如前述权利要求5至10中任意一项所述阀的方法，其中为了完全打开主流动通道(1.6)以及打开至最大限度，仅仅是进口(1.3.1)或者第一旁路开口(1.3)在流向(S)上被阀瓣(2.1)所密封。
14.一种系统，其包括如前述权利要求5至10中任意一项所述阀、至少一个转换器以及用于内燃机的排气系统的至少一个排气管。
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