CN108869779B - 带有碟形弹簧的密封单元以及带有这样密封单元的阀组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封单元(12)，该密封单元用于密封阀环节(14)与流体通道(18)的端部(16)之间的过渡部。密封单元(12)具有用于相对于阀环节(14)进行密封的密封环(26)以及用于相对于流体通道(18)的端部(16)进行密封的碟形弹簧(28)。在此，密封环(26)和碟形弹簧(28)起密封作用地相互连接。

Description

带有碟形弹簧的密封单元以及带有这样密封单元的阀组件
技术领域
本发明涉及一种密封单元，该密封单元用于密封阀环节与流体通道的端部之间的过渡部。此外，本发明涉及一种带有这样的密封单元的阀组件。
背景技术
传统的内燃机通常具有一个或多个用于冷却的冷却剂回路，其中，所述冷却剂例如能够导引通过带有热交换器的第一冷却剂路径或导引通过没有热交换器的第二冷却剂路径。为了调节待导引通过不同的冷却剂路径的冷却剂量，通常设置有阀组件、例如转动滑阀。阀组件具有能调节的阀环节、例如转动滑移件，所述阀环节在第一阀位置中释放流体引入通道与第一流体导出通道之间的通过部，并且在第二阀位置中释放流体引入通道与第二流体导出通道之间的通过部。阀环节的中间位置也是可行的，例如以便能够调整理想的冷却剂温度。
在相应的阀位置中，必须负责：使相应的流体通道的面向阀环节的端部起密封作用地贴靠在阀环节处，从而防止冷却剂推进至阀组件的不针对其设置的区域、例如带有电气结构部件的区域。由此，能够防止电气结构部件产生损伤。此外，在关闭的阀位置中应没有冷却剂能够从流体通道阀环节旁边进一步推进到阀组件中。为了这个目的，通常设置有在可运动的阀环节与流体通道的端部之间起作用的密封单元。
在DE 10 2015 216 498 A1中示出一种密封单元，所述密封单元适用于密封流体通道的端部与阀环节之间的过渡部。为此，密封单元具有两个彼此至少区段式地重叠的且相对于彼此沿轴向方向可运动地布置的密封套筒部件，所述密封套筒部件在其之间具有沿轴向方向伸延的密封缝隙。所述密封缝隙通过一个密封套筒部件的柱状的内部面在另一个密封套筒部件的柱状的外部面处的起密封作用的贴靠来形成。这两个密封套筒部件借助于轴环弹簧沿轴向方向压挤远离彼此，以便相对于阀环节或流体通道的端部密封。总体上，产生对于密封单元而言相对复杂的及由此昂贵的构造。
发明内容
本发明基于以下任务，即提供一种密封单元，所述密封单元具有低复杂性并且同时具有良好的密封作用。还有一任务是提供一种带有这样的密封单元的阀组件。
根据本发明，该任务通过根据本发明的密封单元来解决。本发明的有利的设计方案或带有这样的密封单元的阀组件在本发明中描述。
与此相应，提供一种用于密封阀环节与流体通道的端部之间的过渡部的密封单元。所述密封单元具有用于相对于阀环节进行密封的密封环以及用于相对于流体通道的端部进行密封的碟形弹簧。在此，密封环和碟形弹簧起密封作用地相互连接。
通过使密封单元仅具有少数构件，所述密封单元在实施方面相对不太复杂。尤其，密封单元可以仅由密封环和碟形弹簧构成。由此，密封单元的制造或装配也能够简单地实现并由此是便宜的。此外，在根据本发明的密封单元中，对各个构件形状不走样的要求小于在前面所描述的传统的密封单元的情况。
密封单元具有碟形弹簧。在此，所述碟形弹簧尤其应理解为这样的弹簧，所述弹簧具有弯曲柔软的板。此外，所述弯曲柔软的板相应于碟形弹簧的期望的形状弯曲。
碟形弹簧的外部的区域用于相对于流体通道的端部密封。与此相对，碟形弹簧的内部的区域与密封环起密封作用地连接。在此，“起密封作用地连接”意味着：没有流体、尤其是没有液体能够在碟形弹簧与密封环之间穿透。由此阻止了碟形弹簧与密封环之间的泄漏。
碟形弹簧能够具有金属、不锈钢和/或塑料。密封环经由碟形弹簧起密封作用地压靠到阀环节处。
金属的碟形弹簧的使用确保弹簧特性在密封单元的整个使用寿命上保持不变。尤其，碟形弹簧引起的压靠作用以及由此还有通过压靠作用所引起的密封作用随着时间保持恒定。温度波动或所使用的流体不影响碟形弹簧的弹簧作用。
密封环具有塑料。所述塑料尤其涉及聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)。密封环用于相对于阀环节密封。
阀环节是用于调节流体回路的调节元件。通过转动阀环节，能够控制流体流通向或来自流体通道的流动。此外，流体通道的端部能够构造在壳体中。
根据密封单元的一实施方式，密封单元围绕中轴线旋转对称地构造。尤其，密封环构造成圆柱形。由此，产生密封环的圆形的接触区域，所述接触区域能够相配合地密封阀环节的球形的区域。此外，旋转对称地构造的碟形弹簧能够相配合地密封柱形的流体通道的端部。
根据密封单元的另一实施方式，碟形弹簧具有内部的端部区域。在此，碟形弹簧在内部的端部区域处与密封环材料配合地、力配合地和/或形状配合地连接。在每种情况下，碟形弹簧和密封环起密封作用地相互连接，从而没有流体、尤其是没有液体能够在碟形弹簧与密封环之间穿流。
当碟形弹簧和密封环材料配合地相互连接时，此时碟形弹簧和密封环通过注射相互牢固连接。密封环能够如此制造，使得所述密封环紧密地与碟形弹簧连接。
当碟形弹簧和密封环形状配合地相互连接时，此时碟形弹簧和密封环如此构造，使得所述碟形弹簧和密封环相互接合，以便实现起密封作用的连接结构。
当碟形弹簧和密封环力配合地相互连接时，此时通过碟形弹簧的内部的区域所形成的开口的直径如此确定大小，使得碟形弹簧在整个内部的区域处牢固地压靠到密封环的外部面处。尤其，通过碟形弹簧的内部的区域所形成的开口的直径便和密封环的直径大小相同，或比其稍微小。由此，在碟形弹簧与密封环之间出现起密封作用的连接结构。
合乎目的地，碟形弹簧能够具有外部的端部区域，其中，所述外部的端部区域远离密封环指向。在这种情况下，碟形弹簧能够总体上更确切地说平坦地构造并由此能够简单地制造。
替代地，碟形弹簧能够是弯折的并且具有外部的端部区域，其中，所述外部的端部区域朝着密封环指向。在这种情况下，相对流体通道的端部的密封能够借助于碟形弹簧的弯折的区域来进行。由于弯折的碟形弹簧，产生长的杠杆臂，所述长的杠杆臂引起小的弹簧刚度。
在本发明的一改进方案中也可行的是，碟形弹簧具有环绕的环形的波浪部或环绕的螺旋形的波浪部。经由碟形弹簧的这些环绕的环形的或螺旋形的波浪部以及借助于碟形弹簧的厚度能够调整碟形弹簧的期望的弯曲刚度。然后，经由所述弯曲刚度也确定如下进给力(Zustellkraft)，碟形弹簧藉由所述进给力压靠流体通道的端部和/或碟形弹簧藉由所述进给力使密封环压抵阀环节。
尤其，碟形弹簧非常薄地构造。在这种情况下，碟形弹簧具有十分之几毫米的厚度。碟形弹簧的厚度能够处于0.01mm至2mm的范围内，优选处于0.05mm至1mm的范围内，并且更优选地处于0.1mm至0.5mm的范围内。
优选地，密封单元能够具有至少一个用于影响碟形弹簧的弹簧作用的O型环。所述O型环能够涉及弹性体元件。所述O型环尤其定位在碟形弹簧的弹簧行程中，以便影响碟形弹簧的弹簧作用和/或限制碟形弹簧的弹簧行程。
最后处于本发明的范围内的是，碟形弹簧具有用于改善相对于流体通道的端部的密封作用的弹性的包围部。借助于所述弹性的包围部能够尽可能好地防止在碟形弹簧与流体通道的端部之间发生泄漏。尤其，所述弹性的包围部能够是密封漆。
此外，提供一种带有(如所描述的那样的)密封单元、流体通道的端部和阀环节的阀组件，所述阀组件尤其是用于调节冷却剂回路的调节阀。
合乎目的地，碟形弹簧能够放上在流体通道的端部的外部区域处。替代地，碟形弹簧能够夹入到流体通道的端部内部。
当碟形弹簧放上在流体通道的端部的外部区域处，此时流体通道的端部不需要专门地构造，因为不取决于流体通道的端部的形状。碟形弹簧或多或少平坦地以其外部的端部区域放上在流体通道的端部的外部区域处。在此，流体通道的端部由壳体的一区域形成。
当碟形弹簧夹入到流体通道的端部内部时，此时碟形弹簧使密封单元相对于流体通道的一壁密封。有利地，然后由碟形弹簧施加到流体通道的这个壁上的压靠力与密封环施加到阀环节上的力不相关联。因此，负责碟形弹簧与流体通道的端部的这个壁之间的密封性的压靠力在这种情况下能够任意大小地选择。
替代地，流体通道的端部能够具有凹进部。碟形弹簧此时相对凹进部的壁施加压力并由此相对凹进部的壁密封。在此，带有凹进部的流体通道的端部由壳体的一区域形成。
对于所提出的密封单元所描述的实施方式和特征相应地适用于所提出的阀组件，并且反之亦然。
本发明的其它可行的实施方案也包括没有详尽地提及的前面的或下面所描述的特征的组合。此外，本领域专业人员也能够将各个方面作为改善方案或补充方案添加到本发明的相应的基本形式。
附图说明
下面根据附图更详细地阐释本发明。其中：
图1示出带有根据本发明的一实施方式的密封单元的阀组件的示意性的和部分地透视的视图。
图2示出朝图1的密封单元的俯视图，
图3示出带有根据本发明的另一实施方式的密封单元的阀组件的示意性的和部分地透视的视图，以及
图4示出带有根据本发明的另一实施方式的密封单元的阀组件的示意性的和部分地透视的视图。
图中，相同的或功能相同的元件设有相同的参考标记。此外，应该注意的是，图中的图示不是必然地按正确比例的。
附图标记列表
10 阀组件
12 密封单元
14 阀环节
16 流体通道的端部
18 流体通道
20 箭头
22 箭头
24 壳体
26 密封环
28 碟形弹簧
30 外部区域
32 外部的端部区域
34 中轴线
36 内部的端部区域
38 O型环
40 弹性的包围部
42 环绕的环形的波浪部
44 凹进部
46 侧壁
48 密封漆。
具体实施方式
图1示出带有根据本发明的一实施方式的密封单元12的阀组件10的示意性的和部分地透视的视图。阀组件10还具有阀环节14和流体通道18的端部16。阀环节14能够朝着箭头20的方向转动，以便控制冷却剂的流动。在此，冷却剂朝着箭头22的方向流动。密封单元12用于密封在阀环节14与流体通道18的端部16之间的过渡部。流体通道18的端部16构造在壳体24的区域中。
密封单元12具有密封环26和碟形弹簧28。密封环26相对于阀环节14对密封单元12进行密封。与此相对，碟形弹簧28相对于流体通道18的端部16对密封单元12进行密封。在此，密封环26和碟形弹簧28起密封作用地相互连接，从而在密封环26与碟形弹簧28之间不发生冷却剂的泄漏。
如图1所示出的那样，碟形弹簧28的外部的端部区域32放上在流体通道18的端部16的外部区域30处。在此，外部的端部区域32相对于外部区域30对密封单元12进行密封。此外，外部的端部区域32远离密封环26指向。
密封单元12围绕中轴线34旋转对称地构造。如图1中能够看到的那样，密封环26具有圆柱形的形状。与此相应，产生朝着阀环节14的圆形的接触面，所述接触面适用于使密封环26相对阀环节14的球形形状进行密封。因此，碟形弹簧28同样旋转对称地构造。
碟形弹簧28具有内部的端部区域36。在此，碟形弹簧28在内部的端部区域36处与密封环26材料配合地连接。更准确地说，碟形弹簧28的内部的端部区域36通过注塑包封紧密地与密封环26连接。由此，在碟形弹簧28与密封环26之间的泄漏被阻止。由此，密封单元12的制造在没有装配耗费的情况下实现。由此，能够避免在密封单元12制造时的缺陷。此外，能够实现成本的节省。
替代地，碟形弹簧28的内部的端部区域36能够与密封环26形状配合地连接。为此，碟形弹簧28接合到密封环26的凹进部中。碟形弹簧28此时无缝隙地装配在密封环26处。
在另一替代方案中，碟形弹簧28的内部的端部区域36能够与密封环26力配合地连接。为此，碟形弹簧28的通过内部的端部区域36限制的开口如此确定大小，使得内部的端部区域36被挤压到密封环26处。在这种情况下，碟形弹簧28也无缝隙地装配在密封环26处。
可选地，密封单元12具有O型环38。O型环38能够构造为弹性体元件。O型环38用于调整或限制碟形弹簧28的弹簧作用。为此，O型环38定位在碟形弹簧28的弹簧行程中。替代地，也能够设置有多个O型环38。
此外可行的是，碟形弹簧28具有弹性的包围部40。弹性的包围部40用于改善碟形弹簧28相对于流体通道18的端部16的密封作用。如图1中所示出的那样，弹性的包围部40布置在碟形弹簧28的下侧处，所述下侧朝着流体通道18的方向指向。弹性的包围部40此时由于碟形弹簧28的弹簧作用而被压抵流体通道18的端部16的外部区域30。由此，能够防止碟形弹簧28被渗透以冷却剂。
图2示出朝图1的密封单元12的俯视图。密封环26由塑料构成。在此，尤其能够涉及聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)这样的塑料。与此相对，碟形弹簧28具有金属或不锈钢。替代地，碟形弹簧28也能够由塑料构成。
碟形弹簧28以十分之几毫米的厚度非常薄地实施。在此，碟形弹簧28构造为弯曲柔软的板。此外，碟形弹簧28具有环绕的环形的波浪部42。经由碟形弹簧28的厚度和环绕的环形的波浪部42的准确的成形和数量调整碟形弹簧28的期望的弯曲刚度。碟形弹簧28的弯曲刚度又确定如下压靠力，碟形弹簧藉由所述压靠力挤压到流体通道18的端部16的外部区域30上或密封环26藉由所述压靠力挤压到阀环节14上。
替代地，碟形弹簧28也能够具有环绕的螺旋形的波浪部而不是环绕的环形的波浪部42。
图3示出带有根据本发明的另一实施方式的密封单元12的阀组件10的示意性的和部分地透视的视图。与图1中所示出的碟形弹簧28相对，图3中所示出的碟形弹簧28是弯折的。与此相应，碟形弹簧28的外部的端部区域32朝着密封环26指向。
通过使碟形弹簧28是弯折的，产生带有长的杠杆臂的碟形弹簧28。所述长的杠杆臂又促使小的弹簧刚度。所述小的弹簧刚度仅负责由密封环26施加到阀环节14上的以及由碟形弹簧28施加到流体通道18的端部16的外部区域30上的小的压靠压力。
如图3中所示出的那样，碟形弹簧28在弯曲区域中放上在流体通道18的端部16的外部区域30上。可选地，弹性的包围部40也处于这个弯曲区域中。
图4示出带有根据本发明的另一实施方式的密封单元12的阀组件10的示意性的和部分地透视的视图。碟形弹簧28夹入到流体通道18的端部16内部。如图4中能够看到的那样，碟形弹簧28以压配合处于流体通道18的端部16的凹进部44中。为此，碟形弹簧28压抵凹进部44的侧壁46。
通过使碟形弹簧28压抵凹进部44的侧壁46，碟形弹簧28抵靠流体通道18的端部16的压靠与密封环26抵靠阀环节14的压靠不相关联。密封环26到阀环节14处的压靠不能够是任意强的，因为否则阀环节14不再能够毫无问题地转动。与此相对，碟形弹簧28挤压到凹进部44的侧壁46上所藉由的力能够是任意强的，因为所述力与密封环26到阀环节14上的压靠没有关联。以这种方式，能够实现在碟形弹簧28与流体通道18的端部16之间的高的密封作用。
弹性的包围部40能够构造为密封漆48。在此，密封漆48施加在碟形弹簧2的朝着凹进部44的侧壁46方向指向的这侧上。与此相应，密封漆48用于使碟形弹簧28相对凹进部44的侧壁46还要更好地进行密封。

Claims (11)

1.一种密封单元(12)，用于密封阀环节(14)与流体通道(18)的端部(16)之间的过渡部，所述密封单元具有
密封环(26)，用于相对于所述阀环节(14)进行密封，以及
碟形弹簧(28)，用于相对于所述流体通道(18)的端部(16)进行密封，
其中，所述密封环(26)和所述碟形弹簧(28)起密封作用地相互连接，
其特征在于，所述碟形弹簧(28)借助于在所述密封环(26)和所述阀环节(14)之间的力或所述碟形弹簧(28)本身的弹性力压靠在所述流体通道(18)的端部(16)上。
2.根据权利要求1所述的密封单元，其特征在于，所述密封单元(12)围绕中轴线(34)旋转对称地构造。
3.根据权利要求1所述的密封单元，其特征在于，所述碟形弹簧(28)具有内部的端部区域(36)，并且在所述内部的端部区域(36)处与所述密封环(26)材料配合地和/或力配合地和/或形状配合地连接。
4.根据权利要求1所述的密封单元，其特征在于，所述碟形弹簧(28)具有外部的端部区域(32)，其中，所述外部的端部区域(32)远离所述密封环(26)指向。
5.根据权利要求1所述的密封单元，其特征在于，所述碟形弹簧(28)是弯折的并且具有外部的端部区域(32)，其中，所述外部的端部区域(32)朝着所述密封环(26)指向。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的密封单元，其特征在于，所述碟形弹簧(28)具有环绕的环形的波浪部(42)或环绕的螺旋形的波浪部。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的密封单元，其特征在于，所述密封单元(12)具有至少一个用于影响所述碟形弹簧(28)的弹簧作用的O型环(38)。
8.根据权利要求1到5中任一项所述的密封单元，其特征在于，所述碟形弹簧(28)具有用于改善相对于所述流体通道(18)的端部(16)的密封作用的弹性的包围部(40)。
9.一种阀组件(10)，所述阀组件带有根据前述权利要求中任一项所述的密封单元(12)、流体通道(18)的端部(16)和阀环节(14)。
10.根据权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述阀组件(10)是用于调节冷却剂回路的调节阀。
11.根据权利要求9所述的阀组件，其特征在于，所述碟形弹簧(28)放在所述流体通道(18)的端部(16)的外部区域(30)处，或所述碟形弹簧(28)夹入到所述流体通道(18)的端部(16)内部。
CN201810443705.9A 2017-05-10 2018-05-10 带有碟形弹簧的密封单元以及带有这样密封单元的阀组件 Active CN108869779B (zh)

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