CN110678679B

CN110678679B - 用于调节流体流量的阀

Info

Publication number: CN110678679B
Application number: CN201880034058.4A
Authority: CN
Inventors: A.德科里格尼; S.阿奎; F.里贝拉
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: FR3064330B1; FR3064330A1; CN110678679A; EP3601855A1; EP3601855B1; WO2018172705A1

Abstract

本发明涉及一种用于调节流体(24)的流量的阀(10)，包括：管道(14)，其包括允许流体流动的开口(16)，以及阀(20)，其可在关闭位置和端部打开位置之间在管道(14)中平移运动，其中：管道(14)包括用于控制流体流量的区域(30)，区域的一端部(32)由当阀构件(20)处于关闭位置时，与阀构件(20)接触的线(34)界定，控制区域(30)包括与阀(20)相对的表面(36)，该表面(36)具有从接触的线(34)向外张开的曲线轮廓，并且阀构件(20)包括至少一个凸起(60)，所述至少一个凸起在阀构件(20)处于关闭位置时与管道(14)的控制区域(30)相对布置。

Description

用于调节流体流量的阀

技术领域

本发明涉及一种用于调节流体流量的阀，例如可用于机动车辆内燃机的排气再循环(EGR)回路中。

特别地，本发明的领域是用于向发动机供应燃料的设备，特别是参与内燃机操作的计量阀或致动器。

背景技术

这种阀包括阀体，该阀体包括用于使排气进入阀的第一管道和用于使气体从阀排出的第二管道。

此外，这种阀通常包括阀构件，该阀构件安装成在阀构件压靠在布置在管道中的座上的关闭位置和阀构件远离座的端部打开位置之间在阀的一个管道中滑动。

阀构件借助致动器在其关闭位置和其打开位置之间运动，以调节阀构件相对于其座的距离或升程，从而调节排气流动截面，端部打开位置可实现阀中排气的最大流量。

上述类型的阀经常在对应于低流量的操作范围内使用，尤其是用于受控点火内燃机。因此，对于该低流量范围，需要精确控制流量。

因此，需要改善具有阀构件特别是EGR类型的尤其是在阀构件的低升程和非常低升程下的阀的流量的渐进特性。

发明内容

因此，本发明提出提供一种具有阀构件的阀，该阀构件提供对流体的流量的精确控制，特别是在非常低的流量下。

为此，本发明涉及一种用于调节流体的流量的阀，包括：

-管道，其包括允许流体流动的开口，以及

-阀构件，其能够在关闭位置和端部打开位置之间在管道中平移运动，其中：

-管道包括用于控制流体流量的区域，区域的一端部由当阀构件处于关闭位置时与阀构件接触的线界定，控制区域包括与阀构件相对的表面，该表面具有曲线轮廓，所述曲线轮廓沿阀构件从关闭位置滑动到端部打开位置的方向从接触的线向外张开，并且

-阀构件包括至少一个凸起，所述至少一个凸起凸起在阀构件处于关闭位置时与管道的控制区域相对布置。

因此，上述类型的阀使得可以在对应于低升程或中间升程的非常低的速率下获得对流体流量的精确控制。

由于阀的座的形状和阀构件的形状，获得了根据阀构件升程的流量的非常渐进的增加。

实际上，阀构件的一个或多个凸起通过形成补充收缩而可以甚至进一步减小对于低升程的流体的流动截面，从而减小在低升程下的流体流量。

根据本发明的用于调节流体流量的阀可以单独地或以所有技术上可能的组合同样具有以下一个或多个特征：

-阀构件包括互补控制区域，互补控制区域的一端部由当阀构件处于关闭位置时与管道接触的线界定，互补控制区域包括至少一个凸起；

-互补控制区域包括曲线轮廓表面，当阀构件处于关闭位置时，该曲线轮廓表面面向管道的控制区域，该曲线轮廓表面沿阀构件从关闭位置滑动到端部打开位置的方向从接触的线向外张开；

-互补控制区域沿管道的纵向轴线延伸至少1mm；

-阀构件具有圆形对称性；

-阀的形状使得：

·管道的控制区域包括由中间区域隔开的第一区域和第二区域，第二区域包括曲线轮廓表面，该表面具有与第一区域的凹度相反的凹度，中间区域包括线性轮廓表面；并且

·当阀构件处于关闭位置时，阀构件的互补控制区域的一个或每个凸起布置成面向管道的控制区域的中间区域；

-阀的形状使得：

·阀构件的互补控制区域包括由至少两个中间互补区域隔开的第一互补区域和第二互补区域；

·互补控制区域的一个凸起或每个凸起布置在两个连续的互补中间区域之间；并且

·第二互补区域包括具有与第一互补区域的凹度相反的凹度的曲线轮廓表面；

-一个或每个互补中间区域包括线性轮廓表面；

-互补中间区域形成截头圆锥形部分，优选地形成右圆柱体；

-当阀构件处于关闭位置时，阀构件的第一互补区域和管道的第一区域各自沿阀构件从关闭位置滑动到端部打开位置的方向从接触的线延伸；

-至少一个凸起包括曲线轮廓表面；

-至少一个凸起包括圆形轮廓表面；

-一个或每个凸起径向地延伸至包括端值的0.25mm至0.5mm之间的厚度；

-至少一个凸起构造成使得当阀构件处于关闭位置时，至少一个凸起与管道的控制区域基本接触；

-阀构件包括两个凸起，每个凸起布置成当阀构件处于关闭位置时面向管道的控制区域；

-两个凸起构造成当阀构件处于关闭位置时与管道的控制区域基本接触；

-至少一个凸起布置在阀构件上，距接触的线的距离在包括端值的1.2至1.4mm之间；

-阀构件从关闭位置到端部打开位置的运动沿着与标称操作中的流体的流动方向相反的方向；

-阀构件可在关闭位置和端部打开位置之间的预定行程上在管道中平移运动，并且控制区域在关闭位置和端部打开位置之间的预定行程的至少四分之一上延伸，优选地在预定行程的至少三分之一上，更优选地在预定行程的至少一半上；

-控制区域由管道的内壁和/或装配到管道的座形成；

-阀是排气再循环阀；

-端部打开位置确保阀中流体的最大流量；

-第一互补区域的表面具有包括圆弧的曲线轮廓；

-第二互补区域的表面具有包括圆弧的曲线轮廓；

-阀的管道和装配到管道的座由不同的材料制成；

-阀的管道由铝制成；

-装配到阀的管道的座由不锈钢制成；

-装配到阀的管道的座由铝制成；

-阀的阀构件由钢制成。

附图说明

通过阅读实施例的非限制性示例的详细描述并结合以下附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见：

-图1是根据本发明的阀的一个实施例的局部剖视示意图，其中阀构件处于端部打开位置；和

-图2是处于关闭位置的图1中的阀的座及阀的阀构件的较大比例的示意图。

在附图中，类似的元件由相同的附图标记表示。而且，为了便于理解本发明，未按比例表示各种元件。

具体实施方式

图1和2示出了根据本发明的用于调节流体流量的阀的第一实施例。

阀10包括主体12，其特别包括具有开口16的管道14，开口16使流体能够流动并且界定用于阀构件20的座18。

例如，该阀是排气再循环(EGR)阀。为此，它旨在连接到排气疏散管。

特别地，管道14旨在连接到用于流体在此为排气的入口管，以便沿图1所示的箭头F的方向允许排气进入阀。

此外，该阀还包括另一管道(未示出)，其用于使气体从阀中排出，特别是为了使它们再循环。该另一管道垂直于管道14延伸，从而限定阀构件的座。

阀的阀构件20紧固到形成滑动件22的杆的一端部，滑动件22安装成在关闭或阻塞位置(图2所示)和端部打开位置(图1所示)之间在主体12的管道14中滑动。

在图1和2所示的该第一实施例中，由箭头T表示的阀构件从关闭位置(图2)运动到端部打开位置(图1)是沿着与由箭头F所示的标称操作中的流体的流动方向相反的方向。

在本发明的上下文中，阀的所谓的标称操作对应于阀的稳定操作，也就是说，排除了由流体的上游和下游压力之间的变化中的脉动效应引起的瞬态现象。在此，开口16是用于使流体进入阀体的管道中的入口孔。

换句话说，在该第一实施例中，当阀头20从关闭位置到端部打开位置时，阀头20运动远离阀体的管道14。

在图2所示的关闭位置，阀构件20压靠在座18上，以完全阻塞开口。换句话说，在关闭位置，阀构件20压靠在座上，而在图1所示的端部打开位置，阀构件20远离座18。端部打开位置也对应于阀构件20相对于其关闭位置的最大升程位置，在该位置，阀构件20的周缘21与座18垂直对齐，与座18一起限定气体的理论最大流量截面，且因此限定流体在阀中的最大流量。

形成滑动件22的杆通常可滑动地容纳在阀体的面向并垂直于座18的壁中的孔中。

马达(未示出)固定在主体12中以驱动滑动件22，并因此经由致动器驱动阀构件20平移。例如，马达具有通过一组齿轮连接到带齿扇形形式的齿轮的输出齿轮，该组齿轮安装在主体12上。输出齿轮、该组齿轮以及该齿轮绕平行于滑动件22滑动的方向A的轴线枢转。而且，该齿轮可以与用于将齿轮的旋转运动转换成滑动件22的平移运动的装置相关联。阀构件还能够在沿着方向A(基本上垂直于座18的滑动件22沿该方向滑动)滑动的同时绕轴线A自身打开。在其他实施例中，阀构件可以纯平移地运动，也就是说，当阀构件平移滑动时，阀构件不绕其轴线旋转。

此外，阀10的阀构件20和开口16有利地使得在阀构件和开口之间循环的流体的流量呈现出变化，对于给定的流体温度和开口的上游侧与下游侧之间的给定压力差，该变化的斜率在从关闭位置开始的预定行程的至少一部分上随着阀构件相对于关闭位置的行程而增加。预定行程由阀构件头部可以行进的从关闭位置到端部打开位置的最大升程或最大行程来定义。

因此，上述类型的阀能够提高待获得的流体的流量的渐进性，特别是在低流量下。在低升程下的这种例如指数型的渐进性使得可以在通常在操作中经常使用的该低升程区域中获得高水平的精度。

开口的形状和/或阀构件的形状优选使得对于给定的温度和给定的压差而言在阀构件和开口之间循环的流体的流量呈现出变化，该变化的斜率在从关闭位置开始的预定行程的至少一部分上随着阀构件的行程而增加。

此外，阀构件和开口可以有利地使得在阀构件和开口之间循环的流体的流量在斜率随行程而增加的变化之后在预定行程的至少一部分上随着阀构件的行程而呈现出线性变化。

管道14有利地包括用于控制流体流量的区域30，该区域的一端部32由当阀构件20处于关闭位置时与阀构件20接触的线34界定。该控制区域30在图2中更清楚地示出，该图示出了管道的控制区域和处于关闭位置的阀构件头部的一部分的较大比例的截面图。

现在将参照图2所示的较大比例的视图详细描述管道14的控制区域30。

控制区域30包括面对阀构件20的表面36，该表面36具有当阀构件从关闭位置到端部打开位置时沿阀构件的平移运动的方向T从接触的线34向外张开的曲线轮廓。因此，控制区域30的具有曲线轮廓的表面36具有朝向阀构件头部20的狭窄基部37，并且从那里向外张开直至座18的周缘38。

控制区域30的表面36优选地是具有曲线母线的圆形表面。换句话说，表面36具有一直径，该直径从由与处于关闭位置的阀构件接触的线34界定的端部32沿阀构件的平移运动的方向T至阀的开口16增加，以便打开管道。

控制区域的张开表面的曲线轮廓有利地包括由线性段隔开的交替的凹入部分和凸起部分。

例如，根据附图尤其是图2所示的实施例，控制区域30包括第一区域40，第一区域40由当阀构件20处于关闭位置时与阀构件20接触的线34界定。第一区域40具有与阀构件20的表面的由接触的线34界定的部分42互补的表面。第一区域40的表面具有包括圆弧的曲线轮廓。

而且，控制区域30包括第二区域44，该第二区域44包括具有与第一区域40的凹度相反的凹度的曲线轮廓的表面。

第二区域44的表面具有优选地包括圆弧的曲线轮廓。第二区域44的轮廓的圆弧有利地具有包括端值的2至8mm之间的半径，优选地5mm。

第一区域40和第二区域44由包括线性轮廓表面的中间区域46隔开。中间区域46相对于管道12的纵向轴线A以包括端值的5°至15°之间(优选地7°)的角度α线性地向外张开。

控制区域30的表面36具有当阀构件接近其最大开口时能够实现尽可能高的流量的功能。

而且，当控制区域30的表面36完全形成在装配到管道的座上时，具有弯曲的母线圆形表面的控制区域30的表面36的形状便于控制区域且因此座的生产。圆弧母线的形状结合了生产的简单性和功效。

控制区域30优选地在关闭位置和端部打开位置之间的预定行程的至少四分之一上延伸。

可替代地，控制区域30可以在关闭位置和端部打开位置之间的所有预定行程上延伸。

控制区域30有利地沿着管道12的纵向轴线A延伸至少1mm。

根据一变型，第一区域40在控制区域30的范围的至少5％上延伸。

根据另一变型，第二区域44在控制区域30的范围的至少10％上延伸。

在第一区域40和第二区域44之间的中间区域46在控制区域30的范围的20％上延伸。

在阀构件20和开口16之间循环的流体的流量有利地随阀构件的行程而变化，该变化的斜率在从关闭位置开始的预定行程的至少10％且优选至少20％上增加。

阀构件20有利地包括互补控制区域50，该互补控制区域50的端部52由当阀构件处于关闭位置时与管道14接触的线34界定。

现在将参照图2所示的较大比例的视图详细描述阀构件20的互补控制区域50。

互补控制区域50包括当阀构件处于关闭位置时面向管道的控制区域30的曲线轮廓表面56，该表面56沿阀构件从关闭位置滑动到端部打开位置的方向从接触的线34整体地向外张开。整体地向外张开是指互补控制区域50在第一端部52和横截面比第一端部42更大的相对的第二端部58之间延伸。

阀构件优选地呈现出圆形对称性。因此，互补控制区域50的表面56是曲线母线圆形表面。换句话说，表面56在第二端部58具有比在第一端部52更大的直径。

有利地，阀构件20包括至少一个凸起60，凸起60布置成当阀构件处于关闭位置时面向管道14的控制区域30。特别地，当阀构件处于关闭位置时，一个或每个凸起60布置在互补控制区域50中并且优选地面向管道14的控制区域30的中间区域46。在本发明的意义上，凸起或凸缘是指阀构件的体积显著增加的一部分。

根据图2所示的优选实施例，阀构件20有利地包括布置在互补控制区域50中的两个凸起60-A和60-B。每个凸起60-A和60-B布置成当阀构件处于关闭位置时面向管道14的控制区域30的中间区域46。第一凸起60-A更靠近由接触的线34界定的互补控制区域50的第一端部52。

每个凸起60优选地包括曲线优选地为圆形的轮廓表面。

每个凸起60构造成使得当阀构件20处于关闭位置时，至少一个凸起60与管道14的控制区域30基本接触，同时允许最小间隙以防止阀构件20楔入管道14中的所有风险。

当阀构件包括如图所示的两个凸起60-A和60-B时，两个凸起60-A和60-B优选地构造成使得当阀构件20处于关闭位置时与管道14的控制区域30基本接触。换句话说，连接凸起60-A和60-B的顶点或径向端部的直线段的斜率等于管道14的中间区域46的表面的线性轮廓的斜率α。

当阀构件20处于关闭位置时，至少一个凸起60-A有利地布置在阀构件上距接触的线34的距离在包括端值的1.2mm至1.4mm之间。因此，当阀构件处于关闭位置时，凸起60-A面向管道的区域46。

一个或每个凸起60-A、60-B优选地径向延伸至包括端值的0.25mm至0.5mm之间的厚度。选择凸起60-A和60-B的厚度以最小化与管道14的控制区域30的间隙。

阀构件的互补控制区域50包括由至少两个互补中间区域66、67和68隔开的第一互补区域62和第二互补区域64。

当阀构件20处于关闭位置时，阀构件的第一互补区域62和管道14的第一区域40各自沿阀构件从关闭位置滑动到端部打开位置的方向从接触的线34延伸。阀构件20的第一互补区域62尤其包括阀构件20的表面的具有与管道14的第一区域40互补的表面的部分42。第一互补区域62的表面优选地具有包括圆弧的曲线轮廓。

第二互补区域64包括与第一互补区域62的凹度相反的凹度的曲线轮廓表面。第二互补区域的表面优选地具有包括圆弧的曲线轮廓。

互补控制区域50的每个凸起60-A、60-B布置在两个连续的互补中间区66、67和68之间。

因此，根据图中所示的优选实施例的阀构件的互补控制区域50从接触的线34开始依次包括：

-第一互补区域62，

-第一互补中间区域66，

-第一凸起60-A，

-第二互补中间区域67，

-第二凸起60-B，

-第三互补中间区域68，以及

-第一互补区域64。

例如，每个互补中间区域66、67和68包括线性轮廓表面，并因此形成截头圆锥形部分，优选地为右圆柱体。

互补控制区域50优选地沿着管道的纵向轴线延伸至少1mm。当阀构件20处于关闭位置时，第一凸起60-A优选地布置在阀构件上距接触的线34的距离在包括端值的1.2mm至1.4mm之间，并且第二凸起60-B布置在阀构件上距接触的线34的距离在包括端值的1.9mm至2.1mm之间。

在操作中，当阀构件从关闭位置到端部打开位置时，流体流量逐渐增加，特别是在阀的低升程下，该阀包括在管道上的控制区域和在阀构件上的互补控制区域，如上所述而除凸起以外。在阀构件上的互补控制区域中存在的凸起60-A、60-B使得能够在小升程下进一步减小有效截面，直到由于凸起的存在引起的补充收缩而进一步获得了至少20％的增益。实际上，在阀构件的外表面上存在凸起使得可以限制阀构件与面向壁之间的气体流动截面的增加。特别地，第一凸起60-A提供了该增益的四分之三，其余部分由第二凸起60-B的存在提供。

根据图中所示的实施例，控制区域30由装配到管道14的座18的内壁形成。阀的管道14和装配到管道的座18优选地由不同的材料制成。特别地，阀的管道14例如由铝制成，而装配在阀的管道上的座18由不锈钢制成。阀的阀构件20由钢制成。

根据未示出的其他实施例，阀的管道可以由热塑性或热固性聚合物制成。同样，装配到阀的管道上的座可以由热塑性或热固性聚合物制成。这些实施例对应于气体温度相对较低的应用，特别是当气体在使它们在阀中循环之前通过使其穿过热交换器而被冷却时。

有利地，根据本发明的阀使得可以根据阀构件相对于其关闭位置的升程特别是低升程来获得流体流量的渐进性。实际上，阀构件的一个或多个凸起通过形成补充收缩而使得能够在低升程下减小流动截面，从而减小了在低升程下的流体流量。

对于低升程的这种例如指数型的渐进性使得可以在通常在操作中经常使用的该低升程区域中获得高水平的精度。特别地，根据本发明的阀上存在凸起使得可以相对于现有技术的阀将截面减小至少20％。

而且，当控制区域完全形成在装配到管道的座上时，控制区域的表面的具有弯曲母线圆形表面的形状便于控制区域且因此座的生产。圆弧母线的形状结合了生产的简单性和功效。因此，使用常规的机加工方法容易生产这种表面并且成本相对较低。类似地，圆形表面有助于阀构件的互补控制区域生产。

此外，根据本发明的阀有利地使得能够更好地控制流动截面且因此流体流量的渐进性质，因此能够更好地控制阀在其整个打开期间的渗透性的渐进性质。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是包括落入由权利要求书限定的本发明范围内的变型实施例。

特别地，阀构件从关闭位置到端部打开位置的运动可以沿着与标称操作中流体流动相同的方向。在这种情况下，管道的开口是进入阀体管道的流体入口孔。

此外，在所示和所述的实施例中，控制区域由装配到管道的座的内壁形成。然而，在其他实施例中，控制区域可以仅由管道的内壁形成，或者由管道的内壁和装配到管道的座的内壁这两者形成。

Claims

1.一种用于调节流体(24)的流量的阀(10)，包括：

-管道(14)，其包括允许流体流动的开口(16)，以及

-阀构件(20)，其能够在关闭位置和端部打开位置之间在管道(14)中平移运动，

其中：

-所述管道(14)包括用于控制流体流量的控制区域(30)，控制区域(30)的一端部(32)由当阀构件(20)处于关闭位置时与阀构件(20)接触的线(34)界定，控制区域(30)包括与阀构件(20)相对的表面(36)，该表面(36)具有曲线轮廓，所述曲线轮廓沿阀构件从关闭位置滑动到端部打开位置的方向从接触的线(34)向外张开，

-所述阀构件(20)包括至少一个凸起(60)，所述至少一个凸起在阀构件(20)处于关闭位置时与管道(14)的控制区域(30)相对布置，

-所述管道(14)的控制区域(30)包括由中间区域(46)隔开的第一区域(40)和第二区域(44)，第二区域包括凹度与第一区域的凹度相反的曲线轮廓表面，中间区域包括线性轮廓表面；并且

-当所述阀构件处于关闭位置时，阀构件(20)的互补控制区域(50)的所述至少一个凸起(60)布置成面向管道的控制区域(30)的中间区域(46)。

2.如权利要求1所述的阀，其中，所述阀构件(20)包括互补控制区域(50)，互补控制区域(50)的一端部(52)由当阀构件(20)处于关闭位置时与所述管道(14)接触的线(34)界定，互补控制区域(50)包括所述至少一个凸起(60)。

3.如权利要求1或2所述的阀，其中，所述至少一个凸起(60)包括曲线轮廓表面。

4.如权利要求1或2所述的阀，其中，所述至少一个凸起(60)包括圆形轮廓表面。

5.如权利要求1或2所述的阀，其中，所述至少一个凸起(60)径向地延伸至包括端值的0.25mm至0.5mm之间的厚度。

6.如权利要求1或2所述的阀，其中，所述阀包括两个凸起(60-A、60-B)，当所述阀处于关闭位置时，两个凸起(60-A、60-B)都布置成面向所述管道(14)的控制区域(30)。

7.如权利要求6所述的阀，其中，所述两个凸起(60-A、60-B)构造成当所述阀处于关闭位置时与所述管道(14)的控制区域(30)基本接触。

8.如权利要求1或2所述的阀，其中，所述阀从关闭位置到端部打开位置的运动沿着与标称操作中的流体的流动方向相反的方向。

9.如权利要求1或2所述的阀，其中，所述阀是排气再循环阀。