CN113396298A - 用于阀系统的适配器 - Google Patents

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CN113396298A CN202080012512.3A CN202080012512A CN113396298A CN 113396298 A CN113396298 A CN 113396298A CN 202080012512 A CN202080012512 A CN 202080012512A CN 113396298 A CN113396298 A CN 113396298A
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B·A·斯塔克
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Abstract

一种阀系统(10)包括阀(12)，所述阀具有带开孔(18)的壳体(16)和位于所述开孔(18)内的阀构件(24)。所述阀构件(24)包括具有凹部(36)的阀轴(20)。所述阀系统(10)还包括致动器(14)，所述致动器具有带端部部分(38)的致动器轴(28)。适配器(40)联接阀轴(20)和致动器轴(28)。所述适配器(40)包括：本体(42)，所述本体具有与所述阀轴(20)的凹部(36)的形状相对应的形状，以用于将所述适配器(40)装配在所述凹部(36)内；以及延伸到所述本体(42)中的孔(46)。孔(46)具有与致动器轴(28)的端部部分(38)的形状相对应的形状，以用于将适配器(40)压配合到致动器轴(28)上。适配器(40)装配在凹部(36)内，并且压配合联接到致动器轴(28)。

Description

用于阀系统的适配器
技术领域
本公开大体上涉及内燃发动机中的阀，并且更具体地涉及用于此类阀的适配器。
背景技术
诸如蝶阀的阀可用于内燃发动机的不同系统中。此类阀可包括连接到阀轴的阀板。致动器的致动器轴可以装配到阀轴的相应凹部中以驱动并控制阀板的位置。例如，致动器可以使阀轴旋转，使得阀板旋转以打开和关闭阀。许多常规致动器轴包括由被称为“双d”构造中的圆形端部连接的两个平行平坦部，其与阀轴的相应凹部接合。致动器轴与阀轴的相应凹部之间的此界面可具有有限的表面积。因此，该界面可产生高接触压力，并且将扭矩从致动器轴传输到阀轴的表面可能会磨损。这可以防止阀板旋转到期望位置，使得阀板不能充分地打开和/或关闭。例如，不充分的关闭可能会不利地影响内燃发动机的性能。
美国专利公开号2009/0114867(“‘867公开案”)公开了具有可互换的轴适配器插入件的旋转阀致动杆设备。‘867公开案公开了一种致动器，其经由杆联接到旋转阀以便操作旋转阀的流量控制构件。致动器杆设备包括圆柱形开口，所述圆柱形开口具有用以接收阀轴的花键内表面。因此，‘867公开案的致动器杆与阀轴的连接是母对公形式。‘867公开案还公开了阀轴可包括正方形或双d形。轴适配器将正方形阀轴连接到圆柱形花键致动器杆设备。轴适配器包括圆柱形花键外表面和开口。轴适配器插入到致动器杆设备的开口中，使得轴适配器的花键外表面与致动器杆设备的花键内表面配合和/或接合。轴适配器的开口构造成接收阀轴。例如，轴适配器的开口可以是正方形的，以接收正方形阀轴。因此，杆的旋转使阀轴和旋转阀的流量控制构件旋转。然而，‘867公开案的花键适配器可提供松动连接，所述松动连接可以允许致动器杆设备、花键适配器和/或阀轴之间移动。该移动可最终导致致动器杆设备、花键适配器和/或阀轴磨损。
本公开的适配器可解决上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其它问题。然而，本公开的范围不由所附权利要求限定，也不由解决任何特定问题的能力限定。
发明内容
一方面，一种用于内燃发动机的阀系统可包括阀。所述阀可包括具有开孔的壳体，流体可流动通过所述开孔。所述阀还可包括阀构件，所述阀构件定位在所述开孔内以用于选择性地限制通过所述开孔的流动。所述阀构件可包括可旋转地接收在所述壳体的轴开口中的阀轴。所述阀轴可包括凹部。所述阀系统还可包括联接到所述阀的壳体的致动器。所述致动器可包括具有端部部分的致动器轴。所述阀系统还可包括联接所述阀轴和所述致动器轴的适配器。所述适配器可包括本体，所述本体具有与所述阀轴的凹部的形状相对应的形状，以用于将所述适配器装配在所述凹部内。所述适配器还可包括延伸到所述本体中的孔。所述孔可具有与致动器轴的端部部分的形状相对应的形状，以用于将所述适配器压配合到致动器轴上。所述适配器可装配在所述凹部内，并且压配合联接到所述致动器轴，使得所述致动器可以使所述阀构件在打开位置与关闭位置之间选择性地移动。
另一方面，一种用于内燃发动机的阀系统的适配器可包括本体，所述本体具有与所述阀系统的阀轴的大体上六边形凹部相对应的大体上六边形形状，以用于将所述适配器装配在所述凹部内。所述适配器还可包括延伸到所述本体中的孔，所述孔具有与致动器轴的端部部分的大体上双d形状相对应的大体上双d形状，以用于在将所述适配器装配在所述凹部内之前将所述适配器压配合到所述致动器轴上。
又一方面，一种用于内燃发动机的阀系统可包括阀。所述阀可包括具有开孔的壳体，流体可流动通过所述开孔。所述阀还可包括阀构件，所述阀构件定位在所述开孔内以用于选择性地限制通过所述开孔的流动。所述阀构件可包括可旋转地安装在所述壳体的轴开口中的阀轴。所述阀轴可包括具有大体上六边形形状的凹部。所述阀系统还可包括安装在所述阀的壳体上的致动器，所述致动器包括具有端部部分的致动器轴，所述致动器轴具有大体上双d形状。所述阀系统还可包括联接所述阀轴和所述致动器轴的适配器。所述适配器可包括本体，所述本体具有与所述阀轴的凹部的大体上六边形形状相对应的大体上六边形形状，以用于将所述适配器装配在所述凹部内。所述适配器还可包括延伸到所述本体中的孔，所述孔具有与所述致动器轴的端部部分的大体上双d形状相对应的大体上双d形状，以用于将所述适配器压配合到所述致动器上。所述适配器可装配在所述凹部内，并且压配合联接到所述致动器轴，使得所述致动器可以使所述阀构件在打开位置与关闭位置之间选择性地移动。
附图说明
并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施例，并与描述一起用于解释公开的实施例的原理。
图1示出了根据本公开的方面的示例性阀系统的前剖视图。
图2示出了安装在图1的阀系统中的示例性适配器的放大剖视图。
图3A-3D示出了与图1和图2的阀系统分离的示例性适配器的各种视图。具体地说，图3A示出了示例性适配器的透视图，图3B示出了侧视图，图3C示出了俯视图，并且图3D示出了仰视图。
图4示出了与图1的阀系统分离的适配器的另一实施例的透视图。
具体实施方式
前面的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性和说明性的，并且不限制所要求保护的特征。如本文所使用，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包含(including)”或其其它变型旨在涵盖非排他性包括，使得包括元素列表的过程、方法、制品或设备不仅仅包括那些元素，而且可包括未明确列出或此类过程、方法、制品或设备固有的其它元素。此外，相对术语，例如“约”、“基本上”、“大体上”和“大约”用于指示所述值的±10％的可能变化。
图1示出了根据本公开的方面的阀系统10的前剖视图。阀系统10可包括阀12和致动器14。控制系统(未示出)可用于控制阀12的操作。在一个实施例中，阀12可构造为蝶阀，并且可定位在内燃发动机的排气歧管内。例如，阀系统10可以是排气再循环(EGR)系统的排气限制阀(ERV)系统，以用于控制转移到EGR系统的排气量。尽管本公开的示例性实施例是参考用于EGR系统的阀系统10做出的，但应理解，本公开的教示可用于其它类型的阀或阀系统，例如，用于涡轮增压器的阀系统，或用于调节流体流量的任何其它阀系统。
阀12可包括具有开孔18的阀壳体16或本体，诸如气体的流体可流动通过所述开孔。开孔18可包括大体上圆柱形形状。然而，开孔18根据需要可以是任何形状或尺寸，以允许流体流动通过其中。杆或阀轴20可以可旋转地安装在阀壳体16的相应开口22内。诸如阀板24的阀构件可以安装在阀轴20上。阀板24可以是大体上圆形的，并且可以尺寸设定成装配在开孔18内。阀轴20和阀板24的组件可以构造成使得可在开孔18内在第一打开位置(图1中示出)与第二关闭位置(在26处由虚线描绘)之间移动或旋转，以用于选择性地限制通过开孔18的流体流。在第一打开位置处，阀板24可大体上平行于流体通过开孔18的流动方向对准，使得通过开孔18的流动基本上不受限制。在第二关闭位置处，阀板24可大体上垂直于流体通过开孔18的流动方向定位，使得流动基本上被阻挡或限制。应理解，阀构件根据需要可以是任何合适的阀构件并且可以是任何合适的大小或形状，以用于选择性地限制通过开孔18的流体流。
致动器14可安装在阀壳体16的顶侧上。在一个实施例中，致动器14可以是旋转液压致动器(RHA)。然而，致动器14可以是任何类型的致动器，包括电气、齿轮或杠杆驱动、气动等。致动器14可包括延伸穿过阀壳体16的开口22的致动器轴28。致动器轴28可以联接到阀轴20的顶端。因而，致动器14可以控制阀轴20的旋转，并且因此控制阀板24在开孔18内的位置。例如，致动器14通过致动器轴28可使阀轴20选择性地旋转，使得阀板24在第一打开位置与第二关闭位置之间移动以用于选择性地限制通过开孔18的流体流。如下文进一步详述的，阀系统10还可包括用于将致动器轴28联接到阀轴20的适配器40。
图2示出了安装在阀系统10中的示例性适配器40的放大剖视图。如图2中所示，阀系统10可包括安装在阀壳体16的开口22中的衬套30。衬套30可以压配合或拧入开口22中。衬套30可包括第一开口32，其用于接收阀轴20的顶端以在衬套30内旋转。衬套30还可包括第二开口34，其用于接收致动器14的一部分以将致动器14安装到阀壳体16。在示例性实施例中，衬套30可包括大体上圆柱形形状，并且第一开口32和第二开口34也可包括大体上圆柱形形状。然而，衬套30以及第一开口32和第二开口34根据需要可以是任何尺寸或形状，以便接收任何尺寸或形状的相应致动器14和相应阀轴20。
如图2进一步所示，阀轴20可包括用于接收致动器轴28的端部部分38的凹部36。在示例性实施例中，凹部36可包括大体上六边形形状。此外，如下文进一步详述的，致动器轴28的端部部分38可包括用于插入到适配器40的相应孔46中的大体上双d形状。如本文所使用，“双d”形状可包括由圆的直径相对的弧段形成的周边，该圆在其相对侧由与垂直平分弧段的直径等距并且平行的一对弦截断。
适配器40可包括本体42，该本体具有与阀轴20的凹部36的形状相对应的形状。因而，适配器40可构造成插入或装配到阀轴20的凹部36中。适配器40还可包括位于本体42的顶端处的凸缘44。当适配器40插入到凹部36中时，凸缘44可在阀轴20的顶端上方延伸。另外，适配器40可包括延伸穿过适配器40的本体42的中心孔46。孔46可包括与致动器轴28的端部部分38的形状相对应的形状。孔46还可包括略小于致动器轴28的端部部分38的大小的大小，使得适配器40可在插入到阀轴20的凹部36中之前压配合到致动器轴28的端部部分38上。如本文所使用，“压配合”可包括两个部件之间的紧固，其在部件被推到一起使得部件不相对于彼此移动之后通过摩擦实现的。例如，致动器28的端部部分38可以压配合到适配器40的孔46中，使得端部部分38不相对于适配器40移动。因此，适配器40可以辅助将致动器轴28联接到阀轴20，并且可以在致动器轴28与阀轴20之间提供额外接触表面。
图3A-3D示出了与阀系统10分离的示例性适配器40的各种视图。具体地说，图3A示出了示例性适配器40的透视图，图3B示出了侧视图，图3C示出了俯视图，并且图3D示出了仰视图。如图3A-3D所示，适配器40的本体42可包括大体上六边形形状。本体42可包括与阀轴20的凹部36的高度和宽度相对应的高度h和宽度w。例如，本体42的高度h可以在5毫米与50毫米之间，并且本体42的宽度w可以在5毫米与50毫米之间。凸缘44可包括大体上圆形形状。凸缘44可包括厚度t，使得当适配器40插入到凹部36中时，凸缘44在阀轴20的顶表面上方延伸。凸缘44还可包括大于凹部36的直径的直径d，使得凸缘44基本上在阀轴20的顶表面上方延伸。因而，凸缘44的厚度t可以在2毫米与10毫米之间，并且凸缘44的直径d可以在10毫米与80毫米之间。此外，适配器40可由铁、钢、金属合金等制成。
如图3A-3D进一步所示，适配器40的孔46可以从凸缘44的顶表面48通过本体42的底表面50延伸穿过整个本体42。然而，孔46可备选地延伸穿过本体42的仅一部分，以接收致动器轴28的端部部分38。孔46可包括与致动器轴28的端部部分38的大体上双d形状相对应的大体上双d形状。在示例性实施例中，孔46可包括与本体42和凸缘44的总高度h和厚度t相对应的高度。因此，孔46的高度可以在7毫米与60毫米之间。
图4示出了与阀系统10分离的根据另一实施例的适配器52的透视图。如图4所示，适配器52可包括具有下部部分56和上部部分58的本体54。下部部分56可包括类似于适配器40的本体42的大体上六边形形状。下部部分56可包括与阀轴20的凹部36的高度和宽度相对应的高度和宽度。然而，适配器52的下部部分56的高度和宽度可以不同于适配器40的本体42的高度h和宽度w。例如，下部部分56的高度可以在5毫米与50毫米之间，并且下部部分56的宽度可以在5毫米与50毫米之间。
本体54的上部部分58可以包括大体上圆柱形形状，并且可以包括比下部部分56更大的直径，使得上部部分58比下部部分56宽。类似于适配器40的凸缘44，上部部分56可包括一定厚度和直径，使得当适配器52插入到阀轴20的凹部36中时，上部部分56在阀轴20的顶表面上方延伸。然而，适配器52的上部部分58的厚度和直径可以不同于适配器40的凸缘44的厚度t和直径d。例如，上部部分58的厚度可以在5毫米与50毫米之间，并且上部部分58的直径可以在5毫米与50毫米之间。此外，适配器52可由铁、钢、金属合金等制成。
如图4进一步所示，适配器52还可包括延伸穿过本体54的孔60。孔60可以从上部部分58的顶表面62延伸穿过下部部分56的底表面64。然而，孔60可备选地延伸穿过仅上部部分58，使得仅上部部分58接收致动器轴28的相应端部部分38。类似于适配器40，适配器52的孔60可包括与致动器轴28的端部部分38的大体上双d形状相对应的大体上双d形状。孔60可包括与下部部分56和上部部分58的总高度相对应的高度。因此，孔60的高度可以在10毫米与100毫米之间。应理解，本体54的上部部分58和下部部分56以及孔60根据需要可为任何尺寸或形状，例如圆形、正方形、矩形、六边形等。本体54的下部部分56和孔60各自还可包括分别与阀轴20的凹部36的花键和致动器轴28的花键相对应的花键。
工业适用性
适配器40、52的所公开的方面可用于具有插入到阀轴20的凹部36中的致动器轴28的任何阀系统10中。参考图1和2，本公开涉及适配器40、52，其具有大体上六边形本体42或下部部分56，以用于将适配器40、52装配到阀轴20的相应的大体上六边形凹部36中。适配器40、52还可包括具有大体上双d形状的孔46、60，以用于接收相应的双d形状的致动器轴28。因此，适配器40、52可以在插入到阀轴20的凹部36中之前压配合到致动器轴28上。致动器轴28与适配器40、52之间的压配合可防止致动器轴28在适配器40、52的孔46、60内旋转或以其它方式移动。此外，适配器40、52的六边形形状可在致动器轴28与阀轴20之间提供具有大表面积并且因此具有大接触面积的界面。因此，适配器40、52可用于防止致动器轴28与阀轴20的凹部36之间的磨损。此外，适配器40、52可有助于促进阀板24的旋转，以充分地打开和关闭阀12。
在不偏离本公开的范围的情况下，可以对所公开的系统进行各种修改和更改，这对本领域技术人员是显而易见的。例如，尽管适配器40、52在上文描述为具有凸缘44或上部部分58，但应理解，可以省略凸缘44或上部部分58，使得适配器40、52仅包括本体42、54。通过考虑本文公开的发明的说明书和实践，本公开的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实施例仅认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求书指示。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机的阀系统(10)，包括：
阀(12)，所述阀包括：
具有开孔(18)的壳体(16)，流体能够流动通过所述开孔；
阀构件(24)，所述阀构件定位在所述开孔(18)内以用于选择性地限制通过所述开孔(18)的流动，所述阀构件(24)包括可旋转地接收在所述壳体(16)的轴开口(22)中的阀轴(20)，其中所述阀轴(20)包括凹部(36)；
致动器(14)，所述致动器联接到所述阀(12)的壳体(16)，所述致动器(14)包括具有端部部分(38)的致动器轴(28)；以及
适配器(40)，所述适配器联接所述阀轴(20)和所述致动器轴(28)，所述适配器(40)包括：
本体(42)，所述本体具有与所述阀轴(20)的凹部(36)的形状相对应的形状，以用于将所述适配器(40)装配在所述凹部(36)内；和
延伸到所述本体(42)中的孔(46)，所述孔(46)具有与所述致动器轴(28)的端部部分(38)的形状相对应的形状，以用于将所述适配器(40)压配合到所述致动器轴(28)上，
其中所述适配器(40)装配在所述凹部(36)内，并且压配合联接到所述致动器轴(28)，使得所述致动器(14)能够使所述阀构件(24)在打开位置与关闭位置之间选择性地移动。
2.根据权利要求1所述的阀系统，其中所述阀轴(20)的凹部(36)包括大体上六边形形状。
3.根据权利要求2所述的阀系统，其中所述致动器轴(28)的端部部分(38)包括大体上双d形状。
4.根据权利要求3所述的阀系统，其中所述适配器(40)的本体(42)包括与所述阀轴(20)的凹部(36)的大体上六边形形状相对应的大体上六边形形状。
5.根据权利要求4所述的阀系统，其中所述适配器(40)的孔(46)包括与所述致动器轴(28)的大体上双d形状相对应的大体上双d形状。
6.根据前述权利要求中任一项所述的阀系统，其中所述适配器(40)包括位于所述本体(42)的顶端的凸缘(44)。
7.根据权利要求6所述的阀系统，其中所述凸缘(44)包括大体上圆形形状。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阀系统，其中所述适配器(40)由铁、钢或金属合金中的一种制成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的阀系统，其中所述适配器(40)的高度在5毫米与100毫米之间，并且其中所述适配器(40)的宽度在5毫米与80毫米之间。
10.根据权利要求9所述的阀系统，其中所述孔(46)的高度与所述适配器(40)的高度相对应。
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