CN114041022A - 用于机动车辆的冷却剂阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的冷却剂阀，其具有带有轴向入口(42)和径向出口(44)的壳体(10)，形成在入口(42)和出口(44)之间并且被阀座(40)包围的通流横截面，可以通过致动器(18)放置在阀座(40)上并从阀座(40)抬起的调节体(34)，和调节体(34)中的通孔(62)，通过所述通孔，入口(42)始终连通到调节体(34)的背对入口(42)的那侧的空间(52)。为了即使在冷却剂被污染的情况下也尽可能长时间地保持冷却剂阀的功能，根据本发明提出，调节体(34)具有第一环形凸起(39)，其沿轴向向阀座(40)的方向延伸，并且利用所述第一环形凸起，调节体(34)可以放置在阀座(40)上，并且在调节体(34)上形成周向延伸的轴向槽(68)，该轴向槽(68)向外被第一环形凸起(39)并且径向向内被壁(64)在径向上限定在第一环形凸起(39)和通孔(62)之间。

Description

用于机动车辆的冷却剂阀

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的冷却剂阀，所述冷却剂阀具有带有轴向入口和径向出口的壳体、形成在入口和出口之间并被阀座包围的通流横截面、借助致动器可放在阀座上并且可以从阀座上抬起的调节体，和调节体中的通孔，入口通过该通孔总是连通到调节体的背对入口的那侧的空间。

背景技术

压力均衡阀是已知的，特别是用于气体输送领域的应用，其中压力均衡尤其可以显著减少切换时间。这里要提到的是，例如，机动车辆中的用于涡轮增压器的换向阀。例如在DE 10 2012 010 140 A1中描述了这样的换向阀。此处，在阀关闭状态下，调节体中的通孔用于在调节体的朝向阀座的那侧和背对阀座的那侧之间的压力均衡。以这种方式，在阀装置的入口连接管套中的总压力增加的情况下防止了阀的意外打开并且实现了对脉动的不敏感。

具有这种压力均衡的冷却剂截止阀以前是未知的。其原因之一是载有污染物例如颗粒的介质流，例如此类阀中的冷却剂流，可以穿过调节体的孔进入孔后面的空间，污染物可以沉积在该处。如果这样的过程继续进行，孔可能会堵塞，调节体的压力均衡功能可能会失效，并且如果颗粒沉淀在导向套和活动阀部件之间的滑动区域或空间被颗粒严重填满，阀可能会难以移动。

例如，DE 10 2016 112 409 A1提出了一种轴向可流通的冷却剂阀，其中，由于冷却剂流的颗粒载荷，在出口连接套管上构造轴向槽，该槽设计成朝向壳体开放，以便形成一个污物袋，在所述污物袋中可以收集冷却剂中的污染物。然而，以这种方式布置的轴向槽不能防止压力均衡孔的故障。

在已知的设计中，存在相应的缺点，即不能可靠地减少通孔中或调节体后面空间中的杂质沉降。这会危及压力均衡功能和调节体的正确功能。

发明内容

因此，本发明的目的在于实现一种稳定且廉价的冷却剂阀，其功能性，特别是压力均衡功能和调节体的可移动性得到可靠保持。

该目的通过具有独立权利要求1的特征的阀装置来实现。

通过如下方式显著减少了冷却剂中的杂质流入到通孔中并因此流入到调节体的与入口相对的那侧的空间中：调节体具有第一环形凸起，所述第一环形凸起沿阀座方向轴向延伸，并且调节体可以以该环形凸起放置在阀座上，在调节体上形成周向延伸的轴向槽，所述轴向槽向外被第一环形凸起并且径向向内被壁在径向上限定在第一环形凸起和通孔之间。此处，轴向槽起到污物捕捉器的作用，其防止了污物颗粒从通孔向外径向地沿通孔方向流动。通过这种布置，显著减少了进入调节体后面的空间并因此进入衔铁滑动区域的颗粒，从而在更长的时间内确保阀的功能。

优选地，所述壁由径向地在第一环形凸起内形成的第二环形凸起形成，并且轴向槽环形地在第一环形凸起和第二环形凸起之间形成。相应地，壁在整个周向上延伸，从而也防止了颗粒在周向方向上从轴向槽流出，因为否则这些颗粒可能再次在通孔的方向上偏转。由于这种设计，轴向槽中始终发生离开通孔的主体流动。因此，可以额外减少进入空间的颗粒量。

特别有利的是，第二环形凸起被布置成与第一环形凸起同心，因为通过这种方式避免了在轴向槽中由形状引起的压力差，该压力差可能导致在通孔方向上的不期望的流动。

在优选实施例中，限定轴向槽的壁轴向地延伸。这确保了来自轴向槽的主体流动在通孔的方向上没有任何分量，从而减少了流向调节体后部的颗粒流。

在本发明的另一优选实施例中，入口由轴向入口连接管套形成，所述入口连接管套的内径大于或等于第二环形凸起的内径并且被布置成与第二环形凸起同心。当阀打开时，第一环形凸起与阀座之间存在压力降，由此导致到该间隙中的流动。所产生的流动不受在更内侧区域中的第二环形凸起的布置的影响，因为第二环形凸起不位于流动路径中或者甚至在第二环形凸起上形成压力降。因此，在最大程度上避免了在第二环形凸起的径向内部区域中的流动并因此在最大程度上避免了到通孔中的流入。

也可以通过以下方式来防止这样形成的压力降：在冷却剂阀的关闭状态下，径向向内限定轴向槽的壁与阀座具有一个轴向距离，在该关闭状态下，调节体以其第一环形凸起抵靠在阀座上，或者，径向向内限定轴向槽的壁的轴向范围小于第一环形凸起的轴向范围。相应地，在第二环形凸起在径向外侧被相对较远地布置时，避免了通过阀座和调节体之间的间隙的流出的影响。

在本发明的一个优选的改进方案中，在调节体上，在调节体的朝向入口的那侧形成防颗粒屏障，其中防颗粒屏障在调节体上的轴向投影面至少部分地覆盖所述调节体中的通孔的朝向防颗粒屏障的端部，并且其中径向向内限定轴向槽的壁具有比防颗粒屏障更大的直径。通过该防颗粒屏障，显著减少了流入到在壳体中的调节体的与入口相对的那侧形成的空间中的颗粒量，因为在很大程度上阻止了通过流通开口的直线流入。颗粒到达调节体后部所需的流动阻力相应地显著增加。相应地，冷却剂阀的功能保持得更久。

在进一步的实施例中，防颗粒屏障在调节体中的通孔的朝向防颗粒屏障的端部上的轴向投影面覆盖通孔端部的至少90％，其中，在防颗粒屏障和径向向内限定轴向槽的壁之间在径向上形成有流入间隙，以作为入口至通孔的流体连通。当颗粒从入口向调节体的后侧流入空间时，这种覆盖会产生几乎强制的偏转。因此，显著减少了进入空间的颗粒。

防颗粒屏障优选具有旋转对称的迎流面，该迎流面在轴向跨度上从中心径向向外连续地减小。相应地，流动沿该面从中心偏转至径向向外方向，从而将流动引导至出口。以这种方式，减小压力降并且减少通孔的直接迎流。

在此，防颗粒屏障的迎流面从中心径向向外呈凹形地延伸，从而使轴向流入逐渐转变为径向流出，从而减少了到通孔中的轴向流入。因此，特别是较重的污物颗粒不会到达调节体的后侧。

优选地在冷却剂阀的打开状态下(在该状态下，调节体从阀座升起)，在防颗粒屏障的迎流面的径向外边缘处的切线突伸到阀座和第一环形凸起之间，由此颗粒被引导到在阀座和调节体之间的间隙中，从而绕过轴向槽。为了流入通孔中，必须相应地实现90°偏转。

此外，有利的是，致动器是带有衔铁的电磁致动器，该衔铁与调节体一起形成运动单元，在冷却剂阀处于关闭状态时，该运动单元在朝向入口的那侧具有和运动单元的背对入口的那侧相同的轴向压力作用面积。相应地，不仅通过运动单元上的通孔进行压力均衡，而且还进行力均衡，从而只有致动器的力作用在运动单元上。这种阀对压力波动不敏感并且可以通过精确的致动力移动，从而可以使用相对较小的致动器。

由此提供了一种稳定的冷却剂阀，其制造简单且成本低廉，并且对冷却剂中存在的污染物和颗粒不敏感。相应地，冷却剂阀的功能在很长一段时间内被可靠地保持，因为在最大程度上防止了颗粒流入通孔中并因此流入到调节体的背对入口的那侧。由此只有少数颗粒进入到在衔铁和滑动衬套之间的滑动区域中。此外，即使在压力波动的情况下也能保持压力均衡功能并因此保持冷却剂阀的可靠可切换性，因为防止了调节体的通孔堵塞。

附图说明

在附图中示出并且在下面进行描述根据本发明的冷却剂阀的实施例。

图1以剖视图示出了根据本发明的冷却剂阀的侧视图。

图2以剖视图示出了图1所示的根据本发明的冷却剂阀的调节体的立体图。

具体实施方式

图1所示的冷却剂阀由壳体10组成，壳体10设计成两部分，并具有其中形成有流动通道14的流动壳体12和固定到流动壳体12的致动器壳体16，在所述致动器壳体16中布置有电磁致动器18。

电磁致动器18具有由线圈20以及可磁化芯部26、返回元件28、轭30和可动衔铁32组成的电磁回路，该线圈缠绕在线圈载体22上并且可以通过插头24通电。当线圈20通电时，衔铁32以已知的方式通过所产生的磁力在芯部26的方向上移动。

通过使衔铁32经由耦连构件36耦连到调节体34，使得衔铁32和调节体34形成运动单元35，耦连构件36与调节体34形成为一体并延伸到衔铁32的孔中并且固定在衔铁32上的孔中。运动单元35由弹簧38在背对芯部26的方向上被加载，由此调节体34被径向向外且轴向向阀座突出的第一环形凸起39压到阀座40上，所述阀座在流动壳体12中形成在轴向入口42和径向出口44之间，使得流动通道14的流动横截面是封闭的。当线圈20通电时，磁力超过弹簧38的力，从而使调节体34的第一环形凸起39被从阀座40上抬起并因此释放流动横截面。

衔铁32在套筒46中被引导，在该套筒46中也固定有芯部26并且该套筒46在致动器18的内部径向延伸到致动器壳体16的壳体凸起48中，该壳体凸起48轴向地延伸到流动壳体12中。O形环50布置在该壳体凸起48和套筒46的端部区域之间，套筒46的径向外部区域通过该O形环相对于输送的冷却剂密封，从而没有冷却剂可以到达线圈20。

此外，套筒46限定空间52，该空间形成在调节体34或运动单元35的背对入口42的那侧并且该空间通过唇形密封环54相对于出口44密封，所述唇形密封环54的封闭侧朝向出口44。唇形密封环54与调节体34一起移动，并通过其内支脚56固定在调节体34的径向槽58中，并以其外支脚59抵靠在套筒46上。唇形密封环54以其封闭侧轴向地抵靠在调节体34的支撑面60上，该支撑面设计为调节体34上的周向径向凸起。

空间52经由在调节体34中形成的通孔62连续地连通到入口42，因此运动单元35得到压力均衡。由于压力作用于其上的、在背对入口42的那侧上的面积也对应于调节体34在第一环形凸起39的径向内的面积，因此也存在液压方面的力均衡。相应地，调节体34仅能够取决于弹簧力和电磁力而移动。

为了保持这种力的均衡并且还防止套筒46和衔铁32或调节体34之间的污染，壁64形成在调节体34上，在本实施例中，壁64被设计为第二轴向延伸的环形凸起66，所述环形凸起66同心地在第一环形凸起39内部形成，从而在两个轴向延伸的环形凸起39、66之间形成轴向槽68，轴向槽68沿周向方向延伸并且在本实施例中也是环形的。第二环形凸起66的轴向高度略小于第一环形凸起39的轴向高度，从而防止第二环形凸起66放置在阀座40上。在本示例性实施例中，第二环形凸起66的直径基本上对应于形成入口42的入口连接管套69的内径，但也可以做得更小。

但是，入口42与空间52的连通不是完全轴向地通过通孔62进行，因为从轴向看，通孔62的端部大部分被防颗粒屏障70覆盖，防颗粒屏障70居中地形成在调节体34的朝向入口42的端部。因此，到通孔62中的流入必须首先通过在防颗粒屏障70和壁64或第二环形凸起66之间的流入间隙71，其直径略大于防颗粒屏障70的直径。从这里出发，为了通流通孔62，流动必须进行径向向内的偏转并从这里出发轴向进入空间52。然而，由于防颗粒屏障70具有旋转对称的迎流面72，所述迎流面72在轴向跨度上连续地从中心径向向外呈凹形地减小，使得在冷却剂阀打开的情况下经由防颗粒屏障70的迎流面72的径向外边缘74在阀座40和第一环形凸起39之间实现主体流动，流动的主要部分并且因此特别是惰性颗粒主要经过通孔62被引导到出口44。

未到达出口44并从径向向内撞击第一环形凸起39的颗粒在轴向槽68内以一种涡流的形式偏转并撞击壁64，它们再次通过壁64从通孔62离开，偏转到入口42和出口44的方向。由于压力降驱动冷却剂径向向外流动到出口44并且壁46径向布置在入口连接管套69的范围内部，所以几乎没有较重的颗粒在空间52的方向上的流动。以这种方式因此可靠地防止通孔62堵塞以及防止颗粒沉降在套筒46和移动单元35之间，而通孔堵塞和颗粒沉降会导致阀难以移动。

根据本发明的阀装置制造成本低且运行稳定。它通过显著减少污染物进入调节体来保持调节体的压力均衡功能，从而使功能相关部件不再受到污染物的负担。冷却剂阀的使用寿命相应增加。

应当清楚，本独立权利要求的保护范围不限于所描述的示例性实施例。例如，衔铁和调节体之间的耦连可以具有不同设计或者调节体可以设计成多个部分。特别地，代替通常的环形凸起，可以仅相对于通孔实现由壁进行的屏蔽，从而在周向上分布地布置多个轴向槽。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆的冷却剂阀，所述冷却剂阀具有

带有轴向入口(42)和径向出口(44)的壳体(10)，

形成在所述入口(42)和所述出口(44)之间并被阀座(40)包围的通流横截面，

调节体(34)，所述调节体能够通过致动器(18)放置在所述阀座(40)上并能够从所述阀座(40)上抬起，

调节体(34)中的通孔(62)，所述入口(42)通过所述通孔与所述调节体(34)的背对所述入口(42)的那侧的空间(52)相连，

其特征在于，

所述调节体(34)具有第一环形凸起(39)，所述第一环形凸起在所述阀座(40)的方向上轴向延伸，并且调节体(34)能够以所述第一环形凸起放置在阀座(40)上，并且在调节体(34)上形成在周向方向上延伸的轴向槽(68)，所述轴向槽向外被所述第一环形凸起(39)并且径向向内被壁(64)在径向上限定在所述第一环形凸起(39)和所述通孔(62)之间。

2.根据权利要求1所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

所述壁(64)由在所述第一环形凸起(39)内径向地形成的第二环形凸起(66)形成并且所述轴向槽(68)环形地形成在所述第一环形凸起(39)和所述第二环形凸起(66)之间。

3.根据权利要求2所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

所述第二环形凸起(66)被布置成与所述第一环形凸起(39)同心。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

限定所述轴向槽(68)的所述壁(64)轴向地延伸。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

所述入口(42)通过轴向入口连接管套(69)形成，该轴向入口连接管套的内径大于或等于所述第二环形凸起(66)的内径并且被布置成与第二环形凸起(66)同心。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

在冷却剂阀的关闭状态下，所述调节体(34)以所述调节体的第一环形凸起(39)抵靠在所述阀座(40)上，径向向内限定所述轴向槽(68)的壁(64)与阀座(40)具有一个轴向距离。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

径向向内限定所述轴向槽(68)的所述壁(64)的轴向范围小于所述第一环形凸起(39)的轴向范围。

8.根据前述权利要求中任一项的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

在所述调节体(34)上，在所述调节体(34)的朝向入口(42)的那侧形成防颗粒屏障(70)，其中，所述防颗粒屏障(70)沿轴向在所述调节体(34)上的投影面至少部分地覆盖所述调节体(34)中的所述通孔(62)的朝向所述防颗粒屏障(70)的端部，并且其中，径向向内限定所述轴向槽(68)的所述壁(64)比所述防颗粒屏障(70)具有更大的直径。

9.根据权利要求8所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

所述防颗粒屏障(70)在轴向上到所述调节体(34)中的所述通孔(62)的朝向所述防颗粒屏障(70)的端部上的投影面覆盖所述通孔(62)的所述端部的至少90％，其中，作为所述入口(42)至所述通孔(62)的流体连通部，流入间隙(71)在径向上形成在所述防颗粒屏障(70)和径向向内限定所述轴向槽(68)的壁(64)之间。

10.根据权利要求8或9所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

所述防颗粒屏障(70)具有旋转对称的迎流面(72)，所述迎流面在轴向跨度上从中心径向向外连续地减小。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

所述防颗粒屏障(70)的迎流面(72)从中心径向向外呈凹形地延伸。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

在所述冷却剂阀的打开状态下所述防颗粒屏障(70)的所述迎流面(72)的径向外边缘(74)处的切线突伸到阀座(40)和第一环形凸起(39)之间，在所述打开状态中，所述调节体(34)从阀座(40)上抬起。

13.根据前述权利要求中任一项所述的用于机动车辆的冷却剂阀，

其特征在于，

所述致动器(18)是带有衔铁(32)的电磁致动器，所述衔铁与所述调节体(34)一起形成运动单元(35)，在所述冷却剂阀处于关闭状态时，所述运动单元在朝向所述入口(42)的那侧具有与运动单元(35)的背对入口(42)的那侧相同的轴向压力作用面积。

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