DE112014006032T5 - Doppelexzentrisches Ventil - Google Patents

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axis
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Sunao Kitamura
Hiroshi Misumi
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Aisan Industry Co Ltd
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Abstract

In der vorliegenden Erfindung ist ein doppelexzentrisches Ventil mit einem Ventilsitz (13), aufweisend eine Sitzfläche (17), die an einer Kante eines Ventillochs (16) geformt ist, einem Ventilkörper (14), der eine ringförmige Dichtfläche (18) aufweist, die um den Außenrandbereich des Ventilkörpers geformt ist, und einer Rotationswelle (15) versehen. Die Achse (L1) der Rotationswelle (15) erstreckt sich parallel zu der radialen Richtung des Ventilkörpers (14) und des Ventillochs (16), und ist exzentrisch in der radialen Richtung des Ventillochs (16) von dem Zentrum (P1) des Ventillochs (16) angeordnet. Die Dichtfläche (18) ist exzentrisch in der Richtung angeordnet, in der sich die Achse (L2) des Ventilkörpers (14) von der Achse (L1) der Rotationswelle (15) erstreckt. Wenn der Ventilkörper (14) um die Achse (L1) der Rotationswelle (15) rotiert wird, bewegt sich die Dichtfläche (18) zwischen einer vollständig geschlossenen Position, an welcher die Dichtfläche mit der Sitzfläche (17) in Berührungskontakt steht, und einer vollständig geöffneten Position, an welcher die Dichtfläche am weitesten von der Sitzfläche (17) entfernt ist. Gleichzeitig damit, wenn der Ventilkörper (14) damit beginnt, in die Ventilöffnungsrichtung zu rotieren, von der vollständig geschlossenen Position, beginnt die Dichtfläche (18), sich von der Sitzfläche (17) zu entfernen, und beginnt ebenfalls, sich entlang der Rotationslinien (T1, T2) um die Achse (L1) der Rotationswelle (15) zu bewegen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein doppelexzentrisches (verschobenes) Ventil, in dem ein Ventilelement, mit seinem Rotationszentrum exzentrisch von einem Zentrum eines Ventillochs von einem Ventilsitz positioniert, angeordnet ist, und eine Dichtfläche des Ventilelements exzentrisch von dem Rotationszentrum des Ventilelements angeordnet ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Als ein Beispiel für eine Technik gemäß des oben beschriebenen Typs ist ein herkömmliches doppelexzentrisches Ventil des Kugeltyps bekannt, das in dem unten aufgelisteten Patentdokument 1 offenbart ist. Dieses doppelexzentrische Ventil ist in Schnittansichten der 41 und 42 gezeigt (übereinstimmend mit 2(a) und (b) in Patentdokument 1). Dieses doppelexzentrische Ventil ist versehen mit einem Gehäuse 52, das einen Kanal 51 für Fluid aufweist, einem Ventilsitz 53, der ein Ventilloch 53a und eine ringförmige Sitzfläche 53b, die auf der Kante des Ventillochs 53a geformt ist, einem Ventilelement 54, das eine kreisscheibenförmige Gestalt und eine ringförmige Dichtfläche 54a auf seinem Außenrandbereich, der mit der Sitzfläche 53b korrespondiert, oder ähnliches, und einer Rotationswelle 55 zum Rotieren des Ventilelements 54. Hierbei erstreckt sich die Achse L1 der Rotationswelle 55 parallel zu einer diametralen Richtung des Ventilelements 54 und des Ventillochs 53a und ist ebenfalls exzentrisch von dem Zentrum des Ventillochs 53a in einer radialen Richtung des Ventillochs 53a positioniert. Des Weiteren ist die Dichtfläche 54a exzentrisch zu einer Erstreckungsrichtung einer Achse L2 des Ventilelements 54 angeordnet, von einer Achse L1 der Rotationswelle 55. Des Weiteren ist das Ventilelement 54 zum Rotieren um die Achse L1 der Rotationswelle 55 konfiguriert, von einem vollständig geschlossenen Zustand, in dem die Dichtfläche 54a mit der Sitzfläche 53b in Oberflächenkontakt steht, zu einem vollständig geöffneten Zustand, in dem die Dichtfläche 54a am weitesten von der Sitzfläche 53b entfernt ist. Bei diesem doppelexzentrischen Ventil ist der Ventilsitz 53 mit einem elastischen Teil versehen (ein zylindrisches Dichtungselement 56 an einer stromaufwärtigen Seite, ein zylindrisches Dichtelement 57 an einer stromabwärtigen Seite, und ein Mittel zum Generieren einer Flächenpressung 58), um die Sitzfläche 53b des Ventilsitzes 53 in Presskontakt mit der Dichtfläche 54a des Ventilelements 54 zu halten, während das Ventil vollständig geschlossen ist, um die Dichtleistung in dem vollständig geschlossenen Zustand zu verbessern. Während Fluiddruck auf das Ventilelement 54 wirkt, presst das elastische Teil den Ventilsitz 53 gegen das Ventilelement 54, wodurch ein Spalt oder Spiel zwischen dem Ventilelement 54 und dem Ventilsitz 53 blockiert wird. Die 41 und 42 zeigen einen zentralen Querschnitt des Kanals 51, des Ventilsitzes 53, des Ventilelements 54 und der Rotationswelle 55, geschnitten entlang einer Linie, die durch die Zentren des Kanals 51 und des Ventilsitzes 53 verläuft, und sich in eine Richtung senkrecht zu der Achse L1 der Rotationswelle 55 erstreckt.
  • STAND-DER-TECNIK-DOKUMENTE
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument 1: JP-A-2011-196464
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Bei dem in Patentdokument 1 offenbarten doppelexzentrischen Ventil, da der Ventilsitz 53 durch das elastische Teil gegen das Ventilelement 54 gepresst wird, wird die Dichtleistung in dem vollständig geschlossenen Zustand verbessert; allerdings können der Ventilsitz 53 und das Ventilelement 54 durch die Sitzfläche 53b und die Dichtfläche 54a aneinander reiben, zu dem Zeitpunkt, wenn sich das Ventil von dem vollständig geschlossenen Zustand öffnet, was zu einer Verschlechterung des Ansprechverhaltens beim Ventilöffnen führt. Bei diesem doppelexzentrischen Ventil kommt des Weiteren das Ventilelement 54 mit dem Ventilsitz 53 in Kontakt, zu einem frühen Zeitpunkt nahe einer vollständig geschlossenen Position, und rotiert, während des Berührens, zu einer vollständig geschlossenen Position. Dadurch reiben der Ventilsitz 53 und das Ventilelement 54 aneinander, was zu deren Abnutzung oder Verschleiß führt. Dies verursacht ein Problem mit der Langlebigkeit. Des Weiteren ist das elastische Teil vorgesehen, um das doppelexzentrische Ventil zu bilden, so dass die Anzahl der Komponenten um genau so viel erhöht wird, was in einem komplizierten Aufbau resultiert.
  • Bei dem in Patentdokument 1 offenbarten doppelexzentrischen Ventil wird, wie in den 41 und 42 gezeigt, wenn das Ventilelement 54 von der vollständig geschlossenen Position in eine Ventilöffnungsrichtung rotiert wird, ein Seitenteil (ein erstseitiger Teil) 61 des Ventilelements 54, das auf einer Seite von einer Begrenzung angeordnet ist, die durch die Achse L1 der Rotationswelle 55 definiert wird, zu dem Inneren des Ventillochs 53a gedreht, während das andere Seitenteil (ein zweitseitiger Teil) 62 des Ventilelements 54, das auf der anderen Seite der Begrenzung angeordnet ist, zu dem Äußersten des Ventillochs 53a gedreht. Hierbei, während das Ventilelement 54 von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, verändern sich ein kürzester Abstand (ein erster kürzester Abstand) G1 und ein Kanalgebiet (ein erstes Kanalgebiet) A1 von einem Spalt, der zwischen dem Außenrandbereich des zweiten Teils 62 des Ventilelements 54 und der Innenwand des Kanals 11 geformt ist, im Zusammenhang mit der Rotation des Ventilelements 54, durch die Definition, dass der erste kürzeste Abstand G1 und der erste Kanalbereich A1, die ermittelt werden, wenn das Ventilelement 54 sich in der vollständig geschlossenen Position, wie in 41 gezeigt, befindet, entsprechende Ausgangswerte sind. Ein kürzester Abstand (ein zweiter kürzester Abstand) G2 und ein Kanalbereich (ein zweiter Kanalbereich) A2 von einem Spalt, der zwischen dem zweiten Teil 62 und dem Ventilelement 54 und der Sitzfläche 53b des Ventilsitzes 53 geformt ist, vergrößern sich im Zusammenspiel mit der Rotation des Ventilelements 54, durch die Definition, dass der zweite kürzeste Abstand G2 und der zweite Kanalbereich A2, die ermittelt werden, wenn sich das Ventilelement 54 in der vollständig geschlossenen Position befindet, null sind. Während das Ventilelement 54 von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, wird deshalb eine Strömungsrate von einem Fluid, das auf der Seite des zweiten Teils 62 strömt, beeinflusst, durch eine Beziehung zwischen dem ersten geringsten Abstand G1 und dem zweiten geringsten Abstand G2, oder einer Beziehung zwischen dem ersten Kanalbereich A1 und dem zweiten Kanalbereich A2. Insbesondere dann, sogar wenn der zweite kürzeste Abstand G2 und der zweite Kanalbereich A2 schrittweise vergrößert werden, wenn das Ventilelement 54 rotiert, falls der erste kürzeste Abstand G1 kürzer als der zweite kürzeste Abstand G2 ist, alternativ falls der erste Kanalbereich A1 kleiner als der zweite Kanalbereich A2 ist, wird die Fluidströmungsrate wahrscheinlich durch den ersten kürzesten Abstand G1 oder den ersten Kanalbereich A1 limitiert.
  • Hier ist 43 ein Graph, der eine Beziehung des ersten kürzesten Abstandes G1 zu dem Rotationswinkel (dem Öffnungsgrad) des Ventilelements 54 des doppelexzentrischen Ventils aus Patentdokument 1 zeigt. 44 ist ein Graph, der eine Beziehung von einem Streckenverhältnis G1/G2 zwischen dem ersten kürzesten Abstand G1 und dem zweiten kürzesten Abstand G2 zu dem Rotationswinkel (dem Öffnungsgrad) des Ventilelements 54 zeigt. Wie in 43 gezeigt, von einem Öffnungsgradbereich von 0° (Grad) bis auf ungefähr 50°, wurde herausgefunden, dass der erste kürzeste Abstand G1 kleiner als der Startwert (ungefähr 3 mm) ist. Insbesondere in diesem Öffnungsgradbereich ist der zweite kürzeste Abstand G2 so konzipiert, sich allmählich zu erhöhen, wobei der erste kürzeste Abstand G1 kleiner als der Startwert wird. Wie in 44 gezeigt, wird dementsprechend das Streckenverhältnis G1/G2 allmählich herabgesetzt, von einem Startwert zu einem Minimalwert, für den Öffnungsgradbereich von 0° bis 40°, und allmählich erhöht, von dem Minimalwert des Öffnungsgradbereichs von ungefähr 40° bis 90°. Da jedoch der erste kürzeste Abstand G1 nicht größer als der zweite kürzeste Abstand G2 ist, wird das Streckenverhältnis G1/G2 für den Öffnungsgradbereich von 10° bis 90° kleiner als 1,0. Es wurde konzipiert, dass eine gleiche oder ähnliche Tendenz ebenfalls für eine Beziehung zwischen dem ersten Kanalbereich A1 und dem zweiten Kanalbereich A2 auftritt.
  • Aus den obigen Ergebnissen heraus ist es unmöglich, eine geeignete Fluidströmungsrate unter Veränderungen des zweiten kürzesten Abstandes G2 oder des zweiten Kanalbereichs A2 (d. h. Veränderungen in dem Öffnungsgrad des Ventilelements 54), sicherzustellen. Diesbezüglich, bei dem doppelexzentrischen Ventil, wie in Patentdokument 1 offenbart, wie in der 41 gezeigt, entspricht der erste kürzestes Abstand G1 oder der erste Kanalbereich A1, wenn sich das Ventilelement 54 in der vollständig geschlossenen Position befindet, lediglich annähernd der Dicke des Ventilsitzes 53. Insbesondere für den Öffnungsgradbereich von 10° bis 90° wird angenommen, dass der erste kürzeste Abstand G1 kürzer als der zweite kürzeste Abstand G2 ist, und der erste Kanalbereich A1 kleiner als der zweite Kanalbereich A2 ist. Dieses doppelexzentrische Ventil kann deshalb keine geeignete Strömungscharakteristik unter Veränderung des Öffnungsgrads des Ventilelements 54 aus der vollständig geschlossenen Position erreichen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Umstände gemacht und hat einen Zweck, ein doppelexzentrisches Ventil vorzusehen, das dazu geeignet ist, die Dichtleistung in einem vollständig geschlossenen Zustand zu verbessern und ein verbessertes Ansprechverhalten beim Ventilöffnen und eine verbesserte Langlebigkeit mit einem einfachen Aufbau zu erreichen. Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein doppelexzentrisches Ventil vorzusehen, das dazu geeignet ist, eine geeignete Strömungscharakteristik unter Veränderung eines Öffnungsgrads eines Ventilelements aus einer vollständig geschlossenen Position, zusätzlich zu dem obigen Zweck, zu erfüllen.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
    • (1) Um den obigen Zweck zu erfüllen, sieht ein erster Aspekt der Erfindung ein doppelexzentrisches Ventil vor, das aufweist: einen Ventilsitz, der ein Ventilloch und eine ringförmige Sitzfläche, die auf einer Kante des Ventillochs geformt ist, aufweist; ein Ventilelement, das eine kreisscheibenförmige Gestalt aufweist und eine ringförmige Dichtfläche, die auf einem Außenrandbereich geformt ist, aufweist, wobei die Dichtfläche mit der Sitzfläche korrespondiert; einen Kanal, der es einem Fluid erlaubt, hindurchzuströmen, wobei der Ventilsitz und das Ventilelement in dem Kanal angeordnet sind; eine Rotationswelle zum Rotieren des Ventilelements, und wobei die Rotationswelle eine Achse, die sich parallel zu einer radialen Richtung des Ventilelements und des Ventillochs erstreckt, aufweist, wobei die Achse exzentrisch von einem Zentrum des Ventillochs in einer radialen Richtung des Ventillochs angeordnet ist, wobei die Dichtfläche exzentrisch von der Achse der Rotationswelle hin zu einer Erstreckungsrichtung von einer Achse des Ventilelements angeordnet ist, so dass das Ventilelement dazu konfiguriert ist, um die Achse der Rotationswelle zu rotieren, zwischen einer vollständig geschlossenen Position, in der sich die Dichtfläche in Oberflächenkontakt mit der Sitzfläche befindet, und einer vollständig geöffneten Position, in der die Dichtfläche am weitesten von der Sitzfläche entfernt ist, wobei zu der gleichen Zeit, wenn das Ventilelement mit dem Rotieren beginnt, von der vollständig geschlossenen Position in eine Ventilöffnungsrichtung, die Dichtfläche damit beginnt, sich von der Sitzfläche zu entfernen, und sich entlang eines Rotationspfades um die Achse der Rotationswelle zu bewegen.
  • Gemäß dem vorangegangenen Aufbau (1) wird das Ventilelement um die Hauptachse der Rotationswelle rotiert, zwischen der vollständig geschlossenen Position, in welcher die Dichtfläche des Ventilelements die Sitzfläche berührt, und der vollständig geöffneten Position, in welcher die Dichtfläche am weitesten von der Sitzfläche entfernt ist. In dem vollständig geschlossenen Zustand wird das Ventilloch des Ventilsitzes durch das Ventilelement blockiert, wodurch eine Strömung von Fluid in das Ventilloch abgeschaltet wird. Des Weiteren dichtet die Berührung zwischen der Dichtfläche und der Sitzfläche einen Spalt zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz ab, wodurch ein Entweichen des Fluids verhindert wird, ohne irgendein spezielles elastisches Teil zum Pressen des Ventilsitzes gegen das Ventilelement vorzusehen. Im Zustand des geöffneten Ventils ist, im Gegensatz dazu, das Ventilloch des Ventilsitzes geöffnet, um es dem Fluid zu erlauben, durch das Ventilloch zu strömen. Zu dem selben Zeitpunkt, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung zu rotieren beginnt, beginnt die Dichtfläche des Ventilelements ebenfalls, sich von der Sitzfläche zu entfernen, und sich entlang des Rotationspfades um die Achse der Rotationswelle zu bewegen, so dass ein Abrieb- oder Reibbetrag zwischen der Dichtfläche und der Sitzfläche auf ein Minimum reduziert wird.
    • (2) Um den vorangegangenen Zweck in dem obigen Aufbau (1) zu erfüllen, ist das Ventilelement vorzugsweise in zwei Bereiche aufgeteilt ist; einen ersten Seitenteil und einen zweiten Seitenteil, bezüglich einer Begrenzung, die durch eine virtuelle Ebene definiert ist, welche sich von der Achse der Rotationswelle und parallel zu einer Erstreckungsrichtung von einer Zentralachse des Ventillochs erstreckt, wobei die Dichtfläche eine äußerste Kante aufweist, welche die Sitzfläche an einer Position nahe an einem Außenrandbereich der Sitzfläche berührt, und eine innerste Kante, welche die Sitzfläche an einer Position nahe an einem Innenrandbereich der Sitzfläche berührt, wobei das Ventilelement so konfiguriert ist, dass, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, der erste Seitenteil zu dem Inneren des Ventillochs rotiert wird, und der zweite Seitenteil zu dem Äußersten des Ventillochs rotiert wird, und die äußerste Kante und die innerste Kante der Dichtfläche jeweils entlang der Rotationspfade um die Achse der Rotationswelle rotiert werden, und wobei die Sitzfläche zu einem Zentrum des Ventilloches so geneigt ist, dass ein Winkel der Sitzfläche, welcher den Rotationspfad der äußersten Kante der Dichtfläche des ersten Seitenteils in der vollständig geschlossenen Position begrenzt, ein Maximalwert ist, und ein Winkel der Sitzfläche, der den Rotationspfad der innersten Kante der Dichtfläche des zweiten Seitenteils begrenzt, ein Minimalwert ist.
  • Gemäß des obigen Aufbaus (2), zusätzlich zu dem Betrieb des Aufbaus (1), wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, wird der erste Teil des Ventilelements zu der Innenseite des Ventillochs gedreht. Dementsprechend dreht die äußerste Kante der Dichtfläche des ersten Teils entlang des Rotationspfades um die Achse der Rotationswelle und geht schließlich aus der Reichweite der Sitzfläche des Ventilsitzes heraus. Hierbei ist in der vollständig geschlossenen Position ein Winkel der Sitzfläche, die den Rotationspfad der äußersten Kante der Dichtfläche des ersten Teils begrenzt, ein Maximalwert. Somit, nach dem Starten der Rotation des ersten Teils, berührt die äußerste Kante nicht mehr länger die Sitzfläche. Im Gegensatz, wenn das Ventilelement aus der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, wird der zweite Teil des Ventilelements zur Außenseite des Ventillochs gedreht. Dementsprechend dreht die innerste Kante der Dichtfläche des zweiten Teils entlang des Rotationspfades um die Achse der Rotationswelle und geht schließlich aus der Reichweite der Sitzfläche des Ventilsitzes heraus. Hierbei ist in der vollständig geschlossenen Position ein Winkel der Sitzfläche, der den Rotationspfad der innersten Kante der Dichtfläche des zweiten Teils begrenzt, ein Minimalwert. Somit, nach dem Starten der Rotation des zweiten Teils, berührt die innerste Kante nicht mehr die Sitzfläche.
    • (3) Um den vorangegangenen Zweck in dem obigen Aufbau (2) zu erfüllen, ist vorzugsweise ein doppelexzentrisches Ventil vorgesehen, wobei in einem zentralen Schnittbereich des Kanals, des Ventilsitzes und des Ventilelements, geschnitten an einer Linie, die durch ein Zentrum des Kanals und des Ventilsitzes verläuft und sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Rotationswelle erstreckt, wenn ein erster kürzester Abstand durch einen kürzesten Abstand von einem Spalt definiert wird, der zwischen einem Außenrandbereich des zweiten Seitenteils des Ventilelements und einer Innenwand des Kanals zu formen ist, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, und ein zweiter kürzester Abstand durch einen kürzesten Abstand von einem Spalt definiert wird, der zwischen dem zweiten Seitenteil und der Sitzfläche des Ventilsitzes zu formen ist, der mit dem zweiten Seitenteil korrespondiert, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, der Kanal, der Ventilsitz und das Ventilelement eine Gestalt und eine Größe aufweisen, die so konstruiert ist, dass der erste kürzeste Abstand gleich oder größer als der zweite kürzeste Abstand ist.
  • Gemäß des obigen Aufbaus (3), zusätzlich zu dem Betrieb des Aufbaus (2), während das Ventilelement aus der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, wird der erste kürzeste Abstand nicht kleiner als der zweite kürzeste Abstand. Deshalb wird die Strömungsrate des Fluids, dem es erlaubt ist, zwischen dem zweiten Teil und dem Ventilsitz zu strömen, nicht aufgrund des Spalts zwischen der Innenwand des Kanals und dem Außenrandbereich des zweiten Teils begrenzt.
    • (4) Um den vorangegangenen Zweck in obigem Aufbau (2) zu erfüllen, ist vorzugsweise ein doppelexzentrische Ventil vorgesehen, wobei, wenn eine Kanalbereich für Fluid, der zwischen einem Außenrandbereich des zweiten Seitenteils des Ventilelements und einer Innenwand des Kanals zu formen ist, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, ein erster Kanalbereich ist, und ein Kanalbereich für Fluid, der zwischen dem zweiten Seitenteil und der Sitzfläche des Ventilsitzes zu bilden ist, der mit dem zweiten Seitenteil korrespondiert, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, ein zweiter Kanalbereich ist, der Kanal, der Ventilsitz und das Ventilelement eine Gestalt und Größe aufweisen, die so konstruiert ist, dass der erste Kanalbereich 1,3 mal so groß wie der zweite Kanalbereich ist, oder größer.
  • Gemäß des obigen Aufbaus (4), zusätzlich zu dem Betrieb des Aufbaus (2), während das Ventilelement aus der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, wird der erste Kanalbereich nicht kleiner als der zweite Kanalbereich. Deshalb wird die Strömungsrate des Fluids, dem es erlaubt ist, zwischen dem zweiten Teil und dem Ventilsitz zu strömen, nicht begrenzt, aufgrund eines Strömungskanalbereichs des Kanals, der zwischen der Innenwand des Kanals und dem Außenrandbereich des zweiten Teils geformt ist. Des Weiteren ist der erste Kanalbereich 1,3-mal so groß wie der zweite Kanalbereich oder größer. Somit ist der erste Kanalbereich breit genug vorgesehen im Vergleich mit dem zweiten Kanalbereich.
    • (5) Um den obigen Zweck in einem der obigen Aufbauten (2) bis (4) zu erfüllen, ist vorzugsweise ein doppelexzentrisches Ventil vorgesehen, wobei das Ventilelement eine ebene Bodenfläche aufweist, auf einer Seite, die dem Ventilloch gegenüberliegt, und eine kegelförmige Fläche, die zwischen der Dichtfläche und der Bodenfläche angeordnet ist, wobei die kegelförmige Fläche von der Dichtfläche zu der Bodenfläche geneigt ist.
  • Gemäß des obigen Aufbaus (5), zusätzlich zu dem Betrieb von einem der obigen Aufbauten (2) bis (4), wenn das Ventilelement zu dem geringen Öffnungsgrad kommt, wird das Fluid, dem es erlaubt ist, zwischen der Sitzfläche des Ventilloches und dem Ventilelement zu strömen, entlang der kegelförmigen Fläche geleitet, um ruhig stromabwärts zu strömen, mit geringen Veränderungen in der Fluidströmungsrate.
    • (6) Um den vorangegangenen Zweck in einem der obigen Aufbauten (1) bis (5) zu erfüllen, ist vorzugsweise ein doppelexzentrisches Ventil vorgesehen, wobei sowohl die Sitzfläche als auch die Dichtfläche eine einheitliche Gestalt über ihren gesamten Umfang aufweisen.
  • Gemäß des obigen Aufbaus (6), zusätzlich zu dem Betrieb von einem der obigen Aufbauten (1) bis (5), müssen die Sitzfläche und die Dichtfläche lediglich eine gleichmäßige Gestalt über den entsprechenden Gesamtumfang aufweisen. Dies kann ein Bearbeiten des Ventilsitzes und des Ventilelements vereinfachen.
    • (7) Um den vorangegangenen Zweck in einem der obigen Aufbauten (1) bis (6) zu erfüllen, ist vorzugsweise ein doppelexzentrisches Ventil vorgesehen, wobei das Ventilelement ein festes Teil aufweist, das von einer flachen Fläche des Ventilelements vorsteht und an der Rotationswelle befestigt ist, wobei das feste Teil an der Rotationswelle an einer Position befestigt ist, die von der Achse der Rotationswelle in einer radialen Richtung der Rotationswelle verschoben ist, und das feste Teil auf der Achse des Ventilelements angeordnet ist, und das Ventilelement, das den festen Teil aufweist, eine symmetrische Gestalt bezüglich der Achse des Ventilelements aufweist.
  • Gemäß des obigen Aufbaus (7), zusätzlich zu dem Betrieb von einem der obigen Aufbauten (1) bis (6), ist das Ventilelement an der Rotationswelle so befestigt, dass der befestigte Teil an einer Position angeordnet ist, die von der Achse der Rotationswelle in der radialen Richtung der Rotationswelle verschoben ist. Dementsprechend ist eine Exzentrizität des Ventilelements von der Achse der Rotationswelle bezüglich der Position der Achse der Rotationswelle, die als das Rotationszentrum des Ventilelements wirkt, sichergestellt. Da der befestigte Teil auf der Achse des Ventilelements angeordnet ist und das Ventilelement den befestigten Teil aufweist, der eine symmetrische Gestalt bezüglich der Achse des Ventilelements aufweist, muss der befestigte Teil nicht exzentrisch bezüglich der Achse des Ventilelements geformt sein. Diese Konfiguration kann das Herstellen des Ventilelements vereinfachen.
    • (8) Um den vorangegangenen Zweck in einem der obigen Aufbauten (1) bis (7) zu erfüllen, ist vorzugsweise ein doppelexzentrisches Ventil vorgesehen, wobei das Ventilelement in dem Kanal auf einer Seite angeordnet ist, die weiter stromaufwärts als der Ventilsitz liegt.
  • Gemäß des obigen Aufbaus (8), zusätzlich zu dem Betrieb von einem der Aufbauten (1) bis (7), ist in dem Kanal, in welchem der Ventilsitz und das Ventilelement angeordnet sind, das Ventilelement stromaufwärts des Ventilsitzes angeordnet. In einem Zustand, in dem das Ventilelement in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, wirkt dementsprechend der Fluiddruck auf das Ventilelement in einer Richtung, um es gegen den Ventilsitz zu pressen.
    • (9) Um den vorangegangenen Zweck in einem der obigen Aufbauten (2) bis (8) zu erfüllen, ist vorzugsweise ein doppelexzentrisches Ventil vorgesehen, wobei in einem Zustand, in dem sich eine erste Linie, die sich bei einem kürzesten Abstand von der Achse der Rotationswelle zu der äußersten Kante der Dichtfläche des ersten Seitenteils erstreckt, mit der Dichtfläche schneidet, wird ein erster Öffnungswinkel γS der Dichtfläche durch eine folgende Gleichung (1) ermittelt: γS = 2·arccos((D/2 – a)/CS) [rad] (1) wobei CS eine Länge der ersten Linie ist, a ein Verschiebebetrag der Rotationswelle ist, verschoben von der zentralen Achse des Ventillochs in der radialen Richtung des Ventillochs, und D ein größter Durchmesser der Dichtfläche ist, und in einem Fall, in dem sich eine zweite Linie, die sich bei einem größten Abstand von der Achse der Rotationswelle zu der innersten Kante der Dichtfläche des zweiten Seitenteils erstreckt, mit der Dichtfläche schneidet, ein zweiter Öffnungswinkel γL der Dichtfläche durch die folgenden Gleichungen (2) und (3) ermittelt wird: γL = arcsin((f/2 + t)/(CL/2)) + arctan(f/(D/2 + a)) [rad] (2) f = b – t/2 (3) wobei CL ein größter Abstand von der Achse der Rotationswelle zu der äußersten Kante der Dichtfläche des zweiten Teils ist, b ein Verschiebebetrag der Rotationswelle von dem Zentrum des Ventillochs in einer Richtung der Achse des Ventilelements ist, und t eine Dicke der Dichtfläche in einer axialen Richtung ist, und ein optimaler Öffnungswinkel γ der Dichtfläche so festgelegt ist, um eine Bedingung der folgenden Gleichung (4) zu erfüllen: γL ≤ γ ≤ γS (4)
  • Gemäß des obigen Aufbaus (9), zusätzlich zu dem Betrieb von einem der obigen Aufbauten (2) bis (8), ist der optimale Öffnungswinkel γ in dem obigen Bereich festgelegt, so dass ein Abrieb- oder Reibbetrag zwischen der Dichtfläche des Ventilelements und der Sitzfläche des Ventilsitzes minimiert werden kann.
  • EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (1) kann das doppelexzentrische Ventil die Abdichteigenschaft in dem vollständig geschlossenen Zustand erreichen und ein verbessertes Ansprechverhalten beim Ventilöffnen und eine verbesserte Langlebigkeit mit einem einfachen Aufbau, ohne irgendwelche speziellen elastischen Teile vorzusehen, vorsehen.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (2) kann das doppelexzentrische Ventil die Abdichteigenschaft in dem vollständig geschlossenen Zustand erreichen und ein verbessertes Ansprechverhalten beim Ventilöffnen und eine verbesserte Langlebigkeit mit einem einfachen Aufbau, ohne irgendwelche speziellen elastischen Teile vorzusehen, vorsehen.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (3), beim Wirken der Konfiguration (2), können geeignete Strömungscharakteristika unter Veränderungen des Öffnungsgrads des Ventilelements von der vollständig geschlossenen Position gewährleistet werden.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (4), beim Wirken der Konfiguration (2), können geeignete Strömungscharakteristiken unter Veränderungen des Öffnungsgrads des Ventilelements von der vollständig geschlossenen Position gewährleistet werden.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (5), bei dem Wirken von einer der obigen Konfigurationen (2) bis (4), können die Strömungscharakteristiken im unteren Strömungsbereich eines Fluids stabilisiert werden, so dass Variationen in den gesamten Strömungscharakteristiken reduziert werden können.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (6), bei dem Wirken von einer der obigen Konfiguration (1) bis (5), kann das doppelexzentrische Ventil einfach und zu geringen Kosten hergestellt werden.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (7), bei dem Wirken von einer der obigen Konfigurationen (1) bis (6), kann das doppelexzentrische Ventil einfacher und günstiger hergestellt werden.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (8), bei dem Wirken von einer der obigen Konfigurationen (1) bis (7), kann die Abdichteigenschaft zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement, d. h. zwischen der Sitzfläche und der Dichtfläche, verbessert werden.
  • Gemäß der vorangegangenen Konfiguration (9), bei dem Wirken von einer der obigen Konfigurationen (2) bis (8), kann das doppelexzentrische Ventil ein verbessertes Ansprechverhalten beim Ventilöffnen und eine verbesserte Langlebigkeit zuverlässiger sicherstellen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein elektrisch betriebenes AGR-Ventil zeigt, das mit einem doppelexzentrischen Ventil versehen ist, in einer Ausführungsform;
  • 2 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Ventilbereichs in einem vollständig geschlossenen Zustand, in der Ausführungsform;
  • 3 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Ventilbereichs in einem vollständig geöffneten Zustand, in der Ausführungsform;
  • 4 ist eine Seitenansicht eines Ventilsitzes, eines Ventilelements und einer Rotationswelle in dem vollständig geschlossenen Zustand, in der Ausführungsform;
  • 5 ist eine Schnittansicht des Ventilsitzes, des Ventilelements und der Rotationswelle in dem vollständig geschlossenen Zustand, geschnitten entlang einer Linie A-A in 4, in der Ausführungsform;
  • 6 ist eine Schnittansicht des Ventilsitzes und des Ventilelements in dem vollständig geschlossenen Zustand, in der Ausführungsform;
  • 7 ist eine Draufsicht des Ventilsitzes und des Ventilelements in dem vollständig geschlossenen Zustand, in der Ausführungsform;
  • 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs, wie er durch einen gestrichpunkteten Kreis S1 in 5 umschlossen ist, in der Ausführungsform;
  • 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs, wie er durch einen gestrichpunkteten Kreis S2 in 5 umschlossen ist, in der Ausführungsform;
  • 10 ist eine Vorderansicht des Ventilelements, in der Ausführungsform;
  • 11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Größenbeziehung von einer Dichtfläche in 10 zeigt, in der Ausführungsform;
  • 12 ist ein schematisches Diagramm, das eine Größenbeziehung von einer Dichtfläche in 10 zeigt, in der Ausführungsform;
  • 13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Kanal, dem Ventilsitz und dem Ventilelement zeigt, wenn ein Öffnungsgrad des Ventilelements 40° ist, in der Ausführungsform;
  • 14 ist eine Draufsicht von einem Rohrbereich, wenn das Ventilelement sich in der vollständig geschlossenen Position befindet, in der Ausführungsform;
  • 15 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Ventilöffnungsgrad des Ventilelements 1° ist, in der Ausführungsform;
  • 16 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich zeigt, der durch ein gestrichpunktetes Rechteck in 15 umschlossen ist, in der Ausführungsform;
  • 17 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 3° ist, in der Ausführungsform;
  • 18 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich zeigt, der durch ein gestrichpunktetes Rechteck in 17 umschlossen ist, in der Ausführungsform;
  • 19 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 4° ist, in der Ausführungsform;
  • 20 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Bereich zeigt, der durch ein gestrichpunktetes Rechteck in 19 umschlossen ist, in der Ausführungsform;
  • 21 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 10° ist, in der Ausführungsform;
  • 22 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Ventilöffnungsgrad des Ventilelements 20° ist, in der Ausführungsform;
  • 23 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 30° ist, in der Ausführungsform;
  • 24 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 40° ist, in der Ausführungsform;
  • 25 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 50° ist, in der Ausführungsform;
  • 26 ist eine Erläuterungsansicht, die ein CAE-Analyseergebnis von einer AGR-Gas-Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 60° ist, in der Ausführungsform;
  • 27 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu einem ersten Seitenteil und einem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 0° ist (vollständig geschlossen), in der Ausführungsform;
  • 28 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 1,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 29 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 2,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 30 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 3,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 31 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 4,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 32 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 5,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 33 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 6,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 34 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 7,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 35 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 8,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 36 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 9,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 37 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilelement in Beziehung zu dem ersten Seitenteil und dem zweiten Seitenteil zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 10,0° ist, in der Ausführungsform;
  • 38 ist ein Graph, der eine Beziehung von einem ersten geringsten Abstand zu einem Rotationswinkel (Öffnungsgrad) des Ventilelements zeigt, in der vorliegenden Ausführungsform;
  • 39 ist ein Graph, der eine Beziehung von einem Abstandsverhältnis zwischen dem ersten geringsten Abstand und einem zweiten geringsten Abstand zu dem Rotationswinkel (Öffnungsgrad) des Ventilelements zeigt, in der vorliegenden Ausführungsform;
  • 40 ist ein Graph, der Veränderungen in der AGR-Gasströmung (Strömungscharakteristik) zu dem Öffnungsgrad des Ventilelements zeigt, in der Ausführungsform;
  • 41 ist eine Schnittansicht eines doppelexzentrischen Ventils in einem vollständig geschlossenen Zustand, gemäß eines Standes der Technik;
  • 42 ist eine Schnittansicht des doppelexzentrischen Ventils in einem geöffneten Zustand, in dem Stand der Technik;
  • 43 ist ein Graph, der eine Beziehung von einem ersten geringsten Abstand zu einem Rotationswinkel (Öffnungsgrad) eines Ventilelements zeigt, in dem Stand der Technik; und
  • 44 ist ein Graph, der eine Beziehung von einem Abstandsverhältnis zwischen dem ersten geringsten Abstand und einem zweiten geringsten Abstand zu dem Rotationswinkel (Öffnungsgrad) des Ventilelements zeigt, in dem Stand der Technik.
  • ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Eine detaillierte Beschreibung von einer Ausführungsform eines doppelexzentrischen Ventils der vorliegenden Erfindung, welches als ein Abgas-Rückführventil (AGR-Ventil) ausgeführt ist, wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrisch betriebenen AGR-Ventils 1, das mit einem doppelexzentrischen Ventil versehen ist. Dieses AGR-Ventil 1 weist auf einen Ventilbereich 2, der aus einem doppelexzentrischen Ventil gebildet ist, einen Motorbereich 3, der einen in diesen eingebauten Motor 32 aufweist, und einen Untersetzungsmechanismusbereich 4, der eine Vielzahl von in diesen eingebaute Zahnrädern aufweist. Der Ventilbereich 2 enthält ein Rohrteil 12, das mit einem Kanal 11 geformt ist, welcher AGR-Gas als ein Fluid erlaubt, hindurchzuströmen. In diesem Kanal 11 sind ein Ventilsitz 13, ein Ventilelement 14 und eine Rotationswelle 15 angeordnet. Die innere Gestalt des Kanals 11, die äußere Gestalt des Ventilsitzes 13 und die äußere Gestalt des Ventilelements 14 sind jeweils kreisförmig oder annähernd kreisförmig in einer Draufsicht. Die Rotationwelle 15 empfängt Drehmoment des Motors durch die Vielzahl von Zahnrädern. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Rohrteil 12, welches den Kanal 11 aufweist, einem Teil eines Gehäuses 6 der Erfindung, und der Motor des Motorbereichs 3 und die Vielzahl von Zahnrädern des Reduktionsmechanismusbereichs 4 werden durch dieses Gehäuse 6 abgedeckt. Das Gehäuse 6 ist aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt.
  • 2 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht des Ventilbereichs 2 in einem vollständig geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement 14 auf den Ventilsitz 13 aufgesetzt ist. 3 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht des Ventilbereichs 2 in einem vollständig geöffneten Zustand, in dem das Ventilelement 14 am weitesten von dem Ventilsitz 13 entfernt ist. Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist der Kanal 11 mit einer Stufe 10 geformt, auf welcher der Ventilsitz 13 befestigt ist. Der Ventilsitz 13 weist eine ringförmige Gestalt auf, die mit einem kreisförmigen oder ungefähr kreisförmigen Ventilloch 16 in ihrem Zentrum geformt ist. Auf einer Kante des Ventillochs 16 ist eine ringförmige Sitzfläche 17 geformt. Das Ventilelement 14 weist eine kreisscheibenförmige Gestalt mit einer ringförmigen Dichtfläche 18 an einem Außenrandbereich auf, welcher mit der Sitzfläche 17 korrespondiert. Das Ventilelement 14 ist an der Rotationswelle 15 befestigt und einstückig mit der Rotationswelle 15 bewegbar. In den 2 und 3 zeigt der Kanal 11 über dem Ventilelement 14 eine stromaufwärtige Seite in einer Strömung von AGR-Gas, und der Kanal 11 unter dem Ventilsitz 13 zeigt eine stromabwärtige Seite der Strömung von AGR-Gas. In dem Kanal 11 ist insbesondere das Ventilelement 14 weiter stromaufwärts in einer Strömungsrichtung von AGR-Gas angeordnet als der Ventilsitz 13.
  • 4 ist eine Seitenansicht des Ventilsitzes 13, des Ventilelements 14 und der Rotationswelle 15 in einem vollständig geschlossenen Zustand. 5 ist eine Schnittansicht des Ventilsitzes 13, des Ventilelements 14 und der Rotationswelle 15 in dem vollständig geschlossenen Zustand, geschnitten entlang einer Linie A-A in 4. 6 ist eine Schnittansicht des Ventilsitzes 13 und des Ventilelements 14 in dem vollständig geschlossenen Zustand. 7 ist eine Draufsicht des Ventilsitzes 13 und des Ventilelements 14 in dem vollständig geschlossenen Zustand. Wie in den 2 bis 7 gezeigt, erstreckt sich eine Achse L1 der Rotationswelle 15 in eine Richtung parallel zu der diametralen Richtung des Ventilelements 14 und des Ventillochs 16, und ist exzentrisch, oder verschoben, von dem Zentrum P1 des Ventillochs 16 angeordnet, in einer radialen Richtung des Ventillochs 16, und die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 ist ebenfalls exzentrisch, oder verschoben, von der Achse L1 der Rotationswelle 15 angeordnet, hin zu einer Erstreckungsrichtung einer Achse L2 des Ventilelements 14. Das Ventilelement 14 ist dazu konfiguriert, um die Achse L1 der Rotationswelle 15 zu rotieren, zwischen einer vollständig geschlossenen Position, in der die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 mit der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 in Flächenkontakt ist (siehe 2), und einer vollständig geöffneten Position, in welcher die Dichtfläche 18 am weitesten von der Sitzfläche 17 entfernt ist (siehe 3).
  • In der vorliegenden Ausführungsform, in 5, wenn das Ventilelement 14 zu rotieren beginnt, von der vollständig geschlossenen Position in eine Ventilöffnungsrichtung (eine Richtung des Pfeils F1 in 5, d. h., im Uhrzeigersinn in 5), beginnt die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 sich gleichzeitig von der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 zu separieren, und sich entlang der Rotationspfade (Trajektorien) T1 und T2 um die Achse L1 der Rotationwelle 15 zu bewegen.
  • 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs, der durch einen gestrichpunkteten Kreis S1 in 5 umschlossen ist. 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs, der durch einen gestrichpunkteten Kreis S2 in 5 umschlossen ist. Wie in den 6 und 7 gezeigt, ist das Ventilelement 14 in zwei Bereiche aufgeteilt; einer ist ein erster Seitenteil 21 (ein Bereich, der in 6 und 7 mit Punkten schattiert ist), und in einen zweiten Seitenteil 22 (ein Bereich in 6 und 7, der nicht mit Punkten schattiert ist), bezüglich einer Begrenzung, die durch eine virtuelle Ebene V1 definiert wird, die sich von der Achse L1 der Rotationswelle 15 und parallel zu einer Ausdehnungsrichtung der zentralen Achse L3 des Ventillochs 16 erstreckt. Wie in den 8 und 9 gezeigt, weist die Sitzfläche 18 des Ventilelements 14 äußerste Kanten 18a und 18b auf, die nahe an einem äußersten Umfang der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 angeordnet sind, und innerste Kanten 18c und 18d, die nahe an einem inneren Umfang der Sitzfläche 17 angeordnet sind. Wenn das Ventilelement 14 von der vollständig geschlossenen Position, wie in 6 gezeigt, in eine Ventilöffnungsrichtung rotiert, die mit einem Pfeil F1 angezeigt ist, rotiert der erste Seitenteil 21 zu dem Inneren des Ventillochs 16, und der zweite Seitenteil 22 rotiert zu der Außenseite des Ventillochs 16. Gleichzeitig werden die äußersten Kanten 18a und 18b und die innersten Kanten 18c und 18d der Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 jeweils entlang der Rotationspfade T1a, T2a, T1b und T2b um die Achse L1 der Rotationswelle 15 rotiert. Hierbei bezeichnet ”T1a” einen Rotationspfad der äußersten Kante 18a des ersten Seitenteils 21, ”T2a” bezeichnet einen Rotationspfad der äußersten Kante 18b des zweiten Seitenteils 22, ”T1b” bezeichnet einen Rotationspfad der innersten Kante 18c des ersten Seitenteils 21, und ”T2b” bezeichnet einen Rotationspfad der innersten Kanten 18d des zweiten Seitenteils 22. In der vollständig geschlossenen Position, wie in 6 gezeigt, ist die Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 zu dem Zentrum P1 des Ventillochs 16 so geneigt, dass der Winkel der Sitzfläche 17, welcher den Rotationspfad T1a der äußersten Kante 18a der Dichtfläche 18 des ersten Seitenteils 21 begrenzt, wie in 8 gezeigt, ein Maximalwert ist, und der Winkel der Sitzfläche 17, die den Rotationspfad T2b der innersten Kante 18d der Dichtfläche 18 des zweiten Seitenteils 22 begrenzt, wie in 9 gezeigt, ein Minimalwert ist.
  • Hierbei weist, wie in 2 und 3 gezeigt, sowohl die Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 als auch die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 eine gleiche Gestalt über ihren gesamten Umfang auf. Insbesondere die Breite und die Querschnittsgestalt der Sitzfläche 17 und die Breite und die Querschnittsgestalt der Dichtfläche 18 sind gleich über den entsprechenden gesamten Umfang des Ventillochs 16 und des Ventilelements 14 geformt.
  • Wie in den 4 bis 7 gezeigt, weist das Ventilelement 14 einen festen Teil 14b auf, der eine hügelige Gestalt aufweist, die von einer ebenen Fläche 14a vorsteht und an der Rotationwelle 15 befestigt ist. Dieser befestigte Teil 14b ist an der Rotationswelle 15 befestigt, durch einen Bolzen 15a, der von dem distalen Ende der Rotationwelle 15 vorsteht, in einer Position, die von der Achse L1 der Rotationswelle 15 in der radialen Richtung der Rotationswelle 15 verschoben ist. Des Weiteren, wie in 5 bis 7 gezeigt, ist der feste Teil 14b auf der Achse L2 des Ventilelements 14 angeordnet, und das Ventilelement 14, das den festen Teil 14b aufweist, ist in einer symmetrischen Gestalt um die Achse L2 des Ventilelements 14 geformt. Das Ventilelement 14 weist auf, wie in 6 gezeigt, eine flache Bodenfläche 14c auf einer unteren Seite, d. h. auf einer Seite, die dem Ventilloch 16 gegenüberliegt. Das Ventilelement 14 ist mit einer verjüngten Fläche 14d zwischen der Dichtfläche 18 und der Bodenfläche 14c geformt. Die verjüngte Fläche 14d ist von den innersten Kanten 18c und 18d der Dichtfläche 18 zu der Bodenfläche 14c geneigt. Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist ein Verbindungsabschnitt 18e, der sowohl die innersten Kanten 18c als auch 18d der Dichtfläche 18 mit der verjüngten Fläche 14d verbindet, eine nach außen vorstehende gekrümmte Fläche.
  • 10 ist eine Vorderansicht des Ventilelements 14. 11 und 12 sind schematische Diagramme, die eine Größenbeziehung der Dichtfläche 18 in 10 zeigt. In 10, wenn ein optimaler Öffnungswinkel, der durch die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 geformt ist, als ”γ” bezeichnet wird, kann dieser optimale Öffnungswinkel γ auf die folgenden Art und Weise festgelegt werden. Insbesondere in einem Zustand, in dem sich eine erste Linie, die sich mit einem geringsten Abstand von der Achse L1 der Rotationswelle 15 zu der äußersten Kante 18a der Dichtfläche 18 des ersten Seitenteils 21 erstreckt, mit der Dichtfläche 18 schneidet, wird ein erster Öffnungswinkel γS der Dichtfläche 18 durch die folgende Gleichung (1) ermittelt: γS = 2·arccos((D/2 – a)/CS) [rad] (1) wobei CS die Länge dieser ersten Linie ist, a ein Verschiebungsbetrag der Achse L1 der Rotationswelle 15, die von der Zentralachse L3 des Ventillochs 16 in der radialen Richtung des Ventillochs 16 verschoben ist, und D der größte Durchmesser der Dichtfläche 18 ist. Diese Gleichung (1) wird aufgestellt aus einer Beziehung, dass, wenn ein Winkel, der zwischen einer ersten Linie, die sich von der Achse L1 der Rotationswelle 15 zu dem Zentrum der äußersten Kante 18a der Dichtfläche 18 des ersten Seitenteils 21 erstreckt, und der Ebene, die die äußersten Kanten 18a und 18b der Dichtfläche 18 enthält, gebildet wird, ein erster Winkel αS in 11 ist, ein Winkel, der doppelt so groß ist wie der erste Winkel αS, der dem ersten Öffnungswinkel γS entspricht.
  • In einem Zustand, in welchem eine zweite Linie, die sich von der Achse L1 der Rotationwelle 15 zu der innersten Kante 18d der Dichtfläche 18 des zweiten Seitenteils 22 erstreckt, durch einen größten Abstand, mit der Dichtfläche 18 schneidet, wie in 12 gezeigt, wird ein zweiter Öffnungswinkel γL der Dichtfläche 18 durch die folgenden Gleichungen (2) und (3) ermittelt: γL = arcsin((f/2 + t)/(CL/2)) + arctan(f/(D/2 + a)) [rad] (2) f = b – t/2 (3) wobei CL ein größter Abstand von der Achse L1 der Rotationswelle 15 zu der äußersten Kante 18b der Dichtfläche 18 des zweiten Teils 22 ist, t die Dicke der Dichtfläche 18 in einer axialen Richtung ist, und b ein Verschiebebetrag der Rotationswelle 15, verschoben von dem Zentrum der Dicke t der Dichtfläche 18 des Ventilelements 14, in einer Richtung der Achse L2 des Ventilelements 14, ist. Diese Gleichungen (2) und (3) werden aus einer Beziehung gebildet, dass, wenn ein Winkel, der zwischen einer Linie, die sich von der Achse L1 der Rotationwelle 15 zu der äußersten Kante 18b der Dichtfläche 18 des zweiten Seitenteils 22 erstreckt, und einer Ebene, welche die äußersten Kanten 18a und 18b der Dichtfläche 18 enthält, geformt ist, als ein zweiter Winkel αL1 ermittelt wird, und ein virtueller Kreis gezeichnet wird, der einen Durchmesser korrespondierend zu dem längsten Abstand CL aufweist, und sowohl die äußerste Kante 18b, als auch die innerste Kante 18d und die Achse L1, wie in 12 gezeigt, schneidet, werden ein dritter Winkel αL2, der durch eine Linie geformt ist, die sich von dem Mittelpunkt O des virtuellen Kreises zu der innersten Kante 18d erstreckt, und eine Ebene, die die äußerste Kante 18a und die innerste Kante 18d der Dichtfläche 18 aufweist, ermittelt, wodurch es möglich wird, den zweiten Öffnungswinkel γL zu ermitteln.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der optimale Öffnungswinkel γ der Dichtfläche 18 so festgelegt, dass er die Bedingungen der folgenden Gleichung (4) erfüllt: γL ≤ γ ≤ yS (4).
  • Hier wird die Beziehung der Gestalt und der Größe zwischen dem Kanal 11 des Rohrbereichs 12, des Ventilsitzes 13, und des Ventilelements 14 untenstehend beschrieben. 13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Kanal 11, dem Ventilsitz 13, und dem Ventilelement 14 zeigt, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 14 40° ist. Dieses schematische Diagramm von 13 zeigt einen zentralen Schnittbereich des Kanals 11, des Ventilsitzes 13 und des Ventilelements 14, geschnitten entlang einer Linie, die durch das Zentrum des Kanals 11 und des Ventilsitzes 13 verläuft und sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse L1 der Rotationswelle 15 erstreckt. 14 ist eine Draufsicht auf den Rohrbereich 12, wenn sich das Ventilelement 14 in der vollständig geschlossenen Position befindet. Wie in den 13 und 14 gezeigt, wird angenommen, dass ein kürzester Abstand eines Spaltes, der zwischen dem Außenrandbereich des zweiten Teils 22 des Ventilelements 14 und der Innenwand des Kanals 11 zu formen ist, wenn das Ventilelement 14 von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, ein erster kürzester Abstand G1 ist, und ein Kanalbereich von AGR-Gas, das zu dieser Zeit zu erhalten ist, ein erster Kanalbereich A1 ist. Es wird des Weiteren angenommen, dass ein Spalt, der zwischen dem zweiten Teil 22 und der Sitzfläche 17 des Ventilelements 13, das mit dem zweiten Teil 22 korrespondiert, zu formen ist, wenn das Ventilelement 14 von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, ein zweiter kürzester Abstand G2 ist, und ein Kanalbereich von AGR-Gas, das zu der Zeit zu erhalten ist, ein zweiter Kanalbereich A2 ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Gestalt und die Größe des Kanals 11, des Ventilsitzes 13, und des Ventilelements 14 so gestaltet, dass der erste kürzeste Abstand G1 gleich oder größer als der zweite kürzeste Abstand G2 ist. Des Weiteren sind die Gestalt und die Größe des Kanals 11, des Ventilsitzes 13, und des Ventilelements 14 so festgelegt, dass der erste Kanalbereich A1 1,3 mal so groß wie der zweite Kanalbereich A2 oder größer ist. Zu diesem Zweck, wie in 13 gezeigt, weist die Innenwand des Kanals 11 stromaufwärts des Ventilelements 14 eine zylindrische Gestalt auf, und der Innendurchmesser D1 des Kanals 11, der größte Durchmesser D2 der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13, und der größte Durchmesser D3 des Ventilelements 14 sind auf entsprechende vorbestimmte Werte festgelegt.
  • Gemäß des doppelexzentrischen Ventils in der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Ventilelement 14 um die Achse L1 der Rotationswelle 15 rotiert, um sich zwischen der vollständig geschlossenen Position, in der die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 mit der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 in Flächenkontakt gehalten wird, und der vollständig geöffneten Position, in welcher die Dichtfläche 18 am weitesten von der Sitzfläche 17 entfernt ist. In dem Zustand, in dem das Ventilelement 14 in der vollständig geschlossenen Position angeordnet ist (der vollständig geschlossene Zustand), ist das Ventilloch 16 des Ventilsitzes 13 geschlossen, wodurch eine Strömung von AGR-Gas in dem Ventilloch 16 abgeschaltet wird. Des Weiteren ist der Spalt zwischen dem Ventilelement 14 und dem Ventilsitz 13 abgedichtet, durch Flächenkontakt der Dichtfläche 18 mit der Sitzfläche 17, so dass eine Leckage von AGR-Gas verhindert werden kann, ohne irgendwelche zusätzliche spezielle elastische Teile vorzusehen, um den Ventilsitz 13 gegen das Ventilelement 14 zu pressen. Insbesondere im Stand der Technik, wie in den 41 und 42 gezeigt, wird der Ventilsitz 53 gegen das Ventilelement 54 gepresst, durch das elastische Teil, wodurch der Spalt zwischen dem Ventilelement 54 und dem Ventilsitz 53 blockiert wird. Im Gegensatz dazu, in der vorliegende Ausführungsform, kann die Konfiguration der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 und der Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 sogar ohne irgendein spezielles elastisches Teil die Dichteigenschaft des doppelexzentrischen Ventils in dem vollständig geschlossenen Zustand sicherstellen.
  • Im Gegensatz dazu, in dem Zustand des geöffneten Ventils des doppelexzentrischen Ventils, ist das Ventilloch 16 des Ventilsitzes 13 geöffnet, wodurch es einer Strömung von AGR-Gas erlaubt ist, durch das Ventilloch 16 zu strömen. Zu der gleichen Zeit, wenn das Ventilelement 14 beginnt, von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung zu rotieren, beginnt die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 ebenfalls, sich von der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 zu entfernen, und bewegt sich entlang der Rotationspfade T1 und T2, um die Achse L1 der Rotationswelle 15. Dementsprechend ist ein Abrieb- oder Reibbetrag zwischen der Dichtfläche 18 und der Sitzfläche 17 auf ein Minimum reduziert. Dies kann es ermöglichen, das Ventilelement 14 beim Ventilöffnen schnell zu rotieren, weil keine Reibung zwischen dem Ventilelement 14 und dem Ventilsitz 13 auftritt, und des Weiteren können Abrieb oder Abnutzung zwischen der Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 und der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 reduziert werden. Das doppelexzentrische Ventil kann somit ein verbessertes Ansprechverhalten beim Ventilöffnen bereitstellen, und eine verbesserte Langlebigkeit mit einem einfachen Aufbau, ohne irgendein spezielles elastisches Teil zu installieren.
  • In der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Ventilelement 14 von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, wird der erste Seitenteil 21 des Ventilelements 14 zu der Innenseite des Ventillochs 16 gedreht. Dementsprechend rotiert die äußerste Kante 18a der Dichtfläche 18 des ersten Seitenteils 21 entlang des Rotationspfades T1a um die Achse L1 der Rotationswelle 15 und begibt sich schließlich aus der Reichweite der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 heraus. Hierbei, in der vollständig geschlossenen Position, ist der Winkel der Sitzfläche 17, der den Rotationspfad T1a der äußersten Kante 18a der Dichtfläche 18 des ersten Seitenteils 21 begrenzt, ein Maximalwert. Somit, nach dem Starten der Rotation des ersten Seitenteils 21, berührt die äußerste Kante 18a die Sitzfläche 17 nicht mehr. Hierbei, während des Ventilöffnens des Ventilelements 14, begibt sich die innerste Kante 18c des ersten Seitenteils 21 als Erstes aus der Reichweite der Sitzfläche 17 heraus und berührt die Sitzfläche 17 nicht mehr. Wenn das Ventilelement 14 aus der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, dreht sich im Gegensatz dazu das zweite Seitenteil 22 des Ventilelements 14 zu der Außenseite des Ventillochs 16. Somit rotiert die innerste Kante 18d der Dichtfläche 18 des zweiten Seitenteils 22 entlang des Rotationspfades T2b, um die Achse L1 der Rotationswelle 15, und begibt sich schließlich aus der Reichweite der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 heraus. Hierbei, in der vollständig geschlossenen Position, ist der Winkel der Sitzfläche 17, der den Rotationspfad T2b der innersten Kante 18d der Dichtfläche 18 des zweiten Seitenteils 22 begrenzt, ein Minimalwert. Nach dem Starten der Rotation des zweiten Seitenteils 22 berührt deshalb die innerste Kante 18d die Sitzfläche 17 nicht mehr. Hier begibt sich die äußerste Kante 18b des zweiten Seitenteils 22 als Erstes aus der Reichweite der Sitzfläche 17 heraus, während des Ventilöffnens des Ventilelements 14, und folglich berührt die äußerste Kante 18b die Sitzfläche 17 nicht mehr. Auf diese Art und Weise, während des Ventilöffnens des Ventilelements 14 aus der vollständig geschlossenen Position, berühren die äußerste Kante 18a und die innerste Kante 18d der Dichtfläche 18 die Sitzfläche 17 nicht mehr, so dass ein Abrieb- oder Reibbetrag der äußersten Kante 18a und der innersten Kante 18d mit der Sitzfläche 17 auf ein Minimum reduziert wird. Dies kann es ermöglichen, das Ventilelement 14 während des Ventilöffnens schnell zu rotieren, weil zwischen dem Ventilelement 14 und dem Ventilsitz 13 keine Reibung auftritt, und des Weiteren wird Abrieb oder Abnutzung zwischen der Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 und der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 reduziert. Das doppelexzentrische Ventil kann folglich die Dichteigenschaft in dem vollständig geschlossenen Zustand sicherstellen, und außerdem ein verbessertes Ansprechverhalten beim Ventilöffnen und eine verbesserte Langlebigkeit mit einem einfachen Aufbau erreichen, ohne irgendein spezielles elastisches Teil zu installieren.
  • In der vorliegenden Ausführungsform müssen die Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 und die Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 lediglich eine gleiche Gestalt über ihrem gesamten Umfang aufweisen. Dies kann ein Bearbeiten des Ventilsitzes 13 und des Ventilelements 14 vereinfachen. Folglich kann das doppelexzentrische Ventil einfach und zu geringen Kosten hergestellt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Ventilelement 14 an der Rotationswelle 15 durch den Bolzen 15a befestigt, so dass das fixierte Teil 14b in einer Position, die von der Achse L1 der Rotationswelle 15 verschoben oder versetzt angeordnet ist, in der radialen Richtung. Dementsprechend wird eine Exzentrizität des Ventilelements 14 von der Achse L1 bezüglich der Position der Ache L1 der Rotationswelle 15 sichergestellt, welche als das Rotationszentrum des Ventilelements 14 wirkt. Da der feste Teil 14b auf der Achse L2 des Ventilelements 14 angeordnet ist, und das Ventilelement 14 das feste Teil 14b aufweist, das eine symmetrische Gestalt bezüglich der Achse L2 des Ventilelements 14 aufweist, muss das feste Teil 14b nicht bezüglich der Achse L2 des Ventilelements 14 exzentrisch geformt sein. Diese Konfiguration kann die Herstellung des Ventilelements 14 vereinfachen. Diesbezüglich kann das Herstellen des doppelexzentrischen Ventils einfacher und kostengünstiger realisiert werden.
  • In dieser Ausführungsform, in dem Kanal 11, in welchem der Ventilsitz 13 und das Ventilelement 14 angeordnet sind, ist das Ventilelement 14 auf einer stromaufwärtigeren Seite angeordnet, in einer AGR-Gas-Strömungsrichtung, als der Ventilsitz 13. In dem Zustand, in welchem das Ventilelement 14 in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, wirkt dementsprechend der Druck des AGR-Gases auf das Ventilelement 14 in einer Richtung, um es gegen den Ventilsitz 13 zu pressen. Folglich kann die Dichteigenschaft zwischen dem Ventilsitz 13 und dem Ventilelement 14, d. h. zwischen der Sitzfläche 17 und der Dichtfläche 18, verbessert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann, da der optimale Öffnungswinkel γ der Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 als ein Winkel festgelegt ist, der zwischen dem zweiten Öffnungswinkel γL und dem ersten Öffnungswinkel γS liegt, ein Abnutzungs- oder Reibbetrag zwischen der Dichtfläche 18 des Ventilelements 14 und der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 minimiert werden. Diesbezüglich kann das doppelexzentrische Ventil ein verbessertes Ansprechverhalten beim Ventilöffnen und eine verbesserte Langlebigkeit zuverlässig erreichen.
  • Hier wird das AGR-Ventil 1 untenstehend beschrieben, bezüglich Veränderungen einer Strömungsrate von AGR-Gas (Strömungscharakteristik) zu dem Öffnungsgrad des Ventilelements 14. 15 ist eine Erläuterungsansicht eines Ergebnisses von einer CAE-Analyse von einer Geschwindigkeitsverteilung von einer AGR-Gasströmung, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 14 1° ist. 16 ist eine vergrößerte Ansicht von einem Gebiet, das von einem gestrichpunkteten Rechteck C1 in 15 umschlossen ist. 17 ist eine Erläuterungsansicht von einem Ergebnis einer CAE-Analyse von einer Geschwindigkeitsverteilung einer AGR-Gasströmung, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 14 3° ist. 18 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der in 17 durch ein gestrichpunktetes Rechteck C2 umschlossen ist. 19 ist eine Erläuterungsansicht von einem Ergebnis einer CAE-Analyse von einer Geschwindigkeitsverteilung einer AGR-Gasströmung, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 14 4° ist. 20 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs, der in 19 durch ein gestrichpunktetes Rechteck C3 umschlossen ist. Die 21 bis 26 sind Erläuterungsansichten von einem Ergebnis einer CAE-Analyse von einer Geschwindigkeitsverteilung von einer AGR-Gasströmung, wenn der Ventilöffnungsgrad des Ventilelements 14 jeweils 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, und 60° ist. Die 15 bis 26 zeigen einen zentralen Schnittbereich, gleich wie 13. In den 15 bis 26 repräsentiert eine dunklere Schraffur eine höhere Strömungsgeschwindigkeit. Die 27 bis 37 sind teilweise vergrößerte Ansichten bzw. zeigen eine positionelle Beziehung zwischen dem Ventilsitz 13 und dem Ventilelement 14, in Beziehung zu dem ersten Seitenteil 21 und dem zweiten Seitenteil 22, wenn das Ventilelement 14 bei einem Öffnungsgrad von 0° (vollständig geschlossen), 1,0°, 2,0°, 3,0°, 4,0°, 5,0°, 6,0°, 7,0°, 8,0°, 9,0° und 10,0° gehalten wird. Die 27 bis 37 sind vergrößerte Schnittansichten eines rechten und eines linken Endabschnitts des Ventilsitzes 13 und des Ventilelements 14 in 5.
  • Wie in den 15 bis 26 gezeigt, wenn das Ventilelement 14 aus der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, rotiert das zweite Seitenteil 22 des Ventilelements 14 zu der Außenseite des Ventillochs 16. Zu diesem Zeitpunkt werden sich der erste kürzeste Abstand G1 und der erste Kanalbereich A1, der durch den Außenrandbereich des zweiten Seitenteils 22 des Ventilelements 14 und die Innenwand des Kanals 11 geformt ist, in Zusammenhang mit der Rotation des Ventilelements 14 verändern, von entsprechenden Startwerten, welche durch den ersten kürzesten Abstand G1 und den ersten Kanalbereich A1 definiert werden, welche ermittelt werden, wenn sich das Ventilelement 14 in der vollständig geschlossenen Position befindet, wie in 14 gezeigt. Hierbei, wie in den 15 bis 26 gezeigt, verändern sich der erste kürzeste Abstand G1 und der erste Kanalbereich A1 bei einer geringen Strömungsrate, bis das Ventilelement 14 geöffnet ist, bei einem mittleren Öffnungsgrad (ca. 40°), von der vollständig geschlossenen Position, während einer Veränderung zu einer hohen Rate (eine erhöhte Zuwachsrate) von dem mittleren Level des Öffnungsgrads zu der vollständig geöffneten Position. Im Gegensatz dazu werden sich der zweite kürzeste Abstand G2 und der zweite Kanalbereich A2, der zwischen dem zweiten Seitenteil 22 des Ventilelements 14 und der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 geformt ist, der mit dem zweiten Seitenteil 22 korrespondiert, erhöhen, wie in den 15 bis 26 gezeigt, in Zusammenspiel mit der Rotation des Ventilelements 14, von null, definiert durch den zweiten kürzesten Abstand G2 und den zweiten Kanalbereich A2, der ermittelt wird, wenn sich das Ventilelement 14 in der vollständig geschlossenen Position befindet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Gestalt und die Größe des Kanals 11, des Ventilsitzes 13 und des Ventilelements 14 so festgelegt, dass der erste kürzeste Abstand G1 gleich oder größer als der zweite kürzeste Abstand G2 ist, während sich der erste kürzeste Abstand G1 und der zweite kürzeste Abstand G2 individuell verändern. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Gestalt und die Größe des Kanals 11, des Ventilsitzes 13 und des Ventilelements 14 so festgelegt, dass der erste Kanalbereich A1 1,3 mal so groß wie der zweite Kanalbereich A2 oder größer ist, während sich der erste Kanalbereich A1 und der zweite Kanalbereich A2 individuell verändern.
  • Hierbei ist 38 ein Graph, der eine Beziehung des ersten kürzesten Abstands G1 zu dem Rotationswinkel (dem Öffnungsgrad) des Ventilelements 14 in dem AGR-Ventil 1 in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 39 ist ein Graph, der eine Beziehung des Streckenverhältnisses G1/G2 zwischen dem ersten kürzesten Abstand G1 und dem zweiten kürzesten Abstand G2 zu dem Rotationswinkel (dem Öffnungsgrad) des Ventilelements 14 zeigt. In den 38 und 39 repräsentieren verschiedene Typen von Linien Unterschiede in den Strömungseigenschaften, die erhalten werden, wenn der größte Durchmesser D2 der Sitzfläche 17 und der größte Durchmesser D3 des Ventilelements 14 auf feste Werte festgelegt sind, und der Innendurchmesser D1 des Kanals 11 auf verschiedene Wert in 13 festgelegt ist. Hierbei zeigt eine dicke Linie J1 ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform, in dem der Innendurchmesser D1 des Kanals 11 auf einen vorbestimmten Wert β festgelegt ist, in der vorliegenden Ausführungsform. Eine durchgehende Linie J2 zeigt ein Vergleichsbeispiel, in dem der Innendurchmesser D1 des Kanals 11 so festgelegt ist, dass er um ungefähr 5 mm größer als der vorbestimmte Wert β ist. Eine unterbrochene Linie J3 zeigt ein anderes Vergleichsbeispiel, in dem der Innendurchmesser des Kanals so festgelegt ist, dass er ungefähr 5 mm kleiner als der vorbestimmte Wert β ist. Wie mit der dicken Linie J1 in 38 gezeigt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wird offenbart, dass der erste kürzeste Abstand G1 kleiner wird als der Ausgangswert (ungefähr 7 mm), in dem Öffnungsgradbereich von 0° bis ungefähr 45° (ein erster Öffnungsgradbereich). Insbesondere in diesem Öffnungsgradbereich ist der zweite kürzeste Abstand G2 so konzipiert, dass sich dieser schrittweise erhöht, sich der erste kürzeste Abstand G1 allerdings auf einen geringeren Wert als den Ausgangswert verkleinert. Deshalb, wie in 39 gezeigt, in dem ersten Öffnungsgradbereich, nimmt das Längenverhältnis G1/G2 allmählich ab, von einem Startwert zu einem niedrigsten Wert. In einem Öffnungsgradbereich von ungefähr 45° bis 90° (ein zweiter Öffnungsgradbereich), steigt das Längenverhältnis G1/G2 allmählich an, von dem niedrigsten Wert. Da allerdings in der vorliegenden Ausführungsform der erste kürzeste Abstand G1 so festgelegt ist, um gleich oder größer als der zweite kürzeste Abstand G2 zu sein, wurde herausgefunden, dass das Streckenverhältnis G1/G2 nicht 1,0 oder kleiner wird, über den gesamten Öffnungsbereich von 0° bis 90°. In dem Vergleichsbeispiel, wie mit der durchgehenden Linie J2 in 39 gezeigt, wurde ebenfalls herausgefunden, dass das Streckenverhältnis G1/G2 nicht 1,0 oder kleiner wird, über den gesamten Öffnungsbereich von 0° bis 90°. Im Gegensatz dazu, in dem Vergleichsbeispiel wie mit der gestrichelten Line J3 in 39 gezeigt, ist offenbart, dass das Streckenverhältnis G1/G2 auf 1,0 oder geringer abnimmt, in dem Öffnungsgradbereich von ungefähr 30° bis ungefähr 60°. Insbesondere der erste kürzeste Abstand G1 wird kleiner als der zweite kürzeste Abstand G2. Es ist konzipiert, dass eine gleiche Tendenz wie oben ebenfalls zwischen dem ersten Kanalbereich A1 und dem zweiten Kanalbereich A2 besteht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform, konsequenterweise, während das Ventilelement 14 von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, wird der erste kürzeste Abstand G1 nicht kleiner als der zweite kürzeste Abstand G2, und der erste Kanalbereich A1 wird nicht kleiner als der zweite Kanalbereich A2. Dementsprechend ist die Gasströmungsrate von AGR-Gas, dem es erlaubt ist, zwischen dem zweiten Seitenteil 22 und dem Ventilsitz 13 zu strömen, nicht limitiert, aufgrund des Spalts und des Kanalbereichs, der zwischen der Innenwand des Kanals 11 und dem Außenrandbereich des zweiten Seitenteils 22 des Ventilelements 14 geformt ist. Des Weiteren, da der erste Kanalbereich A1 1,3 mal so groß wie der zweite Kanalbereich A2 oder größer ist, ist der erste Kanalbereich A1 so vorgesehen, um ausreichend breit zu sein im Vergleich zu dem zweiten Kanalbereich A2. Deshalb kann das AGR-Ventil 1 in der vorliegenden Ausführungsform eine geeignete Strömungscharakteristik unter Veränderung des Öffnungsgrads des Ventilelements 14 aus dem vollständig geschlossenen Zustand erreichen. Hinsichtlich des ersten Seitenteils 21 des Ventilelements 14 wird dieses erste Seitenteil 21 in die entgegengesetzte Richtung wie das zweiten Seitenteil 22 rotiert, so dass eine Strömung von AGR-Gas in dem Kanal 11 stromaufwärts des Ventilelements 14 nicht durch das Ventilelement 14 limitiert wird.
  • 40 ist ein Graph, der Veränderungen der Strömungsrate (Strömungscharakteristik) von AGR-Gas bezüglich des Öffnungsgrads des Ventilelements 14 in dem vorangegangenen AGR-Ventil 1 zeigt. In 40 repräsentieren verschiedene Typen von Linien Unterschiede in der Strömungsrate, die erhalten werden, wenn der größte Durchmesser D2 der Sitzfläche 17 und der größte Durchmesser D3 des Ventilelements 14 auf feste Werte festgelegt sind und der Innendurchmesser D1 des Kanals 11 auf verschiedene Werte festgelegt ist, in 13. Eine dicke Linie K1 zeigt ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform, in dem ein Flächenverhältnis des ersten Kanalbereichs A1 zu dem zweiten Kanalbereich A2 ungefähr 2,9 ist. Eine durchgehende Linie K2 zeigt ein erstes Vergleichsbeispiel, in dem das Flächenverhältnis ungefähr 2,0 beträgt. Eine unterbrochene Linie K3 zeigt ein zweites Vergleichsbeispiel, in dem das Flächenverhältnis ungefähr 0,85 beträgt. Wie durch die dicke Linie K1 und die dicke Linie K2 in 40 gezeigt, in der vorliegenden Ausführungsform und in dem ersten Vergleichsbeispiel, steigt die Strömungsrate sanft an, wenn der Öffnungsgrad des Ventilelements 14 in einem geringen Öffnungsgradbereich von 0° bis ungefähr 3° liegt, wobei die Strömungsrate schnell ansteigt in einem geringen Öffnungsgradbereich von ungefähr 3° bis ungefähr 20°, und die Strömungsrate langsam und sanft ansteigt in einem mittleren Öffnungsgradbereich von ungefähr 20° bis ungefähr 50°, und wobei die Strömungsrate langsam ansteigt in einem mittleren bis hohen Öffnungsgradbereich von ungefähr 50° bis 90°. Wie aus diesem Graph deutlich wird, wird offenbart, dass bei der vorliegende Ausführungsform und bei dem ersten Vergleichsbeispiel, die jeweils das Flächenverhältnis von ungefähr 2,9 und das Flächenverhältnis von ungefähr 2,0 aufweisen, die Strömungsrate in dem mittleren Öffnungsgradbereich von ungefähr 25° bis ungefähr 55° größer ist als in dem zweiten Vergleichsbeispiel, das ein Flächenverhältnis von ungefähr 0,85 aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann die Charakteristik der AGR-Gasströmung optimiert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist des Weiteren das Ventilelement 14 zwischen der Dichtfläche 18 und der Bodenfläche 14c geformt, mit der kegelförmigen Fläche 14d, die von den innersten Kanten 18c und 18d der Dichtfläche 18 zu der Bodenfläche 14c geneigt ist. Dementsprechend, wenn das Ventilelement 14 in den geringen Öffnungsgrad gerät, wird das AGR-Gas, dem es erlaubt ist, zwischen der Sitzfläche 17 des Ventillochs 16 und dem Ventilelement 14 zu strömen, entlang dieser kegelförmigen Fläche 14d geleitet, um sanft stromabwärts mit verringerten Veränderungen in der Strömungsrate des AGR-Gases zu strömen. Dies ermöglicht es, die Strömungscharakteristik in dem unteren Strömungsratenbereich von AGR-Gas zu stabilisieren, und somit Veränderungen in der gesamten Strömungscharakteristik zu reduzieren.
  • Beispielsweise, in dem geringen Öffnungsgradbereich, in dem der Öffnungsgrad des Ventilelements 14 ungefähr 4° bis ungefähr 10° beträgt, wie in den 19 bis 21 zu sehen ist, strömt AGR-Gas, dem es erlaubt ist, zwischen dem Ventilsitz 13 und dem Ventilelement 14 zu strömen, entlang der kegelförmigen Fläche 14d des Ventilelements 14, hin zum Zentrum von einer stromabwärtigen Seite des Kanals 11. Dies ist verständlich, weil in dem geringen Öffnungsgradbereich von 0° bis ungefähr 10°, wie in den 31 bis 37 gezeigt, die kegelförmige Fläche 14d des zweiten Seitenteils 22 des Ventilelements 14 der Sitzfläche 17 des Ventilsitzes 13 gegenüberliegt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangegangenen Ausführungsformen begrenzt und kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von ihrem wesentlichen Charakter abzuweichen.
  • In der vorangegangen Ausführungsform weist das Ventilelement 14 das feste Teil 14b auf, das in einer symmetrischen Gestalt bezüglich der Achse L2 des Ventilelements 14 geformt ist. Als eine Alternative kann das feste Teil in einer Position exzentrisch von der Achse des Ventilelements so geformt sein, dass das Ventilelement eine asymmetrische Gestalt bezüglich der Achse des Ventilelements aufweist.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf ein Strömungssteuerventil zum Steuern einer Fluidströmung, sowie als ein AGR-Ventil.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    AGR-Ventil
    2
    Ventilbereich
    11
    Kanal
    13
    Ventilsitz
    14
    Ventilelement
    14a
    Scheibenfläche
    14b
    festes Teil
    14c
    Bodenfläche
    14d
    kegelförmige Fläche
    15
    Rotationswelle
    15a
    Bolzen
    16
    Ventilloch
    17
    Sitzfläche
    18
    Dichtfläche
    18a
    äußerste Kante (des ersten Seitenteils)
    18b
    äußerste Kante (des zweiten Seitenteils)
    18c
    innerste Kante (des ersten Seitenteils)
    18d
    innerste Kante (des zweiten Seitenteils)
    21
    erstes Seitenteil
    22
    zweites Seitenteil
    L1
    Achse der Rotationswelle
    L2
    Achse des Ventilelements
    L3
    Zentralachse des Ventillochs
    P1
    Zentrum des Ventillochs
    T1
    Rotationspfad der Dichtfläche (des ersten Seitenteils)
    T2
    Rotationspfad der Dichtfläche (des zweiten Seitenteils)
    T1a
    Rotationspfad der äußersten Kante (des ersten Seitenteils)
    T2a
    Rotationspfad der äußersten Kante (des zweiten Seitenteils)
    T1b
    Rotationspfad der innersten Kante (des ersten Seitenteils)
    T2b
    Rotationspfad der innersten Kante (des zweiten Seitenteils)
    V1
    virtuelle Ebene
    γ
    optimaler Öffnungswinkel der Dichtfläche
    γS
    erster Öffnungswinkel
    γL
    zweiter Öffnungswinkel
    CS
    Länge der ersten Linie (zu der äußersten Kante des ersten Seitenteils)
    CL
    längster Abstand (zu der äußersten Kante des zweiten Seitenteils)
    a
    Verschiebebetrag
    b
    Verschiebebetrag
    D
    maximaler Außendurchmesser der Dichtfläche
    t
    Dicke der Dichtfläche in axialer Richtung
    A1
    erster Kanalbereich
    A2
    zweiter Kanalbereich

Claims (9)

  1. Doppelexzentrisches Ventil, aufweisend: einen Ventilsitz, der ein Ventilloch und eine ringförmige Sitzfläche, die auf einer Kante des Ventillochs geformt ist, aufweist; ein Ventilelement, das eine kreisscheibenförmige Gestalt aufweist und eine ringförmige Dichtfläche, die auf einem Außenrandbereich geformt ist, aufweist, wobei die Dichtfläche mit der Sitzfläche korrespondiert; einen Kanal, der es einem Fluid erlaubt, hindurchzuströmen, wobei der Ventilsitz und das Ventilelement in dem Kanal angeordnet sind; eine Rotationswelle zum Rotieren des Ventilelements, und wobei die Rotationswelle eine Achse, die sich parallel zu einer radialen Richtung des Ventilelements und des Ventillochs erstreckt, aufweist, wobei die Achse exzentrisch von einem Zentrum des Ventillochs in einer radialen Richtung des Ventillochs angeordnet ist, wobei die Dichtfläche exzentrisch von der Achse der Rotationswelle hin zu einer Erstreckungsrichtung von einer Achse des Ventilelements angeordnet ist, so dass das Ventilelement dazu konfiguriert ist, um die Achse der Rotationswelle zu rotieren, zwischen einer vollständig geschlossenen Position, in der sich die Dichtfläche in Oberflächenkontakt mit der Sitzfläche befindet, und einer vollständig geöffneten Position, in der die Dichtfläche am weitesten von der Sitzfläche entfernt ist, wobei zu der gleichen Zeit, wenn das Ventilelement mit dem Rotieren beginnt, von der vollständig geschlossenen Position in eine Ventilöffnungsrichtung, die Dichtfläche damit beginnt, sich von der Sitzfläche zu entfernen, und sich entlang eines Rotationspfades um die Achse der Rotationswelle zu bewegen.
  2. Doppelexzentrisches Ventil gemäß Anspruch 1, wobei das Ventilelement in zwei Bereiche aufgeteilt ist; einen ersten Seitenteil und einen zweiten Seitenteil, bezüglich einer Begrenzung, die durch eine virtuelle Ebene definiert ist, welche sich von der Achse der Rotationswelle und parallel zu einer Erstreckungsrichtung von einer Zentralachse des Ventillochs erstreckt, wobei die Dichtfläche eine äußerste Kante aufweist, welche die Sitzfläche an einer Position nahe an einem Außenrandbereich der Sitzfläche berührt, und eine innerste Kante, welche die Sitzfläche an einer Position nahe an einem Innenrandbereich der Sitzfläche berührt, wobei das Ventilelement so konfiguriert ist, dass, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, der erste Seitenteil zu dem Inneren des Ventillochs rotiert wird, und der zweite Seitenteil zu dem Äußersten des Ventillochs rotiert wird, und die äußerste Kante und die innerste Kante der Dichtfläche jeweils entlang der Rotationspfade um die Achse der Rotationswelle rotiert werden, und wobei die Sitzfläche zu einem Zentrum des Ventilloches so geneigt ist, dass ein Winkel der Sitzfläche, welcher den Rotationspfad der äußersten Kante der Dichtfläche des ersten Seitenteils in der vollständig geschlossenen Position begrenzt, ein Maximalwert ist, und ein Winkel der Sitzfläche, der den Rotationspfad der innersten Kante der Dichtfläche des zweiten Seitenteils begrenzt, ein Minimalwert ist.
  3. Doppelexzentrisches Ventil gemäß Anspruch 2, wobei in einem zentralen Schnittbereich des Kanals, des Ventilsitzes und des Ventilelements, geschnitten an einer Linie, die durch ein Zentrum des Kanals und des Ventilsitzes verläuft und sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Rotationswelle erstreckt, wenn ein erster kürzester Abstand durch einen kürzesten Abstand von einem Spalt definiert wird, der zwischen einem Außenrandbereich des zweiten Seitenteils des Ventilelements und einer Innenwand des Kanals zu formen ist, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, und ein zweiter kürzester Abstand durch einen kürzesten Abstand von einem Spalt definiert wird, der zwischen dem zweiten Seitenteil und der Sitzfläche des Ventilsitzes zu formen ist, der mit dem zweiten Seitenteil korrespondiert, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, der Kanal, der Ventilsitz und das Ventilelement eine Gestalt und eine Größe aufweisen, die so konstruiert ist, dass der erste kürzeste Abstand gleich oder größer als der zweite kürzeste Abstand ist.
  4. Doppelexzentrisches Ventil gemäß Anspruch 2, wobei, wenn eine Kanalbereich für Fluid, der zwischen einem Außenrandbereich des zweiten Seitenteils des Ventilelements und einer Innenwand des Kanals zu formen ist, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, ein erster Kanalbereich ist, und ein Kanalbereich für Fluid, der zwischen dem zweiten Seitenteil und der Sitzfläche des Ventilsitzes zu bilden ist, der mit dem zweiten Seitenteil korrespondiert, wenn das Ventilelement von der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsrichtung rotiert, ein zweiter Kanalbereich ist, der Kanal, der Ventilsitz und das Ventilelement eine Gestalt und Größe aufweisen, die so konstruiert ist, dass der erste Kanalbereich 1,3 mal so groß wie der zweite Kanalbereich ist, oder größer.
  5. Doppelexzentrisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Ventilelement eine ebene Bodenfläche aufweist, auf einer Seite, die dem Ventilloch gegenüberliegt, und eine kegelförmige Fläche, die zwischen der Dichtfläche und der Bodenfläche angeordnet ist, wobei die kegelförmige Fläche von der Dichtfläche zu der Bodenfläche geneigt ist.
  6. Doppelexzentrisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sowohl die Sitzfläche als auch die Dichtfläche eine einheitliche Gestalt über ihren gesamten Umfang aufweisen.
  7. Doppelexzentrisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ventilelement ein festes Teil aufweist, das von einer flachen Fläche des Ventilelements vorsteht und an der Rotationswelle befestigt ist, wobei das feste Teil an der Rotationswelle an einer Position befestigt ist, die von der Achse der Rotationswelle in einer radialen Richtung der Rotationswelle verschoben ist, und das feste Teil auf der Achse des Ventilelements angeordnet ist, und das Ventilelement, das den festen Teil aufweist, eine symmetrische Gestalt bezüglich der Achse des Ventilelements aufweist.
  8. Doppelexzentrisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ventilelement in dem Kanal auf einer Seite angeordnet ist, die weiter stromaufwärts als der Ventilsitz liegt.
  9. Doppelexzentrisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei in einem Zustand, in dem sich eine erste Linie, die sich bei einem kürzesten Abstand von der Achse der Rotationswelle zu der äußersten Kante der Dichtfläche des ersten Seitenteils erstreckt, mit der Dichtfläche schneidet, wird ein erster Öffnungswinkel γS der Dichtfläche durch eine folgende Gleichung (1) ermittelt: γS = 2·arccos((D/2 – a)/CS) [rad] (1) wobei CS eine Länge der ersten Linie ist, a ein Verschiebebetrag der Rotationswelle ist, verschoben von der zentralen Achse des Ventillochs in der radialen Richtung des Ventillochs, und D ein größter Durchmesser der Dichtfläche ist, und in einem Fall, in dem sich eine zweite Linie, die sich bei einem größten Abstand von der Achse der Rotationswelle zu der innersten Kante der Dichtfläche des zweiten Seitenteils erstreckt, mit der Dichtfläche schneidet, ein zweiter Öffnungswinkel γL der Dichtfläche durch die folgenden Gleichungen (2) und (3) ermittelt wird: γL = arcsin((f/2 + t)/(CL/2)) + arctan(f/(D/2 + a)) [rad] (2) f = b – t/2 (3) wobei CL ein größter Abstand von der Achse der Rotationswelle zu der äußersten Kante der Dichtfläche des zweiten Teils ist, b ein Verschiebebetrag der Rotationswelle von dem Zentrum des Ventillochs in einer Richtung der Achse des Ventilelements ist, und t eine Dicke der Dichtfläche in einer axialen Richtung ist, und ein optimaler Öffnungswinkel γ der Dichtfläche so festgelegt ist, um eine Bedingung der folgenden Gleichung (4) zu erfüllen: γL ≤ γ ≤ γS (4).
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