CN102575623A - 阀的轴泄漏降低结构 - Google Patents

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Abstract

一种阀的轴泄漏降低结构，将板(36)压入杆(32)的外周面以消除杆(32)与板(36)的间隙，此外还使由从气体通路(38)漏出的气体压力和垫圈(26)的施力所产生的施压作用于杆(32)，并积极地使与该杆(32)一体化的板(36)与衬套(35)抵接，藉此能消除衬套(35)与板(36)的抵接面的间隙，降低了轴泄漏。

Description

阀的轴泄漏降低结构
技术领域
本发明涉及一种能降低废气再循环(EGR)阀等流体控制用阀的轴泄漏的轴泄漏降低结构。
背景技术
因伴随着最近的环境问题而来的废气限制强化，需要抑制由发动机产生的排放，为此必须在例如EGR阀这样的使高温气体流通的阀中降低轴泄漏。
目前，在流体控制用阀中，为了抑制轴泄漏、即流体通路内的流体经由外壳、轴承部与阀轴间的间隙而漏出，在该间隙中设置聚四氟乙烯(PTFE)或氟类的轴密封或迷宫密封结构。在例如专利文献1所公开的轴泄漏降低结构中，轴承部设于阀轴的流体通路与外壳的切换部分，在该轴承部的靠流体通路一侧的阀轴外周设置迷宫密封，来形成之字形状的流体路径，以使流体不易从流体通路朝轴承部流出，并在靠外壳一侧的阀轴外周设置PTFE的唇形密封，以抑制从轴承部朝外壳的轴泄漏。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-32301号公报
发明内容
然而，由于在EGR阀中流通的高温气体达到200℃～800℃，尤其是在配置于EGR冷却器(EGR cooler)跟前的热阀(hot-side valve)中流通的高温气体甚至会到达800℃，因此，现有的PTFE或氟类的轴密封会因超过其耐热温度而不易使用或不能使用，从而存在很难抑制轴泄漏量的技术问题。
例如在专利文献1所公开的轴泄漏降低结构中，由于迷宫密封未将轴承部与阀轴的间隙堵塞，因此，在流体通路中流通的高温废气会从该间隙漏出而在迷宫密封部分形成流体路径。因此，抑制轴泄漏的任务主要由唇形密封来完成，但由于该唇形密封由PTFE构成，因此，在如上述那样有200℃～800℃的高温气体流通的阀中不能使用该唇形密封，从而不能降低轴泄漏量。
因此，在将专利文献1所公开的轴泄漏降低结构适用于高温(200℃以上)的流体的情况下，虽然仍能使用迷宫密封，但需将唇形密封从PTFE改变为金属或能经得住高温的材料。然而，在该情况下，唇形密封与阀轴间的摩擦会增大而对阀轴自身的动作产生障碍，不能实现唇形密封与阀轴间的间隙的密封结构，因此难以降低高温下的轴泄漏。另外，虽然该结构也能适用于低温(不足200℃)的流体，但与PTFE的轴密封相比，密封功能较差。但是，能抑制成本。
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能降低阀的轴泄漏的轴泄漏降低结构。
本发明的轴泄漏降低结构包括：外壳，在该外壳中形成有与设于内部的流体通路连通的通孔；阀轴，该阀轴从通孔***流体通路，并以旋转中心轴为中心旋转；阀芯，该阀芯与阀轴一体旋转，以打开关闭流体通路；轴承部，该轴承部设于通孔内，将阀轴支承成能自由旋转；以及轴密封部，该轴密封部压入阀轴的外周面，并通过作用于该阀轴的施压，一边与轴承部的靠流体通路一侧的面抵接，一边旋转。
根据本发明，能够提供一种轴泄漏降低结构，在该轴泄漏降低结构中设有压入阀轴的外周面、并利用作用于该阀轴的施压一边与轴承部的靠流体通路侧的面抵接一边旋转的轴密封部，从而能消除阀轴与轴密封部的间隙及轴承部与轴密封部的间隙，藉此能降低轴泄漏。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的EGR阀的结构的剖视图。
图2是将图1所示的EGR阀的轴泄漏降低结构放大的剖视图。
图3是将图1所示的EGR阀的板周边放大的剖视图。
具体实施方式
以下，为了更详细地说明本发明，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。
实施方式1
图1所示的EGR阀由致动器部10、齿轮部20及阀部30构成，其中，上述致动器部10产生将阀打开关闭的旋转驱动力，上述齿轮部20将致动器部10的驱动力传递至杆(阀轴)32，上述阀部30设于供高温废气流通的管(未图示)，并打开关闭蝶阀状的阀(阀芯)37以对废气的流通进行控制。
致动器部10将DC电动机等使用在电动机11中，在该电动机11的驱动轴的一端连结着位于齿轮部外壳21内部的小齿轮22。当电动机11驱动时，小齿轮22与齿轮23啮合并旋转，从而将电动机11的驱动力传递至杆32。杆32被轴承25支承成能自由旋转，并利用驱动力以旋转中心轴X为中心旋转，从而使固定于杆32的阀37打开。该轴承25因垫圈(施力元件)26的施力而被朝轴向上方施压。另外，在齿轮23上配置有回位弹簧24，该回位弹簧24对杆32朝与电动机11的驱动力形成的旋转方向相反的方向施力，从而在电动机11停止时使阀37返回至与阀座39抵接的关闭位置。
在阀部外壳31中设有使外部与气体通路(流体通路)38连通的通孔31a。在该通孔31a中***杆32。另外，在该通孔31a中压入衬套(轴承部)35，并用固定销34固定。该衬套35成为轴承，将杆32支承成能自由旋转。另外，在通孔31a中，在杆32的外周面压入板(轴密封部)36，杆32与板36一体旋转。另外，在阀部外壳31与齿轮部外壳21之间配置盖33，从而不会使气体中含有的碳质沉积物、垃圾等沿着杆32的外周面而进入齿轮部外壳21内。
此外，在杆32上固定着阀37，该阀37与杆32一体旋转而与设于气体通路38的阀座39抵接来阻止气体流通。
接着，使用图2及图3的放大剖视图，对EGR阀的轴泄漏降低结构进行说明。
虽然在气体通路38中流通的气体及从阀37与阀座39的间隙漏出的气体会沿着杆32的外周面朝轴向上方发生轴泄漏，但由于板36压入杆32的外周面，因此，在板36的内周面与杆32的外周面之间没有间隙，不会从该部分发生轴泄漏。
另外，在气体通路38中流通的气体及从阀37与阀座39的间隙漏出的气体一边沿着杆32的外周面朝轴向上方流动，一边对杆32施压。通过作用于杆32的该施压，使与杆32一体化的板36朝衬套35抵接。这样，通过作用于杆32的施压来积极地使板36与衬套35抵接，以填埋板36与衬套35的抵接面的间隙，从而能消除气体漏出的路径，抑制轴泄漏。
此外，垫圈26对轴承25施力，但该施力经由轴承25也作用于杆32。由垫圈26产生的该施压与由上述气体压力产生的施压一起作用于杆32，使与杆32一体化的板36朝衬套35抵接。因此，即使在气体压力变动时、例如气体压力处于负压而将衬套35和板36朝相互脱离的方向拉动的情况下，也会由于垫圈26的施力对板36施压而能抑制轴泄漏。
这样，通过将杆32和板36压入，利用作用于杆32的施压而使板36与衬套35抵接，并在杆32、板36、衬套35之间形成迷宫结构，能消除气体漏出的路径，降低轴泄漏量。另外，通过采用本结构，气体的压力朝使板36与衬套35紧贴的方向起作用，因此，即便在高压下也是能适用的。此外，由于用于形成迷宫结构的板只需一块板36，因此，与现有那样使用多块板的情况相比，能抑制零件个数、组装工时及成本。此外，通过对杆32施压，能抑制受到来自发动机等的振动或气体通路38的压力波动影响的杆32以及与该杆32一体化的板36及阀37在轴向上下振动。其结果是，能抑制衬套35与杆32及板36的抵接面和阀座39与阀37的抵接面的磨损。
另外，根据气体的温度条件来选定衬套35和板36的材料，即便在200℃～800℃的高温下也可降低轴泄漏。作为候补材料，有碳、金属、陶瓷等，但在高温气体的情况下，衬套35和板36都为不锈钢是较为理想的，在低温的情况下，也可以是碳。
此外，考虑衬套35和板36的两种材料的装配、硬度、涂覆及表面处理，来抑制衬套35与板36的抵接面磨损。例如衬套35和板36采用硬度大致相同或相近的材料，或者还对衬套35与板36的抵接面进行镀镍、镀镍铬、氮化处理等表面处理，以实现降低磨损。
另外，除了上述材料的选定及表面处理以外，还可考虑形状来抑制抵接面的磨损。假设衬套35的抵接面的外径比板36的外径大，则当衬套35磨损时，就会在衬套35与板36的抵接部分产生台阶，当杆32旋转时，衬套35与板36可能容易卡住。
因此，将衬套35的轴向下侧的端部外径缩小成比板36的外径小，以形成缩径端部35a。藉此，即便板36相对于衬套35旋转而使抵接面磨损，也能无台阶地均匀磨损，因此，形成衬套35与板36的磨损部分不易咬住或卡住的结构。
另外，由于阀37在阀座39上的定位并不是通过使阀37压接到阀座39上来进行的，而是通过使与杆32一体化的板36与衬套35抵接来进行的，因此，杆32的从阀37到衬套35与板36的抵接位置为止的距离较短，即便当高温气体流通时各构件因热膨胀而存在尺寸变化，也能降低该变化的影响。尤其在阀37因热膨胀而伸长的情况下，也能抑制阀座泄漏。
如上所述，根据实施方式1，EGR阀采用以下结构，其包括：阀部外壳31，在该阀部外壳31中形成有与设于内部的气体通路38连通的通孔31a；杆32，该杆32从通孔31a***气体通路38，并以旋转中心轴X为中心旋转；阀37，该阀37与杆32一体旋转，以打开关闭气体通路38的阀座39；衬套35，该衬套35设于通孔31a内，并将杆32支承成能自由旋转；以及板36，该板36压入杆32的外周面，并在作用于杆32的施压的作用下，一边与衬套35的靠气体通路38一侧的面抵接，一边旋转。因此，杆32与板36的抵接面因压入而消除间隙，此外通过作用于杆32的施压使衬套35与板36抵接，藉此，气体漏出的路径形成由杆32、衬套35及板36构成的迷宫结构，从而能降低杆32与衬套35的间隙处的轴泄漏。
另外，根据实施方式1，由于利用经由通孔31a而从气体通路38流出的气体的压力来产生作用于杆32的施压，因此，能积极地使衬套35与板36抵接来填埋间隙，由此，能降低轴泄漏。此外，由于气体的压力朝使板36与衬套35紧贴的方向起作用，因此，在高压下能进一步使密封力提高，从而能进一步降低轴泄漏。此外，还能抑制因发动机等的振动或气体的压力波动而产生的杆32的轴向抖动，其结果是，能抑制衬套35、板36及杆32的磨损。
另外，根据实施方式1，EGR阀包括通过对轴承25施力来在旋转中心轴X的方向上对杆32施力的垫圈26，作用于杆32的施压由该垫圈26产生，因此，能积极地使衬套35与板36抵接来填埋间隙，即便在气体压力变动的情况下，也能降低轴泄漏。此外，还能抑制因发动机等的振动或气体的压力波动而产生的杆32的轴向抖动，其结果是，能抑制衬套35、板36及杆32的磨损。
另外，根据实施方式1，通过对衬套35及板36使用与气体的温度相应的材料，还能将衬套35及板36应用于不能使用PTFE等的200℃～800℃的气体温度，即便在高温下也能降低轴泄漏。
此外，根据实施方式1，通过在衬套35及板36中使用硬度大致相同的材料、对各抵接面进行表面处理，能抑制抵接面的磨损。而且，通过形成缩径端部35a使得衬套35的与板36抵接的端面的外径比板36的外径小，能构成即使抵接面磨损也不易咬住、不易卡住的结构。
另外，根据实施方式1，由于是通过使衬套35与板36抵接来对阀37进行定位的，因此，能在阀37的附近配置定位构件即衬套35和板36，以降低因高温时的热膨胀而产生的尺寸变化的影响。
工业上的可利用性
如上所述，本发明的轴泄漏降低结构即便在高温高压下也能降低轴泄漏，因此，其适于在EGR阀等中使用。

Claims (8)

1.一种阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，包括：
外壳，在该外壳中形成有与设于内部的流体通路连通的通孔；
阀轴，该阀轴从所述通孔***所述流体通路，并以旋转中心轴为中心旋转；
阀芯，该阀芯与所述阀轴一体旋转，以打开关闭所述流体通路；
轴承部，该轴承部设于所述通孔内，并将所述阀轴支承成能自由旋转；以及
轴密封部，该轴密封部压入所述阀轴的外周面，并通过作用于所述阀轴的施压，一边与所述轴承部的靠所述流体通路一侧的面抵接，一边旋转。
2.如权利要求1所述的阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，
施压是因经由通孔从流体通路流出的流体的压力而产生的。
3.如权利要求1所述的阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，
包括在旋转中心轴方向上对阀轴施力的施力元件，
施压是因所述施力元件的施力而产生的。
4.如权利要求1所述的阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，
在轴承部及轴密封部中使用与流体的温度相应的材料。
5.如权利要求1所述的阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，
在轴承部及轴密封部中使用硬度大致相同的材料。
6.如权利要求1所述的阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，
对轴承部与轴密封部的各抵接面进行表面处理。
7.如权利要求1所述的阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，
使轴承部的与轴密封部抵接的端面的外径比所述轴密封部的外径小。
8.如权利要求1所述的阀的轴泄漏降低结构，其特征在于，
通过使轴承部与轴密封部抵接来对阀芯进行定位。
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