CN106122499A - 阀门 - Google Patents

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Abstract

描述了一种阀门，具有：壳体(2)，其包含用于输导气体的管道(4)；不输导气体的驱动室(10)；和阀杆(6)，其安装在壳体(2)中以便所述阀杆可沿其纵向方向移位，并且从驱动室(10)延伸到管道(4)中，位于驱动室(10)中的所述阀杆的末端(12)能够耦接至驱动装置(11)，且闭合阀体(22)紧固至所述阀杆的另一端部(20)，所述闭合阀***于管道(4)中并且具有闭合位置，在所述闭合位置，所述闭合阀体将管道(4)的上流段与管道(4)的下游段分离，其中包围阀杆(6)的密封圈(26)设置在管道(4)和驱动室(10)之间。根据本发明，阀杆(6)支撑在彼此分隔的两个轴承衬套(81、82)中，密封圈(26)设置在两个轴承衬套之间。

Description

阀门
技术领域
本发明涉及一种阀门，尤其是一种具有权利要求1前序部分中所述的特征的热气阀门。
背景技术
在EP 0 856 657 A2和随后公开的文件DE 10 2013 114 058 A1中公开了一种上述类型的阀门。在已知的阀门中，阀杆安装在壳体中，以便所述阀杆能够沿其纵向方向移位。为了安装，提供有一长的连续的轴承衬套，阀杆以滑动的方式支撑在其中。由于轴承衬套上的来自热气的负荷，尤其是内燃机的废气，轴承衬套暴露于高温、污染(尤其是烟灰)和来自废气的侵蚀性组分的腐蚀作用所导致的强应变。在现代废气再循环阀中，尤其是在那些适合于内燃机并且符合“欧六”欧洲排放标准的阀门中，阀杆和轴承衬套由高级不锈钢制成。这意味着腐蚀问题不会出现在轴承中。当阀门打开和闭合时阀杆和轴承衬套之间的滑动运动导致对轴承衬套有较高的磨损，尤其是如果所提供的用于移位阀杆的驱动装置除了施加在纵向方向上有效的致动力以外，还沿着阀杆的径向方向对阀杆施加分力。
发明内容
本发明基于改进以上提到的类型的阀门并且提高其使用寿命的目的。
所述目的通过具有权利要求1的特征的阀门来实现。有利的发展构成了从属权利要求的主题。
根据本发明的阀门，尤其是提升阀，尤其可用在内燃机的排气***中的废气再循环***中并且在这种情况下也称为废气再循环阀。所述阀门可用在欧六机动车辆发动机的高压排气***中，其中的废气具有700℃以上的高温。阀门包含壳体，壳体具有输导气体的管道和驱动室，所述驱动室不输导气体并且驱动装置可设置在其中以打开和闭合阀门。阀门包含阀杆，阀杆安装在壳体中，以便所述阀杆可沿其纵向方向移位并且从驱动室延伸至管道。阀杆可通过驱动装置以平移的方式移动。闭合阀体紧固至伸到管道中的阀杆的端部，该闭合阀***于管道中，可与设置在壳体中的阀座相互作用，并且具有闭合位置，在该闭合位置，闭合阀体将管道的上流段与管道的下游段分离。位于驱动室中的阀杆的端部可耦接至驱动装置。包围阀杆的密封圈设置在管道和驱动室之间。特别地，密封圈可为轴密封形式。阀杆支撑在彼此分隔的两个轴承衬套中，所述密封圈设置在两个轴承衬套之间。阀杆可具有至少一个圆柱段，轴承衬套设置在其上。
本发明具有实质性优点：
·本发明使得能够在不改变阀门外部尺寸的情况下增加阀门内部的有效轴承长度。
·增加的有效轴承长度使得阀门磨损减少且工作时间更长。
·特别是在废气再循环阀的情况下这是有利的，因为在现代机动车辆中可用于每个组件的安装空间是有限的，并且增大阀门的外部尺寸是不可接受的。
·离管道更远的轴承衬套由设置于所述轴承衬套和管道之间的密封圈很好地保护和隔离使之免遭流入到管道中的气体的腐蚀，因此所述轴承衬套未负荷热腐蚀性气体。
·离管道更远的轴承衬套可用油脂润滑，尤其是含PTFE的油脂，尤其是如果所述轴承衬套由高级钢组成的。设置在所述轴承衬套和管道之间的密封圈防止油脂进入离管道更近的轴承衬套中，在此处油脂会是不利的，因为它能导致此处的尘埃微粒粘着性增加。
·如果驱动装置除了导致在阀杆的纵向方向上的有效致动力以外，还导致在阀杆上径向有效的分力，例如如果阀杆通过凸轮盘或槽式导向器驱动，则所提到优点尤其重要。径向分力在很大程度上主要由离管道更远的轴承衬套负荷，得益于本发明，该轴承衬套设置在离径向力的有效点更近的位置。这导致所述轴承衬套的负荷更低。同时，更大的有效轴承长度也减轻了离管道更近的轴承衬套上的负荷。
在本发明的一个结构中，阀杆可由两个由不同材料组成的分离轴承衬套支撑。两个轴承衬套的材料不同意味着可分别为每个轴承衬套选择最合适的材料，使得磨损减少且阀门的使用寿命提高。离管道更近的轴承衬套可由耐蚀高级钢，尤其是耐热高级不锈钢，例如材料号为1.4305的高级钢组成。阀杆也可类似地由耐蚀高级钢组成。离管道更远的轴承衬套还可由有色金属，尤其是铜基合金组成。例如，铜锌合金(黄铜)或铜锡合金(青铜)是适用的。根据前面的观点，高级钢必须用作轴承材料以将阀杆安装在热气阀门中，使得轴承适应高温以及内燃机的700℃以上的废气中的侵蚀性物质所造成的严格要求。令人惊奇的是，现在已发现将长轴承衬套分成两个分离轴承衬套(两个轴承衬套中离管道更近的轴承衬套仍由高级钢组成)使得有色金属可以用于离管道更远的轴承衬套，该有色金属代表用于高级钢阀杆的滑动轴承的有利材料伙伴。
在进一步结构中，包围阀杆的自由环形空间可设置在离管道更近的轴承衬套和密封圈之间。自由环形空间可充当进入离管道更近的轴承衬套的颗粒的集尘空间，使得尘土不能造成阀杆在轴承衬套中堵塞。保护套可邻接离管道更近的轴承衬套，该保护套沿闭合阀体的方向从所述轴承衬套延伸并且以一定距离包围阀杆。保护套减小了阀杆上的温度负荷并且保护离管道更近的轴承衬套免受过度污染。保护套可与离管道更近的轴承衬套成一体或为分离零件的形式。与轴承衬套分开形成的保护套可，例如，直接压入到壳体中。
密封圈的外径可至少与两个轴承衬套其中之一的外直径对应，尤其是还可与两个轴承衬套的外径均对应。密封圈和至少一个具有相同外直径的轴承衬套可***到壳体的公用圆柱形内孔中，其结果是阀门的生产得以简化。公用圆柱形内孔也可为阶梯内孔的形式，离管道更近的轴承衬套的直径比密封圈的直径小尤其是零点几毫米，并且密封圈的直径反过来小于离管道更远的轴承衬套的直径。这样尤其能使组装更容易。对于与轴承衬套分离的保护套，可将其直径设置成小于离管道更近的轴承衬套的直径。
定义为两个轴承衬套的外缘之间的距离的有效轴承长度与由驱动装置施加的径向力和离管道更远的轴承衬套之间的距离的比值可在1.2和1.8之间，尤其是大约1.5，并且因此基本上大于已知阀门中的对应比值。这样可减小由径向力造成的阀杆在轴承衬套中的倾斜以及所述轴承衬套的磨损。
附图说明
本发明的进一步优点和特征可在以下结合附图对示例性实施例进行的描述中找到，其中：
图1示出了由本发明改进的公知阀门的剖面图；
图2示出了图1的公知阀门的示意性简化详图；以及
图3示出了根据本发明改进的阀门的与图2的详图对应的相似示意性详图。
具体实施方式
图1示出了具有壳体2的阀门1，所述阀门为热气排放再循环阀的形式并且包括用于输导废气的管道4。阀门1包含阀杆6，阀杆安装成使得其可沿其纵向在位于壳体2中的轴承衬套8中移位。阀门1包含驱动室10，驱动室不输导气体并且其中设置有驱动装置11。阀杆6从管道4延伸到驱动室10中。位于驱动室10中的阀杆6的端部12耦接至驱动装置11。驱动装置11包含轴14，轴可通过旋转驱动器(未示出)旋转并且凸轮盘16以不可转动的方式附接在其上。辊18附接至阀杆6的端部12，所述辊以可自由旋转的方式进行安装并且与凸轮盘16相互作用。
闭合阀体22紧固至位于管道4中的阀杆6的端部20，该闭合阀体22与在壳体2上形成的阀座24相互作用并且具有闭合位置，在该闭合位置，闭合阀体将管道4的上流段与管道4的下游段分离。图1示出了处于其闭合位置的闭合阀体22，在该位置，闭合阀体依靠在阀座24上。在图1的视图中，轴14顺时针旋转将阀杆6通过凸轮盘16和辊18向下移位，使得闭合阀体22提升离开阀座24并且打开管道4内的通道。
阀杆6的凸轮盘驱动器11除了导致在阀杆6的纵向方向上有效的纵向力F1以外，还导致待施加在所述阀杆6的端部12上的横向于阀杆有效的径向力F2，该径向力F2为轴承衬套8的高负荷。
密封圈26设置在管道4和驱动室10之间，该密封圈26围绕阀杆6且防止废气从管道4进入到驱动室10中。保护套28邻接轴承衬套8，该保护套28沿着闭合阀体22的方向从轴承衬套8延伸并且以一定距离围绕阀杆6。保护套28隔离阀杆6使之免遭热废气的腐蚀。
图2再次以示意性方式示出了图1中的阀杆6和围绕阀杆的区域，其中相同的零件以相同附图标记表示。沿阀杆6的纵向方向作用在阀杆6的端部12上以便打开阀门的来自凸轮盘16的致动力在图2中标记成F1。凸轮盘16除了导致纵向力F1以外，还导致径向地作用在端部12上的分力F2。径向力F2离轴承衬套8有一距离a1并且导致阀杆6在轴承衬套8中倾斜，使得在操作过程中在图2中示为与轴承衬套8同心的阀杆6仅仅在两个点处靠在轴承衬套8上，即左上部和右底部。现代机动车辆中的空间条件是非常有限的，因此轴承衬套8的长度b1不能增加。在已知阀门中，距离a1和轴承长度b1可分别为25毫米。b1与a1的比值通常大约为1或甚至更小。这样可导致轴承衬套8很快产生磨损，使得阀门1需要更换。
利用图3的示意图更详细地解释了根据本发明的阀门1，其中相同的零件再次以相同附图标记表示。迅速磨损的轴承衬套8由两个分离轴承衬套81和82代替。轴承衬套82由设置于其间的密封圈26很好地保护使之免遭流入到管道4中的热腐蚀性废气的腐蚀。壳体2没有增大。轴承衬套81通过保护套28继续，保护套与轴承衬套81分开形成并且以未示出的方式压配合在壳体2中。离管道4更近的轴承衬套81仍然由高级钢组成。离管道4更远的轴承衬套82可由高级钢或黄铜组成，并且如果有必要的话可对其进行润滑。否则，根据本发明的阀门1以对应于图1的方式进行构造。
本发明允许来自轴承衬套82的径向力F2的距离a2减小至，例如大约20毫米。同时，定义为两个轴承衬套81、82的外缘之间的距离的有效轴承长度b2增加至，例如大约30毫米。总测量距离a2+b2未改变并且等于总测量距离a1+b1。b2与a2的比值在1.2和1.8之间，特别是大约1.5，并且因此基本上大于b1与a1的比值。由此减小了由径向力F2造成的阀杆6在轴承衬套81、82中的倾斜。因此，在图2中示为与轴承衬套81、82同心的阀杆6仅仅在左上部靠在轴承衬套82上和在右底部靠在轴承衬套81上。这两个接触点之间的距离与大于所述轴承长度b1的有效轴承长度b2对应。由于轴承间隙未改变，因此阀杆6的倾斜显著减小。可在不增加所需安装空间的情况下大大减小轴承衬套81、82的负荷。
密封圈26的外径可与两个轴承衬套81、82的外直径对应，使得三个组件都能安装在壳体2上的连续圆柱形内孔内。
自由环形空间30形成在轴承衬套81和密封圈26之间，该自由环形空间30包围阀杆6并且可收集进入到阀杆6和轴承衬套81之间的轴承间隙并沿着朝向密封圈26方向迁移的尘埃微粒，因此防止了阀杆6的堵塞。
附图标记列表
1 阀门
2 壳体
4 管道
6 阀杆
8 轴承衬套
10 驱动室
11 驱动装置
12 阀杆的端部
14 轴
16 凸轮盘
18 辊
20 阀杆的端部
22 闭合阀体
24 阀座
26 密封圈
28 保护套
30 环形空间
81 轴承衬套
82 轴承衬套
a1 距离
a2 距离
b1 轴承长度
b2 轴承长度
F1 纵向力
F2 径向力

Claims (9)

1.一种阀门(1)，其具有：壳体(2)，所述壳体包含用于输导气体的管道(4)；不输导气体的驱动室(10)；和阀杆(6)，所述阀杆安装在壳体(2)中以便所述阀杆可沿其纵向方向移位，并且从驱动室(10)延伸到管道(4)中，所述阀杆(6)的位于驱动室(10)中的端部(12)能够耦合至驱动装置(11)，且闭合阀体(22)紧固至所述阀杆(6)的另一端部(20)，所述闭合阀体(22)位于管道(4)中并且具有闭合位置，在所述闭合位置，所述闭合阀体将管道(4)的上流段与管道(4)的下游段分离，
其中包围阀杆(6)的密封圈(26)设置在管道(4)和驱动室(10)之间，
其特征在于阀杆(6)支撑在彼此分隔的两个轴承衬套(81、82)中，密封圈(26)设置在所述两个轴承衬套之间。
2.根据权利要求1所述的阀门，其中两个轴承衬套(81、82)由不同的材料组成。
3.根据权利要求2所述的阀门，其中离管道(4)更近的轴承衬套(81)由高级钢组成。
4.根据权利要求2或3所述的阀门，其中离管道(4)更远的轴承衬套(82)由有色金属组成。
5.根据权利要求1所述的阀门，其中密封圈(26)的外直径至少与两个轴承衬套(81、82)其中之一的外直径对应。
6.根据权利要求1所述的阀门，其中包围阀杆(6)的自由环形空间(30)设置在离管道(4)更近的轴承衬套(81)和密封圈(26)之间。
7.根据权利要求1所述的阀门，其中阀杆(6)由高级钢组成。
8.根据权利要求1所述的阀门，其中保护套(28)邻接离管道(4)更近的轴承衬套(81)，所述保护套(22)沿闭合阀体(22)的方向从所述轴承衬套(81)延伸并且以一定距离围绕阀杆(6)。
9.根据权利要求1所述的阀门，其中定义为两个轴承衬套(81、82)的外缘之间的距离的有效轴承长度(b2)与由驱动装置(11)施加的径向力(F2)和离管道(4)更远的轴承衬套(82)之间的距离(a2)的比值(b2/a2)在1.2和1.8之间。
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