CN110832180A - 具有双轴内部密封圈的泄压阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于内燃机的泄压阀。更具体地讲，本发明提供了一种具有双轴内部密封圈的泄压阀，所述双轴内部密封圈在轴向和径向上起作用以改善泄漏，同时减少总成的子零件。所提供的泄压阀包括柱塞体、压缩弹簧、动铁芯、两轴内部密封圈、定铁芯、绕线管、线圈、线圈壳体、柱塞壳体以及为所述线圈加电的端子。

Description

具有双轴内部密封圈的泄压阀

技术领域

本发明提供了一种用于内燃机的泄压阀。更具体地讲，本发明提供了一种具有双轴内部密封圈的泄压阀，该双轴内部密封圈在轴向和径向上起作用以改善泄漏，同时减少总成的子零件。

背景技术

增压器用于内燃机中以提高发动机的容积效率，并因而增强发动机的性能。当这种发动机的节气门在运行期间关闭时，可能导致某些不利影响。这些不利影响包括节气门下游压力的增加，从而导致不希望的热量增加；增压器压缩机的快速减速，从而导致对压缩机的潜在损坏或磨损力的增加；过度且令人不悦的噪声影响；以及在供应给发动机的燃料/空气混合物中的燃料比率升高，这导致发动机富油运转。

为了克服这些缺点，可以在增压器压缩机出口的下游提供泄压阀。泄压阀是大多数涡轮增压发动机中均存在的压力释放系统，其作用是防止压缩机喘振并减少涡轮增压器系统和发动机的磨损。泄压阀通过使压缩空气排到大气中或再循环到压缩机入口上游的进气口中，从而减轻压缩机“喘振负荷”的破坏作用。在大多数情况下，泄压阀会打开泄压口，以在周围环境中释放处于压力下的空气，从而防止对压缩机零件的任何损坏。

通常，泄压阀是涡轮上的安全机构，用于“管理”涡轮产生的增压。泄压阀由隔膜致动，隔膜则经由电磁阀控制。电磁阀本身由发动机管理系统(ECU)控制。当电磁阀接收到来自ECU的信号时，打开阀以绕过涡轮中的排气轮机周围的气体，并允许将压力保持在安全区域内。由于泄压阀是保障机器安全的至关重要的零件，因此它必须高度可靠。此外，泄压阀应能够在几乎为零的时长内引起压力下降，以避免更长的危险状况持续时间。因此，泄压阀优选地被设计成简单且稳固的。由于泄压阀应能够立即引起压降，因此泄压阀必须能够在打开位置具有很高的流量，因此通常尺寸较大。大的自由活塞在阀体内的快速致动需要阀的非常有力的致动，阀也必须极其可靠，同时要求不浪费在入口处产生的必要压力。极端工况下的所有这些要求导致高昂的成本，尤其是泄压阀的致动。

在专利号DE102015212913A1中，公开了一种用于调节内燃机的进气路径中的压力的分流阀，所述分流阀具有壳体并且在所述壳体中形成有流动路径，所述流动路径可以通过附接到阀座活塞上来释放和/或是可关闭的，其中所述活塞与销相连，所述销可借助电磁可产生的力移动，其中所述销在所述活塞上的移动被传递，所述销在所述分流阀内通过仅一个滑动套筒来实现支承，其中所述销可相对于所述滑动套筒移动。与该发明有关的缺点在于，由于大量的部件，它的设计非常复杂且相应地成本高昂。

在专利号DE102014113540B3中，公开了一种用于内燃机的压缩机的分流阀，所述分流阀具有：流动壳体，在所述流动壳体中构造有通道；电磁致动器；调节体，所述调节体借助该致动器可运动，并且借助所述调节体可调节通道的流通横截面；壳体内部空间，在所述壳体内部空间中，所述电磁致动器的与所述调节体连接的衔铁可运动；所述调节体中的开口，通过所述开口，所述壳体内部空间与通道的轴向地贴靠在调节体上的部分在流动壳体中流体连接；阀壳体，所述阀壳体径向地包围电磁致动器和所述调节体的轴向延伸区段；径向密封圈，通过径向密封圈，所述壳体内部空间相对于通道的径向地贴靠在所述调节体上的部分密封并且所述径向密封圈轴向地支承在支承环的径向向内指向的环形板上，所述支承环径向地从外部以圆柱壁抵靠阀壳体的壳体壁。同样，由于大量的部件，它的设计非常复杂且相应地成本高昂。

在专利号US8387383B2中公开了一种阀，所述阀具有壳体，所述壳体包括电磁驱动单元和可在所述壳体中移动的阀单元。所述阀单元具有阀杆和附接到其上的阀关闭体以及圆形的密封元件。提供一种装置，以在没有电流供应给所述阀单元时将活动阀单元保持在关闭位置。在活动阀单元中设置有至少一个压力补偿开口，并且所述阀关闭体具有圆柱形的侧面，所述侧面被布置成使得壳体内部朝着压力侧或进气侧密封。由于设计复杂的总成和大量的部件，该阀的生产成本很高，并且在组装时需要进行更多的精度检查。

随着功能越来越强大的发动机和高性能涡轮增压系统的出现，对泄压阀的需求呈指数级增长。因此，正如我们可以从现有技术中推断出的那样，需要泄压阀，同时着眼于取消多个部件以实现简单且有利的设计，且保持其工作性能和效率，从而降低制造成本。

发明目的

本发明的主要目的是提供一种具有双轴内部密封圈的泄压阀，以避免内部泄漏，同时减少总成的子零件。

本发明的又一个目的是提供一种具有改进的设计复杂性和低制造成本的泄压阀。

发明内容

本发明提供了一种用于内燃机的泄压阀。更具体地讲，本发明提供了一种具有双轴内部密封圈的泄压阀，该双轴内部密封圈在轴向和径向上起作用以改善泄漏，同时减少总成的子零件。此外，双轴内部密封件可以补偿泄压阀的尺寸灵活性。

在本发明的一个实施例中，所提供的泄压阀包括柱塞体、压缩弹簧、动铁芯、两轴内部密封圈、定铁芯、绕线管、线圈、线圈壳体、柱塞壳体以及为线圈加电的端子。

在本发明的另一个实施例中，提供了柱塞体，该柱塞体也像弹簧座一样起作用，并利用压缩弹簧紧固在柱塞壳体的内部。柱塞体设有销、插入件等装置，从而允许无需任何附加附件即可组装到动铁芯中。然后，使用双轴或两轴内部密封圈将柱塞体插入柱塞壳体，从而改善轴向和径向上的内部泄漏。此外，将包覆模制的线圈壳体和柱塞壳体压力配合并密封以形成功能齐全的泄压阀。当线圈通电时，定铁芯提供了磁路，以克服压缩弹簧的弹力向上吸引动铁芯。当线圈断电时，动铁芯在压缩弹簧的作用下与定铁芯分离，从而使柱塞体沿相反方向返回。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种包覆模制的线圈总成，该线圈总成包括由诸如热塑性塑料、尼龙等电绝缘材料形成的绕线管，该绕线管具有轴向延伸的孔。此外，然后将诸如铜之类的导电材料的金属线圈缠绕或包裹在绕线管上，当其通电时会产生磁场。在绕线管的远端附接定铁芯。此外，在另一端将压缩弹簧同轴地插入动铁芯中。在一端，端子销与绕线管相连，线圈的一端连接到端子销以接收电输入。

在本发明的另一个实施例中，双轴内部密封圈将保持固定在其位置，即在操作时在柱塞壳体与柱塞体之间同轴，并且让柱塞体执行打开和关闭，从而导致较短的泄压阀打开和关闭时间，且磨损的机会更少。此外，由于自身的可压缩性，它为整个泄压阀的密封深度提供了尺寸灵活性。

在本发明的另一个实施例中，具有双轴内部密封圈的泄压阀有助于减少整个总成的子零件，这改善了设计复杂性并有助于降低整体制造成本。

附图说明

通过参考在附图中示出的本发明的某些实施例，可以在对上面简要概述的本发明进行的更详细且更具体的描述中理解本发明的目的，这些附图构成本说明书的一部分。然而，应注意，附图示出了本发明的优选实施例，因此不应视为对本发明范围的限制，因为本发明可以允许其他同样有效的等效实施例。

图1示出了用于调节内燃机的进气路径中的压力的传统泄压阀的截面图。

图2a和图2b示出了根据本发明的实施例的具有两轴内部密封圈的泄压阀的截面图和侧视截面图。

图3示出了根据本发明的实施例的在传统的泄压阀与具有两轴内部密封圈的泄压阀之间的阀泄漏性能。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开将是透彻的，并且将本发明的范围完整传达给本领域的技术人员。

在最优选的实施例中，本发明提供一种具有改善的内部泄漏的泄压阀，该泄压阀包括：柱塞体、压缩弹簧、动铁芯、两轴内部密封圈、定铁芯、绕线管、金属线圈、线圈壳体、柱塞壳体和多个端子销；其中，两轴内部密封圈保持同轴固定在柱塞壳体与柱塞体之间；两轴内部密封圈具有两个唇缘以用于在柱塞壳体与柱塞体之间密封水平和垂直表面的内部泄漏；并且两轴内部密封圈在轴向和径向上在180kPa的压力下将泄漏减少30-35％。

图1示出了传统的泄压阀1的截面图，该泄压阀包括：壳体2，流体可以沿流动剖面从中通过。电磁体3布置在壳体2中，该电磁体由电压源(未示出)供电，由此产生电磁力，该电磁力作用在布置在泄压阀1中的销4上。销4形成为具有圆形横截面的杆状，并且具有延伸穿过其中的中心轴向通孔6。销4在滑动套筒5中被引导，并且可以相对于滑动套筒5在平移方向上向上和向下移动。滑动套筒5形成为管状体，并且在周向上完全围绕销4。滑动套筒5被接纳在轴承套筒7中，该轴承套筒又被接纳在壳体2中的合适开口8中。滑动套筒5和轴承套筒7被压在一起。滑动套筒5在其指向上的端部区域9处的外径小于在其指向下的端部区域10处的外径。轴承套筒7在其上端区域11的内径小于在其下端区域12的内径。由于内径和外径不同，可将滑动套筒5从下方引入轴承套筒7中，因为最初会在轴承套筒7的内表面与滑动套筒5的外表面之间形成气隙。如果在组装过程中，滑动套筒5的上端区域9到达轴承套筒7的上端区域11，则在滑动套筒5与轴承套筒7之间产生接触。同时，这里在下端区域10与12之间产生接触，因而滑动套筒5最终通过两个接触区域紧靠轴承套筒7。在接触区域之间，在滑动套筒5与轴承套筒7之间产生间隙。磁性元件13在滑动套筒5下方插入轴承套筒7中。磁性元件13主要用于将泄压阀1在滑动套筒5下方的元件与电磁体3产生的磁场线隔离开。磁性元件13形成为圆盘状的环形元件。

图2a和图2b示出了具有两轴内部密封圈101的泄压阀100的截面图和侧视截面图。此外，泄压阀100包括由例如但不限于热塑性材料等材料制成的柱塞体102，并且还用作弹簧座，其利用压缩弹簧104固定并紧固在柱塞壳体103的内部。柱塞体102设有销、插入件等装置，从而允许无需任何附加附件即可组装到动铁芯105中。然后，使用两轴内部密封圈101将柱塞体102插入柱塞壳体103中，从而改善它们之间在轴向和径向上的泄漏。此外，将包覆成型的线圈壳体106和柱塞壳体103压力配合并密封以形成功能齐全的泄压阀。当线圈通电时，定铁芯107提供了磁路，以克服压缩弹簧104的弹力向上吸引动铁芯105。当线圈断电时，动铁芯105在压缩弹簧104的作用下与定铁芯107分离，从而使柱塞体102沿相反方向返回。此外，包覆成型的线圈壳体106包括由诸如热塑性塑料、尼龙等电绝缘材料形成的绕线管108，该绕线管具有轴向延伸的孔。此外，然后将诸如铜之类的导电材料的金属线圈109缠绕或包裹在绕线管108上，当其通电时会产生磁场。在绕线管108的远端附接定铁芯107。在一端，端子销110与绕线管108相连，线圈的一端连接到端子销以接收电输入。

在本发明的另一个实施例中，两轴内部密封圈101将保持固定在其位置，即在操作时在柱塞壳体103与柱塞体102之间同轴，并且让柱塞体102执行打开和关闭，从而导致较短的泄压阀100打开和关闭时间，且磨损的机会更少。两轴内部密封圈101具有两个唇缘以用于在柱塞壳体103与柱塞体102之间密封水平和垂直表面的泄漏。两轴内部密封圈101优选地由可压缩材料制成。此外，由于自身的可压缩性，它为整个泄压阀100的密封深度提供了尺寸灵活性。

在本发明的另一个实施例中，具有两轴内部密封圈101的泄压阀100有助于减少整个总成中的子零件，诸如滑动套筒和轴承套筒，从而改善了设计复杂性并有助于降低制造成本。

图3示出了根据本发明的实施例的在传统的泄压阀与具有两轴内部密封圈的泄压阀之间的阀泄漏性能。具有两轴内部密封圈的泄压阀在180kPa的压力下显示出30-35％的泄漏量减少。常规设计中的公差为17.0±0.15mm，本发明的泄压阀的公差为17.0±0.3mm，从而确保了改善的泄漏。

为了说明和描述的目的，已经给出了本发明实施例的前述描述。并不旨在穷举本发明或将本发明限制为所公开的精确形式，并且根据以上教导，修改和变型是可能的，或者可以从本发明的实践中获得修改和变型。选择并描述这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够在各种实施例中以适于预期特定用途的各种修改来利用本发明。

Claims (6)

1.一种具有改善内部泄漏的泄压阀(100)，包括：

柱塞体(102)、压缩弹簧(104)、动铁芯(105)、两轴内部密封圈(101)、定铁芯(107)、绕线管(108)、金属线圈(109)、线圈壳体(106)、柱塞壳体(103)和多个端子销(110)；

其中，

所述两轴内部密封圈(101)保持同轴固定在所述柱塞壳体(103)与所述柱塞体(102)之间；

所述两轴内部密封圈(101)具有两个唇缘以用于在所述柱塞壳体(103)与所述柱塞体(102)之间密封水平和垂直表面的泄漏；并且

所述两轴内部密封圈(101)在轴向和径向上在180kPa的压力下将泄漏减少30-35％。

2.如权利要求1所述的泄压阀(100)，其中所述柱塞体(102)设置有销和插入件装置，所述销和插入件允许所述柱塞体(102)组装到所述动铁芯(105)中。

3.如权利要求1所述的泄压阀(100)，其中使用所述两轴内部密封圈(101)插入到所述柱塞壳体(103)中的所述柱塞体(102)改善轴向和径向上的内部泄漏。

4.如权利要求1所述的泄压阀(100)，其中所述两轴内部密封圈(101)优选地由可压缩材料制成。

5.如权利要求1所述的泄压阀(100)，其中所述柱塞体(102)用作弹簧座，其通过所述压缩弹簧(104)固定并紧固在所述柱塞壳体(103)的内部。

6.如权利要求1所述的泄压阀(100)，其中所述两轴内部密封圈(101)减少阀(100)的打开和关闭时间以及磨损的机会。

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