用于调节流体流的调节阀

摘要

本发明涉及一种用于调节流体流的，尤其内燃机的冷却介质循环装置中的冷却介质的调节阀，该调节阀包括阀部件(1)，该阀部件(1)设有至少一个开口，并且能够相对于阀壳(4)移动。为使流体能够流动，该开口能够通过阀部件(1)的运动与通过阀壳(4)的侧面限定的管道截面(6)重叠。此外，设置密封件(9)，该密封件(9)在阀壳(4)上径向包围地容纳管道截面(6)，并且能够跨接间隙(12)地在密封面(11)上与阀部件(1)的表面(2)相接触，该间隙(12)在密封件(9)的区域中在阀部件(1)的表面(2)和阀壳(4)之间延伸。为提供一种调节阀，该调节阀的在其工作范围上具有尽可能小的摩擦损失，间隙(12)的延伸根据阀部件(11)相对于阀壳(4)的运动而改变。此外，在开口与管道截面(6)重叠的区域中出现间隙(12)的最大延伸长度，在出现最大延伸长度时，密封件(9)的密封面(11)高于所述阀部件(1)的表面(2)。

权利要求

1.一种用于调节流体流的调节阀，所述调节阀包括阀部件(1)，所述阀部件(1)设有至少一个开口并且能够相对于阀壳(4)运动，其中，为使流体能够流动，所述开口能够通过所述阀部件(1)的运动与通过所述阀壳(4)的侧面限定的管道截面(6)重叠，并且其中，设置密封件(9)，所述密封件(9)在所述阀壳(4)上径向包围地容纳所述管道截面(6)，并且能够跨接间隙(12)地以密封面(11)与所述阀部件(1)的表面(2)相接触，所述间隙(12)在所述密封件(9)的区域中的所述阀部件(1)的表面(2)和所述阀壳(4)之间延伸，其特征在于，所述间隙(12)的延伸长度根据所述阀部件(1)相对于所述阀壳(4)的运动而改变，并且在所述开口与所述管道截面(6)重叠的区域中出现所述间隙(12)的最大延伸长度，在出现所述最大延伸长度时，所述密封件(9)的密封面(11)高于所述阀部件(1)的表面(2)。

2.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，在所述阀部件(1)的基体(14)上在所述至少一个开口的旁边设置附加的在所述阀壳(4)的方向上增加所述阀部件(1)尺寸的轮廓(15)，以此通过所述表面(2)的不均匀的设计实现所述间隙(12)的延伸长度的变化。

3.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，设计所述阀部件(1)的表面(2)为球形表面或球形表面的一部分。

4.根据权利要求2或3所述的调节阀，其特征在于，所述基体(14)作为第一球体或第一球体的一部分，在第一球体上或第一球体的一部分上设置以第二球体的一部分的形式的轮廓(15)。

5.根据权利要求2所述的调节阀，其特征在于，分别将所述阀部件(1)在所述阀壳(4)的方向上的不同尺寸(13，16)间的过渡设计为斜面(19至22)。

6.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述管道截面(6)由所述阀壳(4)的套管(7)限定边界。

7.根据权利要求6所述的调节阀，其特征在于，所述套管(7)与所述阀壳(4)的另外的部分限定中间的空间(8)，在所述空间(8)中容纳在所述阀部件(1)的方向上对所述密封件(9)施加预紧力的弹性件(10)，其中，针对所述密封件(9)设置机械的止挡件(17)，防止在出现所述间隙(12)的最大延伸时所述密封件(9)抵靠在所述表面(2)上。

8.根据权利要求5所述的调节阀，其特征在于，将在所述阀部件(1)内的开口设计为长孔(3)。

9.根据权利要求8所述的调节阀，其特征在于，分别在所述长孔(3)的两侧设置所述斜面(19至22)，其中，减小至所述阀部件(1)的较小尺寸(13)的斜面(19，20)从所述长孔(3)与所述管道截面(6)的开始相叠的位置延伸至所述管道截面(6)完全脱离的位置，而增大至所述阀部件(1)的较大尺寸(16)的斜面(21，22)从所述管道截面(6)结束完全脱离于所述长孔(3)的位置延伸至所述长孔(3)与所述管道截面(6)结束相叠的位置。

10.一种冷却介质循环装置，包括根据权利要求1至9中任一项所述的调节阀。

说明书

用于调节流体流的调节阀

技术领域

[0001] 本发明涉及一种调节阀，该调节阀用于调节流体流，特别是内燃机的冷却介质循环中的冷却介质流，该调节阀包括阀部件，该阀部件设有至少一个开口，并且能够相对于阀壳移动，其中，为使流体能够流动，该开口能够通过阀部件的运动与通过阀壳的侧面限定的管道截面重叠，并且其中，设置密封件，该密封件在阀壳上径向包围地容纳管道截面，并且能够跨接间隙地在密封面上与阀部件的表面相接触，该间隙在密封件区域的在阀部件的表面和阀壳之间延伸。

背景技术

[0002] 由DE 10 2009 025 360 A1已知一种调节阀，该调节阀包括能够相对于阀壳横向移动的、具有开口的阀部件。在这种情况下，为使流体能够从管道截面流出，阀部件能够借助其开口通过相应的移动与阀壳的管道截面重叠。在管道截面的区域中，阀壳还设有密封件，该密封件通过密封面压靠在阀构件的表面，并且在这种情况下实现对在阀部件的表面与阀壳之间延伸的间隙的密封。

[0003] 另外的关断阀或旋转阀由DE 101 24 323 C1，DE 10 2010 026 368 A1，EP 0 547 381 A1，DE 25 56 729 C2，DE 28 18 935 A1和GB 2 352 494 B已知。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是，在上述现有技术的基础上，提供一种调节阀，其技术特征是，该调节阀的在其工作范围上具有尽可能小的摩擦损失。

[0005] 根据本发明，调节阀包括阀部件，该阀部件被设计有至少一个开口并且能够相对于阀壳运动。在这种情况下，为使流体能够流动，该开口能够通过阀部件的运动与通过阀壳的侧面限定的管道截面重叠。另外设置密封件，该密封件在阀壳上径向包围地容纳管道截面，并且能够跨接间隙地在密封面上与阀部件的表面相接触，其中，该间隙在密封件区域的在阀部件的表面和阀壳之间延伸。

[0006] 更确切地说，调节阀通过开口相对于管道截面的相应的定位完成对相应流体流的调节，因为只有当开口与管道截面开始相叠，才能使流经阀部件的流体流经开口。在这种情况下，通过开口与管道截面相叠的程度调节流体的体积流，其中，当管道截面被阀部件完全释放时，能够显示出最大的体积流。管道截面在调节阀的区域中能够是流体的入口或出口。也就是说，从开口与管道截面出现相叠的那一刻起，流体能够从管道截面经过开口流出或经过开口流入管道截面。然而特别是在后一种情况下，出口还能够分支成多个管道。

[0007] 密封件被容纳在阀壳的侧面并且径向地包围管道截面，即密封件横向于流体的流动方向地包围管道截面，以便当密封件抵靠阀部件的表面时，相对于周围环境密封管道截面的出入口。就这方面来说，优选设计密封件为环形的或中空圆柱形的密封装置，该密封装置能够通过环形的密封面抵靠在阀部件的表面上。在这种情况下，密封件在其有效范围内跨接阀部件的表面和阀壳之间的间隙，以此实现密封，否则将使得流体非理想地流入与流出。

[0008] 为调整开口和管道截面的相叠程度，阀部件能够相对于阀壳被指定地运动。在这种情况下，该运动既能够是平移运动也能够是旋转运动，其中，在后一种情况下优选地设计阀部件具有球形的表面。

[0009] 该调节阀优选作为内燃机的冷却介质循环的一部分，并且在此用于将提供的冷却介质的体积流分配到相关的热源或散热器。备选地，根据本发明的调节阀还能够用于内燃机的润滑油循环或用于例如飞机，农业机械，固定应用等领域。

[0010] 本发明现在包括这样的技术教导，即间隙的延伸长度根据阀部件相对于阀壳的运动而改变，并且在开口与管道截面重叠的区域中出现间隙的最大延伸长度，在这种情况下，密封件的密封面高于阀部件的表面。换句话说，在密封件区域中，阀部件的表面和阀壳之间的距离根据开口相对于管道截面的位置而变化，其中，在重叠区域中产生阀壳和阀部件的表面之间的最大距离，当出现最大距离时，密封件不再在其密封面上与阀部件的表面接触。

[0011] 调节阀这样的设计方案的优点在于，密封件没有抵靠在阀部件的表面上，去掉了在阀部件运动期间密封件在阀部件表面滑动而造成的摩擦损失。就这方面来说，能够从总体上减小在调节阀的工作范围出现的摩擦力矩，从而相应地提高了调节阀的效率。因为在开口与管道截面相叠的区域中将密封件从阀部件的表面抬升，在该区域中需要流体流入或流出管道截面，所以密封件无效的密封不会产生问题。因此能够有意地在阀部件相对于阀壳的运动区域中减少摩擦力矩，该区域中的密封件不起密封作用。

[0012] 与此相反，在DE 10 2009 025 360 A1所述的情况中，密封件通过其密封面永久地抵靠在阀部件的表面，因此，当阀部件相对于阀壳横向位移时，因为密封件与阀部件的接触，始终产生一定的摩擦。因此，从工作范围上看，该调节阀的摩擦损失有所增加。

[0013] 对于本发明而言，间隙的延伸长度根据阀部件相对于阀壳的运动而改变，其中，在开口与管道截面重叠的区域中达到间隙的延伸长度的最大值，在这种情况下，密封件不再能够抵靠在阀部件的表面上。然而在重叠区域之外存在这样的间隙延伸长度，其中，密封件通过其密封面抵靠在阀部件的表面上，从而确保密封。

[0014] 根据本发明的一个实施方式，在阀部件的基体上在开口的旁边设置附加的在阀壳方向上增加阀部件尺寸的轮廓，以此通过阀部件的表面的不均匀的设计实现间隙的延伸长度的变化。也就是说，阀壳与阀部件之间的间隙的变化在阀部件方面通过表面的相应的设计实现。

[0015] 根据本发明的另外的设计方案，设计阀部件的表面为球形表面或球形表面的一部分。在结合上述的实施方式的该设计方案的变形方案中，基体作为第一球体或第一球体的一部分，在第一球体上或第一球体的一部分上设置以第二球体的一部分的形式的轮廓。由此，能够以可靠的方式和方法得到阀部件的变化的表面。在这种情况下，轮廓在开口区域中形成的凹部能够通过对球形基体的相应的机械加工实现。

[0016] 本发明的另外的实施方式是，分别将阀部件在阀壳的方向上的不同尺寸间的过渡设计为斜面。由此能够产生相应的过渡，从而在转换阀部件的抵靠状态和阀部件的提升状态时，可靠地防止密封件的倾斜与卡顿。

[0017] 根据本发明的另外的设计方案，管道截面由阀壳的套管限定。在这种情况下，套管用作流体的入口或出口。在上述设计方案的改进方案中，套管与阀壳的另外的部分限定中间的空间，在该空间中容纳沿阀部件的方向对密封件施加预紧力的弹性件。在这种情况下，再针对密封件设置机械的止挡件，防止在出现间隙的最大延伸长度时密封件抵靠在表面上。因此，除了开口与管道截面的重叠区域，总是通过弹性件确保密封件在阀部件上可靠的抵靠，并由此确保密封件在阀部件上的密封，其中，当间隙延伸长度处于最大时，通过止挡件防止密封件进一步向表面移动并且抵靠在表面上。

[0018] 根据本发明，优选地设计阀部件中的开口为长孔，因此能够在阀部件相对于阀壳运动期间限定合适的相叠区域。在本发明的改进方案中，分别在长孔的两侧设置斜面，其中，减小至阀部件的较小尺寸的斜面从长孔与管道截面的开始相叠的位置延伸至与管道截面完全脱离的位置，而增大至阀部件的较大尺寸的斜面从结束管道截面完全脱离于长孔的位置开始延伸至长孔与管道截面结束相叠的位置。由此提供将弹性件从阀部件的表面提升以及完成其后重复抵靠的适合的过渡。

[0019] 根据本发明，开口与管道截面的重叠区域在阀部件相对于阀壳运动的方向上应足够大，因此调整在阀部件相对于阀壳运动期间密封件从表面升起的相应的区域。

附图说明

[0020] 下面阐述本发明的有利的实施方式，该实施方式在附图中有所示出，附图是：

[0021] 图1是调节阀的示意性的俯视图，

[0022] 图2是图1的调节阀的示意性的剖视图，其中阀部件具有展开的外周，以及[0023] 图3是本发明的调节阀的另外的剖视图，在偏离于图1和图2的位置示出。

具体实施方式

[0024] 图1示出用于调节流体流的调节阀的示意性的俯视图。在这种情况下，调节阀特别用在内燃机的冷却介质循环中，以在此完全地或仅部分地限制冷却介质的体积流或将其分配至相关的热源和散热装置。然而，根据本法明的调节阀通常还能够用于其它的流体循环，例如内燃机的润滑油循环。

[0025] 如附图所示，调节阀包括阀部件1，该阀部件1具有类球形的表面2，该表面2在一区域内被以长孔3形式的开口贯穿。长孔3连接阀部件1外周围的区域和阀部件1的能够被供给流体的、不可见的内部区域。就此而言，阀部件1的内部区域用作流体的入口。

[0026] 阀部件1能够通过相应的执行件相对于在图2和图3中示出的阀壳4这样运动：阀部件1绕在图1中示出的旋转轴线5转动。根据阀部件1相对于阀壳4的运动，长孔3在这种情况下与管道截面6重叠，该管道截面6通过阀壳4的套管7限定并且形成流体的出口。套管7分别在图2和图3中被示出。

[0027] 如图2和图3所示，套管7和阀壳4的剩余部分包围设在中间的空间8，中空圆柱体形的密封件9被能移动地引导到所述空间中。密封件9径向地包围管道截面6，并且通过同样被容置在空间8中的弹性件10沿阀部件1的表面的方向施加预紧力。当密封件9通过环形的密封面11抵靠在阀部件1的表面2上时，管道截面6的通向阀部件1的通道被相对于间隙12密封，该间隙在阀部件1的表面2和阀壳4之间、密封件9的区域中。

[0028] 作为独特之处，在此不均匀地设计阀部件1的表面2，如图2和图3分别展开地示出表面2的外周。这样设计的特征在于：在球形的、限定第一尺寸13的基体14上设置轮廓15，该轮廓15限定第二尺寸16并且是另一球体的一部分。在这种情况下，轮廓15在长孔3的区域中能够下沉，使得在长孔3的区域中的表面从尺寸16减小到尺寸13。这还使得，每当在阀部件1通过其表面2相对于阀壳4定位时，间隙12有相应的变化。

[0029] 在图1和图2中，阀部件1相对于阀壳4移动到管道截面6完全与长孔3重叠的位置。在该位置上，流体在入口和出口之间应完全地流动，因此在该区域中无须通过密封件9密封间隙12。为了在阀部件1的运动期间使阀部件1和阀壳4之间的摩擦力在该区域中尽可能小地保持，防止密封件9通过其密封面11抵靠在阀部件1的表面2上。这通过下述技术特征实现，间隙12从管道截面6完全脱离于长孔3的位置增大到密封件9不能跨接的最大尺寸。具体地说，这通过阀壳4侧面的机械的止挡件17实现，密封件9通过环形的连接板18抵靠在该止挡件17上，并且防止进一步向表面2运动。

[0030] 由于密封件9与表面2没有接触，阀部件1能够从阀部件1的减小至尺寸13的表面2被遮盖处开始无摩擦接触地相对于阀壳4运动。因为在这种情况下，在阀部件1的内部区域和管道截面6之间需要流体流动，所以在该区域中不需要通过阀元件9密封间隙。

[0031] 为了在提升时或在重新抵靠在阀部件1的表面2上时避免密封件9的倾斜，在阀部件1的表面2设置有斜面19，20，21和22，分别设计斜面在阀部件1的表面2上相对于长孔3的侧面。在这种情况下，斜面19和20从轮廓15下降到基体14并且由此将尺寸16减小到尺寸13，而斜面21和22然后再次将阀部件1的尺寸沿阀壳4的方向相应地扩大到尺寸16。在这种情况下，斜面19和20从长孔3和管道截面6开始相叠的位置开始直到管道截面6完全脱离长孔3的位置结束，而斜面21和22在表面2上从结束管道截面6完全脱离长孔3的位置延伸到长孔3和管道截面6结束相叠的位置。在这种情况下，选择斜面19，20以及斜面21和22的斜度，使得密封件9刚好不会在提升时以及在重新抵靠在表面2上时产生倾斜。

[0032] 在图3中示出关于阀部件1相对于阀壳4位置的调节阀，在该位置上长孔3尚未与管道截面6重叠。在此可以看到，密封件9通过其密封面11抵靠在阀部件的表面2上，从而相应地密封间隙12。这是因为阀部件1的表面2位于尺寸16的位置，因此间隙12足够小，使得密封件9能够抵靠在表面2上。在这种情况下，因为密封以及长孔3与管道截面6没有重叠，避免了流体流入管道截面6和由此流出管道截面。

[0033] 借助于调节阀根据本发明的设计方案能够减少调节阀在其工作范围的摩擦损失。

[0034] 附图标记列表

[0035] 1     阀部件

[0036] 2     表面

[0037] 3     长孔

[0038] 4     阀壳

[0039] 5     旋转轴线

[0040] 6     管道截面

[0041] 7     套管

[0042] 8     空间

[0043] 9     密封件

[0044] 10    弹性件

[0045] 11    密封面

[0046] 12    间隙

[0047] 13    尺寸

[0048] 14    基体

[0049] 15    轮廓

[0050] 16    尺寸

[0051] 17    止挡件

[0052] 18    连接板

[0053] 19    斜面

[0054] 20    斜面

[0055] 21    斜面

[0056] 22    斜面