CN102425513A

CN102425513A - 回流截止阀和过滤装置

Info

Publication number: CN102425513A
Application number: CN2011102469265A
Authority: CN
Inventors: R·厄尔普克
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: US20120241031A1; US8906127B2; DE102011108825A1; CN102425513B; DE102011108825B4

Abstract

一种用于保护过滤器不受热废气损害的机动车回流截止阀(10)，其具有阀体(65)、阀盘(76)、弹性元件(70)和导杆(72)。所述阀盘(76)具有套筒(68)，所述套筒包围所述导杆(72)，所述阀盘(68)以可沿所述导杆(72)移动的方式导向移动，并且阻止流体沿止流方向(91)流过阀体(65)，反之允许流体流过阀体(65)。所述弹性元件(70)向所述阀盘(76)施加关闭作用力，其中，所述套筒(68)的第一套筒部分(71)以可运动的方式在所述导杆(72)的引导面(75)上导向移动，并且其中，第二套筒部分(69)沿径向环绕所述导杆(72)和所述弹性元件(70)。

Description

回流截止阀和过滤装置

技术领域

本发明涉及一种回流截止阀，例如用于保护过滤器不受热废气损害的机动车回流截止阀。本发明还涉及一种包括回流截止阀的机动车过滤装置。

背景技术

机动车内燃机需要氧气以便燃烧动力燃料。因而从周边吸入含氧空气并借助于空气过滤器将其清洁。机动车空气过滤器例如具有过滤器体和分离腔室。该过滤器体例如包括无纺布过滤器，用于粘附来自空气的污物颗粒。污物积聚在分离腔室中，在进行预分离时从空气中过滤该污物，而该污物不粘附在过滤器体中。

分离腔室可以与机动车排气支管中的废气喷射器连接，以便从分离腔室去除污物。废气喷射器生成负压，借助于负压从分离腔室抽吸污物，之后将其排出。回流截止阀通常设置在废气喷射器和分离腔室之间，这是因为在内燃机的某些运行状态下在废气喷射器中出现过压，这可能导致热废气被压入空气过滤器中。热废气的温度可以达到大约500摄氏度，并且损伤空气过滤器，尤其是空气过滤器的过滤器体。

具有由塑料尤其是弹性体构成的阀元件的回流截止阀是普遍公知的。这些材料往往不能承受高温，只能与废气喷射器保持相对较远的距离。为此从废气喷射器至空气过滤器需要较长的软管或者管道。

此外，具有由金属尤其是钢构成的阀瓣的回流截止阀是已知的。它们例如通过铰链固定在阀元件上，空气流过该阀元件。与空气流动方向有关，阀瓣基于空气压力和气流而打开，并允许空气流过阀元件，或者阀瓣关闭并阻止空气流过阀元件。这些阀虽然能经受较高温度，然而相对较大且很重，需要较高的制造成本。此外这种阀通常可能仅以预定定向安装，这是因为重力作用于沉重的阀瓣，在不利的安装情况下阀瓣沿关闭方向的反向承重，致使可能出现持续泄露。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种改进方案，以保护机动车空气过滤器不受热废气损害。

因而描述一种回流截止阀，其具有阀体、弹性元件和导杆。阀盘具有套筒，所述套筒包围所述导杆。所述阀盘以可沿所述导杆移动的方式导向移动，并且阻止流体沿止流方向流过阀体，反之允许流体流过阀体。所述弹性元件向所述阀盘施加关闭作用力。在此，所述套筒在第一套筒部分中以可运动的方式在所述导杆的引导面上导向移动，并且第二套筒部分沿径向环绕所述导杆和所述弹性元件。

阀盘借助于导杆导向移动，这使得轻巧而紧凑地构造回流截止阀成为可能。回流截止阀利用导杆进行的工作与位置无关，从而回流截止阀能够相对于车辆中现有的废气或空气供给机构以任意方向安装。假如回流截止阀旋转对称地构造，那么导杆例如可以平行于旋转轴线，该旋转轴线也可以称为阀轴线。该旋转轴线尤其可以穿过导杆。阀盘优选以可沿轴向运动的方式导向移动，并且回流截止阀沿轴向工作。也可以附加地设置一个、两个或者多个另外的导杆，这些导杆与阀盘协同工作。

套筒例如突出穿过阀盘的阀盘缺口。套筒自身具有沿轴向延伸的套筒缺口，导杆突出穿过该套筒缺口。在缺口之内例如设置凸肩，弹性元件在阀盘侧支承在该凸肩上。

第一套筒部分在阀打开和关闭时滑过导杆的引导面，并且优选实现流体密封的连接。第二部分尤其沿轴向至少如此长，以使在阀盘处于关闭位置时导杆的整个引导面被套筒覆盖。套筒尤其是第一和第二套筒部分有助于在任一阀盘位置处保护引导面不受污染，这有助于回流截止阀可靠地工作。

回流截止阀尤其是机动车的机动车回流截止阀。在机动车中，机动车回流截止阀被设置用于保护过滤器不受机动车热废气的损害。

弹性元件例如支承在导杆上和阀盘上，尤其是支承在设置在导杆上的止动体上。换句话说，所述弹性元件可以设置在止动体和阀盘之间。所述弹性元件尤其可以在阀盘和止动体之间预张紧。基于该预张紧，所述弹性元件使得力沿关闭方向作用于阀盘，从而阀盘在其静止位置处于关闭位置。

弹性元件的弹性常数经过优选选择，以使阀盘基于弹性元件的复位力在任一位置和工作状态下都处于其关闭位置，除了空气沿与止流方向相反的通流方向流过阀体。

在一个有利的实施方式中，阀盘具有用于导杆的阀盘缺口。阀盘通过阀盘缺口在导杆上导向移动。与此相关有利的是，阀盘缺口在阀盘中居中设置。这可以有助于避免阀盘在导杆上倾斜和回流截止阀未正确关闭或者打开。

为了尽可能在任一阀位置处都保护引导面不受污染，如此构造固定在阀体上的衬套(导杆固定在其中)，以使在阀盘离开关闭位置时，尤其在阀盘完全打开时，所述引导面被第一套筒部分和所述衬套覆盖。衬套连同套筒一起保护导杆的整个引导面。这有助于回流截止阀可靠地工作。所述衬套替代地也可以固定在阀壳体上，阀体固定在所述阀壳体上。换句话说，导杆通过衬套固定在阀体或者阀壳体上。

根据另一实施例，在所述阀盘处于关闭位置时，所述阀盘的密封面与所述阀体的密封面以密封方式协同工作。这两个密封面优选彼此平行设置。这有助于带来特别良好的密封效果。所述密封面例如可以垂直于所述导杆设置。替代于所述密封面，也可以构造密封边缘，在所述阀盘处于关闭位置时，该密封边缘与其他密封面以密封方式协同工作。

所述阀体的密封面例如呈环形，并且所述导杆贯穿由所述密封面包围的横截面。导杆例如垂直于圆面延伸(该圆面由环形密封面限定)，并位于相应圆的中点。

所述密封面可以仅具有金属。优选也不设置其他密封部或者密封圈。由此可以特别耐用和简单地制造止回阀。

在另一实施例中，所述阀盘呈钟形。在此，钟形件的封闭的向外隆起的一侧沿流动方向的反向朝向。钟形件的底面基本垂直于通流方向地取向。该底面具有密封面，所述密封面在关闭位置以密封方式紧贴阀体密封面。在底面区域中，阀盘可以偏离钟形。例如阀盘可以在底面区域具有增大的半径，由此形成凸缘特别是密封凸缘、边沿、边缘、环行的环或者突缘。阀盘密封面例如可以在阀盘凸缘上构造。阀盘的形状也可以不同于钟形。例如阀盘可以呈盘形、锥形或者截锥形，其中例如阀盘的盘边缘包括阀盘的密封面。所述凸缘阻止阀盘倾斜，并且有助于带来良好的密封效果。

回流截止阀可以简单地制造，其方式为，把阀体设置在阀壳体中或者插入阀壳体，例如通过压配合。替代地或者附加地，阀体可以与阀壳体粘合、焊接或者钎焊在其上。所述阀壳体例如呈管形。

阀体和/或阀壳体的管形构造方式可以实现灵活安装。回流截止阀例如可以简单地连接在软管或者管上。回流截止阀构成可以轻松改造的单元。

还提出一种过滤装置，尤其用于机动车，所述过滤装置包括带空气过滤器的过滤器腔室、分离腔室、废气喷射器和回流截止阀。所述回流截止阀沿流动方向设置在所述分离腔室和所述废气喷射器之间。所述回流截止阀使得流体从所述分离腔室流向所述废气喷射器，也就是沿通流方向流动，并且阻止流体从所述废气喷射器流向所述分离腔室，也就是沿止流方向流动。

在此，回流截止阀暴露在包含尘粒的未经处理的空气中。

在另一实施例中，所述弹性元件设置在所述阀盘的面对所述废气喷射器的一侧。替代地，所述弹性元件也可以设置在阀盘的远离废气喷射器的一侧。

此外所述弹性元件尤其针对其弹性常数如此设计，即在所述过滤装置按照规定作时，所述阀盘允许流体沿通流方向流动，并且由此实现从所述分离腔室中吹出污物。阀盘沿止流方向阻止流体流动，并且保护空气过滤器不受热废气损害。

优选将耐温材料，例如金属、钢或者耐火塑料用作为回流截止阀的组件例如阀体、阀盘、衬套、套筒和/或弹性元件的材料。这些材料例如耐受400至600摄氏度尤其是超过500摄氏度的温度。

本发明的其他可行的实施方式还包括先前或者以下针对实施例描述的特征或者实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员也可将单个方面作为改进或者补充添加给本发明的相应的基本形式。

其它设计方式是从属权利要求以及以下描述的实施例的主题。还将参照附图借助实施例详细描述本发明。

附图说明

图中：

图1示出内燃机的排气支管和过滤装置；

图2以立体图示出回流截止阀的第一实施例；

图2A是回流截止阀的视图，其处于第一阀位置；

图2B是回流截止阀的视图，其处于第二阀位置；

图3示出回流截止阀的第二实施例，其具有阀壳体；

图4以横截面图示出回流截止阀的第三实施例，其处于关闭位置；

图5以横截面图示出回流截止阀的第三实施例，其离开关闭位置。

在附图中，只要未另外说明，那么相同或者说功能相同的元件具有同样的附图标记。

具体实施方式

图1示出回流截止阀尤其是机动车回流截止阀10、过滤装置11和排气支管30。过滤装置11具有连接腔室12、过滤器腔室14和分离腔室16。过滤装置11例如设置在未示出的机动车中。该过滤装置用于过滤流体例如空气，通过空气供给部18从机动车周边吸入流体并通过空气排出部20将其输送给机动车内燃机用于燃烧过程。

从燃烧过程排出的废气通过排气支管30释放到周边。排气支管30具有消音器32、中间管38、废气喷射器34和排气管36。排气支管30通过废气输送部40与内燃机相通。废气喷射器34通过第一连接软管42、第二连接软管46和机动车回流截止阀10与分离腔室16相通。

机动车回流截止阀10适用于沿通流方向90从分离腔室16朝向废气喷射器34释放气流，并用于阻止气流沿止流方向91从废气喷射器34流向分离腔室16。

除了空气之外，借助于机动车回流截止阀10还可以控制其他流体的流动，例如机动车燃料或者其他工作介质。此外回流截止阀也可以在机动车外部使用。

在内燃机工作期间，通过空气供给部18吸入空气，借助于设置在过滤器腔室14中的未示出的过滤器体，例如无纺布过滤器来清洁空气。尤其是由过滤器体捕获和粘附来自空气的污物颗粒。污物和污物颗粒例如包括砂子、矿尘、谷壳和/或泥炭纤维。此外空气可在过滤前或过滤后借助于过滤器体运动，以使污物颗粒在分离腔室16中分离并沉积在那里。在分离腔室16中沉积的污物可以通过两个连接软管42、46并通过机动车回流截止阀10去除。为此在废气喷射器34中生成负压，该负压从分离腔室16吸走污物。

因而在一定的工作情况下(其中，废气喷射器34中存在过压，例如在切换至空转情况下，没有热废气可以压入过滤装置11中)，机动车回流截止阀10阻止气流沿止流方向91流动。与此相反，机动车回流截止阀10允许气流沿通流方向90流动。

图2以立体图示出具有阀壳体50的机动车回流截止阀10。在阀壳体50的第一连接侧52构造第一凸棱(Sicke)54。在阀壳体50的与第一连接侧52对置的第二连接侧56，阀壳体50具有第二凸棱58。这两个凸棱54、58是槽形隆起部，它们在阀壳体50上开设出来。连接片60连接套筒62和阀壳体50。在阀壳体50的外侧例如以箭头形式说明安装方向64，在按照规定装配机动车回流截止阀10之后该安装方向64表示通流方向90。

两个连接软管42、46可以连接在两个连接侧52、56处。凸棱54、58用于将推装到连接侧52、56上的连接软管42、46固定在机动车回流截止阀10上，从而连接软管不会滑脱。机动车回流截止阀10在连接侧52、56处的直径可以根据其上要连接的连接软管42、46来设计。

图2A借助另一实施例示出机动车回流截止阀10的功能原理，该机动车回流截止阀具有阀体65、弹性元件70、导杆72和阀盘76。阀盘76可移动地在导杆72上导向移动。弹性元件70设置在阀盘76的远离阀体65的一侧。替代地，弹性元件70也可以设置在阀盘76的面对阀体65的一侧。

阀体65在其面对阀盘76的轴向端部上具有阀体边缘84，在该阀体边缘上构造阀体65的密封面83。阀盘76在其边缘上具有阀盘76的密封面82。阀盘76呈盘形或者板形。例如由塑料材料制成的O形圈形式的其他密封部不是必需的。

在阀盘76离开关闭位置时，空气沿通流方向90流动经过阀体65。在阀盘76的区域中，空气环绕阀盘76流动，由此得到非直线的气流94。通流方向90关于流动方向在阀盘76的上游和下游是明确界定的(wohldefiniert)并且基本直线朝向。通流方向90例如平行于过滤器轴线。弹性元件70沿关闭方向对阀盘76施加力。弹性元件70的弹性常数如此选择，即在机动车中的机动车回流截止阀10按照规定工作时，阀盘76允许气流沿通流方向90流过阀体65，否则阻止其流过阀体。

图2B示出阀盘76处于关闭位置的机动车回流截止阀10的功能原理。在该关闭位置，阀盘76的密封面82和阀体65的密封面83以密封方式协同工作。除了弹性元件70的弹性力之外，空气沿止流方向91流动还促使闭合作用的力作用于阀盘65。

图3借助另一实施例示出阀盘76打开的机动车回流截止阀10的功能原理。阀体65固定在阀壳体50中。阀壳体50呈管形，这有利于实现简单安装回流截止阀10，这是因为阀体65可以简单地插入阀壳体50或者从其中取出，也就是更换。导杆72通过连接片60的第一臂60A和第二臂60B固定在阀体65上。阀盘76呈钟形，其中，阀钟形顶端78相对于通流方向90反向地朝向。此外阀盘76具有平坦的边缘，在该边缘上构造阀盘76的密封面82。

图4以横截面图示出阀盘76处于关闭位置的机动车回流截止阀10的另一实施例。在阀盘76处于关闭位置时，通过机动车回流截止阀10阻止气流沿止流方向91流动。阀体65插入阀壳体50中，并例如通过压配合，通过未示出的焊接，借助于硬焊和/或粘合固定在阀壳体50中。阀体65具有阀体边缘84，该阀体边缘包括阀体65的密封面83，其在关闭的阀位置与阀盘76的密封面82以密封方式协同工作。

在本实施例中，阀盘76呈钟形，其中，钟形阀盘76的阀钟形顶端78也相对于通流方向90反向地朝向。钟形阀盘76的周面80从阀钟形顶端78延伸至阀盘76的底面。在其底面区域中，阀盘76偏离钟形，并且在该底面区域中具有加宽的直径。换句话说，在该底面区域中形成阀凸缘或者密封凸缘，其包括阀盘76的密封面82。

阀盘76的形状也可以不同于钟形。例如阀盘76可以呈盘形、锥形或者截锥形。阀盘76例如可以由材料块冲压、冲孔或者拉制而成。替代于阀凸缘或者密封凸缘，可以在阀盘76上构造边沿、平坦边缘或者环行的环，阀盘76的密封面82构造在其上。以这种方式设置的密封面82可以实现与阀体65的密封面83之间形成特别良好的密封效果。

阀盘76具有中央的缺口73，套筒68突出穿过该缺口。阀盘76与套筒68固定连接。套筒68具有沿轴向延伸的套筒缺口67，在该套筒缺口中至少部分设置同样沿轴向延伸的导杆72。导杆72也可以称为阀导管(Ventilführung)。套筒缺口67具有沿轴向延伸的第一套筒部分71，该第一套筒部分关于导杆72例如具有间隙配合，套筒68进而与套筒68连接的阀盘76通过该第一套筒部分沿轴向导向移动。套筒68的第一套筒部分71在阀打开和关闭期间滑过导杆72的滑动面或者引导面75。在此优选没有空气通过导杆72或者套筒68或者衬套62从回流截止阀10上游端进入下游端。

套筒缺口67还具有沿轴向延伸的第二套筒部分69，其直径大于第一轴向套筒部分71的直径。由此在从第一轴向套筒部分71过渡至第二轴向套筒部分69时形成凸肩，弹性元件70尤其是弹簧尤其是盘簧或者螺旋弹簧支承在该凸肩上。弹性元件70设置在阀盘76的面对废气喷射器34的一侧。替代地，弹性元件70也可以设置在阀盘76的远离废气喷射器34的一侧。

第二轴向套筒部分69的直径如此之大，使得弹性元件70可以纳入其中，从而套筒68至少部分地沿轴向包围该弹性元件70。在导杆72的远离衬套62的端部上设置有止动体74。弹性元件70在止动体74和套筒缺口67的凸肩之间预张紧，从而在机动车回流截止阀10处于关闭位置时，沿关闭方向的力作用于套筒68进而作用于阀盘76。因此假如没有气流穿过阀体65，则阀盘76处于其关闭位置。

导杆72的远离止动体74的轴向端部固定在衬套62的衬套缺口63中。为此衬套缺口63具有第一轴向衬套部分，其例如与导杆72形成压配合并用于保持导杆72。附加于或者替代于压配合，导杆72可以借助于硬焊、焊接或者粘合固定在衬套缺口63中。衬套缺口63的第二轴向衬套部分具有较大的直径，致使其在关闭的阀位置可以接纳套筒68并沿径向包围该套筒。换句话说，套筒68连同衬套62一起伸缩式地构造。

在关闭位置，衬套62保护套筒68的设置在衬套缺口63中的部分不受污染，套筒68保护导杆72的整个引导面75不受污染，这有助于机动车回流截止阀10顺畅地工作。此外套筒缺口67的第二轴向套筒部分69至少部分保地护弹性元件70不受污染。

假如空气沿通流方向90流过阀体65，那么阀盘76根据力平衡从其关闭位置运动出来。沿关闭方向作用的弹性力和沿关闭方向的反向作用的空气压力达成力平衡。弹性元件70例如经过设计，使得其即使在最多五倍重力加速度的动态驱动(fahrdynamisch)力作用下也能可靠地关闭机动车回流截止阀10。为此弹性元件70例如具有0.1N/mm的弹性常数。假如力基于沿通流方向90的空气压力而大于弹性力，则阀盘76从其关闭位置运动出来。否则阀盘76基于弹性力保持处于其关闭位置。

图5示出阀盘76离开其关闭位置。在离开关闭位置时，阀盘76允许气流沿通流方向90穿过阀体65。在阀盘76打开情况下，空气沿通流方向90流过阀体65。假如气流逐渐停止沿通流方向90流动，或者假如气流沿通流方向90的反向流动，则阀盘76重新运动至其关闭位置，或者通过机动车回流截止阀10阻止气流。

在离开关闭位置时，导杆72的引导面75沿径向受衬套62和套筒68的保护而不受污染。在其远离衬套62的端部上，套筒68保护几乎整个导杆72不受污染。尤其是借助于衬套62和套筒68保护导杆72的整个引导面75在任一阀位置处不受污染。

机动车回流截止阀10的各个组件例如可以通过压配合相对彼此固定。替代地或者附加地，这些组件可以彼此焊接或者钎焊在一起，例如借助于硬焊。此外机动车回流截止阀10的这些组件被设计在较高温度情况下应用，例如直至500摄氏度，并且例如由金属尤其是钢构成。机动车回流截止阀10与导杆72基本旋转对称。

本发明不局限于所述实施方式和实施例。这些实施方式例如可以彼此组合。

Claims

1.一种用于保护过滤器不受热废气损害的回流截止阀(10)，具有阀体(65)、阀盘(76)、弹性元件(70)和导杆(72)，其中，所述阀盘(76)具有套筒(68)，所述套筒包围所述导杆(72)，所述阀盘以可沿所述导杆(72)移动的方式导向移动，并且阻止流体沿止流方向(91)流过阀体(65)，反之允许流体流过阀体(65)，其中，所述弹性元件(70)向所述阀盘(76)施加关闭作用力，其中，所述套筒(68)的第一套筒部分(71)以可运动的方式在所述导杆(72)的引导面(75)上导向移动，并且其中，第二套筒部分(69)沿径向环绕所述导杆(72)和所述弹性元件(70)。

2.根据权利要求1所述的回流截止阀(10)，其中，所述第二套筒部分(69)如此构造，即在关闭位置，整个引导面(75)被所述第一套筒部分(71)和所述第二套筒部分(71)覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的回流截止阀(10)，其中，所述引导面(73)和所述导杆(72)能够以流体密封的方式相对彼此运动。

4.根据权利要求1至3之一所述的回流截止阀(10)，其中，所述导杆(72)固定在衬套(62)中，所述衬套如此构造，即在所述阀盘(76)离开关闭位置时，所述导杆(72)的所述引导面(75)被所述第一套筒部分(71)和所述衬套(62)覆盖。

5.根据权利要求1至4之一所述的回流截止阀(10)，其中，在所述阀盘(76)的关闭位置，所述阀盘(76)的密封面(82)与所述阀体(65)的密封面(83)以密封方式协同工作，并且其中，所述阀体(65)的所述密封面(83)和所述阀盘(76)的所述密封面(82)基本平行设置。

6.根据权利要求5所述的回流截止阀(10)，其中，所述导杆(72)垂直于所述密封面(82、83)设置。

7.根据权利要求5或6所述的回流截止阀(10)，其中，所述阀盘(76)具有凸缘，所述凸缘包括所述阀盘(76)的密封面(82)。

8.根据权利要求5至8之一所述的回流截止阀(10)，其中，所述阀体(65)的所述密封面(83)呈环形，并且所述导杆(72)贯穿由所述密封面包围的横截面。

9.根据权利要求5至9之一所述的回流截止阀(10)，其中，所述密封面(82、83)仅具有金属。

10.根据权利要求1至9之一所述的回流截止阀(10)，其中，所述阀盘(76)呈钟形。

11.根据权利要求1至10之一所述的回流截止阀(10)，其中，所述阀体(65)设在管形阀壳体(50)中。

12.根据权利要求1至11之一所述的回流截止阀(10)，其中，所述阀体(65)、所述阀盘(76)、所述导杆(72)、所述弹性元件(72)、所述套筒(68)和/或所述衬套(62)由金属构成。

13.一种用于机动车的过滤装置(11)，具有设置在过滤器腔室(14)中的空气过滤器、分离腔室(16)和废气喷射器(34)，所述废气喷射器与所述分离腔室(16)连接，所述过滤装置还具有根据权利要求1至12之一所述的回流截止阀(10)，所述回流截止阀沿流动方向设置在所述分离腔室(16)和所述废气喷射器(34)之间，所述回流截止阀使得流体从所述分离腔室(16)流向废气喷射器(34)，并且阻止流体从所述废气喷射器(34)流向所述分离腔室(16)。

14.根据权利要求13所述的过滤装置(11)，其中，所述弹性元件(70)设置在所述阀盘(76)的面对所述废气喷射器(34)的一侧。

15.根据权利要求13或14所述的过滤装置(11)，其中，所述弹性元件(70)如此构造，即在所述过滤装置(11)按照规定工作时，所述阀盘(76)允许流体沿通流方向(90)流动，并且使得污物从所述分离腔室(16)中被吹出，阻止流体沿止流方向(91)流动，保护空气过滤器不受热废气损害。