专利名称：阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀，该阀具有壳体、环形的密封构件和能够移动的关闭构件。
背景技术：
阀被应用，以便控制气体和液体的体积流。可能的应用领域为例如汽车的冷却介质循环，其中借助冷却液冷却汽车发动机以及将被加热的冷却液在必要时用以汽车供暖。 冷却介质在冷却或者供暖循环的不同支路上的分配被能够电气触发的阀控制。汽车冷却介质循环中常规的阀具有阀壳体、壳体内部的环形的密封构件和构造为密封锥体的关闭构件。该密封构件经由隔筒被对着壳体的止挡压紧。该关闭构件与可移动的安装于壳体内部的升降杆连接，通过该升降杆可以将关闭构件贴靠在密封构件上，以便关闭阀。该升降杆此外还固定在拉力弹簧上，该拉力弹簧将从密封构件处拉开关闭构件的力作用于升降杆。为了操纵阀设置有布置在壳体上的轭形件和与升降杆连接的电枢。在电枢和轭形件之间可产生与弹簧力和(通过泵产生的)冷却介质压力相反作用的电磁吸引力，由此可以控制阀的打开和关闭。在阀关闭状态，电枢和轭形件相互间通常具有剩余间隙。对于阀来说高的冷却介质温度会削弱关闭性能。问题尤其是环形的密封构件的热膨胀，其轴向组件在阀关闭时导致电枢和轭形件之间的剩余间隙提高。这相关于电磁关闭力的减小，由此阀会具有不密封性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的阀，该阀尤其在高温时使更好的和更稳固的关闭性能成为可能。该目的通过根据权利要求1和8所述的阀被解决。本发明进一步的有益的结构形式在从属权利要求中给出。根据本发明提出一种阀，该阀具有壳体、环形的密封构件和可移动的关闭构件。该密封构件和关闭构件布置在壳体内部。该阀可通过关闭构件贴靠在密封构件上而关闭。该阀的特征在于密封构件的外侧的区域中的空腔，密封构件的一部分在热膨胀时可容纳在该
空腔中。该带有在外侧的区域中的空腔的阀的设计方案(该外侧即环形的密封构件的(沿径向)朝外地指向的侧面)为密封构件的由温度引起的变形(体积增长)提供了自由空间，由此可以减少密封构件的轴向膨胀。以这种方式可以减少或避免与轴向变形相关的密封性问题，由此阀具有稳固的关闭性能。在优选结构形式中，该空腔被设置在密封构件的外侧和壳体的与密封构件的外侧相对的内侧之间。在这种类型的设计方案中，密封构件优选地在空腔的区域中具有密封唇， 该密封唇贴靠在壳体的内侧上，由此获得阀的高密封性。在进一步优选的结构形式中，阀此外还具有布置在壳体内部的中空圆柱形的隔
3筒，该隔筒贴靠在密封构件上并且将该密封构件对着壳体的止挡压紧。以这种方式将密封构件可靠地固定在壳体内部。在进一步优选的结构形式中，隔筒仅仅在密封构件的外包围以及内包围区域中贴靠在密封构件上。由此可以避免如下，即，隔筒的热膨胀(除了密封构件的热膨胀以外)导致密封构件尤其在内包围区域中的削弱密封性能的轴向变形。这种类型的设计方案可以例如利用隔筒实现，该隔筒在邻接密封构件的区域中具有阶梯形横截面形状。环形的密封构件在这种情况下可以同样具有带有上区段和下区段的阶梯形横截面形状，此时在下区段的外侧的区域中设置有空腔并且还在上区段的外侧的区域中设置有另外的空腔。此外根据本发明还提出一种阀，该阀具有壳体、环形的密封构件和可移动的关闭构件。密封构件和关闭构件布置在壳体内部。该阀可通过关闭构件贴靠在密封构件上而关闭。该阀的特征为，该环形的密封构件为0-环。该密封构件为0-环的设计方案同样实现了减少密封构件由温度引起的轴向膨胀，由此阀具有稳固的关闭性能。该0-环尤其可以具有与常规的密封构件相比相对小的体积，其结果是相对小的热膨胀。该0-环还提供了无需隔筒而固定的可能性，由此可以避免与此相关的问题。在一优选结构形式中为固定密封构件提出，将密封构件设置为通过两组分注塑成型在壳体上的0-环。以这种方式将该0-环相对可靠和稳定地固定在阀壳体上。
下面根据附图进一步解释本发明。在示意图中
图1为带有环形的密封构件和用于密封构件膨胀的空腔的阀的示意性侧向剖视图； 图2为图1中阀的下部区域的示意图以说明密封构件的径向膨胀； 图3为图1中阀的环形的密封构件的示意图以说明轴向膨胀； 图4为带有环形的密封构件和用于密封构件膨胀的空腔的另一种阀的示意性侧向剖视图5为带有作为密封构件的0-环的另一种阀的示意性侧向剖视图；并且图6为图5中阀的下部区域的示意图以说明0-环的轴向膨胀。
具体实施例方式根据后面的附图对能电气触发的阀的可能的设计方案进行描述。例如可以用于汽车冷却介质循环中的阀，其特征为稳固的关闭性能，该关闭性能本身在阀组件由温度引起变形时是被确保的。图1显示阀100的示意性侧向剖视图。该阀100具有壳体110，该壳体围成基本上呈中空圆柱形的内部空间105。在例如具有塑料材料的壳体110上设置有下连接口 120和侧连接口 122。介质可以通过该非对称布置的连接口 120、122进入阀壳体的内部空间105。 在汽车的上面描述的冷却介质循环方面，例如，下连接口 120用于导入(通过泵输送的)冷却液，并且下连接口 122用于导出冷却液(未示出)。阀100在内部空间105中此外还具有环形的密封构件140，以下描述为密封环140，以及与密封环140共同作用的关闭构件170，该关闭构件构造为密封锥体170。该密封锥体170包括例如金属材料如黄铜。由弹性可变形材料、例如尤其弹性塑料材料那样形成的密封环140在横截面中在每个面上分别具有带有下区段141和较窄的上区段142的阶梯形结构。该上区段142在密封环140的内包围的区域中在上侧具有倒圆的轮廓。在此区域中可以将密封锥体170如图1中示出那样贴靠在密封环140上，由此阀将100关闭。密封环140的下区段141在内包围的区域中具有朝下连接口 120方向扩张的形状。下面还会解释密封环140设计方案的进一步细节。阀100为了将密封环140固定在壳体110内部而具有贴靠在壳体110的内侧上的中空圆柱形隔筒160，该隔筒例如由塑料材料形成。借助该隔筒160将密封环140对着壳体 100的位于下连接口 120区域中的止挡115张紧。该隔筒160如图1表明具有侧开口 162， 该侧开口与壳体100的侧连接口 122协调，从而使从壳体内部空间105经过该连接口 122 流出的体积流成为可能。该隔筒160在邻接密封环140的区段内在横截面中还具有朝密封环140方向变宽的形状。阀100在壳体110的上侧上具有连接板185，该连接板利用紧固件像例如螺栓(未示出)固定在壳体Iio上。在连接板185的下侧上设置有密封圈180，该密封圈靠在隔筒160 上并且将隔筒160压向密封环140，由此引起上面描述的密封环140对着止挡115压紧。与密封圈140共同作用的密封锥体170与升降杆171连接或成型在升降杆171上。 该升降杆171可移动地安装，从而使阀100关闭和打开或者说可以通过阀100控制经过连接口 120、122的体积流。在图1中显示的位置中阀100关闭，在该位置时密封锥体170贴靠在密封环140上，从而实现连接口 120、122之间没有体积流。升降杆171在上侧从阀壳体110通过密封圈180出来。密封圈180可以在升降杆 171区域中构造为密封衬套或者说包括这样的密封衬套，以便对升降杆执行动作时进行密封。该升降杆171在上端与拉紧弹簧195连接，该拉紧弹簧施加将密封锥体170从密封环 140上拉离以及以此将阀100打开的力到升降杆171上。为了移动升降杆171以及以此朝密封环140方向移动密封锥体170并且因此关闭阀100，阀100具有轭形件190和电枢191，该二者可以执行为基本上呈圆柱体形。在这种情况下，升降杆171在中心位置中通过轭形件190得到导弓丨，并且电枢191在升降杆171的上侧区域中在包围面上固定在其上。轭形件190被设置在壳体110的上侧并且布置或固定在连接板185上，该轭形件在其上侧具有锥式的凹口。电枢191在其下侧上具有圆锥状区段，该圆锥状区段在其轮廓中与轭形件190的锥式区域的轮廓符合。电枢191和轭形件190如此构造，即，在该两个组件间可以产生电磁吸引力，以便朝轭形件190的方向拉拽固定在升降杆171上的电枢191并且因此使密封锥体170朝密封环140的方向移动。为了该目的例如可以将电枢191构造为能电气触发的电磁体，并且将轭形件190构造为永久磁体。电枢191和轭形件190之间的电磁力在此作用为与弹簧195 的拉力以及介质或冷却介质的(通过泵产生并且作用于下面连接口 120的)压力相反。因此可以通过电磁吸引力或其变化来控制阀100打开和关闭。如图1中所示，即便在阀关闭状态也设置有电枢191和轭形件190间的剩余间隙，以便例如补偿构件公差。阀100的优点为稳固的关闭性能，该关闭性能尤其在高温或温度变化以及密封环 140的与上述温度变化相关的热膨胀(体积增加)时被确保。高温可以由流经阀100的介质引起。对于汽车冷却介质循环上面提到的情况，可以将使用的冷却介质加热至例如大约 110°c的温度。为了可靠的关闭性能，阀100在密封环140的外侧也就是说(沿径向)朝外指向的侧面的区域中具有与下密封环区段141邻接的下空腔131和与上密封环区段121邻接的上空腔132。该空腔131、132为密封构件140的由温度引起的径向变形提供了自由空间，由此不同于常规阀，密封环140的轴向膨胀可以被大程度地抑制。对于下空腔131，在壳体110 内在止挡115的区域中构造有(径向)围绕壳体内侧的凹处或槽，该凹处或槽被下密封环区段141的一部分填充。以这种方式(作为使用隔筒160的附加方案)可以达到(部分地)固定密封环的目的。在此，下空腔131的边界由密封环140和壳体110的内侧形成。而上空腔132的边界由密封环140、与密封环140或密封环区段142相对的壳体内侧以及附加的、 隔筒160的一部分形成。下密封环区段141在外侧附加地设有环绕的密封唇149，该密封唇贴靠在壳体110 的内侧上，以便确保阀100的高密封性。以这种方式将下空腔131分为两个“子空腔”。这种类型的密封唇还可以附加地或选择性地设置在上密封环区段142上(未示出)。空腔131、132如上所述用于在由温度引起径向膨胀时容纳密封环140的一部分。 图2中的阀100的下部区域的示意性剖视图中借助下密封环区段和上密封环区段141、142 的变形表明了这种类型的膨胀，其中放弃示出密封唇149。径向变形143、144在此可以被容纳在空腔131、132中，由此得到密封环140的相对小的轴向变形。为了说明，图3示出了在密封环140热膨胀时密封环140发生的隆起或变形145。 该变形145由于靠外贴靠于密封环140上的隔筒160而出现在上侧，尤其在密封环140的内包围的区域中，因此在该图示位置时密封锥体170 (在关闭的阀100情况下)贴靠在密封环140上。该变形145与轴向膨胀A相关，如根据变位虚线圆所说明的那样。通过该轴向膨胀A使贴靠在密封环140上的密封椎体170 (以及借此使升降杆171和与轭形件190相对的电枢191)轴向移动，由此增加了电枢191和轭形件190间的剩余间隙。由于密封环140的通过空腔131、132提供的径向热膨胀可能性的缘故，对于阀100 来说，由温度引起的变形145并从而轴向移动A是相对小的。与此相反，没有空腔的常规阀没有对密封环给出这种类型的径向膨胀可能性，由此发生基本上更大的轴向变形以及借此使电枢191和轭形件190间的剩余间隙增力卩。然而剩余间隙增加的结果是电磁吸引力减少， 该电磁吸引力减少在常规阀中可以呈现如此程度，以使阀泄漏。与空腔131、132的应用相关的效果可通过下列示例性的说明得到解释，这些说明借助对常规阀以及带有按照图1中阀100结构的阀进行的试验和模拟得到。在温度从室温升至110°C时，对于常规阀(不带空腔)来说出现轴向膨胀为0. 17mm，然而该膨胀在设计有空腔的阀中仅仅为0. 06mm。通过这种类型的轴向变形最小化可以使电枢和轭形件间的磁力 “提高”大约1.5N。除了为密封环140提供热膨胀可能性，阀100的空腔131、132此外还适用于例如减少(尤其隔筒160的)构件公差和密封构件140的与此相关的变形。由于密封环140通过空腔131、132给出的膨胀或变形可能性，必要时还可以补偿密封锥体170和升降杆171的可能的倾斜。图4示出了另一阀101的示意性侧向剖视图，该阀具有与在图1中示出的阀100基本上相同的结构。此处对于工作原理以及相应的阀组件的细节引用上面的设计。阀101具有带有非对称布置的连接口 120、122的阀壳体111，该阀壳体围成中空圆柱形内部空间105。在该内部空间105中布置有可弹性变形的密封环146，该密封环通过隔筒161被对着壳体151的止挡压紧以便固定在壳体111内部。在隔筒161内设置有与连接口 122相一致的开口 162。密封环146具有带有下区段147和较窄的上区段148的阶梯形横截面形状。在密封环146外侧同样设置有下空腔和上空腔131、132，以便为密封环146 产生径向热膨胀可能性并且因此尽可能地压制按照图1中的阀100的密封环146的轴向膨胀。与阀100不同，阀101的壳体111在止挡115区域中不具有用于下空腔131的环绕的凹处。因此下空腔131的边界由密封环146或密封环区段147、壳体内侧和附加的隔筒161的一部分形成。在此，密封环区段147可以与在图4中示出一样重新具有贴靠在壳体内侧上的环绕的密封唇149。此外隔筒161或隔筒161的朝密封环146方向扩张的下区段还在下侧(在横截面内)设有阶梯，从而使上空腔132仅仅存在于密封环146和隔筒161之间。隔筒161的下阶梯形区段以及密封环146的阶梯形状在此实现的是，隔筒161仅仅在外包围尤其在内包围的区域中贴靠在密封环146上侧上。由此可以有效避免隔筒161的由温度引起的纵向膨胀引起在内包围区域中密封环146的削弱关闭性能的隆起或轴向变形。图5示出了另一个阀102的示意性侧向剖视图，该阀在结构方面很大程度上与图1 和图4的阀100、101 —致。此处对于工作原理以及相应的阀组件的细节引用上面的设计。该阀102具有带有非对称布置的连接口 120、122的阀壳体112，该阀壳体围成中空圆柱形内部空间105。在该内部空间106内设置有环形的、可弹性变形的密封构件150， 该密封构件与成型或固定在升降杆171上的密封锥体170共同作用以关闭阀102。可移动地安装的升降杆171在壳体112上侧上出来，壳体112在该上侧上利用连接板185和密封圈180封闭。升降杆171在上端与拉力弹簧195连接。为操控阀102而设置有布置在壳体上侧上的轭形件190和固定在升降杆171上的电枢191，在该轭形件190和电枢191之间可以产生与弹簧195的拉力以及与介质或冷却介质的(通过泵产生并且作用于下侧连接口 120的)压力相反的电磁吸引力。与图1和4中的阀101、102不同，阀102的环形的密封构件150构造为0_环。该 0-环在此被设置在连接口 120的上方区域中的壳体112内的阶梯或凸肩的“边缘”上。该 0-环150可以利用相对小的尺寸或利用相对小的体积实现。因此由温度引起的膨胀(该膨胀与体积大约成比例)并从而轴向变形也是相对小的。0-环的使用此外还提供了不用隔筒进行固定的可能性，从而避免与隔筒相关的问题，尤其如构件公差和由温度引起的纵向膨胀，通过该构件公差和纵向膨胀可以使密封构件或密封环(径向)变形。为了固定可靠以及稳定，0-环150优选的与壳体112 —起通过实施两组分注塑过程而制造。在此例如将弹性体用于0-环150，并且将热塑性塑料用于壳体 112。在图6中示出了 0-环150的热膨胀及其轴向组件A (根据变位虚线圆表明)以说明0-环150的使用。借助在带有按照图5中阀102的结构的阀上进行的试验和模拟，相关 0-环的轴向膨胀在从室温加热到110°C温度的情况下仅仅为0. 02mm,因此该轴向膨胀远远小于在常规阀上得到的0. 17mm的变形(见上)，因此大大避免了电枢和轭形件之间的由温度引起的磁力减小。 阀的借助附图描述的结构形式示出了本发明优选的或示例性的结构形式。替代所描述的结构形式可以设想进一步的结构形式，该结构形式可以包括阀的进一步的转变，其中设置有在环形的密封构件外侧上的空腔或者说使用0-环密封件。在设置外侧的空腔方面，尤其可设想环形的密封构件，该密封构件(在横截面中)可以具有与密封环140、146不同的其它形式。也可以将所提到的阀组件的材料视为示例，该材料可以被其它材料代替。
权利要求
1.具有壳体(100、111)、环形的密封构件(140、146)和能够移动的关闭构件(170)的阀，其中密封构件(140、146)和关闭构件(170)布置在壳体内部，并且其中阀能够通过关闭构件(170)贴靠在密封构件(140、146)上而关闭，其特征在于在密封构件(140、146)的外侧的区域中的空腔(131、132)，密封构件(140、146)的一部分(143、144)在发生热膨胀的情况下能够容纳在该空腔中。
2.根据权利要求1所述的阀，其中空腔(131、132)被设置在密封构件(140、146)的外侧和壳体(110、111)的与密封构件(140、146)的外侧相对的内侧之间。
3.根据权利要求2所述的阀，其中密封构件(140、146)在空腔(131)的区域中具有密封唇(149)，该密封唇(149)贴靠在壳体(110、111)的内侧上。
4.根据前述权利要求之一的阀，此外还具有布置在壳体(110、111)内部的中空圆柱形的隔筒(160、161 )，该隔筒贴靠在密封构件(140、146)上并且将密封构件(140、146)对着壳 #(110,111)的止挡(115)压紧。
5.根据权利要求4所述的阀，其中隔筒(161)仅仅在密封构件(146)的外包围区域和内包围区域中贴靠在该密封构件(146)上。
6.根据前述权利要求之一的阀，其中环形的密封构件(140、146)具有带有下区段 (141、147)和上区段(142、148)的阶梯形横截面形状，其中空腔(131)被设置在下区段 (141,147)的外侧的区域中并且另外的空腔(132)被设置在上区段(142、148)的外侧的区域中。
7.根据前述权利要求之一的阀，此外还具有布置在壳体(110、111)上的轭形件(190) 和与关闭构件(170 )相连的电枢(191)，其中通过电枢(191)和轭形件(190 )之间电磁的相互作用能够使得电枢(191)朝轭形件(190)的方向移动并从而能够使得关闭构件(170)贴靠在密封构件(140、146)上。
8.具有壳体(112)、环形的密封构件(150)和能够移动的关闭构件(170)的阀，其中密封构件(150)和关闭构件(170)布置在壳体(112)内部，并且其中阀能够通过关闭构件 (170)贴靠在密封构件(150)上而关闭，其特征在于，该环形的密封构件为0-环(150)。
9.根据权利要求8所述的阀，其中密封构件为通过两组分注塑成型在壳体(112)上的 0-环(150)。
10.根据权利要求8或9所述的阀，此外还具有布置在壳体(112)上的轭形件(190)和与关闭构件(170 )相连的电枢(191)，其中通过电枢(191)和轭形件(190 )之间的电磁的相互作用能够使得电枢(191)朝轭形件(190)的方向移动并从而能够使得关闭构件(170)贴靠在密封构件(150)上。
全文摘要
本发明涉及一种具有壳体(110、111)、环形的密封构件(140、146)和能够移动的关闭构件(170)的阀(100、101)，其中密封构件(140、146)和关闭构件(170)在壳体内部布置(110、111)，并且其中阀(100、101)能够通过关闭构件(170)贴靠在密封构件(140、146)上而关闭。该阀(100、101)的特征为在密封构件(140、146)的外侧的区域中的空腔(131、132)，密封构件(140、146)的一部分(143、144)在热膨胀情况下能够容纳在该空腔中。本发明进一步涉及另一种阀(102)，其中环形的密封构件为O-环(150)。
文档编号F16K1/42GK102472396SQ201080030873
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月29日 优先权日2009年7月8日
发明者舍内曼 A., 施密德 J., 普费策尔 J., 马富德 S., 科特拉斯基 T. 申请人:罗伯特·博世有限公司