提升阀装置、罐通风电磁阀和用于提高提升阀密封效率的方法与流程

背景技术：

0、现有技术

1、本发明涉及提升阀装置、罐通风电磁阀和/或罐净化电磁阀以及用于提高提升阀密封效率的方法。

2、根据现有技术，已知各种类型的提升阀设计。通常，为了获得足够的密封效率，这些提升阀必须非常精确地对准和引导。与内燃机的许多提升阀不同，如果提升阀的密封表面位于提升阀的前侧，则情况尤其如此。

3、本发明的目的特别是提供一种具有关于阀门泄漏密封性的有利特征的方法。根据本发明，该目的通过独立专利权利要求的特征来实现，而本发明的有利实施方式和进一步发展可以从从属权利要求中获得。

4、本发明的优点

5、本发明涉及一种提升阀装置，该提升阀装置包括阀杆、提升阀芯，提升阀芯具有密封表面并且与阀杆分开形成，其中提升阀芯优选地可经由阀杆线性致动。

6、建议沿着提升阀芯的关闭方向跟随平行于阀杆的纵向方向的假想线，密封表面在阀杆的前端通过之前通过。通过这种设计，可以实现关于阀门密封性的有利特性。有利地，可以保证提升阀的密封表面在提升阀的阀座上的特别紧密和/或牢固的配合。本发明有利地提供了改进的阀密封稳定性。

7、“提升阀装置”尤其应理解为具有板形或盘形阀塞的阀门或阀门的部件，即通过杆(即阀杆)致动的提升阀芯。优选地，提升阀形成罐通风电磁阀系统的一部分，例如罐通风电磁线圈系统的罐通风阀。然而，在替代装置或系统内的替代应用是可以想象的。优选地，提升阀芯在阀引导件内以线性方式移动，该阀引导件可以是管道、容器或类似物。通常，提升阀芯具有圆形或椭圆形的圆盘形状，然而，可以想到其他圆盘形状，如多边形圆盘形状或凹形圆盘形状。优选地，提升阀芯被布置为靠近阀杆的端部区域。阀杆优选实施为直杆，该直杆尤其具有圆形或椭圆形或不同形状的横截面。特别地，阀杆由电磁铁/磁性致动器系统直接或间接致动。阀杆尤其承载和/或致动提升阀芯。提升阀芯包括密封表面，该密封表面配置成当与阀座相互作用时提供提升阀的密封功能。密封表面尤其位于提升阀芯的前端。密封表面优选地背向阀杆和/或电磁体/磁性致动器系统。密封表面尤其朝向至少基本上平行于阀杆的纵向延伸/方向的方向。优选地，至少在无负载状态下的密封表面位于提升阀芯的表面上，该表面相对于阀杆的纵向延伸/方向至少基本垂直地布置。

8、通过提升阀芯和阀杆彼此独立地形成，特别应理解的是，阀杆和提升阀芯各自是独立的实体和/或部件，例如，它们仅仅作用在彼此上，但不一定是彼此物质结合的。阀杆优选地配置成将提升阀芯推向阀座或远离阀座。此外，还可以想象，阀杆在某种程度上也能够拉动提升阀芯，然而该功能只是次要的或可选的。阀杆的纵向尤其至少基本上平行于阀杆的中心纵向轴线和/或平行于阀杆延伸的主方向延伸。物体的“主要延伸方向”应特别理解为平行于最小几何体的最长边缘的方向，该几何体刚好完全包围物体。阀杆的纵向尤其至少基本垂直于提升阀芯和/或密封表面的主延伸平面延伸。物体的“主延伸平面”应特别理解为平行于最小假想长方体的最大侧表面的平面，该长方体恰好完全包围了结构单元，尤其是穿过长方体的中心。当提升阀芯从阀门的“打开”状态转变为阀门的“关闭”状态时，提升阀芯的关闭方向最好是提升阀芯移动的方向。大多数情况下，关闭方向指向远离提升阀的电磁铁/磁性致动器系统，然而，也可以想到关闭方向指向电磁铁。阀杆在关闭方向上的末端比密封表面更远离电磁铁/磁性致动器系统。当提升阀芯沿关闭方向移动时，提升阀的密封表面朝向阀座移动。在提升阀装置的许多配置中，在提升阀的“打开”配置中，阀杆的前端比密封表面更靠近阀座。阀杆的前端尤其是阀杆的远离电磁体/磁性致动器系统的端部。优选地，当沿着关闭方向观察时，阀杆的前端在密封表面下方接触提升阀。优选地，当沿着关闭方向观察时，阀杆的推动点在密封表面下方。特别是，术语“配置”应理解为专门编程、设计和/或配备。通过“配置”，可以特别理解为对象用于某个功能，该对象在至少一个应用程序和/或操作状态下实现和/或执行该特定功能。

9、此外，提出了提升阀芯可相对于阀杆倾斜，特别是至少高达5°，优选在任何倾斜方向上倾斜，和/或阀杆可相对于提升阀芯倾斜，尤其是至少高至5°，优选在任何倾斜方向上倾斜。通过这种设计，可以实现关于阀门密封性的有利特性。特别地，这种设计有利地允许增加的垂直度公差和/或位置公差，同时仍然提供紧密和安全的阀密封。阀杆和提升阀芯之间的可倾斜性可以有利地补偿一定量的未对准。优选地，至少提升阀芯可相对于阀杆的至少基本上固定的定向倾斜。附加地或替代地，阀杆也具有相对于提升阀芯的某种程度的可倾斜性。优选地，在阀杆和提升阀之间允许的倾斜覆盖至少0°至7°的角度范围，更优选地，至少0°到5°，有利地，在所有可能的倾斜方向上，至少为0°到3°。优选地，提升阀在阀杆和提升阀芯之间提供至少高达7°的倾斜角度的紧密且安全的阀密封，更优选地，至少高达5°的倾斜角，并且有利地至少高达3°的倾斜度。

10、此外，提出了提升阀芯提供用于插入阀杆的端部的接收凹部。通过这种方式，可以有利地实现从阀杆到提升阀芯的有利的力传递。此外，可以有利地实现从阀杆到提升阀芯的力传递的有利方向。所述接收凹部被配置为接收所述阀杆的前端。阀杆的前端优选地接触接收凹部的底部。当沿着关闭方向致动提升阀芯时，阀杆的前端优选地推抵接收凹部的底部。接收凹部优选地在其圆周上完全包围阀杆的端部。接收凹部尤其接收阀杆的整个长度的至少5％，优选地至少10％，更优选地至少15％，并且有利地至少20％。接收凹部尤其接收阀杆的整个长度的至多40％，优选至多35％，更优选至多30％，并且有利地至多25％。接收凹部被布置在提升阀芯内的至少大致中央。

11、当阀杆和提升阀芯通过间隙配合连接时，在提升阀的操作过程中可以确保阀杆与提升阀芯之间的有利倾斜程度，这又可以提高阀密封的密封性。特别地，由于所需的制造精度较低，可倾斜性公差允许降低生产成本/零件成本。接收凹部优选地包括内径，该内径至少在截面上大于阀杆的要插入到接收凹部中的部分的外径。特别是，间隙配合至少是“松动运行”间隙配合、“自由运行”间隙装配或“紧密运行”间隙安装(根据相应的iso定义，例如din en iso 286-1:2019)。

12、此外，当阀杆和提升阀芯的接收凹部的内壁之间的间隙在接收凹部开口处比在接收凹部底部处大时，可以实现阀杆在提升阀芯内的可倾斜性和良好配合之间的有利关系。接收凹部的内径和阀杆的外径之间的差优选地在接收凹部的开口处大于在接收凹部底部处。为了实现这一点，接收凹部的内径优选地从底部朝向开口增大。可替换地或附加地，阀杆的外径可以从底部朝向开口减小。特别地，接收凹部在开口处的内径比接收凹部底部的内径大至少5％，优选地至少10％。特别地，在整个接收凹部上，接收凹部的内径大于阀杆的外径。或者，可以设想的是，朝向接收凹部的底部，接收凹部内径和阀杆外径变得大致相等。特别地，阀杆和接收凹部之间的间隙从接收凹部的底部朝向接收凹部的开口逐渐地并且优选地连续地增加。或者，也可以考虑逐步增加间隙。

13、在这种情况下，当接收凹部的内径在接收凹部的开口处大于在接收凹部底部处时，可以实现提升阀芯和阀杆之间有利的相对倾斜性。此外，通过选择直径增加，可以有利地在某种程度上设置最大可能的倾斜角度。有利地，接收凹部的内壁朝向垂直轴线倾斜至少1.5°，优选至少2°，更优选至少2.5°，特别优选至多3.5°。

14、此外，提出在平行于关闭方向测量的提升阀芯的密封表面和阀杆前端之间的距离大于阀杆最大直径的30％，优选地大于40％，更优选地大于45％。由此，可以有利地实现提升阀的特别好的稳定性和/或特别紧密的阀座。阀杆的最大直径优选地在提升阀芯和阀杆之间的连接区域中测量。

15、此外，提出了在提升阀芯的密封表面和阀杆的前端之间平行于关闭方向测量的距离为密封表面的密封直径的至少5％，特别是密封表面的密封直径的至少7.5％。由此，可以有利地实现提升阀的特别好的稳定性和/或特别紧密的阀座。“密封表面的密封直径”尤其应理解为提升阀关闭时与阀座接触的密封表面部分的最小直径。

16、有利地，提出了接收凹部完全包围阀杆的端部。由此，可以有利地实现可倾斜性的角对称性。接收凹部尤其覆盖阀杆的圆周和末端/前端。阀杆的末端/前端不会在背离电磁铁/磁性执行器系统的一侧从提升阀芯伸出。提升阀芯实施为端盖，特别是阀杆的封闭端盖。

17、此外，提出了提升阀芯的接收凹部形成圆顶形状，该圆顶形状在关闭方向上从提升阀芯的盘状区域突出。由此，可以实现关于稳定性和耐久性的有利特性。圆顶形状优选地在垂直于密封表面布置的方向上从提升阀芯突出。圆顶形状优选地在代表阀杆的直线延伸的方向上从提升阀芯突出。圆顶形状的直径优选地小于形成接收凹部的封套的外径。

18、此外，提出了在平行于闭合方向的方向上，接收凹部具有最大壁厚。因此，可以有利地实现高稳定性和耐久性，特别是因为承受电磁体施加的力的最大部分的壁提供了最大的壁厚度。特别地，接收凹部在闭合方向上的壁厚基本上大于(至少两倍大)接收凹部的在垂直于闭合方向的方向上的平均壁厚。

19、此外，提出了提升阀芯的接收凹部形成管状，该管状在与关闭方向相反的方向上从提升阀芯的盘状区域突出。从而可以实现阀杆的有利引导及其相对于提升阀芯的允许运动。优选地，形成用于插入阀杆的端部的接收凹部的提升阀芯的至少大部分由具有比阀杆中的一个高得多的弹性和/或高得多的柔性的材料制成。优选地，阀杆由金属制成，并且提升阀的至少大部分由塑料制成。尽管阀杆也可以由塑料制成，或者提升阀也可以由金属制成，但与上述相反的情况(提升阀芯＝金属；阀杆＝塑料)也是可以想象的。

20、此外，提出了提升阀装置包括磁性致动器系统，以产生阀杆沿着和/或逆着关闭方向的运动。由此，可以实现关于提升阀的可控性的有利特性。磁致动器系统包括磁性线圈和磁性锚固件，该磁性锚固件通过磁性线圈可以产生的磁场的变化来致动。磁性致动器系统从现有技术中是公知的，并且在此将不进行更详细的描述。

21、进一步提出，当通电时，磁性致动器系统产生力，特别是关闭力或打开力，该力将阀杆推向提升阀芯，提升阀芯又被推向阀座或远离阀座，从而将密封表面压在阀座上或从阀座移除密封表面。从而可以实现具有关闭机构和方向的提升阀，该关闭机构和关闭方向对于许多应用是有利的，并且特别地与大多数内燃发动机提升阀的操作原理显著不同。特别地，关闭力将提升阀芯推向关闭方向。特别地，磁性致动器系统的平均力方向平行于阀杆的关闭方向和/或纵向方向。

22、还提出了磁性致动器系统包括磁性锚固件，该磁性锚固件连接到阀杆的后端。由此，可以实现关于提升阀的可控性的有利特性。阀杆的后端在阀杆的纵向方向上与阀杆的前端相对。阀杆优选地至少摩擦地结合到磁性锚固件上。可替代地或附加地，阀杆可以通过力配合和/或形状配合连接连接到磁性锚固件。磁性锚固件优选地主要由磁性材料，特别是铁磁性材料，例如磁性钢或铁制成。阀杆优选地由至少基本上非磁性的材料制成，例如铝。

23、此外，提出了提升阀装置包括复位单元，该复位单元被配置为将提升阀芯复位到初始位置，特别是在磁性致动器的断电状态下。从而可以实现有利的阀特性。此外，这有利地实现了阀杆和提升阀芯之间的间隙配合。复位单元优选实施为机械复位单元，例如弹簧，例如压缩弹簧。复位单元尤其相对于提升阀芯与阀杆相对设置。优选地，当阀杆被磁性致动器系统强制致动时，复位单元处于最大压缩状态。优选地，当磁性致动器系统的磁性线圈的磁场被去激活时，复位单元处于最大松弛状态。

24、此外，提出了提升阀装置是常开提升阀或常闭提升阀，尤其是常开的提升阀是罐排气电磁阀的更有用的配置。从而可以实现有利的操作特性，特别是取决于各自的应用领域。

25、如果复位单元被实施为支撑在提升阀芯处的复位弹簧，则可以实现特别简单且成本有效的常开或常闭提升阀。特别地，复位弹簧被支撑在提升阀芯的侧面上的提升阀芯处，该提升阀芯还包括密封表面。优选地，密封表面至少基本上围绕和/或包围提升阀芯处的弹簧阀支撑区域。

26、此外，提出了提升阀提供用于插入阀杆的端部的接收凹部，并且其中复位弹簧的至少一部分围绕接收凹部的外侧，并且特别地围绕阀杆的端部分。由此，可以实现提升阀的特别有利的固有稳定性。特别地，复位弹簧围绕和/或环绕在关闭方向上从提升阀芯的盘状区域突出的圆顶形状。特别地，复位弹簧的至少两个360°绕组缠绕在圆顶形状周围，该圆顶形状在关闭方向上从提升阀芯的盘状区域突出。特别地，复位弹簧的直径随着在关闭方向上离提升阀芯的距离而增加。复位弹簧的相对端优选地支撑在提升阀壳体的内壁处。复位弹簧优选实施为锥形弹簧，其锥形顶部朝向提升阀的提升阀芯。

27、此外，提出了复位弹簧在复位弹簧的朝向提升阀芯的端部处，特别是在圆锥形复位弹簧的锥形顶部处的外弹簧直径对应于密封表面的密封直径的至少四分之一，优选至少三分之一的密封表面的密封直径，更优选至少40％的密封表面密封直径。特别地，在复位弹簧的朝向提升阀芯的端部处的复位弹簧的弹簧外径对应于密封表面的密封直径的至多50％，优选地对应于密封表面的密封直径的最多45％，并且最优选地对应着密封表面的密封直径的至多40％。由此，可以有利地实现提升阀的特别好的稳定性和/或特别紧密的阀座。当沿着弹簧轴线从顶部观察弹簧时，“弹簧外径”最好在弹簧钢丝圆周的相对最外侧测量。

28、另外提出，复位单元被配置为保持阀杆相对于提升阀芯的相对纵向位置，特别是在提升阀的“打开”状态下。由此，可以实现提升阀芯，特别是提升阀芯的稳定、可靠和功能性的但仍然可灵活倾斜的设计。复位弹簧将提升阀芯推向阀杆的前端。复位弹簧优选地确保阀杆始终保持在接收凹部内。复位弹簧特别确保阀杆的前端始终保持与接收凹部底部接触。

29、此外，提出了一种具有提升阀装置的罐通风电磁阀和/或罐净化电磁阀。此外，提出在该罐通风电磁阀和/或罐净化电磁阀内，提升阀装置被应用以可控地阻断或打开过滤介质和碳罐之间的流路。从而可以实现对具有高度可靠的阀性能和阀密封性的罐通风电磁阀和/或罐净化电磁阀的有效控制。罐通风电磁阀是蒸发排放控制(evap)系统的一部分，其主要目的是通过阻止汽油蒸汽逃离燃料系统并进入大气来防止对环境有害的燃料系统泄漏。因此，罐通风电磁阀控制通向碳罐的燃油蒸汽管路的打开和关闭。

30、此外，提出了另一种提升阀装置，其包括阀杆、提升阀芯，该提升阀芯具有密封表面并且与阀杆分开形成，其中提升阀芯可经由阀杆致动，并且其中阀杆经由间隙配合可倾斜地连接到提升阀芯。因此，在提升阀的操作过程中，可以确保阀杆和提升阀芯之间的有利倾斜程度，这反过来又可以提高阀密封件的密封性。在这种情况下，再次提出提升阀装置包括复位单元，该复位单元被配置为在任何常规致动状态下保持阀杆相对于提升阀芯的相对纵向位置。由此，可以实现提升阀芯，特别是提升阀的稳定、可靠和功能性的但仍然可灵活倾斜的设计。

31、此外，提出了一种用于提高提升阀密封效率的方法，其中提升阀芯以允许阀杆相对于提升阀芯的密封表面的有限角运动的方式与单独形成的阀杆连接。因此，在提升阀的操作过程中，可以确保阀杆和提升阀芯之间的有利倾斜程度，这反过来又可以提高阀密封件的密封性。

32、本发明的提升阀装置、罐通风电磁阀和/或罐净化电磁阀以及本发明的用于提高提升阀密封效率的方法在此不限于上述或以下所示的应用和实施形式。特别地，为了实现本文所述的功能，根据本发明的提升阀装置，根据本发明的罐通风电磁阀和/或罐净化电磁阀以及根据本发明用于提高提升阀密封效率的方法可以包括与本文提及的数量不同的多个相应元件和/或结构部件和/或单元和/或方法步骤。从属权利要求中描述的特征可以任意组合，只要这不会导致任何矛盾。

技术实现思路