專利名稱：閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種閥，該閥具有殼體、環(huán)形的密封構件和能夠移動的關閉構件。
背景技術：
閥被應用，以便控制氣體和液體的體積流?？赡艿膽妙I域為例如汽車的冷卻介質循環(huán)，其中借助冷卻液冷卻汽車發(fā)動機以及將被加熱的冷卻液在必要時用以汽車供暖。 冷卻介質在冷卻或者供暖循環(huán)的不同支路上的分配被能夠電氣觸發(fā)的閥控制。汽車冷卻介質循環(huán)中常規(guī)的閥具有閥殼體、殼體內部的環(huán)形的密封構件和構造為密封錐體的關閉構件。該密封構件經(jīng)由隔筒被對著殼體的止擋壓緊。該關閉構件與可移動的安裝于殼體內部的升降桿連接，通過該升降桿可以將關閉構件貼靠在密封構件上，以便關閉閥。該升降桿此外還固定在拉力彈簧上，該拉力彈簧將從密封構件處拉開關閉構件的力作用于升降桿。為了操縱閥設置有布置在殼體上的軛形件和與升降桿連接的電樞。在電樞和軛形件之間可產(chǎn)生與彈簧力和(通過泵產(chǎn)生的)冷卻介質壓力相反作用的電磁吸引力，由此可以控制閥的打開和關閉。在閥關閉狀態(tài)，電樞和軛形件相互間通常具有剩余間隙。對于閥來說高的冷卻介質溫度會削弱關閉性能。問題尤其是環(huán)形的密封構件的熱膨脹，其軸向組件在閥關閉時導致電樞和軛形件之間的剩余間隙提高。這相關于電磁關閉力的減小，由此閥會具有不密封性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的閥，該閥尤其在高溫時使更好的和更穩(wěn)固的關閉性能成為可能。該目的通過根據(jù)權利要求1和8所述的閥被解決。本發(fā)明進一步的有益的結構形式在從屬權利要求中給出。根據(jù)本發(fā)明提出一種閥，該閥具有殼體、環(huán)形的密封構件和可移動的關閉構件。該密封構件和關閉構件布置在殼體內部。該閥可通過關閉構件貼靠在密封構件上而關閉。該閥的特征在于密封構件的外側的區(qū)域中的空腔，密封構件的一部分在熱膨脹時可容納在該
空腔中。該帶有在外側的區(qū)域中的空腔的閥的設計方案(該外側即環(huán)形的密封構件的(沿徑向)朝外地指向的側面)為密封構件的由溫度引起的變形(體積增長)提供了自由空間，由此可以減少密封構件的軸向膨脹。以這種方式可以減少或避免與軸向變形相關的密封性問題，由此閥具有穩(wěn)固的關閉性能。在優(yōu)選結構形式中，該空腔被設置在密封構件的外側和殼體的與密封構件的外側相對的內側之間。在這種類型的設計方案中，密封構件優(yōu)選地在空腔的區(qū)域中具有密封唇， 該密封唇貼靠在殼體的內側上，由此獲得閥的高密封性。在進一步優(yōu)選的結構形式中，閥此外還具有布置在殼體內部的中空圓柱形的隔
3筒，該隔筒貼靠在密封構件上并且將該密封構件對著殼體的止擋壓緊。以這種方式將密封構件可靠地固定在殼體內部。在進一步優(yōu)選的結構形式中，隔筒僅僅在密封構件的外包圍以及內包圍區(qū)域中貼靠在密封構件上。由此可以避免如下，即，隔筒的熱膨脹(除了密封構件的熱膨脹以外)導致密封構件尤其在內包圍區(qū)域中的削弱密封性能的軸向變形。這種類型的設計方案可以例如利用隔筒實現(xiàn)，該隔筒在鄰接密封構件的區(qū)域中具有階梯形橫截面形狀。環(huán)形的密封構件在這種情況下可以同樣具有帶有上區(qū)段和下區(qū)段的階梯形橫截面形狀，此時在下區(qū)段的外側的區(qū)域中設置有空腔并且還在上區(qū)段的外側的區(qū)域中設置有另外的空腔。此外根據(jù)本發(fā)明還提出一種閥，該閥具有殼體、環(huán)形的密封構件和可移動的關閉構件。密封構件和關閉構件布置在殼體內部。該閥可通過關閉構件貼靠在密封構件上而關閉。該閥的特征為，該環(huán)形的密封構件為0-環(huán)。該密封構件為0-環(huán)的設計方案同樣實現(xiàn)了減少密封構件由溫度引起的軸向膨脹，由此閥具有穩(wěn)固的關閉性能。該0-環(huán)尤其可以具有與常規(guī)的密封構件相比相對小的體積，其結果是相對小的熱膨脹。該0-環(huán)還提供了無需隔筒而固定的可能性，由此可以避免與此相關的問題。在一優(yōu)選結構形式中為固定密封構件提出，將密封構件設置為通過兩組分注塑成型在殼體上的0-環(huán)。以這種方式將該0-環(huán)相對可靠和穩(wěn)定地固定在閥殼體上。


下面根據(jù)附圖進一步解釋本發(fā)明。在示意圖中
圖1為帶有環(huán)形的密封構件和用于密封構件膨脹的空腔的閥的示意性側向剖視圖； 圖2為圖1中閥的下部區(qū)域的示意圖以說明密封構件的徑向膨脹； 圖3為圖1中閥的環(huán)形的密封構件的示意圖以說明軸向膨脹； 圖4為帶有環(huán)形的密封構件和用于密封構件膨脹的空腔的另一種閥的示意性側向剖視圖5為帶有作為密封構件的0-環(huán)的另一種閥的示意性側向剖視圖；并且圖6為圖5中閥的下部區(qū)域的示意圖以說明0-環(huán)的軸向膨脹。
具體實施例方式根據(jù)后面的附圖對能電氣觸發(fā)的閥的可能的設計方案進行描述。例如可以用于汽車冷卻介質循環(huán)中的閥，其特征為穩(wěn)固的關閉性能，該關閉性能本身在閥組件由溫度引起變形時是被確保的。圖1顯示閥100的示意性側向剖視圖。該閥100具有殼體110，該殼體圍成基本上呈中空圓柱形的內部空間105。在例如具有塑料材料的殼體110上設置有下連接口 120和側連接口 122。介質可以通過該非對稱布置的連接口 120、122進入閥殼體的內部空間105。 在汽車的上面描述的冷卻介質循環(huán)方面，例如，下連接口 120用于導入(通過泵輸送的)冷卻液，并且下連接口 122用于導出冷卻液(未示出)。閥100在內部空間105中此外還具有環(huán)形的密封構件140，以下描述為密封環(huán)140，以及與密封環(huán)140共同作用的關閉構件170，該關閉構件構造為密封錐體170。該密封錐體170包括例如金屬材料如黃銅。由彈性可變形材料、例如尤其彈性塑料材料那樣形成的密封環(huán)140在橫截面中在每個面上分別具有帶有下區(qū)段141和較窄的上區(qū)段142的階梯形結構。該上區(qū)段142在密封環(huán)140的內包圍的區(qū)域中在上側具有倒圓的輪廓。在此區(qū)域中可以將密封錐體170如圖1中示出那樣貼靠在密封環(huán)140上，由此閥將100關閉。密封環(huán)140的下區(qū)段141在內包圍的區(qū)域中具有朝下連接口 120方向擴張的形狀。下面還會解釋密封環(huán)140設計方案的進一步細節(jié)。閥100為了將密封環(huán)140固定在殼體110內部而具有貼靠在殼體110的內側上的中空圓柱形隔筒160，該隔筒例如由塑料材料形成。借助該隔筒160將密封環(huán)140對著殼體 100的位于下連接口 120區(qū)域中的止擋115張緊。該隔筒160如圖1表明具有側開口 162， 該側開口與殼體100的側連接口 122協(xié)調，從而使從殼體內部空間105經(jīng)過該連接口 122 流出的體積流成為可能。該隔筒160在鄰接密封環(huán)140的區(qū)段內在橫截面中還具有朝密封環(huán)140方向變寬的形狀。閥100在殼體110的上側上具有連接板185，該連接板利用緊固件像例如螺栓(未示出)固定在殼體Iio上。在連接板185的下側上設置有密封圈180，該密封圈靠在隔筒160 上并且將隔筒160壓向密封環(huán)140，由此引起上面描述的密封環(huán)140對著止擋115壓緊。與密封圈140共同作用的密封錐體170與升降桿171連接或成型在升降桿171上。 該升降桿171可移動地安裝，從而使閥100關閉和打開或者說可以通過閥100控制經(jīng)過連接口 120、122的體積流。在圖1中顯示的位置中閥100關閉，在該位置時密封錐體170貼靠在密封環(huán)140上，從而實現(xiàn)連接口 120、122之間沒有體積流。升降桿171在上側從閥殼體110通過密封圈180出來。密封圈180可以在升降桿 171區(qū)域中構造為密封襯套或者說包括這樣的密封襯套，以便對升降桿執(zhí)行動作時進行密封。該升降桿171在上端與拉緊彈簧195連接，該拉緊彈簧施加將密封錐體170從密封環(huán) 140上拉離以及以此將閥100打開的力到升降桿171上。為了移動升降桿171以及以此朝密封環(huán)140方向移動密封錐體170并且因此關閉閥100，閥100具有軛形件190和電樞191，該二者可以執(zhí)行為基本上呈圓柱體形。在這種情況下，升降桿171在中心位置中通過軛形件190得到導弓丨，并且電樞191在升降桿171的上側區(qū)域中在包圍面上固定在其上。軛形件190被設置在殼體110的上側并且布置或固定在連接板185上，該軛形件在其上側具有錐式的凹口。電樞191在其下側上具有圓錐狀區(qū)段，該圓錐狀區(qū)段在其輪廓中與軛形件190的錐式區(qū)域的輪廓符合。電樞191和軛形件190如此構造，即，在該兩個組件間可以產(chǎn)生電磁吸引力，以便朝軛形件190的方向拉拽固定在升降桿171上的電樞191并且因此使密封錐體170朝密封環(huán)140的方向移動。為了該目的例如可以將電樞191構造為能電氣觸發(fā)的電磁體，并且將軛形件190構造為永久磁體。電樞191和軛形件190之間的電磁力在此作用為與彈簧195 的拉力以及介質或冷卻介質的(通過泵產(chǎn)生并且作用于下面連接口 120的)壓力相反。因此可以通過電磁吸引力或其變化來控制閥100打開和關閉。如圖1中所示，即便在閥關閉狀態(tài)也設置有電樞191和軛形件190間的剩余間隙，以便例如補償構件公差。閥100的優(yōu)點為穩(wěn)固的關閉性能，該關閉性能尤其在高溫或溫度變化以及密封環(huán) 140的與上述溫度變化相關的熱膨脹(體積增加)時被確保。高溫可以由流經(jīng)閥100的介質引起。對于汽車冷卻介質循環(huán)上面提到的情況，可以將使用的冷卻介質加熱至例如大約 110°c的溫度。為了可靠的關閉性能，閥100在密封環(huán)140的外側也就是說(沿徑向)朝外指向的側面的區(qū)域中具有與下密封環(huán)區(qū)段141鄰接的下空腔131和與上密封環(huán)區(qū)段121鄰接的上空腔132。該空腔131、132為密封構件140的由溫度引起的徑向變形提供了自由空間，由此不同于常規(guī)閥，密封環(huán)140的軸向膨脹可以被大程度地抑制。對于下空腔131，在殼體110 內在止擋115的區(qū)域中構造有(徑向)圍繞殼體內側的凹處或槽，該凹處或槽被下密封環(huán)區(qū)段141的一部分填充。以這種方式(作為使用隔筒160的附加方案)可以達到(部分地)固定密封環(huán)的目的。在此，下空腔131的邊界由密封環(huán)140和殼體110的內側形成。而上空腔132的邊界由密封環(huán)140、與密封環(huán)140或密封環(huán)區(qū)段142相對的殼體內側以及附加的、 隔筒160的一部分形成。下密封環(huán)區(qū)段141在外側附加地設有環(huán)繞的密封唇149，該密封唇貼靠在殼體110 的內側上，以便確保閥100的高密封性。以這種方式將下空腔131分為兩個“子空腔”。這種類型的密封唇還可以附加地或選擇性地設置在上密封環(huán)區(qū)段142上(未示出)。空腔131、132如上所述用于在由溫度引起徑向膨脹時容納密封環(huán)140的一部分。 圖2中的閥100的下部區(qū)域的示意性剖視圖中借助下密封環(huán)區(qū)段和上密封環(huán)區(qū)段141、142 的變形表明了這種類型的膨脹，其中放棄示出密封唇149。徑向變形143、144在此可以被容納在空腔131、132中，由此得到密封環(huán)140的相對小的軸向變形。為了說明，圖3示出了在密封環(huán)140熱膨脹時密封環(huán)140發(fā)生的隆起或變形145。 該變形145由于靠外貼靠于密封環(huán)140上的隔筒160而出現(xiàn)在上側，尤其在密封環(huán)140的內包圍的區(qū)域中，因此在該圖示位置時密封錐體170 (在關閉的閥100情況下)貼靠在密封環(huán)140上。該變形145與軸向膨脹A相關，如根據(jù)變位虛線圓所說明的那樣。通過該軸向膨脹A使貼靠在密封環(huán)140上的密封椎體170 (以及借此使升降桿171和與軛形件190相對的電樞191)軸向移動，由此增加了電樞191和軛形件190間的剩余間隙。由于密封環(huán)140的通過空腔131、132提供的徑向熱膨脹可能性的緣故，對于閥100 來說，由溫度引起的變形145并從而軸向移動A是相對小的。與此相反，沒有空腔的常規(guī)閥沒有對密封環(huán)給出這種類型的徑向膨脹可能性，由此發(fā)生基本上更大的軸向變形以及借此使電樞191和軛形件190間的剩余間隙增力卩。然而剩余間隙增加的結果是電磁吸引力減少， 該電磁吸引力減少在常規(guī)閥中可以呈現(xiàn)如此程度，以使閥泄漏。與空腔131、132的應用相關的效果可通過下列示例性的說明得到解釋，這些說明借助對常規(guī)閥以及帶有按照圖1中閥100結構的閥進行的試驗和模擬得到。在溫度從室溫升至110°C時，對于常規(guī)閥(不帶空腔)來說出現(xiàn)軸向膨脹為0. 17mm，然而該膨脹在設計有空腔的閥中僅僅為0. 06mm。通過這種類型的軸向變形最小化可以使電樞和軛形件間的磁力 “提高”大約1.5N。除了為密封環(huán)140提供熱膨脹可能性，閥100的空腔131、132此外還適用于例如減少(尤其隔筒160的)構件公差和密封構件140的與此相關的變形。由于密封環(huán)140通過空腔131、132給出的膨脹或變形可能性，必要時還可以補償密封錐體170和升降桿171的可能的傾斜。圖4示出了另一閥101的示意性側向剖視圖，該閥具有與在圖1中示出的閥100基本上相同的結構。此處對于工作原理以及相應的閥組件的細節(jié)引用上面的設計。閥101具有帶有非對稱布置的連接口 120、122的閥殼體111，該閥殼體圍成中空圓柱形內部空間105。在該內部空間105中布置有可彈性變形的密封環(huán)146，該密封環(huán)通過隔筒161被對著殼體151的止擋壓緊以便固定在殼體111內部。在隔筒161內設置有與連接口 122相一致的開口 162。密封環(huán)146具有帶有下區(qū)段147和較窄的上區(qū)段148的階梯形橫截面形狀。在密封環(huán)146外側同樣設置有下空腔和上空腔131、132，以便為密封環(huán)146 產(chǎn)生徑向熱膨脹可能性并且因此盡可能地壓制按照圖1中的閥100的密封環(huán)146的軸向膨脹。與閥100不同，閥101的殼體111在止擋115區(qū)域中不具有用于下空腔131的環(huán)繞的凹處。因此下空腔131的邊界由密封環(huán)146或密封環(huán)區(qū)段147、殼體內側和附加的隔筒161的一部分形成。在此，密封環(huán)區(qū)段147可以與在圖4中示出一樣重新具有貼靠在殼體內側上的環(huán)繞的密封唇149。此外隔筒161或隔筒161的朝密封環(huán)146方向擴張的下區(qū)段還在下側(在橫截面內)設有階梯，從而使上空腔132僅僅存在于密封環(huán)146和隔筒161之間。隔筒161的下階梯形區(qū)段以及密封環(huán)146的階梯形狀在此實現(xiàn)的是，隔筒161僅僅在外包圍尤其在內包圍的區(qū)域中貼靠在密封環(huán)146上側上。由此可以有效避免隔筒161的由溫度引起的縱向膨脹引起在內包圍區(qū)域中密封環(huán)146的削弱關閉性能的隆起或軸向變形。圖5示出了另一個閥102的示意性側向剖視圖，該閥在結構方面很大程度上與圖1 和圖4的閥100、101 —致。此處對于工作原理以及相應的閥組件的細節(jié)引用上面的設計。該閥102具有帶有非對稱布置的連接口 120、122的閥殼體112，該閥殼體圍成中空圓柱形內部空間105。在該內部空間106內設置有環(huán)形的、可彈性變形的密封構件150， 該密封構件與成型或固定在升降桿171上的密封錐體170共同作用以關閉閥102。可移動地安裝的升降桿171在殼體112上側上出來，殼體112在該上側上利用連接板185和密封圈180封閉。升降桿171在上端與拉力彈簧195連接。為操控閥102而設置有布置在殼體上側上的軛形件190和固定在升降桿171上的電樞191，在該軛形件190和電樞191之間可以產(chǎn)生與彈簧195的拉力以及與介質或冷卻介質的(通過泵產(chǎn)生并且作用于下側連接口 120的)壓力相反的電磁吸引力。與圖1和4中的閥101、102不同，閥102的環(huán)形的密封構件150構造為0_環(huán)。該 0-環(huán)在此被設置在連接口 120的上方區(qū)域中的殼體112內的階梯或凸肩的“邊緣”上。該 0-環(huán)150可以利用相對小的尺寸或利用相對小的體積實現(xiàn)。因此由溫度引起的膨脹(該膨脹與體積大約成比例)并從而軸向變形也是相對小的。0-環(huán)的使用此外還提供了不用隔筒進行固定的可能性，從而避免與隔筒相關的問題，尤其如構件公差和由溫度引起的縱向膨脹，通過該構件公差和縱向膨脹可以使密封構件或密封環(huán)(徑向)變形。為了固定可靠以及穩(wěn)定，0-環(huán)150優(yōu)選的與殼體112 —起通過實施兩組分注塑過程而制造。在此例如將彈性體用于0-環(huán)150，并且將熱塑性塑料用于殼體 112。在圖6中示出了 0-環(huán)150的熱膨脹及其軸向組件A (根據(jù)變位虛線圓表明)以說明0-環(huán)150的使用。借助在帶有按照圖5中閥102的結構的閥上進行的試驗和模擬，相關 0-環(huán)的軸向膨脹在從室溫加熱到110°C溫度的情況下僅僅為0. 02mm,因此該軸向膨脹遠遠小于在常規(guī)閥上得到的0. 17mm的變形(見上)，因此大大避免了電樞和軛形件之間的由溫度引起的磁力減小。 閥的借助附圖描述的結構形式示出了本發(fā)明優(yōu)選的或示例性的結構形式。替代所描述的結構形式可以設想進一步的結構形式，該結構形式可以包括閥的進一步的轉變，其中設置有在環(huán)形的密封構件外側上的空腔或者說使用0-環(huán)密封件。在設置外側的空腔方面，尤其可設想環(huán)形的密封構件，該密封構件(在橫截面中)可以具有與密封環(huán)140、146不同的其它形式。也可以將所提到的閥組件的材料視為示例，該材料可以被其它材料代替。
權利要求
1.具有殼體(100、111)、環(huán)形的密封構件(140、146)和能夠移動的關閉構件(170)的閥，其中密封構件(140、146)和關閉構件(170)布置在殼體內部，并且其中閥能夠通過關閉構件(170)貼靠在密封構件(140、146)上而關閉，其特征在于在密封構件(140、146)的外側的區(qū)域中的空腔(131、132)，密封構件(140、146)的一部分(143、144)在發(fā)生熱膨脹的情況下能夠容納在該空腔中。
2.根據(jù)權利要求1所述的閥，其中空腔(131、132)被設置在密封構件(140、146)的外側和殼體(110、111)的與密封構件(140、146)的外側相對的內側之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的閥，其中密封構件(140、146)在空腔(131)的區(qū)域中具有密封唇(149)，該密封唇(149)貼靠在殼體(110、111)的內側上。
4.根據(jù)前述權利要求之一的閥，此外還具有布置在殼體(110、111)內部的中空圓柱形的隔筒(160、161 )，該隔筒貼靠在密封構件(140、146)上并且將密封構件(140、146)對著殼 #(110,111)的止擋(115)壓緊。
5.根據(jù)權利要求4所述的閥，其中隔筒(161)僅僅在密封構件(146)的外包圍區(qū)域和內包圍區(qū)域中貼靠在該密封構件(146)上。
6.根據(jù)前述權利要求之一的閥，其中環(huán)形的密封構件(140、146)具有帶有下區(qū)段 (141、147)和上區(qū)段(142、148)的階梯形橫截面形狀，其中空腔(131)被設置在下區(qū)段 (141,147)的外側的區(qū)域中并且另外的空腔(132)被設置在上區(qū)段(142、148)的外側的區(qū)域中。
7.根據(jù)前述權利要求之一的閥，此外還具有布置在殼體(110、111)上的軛形件(190) 和與關閉構件(170 )相連的電樞(191)，其中通過電樞(191)和軛形件(190 )之間電磁的相互作用能夠使得電樞(191)朝軛形件(190)的方向移動并從而能夠使得關閉構件(170)貼靠在密封構件(140、146)上。
8.具有殼體(112)、環(huán)形的密封構件(150)和能夠移動的關閉構件(170)的閥，其中密封構件(150)和關閉構件(170)布置在殼體(112)內部，并且其中閥能夠通過關閉構件 (170)貼靠在密封構件(150)上而關閉，其特征在于，該環(huán)形的密封構件為0-環(huán)(150)。
9.根據(jù)權利要求8所述的閥，其中密封構件為通過兩組分注塑成型在殼體(112)上的 0-環(huán)(150)。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的閥，此外還具有布置在殼體(112)上的軛形件(190)和與關閉構件(170 )相連的電樞(191)，其中通過電樞(191)和軛形件(190 )之間的電磁的相互作用能夠使得電樞(191)朝軛形件(190)的方向移動并從而能夠使得關閉構件(170)貼靠在密封構件(150)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有殼體(110、111)、環(huán)形的密封構件(140、146)和能夠移動的關閉構件(170)的閥(100、101)，其中密封構件(140、146)和關閉構件(170)在殼體內部布置(110、111)，并且其中閥(100、101)能夠通過關閉構件(170)貼靠在密封構件(140、146)上而關閉。該閥(100、101)的特征為在密封構件(140、146)的外側的區(qū)域中的空腔(131、132)，密封構件(140、146)的一部分(143、144)在熱膨脹情況下能夠容納在該空腔中。本發(fā)明進一步涉及另一種閥(102)，其中環(huán)形的密封構件為O-環(huán)(150)。
文檔編號F16K1/42GK102472396SQ201080030873
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權日2009年7月8日
發(fā)明者舍內曼 A., 施密德 J., 普費策爾 J., 馬富德 S., 科特拉斯基 T. 申請人:羅伯特·博世有限公司