熱氣閥,尤其是egr閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種熱氣閥，它具有殼體，在殼體內(nèi)形成有具有入口和出口的氣體管道；它還具有閥裝置，用于控制通過氣體管道的流體流動(dòng)。該熱氣閥可以是廢氣閥，尤其是廢氣再循環(huán)閥，以下稱為“EGR閥”。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)DE 10 2007 000 217 Al以及US 2007/0095334A1可以知道這種熱氣閥。這些是EGR閥，其具有殼體，在殼體中形成有具有入口和出口的氣體管道；它還具有被構(gòu)造成閥瓣的閥裝置，用來控制通過氣體管道的流體流動(dòng)。殼體具有用來對(duì)殼體進(jìn)行流體冷卻的冷卻管道。氣體管道相對(duì)于殼體被熱屏蔽件屏蔽起來，該熱屏蔽件由比殼體組成材料具有更好熱穩(wěn)定性的材料組成。閥裝置具有位于氣體管道中的封閉體，其被保持在通過軸承能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體中的閥軸上。在根據(jù)DE 10 2007 000 217 Al 了解到的熱氣閥中，殼體為鋁壓鑄產(chǎn)品，屏蔽件由殼體保護(hù)元件形成，被指定為管口，用來保護(hù)殼體中限定流體管道的壁表面。該熱氣閥旨在適用于超過500°溫度的廢氣。殼體保護(hù)元件由耐熱材料組成，例如高級(jí)鋼或耐熱鋼。軸承由金屬襯套構(gòu)成，對(duì)此不用再進(jìn)一步說明，或者由燒結(jié)含油軸承構(gòu)成。
[0003]盡管有相對(duì)于殼體設(shè)置的氣體管道的熱屏蔽，在超過500°高流體溫度的情況下，經(jīng)常發(fā)生進(jìn)入殼體的不能被接受的高熱引入，從而使得尤其是被布置在殼體中或直接靠近殼體的并包含電氣與電子部件的閥軸的驅(qū)動(dòng)裝置被暴露在不能接受的高溫中。
[0004]從WO 2008/144686 Al中獲知一種基本相似的熱氣閥，它不具有對(duì)殼體進(jìn)行流體冷卻的冷卻管道，閥軸通過含有青銅和特氟龍(teflon)的金屬環(huán)或滾珠軸承而被安裝在殼體內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所基于的目的是對(duì)所介紹的類型的一種熱氣閥進(jìn)行改進(jìn)。
[0006]該目的能通過具有權(quán)利要求1所述的特征的熱氣閥達(dá)到。本發(fā)明進(jìn)一步有益的發(fā)展為從屬權(quán)利要求的主題。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的熱氣閥具有殼體，在殼體內(nèi)形成有具有入口和出口的氣體管道。另夕卜，該熱氣閥還具有用于控制通過氣體管道的流體流動(dòng)的閥裝置。殼體有至少一條冷卻管道用于流體冷卻殼體。氣體管道相對(duì)于殼體通過熱屏蔽件來屏蔽。該屏蔽件由比殼體組成材料具有更好熱穩(wěn)定性的材料組成。閥裝置具有位于氣體管道中的封閉體，該封閉體被保持在通過至少一個(gè)軸承安裝在殼體中的閥軸上。該封閉體可被構(gòu)造成閥瓣。閥軸可以橫向地延伸通過氣體管道。閥軸可以能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體中。閥軸在軸承背對(duì)氣體管道側(cè)被彈性體軸密封圈所密封。軸承由具有良好導(dǎo)熱系數(shù)的材料組成。軸承的導(dǎo)熱系數(shù)好，從而使得由位于氣體管道中的熱氣引入到閥軸中的熱以不損壞軸密封圈的彈性體材料的方式通過軸承被消散到殼體和冷卻管道中。組成軸承的材料具有大于120W/(m*K)的導(dǎo)熱系數(shù)，尤其至少為140W/(m.K)。
[0008]本發(fā)明具有如下重要優(yōu)點(diǎn):
[0009].即使提供用于高于500°C的高溫應(yīng)用，尤其是適用于高達(dá)700°C的廢氣高溫，熱氣閥也可被優(yōu)化從而使得其殼體和其驅(qū)動(dòng)單元被暴露在盡可能低的溫度中。
[0010].大大提高了從閥軸到冷卻管道的熱消散。
[0011]?由彈性體組成的軸密封圈僅適用于最高溫度約200°C的“冷應(yīng)用”。因此，迄今為止，它們?cè)跓釟忾y中的使用是不可能的，因?yàn)椋谀抢镆懈叩枚嗟臏囟?。本發(fā)明提供了一種熱氣閥，在該熱氣閥中，軸承背對(duì)氣體管道側(cè)的溫度可以降低至能將只適用于“冷應(yīng)用”的軸密封圈用于相對(duì)于殼體密封閥軸的程度。
[0012].在從氣體管道到軸密封圈相對(duì)短的距離，本發(fā)明能夠?qū)囟葟脑跉怏w管道中流動(dòng)的氣體的700°C降低至在軸密封圈處的不超過200°C。
[0013].彈性體軸密封圈帶來了特別好的閥軸密封。通過本發(fā)明可以大大降低不希望出現(xiàn)的從氣體管道進(jìn)入到引擎艙的廢氣泄露。迄今為止，在傳統(tǒng)類型的熱氣閥中不能夠?qū)崿F(xiàn)這樣低的外部泄露。
[0014]?可以明顯降低閥軸通向驅(qū)動(dòng)裝置的部分的溫度。因此，可以大大降低進(jìn)入到驅(qū)動(dòng)單元中的熱。因此，保護(hù)驅(qū)動(dòng)裝置的電氣及電子部件不受過高溫度的損壞，降低了它們失效的風(fēng)險(xiǎn)。因此，提高了熱氣閥的可靠性。
[0015].氣體管道相對(duì)于殼體的熱屏蔽件由耐熱材料制成，其連同殼體的流體冷卻，這可以允許殼體本身不必由如此好的熱穩(wěn)定性材料制成。因此，殼體可以由輕質(zhì)金屬合金組成，尤其是鋁合金，并可以通過例如壓鑄的方式制成。由此，使得依照本發(fā)明的熱氣閥可以毫無費(fèi)力地制成?？梢员ＷC簡單、成本高效的生產(chǎn)以及高精度。
[0016]由具有良好導(dǎo)熱系數(shù)的材料組成的軸承可以包括石墨、陶瓷或銅。石墨由粉末壓制而成，這種石墨是均質(zhì)的并也被稱為“人工石墨”，它可以適合作為石墨材料。在20°C至400°C的溫度范圍內(nèi)具有120W/(m.K)至200W/(m.K)的導(dǎo)熱系數(shù)以及3.6.10_61/K to4.1.10_61/K的熱膨脹系數(shù)的碳化硅陶瓷例如可適合作為陶瓷材料。
[0017]軸密封圈可以由合成的彈性體組成，尤其是合成橡膠，例如EPDM。在本發(fā)明的實(shí)施例中，閥軸通過熱隔絕材料(優(yōu)選聚酰亞胺，polyimide)的軸套可以相對(duì)于軸密封圈熱隔絕。因此，可以進(jìn)一步降低軸密封圈的溫度載荷。于是，軸密封圈不再需要與閥軸的表面直接接觸，而是可以圍繞被布置閥軸上的軸套。在700°C的廢氣溫度下，可以實(shí)現(xiàn)與軸密封圈接觸的軸套的表面溫度低于200°C，這對(duì)于由EPDM組成的軸密封圈來說永遠(yuǎn)是不重要的。
[0018]在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，冷卻管道在殼體中在軸承的區(qū)域中延伸，尤其是冷卻管道至少部分圍繞著軸承。這樣，可以用特別好的方式將熱流從閥軸經(jīng)過軸承和殼體引導(dǎo)到冷卻管道上，在冷卻管道通過那里循環(huán)的冷卻劑將熱消散掉。由此，進(jìn)一步降低閥軸、軸承以及其后的軸密封圈的溫度。當(dāng)軸承通過壓配的方式被容納在殼體中時(shí)，可以進(jìn)一步提高從閥軸到流動(dòng)在冷卻管道中的冷卻劑的熱消散。
[0019]在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，閥軸和/或封閉體可以由導(dǎo)熱系數(shù)差的材料組成，尤其是鋼。鋼可以是包括鎳和/或鉻的鋼，例如具有材料號(hào)1.4841的鋼。這樣，進(jìn)一步降低通過閥軸到殼體以及到驅(qū)動(dòng)裝置的熱傳導(dǎo)。
[0020]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，軸承的組成材料可以比閥軸的組成材料具有更低的熱膨脹系數(shù)。因此，在工作的過程中隨著溫度的升高，減小軸承與閥軸之間導(dǎo)致間隙泄露的軸承間隙。閥軸與軸承的溫度提升得越高，軸承間隙就變得越小。因此，一方面增加了從閥軸到軸承的熱傳導(dǎo)，以至于熱可以更好地從閥軸上消散。另一方面，通過軸承間隙的泄露被大大的減少了。因此，減少了通過軸承間隙可以到達(dá)軸密封圈的熱氣的量。這使得進(jìn)一步減少了軸密封圈的溫度載荷。
[0021]本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，閥軸可以通過軸承在殼體中分別在氣體管道的兩側(cè)被安裝。由此，可以實(shí)現(xiàn)簡單且可靠的構(gòu)造。尤其在本實(shí)施例中，位于兩個(gè)軸承的區(qū)域中的冷卻管道可以通過溢流管彼此連接起來。這就使得結(jié)構(gòu)簡單，而且能夠通過共用冷卻劑流來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)冷卻管道的冷卻。冷卻管道的入口線可以布置在殼體的容納有閥的驅(qū)動(dòng)裝置的一偵U。采用這種方式，敏感的驅(qū)動(dòng)裝置被布置在殼體的冷卻效果特別好的一側(cè)，冷卻劑的進(jìn)給位于該側(cè)。
[0022]在實(shí)施例中，屏蔽件可以由圍繞氣體管道的壁形成。氣體管道被壁包圍，該壁的材料比殼體的組成材料具有更好的熱穩(wěn)定性?？梢杂射摻M成熱屏蔽件，尤其是壁。采用這種方式的結(jié)果是使得生產(chǎn)非常簡單，而且具有成本效率。氣體管道與殼體之間可以提供有至少一個(gè)氣隙。尤其是，屏蔽件和殼體之間可以提供有至少一個(gè)氣隙。以這種方式，可以保證在攜帶熱氣或廢氣的氣體管道與由例如鋁合金組成的殼體之間具有更好的熱去耦。圍繞氣體管道