用於控制氣流的閥、液體分離器、通風系統和具有該閥的內燃機的製作方法

2023-12-04 13:44:01 2

專利名稱：用於控制氣流的閥、液體分離器、通風系統和具有該閥的內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制氣流的閥，例如用於控制曲柄箱和內燃機的吸入管之間的氣流的閥。本發明的閥還涉及用於對曲柄箱以及內燃機的上述示例性應用的液體分離器和通風系統。
背景技術：
例如，本發明用以消除來自內燃機的漏氣的油霧和/或油滴。為此，通常通過屬於通風系統的通風管道將該漏氣從曲柄箱導向到內燃機的吸氣管，通過這種方式再循環到燃燒過程。然而，需要除去先前存留在這些漏氣中的油。這些存留的油可隨著在漏氣中的油霧和/或油滴一起帶走。油分離在所謂的油分離器中實現，因此液體分離器用以從氣體(本文為漏氣)中分 離油霧和/油滴。現有技術中的這類油分離器採用不同方法用以分離油霧或油滴，例如衝擊分離、離心分離等。根據內燃機的運行條件，不同的氣流(每分鐘體積)必須藉助通風系統進行通風。在不同的運行條件下，內燃機的吸氣管和曲柄箱之間的壓差也不同。在吸氣管中為高的低壓的情況下，這可導致曲柄箱通過吸氣被排空。另一方面，吸氣管中太小的壓力或通風管道中的過多的壓力損失導致曲柄箱中的超壓力。然而，曲柄箱中相對於大氣壓的超壓是不允許的。因而，在現有技術中，幾乎在每一個內燃機中，壓力控制閥被布置在通風管道中，壓力控制閥控制通風系統中的壓降從而防止曲柄箱產生不允許的低壓或超壓。如果在吸入側的低壓變得太高，則壓力控制閥關閉，這樣導致通風管道的附加的壓降。對於在吸氣管中只存在小的低壓或者例如通過堵塞布置在此處的油分離器中的一個在通風管道中發生不能接受的高的壓降的情況，在通風管道中布置旁路管道，該旁路管道環繞對應的區域，從而得到油分離器。通過旁路閥關閉使這些分離器，如果分離器的壓力差變得太大時，則這些旁路閥才起作用並且開啟。這些旁路閥例如可以使用彈簧而被預加載。但是，這些旁路閥不具有油分離功能。儘管在漏氣的大體積流存在時無旁路管道的不受控制的系統導致分離器處的高壓損失，並且在漏氣的小體積流存在時，無旁路管道的不受控制的系統導致較低的分離速率，但是具有旁路的通風系統和油分離器的構建要求非常高，因而成本也非常高。尤其需要使這類系統適應於各個內燃機的條件。德國專利103 62 162 B4示出用於內燃機的油分離裝置，該裝置包括多個狹窄的通道。各通道具有缺口，該缺口具有不同的缺口寬度和大的通道截面。通道處的缺口通過這樣的方式形成該缺口作為衝擊型分離器，用於漏氣中攜帶的油。為了控制該閥的通道阻力，穿過缺口的部分的截面面積隨著閥處的壓力差而變化。該現有技術的缺點在於這類閥只可以困難地進行密封，並且很難與各種類型的發動機相適應。它也不能提供簡單的可伸縮性。

發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種液體分離器或閥，該液體分離器或閥僅需要很少的空間，具有少量的部件，且實現旁路功能和液體分離功能。本發明的另一目的在於提供一種使用根據本發明的閥或液體分離器的通風系統和內燃機。根據權利要求I的閥、根據權利要求35的液體分離器、根據權利要求36的通風系統以及權利要求37的內燃機，實現了該目的。在從屬權利要求2至34中給出了根據本發明的閥的優選實施方式。
本發明不局限於從漏氣中分離油霧或油滴，而是通常適用於從氣體中分離液體。根據本發明的閥包括具有閥口的閥座，利用閥閉合件例如閥盤可關閉該閥口。在本文中，該閥口可為單個的連接口或包括多個非連接的口。閥閉合件位於閥支承件上。根據本發明，該閥閉合件本身包括一個氣體通道口或多個氣體通道口，該氣體通道口從閥的壓力側延伸至閥的吸入側。氣體通道口本身作為液體分離器元件。氣體通道口布置在例如閥盤的閥閉合件中，該氣體通道口可以這樣的方式設計即使當閥閉合時，由此例如當閥閉合件位於閥座上時，這些氣體通道口開啟。這些通道口導致氣流可穿過閥，即使當閥閉合時，並且，在通道中或當氣流穿過通道口時，例如油的液體可以被分離。這些口可進一步設置有油分離器元件，以增大液體分離效應。此外，另外的氣體通道口可被布置在閥閉合件中，當閥被閥座關閉時這些氣體通道口閉合，只有當超過閥的壓力側和吸入側之間的特定壓力差時，這些通道口才開啟，使得閥閉合件向上脫離閥座。通過這樣，閥閉合件中的這些另外的氣體通道口開啟，以允許氣體通過。在閥閉合件中也可布置另外的閥通道口，這些閥通道口允許長久地通過氣流，而不考慮閥本身的狀況。此外，在閥座中可布置另外的氣體通道口，在閥處於閉合狀態時，由此當閥閉合件位於閥座上時，這些氣體通道口被閥閉合件關閉，當閥閉合件從閥座上脫離時，這些氣體通道口開啟。例如這些氣體通道口可以為圓柱形通道或圓錐形通道，該圓錐形通道在氣體流動方向上在閥閉合件中或在閥座中收縮，具有圓錐形通道的這些通道的直徑，其最大直徑為
0.5mm至5mm,優選地直徑為0. 9mm至3mm。優選地，閥閉合件和/或閥座由塑料製成，其中熱塑性材料優於熱固性材料。在這種情況下，在閥閉合件和/或閥座的模製期間一體地形成氣體通道口，並且，該氣體通道口的長度/高度主要源於閥閉合件的高度或閥座的高度，其通常介於Imm至15mm之間，優選地介於2mm至15mm之間。也可以由金屬，尤其是金屬板材，特別是由鋼板材製造閥閉合件和/或閥座。這種情況下的氣體通道口可只通過金屬板材中的通道形成，例如該通道被衝壓出。然而，還可以以這樣方式形成具體地具有圓錐形氣體通道口的金屬板材產生收縮凸起，該凸起的端部裂開，即類似於有柄腳的(tanged)鋼板的凸起的製造。利用金屬閥閉合件或金屬閥座，氣體通道口的高度有利地在0.2_至IOmm之間，優選地在0. 5mm至5mm之間。這裡，根據本發明，將旁路閥和流體分離器整合成同一部件，該同一部件同時導致部件的數量減少和小的空間需求。旁路功能與油分離器功能一起被實現。
由於空間需求小和部件數量少，從而節省了大量的成本費用。由於考慮到部件數量少，本發明的閥是可縮放的並且允許模塊化構造，因此根據本發明的閥可適用於各種功能上和結構上的需求。根據關於閥的壓力側和吸入側之間的可容許的壓力差的需要，可使用具有不同數量的氣體通道口的閥閉合件和閥座。此外，各個氣體通道口可設計成具有不同的尺寸，因此允許不同流量的氣體通過。因此，也可以設定這些氣體通道口處的壓力差下降。根據本發明，可對閥閉合件進行彈性預加載，尤其是彈性地安置，尤其在關閉閥的方向上進行預加載。在這種情況下，通過彈簧進行預加載的閥閉合件在閥處的增大的壓力差的情況下從閥座脫離，然後允許圍繞氣體通道口的氣流經過。本發明允許閥閉合件對閥座的規則的壓縮，從而允許平面安置在密封座上。這進一步使旁路閥高度緊密。通過使用彈簧、彎曲梁，作為舌形閥，利用彎曲狀彈簧、利用盤簧、或利用彈性橡膠盤，也可以實現閥閉合件的彈性安置。對於在閥座方向上對閥閉合件進行預加載的彈性裝 置的類型和尺寸的選擇允許對各個情形的屬性和特徵的適用，尤其適用於各個發動機。如果使用漸進式彈簧，則可進一步改善加壓的過程。還可使用遞減式彈簧元件以實現所期望的加壓過程。由於部件數量少和歸因於功能原理的簡單的機械構造，可例如使用卡扣配合進行各個部件的組裝，尤其彈簧，而不需要任何焊接過程等。因此，根據本發明的閥的組裝過程非常簡單且費用經濟。將閥閉合件彈性地安置在閥座上的另外的可行性來自於使用閥盤作為閥閉合件，該閥盤連接在閥口外側的閥座上或連接至閥口外側的閥座。在連接之間的區域，該區域可同心地圍繞閥閉合件和閥口，該閥閉合件可包括口，尤其是狹縫，在超過閥的壓力側和吸入側之間的預定的壓力差後，該口使閥盤的中央部分從閥口脫離。當閥盤從閥閉合件脫離並且由於氣體通道口開啟另外的氣體通道路徑(例如旁路)時，與盤簧類似的閥盤的安置導致口(例如狹縫)開啟。優選地，這些狹縫成形為圓弧部分，該圓弧部分同心地環繞閥口。為了根據壓力側和吸入側之間的壓力差使閥盤多步驟脫離和附加的旁路口(例如狹縫)多步驟開啟，該閥盤還可包括具有這類口的多個區域，該區域彼此徑向間隔。根據口的設計，閥盤的最中央部分從閥口的脫離首先與旁路口給定的第一穿孔區的開啟同時發生。利用閥的壓力側和吸入側之間的進一步增大的壓力差，閥盤的較大區域從閥口上脫離，且開啟安置於離閥盤的中心更遠的另外的穿孔區。在旁路間隙處的分離效果可通過改變閥閉合件的尺寸和旁路間隙的寬度之間的比率而設定。利用小間隙和大閥盤，即使在旁路狀況下，在旁路間隙處發生油霧和油滴的分離。利用小的閥盤和大的旁路間隙，儘管氣體待經過的旁路閥的整個截面可以與先前示例中的相同，但分離效果較差。根據本發明，可以將液體分離器插入到氣體通道口中或與氣體通道口成形作為一個整體。在閥處於正常的閉合條件下時，這些液體分離器元件利用關閉的閥而導致液體分離的改善，例如改善油霧分離和油滴分離。可將液體分離元件布置在全部的氣體通道口中或僅部分的氣體通道口中。然而，還可以將分離元件布置成緊接在各個氣體通道口之後，即在吸入側。為此，設置衝擊板或織網，在穿過氣體通道口後，在衝擊板或織網處例如油滴和油霧的液體可以被分離。與噴嘴類似，此處的氣體通道口形成區域，在該區域中氣體被加速到較高的速度且適於有效的液體分離。還可以將這類液體分離元件例如衝擊板或織網相對於氣體流動方向布置在旁路口後面，從而即使在旁路狀況下，仍產生一定的液體分離性能。根據本發明的閥可以被用作例如另外部件中的元件，例如作為插入閥蓋中的油分離器閥。螺旋元件，如以德國專利10 2004 037 157 Al中描述的方式實現的螺旋元件，作為液體分離元件，該液體分離元件可被插入到氣體通道口或與氣體通道口成形為一個整體。與德國專利10 2004 037 157 Al中示出的液體分離器元件相類似，用在本發明中的液體分離元件可包括至少一個螺旋部分，該螺旋部分的螺旋面與氣體通道口的內壁一起形成用於氣體的螺旋流動路徑。該螺旋部分的長度可小於或等於螺旋部分的一半螺距，並且在這一情況下該螺旋部分可與壁元件形成為一個整體。
根據本發明，還可以將兩個這樣螺旋部分布置在一個氣體通道口範圍內，相對於氣體行進方向，一個螺旋部分位於另一個之後。因此，對於流動阻力的最小化有利的是連續的螺旋部分顯示出相同的方向。對於改善分離性能有利的是連續的螺旋部分顯示出相對的方向。如果在氣體通道口中的一個通道口中，將兩個螺旋部分或更多個螺旋部分相對於氣體行進方向接連布置，則在氣體流動路徑中朝前布置的螺旋部分的螺旋面的出口側邊緣和緊隨其後的螺旋部分的螺旋面的入口側邊緣可相對彼此旋轉，優選地以0°、45°、90°或135°旋轉。在下文中，描述了根據本發明的閥和液體分離器的一些示例，尤其是這些被用在發明的通風系統和內燃機中的閥和液體分離器的一些示例。相同或相似的附圖標記用於相同或相似的元件，以便不解釋這些附圖標記的第二用途或另外的用途。


在下面的示例和圖中，將以組合的方式示出本發明的一些獨特的改進，然而這些改進中的各個改進和這些元件中的每一元件同樣代表本發明的改進，並且獨立於各個示例中的其他元件。圖中示出圖I至圖6為本發明的各種實施方式；圖7為在不同的彈簧剛度或具有用於安置閥盤的固定的閥閉合件下，隨著根據如圖I所示的本發明的閥處的體積流量變化的壓降；和圖8至圖17為本發明的各種其他實施方式。
具體實施例方式圖Ia示出了閥1，該閥I包括基板或閥座7。該閥座7包括閥口 6，如果給定閥I的壓力側2和吸入側3之間壓力差，則閥口氣體可穿過閥口 6從該閥的第一壓力側2流至閥的第二吸入側3。如果必要，則通過閥盤4關閉閥口 6。該閥盤4位於閥座7上。在圖I中，通過閥支撐件5上的彈性盤簧8支撐閥盤，該閥支承件包括氣體通道口 9。利用作為壓力彈簧的盤簧8，在與閥口相對的方向上對閥盤進行預加載，從而使閥盤4在超過在壓力側2和吸入側3之間的特定壓力差之後，僅僅向上脫離閥座7且開啟閥口 6。也可以在無預加載的情況下安裝彈簧，從而使在閥閉合條件下的未壓縮彈簧的高度精確地與閥盤4和閥支撐件5之間的距離相一致。將通道口 9布置在閥盤的支撐件5中，從而使沿著箭頭A到達的氣體可以通過閥口 6和閥支撐件5中的通道口 9，在箭頭B的方向上流動。同時，箭頭的方向指示著曲柄箱通風管道的縱向方向，所示的閥I可以側向齊平的方式整合到曲柄箱通風管道中。根據本發明，閥盤4包括氣體通道口 10a、IOb和10c，通過通道口 10a、IOb和10c，甚至在閥I關閉的狀態下，氣體可從壓力側2流至吸入側3，進而穿過閥盤的支撐件5的通道口 9。這些通道口 10a、10b和IOc利用壓力側2和吸入側3之間的低壓力差和將要經由閥傳送的氣體的小體積的流動，提供了壓力側2和吸入側3之間的通道。假定在這些通道口 10a、10b和IOc中管道的整個截面積減少，則這些通道口還可用為噴嘴，這些噴嘴獨立地提供液體分離功能，尤其是油分離功能。圖Ib不出處於開啟狀態的閥I的相同的實施方式，然而出於一些原因，口 IOb已 經封堵。箭頭指示氣體流經口 IOa和IOc以及閥的旁路口 12。通過將獨立的液體分離器元件IlaUlb和Ilc布置在氣體通道口 10a、10b和IOc中，可改進根據本發明的實施方式。上述螺旋部分或這些螺旋部分的序列適合於液體分離器元件IlaUlb和11c。當然，這些分離器元件可以與閥盤4形成為一個整體。利用在通道口 10a、IOb和IOc中布置附加的液體分離器元件lla、Ilb和11c，實現了在閥I的關閉狀態下閥I改進的分離性能。通過布置可調節數量的氣體通道口，可實現使根據本發明的閥的簡單模塊適應於特殊發動機或特殊氣流的各個特徵，包括無分離器元件和布置可調節數量的氣體通道口，附加的分離器元件可布置在該氣體通道口中或者該氣體通道口具體形成為閥盤4中的分離器元件。圖2b不出一個實施方式，其中分離器兀件沒有被布置在通道口 10a、10b和IOc中，而是布置在旁路口 12的區域。板18以整裝的方式環繞閥盤，使得利用開啟的閥，至少部分氣體穿過旁路並且流過板18的表面上方。此處的板18設計成兩層可透過的織網層18b位於不可透過的層18a上。織網層18b環繞地布置在板層18a的壁上，且沿著間隙型旁路口 12。此處，通過使載油氣體沿著板18的表面流動，並且穿過織網18b的表面層，而實現分離。儘管對於閥盤4的導向來說可以是，該板可以平齊的方式鄰近閥盤4，但是在該實施方式中的板18與織網層18b保持小的距離，從而即使具有完全負載的織網層18b，仍然可以存在通道。圖3a示出了根據如圖I所示的本發明的閥I的另一實施方式。然而，在這裡，閥盤的支撐件5設計成沒有通道口 9。閥盤的支撐件5現在成形作為穩定的可透過的織網或篩網，從而支撐件5本身作為液體分離器元件。使支撐件5布置在氣體通道口 10a、10b和IOc後面，以便已經經過氣體通道口 10a、IOb和IOc並且已經在氣體通道口 10a、IOb和IOc被加速的氣流對支撐件5產生衝擊作用，這樣，當液體流經支撐件5時，可以將液體從該氣流中分離出去。圖3b示出前面實施方式的變型，其中用於閥盤的支撐件5包括層5a(該層對於氣體和液體不可透過)以及可透過的層5b，例如織網，其方向朝向氣流。載油的氣體流動至該可透過的層5b且進入該可透過的層5b。在該織網5b中分離出顆粒，氣體再次進入閥I的內腔3。與前面的實施方式不同，由於閥盤的支撐件5是不可透過的，因此氣體的進一步傳輸並不是穿過通道口 10a、10b和IOc在氣體行進方向B上繼續進行，而是在與方向B垂直的方向B』上進行。在圖4a中，以這樣一種方式改變圖3a的實施方式將另外的液體分離器元件15沿著行進方向布置在氣體通道口 10a、IOb和IOc的後面，即位於氣體通道口 10a、IOb和IOc的吸入側。例如，該另外的液體分離器元件15為衝擊板或織網。代替單個另外的液體分離器元件15，也可給各個氣體通道口或單組的氣體通道口提供不同的液體分離器元件，或根本不提供液體分離器元件。圖4a中示出的另外的液體分離器元件15還可利用盤簧16彈性地位於閥支撐件5上。根據穿過通道口 10a、10b和IOc的氣體速度和氣流的量，分離器元件15受壓頂著彈簧16而遠離氣體通道口 10a、10b和10c。這導致分離器元件15與閥盤4和氣體通道口 10a、IOb和IOc的距離可變。因此，可根據氣體體積流量來控制分離器元件15導致的分離程度 和壓力損失。由於在該實施方式中，彈簧8、彈簧16以及板15的尺寸可以獨立於彼此選擇，因此可以特別簡單地且以多種方式縮放。圖4b示出與圖4a表示的閥類似的另一變型。在該閥I中，分離器元件15藉助彈簧沒有獨立地被安置。分離器元件15藉助連接杆17相當長久地固定在閥盤4處，從而元件4和元件15之間的距離沒有變化。這使得該閥與設計為衝擊型分離器的分離器元件一起使用，其中，在氣體通道口 10a、10b和IOc中的加速與在衝擊板15上的衝擊相互作用。如同根據圖3a和圖3b的實施例中的板5 —樣，該板15也可以設計成可透過的或不可透過的一層或多層。圖5示出另一個實施方式，其中以這樣一種方式補充根據圖4c的實施方式將另外的分離器元件lla、llb和Ilc獨立地布置在氣體通道口 10a、10b和IOc中或與氣體通道口 10a、IOb和IOc布置成一個整體。因此，在氣體通道口 10a、IOb和IOc中和布置在氣體通道口 10a、10b和IOc後面的另外的分離器元件15中發生雙重液體分離。圖6示出了另一個閥的剖面圖，該圖在原理上與圖I中的閥I的構造一致。然而，在圖5中，閥盤4沒有通過盤簧進行預加載，而是利用彈性金屬舌片8』進行預加載，金屬舌片8』本身與閥座7連接。在該實施方式中，閥盤4也可從閥7中向上脫離，但在閥座7的方向上進行預加載。此處，必須注意金屬舌片8』不必完全覆蓋閥盤，且不必關閉氣體通道口 10a、IOb和10c。而是,金屬舌片8，可僅僅為一個或多個狹窄的金屬舌片8』，其僅在剖面圖中看起來覆蓋氣體通道口 10a、10b和10c。在側翼區域的彈性為必不可少的因素。圖7示出了圖I的閥I的壓力下降的過程，測量了四個不同的閥。一方面，已經測量具有固定安置的閥(圖中為「沒有彈簧」)。隨著氣流體積的增大，在閥處的壓降急劇增大。其它的三個閥包括如圖I中的彈性的、可移動的安置，其中選擇了具有不同彈簧剛度的彈簧8。如圖7中很明顯，對於具有彈性安置的閥，隨著氣流體積的增大，壓降開始增大，然而，對於具有固定的閥盤的閥，限制了壓降的進一步增大。通過使閥盤4向上脫離閥座7，且釋放閥口 6和閥盤4之間的間隙實現該限制，這導致閥盤4的旁路。從圖7可以看出，當使用最低彈簧剛度為0. 2N/mm的彈簧時，在氣體體積流量為601/min處發生閥盤的向上脫離，然而在使用具有較高彈簧剛度(0. 5N/mm或I. ON/mm)的彈簧時，在氣體體積流量為801/min至1001/min處發生向上脫離。因此，通過選擇合適的彈簧，便選擇了閥的特徵。圖8以三個分圖A、B和C示出根據本發明的閥I的另一個變型。圖8中的示意圖示出剖視圖，但是相對於彈簧8為俯視圖。該閥I具有閥座，該閥座包括兩個分元件7a和7b。閥座包括中央元件7a，當閥關閉時閥閉合件安置於中央元件7a上。通過彈簧8在閥座元件7a的方向上對閥閉合件進行預加載。該閥座包括另一元件7b,該元件7b包括壁18,在壁18的內側引導閥座4。閥閉合件的元件7b包括氣體通道口 20a和20b，該通道口 20a和20b長久開放，並且允許氣流在箭頭A的方向上和箭頭B』的方向上經過閥。在這些導致氣流截面減小的通道口 20a和20b中，氣流攜帶的液體例如油被分離。閥閉合件4本身包括氣體通道口 10a』和10b』，由於閥盤4位於閥座的元件7a上，因此在閥I處於關閉狀態時，這些通道口 10a』和10b』關閉。在圖8A中示出這種狀態。當閥I的壓力側2和吸入側3之間的壓力差超過預定極限時，閥閉合件4逆著彈簧8的預加載從元件7a向上脫離，這樣開啟通道口 10a』和10b』作為另外的氣體流動路徑。
如果閥I的壓力側2和吸入側3之間的壓力差進一步增大且限制了預定極限，則閥盤4受壓逆著彈簧的預加載而脫離閥座7b到這樣一種程度，即在閥盤4和閥座元件7b的壁18之間產生另外的旁路口 12，另外的氣體可流動穿過該旁路口 12。如在圖Sc中所示。利用閥I的這樣一種布置和設計，可實現閥I的多級轉換行為。在圖9中示出與圖8基本相似的閥1，然而，其中為了進一步增大液體分離效應，將分離器元件lla』和lib』插入如上所述的通道口 10a』和10b』中。在通道口 20a』和20b』中，也插入液體分離器元件21a和21b，以增大液體分離效率和液體分離速率。一方面，圖9A和圖9B中的示意圖分別涉及一種狀況，其中閥I被關閉(與圖8A對應的圖9A)和閥完全開啟(與圖8C對應的圖9B)。圖10示出了根據本發明的另一閥1，其中閥座7設計成一體件且包括壁18。閥閉合件4在壁18中被引導。當閥關閉時閥閉合件位於閥座7上，在該區域中，通道口 10a』和10b』布置在閥盤4中作為氣體通道口。在閥I處於關閉狀態時，如圖IOA所示，這些口被閥座7關閉。此外，將通道口 IOa和IOb布置在閥閉合件4中。這些通道口定位在閥口 6的內側，從而使這些通道口對於氣體的行進來說長久開啟，即使在閥I關閉時。因此，在關閉的閥I的壓力側3和吸入側3之間的低壓力差的情況下，這些通道口使氣體沿著箭頭A和箭頭B 』行進。圖IOB示出相同的閥I，然而在壓力側3和吸入側3之間具有增大的壓力差，其中閥盤4已經從閥座7脫離，但閥盤4仍然在閥座7的壁18的範圍內被引導。此處，通道口10a』和10b』附加地開啟以用作在箭頭A』方向上的氣體通道，使得在閥盤處的壓降整體減少且體積流量增大。圖IOC示出具有完全開啟的閥盤4的閥I的狀態。閥盤4逆著彈簧8的作用力從閥座7b脫離到這樣的程度，即，閥盤4的周緣和壁18之間的氣體通道A』形成另外的環形口 12，作為旁路口。圖11示出根據本發明的另一示例，該示例總體示出與圖10中的閥類似的結構。然而，現在基本將閥閉合件的通道口 IOa和IOb布置在閥口 6的外側。然而，在通道口 IOa和IOb區域的閥座7包括通道口 20a和20b，它們與通道口 IOa和IOb—起形成從閥I的壓力側2到吸入側3的氣體路徑，即使在閥I關閉時，即，當閥閉合件4位於閥座7上時。為了增大分離效果，油分離元件21a布置在通道口 20a中，且油分離元件21b布置在通道口 20b中。圖IIA示出將閥I最大程度地被關閉時的狀態。然後，僅有通道口 20a、IOa和20b、IOb分別作為氣體通行的口。儘管如此，這裡已經進行了有效的液體分離。在圖IlB中示出這樣的狀態閥盤4從閥座7脫離至最大程度。然後，不僅通道口10a』和10b』開啟作為沿著箭頭A』(圖IOB中示出這種方式)的氣流路徑，而且在壁18和閥盤4之間的另一環形旁路口 12也開啟，作為沿著箭頭A』的氣體通道。圖Ilb的示圖與圖IOc中的閥的示圖相對應。圖12不出根據本發明的另一個閥。與圖8不出的閥相似，閥座由以中央兀件7a和邊緣元件7b形式的兩個部分構成。這裡，閥口 6包括同心口 20a的形狀，該同心口 20a 圍繞中央元件7a。邊緣元件7b包括壁18，該壁18用於引導閥閉合件4。該閥閉合件4包括多個通道口 IOa和10b，這些口布置在閥口 6的區域中且因此在閥的任何狀態下開啟作為沿著箭頭A (見圖12A)的氣體通道。通道口 IOa和IOb在與口 20a同心的線上可具有獨立的、細長的環形部分。圖12A示出處於最大閉合條件下的閥1，即，當只有通道口 IOa和IOb處於開啟狀態時。圖12B示出閥1，當壓力側2和吸入側3之間的壓力差超過第一預定壓力時，使得閥閉合件4逆著彈簧8的預加載從閥座7a和7b脫離。在中央的閥座元件7a的區域中，閥閉合件4示出另外的通道口 10a』和10b』，這些通道口位於元件7a上，因此，如果閥關閉至最大程度時，如圖12A所示，則該元件7a關閉通道口 10a』和10b』。當閥閉合件4從閥座7a和7b脫離時，如圖12B所示，則通道口 10a』和10b』對於在箭頭A』方向上的氣流開啟。在圖12B中，閥閉合件由閥座元件7b的壁18附加地引導。如果閥的壓力側2和吸入側3之間的壓力差超過第二預定值時，閥閉合件4逆著彈簧8的預加載從閥座7a和7b脫離至這樣的程度在閥閉合件4的周緣和壁18之間開啟另外的環形旁路口 12，通過該環形旁路口 12，氣體可在箭頭A』的方向上從壓力側2流動至吸入側3。在這種條件下，閥開啟至最大程度，如圖12C所示。通過在氣體行進方向上選擇彈簧8的載荷偏移線以及壁18的長度，可對該閥(以與圖8至圖11描述的閥I相同的方式)調節閥的壓力側2和吸入側3之間的壓力差，在該壓力差時，氣體通道口開啟，在此處為通道口 10a』和10b』，在另一壓力差時，口 12也開啟。圖13以分圖A的俯視圖和分圖B的剖面圖示出根據本發明的另一閥I。圖13A示出閥閉合件4的俯視圖，而圖13B示出沿著圖13A中的線C-C剖開的閥閉合件。閥座7包括中央閥口 6，該閥口 6被閥閉合件4所覆蓋。閥閉合件4具有緊固區19，該緊固區19徑向地沿周向安置，利用該緊固區19，將閥閉合件4安裝至閥座7或安裝在閥座7上。在中央區域，相對於緊固區19，閥閉合件4通過區域14中的臺階14進行預加載，閥閉合件4包括通道口 10a、10b和10c，這些通道口對從壓力側2到吸入側3的氣體通道長久開啟。這些通道口確定通過閥的主要氣流，並且通過限制通道口 10a、IOb和IOc中的流動截面，這些通道口提供了基本的液體分離。在臺階14內的中央區域位於凸緣24上，該凸緣以這樣方式布置該凸緣在氣流方向上從閥座7伸出並且環繞閥口。當閥I閉合時，閥閉合件4位於凸緣24上，使得只有通道口 10a、10b和IOc開啟作為穿過閥I的通道。在閥閉合件4的臺階狀的區域14中，布置狹縫作為圓弧部分，該狹縫圍繞通道口IOb的中心或閥口 6的中心同心布置。這些狹縫在閥閉合件4中通過衝孔或切割(例如雷射切割)而製造，因此長久地示出為口。當超出壓力側2和吸入側3之間的預定的壓力差時，閥閉合件4的中央區域從凸緣24脫離，這導致狹縫開啟作為旁路口 12。因此，這些狹縫導致具有中央區域的閥閉合件4與盤簧類似，布置在閥座7上，同時由於處於脫離時的狹縫12的口，保證旁路功能以及同時的液體分離。圖14示出了閥閉合件4的另一示例。很明顯，狹縫12提供了狹縫之間的橋形件的彈簧效應以及由本身提供旁路功能，該狹縫比圖13的閥閉合件4中的狹縫12具有較少的數量但較長的長度。圖15包括圖15A的俯視圖和圖15B的剖面圖，在圖15B中示出另一類似的閥1，在圖15A中示出該閥I的閥閉合件4。 在中央區域的閥閉合件包括口 IOa和10b，口 IOa和IOb長久開啟作為氣體通道。這些口被具有臺階13的區域14a中的第一組狹縫12a圍繞。在超過閥I的壓力側2和吸入側3之間的第一壓力差時，該具有口 IOa和IOb的中央區域從閥座7和凸緣24脫離，以便狹縫12a被釋放、開啟且釋放旁路口用於氣流。在閥口 6的外側的該組狹縫12a由提到的氣體通道口 10a』、10b』等所圍繞。在閥I的最大閉合狀態下，這些狹縫位於閥座7上，由於閥閉合件4位於凸緣24上，因此這些狹縫並不對氣流開啟。另一組狹縫12b更遠地、徑向地沿周向位於氣體通道口 10a』和10b』的外側，當超過壓力側2和吸入側3之間的另一較高的壓力差時，該狹縫12b開啟並且從閥座7脫離包括通道口 10a』和10b』的中央區域，同時釋放另外的旁路口 12b用於氣流。圖16示出類似於圖15中的閥I的另一閥1，其中將長久開啟的氣體通道口 10a、IOb和IOc布置在區域14a中的第一組狹縫內的中央區域，並且，其中另外的非長久開啟的氣體通道口 10a』、10b』布置在區域14a中的第一組狹縫與區域14b的第二組狹縫之間。在圖16中，在這樣的條件下描述閥I :由於壓力側2和吸入側3之間的足夠高的壓差，狹縫區14a和狹縫區14b之間的區域已經從閥座7脫離，從而已經釋放通道口 10a』和10b』。利用區域14a中的臺階13a和區域14b中的臺階13b,也實現了閥I的逐步開啟特性。圖17以分圖A、分圖B、分圖C和分圖D不出根據本發明的四個另外的閥。在圖17中示出一個閥，該閥構造為類似於與圖Ia中的閥。與圖Ia中的所示的閥對照，該閥座7具有另外的氣體通道口 IOc和10d，該通道口 IOc和IOd長久開啟，而不依賴於閥或閥口 6的開啟狀態。這些通道口 IOc和IOd與通道口 IOa和IOb —起提供即使在閥閉合時，由此當閥閉合件4位於閥座7上時，總是確保穿過閥I的最小通道。圖17B示出閥1，該閥構造成類似於圖15或圖16中的閥。該閥座也具有凸緣24，但是在圖17B中該凸緣24具有角度。在閥I處於閉合狀態時，指向閥閉合件4的成角度的區域的上表面作為閥閉合件4的安置區域。如果閥閉合件4完全位於凸緣24的安置表面上，則僅有通道口 10a、IOb和IOc對氣體通道開啟。與圖15和圖16形成對照，但與圖17A類似，閥閉合件4未安置在閥座7上，而是安置在閥支撐件5上，閥閉合件4與閥支撐件5分離。該閥支承件包括通道口 9，氣體可穿過該通道口 9朝向吸入側輸送。閥支撐件5本身包括成直角伸出的凸緣24，該凸緣24的外沿位於閥閉合件4上。閥閉合件4的另一設計對應於圖15和圖16的設計，尤其是對於狹縫區14a和14b。如果閥閉合件4現在從凸緣24的表面脫離，則另外的氣體通道口 10a』和10b』開啟作為氣體通道。另外，在凸緣24和閥閉合件4之間可形成氣流，該氣流沿吸入側3的方向環繞閥支撐件5。在這兩種情況下，旁路路徑對氣流開啟。在圖17C中示出與圖17B相似的閥I。與圖17B形成對照，圖17C中的閥並沒有示出開啟狀態，而是閉合狀態，其中閥閉合件4位於凸緣24的成角度的區域的表面上，從而使口 10a』和10b』閉合且不可再利用用於閥支撐件5的旁路的氣體路徑。圖17D示出另一閥1，該閥I在很大程度上與圖17B和圖17C中的閥一致。與圖17B和圖17C中的閥形成對照，凸緣24示出無角度區域。更確切些，閥閉合件位於凸緣24的端部上。此外，閥閉合件不包括在閥口 6的區域的外側的通道口，這些通道口根據閥I的 開啟狀態開啟或閉合。布置在閥閉合件4中的通道口 10a、IOb和IOc長久開啟，且保證最少的氣體從閥I的壓力側2穿過閥口 6、通道口 10a、10b和IOc以及口 9至吸入側3。
權利要求
1.一種閥(1)，用於控制從所述閥的壓力側(2)至吸入側(3)的氣流，所述閥(I)具有閥座(7)、閥閉合件(4)和閥支撐件(5)，該閥座(7)具有至少一個從所述壓力側(2)至所述吸入側(3)的通道口以作為閥口(6)，所述閥閉合件(4)尤其為閥盤(4)，所述閥口能夠由所述閥閉合件(4)閉合，所述閥閉合件(4)彈性安置在所述閥座上，其特徵在於所述閥閉合件(4)包括一個或多個從所述閥(I)的壓力側(2)至吸入側(3)的氣體通道口(10a、10b、10c)。
2.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於在所述閥(I)閉合時，一個、多個或全部所述氣體通道口(10a、10b、IOc)開啟用作從所述壓力側(2)至所述吸入側(3)的氣體通道，並且尤其布置成相對於所述氣體行進方向鄰近所述閥口(6)。
3.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於在所述閥(I)閉合時，對於從所述壓力側(2)至所述吸入側(3)的氣體通道，一個、多個或全部所述氣體通道口(10a』、10b』、10c』)關閉，並且，尤其布置成相對於所述氣體行進方向不鄰近所述閥口(6)。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於所述閥座除了包括所述閥口(6)之外，還包括至少一個另外的氣體通道口(20a、20b)。
5.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於在所述閥(I)閉合時，一個、多個或全部所述另外的氣體通道口(20a、20b)開啟用作從所述壓力側(2)至所述吸入側(3)的氣體通道，並且尤其橫向地布置在所述閥閉合件(4)的外側，所述閥閉合件(4)布置在所述閥座(7)上。
6.根據前述兩項權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於在所述閥(I)閉合時，對於從所述壓力側(2)至所述吸入側(3)的氣體通道，一個、多個或全部所述另外的氣體通道口(20a、20b)關閉，並且尤其布置成鄰近於所述閥閉合件(4)且被所述閥閉合件(4)關閉。
7.根據前述三項權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於以這樣方式將一個、多個所述另外的氣體通道口(20a、20b)布置成相對於所述氣體行進方向鄰近於所述閥閉合件該氣體通道口(20a、20b)與布置在所述閥閉合件(4)中的氣體通道口(10a、10b、10c)中的一個通道口形成連接的氣體通道路徑。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於所述閥閉合件(4)包括支承件(19)，利用該支承件(19)將所述閥閉合件(4)固定在所述閥支撐件(5)上，例如固定在所述閥座(7)的作為閥支撐件(5)的區域中，並且所述閥閉合件包括在所述閥支承件(19)和所述閥口(6)之間的區域和/或所述閥口(6)的區域中的狹縫(12a、12b)。
9.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於所述狹縫成形為圓弧部分，該圓弧部分同心地圍繞所述閥口(6)延展。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於所述閥座包括至少一個壁(18)，該壁(18)至少部分沿著打開和/或閉合方向圍繞所述閥閉合件(4)並且形成用於所述閥閉合件(4)的引導件。
11.根據前述權利要求所述的方法(I)，其特徵在於所述壁(18)以氣密的方式圍繞所述閥閉合件(4)。
12.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於所述閥閉合件(4)以在所述閥(I)的閉合方向上以預加載的方式安置在所述閥支撐件(5 )上。
13.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於一個、多個或全部所述氣體通道口包括第一液體分離器元件(lla、llb、llc)或被成形為第一液體分離器元件(11a、lib、lie)。
14.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於一個、多個或全部所述第一液體分離器元件(lla、lib、lie)均包括用於氣體和分離的液體的公共出口。
15.根據前述兩項權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於在具有所述液體分離器元件(I la、I Ib、I Ic )的全部、多個或一個氣體通道口中，螺旋部分與所述壁一體地布置成所述第一液體分離器元件或作為所述氣體通道口( 10a、10b、10c)中的插入件，該螺旋部分的螺紋面與所述氣體通道口的內壁一起形成用於氣體的螺旋氣體流動路徑。
16.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於所述螺旋部分的長度小於或等於所述各個螺旋部分的螺距的一半。
17.根據前述兩項權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於至少兩個螺旋部分 在氣體流動方向上接連布置在一個、多個或全部所述氣體通道口(10a、10b、10c)中。
18.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於在具有接連布置的螺旋部分的一個、多個或全部所述氣體通道口( 10a、10b、IOc)中，至少兩個接連布置的螺旋部分的旋轉方向是相反的。
19.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於在氣體流動方向上的所述閥(I)的吸入側上，第二液體分離器元件(15)布置成位於至少一個、多個或全部所述氣體通道口之後。
20.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於所述第二液體分離器元件(15)為衝擊型分離元件，尤其是衝擊板、織網等。
21.根據前述兩項權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於一個、多個或全部所述第二分離器元件(15)以相對於各個所述氣體通道口(10a、10b、10c)距離可變地移動。
22.根據權利要求19至21中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於以這樣一種方式對一個、多個或全部可移動的所述第二分離器元件(15)進行預加載當超過所述閥的壓力側和吸入側之間的預定壓力差時，將所述第二分離器元件(15)從所述氣體通道口(10a、10b、10c)移開。
23.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於以預加載的方式安置的所述第二分離器元件(15)是利用壓力彈簧(16)進行安置的。
24.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於所述氣體通道口具有相同的流動阻力或各個不同或分組不同的流動阻力。
25.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於一個、多個或全部所述氣體通道口設計成噴嘴。
26.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於以這樣的方式對所述閥閉合件(4)進行預加載當超過所述閥(I)的壓力側(2)和吸入側(3)之間的預定的壓力差時，所述閥(I)開啟。
27.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於當超過第一預定的壓力差時，在所述閥座(7)中和/或所述閥閉合件(4)中的至少一個另外的氣體通道口，尤其在所述閥閉合件(4)中或所述閥座(7 )或所述壁(18 )與所述閥閉合件(4)之間的間隙(12 )開啟，具體地是環狀間隙(12)開啟。
28.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於當超過大於所述第一預定的壓力差的第二預定的壓力差時，在所述閥閉合件(4)中或在所述閥座(7)或所述壁(18)與所述閥閉合件(4)之間的另外的間隙(12)，尤其為另外的環狀間隙(12)開啟。
29.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於所述閥閉合件(4)利用壓力彈簧(8)進行安置。
30.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於所述壓力彈簧(8)在壓縮時的載荷變形曲線和所述閥的開啟具有漸進的過程。
31.根據前述權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於在所述閥口和所述閥出口之間的間隙之後的氣體的流動方向上，沿著所述閥口(6)和所述閥閉合件(4)之間的所述間隙或沿著所述閥口(6)和/或所述閥閉合件(4)的邊緣，安置另外的分離器元件，具體地為衝擊型元件,例如衝擊板、織網等。
32.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於一個、多個或全部所述另外的分離器元件以相對於所述閥口(6)的距離可變地移動。
33.根據前述權利要求所述的閥(1)，其特徵在於一個、多個或全部可移動的所述另外的分離器元件以這樣的方式進行預加載當超過所述閥(I)的壓力側(2)和吸入側(3)之間的預定的壓力差時，所述另外的分離器元件從所述閥口(6)移開。
34.根據前述兩項權利要求中的任一項所述的閥(1)，其特徵在於所述預加載地安置的另外的分離器元件是利用壓力彈簧進行安置的。
35.一種用於從氣體中分離液體的液體分離器，具體地用於從內燃機的漏氣中分離油的液體分離器，其特徵在於具有根據前述權利要求中的任一項所述的閥(I)。
36.一種用於內燃機的曲柄箱的通風系統，該內燃機具有用於漏氣的通風管道，該通風管道從所述曲柄箱通至所述內燃機的吸氣管，其特徵在於為了控制所述通風管道中的氣流，將根據權利要求I至34中的任一項所述的閥和/或根據權利要求35所述的液體分離器布置在所述通風管道中。
37.一種內燃機，該內燃機具有曲柄箱和用於給發動機供給用以燃燒的空氣的吸氣管，其特徵在於具有根據前述權利要求所述的通風系統。
全文摘要
本發明涉及一種用於控制氣流的閥，例如所述閥用於控制在曲柄箱和內燃機的吸氣管之間的氣流。本發明還涉及一種液體分離器，以及一種用於曲柄箱的上述示例性應用的通風系統和一種內燃機。
文檔編號B01D45/10GK102822459SQ201180014840
公開日2012年12月12日 申請日期2011年1月20日 優先權日2010年1月20日
發明者弗朗西斯科·齊塔羅薩, 貝恩德·斯帕司 申請人:萊茵茲-迪茲通斯-有限公司