热气阀,尤其是egr阀的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种热气阀，它具有壳体，在壳体内形成有具有入口和出口的气体管道；它还具有阀装置，用于控制通过气体管道的流体流动。该热气阀可以是废气阀，尤其是废气再循环阀，以下称为“EGR阀”。
【背景技术】
[0002]根据DE 10 2007 000 217 Al以及US 2007/0095334A1可以知道这种热气阀。这些是EGR阀，其具有壳体，在壳体中形成有具有入口和出口的气体管道；它还具有被构造成阀瓣的阀装置，用来控制通过气体管道的流体流动。壳体具有用来对壳体进行流体冷却的冷却管道。气体管道相对于壳体被热屏蔽件屏蔽起来，该热屏蔽件由比壳体组成材料具有更好热稳定性的材料组成。阀装置具有位于气体管道中的封闭体，其被保持在通过轴承能转动地安装在壳体中的阀轴上。在根据DE 10 2007 000 217 Al 了解到的热气阀中，壳体为铝压铸产品，屏蔽件由壳体保护元件形成，被指定为管口，用来保护壳体中限定流体管道的壁表面。该热气阀旨在适用于超过500°温度的废气。壳体保护元件由耐热材料组成，例如高级钢或耐热钢。轴承由金属衬套构成，对此不用再进一步说明，或者由烧结含油轴承构成。
[0003]尽管有相对于壳体设置的气体管道的热屏蔽，在超过500°高流体温度的情况下，经常发生进入壳体的不能被接受的高热引入，从而使得尤其是被布置在壳体中或直接靠近壳体的并包含电气与电子部件的阀轴的驱动装置被暴露在不能接受的高温中。
[0004]从WO 2008/144686 Al中获知一种基本相似的热气阀，它不具有对壳体进行流体冷却的冷却管道，阀轴通过含有青铜和特氟龙(teflon)的金属环或滚珠轴承而被安装在壳体内。
【发明内容】
[0005]本发明所基于的目的是对所介绍的类型的一种热气阀进行改进。
[0006]该目的能通过具有权利要求1所述的特征的热气阀达到。本发明进一步有益的发展为从属权利要求的主题。
[0007]依据本发明的热气阀具有壳体，在壳体内形成有具有入口和出口的气体管道。另夕卜，该热气阀还具有用于控制通过气体管道的流体流动的阀装置。壳体有至少一条冷却管道用于流体冷却壳体。气体管道相对于壳体通过热屏蔽件来屏蔽。该屏蔽件由比壳体组成材料具有更好热稳定性的材料组成。阀装置具有位于气体管道中的封闭体，该封闭体被保持在通过至少一个轴承安装在壳体中的阀轴上。该封闭体可被构造成阀瓣。阀轴可以横向地延伸通过气体管道。阀轴可以能转动地安装在壳体中。阀轴在轴承背对气体管道侧被弹性体轴密封圈所密封。轴承由具有良好导热系数的材料组成。轴承的导热系数好，从而使得由位于气体管道中的热气引入到阀轴中的热以不损坏轴密封圈的弹性体材料的方式通过轴承被消散到壳体和冷却管道中。组成轴承的材料具有大于120W/(m*K)的导热系数，尤其至少为140W/(m.K)。
[0008]本发明具有如下重要优点:
[0009].即使提供用于高于500°C的高温应用，尤其是适用于高达700°C的废气高温，热气阀也可被优化从而使得其壳体和其驱动单元被暴露在尽可能低的温度中。
[0010].大大提高了从阀轴到冷却管道的热消散。
[0011]?由弹性体组成的轴密封圈仅适用于最高温度约200°C的“冷应用”。因此，迄今为止，它们在热气阀中的使用是不可能的，因为，在那里要有高得多的温度。本发明提供了一种热气阀，在该热气阀中，轴承背对气体管道侧的温度可以降低至能将只适用于“冷应用”的轴密封圈用于相对于壳体密封阀轴的程度。
[0012].在从气体管道到轴密封圈相对短的距离，本发明能够将温度从在气体管道中流动的气体的700°C降低至在轴密封圈处的不超过200°C。
[0013].弹性体轴密封圈带来了特别好的阀轴密封。通过本发明可以大大降低不希望出现的从气体管道进入到引擎舱的废气泄露。迄今为止，在传统类型的热气阀中不能够实现这样低的外部泄露。
[0014]?可以明显降低阀轴通向驱动装置的部分的温度。因此，可以大大降低进入到驱动单元中的热。因此，保护驱动装置的电气及电子部件不受过高温度的损坏，降低了它们失效的风险。因此，提高了热气阀的可靠性。
[0015].气体管道相对于壳体的热屏蔽件由耐热材料制成，其连同壳体的流体冷却，这可以允许壳体本身不必由如此好的热稳定性材料制成。因此，壳体可以由轻质金属合金组成，尤其是铝合金，并可以通过例如压铸的方式制成。由此，使得依照本发明的热气阀可以毫无费力地制成。可以保证简单、成本高效的生产以及高精度。
[0016]由具有良好导热系数的材料组成的轴承可以包括石墨、陶瓷或铜。石墨由粉末压制而成，这种石墨是均质的并也被称为“人工石墨”，它可以适合作为石墨材料。在20°C至400°C的温度范围内具有120W/(m.K)至200W/(m.K)的导热系数以及3.6.10_61/K to4.1.10_61/K的热膨胀系数的碳化硅陶瓷例如可适合作为陶瓷材料。
[0017]轴密封圈可以由合成的弹性体组成，尤其是合成橡胶，例如EPDM。在本发明的实施例中，阀轴通过热隔绝材料(优选聚酰亚胺，polyimide)的轴套可以相对于轴密封圈热隔绝。因此，可以进一步降低轴密封圈的温度载荷。于是，轴密封圈不再需要与阀轴的表面直接接触，而是可以围绕被布置阀轴上的轴套。在700°C的废气温度下，可以实现与轴密封圈接触的轴套的表面温度低于200°C，这对于由EPDM组成的轴密封圈来说永远是不重要的。
[0018]在本发明进一步的实施例中，冷却管道在壳体中在轴承的区域中延伸，尤其是冷却管道至少部分围绕着轴承。这样，可以用特别好的方式将热流从阀轴经过轴承和壳体引导到冷却管道上，在冷却管道通过那里循环的冷却剂将热消散掉。由此，进一步降低阀轴、轴承以及其后的轴密封圈的温度。当轴承通过压配的方式被容纳在壳体中时，可以进一步提高从阀轴到流动在冷却管道中的冷却剂的热消散。
[0019]在本发明一个实施例中，阀轴和/或封闭体可以由导热系数差的材料组成，尤其是钢。钢可以是包括镍和/或铬的钢，例如具有材料号1.4841的钢。这样，进一步降低通过阀轴到壳体以及到驱动装置的热传导。
[0020]在进一步的实施例中，轴承的组成材料可以比阀轴的组成材料具有更低的热膨胀系数。因此，在工作的过程中随着温度的升高，减小轴承与阀轴之间导致间隙泄露的轴承间隙。阀轴与轴承的温度提升得越高，轴承间隙就变得越小。因此，一方面增加了从阀轴到轴承的热传导，以至于热可以更好地从阀轴上消散。另一方面，通过轴承间隙的泄露被大大的减少了。因此，减少了通过轴承间隙可以到达轴密封圈的热气的量。这使得进一步减少了轴密封圈的温度载荷。
[0021]本发明进一步的实施例中，阀轴可以通过轴承在壳体中分别在气体管道的两侧被安装。由此，可以实现简单且可靠的构造。尤其在本实施例中，位于两个轴承的区域中的冷却管道可以通过溢流管彼此连接起来。这就使得结构简单，而且能够通过共用冷却剂流来实现两个冷却管道的冷却。冷却管道的入口线可以布置在壳体的容纳有阀的驱动装置的一侦U。采用这种方式，敏感的驱动装置被布置在壳体的冷却效果特别好的一侧，冷却剂的进给位于该侧。
[0022]在实施例中，屏蔽件可以由围绕气体管道的壁形成。气体管道被壁包围，该壁的材料比壳体的组成材料具有更好的热稳定性。可以由钢组成热屏蔽件，尤其是壁。采用这种方式的结果是使得生产非常简单，而且具有成本效率。气体管道与壳体之间可以提供有至少一个气隙。尤其是，屏蔽件和壳体之间可以提供有至少一个气隙。以这种方式，可以保证在携带热气或废气的气体管道与由例如铝合金组成的壳体之间具有更好的热去耦。围绕气体管道