ВСТАВНОЙ КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ СИСТЕМЫ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Российский патент 2015 года по МПК F02M25/07 F16K11/02 

Настоящее изобретение относится к клапанным узлам систем рециркуляции отработавших газов (РОГ) и, более конкретно, к клапанному узлу, который может быть легко собран и установлен в системе РОГ.

Управление работой системы РОГ в двигателях внутреннего сгорания осуществляется клапаном РОГ. Клапан системы РОГ дозирует количество рециркулируемых отработавших газов, которые могут быть введены в двигатель. Клапан системы РОГ осуществляет управление входными и выходными потоками.

Как показано на фиг. 1, клапан 10 системы РОГ, выполненный в форме картриджа (вставки), обычно содержит привод 12 и шток 14 клапана с двумя клапанными тарелками 16, 18. Как можно видеть на фиг. 1, клапан 10 установлен в кожухе 20 клапана выпускного коллектора или в корпусе клапана системы РОГ двигателя, который должен иметь клапанные седла 22, представляющие собой вставки или выполненные в корпусе с использованием механической обработки. Клапанные тарелки 16, 18 показаны в открытом положении. Такое устройство обеспечивает регулирование потоков в трехкамерной системе РОГ, причем клапан может управлять потоками в двух впускных каналах 24, 26, которые соединяются для формирования одного выпускного канала 28. Такая конструкция не обеспечивает полного использования импульсов давления потока отработавших газов в системе турбонагнетателя или в системе РОГ.

В изобретении предлагается решение в форме вставного четырехкамерного клапана системы РОГ.

В соответствии с изобретением вставной клапан содержит: привод клапана; шток клапана, отходящий от привода клапана и имеющий две клапанные тарелки, расположенные на штоке на некотором расстоянии друг от друга; и каркас (клетку), содержащий множество продольных планок, которые соединены первым и вторым кольцевыми узлами, представляющие собой кольцевые элементы.

В соответствии с изобретением каркас состоит из двух продольных сопрягающихся частей. Разделение каркаса по продольной оси обеспечивает конфигурацию "створок раковины", которая упрощает сборку клапана. Сопрягающиеся части каркаса обеспечивают возможность установки штока клапана на привод клапана и упрощают сборку каркаса вокруг штока клапана и клапанных тарелок, т.е. упрощается сборка клапана, имеющего линейно перемещаемый шток клапана с двумя клапанными тарелками.

В соответствии с изобретением на каждом кольцевом узле сформировано клапанное седло для одной из клапанных тарелок. Таким образом, исключается необходимость механической обработки для формирования клапанных седел в кожухе клапана.

В соответствии с изобретением каркас может содержать третий кольцевой узел, соединяющий продольные планки и расположенный между первым и вторым кольцевыми узлами, и на третьем кольцевом узле установлен уплотнительный диск, обеспечивающий разделение каркаса в продольном направлении. Уплотнительный диск может быть сформирован из двух частей, каждая из которых прикреплена к одной из сопрягающихся частей каркаса, причем при соединении сопрягающихся частей две части уплотнительного диска соединяются для формирования диска.

В соответствии с изобретением кольцевые узлы могут иметь посадочные места для уплотнительных колец, формируемые на внешней круговой поверхности каждого кольцевого узла. Узел может также содержать уплотнительное кольцо, установленное на каждом посадочном месте. Уплотнительные кольца прижимаются к внутренним стенкам кожуха клапана, сформированного в выпускном коллекторе или в корпусе клапана системы РОГ, и, таким образом, обеспечивают уплотнения в кожухе клапана для герметичного разделения четырех камер клапана.

Для повышения прочности конструкции или для улучшения посадки и уплотнения каркаса в кожухе клапана могут обеспечиваться дополнительные кольцевые узлы.

В соответствии с изобретением каркас может содержать четыре кольцевых узла, причем торцевой кольцевой узел обеспечивает жесткость каркаса.

В изобретении также предлагается способ сборки вставного клапанного узла для клапана системы рециркуляции отработавших газов, включающий стадии, на которых:

обеспечивают привод клапана;

прикрепляют к приводу клапана шток клапана, отходящий от привода клапана в продольном направлении, причем на штоке клапана имеются две клапанные тарелки, расположенные на некотором расстоянии друг от друга;

устанавливают на привод клапана первую часть каркаса, имеющую множество продольных элементов, соединенных по меньшей мере первым и вторым полукольцевыми элементами, на каждом из которых имеется сформированная на нем часть клапанного седла для одной из клапанных тарелок, причем каркас частично охватывает шток клапана и клапанные тарелки; и

устанавливают на привод клапана вторую часть каркаса, имеющую множество продольных элементов, соединенных по меньшей мере первым и вторым полукольцевыми элементами, на каждом из которых имеется сформированная на нем часть клапанного седла для одной из клапанных тарелок, причем первая и вторая части каркаса соединяются, охватывая шток клапана и клапанные тарелки, а полукольцевые элементы соединяются, формируя клапанные седла.

Изобретение можно будет лучше понять из нижеприведенного подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - вид сечения известной конструкции клапанного узла и трехкамерного клапана системы РОГ;

на фиг. 2 - вид сечения клапанного узла и четырехкамерного клапана системы РОГ по настоящему изобретению;

на фиг. 3 - вид сбоку клапанного узла по настоящему изобретению;

на фиг. 4 - вид уплотнительного диска, который может быть установлен в клапанном узле;

на фиг. 5 - разобранный клапанный узел, показанный на фиг. 3.

На фиг. 2 приведен вид сечения клапанного узла 100 системы РОГ, установленного в четырехкамерном клапане 50 системы РОГ по настоящему изобретению. На фиг. 3 показан клапанный узел, извлеченный из выпускного коллектора или из корпуса клапана системы РОГ.

Кожух 50 клапана, сформированный в выпускном коллекторе или в корпусе клапана системы РОГ, содержит два впускных канала 52, 54, для рециркулируемых отработавших газов и всасываемого воздуха, и два выпускных канала 56, 58. Клапанный узел 100 делит кожух 50 клапана на четыре камеры 60, 61, 62 и 63.

Клапанный узел 100 содержит привод 102 клапана, шток 104 клапана, соединенный с приводом клапана и отходящий от него, а также две клапанные тарелки 106, 108, установленные на штоке клапана на некотором расстоянии друг от друга.

В соответствии с настоящим изобретением клапанный узел 100 содержит каркас (клетку) 120, который охватывает шток 104 клапана и клапанные тарелки 106, 108. Каркас 120 прикреплен к приводу 102 клапана с использованием любого известного средства. Каркас 120 сформирован продольными элементами 122, проходящими параллельно или по существу параллельно штоку 104 клапана. Продольные элементы 122 соединены кольцевыми элементами 124, отстоящими в радиальном направлении на некотором расстоянии от штока 104 клапана. В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 2 и 3, показано пять кольцевых элементов 124а - 124е, однако их может быть и меньше.

Каркас 120 содержит по меньшей мере два кольцевых элемента, которые снабжены клапанными седлами (указаны ссылочными обозначениями 124b и 124d) для взаимодействия с клапанными тарелками 108 и 106, соответственно, для герметизации частей кожуха 50 клапана. На фиг. 2 тарелки 106, 108 клапанов показаны в открытом положении, а когда шток 104 клапана перемещается направо, тарелка 108 клапана садится в клапанное седло, сформированное на кольцевом элементе 124b, для герметизации камеры 60 и предотвращения прохождения потока отработавших газов из впускного канала 52 в камеру 61 и выпускной канал 56. Аналогично, тарелка 106 клапана садится в клапанное седло, сформированное на кольцевом элементе 124d, для герметизации камеры 63 и предотвращения прохождения потока отработавших газов из впускного канала 54 в камеру 62 и выпускной канал 58.

В рассматриваемом варианте в кольцевом элементе 124 с используется уплотнительный диск 130, показанный на фиг. 4, для разделения с герметизацией камеры 61 от камеры 62. Когда в каркасе 120 установлен уплотнительный диск 130, формируются два прохода для потока: один проход, содержащий впускной канал 52, камеры 60, 61 и выпускной канал 56, и второй проход, содержащий впускной канал 54, камеры 62, 63 и выпускной канал 58. В уплотнительном диске 130 имеется расположенное по центру отверстие 132 для прохождения в нем штока 104 клапана с возможностью свободного перемещения. Необходимость использования уплотнительного диска 130 зависит от схемы прохождения потока через корпус 50 клапана.

Каркас 120 снабжен желобками 128, сформированными на внешних поверхностях продольных элементов 122 и кольцевых элементов 124 для установки и удерживания уплотнительных колец 140 для уплотнения каркаса в кожухе 50 клапана. Как показано на фиг. 2, уплотнительные кольца 140 прижимаются к стенкам кожуха клапана для обеспечения уплотнения между кольцевыми элементами 124 каркаса и стенками кожуха 50, так чтобы обеспечивать формирование в каркасе камер 60, 61, 62 и 63.

Как показано на фиг. 5, каркас 120 клапанного узла разделен в продольном направлении на две части 120а, 120b. Каждая часть 120а, 120b имеет полуцилиндрическую форму, соответствующую форме круговых клапанных тарелок, и эти части могут быть собраны таким образом, чтобы они охватывали шток 104 клапана и клапанные тарелки 106, 108, формируя двустворчатую оболочку. В этом случае облегчается сборка клапанного узла. Части 120а и 120b соединяются на сопрягающихся продольных элементах 123, 125 (продольные элементы на противолежащей стороне частей, не видимые в этой проекции, также будут сопрягаться). В случае использования уплотнительного диска 130 он также будет разделен на две части (показано линией 134 на фиг. 4), причем части диска будут установлены в каждой из двух частей 120а, 120b каркаса.

Изобретение описано в заявке на примере предпочтительных вариантов и используемых компонентов, однако специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть сделаны замены эквивалентными компонентами и конструкциями без выхода за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой.

Изобретение может быть использовано в системе рециркуляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Четырехкамерный вставной клапанный узел содержит привод (102) клапана, шток (104) клапана, который отходит в продольном направлении от привода (102) клапана и на котором имеются две клапанные тарелки (106), (108), отстоящие на расстоянии друг от друга, и каркас (120), прикрепленный к приводу (120) клапана и отходящий от него в продольном направлении. Каркас (120) включает первый и второй кольцевые элементы (124b) и (124d), на каждом из которых сформировано клапанное седло для одной из клапанных тарелок (106) и (108). Каркас (120) выполнен с возможностью разделения вдоль продольной оси на две части. Раскрыт способ сборки вставного клапанного узла. Технический результат заключается в упрощении сборки клапанного узла. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Четырехкамерный вставной клапанный узел, содержащий:
привод клапана;
шток клапана, который отходит в продольном направлении от привода клапана и на котором имеются две клапанные тарелки, отстоящие на некотором расстоянии друг от друга; и
каркас, прикрепленный к приводу клапана и отходящий от него в продольном направлении, причем каркас включает первый и второй кольцевые элементы, на каждом из которых сформировано клапанное седло для одной из указанных клапанных тарелок, и каркас выполнен с возможностью разделения вдоль продольной оси на две части.

2. Клапанный узел по п.1, в котором каркас содержит множество продольных элементов, прикрепленных к приводу клапана и отходящих от него, причем эти продольные элементы соединены первым и вторым кольцевыми элементами.

3. Клапанный узел по п.2, содержащий третий кольцевой элемент, соединяющий продольные элементы и расположенный между первым и вторым кольцевыми элементами, причем третий кольцевой элемент содержит установленный в нем уплотнительный диск.

4. Клапанный узел по п.3, в котором уплотнительный диск сформирован из двух частей, так что одна часть прикреплена к каждой сопрягающейся части каркаса, причем при соединении сопрягающихся частей две части уплотнительного диска также соединяются.

5. Клапанный узел по п.2, в котором продольные элементы параллельны штоку клапана.

6. Клапанный узел по п.1, в котором первый и второй кольцевые элементы включают по одному посадочному месту для установки уплотнительных колец, сформированному на периферийной круговой поверхности кольцевого элемента, и уплотнительные кольца установлены на этих посадочных местах.

7. Способ сборки вставного клапанного узла для клапана системы рециркуляции отработавших газов, включающий стадии, на которых:
обеспечивают привод клапана;
прикрепляют к приводу клапана шток клапана, отходящий от привода клапана в продольном направлении, причем на штоке клапана имеются две клапанные тарелки, расположенные на некотором расстоянии друг от друга;
устанавливают на привод клапана первую часть каркаса, имеющую множество продольных элементов, соединенных по меньшей мере первым и вторым полукольцевыми элементами, на каждом из которых имеется сформированная на нем часть клапанного седла для одной из клапанных тарелок, причем каркас частично охватывает шток клапана и клапанные тарелки; и
устанавливают на привод клапана вторую часть каркаса, имеющую множество продольных элементов, соединенных по меньшей мере первым и вторым полукольцевыми элементами, на каждом из которых имеется сформированная на нем часть клапанного седла для одной из клапанных тарелок, причем первая и вторая части каркаса соединяются, охватывая шток клапана и клапанные тарелки, а полукольцевые элементы соединяются, формируя клапанные седла.