專利名稱：流體控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置在供高溫流體流動的管路中的流體控制閥。
背景技術(shù)：
目前，對于設(shè)置在流體(尤其是 800°C的高溫流體)流動的管路中的EGRV(廢氣再循環(huán)閥)這樣的流體控制閥，由于存在從高溫流體順著閥軸的導(dǎo)熱，因此難以用齒輪使致動器部的輸出軸與閥軸直接嚙合而形成一體化結(jié)構(gòu)。因此，為了保護(hù)致動器部的基板、樹脂構(gòu)件這樣的耐熱溫度較低的零件，多使用連桿、線材等將致動器部的輸出軸與閥軸連接而形成分體結(jié)構(gòu)，從而以避免來自閥軸的導(dǎo)熱直接朝致動器部傳遞的方式進(jìn)行隔熱。
然而，在現(xiàn)有的流體控制閥中，有的也采用如專利文獻(xiàn)1、2那樣用齒輪使致動器部的輸出軸和閥軸直接嚙合的一體化結(jié)構(gòu)。在專利文獻(xiàn)1、2的流體控制閥中，為了保護(hù)致動器部以免受到高溫流體的導(dǎo)熱及輻射熱的影響，在設(shè)有流體通路的閥部外殼和致動器部外殼中改變材質(zhì)(將閥部外殼設(shè)為不銹鋼或耐熱鋼，將致動器部外殼設(shè)為鋁)，此外，還朝致動器部外殼循環(huán)供給發(fā)動機冷卻水以進(jìn)行冷卻。另一方面，盡可能減小致動器部外殼和閥部外殼的接觸面積，在它們之間設(shè)置空氣的隔熱層或在管路與閥部的流體通路之間夾著不銹鋼筒，以確保耐熱性。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可將能適用的氣體溫度提高為600°C 800°C?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利特開2008 - 196437號公報專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開2007 - 285311號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，當(dāng)增大專利文獻(xiàn)1、2的閥直徑并將其適用于大流量用的流體控制閥時，朝與閥軸形成一體化結(jié)構(gòu)的致動器部的導(dǎo)熱及輻射熱的熱量變大，因而或許不能充分地確保耐熱性。另外，在專利文獻(xiàn)I中，致動器部設(shè)置于閥部的側(cè)方，因此，進(jìn)一步容易地受到熱量增大的導(dǎo)熱及輻射熱的影響。因此，在現(xiàn)有的流體控制閥中，存在難以適用到大流量流動且在 800°C這樣的高溫下使用的流體控制閥這樣的技術(shù)問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供對應(yīng)于大流量且高溫流體的流體控制閥。本發(fā)明的流體控制閥包括致動器部，該致動器部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；外殼，該外殼形成有與設(shè)于內(nèi)部的流體通路連通的通孔；閥軸，該閥軸的一端側(cè)與致動器部連接，另一端側(cè)從通孔插入流體通路，并因致動器部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)；閥，該閥與閥軸一體旋轉(zhuǎn)以打開關(guān)閉流體通路；水冷通路，該水冷通路設(shè)于致動器部與外殼之間；以及彈簧，該彈簧配置得比水冷通路更靠致動器部側(cè)，以朝閥關(guān)閉流體通路的方向?qū)﹂y軸施力。根據(jù)本發(fā)明，分體構(gòu)成致動器部和在內(nèi)部設(shè)有流體通路的外殼，并且在它們之間配置水冷通路，能保護(hù)耐熱溫度較低的致動器部及自動防止故障用的彈簧，以免受到大流量且高溫的流體的導(dǎo)熱及輻射熱的影響，從而能提供對應(yīng)于大流量且高溫流體的流體控制閥。


圖I是表示本發(fā)明實施方式一的流體控制閥的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是表示實施方式一的流體控制閥的直接連桿結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3是沿圖I所示的AA線剖開的閥部的剖視圖。圖4是沿圖I所示的BB線剖開的水冷通路的剖視圖。圖5是表示實施方式一的流體控制閥的基于水冷的冷卻的影響和基于流體的熱的影響的示意圖。
具體實施例方式
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以下，為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，參照附圖對用于實施本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。實施方式一圖I所示的流體控制閥由致動器部10、齒輪部20及閥部30構(gòu)成，其中，上述致動器部10產(chǎn)生使閥開關(guān)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，上述齒輪部20將致動器部10的驅(qū)動力傳遞至閥軸32，上述閥部30設(shè)于供高溫氣體等流體流通的管(未圖示)，并打開、關(guān)閉閥33以對流體的流通進(jìn)行控制。致動器部10將直流電動機等用于電動機11，并用隔熱罩(heat shield) 12圍住上述電動機11。在電動機11的輸出軸的一端側(cè)形成有延伸至齒輪箱21內(nèi)部的小齒輪22。如圖2所示，在電動機11正轉(zhuǎn)驅(qū)動或反轉(zhuǎn)驅(qū)動時，小齒輪22與扇形的齒輪23嚙合并旋轉(zhuǎn)，從而將電動機11的驅(qū)動力直接地傳遞至閥軸32。以下，將通過該小齒輪22與齒輪23的嚙合使電動機11的輸出軸與閥軸32直接連接的一體化結(jié)構(gòu)稱為直接連桿結(jié)構(gòu)。閥軸32固接在軸承24的內(nèi)圈而被軸支承成能自由旋轉(zhuǎn)，在電動機11的驅(qū)動力的作用下，以旋轉(zhuǎn)中心軸X為中心旋轉(zhuǎn)，并使固定于閥軸32的閥33開關(guān)。通過采用直接連桿結(jié)構(gòu)，使用齒輪23將電動機11的輸出軸即小齒輪22與閥軸32直接連接，因此，軸偏差及傳遞損失較少。另外，能實現(xiàn)零件個數(shù)的削減、成本降低及緊湊化。此外，不僅流體控制閥緊湊化，還具有即便在裝設(shè)該流體控制閥的一側(cè)也可以使布局空間較小，因致動器部10和閥部30 —體化而無需與外部的致動器連接等優(yōu)點。齒輪部20的外殼是將齒輪箱21與齒輪蓋25接合而構(gòu)成的，在上述齒輪蓋25上一體形成隔熱罩12。齒輪箱21及齒輪蓋25由鋁構(gòu)成，隔熱罩12由鋁或不銹鋼構(gòu)成。軸承24的外圈是通過將底面與齒輪蓋25內(nèi)周面的臺階部分嵌合，并將板26從上表面壓入固定，從而固定在齒輪蓋25內(nèi)部的。該軸承24采用以下結(jié)構(gòu)具有比閥部30的振動施加時及流體壓力施加時的負(fù)載的合計值大的耐負(fù)載，并用軸承24的外圈和內(nèi)圈支承施加于閥部30的負(fù)載。藉此，能抑制閥軸32及閥33的松動，因此，能確保耐振性，并能實現(xiàn)大流量化。此外，作為自動防故障裝置，在閥軸32的上端側(cè)配置有由彈簧座27保持的復(fù)位彈簧28，上述復(fù)位彈簧28對閥軸32施力，以使閥33回到與閥座34a抵接的關(guān)閉位置。
閥部外殼31由鑄鐵、不銹鋼等耐熱鋼構(gòu)成。在上述閥部外殼31上設(shè)置有將外部與流體通路34連通的通孔35。在上述通孔35中插入閥軸32。此外，在上述通孔35的上端側(cè)環(huán)繞設(shè)置有金屬制的過濾部36，在下端側(cè)環(huán)繞設(shè)置有襯套37。用軸承24軸支承閥軸32的一端側(cè)，并用襯套37軸支承閥軸32的另一端側(cè)，從而構(gòu)成雙點支承的軸支承部。在如先前說明的專利文獻(xiàn)1、2那樣從一端側(cè)軸支承閥軸這樣的單點支承結(jié)構(gòu)中，當(dāng)流體壓力較大時，可推斷因閥從流體承受到的偏置負(fù)載而容易在閥軸的軸支承部分產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。另外，也可能產(chǎn)生軸破損。另一方面，若是本實施方式一的雙點支承的軸支承部，則不易在閥軸32的軸支承部產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，也不易產(chǎn)生軸破損。因此，能適用于大流量。另外，目前，閥部的閥軸的一端和致動器部的輸出軸以連桿相連的結(jié)構(gòu)較多，在該情況下，即便閥軸的兩端被支承，由于僅從以連桿相連的一端側(cè)施加致動器部的驅(qū)動力，因此，也會承受偏置負(fù)載而容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)及軸破損。與此相對，在本實施方式一中，雙點支承閥軸32來支承兩端，將直接連桿結(jié)構(gòu)連接到兩端支承之間、即閥軸32的中途，因此，致動器部10的驅(qū)動力容易傳遞至兩端的各個軸支承部，使在兩端承受到的偏置負(fù)載的程度較小。 由此，扭轉(zhuǎn)及軸破損更不易產(chǎn)生。此外，通過將雙點支承結(jié)構(gòu)的軸支承部中的一方設(shè)為軸承24，能用滾珠軸承支承閥軸32與軸支承間，因此，與用滑動面支承軸支承與閥軸32之間的滑動軸承的情況比較，容易滑動，從而不易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。另外，將閥部30設(shè)為階梯式的蝶閥。具體而言，如圖3所示，在流體通路34中設(shè)置臺階(階梯)來形成閥座34a。在一方的閥軸32上安裝圓形的閥33，該閥33與閥軸32一體地以旋轉(zhuǎn)中心軸X為中心旋轉(zhuǎn)，以使其與閥座34a之間的間隙量變化，并對流體的流量進(jìn)行控制。閉閥時，閥座34a與以旋轉(zhuǎn)中心軸X為邊界的閥33的一側(cè)半圓的表面及另一側(cè)半圓的背面抵接來進(jìn)行密封。在本結(jié)構(gòu)中，高溫時，閥軸32的被軸承24固定的部分成為基點，閥軸32朝襯套37的方向熱膨脹而伸長，因此，會產(chǎn)生閥33的位置偏移。若該位置偏移為落在閥座34a的臺階C內(nèi)的程度，則即便閥33位置偏移，也不與流體通路34干涉，且沒有從閥33與閥座34a之間產(chǎn)生的泄漏。這樣，通過在階梯式的閥結(jié)構(gòu)中恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定臺階C的長度，能消除因閥軸32的熱膨脹而使閥33位置偏移的影響。如圖4所示，在齒輪箱21中形成有水冷通路29。該水冷通路29在致動器部10及齒輪部20與閥部30之間配置于閥軸32的中途。在圖示的例子中，用栓29a堵塞水冷通路29的三處出入口中的一處以作成-字形的通路，將該-字形的通路的一方設(shè)為入口，將另一方設(shè)為出口。圖5是表示水冷通路29的冷卻效果(實線所示的箭頭)和在流體通路34中流動的高溫流體的熱的影響(虛線所示的箭頭)的示意圖。將齒輪箱21及齒輪蓋25設(shè)為鋁制，以提高水冷通路29的水冷效果，并有效地冷卻閥軸32、軸承24、復(fù)位彈簧28等各零件。另夕卜，也能提高與水冷通路29 —體形成的隔熱罩12 (鋁或不銹鋼)的水冷效果，因此，能有效地冷卻致動器部10。另外，在閥部30與軸承24之間配置有齒輪23，因此，用齒輪23吸收在閥軸32中傳遞的熱以抑制朝軸承24的導(dǎo)熱，從而能保護(hù)軸承24。此外，也將復(fù)位彈簧28配置于遠(yuǎn)離閥部30的位置，用齒輪23吸收熱，從而能抑制朝復(fù)位彈簧28的導(dǎo)熱。另外，利用螺栓39固定閥部外殼31和齒輪箱21。如圖I所示，除了螺栓39的固定部分以外，以使閥部外殼31與齒輪箱21不接觸的方式設(shè)置間隙，因此，能阻斷從閥部30產(chǎn)生的輻射熱。另外，即便例如從閥部30接收到輻射熱，由于采用該熱流過齒輪箱21及齒輪蓋25的結(jié)構(gòu)，因此，也能抑制朝致動器部10的導(dǎo)熱。這樣，能降低從閥部30朝致動器部10及齒輪部20的導(dǎo)熱及輻射熱的影響，并能確保電動機11、齒輪23、軸承24、復(fù)位彈簧28等零件的耐熱性，因此，能對應(yīng)于高溫且大流量的流體。另外，在閥部外殼31與齒輪箱21之間的閥軸32上配置蓋38，流過流體通路34的流體不會順著閥軸32的表面朝齒輪箱21內(nèi)釋放或侵入齒輪箱21內(nèi)。藉此，在齒輪箱21的用于供閥軸32插通的開口附近由蓋38形成迷宮結(jié)構(gòu)，因此，不僅流體(廢氣)，從外部穿過閥部外殼31與齒輪箱21的間隙的水及異物也不易侵入齒輪箱21內(nèi)。為了完全地防止水及異物侵入齒輪箱21內(nèi)，除了蓋38之外，也可在齒輪箱21與 閥軸32的間隙中配置軸密封41、42或在齒輪箱21與齒輪23的間隙中設(shè)置軸密封43。另外，在需要進(jìn)一步大流量化的情況下，能增大流體通路34和閥33的直徑來進(jìn)行對應(yīng)。通過增大閥33的直徑也使從流體承受到的負(fù)載增大，因此，也可根據(jù)需要增加軸支承閥軸32的軸承24的個數(shù)，或增長襯套37以增大其與閥軸32的接觸面積，從而來強化軸支承部分。如上所述，根據(jù)實施方式一，流體控制閥包括致動器部10，該致動器部10產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；閥部外殼31，該閥部外殼31形成有與設(shè)于內(nèi)部的流體通路34連通的通孔35 ;閥軸32，該閥軸32的一端側(cè)與致動器部10連接，另一端側(cè)從通孔35插入流體通路34，并因致動器部10的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)；閥33，該閥33與閥軸32 —體旋轉(zhuǎn)以打開關(guān)閉流體通路34 ;水冷通路29，該水冷通路29設(shè)于致動器部10與閥部外殼31之間；以及復(fù)位彈簧28，該復(fù)位彈簧28配置得比水冷通路29更靠致動器部10側(cè)，以朝閥33關(guān)閉流體通路34的方向?qū)﹂y軸32施力。因此，能保護(hù)耐熱溫度較低的致動器部10及自動防止故障用的復(fù)位彈簧28，以免受到在閥部30中流動的大流量且高溫的流體的導(dǎo)熱及輻射熱的影響。由此，能提供對應(yīng)于大流量且高溫流體的流體控制閥。另外，根據(jù)實施方式一，流體控制閥包括雙點支承結(jié)構(gòu)的軸支承部，該軸支承部配置得比水冷通路29更靠致動器部10側(cè)且對閥軸32的一端側(cè)進(jìn)行軸支承，并對隔著閥33的閥軸32的另一端側(cè)進(jìn)行軸支承。因此，不易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)及軸破損，并提高了對來自大流量流體的負(fù)載的耐性。此外，由配置于比水冷通路29更靠致動器部10側(cè)并對閥軸32的一端側(cè)進(jìn)行軸支承的軸承24構(gòu)成該雙點支承結(jié)構(gòu)的軸支承部的一方，因此，能保護(hù)軸承24以免受到大流量且高溫的流體的導(dǎo)熱及輻射熱的影響。另外，閥軸32容易滑動，從而進(jìn)一步不易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。另外，根據(jù)實施方式一，流體控制閥包括小齒輪22，該小齒輪22與致動器部10一體地形成并被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；以及齒輪23，該齒輪23配置得比水冷通路29更靠致動器部10偵牝并與閥軸32 —體形成以與小齒輪22嚙合。藉此，齒輪23被水冷通路29冷卻，因此，能阻斷從閥軸32朝致動器部10的導(dǎo)熱以保護(hù)致動器部10。因此，能利用齒輪23將致動器部10的輸出軸即小齒輪22和閥軸32直接連接，從而能實現(xiàn)零件個數(shù)的削減、成本降低及緊湊化。另外，軸偏差及傳遞損失也較少。此外，通過將該齒輪23 —體形成于被雙點支承結(jié)構(gòu)的軸承部夾住的部分的閥軸32，使致動器部10的驅(qū)動力容易傳遞至閥軸32的兩端，因此，在該兩端承受到的偏移負(fù)載的程度較小，從而進(jìn)一步不易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)及軸破損。另外，根據(jù)實施方式一，流體控制閥將圍住致動器部10的隔熱罩12與設(shè)有水冷通路29的齒輪蓋25 —體形成，因此，能有效地冷卻致動器部10，從而能進(jìn)行保護(hù)以免受到流體的導(dǎo)熱及輻射熱的影響。在上述實施方式一中，對將流體控制閥適用于大流量且高溫的流體用的情況進(jìn)行了說明，但即便小流量、低溫當(dāng)然也能適用。
另外，使用直接連桿結(jié)構(gòu)以將致動器部10的輸出軸與閥軸32連接，但并不限定于此，也可將致動器部10的輸出軸與閥軸32直接連接。即便在該情況下，用水冷通路29冷卻的齒輪箱21及齒輪蓋25來阻斷來自閥部30的熱并用隔熱罩12圍住，因此，能保護(hù)致動器部10以免受到熱的影響。此外，也將需要冷卻的軸承24、復(fù)位彈簧28等零件配置得比水冷通路29更靠致動器部10側(cè)，因此，能確保耐熱性。工業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的流體控制閥能對應(yīng)于大流量且高溫的流體，因此，適于在廢氣再循環(huán)閥等中使用。
權(quán)利要求
1.一種流體控制閥，其特征在于，包括 致動器部，該致動器部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力； 外殼，該外殼形成有與設(shè)于內(nèi)部的流體通路連通的通孔； 閥軸，該閥軸的一端側(cè)與所述致動器部連接，另一端側(cè)從所述通孔插入所述流體通路，并因所述致動器部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)； 閥，該閥與所述閥軸一體旋轉(zhuǎn)以打開關(guān)閉所述流體通路； 水冷通路，該水冷通路設(shè)于所述致動器部與所述外殼之間；以及彈簧，該彈簧配置得比所述水冷通路更靠所述致動器部側(cè)，以朝所述閥關(guān)閉所述流體通路的方向?qū)λ鲩y軸施力。
2.如權(quán)利要求I所述的流體控制閥，其特征在于， 包括雙點支承結(jié)構(gòu)的軸支承部，該軸支承部配置得比水冷通路更靠致動器部側(cè)且對閥軸的一端側(cè)進(jìn)行軸支承，并對隔著閥的所述閥軸的另一端側(cè)進(jìn)行軸支承。
3.如權(quán)利要求2所述的流體控制閥，其特征在于， 由配置得比水冷通路更靠致動器部側(cè)并對閥軸的一端側(cè)進(jìn)行軸支承的軸承構(gòu)成雙點支承結(jié)構(gòu)的軸支承部的一方。
4.如權(quán)利要求I所述的流體控制閥，其特征在于，包括 小齒輪，該小齒輪與致動器部一體地形成并被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；以及 齒輪，該齒輪配置得比水冷通路更靠致動器部側(cè)，并與閥軸一體形成以與所述小齒輪口四合。
5.如權(quán)利要求2所述的流體控制閥，其特征在于，包括 小齒輪，該小齒輪與致動器部一體地形成并被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；以及齒輪，該齒輪配置得比水冷通路更靠致動器部側(cè)，并與被雙點支承結(jié)構(gòu)的軸支承部夾住的部分的閥軸一體形成以與所述小齒輪嚙合。
6.如權(quán)利要求I所述的流體控制閥，其特征在于， 將圍住致動器部的隔熱罩與水冷通路一體形成。
全文摘要
分體構(gòu)成致動器部(10)和設(shè)有流體通路(34)的閥部外殼(31)，并在它們之間配置水冷通路(29)。另外，在隔著水冷通路(29)的致動器部(10)側(cè)配置軸承(24)、復(fù)位彈簧(28)、使致動器部(10)與閥軸(32)直接連接的齒輪(23)等各零件，并進(jìn)行保護(hù)以免受到大流量且高溫的流體的導(dǎo)熱及輻射熱的影響。
文檔編號F16K31/04GK102959294SQ20108006777
公開日2013年3月6日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者高井克典, 橫山雅之, 長谷川曉 申請人:三菱電機株式會社