CN100478594C - 防泄漏电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种防泄漏电磁阀，包括具有内部腔室，入口，出口的阀体和位于所述内部腔室中的至少一个阀座和阀塞。所述阀塞具有密封面并且通过螺线管可在打开和关闭位置之间轴向移动，所述螺线管作用在携带阀塞的阀轴上。所述阀还包括在螺线管通电时使阀塞在打开和关闭位置之间移动的阀塞致动机构和在螺线管断电时将阀塞偏移回打开位置的偏置机构。优选地，阀塞宽松地接收在阀轴上从而提供自动定心。在一个实施例中，所述阀具有一对阀塞和一对阀座，所述阀座彼此轴向固定并且所述阀塞之间的距离为可变的以提供增强的密封。

Description

防泄漏电磁阀

本申请要求于2004年2月27日提交的、加拿大专利申请No.2,459,088的优先权。

技术领域

本发明涉及阀，尤其涉及适于控制汽车及其它应用中的流体流动的防泄漏电磁阀。

背景技术

流体流量控制阀广泛应用于汽车及其他应用中，例如在变化的工作条件下控制冷却剂或其他流体的流量。为了满足用户要求，这种阀必须结实、可靠以及便宜。对达到这些目标的改进的阀设计存在持续的需要。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种阀，包括：阀体，其具有内部腔室，阀入口和阀出口；一对设置在阀体的内部腔室中的阀座，所述阀座沿轴线彼此分开，并且每个阀座都具有密封面；一对设置在阀体的内部腔室中的阀塞，所述阀塞沿所述轴线彼此分开，每个阀塞都具有密封面并且可沿轴线在打开位置和关闭位置之间移动，其中在打开位置阀塞和阀座的密封面彼此分开，并且其中在关闭位置每个阀塞与阀座之一沿它们各自的密封面密封地接合，并且其中所述阀入口和阀出口沿垂直于轴线的方向彼此分开并且在阀塞处于打开位置时通过内部腔室彼此流体连通；用于使阀塞沿所述轴线从打开位置向关闭位置移动的阀塞致动机构；和用于使阀塞朝向打开位置轴向偏置的第一偏置机构；其中，阀体包括接头块和一壳体，阀出口设在所述壳体内，阀入口设在所述接头块内，所述接头块和壳体单独形成，所述接头块包括位于阀体的内部腔室外面的外部部分，使所述接头块连接到壳体上的连接部分，和容纳在内部腔室内的内部部分。

在另一个方面，本发明提供了一种阀，其包括具有内部腔室、入口和出口的阀体；一对设置在阀体的内部腔室中的阀座，所述阀座沿轴线彼此分开，并且每个阀座都具有密封面；一对设置在阀体的内部腔室中的阀塞，所述阀塞沿所述轴线彼此分开，每个阀塞都具有密封面并且可沿所述轴线在打开位置和关闭位置之间移动，其中所述阀塞在打开位置和阀座的密封面彼此分开，并且其中每个阀塞在关闭位置与阀座之一沿它们各自的密封面密封地接合，并且其中所述入口和出口沿垂直于轴线的方向彼此分开并且在阀塞处于打开位置时通过内部腔室彼此流体连通；用于使阀塞从打开位置向关闭位置沿所述轴线移动的阀塞致动机构；和用于使阀塞朝向打开位置轴向偏置的第一偏置机构。

附图说明

现在将参照附图仅以实例的方式对本发明进行描述，其中：

图1为显示了根据本发明优选实施例的防泄漏电磁阀的横截面侧视图(沿图5的直线B-B剖开)，并且所示阀处于其打开结构；

图2A为图1中所示区域A的局部放大图；

图2B为区域A的局部放大图，显示了阀轴和阀塞的可选结构；

图2C为具有弹性密封件的阀塞的局部放大图；

图3为显示了图1中所示阀处于其关闭结构的横截面侧视图(沿图5的直线B-B剖开)；

图4为显示了图1中所示阀的横截面前视图(沿图5的直线A-A剖开)；

图5为图1中所示阀的顶部平面图；

图6为图1中所示区域B的局部放大图；

图7为根据本发明的另一个优选实施例的防泄漏电磁阀处于其打开结构的横截面侧视图；

图8为图7中所示区域C的局部放大图；

图9显示了处于关闭结构的图7中的阀；

图10为具有连接至阀轴的可选装置的上部阀塞的局部放大图；

图11为还具有用于提供阀轴和阀塞之间密封的装置的上部阀塞的局部放大图；

图12为如图10和11中所示的用于将阀塞连接到阀轴上的销的透视图；

图13显示了根据本发明的优选的上部阀塞；

图14显示了用于将顶壁连接到壳体上的可选装置；

图15为根据本发明的另外一个优选实施例的防泄漏电磁阀处于其打开结构的横截面侧视图；

图15A为图15中所示区域F的局部放大图；

图16显示了处于关闭结构的图15中的阀；

图17为图15中所示阀的横截面前视图；

图18为图15中所示阀的正视图；

图19为图15中所示阀的顶部平面图；

图20为沿图17中的直线XX-XX′剖开的横截面视图；

图21为显示了具有可选的阀塞和阀座结构的双座式阀的一部分的横截面侧视图，所示阀处于打开结构；以及

图22为图21中所示阀处于关闭结构的横截面侧视图。

具体实施方式

现在参照图1-6对根据本发明的优选的单座式阀10进行描述。阀10包括阀体12，所述阀体包括如图5的平面图所示的壳体14，所述壳体可以优选地具有正方形或矩形形状。壳体14设置有一对开口16、18，所述开口沿轴线A相对于彼此偏移。

阀体12还包括入口和出口接头20、22，所述接头在开口16、18处固定到阀体12上。入口和出口接头20，22优选地为圆柱形，并且肋部24、26设置在它们的端部上以便连接到诸如软管的流体输送管道(未显示)上。尽管接头20、22设置有肋部24、26，但是应当理解，接头20、22可以被用于连接到流体输送管道上的任意已知的装置所取代。在本发明特别优选的实施例中，壳体14和接头20、22由铝或其合金制成并且通过铜焊连接在一起。

阀体12的上端由顶壁28所封闭，如图所示，所述顶壁可以优选地为具有下部外螺纹部分30的连接装置29的形式，所述下部外螺纹部分接收在壳体14的内螺纹圆柱孔32中。连接装置28和壳体14之间的密封由垫片34提供。

阀体12具有内部腔室36，其通常为圆柱形并且沿轴线A延伸。内部腔室36具有较大直径的上部38和较小直径的下部40。内部腔室36的上部38与阀出口22直接连通并且内部腔室36的下部40与阀入口20直接连通。

内部腔室36的上部和下部38、40由环形阀座42隔开，所述环形阀座容纳在设置于壳体14中的凹陷的环形支持面44中。如果需要的话，阀座42可以通过摩擦配合、螺纹或诸如销或螺钉的机械紧固件保持在表面44中。阀座42的内周具有轴向面46和密封面48，所述密封面优选地进行倒角，即与轴线A成一定角度从轴向面46向外倾斜。优选地，该角度大约为45度。阀座42可以优选地由青铜、不锈钢、黄铜或其它适当的材料制成。

阀10由阀塞50关闭或打开，所述阀塞设置在阀体12的内部腔室36中并且可在图1所示的打开位置和图3所示的关闭位置之间沿轴线A移动。阀塞50具有上侧52和相对的下侧54，所述下侧54设置有环形密封面56。如图所示，阀塞50的密封面56相对于轴线A成一定角度从而在阀10如图3中所示关闭时与阀座42的密封面48密封地接合。优选地，密封面56相对于轴线A成大约45度。阀塞50优选地由青铜、不锈钢、黄铜或其它适当的材料制成。

为了提供增强的密封，阀塞50的密封面56或阀座42的密封面48可以优选地设置有容纳弹性密封件的环形槽，所述弹性密封件可以由诸如橡胶、聚四氟乙烯的聚合材料或者其它适当的材料制成。图2C显示了阀塞50″的实例，所述阀塞具有容纳楔形环状密封件116的楔形环槽51，所述密封件优选地由弹性材料制成。优选地，密封件116的外表面117超出阀塞50″的密封面56″从而在阀关闭时密封地接合阀座42的密封面48。

如图1所示，在阀塞50处于打开位置时阀塞50和阀座42各自的密封面56和48彼此分开。这允许入口20和出口22之间通过内部腔室36流体连通，并且流体穿过阀塞50和阀座42之间的环形间隙58流动。穿过所述阀的流动路径由图1中的虚线箭头表示。

阀10还包括阀塞致动机构60，其用于使阀塞50沿轴线A从图1的打开位置向图3的关闭位置移动。出于下文中所充分讨论的理由，所述阀10还包括偏置机构62，其用于使阀塞50朝向图1的打开位置偏置。

如图所示，阀10的阀塞致动机构60包括螺线管64，其例如可以为开关螺线管或比例控制螺线管。在优选的阀10中，螺线管64为开关螺线管。为了间歇地使螺线管64通电而设置有外部控制器66，所述电流通过电导体68、70在控制器66和螺线管64之间流动。

阀塞致动机构60还包括阀轴72，螺线管64通过所述阀轴作用在阀塞50上，阀轴72具有轴向彼此隔开的上端74和下端76并且可沿轴线A往复移动。如图1中示意性显示的，阀轴72的上端74由螺线管64接合，使得当利用电流使螺线管64通电时，阀轴72朝向阀座42向下移动。如从图2A和2B的放大视图中可以看出的，阀塞50由阀轴72的下端76携带。因此，使螺线圈64通电导致阀塞50朝向关闭位置移动。

阀轴72的下端76容纳在圆柱形凹部78内，所述凹部形成于阀塞50的上侧52中。附图中显示了两种不同的优选结构。在图2A所示的结构中，凹部78的直径尺寸制成紧密接收阀轴72的下端76。在图2B所示的可选实施例中，阀塞50′的圆柱形凹部78′略大于阀轴72′的直径，使得阀塞50′可以垂直于轴线A少量地移动。优选地，阀轴72′和圆柱形凹部78′的直径差不大于阀轴72′的直径的10％，并且该直径差典型地不超过大约0.5毫米。这允许阀塞50′相对于阀座42进行微小的横向调节，从而提供增强的密封。在图2B所示的变型中，阀轴72′的下端76′优选地为平滑圆形的，并且阀50′中的凹部78′优选地具有圆形底壁80，阀轴72′的下端76′容纳于其中并抵靠所述底壁。这增强了阀塞50′的“自动定心”操作。

最好如图6的局部放大图所示，阀轴72延伸穿过顶壁28中的中心孔90，并且阀轴72和孔90之间的滑动密封由座于凹槽94中的弹性O形圈92提供，所述凹槽形成于孔90的轴向延伸壁中。如图所示，螺线管64优选地安装在阀体12的顶壁28上并且位于内部腔室36的外面。螺线管64的顶部和阀轴72的上端74可以优选地由顶帽91封闭。螺线管64优选地可以设置有螺栓82(图4)，所述螺栓延伸穿过顶壁28中的孔84并且与内部腔室36中带螺纹的圆顶螺母86相接合。垫片88优选地容纳在螺线管64和顶壁28之间以提供不透流体的密封。尽管附图中显示了用于将螺线管连接到顶壁上的特定装置，但是应当理解，螺线管可以与阀体的顶壁整体地形成。

偏置机构62优选地包括具有上端98和下端100的盘簧96。弹簧96的上端98与阀塞50接合，并且下端与阀体12的底壁103中的支持面102相接合。盘簧96优选地轴向延伸穿过内部腔室36的下部40，并且在图1的打开位置，弹簧96的上端98延伸通过阀座42进入内部腔室36的上部38中。

如图1所示，弹簧96的上端98与阀塞50的下侧54接合，所述阀塞的下侧优选地设置有凹槽104(图2A)，弹簧96的上端98容纳在所述凹槽中。用于弹簧96的下端100的支持面102优选地设置在形成于阀体12的底壁103中的圆柱形凹部106内。如图中显而易见的，弹簧96使阀塞50朝向图1中显示的打开位置向上偏置。

如图1至4所示，阀10还可以设置有第二偏置机构108。第二偏置机构108优选地包括围绕阀轴72并邻近其上端74的盘簧110。盘簧110位于内部腔室36中并处于阀体12的顶壁28和径向延伸的保持元件112之间，所述保持元件设置在阀轴72上并位于其端部74、76之间。优选地，保持元件112包括容纳在阀轴72上的凹槽113中的“E形夹子”。第二偏置机构108为可选的并且在阀10打开期间提供阀轴72和阀塞50向上运动的阻尼。

现在将参照附图对阀10的操作进行简要描述。

在图1中所示的打开结构中，诸如发动机冷却剂的流体沿大体上垂直于轴线A的方向流入入口20，沿轴线A向上流动通过内部腔室36的下部40、间隙58进入内部腔室36的上部38，并且最后沿大体上垂直于轴线A的方向通过出口22流出阀10。当阀10处于图1所示的打开位置时，螺线管64优选地处于非通电状态使得盘簧96能够将阀塞50保持为远离阀座42。优选地使阀10在螺线管64处于非通电状态下打开，使得控制器66或螺线管64中的故障不会截断流体的流动，从而防止对发动机和其他部件的损坏。

一旦螺线管64通电，阀轴72和相连的阀塞50克服弹簧96的作用力向下移动直到阀塞50的密封面56与阀座42的密封面48接合为止。在图2B的实施例中，阀塞50′可以进行少量地横向移动以便实现有效的密封。一旦阀座42和阀塞50完全接合，就基本上防止了流体从入口20通过内部腔室36向出口22的流动。停止电流向螺线管64的流动将允许弹簧96使阀塞50向上移动脱离与阀座42的接合，从而使流体恢复从间隙58流过。

现在将参照图7-9描述第二优选的阀200。阀200包括具有壳体204的阀体202，所述壳体由顶壁206和底壁208封闭。如图7所示，顶壁和底壁206、208由C形夹子210、212夹持并且由分别容纳在顶壁206和底壁208的环形槽218、220中的弹性O形圈214、216密封到壳体204上。应当理解，顶壁和底壁206、208不是必须通过附图中所显示的特定装置连接到壳体204上。例如，顶壁和底壁可以优选地包括与上述连接装置29类似的螺纹接头，其容纳在壳体内的螺纹开口中。可选地，容纳有O形圈214和216的凹槽可以形成在壳体204中而不是顶壁和底壁206、208中。

出口接头和入口接头222、224连接到壳体204上，所述出口接头和入口接头的结构优选地与如上所述的接头22、20类似。优选地，阀200的入口和出口224、222沿轴线B彼此对准，使得流体通常垂直于轴线B从入口224通过阀体202的内部腔室226向出口222流动，如图7中的箭头X和Y所示。

内部腔室226优选地分成两个部分，分别为与出口222直接连通的出口部分228和与入口224直接连通的入口部分230。

入口部分和出口部分230、228由顶壁232、相对的底壁234以及顶壁和底壁232、234之间的侧壁236彼此隔开。顶壁和底壁232、234上分别设置有对准的开口238、240，流体通过所述开口在内部腔室226的入口部分230和出口部分228之间流动。这些开口238、240中的每一个都设置有与上述阀座42类似的环形阀座242、244。上部阀座242具有轴向内壁247和倾斜的密封面248。下部阀座244类似地具有轴向内壁250和倾斜的密封面252。如从图中看出的，阀座242、244以固定的轴向间距隔开。

阀200还包括一对设置有环形密封面258、260的阀塞254、256，分别用于密封上部阀座和下部阀座242、244。所述阀塞254、256可以优选地与上述阀塞50、50′或50″相同，并且可以优选地设置有如上所述的弹性密封件。可选地，阀座242、244可以设置有如上文参照阀座42所描述的弹性密封件。

阀塞254、256沿轴线B彼此分开并且每个阀塞都可沿所述轴线在图7所示的打开位置和图9所示的关闭位置之间移动。如图7中所示，在打开位置阀塞254、256的密封面258、260与阀座242、244的密封面分开。当阀200处于完全关闭位置时，阀塞254、256中的每一个与阀座242、244之一沿它们各自的密封面密封地接合。

如上述阀10一样，阀200设置有用于使阀塞254、256沿轴线B从打开位置向关闭位置移动的阀塞致动机构，和用于使阀塞254、256朝向打开位置偏置的偏置机构。

所述阀塞致动机构通常由参考数字262表示，并且包括螺线管264，所述螺线管的顶部可以优选地被顶帽291盖住。螺线管264例如可以包括开关螺线管或比例控制螺线管。在优选的阀200中，螺线管264为开关螺线管。为了利用电流使螺线管264间歇地通电而设置有外部控制器266，并且设置有电导体268、270，电流通过所述电导体在控制器266和螺线管264之间流动。

阀塞致动机构还包括阀轴272，螺线管264通过该阀轴作用在阀塞254、256上，阀轴272具有轴向彼此隔开的上端274和下端276并且可沿轴线B往复移动。如图7中示意性显示的，阀轴272的上端274由螺线管264接合，使得当利用电流使螺线管264通电时，阀轴272沿轴线B向下移动。如下文更加详细描述的，阀塞254、256由阀轴272携带。因此，使螺线管264通电导致阀塞254、256朝向各自的阀座242、244移动。

如阀10中一样，阀200的下部阀塞256设置有圆柱形凹部278，阀轴272的下端276容纳于其中。在图7所示的实施例中，阀轴272的下端276和圆柱形凹部278在形状上与图2B中所示的结构相似，从而允许下部阀塞256进行有限的横向移动。这提供了与上文参照附图2B所讨论实施例中一样的“自动定心”。可以理解的是，阀轴272的下端276和圆柱形凹部278之间的直径差在图7中稍有夸张地表示从而更加清楚地显示了“自动定心”特征。

从图7中可以看出阀轴272的下端276在阀200打开时不完全座于圆柱形凹部278中。即，阀轴272的下端276和凹部278的底壁280之间存在间隙。如图所示，这允许了上部阀塞和下部阀塞254、256之间的距离在阀200打开和关闭期间以有限的量进行变化。允许阀塞254、256相对于彼此以有限的量进行轴向移动有助于给两个阀座242、244提供有效的密封。

如图8所示，上部阀塞254安装在阀轴272上并位于其上端和下端274、276之间，并且阀轴272延伸穿过上部阀塞254的中心孔282。优选地，阀轴272宽松地容纳在孔282内从而给上部阀塞254提供与上述阀塞50′和256一样的“自动定心”能力。为了限制上部阀塞254向上的移动，所述阀轴优选地形成有被径向延伸肩部288隔开的大直径上部284和小直径下部286。阀塞254的中心孔282类似地形成有被径向延伸肩部294隔开的大直径上部290和小直径下部292。所述肩部288和294彼此接合以作为防止阀塞254沿阀轴272向上移动的挡块。

上部阀塞和下部阀塞254、256优选地由盘簧296偏置为彼此远离，所述盘簧在下部阀塞256的顶面298和上部阀塞254的下表面300之间轴向延伸。如同上述阀塞50一样，上部阀塞254的下表面300可以优选地设置有环形槽302以夹持弹簧296的上端。

阀轴272延伸穿过顶壁206中的中心孔304并且阀轴272和孔304之间的滑动密封由弹性O形圈306提供，所述O形圈座于形成在孔304的轴向延伸壁中的环形槽308内。

阀200的偏置机构通常由参考数字310表示并且优选地包括具有上端314和下端316的盘簧312。弹簧312的上端314与下部阀塞256的下表面318接合，并且弹簧312的下端316与阀体204的底壁208中的支持面320接合。所述盘簧312优选地轴向延伸穿过内部腔室226的出口部分228，并且在图7的打开位置中，弹簧312的上端314延伸经过下端阀座242进入内部腔室226的入口部分230内。

如图7所示，下部阀塞256的下表面318可以优选地设置有环形槽322，弹簧312的上端314容纳在所述环形槽中。用于弹簧312的下端316的支持面320优选地设置在形成于阀体204的底壁208中的圆柱形凹部324内。如图中显而易见的，弹簧312使阀塞256朝向图7中显示的打开位置向上偏置。

现在将参照附图对阀200的操作进行简要描述。

在图7所示的打开结构中，诸如发动机冷却剂的流体沿大体上垂直于轴线B的方向流入入口224，流过内部腔室226的入口部分230，通过阀塞254、256和阀座242、244之间的间隙流入内部腔室226的出口部分228，并且最后沿大体上垂直于轴线B的方向通过出口222流出阀200。当阀200处于图7所示的打开位置时，螺线管264优选地处于非通电状态使得偏置机构310的盘簧312能够使阀塞254、256保持为远离阀座242、244。当打开时，阀塞254、256和阀座242、244之间的间距优选地为大约5-6毫米。

一旦螺线管264通电，就使得阀轴272和相连的阀塞254、256克服较弱的弹簧312的作用力向下移动直到下部阀塞256的密封面260与下部阀座244的密封面250接合为止。为了确保下部阀塞256首先座入，上部阀塞254和上部阀座242之间的轴向距离为大约0.5至1毫米，其大于下部阀塞256和下部阀座244之间的轴向距离。在该中间位置，下部阀塞256密封抵靠下部阀座244，上部阀塞254与上部阀座242分开大约0.5至1毫米，并且阀轴272的下端276保持与下部阀塞256的圆柱形凹部278的底壁280分开一段距离，其大于上部阀塞254和上部阀座242之间的轴向间距。因此，处于该中间结构时，流体在上部阀塞254和上部阀座242之间连续流动。

阀轴272持续向下运动，并且阀轴272的下端276接近圆柱形凹部278的底壁280。这引起相对较强的弹簧296缩，导致阀塞254、256之间的距离减小，并且还导致上部阀塞254的密封面258与上部阀座的密封面248开始密封接合，从而如图9所示使阀200完全封闭。优选地是，凹部278的深度足够深，使得即使当阀完全关闭时，在凹部278的底壁280和阀轴272的下端276之间仍存在小的间隙。这有助于确保两个阀塞254、256有效地座入。

截止电流向螺线管264的流动将允许弹簧296和312伸展，从而使阀塞254、256向上移动以与阀座242、244脱离接合并且使流体恢复流过阀200。

尽管在图7中未显示，但是应当理解，阀200可以优选地设置有第二偏置机构，与上述机构108类似，用于在阀200打开期间减弱阀轴272和阀塞254、256向上的运动。

还应该理解，构造位于顶壁206的中心孔304内的环形槽308是困难的。图8显示了避免这种槽构造的可选结构。如图8中所示，顶壁206′中的孔304′具有阶梯结构，所述阶梯结构具有小直径的下部350，中等直径的中间部352和较大直径的上部354。O形圈容纳在孔304′的中间部352内并且由容纳在较浅的上部354中的环形垫圈356或类似物保持。

图10-12显示了可选方式，其中上部阀塞254可以保持在阀200中的阀轴272上。在图10中，阀轴272′具有被圆形肩部358隔开的大直径上部284′和小直径下部286′。类似地，上部阀塞254′的中心孔282′具有大直径的上部290′和较小直径的下部292′，并且所述上部290′朝向下部292向内倾斜。阀轴272′的上部284′的直径大于孔282′的下部292′的直径从而防止了阀塞254′沿阀轴272′向上移动。

阀塞254′的顶面上设置有具有一对对准的孔362、364的向上延伸的环形凸缘(collar)360，所述孔与穿过轴272′的孔366对准以接收销368或其他紧固件从而夹持阀塞254′以防止其相对于轴272′的向上运动。优选地，所述销368紧密地接收在轴272′的孔366中以防止移动并且宽松地接收在凸缘360的孔362、364中。这允许阀塞254′垂直于轴272′进行稍受限制的移动以提供自动定心。如图12中更加清楚显示的，销368优选地为裂口圆筒形式并且略微径向压缩在孔366中从而紧密连接到阀轴272′上。

图11显示了另一个变形，其中上部阀塞254″通过销368固定到阀轴272″上。所述阀轴272″具有大直径上部284″，小直径下部286″和在所述上部284″和下部286″之间延伸的径向肩部288″。除了在阀轴272″的径向肩部288″和大直径上部284″之间具有平滑弯曲过渡段289外，所述阀轴272″在外形上与如上所述的阀轴272相似。

阀塞254″的中心孔282″具有较大直径的上部290″和较小直径的下部292″，并且径向肩部294″在上部290″和下部292″之间延伸。所述轴272″宽松地容纳在孔282″中以允许阀座254″的自动定心。而且，在孔282″的肩部294″和上部290″之间设置有平滑弯曲的过渡段293。阀轴272″和孔282″各自的弯曲过渡段289、293彼此接合并且也有助于阀塞254″的自动定心。

从图11中可以看出，中心孔282″的径向肩部294″具有容纳弹性O形圈297的槽口295以提供阀轴272″和阀塞254″之间的密封，从而在阀关闭时基本上防止了阀轴272″和阀塞254″之间的流体的流动。

图11中的上部阀塞254″设置有具有一对对准的孔362′、364′的向上延伸的环形凸缘360′，所述孔与穿过轴272″的孔366′对准以接收销368或其他紧固件从而夹持阀塞254″以防止其相对于轴272″的向上运动。优选地，销368紧密收容在轴272″的孔366′中以防止移动并且宽松地收容在凸缘360′的孔362′、364′中以提供自动定心。如图12中所示，销368优选地为裂口圆筒形式并且优选地径向压缩在孔366′内从而紧密连接到阀轴272″上。

另外，阀轴272′的大直径部分284′可以具有向外延伸的凸起，诸如保持在凹槽372中的C形夹370。所述C形夹370定位在阀塞254和顶壁206中间并且当阀处于图7所示的打开位置时优选地收容在其中并抵靠顶壁206，从而有助于限制阀轴272′的向上运动。所述C形夹370优选地在其顶面上覆盖诸如橡胶的弹性材料涂层(未示出)，从而减小由阀塞254和顶壁206的接合而产生的阀噪音。如上所述，阀轴272′可以被在C形夹370和顶壁206之间延伸的类似于如上所述的弹簧110的盘簧围绕。这将减弱在阀打开期间阀轴272′和阀塞254向上的运动，如上文参照阀10所述那样。

图13显示了另一种结构，其防止了阀200的上部阀塞和阀轴之间的泄漏。在图13的实施例中，阀塞254被阀塞254′″所取代，所述阀塞254′″具有与图2B中所示的阀塞50′类似的中心圆柱形凹部78″，除此以外类似于通过销368固定到轴272″上的阀塞254″。阀轴272′″具有容纳在所述凹部78″中的下端76″。不具有延伸穿过上部阀塞254′″的阀轴272′″，所述上部阀塞254′″具有容纳在下部阀塞256的圆柱形凹部278中的向下延伸部分255。所述盘簧296包围延伸部分255，与图7中所示的结构相似。可以看出，由于消除了阀塞254中的轴接收孔282，具有该结构的阀200的关闭将减少泄漏，优于图7所示的实施例。

图14显示了在根据本发明的阀中将顶壁固定到壳体上的可选装置。图14包括类似于阀10的单个阀座的一部分的横截面端视图，并且具有由顶壁28′封闭的壳体14′，延伸穿过顶壁28′中的中心孔90′的阀轴72和固定到顶壁28′的顶面上的螺线管64，并且顶壁28′和螺线管64之间的密封由垫片88提供。如图所示，顶壁28′具有凸缘31，所述凸缘具有多个与壳体14′中的多个垂直孔15对准的锥口垂直孔27，相互对准的孔15、27接收螺钉25以将顶壁28′固定到壳体14′上。如图5中的虚线所示，顶壁28′优选地通过四个螺钉25固定到壳体14′上。

图14的顶壁28′还具有圆柱形延伸部33，其向下延伸到内部腔室36′中。所述圆柱形延伸部具有侧壁39，所述侧壁设置有容纳弹性O形圈37的凹槽355以提供壳体14′和顶壁28′之间的密封。阀轴72通过类似于图8中所示的结构相对于顶壁28′的中心孔90′密封。顶壁28′中的孔90′具有阶梯结构，所述阶梯结构具有大直径的下部41和直径小于下部41并且大于孔90′的其余部分的中间部43。弹性O形圈45容纳在中间部43中并且由容纳在较浅的下部41中的环形垫圈47或类似物保持。

图15到20显示了另一个优选的双座式阀400，其与图7中所示的阀类似并且具有类似于图13中所示的阀塞/阀轴结构。阀400包括具有壳体404的阀体402，所述壳体带有整体的底壁407并且被顶壁406封闭。顶壁406通过诸如螺钉408(图19)的多个紧固件固定到壳体404上，并且通过容纳在顶壁406中的环形槽412内的弹性O形圈410密封到壳体404上。然而应当理解，顶壁406不必通过附图中所示的特定装置连接到壳体404上。例如，顶壁406可以包括类似于如上所述的连接装置29的螺纹接头，其接收在壳体404中的螺纹开口内。可选地，容纳有O形圈410的凹槽412可以形成在壳体404上而不是顶壁406上。

入口和出口接头414、416连接到壳体404上，所述入口和出口接头在结构上优选地类似于如上所述的接头22、20。优选地，阀400的入口和出口414、416沿轴线D彼此对准，使得流体通常垂直于所述轴线D从入口414通过阀体402的内部腔室418向出口416流动，如图15中的箭头X和Y所示。

内部腔室418优选地分成两个部分，分别为与入口414直接连通的入口部分420和与出口416直接连通的出口部分422。

内部腔室418的入口部分420由形成阀体402一部分的可拆卸接头块424所限定。所述接头块424包括位于内部腔室418外面的外部部分，将接头块424连接到壳体404上的连接部分，和容纳在内部腔室418内的内部部分。在图中所示的阀400中，接头块424的外部部分包括入口接头414。所述连接部分包括具有中心孔428的连接法兰426，入口414通过所述孔与内部腔室418的入口部分420连通。所述连接法兰426具有外表面430，所述外表面具有围绕所述孔的环形槽431，并且入口接头414容纳在所述槽431中。连接法兰426还具有内表面432，所述内表面具有围绕所述孔428的环形槽444。阀座接头434连接到内表面432上，所述阀座接头包括上部阀座436，下部阀座438和沿轴线D在上、下阀座436、438之间延伸并且围绕阀座436、438的周向侧壁440从而将内部腔室418的入口部分420和出口部分422分开。如图15所示，阀座接头434包括装入圆柱形凹槽444中的圆柱形部分442。尽管接头块424显示为包括优选地通过铜焊连接到一起的单独的部件414、426和434，但是应当理解，接头424的所述部件可以由整体形成的单体所取代。

最好如图15A中的局部放大图所示，上部阀座436具有轴向内壁456和倾斜的密封面458。类似地，下部阀座438具有轴向内壁460和倾斜的密封面462。如先前的实施例一样，密封面458、462优选地相对于轴线D倾斜大约45度。

所述下部阀座438优选地整体形成为阀座接头434的一部分，而上部阀座436优选地单独形成并且插入到阀座接头434的顶部中的开口内。这有利于阀400的装配。如图15A的局部放大图所示，阀座接头434的侧壁440具有带向内延伸的肩部538的内表面536。上部阀座436具有向外延伸的径向凸起540，其容纳在肩部538和固定夹542之间，并且其外缘容纳在内表面536中的第一环形槽544内。上部阀座436和阀座接头434之间不透流体的密封由容纳在内表面536的第二环形槽548中的弹性O形圈546提供。

如图18所示，连接法兰426通过多个诸如螺钉446的紧固件固定到壳体404外面。为了密封与壳体404的连接，法兰426具有容纳在壳体的开口450中的圆柱形部分448。在连接法兰426和壳体404之间优选地通过O形圈452形成密封，所述O形圈容纳在连接法兰426的圆柱形部分448中的凹槽454内。但是应当理解，O形圈可以改为容纳在壳体404的开口450侧面上的凹槽(未示出)内。

所述阀400还包括一对设置有环形密封面470、472的阀塞464、468，分别用于密封上部阀座和下部阀座436、438。阀塞464、468在结构上优选地类似于图13中所示的上部阀塞254′″和下部阀塞256。上部阀塞464具有中心圆柱形凹部474，阀轴476的下端478容纳于其中。如图15A所示，上部阀塞464具有向上延伸的环形凸缘480，所述环形凸缘具有一对对准的孔482、484，所述孔与穿过阀轴476的下端478的孔486对准以接收销368或其他紧固件从而夹持阀塞464以防止其相对于阀轴476的向上运动。这类似于图7中显示的结构。优选地，所述销368紧密地收容在轴476的孔486中以防止移动并且宽松地收容在凸缘480的孔482、484中。这允许阀塞464垂直于轴476进行略为受限的移动以提供自动定心。如图13中所示，阀轴476的下端478和上部阀塞464中的圆柱形凹部474都具有圆形表面。

还是如图15A中所示，上部阀塞464的密封面470相对于轴线D倾斜从而与上部阀座436的倾斜密封面458相接合。所述密封面470优选地具有容纳弹性O形圈453的环形槽451。如图16中所示，在阀400关闭时弹性O形圈453和阀塞462的密封面470都与上部阀座436的密封面458相接合。

上部阀塞464具有轴向延伸部488，所述轴向延伸部向下延伸并且具有容纳在下部阀塞468的圆柱形凹部492中的下端490。阀塞464和468优选地被盘簧494偏置为彼此远离，所述盘簧具有容纳在与上部阀塞464的密封面470邻接的凹槽496(图15A)中的上端，并且具有延伸超过下部阀塞468的顶面上的直立凸缘的下端。

在图15所示的阀400的打开结构中，延伸部488的下端490不完全座于圆柱形凹部492内。即，在延伸部488的下端490和凹部492的底壁之间存在间隙。如图所示，在阀400打开和关闭期间这允许上部阀塞和下部阀塞464、468之间的距离进行有限数的变化。如上文参照图7所解释的，允许阀塞464、468相对于彼此以有限的量进行轴向移动有助于给两个阀座436、438提供有效的密封。如图所示，延伸部488的下端490具有平底，就像圆柱形凹部492那样。然而应当理解，延伸部488的下端490和圆柱形凹部492可以为如图13中的圆形。

阀轴476延伸穿过阀体402的顶壁406中的孔500。阀轴476和孔500之间的滑动密封由座于环形槽504中的弹性O形圈502提供，所述环形槽形成在孔500的轴向延伸壁上。如图8所示，通过设置具有阶梯结构的孔500形成凹槽504，所述阶梯结构具有较大直径的上部506使得容纳在该上部506中的垫圈508夹持O形圈。

如上述阀一样，阀400设置有用于使阀塞464、468沿轴线D从打开位置向关闭位置移动的阀塞致动机构，和用于使阀塞464、468朝向打开位置偏置的偏置机构。

所述阀塞致动机构通常由参考数字510表示并且包括螺线管512，所述螺线管的顶部可以优选地被顶帽514盖住。螺线管512例如可以包括开关螺线管或比例控制螺线管。在优选的阀400中，螺线管512为开关螺线管。为了利用电流使螺线管512间歇地通电而设置外部控制器516，并且设置电导体518、520，所述电流通过所述电导体在控制器516和螺线管512之间流动。与先前的实施例一样，阀轴476的上端由螺线管512接合，使得当利用电流使螺线管512通电时，阀轴476沿轴线D向下移动。由于阀塞464和468由阀轴476携带，使螺线管512通电导致阀塞464、468朝向各自的阀座436、438移动。

阀400的偏置机构通常由参考数字522表示并且优选地包括具有上端和下端的盘簧524。弹簧524的上端由下部阀塞468的下表面中的凹槽526保持并且弹簧524的下端座于壳体404的底壁407中的圆柱形凹部528内。

阀400的操作与如上所述的阀200的操作基本上相同，并且图15中显示了阀400的打开结构，图16中显示了关闭结构。与阀200一样，使螺线管512通电导致阀轴476及相连的阀塞464、468向下移动。下部阀塞468优选地在上部阀塞464接触上部阀座之前座靠在下部阀座438上。如上述实施例一样，上部阀塞464和上部阀座436之间的轴向距离比下部阀塞468和下部阀座438之间的轴向距离大0.5至1毫米左右。阀轴476的下行运动随后持续进行，并且延伸部488的下端490接近圆柱形凹部492的底部，直到上部阀塞464密封住上部阀座436为止。如图16所示，优选地是，凹槽492的深度足够大从而即使在阀400完全关闭时，凹部492的底壁和延伸部488的下端490之间也存在小的间隙。这有助于确保阀塞464、468两者有效地座入。

截止电流向螺线管512的流动将允许弹簧494和524伸展，从而使阀塞464、468向上移动与阀座436、438脱离接合并且使流体恢复流过阀400。

如上述阀10一样，阀400的螺线管512可以优选地设置有螺栓530(图17)，所述螺栓延伸穿过顶壁406中的孔532并且与内部腔室418中的带螺纹的圆顶螺母534相接合。垫片(未显示)可以优选地设置在螺线管512和顶壁406之间以提供不透流体的密封。尽管图17中显示了用于将螺线管512连接到顶壁406上的特定装置，但是应当理解螺线管512可以与阀体402的顶壁406整体形成。

图21和22显示了本发明的另外一个优选实施例。这些附图显示了结构上与图15-20所示的阀类似的双座式阀550的一部分。图21和22仅显示了阀550对解释其区别特征来说必要的那部分。阀550的阀体可以优选地与图7中所示的阀体相同，或者可以优选地为具有诸如上文参照图15和20所描述的接头块的类型，图中只显示了底壁551。

阀550包括具有圆形下端554的阀轴552，所述圆形下端容纳在形成于上部阀塞558的顶面中的圆底的圆柱形凹部556内。上部阀塞558通过销368采用与图15中所示相同的方式固定到阀轴552的下端554上。

上部阀塞558具有延伸部560，所述延伸部轴向向下延伸并且具有容纳在下部阀塞564的圆柱形凹部566中的下端562。下部阀塞564的下表面设置有凹槽以接收盘簧570的上端。弹簧570的下端优选地座于底壁551中的圆柱形凹部571内。

在图21显示的打开结构中，上部阀塞和下部阀塞558、564与各自的上部阀座和下部阀座572、574分开。阀座572、574具有倾斜的密封面576、578并且位于内壁573中，所述内壁将内部腔室分成入口部分和出口部分。所述壁573可以优选地形成类似于图15-20中所示的接头块的一部分。

与在先的实施例一样，阀轴552由螺线管向下驱动。典型地，这种螺线管为单向螺线管，其使阀轴552只能克服弹簧570的作用力沿向下的方向移动。由该螺线管提供的向下的作用力在向下行程开始时通常很弱，因此盘簧570必须很软以允许阀550关闭。在某些情况下，弹簧570不能充分硬到一旦螺线管去电就打开阀500的程度。

图21和22中显示的阀以两种方法克服了该问题，解释如下。

首先，上部阀塞558比下部阀塞564具有更长的周长，因此具有更大的表面积。因此，当阀如图22那样关闭时，进入阀入口的流体压力倾向于沿向上的方向推动上部阀塞558，从而有助于打开阀。其次，下部阀塞564通过销368固定到延伸部560的下端562上以防止延伸部560在阀550打开期间从圆柱形凹部556中完全退出。

除了使阀550易于打开外，上述特征还使阀550的装配变得容易。特别地，由于上部阀塞558的扩大，上部阀座572具有比下部阀座574和下部阀塞564更大的直径。因此，可以通过将下部阀塞564向下插入穿过上部阀座572而装配所述阀。优选地，螺线管、阀轴552、阀塞558和564、盖子(未显示)和弹簧570被预先装配并且插入到阀体中。

上部阀座的扩大还消除了对提供如图15-20中所示的单独形成的上部阀座的需要，并且允许两个阀座与壳体、与接头块整体形成，或者作为可以插入到壳体中的衬套580。这也简化了阀550的装配。

如图所示，下部阀塞564通过销368钉到延伸部560上，所述销紧密地容纳在下部阀塞564的对准孔582、584中并且宽松地容纳在延伸部560的孔586中。这允许如上文参照图7和15所描述的那样在上部阀塞和下部阀塞558、564之间进行有限数量的相对轴向移动，其有助于提供阀塞和阀座之间的密封。

阀550的阀塞558、564还配置为给上部阀座和下部阀座572、574提供增强的密封。在这一点上，上部阀塞558具有通常扁平的上表面588，围绕延伸部560的扁平下表面590，和在上表面和下表面588、590之间延伸的通常轴向延伸的侧壁592。所述侧壁592具有较小直径的下部594和较大直径的上部596，并且在上部和下部596、594之间设置环形槽598以容纳弹性O形圈600。如从图22中可以看出的，下部594的直径小于上部阀座572的内径，从而允许侧壁592的下部594容纳在上部阀座572中。这有助于在阀关闭期间引导上部阀塞558与上部阀塞572成为密封接合。优选地，连接阀塞558的侧壁592和下表面590的边缘在602处成倒角以有助于引导阀塞558进入阀座572。

另外，应当理解，形成具有较大直径的侧壁592的上部596有助于防止O形圈600被流经阀550的流体冲出凹槽598。侧壁592的上部596的直径大于阀座572的内径从而防止阀塞558完全通过阀座572。当关闭时，如图22所示，O形圈密封靠在阀座572的倾斜密封面上。

出于类似的原因，下部阀塞564具有侧壁，所述侧壁具有较小直径的下部606和较大直径的上部608，并且弹性O形圈610容纳在下部和上部606、608之间的凹槽612中。

术语“上部”和“下部”在此处用于描述附图中所示的各个阀部件的相对位置。应当理解，只是为了方便起见而使用这些术语，并且根据本发明的阀不局限于沿任意特定的朝向使用。

虽然本发明已经相对于可用于控制汽车应用中的冷却剂流量的阀进行了描述，但是应当理解，根据本发明的阀可以用在各种其他应用中。例如，根据本发明的阀可以用在低档固定的工业和商业冷却系统中，例如基于燃料电池的小的固定发电装置，液冷发电机组，休闲汽车等等。

尽管如上所述的阀被描述为具有流体流动的优选方向，即从入口到出口，但是应当理解，在某些情况下优选地是改变流动方向使得流体从出口向入口流动。

虽然本发明已经连同一些优选实施例进行了描述，但是它并不局限于此。相反地，本发明包括在其范围内的所有实施例，所述实施例落入下列权利要求的范围之内。

Claims (32)

1.一种阀，包括：

阀体，其具有内部腔室，阀入口和阀出口；

一对设置在阀体的内部腔室中的阀座，所述阀座沿轴线彼此分开，并且每个阀座都具有密封面；

一对设置在阀体的内部腔室中的阀塞，所述阀塞沿所述轴线彼此分开，每个阀塞都具有密封面并且可沿轴线在打开位置和关闭位置之间移动，其中在打开位置阀塞和阀座的密封面彼此分开，并且其中在关闭位置每个阀塞与阀座之一沿它们各自的密封面密封地接合，并且其中所述阀入口和阀出口沿垂直于轴线的方向彼此分开并且在阀塞处于打开位置时通过内部腔室彼此流体连通；

用于使阀塞沿所述轴线从打开位置向关闭位置移动的阀塞致动机构；和

用于使阀塞朝向打开位置轴向偏置的第一偏置机构；

其特征在于，阀体包括接头块和一壳体，阀出口设在所述壳体内，阀入口设在所述接头块内，所述接头块和壳体单独形成，所述接头块包括位于阀体的内部腔室外面的外部部分，使所述接头块连接到壳体上的连接部分，和容纳在内部腔室内的内部部分。

2.如权利要求1所述的阀，其中所述阀入口与位于阀体内部腔室中的入口腔室连通，所述入口腔室具有一对对准的孔，每个孔由阀座之一包围，使得当阀塞处于关闭位置时，入口腔室与阀出口基本上密封。

3.如权利要求1所述的阀，其中所述阀座的密封面之间的轴向距离为固定的，并且其中所述阀塞的密封面之间的轴向距离为可变的。

4.如权利要求1所述的阀，其中所述阀塞致动机构包括螺线管，在通过电流使螺线管通电时，所述螺线管导致两个阀塞朝向关闭位置移动。

5.如权利要求4所述的阀，其中当中断通向螺线管的电流时，所述第一偏置机构导致两个阀塞朝向打开位置移动。

6.如权利要求4所述的阀，其中所述阀塞致动机构还包括阀轴，螺线管通过所述阀轴作用在阀塞上，所述阀轴具有轴向分开的上端和下端并且可沿所述轴线往复移动。

7.如权利要求6所述的阀，其中阀轴的上端由螺线管接合，阀轴的下端容纳在阀塞中的下部阀塞的凹部内，其中阀塞中的上部阀塞接收在阀轴的上端和下端中间上，所述阀轴延伸穿过上部阀塞中的一中心孔。

8.如权利要求7所述的阀，还包括用于使阀塞偏置成沿所述轴线彼此远离的第二偏置机构。

9.如权利要求8所述的阀，其中所述第二偏置机构包括围绕所述阀轴并且容纳在上部阀塞和下部阀塞之间的轴向延伸的盘簧。

10.如权利要求9所述的阀，其中所述阀轴的下端可相对于下部阀塞以预定量移动，并且其中所述上部阀塞和下部阀塞的密封面之间的距离在打开位置比在关闭位置更大。

11.如权利要求10所述的阀，其中在阀关闭期间，在上部阀塞与阀座中的上部阀座相接触之前所述下部阀塞与阀座中的下部阀座接触。

12.如权利要求1所述的阀，其中所述第一偏置机构包括具有上端和下端的盘簧，所述上端与所述阀塞中的下部阀塞相接合并且所述下端与阀体的支持面接合，其中在下部阀塞朝向其关闭位置移动时压缩所述盘簧。

13.如权利要求8所述的阀，其中通过设置在位于上部阀塞和阀体顶壁之间的阀轴上的保持机构防止所述阀塞中的上部阀塞沿阀轴向上移动。

14.如权利要求13所述的阀，其中所述阀轴具有第一直径的上部和较小的第二直径的下部，并且径向肩部设置在阀轴的上部和下部之间，其中上部阀塞的中心孔具有与阀轴的径向肩部相接合的径向肩部以防止上部阀塞相对于阀轴向上移动。

15.如权利要求7所述的阀，其中弹性密封件设置在上部阀塞和阀轴之间。

16.如权利要求6所述的阀，其中所述阀轴的上端由螺线管接合，阀轴的下端容纳在所述阀塞中的上部阀塞的凹部内，其中所述阀塞中的上部阀塞具有向下延伸的凸起，所述凸起与所述阀塞中的下部阀塞相接合。

17.如权利要求16所述的阀，其中所述上部阀塞的凸起的下端容纳在下部阀塞中的凹部内，所述凸起的下端通过基本垂直于轴线延伸的销固定到下部阀塞上，所述销延伸穿过凸起的下端中的孔并且穿过下部阀塞中的至少一个孔，所述销紧密容纳在下部阀塞的孔中并且宽松地容纳在凸起的孔中从而允许在阀轴和下部阀塞之间进行有限量的相对轴向移动。

18.如权利要求1所述的阀，其中一个或两个阀塞的密封面和/或一个或两个阀座的密封面设置有弹性密封装置。

19.如权利要求1所述的阀，其中所述外部部分包括限定了阀入口的入口接头，其中所述内部部分包括围绕入口腔室的壁部，并且其中所述入口接头和入口腔室的壁部连接到接头块的连接部分上。

20.如权利要求19所述的阀，其中所述下部阀座与接头块整体形成。

21.如权利要求19所述的阀，其中所述上部阀塞和上部阀座比下部阀塞具有更大的直径。

22.如权利要求21所述的阀，其中所述上部阀座和下部阀座形成容纳在入口腔室壁部内的衬套的一部分。

23.如权利要求12所述的阀，还包括用于使阀塞偏置为沿轴线彼此远离的第二偏置机构，所述第二偏置机构包括围绕阀轴并且容纳在上部阀塞和下部阀塞之间的轴向延伸的盘簧，其中所述第一偏置机构的盘簧弱于所述第二偏置机构的盘簧。

24.如权利要求1所述的阀，其中，接头块可拆卸地固定在所述壳体上。

25.如权利要求1所述的阀，其中，接头块的所述连接部分包括具有孔的连接法兰，阀入口通过该孔与阀体的内部腔室连通。

26.如权利要求25所述的阀，其中，连接法兰密封地固定到壳体的外表面上。

27.如权利要求1所述的阀，其中，接头块的内部部分包括一阀座接头，阀座接头包括所述一对阀座和在阀座之间延伸的周向侧壁；所述周向侧壁限定了位于阀体的内部腔室中并与阀入口连通的入口腔室，入口腔室有一对对齐的孔，每个所述孔由阀座之一包围，使得当阀塞处于关闭位置时，入口腔室与阀出口基本上密封。

28.如权利要求27所述的阀，其中，阀座接头的周向侧壁从阀入口延伸到阀座，以便将阀入口和入口腔室与阀体内部腔室的其余部分分开。

29.如权利要求27所述的阀，其中，阀座接头的周向侧壁与接头块的连接部分相连。

30.如权利要求1所述的阀，其中，接头块的外部部分、连接部分和内部部分单独形成。

31.如权利要求30所述的阀，其中，接头块的外部部分、连接部分和内部部分通过铜焊连接在一起。

32.如权利要求1所述的阀，其中，接头块的外部部分、连接部分和内部部分整体地形成。

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