CN101184945A - 管形瓣阀 - Google Patents

Abstract

一种用于流体装置例如热交换器的旁通阀组件，具有板状主体部件，该板状主体部件限定了进口开口和出口开口，它们分别与流体装置的进口和出口连通。主体部件中具有旁通通道，该旁通通道在进口和出口开口之间延伸。管状瓣阀可释放地定位在主体部件的出口开口中。管状瓣阀包括半圆柱形弹簧挡板，当旁通通道中的压力超过预定界限值时，该挡板打开以便允许旁通流动。管形瓣阀定向成允许流体从流体装置的出口流过。

Description

管形瓣阀

技术领域

本发明涉及阀，特别是涉及瓣阀。

背景技术

汽车流体例如发动机润滑油或传动液将在使用时吸收热量。为了防止流体退化，通常需要除去该热量。热交换器通常用于该目的。而且，已知热交换器将在合适环境情况下充分实现该功能。不过，在寒冷环境情况下，发动机润滑油和传动液可能有很高粘性。在这种情况下，这些汽车流体不容易流过热交换器。因此，在这种情况下，在润滑回路中(特别是热交换器中)的流体压力可能高到足以损坏热交换器。在某些情况下，甚至可能发生某些下游部件(例如传动装置)缺乏该流体。

为了避免这些不利影响，已知提供一种用于旁通绕过热交换器的机构。过去使用的一种方法是提供旁通导管。旁通导管与热交换器并联连接，且与热交换器相比相对高粘性流体流具有相对较低的阻力。这种结构已知用于使热交换器卸压，并避免下游部件出现缺乏该流体的情况，但是在正常工作情况下，流体将在热交换器和旁通回路之间分开。这需要使热交换器成比例地制成为更大和更重，以便使冷却系统获得相同的总体热交换性能。这样增加的尺寸和重量以及相关成本是汽车制造商所不希望的。

在授予David R.Vian的美国专利No.4193442中，热交换器与适配器连接，该适配器位于润滑油过滤器和发动机之间。适配器包括成双金属条形式的阀，该阀在正常工作情况下打开，以便允许流过热交换器，并在寒冷情况下关闭，以便防止流过热交换器。不过，Vian的装置的问题是相对较大和笨重的结构，且它仍然不能在所有情况下保护热交换器防止高流体压力，特别是当润滑油过滤器堵塞或局部堵塞时。

发明内容

在本发明中提供了一种简单的低型面旁通阀组件。该旁通阀组件利用管形瓣阀，并能够很容易地安装在具有流体进口和流体出口的任何热交换器或其它流体装置上。该旁通阀组件提供了在流体进口和流体出口之间的选择旁通流，并不阻止流体从流体装置的出口流出，且对流体装置的流体进口中的过高压力产生反应。

根据本发明的一个方面，提供了一种旁通阀组件，它用于具有进口和出口的流体装置。该组件包括主体部件，该主体部件有限定进口开口的装置以及圆柱形壁部分，该圆柱形壁部分限定了出口开口，该出口开口与进口开口间隔开，并与流体装置出口同轴地定向。圆柱形壁部分有形成于其中的旁通开口以及限定旁通通道的装置，该旁通通道在进口开口和旁通开口之间延伸。进口开口和出口开口用于分别与流体装置的进口和出口流体连通地连接，以使流体流过流体装置。柔性挡板布置在出口开口中，该挡板具有一自由端部分，该自由端部分可在与旁通孔间隔开的打开位置和与旁通孔交叠的关闭位置之间运动，该自由端部分的尺寸设置成当布置在它的关闭位置时限制流过旁通孔。定位装置用于保持挡板在出口开口中的位置。还有，设置偏压装置，其用于将挡板偏压至关闭位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种热交换器，该热交换器包括：热交换元件，该热交换元件有间隔开的进口和出口以及在它们之间的多个热交换通道；旁通阀组件，该旁通阀组件包括主体部件，该主体部件有限定进口开口的装置，该进口开口与所述进口连通，该主体部件还包括圆柱形壁部分，该圆柱形壁部分限定了出口开口，该出口开口与热交换元件的出口同轴地定向并与其连通。圆柱形壁部分有形成于其中的旁通开口以及限定旁通通道的装置，该旁通通道在进口开口和旁通开口之间延伸。柔性挡板布置在出口开口中，该挡板具有一自由端部分，该自由端部分可在与旁通孔间隔开的打开位置和与旁通孔交叠的关闭位置之间运动，该自由端部分的尺寸设置成当布置在它的关闭位置时限制流体流过旁通孔。定位装置用于保持挡板在出口开口中的位置。还有，设置偏压装置，用于将挡板偏压至关闭位置。

通过下面的详细说明并参考附图，将清楚本发明的优点、特性和特征、结构的相关元件的操作方法和功能以及部件的组合和制造的经济性，下面将简要介绍附图。

附图说明

附图将用于图示和说明目的，而并不用于限定本发明的限制范围，在附图中：

图1是本发明优选实施例的旁通和阀组件在用于热交换器中时的透视图；

图2是图1的结构的俯视平面图；

图3是图1的结构沿图2中的线3-3的剖视图；

图4是图1的热交换器的分解透视图；

图5是图4中的包围区域5的放大图；

图6是图4中的包围区域6的放大图；

图7是图6的结构的局部分解图；

图8是图6的结构的完全分解图；

图9是图6中的包围区域9的放大图；

图10A是图9的结构的俯视平面图，其中，瓣阀的自由端部分布置在它的关闭位置；

图10B是与图10A类似的视图，其中，瓣阀的自由端部分布置在它的打开位置；

图11是图9的结构沿图10A中的线11-11的剖视图；

图12是图7中的包围区域12的放大图；

图13是图12的结构的局部剖视图；

图14是图10A的一部分的放大图，表示本发明的还一优选实施例；

图15是类似于图3的视图，表示了本发明的还一优选实施例；以及

图16是类似于图14的视图，表示了本发明的还一优选实施例。

具体实施方式

图1至3显示了热交换器20，该热交换器20包括流体装置例如热交换元件22以及根据本发明优选实施例构成的旁通阀组件24。热交换器20可以用作润滑机械部件(未示出)的回路中的润滑油冷却器。

如图4中最好地所示，其中，以分解透视图显示了热交换器20，该热交换元件22由多个冲压铝通道形成板26、28、30、32和34而形成。根据需要，任意数目的板28至34可以用于热交换元件22。

通道形成板28、30、32和34为相同结构。如图5所示，各板包括周边向上和向外扩口的凸缘或脊36以及基本平面的中心部分38。平面中心部分38形成有两对孔，即孔40、41和孔42、43。孔42、43由相应的升高凸台44包围。

通道形成板26的结构与板28、30、32和34类似，但是没有所述一对孔40、41。

板26、28、30、32和34以嵌套、交替前后和后前定向的方式相互交叠，并通过钎焊而密封。当这样密封时，板26、28、30、32和34形成在它们之间的热交换通路或通道46和48(见图4)，分别用于润滑油和发动机冷却剂，它们相互成热交换关系。

在板34中的孔40、41中的一个或另一个，即孔41，限定了进口50，而孔40、41中的另一个形成出口52，分别用于接收润滑油进入在板32、34和28、30之间的润滑油通道46以及从该润滑油通道46中排出润滑油。在板26中的孔43、42分别限定了第一冷却剂口54和第二冷却剂口56，用于接收发动机冷却剂进入在板26、28和30、32之间的冷却剂通道48以及从该冷却剂通道48中排出发动机冷却剂。热交换元件22的确切形状不被认为是本发明的一部分，因此在这里不更详细介绍。

参考图4和6，旁通阀组件24包括主体部件60和瓣阀61。瓣阀61有管形部件或管58和柔性或弹性挡板62。

主体部件60为基本平面形的冲压或机械加工板，它布置在板34的下面，并钎焊在该板34上，从而封闭板34的孔对42、43。最好如图4和8中所示，主体部件60限定了与进口50流体连通的进口开口68，用于接收要由热交换元件22冷却的润滑油。主体部件60还有圆柱形壁部分70，该圆柱形壁部分70限定了出口开口71，该出口开口71与进口开口68间隔开，并与热交换元件出口52同轴定向和连通。主体部件60还包括旁通通道72，该旁通通道72在进口开口68和形成于圆柱形壁部分70中的旁通孔或开口74之间延伸。

管58可释放地安装在圆柱形壁部分70中，且尺寸设置成摩擦保持在出口开口71内。这时，管58的内部限定了实际出口开口64，该出口开口64与热交换元件22的出口52流体连通，以便从该出口接收润滑油，并将它传送给润滑回路(未示出)，以便使润滑油返回。管58的壁有穿过形成的旁通孔66(见图8)，该旁通孔66与圆柱形壁部分旁通孔74连通，以便能够在出口开口64和旁通通道72之间流体连通。

如图6、9、11和15最好地所示，管58延伸成稍微高于主体部件60的顶表面。这有助于定位热交换元件22，因为板34中的开40可以在热交换器20的装配过程中位于管58上。

柔性挡板62布置在出口开口64中。挡板62的安装端部分78通过成铆钉80(见图10和11)形式的定位装置而安装在管58上。如图8和图10B所示，铆钉80局部位于形成于圆柱形壁部分70中的横向槽或凹坑81内。铆钉80和横向槽81以键和键槽的方式作用，以便保证管58合适轴向定位。挡板62以圆弧(该圆弧大约跨过圆柱形壁部分70或管58的一半内圆周)形式从安装端部分78延伸至远离安装端部分78的自由端部分82。

自由端部分82由于挡板62的柔性而可在打开位置(如图10B中所示)和关闭位置(如图10A中所示)之间运动。在打开位置，挡板62与旁通开口66间隔开，而在关闭位置，挡板62与旁通孔66交叠。自由端部分82的尺寸设置成当布置在它的关闭位置时限制(更具体地说，基本阻止)流过旁通孔66，并通过由弹簧钢形成的挡板而偏压至关闭位置。为了更清楚，应当知道在所示优选实施例中，当自由端部分82处于它的关闭位置时，挡板62处于压缩状态，这样，当从管58中取出时，它将为相对更扁平的形状(未示出)。

挡板62的机械特性或弹簧常数可以选择为适合它们将用于的特定热交换元件的工作参数。例如，挡板62的弹簧常数可以选择为这样，即当旁通通道72中的压力超过预定界限值(该预定界限值可以设置成低于热交换元件22的爆裂强度)时将能够流过旁通孔66或74。

图14中显示了本发明的又一优选实施例。在该实施例中，管58中形成有横向槽84；挡板62的安装端部分78有相应横向脊86；挡板62通过使得脊86插入槽84中(以键在键槽中的方式)而定位和固定在管58上。另外，挡板62可选择缩短，这样，当布置在关闭位置时，挡板62的自由端部分82只是部分与旁通孔66交叠，从而只是进行限制，而不是基本阻止旁通流。

图15中显示了本发明的又一优选实施例。在该实施例中，管58提供有弹性凸片88，该弹性凸片88在管装配至开口71中之后弹出，以便防止管58的退回。

图16显示了图14中所示实施例的还一变化形式，其中，管58省略。在该实施例中，横向槽84形成于圆柱形壁部分70中，挡板将完全阻挡或阻止流过圆柱形壁部分70中的旁通开口74。

在使用时，在正常工作情况下，相对较热和基本自由流动的润滑油传送给进口开口68，由弹簧挡板62提供的偏压使得挡板62的自由端部分82保持成抵靠旁通孔66或74的封闭关闭，以便限制(更具体地说，基本阻止)旁通流，除了可能在进口开口68处产生的定期、短暂的喷出流或压力尖峰。这保护了热交换元件22。

相反，在一些情况下(例如当发动机在相对寒冷的环境情况下起动时)，润滑油相对较冷，粘性润滑油传送给进口开口68。在这种情况下，热交换元件22的进口压力相对较大，因此粘性润滑油迫使挡板62的自由端部分82离开旁通孔66或74，如图10A、10B所示，这样，旁通流绕过热交换元件，从而再次保护它防止过高流体压力。

该结构有特别的优点，其中，它在正常工作情况下获得相对较高的冷却性能，当需要冷却时，几乎全部润滑油都经过热交换元件22，以便在这种情况下将它的热量传送给发动机冷却剂。

同时，该结构避免了在正常过渡高压情况下(例如寒冷天气起动)使机械部件缺乏流体，还避免了金属疲劳，该金属疲劳可能由于在形成热交换器的薄壁板中的压力尖峰而产生。

还有，只通过改变主体部件的结构，组件可以很容易地适用于多种不同结构的流动装置。优选是，主体部件钎焊在流体装置上，且流体装置的部件同时相互钎焊，然后，瓣阀装配至圆柱形壁部分70的出口开口71中，用于随后发送给汽车制造商以便安装。

这里已经介绍了本发明的优选实施例，应当知道，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对上述结构进行各种变化。

首先，尽管优选实施例的旁通阀组件表示为用于热交换器，但是应当知道，本发明并不局限于此，并可以用于具有进口和出口的任意流体装置。

还应当知道，尽管说明书表示和介绍了特定结构的热交换器，但是变化形式也将落在本发明的范围内。

因此，例如且非限定的，更多或更少数目的板可以用于形成润滑油和冷却剂通道，板可以为不同几何结构，并可以通过不同方法来相互密封，例如通过环氧树脂。

还有，网眼金属板等的紊流器可以根据需要布置在板之间。

而且，尽管优选实施例的旁通通道为形成于主体部件中的槽，且堆垛在主体部件上的通道形成板将形成旁通通道的上限，但是应当知道，旁通通道例如可以是整个形成于主体部件中的槽道或导管，因此并不依赖上面的通道形成板来封闭。

而且，在优选实施例中，主体部分为机械加工板，但是当希望避免机械加工时同样可以由一个或多个冲压板来形成。

作为又一变化形式，尽管优选实施例的挡板由单个弹簧钢条构成，但是也可以很容易地用弹性双金属条来代替，以便在预定温度情况下打开和关闭。弹性和柔性的双金属条即使在较热工作情况下也提供泄压。

另外，尽管优选实施例的挡板的自由端部分表示为薄金属板的形式，但是也可以进行变化。例如，自由端部分可以提供有凸起(未示出)，该凸起在关闭位置凸出至旁通孔中，以便于密封，从而能够降低瓣阀在关闭位置的相对压缩量，或者能够完全省略压缩，同时还提供足够密封。

如上所述，本领域技术人员应当知道，本发明的范围只由特意提出的附加权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种旁通阀组件，用于具有进口和出口的流体装置，所述旁通阀组件包括：

主体部件，该主体部件具有限定进口开口的装置和圆柱形壁部分，该圆柱形壁部分限定出口开口，该出口开口与进口开口间隔开，并与流体装置的出口同轴地定向，所述圆柱形壁部分具有形成于其中的旁通开口以及限定旁通通道的装置，该旁通通道在进口开口和旁通开口之间延伸；

所述进口开口和出口开口用于分别与流体装置的进口和出口流体连通地连接，以使流体流过流体装置；

柔性的挡板，该柔性的挡板布置在出口开口中，该挡板具有一自由端部分，该自由端部分可在与旁通孔间隔开的打开位置和与旁通孔交叠的关闭位置之间运动，该自由端部分的尺寸设置成当其布置在它的关闭位置时限制流体流过旁通孔；

定位装置，用于保持挡板在出口开口中的位置；以及

偏压装置，用于将挡板偏压至关闭位置。

2.根据权利要求1所述的旁通阀组件，其中：自由端部分的尺寸设置成当其布置在它的关闭位置时基本阻止流体流过旁通孔。

3.根据权利要求1所述的旁通阀组件，还包括：管，该管可释放地安装在主体部件的出口开口中，该管限定了旁通开口，该旁通开口与圆柱形壁部分的旁通开口连通。

4.根据权利要求3所述的旁通阀组件，其中：所述管的尺寸设置成摩擦保持在出口开口中。

5.根据权利要求1所述的旁通阀组件，其中：圆柱形壁部分具有形成于其中的横向槽，所述挡板具有安装端部分，该挡板的安装端部分具有形成于其中的横向脊，所述定位装置是位于所述槽中的所述脊。

6.根据权利要求3所述的旁通阀组件，其中：所述管具有形成于其中的横向槽，所述挡板具有安装端部分，该挡板的安装端部分具有形成于其中的横向脊，所述定位装置是位于所述槽中的所述脊。

7.根据权利要求5或6所述的旁通阀组件，其中：所述挡板以弧形延伸，该弧跨过圆柱形壁部分的内圆周的大约一半。

8.根据权利要求3所述的旁通阀组件，其中：定位装置是用于将挡板安装在管上的铆钉。

9.根据权利要求1所述的旁通阀组件，其中：主体部件是扁平板。

10.根据权利要求1所述的旁通阀组件，其中：偏压装置是由弹簧钢构成的挡板。

11.根据权利要求1所述的旁通阀组件，其中：圆柱形壁部分具有形成于其中的横向槽，所述旁通阀组件还包括管，该管安装在主体部件的出口开口中，以限定圆柱形壁部分，定位装置是用于将挡板安装在管上的铆钉，该铆钉部分地位于所述槽中。

12.根据权利要求11所述的旁通阀组件，其中：挡板具有远离自由端部分的安装端部分，所述铆钉穿过挡板的该安装端部分。

13.一种热交换器，包括：热交换元件，该热交换元件具有间隔开的进口和出口以及在它们之间的多个热交换通道；旁通阀组件，该旁通阀组件包括：

主体部件，该主体部件连接到热交换元件上，并且具有：限定进口开口的装置，该进口开口与所述进口连通；以及圆柱形壁部分，该圆柱形壁部分限定出口开口，该出口开口与热交换元件的出口同轴地定向并且与其连通，圆柱形壁部分具有形成于其中的旁通开口以及限定旁通通道的装置，该旁通通道在进口开口和旁通开口之间延伸；

柔性的挡板，该柔性的挡板布置在出口开口中，该挡板具有一自由端部分，该自由端部分可在与旁通孔间隔开的打开位置和与旁通孔交叠的关闭位置之间运动，该自由端部分的尺寸设置成当其布置在它的关闭位置时限制流体流过旁通孔；

定位装置，用于保持挡板在出口开口中的位置；以及

偏压装置，用于将挡板偏压至关闭位置。

14.根据权利要求13所述的热交换器，其中：偏压装置是由弹簧钢形成的挡板，该弹簧钢的弹簧常数使得，当旁通通道中的流体压力超过预定界限值时使得流体流过旁通孔。

15.根据权利要求13所述的热交换器，还包括：管，该管可释放地安装在主体部件的出口开口中，该管限定旁通开口，该旁通开口与圆柱形壁部分的旁通开口连通。

16.根据权利要求15所述的热交换器，其中：圆柱形壁部分具有形成于其中的横向槽，挡板具有安装端部分，该挡板的安装端部分具有形成于其中的横向脊，所述定位装置是位于所述槽中的所述脊。

17.根据权利要求16所述的热交换器，其中：挡板以弧形延伸，该弧跨过圆柱形壁部分的内圆周的大约一半。

18.根据权利要求13所述的热交换器，其中：圆柱形壁部分具有形成于其中的横向槽，挡板具有安装端部分，该挡板的安装端部分具有形成于其中的横向脊，所述定位装置是位于所述槽中的所述脊。

19.根据权利要求18所述的热交换器，其中：挡板以弧形延伸，该弧跨过圆柱形壁部分的内圆周的大约一半。

20.根据权利要求13所述的热交换器，其中：圆柱形壁部分具有形成于其中的横向槽，所述热交换器还包括管，该管安装在主体部件的出口开口中，以限定圆柱形壁部分，定位装置是用于将挡板安装在管上的铆钉，该铆钉部分地位于槽中。

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