CN101484738B - 温控阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机中的温控阀，包括外壳，所述外壳配备有至少三个端口，即用于与内燃机冷却系统连通的内燃机端口、用于与散热器连通的散热器端口和用于与旁路连通的旁路端口，还包括围绕两个端部位置之间的外壳中的枢轴可枢转支撑的中空球形阀部件，所述阀部件配备有至少两个孔，其中一个与所述内燃机端口永久连通，其中另一个位于基本上垂直于所述枢轴的平面中，还包括温度传感器控制的阀部件驱动装置，其特征在于，所有端口的轴设置在基本上垂直于所述阀部件的枢轴的平面中，其中，所述阀部件为开放侧永久与所述内燃机端口连通的基本上球形部分或薄片球，并且其中，所述阀部件配备有至少一个穿通件，所述穿通件在所述阀部件的一个端部位置中与所述散热器端口分离，而在另一个端部位置中，其面向该散热器端口，并且其中，基本上半球形密封系统构造在所述散热器端口区域中，并且其中，所述驱动装置相对于所述枢轴偏心地作用在所述阀部件上。

Description

温控阀
技术领域
本发明涉及一种由权利要求1的前序部分限定的温控阀。
背景技术
德国专利申请DE 198 49 492公开了一种内燃机冷却回路调节阀，所述阀的阀部件为开放的环状圆柱体，可旋转地支撑在圆柱状外壳中，以选择地相互阻塞两个端口部件，将其彼此连接或允许混合操作。该调节阀选择地将旁路或散热器连接到内燃机系统的冷却管道。
德国专利文件DE 103 51 852公开了一种围绕外壳中的枢轴可旋转地支撑的调节阀。该外壳包括沿圆周间隔开的用于旁路分支、散热器和加热器的三个端口。到内燃机冷却系统的连通通过轴向进入球形阀部件实现。而且，用于内燃机的控制阀可从德国专利文件DE 44 16 039 C1或由美国专利3,072,379获知，其中阀部件为可旋转地支撑在其匹配外壳中的旋转滑块。最后描述的控制阀由示例性的电动步进电机驱动。
发明内容
本发明的目的是提供紧凑性但是在其各自关闭位置中表现出最小流动阻抗的内燃机温控阀(thermostatted valve)。
该问题由权利要求1的特征解决。
在本发明的温控阀设计中，所有端口轴位于垂直于其旋转轴的平面中。阀部件为球形部分或薄片球形部件，其开放侧与内燃机端口永久连通。本发明的阀部件包括至少一个穿通件(feedthrough)，所述穿通件在所述阀部件的第一端部位置中与散热器端口分离，而在所述阀部件的第二端部位置中面向所述散热器端口。与阀部件的球形形状匹配的密封系统设置在散热器端口区域中。该密封系统防止位于阀部件外部的流体流入散热器端口中。最后，驱动装置设置用于球形薄片阀部件，并且偏离阀部件的旋转轴作用在阀部件上。
在一个端部位置中，也即基础位置，阀部件可在所述位置预加应力，密封系统以外部密封方式抵靠阀部件设置，结果阻塞与散热器的连通。但是，内燃机通过相对应的阀部件位置与旁路端口连通。当阀部件由驱动装置旋转到另一个端部位置中时，例如需要旋转约90°，阀部件中的孔将与散热器端口对准，并且冷却剂能够几乎不受限制地从内燃机端口流入散热器端口。在该端部位置中，旁路分支端口由阀部件覆盖。但是，该关于旁路端口的密封作用不需要特别完全，因为基本上所有的介质已经朝向散热器流动。当阀部件采用位于两个端部位置之间的中间位置时，冷却介质将分裂。根据孔的开口横截面，或多或少的冷却剂将流到散热器端口或流到旁路分支。
在本发明的一个实施模式中，阀部件仅在由密封系统覆盖的区域中设计为光滑球形表面。在该设计中重要的是，从外壳内部到散热器端口的横截面流动孔以这样的方式密封：当穿通件或多或少覆盖散热器端口孔时，根据阀部件旋转角度位置，介质可仅经过阀部件的穿通件流到散热器端口中。
阀部件可包括基本垂直于旋转轴的相对小的平直表面相对侧。以这种方式，阀部件和阀外壳可变得非常紧凑。
优选阀部件由塑料一体制成，并且配备有将其支撑在阀外壳中的径向构造的轴颈。在本发明的又一个实施例中，阀部件可配备有致动销，其平行于所述承载销并且偏离所述旋转轴延伸，并且与驱动装置配合。
在与所述密封系统接触的区域外部，阀部件可在其外部配备有凹槽或凹部。这些凹槽或凹部优选在垂直于阀部件旋转轴的平面中延伸。这样的几何形状防止带入冷却水中的模具砂粒堵塞阀。相反，阀部件能够自清洁。
一些不同的驱动装置可用于本发明的温控阀。由传送部件连接到阀部件的可膨胀部件特别有利。优选该可膨胀部件在内燃机端口侧安装在外壳中。本发明的相关设计使用与可膨胀部件同轴导向并且抵靠其端部中的一个设置的弹簧加载杆，所述致动销与所述杆中的细长槽接合。
可选地，驱动装置可由设置在外壳外部或内部并且由传送部件连接到阀部件的所谓的记忆金属构造。
最后，驱动装置也可以是安装在外壳外部上并且由传送部件连接到阀部件的电机。电机的控制装置连接到温度传感器，以使阀部件作为由温度传感器感测的温度的函数致动。温度传感器可感测外壳中内燃机端口处的温度。但是，温度还可在内燃机油路中测量，并且因此驱动所述温控阀。
优选本发明温控阀的密封系统配备有可滑动环，该可滑动环由实心、易滑塑料制成，并抵靠阀部件外表面并且由弹性密封环施加预应力而抵靠阀部件，所述密封环相对于散热器端口在阀部件外部上密封外壳内部。示例性的可滑动环由PTFE制成。密封环优选由EPDM制成。
附图说明
下面关于附图说明本发明温控阀的示例性实施例模式。
图1是本发明温控阀的一部分，
图2是本发明温控阀的关于图1偏转180°的部分，
图3是本发明温控阀的关于图2偏转90°的部分，
图4是图1到图3的配备有密封系统和可膨胀部件驱动装置的温控阀的阀部件立体视图，
图5是关于图4的侧视图，
图6是关于图4偏转180°的侧视图，
图7是从图4的视图偏转90°的侧视图，
图8是关于图4的俯视图，和
图9是图6的温控阀的仰视图。
具体实施方式
图1到3显示了温控阀，其应结合到内燃机的省略的冷却系统中，内燃机也省略了。温控阀包括外壳10，其是上部件12和下部件14的组件。上和下部件12，14通过平面表面部分夹紧在一起，并且可通过适当的螺钉/螺栓、放置在所述相互紧靠的表面部分之间的O型密封圈16彼此紧结合。所述上和下部件对着外壳室18。外壳室18配备有三个端口。第一端口20连接到省略的内燃机的冷却管道系统。上部件12配备有两个端口，即与冷却系统的旁路管线连通的端口22和与散热器连通的端口24。这样的冷却系统为本技术领域的状态，并且因此不需要详细描述。
上和下部件12，14由适当的塑料或轻金属铸件制成，端口22，24与上部件12一体形成。
按照惯例，温控阀的作用是选择地引导冷却剂从内燃机经过旁路或散热器回到所述内燃机。当温控阀在中间位置中时，冷却剂经过旁路路径和散热器返回到内燃机。
图1到3的温控阀包括薄片半球形状的阀部件26。图4到9更清楚地显示了阀部件的几何形状。所述部件26的径向相对的轴颈28，30构成枢轴，并且沿阀部件直径设置，所述阀部件直径基本位于穿过薄片半球的边缘27的平面中。致动销32平行并且偏离轴颈30延伸，并且安装在阀部件26上。而且，薄片半球装配有适当的椭圆形穿通件34。在轴颈28，30侧面，薄片半球配备有相对小的平直表面38，38。结果，薄片半球，即阀部件26呈现为球形，为仅横跨穿通件34的宽度稍微超出的外部球形形状。
配备有径向法兰44的可膨胀部件42设置在室18中的下壳体部件14的内肩40上。传送杆46设置在可膨胀部件42上方并且与其同轴。如图4到7中特别清楚显示，传送杆46在其面向并且靠近可膨胀部件42的端部配备有细长槽48，其横穿传送杆46的纵轴。阀部件26的致动销32穿过细长槽46。传送杆46配备有盲孔50，盲孔50从另一端几乎延伸到细长槽48，并且容纳同轴导向销52，导向销52构造在上部件12中。以这种方式，当移动时，传动杆46沿轴向导向。螺旋弹簧54紧靠上部件12的空间中的上端放置，上部件12容纳所述弹簧，并且以所述弹簧另一端抵靠传送杆46的径向法兰，以将该传送杆抵靠可膨胀部件42加预应力。
密封系统安装在外壳室18的上部件和相对端口20形成的环形间隙58中。该密封系统包括由PTFE制成的可滑动环60和例如EPDM弹性材料的密封环62。可滑动环60在其面向阀部件26的侧面的几何形状与阀部件的球形表面匹配。密封环62近似呈现为V形截面。其不仅提供密封而且用作弹簧。通过由密封环26施加的弹簧力，可滑动环60在预定力下抵靠阀部件26设置。密封环62的弹簧特性为当向其施加有效的变形力时，密封部件62相对的弹簧力将仅稍微增加。结果，不管阀部件26和间隙58的底部之间的距离，可滑动环60在阀部件26上的压缩将保持几乎恒定。以这种方式，可补偿制造塑料物件中带来的不可避免的误差。
该密封系统防止液体流出在可滑动环60和阀部件26之间，具体地在密封系统和端口24之间的室18。
如图1到3中所示，阀部件26通过在阀壳体10的上部件12中的轴颈28，30可旋转地设置。轴颈30座在插入室18内部的部分64的孔中，并且抵靠上下部件12，14的相关的内壁部分设置。部分64的添加没有详细显示。
图1到3显示了在一个端部位置中的阀部件26。如所显示的，端口20和22在所述端部位置连通。图1显示了在上部件12中的卵形孔68，用于与端口22连通。另一方面，端口24堵塞。当内燃机冷却剂，例如为水冷却时，例如在环境温度下，所示的温控阀将采用该位置。当内燃机发动时，冷却剂移动经过回路直接回到所述内燃机系统的冷却管道中。冷却剂通常使用泵移动。当冷却剂温度升高时，可膨胀部件42使传送杆46膨胀并且致动。致动销32不与枢轴同中心，阀部件将也枢转。依靠枢转偏转，阀部件26的穿通件34移动进入由可滑动环60重叠的区域中。以这种方式，流体分裂，即一部分移动穿过端口24进入散热器，一部分移动穿过端口22到旁路。当达到预定温度时，例如内燃机运转温度，所述穿通件34与端口24完全重叠，结果冷却剂完全流经散热器。尽管没有实现完全密封，旁路基本上阻塞。由于公知原因，这样的完全密封不必要。枢转角的偏转为约90°。
附图中显示的温控阀控制冷却剂分别流到散热器或旁路。但是可想象得到，阀部件26可配备有又一个穿通件，与外壳10中的又一个端口配合，所述端口例如供给加热机动车辆的加热器。
阀部件26的薄片半球在由可滑动环60接合的区域中构造有光滑的外球面。该区域外部，阀部件配备有凹槽。这些凹槽在垂直于阀部件26的平面中延伸，并且实现自清洁。砂粒等可与冷却剂一起冲入温控阀，并且将使阀操作变差。这最终由所显示的凹槽70消除。
本发明的温控阀到内燃机的结合在图中没有显示。冷却系统内含的对应管可通过24连接到端口20。

Claims (17)

1.一种用于内燃机中的温控阀，所述温控阀包括外壳，所述外壳配备有至少三个端口，即用于与内燃机冷却系统连通的内燃机端口、用于与散热器连通的散热器端口和用于与旁路连通的旁路端口，所述温控阀还包括围绕两个端部位置之间的外壳中的枢轴可枢转支撑的中空球形阀部件，所述阀部件配备有至少两个孔，其中一个与所述内燃机端口永久连通，其中另一个位于基本上垂直于所述枢轴的平面中，所述温控阀还包括温度传感器控制的阀部件驱动装置，所述温控阀的特征在于，所有端口(20，22，24)的轴设置在基本上垂直于所述阀部件(26)的枢轴的平面中，其中，所述阀部件(26)为球形部分或薄片球形部件，所述阀部件(26)的开放侧与所述内燃机端口(20)永久连通，并且其中，所述阀部件(26)配备有至少一个穿通件(34)，所述穿通件(34)在所述阀部件的一个端部位置中与所述散热器端口分离，而在另一个端部位置中，所述穿通件(34)面向该散热器端口，并且其中，基本上半球形密封系统构造在所述散热器端口区域中，并且其中，所述驱动装置相对于所述枢轴偏心地作用在所述阀部件(26)上。
2.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述阀部件(26)仅在所述密封系统横跨的区域中采用光滑球面。
3.根据权利要求1和2中任一所述的温控阀，其特征在于，所述阀部件(26)在基本上垂直于所述枢轴延伸的相对侧上配备有相对比较小的平直表面(36，38)。
4.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述阀部件(26)是一体的，并且是塑料的，配备有用于将其支撑在所述外壳(10)中的径向外轴颈(28，30)。
5.根据权利要求4所述的温控阀，其特征在于，与所述阀部件(26)一体的偏心致动销(32)平行于轴颈(30)延伸，并且与所述驱动装置配合。
6.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述阀部件(26)在由所述密封系统结合的所述表面外部配备有外部凹部(70)。
7.根据权利要求6所述的温控阀，其特征在于，所述凹部(70)在垂直于所述枢轴的平面中延伸。
8.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述驱动装置为可膨胀部件(42)，其由传送部件连接到所述阀部件(26)。
9.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述可膨胀部件(42)设置在所述外壳(10)中所述内燃机端口(20)侧。
10.根据权利要求5和9中任一所述的温控阀，其特征在于，由弹簧(52)加载的传送杆(46)在所述外壳(10)中与所述可膨胀部件(42)同轴导向，并且抵靠所述可膨胀部件(42)的一端设置，并且，所述致动销与所述杆(46)的细长槽(48)接合。
11.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述驱动装置由记忆金属制成，所述记忆金属设置在所述外壳中所述内燃机端口侧，并且由传送部件连接到所述阀部件。
12.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述驱动装置为电机，所述电机设置在所述壳体外部上，并且由传送部件连接到所述阀部件，所述温控阀配备有温度传感器，用于以传感器感测温度的函数控制致动所述阀部件的所述电机。
13.根据权利要求12所述的温控阀，其特征在于，所述温度传感器安装在所述外壳中所述内燃机端口侧。
14.根据权利要求12所述的温控阀，其特征在于，所述温度传感器设置在一种冷却剂回路中，所述的一种冷却剂是在所述内燃机中流动的油。
15.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述密封系统配备有可滑动环(60)，所述可滑动环(60)由实心、低摩擦塑料制成并由弹性密封环62施加预应力而抵靠所述阀部件(26)，所述密封环(62)在所述阀部件(26)相对于所述散热器端口(24)的外部密封所述外壳(10)的内部(18)。
16.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述弹性环(62)以这样的方式设计：当向其施加力时，其弹簧力仅微小升高。
17.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述外壳(10)包括上部件(12)和下部件(14)，所述散热器端口(24)和所述旁路端口(22)构造在所述上部件(12)处，所述内燃机端口设置在所述下部件(14)上，并且所述阀部件(26)和所述密封系统支撑在所述上部件(12)中。
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