CN102906477B

CN102906477B - 具有套筒的恒温阀

Info

Publication number: CN102906477B
Application number: CN201180020604.7A
Authority: CN
Inventors: J-M·罗曼
Original assignee: Vernet SA
Current assignee: Vernet SA
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: CN102906477A; WO2011110783A1; US10274976B2; FR2957395A1; US20130112763A1; FR2957395B1

Abstract

该阀（1）包括外壳（10），限定用于流体穿过外壳流入和流出的开口（11、12），以及调节流体穿过外壳的流动的套筒（20），该套筒由恒温零件（40）控制沿其轴线（X-X）移动。为了提高该阀可以接受的最大流量，阀还包括固定附加在外壳（10）中并包括流体密封壁（31）的座元件（30），壁的两个相对表面中的一个相对套筒（20）轴线（X-X）横向延伸而限定套筒（20）的支承座（32），而两个相对表面中的另一个在该表面与外壳（1）的壁之间沿套筒轴线（X-X）方向形成自由空间（V），所述开口（11、12）中的一个（11）通到该自由空间，并且当套筒处于开放位置时，流体通过该自由空间流动，并分布在套筒的整个周边上。

Description

具有套筒的恒温阀

技术领域

本发明涉及流体循环回路的恒温阀，所述流体尤其是热机的冷却流体。

背景技术

与大工作容积的热机、特别是卡车和某些汽车中使用的热机相关的冷却回路通常装备有带有调节套筒的阀，调节套筒由一恒温零件控制移动，对于这些热机，运行所需的冷却流体的流量高于排量较小的热机的冷却流体的流量，对于排量小的热机，使用的恒温阀是活门式的。

实际上，套筒的使用使得可以放置平衡堵塞件，即沿着由恒温零件移动的套筒的移动方向、在套筒壁的两侧的压差基本为零，该方向实际对应于套筒的轴向方向。相反，在活门式恒温阀中，活门通常在垂直于活门由恒温零件移动的方向的平面中延伸，使得活门两侧沿该方向的压差达到很大的值，尤其是当流体循环被活门中断时。因此，使该活门从其阀座脱离所需的能量常常很大，而且当要调节的流体流量大且沿活门关闭的方向流动时更是如此。

这就是说，现有的带套筒的阀在可允许的最大流量方面具有局限性。原因之一与套筒周边的不良供给有关：尽管在理论上，套筒的整个周边都可以利用，使套筒开放时允许流体穿过该套筒流动，但人们发现，实际上，供给套筒内部的流体的流动由于流体进入阀壳的进入口而被“水道化”。实际上，套筒开放时，即套筒与由阀壳的与套筒轴向相对的壁限定的支承座分离时，流体有通过套筒转移的趋势，完全且唯一地在所述进入口的延长线中流动。因此，作为权利要求1的前序部分的基础的EP-A-1106883提供了三通道阀的例子，其中，套筒通过其中一轴向端支靠阀壳壁，使两个流体循环管道分开，当套筒与所述外壳壁分离时，流体在这两个管道之间有“直线”转移的趋势。对于DE-A-4410249、US-A-3734405、US-A-4022377、FR-A-2919704和US-A-2002/096571中提出的阀也是如此。

发明内容

本发明的目的是提出允许大的最大流量的具有套筒的恒温阀。

为此，本发明的主题是如权利要求1所限定的用于流体循环回路的恒温阀。

本发明的基本思想在于，不使套筒直接压靠外壳的壁，而是沿流体在输入开口与输出开口之间的流动路径、在套筒的支承座与开口中的一个之间形成一自由空间。该自由空间实际上可以使流体沿套筒周边分布在外壳内，使得当套筒开放时，流体在该自由空间与套筒内部之间在套筒的整个周边上流动。特别是，当上述开口是流体进入外壳的开口时，也就是说自由空间是支承座上游的流体供给空间，可以在套筒的整个周边给套筒提供流体。根据本发明，该自由空间借助作为座元件的一个零件来限定，因为该零件限定了固定附加在外壳内的套筒支承座，并轴向插入自由空间。该座元件的就位方便且迅速，例如在阀的至少另一组件就位的同时进行，这不会延长阀的组装时间。借助该座元件，更确切地说，借助其正对着套筒轴向限定的自由空间，阀能够接受高的最大流体流量。

从属权利要求2-10限定了根据本发明的阀的单独或按照任何可能技术组合的附加有利特征。

附图说明

阅读下面仅作为例子给出并参照附图进行的描述可更好地理解本发明，附图中：

图1是根据本发明的阀的半剖开立体图；

图2是图1的阀在不同于图1的剖面中的剖视图；

图3、4是图1的阀的座元件的不同角度的立体图；

图5是图1的阀的保持件的立体图。

具体实施方式

图1和2示出一个阀1，该阀适于调节在穿过调节室13后的流体循环，流体通过开口11进入外壳10并通过开口12从外壳流出，开口11和12通入调节室13。在该调节室13中设置有一活动的套筒20、一固定的座元件30和控制套筒相对座元件的移动的一恒温零件40。该阀1例如在机动车热机的冷却回路中使用。

套筒20的整体形状为管状，以图1和2的剖切平面通过的纵轴线X-X为中心。该套筒位于调节室13中，使开口11以与轴线X-X基本垂直的方式通入该调节室，同时在此处的实施例中，开口12大体在该轴线上对中。

套筒20包括在轴线X-X上对中并且底部为圆形的圆柱形主体21，其壁在整个周边上都是实心的。在朝向开口11一侧的套筒的轴向端20A，主体21设有内周边缘22，一些臂23从内周边缘向轴线X-X方向刚性延伸。这些臂23在其自由端与恒温零件40的导热杯41固定连接，导热杯含有热膨胀材料，例如蜡。该杯41以在轴线X-X上对中的方式在长度上延伸，其内部接纳一个杆42，杆也以在轴线X-X上对中的方式在长度上延伸，并且同时在热膨胀材料体积变化的作用下，通过沿该轴线的平移，相对杯41的内部展开和收缩。在其位于杯41外部的端部部分，杆42通过已知的方法，如包覆成型、压装和/或粘合，固定连接到外壳10，这些方法在此不再描述。

有利的是，在此处的实施例中，杆42内部设有图中不可见的加热电阻，在此情况下，该电阻以金属管的形状实现，使得在该电阻被供电时，能够加热杯41中包含的热膨胀材料。外壳10外部设有接通外部电源的底座14（图2），电导体可以从底座一直延伸到所述加热电阻的端子，例如埋在加在外壳10外部的绝缘树脂15中。

可以明白，当包含在杯41中的热膨胀材料被加热时，它的膨胀导致杯41沿轴线X-X向与杆42相反的方向平移，即向图1和2的下方移动。这使杯41按照相应的平移运动来驱动套筒20，如图2的箭头F所示。

根据由恒温零件40控制的套筒20的轴向位置，该套筒的轴向端20A或多或少离开属于座元件30的相应的壁31。更确切地说，壁31整体呈实心盘的形状，在轴线X-X上对中并且底部为与套筒20的主体21基本相同的圆形。在其朝向套筒20的表面，该壁31限定一圆周边缘，构成套筒20边缘22的密封支承座32。因此，在图1和2所示的套筒20的轴向位置，边缘22压靠壁31的座32，这样，该边缘和该座通过沿它们的整个圆周的形状互补来配合，以便切断套筒20内部和外部之间的流体流动。

如在图3和4上可看到的，壁31由孔33从一侧到另一侧穿过，孔在轴线X-X上对中并适于以密封方式接纳杆42，如图1所示。因此，如图1和2所示，在外壳10内，壁31布置成其中心区域轴向顶靠外壳10的内部增厚部分16，杆42固定连接到该内部增厚部分，并通过该内部增厚部分给在该杆内的加热电阻供电。

相反，壁31的周边区域不贴靠外壳的增厚部分16，而是相反，沿轴线X-X的方向离开外壳10的壁，增厚部分16从该壁向调节室13内突起延伸。这样，壁31的周边区域和外壳10的上述壁之间沿轴线X-X的方向形成一自由空间V，该自由空间属于调节室13，并包围外壳的增厚部分16，并且在此处的实施例中，其整体形状为在轴线X-X上对中的环形。

如图1中清楚看到的，开口11自由地通入自由空间V。另外，在此处的实施例中，自由空间V沿与轴线X-X垂直的方向位于开口11通入调节室13的大约一半的很大一部分的直线延长段中。有利地，限定自由空间V的壁31的表面带有图4上可见的加固肋34。

工作时，当开口11被供给要通过阀1调节的流体时，该流体进入到室13中，至少部分地充填自由空间V，因此流体分布到套筒20的整个周边，使得当该套筒从图1和2所示的关闭位置移动到其端部20A轴向离开座32的一开放位置时，流体在套筒20内部流动，在臂23之间通过，并且该流动是在套筒的整个周边上。可以明白，阀1能够接受穿过它的很大的流体流量，套筒的整个周边都得到利用，以便在套筒处于开放位置时允许流体穿过该阀。肋34的好处则是避免壁31在大的流体流量的作用下的明显变形。

另外，座元件30有利地包括图3和4中清楚可见的环圈35，环圈与壁31同轴，位于与壁不同的轴向位置。一些弯臂36沿座元件30的周边基本均匀地分布，刚性地连接壁31和环圈35。如图1和2所示，在阀1内部，环圈5布置成一方面轴向位于开口11和12之间，另一方面径向间置在套筒20的主体21和外壳10之间。环圈35沿其外周边与外壳10形成由密封垫37密封的固定接触，在所示实施例中，该密封垫保持在环圈的周边槽28中。环圈35在其内周边与套筒20的主体21形成轴向滑动接触，由唇式密封圈39密封。该唇式密封圈39接纳在环圈35的互补的圆周缺口310中。

这样，环圈35以密封的方式围绕套筒20使开口11和12互相隔离。换句话说，在该套筒外部，环圈35将调节室13分隔为两个密封分开的部分，一个部分与开口11自由连通，而另一个部分与开口12连通。

工作时，当开口11被供给要通过阀1进行调节的流体时，环圈35强化上面描述的壁31的作用，使得可以在套筒的整个周边给套筒20提供流体。实际上，鉴于环圈35的径向尺寸，给套筒20进行周边供给的自由空间V在某种程度上围绕该套筒轴向延长，因此增加了阀1可接受的最大流量。当套筒20处于其开放位置时，流体进入到该套筒内部，在臂36之间通过，由于厚度小，这些臂不会导致明显的流动阻力。

实际上，座元件30还具有通过预先设置密封垫37和唇式密封圈39而能够迅速且容易地附加到外壳10内的优点。而且，如图中的实施例，该座元件30尤其通过塑料模制预先制成一单一零件。作为未示出的变型，密封垫37和/或密封圈39直接包覆成型在座元件30上。

作为有利的选择，环圈35具有除气功能。更确切地说，如图2所示，环圈35由孔311沿轴线X-X方向穿过，孔311在开口11一侧的出口可以由球珠312封堵。该球珠相对环圈35可移动，并由与环圈连为一体的笼座313保持，这里笼座313与环圈一起形成。因此，当开口11被供给要通过阀1进行调节的流体时，流体把球珠312压向孔311的出口，因此密封封堵孔311。相反，当空气被封闭在外壳10内部的开口12一侧，特别是当为了初始启用或者在维修后的使用而对阀1所处的回路进行加压充填时，套筒20处在其关闭位置，球珠312使被封闭的空气排到调节室13的与开口11连通的部分。

另外，阀1还包括使杯41向杆42复位的弹簧50，该弹簧围绕该杯同轴布置。弹簧50由零件60相对外壳10保持，零件60还有利地保证座元件30的保持。

更确切地说，如图5上可见的，该保持件60包括在轴线X-X上对中的环圈61，弹簧50的与顶靠杯41的端部相反的端部顶靠环圈61。保持件60还包括两个臂62，从环箍61的两个直径相对的区域62A延伸。与环圈61相对，每个臂62包括端部部分62B，该端部部分形成与外壳10固定连接的爪，并且如图1和2所示接纳在由外壳在内部限定的互补空腔17中。有利的是，该端部部分62B的周边尺寸基本等于空腔17的尺寸，以便通过形状调节实现围绕轴线X-X的转动的相对锁止。

每个臂62在端部部分62A和62B之间具有整体形状为朝向开口12的U形的弯曲常规部分（partie courante）62C，U形的底部适于轴向支撑座元件30的环圈35，有利地将唇式密封圈39保持在它的接纳缺口310中。为此，臂的常规部分62C在其朝向开口11的表面具有与环圈35和密封圈39相对的表面的互补表面63。有利地，环圈35的上述表面位于该环圈的缺口314的底部，其周边尺寸基本等于臂62的表面63的尺寸，以便通过形状调节实现围绕轴线X-X的转动的相对锁止。

当然，臂62的常规部分62C的U形是为了在套筒20沿轴线X-X移动时不与套筒的主体21发生干扰。

为了便于保持件60在外壳10内的就位，该保持件60具有径向于轴线X-X的弹性变形能力。实际上，在此处的实施例中，也就是说，当保持件60轴向插入到外壳10内部时，每个爪62B顶靠常规部分62C弹性弯折，然后，当该爪松开时，爪62B通过弹性复位作用进入到它的接纳空腔17中。

另外，可以考虑描述至此的恒温阀1的其它设置和变形。例如：

－作为保持件60对座元件30的轴向保持作用的补充或替代，元件30可以通过任何适当机械方式直接固定在外壳10上，为了表示该变型，图1示出外壳10的增厚部分16在壁31所压靠的表面上限定了两个未示出的螺钉的接纳孔18，这些孔18用于与壁31的朝向套筒20的表面上形成的两个空心凹槽315轴向对齐，这些凹槽使得可以定位并便于所述螺钉的就位；

－外壳10的几何形状可以相对图中涉及的形状有所改变，尤其是为了适应阀1的安放环境，并且/或者为了便于制造；另外，在开口11之外可以设置至少另一开口，以给阀供给流体；同样，可以在开口12之外设置至少另一开口，用于流体的流出；在后一种情况下，以已知的方式，恒温零件40的杯41可以由带有活动阀门的杆延长，以便在不同输出开口之间控制流体循环的调节，尤其是保证热机冷却回路中的旁路功能；

－阀1可以在流体循环方向与此处所描述的相反的冷却回路中使用，即至少通过开口12的一个流体入口和至少通过开口11的一个流体出口；

－可以考虑球珠312以外的其它实施方式，以便在环圈35上构成封堵除气孔311的活动阀门；

－保持件60的臂62的形状和数量不限于图中所示出的；例如，臂62的形状可以为基本平面的，而不是U形；以及/或者

－恒温零件40可以以与图中所示例子中的方式相反的方式与阀1的其余部分功能地连接，换言之，在这种情况下，是杯41与外壳10固定连接，而杆42推动套筒20，以带动套筒移动；当不希望通过杆42内的加热电阻来操纵阀1时，可尤其考虑这种布置。

Claims

1.用于流体循环回路的恒温阀（1），包括：

－外壳（10），限定用于流体穿过外壳流入和流出的开口（11、12）；

－调节流体穿过外壳的流动的套筒（20），该套筒限定中心轴线（X-X），套筒沿该轴线在关闭位置与开放位置之间相对外壳活动，在关闭位置，套筒的轴向端（20A）密封地压靠相对外壳固定的座（32），以切断流体在两个开口（11、12）之间的流动，在开放位置，套筒的端部轴向离开座，以允许流动；和

－恒温零件（40），包含热膨胀材料并包括固定部分（42）和活动部分（41），固定部分与外壳（10）固定连接，活动部分（41）在热膨胀材料体积变化的作用下相对固定部分可移动，并且与套筒（20）动力连接，以控制套筒在其关闭位置和开放位置之间的移动，

其特征在于，该恒温阀还包括座元件（30），座元件固定地附加在外壳（10）中并包括流体密封壁（31），相对套筒（20）的轴线（X-X）横向延伸的该流体密封壁（31）的两个相对表面中的一个限定所述固定的座（32），而两个相对表面中的另一个在该表面与外壳（10）的壁之间、沿套筒（20）的轴线（X-X）方向限定一自由空间（V），所述两个开口（11、12）中的一个开口（11）通到该自由空间，并且当套筒处于其开放位置时，流体通过该自由空间流动，并分布在套筒（20）的整个周边上。

2.如权利要求1所述的恒温阀，其特征在于，与自由空间（V）相连的开口（11）以基本垂直于套筒（20）的轴线（X-X）的方式通到该自由空间。

3.如权利要求1所述的恒温阀，其特征在于，恒温零件（40）的固定部分（42）以密封方式轴向穿过座元件（30）的流体密封壁（31）。

4.如权利要求1所述的恒温阀，其特征在于，在相对套筒（20）的轴线（X-X）的横向剖面中，座元件（30）的流体密封壁（31）和套筒的管状主体（21）具有同轴且基本相同的各自的外轮廓。

5.如权利要求1所述的恒温阀，其特征在于，座元件（30）包括环圈（35），环圈轴向位于所述两个开口（11、12）之间并径向间置在套筒（20）与外壳（10）之间，以便沿其外周边形成与外壳的固定密封接触，同时沿其内周边形成与套筒的滑动密封接触。

6.如权利要求5所述的恒温阀，其特征在于，座元件（30）的流体密封壁（31）和环圈（35）同轴，并通过基本规则地围绕它们的共同轴线（X-X）分布的弯臂（36）相互连接。

7.如权利要求5所述的恒温阀，其特征在于，环圈（35）在内部设有唇式周边密封圈（39）。

8.如权利要求5所述的恒温阀，其特征在于，环圈（35）限定沿套筒（20）的轴线（X-X）方向从一侧到另一侧穿过环圈的除气孔（311），并且环圈设有封堵除气管道的阀门（312），该阀门在流体的作用下相对环圈能移动。

9.如权利要求1所述的恒温阀，其特征在于，该恒温阀还包括固定连接到外壳（10）的保持件（60），保持件适于同时轴向支撑座元件（30）和使恒温零件（40）的活动部分（41）向固定部分（42）复位的复位弹簧（50）。

10.如权利要求9所述的恒温阀，其特征在于，保持件（60）包括围绕套筒（20）的轴线（X-X）分布的臂（62），每个臂具有：

－第一端部部分（62A），吸纳由复位弹簧（50）产生的应力；

－第二端部部分（62B），与第一端部部分相对并与外壳（10）机械配合以便进行固定；

－整体呈U形的常规部分（62C），座元件（30）轴向支靠该常规部分的底部。

11.如权利要求10所述的恒温阀，其特征在于，座元件（30）包括环圈（35），环圈轴向位于所述两个开口（11、12）之间并径向间置在套筒（20）与外壳（10）之间，以便沿其外周边形成与外壳的固定密封接触，同时沿其内周边形成与套筒的滑动密封接触，并且环圈轴向支靠每个臂（62）的常规部分（62C）的所述U形的底部。

12.如权利要求10所述的恒温阀，其特征在于，座元件（30）包括环圈（35），环圈轴向位于所述两个开口（11、12）之间并径向间置在套筒（20）与外壳（10）之间，以便沿其外周边形成与外壳的固定密封接触，同时沿其内周边形成与套筒的滑动密封接触，并且环圈（35）在内部设有唇式周边密封圈（39），该唇式周边密封圈轴向支靠每个臂（62）的常规部分（62C）的所述U形的底部。