CN103363155B - 具有端口混合的紧凑型电子控制四通阀 - Google Patents

具有端口混合的紧凑型电子控制四通阀 Download PDF

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Abstract

一种紧凑型四通流体流动控制阀，其中入口端口和三个出口端口都被布置在歧管的侧壁上。阀芯被可转动地布置在歧管内，并且具有第一和第二芯开口。环形密封件以与芯开口成非外接关系并与歧管成邻接关系布置在阀芯的侧壁的遮挡部处。阀芯相对于歧管的转动将所选择的流体流动提供到出口端口的任一个，以及所选择的出口端口处的滴流和在所选择的出口端口之间的流体混合。

Description

具有端口混合的紧凑型电子控制四通阀
技术领域
本发明涉及流体流动控制阀并且更具体地涉及一种紧凑型四通流体流动控制阀，其中入口和出口端口都布置在阀的侧壁上。
背景技术
流体流动控制阀机构利用一个或多个流体阀端口控制流体的流动。典型地，流体流动控制阀包括第一阀体，其具有与一个或多个流体传送管线流体地连通用以提供流体相对于流体流动系统的传输和/或移走的至少一个端口，并且还包括第二阀体，其相对于第一阀体可移动，具有与第一阀体的多个端口中的一个可对准的一个或多个端口。取决于对准程度，调节通过流体流动控制阀的流体流。可以通过受到电子地控制的运动装置（即，马达）控制对准的程度。
本领域中仍然需要的是紧凑型四通流体流动控制阀，尤其是适于机动车冷却剂系统的紧凑型四通流体流动控制阀，其中入口和出口端口都被布置在阀的歧管侧壁上，并且其中提供：阻止交叉端口的泄漏，大范围的流体端口开口尺寸，在所选择的端口之间混合的流体流动，允许制造变化，以及相对于存在于流体中的碎屑的稳健性。
发明内容
本发明是紧凑型四通流体流动控制阀，其中入口和出口端口都被布置在阀的歧管侧壁上，并且其中提供：阻止交叉端口泄漏，大范围的流体端口开口尺寸，在所选择的端口之间混合的流体流动，允许制造变化，以及相对于存在于流体中的碎屑的稳健性。
根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀包括由圆筒形状的芯侧壁限定的中空阀芯，芯侧壁转动地布置在由圆筒形状的歧管侧壁限定的中空歧管内。为了几何参考的目的，第一阀平面和第二阀平面都相对于纵向阀轴线横向地布置，其中第一阀平面相对于第二阀平面沿着纵向阀轴线偏移。
阀芯在它的一个纵向端处具有驱动杆，其从圆筒型歧管穿出以被电驱动系统转动地驱动。芯侧壁具有形成在其中的优选为被第一阀平面平分的第一芯开口，并且还具有形成在其中的优选为被第二阀平面平分的第二芯开口。第一和第二芯开口分别具有在芯侧壁上的相应的预定的圆周位置，以及芯侧壁的圆周的相应预定的角范围，其中第一芯开口具有比第二芯开口的角范围大得多的角范围。
歧管具有形成在歧管侧壁中的四个端口，即：第一出口端口、第二出口端口、第三出口端口和入口端口。入口端口和第一出口端口优选为被第一阀平面平分，并且第二和第三出口端口优选为被第二阀平面平分。入口端口和第一出口端口分别具有歧管侧壁的圆周的第一预定的相互角分离，并且第二和第三出口端口分别具有歧管侧壁的圆周的第二预定的相互角分离，其中第一预定的角分离比第二预定的角分离大得多。
阀芯具有在相对于第一和第二芯开口有间隙的芯壁的遮挡部处布置的第一、第二和第三环形密封件（也就是，环形密封件均未布置成与任一个芯开口成外接关系）。环形密封件可以是坐落在芯壁中的O型环或者可以是由阀芯的外模件一体地形成的凸圈。
在操作时，流体流动系统被连接到入口端口以及第一、第二和第三出口端口中的每一个，其中流体流动系统可以是例如机动车冷却剂系统。电驱动系统的电马达经由响应于流体流动系统的所感测的条件的电子控制使阀芯相对于歧管选择性地转动。第一、第二和第三环形密封件相对于第一和第二芯开口相互地布置，并且第一和第二芯开口以及第一、第二和第三环形密封件相对于入口端口以及第一、第二和第三出口端口布置成使得：当阀芯相对于歧管转动时，入口端口能与第一、第二和第三出口端口中的任一个排外地流体连通，并且能在第一和第二出口端口之间以及第二和第三出口端口之间混合流体。
因此，本发明的目的是提供紧凑型四通流体流动控制阀，其中入口和出口端口都被布置在歧管侧壁上，其中环形密封件被布置在遮挡部处，与芯开口成间隙，其使交叉端口泄漏和滑动拖拽最小化，同时也提供最大化的角范围的穿过端口的流体通道，包括单个出口端口的专用性以及与所选择的出口端口的流体混合，相对于流体产生的碎屑的稳健性，以及允许制造改变。
本发明还提供如下方案：
1.一种流体流动控制阀，包括：
包括圆筒形歧管侧壁的歧管，所述歧管侧壁具有形成在其中的入口端口和第一出口端口；
包括圆筒形芯侧壁的阀芯，所述芯侧壁转动地布置在所述歧管侧壁内，所述芯侧壁具有形成在其中的第一芯开口，所述第一芯开口被布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述第一芯开口与所述入口端口和所述第一出口端口能够对准；和
形成在所述芯侧壁的第一遮挡部处的第一环形密封件；
其中所述第一环形密封件被布置成与所述歧管侧壁成密封关系与所述第一芯开口成非外接关系。
2.如方案1所述的流体流动控制阀，其特征在于，还包括：
所述入口端口和所述第一出口端口分别被第一阀平面基本上平分；
所述歧管侧壁还具有形成在其中的分别被第二阀平面基本上平分的第二出口端口和第三出口端口，其中所述第一阀平面和第二阀平面互相分开并且定向成横向于纵向阀轴线；
所述芯侧壁还包括形成在其中的第二芯开口，所述第一芯开口和第二芯开口互相分开并且被布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述第一芯开口与所述入口端口和所述第一出口端口能够对准并且所述第二芯开口与所述第二出口端口和第三出口端口能够对准；
形成在所述芯侧壁的第二遮挡部处的第二环形密封件；和
形成在所述芯侧壁的第三遮挡部处的第三环形密封件；
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件被布置成与所述歧管侧壁成密封关系并且以与所述第一芯开口和第二芯开口中的任一个成非外接关系彼此相互分开；并且
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件相对于所述第一芯开口和第二芯开口相互布置使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述入口端口与所述第一出口端口、所述第二出口端口和所述第三出口端口中的任一个排外地流体连通。
3.如方案2所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一芯开口被所述第一阀平面基本上上平分，并且所述第二芯开口被所述第二阀平面基本上平分。
4.如方案2所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括O型环。
5.如方案2所述的流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
6.如方案2所述的流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二出口端口和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一角位置和第二角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二角位置和第三角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
7.如方案2所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与其成封闭关系并且所述第一、第二和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一、第二和第三出口端口的相应一个中的部分。
8.如方案3所述的流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一角位置和第二角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二角位置和第三角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
9.如方案8所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与其成封闭关系并且所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口的相应一个中的部分。
10.如方案9所述的流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
11.一种电子控制的四通流体流动控制阀，包括：
包括圆筒形歧管侧壁的歧管，所述歧管侧壁具有形成在其中的分别被第一阀平面基本上平分的入口端口和第一出口端口，所述歧管侧壁还具有形成在其中的分别被第二阀平面基本上平分的第二出口端口和第三出口端口，其中所述第一阀平面和第二阀平面相互分开并且定向成横向于纵向阀轴线；
包括圆筒形芯侧壁的阀芯，所述芯侧壁转动地布置在所述歧管侧壁内，所述芯侧壁具有形成在其中的第一芯开口，所述芯侧壁还具有形成在其中的第二芯开口，所述第一芯开口和第二芯开口相互分开并且布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述第一芯开口与所述入口端口和所述第一出口端口能够对准并且所述第二芯开口与所述第二出口端口和第三出口端口能够对准；所述阀芯还包括：
形成在所述芯侧壁的第一遮挡部处的第一环形密封件
形成在所述芯侧壁的第二遮挡部处的第二环形密封件；和
形成在所述芯侧壁的第三遮挡部处的第三环形密封件；
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件被布置成与所述歧管侧壁成密封关系并且以与所述第一芯开口和第二芯开口中的任一个成非外接关系彼此相互分开；和
驱动地连接到所述阀芯的电驱动系统；
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件相对于所述第一芯开口和第二芯开口相互布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述入口端口与所述第一出口端口、所述第二出口端口和所述第三出口端口中的任一个排外地流体连通。
12.如方案11所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一芯开口被所述第一阀平面基本上平分，并且所述第二芯开口被所述第二阀平面基本上平分。
13.如方案11所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括O型环。
14.如方案13所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
15.如方案11所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二出口端口和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一角位置和第二角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二角位置和第三角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
16.如方案11所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与其成封闭关系并且所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口的相应一个中的部分。
17.如方案12所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二出口端口和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一角位置和第二角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二角位置和第三角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二出口端口和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
18.如方案17所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与其成封闭关系并且所述第一、第二和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口的相应一个中的部分。
19.如方案18所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
从以下对优选实施方式的描述，本发明的这些以及额外的目标、特征和优势将变得更清楚。
附图说明
图1是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的分解的、等轴的、面向前的视图。
图2是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的分解的、等轴的、面向后的视图（省略了歧管帽）。
图3是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的等轴的、面向前的视图，额外地示出了用于其的电驱动系统的一部分。
图4是与流体流动控制系统操作地接口的紧凑型四通流体流动控制阀的示意性的表示。
图5是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的阀芯的等轴视图，示出了布置在凹槽中的O型环形式的环形密封件。
图6是沿着图5的线6-6看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的阀芯的截面图。
图7是沿着图5的线7-7看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的阀芯的截面图。
图8是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的阀芯的等轴视图，示出了与阀芯的外模件一体的环形密封件。
图9是沿着图8的线9-9看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的阀芯的截面图。
图10是沿着图8的线10-10看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的阀芯的截面图。
图11是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的歧管的等轴的、面向前的视图。
图12是沿着图11的线12-12看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的歧管的截面图。
图13是沿着图11的线13-13看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的歧管的截面图。
图14是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的等轴的、面向前的视图。
图15是沿着图14的线15-15看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了100％的流体流到第一出口端口。
图16是沿着图14的线16-16看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了100％的流体流到第一出口端口。
图17是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的等轴的、面向前的视图。
图18是沿着图17的线18-18看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了100％的流体流到第二出口端口。
图19是沿着图17的线19-19看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了的100％的流体流到第二出口端。
图20是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的等轴的、面向前的视图。
图21是沿着图20的线21-21看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了100％的流体流到第三出口端口。
图22是沿着图20的线22-22看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了100％的流体流到第三出口端口。
图23是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的等轴的、面向前的视图。
图24是沿着图23的线24-24看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了50％的流体流到第二和第三出口端口中每一个。
图25是沿着图23的线25-25看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，其中提供了50％的流体流到第二和第三出口端口中每一个。
图26是根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的截面图，示出了控制流体流动到第二出口端口的间隙。
图27是在图26的圆圈27处看到的、根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的详细的截面图。
具体实施方式
现在参考附图，图1到图27示出了根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀的多个方面。
首先将注意力转向图1到图4，示出了根据本发明的紧凑型四通流体流动控制阀100，其包括转动地布置在歧管104内的阀芯102。如同在图3处所示的那样，为了几何参考的目的，第一阀平面106和第二阀平面108都相对于纵向阀轴线110横向地布置，其中第一阀平面相对于第二阀平面由平行于纵向阀轴线的平面间距112隔开，所述平面间距小于歧管的纵向高度114。阀芯102具有由圆筒形状的芯侧壁118限定的中空内部空间116。歧管具有由圆筒形状的歧管侧壁122限定的中空内部空间120，阀芯102被转动地布置在该处。
阀芯102在纵向端126处具有驱动杆124，其从歧管104穿出以由电驱动系统132的电马达130可转动地驱动，作为例子如同在图4处示意性地示出的那样。电马达130具有壳体136，其与歧管104的下纵向端138密封地接口，并且歧管的上纵向端128经由歧管帽134密封地连接，所述歧管帽134作为例子（如所示）可以与歧管侧壁122螺纹地接合。通过电子控制器140的响应于其程序和流体流动系统142的经由来自各种传感器144的数据的所感测条件的命令，电马达130使阀芯102相对于歧管104顺时针或逆时针地转动。作为例子，流体流动系统142可以是机动车的冷却剂系统。
如同在图5到图7处最好地看到的那样，芯侧壁118具有形成在其中的、优选为被第一阀平面106平分的第一芯开口150，并且还具有形成在其中的优选为被第二阀平面108平分的第二芯开口152。第一和第二芯开口150、152中每个具有相应的芯侧壁预定圆周位置，相对于图6和7比较性地示出，其中第一芯开口的中心弧点154从第二芯开口的中心弧点156圆周地移位，作为例子为一百二十度。额外地，第一和第二芯开口150、152中每个具有相应的芯侧壁118的圆周的预定角范围，其中第一芯开口具有比第二芯开口大得多的角范围。作为例子，如同在图6和7处所表示的那样，第一芯开口150可以具有大约204度的弧的角范围146，并且第二芯开口152可以具有大约七十度的弧的角范围148。
如同在图11到13处最好地看到的那样，歧管104具有形成在歧管侧壁122中的四个端口，即：入口端口160、第一出口端口162、第二出口端口164、和第三出口端口166。入口端口160和第一出口端口162优选为被第一阀平面106平分，并且第二和第三出口端口154、156优选为被第二阀平面108平分。如同在图12和13处作为例子所示出的那样，入口端口160可以具有大约三十三度的弧的角范围250，第一出口端口162可以具有大约三十三度的弧的角范围252，第二出口端口164可以具有大约三十三度的弧的角范围254，并且第三出口端口166可以具有大约三十三度的弧的角范围256。入口端口以及第一、第二和第三出口端口分别优选为是圆形的，但是其它形状是可以的。
入口端口160和第一出口端口162分别具有在歧管侧壁122处的第一预定的相互最小圆周距离，并且第二和第三出口端口164、166分别具有在歧管侧壁处的第二预定的相互最小圆周距离，其中第一预定的相互最小圆周距离远大于第二预定的相互最小圆周距离。作为例子，如同在图12和图13处表示的那样，入口端口160相对于第一出口端口162可以具有大约一百一十六度的弧的第一预定的相互最小圆周距离220，并且相对于第一出口端口可以具有大约一百七十六度的弧的第一预定的相互最大圆周距离；并且第二出口端口相对于第三出口端口164可以具有大约三十二度的弧的第二预定的相互最小圆周距离224，并且相对于第三出口端口可以具有大约二百六十度的弧的第二预定的相互最大圆周距离226。
再次参考图1和图2以及图6和图7，阀芯102具有优选为被第一平面106平分的第一环形密封件170，并且还具有优选为被第二平面108平分的第二和第三环形密封件172，174。第一、第二和第三环形密封件170、172、174分别被布置在芯侧壁118上，在芯侧壁的相应的第一、第二和第三遮挡部（blindportion）175、176、178处与歧管侧壁122成邻接关系（参见例如图15和图16），其相对于第一和第二芯开口150、152成间隙地布置；也就是说，第一、第二和第三环形密封件中没有一个布置成相对于第一和第二芯开口中的任一个成外接（circumscribing）关系。作为例子，如同在图6和图7处所表示的那样，第一环形密封件170可以具有大约一百三十四度的弧的角范围240，第二环形密封件172可以具有大约一百三十度的弧的角范围242，并且第三环形密封件174可以具有大约六十六度的弧的角范围244。
如同在图8到图10处所示的那样，第一、第二和第三环形密封件170、172、174可以呈现坐落在芯侧壁的隙槽182中的O型环180的形式，其中保持O型环的技术如在2011年5月31日提交的、申请人为B.Bartnick,P.Valencia，Jr.,C.Johnson和B.Tompkins并且转让给本申请的受让人题为“FluidValvePortOptimizedforRobustnesswithStandardO-RingSeal”的美国专利申请序列号13/118,751中所描述，其内容以引用的方式被结合到这里。
替代地，如在图8到10所示，并且如可以更优选地为过O型环（overO-ring），第一、第二和第三环形密封件170、172、174可以是与阀芯1021的芯侧壁1181的外模件（overmold）184一体地形成的凸圈182，其中作为例子，阀芯可以由铝和EPDM（乙丙三元橡胶M类橡胶）的外模件组成。
第一、第二和第三环形密封件相对于第一和第二芯开口相互地布置，并且第一和第二芯开口以及第一、第二和第三环形密封件相对于入口端口以及第一、第二和第三出口端口布置成使得：当阀芯相对于歧管转动时，入口端口能与第一、第二和第三出口端口中的任一个排外地流体连通，并且能在第一和第二出口端口之间以及第二和第三出口端口之间混合流体。作为这方面的例子，比较地考虑图5和11，第一芯开口150的纵向直径210以及类似地第二芯开口152的纵向直径超过入口端口160的直径218以及类似地第一、第二和第三出口端口162、164、166的直径；第一、第二和第三环形密封件170、172、174具有与第一和第二芯开口的纵向直径至少一样大的纵向直径212（参见例如在图15和16处的端口横截面）；第一和第二芯开口由长度214纵向间隔开，该长度214与第一环形密封件相对于第二和第三环形密封件之间的纵向间距的长度216至少一样大。进一步作为例子，如同在图6和7处所示的那样，第一环形密封件170可以具有大约一百三十四度的弧的角范围240；第二环形密封件172可以具有大约一百三十度的弧的角范围242；并且第三环形密封件174可以具有大约六十六度的弧的角范围244。
现在参考图14到27，将详述紧凑型四通流体流动控制阀100的操作，其中入口端口160、以及第一、第二和第三出口端口162、164、166分别被示为设置有各自的外部端口配件190、192、194、196，用以经由流体管线200、202、204、206提供与流体流动系统例如图4的流体流动系统142的连接接口，并且其中，如同参考图3和4所描述的那样，电驱动系统132的电马达130经由响应于流体流动系统的所感测的条件的电子控制使阀芯相对于歧管选择性地转动。在这点上，取决于第一芯开口相对于入口端口以及第一出口端口的相对位置，并且取决于第二芯开口相对于第二和第三出口端口的相对位置，精确地控制从入口端口到第一、第二和第三出口端口中的任一个的流体流动。
首先将注意力转向图14到16，示出了一场景，其中100％的流体流经过第一出口端口162。在这一点上，阀芯102已经相对于歧管104转动到图15处所表示的位置1，其中入口端口160和第一出口端口162朝着第一芯开口150完全打开。同时，阀芯侧壁118在第二环形密封件172的帮助下已经有效地关闭了第二和第三出口端口164、166的流体流动。
接下来将注意力转向图17到19，示出了一场景，其中100％的流体流经过第二出口端口164。在这一点上，阀芯102已经相对于歧管104从图15所示的角位置1逆时针转动到图18处所表示的角位置2，其中入口端口160朝着第一芯开口150完全打开，而第一出口端口162在第一环形密封件170已经有效地关闭第一出口端口160处所有的流体流动的帮助下经由芯侧壁118关闭流体流动。同时，阀芯侧壁在第二环形密封件172的帮助下有效地关闭第三出口端口166处的所有流体流动，而第二出口端口164朝着第二芯开口152完全打开，由此流体从入口端口流到第一芯开口中，流出第二芯开口并且流到第二出口端口中。
现在将注意力转向图20到22，示出了一场景，其中100％的流体流经过第三出口端口166。在这点上，阀芯102已经相对于歧管102从图18处所表示的角位置2逆时针转动到图21处所表示的角位置3，其中入口端口160朝着第一芯开口150完全打开，而第一出口端口162在已经有效地关闭了第一出口端口160处的所有流体流动的第一环形密封件170的帮助下经由芯侧壁118关闭流体流动。同时，阀芯侧壁在第三环形密封件174的帮助下已经有效地关闭了第二出口端口164处的所有流体流动，而第三出口端口166朝着第二芯开口152完全打开，由此流体从入口端口流到第一芯开口中，流出第二芯开口并且流到第三出口开口中。
接下来将注意力转向图23到25，示出了一场景，其中50％的流体流分别经过第二和第三出口端口164、166。在这点上，看到：当阀芯102已经相对于歧管104转动到图24和25中所表示的角位置，在图18和图21的角位置之间的中间位置时，其中入口端口160朝着第一芯开口150完全打开，而第一出口端口162在第一环形密封件170的帮助下经由侧壁118关闭流体流动。同时，阀芯侧壁118在第三环形密封件174的帮助下封闭50％的第二出口端口164而它的另外50％是打开的以经由第二芯开口152流体流动，并且阀芯侧壁在第二环形密封件172的帮助下封闭50％的第三出口端口166而它的另外50％是打开的以经由第二芯开口152流体流动，由此流体从入口端口流到第一芯开口中，流出第二芯开口并且同等地流到第二和第三出口端口的每个中。
将理解，类似于参考图23到25所讨论的那样，如果阀芯102相对于歧管104的角位置被布置成在图15和18的角位置之间的中间，那么提供这样的场景，即，其中来自入口端口的流体流各有50％传输到第一和第二出口端口162、164。
前面的操作描述在下面的端口流体流的表I中总结，其由阀芯相对于歧管从图15处的角位置1到图18处的角位置2到图21处的角位置3的逆时针转动过程产生。流体的混合，相对于角位置成比例，在角位置1和2之间发生。例如，当阀芯被布置成接近角位置1时几乎所有的流体流出第一出口端口，到当阀芯布置成接近角位置2时几乎没有流体流出第一出口端口。进一步地例如，当阀芯被布置成接近角位置2时几乎所有的流体流出第二出口端口，到并且当阀芯被布置成接近角位置3时几乎没有流体流出第二出口端口。
表I
角位置 入口流 第一出口流 第二出口流 第三出口流
1 100% 100% 无 无
1 和 2之间 100% 按比例混合 按比例混合 无
2 100% 无 100% 无
2 和 3之间 100% 无 按比例混合 按比例混合
3 100% 无 无 100%
如同在图6和7处所示的那样，第一环形密封件170具有从第一芯开口150的任一侧的第一环形返回部（setback）220，第二环形密封件172具有从第二芯开口152的一侧的第二环形返回部222，并且第三环形密封件174具有从第二芯开口的另一侧的第三环形返回部224。根据上面关于图6和7所描述的角的例子，第一、第二和第三角返回部220、222、224可以具有各自的角范围，额外地包括各自的环形密封件226、228、230的大约10度的弧的直径的一半。
第一、第二和第三角返回部220、222、224的结果是，在第一、第二和第三出口端口中的任一个处的空隙开口232。当阀芯相对于歧管成角度地设置时，间隙开口232出现，使得芯侧壁与其成封闭关系并且第一、第二和第三环形密封件中的一个具有其的一部分被完全暴露在第一、第二和第三出口端口中的相应一个。当出现时，间隙开口232提供滴流体流动到第一、第二和第三出口端口中的所选择的一个。如同图26和27所示范的那样，第三环形密封件174的第三角返回部224允许流体滴流通过间隙开口232进入到第二出口端口164中，同时第三流体端口166完全打开。
对于本发明所属的技术领域的技术人员来说，上面所描述的优选实施方式可以经历改变或修改。作为例子，流体流动控制阀可以被构造成使得歧管具有入口端口和第一出口端口，阀芯具有第一芯开口，并且第一环形密封件被布置在芯侧壁的第一遮挡部上。在不脱离旨在仅仅由附属权利要求的范围限定的本发明的范围的情况下能执行这种改变或修改。

Claims (18)

1.一种流体流动控制阀，包括：
包括圆筒形歧管侧壁的歧管，所述歧管侧壁具有形成在其中的入口端口和第一出口端口，所述入口端口和所述第一出口端口分别被第一阀平面基本上平分，所述歧管侧壁还具有形成在其中的分别被第二阀平面基本上平分的第二出口端口和第三出口端口，其中所述第一阀平面和第二阀平面互相分开并且定向成横向于纵向阀轴线；
包括圆筒形芯侧壁的阀芯，所述芯侧壁转动地布置在所述歧管侧壁内，所述芯侧壁具有形成在其中的第一芯开口，所述第一芯开口被布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述第一芯开口与所述入口端口和所述第一出口端口能够对准，所述芯侧壁还包括形成在其中的第二芯开口，所述第一芯开口和第二芯开口互相分开并且被布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述第一芯开口与所述入口端口和所述第一出口端口能够对准并且所述第二芯开口与所述第二出口端口和第三出口端口能够对准；
形成在所述芯侧壁的第一遮挡部处的第一环形密封件；
形成在所述芯侧壁的第二遮挡部处的第二环形密封件；和
形成在所述芯侧壁的第三遮挡部处的第三环形密封件；
其中所述第一环形密封件以与所述第一芯开口成非外接关系被布置成与所述歧管侧壁成密封关系；
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件被布置成与所述歧管侧壁成密封关系并且以与所述第一芯开口和第二芯开口中的任一个成非外接关系彼此相互分开；并且
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件相对于所述第一芯开口和第二芯开口相互布置使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述入口端口与所述第一出口端口、所述第二出口端口和所述第三出口端口中的任一个排外地流体连通。
2.如权利要求1所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一芯开口被所述第一阀平面基本上平分，并且所述第二芯开口被所述第二阀平面基本上平分。
3.如权利要求1所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括O型环。
4.如权利要求1所述的流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
5.如权利要求1所述的流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二出口端口和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一选定角位置和第二选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二选定角位置和第三选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
6.如权利要求1所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与歧管成封闭关系并且所述第一、第二和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一、第二和第三出口端口的相应一个中的部分。
7.如权利要求2所述的流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一选定角位置和第二选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二选定角位置和第三选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
8.如权利要求7所述的流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与歧管成封闭关系并且所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口的相应一个中的部分。
9.如权利要求8所述的流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
10.一种电子控制的四通流体流动控制阀，包括：
包括圆筒形歧管侧壁的歧管，所述歧管侧壁具有形成在其中的分别被第一阀平面基本上平分的入口端口和第一出口端口，所述歧管侧壁还具有形成在其中的分别被第二阀平面基本上平分的第二出口端口和第三出口端口，其中所述第一阀平面和第二阀平面相互分开并且定向成横向于纵向阀轴线；
包括圆筒形芯侧壁的阀芯，所述芯侧壁转动地布置在所述歧管侧壁内，所述芯侧壁具有形成在其中的第一芯开口，所述芯侧壁还具有形成在其中的第二芯开口，所述第一芯开口和第二芯开口相互分开并且布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述第一芯开口与所述入口端口和所述第一出口端口能够对准并且所述第二芯开口与所述第二出口端口和第三出口端口能够对准；所述阀芯还包括：
形成在所述芯侧壁的第一遮挡部处的第一环形密封件
形成在所述芯侧壁的第二遮挡部处的第二环形密封件；和
形成在所述芯侧壁的第三遮挡部处的第三环形密封件；
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件被布置成与所述歧管侧壁成密封关系并且以与所述第一芯开口和第二芯开口中的任一个成非外接关系彼此相互分开；和
驱动地连接到所述阀芯的电驱动系统；
其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件相对于所述第一芯开口和第二芯开口相互布置成使得：当所述阀芯相对于所述歧管转动时，所述入口端口与所述第一出口端口、所述第二出口端口和所述第三出口端口中的任一个排外地流体连通。
11.如权利要求10所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一芯开口被所述第一阀平面基本上平分，并且所述第二芯开口被所述第二阀平面基本上平分。
12.如权利要求10所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括O型环。
13.如权利要求12所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
14.如权利要求10所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二出口端口和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一选定角位置和第二选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二选定角位置和第三选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
15.如权利要求10所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与歧管成封闭关系并且所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口的相应一个中的部分。
16.如权利要求11所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于：
a）在所述阀芯相对于所述歧管的第一选定角位置处，所述入口端口和所述第一出口端口朝着所述第一芯开口完全打开并且所述第二出口端口和第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封关闭；
b）在所述阀芯相对于所述歧管的第二选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口完全打开并且所述第三出口端口被所述芯侧壁和所述第二环形密封件密封闭合；
c）在所述阀芯相对于所述歧管的第三选定角位置处，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被所述芯侧壁和所述第一环形密封件密封闭合，所述第二出口端口被所述芯侧壁和所述第三环形密封件密封闭合，并且所述第三出口端口朝着所述第二芯开口完全打开；
d）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第一选定角位置和第二选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口朝着所述第一芯开口部分打开，所述第二出口端口朝着所述第二芯开口部分打开，并且所述第三出口端口被密封闭合；和
e）在所述阀芯相对于所述歧管的在所述第二选定角位置和第三选定角位置之间的任何角位置时，所述入口端口朝着所述第一芯开口完全打开，所述第一出口端口被密封闭合，并且所述第二出口端口和第三出口端口朝着所述第二芯开口部分打开。
17.如权利要求16所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，所述第一环形密封件被布置成与所述第一芯开口的任一侧成返回关系，所述第二环形密封件被布置成与所述第二芯开口的一侧成返回关系，并且所述第三环形密封件被布置成与所述第二芯开口的另一侧成返回关系，其中当所述阀芯相对于所述歧管成角度地设置时提供所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口中的任一个的间隙开口，使得：芯侧壁与歧管成封闭关系并且所述第一、第二和第三环形密封件中的一个具有它的被完全暴露在所述第一出口端口、第二出口端口和第三出口端口的相应一个中的部分。
18.如权利要求17所述的电子控制四通流体流动控制阀，其特征在于，还包括所述芯侧壁的外模件，其中所述第一环形密封件、第二环形密封件和第三环形密封件包括由所述外模件一体地形成的凸圈。
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