CN104074993A

CN104074993A - 阀装置

Info

Publication number: CN104074993A
Application number: CN201410102429.1A
Authority: CN
Inventors: 横山慎一
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: US20140291566A1; JP5821886B2; CN104074993B; US9145973B2; JP2014194243A

Abstract

本发明公开了一种阀装置，其中，旋转构件(13)具有第一通道(18)和第一表面(15)。管状构件(14)具有第二通道(21)和凹球面(23)。第二通道(21)根据旋转构件(13)的旋转角度与第一通道(18)连通。当通过施加偏置力使凹球面(23)与第一表面(15)压力接触时，旋转构件(13)可在凹球面(23)上旋转和滑动，以在旋转构件(13)和管状构件(14)之间形成密封。偏置力施加构件(24)将偏置力施加到管状构件(14)。偏置力施加构件(24)具有第二表面(30)，所述第二表面(30)与管状构件(14)接触并可相对于管状构件(14)滑动。

Description

阀装置

技术领域

本公开涉及一种被构造为打开和关闭通道的阀装置。

背景技术

例如，专利文献1公开一种包括球阀和阀座的传统阀装置。球阀中具有内部通道，并且可绕预定旋转轴线旋转，从而改变内部通道的方向。阀座基本上以管形形状在与所述旋转轴线的轴线方向不同的轴向方向上延伸。阀座形成通道，该通道与所述内部通道连通，并且相对于所述内部通道被阻挡。阀座在轴向方向上具有一端，所述一端具有被凹球面围绕的开口。球阀可在所述球面上滑动和旋转。阀座在轴向方向上具有另一端，所述另一端配备有弹簧。所述弹簧将阀座朝着球阀推压。

（专利文献1）

未审查的德国专利申请No.102009014047的公布

球阀可能由于各种原因，例如部件尺寸的变化、当施加压力时在球阀中引起的变形和/或在固定球阀的轴中引起的变形，而偏离于预定位置。因此，球阀可在旋转轴线的轴向方向上和/或在与轴向方向垂直的方向上移位。在与轴向方向垂直的方向上的位移可通过弹簧膨胀和收缩以使阀座的位置移动而在一定程度上被吸收。需要注意的是，在轴向方向上的位移无法通过弹簧来充分吸收。

当球阀的位移出现时，球阀的球面无法配合到阀座的凹球面。因此，流体可能通过球阀与阀座之间的间隙泄漏。另外，球阀位置的偏离可能导致阀座倾斜。因此，弹簧可能将偏置力偏心地施加于阀座。因此，弹簧无法将偏置力充分均匀地施加于通道的开口周边以在阀座与球阀之间进行密封。结果，流体可能通过球阀与阀座之间的间隙泄漏。

发明内容

本公开的目的在于制造一种阀装置，其被构造为即使在球阀的位置出现偏离时也充分确保球阀与阀座之间的密封性能。

根据本公开的一方面，一种阀装置包括具有第一通道和第一表面的旋转构件。所述第一表面是凸球面的一部分。所述旋转构件能够绕预定的旋转轴线旋转以改变第一通道的方向。所述阀装置还包括管状构件，其为管状体，具有与旋转轴线的方向不同的轴向方向。所述管状构件中具有第二通道。所述第二通道被构造为根据旋转构件的旋转与旋转构件的第一通道连通以及相对于第一通道被阻挡。所述阀装置还包括球面密封结构，其位于管状构件在轴向方向上的一端侧，并围绕管状构件的第二通道的开口周边设置。所述球面密封结构具有第一凹球面，旋转构件能够在所述第一凹球面上旋转和滑动。当第一凹球面被施加偏置力并与旋转构件的第一表面压力接触时，所述球面密封结构在管状构件与旋转构件之间形成密封。所述阀装置还包括偏置力施加构件，其被构造为通过本身生成偏置力或通过将偏置力从另一对象传递给管状构件，来将偏置力施加于管状构件。所述偏置力施加构件具有第二表面，所述第二表面从管状构件在轴向方向上的另一端侧与管状构件接触。所述第二表面能够相对于管状构件滑动。

根据本公开的另一方面，一种阀装置包括具有第一通道和第一表面的旋转构件。所述第一表面是凸球面的一部分。所述旋转构件能够绕预定的旋转轴线旋转以改变第一通道的方向。所述阀装置还包括管状构件，其为管状体，具有与旋转轴线的方向不同的轴向方向。所述管状构件中具有第二通道。所述第二通道被构造为根据旋转构件的旋转与旋转构件的第一通道连通以及相对于第一通道被阻挡。所述阀装置还包括球面密封结构，其位于管状构件在轴向方向上的一端侧，并围绕管状构件的第二通道的开口周边设置。所述球面密封结构具有第一凹球面，旋转构件能够在所述第一凹球面上旋转和滑动。当第一凹球面被施加偏置力并与旋转构件的第一表面压力接触时，所述球面密封结构在管状构件与旋转构件之间形成密封。所述阀装置还包括偏置力施加构件，其被构造为将偏置力施加于管状构件，并且被构造为从管状构件在轴向方向上的另一端侧与管状构件接触。所述阀装置还包括偏置力接收表面，其作为第二凹球面形成在管状构件在轴向方向上的所述另一端侧。所述偏置力接收表面被构造为接收来自偏置力施加构件的偏置力。

附图说明

从下面参照附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更明显。在附图中：

图1是示出配备有根据本公开第一实施例的阀装置的发动机冷却设备的构造的示意图；

图2是示出根据第一实施例的阀装置的构造的示意图；

图3是示出根据第一实施例的阀装置的截面图；

图4是用于说明根据第一实施例的阀装置的操作效果的说明图；

图5是示出根据第二实施例的阀装置的截面图；

图6是示出根据第三实施例的阀装置的截面图；

图7是示出根据第四实施例的阀装置的截面图；

图8是用于说明根据第四实施例的阀装置的操作效果的说明图；

图9是示出根据第五实施例的阀装置的截面图；

图10是示出根据第六实施例的阀装置的截面图。

具体实施方式

如下，将详细描述本公开的实施例。

（实施例）

（第一实施例）

（第一实施例的构造）

将参照图1至图4描述本实施例。首先，将参照图1和图2描述发动机冷却设备2的构造。发动机冷却设备2配备有根据本实施例的阀装置1。发动机冷却设备2包括冷却水回路。冷却水回路强制地使冷却水穿过发动机3循环，从而冷却发动机3。

冷却水回路被构造为使从水泵4排出的冷却水穿过发动机3、散热器5和水泵4按照这样的顺序循环。冷却水是诸如长效冷却剂（LLC）的热介质，其包括乙二醇作为主要成分。

发动机3包括汽缸盖6和汽缸体7。汽缸盖6和汽缸体7中的每一个具有水套8，所述水套8被构造为使冷却水穿过其流动。

冷却水回路包括阀装置1，所述阀装置1被构造为控制冷却水的流量。在本实施例中，阀装置1被配备到出口通道11（图2）的中间位置，出口通道11连接到水套8的出口的下游。

随后，将参照图2和图3描述阀装置1。根据本实施例的阀装置1包括球阀13（旋转构件）和阀座14（管状构件）。阀座14位于球阀13的下游侧。

球阀13是具有表面（第一表面）15的阀元件，该表面是凸球面的一部分。球阀13固定到轴17的一端。轴17可绕预定旋转轴线旋转。

球阀13具有通道（内部通道，第一通道）18，其限定不同于旋转轴线的流动方向。球阀13由此旋转以改变内部通道18的方向。

阀座14是由例如金属或树脂形成的管状体。在本实施例中，阀座14由例如具有优异滑动特性的四氟乙烯（PTFE）形成。阀座14可由橡胶材料形成，并且可用PTFE进一步涂覆。管20连接到球阀13的下游侧。管20形成冷却水通道11。管20具有与旋转轴线的轴向方向不同的轴向方向。阀座14被设置为与管20基本上同轴。

阀座14中形成通道（阀座侧通道，第二通道）21。阀座14和管20形成冷却水通道11的一部分。球阀13的旋转能够将阀座14与内部通道18连通以及将阀座14与内部通道18进行阻挡。

本构造形成阀构造。在该阀构造中，球阀13的旋转能够在将内部通道18相对于阀座侧通道21阻挡以关闭冷却水通道11的状态与使内部通道18与阀座侧通道21连通以打开冷却水通道11的状态之间进行切换。

阀座14在轴向方向具有一端，所述一端限定阀座侧通道21的开口。阀座14的开口具有限定凹球面（第一密封球面，第一球密封面）23的周边。密封球面（球密封面）23的曲率基本上与球阀13的凸球面15的曲率相同。球阀13可在密封球面23上滑动和旋转。密封球面23通过预定偏置力的施加与球阀13的表面15进行表面接触。因此，本构造在阀座14与球阀13之间形成球面密封结构。

所述预定偏置力通过偏置力施加构件24传递。根据本实施例的偏置力施加构件24被构造为在轴向方向上从阀座14的另一端侧与阀座14接触。因此，偏置力施加构件24被构造为将偏置力从弹簧25传递到阀座14。根据本实施例，弹簧25是卷簧。需要注意的是，弹簧25可具有各种构造，例如片簧和/或板簧。

偏置力施加构件24是由例如金属或树脂形成的管状体。偏置力施加构件24的外径和内径分别与阀座14的外径和内径基本上相等。偏置力施加构件24的内部与阀座14的管的内部连通，以形成冷却水通道11的一部分。

偏置力施加构件24插入管20中。在管20的内周周边与偏置力施加构件24的外周周边之间配备密封构件26。密封构件26形成被构造为避免冷却水从阀座14和偏置力施加构件24的外周周边泄漏的密封结构。

偏置力施加构件24在轴向方向上的一端侧具有与阀座14接触的接触表面（第二表面）30。接触表面30被构造为在旋转轴线的轴向方向（旋转轴线方向）上与阀座14接触并且可相对于阀座14滑动。在本实施例中，阀座14具有被构造为与偏置力施加构件24接触的接触表面31。接触表面31具有凸球面。接触表面30具有凹球面，其曲率基本上与接触表面31的曲率相同。接触表面30与接触表面31表面接触。接触表面31在完全与接触表面30表面接触的同时可在旋转轴线方向上相对于接触表面30滑动。

接触表面31和接触表面30的球面各具有曲率R1。球阀13的表面15和密封球面23各具有曲率R2。曲率R1不同于曲率R2。例如，曲率R1小于曲率R2。

偏置力施加构件24在轴向方向上的另一端侧形成接收座24a。接收座24a接收来自弹簧25的偏置力。弹簧25在与偏置力施加构件24相对的一侧具有末端，弹簧25的所述末端被闩锁于形成在管20中的阶梯部分上。

（实施例的操作效果）

将参照图4描述本实施例的操作效果。在本实施例中，阀座14可相对于偏置力施加构件24滑动。例如，阀座14可由具有低抗滑阻力的材料形成。在这种情况下，阀座14可相对于球阀13和偏置力施加构件24二者容易地滑动。在本构造中，当球阀13的位置在旋转轴线方向上朝着图中的下侧偏离到一端侧时，阀座14在球阀13和偏置力施加构件24之间滑动。因此，阀座14在旋转轴线方向上朝着图中的上侧移动到另一端侧。即，阀座14的密封球面23在完全与球阀13的表面15接触的同时在表面15上滑动。另外，接触表面31在完全与接触表面30接触的同时在接触表面30上滑动。

在本构造中，即使当球阀13的位置在轴向方向上偏离时，响应于球阀13的偏离，阀座14也沿着球阀13的表面15移位。因此，本构造能够确保阀座14与球阀13之间的密封。另外，阀座14可相对于偏置力施加构件24滑动。因此，即使当球阀13的位置在旋转轴线方向上偏离时，该偏离也可通过阀座14的位移而被吸收。因此，限制了所述偏离对偏置力施加构件24造成影响。因此，限制了偏置力施加构件24相对于管20的轴向方向倾斜。结果，即使当球阀13的位置偏离时，也限制了偏置力偏心地施加于阀座14。因此，本构造能够确保球阀13与阀座14之间的密封性能。

（第二实施例）

将参照图5描述根据第二实施例的阀装置1。在下面的描述中，将主要描述与第一实施例的不同之处。与第一实施例中相同的标号可表示相同的构造，并且可参考以上描述。在本实施例中，偏置力施加构件24由橡胶材料形成。另外，偏置力施加构件24的一部分与管20的内周周边压力接触以用作密封件，以避免冷却水从阀座14和偏置力施加构件24的外周周边泄漏。

本构造能够省略第一实施例中所设置的密封构件26。因此，本构造能够减少部件和组装工艺。因此，本构造降低了制造成本。需要注意的是，在偏置力施加构件24由橡胶材料制成的构造中，偏置力施加构件24可能由于从弹簧25施加的偏置力而变形。鉴于此，在本实施例中，弹簧25是由具有矩形横截面的扁线材形成的卷簧。本构造能够使得弹簧25与偏置力施加构件24表面接触，从而限制偏置力施加构件24的变形。

（第三实施例）

将参照图6描述根据第三实施例的阀装置1。在下面的描述中，将主要描述与第二实施例的不同之处。与第二实施例中相同的标号可表示相同的构造，并且可参考以上描述。在本实施例中，偏置力施加构件24由橡胶材料形成。因此，偏置力施加构件24本身生成偏置力。在本构造中，可在将偏置力施加构件24压缩的同时将其组装在阶梯部分20a与接触表面31之间。因此，偏置力施加构件24产生恢复力以将阀座14压向球阀13。

本构造能够省略第一实施例中设置的弹簧25。因此，本构造能够减少部件和组装工艺。因此，本构造降低了制造成本。

（第四实施例）。

将参照图7和图8描述根据第四实施例的阀装置1。在下面的描述中，将主要描述与第一实施例的不同之处。与第一实施例中相同的标号可表示相同的构造，并且可参考以上描述。在本实施例中，阀座14插入管20中。另外，在阀座14的外周周边与管20的内周周边之间配备密封构件38。

阀装置1包括偏置力施加构件40。偏置力施加构件40在轴向方向上从阀座14的另一端侧与阀座14接触。偏置力施加构件40施加偏置力以将阀座14朝着球阀13推压。在本实施例中，偏置力施加构件40是卷簧41。在将阀座14朝着球阀13推压的功能方面，本实施例的偏置力施加构件40可与第一实施例的偏置力施加构件24相同。需要注意的是，在是否相对于阀座14主动（proactively）滑动的功能方面，偏置力施加构件40可不同于偏置力施加构件24。因此，为偏置力施加构件40提供不同的标号。

阀座14沿轴向方向在另一端具有偏置力接收表面14a。偏置力接收表面14a是凹球面（第二凹球面）。偏置力接收表面14a与偏置力施加构件40接触，以接收来自偏置力施加构件40的偏置力。卷簧41在与阀座14相对的一侧具有末端，所述末端被闩锁于形成在管20中的阶梯部分20a上。

卷簧41卷绕以形成侧面，卷簧41在该侧面处与阀座14接触，所述侧面的轮廓基本上为球形形状，其基本上与偏置力接收表面14a的形状平行。在此侧面上，卷簧41的卷线（coil wire）在偏置力接收表面14a的径向方向上布置并与偏置力接收表面14a接触。

（本实施例的操作效果）

与第一实施例不同，在本实施例中，如图8所示，当球阀13的位置在旋转轴线方向上偏离时，阀座14可在管20内相对于管20的轴向方向倾斜。然而，需要注意的是，接收来自卷簧41的偏置力的偏置力接收表面14a是凹球面。因此，本构造限制了由阀座14的倾斜引起的偏置力接收表面14a的位置的偏离。

另外，即使当偏置力接收表面14a的位置偏离时，具有球形轮廓的接触部分的卷簧41跟随偏置力接收表面14a的位置的偏离。因此，限制了偏置力偏心地施加于阀座14。

（第五实施例）

将参照图9描述根据第五实施例的阀装置1。在下面的描述中，将主要描述与第一实施例的不同之处。与第四实施例中相同的标号可表示相同的构造，并且可参考以上描述。根据本实施例的偏置力施加构件24包括卷簧41和管状构件45。卷簧41基本上为管形形状。管状构件45被配备于卷簧41在轴向方向上的另一端。管状构件45将偏置力从卷簧41传递到阀座14。

管状构件45的接触表面46与阀座14接触。接触表面46是凸球面形状，其被构造为完全与偏置力接收表面14a接触。在本实施例，类似于第四实施例，即使当球阀13的位置在旋转轴线方向上偏离以偏离偏置力接收表面14a的位置时，也限制偏置力偏心地施加于阀座14。

（第六实施例）

将参照图10描述根据第六实施例的阀装置1。在下面的描述中，将主要描述与第一实施例的不同之处。与第四实施例中相同的标号可表示相同的构造，并且可参考以上描述。根据本实施例的偏置力施加构件24是由橡胶材料形成的管状构件50。管状构件50在被压缩的同时被配备于阶梯部分20a和偏置力接收表面14a之间。在本构造中，管状构件50产生恢复力以将阀座14推压向球阀13。

管状构件50具有与阀座14接触的接触表面51。接触表面51基本上为凸球面形状，并且被构造为完全与偏置力接收表面14a接触。在本实施例中，类似于第四实施例，即使当球阀13的位置在旋转轴线方向上偏离以偏离偏置力接收表面14a的位置时，也限制偏置力偏心地施加于阀座14。

（修改）

在第一实施例中，接触表面31是凸球面形状，接触表面30为凹球面形状。需要注意的是，接触表面31可为凹球面形状，接触表面30可为凸球面形状。接触表面31和接触表面30中的每一个可为平坦形状。

在第一实施例中，当球阀13的位置在旋转轴线方向上偏离时，阀座14相对于球阀13和偏置力施加构件24二者滑动。需要注意的是，例如，在旋转轴线方向上阀座14与球阀13之间的摩擦阻力可被设置得较高，使得响应于球阀13在旋转轴线方向上的位移，阀座14可与球阀13一起移位。在本构造中，滑动仅出现于阀座14和偏置力施加构件24之间。

在第一实施例中，曲率R1不同于曲率R2。需要注意的是，曲率R2可与曲率R1相同。

根据本公开的阀装置包括旋转构件、管状构件、球面密封结构和偏置力施加构件。旋转构件具有通道（内通道）和表面，所述表面是凸球面的一部分。旋转构件可绕预定旋转轴线旋转以改变所述通道的方向。管状构件是轴向方向与旋转轴线的方向不同的管状体。管状构件中具有通道。所述通道被构造为通过旋转构件的旋转来与内通道连通以及相对于内通道被阻挡。球面密封结构位于管状构件在轴向方向上的一端侧，并且围绕通道的开口周边设置。球面密封结构具有凹球面，旋转构件可在所述凹球面上旋转和滑动。当通过施加预定偏置力使凹球面与旋转构件的表面压力接触时，球面密封结构形成管状构件与旋转构件之间的密封。偏置力施加构件被构造为本身生成偏置力或者将偏置力从另一对象传递到管状构件，以将偏置力施加到管状构件。偏置力施加构件从管状构件在轴向方向上的另一端侧与管状构件接触。偏置力施加构件具有与管状构件接触的表面，所述表面可相对于管状构件滑动。

在本构造中，旋转构件可在其上旋转和滑动的管状构件可相对于偏置力施加构件滑动。因此，即使当旋转构件在旋转轴线的轴向方向上移位时，在管状构件吸收旋转构件的偏离的同时，旋转构件也可相对于偏置力施加构件滑动。因此，即使当旋转构件在旋转轴线的轴向方向上移位时，也可限制偏置力施加构件的倾斜，并且位移所引起的对偏置力施加构件的影响较小。结果，即使当球阀的位置偏离时，也可限制偏置力偏心地施加于管状构件。因此，本构造能够充分确保球阀与阀座之间的密封性能。

应该理解，尽管本文中将本公开的实施例的处理描述为包括步骤的特定序列，包括这些步骤和/或本文未公开的附加步骤的各种其他序列的其他替代实施例意在包括在本公开的步骤内。

尽管参照其优选实施例描述了本公开，应该理解，本公开不限于优选实施例和构造。本公开意在覆盖各种修改和等同布置方式。另外，尽管优选的各种组合和构造，包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造也在本公开的精神和范围内。

Claims

1.一种阀装置，该阀装置包括：

旋转构件(13)，具有第一通道(18)和第一表面(15)，所述第一表面(15)是凸球面的一部分，所述旋转构件(13)绕预定的旋转轴线可旋转以改变第一通道(18)的方向；

管状构件(14)，为管状体，具有与旋转轴线的方向不同的轴向方向，所述管状构件(14)中具有第二通道(21)，所述第二通道(21)被构造为根据旋转构件(13)的旋转与旋转构件(13)的第一通道(18)连通以及相对于第一通道(18)被阻挡；

球面密封结构，位于管状构件(14)在轴向方向上的一端侧，并围绕管状构件(14)的第二通道(21)的开口周边设置，所述球面密封结构具有第一凹球面(23)，旋转构件(13)在所述第一凹球面(23)上可旋转和可滑动，当第一凹球面(23)被施加偏置力并与旋转构件(13)的第一表面(15)压力接触时，所述球面密封结构在管状构件(14)与旋转构件(13)之间形成密封；

偏置力施加构件(24)，被构造为通过本身产生偏置力或通过将偏置力从另一对象传递给管状构件(14)，将偏置力施加于管状构件(14)，其中

所述偏置力施加构件(24)具有第二表面(30)，所述第二表面(30)从管状构件(14)在轴向方向上的另一端侧与管状构件(14)接触，

所述第二表面(30)相对于管状构件(14)可滑动。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其特征在于，所述偏置力施加构件(24)由橡胶材料形成。

3.一种阀装置，该阀装置包括：

偏置力施加构件(24)，被构造为将偏置力施加于管状构件(14)，并且被构造为从管状构件(14)在轴向方向上的另一端侧与管状构件(14)接触；

偏置力接收表面(14a)，作为第二凹球面形成在管状构件(14)在轴向方向上的所述另一端侧，其中

所述偏置力接收表面(14a)被构造为接收来自偏置力施加构件(24)的偏置力。

4.根据权利要求3所述的阀装置，其特征在于，所述偏置力施加构件(24)是具有侧面的卷簧，所述侧面与偏置力接收表面(14a)接触，所述侧面为沿着偏置力接收表面(14a)的形式。

5.根据权利要求3或4所述的阀装置，其特征在于，所述偏置力施加构件(24)具有与偏置力接收表面(14a)表面接触的凸球面。