CN105090565B - 模块化阀门系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化阀门系统，包括阀体(1)和阀芯(3)，所述阀体包括至少四个用于流体流向转换或者流体混合的端口(2)，所述阀芯(3)至少为两个，所述至少两个阀芯(3)可插入到所述阀体(1)，每个阀芯(3)具有至少一个线性驱动器(4)和一个轴向密封元件(5)。每个轴向密封元件(5)用于开启或关闭对应的两个端口(2)。本发明的模块化阀门系统可扩展到更多数量段端口，且端口可以在入口、出口之间切换。

Description

模块化阀门系统

【技术领域】

本发明涉及一种模块化阀门系统，尤其涉及一种可应用于加热、通风或冷却系统的模块化阀门系统。

【背景技术】

专利号为JP11044369提供了一种电机驱动的四路阀门，该四路阀门的内部具有可旋转阀盖，通过阀瓣的角位置的改变可以接通阀盖内的通道，从而使端口连通。

加热水的过程中，水很容易受到例如矿物质、密封助剂、沙粒和防冻剂防腐剂等特殊添加物的污染而产生大量的沉淀物。现有技术的缺陷在于这些存在于循环加热水中的沉淀物或者污染物会对密封系统产生很大的压力，从而增大对密封系统的磨损而缩短其使用寿命。另外，现有技术的阀门中通路连通和通路混合的组合被限制，作为出口或入口的端口也不能随意改变，都限制了阀门的功能。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的多路阀门上述缺陷，提供一种模块化阀门系统，其既能够实现通路切换功能又能够实现混合功能，同时也减少附加组件的使用和降低制作成本，入口端口与出口端口的组合和匹配都是相对独立而不受限制的。同时，本发明的模块化阀门系统可根据需要增加或减少阀门模块，且其需要较小的安装空间，不同介质中的污染物对其的影响也较小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可进行通路切换和混合流体的模块化阀门系统，该模块化阀门系统是一种多路阀，包括阀体，安装于阀体上的多个端口，可插入阀体中的至少两个阀芯，每个阀芯具有至少一个线性驱动器和一个轴向密封元件，线性驱动器和轴向密封元件分别独立调整端口间的连接。因为此种多路阀系统的切换状态和连接状态容易实现，所以能够广泛的应用。可被线性驱动的阀芯的轴向密封元件能够推向并压紧在位于末端的密封座，则形成可靠并持久的密封效果。轴向密封形式和密封元件的线性运动能够最大限度的减小污染物对阀门系统的影响。另外，模块化阀门系统的端口数是可以增加或者减少的，即四路阀门系统可以扩展为多路阀门系统。

本发明的模块化阀门系统的是由彼此独立的，可模块化扩展的，可调整的，可相对旋转的多个模块化的阀体组成，可根据需要增加模块化阀体和端口的数量，通路的切换状态也能够相应的增加。

作为一种优选方案，在制造阀体时，可将阀体铸造成一个整体，以使结构稳定。

作为一种优选方案，通过轴向密封元件可迅速准确的控制通路的切换和/或流体的混合操作，使阀门系统具有更高的灵活性。同时，可不受限制的调整多个通路状态、流体流量及流体状态，则能够进行多种可能的流体混合方式。

作为一种优选方案，根据不同功能及流动方向，可随意控制不同的端口作为入口或者出口，无论一个端口作为出口还是入口，由于端口之间是彼此独立的，所以，当需要时，例如维护时必须逆转流体的流动方向，则可以通过轴向密封元件将作为入口的端口改为出口端口，而将作为出口的端口改为入口端口。因此连接通路内的反冲效应在本发明可以避免。

作为一种优选方案，本发明的轴向密封元件能够产生弹性变形，则能对通路切换状态及流体混合比例进行调整。具体的，轴向密封元件的横截面积和厚度是可调的，则端口能够很好的密封或至少改变密封位置的横截面积。更进一步地，通过改变轴向密封元件的位置，可以调整流体流量。轴向密封元件的弹性变形会受到温度的影响，更增加了阀门系统在轴向密封的灵活性。

【附图说明】

下面将结合附图(图1-图9)所示的几个实施例对发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的一实施例的模块化四路阀门系统的爆炸示意图，该模块化四路阀门系统包括阀体及阀芯。

图2是图1所示的模块化四路阀门系统的阀芯插入到阀体中的结构示意图。

图3是图1所示的模块化四路阀门系统的阀体的结构示意图。

图4是本发明另一实施例提供的模块化六路阀门系统的阀体的结构示意图。

图5-图8是如图1所示的模块化四路阀门进行通路切换操作时流体的流动方向的剖视图。

图9是图1所示的模块化四路阀门进行流体混合操作时流体的流动方向的剖视图。

主要元件符号说明

阀体 1

端口 2

阀芯 3

驱动器 4

轴向密封元件 5

阀芯插座 6

流动方向 7

多路阀 9

管状部 10

连接部 11

【具体实施方式】

如图1所示，为本实施例下的一模块化阀门系统。所述模块化阀门系统为一多路阀9，其包括四个端口2。在本实施例中，该四个端口2包括第一端口2a、第二端口2b、第三端口2c及第四端口2d。该四个端口主要用于对流体进行切换及混合。所述多路阀9包括阀体1。所述阀体1内设置有两个阀芯3，分别为第一阀芯3a和第二阀芯3b。每个阀芯3具有至少一个线性驱动器4和一个轴向密封元件5。具体为第一阀芯3a具有线性驱动器4a和密封元件5a，第二阀芯3b具有线性驱动器4b和密封元件5b。本发明的模块化阀门系统并不局限于图1所示的四路阀门系统，也可以扩展为五路阀门系统、六路阀门系统或者其他的多路阀门系统。基于上述的结构，所述阀芯3通过所述线性驱动器4驱动所述轴向密封元件5以轴向密封的方式推动或者按压对应的密封件8。

同时，参考图2至图4所示，本实施例中，阀体1包括两个平行且相互隔开的管状部10，为方便描述，将该两个管状部10分别称为第一管状部10a和第二管状部10b。该两个管状部10通过连接部11连接在一起，优选的，连接部11与两个管状部10之间呈直角连接，连接部11与两个管状部10的内部允许流体无阻碍地流过。每个管状部10的末端具有用于供阀芯3插入和固定(例如采用螺丝固定)的阀芯座6。

四个端口2中，第一端口2a、第三端口2c位于第一管状部10与阀芯3插入的位置相对的一端，根据需要，此两个端口分别以一定角度的(在本实施例中呈直角)连接到第一管状部10a、第二管状部10b；在替换的方案中，第一端口2a、第三端口2c分别位于第一管状部10a、第二管状部10b的轴向方向。四个端口2中，余下的两个端口(即，第二端口2b、第四端口2d)位于管状部10上可插入阀芯3的一端，沿管状部10的径向伸出。即，第一端口2a、第二端口2b分别连接到第一管状部10a并分别位于所述连接部11的两侧，第三端口2c、第四端口2d分别连接到第二管状部10b并分别位于所述连接部11的两侧。

再次参考图1所示，每个阀芯3插入对应的管状部10，插入的区域超过端口2的位置。如图5-9所示，所述阀芯3深入所述管状部10的区域具有一通道12及一与管状部10的端口2匹配及对准的通道开口13。

与阀芯3的线性驱动器4相连的轴向密封元件5设置在一中心位置，大致为连接部11所在的区域，以此实现一混合操作。图5-8显示了如何在各密封座8末端之间线性移动密封元件5实现各种开关切换操作。图5-9显示了各种开关操作模式下流体的流动方向7。

由于多路阀9具有相互独立且可调节的切换状态和操作模式，因此根据功能和流动方向的需求，该端口2可随意的作为流体的入口和出口。

图5-9示出不同操作模式下对应的流动方向7。具体的，作为入口的端口2可以单独转换连接到一个、两个或三个作为出口的端口上。如7-8所示，作为入口的端口2与作为出口的端口2连通，此时其他剩余的端口2被关闭，此种情况下无需考虑该端口是作为入口还是作为出口使用。

如图9所示，当轴向密封元件5置于合适的位置时，可实现一个端口2作为入口和两个同时作为出口的端口2的混合操作。

当轴向密封元件5处于合适的位置时，可实现一个端口2作为出口，剩余的端口2均作为入口的混合操作，图9中未示出该模式。

在不影响阀门系统循环的前提下，该混合操作模式可以自由切换。

在本实施例中，每个密封元件5与两个密封座8配合使用。参考图5，以第一阀芯3a为例，其中一个密封座8b位于管状部10的可插入阀芯3a的一端，该密封座8b形成于阀芯3a的插入管状部10的一端。另一个密封座8a位于阀体1上与阀芯3相反的一端。轴向密封元件5a在线性驱动器4的驱动下被推向或压紧到对应的密封座8a、8b上实现密封。线性驱动器4可由步进电机或螺纹杆、液压装置驱动。可以根据需要对多路阀9进行校准和精确的切换以实现多种操作。

在一个实施例中，阀体1由塑料制成。阀体1包括装配在一起的多个阀体单元，各阀体单元之间可分离、可模块化扩展、可调整、可相对旋转，并且各个阀体1连接处满足较高的密封性要求。因此，本发明的阀体1可以适应不同的空间条件。由于采用具有可拆卸的连接点，本发明的阀体1可以扩展到更大的规模。换言之，阀体1可扩展为包括n+1个管状部10、n个连接部11以及n个轴向密封元件5，n为大于0的整数。每个连接部11用于连通对应的两个管状部10，每个管状部具有两个端口；每个轴向密封元件5用于开启或关闭对应的管状部10的两个端口。优选地，每个阀芯3具有一个轴向密封元件5，因此，阀体1具有n+1个阀芯3。

在另一实施例中，阀体1是不可分离的一体成型，这种成型方式可以形成不易扭转、稳定和紧凑的结构。优选的，此一体成型的阀体1由塑料制成。

这种可增可减的连接是通过连接部11将若干个管状部10并列连接在一起实现的。可在偶数路阀门系统的基础上关闭一个端口2或者使用额外的密封塞来实现奇数路的阀门系统。为了确保功能的独立，在每个管状部10内均安装具有线性驱动器4及轴向密封元件5的阀芯3，每个阀芯3的独立运动使得与一个或两个端口2的连接精确可调且可轻松切换。可根据需要，单独调整通路的切换状态。因此，每个轴向密封元件5可以控制两个端口2，每个端口2可以灵活调节。两个端口2处于同一个轴线上，轴向密封元件5可以打开、关闭或者混合两个端口2间的通路。当阀门系统扩展到具有四个端口的多路阀门9时，通路组合模式就会增加。本发明的模块化多路阀门系统可应用于多分支加热器，通风或冷却系统等。

优选地，阀芯3的轴向密封元件5在轴向方向是可推动的并且分别可以压紧到位于阀体1末端的密封座8和位于阀芯3的末端的密封座8上。由此形成可靠和持久的密封效果。密封原理及轴向密封元件5的线性运动特性使其对污染物的敏感度很低。

进一步地，轴向密封元件5的大小和横截面的大小具有自适应性。为实现上述目的，轴向密封元件5是能够产生弹性变形的元件。可弹性形变的密封元件5可改变阀体1内部液流的截面，从而改变流动方向7，或者在不需要及不可能改变轴向密封元件5的位置的情况下改变流体流动方向7。

更进一步地，多路阀9的一些特殊区域或者端口2可能被密封以阻止流动方向7，例如阻止流体流过连接部11。可通过改变轴向密封元件5的体积来实现阻止流体的流动7。可通过流体泵向密封元件5充入或排出空气或流体来改变密封元件5的体积，例如，可通过与轴线密封元件5连接的中空的驱动轴向其充入空气或者流体来改变轴向密封元件5的体积。

还可通过向密封元件输入带有温度的流体使密封元件5的体积根据温度而变化。

对于具体的密封元件5，可以使其体积变化具有局部的方向性，从而使密封元件5的体积能够朝具体的方向、向具体的区域变化。

Claims (10)

1.一种模块化阀门系统，包括阀体(1)，所述阀体(1)包括第一管状部(10a)、第二管状部(10b)以及连通所述第一管状部(10a)、第二管状部(10b)的连接部(11)；所述阀体包括至少四个端口(2)，用于流体流向转换或者流体的混合，其特征在于，所述系统还包括至少两个阀芯(3)，所述至少两个阀芯(3)设置于所述阀体(1)内，每个阀芯(3)具有至少一个线性驱动器(4)及仅一个轴向密封元件(5)，所述轴向密封元件(5)为弹性变形的可调横截面积和厚度对通路切换状态及流体混合比例进行调整。

2.如权利要求1所述的模块化阀门系统，其特征在于，所述阀体(1)一体成型。

3.如权利要求1所述的模块化阀门系统，其特征在于，所述端口(2)可作为出口及/或入口使用。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的模块化阀门系统，其特征在于，所述轴向密封元件(5)为弹性的，通过与轴向密封元件(5)连接的中空的驱动轴向其充入空气或流体来改变密封元件(5)的体积。

5.如权利要求1所述的模块化阀门系统，其特征在于：

所述至少四个端口(2)中，第一端口(2a)和第二端口(2b)连接到所述第一管状部(10a)并分别位于所述连接部(11)的两侧，第三端口(2c)和第四端口(2d)连接到所述第二管状部(10b)并分别位于所述连接部(11)的两侧；

所述至少两个阀芯(3)中，第一阀芯(3a)的第一轴向密封元件(5a)可控地开启和关闭所述第一端口(2a)、第二端口(2b)，第二阀芯(3b)的轴向密封元件(5b)可控地开启和关闭所述第三端口(2c)、第四端口(2d)。

6.如权利要求5所述的模块化阀门系统，其特征在于，所述第一轴向密封元件(5a)可在一第一密封座(8a)与一第二密封座(8b)之间移动；所述第一轴向密封元件(5a)密封所述第一密封座(8a)时实现了对所述第一端口(2a)的关闭，所述第一轴向密封元件(5a)密封所述第二密封座(8b)时实现了对所述第二端口(2b)的关闭。

7.如权利要求6所述的模块化阀门系统，其特征在于，在所述第一阀芯(3a)插入所述第一管状部(10a)后，所述第一密封座(8a)、第二密封座(8b)位于所述第一端口(2a)、第二端口(2b)之间。

8.如权利要求1所述的模块化阀门系统，其特征在于，所述阀体(1)包括n+1个管状部(10)、n个连接部(11)以及n个轴向密封元件(5)，n为大于0的整数；每个连接部(11)用于连通对应的两个管状部(10)，每个管状部具有两个端口；每个轴向密封元件(5)用于开启或关闭对应的管状部(10)的两个端口。

9.如权利要求1所述的模块化阀门系统，其特征在于，所述模块化阀门系统还包括流体泵，所述流体泵用于向所述密封元件(5)充入或排出空气或流体来改变密封元件(5)的体积。

10.如权利要求5所述的模块化阀门系统，其特征在于，所述连接部(11)与所述第一管状部(10a)及所述第二管状部(10b)之间呈直角连接。