CN107690543B - 具有旁通回路的多通阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通阀，包括彼此整体连接的第一阀(101)和第二阀(102)。每个阀包括阀体(10、200)，其包括用户端口、源端口(1011、1021)和放置在用户端口和源端口之间的中间室(18、32)。活门(17、30)，其紧密容纳于每个阀的中间室内并且具有使流体通过活门本身的通道孔口(20、32)。多通阀包括运动装置，其使得第一阀和第二阀的活门在关闭位置与打开位置之间整体移动，在关闭位置处，活门的每个通道孔口面向相应的中间室的内壁，在打开位置处，通过通道孔口形成用户端口和源端口之间的流体通道。第一阀包括形成在活门中的旁通回路(110)，其开设在活门的外表面上，并且与通道孔口流体连通。旁通导管使得，即使活门处于关闭状态下，第一阀的中间室、通道孔口、导管、源端口和用户端口也是流体连通的。

Description

具有旁通回路的多通阀

技术领域

本发明涉及多通阀领域。

具体地，根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种配备有旁通回路的多通阀，以用于控制流过其中的流体的压力。

背景技术

多通道阀通常用于分配流体的系统以调节其在两个或更多个通道之间的流动。

在某些情况下，多通阀用于将用户回路连接至多个源，或者将其与系统的其余部分隔离。

这是在家庭或工业环境中用于加热或冷却的天花板系统的情况。一对三通阀，或作为替代的六通阀，用于将由辐射板组成的用户回路连接至热水源(出于加热目的)或冷水源(出于冷却目的)。

当阀被控制用于隔离用户回路时，其中的液体没有出路，因此流体温度的变化可能会导致压力变化，从而可能导致系统或阀的损坏。

为了克服这些缺点，众所周知的技术是将膨胀罐应用于液压回路，然而这种解决方案价格昂贵并且需要占用空间，并且并非总是在安装阶段就设置有。

近来已经出现在三个通道中的两个之间具有旁通回路的六通阀，使得如果用户回路中的压力增加，则流体可以从这样的回路向出口流出。旁通回路由形成在阀体的活门(shutter)的表面上的圆形凹槽组成，圆周地围绕活门通道的一个端口，以使得流体在阀处于关闭状态也能通过。

虽然这种具有旁路的阀是有效的，但它们具有一些缺点，首先是圆形凹槽靠近垫圈，而通过其中的流体可能使其更快地磨损。此外，虽然凹槽很小(只有通过通常非常膨胀(expansive)的工艺过程才能形成)，但它会导致不可忽略的流量通过其中，从而影响系统性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷。

具体地，本发明的目的是提供一种多通阀，使得能够控制其中的流体的压力。

本发明的另一个目的是提供一种多通阀，其易于制造且有效。

本发明的这些目的和其它目的通过体现所附权利要求的特征的多通阀来实现，所附权利要求为本说明书的组成部分。

本发明涉及一种多通阀，包括彼此整体连接的第一阀和第二阀。每个阀包括阀体，其包括用户端口、源端口和放置在用户端口和源端口之间的中间室。每个阀还包括活门，其紧密容纳于相应的中间室内，并且其具有通道孔口，使得流体从源端口流至用户端口或通过活门本身。多通阀包括运动装置，其使得第一阀和第二阀的活门在关闭位置与打开位置之间整体移动，在关闭位置处，每个通道孔口面向相应的中间室的内壁，在打开位置处，通过通道孔口形成用户端口和源端口之间的流体通道。

虽然第二阀的活门仅由通道孔口贯穿，但第一阀还包括旁通导管，其形成在活门的外表面上的活门开口中并且与通道孔口流体连通。旁通导管使得，即使活门处于关闭状态下，中间室、通道孔口、导管、源端口和用户端口也是流体连通的。

这种布置使得提供了一种多通阀，其能够控制其中流体的工作压力，当用户端口例如受到对于阀的正常工作所不期望的超压时，可以在多通阀的用户端口和源端口之间建立流体连通。具体地，当用户回路连接在多通阀的两个用户端口之间并且处于关闭状态时，第二阀阻止流体从用户回路传送至相应的源端口。在这种状态下，旁通导管通过使流体从用户端口经由中间室流动到源端口，而使得将用户端口中例如由于用户回路内的流体膨胀所造成的可能的超压释放。

更多的有益特征为所附权利要求的主题，所附权利要求为本说明书的组成部分。

附图说明

下面将参照非限制性示例对本发明进行描述，其通过附图中的示例性而非限制性示例给出。这些附图示出了本发明的不同方面和实施例，并且在适当的情况下，不同附图中的类似结构、部件、材料和/或元件的附图标记由相似的附图标记表示。

图1为根据本发明的一个实施例的模块化六通阀；

图2为沿图1的阀的垂直截面截取的视图；

图3为图1的阀的侧视图；

图4、5、6和7为沿处于不同操作位置的图1中的阀的横向截面截取的视图。

具体实施方式

虽然本发明可以有各种修改和替代结构，但是在附图中示出了一些优选的实施例，下面将对此进行详细描述。

然而，应当理解，本发明并不意在受限制于所具体公开的实施例，相反，本发明意在涵盖落入权利要求中所限定的本发明保护范围内的所有修改、替代结构和等同物。

除非另有说明，否则使用“例如”、“等”、“或”表示不限于此的非排它的替代选择。

除非另有说明，“包括”的使用意指“包括但不限于”。

图1示出了六通阀的三向图，其由附图标记1标示。六通阀1通过连接第一三通阀101和第二三通阀102而形成。因此，阀101和阀102为形成六通阀1的两个模块化元件。

在图1的示例中，阀101包括阀体10，阀体10包括三个端口1011、1012和1013。以下两个这样的端口(1011、1012)被称为源端口，因为在六通阀1的典型应用中，它们旨在从两个不同的热源接收阀体10内的工作流体，例如，一个可以连接至热水源，另一个连接至冷水源。然后，端口1013被称为用户端口，因为其旨在将从两个源中的一个接收的工作流体(通常为水)传送到用户回路。

阀体10通常制成单件，但也可以由多个部件组成，这些部件彼此螺纹连接在一起或者彼此法兰连接或以其它方式连接。

第一阀101设置有运动装置，其在图1的示例中包括杆11。如图2的示例中所示，杆11具有轮廓，该轮廓包括邻接13在阀体10上的扩增的中间部分12和具有两端部的细长主体14。细长主体，如图所示，其形状类似于正长方体棱柱(right rectangular prism)，但可以制成其它轮廓，例如，三角形。此外，杆11的细长主体14沿与两个源端口1011和1012的几何中心所在的轴线正交的轴线形成。

细长主体14沿球形活门17的径向轴线穿进球形活门17的座16并通过内端部15装配到球形活门17的座16中。活门17容纳于阀体10内的中间室18中。杆11的旋转导致活门17在中间室18内相应地旋转。活门优选由与阀体相同的材料制成，并且其具有非常良好的表面光洁度，以便能够在源端口1011和1012处与在中间室18相对的内表面上的相应的密封座(18a、18b)良好地接触。

此外，活门17通过插入成形的密封圈与密封座接触，该成形的密封圈具体为内径d小于两个第一源端口(1011、1012)的内径d的垫圈(19a、19b)。

成形圈19a和19b阻止流体通过源端口(1011、1012)逸出到中间室18内。

在活门17内，通道孔口20通过沿活门20的径向平面α对称地形成，并正交于杆11的细长主体14的延展平面(development plane)。

从图4中可见，通道孔口20为圆形截面弯导管，即在活门的中心处以90°弯曲。因此，这样的导管由在活门的中心处彼此相交的正交轴(x和y)上形成的两个圆柱形部分组成。

杆11的旋转，例如通过手动操作或通过安装在其一个自由端部11a上的气动活门(图中未示出)，使得活门17在中间室18内旋转，然后使通道孔口20旋转，其选择性地使得用户端口与两个源端口中的一个源端口连通，从而调节第一阀体10内流体的通路。

例如，参照图1，杆旋转至与0°的角度相对应的位置，使得端口1011和端口1013流体连通，因为杆11的此位置使第一活门的通道孔口20旋转到允许流体从端口1011通过第一阀101流至端口1013。相反，杆旋转到对应于90°角度的位置允许流体在端口1012和端口1013之间通过孔口。

相反地，当杆11旋转45°时，通道孔口20面向室18的内壁，活门17阻挡来自两个源端口(1011、1012)的流体流动，如下面参照图6所示，例如，阻止流体从源端口1012流至用户端口1013。

第一阀101为六通阀1的主阀，多通阀1的控制将施加在其上。第二阀102为次级阀，因为其打开或关闭取决于施加在第一阀101的控制杆11上的动作。

两个阀之间的物理和功能连接是通过将阀101的活门17连接到阀102的活门30的运动装置(在图2的示例中其为杆21)来实现的。

第二阀102，类似于阀101，包括阀体200，阀体200包括三个端口1021、1022和1023。其中两个这样的端口被称为源端口(1021、1022)，因为在典型应用中，其旨在连接至两个源的返回回路，两个源的返回回路的输送连接至阀101。相反，端口1023为用户端口，因为其类似于端口1013被设计为连接至用户回路。

阀101的活门17设置有座22，该座22与座16径向相对，第二阀102的杆21的上端部24装配其中。在这样的座22处，第一阀101的第一阀体10具有旨在连接至第二阀102的阀体200的颈部23。

类似于阀101，阀102的杆21具轮廓，该轮廓包括邻接26在阀体200上的扩增的中间部分25和细长主体27。细长主体沿活门30的径向轴线穿进活门30的座29并通过内端部28装配到活门30的座29中。活门30紧密容纳于阀体200内形成的中间室31中，其内部具有与阀101的通道孔口20相同的几何形状和定向的通道孔口32。

此外，对阀101的描述，也适于阀102，活门与中间室31相对的内表面上的相应的密封座(33a、33b)接触。具体地，如图2和图3的示例所示，活门30通过插入相应的成形圈34a和34b与密封座接触。

由于上述连接，活门17的旋转对应于活门30相同的旋转，并因此通过通道孔口31对源端口1021、1022中的一个与用户端口之间的流体通道进行类似的调节。

与阀102不同，在阀101的活门17中，形成有旁通回路，在特定条件下，作为中间室18和源端口1011之间的流体连通。

参照图4，旁通回路包括在位于径向平面α上的活门17中沿径向方向形成的圆柱形导管110。导管110的内径优选在其整个长度上大于或等于3mm。

然而，导管110的形状和/或位置可以是不同的，例如，导管可以具有轴线不属于平面α的至少一个位置，条件是当活门处于关闭位置时，如图6所示，导管成形为在端口1011上打开。

在图4的示例中，旁通导管110以这样的方式定向，即与由通道孔口20的弯曲形成的直角θ相继地形成30°的角度β。该相继的角度β和θ如图4中所示，它们的顶点位于活门17的中心并且由旁通导管110的轴线(z轴)与弯导管20的臂(x和y轴)限定。

旁通导管110还包括开设于活门17的表面上的外部端口110a和面向通道孔口20的内部端口110b，使得内部端口将通道孔口20和导管110流体连通。

如图6所示，当活门17相对于打开阀的位置(图5和7所示)旋转±45°时，旁通导管110被定向成使得外部端口110a面向源端口1011处，并且因此使得当中间室18中的流体在受到不期望的超压时流入其中。

当杆11旋转45°时，活门17处于关闭位置(图6)，使通道孔口20面向室18的内壁。类似地，由于上述原因，活门30处于相同的位置，并且其具有定向成面向中间室31的内壁的通道孔口32。在这种状态下，存在于连接在用户端口1013和1023之间的可能的用户回路中的流体不能从源端口1021和1022(由活门30关闭)中逸出，并且其不能从源端口1012(由活门17关闭)进入。可能的温度上升可能使用户回路中的流体膨胀，从而通过用户端口1013流入中间室18中。

由于如图4-7所示，在阀101中只有在源端口设置有密封圈19a和19b，所以来自端口1013的流体充满中间室18会填充通道孔口20并通过导管110从内部端口110b至外部端口110a流入源端口1011中。

反之亦然，参照图5和图7，杆分别旋转至对应于0°和90°的位置，使得导管110的外部端口110a仅仅面向内部室18，并且在端口1011和端口1013之间进行流体连通的第一种情况下，以及在端口1012和端口1013之间进行流体连通的第二种情况下，其不参与由通道孔口20实现的流体连通。

基于以上描述，本发明是如何通过在阀内使用旁通回路来实现上述提出的目标，将是显而易见的。

因此，显而易见的是，在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的保护范围内，本领域技术人员可以对上述示例进行不同的修改。

例如，虽然描述的是由两个模块化三通阀元件组成的六通阀，但是本发明不限于通路的数量以及该阀为模块化阀的事实。

因此，本发明通常涉及具有阀体的阀，该阀体包括第一端口和第二端口，以及介于两个端口之间的中间室。活门，其紧密容纳于中间室中，包括流体的通道孔口，其由可接触阀体外部的运动装置操作，以允许或阻止流体在两个端口之间通过。然后，阀包括在活门中形成的旁通回路，以使中间室与两个端口中的一个流体连通。旁通回路包括与通道孔口流体连通的导管，使得在活门处于关闭位置时，中间室、通道孔口、导管以及两个端口中的一个流体连通。

如上所述，阀优选具有至少三个通路。

Claims (10)

1.多通阀，包括彼此整体连接的第一阀(101)和第二阀(102)，所述第一阀和第二阀包括：

阀体(10、200)，包括用户端口(1013)、第一源端口(1011、1021)和设置在用户端口(1013、1023)和第一源端口(1011、1021)之间的中间室(18、31)，以及

活门(17、30)，所述活门(17、30)紧密容纳于所述中间室(18、31)内并且设置有贯穿所述活门的通道孔口(20)，

所述多通阀还包括运动装置(11、21)，所述运动装置(11、21)使得所述第一阀和第二阀的活门在关闭位置与打开位置之间整体移动，在关闭位置处，每个活门的通道孔口(20、23)面向相应的中间室(18、31)的内壁，在打开位置处，通过所述通道孔口(20、32)形成所述用户端口和所述第一源端口之间的流体通道，

其特征在于，所述第一阀(101)的阀体(10)包括第二源端口(1012)以及仅设置在所述第一阀(101)的源端口处的所述中间室(18)的内表面上形成的两个密封座(18a、18b)，其中所述活门(17)通过插入密封圈(19a、19b)与所述密封座接触，以阻止流体从所述第一源端口(1011、1012)和中间室(18)的内部之间逸出，并且所述第一阀(101)包括形成于活门(17)中的旁通导管(110)，所述旁通导管(110)的一端开设于所述活门(17)的外表面上，另一端开设到所述第一阀的通道孔口(20)，所述旁通导管(110)也使得在活门(17)处于关闭位置时，所述第一阀的中间室(18)、通道孔口(20)、导管(110)、第一源端口(1011)和用户端口(1013)处于流体连通状态，所述密封圈(19a、19b)只设置在源端口，来自用户端口(1013)的流体能够充满中间室(18)，填充通道孔口(20)，并通过旁通导管(110)流入第一源端口(1011)中。

2.根据权利要求1所述的多通阀，其中，所述旁通导管(110)为径向导管，具体地，径向导管的内径在整个长度上大于或等于3mm。

3.根据权利要求1或2所述的多通阀，其中，所述通道孔口(20)为弯导管，所述弯导管包括沿在所述活门(17)的中心相交的正交轴线(x、y)形成的两个部分，其中所述旁通导管(110)在活门(17)中径向形成，并且沿轴线(z)定向，该轴线(z)与由所述两个部分的延展轴线形成的角度相继地形成30°的角度。

4.根据权利要求1或2所述的多通阀，其中，所述第一阀(101)的活门(17)为仅由所述通道孔口(20)和所述旁通导管(110)贯穿的球形活门，其中所述通道孔口(20)为开设在由所述活门(17)的表面上形成的两个端口上的导管，其中所述旁通导管为径向导管，其包括在所述活门(17)的表面上的外部端口(110a)和面向所述通道孔口(20)的内部端口(110b)，并且其中所述第二阀(102)的活门(30)为仅由相应的通道孔口(32)贯穿的球形活门。

5.根据权利要求1所述的多通阀，其中，所述活门(17)为球形活门，其通过O形圈(19a、19b)与阀体(10)的密封座(18a、18b)接触。

6.根据权利要求1所述的多通阀，其中，所述密封圈(19a、19b)为成形的密封圈，所述成形的密封圈为内径小于所述第一阀(101)的两个源端口(1011、1012)的内径的密封垫圈，以阻止流体从所述两个源端口(1011、1012)和中间室(18)的内部之间逸出。

7.根据权利要求1所述的多通阀，其中运动装置包括：

-杆(11)，所述杆(11)包括一轮廓，所述杆(11)的轮廓包括扩增的中间部分(12)和细长主体(14)，所述扩增的中间部分(12)邻接在所述第一阀(101)的活门的阀体(10)上，所述细长主体(14)沿与所述第一源端口(1011)的几何中心所在的轴线正交的轴线形成，并且沿活门(17)的径向轴线穿进所述第一阀(101)的活门(17)的座(16)并通过内端部(15)装配到所述第一阀(101)的活门(17)的座(16)中，

-第二杆(21)，所述第二杆(21)具有一轮廓，所述第二杆(21)的轮廓包括第二扩增的中间部分(25)和第二细长主体(27)，所述第二扩增的中间部分(25)邻接在所述第二阀体(200)上，所述第二细长体(27)具有上端部，所述上端部装配到与容纳所述杆(11)的所述座(16)径向相对的所述第一阀(101)的活门(17)的第二座(22)中，所述第二细长主体(27)沿活门(30)的径向轴线穿进所述第二阀(102)的活门(30)的第三座(29)并通过内端部(28)装配到所述第二阀(102)的活门(30)的第三座(29)中。

8.根据权利要求1所述的多通阀，其中，所述第二阀(102)的通道孔口(32)具有与所述第一阀(101)的通道孔口(20)相同的几何形状和定向。

9.根据权利要求1所述的多通阀，其中，所述第一阀和第二阀为三通阀，并且其中所述第一阀和第二阀的通道孔口(20、32)为圆形截面弯导管。

10.根据权利要求1所述的多通阀，其中，所述第一阀和第二阀为组成模块化阀的两个模块化元件。

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