CN108087583B - 一种电动三通阀及汽车暖通空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动三通阀，包括阀体以及第一接口、第二接口和第三接口，所述阀体内设有轴(13)以及阀芯部件(14)，所述第一接口在轴向上位于所述第二接口和第三接口之间；所述阀芯部件(14)设有分别位于其上下两端的上阀塞(8)和下阀塞(11)，在所述阀芯部件(14)的上下行程内，所述上阀塞(8)始终与所述上阀座(72)上下滑动配合导向，所述下阀塞(11)始终与所述下阀座(61)上下滑动配合导向。该电动三通阀的阀芯部件不会偏离轴心运动，可以有效地减小阀芯部件与封盖、阀体外壳之间的摩擦力，从而减小电机和齿轮的力矩，实现持续耐久的工作。本发明还公开了设有所述电动三通阀的汽车暖通空调系统。

Description

一种电动三通阀及汽车暖通空调系统

技术领域

本发明涉及流体介质控制阀技术领域，特别是在汽车暖通空调系统中作为水阀来使用的电动三通阀。本发明还涉及设有所述电动三通阀的汽车暖通空调系统。

背景技术

随着人们生活品质要求、节能意识以及空调系统自动化程度的不断提高，水路系统的变流量功能在暖通空调系统的设计中被越来越广泛地采用。

暖通空调(HVAC)系统能够向车厢输送冷风或热风，为乘客和驾驶员提供一个安全、舒适、轻松的环境，提高车窗和后视镜的玻璃的可视性，滤除车厢内的花粉、尘土和异味，在暖通空调系统的水路系统中，电动调节阀的流通能力必须满足其所调控设备的设计流量要求，这是对电动调节阀的最基本要求。

请参考图1、图2，图1为暖通空调系统中一种典型的水阀的结构示意图；图2为图1中所示水阀的阀塞的结构示意图。

如图所示，作为一种典型的水阀，其包括驱动器部件1’和阀体部件2’，阀体部件1’内的阀芯部件14’包括轴13’、第一弹性挡圈5’、固定盘9’、弹性体的阀盘8’、阀塞10’、第二弹性挡圈11’，在第一弹性挡圈5’和第二弹性挡圈11’的轴向固定下，固定盘9’、弹性体的阀盘8’、塑料阀塞10’被轴向固定在轴13’上，阀塞10’作为节流和导向件，一侧有四个导向柱101’，用于导向阀芯运动，在驱动器1’的带动下，阀芯部件14’可沿轴向来回动作，实现通断控制以及对流量的调节。

该水阀的阀芯部件14’的导向包括轴13’与封盖7’上的导向孔71’的配合导向，以及阀塞10’与阀体外壳6’之间的配合导向。但是，当阀门开启时，阀塞10’逐渐远离阀座，阀塞10’上的导向柱101’与阀体外壳6’的接触段长度减小，弯曲变形的趋势也加大，在介质的冲击力作用下，阀芯部件14’有偏离轴心的趋势。这样，阀芯部件14’运动时的摩擦力增大，轴13’也容易磨损，存在轴13’和密封圈之间介质泄漏的可能。

因此，如何防止水阀的阀芯部件偏离轴心或脱落，确保阀芯部件能够正常动作，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动三通阀。该电动三通阀的阀芯部件不会偏离轴心运动，可以有效地减小阀芯部件与封盖、阀体外壳之间的摩擦力，从而减小电机和齿轮的力矩，实现持续耐久的工作。

本发明的另一目的是提供一种设有所述电动三通阀的汽车暖通空调系统。

为实现上述目的，本发明提供一种电动三通阀，包括内设腔体的阀体以及与所述腔体相连通的第一接口、第二接口和第三接口，所述阀体内设有轴以及连接于所述轴的阀芯部件，所述第一接口在所述阀体的轴向方向上位于所述第二接口和第三接口之间；所述阀芯部件包括分别位于所述阀芯部件的上下两端的上阀塞和下阀塞，所述阀体内部设有上阀座和下阀座，所述上阀塞设有与所述上阀座上下滑动配合的第一导向部，所述下阀塞设有与所述下阀座上下滑动配合的第二导向部，所述上阀座上形成有通过所述上阀塞抵近远离进行关闭打开的第一阀口，所述下阀座上形成有通过所述下阀塞抵近远离进行关闭打开的第二阀口，在所述阀芯部件的上下行程内，所述第一导向部始终与所述上阀座上下滑动配合导向，所述第二导向部始终与所述下阀座上下滑动配合导向。

优选地，所述第一导向部上端至所述阀芯部件密封所述第二阀口的密封部位的距离L1大于所述第一阀口与所述第二阀口之间的间距L2；所述第二导向部下端至所述阀芯部件密封所述第一阀口的密封部位的距离L3大于所述第一阀口与所述第二阀口之间的间距L2。

优选地，所述上阀塞和下阀塞上下对称布置，两者均包括塞体以及在所述塞体上沿周向上均匀分布的导向柱，所述导向柱的根部之间设有宽度逐渐变小的缺口。

优选地，所述上阀塞和下阀塞之间设有阀盘，所述阀盘上端的周部形成上密封部位，所述上密封部位在所述阀芯部件运行至上止点时与所述第一阀口的内壁接触或抵接密封，使所述第一接口与第二接口处于断开状态；所述阀盘下端的周部形成下密封部位，所述下密封部位在所述阀芯部件运行至下止点时与所述第二阀口的内壁接触或抵接密封，使所述第一接口与第三接口处于断开状态。

优选地，所述上密封部位和下密封部位为形成在所述阀盘上下两端周缘部位的环形凸起，所述环形凸起在截面上呈向外倾斜一定角度的圆弧形。

优选地，所述阀盘在纵截面上呈H形，所述阀盘的上端设有上凹面、下两端设有下凹面，所述上阀塞底部的凸台嵌入所述上凹面，所述下阀塞底部的凸台嵌入所述下凹面。

优选地，所述阀体的上端设有呈圆筒形且开口向下的封盖，所述封盖的侧壁上开设有对应于所述第二接口并与所述第二接口相连通的导通孔，所述封盖的顶部开设有用于穿过所述轴的轴孔，所述封盖的下端形成所述上阀座。

优选地，所述上阀座的内边缘为斜面，所述阀盘的上密封部位与所述斜面在所述阀芯部件运行至上止点时接触密封。

优选地，所述封盖上端的外壁与所述阀体的内壁在上端处相密封；所述封盖下端的外壁设有呈倒锥形的引导部，所述引导部大径端的外边缘在截面上呈弧形并且与所述阀体的内壁在所述第一接口与第二接口之间的区域相密封；所述封盖的中部为直径小于上端和下端的缩颈部位。

优选地，所述阀体的内壁在所述第一接口与第三接口之间的区域设有形成所述下阀座的台阶部位，所述阀盘的下密封部位在所述阀芯部件运行至下止点时与所述台阶部位接触密封。

为实现上述另一目的，本发明提供一种汽车暖通空调系统，包括水路系统以及设于所述水路系统的水阀，至少一个所述水阀为上述任一项所述的电动三通阀。

本发明所提供的电动三通阀在阀体的侧面设有三个接口，其中第一接口在轴向上位于第二接口与第三接口之间，且阀芯部件的上下两端分别设有上阀塞和下阀塞，在阀芯部件的上下行程内，上阀塞始终与上阀座上下滑动配合导向，下阀塞始终与下阀座上下滑动配合导向。这样，阀芯部件便具有上下两个方向的导向，一个是上阀塞与上阀座之间的导向，另一个是下阀塞与下阀座之间的导向。当阀芯部件朝任意一个方向运动时，其中一个阀塞的导向段会越来越短，但另一个阀塞的导向段却会越来越长，并且始终保持两端都有导向功能和稳定支撑功能，既可以保证导向可靠，确保阀芯部件不偏离轴心运动，又可以有效地减小阀芯部件与阀座之间的摩擦力，从而减小电机和齿轮的力矩，实现持续耐久的工作。

在一种优选方案中，所述上阀塞和下阀塞的导向柱在根部之间设有宽度逐渐变小的缺口。这样，通过在阀塞上设置呈一定形状的缺口，有利于增加介质的流通面积，减小流动阻力。

本发明所提供的汽车暖通空调系统设有所述电动三通阀，由于所述电动三通阀具有上述技术效果，设有所述电动三通阀的汽车暖通空调系统也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为暖通空调系统中一种典型的水阀的结构示意图；

图2为图1中所示水阀的阀塞的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种电动三通阀的结构示意图；

图4为图3中所示上阀塞的结构示意图；

图5为图3中所示封盖的结构示意图；

图6为图5所示封盖的立体图；

图7为图3所示电动三通阀在第一接口作为进口，与第二接口导通时的介质流向示意图；

图8为图7中I部位的局部放大图；

图9为图3所示电动三通阀在第一接口作为进口，同时与第二接口和第三接口导通时的介质流向示意图；

图10为图3所示电动三通阀在第一接口作为进口，与第三接口导通时的介质流向示意图；

图11为图10中II部位的局部放大图；

图12为图3所示电动三通阀在第二接口作为进口，与第一接口导通时的介质流向示意图；

图13为图3所示电动三通阀在第二接口和第三接口同时作为进口，与第一接口导通时的介质流向示意图；

图14为图3所示电动三通阀在第三接口作为进口，与第一接口导通时的介质流向示意图。

图1、图2中：

驱动器部件1’ 阀体部件2’ 入口管3’ 出口管4’ 第一弹性挡圈5’ 阀体外壳6’封盖7’ 导向孔71’ 弹性体的阀盘8’固定盘9’ 阀塞10’ 导向柱101’ 第二弹性挡圈11’ 轴13’ 阀芯部件14’

图3至图14中：

1.驱动器部件 2.阀体部件 211、212、213.配合处 3.第一接口管 4.第二接口管5.第三接口管 6.阀体外壳 61.下阀座 610.第二阀口 7.封盖 71.第一轴孔 72.上阀座701.内腔 702.导通孔 703.引导部 704.第二轴孔 705.孔位 706.第一阀口 8.上阀塞801.第一导向柱 802.凸台 803.缺口 9.固定盘 10.阀盘 101.下密封部位 102.上密封部位 11.下阀塞 111.第二导向柱 12.轴承夹 13.轴 131.台阶 132.凹槽 14.阀芯部件

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图3、图4，图3为本发明实施例公开的一种电动三通阀的结构示意图；图4为图3中所示上阀塞的结构示意图。

如图所示，本实施例提供的电动三通阀包括驱动器部件1和阀体部件2两大部分，其中，驱动器部件1可以包括电机、齿轮组、线路板部件、接插件部件等，也可以是其它形式，例如线圈驱动，驱动器可作为通用部件，应用于两通水阀、三通水阀、四通水阀等，这里不做详细说明。

阀体部件2主要由第一接口管3(即第一接口)、第二接口管4(即第二接口)、第三接口管5(即第三接口)、阀体外壳6、封盖7、上阀塞8、固定盘9、阀盘10、下阀塞11、轴承夹12、轴13等部件构成。

这里上阀塞8和下阀塞11的结构是一样的，两者上下对称布置，以上阀塞8为例，其具有塞体以及在塞体上沿周向上均匀分布的三个第一导向柱801(也可以设置成均布的四个导向柱)，通过第一导向柱801与上阀座71上下滑动配合，为增加流通面积，相邻导向柱的根部之间还设置成一定形状的缺口803，缺口的宽度逐渐变小，上阀塞8的底部设有一个凸台802，用于支撑和固定阀盘10，下阀塞11上也设有三个第二导向柱111，并通过第二导向柱111与下阀座61上下滑动配合，其余结构与上阀塞8类似。

第一接口管3、第二接口管4和第三接口管5均设置在阀体的侧面，其中第一接口管3位于阀体的左侧，第二接口管4和第三接口管5位于阀体的右侧，第一接口管3在阀体的轴向方向上位于第二接口管和第三接口管之间，阀体外壳6和三个接口管在配合处211、212、213使用焊接方式固定并密封。

轴13设置成外径不同的两部分，主体部分直径较大，下端直径较小，台阶131用于轴向限制固定盘9，上阀塞8抵靠在固定盘9上。当然，也可以不需要固定盘9，将阀塞8直接抵靠在轴的台阶131上，阀盘10位于上阀塞和下阀塞之间，在纵截面上呈H形，其上下两端在结构上对称，上端的凹面用于卡住上阀塞8的凸台802，下端的凹面用于卡住下阀塞11的凸台，轴承夹12内部卡在轴13的凹槽132上，其大端面一侧抵住下阀塞11，轴承夹12依靠自身的弹性将阀塞8、阀盘10、阀塞11在轴向上完全固定。这样，阀芯部件便成为一个轴向完全固定的整体。

工作时，驱动器部件1通过齿轮组和齿条的传动带动轴13沿轴向来回运动，实现一端通道全开(另一端通道全关)到另一端通道全开(一端通道全关)。

请参考图5、图6，图5为图3中所示封盖的结构示意图；图6为图5所示封盖的立体图。

如图所示，封盖7设置在阀体外壳6的上端，具有开口向下的内腔701，侧壁上开设有对应于第二接口管4的导通孔702，顶部开设有用于穿过轴13的第一轴孔71和第二轴孔704，轴13与第二轴孔704的内壁之间设有两道密封圈，上下两道密封圈之间设有隔板，封盖7的顶部在轴孔13一侧还设有另外一个孔位705，此孔位为盲孔，封盖7的下端形成上阀座72。

封盖7上端的外壁与阀体外壳6的内壁在上端处相密封，封盖7下端的外壁设有呈倒锥形的引导部703，引导部703大径端的外边缘在截面上呈弧形并且与阀体外壳6的内壁在第一接口管3与第二接口管4之间的区域相密封，封盖7的中部为直径小于上端和下端的缩颈部位。

请参考图7、图8，图7为图3所示电动三通阀在第一接口作为进口，与第二接口导通时的介质流向示意图；图8为图7中I部位的局部放大图。

如图所示，阀盘10下端的周部形成下密封部位101，此下密封部位101为形成在阀盘下端周缘部位的环形凸起，环形凸起在截面上呈向外倾斜一定角度的圆弧形。

阀体外壳6的内壁在第一接口管3与第三接口管5之间的区域设有形成下阀座61的台阶部位，下阀座61上形成有通过下阀塞11抵近远离进行关闭打开的第二阀口610，阀盘10的下密封部位101在阀芯部件运行至下止点时与此台阶部位接触密封，使第一接口管3与第三接口管5处于断开状态。

具体地，阀芯部件14向下运动到靠近第三接口管5的位置时，阀盘10上的下密封部位101与第二阀口610贴合密封，即第一接口管3和第三接口管5之间关闭，介质无法流通。此时第一接口管3作为进口，介质流入，并流经上阀塞8与封盖7之间的空隙，从第二接口管4流出。

请参考图9，图9为图3所示电动三通阀在第一接口作为进口，同时与第二接口和第三接口导通时的介质流向示意图。

当阀芯部件14运动到比例调节控制位置时，此时第一接口管3作为进口，介质流入，并流经上阀塞8与封盖7之间的空隙，以及下阀塞11与阀体外壳6之间的空隙，分别从第二接口管4和第三接口管5流出，实现一定的比例调节。

请参考图10、图11，图10为图3所示电动三通阀在第一接口作为进口，与第三接口导通时的介质流向示意图；图11为图10中II部位的局部放大图。

如图所示，阀盘10上端的周部形成上密封部位102，此上密封部位102为形成在阀盘10上端周缘部位的环形凸起，环形凸起在截面上呈向外倾斜一定角度的圆弧形，与下密封部位101上下对称。

上阀座72的内边缘为斜面，形成通过上阀塞8抵近远离进行关闭打开的第一阀口706，阀盘10的上密封部位102与第一阀口706在阀芯部件运行至上止点时接触密封，使第一接口管3与第二接口管4处于断开状态。

具体地，阀芯部件14向上运动到靠近第二接口管4的位置时，阀盘10上的上密封部位102与封盖7下端的第一阀口706贴合密封，即第一接口管3和第二接口管4之间关闭，介质无法流通。此时第一接口管3作为进口，介质流入，并流经下阀塞11与阀体外壳6之间的空隙，从第三接口管5流出。

在采用上述结构之后，阀芯部件14在阀体内运动时，除了有封盖7上的第一轴孔71之外，还有上阀塞8与封盖7之间的上下滑动配合导向，以及下阀塞11与阀体外壳6之间的上下滑动配合导向。从图中可以看到，当第一接口管3与第二接口管4连通时，即使阀芯部件14运动到了极限位置，上阀塞8仍与封盖7存在配合导向，有利于阀芯部件14的运动顺畅。因为介质流动时，在冲击力下，阀芯部件14有偏离轴心的趋势，如果仅依靠封盖的第一轴孔71进行导向，阀芯部件14势必偏离轴心，导致摩擦力增大甚至阀芯部件14卡死，而在本发明中，第一导向柱801上端至下密封部位101的距离L1大于第一阀口706与第二阀口610之间的间距L2(见图7)，第二导向柱111下端至上密封部位102的距离L3大于第一阀口706与第二阀口610之间的间距L2(见图10)，在阀芯部件的上下行程内，第一导向柱801始终与上阀座72上下滑动配合导向，第二导向柱111始终与下阀座61上下滑动配合导向，第二导向柱111与阀体外壳6之间的接触面积较大(最大)，在两个阀塞的导向下，可有效防止阀芯部件14偏离轴心或者脱落，能够正常动作。

以上为一个进口、两个出口的流通情况，即第一接口管3为进口，第二接口管4、第三接口管5为出口。当然，本发明也可用于两个进口、一个出口的场合，即第二接口管4、第三接口管5为进口，第一接口管3为出口。如图12、图13、图14，其中，图12为图7相反的流动方向，图13为图9相反的流动方向，图14为图10相反的流动方向，具体结构不再重复描述。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，阀盘10、上阀塞8和下阀塞11可以是一体式结构；或者，三个接口管不在同一平面内，而是在周向上相互错位，或位于阀体外壳6的同一侧；又或者，上阀塞8和下阀塞11的结构可以不一样；再或者，用于密封第一阀口706和第二阀口610的密封部位也可以设置在上阀塞8和下阀塞11上等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述电动三通阀，本发明还提供一种汽车暖通空调系统，包括水路系统以及设于所述水路系统的水阀，至少一个所述水阀为上文所述的电动三通阀，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的电动三通阀及汽车暖通空调系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电动三通阀，包括内设腔体的阀体以及与所述腔体相连通的第一接口、第二接口和第三接口，所述阀体内设有轴(13)以及连接于所述轴(13)的阀芯部件(14)，其特征在于，所述第一接口在所述阀体的轴向方向上位于所述第二接口和第三接口之间；所述阀芯部件(14)包括分别位于所述阀芯部件(14)的上下两端的上阀塞(8)和下阀塞(11)，所述阀体内部设有上阀座(72)和下阀座(61)，所述上阀塞(8)设有与所述上阀座(72)上下滑动配合的第一导向部，所述下阀塞(11)设有与所述下阀座(61)上下滑动配合的第二导向部，所述上阀座(72)上形成有通过所述上阀塞(8)抵近远离进行关闭打开的第一阀口(706)，所述下阀座(61)上形成有通过所述下阀塞(11)抵近远离进行关闭打开的第二阀口(610)，在所述阀芯部件(14)的上下行程内，所述第一导向部始终与所述上阀座(72)上下滑动配合导向，所述第二导向部始终与所述下阀座(61)上下滑动配合导向；所述上阀塞(8)和下阀塞(11)之间设有阀盘(10)，所述阀盘(10)上端的周部形成上密封部位(102)，所述上密封部位(102)在所述阀芯部件(14)运行至上止点时与所述第一阀口(706)的内壁接触或抵接密封，使所述第一接口与第二接口处于断开状态；所述阀盘(10)下端的周部形成下密封部位(101)，所述下密封部位(101)在所述阀芯部件(14)运行至下止点时与所述第二阀口(610)的内壁接触或抵接密封，使所述第一接口与第三接口处于断开状态；所述上密封部位(102)和下密封部位(101)为形成在所述阀盘(10)上下两端周缘部位的环形凸起，所述环形凸起在截面上呈向外倾斜一定角度的圆弧形；所述阀体呈套筒形，包括壁厚均匀的大径段和小径段，所述第一接口和第二接口设于所述大径段，所述第三接口设于所述小径段，所述大径段与小径段之间的台阶部位的内壁形成所述下阀座(61)，所述阀盘(10)的下密封部位(101)在所述阀芯部件(14)运行至下止点时与所述台阶部位接触密封；所述阀体的上端设有呈圆筒形且开口向下的封盖(7)，所述封盖(7)的侧壁上开设有对应于所述第二接口并与所述第二接口相连通的导通孔(702)，所述封盖(7)的顶部开设有用于穿过所述轴(13)的轴孔，所述封盖(7)的下端形成所述上阀座(72)。

2.根据权利要求1所述的电动三通阀，其特征在于，所述第一导向部上端至所述阀芯部件(14)密封所述第二阀口(610)的密封部位的距离L1大于所述第一阀口(706)与所述第二阀口(610)之间的间距L2；所述第二导向部下端至所述阀芯部件(14)密封所述第一阀口(706)的密封部位的距离L3大于所述第一阀口(706)与所述第二阀口(610)之间的间距L2。

3.根据权利要求1所述的电动三通阀，其特征在于，所述上阀塞(8)和下阀塞(11)上下对称布置，两者均包括塞体以及在所述塞体上沿周向上均匀分布的导向柱，所述导向柱的根部之间设有宽度逐渐变小的缺口(803)。

4.根据权利要求1所述的电动三通阀，其特征在于，所述阀盘(10)在纵截面上呈H形，所述阀盘(10)的上端设有上凹面、下两端设有下凹面，所述上阀塞(8)底部的凸台嵌入所述上凹面，所述下阀塞(11)底部的凸台嵌入所述下凹面。

5.根据权利要求1所述的电动三通阀，其特征在于，所述上阀座(72)的内边缘为斜面，所述阀盘(10)的上密封部位(102)与所述斜面在所述阀芯部件(14)运行至上止点时接触密封。

6.根据权利要求5所述的电动三通阀，其特征在于，所述封盖(7)上端的外壁与所述阀体的内壁在上端处相密封；所述封盖(7)下端的外壁设有呈倒锥形的引导部(703)，所述引导部(703)大径端的外边缘在截面上呈弧形并且与所述阀体的内壁在所述第一接口与第二接口之间的区域相密封；所述封盖(7)的中部为直径小于上端和下端的缩颈部位。

7.一种汽车暖通空调系统，包括水路系统以及设于所述水路系统的水阀，其特征在于，至少一个所述水阀为上述权利要求1至6中任一项所述的电动三通阀。

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