CN108119671B - 流量控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于换热系统的流量控制装置，包括壳体、阀芯以及传动元件，所述壳体形成有收容部、第一接口以及第二接口，阀芯至少部分收容于收容部，壳体包括固定元件、外壳，固定元件位于外壳的周向内侧，外壳与固定元件之间密封设置，阀芯与固定元件之间密封设置，该阀芯至少具有第一流通通道，在传动元件带动阀芯打开或关闭第一、第二接口中至少一个，提升产品内部密封性能。

Description

流量控制装置

技术领域

本发明涉及电子控制的流量控制装置。

背景技术

电动汽车热管理系统中包含冷却液循环系统，其由热转换器、功率电子、驱动电机、车载充电器、储水壶、电动水泵、换向阀、散热水箱高温区、高压PTC、空调散热器组成，换向装置通过管路循环连接，可用于切换冷却液的流向；比如混合动力汽车也通常增加PTC加热装置来弥补发动机余热的不足，此时可能需要将冷却液切换通向PTC加热装置，在切换PTC加热装置的过程中，也需要使用换向阀来切换冷却液流向。

目前冷却液换向装置在混合动力和纯电动汽车行业中有着十分广泛的应用，然而在换向装置使用一段时间之后密封性能可能下降，影响使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封性能较为稳定的流量控制装置。

为实现上述目的，本发明流量控制装置采用如下技术方案：一种流量控制装置，包括壳体、阀芯以及传动元件，所述壳体包括外壳与固定元件，该外壳与固定元件相对固定设置，所述固定元件位于所述外壳的周向内侧，该固定元件的部分内周侧与所述外壳部分内周侧形成密封设置，所述壳体形成有收容部、第一接口以及第二接口，所述阀芯至少部分收容于所述收容部，所述阀芯的部分外周侧与所述固定元件的部分内周侧形成密封设置，该阀芯至少具有第一流通通道，在所述传动元件的带动下，所述阀芯能够导通所述第一接口与第二接口、或关闭所述第一接口与第二接口中至少一个、和/或调节所述第一接口与第二接口的开度大小，所述第一接口与第二接口能够通过所述第一流通通道相连通。

与现有技术相比，本发明通过设置壳体的外壳与固定元件，该固定元件与外壳相对固定设置，且两者之间密封设置，可改善该流量控制装置的内部密封性能。

附图说明

图1是本实施例流量控制装置的立体组合示意图；

图2是图1所示流量控制装置的纵向剖视示意图；

图3是图1所示流量控制装置一工作状态的横向剖视示意图；

图4是图3所示流量控制装置另一工作状态的横向剖视示意图；

图5是图1所示流量控制装置外壳的横向剖视示意图；

图6是图5所示流量控制装置外壳的立体俯视示意图；

图7是图5所示流量控制装置的固定元件的立体分解示意图；

图8是图1所示流量控制装置的控制部件与阀芯的立体组合示意图；

图9是图1所示阀芯另一实施方式的立体分解图。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，所述流量控制装置100可应用于换热系统，比如车用空调系统或者家用空调系统等，具体地所述流量控制装置的流通介质可为水、水与其他液体的混合介质或者其他具有导热能力的冷却介质，流量控制装置100控制流通介质的分配并使流通介质与换热系统的其他工作介质进行热交换，再通过调节分配所述流量控制装置的介质出口流量来控制换热系统流路的介质流通量，能够提升优化该换热系统流路的控制性能。具体地，流量控制装置100能够用于新能源汽车空调如暖通空调、电池冷却或者电池加热系统时，通过多通结构的设置，该流量控制装置将来自进口的工作介质按照比例分配到不同出口或者在不同进出口之间切换，流量控制装置100可位于两个或多个换热系统回路，能够配合所述换热系统进行流路切换，也可使得换热系统不同流路的流量按照比例进行分配。

流量控制装置100包括壳体1、阀芯2、传动元件3以及控制部件4，其中壳体1包括外壳11、固定元件12，该外壳11与固定元件12相对固定设置，且固定元件12位于外壳11的周向内侧，外壳11的周向内侧形成用于卡持固定元件12的固定区域，该两者可通过组装进行相对固定或者可通过镶嵌成型方式进行相对固定，进一步固定元件12的部分外周侧与外壳11的部分内周侧之间密封设置；控制部件4提供驱动力来带动传动元件3进行动作，通过传动元件3带动阀芯2，传动元件3的部分径向外周与外壳11对应安装孔内壁之间密封设置，该传动元件3设有向外伸出外壳11的传动输入部31，该传动输入部31与控制部件的传动输出部41相组装，通过该传动元件3可将驱动力带给阀芯2。

壳体1形成有收容部101、第一接口102以及第二接口103，第一、第二接口与收容部相连通，阀芯2至少部分收容于收容部101，阀芯2的部分外周侧与固定元件12的部分内周侧之间密封设置，该阀芯2包括主体部20、第一流通通道21以及密封接触部，密封接触部与壳体的部分内周侧为动密封设置，壳体1内周侧具有与该密封接触部相接触的壳体接触部，两者形成动密封结构，保证在阀芯运动过程中也可保持可靠的密封。在传动元件3的带动下，阀芯2在收容部101内转动，可使得第一接口102与第二接口103连通或不连通，具体阀芯2能够导通第一接口102与第二接口103、或关闭第一接口102与第二接口103中至少一个、和/或调节第一接口102与第二接口103的开度大小，用来较为精确地控制介质流量，第一接口102与第二接口103通过第一流通通道21相连通；第一接口102与第二接口103中一个为进口、另一个为出口，实现一进一出的控制模式，其他实施方式壳体1还可包括三个以上接口，实现一进两出、两进多出和/或两进一出三进两出的流体控制模式。阀芯2旋转转动过程中，通过第一流通通道21能够导通相邻两个接口，也可通过控制阀芯的转动角度来控制进出口的流通量，从而通过旋转阀芯实现工作介质换向和流量控制，多用途、便于通用化使用。

请结合图5至图7所示，壳体1包括侧壁111、底壁112，该侧壁、底壁形成收容部101的至少一部分，第一接口102和/或第二接口103高于底壁112，第一流通通道21具有至少一个流通口211，比如一个流通口或者两个流通口，该至少一个流通口向外贯穿主体部20，阀芯2能够相对于壳体在第一位置、第二位置之间进行转动；在阀芯2位于第一位置时，流通口211与第一接口、第二接口相连通，第一接口和/或第二接口打开到最大开度；在阀芯2位于第二位置时，阀芯关闭第一接口和/或第二接口或者第一、第二接口打开到最小开度，最小开度可为零或者接近为零的状态；当阀芯2在第一、第二位置之间运动时，阀芯打开部分第一接口和/第二接口，通过阀芯转动能够调节第一接口和/或第二接口的开度大小，进一步第一、第二接口的中心大致位于同一高度基准，使得所述第一流通通道内的流体流阻相对最小。进一步，阀芯2还具有第二流通通道22，该第二流通通道具有至少一个流通口，壳体还包括第三接口104、第四接口105，所述第一接口、第二接口、第三接口与第四接口按顺时针方向或逆时针方向的顺序设置，该第一接口、第二接口、第三接口与第四接口相对于所述壳体中心呈对称设置在阀芯周侧；在传动元件的带动下，当阀芯2位于所述第一位置时，第一流通通道21能够导通第一接口102与第二接口103，第二流通通道22能够导通第三接口104与第四接口105，在阀芯2位于所述第二位置时，阀芯2能够导通第三接口104与第二接口103之间的流通、阀芯2能够导通第一接口102与第四接口105之间的流通，通过转动阀芯2可切换工作介质流向，具体地第一接口102与第三接口相对设置且作为进口，第二接口与第四接口相对设置且作为出口，或者第一接口102与第三接口相对设置且作为出口，第二接口与第四接口相对设置且作为出口，且第一接口102与第三接口相对设置且作为进口，从而在阀芯沿顺时针或逆时针转动后可顺利切换进出口。

有关壳体1进一步描述如下，固定元件12具有主体基部121、第一阀口122以及第二阀口123，固定元件12还包括第一挡部124、第二挡部125，沿阀芯旋转周向方向上，该第一挡部124位于第一阀口122的一侧，该第二挡部125位于第二阀口123的一侧，第一、第二挡部作为主体基部的一部分，两者分别与外壳内壁相对应设置，相对简化壳体1整体构造、便于组装或成型。其中主体基部121大致为环形设置，第一阀口122、第二阀口123沿阀芯的径向方向贯穿该主体基部121，第一阀口作为第一接口102的一部分，第二阀口123作为第二接口103的一部分；阀芯2形成第一遮挡部23与第二遮挡部24，阀芯2位于所述第二位置时或者阀芯位于上述第一、第二位置之间的中间位置时，第一遮挡部23与第一接口的至少一部分重合，第二遮挡部24与第二接口103的至少一部分重合，即第一流通通道可部分打开第一接口和/或第二接口，通过第一、第二遮挡部的设置，阀芯2至少部分截断第一接口与第二接口之间的流通。

外壳11具有与阀芯的第一阀口122相对应的第一管口1101、与第二阀口相对应的第二管口1102，第一管口1101与第二管口1102形成于壳体侧壁111处，第一阀口孔径大小与第一管口孔径大小可保持一致或大小不同，便于制造，具体地第一阀口的通流面积大于所述第一管口的通流面积，或者所述第一阀口的通流面积小于或等于所述第一管口的通流面积，和/或，第二阀口孔径大小与第二管口孔径大小可保持一致或大小不同，具体地第二阀口的通流面积大于第二管口的通流面积，第二阀口的通流面积小于或等于所述第二管口的通流面积，便于制造。进一步外壳与阀芯的其中一个具有限位凹部、另一个具有与该限位凹部相配合的限位凸部，具体地外壳形成限位凹部，阀芯主体部20具有顶侧、底侧，限位凸部位于该主体部的底侧，限位凸部与限位凹部相互配合能够对阀芯进行周向定位。

请进一步参考图8及图9所示，本实施方式中主体基部121的外周侧与外壳11的部分内周侧之间形成静密封结构，通过固定元件的设置可相对增加阀芯与外壳之间密封性能，固定元件12具有与阀芯相对设置的第一密封接触部1211，该第一密封接触部1211具有弧形接触面，以利于与阀芯的密封接触部相接触，该第一密封接触部形成于固定元件的内周侧，第一密封接触部1211与阀芯2的周向外侧相接触设置，相对应阀芯2的周向外侧具有第二密封接触部201，通过该第二密封接触部与第一密封接触部相抵接实现阀芯2与外壳11和/或固定元件12动态密封，可理解为第二密封接触部201作为阀芯2的密封接触部，进一步阀芯2还包括密封件25，主体部20具有固定凹部202，比如环形密封圈或异形密封圈，该密封件25与主体部20相组装或者相嵌合，密封件25包括一部分收容于该固定凹部202的固定基部251，阀芯2的密封接触部201则形成于该密封件25的另一部分，该阀芯2的密封接触部201凸伸出该固定凹部外，与固定元件的第一密封接触部能够进行较好接触以实现密封，阀芯2的密封接触部201为双重密封结构或者多重密封结构，该阀芯2的密封接触部包括第一接触部2011、第二接触部2012，该第一接触部2011与第二接触部2012相邻设置，且该第一、第二接触部位于所述至少一个流通口211的同侧。通过设置阀芯的密封接触部，可相对增加阀芯外侧与周边结构的密封性能，尤其阀芯2的密封接触部设置为双重或多重密封接触结构，具有相对较长的使用寿命，即使流量控制装置长期运行或者工况较差情况下，导致一部分结构变形或老化，也可保持相对较好的内部密封性能，降低密封性能下降带来的不良影响。

所述密封件25包括第一密封连接部252、第二密封连接部253，其中第一密封连接部为圈状结构、第二密封连接部为圈状结构，该第一密封连接部与第二密封连接部大致平行设置，从而密封件25形成异形密封圈的结构，第一密封连接部252、第二密封连接部253分别与阀芯2的密封接触部201为一体设置，阀芯2的密封接触部201与第一密封连接部或第二密封连接部相交设置。如上所述，阀芯2的密封接触部能够与壳体内周侧的壳体接触部形成动密封设置，外壳11与固定元件12相组装，具体可通过固定元件12或两者共同形成壳体接触部；其他实施方式中该固定元件部分嵌设入外壳11，外壳或固定元件或两者共同形成壳体接触部，该固定元件的内侧表面至少露于外壳的内侧面之外，两者通过嵌设成型相互定位，固定元件露出外壳内侧的部分形成与阀芯进行密封的接触部分,可相对简化与阀芯之间的密封结构；再比如其他实施方式中不设置固定元件，阀芯直接与外壳相组装，从而阀芯的密封接触部可与外壳11进行接触密封，外壳11对应形成壳体接触部，具体地外壳与阀芯之间间隙配合，使得阀芯相对于外壳可动性能较好，且该外壳与密封接触部之间密封设置，该外壳具有与该密封接触部相接触的弧形接触面，密封接触部与主体部相对固定，且两者相对于所述外壳转动。

其他实施方式阀芯可采用陶瓷或有机玻璃或金属等其他材质一体成型，或者阀芯2外侧嵌设有陶瓷或有机玻璃或金属等其他材质的密封接触结构，具体地阀芯2的密封接触部自主体部20沿阀芯的径向方向向外凸伸设置，即就是阀芯2的密封接触部与主体部20相嵌合组装或者该密封接触部与主体部20为一体结构，该阀芯2的密封接触部为陶瓷弧形接触面或金属弧形接触面或有机玻璃弧形接触面，该弧形接触面的表面粗糙度大于0.03μm且小于0.48μm，表面较为光滑以满足密封接触性能。

在传动元件的带动下，阀芯2沿固定元件12的周向内侧进行往复旋转，阀芯与固定元件的第一密封接触部1211之间为动密封设置，沿阀芯的径向方向，两者粗糙度大小可保持大致相同或不相同也可，固定元件的周向内侧的粗糙度小于或等于或大于阀芯的周向外侧的粗糙度，具体地第一密封接触部1211的表面粗糙度大于0.03μm且小于0.48μm，所述阀芯的周向外侧的表面粗糙度大于0.03μm且小于0.48μm，如此设置以利于固定元件内侧的粗糙度与阀芯外侧粗糙度易于满足两者动态密封的要求。

具体地，固定元件12的主体基部121具有陶瓷环状结构或金属环状结构或有机玻璃环状结构，固定元件12与外壳11相组装，该固定元件与外壳之间为间隙配合，外壳11与固定元件12的其中一个具有止动槽1121、另一个具有止动凸部1122，沿固定元件的轴向方向，止动凸部1122插入止动槽1121，且两者间隙配合，以便阀芯顺利转动；流量控制装置100还包括密封元件126，该密封元件126夹设在固定元件12与外壳11之间，从而固定元件与外壳通过该密封元件密封设置，固定元件12或外壳11具有收容槽，以供密封元件126部分收容在该收容槽，本实施方式固定元件12外侧形成收容槽1212，密封元件126外圈部分用于与外壳进行密封，从而形成异形密封结构，密封元件126包括固定部1261、密封部，该固定部与密封部一体连接，固定部1261收容于收容槽，而密封部凸伸出收容槽，且该密封部与外壳之间相密封设置，本实施方式中密封元件126包括第一密封部1262、第二密封部1263、第三密封部1264，该第一密封部1262、第二密封部1263、第三密封部1264为一体设置，其中第一密封部1262与第二密封部1263大致平行设置，第三密封部1264与第一密封部1262或第二密封部1263相交设置。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种流量控制装置，包括壳体、阀芯以及传动元件，所述壳体包括外壳与固定元件，该外壳与固定元件相对固定设置，所述固定元件位于所述外壳的周向内侧，所述壳体形成有收容部、第一接口以及第二接口，所述阀芯至少部分收容于所述收容部，所述固定元件的部分内周侧包括密封接触部，所述阀芯的密封接触部与所述固定元件的密封接触部形成动密封设置，所述阀芯包括主体部、密封件，所述密封件与主体部相组装或者相嵌合，所述该密封件的一部分形成阀芯的密封接触部，所述主体部外周侧具有固定凹部，所述阀芯的密封接触部凸伸出该固定凹部外，所述外壳与所述阀芯的其中一个具有限位凹部、另一个具有与该限位凹部相配合的限位凸部；所述固定元件具有主体基部，该主体基部具有陶瓷环状结构或金属环状结构或有机玻璃环状结构，该主体基部的外周侧与外壳的部分内周侧之间形成静密封结构；

所述固定元件与外壳相组装，该固定元件与外壳之间为间隙配合，所述流量控制装置还包括密封元件，该密封元件夹设在所述固定元件与外壳之间，所述固定元件与外壳通过该密封元件密封设置；或者，所述固定元件部分嵌设在所述外壳内，两者通过嵌设成型相互定位，该固定元件的内侧表面露于所述外壳的内侧面之外；

该阀芯至少具有第一流通通道，在所述传动元件的带动下，所述阀芯能够导通所述第一接口与第二接口、或关闭所述第一接口与第二接口中至少一个、和/或调节所述第一接口与第二接口的开度大小，所述第一接口与第二接口能够通过所述第一流通通道相连通。

2.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述第一接口与第二接口中的一个作为进口、另一个作为出口，所述壳体包括侧壁、底壁，该侧壁、底壁形成所述收容部的至少一部分，收容部具有向上开口，所述第一、第二接口高于所述底壁，所述第一流通通道具有至少一个流通口，所述阀芯能够相对于所述壳体在第一位置、第二位置之间进行转动；在所述阀芯位于所述第一位置时，所述第一接口、第二接口通过所述第一流通通道相连通，所述第一接口和/或第二接口打开到最大开度，在所述阀芯位于所述第二位置时，所述阀芯关闭第一接口和/或第二接口或者所述第一、第二接口打开到最小开度；当所述阀芯位于第一、第二位置之间时，部分所述第一接口打开和/部分所述第二接口打开，通过所述阀芯转动能够调节所述第一接口和/或第二接口的开度大小。

3.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述阀芯能够相对于所述壳体在第一位置、第二位置之间进行转动，所述固定元件具有第一阀口以及第二阀口，其中所述主体基部大致为环形设置，所述第一阀口、第二阀口沿所述阀芯的径向方向贯穿该主体基部，该第一阀口作为所述第一接口的一部分，该第二阀口作为所述第二接口的一部分，所述阀芯形成第一遮挡部与第二遮挡部，所述阀芯位于所述第二位置时或者所述阀芯位于所述第一、第二位置之间时，所述第一遮挡部与所述第一接口的至少一部分重合，所述第二遮挡部与所述第二接口的至少一部分重合，所述阀芯至少部分截断所述第一接口与第二接口之间的流通。

4.如权利要求2所述的流量控制装置，其特征在于，所述阀芯能够相对于所述壳体在第一位置、第二位置之间进行转动，所述固定元件具有第一阀口以及第二阀口，其中所述主体基部大致为环形设置，所述第一阀口、第二阀口沿所述阀芯的径向方向贯穿该主体基部，该第一阀口作为所述第一接口的一部分，该第二阀口作为所述第二接口的一部分，所述阀芯形成第一遮挡部与第二遮挡部，所述阀芯位于所述第二位置时或者所述阀芯位于所述第一、第二位置之间时，所述第一遮挡部与所述第一接口的至少一部分重合，所述第二遮挡部与所述第二接口的至少一部分重合，所述阀芯至少部分截断所述第一接口与第二接口之间的流通。

5.如权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述阀芯能够相对于所述壳体在第一位置、第二位置之间进行转动，所述固定元件具有主体基部、第一阀口以及第二阀口，其中所述主体基部大致为环形设置，所述第一阀口、第二阀口沿所述主体基部的径向方向贯穿该主体基部，该第一阀口作为所述第一接口的一部分，该第二阀口作为所述第二接口的一部分，所述外壳具有与所述第一阀口相对应的第一管口、与第二阀口相对应的第二管口。

6.如权利要求2所述的流量控制装置，其特征在于，所述阀芯能够相对于所述壳体在第一位置、第二位置之间进行转动，所述固定元件具有主体基部、第一阀口以及第二阀口，其中所述主体基部大致为环形设置，所述第一阀口、第二阀口沿所述主体基部的径向方向贯穿该主体基部，该第一阀口作为所述第一接口的一部分，该第二阀口作为所述第二接口的一部分，所述外壳具有与所述第一阀口相对应的第一管口、与第二阀口相对应的第二管口。

7.如权利要求5所述的流量控制装置，其特征在于，所述第一阀口的通流面积大于所述第一管口的通流面积，所述第二阀口的通流面积大于所述第二管口的通流面积；或者，所述第一阀口的通流面积小于或等于所述第一管口的通流面积，所述第二阀口的通流面积小于或等于所述第二管口的通流面积；或者，所述第一阀口的通流面积大于所述第一管口的通流面积，所述第二阀口的通流面积小于或等于所述第二管口的通流面积；或者，所述第一阀口的通流面积小于或等于所述第一管口的通流面积，所述第二阀口的通流面积大于所述第二管口的通流面积。

8.如权利要求1-7中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，所述固定元件包括主体基部、第一阀口以及第二阀口，所述主体基部大致为环形设置，所述第一阀口、第二阀口沿所述阀芯的径向方向贯穿该主体基部，所述固定元件具有与所述阀芯相对设置的第一密封接触部，该第一密封接触部形成于固定元件的内周侧，所述第一密封接触部与所述阀芯的周向外侧相接触设置，在所述传动元件的带动下，所述阀芯沿所述固定元件的周向内侧进行往复旋转，所述阀芯与所述第一密封接触部之间为动密封设置，沿所述阀芯的径向方向，所述固定元件的周向内侧的粗糙度小于或等于或大于所述阀芯的周向外侧的粗糙度。

9.如权利要求8中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，所述第一密封接触部的表面粗糙度大于0.03μm且小于0.48μm，和/或所述阀芯的周向外侧具有第二密封接触部，该第二密封接触部与所述第一密封接触部相抵接，所述阀芯的周向外侧的表面粗糙度大于0.03μm且小于0.48μm。

10.如权利要求8所述的流量控制装置，其特征在于，所述外壳与所述固定元件的其中一个具有止动槽、另一个具有止动凸部，沿所述固定元件的轴向方向，所述止动凸部插入止动槽，且两者间隙配合；

或者，所述固定元件部分嵌设在所述外壳内，且该固定元件的内侧表面露于所述外壳的内侧面之外。

11.如权利要求1-7或9-10中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，所述阀芯能够相对于所述外壳在第一位置、第二位置之间进行转动，所述阀芯还具有第二流通通道，该第二流通通道具有至少一个流通口，所述壳体还包括第三接口、第四接口；在所述传动元件的带动下，当所述阀芯位于所述第一位置时，所述第一流通通道能够导通所述第一接口与第二接口，所述第二流通通道能够导通所述第三接口与第四接口；在所述阀芯位于所述第二位置时，所述阀芯能够导通所述第三接口与第二接口之间的流通、所述阀芯能够导通所述第一接口与第四接口之间的流通。

12.如权利要求11所述的流量控制装置，其特征在于，所述第一接口、第二接口、第三接口与第四接口按顺时针方向或逆时针方向的顺序设置，该第一接口、第二接口、第三接口与第四接口相对于所述壳体中心呈对称设置在阀芯周侧，所述第一接口与第三接口相对称且作为进口，第二接口与第四接口相对称且作为出口，或者所述第一接口与第三接口相对称且作为出口，第二接口与第四接口相对称且作为进口。

13.如权利要求1或2所述的流量控制装置，其特征在于，所述流量控制装置还包括控制部件，该控制部件提供驱动力带动所述传动元件进行动作，通过所述传动元件带动所述阀芯，所述传动元件的径向外周与外壳的对应安装孔内壁之间密封设置，该传动元件设有向外伸出外壳的传动输入部，该传动输入部与所述控制部件的传动输出部相组装，所述阀芯的周向外侧与固定元件的周向内侧之间密封设置。

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