CN108474496A - 多阶段旁通阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种能够激活至少两个不同温度的旁通阀。该阀具有阀腔室，阀腔室容纳具有活塞气缸布置的阀机构。气缸在其中限定两个分离的腔室，用于容纳两种不同热材料，每种热材料具有不同的激活温度。活塞布置在气缸的每端中且可操作地联接至容纳于气缸内的对应热材料。阀芯或阀套管可操作地连接至与阀机构相关联的一个活塞，阀芯或套管适于在阀腔室内滑动，用于控制至形成于阀中的流体出口端口的流动。在一些实施例中，容纳两种不同热材料的阀机构可与容纳不同热材料的附加阀机构组合布置，从而允许更多阶段的激活且允许通过阀的各种流动布置。

Description

多阶段旁通阀

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月27日提交的美国临时专利申请第62/246,911号的优先权和权益，该申请的内容通过参考纳入本文。

技术领域

本申请涉及一种阀，特别是一种可在各种不同温度下被致动而提供多个运行状态的热旁通阀。

背景技术

已知使用阀来控制汽车系统内整个热交换回路内的流体的流动。控制阀或热旁通阀(TBV)通常与热交换器结合使用，以将流体引导至对应的热交换器而用于加热或冷却，或者将流体引导至热交换回路中的其他位置，以便在不需要或仅间歇需要热交换器的传热功能的状况下旁通过热交换器。控制阀或热旁通阀也经常用于汽车系统中以感测特定流体的温度，以便将其引导至合适的热交换器，从而辅助例如：(i)将汽车系统流体维持在最佳温度范围内，或(ii)使汽车流体的温度到达最佳运行范围内。

控制阀或热旁通阀常常通过外部流体管线结合到热交换系统中，所述外部流体管线进而连接到热交换器的入口/出口，控制阀与热交换器分离并且在外部流体管线内在热交换器的上游或下游连接。在一些应用中，多个控制阀或热旁通阀被组合使用，以实现特定的控制顺序并有效地指示通过整个热交换回路的流体流动，从而在各种运行工况下确保流体被引导至合适的热交换器或汽车系统部件。

当前的机械热旁通阀通常具有两个运行状态，例如“开”或“关”，且难以借助机械致动机构获得单个阀的增量式或阶段式(staged)致动。组合和互连各个单独的阀以获得特定致动顺序可能会增加与汽车系统相关的总成本，并且还可能导致多个潜在的故障点和/或泄漏点。需要组合地作用以实现期望的运行或控制顺序的多个单独的阀也可妨碍对于特定系统的空间或尺寸方面的约束。由此，能够提供多个运行状态并且通过在第一预定温度下且还在第二不同预定温度下致动来响应各种运行工况的单个旁通阀可有助于总体成本节省、空间节省、重量节省和/或运行效率，且因此这种单个旁通阀是所期望的。

发明内容

根据本申请的示例性实施例，提供了一种旁通阀，包括：壳体，该壳体在其中限定具有中心轴线的阀腔室；流体入口，该流体入口与阀腔室流体连通；第一流体出口，该第一流体出口布置在流体入口下游，第一流体出口与阀腔室流体连通；第二流体出口，该第二流体出口布置在第一流体出口下游且与阀腔室流体连通；至少一个温度响应阀机构，至少一个温度响应阀机构布置在阀腔室内，用于控制至第一流体出口和第二流体出口的流动，至少一个阀机构包括外壳体，外壳体具有形成于其中的第一腔室和形成于其中的第二腔室，第一腔室用于容纳具有第一激活温度的第一热材料，第二腔室用于容纳具有第二激活温度的第二热材料；第一活塞，该第一活塞沿中心轴线设置并适于相对于第一腔室作往复运动且可操作地联接至第一热材料；以及第二活塞，该第二活塞沿中心轴线设置并适于相对于第二腔室作往复运动且可操作地联接至第二热材料；阀构件，该阀构件可操作地联接至第一活塞或第二活塞中的一个，用于沿中心轴线运动，以便打开和闭合第一流体出口和第二流体出口；其中，旁通阀具有与第一热材料相关联的第一激活温度以及与第二热材料相关联的第二激活温度，因而提供至少三个不同的运行状态。

在实施例中，提供了一种用于控制控制流体的流动的旁通阀，包括：壳体，该壳体在其中限定具有中心轴线的阀腔室；流体入口，该流体入口与所述阀腔室流体连通；第一流体出口，该第一流体出口沿所述中心轴线布置在所述流体入口下游，第一流体出口与所述阀腔室流体连通；第二流体出口，该第二流体出口沿所述中心轴线布置在所述第一流体出口下游，第二流体出口与所述阀腔室流体连通；至少一个温度响应阀机构，至少一个温度响应阀机构布置在所述阀腔室内，用于控制控制流体至所述第一流体出口和第二流体出口的流动；阀构件，该阀构件可操作地联接至所述至少一个温度响应阀机构，用于沿所述中心轴线运动，以便打开和闭合所述第一流体出口和第二流体出口；其中，所述至少一个温度响应阀机构可在第一可操作位置与第二可操作位置之间运行，在第一可操作位置中，所述第一流体出口和第二流体出口中的一个与所述流体入口流体连通，同时所述第一流体出口和第二流体出口中的另一个与所述流体入口流体隔离，在第二可操作位置中，建立流体入口与第一流体出口和第二流体出口中的另一个之间的流体连通；以及其中，所述旁通阀至少具有如由至少一个温度响应阀机构的位置所确定的第一运行状态、第二运行状态和第三运行状态。

在实施例中，至少一个温度响应阀机构在控制流体温度低于第一激活温度时处于中立位置；在控制流体温度在第一激活温度或高于第一激活温度时，提供至少一个温度响应阀机构的第一可操作位置；以及在控制流体温度在第二激活温度或高于第二激活温度时，提供至少一个温度响应阀机构的第二可操作位置，第二激活温度高于第一激活温度。

在实施例中，在至少一个温度响应阀机构处于中立位置时，旁通阀处于第一运行状态；在至少一个温度响应阀机构处于第一运行位置时，旁通阀处于第二运行状态；且在至少一个温度响应阀机构处于第二运行位置时，旁通阀处于第三运行状态。

在实施例中，在第一运行状态和第三运行状态中，在流体入口与第一流体出口之间建立流体连通，且第二流体出口被阀元件闭合；且在第二运行状态中，在流体入口与第二流体出口之间建立流体连通，且第一出口被阀元件闭合。

在实施例中，所述阀构件呈阀芯形式，阀芯可滑动地布置在阀腔室内，阀芯具有第一端和第二端，第一端和第二端的外直径大致对应于所述阀腔室的内直径，第一端和第二端通过中间部分隔开，中间部分具有比所述第一端和第二端更小的直径，其中，第一端接近流体入口定位且定位于第二端上游。

在实施例中，阀芯的第二端形成有凹部，用于接纳布置在阀腔室内的复位弹簧的端部。

在实施例中，至少一个第一流通式开口平行于中心轴线形成于阀芯的第一端中且延伸通过阀芯的第一端，至少一个第一流通式开口提供流体入口与阀芯的中间部分之间的流体连通。

在实施例中，在第一运行状态和第二运行状态中，流体入口与第一流体出口和第二流体出口中的一个之间的流体连通通过阀芯的中间部分和至少一个第一流通式开口提供，且在第三运行状态中，第一流体出口被阀芯的第一部分所闭合。

在实施例中，在第一运行状态中，第二流体出口被阀芯的第二部分所闭合。

在实施例中，在第一运行状态中，第一流体出口被阀构件所闭合，且在流体入口与第二流体出口之间建立流体连通；在第二运行状态中，在流体入口与第一流体出口和第二流体出口两者之间建立流体连通；且在第三运行状态中，第二流体出口被阀构件所闭合，且在流体入口与第一流体出口之间建立流体连通。

在实施例中，所述阀构件是阀套管，阀套管可滑动地布置在阀腔室内且可操作地联接至所述阀机构，用于在至少三个运行状态中控制至所述第一流体出口和第二流体出口的流动。

在实施例中，所述阀套管是大致圆筒形的且外直径的尺寸定为对应于阀腔室的内直径，阀套管具有接合阀机构的第一端，第一端设置有至少一个流通式开口，以允许控制流体穿过第一端，阀套管还具有用于接纳复位弹簧的端部的敞开第二端。

在实施例中，所述至少一个阀机构是热马达，包括：外壳体，该外壳体布置在阀腔室内并接近流体入口，外壳体具有形成于其中的第一腔室和第二腔室，第一腔室容纳第一热材料，第二腔室容纳第二热材料；第一活塞，该第一活塞沿所述中心轴线设置且适于相对于所述第一腔室作往复运动，且可操作地联接至所述第一热材料；以及第二活塞，该第二活塞沿所述中心轴线设置且适于相对于所述第二腔室作往复运动，且可操作地联接至所述第二热材料；其中，第一热材料在被加热到第一激活温度或高于第一激活温度的温度时膨胀，且在冷却到所述第一激活温度以下时收缩；且其中，第二热材料在被加热到第二激活温度或高于第二激活温度的温度时膨胀，且在冷却到所述第二激活温度以下时收缩，第二激活温度高于第一激活温度。

在实施例中，第一活塞布置成接近流体入口并抵靠阀腔室的端壁，且第二活塞布置成抵靠阀构件。

在实施例中，所述第一活塞适于响应于所述第一热材料被加热到第一激活温度或高于第一激活温度的温度而沿所述中心轴线延伸，且在被冷却到所述第一激活温度以下时缩回，且其中，所述第二活塞适于响应于所述第二热材料被加热到第二激活温度或高于第二激活温度的温度而沿所述中心轴线延伸，且在被冷却到所述第二激活温度以下时缩回。

在实施例中，所述第一活塞和第二活塞布置在所述阀机构的所述外壳体的相对端处。

在实施例中，所述阀机构是第一阀机构，所述旁通阀还包括与所述第一阀机构串联布置的第二阀机构，所述第二阀机构容纳热材料，该热材料在被加热到第三激活温度或高于第三激活温度的温度时膨胀，第三激活温度不同于第一激活温度和第二激活温度，且在被冷却到所述第三激活温度以下时收缩，且第一阀机构和第二阀机构共享所述第一活塞和第二活塞中的一个。

在实施例中，第三阀机构与所述第一阀机构和第二阀机构串联组合布置，所述第三阀机构容纳热材料，该热材料在被加热到第四激活温度或高于第四激活温度的温度时膨胀，第四激活温度不同于第一激活温度、第二激活温度和第三激活温度，且在被冷却到所述第四激活温度以下时收缩，第三阀机构和所述第一阀机构共享所述第一活塞和第二活塞中的另一个。

在实施例中，所述第一活塞适于响应于所述第一热材料被加热到第一激活温度或高于第一激活温度的温度而沿所述中心轴线在第一方向上相对于所述第一阀机构延伸，且在被冷却到所述第一激活温度以下时收缩，所述第一活塞的运动引起所述第二阀机构沿所述中心轴线在所述第一方向上的设置；所述第一活塞适于响应于所述第二阀机构中的所述热材料被加热到第三激活温度或高于第三激活温度的温度而沿所述中心轴线在与所述第一方向相反的第二方向上相对于所述第二阀机构延伸，所述第一活塞沿所述第二方向的运动引起所述第二阀机构进一步在所述第一方向上沿所述中心轴线的设置；所述第二活塞适于响应于所述第二热材料被加热到第二激活温度或高于第二激活温度的温度而沿所述中心轴线沿所述第二方向延伸，所述第二活塞沿所述第二方向的运动引起所述第一阀机构和第二阀机构沿所述中心轴线在所述第一方向上的设置；且所述第二活塞适于响应于所述第三阀机构中的所述热材料被加热到第四激活温度或高于第四激活温度的温度而沿所述中心轴线在所述第一方向上延伸，所述第二活塞在所述第一方向上的运动引起所述第一阀机构和第二阀机构沿所述中心轴线在所述第一方向上的进一步设置。

在实施例中，复位弹簧安装在所述阀腔室内，用于偏置所述阀构件，以使其复位至涉及所述第一运行状态的第一位置或中立位置。

附图说明

现将通过示例的方式参考附图，附图示出了本申请的示例性实施例，附图中：

图1是处于第一运行状态中的根据本申请的旁通阀的示例性实施例的示意性剖视图；

图2是处于第二运行状态中的图1的旁通阀的示意性剖视图；

图3是处于第三运行状态中的图1的旁通阀的剖视图；

图4是结合入图1的旁通阀中的阀机构的示意性剖视图；

图5是处于第一运行状态中的根据本申请的旁通阀的另一示例性实施例的示意性剖视图；

图6是处于第二运行状态中的图5的旁通阀的示意性剖视图；

图7是处于第三运行状态中的图5的旁通阀的剖视图；

图8是处于第四运行状态中的图5的旁通阀的剖视图；

图9是处于第五运行状态中的图5的旁通阀的剖视图；

图10是处于第一运行状态中的根据本申请的旁通阀的另一示例性实施例的示意性剖视图；

图11是处于第二运行状态中的图10的旁通阀的示意性剖视图；

图12是处于第三运行状态中的图10的旁通阀的示意性剖视图；

图13A－13C是示意性系统图表，示出了结合入汽车系统流体回路中的图1－3的旁通阀的三个运行状态；

图14A－14C是示意性系统图表，示出了结合入另一汽车系统流体回路中的图1－3的旁通阀的三个运行状态；以及

图15A－15C是示意性系统图表，示出了结合入汽车系统流体回路中的图10－12的旁通阀的三个运行状态。

在不同的附图中可使用相同的附图标记来标示相同的部件。

具体实施方式

现将详细参考本技术的示例性实施方式。示例性实施例仅供解释本技术而不作为对本技术的限制。本领域技术人员显然可在本技术中进行各种改型和变化。因而，意在使本技术覆盖落入本技术的范围内的这些改型和变化。

现参考图1－3，示出有根据本申请的旁通阀10的示例性实施例。在该示例性实施例中，旁通阀10意在流体连接至至少一个热交换器且可用于根据特定运行工况将流体从流体源引导至至少一个热交换器而用于保温或冷却，或将流体引导至整体热交换器回路中的其他位置，以便在特定运行工况下旁通过热交换器。

旁通阀10具有主体12，主体12限定中心纵向轴线A，本文中也称为“中心轴线”或“轴线”。主体12，本文中也称为“壳体”或“阀壳体”，具有形成于其中的主阀孔14，主阀孔14从主体12的敞开第一端延伸至主体12的闭合第二端。主阀孔14限定主体12内的阀腔室，且在以下论述中被称为“阀腔室14”。入口端口18，本文中也称为“流体入口”，形成于主体12中，且延伸从而与主阀孔14流体连通。第一出口端口20，本文中也称为“第一流体出口”，形成于主体12中入口端口18下游，且延伸入主体12中，从而与主阀孔14流体连通。第二出口端口22、本文中也称为“第二流体出口”布置在入口端口18和第一出口端口20两者下游，且形成在主体12中，从而与主阀孔14流体连通。

至少一个温度响应阀致动器或阀机构24布置在主阀孔14内部，且可操作地联接至同样布置在主阀孔14内的阀芯26(本文中也称为“阀构件26”)。阀芯26具有第一端28和第二端30，第一端28和第二端30各自的外直径对应于形成在主体12内的阀腔室14的直径。中间部分32在阀芯26的第一端28与第二端30之间延伸且使阀芯26的第一端28与第二端30相互连接，中间部分32的外直径小于主阀孔14的直径。阀芯26的第一端28接近流体入口18定位且位于第二端30上游。

阀机构24有时被称为热马达且大致呈活塞气缸布置的形式。现参考图4，示出有阀机构24的示意图。在该实施例中，阀机构24包括气缸34(本文中也称为“外壳体”)，气缸34非常接近流体入口18定位。气缸34具有形成于其中的两个分离的腔室36、38，每个腔室36、38容纳不同的热材料，比如蜡，该热材料能够响应于温度变化而膨胀/收缩，温度变化关联于与阀机构24接触的流体。第一活塞40布置在气缸34的一端处，且可相对于气缸34滑动，第一活塞40可操作地联接至容纳在形成于气缸34中的第一腔室36内的热材料。第二活塞42布置在气缸34的相对端处，且也可相对于气缸34滑动，第二活塞42可操作地联接至容纳在形成于气缸34中的第二腔室38内的热材料。

当阀机构24布置在主体12内的阀腔室14内时，第二活塞42布置成抵靠形成于阀腔室14的端壁45中的对应凹部44或被接纳在形成于阀腔室14的端壁45中的对应凹部44内，接近流体入口18。接着，将阀芯26布置在阀腔室14内，使得阀芯26的第一端28接合并抵靠阀机构24的第一活塞40。由此，阀芯26的第一端28可由对应的凹部48形成(图2)，用于接纳阀机构24的端部。阀芯26的第二端30也可由凹部50形成，用于接纳布置在阀腔室14内的复位弹簧52的端部，复位弹簧52的一端抵靠阀芯26的第二端30，而另一端抵靠阀封闭盖54，阀封闭盖54布置在主体12的敞开端内，以流体地密封阀腔室14。复位弹簧52用于当热敏材料返回至其初始状态时推动或偏置阀机构24回到其第一或中立位置。

至少一个第一流通式开口56平行于中心轴线A形成于阀芯26的第一端28中且延伸通过阀芯26的第一端28，至少一个第一流通式开口56提供流体入口18与阀芯26的中间部分32之间的流体连通。如下文中将更详细地描述的，在所示实施例中，多个第一流通式开口56设置在第一端28中，从而允许流体穿过阀芯26的第一端28的主体，以允许旁通阀10的适当作用。

至少一个第二流通式开口56也平行于中心轴线A形成于阀芯26的第二端30中且延伸通过阀芯26的第二端30。在所示实施例中，多个第二流通式开口56设置在第二端30中，从而允许流体穿过阀芯26的第一端30的主体进入到将复位弹簧52容纳于其中的隔室中，以在整个阀腔室14中均等化流体压力并允许旁通阀10的适当作用。由于阀芯26的第二端30具有敞开至容纳复位弹簧52的隔室的凹部50，故而阀芯26的第二端30中的流通式通道56仅需要穿过第二端30的底壁，从而提供阀芯26的中间部分32与凹部50的内部之间的流体连通。

在运行中，当旁通阀10安装在例如汽车系统内的流体回路内时，控制流体通过流体入口端口18进入阀10。在其第一运行或中立状态中，进入阀10的控制流体的温度在第一预定范围内，阀机构24的第一活塞40和第二活塞42两者都处于其第一或中立位置中且主要容纳在气缸34内，其中，阀芯26因而处于其在阀腔室14内的最右侧位置，且阀芯26的第二端30阻塞第二出口端口22。图1中所示的温度响应阀机构24的构造在低于第一激活温度和/或在第一预定温度范围内的流体温度下提供，本文中有时称为“中立位置”。

如图1中所包括的流向箭头所示，当阀机构24在中立位置时，通过入口端口18进入主阀孔14的控制流体流动通过形成于阀芯26的第一端28中的流通式开口56至第一出口端口20。这可被看作阀10的第一运行状态或冷状态，其中，控制流体的温度低于阀机构24的两个激活温度。

随着进入阀10的控制流体的温度增加到第二预定范围内，进入入口端口18的流体激活容纳在气缸34内的热材料中的一种。在该示例性实施例中，容纳在第一腔室36中的热材料具有较低的激活温度，且开始激活并膨胀，从而引起第一活塞40被推出气缸34，这进而使阀芯26运动至左侧。图2中所示的温度响应阀机构24的构造是在第一激活温度处或高于第一激活温度和/或在第二预定温度范围内的流体温度下提供，本文中有时称为“第一可操作位置”。

随着阀芯26运动至左侧至阀机构24的第一可操作位置，阀芯26的第一端28阻塞或闭合第一出口端口20，且随着阀芯26的第二端30运动出其阻塞第二出口端口22的先前位置，可打开第二出口端口22。由此，进入阀10的流体围绕阀机构24流动，通过形成于阀芯26的第一端28中的流通式开口56，在此处接着通过第二出口端口22离开阀10。图2中所示的旁通阀10的该第二运行状态可看作温状态，其中，控制流体的温度低于阀机构24的一个激活温度，且在本实施例中，控制流体的该温度在第一激活温度处或高于第一激活温度且低于第二激活温度。

随着控制流体的温度增加到第三预定范围内，通过流体入口端口18进入阀腔室14的流体开始激活容纳在气缸34内的两种热材料中的第二种。由此，容纳在第二腔室38中的热材料膨胀，从而引起第二活塞42被推出气缸34，第二活塞42作用于主体12的端壁45，从而引起阀芯26进一步向左侧运动。图3中所示的温度响应阀机构24的构造在第二激活温度处或高于第二激活温度和/或在第三预定温度范围内的流体温度下提供，本文中有时称为“第二可操作位置”。

随着阀芯26进一步向左侧运动至第二可操作位置，阀芯26的第一端28被带至阻塞第二流体出口22的位置，并有效地重新打开第一流体出口20。在图3中示出了旁通阀10的第三运行状态，且可被看作热状态，其中，控制流体的温度高于阀机构24的第一激活温度且在第二激活温度处或高于第二激活温度。

在汽车的情形中，例如，可能有益的是将系统流体(比如发动机油、传动流体、轴油、废气等)引导至热交换器，用于根据车辆的运行期间流体的特定温度加温和/或冷却，并在其他运行状态时旁通过热交换器，从而在不需要热交换器的加温和/或冷却功能时避免整体系统中的压力损失。例如，在冷起动工况下，多种流体需要加温，以便使流体的温度尽快达到其最优运行温度。在这种情形中，热旁通阀10可在流体源11(例如发动机、变速器等)与对应的热交换器13(例如发动机油冷却器(EOC)、变速器油冷却器(TOC)、废气热量回收器(EGHR)等)中间的位置处结合入汽车系统中。例如在图13A－13C中示出了示意性图表，其示出了旁通阀10可如何结合入汽车系统内的热交换回路中，图13A－13C示出了如上所述旁通阀10的三个运行状态。如所示的，旁通阀10布置在流体源11与热交换器13中间，且旁通阀10流体联接至流体源上的流体出口15和对应的热交换器13上的流体入口17，且作用为当控制流体的温度在第一预定范围内或在冷状态中时(例如，当旁通阀10处于以上结合图1所述的其第一中立位置中时)，将离开流体源11的流体引导至热交换器13，用于经由流体管线19(1)加温，如图13A中所示且如结合图1所描述的。如图13B中所示，旁通阀10作用为将流体经由返回管线21引导回到流体源11，从而当温度在第二预定范围内或温状态处时有效地旁通过热交换器13，如结合图2所描述的。如图13C中所示，旁通阀10作用成：当流体的温度在最优运行温度范围外且需要冷却时，比如当阀处于其第三运行状态或热状态中时，使流体经由流体管线19(2)、19(1)引导回热交换器13，如结合图3所描述的。

现参考图14A－14C，示出了另一系统布置，从而示出了旁通阀10可如何结合入汽车系统中。在该布置中，旁通阀10布置在流体源11与两个分离的热交换器13(1)、13(2)的中间，其中，第一热交换器13(1)作用为加热器，而第二热交换器13(2)作用为冷却器。由此，当离开流体源11的控制流体的温度较冷或低于与阀机构24相关联的两个激活温度时，旁通阀10处于其冷或第一运行状态(如图1中所示)，其中，进入旁通阀10的流体被引导通过第一出口端口20至第一热交换器13(1)，用于在返回至流体源11之前经由流体管线19(1)来加热。当控制流体的温度改变至高于与阀机构24相关联的第一激活温度的温度时，旁通阀10运动至其温或第二运行状态(图2中所示)，其中，进入旁通阀10的流体被引导通过第二出口端口22，在第二出口端口22处，其可经由返回管线21直接返回至流体源11，从而有效地旁通过第一和/或第二热交换器13(1)、13(2)，如图14B中示意性地示出的。当控制流体的温度进一步增加到高于与阀机构24相关联的两个激活温度的温度时，旁通阀10运动至其热的或第三运行状态(图3中所示)，其中，进入阀10的流体被引导通过第一出口端口20，经由流体管线19(2)至第二热交换器13(2)，如图14C中示意性地示出的。

由此，以上结合图1－4描述的旁通阀10提供了具有相对简易总体构造的多阶段阀，且采用单个阀机构24，阀机构24具有由充填有不同热材料的多个腔室36、38所导致的多个激活温度，腔室36、38形成在形成阀机构24的气缸34中且容纳在形成阀机构24的气缸34内。

现参考图10－12，示出有根据本申请的旁通阀10的另一示例性实施例，其中，已使用类似的附图标记来标示类似的部件。

在该实施例中，旁通阀10类似于以上结合图1－4描述的实施例，其中，阀机构24布置在主体12的阀腔室14内。不是使阀芯26具有间隔开且由中间部分32相互连接的两个端部分28、30，且中间部分32相比于端部分28、30具有减小的直径，布置成抵靠阀机构的第一活塞40，用于控制到第一流体出口端口20或第二流体出口端口22的流动，而是使用单个阀套管60，用于控制至第一出口端口20和第二出口端口22的流动。阀套管60具有大致圆筒形结构，且第一端61形成为接纳第一活塞40和阀机构24的对应的第一端，使得阀套管60随活塞40和阀机构24运动。第一端61具有形成于其中的至少一个流通式开口56，从而允许流体穿过阀套管60的第一端61。在所示实施例中，第一端61呈笼状结构形式，笼状结构具有形成于其中的多个流通式开口56。阀套管60的第二端62是适于接纳复位弹簧52的端部的敞开端。阀套管60的外直径的尺寸定为对应于阀腔室14的内直径，阀套管60可沿主阀孔14在阀10的主体12内滑动。

入口端口18形成于主体12中且延伸通过而到达主阀孔14，从而与阀腔室14流体连通。第一出口端口20形成于主体12中的下游且在该实施例中在主体12的与入口端口18相对的相反侧上，第一出口端口20延伸进入主体12，从而与主阀孔14流体连通。第二出口端口22形成于第一出口端口20下游且相邻于第一出口端口20，第二出口端口22延伸进入主体12中，从而与阀腔室14流体连通。

在运行中，当如图10中所示旁通阀10处于其第一运行状态中时，控制流体通过流体入口端口18进入阀10，此时，控制流体与阀机构24接触。当进入阀10的控制流体的温度在低于容纳在阀机构24的气缸34内的两个分离的热材料的两个激活温度的第一预定范围内时，阀10保持在其第一中立位置，且阀套管60布置在其在阀套管60(注：应为主体12)内的最右侧位置，抵靠阀机构24的对应第一端，且第一活塞40处于其完全缩回位置，阀套管60有效地阻塞或密封第一出口端口20。由此，进入阀10的控制流体流动通过围绕阀机构24的阀腔室14，通过设置在阀套管60的第一端61中的流通式开口56，且通过第二流体出口22流出。

随着进入阀10的控制流体的温度增加到对应于容纳在阀机构24内的两个分离的热材料中的一个的激活温度的第二预定范围内，具有较低激活温度的热材料开始膨胀，从而引起第一活塞40(在所示示例性实施例中)被推出气缸34，从而使阀套管60向左侧运动，部分地打开第一流体出口端口20且部分地闭合第二流体出口端口22。因而，当阀10处于其第二运行状态时，如图11中所示，流动通过阀10的控制流体被导向第一流体出口端口20和第二流体出口端口22两者。

随着进入阀10的控制流体的温度进一步增加到对应于容纳在阀机构24内的第二热材料的激活温度的第三预定范围内的温度，第二热材料开始膨胀，从而引起第二活塞42被推出气缸34。如图12中所示，随着第二活塞42作用在主体12的端壁45上，气缸34本身向左侧运动，这进而使阀套管60进一步向左侧运动，从而完全打开第一出口端口20并闭合或阻塞第二出口端口22。由此，在阀10的第三运行状态中，进入阀10的控制流体被完全引导至第一出口端口20。

在汽车的情形中，提供如以上结合图10－12描述的多阶段致动的旁通阀10可能有益于控制流体需要在特定运行阶段期间被共享于两个分离使用的情形。例如，在冷起动工况下，可能期望的是，将控制流体引导至热交换器或加热器，以辅助流体加温，以便将其提升至其优选的运行温度。随着控制流体的温度加温，一旦其达到预定温度，就可期望将控制流体引导至加热器以及第二热交换器或冷却器两者，以提供机舱增压或客舱加温，同时通过将一些控制流体引导至冷却器能防止可能的过热工况。在阀10的第三运行阶段中，一旦控制流体的温度已进一步升高且不再需要辅助机舱加温，流体就可被单独地引导至冷却器。由此，例如如图15A－15C中所示的，如图10－12中所示的旁通阀10可结合入汽车系统中，在流体源11与两个分离的热交换器13(1)、13(2)之间的位置。因此，在图15A中所示的旁通阀10的第一运行阶段期间，所有控制流体被引导至第一热交换器或加热器13(1)，以辅助在冷起动工况下的预热。在旁通阀10的第二运行阶段中，如图15B中所示，控制流体被引导至加热器13(1)和第二热交换器或冷却器13(2)两者。图15C示出了旁通阀10的第三运行阶段，其中，一旦控制流体的温度在第三预定范围内，控制流体就被引导至第二热交换器13(2)而用于冷却。

现参考图5－9，示出有根据本申请的旁通阀10的另一示例性实施例，其中，已使用类似的附图标记来标示类似的部件。

在该实施例中，旁通阀10类似于以上结合图1－4描述的实施例，其中，阀芯26用于控制至第一出口端口20或第二出口端口22的流动。然而，在该实施例中，不是采用布置在形成于主体12中的阀腔室14内的单个阀机构24，而是采用阀机构24与两个附加阀机构70、72结合布置。如在前述实施例中那样，阀机构24包括气缸34，气缸34具有形成于其中用于容纳两种分离的热材料的两个分离的腔室36、38，每种热材料具有不同的激活温度。例如如图4中所示，第一活塞40和第二活塞42布置在气缸34内且可相对于气缸34滑动。阀机构70、72在结构上的类似之处在于，它们也包括气缸74、76，然而，在该情形中，气缸74、76各自容纳单种热材料。同样，阀机构70、72分别布置在中心阀机构24的一端处，且适于将第一活塞40和第二活塞42与中心布置的阀机构24共享。由此，当阀机构70与中心阀机构24串联布置时，第一活塞40部分地延伸进入气缸34中，气缸34可操作地联接至容纳在第一腔室36中的热材料，且第一活塞40部分地延伸进入气缸74中，在气缸74中，其可操作地联接至容纳在阀机构70内的热材料。中心阀机构24的第二活塞42部分地延伸进入气缸34中，在气缸34中，其可操作地联接至容纳在第二腔室38内的热材料，且还部分地延伸入阀机构72的气缸76中，在阀机构72的气缸76处，其可操作地联接至容纳在其中的热材料。尽管在本示例性实施例中，阀机构70、72共享中心阀机构24的第一活塞40和第二活塞42，但将理解到，可能有其他布置，其中，阀机构70、72具有分离的活塞，分离的活塞简单地抵靠且作用于与阀机构24相关联的第一活塞40和第二活塞42。

阀机构24、70、72被选择成使得容纳在其中的每种热材料提供不同的激活温度，从而导致旁通阀10的多阶段致动。例如，在第一运行状态中，如图5中所示，所有阀机构24、70、72都在其第一或中立位置处，且活塞40、42相对于阀机构24的气缸34以及阀机构70、72的气缸74、76缩回。在该位置中，阀芯26处于其在主阀孔14内的最右侧位置，且阀芯26的第二端30阻塞或闭合第一流体出口端口20。由此，当通过入口端口18进入阀10的控制流体的温度在低于容纳在阀机构24、70、72内的各种热材料中所有热材料的激活温度的第一预定范围内时，控制流体流过阀机构24、70、72，通过形成于阀芯26的第一端28和第二端30中的流通式开口或端口56，且通过出口端口22流出。

随着控制流体的温度增加到第二预定范围内，具有最低激活温度的热材料，比如容纳在阀机构70内的热材料开始膨胀，从而引起活塞40被推出气缸74，活塞40作用在阀机构24(保持静止)上，从而引起活塞74向左侧运动，这进而将阀芯26推至左侧一定距离，从而使阀芯26的第二端30进入阻塞或闭合第二出口端口22的位置中，从而打开第一出口端口20。因此，在如图6中所示的旁通阀10的第二运行状态中，控制流体通过入口端口18进入阀10且通过第一出口端口20流出阀10。

随着控制流体的温度增加到第三预定温度范围内，具有次低激活温度的热材料，比如容纳在阀机构24的第一腔室36内的热材料开始激活，从而引起第一活塞40的定位在气缸34内的一部分被推出气缸34，这进而引起阀机构70与阀芯26一起被进一步向左侧推。通过使阀芯26进一步运动至左侧，阀芯26的第一端28被带至阻塞或闭合第一流体出口20的位置，同时，阀芯26的第二端30运动出其阻塞第二出口端口的位置，从而打开第二流体出口22。由此，在如图7中所示的阀10的第三运行状态中，进入的控制流体被引导通过主阀孔14且流动通过形成于阀芯26中的开口56，在开口56处，其通过第二流体出口22离开阀10。

随着控制流体的温度增加到第四预定温度范围内，具有次低激活温度的热材料，比如容纳在阀机构24的第二腔室38内的热材料被激活，从而引起第二活塞42被推出气缸34。随着活塞42作用在阀机构72上(阀机构72在其抵靠主体12的端壁45的位置是静止的)，气缸34向左侧运动，这进而引起阀机构70和阀芯26以链式反应进一步向左侧运动。阀芯26进一步向左侧的运动使阀芯26的第一端28进入阻塞第二流体出口22的位置并打开第一流体出口20。由此，在如图8中所示的阀的第四运行状态中，进入的控制流体被引导通过主阀孔14并通过第一出口20排出。

随着控制流体的温度增加至第五预定温度范围内，具有最高激活温度的热材料，比如容纳在阀机构72内的热材料开始膨胀，从而引起第二活塞42的容纳在气缸76内的一部分被推出气缸76，这进而使阀机构24和阀机构70与阀芯26一起进一步向左侧运动。阀芯26向左侧的运动使阀芯26的第一端28运动出阻塞或闭合第二流体出口22的位置，从而导致第一流体端口20和第二流体端口22两者都被打开。由此，在如图9中所示的阀10的第五运行状态中，进入的控制流体被引导通过阀10的主体12，并通过第一流体出口端口20和第二流体出口端口22两者排出。

通过将各种阀机构24、70、72组合地布置在单个阀主体12内，其中，每个阀机构具有一个或多个不同的激活温度，可使用允许与进入的控制流体的不同温度范围相关联的各种流动布置的单个热旁通阀10来实现各种运行状态。

尽管已经描述了各种示例性实施例，但将理解到，可对所描述的实施例进行一定改造和修改。因而，上述实施例被认为是示意性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种用于控制控制流体的流动的旁通阀，包括：

壳体，所述壳体在其中限定具有中心轴线的阀腔室；

流体入口，所述流体入口与所述阀腔室流体连通；

第一流体出口，所述第一流体出口沿所述中心轴线布置在所述流体入口下游，所述第一流体出口与所述阀腔室流体连通；

第二流体出口，所述第二流体出口沿所述中心轴线布置在所述第一流体出口下游，所述第二流体出口与所述阀腔室流体连通；

至少一个温度响应阀机构，所述至少一个温度响应阀机构布置在所述阀腔室内，用于控制所述控制流体至所述第一流体出口和所述第二流体出口的流动；

阀构件，所述阀构件能操作地联接至所述至少一个温度响应阀机构，用于沿所述中心轴线运动，以便打开和闭合所述第一流体出口和所述第二流体出口；

其中，所述至少一个温度响应阀机构能在第一可操作位置与第二可操作位置之间运行，在所述第一可操作位置中，所述第一流体出口和所述第二流体出口中的一个与所述流体入口流体连通，同时所述第一流体出口和所述第二流体出口中的另一个与所述流体入口流体隔离，在所述第二可操作位置中，建立所述流体入口与所述第一流体出口和所述第二流体出口中的另一个之间的流体连通；以及

其中，所述旁通阀至少具有如由所述至少一个温度响应阀机构的位置所确定的第一运行状态、第二运行状态和第三运行状态。

2.根据权利要求1所述的旁通阀，其特征在于，

所述至少一个温度响应阀机构在控制流体温度低于第一激活温度时处于中立位置；

在控制流体温度在所述第一激活温度或高于所述第一激活温度时，提供所述至少一个温度响应阀机构的所述第一可操作位置；以及

在控制流体温度在第二激活温度或高于所述第二激活温度时，提供所述至少一个温度响应阀机构的所述第二可操作位置，所述第二激活温度高于所述第一激活温度。

3.根据权利要求1所述的旁通阀，其特征在于，

在所述至少一个温度响应阀机构处于中立位置时，所述旁通阀处于所述第一运行状态；

在所述至少一个温度响应阀机构处于第一运行位置时，所述旁通阀处于所述第二运行状态；以及

在所述至少一个温度响应阀机构处于第二运行位置时，所述旁通阀处于所述第三运行状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旁通阀，其特征在于，

在所述第一运行状态和所述第三运行状态中，在所述流体入口与所述第一流体出口之间建立流体连通，且所述第二流体出口被阀元件闭合；以及

在所述第二运行状态中，在所述流体入口与所述第二流体出口之间建立流体连通，且所述第一流体出口被所述阀元件闭合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的旁通阀，其特征在于，所述阀构件呈阀芯形式，所述阀芯能滑动地布置在所述阀腔室内，所述阀芯具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端的外直径大致对应于所述阀腔室的内直径，所述第一端和所述第二端通过中间部分隔开，所述中间部分具有比所述第一端和所述第二端更小的直径，其中，所述第一端接近所述流体入口定位且定位于所述第二端上游。

6.根据权利要求5所述的旁通阀，其特征在于，所述阀芯的所述第二端形成有凹部，用于接纳布置在所述阀腔室内的复位弹簧的端部。

7.根据权利要求5或6所述的旁通阀，其特征在于，至少一个第一流通式开口平行于所述中心轴线形成于所述阀芯的所述第一端中且延伸通过所述阀芯的所述第一端，所述至少一个第一流通式开口提供所述流体入口与所述阀芯的所述中间部分之间的流体连通。

8.根据权利要求7所述的旁通阀，其特征在于，在所述第一运行状态和所述第二运行状态中，所述流体入口与所述第一流体出口和所述第二流体出口中的一个之间的流体连通通过所述阀芯的所述中间部分和所述至少一个第一流通式开口提供，且在所述第三运行状态中，所述第一流体出口被所述阀芯的第一部分所闭合。

9.根据权利要求8所述的旁通阀，其特征在于，在所述第一运行状态中，所述第二流体出口被所述阀芯的第二部分所闭合。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的旁通阀，其特征在于，

在所述第一运行状态中，所述第一流体出口被所述阀构件所闭合，且在所述流体入口与所述第二流体出口之间建立流体连通；

在所述第二运行状态中，在所述流体入口与所述第一流体出口和所述第二流体出口两者之间建立流体连通；以及

在所述第三运行状态中，所述第二流体出口被所述阀构件所闭合，且在所述流体入口与所述第一流体出口之间建立流体连通。

11.根据权利要求10所述的旁通阀，其特征在于，所述阀构件是阀套管，所述阀套管能滑动地布置在所述阀腔室内且能操作地联接至所述阀机构，用于在至少三个运行状态中控制至所述第一流体出口和所述第二流体出口的流动。

12.根据权利要求11所述的旁通阀，其特征在于，所述阀套管是大致圆筒形的且外直径的尺寸定为对应于所述阀腔室的内直径，所述阀套管具有接合所述阀机构的第一端，所述第一端设置有至少一个流通式开口，以允许所述控制流体穿过所述第一端，所述阀套管还具有用于接纳复位弹簧的端部的敞开第二端。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的旁通阀，其特征在于，所述至少一个阀机构是热马达，包括：

外壳体，所述外壳体布置在所述阀腔室内并接近所述流体入口，所述外壳体具有形成于其中的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室容纳第一热材料，所述第二腔室容纳第二热材料；

第一活塞，所述第一活塞沿所述中心轴线设置且适于相对于所述第一腔室作往复运动，且能操作地联接至所述第一热材料；以及

第二活塞，所述第二活塞沿所述中心轴线设置且适于相对于所述第二腔室作往复运动，且能操作地联接至所述第二热材料；

其中，所述第一热材料在被加热到第一激活温度或高于所述第一激活温度的温度时膨胀，且在冷却到所述第一激活温度以下时收缩；以及

其中，所述第二热材料在被加热到第二激活温度或高于所述第二激活温度的温度时膨胀，且在冷却到所述第二激活温度以下时收缩，所述第二激活温度高于所述第一激活温度。

14.根据权利要求13所述的旁通阀，其特征在于，所述第一活塞布置成接近所述流体入口并抵靠所述阀腔室的端壁，且所述第二活塞布置成抵靠所述阀构件。

15.根据权利要求13或14所述的旁通阀，其特征在于，所述第一活塞适于响应于所述第一热材料被加热到第一激活温度或高于所述第一激活温度的温度而沿所述中心轴线延伸，且在被冷却到所述第一激活温度以下时缩回，且其中，所述第二活塞适于响应于所述第二热材料被加热到第二激活温度或高于所述第二激活温度的温度而沿所述中心轴线延伸，且在被冷却到所述第二激活温度以下时缩回。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的旁通阀，其特征在于，所述第一活塞和所述第二活塞布置在所述阀机构的所述外壳体的相对端处。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的旁通阀，其特征在于，所述阀机构是第一阀机构，所述旁通阀还包括与所述第一阀机构串联布置的第二阀机构，所述第二阀机构容纳热材料，该热材料在被加热到第三激活温度或高于所述第三激活温度的温度时膨胀，所述第三激活温度不同于所述第一激活温度和所述第二激活温度，且在被冷却到所述第三激活温度以下时收缩，所述第一阀机构和所述第二阀机构共享所述第一活塞和所述第二活塞中的一个。

18.根据权利要求17所述的旁通阀，其特征在于，第三阀机构与所述第一阀机构和所述第二阀机构串联组合布置，所述第三阀机构容纳热材料，该热材料在被加热到第四激活温度或高于所述第四激活温度的温度时膨胀，所述第四激活温度不同于所述第一激活温度、所述第二激活温度和所述第三激活温度，且在被冷却到所述第四激活温度以下时收缩，所述第三阀机构和所述第一阀机构共享所述第一活塞和所述第二活塞中的另一个。

19.根据权利要求17或18所述的旁通阀，其特征在于，

所述第一活塞适于响应于所述第一热材料被加热到第一激活温度或高于所述第一激活温度的温度而沿所述中心轴线在第一方向上相对于所述第一阀机构延伸，且在被冷却到所述第一激活温度以下时收缩，所述第一活塞的运动引起所述第二阀机构沿所述中心轴线在所述第一方向上的设置；

所述第一活塞适于响应于在所述第二阀机构中的所述热材料被加热到第三激活温度或高于所述第三激活温度的温度而沿所述中心轴线在与所述第一方向相反的第二方向上相对于所述第二阀机构延伸，所述第一活塞沿所述第二方向的运动引起所述第二阀机构进一步在所述第一方向上沿所述中心轴线的设置；

所述第二活塞适于响应于所述第二热材料被加热到第二激活温度或高于所述第二激活温度的温度而沿所述中心轴线所述第二方向上延伸，所述第二活塞在所述第二方向上的运动引起所述第一阀机构和所述第二阀机构沿所述中心轴线在所述第一方向上的设置；以及

所述第二活塞适于响应于所述第三阀机构中的所述热材料被加热到第四激活温度或高于所述第四激活温度的温度而沿所述中心轴线在所述第一方向上延伸，所述第二活塞在所述第一方向上的运动引起所述第一阀机构和第二阀机构沿所述中心轴线在所述第一方向上的进一步设置。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的旁通阀，其特征在于，复位弹簧安装在所述阀腔室内，用于偏置所述阀构件，以使其复位至涉及所述第一运行状态的第一位置或中立位置。