CN108930817A - 用于调整流体流的切换阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于调整流体流的切换阀，其具有壳体套筒以及布置在壳体套筒中的控制套筒，壳体套筒具有第一和第二流动开口，控制套筒可相对于壳体套筒调节。壳体套筒被间隔垫片包围嵌接，间隔垫片关于切换阀纵轴线偏心地布置在壳体套筒处。

Description

用于调整流体流的切换阀
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于调整流体流（Fluidstroms）的切换阀，特别是恒温器阀门。
背景技术
由EP2275891A2已知一种用于油冷却器的恒温器阀门，油冷却流可通过该恒温器阀门根据温度要么流向油冷却器用于冷却，要么在不冷却的情况下通过旁路在油冷却器旁经过。恒温器阀门包括：圆柱形的壳体套筒，其中轴向间隔地设置有第一和第二流动开口；以及布置在壳体套筒中的控制套筒，该控制套筒可根据温度在打开和关闭第一和/或第二流动开口的位置之间轴向地调节。因此，油冷却流根据温度要么全部通过第一流动开口、全部通过第二流动开口，要么部分通过第一、部分通过第二流动开口，从而相应地引导至油冷却器或者穿过旁路或者以分流既引导至油冷却器也穿过旁路。壳体套筒被径向凸出的分隔环围住，分隔环在轴向上位于第一和第二流动开口之间。
由DE102013015481A1已知一种借由阀门装置可选择地连接和断开流体接口部位的控制装置，该控制装置可通过电的调节器操控。阀门装置能够控制三个分别位于控制模块处的流体接口，即压力接口、使用接口和储箱接口。储箱接口在此关于阀门纵轴线同轴布置，而使用接口和压力接口沿径向错开。为了实现从压力接口到使用接口的流动，控制阀门借由其中具有偏心接收孔的接收板保持在控制模块中。由于大量的流体转向，在此公开的控制装置具有相当高的压力损失。
发明内容
本发明的目的在于，利用简单的构造措施构造一种用于调整流体流的切换阀，使得通过切换阀的流体阻力减少。
根据本发明利用权利要求1的特征实现该目的。从属权利要求给出符合目的的扩展方案。
根据本发明的切换阀用于调整通过切换阀中的第一和第二流动开口的流体流。特别地，切换阀是恒温器阀门，其根据流体流的温度切换。优选地，切换阀应用在特别是机动车中的冷却系统或润滑系统中，例如应用在油冷却器中，其中切换阀在冷却系统中根据温度将流体流要么引导至液体冷却器要么引导至绕过液体冷却器的旁路。
切换阀具有圆柱形的壳体套筒，壳体套筒中设置有同样是圆柱形的控制套筒，该控制套筒与壳体套筒同轴布置并能够相对于壳体套筒调节。控制套筒位于壳体套筒内部。在壳体套筒中设置有第一和第二流动开口，它们在控制套筒的调节运动时被打开或关闭。特别也可能的是，所述流动开口中的每个都能仅部分地打开或关闭。此外有利的是，将控制套筒调节至两个流动开口都至少部分打开的位置。然而在优选实施方式中，在控制套筒的每一个位置中都有至少一个流动开口是至少部分打开的。此外符合目的的是，在控制套筒的至少一个位置中有至少一个流动开口是完全闭合的。
有利的是，控制套筒的调节运动是关于切换阀的纵轴线的轴向运动，该纵轴线与壳体套筒和控制套筒的纵轴线重合。在一种替代实施方式中，调节运动是控制套筒围绕壳体纵轴线的转动或者是转动和轴向运动的组合。
在壳体套筒处布置有至少一个包围嵌接的间隔垫片，该间隔垫片与壳体套筒固定连接。间隔垫片位于壳体套筒的外侧处，并且沿径向伸出壳体套筒的罩面。间隔垫片将在冷却系统中处于已安装状态的切换阀保持在相对于优选圆柱形的接收空间的内侧壁限定的径向位置中，该接收空间中插入切换阀。有利的是，间隔垫片是环绕的密封元件的支座，密封元件特别是位于间隔垫片的外缘处，并且将间隔垫片上方和下方的轴向区段流体密封地分开。特别地，密封元件构造成密封环，密封环插在间隔垫片的外缘处的环绕的沟槽中。
间隔垫片关于切换阀纵轴线偏心地布置在壳体套筒处。至少一个流动开口布置在壳体套筒的一侧，该侧具有到间隔垫片的外缘较大的间隔。该实施方式具有以下优点，在关于切换阀纵轴线的径向上，在至少一个流动开口、有利地在第一和第二流动开口与接收空间（其中插有切换阀）的内壁之间存在相对较大的、可以收集流体的流动空间。当从内向外穿流通过切换阀时，外部流动空间中的反压力在壳体套筒的外侧上降低，并且在壳体套筒的内部与外部流动空间之间的压力损失降低。相应地，在流体温度较低且粘度较高时，也能够更好地流过切换阀。切换阀的空间需求通过在间隔垫片与套筒之间的偏心定位不会增加，使得切换阀能够以尺寸不变的接收空间被接收在冷却系统的壳体中。
降低的流体阻力和压力损失的优点涉及至少一个流动开口，该至少一个流动开口布置在壳体套筒的一侧，该侧具有到间隔垫片的外缘较大的间隔。当流动开口、特别是在间隔垫片的轴向相对的侧上轴向地重叠定位时，替代的流径引导经过的第二流动开口也具有到间隔垫片的外缘较大的间隔这一优点，使得穿过第二流动开口的流体流同样具有更少的压力损失这一优点。
如有必要则也符合目的的是，在壳体套筒的壁中设置其他开口，这些开口以与第一和/或第二流动开口相同的轴向高度分布在圆周上，通过这些开口能够使流体从内向外径向流动。
有利的是，间隔垫片相对于切换阀纵轴线偏移的偏心距为壳体套筒的内直径的至少5%，如有必要则为壳体套筒的内直径的至少10%或至少15%或至少20%。此外符合目的的是，偏心距不超过一个最大间隔，该最大间隔例如为壳体套筒的内径的20%或30%。根据另一种有利的实施方式，间隔垫片以这种方式偏心布置，即在间隔垫片的外缘与壳体套筒的外罩之间的最大径向间隔是在间隔垫片的外缘与壳体套筒的外罩之间的最小径向间隔的两倍大。由此给出针对偏心距的最小尺寸，从而也在至少一个流动开口的径向外侧的上游存在相应较大的流动空间。
根据另一种有利的实施方式，壳体套筒的外罩四周在径向上位于到间隔垫片的外缘的间隔上。由此给出壳体套筒与间隔垫片的外缘之间的背面（umseitiger）间隔。不过如有必要也可在实施方式中考虑的是，其中壳体套筒的外罩在某一位置处与间隔垫片的外缘接触。
根据本发明，至少两个轴向间隔开的间隔垫片布置在壳体套筒处。有利的是，这些间隔垫片构造一致，并且具有沿径向相同的偏心定位以及相同的偏心距。设置两个间隔垫片具有以下优点，沿径向从内向外引导的流体流可彼此分开，此外还可以与沿轴向流入切换阀的流体流分开。流动开口之一在此沿轴向布置在两个间隔垫片之间。
根据另一种符合目的的实施方式，切换阀设置有用于调节控制套筒的切换元件，其中切换元件构造为根据温度调节控制套筒的位置的恒温元件。也可考虑其他根据流体流的温度切换的促动器、例如电磁切换元件代替恒温元件。
本发明还涉及一种具有液体冷却器、特别是油冷却器或燃料冷却器的冷却系统，其中该冷却系统设计有前述切换阀。该切换阀能够在冷却系统中使得流体流根据温度要么引导至液体冷却器要么引导至绕过液体冷却器的旁路。如有必要则引导分流既穿过液体冷却器也穿过旁路。
有利的是，壳体套筒和控制套筒构造成圆柱形。不过也可考虑一种具有非圆柱形横截面、例如椭圆形横截面的实施方式。此外有利的还有，间隔垫片具有圆形的横截面形状，尽管在这种情况中也可能存在非圆形横截面形状、特别是椭圆形横截面形状。
附图说明
其他优点和符合目的的实施方式由其他权利要求、附图说明和附图得知。其中：
图1示出了构造为恒温器阀门的切换阀的立体视图；
图2示出了横向于纵轴线穿过恒温器阀门的截面，该恒温器阀门集成到冷却系统的壳体中；
图3示出了纵向穿过具有恒温器阀门的冷却系统的壳体的截面，该恒温器阀门处于第一切换位置；
图4示出了相应于图3的视图，但是恒温器阀门处于第二切换位置；
图5示出了具有恒温器阀门的油模块的框图，该恒温器阀门用于控制油流穿过油冷却器或者替代地穿过旁路。
图中相同的构件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图中示出实施为恒温器阀门的切换阀1，其用于调整流体流、例如流向油冷却器的油流。恒温器阀门1包括中空圆柱形的壳体套筒2和插到壳体套筒2中的同轴布置的中空圆柱形的控制套筒3。同时构成套筒2和3的纵轴线的切换阀纵轴线设有附图标记4。在壳体套筒2中，在圆周上分布地设置有多个在轴向上高度相同的第一流动开口5，以及在轴向上与此间隔开地同样设置有多个在圆周上分布的、在轴向上高度相同的第二流动开口6。第一流动开口5和第二流动开口6用于根据流体温度控制流体流要么流向冷却器旁路（流动开口5），要么在温度较高时流向液体冷却器（流动开口6）。
如图1可见，流体根据流动箭头7通过壳体套筒2的上端面沿轴向引导至壳体套筒的内部，并且在图1所示的控制套筒3的位置中根据箭头8沿径向通过第一流动开口5排出。图1中所示的控制套筒3的位置沿轴向可运动地布置在接收的壳体套筒2的内部，该位置相应于温度临界值以下的流体流温度，其中流体流通过第一流动开口5引导至冷却器旁路。第二流动开口6被控制套筒3关闭。
控制套筒6被切换元件10根据温度沿轴向调节。切换元件10优选实施为被动的切换元件，其无需主动的元件而仅仅基于温度变化改变其切换位置，并且相应地沿轴向调节与切换元件10相连的控制套筒3。替代地也可考虑实施为主动的切换元件，例如实施为电磁的切换元件，该切换元件通过切换信号调节，切换信号作为函数由传感式获取的温度信号产生。
壳体套筒2在其外周处被两个彼此轴向间隔开的间隔垫片11和12围住。第一间隔垫片11在轴向上位于第一流动开口5与第二流动开口6之间，第二间隔垫片12位于第二流动开口6的轴向相对的一侧。两个间隔垫片11和12都在其外周处具有环绕的沟槽13，以便接收环形的密封元件。
如图2结合图3和4可见，两个间隔垫片11和12相对于切换阀纵轴线4偏心放置，切换阀纵轴线同时表示壳体套筒2和控制套筒3的纵轴线。偏心距e表示切换阀纵轴线4与间隔垫片纵轴线14之间的差距（图3）。与此相应地，当切换阀1接收在冷却系统的壳体15中的中空圆柱形的接收空间16中时，壳体套筒2和控制套筒3以偏心距e沿着径向相对于接收空间16的纵轴线运动，而间隔垫片11和12与接收空间16的纵轴线同轴布置，间隔垫片的外直径至少近似地相应于接收空间16的内直径。如图2、3和4可见，由此得出在壳体套筒2的外壁与接收空间16的内壁之间、沿径向位于流动开口5和6上游的流动空间17，该流动空间在一侧以偏心距e增大并且相应地在沿对角线相对的一侧以偏心距e减小。在沿径向增大的一侧分别存在流动开口5和6，使得流体流受到较小的流动阻力，流体流在该侧根据箭头8（见图3）或箭头9（见图4）穿过相应的流动开口5或6沿径向向外流动。此外，穿过其他流动开口5或6沿径向的流出能够使流动开口具有到接收空间16的环绕的内壁的较小的径向间隔。
图1和3中示出了控制套筒3位于相同的切换位置，其中根据箭头8穿过第一流动开口5的流动路径开放，而第二流动开口6被控制套筒3关闭。反之在图4中，控制套筒3由切换元件10调节，使得位于上方的第一流动开口5关闭，且位于下方的第二流动开口6打开，从而实现根据箭头9穿过流动开口6的流体流。
图5示出了针对机动车用于冷却和清洁冷油流的油模块18的框图。油模块18包括以前述方式构造的可切换的恒温器阀门1。冷油流根据流动箭头7穿过恒温器阀门1引导，并且根据自身温度要么根据流动箭头8穿过冷却器旁路19引导，要么在超过临界温度时根据流动箭头9穿过油冷却器20引导。在旁路19和油冷却器20的下游存在过滤元件21，通过旁路19以及油冷却器20引导的冷油流穿过过滤元件引导。在进一步的过程中，被恒温处理过且清洁过的冷油流在过滤元件21下游再次从油模块18排出。

Claims (10)

1.一种用于调整流体流的切换阀、特别是恒温器阀门（1），所述切换阀具有圆柱形的壳体套筒（2）和与所述壳体套筒（2）同轴布置的圆柱形的控制套筒（3），在所述壳体套筒中设置有第一和第二流动开口（5、6），所述控制套筒能够相对于所述壳体套筒（2）在打开和关闭所述第一和/或第二流动开口（5、6）的位置之间调节，
其特征在于，
两个轴向间隔开的且包围嵌接所述壳体套筒（2）的间隔垫片（11、12）布置在所述壳体套筒（2）处，其中所述间隔垫片（11、12）中的至少一个间隔垫片关于切换阀纵轴线（4）偏心地布置在所述壳体套筒（2）处，并且至少一个流动开口（5、6）布置在所述壳体套筒（2）的具有与所述间隔垫片（11、12）的外缘较大间隔的一侧。
2.根据权利要求1所述的切换阀，其特征在于，所述间隔垫片（11、12）相对于所述切换阀纵轴线（4）偏移的偏心距为所述壳体套筒（2）的内直径的至少5%。
3.根据权利要求1或2所述的切换阀，其特征在于，所述间隔垫片（11、12）以如下方式偏心布置，即在所述间隔垫片（11、12）的外缘与所述壳体套筒（2）的外罩之间的最大径向间隔是在所述间隔垫片（11、12）的外缘与所述壳体套筒（2）的外罩之间的最小径向间隔的两倍大。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的切换阀，其特征在于，所述两个间隔垫片（11、12）构造一致，并且以相同的方式偏心定位。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的切换阀，其特征在于，在所述两个间隔垫片（11、12）之间布置有流动开口（5、6）。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的切换阀，其特征在于，所述流动开口（5、6）沿轴向错开布置并且在沿轴向调节所述控制套筒（3）时交替地打开和关闭。
7.根据权利要求6所述的切换阀，其特征在于，轴向高度相同的多个流动开口（5、6）在圆周上分布地设置在所述壳体套筒（2）中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的切换阀，其特征在于，所述间隔垫片（11、12）是环绕的密封元件的支座。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的切换阀，其特征在于，用于调节所述控制套筒（3）的切换元件（10）构造为恒温元件。
10.一种具有液体冷却器、特别是油冷却器的冷却系统，所述冷却系统具有根据权利要求1至9中任一项所述的切换阀（1），所述切换阀根据温度将流体流引导至所述液体冷却器或者引导至绕过所述液体冷却器的旁路。
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