CN110242768A - 一种流体控制阀结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种流体控制阀结构，包括外壳(1)、驱动杆(4)和叶片(5)，外壳(1)为中空腔体结构，驱动杆(4)与外壳(1)之间形成相对转动的活动连接结构，叶片(5)位于外壳(1)的中空腔内、且通过驱动杆(4)相对于外壳(1)转动，叶片(5)上的叶片工作面(51)与外壳(1)的中空腔孔壁之间形成动密封结构。本发明可取消掉传统流体控制阀结构中的辅助密封件，减少了流体控制阀的零部件数量，降低了流体控制阀的制造装配难度和生产成本，同时，也可有效降低流体介质的流动阻力，减轻介质流过流体控制阀后的能量损失，使流体控制阀的驱动力矩需求得以降低，具有整体结构更简单、抗杂质能力强等突出优点。
Description
技术领域
本发明涉及流体控制阀设计领域，尤其是涉及应用于机动车辆热管理系统的一种流体控制阀结构。
背景技术
汽车等机动车辆，尤其是新能源车，其上的功能区对温度范围有明确需求。换热介质根据需求实时在不同回路间循环流通，在各循环回路之间安装有用于控制换热介质流向和流量的装置，例如电子三通阀等流体控制阀，通过换热介质进行热交换，就可使各功能区处于目标温度范围内。
现有的流体控制阀在实际使用过程中，主要存在如下不足之处：
1、为达到关闭管口目的，需要在阀体与阀芯间增加如橡胶、氟塑料、陶瓷等辅助密封件，并且，需要多组辅助密封件来对每个管口进行单独密封控制，从而使流体控制阀的零件数量增多，阀结构更复杂，生产成本也随之上升。
2、对于橡胶类的辅助密封件，因其易疲劳、磨损、热变形、管口切割等原因，也容易导致流体控制阀出现密封不良。
3、当阀芯运动时，因辅助密封件的摩擦系数高，或辅助密封件的数量多，使得旋转时产生较大阻力，需要采用较大输出力矩的动力机构与之匹配，增加了流体控制阀的应用成本。
4、由于流道结构复杂，使得相同外形体积下可供介质流通的截面积偏小，或者由于流道异形、存在节流点等原因，使流体的流动阻力增大，介质在流过阀体后的压力下降过多，从而造成能量损失，使机动车辆热管理系统的负荷增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种流体控制阀结构，降低流体控制阀的制造装配难度和驱动力矩需求。
本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种流体控制阀结构，包括外壳、驱动杆和叶片，所述的外壳为中空腔体结构，所述的驱动杆与外壳之间形成相对转动的活动连接结构，所述的叶片位于外壳的中空腔内、且通过驱动杆相对于外壳转动，所述叶片上的叶片工作面与外壳的中空腔孔壁之间形成动密封结构。
优选地，所述的外壳上形成中空圆柱腔结构，所述叶片上的叶片工作面为圆弧面结构。
优选地，所述驱动杆上形成叶片连杆，所述的叶片上形成限位孔，所述的叶片连杆与限位孔之间形成套接结构。
优选地，还包括弹性补偿件，所述的弹性补偿件通过限位孔安装在叶片与叶片连杆之间。
优选地，所述的弹性补偿件是压缩弹簧，或者是波簧，或者是弹性橡胶件。
优选地，所述叶片连杆的端部形成球面体结构。
优选地，还包括定心轴，所述驱动杆的一端形成定心孔；所述定心轴的一端与外壳固定连接、另一端与定心孔之间形成间隙配合结构。
优选地，所述外壳的中空腔底部形成凸起结构的定心底座，所述定心轴的一端与定心底座之间形成固定连接结构。
优选地，还包括油封，所述油封上的密封唇与驱动杆上的动密封部之间形成旋转动密封结构，所述油封上的静密封部与外壳的内腔孔之间形成静密封结构。
优选地，所述油封上的静密封部为环形波纹结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：相比较于传统的流体控制阀结构，本发明通过叶片上的叶片工作面与外壳的中空腔孔壁之间形成动密封结构，由此可以取消传统结构中的辅助密封件，从而使得流体控制阀的结构更简单，零部件数量更少，因此，降低了流体控制阀的制造装配难度和生产成本，并且，由于其中的叶片在工作旋转时无需克服各类辅助密封件所产生的额外摩擦阻力，因此，不仅使流体控制阀的驱动力矩需求得以降低，而且也减轻了叶片的工作磨损，有利于延长流体控制阀的工作寿命。
附图说明
图1为本发明一种流体控制阀结构的爆炸示意图。
图2为本发明一种流体控制阀结构的剖视图。
图3为图1或者图2中的外壳的结构示意图。
图4为图1或者图2中的驱动杆的结构示意图。
图5为图1或者图2中的叶片的三维结构图(叶片处于直立状态)。
图6为图1或者图2中的叶片的三维结构图(叶片处于侧立状态)。
图7为图5或者图6所示的叶片的主视图(叶片外边轮廓为圆形)。
图8为图5或者图6所示的叶片的主视图(叶片外边轮廓为方形)。
图9为图7或者图8所示的叶片的侧视图。
图10为图7或者图8所示的叶片的剖视图。
图11为图1或者图2中的油封的结构示意图。
图12为图1或者图2中的连接支架的三维结构示意图。
图13为本发明一种流体控制阀结构的流体流向控制示意图(上出液口打开)。
图14为本发明一种流体控制阀结构的流体流向控制示意图(下出液口打开)。
图15为本发明一种流体控制阀结构的流体流量调节示意图(上、下出液口同时打开)。
图中部品标记名称：1-外壳，2-定心轴，3-弹性补偿件，4-驱动杆，5-叶片，6-油封，7-连接支架，8-连接螺钉，11-进液口，12-上出液口，13-下出液口，14-定心底座，15-阶梯孔，41-力矩接收连接部，42-滚道部，43-动密封部，44-叶片连杆，45-定心孔，51-叶片工作面，52-限位孔，61-密封唇，62-静密封部，71-轴承孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2所示的流体控制阀结构，主要包括外壳1、驱动杆4、叶片5和连接支架7，所述的外壳1为如图3所示的中空腔体结构，在外壳1的中空内腔中可以容纳驱动杆4、叶片5，在外壳1上分别形成进液口11、上出液口12和下出液口13，所述的进液口11、上出液口12、下出液口13分别与外壳1的中空内腔连通。需要说明的是：此处的“上”、“下”仅具有区分意义，而不意味着具有绝对位置关系一一对应。也就是说，所述的进液口11、上出液口12、下出液口13的相对位置是非固定的，例如，进液口11、上出液口12、下出液口13可按相邻管口的夹角为120度均匀分布，也可以是呈T形排列，也可以是将进液口11移到外壳1底部等；另外，也可减少管口数量而形成一进一出的两通阀，具备开关和流量控制功能；再者，所述的进液口11、上出液口12、下出液口13的使用方法也是非固定的，例如，可将上出液口12设为进液口，而进液口11、下出液口13则均设为出液口等。
所述驱动杆4的结构如图4所示，其一端形成力矩接收连接部41，另一端形成叶片连杆44，在力矩接收连接部41与叶片连杆44之间还分别形成滚道部42、动密封部43。所述的力矩接收连接部41优选采用由若干凸起环圆柱体分布而形成的花形结构，或者采用非圆柱形异形端等其他结构，用于接收动力机构输入的旋转驱动力矩。所述叶片5的结构如图5-图10所示，其外边轮廓可以为如图7所示的圆形结构，也可以为如图8所示的方形结构，在叶片5上形成叶片工作面51。所述连接支架7的结构如图12所示，在连接支架7上形成轴承孔71，所述的连接支架7通过若干连接螺钉8与外壳1之间形成固定连接结构。
所述的驱动杆4与外壳1之间形成相对转动的活动连接结构，所述的叶片5位于外壳1的中空腔内，所述的驱动杆4通过叶片连杆44与叶片5连接、且驱动叶片5相对于外壳1转动。通常，所述的叶片连杆44与驱动杆4主体部形成相互垂直结构，如图4所示，在叶片5上形成限位孔52，如图6、图10所示，以便叶片连杆44与限位孔52之间形成套接结构，如图2所示，使驱动杆4能够更好地带动叶片5相对于外壳1作旋转运动。所述叶片5上的叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间形成动密封结构；通常，所述的外壳1上形成中空圆柱腔结构，所述叶片5上的叶片工作面51优选采用圆弧面结构，以保证叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间动密封可靠性，如图13-图15所示。当驱动杆4带动叶片5旋转时，所述驱动杆4上的滚道部42与连接支架7上的轴承孔71之间配合并形成滑动摩擦，为驱动杆4的旋转运动提供支撑和定位。
上述的流体控制阀在工作时，通过动力机构作用于驱动杆4来使叶片5相对于外壳1转动或者停止。当叶片5相对于外壳1停止在如图13所示位置时，所述的下出液口13被叶片5关闭，所述的进液口11与上出液口12之间连通而形成流体介质的流通通道。当叶片5相对于外壳1停止在如图14所示位置时，所述的上出液口12被叶片5关闭，所述的进液口11与下出液口13之间连通而形成流体介质的流通通道。此即为流体控制阀对于流体介质的流向控制功能。当叶片5相对于外壳1停止在如图15所示位置时，所述的进液口11分别与上出液口12、下出液口13连通而形成流体介质的流通通道。此时，根据叶片5相对于外壳1的停止角度的不同，上出液口12、下出液口13的开口面积将相应发生改变(两者之间的开口面积负相关)，因此，处于流体控制阀内部的流体介质可以按照对应的开口面积比例从上出液口12、下出液口13同时流出。此即为流体控制阀对于流体介质的流量分配功能。
在叶片5相对于外壳1旋转过程中，为提高流体控制阀对于流体介质的流向控制精度和流量分配精度，可以在叶片5与外壳1之间增加设置定心轴2。具体地，如图1-图4所示，可以在驱动杆4的一端形成定心孔45，所述定心轴2的一端与外壳1固定连接、另一端插入定心孔45且与定心孔45之间形成间隙配合结构。通常，所述外壳1的中空腔底部形成凸起结构的定心底座14，所述定心轴2的一端与定心底座14之间形成固定连接结构。所述的定心轴2可以在外壳1注塑成型时嵌入，此时，该定心轴2上的嵌入段还可预先进行滚花、切槽等加工，以增加定心轴2与外壳1之间的接合强度；另外，所述的定心轴2也可以在外壳1成型后装配入定心底座14上，通过设置定心轴2，可实现驱动杆4的径向定位，进而有利于叶片5的径向定位，从而可以很好地防止叶片5因发生径向偏心而与外壳1的内腔孔壁之间发生摩擦损耗。
在流体控制阀工作过程中，为了有效地防止其内部的流体介质发生泄漏，如图1、图2所示，可以在连接支架7与外壳1之间增加设置油封6，所述油封6的结构如图11所示，在油封6上分别形成密封唇61和静密封部62，所述的密封唇61与驱动杆4上的动密封部43之间形成旋转动密封结构，所述的静密封部62与外壳1的内腔孔之间形成静密封结构。通常，在外壳1的内腔孔的入口端形成阶梯孔15，如图3所示，以便连接支架7与油封6之间的装配定位，所述油封6上的静密封部62与外壳1上的阶梯孔15之间以过盈配合方式形成静密封结构。当然，所述的油封6也可以过盈配合方式安装在连接支架7内，再在连接支架7与外壳1之间增加其它密封件达到同样效果。进一步地，所述油封6上的静密封部62最好是设计为环形波纹结构，如图11所示，不仅可使油封6能够更好地适应外壳1上的阶梯孔15尺寸公差大或高温后尺寸变化大等实际应用情形，以提高油封6的密封可靠性，而且还可减小油封6骨架的应力集中，从而增强了油封6的使用可靠性。所述的油封6可以采用O型圈，也可以采用星型圈等密封件。
如图1、图2所示，在叶片5与驱动杆4之间还可以增加设置弹性补偿件3，所述的弹性补偿件3优选采用压缩弹簧，还可以采用波簧，也可以采用弹性橡胶件。如图6、图7、图8、图10所示，在叶片5上设置限位孔52，所述的弹性补偿件3可通过限位孔52安装在叶片5与叶片连杆44之间。通过设置弹性补偿件3，可持续向叶片5施加向外扩张的预压推力，使叶片5上的叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间能够始终保持动密封结构，即使是在叶片5上的叶片工作面51或者是外壳1的中空腔孔壁出现微量磨损的情况下，通过弹性补偿件3也可以使得叶片5向外壳1的内腔孔壁方向前进以进行磨损补偿，从而使叶片5上的叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间能够始终保持动密封结构。其中，所述叶片连杆44的端部可以形成球面体结构，如图2、图4所示，在叶片5相对于外壳1旋转过程中，所述叶片连杆44端部的球头部既可以为弹性补偿件3提供限位功能，也可以为叶片5提供定心补偿功能，保证叶片5上的叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间形成的动密封结构的密封可靠性，从而有利于提高流体控制阀对于流体介质的流向控制精度和流量分配精度。
本发明通过叶片5与外壳1之间的相对转动而形成流体流道，利用流体控制阀内部存在的介质液压力来使得叶片5上的叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间形成动密封结构，其中的流体流道具有通流截面积大、流动行程短、截面变化平缓有序、无明显节流位置等优点，从而可以有效地降低流体介质的流动阻力，使流体介质流过流体控制阀后的压力损失得以减小，进而有效地减轻了流体介质在流过流体控制阀后的能量损失；并且，本发明可以取消掉传统流体控制阀结构中的辅助密封件，使流体控制阀的整体结构更简单，零部件数量更少，从而降低了流体控制阀的制造装配难度和生产成本，另外，在叶片5工作旋转时，无需克服各类辅助密封件所产生的额外摩擦阻力，叶片5上的叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间的贴合面不断改变，贴合表面也会持续存在介质进行润滑，从而可有效地减小摩擦阻力，并减轻工作磨损，使流体控制阀的驱动力矩需求得以降低。再者，由于叶片5上的叶片工作面51与外壳1的中空腔孔壁之间形成动密封结构，杂质难以进入到密封结构贴合面内，即便偶然进入杂质而使弹性补偿件3被压缩，叶片5相对于外壳1后退以进行让位，但是，当叶片5旋转到外壳1上的进液管口或者出液管口位置时，进入到密封结构贴合面内的杂质也会自然地掉落并排出，因此，本发明的抗杂质能力很强，有利于延长流体控制阀的工作寿命。
需要说明的是，以上是通过叶片5上的叶片工作面51密封住外壳1上的出液管口来实现流体控制阀的流向控制与流量分配功能，当然地，也可以采用叶片5上的叶片工作面51密封住外壳1上的进液管口来实现流体控制阀的流向控制与流量分配功能，只不过在此工况下，弹性补偿件3所提供的预紧力须大于进液管口介质压强对叶片5所产生的向内推力；如果叶片5的背面也存在介质液压，则弹性补偿件3还需要克服进液管口介质与叶片背面介质之间的压强差所产生的液压推力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种流体控制阀结构，其特征在于：包括外壳(1)、驱动杆(4)和叶片(5)，所述的外壳(1)为中空腔体结构，所述的驱动杆(4)与外壳(1)之间形成相对转动的活动连接结构，所述的叶片(5)位于外壳(1)的中空腔内、且通过驱动杆(4)相对于外壳(1)转动，所述叶片(5)上的叶片工作面(51)与外壳(1)的中空腔孔壁之间形成动密封结构。
2.根据权利要求1所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：所述的外壳(1)上形成中空圆柱腔结构，所述叶片(5)上的叶片工作面(51)为圆弧面结构。
3.根据权利要求1所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：所述驱动杆(4)上形成叶片连杆(44)，所述的叶片(5)上形成限位孔(52)，所述的叶片连杆(44)与限位孔(52)之间形成套接结构。
4.根据权利要求3所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：还包括弹性补偿件(3)，所述的弹性补偿件(3)通过限位孔(52)安装在叶片(5)与叶片连杆(44)之间。
5.根据权利要求4所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：所述的弹性补偿件(3)是压缩弹簧，或者是波簧，或者是弹性橡胶件。
6.根据权利要求3所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：所述叶片连杆(44)的端部形成球面体结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：还包括定心轴(2)，所述驱动杆(4)的一端形成定心孔(45)；所述定心轴(2)的一端与外壳(1)固定连接、另一端与定心孔(45)之间形成间隙配合结构。
8.根据权利要求7所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：所述外壳(1)的中空腔底部形成凸起结构的定心底座(14)，所述定心轴(2)的一端与定心底座(14)之间形成固定连接结构。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：还包括油封(6)，所述油封(6)上的密封唇(61)与驱动杆(4)上的动密封部(43)之间形成旋转动密封结构，所述油封(6)上的静密封部(62)与外壳(1)的内腔孔之间形成静密封结构。
10.根据权利要求9所述的一种流体控制阀结构，其特征在于：所述油封(6)上的静密封部(62)为环形波纹结构。
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