CN110552776B - 具有一体成型壳体、恒温阀及阀座的温度调节器 - Google Patents

Abstract

一种流体温度调节器包括一体成型的壳体，所述壳体包括调节器进口、出口、旁路出口以及多个阀室开口，与相应阀室对齐。阀座可移除地设置在阀室开口内，以将恒温阀置于所述阀室内。每个阀座包括至少一个壁，所述至少一个壁具有至少一个座出口开口和座旁路出口开口。经过所述调节器的第一调节器流动路径和第二调节器流动路径限定为经过所述调节器入口到达所述调节器旁路出口或调节器出口，这取决于恒温阀分别设置为第一构造还是第二构造。

Description

具有一体成型壳体、恒温阀及阀座的温度调节器

技术领域

本发明总体上涉及流体温度调节器，并且更具体地，涉及一种具有带恒温阀的一体成型壳体的温度调节器。

背景技术

使用蜡元件恒温阀的流体温度调节器通常由两个壳体组成，恒温阀位于大型机械内部的壳体内。这使得对恒温阀进行维修或更换需要分离两个壳体。接触恒温阀通常需要将温度调节器从管道线路移除以分离壳体，这增加了维修恒温阀的难度(特别是在现场)，同时增加了相关成本和损坏恒温阀、壳体以及管道线路的流体连接件的可能性。此外，由于两个主壳体通常是铸铁或青铜制成的，所以壳体的制造会大大增加壳体的成本，并因此大大增加温度调节器的成本。

美国专利6,471,133公开了一种组合式散热器及恒温器组件。该装置包括位于壳体内的调温器机芯组件，其邻近机动车辆中的冷却系统的散热器。

发明内容

在一个方面，本发明描述一种用于机器的流体温度调节器。该流体温度调节器包括一体成型的壳体，所述壳体包括温度调节器进口、温度调节器出口、温度调节器旁路出口、多个阀室开口以及多个阀室。该流体温度调节器还包括至少一个恒温阀座，所述至少一个恒温阀座可移除地设置在所述多个阀室开口中的至少一个内并且至少部分地位于所述多个阀室中的至少一个内。所述恒温阀座包括限定至少一个通道以及通入所述通道的座进口的至少一个壁。所述壁还包括至少一个座出口开口和至少一个座旁路出口开口。该流体温度调节器还包括多个恒温阀，所述多个恒温阀的数量等于所述多个阀室的数量。所述多个恒温阀中的每一个包括第一构造和第二构造。所述多个恒温阀中的至少一个设置为穿过所述座进口开口并且至少部分地位于所述至少一个恒温阀座的至少一个通道内，所述至少一个恒温阀座至少部分地位于所述多个阀室中的至少一个内。经过所述温度调节器的第一温度调节器流动路径限定为经过所述温度调节器进口、设置为所述第一构造的所述多个恒温阀中的至少一个、所述座旁路出口开口以及所述温度调节器旁路出口。经过所述温度调节器的第二温度调节器流动路径限定为经过所述温度调节器进口、设置为所述第二构造的所述多个恒温阀中的至少一个、所述座出口开口以及所述温度调节器出口。

在更具体的方面，本发明描述一种恒温阀座，该恒温阀座适于容纳蜡恒温阀并且位于温度调节器的壳体内。该恒温阀座包括杯形密封壁以及限定通道及通入所述通道的座进口的壁，所述座进口开口的大小设置为容纳所述蜡恒温阀。所述密封壁包括大致圆柱形侧壁和基部。直立中心柱从所述基部向外延伸使得能够在所述大致圆柱形侧壁内触及所述柱。所述至少一个壁自所述基部向与所述柱和所述大致圆柱形侧壁相反的方向延伸。所述至少一个壁包括至少一个座出口开口和至少一个座旁路出口开口。凸缘自所述大致圆柱形侧壁向与所述基部相反的方向延伸。

附图说明

图1是包括根据本发明教导的温度调节器的机器的示意图。

图2是根据本发明教导的温度调节器及示例性相关连接件的等距视图。

图3是图2中的温度调节器的截面图。

图4是图2-3中的温度调节器的处于完全关闭构造的恒温器及座的放大截面图。

图5是图2-4中的温度调节器的处于部分打开构造的恒温器及座的放大截面图。

图6是图2-5中的温度调节器的处于完全打开构造的恒温器及座的放大截面图。

图7是根据本发明教导的温度调节器的替代实施方式的截面图。

具体实施方式

本发明涉及一种温度调节器20，其具有一体成型壳体22、多个恒温阀24以及至少一个恒温阀座26，用于机器30的发动机28中的冷却系统27，如图1及其余附图所示。例如，如图1所示，机器30可以可选地包括多个操纵机构32。尽管结合卡车示出了该装置，但是在此公开的装置在各种其它类型的机器中也具有普遍适用性。术语“机器”可以指执行与诸如采矿、建筑、耕作、运输等工业或本领域已知的任何其它工业相关的某种类型操作的任何机器。例如，该机器可以是运土机，诸如轮式装载机、挖掘机、自卸车、反铲挖土机、自动平地机、物料搬运机等。此外，机具可以连接到该机器。这些工具可用于包括例如装载、压实、起重、刷洗的各种任务，并且这些工具包括例如铲斗、压实机、叉形起重装置、刷子、抓斗、切割器、剪刀、刀片、破碎机/锤、螺旋钻等。作为进一步的示例，

该发动机还可用于驱动工业设备，诸如：用于电力的发电机、用于气体压缩的压缩机、用于船舶推进的齿轮箱或推进器、用于钻井的转台、或机械或电力驱动机车。该温度调节器还可用于控制工业过程的流体温度，无论是否与发动机相关。

参照图2-3，温度调节器20包括壳体22，壳体22包括温度调节器进口36、温度调节器出口38以及温度调节器旁路出口40。尽管没有具体示出，但是可以设置进口连接件、出口连接件以及旁路出口连接件，以分别将温度调节器进口36、温度调节器出口38以及温度调节器旁路出口40流体联接到冷却系统27。

壳体22可包括一个或多个附接结构，壳体可通过该附接结构进一步安装到发动机28、机架或机器30的其它结构上。在所示实施方式中，设置多个凸台41以用于容纳联接螺栓43。壳体22可以进一步包括通风结构45，温度调节器20的内部可以通过该通风结构选择性地通风。

如图3所示，壳体22包括多个通道。更具体地，壳体22包括温度调节器进口通道42、温度调节器出口通道46以及温度调节器旁路出口通道44，温度调节器进口通道42设置为与温度调节器进口36流体配合，温度调节器出口通道46与温度调节器出口38流体配合，温度调节器旁路出口通道44与温度调节器旁路出口40流体配合。

壳体22还包括多个阀室48，阀室48将温度调节器进口通道42流体连接至温度调节器旁路出口通道44和温度调节器出口通道46。多个恒温阀24至少部分地设置在相应的阀室48内。恒温阀24的数量等于壳体22中的阀室48的数量。本领域技术人员将理解，取决于恒温阀24的部件位置，恒温阀24控制流体从温度调节器进口36及温度调节器进口通道42向温度调节器出口通道46及温度调节器出口38和/或温度调节器旁路出口通道44及温度调节器旁路出口40流动。

根据本发明的教导，壳体22一体成型，并且包括多个阀室开口52，阀室开口52延伸穿过壳体22的外表面54。阀室开口52设置成与多个阀室48对齐。这样，经由阀室开口52插入的恒温阀24可以置于一体成型壳体22内的一个阀室48内。

壳体22可以通过任何适当的方法形成。例如，壳体22可以由铸铁或某种其它金属组合制成。另外，可以对壳体22进行机加工。

根据本发明的进一步教导，并且为了适当地将恒温阀24置于阀室48内，至少一个恒温阀座26可移除地设置在多个阀室开口52中的至少一个内并且至少部分地位于多个阀室48中的至少一个内。恒温阀座26包括至少一个密封壁51，当密封壁51设置为穿过阀室开口52并进入相关联的阀室48时，密封壁51密封壳体22中的相关阀室开口52。

在图4-6所示的实施方式中，当至少一个密封壁51可拆卸地设置为穿过壳体22中的阀室开口52时，至少一个密封壁51是向壳体22外部开口的杯形结构。该至少一个密封壁51包括大致圆柱形侧壁53和基部55。直立中心柱57自基部55向外延伸使得可从壳体22的外部触及柱57。

如图4-6所示，恒温阀座26还包括至少一个壁56，至少一个壁56限定至少一个通道58和通入该通道的座进口60。至少一个壁56还包括至少一个座出口开口64和至少一个座旁路出口开口62。在所示实施方式中，至少一个壁56自基部55向与柱57相反的方向延伸，并且与大致圆柱形侧壁53同轴。当恒温阀座26的壁56至少部分地设置在壳体22的阀室48中的相应一个内时，座进口60与温度调节器进口通道42流体连接，而至少一个座出口开口64与温度调节器出口通道46流体连接，并且座旁路出口开口62与温度调节器旁路出口通道44流体连接。

恒温阀24至少部分地设置在每个阀室48内。在至少一个这样的设置中，恒温阀24至少部分地设置在恒温阀座26的至少一个通道58内，该通道58又至少部分地设置在至少一个阀室48内。以这种方式，每个恒温阀24的操作控制流体从温度调节器进口通道42向至少一个座出口开口64及温度调节器出口通道46和/或座旁路出口开口62及温度调节器旁路出口通道44流动的方向。因此，当恒温阀24设置在恒温阀座26内时，温度调节器进口通道42与温度调节器出口通道46和/或温度调节器旁路出口通道44之间的流体流动由恒温阀24的部件的位置确定。

本领域技术人员将理解恒温阀24的结构和操作。根据至少一个实施方式，至少一个恒温阀24是蜡恒温阀，其操作将被本领域技术人员理解。

所示恒温阀24的进一步描述仅作为示例提供。参考图4-6，多个恒温阀24中的每一个包括设置在致动器66内的传感元件(不可见)。在所示的恒温阀24中，致动器66是类似活塞的结构，包含在致动器66内的传感元件膨胀使活塞的杆相对于筒体延伸。恒温阀24还包括恒温阀壳体组件68。恒温阀壳体组件68包括可以彼此相对运动的第一恒温阀壳体部分70和第二恒温阀壳体部分72。在该实施方式中，第一恒温阀壳体部分70具有设置在座进口60内的环状结构，凸缘沿着通道58的壁56的端面设置。第一恒温阀壳体部分70限定恒温阀进口74。第二恒温阀壳体部分72具有大致管状结构。致动器66的筒体联接到第一恒温阀壳体部分70，同时致动器66的杆联接到第二恒温阀壳体部分72，从而致动器66延伸使第一恒温阀壳体部分70和第二恒温阀壳体部分72之间相对运动。恒温阀壳体组件68在第二恒温阀壳体部分72邻近第一恒温阀壳体部分70时限定恒温阀出口78，并且在第二恒温阀壳体部分72不邻近第一恒温阀壳体部分70时限定恒温阀旁路出口76。这样，第一恒温阀壳体部分70和第二恒温阀壳体部分72的相对位置限定了经过恒温阀24的流体在恒温阀进口74与恒温阀出口78和/或恒温阀旁路出口76之间的流动。

恒温阀24包括至少第一构造和第二构造。图4所示的第一构造是完全关闭构造，其中经过恒温阀进口74进入恒温阀壳体组件68的流体被引导至恒温阀旁路出口76。图6所示的第二构造是完全打开构造，其中经过恒温阀进口74进入恒温阀壳体组件68的流体被引导至恒温阀出口78。图5示出了部分打开构造，其中经过恒温阀进口74进入恒温阀壳体组件68的流体被引导到恒温阀旁路出口76和恒温阀出口78。

第一温度调节器流动路径限定为经过温度调节器进口36、设置为第一构造的恒温阀24以及温度调节器旁路出口40；第二温度调节器流动路径限定为经过温度调节器进口36、设置为第二构造的恒温阀24以及温度调节器出口38。更具体地，当恒温阀24设置为第一构造(即图4所示的完全关闭位置)时，所有从温度调节器进口通道42通过恒温阀进口74进入恒温阀24的流动都经过恒温阀24被引导至恒温阀旁路出口76及座旁路出口开口62到达温度调节器旁路出口通道44。相反地，当恒温阀24设置为第二构造(即图6所示的完全打开位置)时，所有从温度调节器进口通道42通过恒温阀进口74进入恒温阀24的流动都经过恒温阀24被引导至恒温阀出口78及座出口开口64到达温度调节器出口通道46。

当恒温阀24处于图5所示的部分打开位置时，所有从温度调节器进口通道42通过恒温阀进口74进入恒温阀24的流动经过恒温阀24被引导至恒温阀旁路出口76及座旁路出口开口62到达温度调节器旁路出口通道44，同时被引导至恒温阀出口78及座出口开口64到达温度调节器出口通道46。这种组合流动可能发生在例如恒温阀24正在从第一构造转换到第二构造时，反之亦然。

在示例性应用中，当恒温阀24关闭时，即，设置为图4所示的第一构造时，经过温度调节器20的流体被引导通过温度调节器旁路出口通道44和温度调节器旁路出口40流到发动机28，从而使流体能够升温。随着温度调节器20中循环的流体温度升高，传感元件激发致动器66，使得第二恒温阀壳体部分72逐渐移动到图5中的相对位置并继续移动到图6所示的位置。当第二恒温阀壳体部分72移动到图5所示的部分打开位置时，经过温度调节器20的流体被引导通过温度调节器旁路出口通道44和温度调节器旁路出口40流向发动机28，同时通过温度调节器出口通道46和温度调节器出口38流向流体冷却结构，例如散热器(未示出)。根据流体的温度，致动器66可以继续将第二恒温阀壳体部分72移动到图6的相对位置，将流过恒温阀24的所有流体引导至温度调节器出口通道46及温度调节器出口38到达流体冷却结构。

类似地，随着温度调节器20中循环的流体温度降低，传感元件激发致动器66，使得第二恒温阀壳体部分72从图6所示的相对位置朝向图5的相对位置逐渐移动，并且根据流动流体的温度，可能移动到图4所示的位置。当第二恒温阀壳体部分72移动到图5所示的部分打开位置时，经过温度调节器20的流体再次被引导通过温度调节器旁路出口通道44和温度调节器旁路出口40流向发动机28，同时通过温度调节器出口通道46和温度调节器出口38流向流体冷却结构。

因此，当恒温阀24中的至少一个设置为第一构造时，经过温度调节器20的第一温度调节器流动路径限定为经过温度调节器进口36、设置为第一构造的多个恒温阀24中的至少一个、座旁路出口开口62以及温度调节器旁路出口40。相反地，当恒温阀24中的至少一个设置为第二构造时，经过温度调节器20的第二温度调节器流动路径限定为经过温度调节器入口36、设置为第二构造的多个恒温阀24中的至少一个、座出口开口64以及温度调节器出口38。

为了将恒温阀座26可拆卸地联接到壳体22，恒温阀座26和壳体22分别包括接合结构80、82。接合结构80、82可以是允许将恒温阀座26可拆卸地联接到壳体22的任何合适的设计。如图2-3所示，恒温阀座26的接合结构80可以包括例如具有一个或多个通孔86的一个或多个凸缘84，而壳体22的接合结构可以包括一个或多个孔，如本领域技术人员所理解的。这样，凸缘84可沿着壳体22的外表面54设置，以限制恒温阀座26的壁56及相关联的恒温阀24可设置在壳体22的阀室48内的深度。恒温阀座26的接合结构80还可以包括一个或多个紧固件90，所述紧固件90穿过凸缘的通孔86置于壳体22的孔88中，以将恒温阀座26可拆卸地联接到壳体22。尽管在图中不可见，但本领域技术人员将理解，紧固件90和孔88可包括例如配合螺纹。

还应当理解，接合结构80、82可以具有替代的设计。例如，恒温阀座26的壁56的外周表面的一部分以及壳体22的相邻设置的部分可以包括配合螺纹。作为进一步的示例，支架(未示出)可以设置在恒温阀座26的凸缘84或上表面上以及壳体22的外表面54上；在这种设置中，支架被固定到壳体22。可以使用其它接合结构80、82。

在图2-3的实施方式中，单独的恒温阀座26的数量和阀室开口52的数量均等于阀室48的数量，该特定实施方式包括八个单独的恒温阀座26和八个阀室开口52。然而，应当理解，恒温阀座的数量可以少于阀室的数量。例如，恒温阀座100的数量可以少于壳体103的阀室102的数量，仅作为示例在图7中示出，其中提供了具有用于容纳紧固件105的多个通孔的单个凸缘104。在图7的实施方式中，恒温阀座100包括两个壁106，每个壁106包括通道108。两个恒温阀110分别设置在通道108中。在使用期间，单个恒温阀座100可从相关联的阀室开口112移除来接触两个恒温阀110。尽管图7的恒温阀座100各自包括一对壁106，壁106包括用于容纳相应恒温阀110并设置为穿过壳体103中的相应阀室开口112的相应通道108，本领域技术人员将理解，恒温阀座可包括更多数量的壁，这些壁包括用于容纳相应恒温阀并设置为穿过壳体中的相应阀室开口112的相应通道。例如，单个恒温阀座可包括三个、四个或更多个壁，这些壁包括用于容纳相应恒温阀并设置为穿过壳体中的相应阀室开口的相应通道。

虽然该装置被详细描述为出口控制，即，控制从发动机出来的冷却剂的温度，但是本领域技术人员将理解，温度调节器可以用作入口控制。也就是说，温度调节器可以用于调节进入发动机的冷却剂的装置中。在这种装置中，例如，温度调节器可以接到系统中以将热流体流动到温度调节器旁路出口40，并且来自散热器或其它源的冷流体可以被提供给温度调节器出口38；然后调节过的冷却剂将流动到温度调节器入口通道42并继续流动到温度调节器入口36。在这种装置中，第一温度调节器流动路径和第二温度调节器流动路径将如上所述，但是将在与上述相反的方向上流动经过流动路径。

工业实用性

本发明可应用于温度调节器、流体温度控制系统以及包括这种流体控制系统的机器。温度调节器20构造成一体成型壳体22，一体成型壳体22具有插入到一体成型壳体22中的恒温阀座26。恒温阀座26使恒温阀24置于壳体22的阀室48内，以提供流体流动控制通道并密封壳体22。

因此，所公开的装置可以提供优于现有两部分外壳设计的制造优点。所公开的装置简化了壳体的铸造和/或机加工。因此，所公开的装置可以降低壳体的成本。

所公开的装置可以简化恒温阀的维修并节省相关费用。可通过移除相关联的恒温阀座来维护和接触恒温阀。维护一个或多个恒温阀可以无需将温度调节器壳体从流体控制系统的管道线路中移除。这些特征中的任一个或两者可以减少维护温度调节器难度和/或时间。因此，所公开的装置可以降低与所公开的装置的一个或多个恒温阀的维护相关的成本。

应当理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，可以设想，本发明的其它实施方案可在细节上不同于前述示例。对本发明或其示例的全部引用旨在参考在该点讨论的特定示例，而不旨在暗示对本发明范围进行任何更一般的限制。所有关于某些特征的区别和贬低的语言旨在表示这些特征并不是优选的，但除非另有指示，否则不完全将其从本公开的范围中排除。

除非本文另有说明，否则本文中列举的数值范围仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独值并入本说明书中，如同其在本文中单独列举一样。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，本文所述的所有方法可以任何合适的顺序进行。

除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，在描述本发明的上下文中，使用的术语“一”和“一个”以及“该”和“至少一个”以及类似指示应被解释为涵盖单数和复数两者。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则使用的术语“至少一个”，随后是一个或多个项目的列表(例如，“A和B中的至少一个”)，应被解释为意指选自所列出的项目中的一个(A或B)或所列出的项目中的两个或更多个的任何组合(A和B)。

因此，本公开包括如适用法律所允许的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素在其所有可能变化形式中的任何组合。

Claims (9)

1.一种用于机器的流体温度调节器，所述流体温度调节器包括：

一体成型的壳体，其包括

温度调节器进口，

温度调节器出口，

温度调节器旁路出口，

多个阀室，以及

多个阀室开口，

至少一个恒温阀座，所述至少一个恒温阀座设置在所述多个阀室开口中的至少一个内并且至少部分地位于所述多个阀室中的至少一个内，所述恒温阀座包括限定至少一个通道及通入所述通道的座进口的至少一个壁，所述壁还包括至少一个座出口开口和至少一个座旁路出口开口，

多个恒温阀，所述多个恒温阀的数量等于所述多个阀室的数量，所述多个恒温阀中的每一个被设置成能以第一构造和第二构造中的每一个运行，所述多个恒温阀中的至少一个设置为穿过所述座进口并且至少部分地位于所述至少一个恒温阀座的至少一个通道内，所述至少一个恒温阀座至少部分地位于所述多个阀室中的至少一个内，使得多个恒温阀中的每一个和至少一个恒温阀座能穿过多个阀室开口中的至少一个从多个阀室中的至少一个被移除，

其中，经过所述温度调节器的第一温度调节器流动路径限定为经过所述温度调节器进口、设置为所述第一构造的所述多个恒温阀中的至少一个、所述座旁路出口开口以及所述温度调节器旁路出口，并且

其中，经过所述温度调节器的第二温度调节器流动路径限定为经过所述温度调节器进口、设置为所述第二构造的所述多个恒温阀中的至少一个、所述座出口开口以及所述温度调节器出口。

2.如权利要求1所述的流体温度调节器，包括多个恒温阀座，所述多个恒温阀座的数量等于所述多个恒温阀的数量，所述多个恒温阀分别设置在所述多个恒温阀座内，所述多个恒温阀座可移除地设置为分别至少部分地位于所述多个阀室内，每个恒温阀座包括限定至少一个通道及通入所述通道的座进口的至少一个壁，所述多个恒温阀座中的每一个的至少一个壁还包括至少一个座出口开口和至少一个座旁路出口开口。

3.如权利要求1所述的流体温度调节器，还包括至少一个紧固件，所述紧固件设置为将所述至少一个恒温阀座可移除地联接到所述壳体。

4.如权利要求3所述的流体温度调节器，其中，所述壳体包括外表面，并且所述至少一个恒温阀座包括至少一个凸缘，所述至少一个凸缘沿所述壳体的外表面设置并且邻近所述阀室开口中的至少一个。

5.如权利要求1所述的流体温度调节器，其中，所述至少一个恒温阀座可移除地设置在所述多个阀室开口中的至少两个内并且至少部分地位于所述多个阀室中的至少两个内，所述恒温阀座包括限定至少两个通道的至少两个壁，所述至少两个壁中的每一个包括通入相应的所述通道的座进口、至少一个座出口开口以及至少一个座旁路出口开口，其中所述至少两个壁设置为穿过对应的座进口并且至少部分地位于相关联的所述通道内。

6.如权利要求1所述的流体温度调节器，其中，所述至少一个恒温阀为蜡恒温阀。

7.如权利要求1所述的流体温度调节器，其中所述多个阀室包括至少八个阀室，所述多个阀室开口包括至少八个阀室开口，所述至少一个恒温阀座包括至少八个恒温阀座，所述至少八个恒温阀座可移除地设置在所述至少八个阀室开口内并且至少部分地位于所述至少八个阀室内，所述恒温阀座中的每一个包括限定至少一个通道、通入所述通道的座进口开口、至少一个座出口开口以及至少一个座旁路出口开口的至少一个壁，所述多个恒温阀包括至少八个恒温阀，所述八个恒温阀中的每一个包括所述第一构造和所述第二构造，所述八个恒温阀中的每一个设置为穿过所述八个座进口开口中的相应一个并且至少部分地位于所述八个通道中的相应一个内。

8.如权利要求7所述的流体温度调节器，其中，

经过所述温度调节器的所述第一温度调节器流动路径限定为经过所述温度调节器进口、设置为所述第一构造的所述多个恒温阀中的至少两个、与所述多个恒温阀中的至少两个相关联的相应的座旁路出口开口、以及所述温度调节器旁路出口，并且

经过所述温度调节器的所述第二温度调节器流动路径限定为经过所述温度调节器进口、设置为所述第二构造的所述多个恒温阀中的至少两个、与所述多个恒温阀中的至少两个相关联的相应的座出口开口、以及所述温度调节器出口。

9.如权利要求1所述的流体温度调节器，其中，所述至少一个恒温阀座还包括至少一个密封壁，所述至少一个密封壁包括大致圆柱形侧壁和基部，所述至少一个恒温阀座包括直立中心柱，所述柱自所述基部向外延伸使得能够从所述壳体的外部触及所述柱。

Images