CN110762247B - 一种流体控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体控制阀，包括阀体、热动元件和弹簧，所述阀体内形成有腔室，所述流体控制阀还包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道与所述腔室连通，所述腔室所对应内壁在所述第二通道与所述腔室连接处形成有第一阀座部，所述腔室所对应内壁在所述第三通道与所述腔室连接处形成有第二阀座部，所述热动元件包括本体与阀杆，所述阀杆位于所述本体外的一端与所述阀体抵接，所述流体控制阀还包括第一阀芯，所述第一阀芯包括周壁部，所述第一阀座部与所述周壁部之间滑动配合，所述第一阀芯与所述本体固定或者一体结构。在汽车冷却系统中设置上述流体控制阀，能够实现切换流体流向的功能。

Description

一种流体控制阀

技术领域

本发明涉及流体控制技术领域，具体涉及一种流体控制阀。

背景技术

在新能源汽车的冷却系统或者发动机冷却系统中，冷却液流路的切换常采用电子三通水阀或者多个电磁水阀，其结构上较为复杂，且成本较高。

发明内容

本发明提供一种新的流体控制阀，包括阀体、热动元件和弹簧，所述阀体内形成有腔室，所述流体控制阀还包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道与所述腔室连通，所述腔室所对应内壁在所述第二通道与所述腔室连接处形成有第一阀座部，所述腔室所对应内壁在所述第三通道与所述腔室连接处形成有第二阀座部，所述热动元件包括本体与阀杆，所述阀杆位于所述本体外的一端与所述阀体抵接，所述流体控制阀还包括第一阀芯，所述第一阀芯包括周壁部，所述第一阀座部与所述周壁部之间滑动配合，所述第一阀芯与所述本体固定或者一体结构；

所述流体控制阀还包括第二阀芯，所述第二阀芯与所述本体固定或者一体结构，所述弹簧的一端与所述热动元件相抵接或者间接抵接，所述弹簧的另一端与所述第二阀座部相抵接，所述第二阀芯包括柱状的主体部，当所述第一阀芯覆盖所述第一阀座部时，所述腔室与所述第二通道不连通，所述第一通道通过所述腔室与所述第三通道连通，当所述主体部与所述第二阀座部接触时，所述腔室与所述第三通道不连通，所述第一通道通过所述腔室与所述第二通道连通。

所述第一阀芯还包括设置在所述周壁部一端的端面部，所述周壁部的相对另一端设置有第一开口部，所述周壁部还形成有第二开口部，所述第一通道通过所述第二开口部与所述腔室一直连通；

所述周壁部还设置有凹槽，所述凹槽从所述第一开口部的端面沿着轴向延伸，所述腔室对应的内壁在与所述凹槽所对应的部位设置有凸部，所述凹槽与所述凸部滑动配合，当所述第一阀芯与所述阀体相抵接时，所述凹槽远离所述第一开口部的一端与所述凸部之间的距离大于所述第一阀芯向下的最大行程，或者所述凹槽远离所述第一开口部的一端与所述凸部之间的距离大于等于所述第二阀芯向下到所述腔室与所述第三通道不连通时的最小行程。

所述端面部中心处或者中心处附近设置有第一通孔，所述热动元件在本体一端的端面中心处或者中心处附近设置有第一凸台，所述第一凸台从所述端面部的内侧穿过所述第一通孔，所述第一凸台与所述第一通孔间隙配合或者过盈配合，所述第一凸台还设置有第一环形凹槽，所述流体控制阀还包括挡圈，所述挡圈与所述第一环形凹槽配合，所述端面部的内侧与所述本体相抵接，所述端面部的外侧与所述挡圈相抵接。

所述主体部包括大径部、小径部和至少一个杆状部，所述小径部位于所述大径部和杆状部之间，所述小径部和杆状部与所述第二阀座部所对应的内壁滑动配合，所述大径部在其中心处或中心处附近还开设有第二通孔；所述热动元件在所述本体远离所述阀杆的一端的端面中心处或者中心处附近设置有第二凸台，所述第二凸台穿过所述第二通孔，所述第二凸台与所述第二通孔间隙配合或者过盈配合。

所述阀体包括第一阀体和第二阀体，所述第一阀体与所述第二阀体固定连接且连接处密封设置，所述第一阀体包括第一接口部、第二接口部和连接部，所述第一接口部设置有所述第一通道，所述第二接口部设置有所述第二通道，所述第二阀体包括第三接口部和接头部，所述第三接口部设置有所述第三通道，所述接头部伸入所述连接部，所述流体控制阀还包括卡簧，所述接头部通过所述卡簧与所述连接部固定连接。

所述第一阀体还包括台阶部，所述台阶部位于所述第一接口部和所述第二接口部之间，所述台阶部包括盲孔部和第一肩部，所述阀杆的一端伸入所述盲孔部，并与所述盲孔部相抵接，所述第一肩部可与所述端面部相抵接，当所述第一肩部与所述端面部相抵接时，所述腔室与所述第二通道不连通，所述腔室与所述第三通道连通。

所述连接部包括连接部大径部和连接部小径部，所述连接部在所述连接部大径部和所述连接部小径部的连接处形成有第二肩部，所述接头部包括接头部大径部和接头部小径部，所述接头部小径部与所述连接部小径部间隙配合，所述接头部大径部与所述连接部大径部间隙配合，所述接头部大径部与所述第二肩部相抵接。

所述弹簧套设于所述小径部，所述弹簧的一端与所述大径部相抵接，另一端与所述第二阀座部相抵接。

所述连接部大径部的圆周面部设置有多个通孔，所述接头部大径部还设置有第二环形凹槽，所述卡簧穿过所述连接部大径部的通孔，并与所述第二环形凹槽配合。

所述连接部大径部的内周面部设置有第一平面部，或者所述连接部大径部的内周面部至少一部分设置成平面状结构，所述接头部大径部的圆周面部与所述第一平面部对应设置有第二平面部，所述第一平面部与所述第二平面部相配合；

所述接头部小径部设置有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽设置有密封圈，所述第一阀体和所述第二阀体由塑料材料制备，且通过注塑工艺一体成型。

该流体控制阀通过在阀体内设置热动元件，可选择使得腔室与第二通道或者第三通道连通，在汽车冷却系统中设置上述流体控制阀，能够实现切换流体流向的功能，且其结构相对简单，成本相对较低。

附图说明

图1为本发明的实施方式的流体控制阀的立体示意图；

图2为图1所示流体控制阀处于第一工作状态下的剖面示意图；

图3为图1所示流体控制阀中第一阀芯的立体示意图；

图4为图1所示流体控制阀中第一阀芯另一视角的立体示意图；

图5为图1所示流体控制阀中挡圈的立体示意图；

图6为图1所示流体控制阀中第二阀体的立体示意图；

图7为图1所示流体控制阀处于第一工作状态下的剖面示意图；

图8为图1所示流体控制阀中第二阀芯的立体示意图；

图9为图1所示流体控制阀处于第二工作状态下的剖面示意图；

图10为图1所示流体控制阀中卡簧的立体示意图；

图11为图1所示流体控制阀中第一阀体的立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式作详细的说明。

本发明的实施方式如图1至图11所示，本实施方式的流体控制阀包括阀体10、热动元件3、第一阀芯4、第二阀芯5和弹簧6。阀体10可以包括第一阀体1和第二阀体2，第一阀体1与第二阀体2固定连接且连接处密封设置。阀体10还设置有腔室15，腔室15可以形成于第一阀体1的一部分和第二阀体2的一部分之间。

这里应当说明，第一阀芯4、第二阀芯5可以是热动元件3的一部分，或者阀芯(第一阀芯4、第二阀芯4)与热动元件3固定后为一个组件。

如图2所示，第一阀体1包括第一接口部27、第二接口部28和连接部9，第一接口部27设置有第一通道7，第二接口部28设置有第二通道8，第一通道7可以是与腔室15一直连通，第二通道8可与腔室15连通，且第二通道8可通过腔室15与第一通道7连通。

腔室15对应的第一阀体1的一部分形成有台阶部20，在本实施方式中，台阶部20位于第一接口部27和第二接口部28之间，台阶部20包括盲孔部21和第一肩部22，热动元件3的一端伸入盲孔部21，第一阀芯4的一端可与第一肩部22相抵接。这里应当说明，第一阀体1和第二阀体2可以由塑料材料制备，且可以通过注塑工艺一体成型。

连接部9包括连接部大径部91和连接部小径部92，连接部9在连接部大径部91和连接部小径部92的连接处形成有第二肩部93，第二肩部93位于连接部9内。

如图2所示，第二阀体2包括第三接口部29和接头部12，第三接口部29设置有第三通道11，腔室15部分形成于接头部12内，第三通道11可与腔室15连通。接头部12包括接头部大径部14和接头部小径部16，接头部12伸入连接部9，接头部小径部16与连接部小径部92间隙配合，接头部大径部14与连接部大径部91间隙配合，接头部大径部14与第二肩部93相抵接。

如图2所示，热动元件3包括本体31和阀杆32，热动元件3填充有热敏物质，阀杆32的一端伸入本体31，另一端伸入盲孔部21，并与盲孔部21相抵接，从而实现阀杆32的限位。热敏物质能够随着温度的变化而产生体积变化，由于阀杆32限位，从而能够促使本体31相对阀杆32运动。

热动元件3在本体31一端的端面中心处或者中心处附近设置有圆柱形的第一凸台33，在本体31的相对另一端的端面中心处或者中心处附近设置有圆柱形的第二凸台34，第一凸台33和第二凸台34与本体31固定连接，或者第一凸台33和第二凸台34与本体31为一体结构。

如图3和图4所示，第一阀芯4包括具有一定弧度的周壁部41和设置在周壁部41一端的端面部42，周壁部41的相对另一端设置有第一开口部46，在本实施方式中，周壁部41为敞开设置，形成有第二开口部47，使得第一通道7通过第二开口部47与腔室15一直连通，第一通道7可通过第一开口部46、第二开口部47和腔室15与第三通道11连通。

这里应当说明，周壁部41的弧度和直径大小由通道直径决定，这里不作具体限定。这里还应当说明，周壁部41也可以设置为封闭状，且此时周壁部41朝向第一通道7侧与腔室15保持一定距离，从而使第一通道7可通过腔室15与第三通道11连通，在该方案中可以使周壁部4为非圆管状结构或者腔室15所对应内壁为非圆管状结构。而本实施例中，通过周壁部开设第二开口部47，一方面第一阀芯结构简单，加工方便，而且周壁部具有导向作用，第一阀芯相对较为稳定，不容易发生偏移。

在端面部42中心处或者中心处附近设置有贯穿端面部42的第一通孔43，第一凸台33从端面部42的内侧穿过第一通孔43，第一凸台33与第一通孔43间隙配合或者过盈配合。

本体31至少部分容置于第一阀芯4内，本体31至少部分被周壁部41包围。第一凸台33还设置有第一环形凹槽35，如图5所示，流体控制阀还包括挡圈36，挡圈36与第一环形凹槽35配合，端面部42的内侧与本体31相抵接，端面部42的外侧与挡圈36相抵接，从而实现热动元件3与第一阀芯4的固定。这里应当说明，通过设置第二开口部47，还能够实现热动元件3与第一阀芯4的装配相对简单，操作较为方便。

如图2所示，第一阀芯4位于腔室15，腔室15所对应内壁在第二通道8与腔室15连接处形成有第一阀座部81，周壁部41与第一阀座部81滑动配合，这里应当说明，第一阀座部81与周壁部41之间滑动配合能够实现通过周壁部41截止腔室15与第二通道8之间的连通，而本实施例这种方式对于第一阀芯4的加工较为简单。当第一阀芯4与第一肩部22抵接时，周壁部41完全覆盖第一阀座部81，周壁部41能够截断第二通道8，使得第二通道8与腔室15不连通。

如图3所示，周壁部41还设置有向内凹陷的长条状凹槽44，凹槽44从周壁部41的第一开口部46的端面沿着轴向延伸，如图6所示，接头部12的内壁在与凹槽44所对应的部位设置有长条状的凸部45，凹槽44与凸部45滑动配合，通过凹槽44与凸部45的配合，可以起到对第一阀芯4的限位作用，防止第一阀芯4发生周向转动，能够防止第一阀芯4被压力过大的流体冲击而转动。

在本实施例中，当第一阀芯4与第一肩部22抵接时，如图7所示，凹槽44远离第一开口部46的一端与凸部45之间的距离H大于第一阀芯4向下的最大行程。这里应当说明，凹槽44远离第一开口部46的一端与凸部45之间的距离H大于等于第二阀芯5向下到腔室15与第三通道11不连通时的最小行程。

如图8所示，第二阀芯5包括柱状的主体部，在本实施方式中，主体部为圆柱状，主体部包括大径部51、小径部52和至少一个杆状部53，小径部52位于大径部51和杆状部53之间，大径部51在其中心处或中心处附近还开设有第二通孔54，第二凸台34穿过第二通孔54，第二凸台34与第二通孔54间隙配合或者过盈配合，本体31与大径部51相抵接。

腔室15所对应的内壁在第三通道11和腔室15连接处形成有第二阀座部13，弹簧6的一端与第二阀座部13相抵接，另一端与大径部51相抵接。

这里应当指出，大径部51与本体31之间也可以通过其它结构实现限位和抵接，而本实施例这种结构相对较为简单，加工和安装也较为简单。

这里应当说明，主体部在垂直轴向上的横截面可以是三角形、椭圆形和多边形，这里还应当说明，主体部为中间空心结构的也称为柱状。

在本实施方式中，杆状部53在小径部52的端面部沿着轴向延伸，在小径部52的端面部均匀设置有三个杆状部53。小径部52和杆状部53都能够伸入第三通道11，且小径部52和杆状部53都与第二阀座部13所对应的内壁滑动配合。当小径部52的至少一部分伸入第三通道时，腔室15与第三通道11被第二阀芯5所截止，腔室15与第三通道11不连通。

第二阀芯5移动时，杆状部53起到导向作用。如果当热动元件3内的热敏物质受热膨胀较大，例如流体温度过高时，如果此时本体31无法再进一步向下移动会导致热动元件过度受热膨胀而损坏，而在本实施例中第二阀芯5的小径部52可以伸入第三通道11，从而防止流体控制阀的损坏。

这里应当说明，第二阀芯5也可以不设置小径部53和杆状部53，只设置有大径部51，且大径部51的直径大于第三通道11的直径，当大径部51与第二阀座部13相抵接时，腔室15与第三通道11不连通。

这里应当说明，当杆状部53的数量为一个时，杆状部53可以设置为弧度较大的圆弧状柱体，从而能够实现与第三通道11所对应的内壁滑动配合。

如图2所示，弹簧6套设于小径部52，弹簧6的一端与大径部51相抵接，另一端与第二阀座部13相抵接，弹簧6处于压缩状态。弹簧6的形式不作具体限定，在本实施方式中，弹簧6为锥形弹簧，弹簧6具有小端部61和大端部62，小端部61与大径部51相抵接，大端部62与第二阀座部13相抵接，并且大端部62外径与接头部12的内径大致相同，接头部12的内壁可以起到限位作用，防止弹簧6发生移位而无法正常工作，同样，弹簧6套设于小径部52的设置方式也能够起到限位作用。

本发明的流体控制阀至少包括两种工作状态：第一工作状态和第二工作状态，第一工作状态时，第一通道7通过腔室15与第三通道11连通，第一通道7与第二通道8不连通；第二工作状态时，第一通道7通过腔室15与第二通道8连通，第一通道7与第三通道11不连通。

流体可以通过第一通道7进入阀体，在流体的温度达到设定温度之前，如图2所示，在弹簧6的弹力作用下，端面部42与第一肩部22相抵接，周壁部41完全覆盖第一阀座部81，杆状部53部分伸入第三通道11，此时，第一通道7通过腔室15与第三通道11连通，第一通道7与第二通道8不连通。

当流体的温度达到设定温度时，热动元件3的热敏物质受热膨胀，促使本体31朝向第三通道11移动，并带动第一阀芯4和第二阀芯5移动压缩弹簧6，此时，周壁部41部分覆盖第一阀座部81，第一通道7通过腔室15分别与第二通道8和第三通道11相连通，流体能够同时从第二通道8和第三通道11流出。

当流体的温度超过设定温度时，本体31朝向第三通道11的移动距离进一步增大，第一阀芯4和第二阀芯5移动距离也增大，直至小径部52的至少一部分与第二阀座部13对应的内壁滑动配合时，此时，第三通道11被截断，如图9所示，第一通道7通过腔室15与第二通道8连通，腔室15与第三通道11不连通。

如果流体的温度过大时，第二阀芯5继续朝向第三通道11行进，此时，小径部52部分伸入第三通道11，弹簧6被进一步压缩，能够防止流体控制阀的损坏。这里应当说明，上述流体可以为冷却液。

该流体控制阀通过在阀体内设置热动元件3，可选择使得腔室15与第二通道8或者第三通道11连通，在汽车冷却系统中设置上述流体控制阀，能够实现切换流体流向的功能。

如图2和图10所示，流体控制阀还包括卡簧90，如图11所示，连接部大径部91的圆周面部设置有多个通孔95，接头部大径部14还设置有第二环形凹槽17，卡簧90穿过连接部大径部91的通孔95，并与第二环形凹槽17配合，从而实现第一阀体1与第二阀体2的固定连接，这种连接方式简单且便于拆卸。接头部小径部16设置有第三环形凹槽18，第三环形凹槽18设置有密封圈，从而实现第一阀体1与第二阀体2的连接处密封。

如图11所示，连接部大径部91的内周面部在两个通孔95之间设置有第一平面部94，或者连接部大径部91的内周面部至少一部分设置成平面状结构，如图6所示，接头部大径部14的圆周面部与第一平面部94对应设置有第二平面部19，第一阀体1与第二阀体2连接时，第一平面部94与第二平面部19配合，能够防止第一阀体1与第二阀体2之间的相对转动，从而避免因长期相对转动造成密封圈的磨损失效。

需要说明的是：以上实施方式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方式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 (10)

1.一种流体控制阀，包括阀体、热动元件和弹簧，所述阀体内形成有腔室，其特征在于，所述流体控制阀还包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道与所述腔室连通，所述腔室所对应内壁在所述第二通道与所述腔室连接处形成有第一阀座部，所述腔室所对应内壁在所述第三通道与所述腔室连接处形成有第二阀座部，所述热动元件包括本体与阀杆，所述阀杆位于所述本体外的一端与所述阀体抵接，所述流体控制阀还包括第一阀芯，所述第一阀芯包括周壁部，所述第一阀座部与所述周壁部之间滑动配合，所述第一阀芯与所述本体固定或者一体结构，所述周壁部一端设置有第一开口部，所述周壁部还形成有第二开口部，所述第一通道通过所述第二开口部与所述腔室一直连通；

所述周壁部还设置有凹槽，所述凹槽从所述第一开口部的端面沿轴向延伸，所述腔室所对应内壁设置有与凹部相配合的凸部；

所述流体控制阀还包括第二阀芯，所述第二阀芯与所述本体固定或者一体结构，所述弹簧的一端与所述热动元件相抵接或者间接抵接，所述弹簧的另一端与所述第二阀座部相抵接，所述第二阀芯包括柱状的主体部，当所述第一阀芯覆盖所述第一阀座部时，所述腔室与所述第二通道不连通，所述第一通道通过所述腔室与所述第三通道连通，当所述主体部与所述第二阀座部接触时，所述腔室与所述第三通道不连通，所述第一通道通过所述腔室与所述第二通道连通。

2.根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述第一阀芯还包括设置在所述周壁部一端的端面部，

所述凹槽与所述凸部滑动配合，当所述第一阀芯与所述阀体相抵接时，所述凹槽远离所述第一开口部的一端与所述凸部之间的距离大于所述第一阀芯向下的最大行程，或者所述凹槽远离所述第一开口部的一端与所述凸部之间的距离大于等于所述第二阀芯向下到所述腔室与所述第三通道不连通时的最小行程。

3.根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征在于，所述端面部中心处或者中心处附近设置有第一通孔，所述热动元件在本体一端的端面中心处或者中心处附近设置有第一凸台，所述第一凸台从所述端面部的内侧穿过所述第一通孔，所述第一凸台与所述第一通孔间隙配合或者过盈配合，所述第一凸台还设置有第一环形凹槽，所述流体控制阀还包括挡圈，所述挡圈与所述第一环形凹槽配合，所述端面部的内侧与所述本体相抵接，所述端面部的外侧与所述挡圈相抵接。

4.根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述主体部包括大径部、小径部和至少一个杆状部，所述小径部位于所述大径部和杆状部之间，所述小径部和杆状部与所述第二阀座部所对应的内壁滑动配合，所述大径部在其中心处或中心处附近还开设有第二通孔；所述热动元件在所述本体远离所述阀杆的一端的端面中心处或者中心处附近设置有第二凸台，所述第二凸台穿过所述第二通孔，所述第二凸台与所述第二通孔间隙配合或者过盈配合。

5.根据权利要求4所述的流体控制阀，其特征在于，所述阀体包括第一阀体和第二阀体，所述第一阀体与所述第二阀体固定连接且连接处密封设置，所述第一阀体包括第一接口部、第二接口部和连接部，所述第一接口部设置有所述第一通道，所述第二接口部设置有所述第二通道，所述第二阀体包括第三接口部和接头部，所述第三接口部设置有所述第三通道，所述接头部伸入所述连接部，所述流体控制阀还包括卡簧，所述接头部通过所述卡簧与所述连接部固定连接。

6.根据权利要求5所述的流体控制阀，其特征在于，所述第一阀体还包括台阶部，所述台阶部位于所述第一接口部和所述第二接口部之间，所述台阶部包括盲孔部和第一肩部，所述阀杆的一端伸入所述盲孔部，并与所述盲孔部相抵接，所述第一肩部可与所述端面部相抵接，当所述第一肩部与所述端面部相抵接时，所述腔室与所述第二通道不连通，所述腔室与所述第三通道连通。

7.根据权利要求6所述的流体控制阀，其特征在于，所述连接部包括连接部大径部和连接部小径部，所述连接部在所述连接部大径部和所述连接部小径部的连接处形成有第二肩部，所述接头部包括接头部大径部和接头部小径部，所述接头部小径部与所述连接部小径部间隙配合，所述接头部大径部与所述连接部大径部间隙配合，所述接头部大径部与所述第二肩部相抵接。

8.根据权利要求7所述的流体控制阀，其特征在于，所述弹簧套设于所述小径部，所述弹簧的一端与所述大径部相抵接，另一端与所述第二阀座部相抵接。

9.根据权利要求8所述的流体控制阀，其特征在于，所述连接部大径部的圆周面部设置有多个通孔，所述接头部大径部还设置有第二环形凹槽，所述卡簧穿过所述连接部大径部的通孔，并与所述第二环形凹槽配合。

10.根据权利要求5-9任一项所述的流体控制阀，其特征在于，所述阀体包括第一阀体和第二阀体，所述第一阀体的连接部包括连接部大径部，所述第二阀体的接头部包括接头部大径部和接头部小径部，所述连接部大径部的内周面部设置有第一平面部，或者所述连接部大径部的内周面部至少一部分设置成平面状结构，所述接头部大径部的圆周面部与所述第一平面部对应设置有第二平面部，所述第一平面部与所述第二平面部相配合；

所述接头部小径部设置有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽设置有密封圈，所述第一阀体和所述第二阀体由塑料材料制备，且通过注塑工艺一体成型。

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