CN111466154B - 用于恒温构件的加热筒以及包括所述加热筒的恒温阀 - Google Patents

Abstract

所述加热筒(1)包括导热管(10)，所述导热管(10)适于浸入恒温元件的可热膨胀材料中，并且包括通过扩口(12)轴向延伸的柱状体(11)；内部电加热装置；由塑料制成的基部(30)，通过包覆模制扩口固定在所述导热管上，支撑所述加热装置和外部电流源之间的电气连接，并且适合容纳在阀壳(2)的壳部(3)中；以及附接至基部的密封件(50)，并且该密封件(50)包括第一部分(51)，当基部被容纳在壳体中时，所述第一部分(51)径向压在所述阀的壳体(2)中的壳部(3)，以密封壳部内部。为了改进所述加热筒的密封，所述密封件还包括第二部分(52)，所述第二部分(52)与第一部分分离，并且径向压在导热管的柱状体，以便密封导热管的扩口和基部之间的包覆模制接触面。

Description

用于恒温构件的加热筒以及包括所述加热筒的恒温阀

本发明涉及一种用于恒温元件的加热筒和包括这种加热筒的恒温阀。

在流体学领域的许多应用中，尤其是用于冷却车辆热机，使用恒温阀，基于流体的温度来分布进入不同循环通道中的流体。这些阀称作恒温阀的原因在于，它们的内部插塞(inner gate pin(s))的移动由恒温元件来控制，即一种包括杯状体和活塞的元件，其中所述杯状体装有可热膨胀材料，而活塞能够在可热膨胀材料的作用下相对于杯状体滑动，当热膨胀材料膨胀时。

为了根据其它参数——尤其是根据阀外部的条件，比如环境温度或由配备有所述阀的发动机推动的车辆的负载——而分布流体，已知将电筒(electric cartridge)结合到阀中以加热可热膨胀的材料，从而使得能够从阀的外部操纵阀，独立于或补充于流入流体的温度，尤其通过适当编程的车载计算机使用地。在实践中，所述加热筒包括电加热装置，诸如加热电阻器，该电加热装置布置在上述活塞或类似管的内部的，例如，通过将活塞固定在阀的壳体处，向电阻器供电会导致可热膨胀材料的温度升高，从而通过后者的膨胀使围绕活塞的杯状体滑动，进而使密封件例如由所述杯状体支撑的插塞作用于通过阀的流体的循环。为了向加热装置供电，所述(加热)筒包括连接器和电源端子，所述连接器允许属于加热装置的电导线之间电气连接，所述电源端子延伸到壳体的外部，在壳体的外部它们(连接器和电源端子)连接至外部电流源。FR 2,943,148公开了这种类型的恒温阀和加热筒，提供了上述连接器由塑料基部支撑，所述塑料基部通过包覆模制(overmolding)所述阀的扩口(张开的自由端，flare)而固定在导热管(tube)上，所述扩口位于导热管与浸没在可热膨胀材料中的(一端)相反的一端。在阀的组装状态下，所述基部被容纳(received)在壳体(casing)的壳部(housing)中，而沿导热管的轴向被压在壳体中，使得所述基部至少部分地承受由导热管吸收的使用应力。

为防止在阀中循环的流体渗入基部并流至电连接器，所述加热筒可以配有密封件，如FR 9,243,148中建议的那样。所述密封件固定在基部上，而围绕着阀的扩口，当基部安装在阀壳(valve casing)中而容纳在上述壳部(housing)中时，阀的扩口保持密封件沿径向压在壳体中的壳部，以密封壳部内部。所述解决方案产生了令人满意的结果，但是取决于扩口的尺寸公差：如果扩口的制造尺寸偏差很大，则密封件在壳体中的径向轴承面临不足以保持密封的风险，尤其是当流体在几巴(bar)的压力下在阀中循环时。

本发明的目的是提出一种具有改进密封的加热筒。

为此，本发明涉及一种用于恒温元件的加热筒，

包括：

-导热管，所述导热管是导热的并且适合浸入恒温元件的可热膨胀材料中，所述导热管包括柱状体，该圆柱状物以纵轴为中心并轴向延伸,具有扩口，

-布置在所述圆柱状物内的电加热装置，

-塑料制成了基部，所述基部：

-通过导热管的扩口的包覆模制固定在导热管上，

-支撑电加热装置和外部电流源之间的电气连接，以及

-适合容纳在壳体的壳部中，以及

-密封件，所述密封件附接至所述基部，并且包括第一部分，当将基部容纳在壳体的壳部中时，所述第一部分径向压在壳体中的壳部，以密封所述壳部的内部，

其特征在于，所述密封件还包括第二部分，所述第二部分与密封件的第一部分分离，并且径向压在导热管的柱状体上，以便密封导热管的扩口和基部之间的包覆模制接触面。

本发明的基础的思想是提供一种双重密封，也就是说，当基部在壳体的壳部中时，由径向插入所述基部和所述壳部之间的密封件的第一部分完成的壳部的内部的第一密封；和包覆模制导热管的扩口和基部之间的接触面的第二密封，由密封件的第二部分完成，所述密封件被设计为径向夹紧导热管的柱状体，而不是导热管的扩口，所述扩口从所述柱状体延伸。所述密封件的这些第一部分和第二部分被设置为彼此分离，这使得它们获得的相应密封能够促成彼此独立。此外，与扩口相比，所述导热管在其柱状体上的加工余量要小得多，尤其是因为所述柱状体以直线形式制造：以这种方式，就可以控制由密封件的第二部分完成的密封，也就是说，当加热盒集成到加压流体在其中循环的阀中时，有保证的最低性能。

根据通过本发明的加热筒的附加：

-所述密封件的所述第一部分和所述第二部分为一体成型。

-所述密封件的第二部分包括凸部，所述凸部夹紧所述导热管的圆柱状物，并且通过密封件的第二部分的平圆部连接到密封件的第一部分，所述平圆部相对于纵轴横向延伸，并且被设计为将凸部径向压导热管的圆柱状物。

-所述凸部是环形的。

-所述平圆部设置有加强肋，所述加强肋基本上垂直于纵轴沿其长度方向延伸。

-至少部分加强肋从平圆部的面突出，该加强肋远离所述基部轴向旋转。

-所述密封件的第一部分包括管状壁，所述管状壁基本上以所述纵轴为中心并且具有轴向端部，所述轴向端部将所述密封件的第一部分连接到所述密封件的第二部分，所述管状壁具有内表面，在内表面上具有舌榫，所述舌榫接合在基部的外围凹槽中将密封件紧固至基部，所述外围凹槽被设置为使得舌榫的第一径向扩张部接合入其中，只要基部没有插入壳体的壳部中并且使得比第一径向扩张部大的舌榫的第二径向扩张部接合入其中，当所述基部插入壳体的壳部中时。

-所述管状壁的下表面上还设置有内垫圈，所述内垫圈轴向地位于所述舌榫和所述管状壁的轴向下端之间，并且轴向地压所述基部的停止部，以在基部轴向插入壳体的壳部时，保持密封件紧固在基部。

-所述管状壁的外表面上设置有至少一个外垫圈或几个外垫圈，所述外垫圈或多个外垫圈沿着纵轴分布，当基部轴向插入壳体的壳部时，所述外垫圈或这些外垫圈中的每一个都适于围绕基部径向收缩所述管状壁。

本发明还涉及恒温阀，包括：

-恒温元件，包括如之前定义的加热筒和装有可热膨胀材料的杯状体，所述加热筒的导热管被浸入可热膨胀材料中，和

-限定壳部的壳体，所述加热筒的基部容纳在所述壳体中。

通过阅读下面的描述，将更好地理解本发明，下面的描述仅作为示例提供并且参考附图完成，其中：

-图1是根据本发明的加热筒的透视图；

-图2是沿图1的箭头II方向的正视图；

-图3是沿图2的线III-III方向的剖视图，示出了加热筒，以及其密封件尚未组装到加热筒的其余部分；

-图4是在与图3相同的平面中的加热筒的一部分的剖视图，以及其密封件组装到了所述加热筒的其余部分，所述密封件与阀的壳体相关联，加热筒可以连接到所述壳体。

-图5是类似于图4的视图，以较大的比例示出了加热筒组装到阀的壳体期间的细节；以及

-图6是类似于图4的视图，示出了加热筒组装到阀的壳体上。

图1至图6示出了加热筒1，所述加热筒在图4至图6中与恒温阀的壳体2相关联，并且注意到在图4至6中，壳体2仅被部分地示出。更普遍地，在图中除了加热筒1和壳体2的一部分之外，未示出上述恒温阀，但要强调的是，对于本发明，所述恒温阀的其他特性不受限制并且在该领域是已知的。作为示例，读者可以参考FR 2,943,148，以获得恒温阀的这种特殊性的非限制性示例。

如图1至3清晰地示出，加热筒1包括金属导热管10，所述金属导热管10主要由柱状体11制成。柱状体11在纵轴X-X上居中，例如具有如图中示出的圆形基部。

所述加热筒1还包括电加热电阻器20，如图3所示，所述电加热电阻器20布置在所述导热管10的柱状体11中，使得所述电阻器20的主加热体21占据柱状体11的端部11.1，其在图中面向下。在使用过程中，导热管10的柱状体11的端部11.1浸没在装在杯状物中的恒温原件的可热膨胀材料中，未示出，从而所述可热膨胀材料被所述主加热体21加热。所述加热电阻器20仅是电加热装置的一个示例，所述电加热装置布置在导热管10的柱状体11的端部11.1中，从而上述可热膨胀的材料可以通过由导热材料制成的所述导热管加热。

为了方便起见，本说明书的其余部分相对于轴线X-X定向(oriented)：术语“下部”、“底部”等描述了朝柱状体11的端部11.1定向的方向，而术语“上部”、“顶部”等描述相反的方向。因此，柱状体11的端部11.1构成所述柱状体的下端部。

如图3清晰地示出，所述导热管10的柱状体11的上端部11.2和导热管10的扩口12沿轴向向上延伸。扩口12的精确几何形状不受限制，由于扩口12具有在向上移动时向外扩口的形状。尤其是，如附图中所示的扩口形状不是唯一可以想到的形状，例如，FR 2,943,148公开了一种替代的扩口形状。在实践中，扩口12与柱状体11集成(一体成型)，例如通过冲压导热管10的上端获得。

如图1至3清晰地示出，所述加热筒1还包括基部30，所述基部30固定至导热管10并封闭上端。塑料材料制成了所述基部30，所述塑料材料模制在导热管10的喇叭口12上，以及，如果适用，(模制)在所述柱状体11的上端部11.2的上端，而保留柱状体的大部分或全部露出。因此，所述基部30通过包覆模制导热管的扩口12固定到导热管10上。

如图4至图6所示，所述基部30被设计成容纳在壳体2的壳部3中，所述壳部与基部互补，以便将加热筒1组装到壳体2。在实践中，所述基部30轴向向上插入至壳部3中，直到其轴向推靠(bear)在壳体中的壳部，通常在(设置在壳部中基部上的)特定的一个或多个止推肩(shoulder(s))和/或一个或多个表面处。所述基部30的相应的改进不限定于此，且在FR2,943,148中提供了这些改进的详细示例，读者可供参考。

如图3中清晰地示出，所述整个基部30通过电阻器20的主加热体21的电导线22沿轴线X-X的方向被穿过。这些电导线22连接至所述主加热体21或构成其连接端子。在所有情况下，所述电导线22从柱状体11的下端部11.1中沿(电导线22的)长度方向延伸到导热管10的外部，同时穿过柱状体11的上端部11.2，然后穿过扩口12，其中，这些电导线沿轴向穿过所述基部30。在基部的特定区域处，每根电导线22的一个上端从所述基部30露出，在所述特定区域中电导线的各个上端被设置为连接到外部电流源，在实践中已经注意到的是，这种连接是在将所述加热筒1组装到所述壳体2之后完成的。在附图中考虑的示例性实施例中，所述电导线22的上端分别放置在基部的敞开的上腔中，当如图6所示将所述加热筒1组装到所述壳体2时，每个上腔可以容纳端子4以连接到外部电流源，每个端子4和相应电导线22的上端之间的连接优选地由连接器40提供，所述连接器40附接在所述基部30的相应腔体中，然后能够将端子和电导线的上端彼此压紧。在FR 2,943,149中提供了所述示例性实施例的细节。当然，对于由基部30支撑的在所述加热电阻器20和前述外部电流源之间的电连接，可以考虑其他实施例。

此外，如图1和2所示，所述加热筒1还包括密封件50，在加热筒的组装状态下，所述密封件被紧固到所述基部30。如下方的详细描述，所述密封件50包括两个相分离的部分，称之为上部51和下部52，它们呈现各自不同的功能：所述上部51使得既能够将所述密封件50紧固到所述基部30上，又能够在所述基部30容纳在所述壳部中时将壳体2的壳部3的内部密封，所述下部52使得能够密封包覆模制导热管10的扩口12和所述基部30之间的接触面。

尽管尤其是从功能的角度来看它们是相分离的，但是密封件50的上部51和下部52优选地制成一体，就像在附图中考虑的示例性实施例中一样。换句话说，上部51和下部52然后彼此一体成型，所述密封件50为模制的密封件，一体成型。

在附图中所考虑的示例性实施例中，并且如图3中更具体地所示，所述密封件50的下部52包括凸部53和平圆部54(discoid wall)，当密封件50紧固到基部30时，所述凸部53在与轴线X-X对齐的几何轴呈中心对称，所述平圆部相对于所述轴线X-X横向延伸或相对于所述轴线X-X大体上垂直延伸，并且将凸部53连接至密封件50的上部51。在加热筒1的组装状态下，也就是说，如图1、图2以及图4至图6所示，当密封件50被紧固到所述基部30时，凸部53夹紧导热管10的柱状体11的上端部11.2，而被平圆部54沿径向压在上端部11.2。更普遍地，将理解的是，所述密封件50的下部52被设计成沿径向不是压在导热管10的扩口12，并被基部30包覆模制的，而是在基部30下方直接压在所述导热管10的柱状体11上：以这种方式，相对于其位于该下部52的下方，所述密封件50的下部52密封了导热管10(位于下部52上方)的部分。如图4清晰地示出，所述下部52因此尤其地包覆模制密封了导热管10的扩口12和基部30之间的接触面。

为了进一步改进由密封件50的下部52提供的密封，凸部53优选地是环形的(toroidal)。

另外，平圆部54优选地设置有加强肋55，如图2清晰地所示，所述加强肋基本上垂直于轴线X-X沿长度方向延伸，并且增强了由平圆部54获得的在导热管10凸部53的挤压效果。将会注意到的是，至少部分加强肋55被明智地设置为从平圆部54的下表面突出，也就是说，该加强肋55从所述平圆部的面远离所述基部30轴向旋转，例如在附图中考虑的示例性实施例中：以这种方式，这些加强肋55在密封件50的下侧上形成凸起(relief)，以利于通过特定的工具和人工操作者夹紧和握住密封件50。

在附图中考虑的示例性实施例中，所述密封件50的上部51包括以几何轴为中心的管状壁56，当将密封件50紧固到基部30时，其(几何轴)与轴线X-X对齐。如图3清晰地示出，(管状)壁56的轴向下端将密封件50的上部51和下部52彼此连接，尤其是将管状壁56的其余部分连接到平圆部54。在所述管状壁56的内表面上设置有舌榫57和内垫圈58，所述内垫圈轴向地位于舌榫57和管状壁56的下轴端之间。在此考虑的示例性实施例中，舌榫57和内垫圈58分别在管状壁56的整个内周上延伸(run over)，应注意的是，在未示出的变化例中，一个和/或另一个可以不连续地延伸。在所有情况下，所述舌榫57和内垫圈58均从管状壁56的内表面凸出，换句话说，径向地朝向轴线X-X凸出。此外，在所述管状壁56外表面上设置有三个外垫圈，称之为上部外垫圈59、中间外垫圈60以及下部外垫圈61。在附图中考虑的示例性实施例中，所述外垫圈59、60以及61在管状壁56的整个外周上连续地延伸，且可以理解的是在一变化例中，它们中的一个或几个可以仅不连续地延伸。在所有情况下，每个外垫圈59、60以及61设置成从管状壁56的外表面凸出，也就是说，相对于轴线X-X径向向外凸出。舌榫57、内垫圈58以及外垫圈59、60以及61具有其他功能性特征，这将在下文中公开，尤其是根据图4至图6。

如图4清晰地示出，所述舌榫57使得能够将密封件50紧固在基部30上，而与基部30的外围凹槽31接合(engage)。在实践中，所述舌榫57的结构柔性，尤其是其相对于管状壁56的弹性变形能力，当基部30开始时被插入所述管状壁56内时，被用于允许舌榫57向下折叠在管状壁56的内表面，然后允许舌榫57通过回弹相对于所述管状壁56展开，并且插入(penetrate)所述外围凹槽31内(一旦所述基部31沿轴向插入所述管状壁使得舌榫57和外围凹槽31沿着轴线X-X到达大致相同的高度)。换句话说，在将密封件50组装到基部30上的过程中，所述舌榫57相对于密封件50的其余部分弹性变形，直到被插入(dip)到所述外围凹槽31中，如对比图3和4清楚地示出。一旦所述舌榫57被接合(engage)在外围凹槽31中，以及密封件50因此被紧固到该基部30，但是只要所述基部30没有被插入到壳体2的壳部3中，将会注意到的是，所述舌榫57不接触外围凹槽31的径向底部，如图4清晰地示出：换句话说，所述舌榫57的端部沿轴线X-X轴向旋转，然后径向远离外围凹槽31的底部(根据外围凹槽31的特定尺寸)。在图4中，标记L1表示舌榫57的径向扩张(expanse)，然后将其有效地接合在外围凹槽31内。

在所述加热筒1与所述壳体2的组装期间，更具体地，如图4和5中的箭头F所示，在所述基部30向上轴向插入所述壳体的壳部3内部期间，如图5和图6所示，壳部3的周壁与管状壁56的外表面轴向干扰，。

尤其是，如图5所示，当所述密封件50开始插入壳部3的内部时，壳部3的周壁与上部51的上部外垫圈59轴向干扰：在这种干扰的作用下，上部外垫圈59围绕基部30径向收缩管状壁56，尤其是所述管状壁56的上端部分。所述管状壁56的这种径向收缩驱动舌榫57更深入地接合在外围凹槽31内，这意味着舌榫57的径向端部，沿轴线X-X旋转，径向地接触外围凹槽31的底部，如图5所示：然后，所述舌榫57以比扩张部L1更大的径向扩张部L2接合在外围凹槽31中。以这种方式，所述密封件50相对于基部有效地保持在相对于基部的适当位置，尤其是避免了在加热筒1与壳体2之间的组装期间，密封件相对于基部的不适时脱离的任何风险。

另外，随着基部30继续轴向插入壳体2的壳部3内，壳部3的周壁与管状壁56的其余外表面干扰，尤其是与中间外垫圈60干扰，然后是(与)下部外垫圈61(干扰)。当壳部3的周壁与这些垫圈60、然后61相干扰时，每个垫圈围绕基部30径向收缩管状壁56。所述管状壁56的这种逐渐的径向收缩使得内垫圈58牢固地与基部的外围配合，优选地通过轴向地压在所述基部30的标为32的特定停止部，从而使得能够加强基部的密封件的维护(在基部插入壳部3的期间)。在管状壁56的下端部处，所述管状壁56的径向收缩优选地通过密封件的柔性传递至密封件50的下部52，这倾向于强调(accentuate)所述下部52的径向轴承(bearing)在导热管10的柱状体11。

考虑到以上说明，将会理解的是，更一般地，当将基部30容纳在壳部3中时，在壳部3中所述密封件50的上部51径向压在壳体2，以便密封壳部3的内部，其独立于由密封件50的下部52进行的密封。另外，密封件50的上部51(例如舌榫57和/或内垫圈58和/或外垫圈59、60以及61)的优选的改进有助于并紧固加热筒1与壳体2的组装。

当然，也可以考虑所述药筒1和所述阀(包括后者(到目前为止所描述的部件))的各种改进和变化例。

Claims (10)

1.-一种用于恒温元件的加热筒(1)，其特征在于，包括：

-导热管(10)，所述导热管(10)是导热的并且适合浸入恒温元件的可热膨胀材料中，所述导热管包括柱状体(11)，该柱状体(11)以纵轴(X-X)为中心并轴向延伸,具有扩口(12)，

-电加热装置(20)，所述电加热装置(20)布置在柱状体(11)内，

-基部(30)，所述基部(30)由塑料制成，所述基部：

-通过导热管的扩口(12)的包覆模制将其固定在导热管(10)上，

-支撑电加热装置(20)和外部电流源之间的电气连接，以及

-适合容纳在壳体(2)的壳部(3)中，以及

-密封件(50)，所述密封件(50)附连至基部(30)，并且所述密封件(50)包括第一部分(51)，当将基部容纳在壳体(2)的壳部(3)中时，所述第一部分(51)径向压在壳体(2)中的壳部(3)，以密封壳部内部，

其特征在于，所述密封件(50)还包括第二部分(52)，所述第二部分(52)与密封件的第一部分(51)不同，并且径向压在导热管(10)的柱状体(11)上，以便密封导热管的扩口(12)和基部(30)之间的包覆模制接触面。

2.-如权利要求1所述的加热筒，其特征在于，所述密封件(50)的所述第一部分(51)和所述第二部分(52)为一体成型。

3.-如权利要求1所述的加热筒，其特征在于，所述密封件(50)的第二部分(52)包括凸部(53)，所述凸部夹紧所述导热管(10)的柱状体(11)，并且通过密封件的第二部分的平圆部(54)连接到密封件的第一部分(51)，所述平圆部相对于纵轴(X-X)横向延伸，并且被设计为将凸部径向压在导热管的柱状体。

4.-如权利要求3所述的加热筒，其特征在于，所述凸部(53)为环形的。

5.-如权利要求3所述的加热筒，其特征在于，所述平圆部(54)设置有加强肋(55)，所述加强肋(55)基本上垂直于纵轴(X-X)沿其长度方向延伸。

6.-如权利要求5所述的加热筒，其特征在于，至少部分所述加强肋(55)从平圆部(54)的面突出，所述加强肋(55)远离所述基部(30)轴向旋转。

7.-如权利要求1所述的加热筒，其特征在于，所述密封件(50)的第一部分(51)包括管状壁(56)，所述管状壁(56)基本上以所述纵轴(X-X)为中心并且具有轴向端部，所述轴向端部将所述密封件的第一部分连接到所述密封件的第二部分(52)，所述管状壁(56)具有内表面，所述内表面具有舌榫(57)，所述舌榫(57)接合在基部(30)的外围凹槽(31)中以将密封件紧固至基部，所述外围凹槽被设置为，当基部(30)没有插入壳部(3)中时，舌榫(57)的第一径向扩张部(L1)接合入外围凹槽(31)中，并且当基部(30)插入外壳部(3)中时，舌榫(57)的第二径向扩张部(L2)接合至外围凹槽(31)中，所述第二径向扩张部(L2)大于第一径向扩张部(L1)。

8.-如权利要求7所述的加热筒，其特征在于，所述管状壁(56)的下表面上还设置有内垫圈(58)，所述内垫圈(58)轴向地位于所述舌榫(57)和所述管状壁(56)的轴向下端之间，并且轴向地压在所述基部(30)的停止部(32)，以在基部轴向插入壳体(2)的壳部(3)时，保持密封件(50)紧固在基部。

9.-如权利要求7所述的加热筒，其特征在于，所述管状壁(56)的外表面上设置有至少一个或多个沿所述纵轴(X-X)分布的外垫圈(59、60、61)，当基部轴向插入壳体(2)的壳部(3)时，所述一个或多个外垫圈中的每一个均适于围绕基部(30)径向收缩所述管状壁。

10.-一种恒温阀，其特征在于，包括：

-恒温元件，所述恒温元件包括如前述权利要求中的任一项所述的加热筒和装有可热膨胀材料的杯状体，所述加热筒的导热管(10)被浸入所述可热膨胀材料中，和

-限定壳部(3)的壳体(2)，其中，所述加热筒(1)的基部(30)容纳在所述壳体(2)中。

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