CN113260807A

CN113260807A - 流体流通阀和用于车辆的包括这种阀的热处理系统

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Publication number: CN113260807A
Application number: CN202080007783.XA
Authority: CN
Inventors: S.卡尔; M.雅希亚; J-M.刘; B.尼古拉斯; R.阿基基
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2040-01-07
Also published as: EP3908775A1; CN113260807B; US11725737B2; US20220065352A1; FR3091569A1; WO2020144427A1

Abstract

一种流体流通阀，所述阀包括壳体(1)和用于流体流通的主体(2)，所述主体(2)至少部分地位于所述壳体(1)中，所述主体(2)附接到所述壳体(1)上，并在所述主体(2)和所述壳体(1)之间具有用于流体的通道(4)，所述阀还包括能够被电磁致动的控制构件(30)，所述控制构件(30)能够相对于所述主体(2)移动，以便选择性地打开或关闭所述通道(4)，所述主体(2)至少局部地具有位于所述通道(4)处管状构造，所述控制构件(30)能够至少在所述通道(4)处沿着所述主体(2)滑动。

Description

流体流通阀和用于车辆的包括这种阀的热处理系统

技术领域

本发明涉及一种流体流通阀和用于车辆、尤其是机动车辆的热处理系统，其包括这种阀。

背景技术

全球变暖和化石能源的枯竭正在推动机动车辆制造商投资开发污染更少、消耗更少常规燃料的车辆。因此，近年来出现了至少部分使用电能操作的新型车辆。

这些车辆，无论是全电动还是混合动力车辆，也就是说，结合使用内燃发动和电马达，因此需要大量的电能供应，并且配备有能量存储装置，通常包括几个电池模块。

这些电池模块很难在确定的温度范围之外操作。为了优化所述电池模块的操作和使用寿命，它们因此应该保持在例如低于45℃的温度。为此，已知的做法是使用制冷剂回路，另外用于加热或冷却车辆的不同区域或不同部件。

期间必须对电池模块进行冷却的操作阶段之一是其充电阶段。最近开发了一种新的充电技术。它包括以高电压和高电流给蓄电装置充电，以便在最多几十分钟的时间内给蓄电装置充电。这种快速充电涉及对蓄电装置的加热，这需要用于蓄电装置的热调节的(多个)热交换器具有更高的额定值。然而，尽管在快速充电阶段期间蓄电装置的冷却要求非常高，但是在驾驶阶段或所谓的“传统”充电阶段期间，该要求会降低。使用高额定热交换器会不必要地消耗能量、产生重量和/或需要空间。此外，如果蓄电装置的冷却要求低，同时车辆的乘客车厢的冷却要求高，则可能难以控制所述蓄电装置的冷却功率。

在本申请的申请日未公开的申请人的专利申请中提出了一种解决方案，该解决方案使得可以根据其要求调节蓄电装置的冷却，同时符合由乘客厢中的强制气流的温度施加的温度差。因此，这是在固定温差内调节冷却功率的问题。

为此，用于冷却电池模块的制冷剂回路包括至少一个压缩装置、适于被车辆乘客厢外部的空气流穿过的第一热交换器、膨胀构件和适于冷却电池模块的多个热交换器。此外，所述热交换器能够通过专用阀彼此独立地被供应制冷剂。

因此，所述回路包括大量的阀，并且需要一种成本受限的阀，同时适合这种用途的特定条件，特别是制冷剂的高压。因此，需要一种能够保持对外密封的阀。申请人还表明，在这种应用中，阀的上游和下游流体的压差相对较小，大约为几百毫巴。因此，与阀必须提供的密封程度相关联的限制是受限的，该密封程度是为了防止流体在阀处于关闭位置时流向回路的下游。

发明内容

本发明的目的是利用这一发现，并为此目的提出一种流体流通阀，所述阀包括壳体和用于流体流通的主体，所述主体至少部分地位于所述壳体中，所述主体紧固到壳体上，并在所述主体和所述壳体之间具有流体通道，所述阀还包括可电磁致动的控制构件，所述控制构件能够相对于所述主体移动，以便选择性地打开或关闭所述通道，所述主体至少局部地具有位于所述通道处管状构造，所述控制构件能够至少在所述通道处沿着所述主体滑动。

尽管如上所述，至少在所讨论的应用中，设想用于打开或关闭阀的滑动运动不是最适合于确保在阀的关闭位置对回路中的流体流进行紧密密封的运动，但是这并不重要。同时，这样的运动有许多优点。首先，它限制施加到控制构件上以便将其从关闭位置移动到打开位置的力。控制构件可以浸没在流体中，同时确保施加在控制构件任一侧的压力至少部分平衡。因此，移动它所需要克服的力是受限的。此外，所提出的构造使得可以不使用其关闭位置由搁置在底座上的控制构件决定的阀。因此，这避免了相关的缺点，例如底座的磨损和控制构件撞击底座产生的噪音。

此外，与包括轴的阀相比，该轴必须穿过壳体露出以便驱动用于控制流体流通的打开/关闭的构件，使用可被电磁致动的控制构件使得能够将其远程地从壳体的外部移动，从而促进阀对外部的密封。还可以注意到，控制构件的滑动运动的实现及其致动的电磁特性促进了具有简单构造的阀的生产。

然而，如上所述，在不脱离本发明的范围的情况下，控制构件可以通过滑动、通过任何其他方式、尤其是气动方式来致动。

根据本发明的可以在任何技术上可能的组合中一起或分开考虑的各种特征：

-所述控制构件位于所述壳体和所述主体之间，

-所述壳体制成为一件，

-所述阀设置有用于流体的第一入口/出口，特别是入口，

-所述阀设置有用于流体的第二入口/出口，特别是出口，

-所述主体在所谓的贯通部分中从所述壳体露出，

-所述贯通部分设置有所述第一流体入口/出口，

-所述控制构件包括套筒，

-所述套筒是圆柱形的，

-所述主体包括设置有所述通道的衬里，

-所述套筒和所述衬里是同轴的，

-套筒围绕衬里，

-套筒和壳体之间有间隙，

-所述壳体和所述主体同轴，

-所述控制构件包括磁性材料，

-所述阀包括用于激励控制构件的绕组，

-励磁绕组围绕所述壳体的外部，

-壳体和励磁绕组同轴，

-所述阀还包括复位弹簧，使得所述控制构件能够返回到静止位置，

-所述静止位置是通道的打开位置，

-所述静止位置是通道的关闭位置，

-所述控制构件和所述复位弹簧彼此轴向连续，

-所述阀包括用于稳定控制构件的弹簧，

-所述控制构件和所述稳定弹簧彼此轴向连续，

-所述复位弹簧和所述稳定弹簧位于控制构件的任一侧，

-所述通道位于主体的侧壁上，

-所述通道包括一个或多个孔，

-所述孔直径地相对，

-所述衬里在其位于所述壳体中的一个纵向端部处封闭，称为盲端，

-所述通道位于所述盲端附近，

-衬里的相对端限定了阀的所述第一入口/出口，

-所述阀包括用于流体的入口/出口管，特别是出口管，其插入所述壳体中，

-所述管道位于离所述主体一定距离处，

-所述管道从所述主体轴向连续，

-管道的直径等于主体的直径，

-主体的轴线与管道的轴线形成130°至180°的角度，

-所述阀包括限定所述衬里和所述管道的单件组件，

-所述单件组件由管形成，

-所述管包括内部隔板，使得能够将衬里的内部容积部和管道的内部容积部分开，

-所述管道包括一个或多个孔，用于流入所述壳体的流体的流通，

-所述控制构件和/或所述主体设有用于流体流通的多个开口，当所述控制构件移动时，所述多个开口允许通道逐渐打开，

-所述通过开口被校准以允许流体的膨胀，

-所述阀包括在所述主体和所述控制构件之间的一个或多个密封环，

-所述壳体、所述主体和/或所述管道由热塑性材料制成，

-所述阀包括将所述壳体、所述主体和/或所述管道彼此紧固的粘结连接。

本发明还涉及一种用于车辆、特别是机动车辆的热处理系统，其包括至少一个如上所述的阀。

附图说明

从下面参照附图给出的描述中，本发明的其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：

图1以纵向截面示意性地示出了根据本发明的阀的第一示例性实施例，处于打开构造；

图2示出了图1中的阀，这次处于关闭构造；

图3以纵向截面示意性地示出了根据本发明的阀的第二示例性实施例，处于关闭构造；

图4示出了图3中的阀，这次处于打开构造；

图5以纵向截面示意性地示出了根据本发明的阀的第三示例性实施例，处于打开构造；

图6示出了图5中的阀，这次处于关闭构造；

图7以纵向截面示意性地示出了根据本发明的阀的第四示例性实施例，处于附加构造中；

图8以纵向截面示意性地示出了根据本发明的阀的第五示例性实施例，处于附加构造中；

图9示意性示出了根据本发明的热处理系统的例子。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明涉及一种流体流通阀。所述流体例如是制冷剂。

所述阀包括壳体1和用于流体流通的主体2。所述主体2至少部分位于所述壳体1中。所述主体2沿着标记为5的箭头(图1)在所述主体2和所述壳体1之间具有流体通道4。所述主体2被紧固到壳体1上。

所述主体2至少局部地在所述通道处具有管状构造。这里，所述主体2沿着纵向轴线X延伸，并且沿着其整个长度具有管状构造。所述主体2有利地具有围绕所述纵向轴线X旋转对称的形状。所述主体2例如由衬里6形成。

所述通道4位于主体2的侧壁上，特别是所述衬里6的侧壁上。所述通道4包括一个或多个孔8，特别是具有相同横截面并且直径地相对的孔8。所述孔8的数量例如为两个。它们可以具有圆形横截面或任何其他形状的横截面。

这里，所述衬里6在其位于所述壳体1中的一个纵向端部10处被封闭，该纵向端部被称为盲端。所述通道4，特别是所述孔8，位于所述盲端10附近。

所述壳体1有利地具有旋转对称的形状，特别是围绕纵向轴线X。换句话说，所述壳体1和所述主体2优选同轴。

结合起来，所述壳体1和所述主体2形成至少两个流体流通室，即位于主体2内部的第一室12和位于主体2和所述壳体1之间的第二室14。此外，第一室12和第二室14通过流体通道4彼此连通。所述通道4径向进入所述第一室12和所述第二室14。

所述阀设有流体入口16和出口18。因此，在阀的打开位置(图1)，流体沿着标记为20的箭头进入阀，穿过通道4，并且沿着标记为22的箭头离开阀。

这里，所述主体2在所谓的贯通部分24中从所述壳体1露出。所述贯通部分24有利地设有所述流体入口16。更具体地说，衬里6的与其盲端10相对的纵向端部26限定了阀的入口16。换句话说，衬里6在其位于贯穿部分24中的纵向端部26处是敞开的。

所述阀包括用于流体的出口的管道28。所述管道28以固定的方式插入所述壳体1中。所述管道28位于离所述主体1一定距离处，使得所述管道28在其一个纵向端部进入壳体1，在第二室14处，并在相对的纵向端部通过出口18到达外部。因此，来自通道4的流体穿过第二室14并进入出口管道28，从出口管道28处离开阀。

图示示例中公开的流体流通方向促进了阀的自清洁。然而，在不脱离本发明范围的情况下，反向流通也是可能的。

这里，所述管道28从所述衬里6轴向连续。管道28的直径有利地等于衬里6的直径。作为未示出的变型，衬里6的纵向轴线可以与管道28的纵向轴线形成130°至180°之间的角度。

有利的是，所述壳体1制成一个整体。这有助于阀对外密封。它尤其可以是由热塑性材料制成的部件，例如模制的。所述主体2和/或所述管道28也可以由热塑性材料制成。它们通过粘合连接固定到所述壳体1。这有助于对外部的密封。例如，它可以是摩擦焊接、激光焊接或粘接。

该阀还包括用于其打开/关闭的控制构件30。所述控制构件30能够相对于所述主体2移动，以便选择性地打开或关闭所述通道4。为此，所述控制构件能够至少在所述通道4处沿着所述主体2滑动。在所述主体2中设置通道4并沿着所述主体2滑动控制构件30允许控制构件30使通道4打开或关闭，而其不必抵靠另一部件，同时提供足够的密封，至少在其中设置的回路中的上游和下游压力差受到限制的应用中。

也就是说，为了改善这种密封，所述阀可以在所述主体2和所述控制构件30之间包括一个或多个密封环，这将在下文中更详细地描述。

所述控制构件30优选位于壳体1和所述主体2之间。换句话说，所述控制构件30位于所述第二室14中。所述控制构件因此能够在所述第二室14内移动。

所述控制构件例如由在所述衬里6上滑动的套筒32形成。所述套筒32是圆柱形的。套筒32围绕衬里6。所述套筒32和所述衬里6优选同轴，其间隙被校准成允许套筒32沿着衬里6滑动，同时在阀的关闭位置，即当套筒32覆盖在衬里6中形成的用于流体通过的孔8时，确保期望的密封。

在控制构件30、特别是套筒32与壳体1之间也有利地存在间隙。它允许流体通过套筒32的每个轴向侧，限制活塞效应。这导致套筒32的整个外表面上的压力平衡。因此，被提供用于移动控制构件30的力受到限制。可选地或附加地，用于流体通过的通路可以轴向地设置在控制构件的任一侧上，特别是通过使壳体1的表面变形，例如通过赋予其波纹状外观，所述通路沿着所述纵向轴线X延伸，同时围绕所述纵向轴线X成角度地彼此隔开

应该注意的是，具有用于流体通过的、设置有相同横截面并且围绕纵向轴线成角度均匀定位的孔8还有助于平衡施加到控制构件30的压力。

所述控制构件30，特别是所述套筒32，可以有利地被电磁致动。这样的特征使得远程控制成为可能。因此，它促进了壳体1对外部的密封。为此，所述控制构件30由磁性材料形成或者至少包括磁性材料。

所述阀优选包括用于致动所述控制构件30的励磁绕组34。例如，这是电流通过或不通过的电线圈。当电流通过所述励磁绕组34时，它产生磁场，该磁场沿纵向轴线X的方向移动所述控制元件30。在所示的例子中，励磁绕组34围绕所述壳体1的外部。它们同轴。

所述阀还包括复位弹簧36，使得能够将所述控制构件30返回到静止位置。所述套筒32和所述复位弹簧36彼此轴向连续。这里，复位弹簧36是螺旋弹簧。它搁置在套筒32上和所述壳体1的纵向端部上。

在图1和2所示的例子中，复位弹簧36的所述静止位置是通道4的打开位置。更具体地说，如图1所示，当励磁绕组34没有通电时，复位弹簧36处于静止状态，通道4打开。相反，如图2所示，当励磁绕组34被供电时，通道4关闭，复位弹簧36被压缩。

所述阀还包括用于稳定控制构件30的弹簧38。它用于在励磁绕组36没有被供电并且复位弹簧36处于静止位置时防止控制构件移动。所述套筒32和所述稳定弹簧38彼此轴向延续。这里，所述稳定弹簧38是螺旋弹簧。它搁置在套筒32上和所述壳体1的纵向端部上，与搁置有复位弹簧36的端部相对。

所述复位弹簧36和所述稳定弹簧38位于控制构件30的任一侧。优选地，当一个处于扩展而工作时，另一个处于压缩而工作，反之亦然。这里，复位弹簧36围绕包括通道4的衬里6的一部分并且围绕出口管道28。

控制构件30、复位弹簧36和稳定弹簧38的布置使得能够以稳定的方式将控制构件30的位置控制在处于流体通道的关闭位置与流体通道的完全打开位置之间的位置。控制线圈中流动的电流使得可以控制施加到控制元件30的电磁力。控制构件30的平衡位置由磁力、复位弹簧36和稳定弹簧38施加的力以及机械和流体摩擦力之间的平衡产生。因此，对流经控制线圈的电流的适当控制使得能够获得阀的完全关闭、完全打开或部分打开。

控制构件30在没有机械冲击的情况下移动，因为控制构件30在任何时候都不会抵靠底座或止挡件。复位弹簧36置于套筒32的一个轴向端部和壳体1的一个端部之间，而稳定弹簧38设置在套筒32的另一个轴向端部和壳体1的另一端部之间。因此，阀特别安静地操作。控制构件30上没有机械冲击也提高了阀的可靠性。此外，通过调节稳定弹簧和复位弹簧相应的刚度和预载，可以调节移动控制构件所需的磁力。因此，可以获得这样一种阀，其中由相对的两个弹簧形成的组件的刚度较低，同时使用具有标准特征的弹簧。因此，可以使用仅产生微弱力的磁性致动器。因此，阀的成本是受限的。

如图3和4所示，作为变型，复位弹簧36的所述静止位置是通道4的关闭位置。更具体地说，如图3所示，当励磁绕组34没有通电时，复位弹簧36处于静止状态，通道4关闭。相反，如图4所示，当励磁绕组34通电时，通道4打开，复位弹簧36被压缩。所述复位弹簧36位于衬里6周围，在衬里6的不包括通道4的部分中。在所有其他方面，该实施例的阀优选地与图1和2中的实施例的阀相同。特别地，当通道孔4打开时，所述复位弹簧36被压缩。

如图5和6所示，作为变型，所述阀包括限定所述衬里6和所述管道28的单件组件。在所有其他方面，该实施例的阀优选地与图1和2中的实施例的阀相同，即，当励磁绕组通电时，通道4关闭。作为变型，它也可以在所有其它方面与图3和4中实施例的阀相同。

所述单件组件例如由管40形成，特别是沿着壳体1的纵向轴线X定向。所述管40包括内部隔板42，使得能够将对应于第一室12的衬里6的内部容积部和形成与所述第二室14连通的第三室44的管道28的内部容积部分开。后者然后在管40和壳体1之间环形延伸。

为了允许流体从所述第二室14流通到所述第三室44，所述管在所述管道28处包括径向出现的一个或多个流体流通孔46。

在图7和8所示的实施例中，所述控制构件30和/或所述主体2设有用于流体流通的多个开口50，当所述控制构件30移动时，所述多个开口允许通道逐渐打开。流体沿着标记为52的箭头穿过所述开口。所述通道开口50有利地被校准以允许流体膨胀。随着越来越多的开口50被打开并允许流体通过，流体的流动横截面逐渐增加。这种逐渐膨胀使得可以例如平衡并行通过热交换器的多个通路或通过不同热交换器的制冷剂流速。因此，温度可以得到更均匀的控制。

该原理的另一个可能的应用是根据所施加的电磁力产生可调节的膨胀。该电磁力基本上与通过励磁线圈34的电流成比例。通过控制阀的控制电流，可以将控制构件30保持在位于流体通道4的关闭位置和通道4的完全打开位置之间的任何中间位置。换句话说，控制构件30被构造成以稳定的方式保持在完全打开位置和关闭位置之间的中间位置。因此，可以调节自由的并允许流体通过阀的通过开口50的数量。

因此，可以获得不同程度的制冷剂膨胀。这使得可以调节由阀所供应的(多个)热交换器产生的冷却功率。

在图7中，所述开口50位于控制构件30上。它们适于在控制构件30的中间位置面向通道4定位。控制构件30的所述中间位置位于通道4的打开位置和通道4的关闭位置之间。在所有其他方面，该实施例的阀与图1和2中的实施例的阀相同。

这里，在静止位置，励磁绕组34不通电，并且控制构件处于通道4打开的位置。当励磁绕组34通电时，控制构件30离开先前的位置并轴向移动，使得开口50到达通道4的前面，并且控制构件30继续其行程，直到通道4关闭，然后开口50不再在通道4的前面。一旦励磁构件34不再通电，在通道6打开时进行反向运动。例如通过调节励磁绕组34中的供电电流，可以将开口50固定在通道4的前面。供应电流的这种调节使得可以逐渐减少面对通道4的开口50的数量。这导致流体流横截面逐渐减小。在图7所示的这种构造中，除了打开/关闭功能之外，还通过控制流过线圈的励磁绕组的电流来获得流体的可变膨胀的功能。

在图8中，所述开口50位于主体2上。它们更具体地轴向位于其盲端10和通道6之间。

类似于图7所示的构造，供应电流的调节使得可以将控制构件30朝着流体通道4的关闭位置移动成，在图8的左侧。开口50因此逐渐关闭。因此获得了流体流横截面的逐渐减小。因此，除了流体通道打开/关闭功能之外，通过控制流过控制线圈的绕组的电流，这种构造使得可以获得可变膨胀功能。

如已经陈述的，所述阀可以包括在所述主体2和所述控制构件30之间的一个或多个密封环(未示出)。例如，它们位于通道4的两侧。它们可以位于衬里6外壁上的凹槽中。它们径向延伸，从而与套筒32的内壁接触。

如图9所示，本发明还涉及一种用于车辆、尤其是机动车辆的热处理系统100，包括如上所述的阀143。

所述系统包括例如压缩装置110、适于由车辆乘客厢外部的空气流通过的第一热交换器120、第一膨胀构件141和多个第二热交换器142，这里适于冷却电能存储装置300的电池模块310。每个所述第二热交换器142布置在系统的相应的第一分支140上，使得制冷剂与其他平行且独立地通过。每个所述第一分支包括一个阀143。因此，制冷剂根据相应阀143的打开或关闭状态在所述第二交换器142中流通或不流通。控制模块200使得控制所有阀143的操作成为可能。为此，控制模块200通过电缆400电连接到每个阀143。控制模块200包括与阀143一样多的控制输出。控制模块200因此可以彼此独立地控制每个阀143。因此，可以独立控制通过每个阀的流量。每个阀可以完全关闭、完全打开或打开至中间设定值。

有利地，控制模块200还控制膨胀构件131和141的操作。

所述系统可以包括与第一膨胀阀141和第一分支140并联的第二分支，该第二分支包括第二膨胀阀131和第三热交换器132，能够冷却打算进入车辆乘客厢的空气流。

当然，根据本发明的阀可以用于任何其他类型的应用。

Claims

1.一种流体流通阀，所述阀包括壳体(1)和用于流体流通的主体(2)，所述主体(2)至少部分地位于所述壳体(1)中，所述主体(2)紧固到所述壳体(1)上，并在所述主体(2)和所述壳体(1)之间具有用于流体的通道(4)，所述阀还包括能够被电磁致动的控制构件(30)，所述控制构件(30)能够相对于所述主体(2)移动，以便选择性地打开或关闭所述通道(4)，所述主体(2)至少局部地具有位于所述通道(4)处管状构造，所述控制构件(30)能够至少在所述通道(4)处沿着所述主体(2)滑动。

2.根据权利要求1所述的阀，其中，所述控制构件(30)位于所述壳体(1)和所述主体(2)之间。

3.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，所述壳体(1)制成一个整体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，所述通道(4)位于所述主体(2)的侧壁上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，所述控制构件(30)包括套筒(32)，并且其中，所述主体(2)包括设有所述通道(4)的衬里(6)，所述套筒(32)和所述衬里(6)同轴。

6.根据权利要求5所述的阀，其中，所述衬里(6)在位于所述壳体(1)中的一个纵向端部(10)处被封闭，该纵向端部被称为盲端。

7.根据权利要求5所述的阀，包括插入到所述壳体(1)中的用于流体的入口/出口管道(28)，特别是出口管道，所述阀包括限定所述衬里(6)和所述管道(28)的一体式组件，所述一体式组件由管(40)形成，所述管(40)包括内部隔板(42)，使得能够将所述衬里(6)的内部容积部和管道(28)的内部容积部分开，所述管道(28)包括一个或多个孔(46)，用于进入所述壳体(1)的流体的流通。

8.根据前述权利要求中任一项所述的阀，还包括能够使所述控制构件(30)返回到静止位置的复位弹簧(36)和用于稳定所述控制构件(30)的温度弹簧(38)，所述复位弹簧(36)和所述稳定弹簧(38)位于控制构件(30)的任一侧。

9.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，所述控制构件(30)和/或所述主体(2)设置有用于流体流通的多个开口(50),当所述控制构件移动时，所述多个开口允许所述通道逐渐打开，所述开口(50)被校准以允许流体膨胀。

10.一种用于车辆、尤其是机动车辆的热处理系统，包括至少一个如前述权利要求中任一项所述的阀。