CN113294559B - 一种多通阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多通阀装置，属于阀门技术领域。该多通阀装置包括：动力驱动装置；多个阀芯，每一阀芯由所述动力驱动装置驱动转动，每一所述阀芯内均设有多组连通的阀芯口；多个端板，每一所述端板覆盖在每一所述阀芯处，且每一所述端板处设有多个用于连通所述阀芯口和外部的接口，每一所述接口均位于其对应的所述阀芯的至少一个所述阀芯口的运动轨迹上，以使得各个所述阀芯在转动至各个目标角度时其自身的各个所述阀芯口与其对应的所述端板处的目标接口连通。本发明的多通阀装置集成度高且能降低成本。

Description

一种多通阀装置
技术领域
本发明属于阀门技术领域，特别是涉及一种多通阀装置。
背景技术
目前新能源热泵系统回路较为复杂，包括电池回路、电机回路和暖风回路等。在不同工况模式下，各个回路可能相互串联、并联或水路混合串并联，为了实现这些工况模式的切换，往往需要多个阀同时工作才能达到此目标，阀类产品多，而阀类元件成本相对高，同时还需要增加相应的连接管路及控制线束。
目前市场上有一些多通阀方案，但是集成水口少，阀的功能模式少，不足以完全满足系统需求，还需要和其他阀一起，组合协同，仍然存在成本和布置难的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种集成度高且能降低成本的多通阀装置。
本发明的进一步的一个目的是有效降低入水或出水流阻。
特别地，本发明提供了一种多通阀装置，包括：
动力驱动装置；
多个阀芯，每一阀芯由所述动力驱动装置驱动转动，每一所述阀芯内均设有多组连通的阀芯口；
多个端板，每一所述端板覆盖在每一所述阀芯处，且每一所述端板处设有多个用于连通所述阀芯口和外部的接口，每一所述接口均位于其对应的所述阀芯的至少一个所述阀芯口的运动轨迹上，以使得各个所述阀芯在转动至各个目标角度时其自身的各个所述阀芯口与其对应的所述端板处的目标接口连通。
可选地，所述驱动装置包括：
电机，受控地输出扭矩；
限向传动机构，与所述电机相连且包括与每一所述阀芯相连的输出端。
可选地，所述限向传动机构包括：
蜗轮蜗杆机构，包括设置于所述电机的输出轴处的蜗杆、蜗轮轴以及套设在所述蜗轮轴上的与所述蜗杆配合的蜗轮；
齿轮传动机构，包括套设于所述蜗轮轴处的第一齿轮组、主动轴、设置于所述主动轴上的第二齿轮组和主动齿轮、多根从动轴以及设置于每一所述从动轴上的从动齿轮，所述第一齿轮组中的各个齿轮与所述第二齿轮组的各个齿轮对应啮合，所述主动齿轮与每一所述从动齿轮啮合，所述从动轴的数量与所述阀芯的数量相同；
棘轮机构，包括对应设置的棘轮和棘爪盘，所述棘轮设置于每一所述从动轴上，所述棘爪盘上设有与所述棘轮配合的棘爪，且所述棘爪盘与每一所述阀芯形成无相对转动的连接。
可选地，所述多个阀芯包括第一阀芯和第二阀芯，所述多个端板包括分别与所述第一阀芯和所述第二阀芯配合的第一端板和第二端板，所述棘轮机构包括分别与所述第一阀芯和所述第二阀芯相连的第一棘爪盘和第二棘爪盘。
可选地，所述第一棘轮和所述第二棘轮的可转动方向相反，以在所述电机输出方向相反的扭矩时带动所述第一阀芯或所述第二阀芯转动。
可选地，所述第一阀芯上的所述阀芯口和所述第二阀芯上的所述阀芯口对称布置，且所述第一端板的所述接口和所述第二端板上的所述接口对称布置。
可选地，所述第一阀芯设有第一阀芯口、第二阀芯口、第三阀芯口和第四阀芯口，所述第一阀芯口与所述第二阀芯口连通，所述第三阀芯口与所述第四阀芯口连通，所述第一端板设有第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口，其中，所述第一阀芯在转动时，所述第一阀芯口和第四阀芯口均能至少连通所述第一接口、所述第四接口和所述第五接口中的一个，且所述第二阀芯口和所述第三阀芯口均能至少连通所述第一接口或所述第三接口。
可选地，所述第一阀芯口的中心和所述第四阀芯口的中心位于第一圆的圆周处，所述第二阀芯口和所述第三阀芯口的中心位于第二圆的圆周处，所述第一圆和所述第二圆无交集。
可选地，所述多通阀装置配置成在所述第一阀芯沿每转动预设角度值时连通所述第一端板上的不同所述接口、在所述第二阀芯沿每转动所述预设角度值时连通所述第二端板上的不同所述接口。
可选地，多通阀装置还包括：
密封结构，设置于每一所述阀芯和每一所述端板之间。
本发明的多通阀包括多个阀芯和与其配合的端板，每个阀芯在驱动装置的驱动下转动，当转动至目标角度时，每个阀芯上的各个阀芯口和端板上的不同接口连通，从而连通各组接口。当将接口与各个回路装配后，通过控制各个阀芯的转动，即可控制各个回路之间的连通和切换。由于本发明的多通阀装置可以实现多组接口的连通，不再像现有技术中那样需要设置多个阀才能实现多个回路的控制，因此集成度高，布置紧凑，并降低了成本，更适用于复杂的系统，例如具有多个工作模式的热管理系统，以解决布局难的问题。
进一步地，本发明中用于连接外部的回路的端口是设置于端板上的接口，类似槽类样式，相比现有的多通阀类元件的端口，本实施例的接口更适用于系统集成方案，便于集成水板和对手件的连接，同时可以有效降低入水或出水流阻，且可以多接口进行在端面进行混水。
进一步地，多通阀装置还包括密封结构，设置于每一阀芯和每一端板之间，用于密封阀芯和端板。密封结构包括压缩弹簧和密封垫，这种双重的密封方式能够提高密封可靠性。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的多通阀装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的多通阀装置的动力驱动装置的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的多通阀装置的动力驱动装置的棘轮处的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的多通阀装置的第一阀芯和第二阀芯的结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的多通阀装置的阀芯和端板的结构示意图；
图6是根据本发明一个实施例的多通阀装置处于模式二时的端面结构示意图；
图7是根据本发明一个实施例的多通阀装置处于模式五时的端面结构示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的多通阀装置的结构示意图。如图1所示，一个实施例中，多通阀装置包括动力驱动装置10、多个阀芯20和多个端板30。每一阀芯20由动力驱动装置10驱动转动，每一阀芯20内均设有多组连通的阀芯口。每一端板30覆盖在每一阀芯20处，且每一端板30处设有多个用于连通阀芯口和外部的接口，每一接口均位于其对应的阀芯20的至少一个阀芯口的运动轨迹上，以使得各个阀芯20在转动至各个目标角度时其自身的各个阀芯口与其对应的端板30处的目标接口连通。这里的阀芯20可以采用蝶阀和球阀的复合结构。
本实施例的多通阀包括多个阀芯20和与其配合的端板30，每个阀芯20在驱动装置的驱动下转动，当转动至目标角度时，每个阀芯20上的各个阀芯口和端板30上的不同接口连通，从而连通各组接口。当将接口与各个回路装配后，通过控制各个阀芯20的转动，即可控制各个回路之间的连通和切换。由于本实施例的多通阀装置可以实现多组接口的连通，不再像现有技术中那样需要设置多个阀才能实现多个回路的控制，因此集成度高，布置紧凑，并降低了成本，更适用于复杂的系统，例如具有多个工作模式的热管理系统，以解决布局难的问题。
进一步地，本实施例中用于连接外部的回路的端口是设置于端板30上的接口，类似槽类样式，相比现有的多通阀类元件的端口，本实施例的接口更适用于系统集成方案，便于集成水板和对手件的连接，同时可以有效降低入水或出水流阻，且可以多接口进行在端面进行混水。
如图1所示，另一个实施例中，多通阀装置还包括密封结构40，设置于每一阀芯20和每一端板30之间，用于密封阀芯20和端板30。可选地，密封结构40包括压缩弹簧和密封垫，这种双重的密封方式能够提高密封可靠性。
如图1所示，驱动装置包括电机101和限向传动机构。电机101受控地输出扭矩。限向传动机构与电机101相连且包括与每一阀芯20相连的输出端。
图2是根据本发明一个实施例的多通阀装置的动力驱动装置10的结构示意图。图3是根据本发明一个实施例的多通阀装置的动力驱动装置10的棘轮处的结构示意图。进一步的一个实施例中，限向传动机构包括蜗轮蜗杆机构、齿轮传动机构和棘轮机构。如图2所示，蜗轮蜗杆机构包括设置于电机101的输出轴处的蜗杆102、蜗轮轴103以及套设在蜗轮轴103上的与蜗杆102配合的蜗轮104。齿轮传动机构包括套设于蜗轮轴103处的第一齿轮组、主动轴107、设置于主动轴107上的第二齿轮组和主动齿轮110、多根从动轴以及设置于每一从动轴上的从动齿轮，第一齿轮组中的各个齿轮与第二齿轮组的各个齿轮对应啮合，主动齿轮110与每一从动齿轮啮合，从动轴的数量与阀芯20的数量相同。棘轮机构包括对应设置的棘轮和棘爪盘，棘轮设置于每一从动轴上，棘爪盘上设有与棘轮配合的棘爪119，且棘爪盘与每一阀芯20形成无相对转动的连接。
本实施例中的蜗轮蜗杆机构和齿轮传动机构可以保证电机101扭矩稳定地输出。由于棘轮机构具有单向传力的特性，因此通过棘轮机构的设置可以控制阀芯20的可转动方向，结合电机101的输出扭矩方向可以控制相应的阀芯20转动。本实施例的限向传动机构能够通过一个动力源驱动多个阀芯20的联动或单独工作。
可选地，第一齿轮组包括第一齿轮105和第二齿轮106，第二齿轮组包括第三齿轮108和第四齿轮109，其中，第一齿轮105与第三齿轮108啮合，第二齿轮106和第四齿轮109啮合。在其他实施例中，还可以根据设计需求，例如受力情况将第一齿轮组和第二齿轮组设置更多或更少的啮合齿轮。
图4是根据本发明一个实施例的多通阀装置的第一阀芯21和第二阀芯22的结构示意图。图5是根据本发明一个实施例的多通阀装置的阀芯20和端板30的结构示意图。一个实施例中，如图4所示，多个阀芯20包括第一阀芯21和第二阀芯22，如图5所示，多个端板30包括分别与第一阀芯21和第二阀芯22配合的第一端板31和第二端板32。如图3所示，棘轮机构包括分别与第一阀芯21和第二阀芯22相连的第一棘爪盘116和第二棘爪盘118。相应地，第一棘轮115与第一棘爪盘116配合，第二棘轮117与第二棘爪盘118配合，与第一棘轮115共同设置于第一从动轴111的第一从动轮112，与第二棘轮117共同设置于第二从动轮113的第二从动齿轮114。
进一步的一个实施例中，第一棘轮115和第二棘轮117的可转动方向相反，以在电机101输出方向相反的扭矩时带动第一阀芯21或第二阀芯22转动。例如图3中的第一棘轮115只能其自身被带着逆时针转动时带动第一棘爪盘116和第一阀芯21逆时针转动，而在顺时针转动时仅自身转动而不能带动第一棘爪盘116转动，也就不能带动第一阀芯21转动。对应地，第二棘轮117只能其自身被带着顺时针转动时带动第二棘爪盘118和第二阀芯22逆时针转动，而在逆时针转动时仅自身转动而不能带动第二棘爪盘118转动，也就不能带动第二阀芯22转动。
如图4所示，本实施例中，第一阀芯21上的阀芯口和第二阀芯22上的阀芯口对称布置。如图5所示，第一端板31的接口和第二端板32上的接口对称布置。当然在其他实施例中，第一阀芯21上的阀芯口和第二阀芯22上的阀芯口也可以不对称布置，第一端板31的接口和第二端板32上的接口也可以不对称布置。当对称布置时，装配和控制过程更加便于实现，有利于简化装配时的难度，和控制的位置标定过程。
如图5所示，进一步的，第一阀芯21设有第一阀芯口211、第二阀芯口212、第三阀芯口213和第四阀芯口214，第一阀芯口211与第二阀芯口212连通，第三阀芯口213与第四阀芯口214连通。第一端板31设有第一接口311、第二接口312、第三接口313、第四接口314和第五接口315。第一阀芯21正在转动时，第一阀芯口211和第四阀芯214口均能至少连通第二接口312、第四接口314和第五接口315中的一个，且第二阀芯口212和第三阀芯口213均能至少连通第一接口311或第三接口313。相应地，第二阀芯22的各个阀芯口和第二端板32的各个接口也同样地满足上述对应关系要求。
进一步的一个实施例中，第一阀芯口211的中心和第四阀芯口214的中心位于第一圆的圆周处，第二阀芯口212和第三阀芯口213的中心位于第二圆的圆周处，第一圆和第二圆无交集。相应地，第二阀芯22的各个阀芯口与第一阀芯的各个阀芯口同样设置。
一个实施例中，多通阀装置配置成在第一阀芯21沿每转动预设角度值时连通第一端板31上的不同接口、在第二阀芯22沿每转动预设角度值时连通第二端板32上的不同接口。本实施例在切换不同的接口连接时，都是转动同样的角度，这样可以简化控制过程。例如转动30°为一组连通方式，再转动30°又连通一组。
图6是根据本发明一个实施例的多通阀装置处于模式二时的端面结构示意图。图7是根据本发明一个实施例的多通阀装置处于模式五时的端面结构示意图。如图4所示，第二阀芯22包括第五阀芯口221、第六阀芯口222、第七阀芯口223、第八阀芯口224，其中，第五阀芯口221和第六阀芯口222连通，第七阀芯口223和第八阀芯口224连通。为了便于说明，下文中将图5中第二端板32的各个接口对应地命名为第六接口321、第七接口322、第八接口323、第九接口324和第十接口325。对于图5所示的实施例，假设其每次转动的预设角度为30°，那么它可以形成16种连通模式。具体请见下表1，表1中的阿拉伯数字与接口的前缀对应，“-”表示连通，例如表1中的1表示第一接口311，1-2表示第一接口311与第二接口312连通，表1中的旋转角度A表示第一阀芯21相对于图5中的原始状态顺时针转动的角度，旋转角度B表示第二阀芯22相对于图5中的原始状态逆时针转动的角度。通过控制电机101的转角可以形成对于表1中的各个模式，例如模式一，该模式下电机101不转动，处于第一阀芯21和第二阀芯22处于图5中的状态，此时第一接口311和第二接口312连通，第三接口313和第五接口315连通，第六接口321和第七接口322连通，第八接口323和第十接口325连通。当通过电机101控制第二阀芯22逆时针转动30°时形成模式二(参见图6)，此时第一接口311和第二接口312连通，第三接口313和第五接口315连通，第六接口321和第七接口322连通，第八接口323和第九接口324连通。当通过电机101控制第一阀芯21顺时针旋转60°(相对于模式一的第一阀芯21的角度)，第二阀芯22逆时针旋转90°(相对于模式一的第二阀芯22的角度)，则会形成模式十三(参见图7)，此时第一接口311和第四接口314连通，第二接口312和第三接口313连通，第六接口321和第十接口325连通，第七接口322和第八接口323连通。
表1
模式 旋转角度A 旋转角度B 连通接口
模式一 0 0 1-2，3-5；6-7，8-10
模式二 0 30° 1-2，3-5；6-7，8-9
模式三 0 60° 1-2，3-5；6-9，7-8
模式四 0 90° 1-2，3-5；6-10，7-8
模式五 60° 90° 1-4，2-3；6-10，7-8
模式六 90° 90° 1-5，2-3；6-10，7-8
模式七 90° 30° 1-5，2-3；6-7，8-9
模式八 90° 0 1-5，2-3；6-7，8-10
模式九 60° 0 1-4，2-3；6-7，8-10
模式十 30° 0 1-2，4-3；6-7，8-10
模式十一 30° 30° 1-2，4-3；6-7，8-9
模式十二 60° 30° 1-4，2-3；6-7，8-9
模式十三 60° 60° 1-4，2-3；6-9，8-7
模式十四 90° 60° 1-5，2-3；6-9，8-7
模式十五 30° 60° 1-2，4-3；6-9，8-7
模式十六 30° 90° 1-2，4-3；6-10，8-7
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种多通阀装置，其特征在于，包括：
动力驱动装置；
多个阀芯，每一阀芯由所述动力驱动装置驱动转动，每一所述阀芯内均设有多组连通的阀芯口；
多个端板，每一所述端板覆盖在每一所述阀芯处，且每一所述端板处设有多个用于连通所述阀芯口和外部的接口，每一所述接口均位于其对应的所述阀芯的至少一个所述阀芯口的运动轨迹上，以使得各个所述阀芯在转动至各个目标角度时其自身的各个所述阀芯口与其对应的所述端板处的目标接口连通。
2.根据权利要求1所述的多通阀装置，其特征在于，所述动力驱动装置包括：
电机，受控地输出扭矩；
限向传动机构，与所述电机相连且包括与每一所述阀芯相连的输出端。
3.根据权利要求2所述的多通阀装置，其特征在于，所述限向传动机构包括：
蜗轮蜗杆机构，包括设置于所述电机的输出轴处的蜗杆、蜗轮轴以及套设在所述蜗轮轴上的与所述蜗杆配合的蜗轮；
齿轮传动机构，包括套设于所述蜗轮轴处的第一齿轮组、主动轴、设置于所述主动轴上的第二齿轮组和主动齿轮、多根从动轴以及设置于每一所述从动轴上的从动齿轮，所述第一齿轮组中的各个齿轮与所述第二齿轮组的各个齿轮对应啮合，所述主动齿轮与每一所述从动齿轮啮合，所述从动轴的数量与所述阀芯的数量相同；
棘轮机构，包括对应设置的棘轮和棘爪盘，所述棘轮设置于每一所述从动轴上，所述棘爪盘上设有与所述棘轮配合的棘爪，且所述棘爪盘与每一所述阀芯形成无相对转动的连接。
4.根据权利要求3所述的多通阀装置，其特征在于，
所述多个阀芯包括第一阀芯和第二阀芯，所述多个端板包括分别与所述第一阀芯和所述第二阀芯配合的第一端板和第二端板，所述棘轮机构包括分别与所述第一阀芯和所述第二阀芯相连的第一棘爪盘和第二棘爪盘。
5.根据权利要求4所述的多通阀装置，其特征在于，
第一棘轮和第二棘轮的可转动方向相反，以在所述电机输出方向相反的扭矩时带动所述第一阀芯或所述第二阀芯转动。
6.根据权利要求5所述的多通阀装置，其特征在于，
所述第一阀芯上的所述阀芯口和所述第二阀芯上的所述阀芯口对称布置，且所述第一端板的所述接口和所述第二端板上的所述接口对称布置。
7.根据权利要求6所述的多通阀装置，其特征在于，
所述第一阀芯设有第一阀芯口、第二阀芯口、第三阀芯口和第四阀芯口，所述第一阀芯口与所述第二阀芯口连通，所述第三阀芯口与所述第四阀芯口连通，所述第一端板设有第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口，其中，所述第一阀芯在转动时，所述第一阀芯口和第四阀芯口均能至少连通所述第二接口、所述第四接口和所述第五接口中的一个，且所述第二阀芯口和所述第三阀芯口均能至少连通所述第一接口或所述第三接口。
8.根据权利要求7所述的多通阀装置，其特征在于，
所述第一阀芯口的中心和所述第四阀芯口的中心位于第一圆的圆周处，所述第二阀芯口和所述第三阀芯口的中心位于第二圆的圆周处，所述第一圆和所述第二圆无交集。
9.根据权利要求8所述的多通阀装置，其特征在于，
所述多通阀装置配置成在所述第一阀芯沿每转动预设角度值时连通所述第一端板上的不同所述接口、在所述第二阀芯沿每转动所述预设角度值时连通所述第二端板上的不同所述接口。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的多通阀装置，其特征在于，还包括：
密封结构，设置于每一所述阀芯和每一所述端板之间。
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