CN114198536B - 一种四通阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四通阀，属于管道阀门技术领域，包括：阀体，阀体内设有阀腔，且沿阀体的周向，阀体上依次开设有第一过液口、第二过液口、第三过液口及第四过液口；阀芯，设于阀腔内并能够相对阀体转动，且阀芯上设有通道；第四过液口与通道始终连通，随着阀芯的转动，通道能够在第一过液口、第二过液口和第三过液口之间切换，以与其中的一个或相邻两个过液口连通，并调节连通的过液口的流量，通过对阀体的过液口和阀芯的通道进行改进，保证通道与第四过液口连通，并转动阀芯，切换其他与通道连通的过液口，并控制各个过液口中介质的流量，从而使四通阀同时具有换向和比例调节功能，不用在管路上另设比例调节阀，简化管道结构，节约物料成本。

Description

一种四通阀

技术领域

本发明涉及管道阀门技术领域，具体涉及一种四通阀。

背景技术

四通球阀常用于输送介质的管路中，一般包括阀座和阀芯，阀座的侧壁上沿周向均匀设有四个过液口，阀芯安装在阀座中并能在阀座中转动，以实现流道的切换，常见的四通球阀为两位四通球阀，四通球阀的阀芯上开设两条通道，可同时实现四个过液口中的两两连通，从而形成两条流通通道，同时对两种介质的流向进行切换，既方便又迅速，实现了一阀多用的效果，但两位四通阀只能实现介质流道的切换，无法实现管路开关、不同过液口中介质混合或分流及不同过液口中流量比例调节等功能，因此需要在管路上另设具有比例调节功能的三通阀，从而提高了物料成本，并增加了管路安装和操作难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，设计一种同时具有换向和比例调节的四通阀。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种四通阀，包括：阀体，所述阀体内设有阀腔，且沿所述阀体的周向，所述阀体上依次开设有第一过液口、第二过液口、第三过液口及第四过液口；

阀芯，设于所述阀腔内并能够相对所述阀体转动，且所述阀芯上设有通道；所述第四过液口与所述通道始终连通，随着所述阀芯的转动，所述通道能够在所述第一过液口、第二过液口和第三过液口之间切换，以与其中的一个或相邻两个过液口连通，并调节连通的过液口的流量。

采用本方案的有益效果：

基于现有技术中的四通球阀只具有流道切换功能而需要在管路中三通阀的问题，本方案中通过对阀体的过液口和阀芯的通道进行改进，保证通道与第四过液口始终连通，并通过转动阀芯，切换第一过液口、第二过液口和第三过液口三个过液口中与通道连通的过液口的位置和数量，并控制各个过液口中介质的流量，从而使四通阀同时具有换向和比例调节功能，一阀多用，不用在管路上另设比例调节阀，简化管道结构，降低安装和操作难度，节约物料成本。

作为优选，在所述第一过液口、所述第二过液口和所述第三过液口中，相邻两个过液口之间的距离设为L1，所述第四过液口与所述第三过液口之间的距离设为L2，且L1＜L2，从而保证流道一端的端口在第一过液口、第二过液口和第三过液口之间切换时，流道的另一端口始终只与第四过液口连通，控制介质流向，使介质只能从第一过液口、第二过液口和第三过液口向第四过液口流通，或由第四过液口向第一过液口、第二过液口和第三过液口流通，避免出现介质在第一过液口、第二过液口和第三过液口之间相互流通情况。

作为优选，所述通道包括互相连通的第一通道以及第二通道，随着所述阀芯的转动，所述第一通道能够连通所述第一过液口、所述第二过液口和所述第三过液口中的一个或相邻的两个，所述第二通道与所述第四过液口连通，通过第一通道实现在第一过液口、第二过液口和第三过液口之间的有效切换，通过第二流道保证在切换后始终与第四过液口形成流通通道，使介质能够顺利流通。

作为优选，所述通道包括互相连通的第一通道以及第二通道，随着所述阀芯的转动，所述第一通道能够被密封，所述第二通道能够同时连通所述第三过液口及所述第四过液口。

通过转动阀芯，使第一通道被密封，而第三过液口与第四过液口则均处于第二通道的流通范围中，形成流通通道。

通过转动阀芯，使第一通道被密封，而第二过液口、第三过液口与第四过液口则均处于第二通道的流通范围中，形成流通通道。

作为优选，所述通道包括互相连通的第一通道以及第二通道，随着所述阀芯的转动，所述第二通道能够同时连通所述第二过液口、所述第三过液口及所述第四过液口。

通过转动阀芯，使第一通道被密封，而第二过液口、第三过液口与第四过液口则均处于第二通道的流通范围中，形成流通通道。

作为优选，所述第一通道的有效流通面积小于所述第二通道的有效流通面积，第二通道设置足够大的有效流通面积，以保证在第一通道在过液口之间切换，第二通道随阀芯转动时，第二通道始终能够保持与单流通口的连通。

作为优选，所述第一通道远离所述第二通道一端的端口的宽度为d1；其中，d1与L1的关系满足：d1≥L1，以使第一通道能够同时连通相邻两个过液口。

作为优选，所述过液口的口径为d2；所述第二通道远离所述第一通道一端的端口的宽度为d3；其中d2、d3及L2的关系满足：d2+L2≤d3，d3过小，则无法实现单流通口与相邻第三过液口的流通，因此将d3控制在上述范围内，通过阀芯的转动，来实现单流通口与相邻过液口的流通。

作为优选，所述四通阀还包括设于所述阀体和阀芯之间的密封单元；

其中，所述密封单元包括固定架和密封圈，所述固定架固定在所述阀体上，所述密封圈设在所述固定架面向所述阀芯的一侧，所述密封圈围设在所述第一过液口、所述第二过液口、所述第三过液口及所述第四过液口的周沿，以与所述阀芯进行密封配合，通过密封圈对过液口的周沿进行密封，使介质能够顺利在过液口和流道之间流动，防止介质流入阀体的阀腔中，减少介质的损失和对四通阀其他部件的损坏。

作为优选，所述密封圈围设所述第一过液口、所述第二过液口、所述第三过液口及所述第四过液口处分别设有凸筋；或者，所述阀芯上设有凸筋，且所述凸筋围设于所述通道的端口周沿，通过凸筋挤压密封圈实现密封，凸筋增大了密封圈的压缩量，密封效果更好。

作为优选，所述密封圈面向所述阀芯的一侧面上设有润滑层，以降低阀芯与密封圈之间的摩擦作用，使阀芯转动更加顺滑，并降低密封圈与阀芯的磨损，延长使用寿命，降低更换成本。

发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

附图说明

下面结合附图对发明做进一步的说明：

图1为本发明四通阀的分解示意图。

图2为本发明四通阀阀体的剖视图。

图3为本发明四通阀阀体与密封单元装配后剖视图。

图4为本发明四通阀开阀模式下某一工作状态时的剖视图。

图5为本发明四通阀开阀模式下某一工作状态时的剖视图。

图6为本发明四通阀开阀模式下某一工作状态时的剖视图。

图7为本发明四通阀开阀模式下某一工作状态时的剖视图。

图8为本发明四通阀开阀模式下某一工作状态时的剖视图。

图9为本发明四通阀密封单元立体结构示意图。

图10为本发明四通阀密封单元分解示意图。

附图标记：100、阀体；110、第一过液口；120、第二过液口；150、第三过液口；160、第四过液口；130、阀腔；140、止挡筋；

200、阀芯；210、通道；211、第一通道；212、第二通道；

300、电机；

400、密封单元；410、固定架；411、通孔；420、密封圈；421、凸块；422、凸筋；

500、支撑板。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度。

下面结合附图与具体实施方式对本发明的四通阀作进一步详细描述：

四通阀，常用乘用车冷却系统回路中，以用于介质通道的切换，包括阀体100、阀芯200和驱动装置，阀体100包括四个沿周向分布的过液口，阀芯200上设有通道，阀体100内设有阀腔130，阀芯200设于阀腔130内，并在驱动装置驱动下相对阀体100转动。

本实施例中的四通阀安装在歧管上，用于水等液体的流通，当然，在其他实施例中，四通阀也可以用于气体等其他介质的流通。

现有的四通阀，四个过液口沿阀体100周向均匀分布，通过阀芯200的转动，实现与通道连通的阀口的切换，以改变介质的流通方向，但四通阀也仅能用于切换通道，且一条通道只能同时连通两端两个过液口，无法实现三个及以上过液口的连通或流量比例调节等功能，因此需要在管路上另设三通阀，从而提高了物料成本，并增加了管路安装和操作难度。

针对上述问题，参考图1至图8，根据本发明的一个实施例，四通阀，包括：阀体100和阀芯200，阀体100内设有阀腔，且沿阀体100的周向，阀体100上依次开设有第一过液口110、第二过液口120、第三过液口150及第四过液口160；阀芯200设于阀腔内并能够相对阀体100转动，且阀芯200上设有通道210；第四过液口160与通道210始终连通，随着阀芯200的转动，通道210能够在第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150之间切换，以与其中的一个或相邻两个过液口连通，并调节连通的过液口的流量。

本实施例中通过对阀体100的过液口和阀芯200的通道210进行改进，保证通道210与第四过液口160始终连通，并通过转动阀芯200，切换第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150三个过液口中与通道210连通的过液口的位置和数量，并控制各个过液口中介质的流量，从而使四通阀同时具有换向和比例调节功能，一阀多用，不用在管路上另设比例调节阀，简化管道结构，降低安装和操作难度，节约物料成本。

本实施例中，第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150中的一个或两个与第四过液口160通过阀芯200的通道210形成流通通道210，介质从流通通道210的一端流入，另一端流出，为了便于说明，本实施例中优选以第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150作为介质的流入口，以第四过液口160第四过液口160作为介质的流出口。

当然，在其他实施例中，也可以选择第四过液口160作为介质的流入口，第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150作为介质的流出口。

为了实现四通阀的上述多种功能，如图2所示，第四过液口160与第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150在阀体100周向上不能等间隔设置，若将第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150中相邻两个过液口之间的距离设为L1，第四过液口160与其相邻的过液口之间的距离设为L2，则两者之间需要满足，L1＜L2。

从而保证流道一端的端口在第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150之间切换时，通道210的另一端的端口始终只与第四过液口160连通，控制介质流向，使介质只能从第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150向第四过液口160流通，或由第四过液口160向第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150流通，避免出现介质在第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150之间相互流通情况。

为了能够实现通道210一端的端口在三个过液口之间的切换，以形成不同的流通通道，如图4～图8所示，本实施例中阀芯200的通道210包括相互连通的第一通道211和第二通道212，第二通道212第二通道212，且第一通道211的有效流通面积小于第二通道212的有效流通面积。优选的，沿阀芯200径向的截面，第一通道211为矩形，第二通道212为扇形，即第二通道212远离第一通道211的一端开口更大，以保证第一通道211在第一过液口110、第二过液口120和第三过液口150之间切换，第二通道212随阀芯200转动时，始终能够保持与第四过液口160的连通，因此需要第二通道212有足够大的有效流通面积。

四通阀的开阀模式具体包括如下五种工作状态：

状态一：参照图4，第一过液口110与第一通道211连通，第四过液口160与第二通道212连通。

状态二：参照图6，第二过液口120第二过液口120与第一通道211连通，第四过液口160与第二通道212连通。

状态三：参照图5，第一过液口110和第二过液口120第二过液口120同时与第一通道211连通，第四过液口160与第二通道212连通。

状态四：参照图7，第一过液口110密封，第三过液口150和第四过液口160同时与第二通道212连通。

状态五：参照图8，第一过液口110密封，第二过液口120、第三过液口150和第四过液口160同时与第二通道212连通。

当四通阀处于状态一～状态三时，第四过液口160需要连通的是第一过液口110和/或第二过液口120时，转动阀芯200，使第二通道212远离第一通道211一端的端口始终只有部分与第四过液口160连通，而第一通道211则只连通第一过液口110或第二过液口120，或同时连通第一过液口110和第二过液口120，并能调节与第一过液口110和第二过液口120对应的有效流通面积，从而调节第一过液口110和第二过液口120中介质的流量，以保证介质从第一过液口110和/或第二过液口120中流入，并从第四过液口160流出。

当四通阀处于状态四～状态五时，第四过液口160需要连通的是第三过液口150，或同时连通第二过液口120和第三过液口150时，转动阀芯200，第一通道211被密封，第二通道212随着阀芯200的转动能够同时连通第四过液口160和第三过液口150，或能够同时连通第四过液口160、第三过液口150和第二过液口120，并能调节与第三过液口150和第二过液口120对应的有效流通面积，从而调节第三过液口150和第二过液口120中介质的流量，以保证介质从第三过液口150和/或第二过液口120中流入，并从第四过液口160流出。

从而，通过阀体100上各过液口的布局及阀芯200的通道210的设计，以使四通阀通过阀芯200的转动，实现通道210切换、流量控制和开关阀等多种功能。同时，若第一通道211远离第二通道212一端的端口的宽度为d1，为了使第一通道211能够同时连通第一过液口110和第二过液口120第二过液口120，d1与L1的关系需要满足：d1≥L1。

若第一过液口110、第二过液口120或第三过液口150的口径为d2；第四过液口160第二通道212远离第一通道211一端的端口的宽度为d3；若d3过小，则无法实现第四过液口160与相邻第三过液口150的流通，因此限制，d2+L2≤d3，d3在上述范围内，通过转动阀芯200，能实现第四过液口160与相邻第三过液口150的流通。

需要说明的是，为了使L1、L2、d1、d2和d3之间具有可比性，需制定统一的测量标准，本发明中，设定在通道210和流通口所在的高度处将四通阀垂直于阀体100的中心轴剖开形成剖面，L1、L2、d1、d2和d3为在此剖面上的测量值。

参照图1、图3～图8所示，根据本发明的一个实施例，为了防止介质在流动过程中流入阀体100的阀腔130中，阀体100和阀芯200之间设有密封单元400，如图9和图10所示，密封单元400包括固定架410和密封圈420，密封圈420设在骨架面向阀芯200的一侧，优选密封圈420卡接在固定架410上，具体的，如图10所示，密封圈420面向固定架410的一侧设有凸块421，固定架410上设有供凸块421卡入的通孔411。

固定架410优选塑料骨架，密封圈420优选三元乙丙橡胶(EPDM橡胶)，密封圈420围设在第一过液口110、第二过液口120、第三过液口150及第四过液口160的周沿，以与阀芯200进行密封配合，通过密封圈420对过液口周沿进行密封，使介质从过液口顺利流入通道210中，并从通道210顺利流入第四过液口160并流出，减少介质的损失和对四通阀中其他部件的损坏。

为了进一步加强密封效果，密封圈420围设第一过液口110、第二过液口120、第三过液口150及第四过液口160处分别设有凸筋422，阀芯200挤压凸筋422，使凸筋422产生压缩形变，实现过液口周沿的密封。

根据本发明的一个实施例，阀芯200上设有凸筋，且凸筋围设于通道210的端口周沿，阀芯200通道210通过凸筋挤压密封圈实现密封，凸筋增大了密封圈的压缩量，密封效果更好。

为了减少密封单元400与阀芯200之间的摩擦力，密封单元400面向阀芯200的一侧面上设有润滑层(图中未示出)，润滑层可以是与密封单元400一体硫化成型的聚四氟乙烯薄膜(PTFE薄膜)，也可以是喷涂在密封单元400上的聚四氟乙烯涂层(PTFE涂层)，从而使阀芯200转动更加顺滑，并降低密封单元400与阀芯200的磨损，延长使用寿命，降低更换成本。

本实施例中，密封单元400设为一个整体，同时在第一过液口110、第二过液口120、第三过液口150及第四过液口160的周沿处形成密封。

当然，在其他实施例中，密封单元400也可以包括多个，即对第一过液口110、第二过液口120、第三过液口150及第四过液口160中每个过液口的周沿都分别设置密封单元400，以使每个过液口均单独密封。

如图2～图8所示，本实施例中四通阀为了实现上述功能，阀体100上的过液口沿阀体100周向较为集中，致使第一过液口110与第四过液口160之间的距离较远，而密封单元400设置在过液口处，密封圈420挤压变形时，产生形变弹力，可能会导致阀芯200偏心，从而影响密封效果，因此，如图1、图3～图8所示，为了防止阀芯200偏心，在第一过液口110与第四过液口160之间设置了支撑板500，具体的，支撑板500插设在阀体100内部并和阀芯200接触，从而对另一侧阀芯200起到支撑作用，防止阀芯200歪斜。

本实施例中以四通阀为例进行说明，但本领域技术人员可以理解，本阀门的结构也可以适用于五通阀及其他多通阀中。

当本发明的结构应用于带有五个及以上的过液口的多通阀上，五个及以上的过液口之间的位置关系和分布情况根据实际情况进行调整，但其工作原理与上述四通阀类似，在此不再延伸赘述。

以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (4)

1.一种四通阀，其特征在于，包括：阀体，所述阀体内设有阀腔，且沿所述阀体的周向，所述阀体上依次开设有第一过液口、第二过液口、第三过液口及第四过液口；

阀芯，设于所述阀腔内并能够相对所述阀体转动，且所述阀芯上设有通道；

所述第四过液口与所述通道始终连通，随着所述阀芯的转动，所述通道能够在所述第一过液口、第二过液口和第三过液口之间切换，以与其中的一个或相邻两个过液口连通，并调节连通的过液口的流量；

在所述第一过液口、所述第二过液口和所述第三过液口中，相邻两个过液口之间的距离设为L1，所述第四过液口与所述第三过液口之间的距离设为L2，且L1＜L2；

所述通道包括互相连通的第一通道以及第二通道，所述第一通道的有效流通面积小于所述第二通道的有效流通面积，所述第一通道远离所述第二通道一端的端口的宽度为d1；其中，d1与L1的关系满足：d1≥L1；所述过液口的口径为d2；沿着所述阀体的周向，所述第二通道远离所述第一通道一端的端口的宽度为d3；其中d2、d3及L2的关系满足：d2+L2≤d3；

随着所述阀芯的转动，所述第一通道能够连通所述第一过液口、所述第二过液口和所述第三过液口中的一个或相邻的两个，所述第二通道与所述第四过液口连通；

或者，所述第一通道能够被密封，所述第二通道能够同时连通所述第三过液口及所述第四过液口；

或者，所述通道包括互相连通的第一通道以及第二通道，随着所述阀芯的转动，所述第二通道能够同时连通所述第二过液口、所述第三过液口及所述第四过液口。

2.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于，所述四通阀还包括设于所述阀体和阀芯之间的密封单元；

其中，所述密封单元包括固定架和密封圈，所述固定架固定在所述阀体上，所述密封圈设在所述固定架面向所述阀芯的一侧，所述密封圈围设在所述第一过液口、所述第二过液口、所述第三过液口及所述第四过液口的周沿，以与所述阀芯进行密封配合。

3.根据权利要求2所述的四通阀，其特征在于，所述密封圈围设所述第一过液口、所述第二过液口、所述第三过液口及所述第四过液口处分别设有凸筋；或者，所述阀芯上设有凸筋，且所述凸筋围设于所述通道的端口周沿。

4.根据权利要求2所述的四通阀，其特征在于，所述密封圈面向所述阀芯的一侧面上设有润滑层。