CN114450511A - 二元模式流体阀 - Google Patents

Abstract

一种阀，该阀包括限定四个流室的主体、联接至主体的第一端部的第一端部盖和联接至主体的第二端部的第二端部盖。第一可旋转盘邻近主体的第一端部联接至可旋转轴，并且第二可旋转盘邻近主体的第二端部联接至可旋转轴。第一可旋转盘包括第一连通开口和第二连通开口，并且第二可旋转盘包括第三连通开口和第四连通开口。第一连通开口、第一端部盖和第二连通开口配合以提供第一对流室之间的流体连通，而第三连通开口、第二端部盖和第四连通开口配合以提供第二对流室之间的流体连通。

Description

二元模式流体阀

技术领域

本发明涉及流体控制阀，并且更特别地，涉及可以在两个不同的操作模式之间切换的四通流体控制阀，其中，操作模式中的每个操作模式对应于穿过四通流体控制阀的不同的流构型。

背景技术

在本领域中已知利用流体控制阀来选择性地切换穿过一个或更多个相关联的流体回路或系统的流构型。例如，图1和图2图示了构造成以两种不同的操作模式中的任一者操作的四通球型或筒型控制阀101的普通构型。控制阀101通常包括主体102和可旋转芯106，该主体102限定了四个不同的流体端口105，该可旋转芯106构造成相对于主体102选择性地旋转。四个流体端口105包括第一对流体端口105和相对地布置的第二对流体端口105，该第一对流体端口105与第一流体管线111直接流体连通，该第二对流体端口105与独立于第一流体管线111设置的第二流体管线112直接流体连通。

可旋转芯106包括穿过其形成的第一流动路径107和第二流动路径108，其中，流动路径107、108中的每一者构造成根据可旋转芯106的位置将流体端口105中的两个流体端口彼此流体联接。可旋转芯106可以被调节至第一位置(图1)，其中，第一流动路径107仅与第一流体管线111流体连通，而第二流动路径108仅与第二流体管线112流体连通，因此控制阀101在处于第一位置时形成两个独立的流体回路。相反，将可旋转芯106调节至第二位置(图2)致使流动路径107、108中的每一者与流体管线111、112中的每一者流体连通，从而使控制阀101在处于第二位置时形成一个扩展的回路。

芯106相对于静止的主体102旋转的方式导致芯106与静止的主体102之间需要流体紧密密封，以防止由阀101控制的相关联的流体的泄漏，并且特别是当可旋转芯106在所公开的第一位置与第二位置之间被致动时更是如此。这样的流体紧密密封需要使用多个密封元件来密封形成在主体102或芯106中的任一者中的开口中的每个开口，并且这样的密封元件必须以芯106与主体102之间存在的径向延伸力接合以确保在芯106与主体102之间存在流体紧密密封。在多个流体开口处对这种径向力的需求又限制了可用于提供主体102与芯106之间的密封的合适的密封材料。具体地，密封材料必须被选择成提供芯106相对于主体102的平滑和光滑的旋转。这样的密封组件通常还包括多个部件，同时使用高成本的密封材料，这导致这样的控制阀的成本相对较高。形成不同的部件之间的密封接合所需的径向力的存在还导致需要增加施加至芯106以用于调节芯106的位置的扭矩，这又限制了用于调节芯106的旋转位置的相关联的致动器的选择。

因此，期望生产一种降低成本的四通二元模式控制阀，该四通二元模式控制阀使用较少的部件，同时消除了对在被构造成相对于彼此旋转的部件之间施加径向密封力的需要。

发明内容

技术问题

根据本发明并与本发明相协调，已经出人意料地发现了一种改进的四通二元模式切换阀。

问题的解决方案

根据本公开的实施方式，流控制阀包括主体，该主体从第一端部轴向延伸至第二端部。主体限定了轴导引件和绕轴导引件周向间隔开的四个流室。可旋转轴被接纳在主体的轴导引件中。第一端部盖联接至主体的第一端部，并且第二端部盖联接至主体的第二端部。第一可旋转盘邻近主体的第一端部联接至可旋转轴，并且第二可旋转盘邻近主体的第二端部联接至可旋转轴。第一可旋转盘包括形成在其中的第一连通开口和第二连通开口，而第二可旋转盘包括形成在其中的第三连通开口和第四连通开口。第一连通开口、第一端部盖的内部和第二连通开口配合以提供第一对流室之间的流体连通，并且第三连通开口、第二端部盖的内部和第四连通开口配合以提供不同于第一对流室的第二对流室之间的流体连通。可旋转轴的旋转改变哪些流室构成第一对流室以及哪些流室构成第二对流室。

根据本公开的另一实施方式，流控制阀包括主体，该主体从第一端部轴向延伸至第二端部。主体限定了轴导引件和绕轴导引件周向间隔开的四个流室，四个流室包括相对于绕轴导引件的周向方向依次设置的第一流室、第二流室、第三流室以及第四流室。可旋转轴被接纳在主体的轴导引件中。第一端部盖联接至主体的第一端部。第二端部盖联接至主体的第二端部。第一可旋转盘邻近主体的第一端部联接至可旋转轴，并且第二可旋转盘邻近主体的第二端部联接至可旋转轴。第一可旋转盘包括形成在其中的第一连通开口和第二连通开口，并且第二可旋转盘包括形成在其中的第三连通开口和第四连通开口。流控制阀的第一操作模式包括第一连通开口、第一端部盖的内部和第二连通开口配合以提供第一流室与第四流室之间的流体连通，并且第三连通开口、第二端部盖的内部和第四连通开口配合以提供第二流室与第三流室之间的流体连通。流控制阀的第二操作模式包括第一连通开口、第一端部盖的内部和第二连通开口配合以提供第三流室与第四流室之间的流体连通，并且第三连通开口、第二端部盖的内部和第四连通开口配合以提供第一流室与第二流室之间的流体连通。

附图说明

通过阅读参照附图的对本发明的实施方式的以下详细描述，本发明的上述优点对于本领域技术人员来说将变得明显，在附图中：

图1是根据现有技术的四通二元模式控制阀在第一操作模式下操作时的示意性横截面图；

图2是图1的四通二元模式控制阀在第二操作模式下操作时的示意性横截面图；

图3是根据本发明的实施方式的四通二元模式控制阀的立体图；

图4是四通二元模式控制阀的沿着图3中的截面线4-4截取的横截面图；

图5是四通二元控制阀的沿着图3中的截面线5-5截取的横截面图；

图6是四通二元控制阀在第一操作模式下操作时的分解立体图，其中，为了清楚起见省略了四通二元模式控制阀的可旋转轴；

图7是四通二元模式控制阀在第二操作模式下操作时的分解立体图，其中，为了清楚起见省略了可旋转轴；

图8是根据本发明的另一实施方式的控制阀的分解立体图，其中，控制阀以第一操作模式操作；

图9是图8的控制阀的分解立体图，其中，控制阀以第二操作模式操作；

图10是根据本发明的又一实施方式的控制阀的分解立体图，其中，控制阀以第一操作模式操作；以及

图11是图10的控制阀的分解立体图，其中，控制阀以第二操作模式操作。

实施本发明的最佳方式

以下详细描述和附图描述并说明了本发明的各种示例性实施方式。描述和附图用于使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

如本文中所使用的，关于两个流体输送结构之间的直接流体连通表示的是，流体直接从第一流体输送结构进入到第二流体输送结构中，而不穿过任何中间流体输送结构。例如，当流体穿过或越过形成在两个流体输送结构之间的边界时、比如当穿过形成在流体输送结构中的一个流体输送结构中的开口时，可以提供直接流体连通。相反，关于两个流体输送结构之间的间接流体连通表示的是，流体在从第一流体输送结构通到第二流体输送结构时至少穿过第三中间流体输送结构。例如，流体可以穿过设置在第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的连接管或导管，其中，连接管或导管可以被称为提供第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的间接流体连通。此外，关于第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的中间流体输送结构或边界提供第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的流体连通表示的是，流体在第一流体输送结构与第二流体输送结构之间通过时能够穿过中间流体输送结构或边界，这与需要不包括第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的中间流体输送结构或边界的替代性流动路径完全不同。此外，关于第三和中间流体输送结构提供第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的直接流体连通表示的是，第三和中间流体输送结构是流体在从第一流体输送结构行进到第二流体输送结构时穿过的唯一流体输送结构，因此在第三和中间流体输送结构与第一流体输送结构或第二流体输送结构中的任一者之间没有设置附加的中间流体输送结构。关于多于一个的中间流体输送结构配合以提供第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的流体连通表示的是，中间流体输送结构中的每个中间流体输送结构能够被流体在从第一流体输送结构行进至第二流体输送结构时在某个点处通过。最后，关于边界或中间流体输送结构提供第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的选择性流体连通表示的是，边界或中间流体输送结构能够提供第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的流体连通，但仅在满足另一条件、比如对用于打开或关闭第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的流动路径的部件致动时才能够提供第一流体输送结构与第二流体输送结构之间的流体连通。

图3至图7图示了四通二元模式流控制阀1，该四通二元模式流控制阀1构造成用于在两种不同的操作模式之间进行切换，为简洁起见，该四通二元模式流控制阀1在下文中称为阀1。阀1可以根据需要与需要以本文中所描述的方式对通过其中的流构型进行切换的任何类型的流体系统、比如空调系统、冷却剂系统、增压系统等相关联。阀1可以根据需要用于控制任何类型的流体，但是可以特别适用于控制比如水、乙二醇或其混合物之类的液体。阀1通常包括主体2、与旋转致动器3相关联的可旋转轴30、第一固定盘40、第二固定盘50、第一可旋转盘60、第二可旋转盘70、第一端部盖80和第二端部盖90。

主体2包括轴导引件4、多个分隔壁5a、5b、5c、5d、外周向壁6和多个流体端口7a、7b、7c、7d。轴导引件4呈筒形形状，并且从其第一端部8轴向地延伸至其第二端部9。外周向壁6呈类似筒形形状，并且从其第一端部10轴向地延伸至其第二端部11，同时围绕导引轴4并且相对于导引轴4同心布置。如可以在图4中观察到的，外周向壁6相比于轴导引件4具有更长的轴向长度，其中，外周向壁6的每个端部10、11轴向延伸超过轴导引件4的对应的端部8、9中的一个端部。外周向壁6的轴向延伸超过轴导引件4的第一端部8的第一扩张部分12径向向外张开，以在外周向壁6的内表面上形成第一环形肩部13。类似地，外周向壁6的轴向延伸超过轴导引件4的第二端部9的第二扩张部分14径向向外张开，以在外周向壁6的内表面上形成第二环形肩部15。与外周向壁6的中央部分相比，第一扩张部分12和第二扩张部分14各自具有增大的内径。

如在图5中最佳示出的，多个分隔壁5a、5b、5c、5d包括第一分隔壁5a、第二分隔壁5b、第三分隔壁5c和第四分隔壁5d。分隔壁5a、5b、5c、5d中的每一者从轴导引件4的外表面径向向外延伸至外周向壁6的内表面。分隔壁5a、5b、5c、5d相对于轴导引件4的外表面在周向上彼此间隔开，以将主体2分隔成形成在外周向壁6的内表面与轴导引件4的外表面之间的四个不同的流室20a、20b、20c、20d，其中，流室20a、20b、20c、20d中的每一者构造成用于输送与阀1的操作相关联的穿过阀1的流体流。四个流室20a、20b、20c、20d包括设置在第一分隔壁5a与第二分隔壁5b之间的第一流室20a、形成在第二分隔壁5b与第三分隔壁5c之间的第二流室20b、形成在第三分隔壁5c与第四分隔壁5d之间的第三流室20c以及形成在第四分隔壁5d与第一分隔壁5a之间的第四流室20d。在所提供的实施方式中，流室20a、20b、20c、20d中的每一者设置在主体2的内部的象限内，其中，分隔壁5a、5b、5c、5d中的每一者相对于分隔壁5a、5b、5c、5d中的相邻的分隔壁成角度地移位90度的角度。多个分隔壁5a、5b、5c、5d相对于轴导引件4和外周向壁6的构型致使流室20a、20b、20c、20d中的每一者具有类似于也称为环的扇区的环形扇区的横截面形状。

主体2还包括形成在其中的多个流体端口7a、7b、7c、7d，其中，流体端口7a、7b、7c、7d中的每一者仅与流体流室20a、20b、20c、20d中的单个流体流室相关联。具体地，多个流体端口7a、7b、7c、7d包括与第一流室20a相关联的第一流体端口7a、与第二流室20b相关联的第二流体端口7b、与第三流室20c相关联的第三流体端口7c、以及与第四流室20d相关联的第四流体端口7d。如在本文中所使用的，术语“流体端口”通常指形成在外周向壁6中的用于提供流室20a、20b、20c、20d中的一个流室与设置在阀1外部的流体输送结构之间的流体连通的任何类型的开口，其中，开口中的每个开口可以根据相关联的流体流的方向形成进入流体流室20a、20b、20c、20d中的一个流体流室的入口或离开流体流室20a、20b、20c、20d中的一个流体流室的出口。流体端口7a、7b、7c、7d中的每一者根据需要对应地提供流室20a、20b、20c、20d中的一个流室与设置在外部的流体输送结构比如管、导管等的一部分之间的直接流体连通。

在所提供的实施方式中，流体端口7a、7b、7c、7d中的每一者设置为筒形导管，该筒形导管在分隔壁5a、5b、5c、5d中的两个相邻的分隔壁中间与外周向壁6相交，使得流体端口7a、7b、7c、7d中的每一者仅与流体流室20a、20b、20c、20d中的一个流体流室相关联。在一些实施方式中，筒形导管中的每个筒形导管可以用于与相关联的流体管线形成联接，该流体管线用于使相关联的流体连通至阀1或者从阀1连通。然而，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用适于形成相对于流体流室20a、20b、20c、20d中的一个流体流室的入口或出口的任何结构。例如，流体端口7a、7b、7c、7d中的每一者可以形成为穿过外周向壁6的筒形开口，该筒形开口又根据需要接纳相关联的流体管线的筒形端部部分。此外，本领域技术人员还应当理解的是，所图示的流体端口7a、7b、7c、7d中的一者或更多者可以替代性地由与相关联的流体输送系统的相邻部件、比如热交换器(未示出)等相关联的结构形成。换句话说，只要保持本文中描述的与通过阀1的可能的流构型相关的关系，阀1的主体2就可以形成为包括流体输送系统的附加部件的更大组件的一部分。

第一端部盖80在主体2的第一端部10处连接至主体2，而第二端部盖90在主体2的第二端部11处联接至主体2。更具体地，第一端部盖80的周缘被接纳到第一扩张部分12中并且稳固地联接至第一扩张部分12，而第二端部盖90的周缘被接纳到第二扩张部分14中并且稳固地联接至第二扩张部分14。第一端部盖80包括第一转向表面81，该第一转向表面81用于使穿过第一端部盖80的流体重新定向，而第二端部盖90包括第二转向表面91，该第二转向表面91用于使穿过第二端部盖90的流体重新定向。第一转向表面81和第二转向表面91在主体2的各自相应的端部10、11处各自形成为面向主体2的凹形的半球形表面。转向表面81、91中的每一者的半球形形状确保了穿过各自相应的端部盖80、90的流体在被导致改变方向时承受最小的压力降低。转向表面81、91中的每一者构造成将进入端部盖80、90中的一个端部盖的流体从在进入端部盖80、90中的一个端部盖时沿平行于主体2的轴向方向的第一方向流动重新定向成沿也平行于主体2的轴向方向而布置成与第一方向相反的第二方向流动。因此，在阀1的操作期间，流体在从一个流室20a、20b、20c、20d通到另一流室时被定向成沿大体上弧形的路径流动穿过端部盖80、90中的每一者。

如图4中所示，第一端部盖80可以包括中央开口83，该中央开口83构造成在其中接纳可旋转轴30。第一端部盖80的中央开口83可以具有基本等于或略大于可旋转轴30的外径的内径，以允许可旋转轴30相对于第一端部盖80的旋转。可以在可旋转轴30的外表面与第一端部盖80的限定中央开口83的内表面之间设置合适的密封元件(未示出)，以用于防止流体泄漏到第一端部盖80中或从第一端部盖80中泄漏出去。

在图6和图7中以结构的方式最佳示出了前述的固定盘40、50和可旋转盘60、70，图6和图7以分解形式图示了阀1，并且没有可旋转轴30，以更容易地图示穿过阀1的可能的流构型。第一固定盘40和第一可旋转盘60各自具有与由外周向壁6在其第一扩张部分12处的内表面所限定的形状对应的周缘形状。类似地，第二固定盘50和第二可旋转盘70也具有与由外周向壁6在其第二扩张部分14处的内表面所限定的形状对应的周缘形状。在图示的实施方式中，盘40、50、60、70中的每一者设置为圆形板，该圆形板具有相反的平行布置且平面的表面，所述表面相对于主体2的轴向方向彼此分开。

如在图4中最佳示出的，第一固定盘40被接纳在第一扩张部分12内，同时抵接第一环形肩部13和轴导引件4的第一端部8，并且第二固定盘50被接纳在第二扩张部分14内，同时抵接第二环形肩部15和轴导引件4的第二端部9。第一固定盘40包括用于接纳旋转致动器3的可旋转轴30的第一轴开口48，而第二固定盘50类似地包括用于接纳可旋转轴30的第二轴开口58。轴开口48、58定尺寸成具有基本等于或大于可旋转轴30的外径的内径，以允许可旋转轴30相对于静止的第一固定盘40和第二固定盘50的旋转。第一固定盘40和第二固定盘50可以根据需要通过任何已知的联接方法稳固地联接至主体2。在一些实施方式中，也可以根据需要在每个固定盘40、50与主体2的端部10、11中的每一者之间设置密封元件(未示出)，以用于进一步确保在阀1的使用期间流体不会从一个流室20泄漏至另一流室。

再次参照图6和图7，第一固定盘40包括第一室开口41、第三室开口43和第四室开口44。第一室开口41形成为与第一流室20a轴向对准，并且选择性地提供第一流室20a与第一端部盖80的内部之间的流体连通。第三室开口43形成为与第三流室20c轴向对准，并且选择性地提供第三流室20c与第一端部盖80的内部之间的流体连通。第四室开口44形成为与第四流室20d轴向对准，并且选择性地提供第四流室20d与第一端部盖80的内部之间的流体连通。

室开口41、43、44中的每一者包括与相关联的流室20a、20c、20d的横截面形状大体上相对应的横截面形状，该横截面形状在目前情况下为环形扇区形状。然而，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，室开口41、43、44可以具有替代性的横截面形状。第一固定盘40的与第二流室20b轴向对准的部分没有流室开口中的一个流室开口，并且因此形成第一固定盘40的流体阻挡部分45，该流体阻挡部分45用于阻挡第二流室20b内的流体流直接流动到第一端部盖80的内部中。第一固定盘40可以描述为包括四个象限，其中，象限中的三个象限包括室开口41、43、44中的一个室开口，以用于使流体穿过第一固定盘40连通，而第四象限包括流体阻挡特征45，以用于防止流体穿过第一固定盘40连通。

因此，第一固定盘40防止第二流室20b与第一端部盖80的内部之间通过穿过阀1形成的任何类型的流动路径的流体连通。然而，如下文中所解释的，根据阀1的操作模式，在再次返回到由阀1限定的内部流动路径之前，第二流室20b可以经由阀1外部的相关联的流体流与第一端部盖80的内部间接流体连通。

第二固定盘50包括第一室开口51、第二室开口52和第三室开口53。第一室开口51形成为与第一流室20a轴向对准，并且选择性地提供第一流室20a与第二端部盖90的内部之间的流体连通。第二室开口52形成为与第二流室20b轴向对准，并且选择性地提供第二流室20b与第二端部盖90的内部之间的流体连通。第三室开口53形成为与第三流室20c轴向对准，并且选择性地提供第三流室20c与第二端部盖90的内部之间的流体连通。

形成在第二固定盘50中的室开口51、52、53中的每一者具有与相关联的流室20a、20b、20c的横截面形状大体上相对应的横截面形状，该横截面形状在目前情况下为环形扇区形状。然而，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，室开口51、52、53可以具有替代性的横截面形状。第二固定盘50的与第四流室20d轴向对准的部分没有流室开口中的一个开口，并且因此形成第二固定盘50的流体阻挡部分55，该流体阻挡部分55用于阻挡第四流室20d内的流体流直接流动到第二端部盖90的内部中。第二固定盘50可以描述为包括四个象限，其中，象限中的三个象限包括室开口51、53、54中的一个室开口，以用于使流体穿过第二固定盘50连通，而第四象限包括流体阻挡部分55，以用于防止流体穿过第二固定盘50连通。

因此，第二固定盘50防止第四流室20d与第二端部盖90的内部之间通过穿过阀1形成的任何类型的流动路径的流体连通。然而，如下文中所解释的，根据阀1的操作模式，在再次返回到由阀1限定的内部流动路径之前，第四流室20d可以经由阀1外部的相关联的流体流与第二端部盖90的内部间接流体连通。

第一可旋转盘60在第一固定盘40与第一端部盖80之间的轴向位置处被接纳在外周向壁6的第一扩张部分12内，而第二可旋转盘70在第二固定盘50与第二端部盖90之间的轴向位置处被接纳在外周向壁6的第二扩张部分14内。第一可旋转盘60包括第一轴开口68，而第二可旋转盘70包括第二轴开口78，其中，轴开口68、78中的每一者由相应的可旋转盘60、70的带花键的内表面限定。带花键的内表面构造成与形成在可旋转轴30的外表面上的对应的带花键部分32接合。花键连接允许在阀1的操作期间将旋转运动从可旋转轴30传递至可旋转盘60、70中的每一者。然而，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用替代性结构或联接方法将可旋转盘60、70联接至可旋转轴30，只要可旋转盘60、70能够响应于可旋转轴30的经由来自致动器3的致动的旋转而同时一致地旋转。致动器3可以是能够引起可旋转轴30的选择性旋转、并且因此引起可旋转盘60、70的选择性旋转的任何类型的致动器、比如合适的电动旋转致动器。作为非限制性示例，电动旋转致动器可以是步进马达或伺服马达。然而，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以根据需要使用替代性致动器。

第一可旋转盘60包括穿过其形成的第一连通开口61和第二连通开口62。连通开口61、62中的每一者可以设置成具有与第一固定盘40的流室开口41、43、44中的每一者的横截面形状相对应的横截面形状，该横截面形状在目前情况下为环形扇区形状。此外，连通开口61、62中的每一者相对于可旋转轴30的旋转轴线以下述方式定位和取向：其中，连通开口61、62中的每一者能够根据第一可旋转盘60的旋转位置而被安置成与流室开口41、43、44中的每一者基本轴向对准。基本轴向对准可以包括连通开口61、62中的每一者的整个周缘与流室开口41、43、44中的整个一个流室开口相对于阀1的轴向方向对准。连通开口61、62以下述方式设置成彼此相邻：其中，连通开口61、62占用第一可旋转盘60的形成在第一可旋转盘60的一个半圆形半部上的两个相邻象限。第一可旋转盘60的占用其余的两个象限的相对的半圆形部分没有连通开口61、62中的一个连通开口，并且因此形成第一可旋转盘60的流体阻挡部分65，该流体阻挡部分65用于阻挡流体流过第一可旋转盘60。因此，第一可旋转盘60可以用于提供流室20a、20b、20c、20d中的两个相邻的流室之间的选择性流体连通，并且同时防止另两个其余的流室20a、20b、20c、20d与第一端部盖80的内部之间的流体连通。

第二可旋转盘70包括穿过其形成的第三连通开口73和第四连通开口74。连通开口73、74中的每一者可以设置成包括与第二固定盘50的流室开口51、52、53中的每一者的横截面形状相对应的横截面形状，该横截面形状在目前情况下为环形扇区形状。此外，连通开口73、74中的每一者相对于可旋转轴30的旋转轴线以下述方式定位和取向：其中，连通开口73、74中的每一者能够根据第二可旋转盘70的旋转位置而被安置成与流室开口51、52、53中的每一者基本轴向对准。基本轴向对准可以包括连通开口73、74中的每一者的整个周缘与流室开口51、52、53中的整个一个流室开口轴向对准。连通开口73、74以下述方式设置成彼此相邻：其中，连通开口73、74占用第二可旋转盘70的形成在第二可旋转盘70的一个半圆形半部上的两个相邻象限。第二可旋转盘70的占用其余的两个象限的相对的半圆形部分没有连通开口73、74中的一个连通开口，并且因此形成第二可旋转盘70的流体阻挡部分75，该流体阻挡部分75用于阻挡流体流过第二可旋转盘70。因此，第二可旋转盘70可以用于提供流室20a、20b、20c、20d中的两个相邻的流室之间的流体连通，并且同时防止另两个其余的流室20a、20b、20c、20d与第一端部盖80的内部之间的流体连通。

如图6和图7中的每一者所示，第一可旋转盘60的连通开口61、62从不与第二可旋转盘70的连通开口73、74轴向对准。相反，第一可旋转盘60的包括连通开口61、62的两个象限与第二可旋转盘70的被其流体阻挡部分75占用的两个象限轴向对准。类似地，第二可旋转盘70的包括连通开口73、74的两个象限与第一可旋转盘60的形成其流体阻挡部分65的两个象限轴向对准。第一可旋转盘60的连通开口61、62与第二可旋转盘70的连通开口73、74相对于可旋转轴30的旋转轴线在直径上相对的方式确保了没有流室20a、20b、20c、20d中的任何一个流室经由穿过阀1形成的流动路径与其他流室20a、20b、20c、20d中的多于一个的流室流体连通。这导致安置成与第一可旋转盘60的第一连通开口61轴向对准的流室20a、20b、20c、20d只能经由穿过阀形成的流动路径与安置成与第一可旋转盘60的第二连通开口62轴向对准的相邻的流室20a、20b、20c、20d流体连通。类似地，安置成与第二可旋转盘70的第三连通开口73轴向对准的流室20a、20b、20c、20d只能与安置成与第二可旋转盘70的第四连通开口74轴向对准的相邻的流室20a、20b、20c、20d流体连通。

第一固定盘40的面向外的平面表面和第一可旋转盘60的面向内的平面表面安置成彼此接触，而第二固定盘50的面向外的平面表面和第二可旋转盘70的面向内的平面表面类似地安置成彼此接触。接合的平面表面中的每个平面表面可以被精密研磨以提供光滑且平坦的表面，从而在可旋转盘60、70中的每一者相对于固定盘40、50中的对应的固定盘旋转期间提供最小的摩擦。因此，所公开的盘40、50、60、70中的每一者可以由具有必要耐磨性的陶瓷材料形成，以允许在阀1在其两种公开的操作模式之间进行切换期间可旋转盘60、70相对于固定盘40、50的旋转的重复循环。接合的平面表面之间的紧密接触设置成防止每个可旋转盘和固定盘对之间的流动，从而防止在阀1的操作期间流体流动至流室20a、20b、20c、20d中的不期望的一个流室。

尽管未图示，但是在一些实施方式中，可以为每个固定盘和可旋转盘对设置弹簧元件，以确保在每个固定盘与可旋转盘之间形成连续且流体密封的接触，从而进一步防止不同的流室20a、20b、20c、20d之间的泄漏。例如，可以绕可旋转轴30卷绕有螺旋弹簧，其中，该螺旋弹簧的一个端部抵接第一端部盖80的第一转向表面81，并且另一端部抵接第一可旋转盘60，其中，螺旋弹簧构造成将第一可旋转盘60正常推动朝向第一固定盘40。可旋转轴30也可以轴向地延伸至第二端部盖90的第二转向表面82，以允许类似地使用另一螺旋弹簧将第二可旋转盘70推动朝向第一固定盘50。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以根据需要使用用于将可旋转盘60、70中的每一者推动朝向固定盘40、50中的对应的一个固定盘的任何结构。

图6图示了在第一操作模式下操作时的阀1。第一操作模式包括第一可旋转盘60的第一连通开口61与第一流室20a和第一固定盘40的第一室开口41轴向对准，而第一可旋转盘60的第二连通开口62与第四流室20d和第一固定盘40的第四室开口44轴向对准。第一操作模式还包括第二可旋转盘70的第三连通开口73与第二流室20a和第二固定盘50的第二室开口52轴向对准，而第二可旋转盘70的第四连通开口74与第三流室20c和第二固定盘50的第三室开口53轴向对准。

在第一操作模式下操作时，第一固定盘40的第一室开口41、第一可旋转盘60的第一连通开口61、第一端部盖80的内部、第一可旋转盘60的第二连通开口62以及第一固定盘40的第四室开口44全部配合，以提供阀1内的第一流室20a与第四流室20d之间的流体连通。此外，第一操作模式包括第二固定盘50的第二室开口52、第二可旋转盘70的第三连通开口73、第二端部盖90的内部、第二可旋转盘70的第四连通开口74以及第二固定盘50的第三室开口53全部配合，以提供阀1内的第二流室20b与第三流室20c之间的流体连通。

图7图示了在第二操作模式下操作时的阀1。阀1从第一操作模式到第二操作模式的调节包括可旋转轴30经由致动器3的90度旋转，并且因此包括可旋转盘60、70中的每一者的90度旋转。第二操作模式包括第一可旋转盘60的第一连通开口61与第四流室20d和第一固定盘40的第四室开口44轴向对准，而第一可旋转盘60的第二连通开口62与第三流室20c和第一固定盘40的第三室开口43轴向对准。第二操作模式还包括第二可旋转盘70的第三连通开口73与第一流室20a和第二固定盘50的第一室开口51轴向对准，而第二可旋转盘70的第四连通开口74与第二流室20b和第二固定盘50的第二室开口52轴向对准。

在第二操作模式下操作时，第一固定盘40的第四室开口44、第一可旋转盘60的第一连通开口61、第一端部盖80的内部、第一可旋转盘60的第二连通开口62以及第一固定盘40的第三室开口43全部配合，以提供阀1内的第三流室20c与第四流室20d之间的流体连通。此外，第二操作模式包括第二固定盘50的第一室开口51、第二可旋转盘70的第三连通开口73、第二端部盖90的内部、第二可旋转盘70的第四连通开口74以及第二固定盘50的第二室开口52全部彼此配合，以提供阀1内的第一流室20a与第二流室20b之间的流体连通。

如由图6和图7中的流动路线所指示的(所述流动路线在穿过形成阀1的结构时或在形成阀1的结构后面穿过时以虚线形式示出)，流体可以在关于第一操作模式和第二操作模式中的每一者沿任何可用的流动方向流动时经由各种不同的流体端口7a、7b、7c、7d中的任一者进入或离开阀1。阀1的流体端口7a、7b、7c、7d可以联接至外部设置的流体管线(未示出)以用于使相关联的流体在各种不同的流体端口7a、7b、7c、7d之间连通，从而用于实现所公开的穿过阀1的流构型中的任何流构型。例如，阀1在第一操作模式与第二操作模式之间的切换可以对应于阀1以与图1和图2中所示的关于现有技术的球型或筒型控制阀的构型类似的方式将流体的流构型从各自穿过阀1的两个独立的流体回路切换至穿过阀1的一个组合的流体回路。本领域技术人员还应当理解的是，除了本文所示的两种基本流构型之外，阀1可以用于需要使用四通切换阀的任何合适的应用，只要阀1保持下述关系：其中，流室20a、20b、20c、20d中的每一者经由本文所公开的穿过阀1形成的流动路径仅与流室20a、20b、20c、20d中的另一相邻的一个流室连通。

因此，所公开的阀1能够代替现有技术的球型或筒型控制阀，同时仍然实现穿过阀1的相同的流构型。阀1还提供了下述优点：消除了对用于密封进入或离开对应的控制阀的每个开口的多个弹性密封件的需要，从而减少了形成阀1所需的部件数目。使用陶瓷盘40、50、60、70来实现不同的操作模式还减小了阀1在从一种操作模式切换至另一操作模式时所经受的摩擦量，这又减小了致动阀1所需的扭矩量。使用精密研磨的陶瓷接合表面还产生了耐磨的密封表面，与使用弹性密封材料相比，这又提高了阀1的使用寿命。

阀1的有利特征可以在保持在本发明的范围内的情况下应用于替代性构型。例如，图8至图11图示了具有主体102的阀101，该主体102具有形成在其中的五个流室120a、120b、120c、120d、120e，而不是如图3至图7的实施方式中所公开的四个流室。如通过下文中的示例所说明的，与参照阀1公开的两种流构型相比，阀101的通过在阀101内包括附加流室而与附加流动路径连通的能力允许阀101实现多种流构型。

在图8至图11中，阀101公开为包括第一固定盘140，该第一固定盘140具有与第一流室120a轴向对准的第一室开口141、与第二流室120b轴向对准的第二室开口142、与第三流室120c轴向对准的流体阻挡部分146、与第四流室120c轴向对准的第四室开口144以及与第五流室120e轴向对准的第五室开口145。阀101还包括第二固定盘150，该第二固定盘150具有与第一流室120a轴向对准的流体阻挡部分156、与第二流室120b轴向对准的第二室开口152、与第三流室120c轴向对准的第三室开口153、与第四流室120d轴向对准的第四室开口154以及与第五流室120e轴向对准的第五室开口155。

图8和图9中公开的实施方式包括邻近第一固定盘140的第一可旋转盘160和邻近第二固定盘150的第二可旋转盘170。第一可旋转盘160包括穿过其形成的第一连通开口161和第二连通开口162。在所提供的实施方式中，第一连通开口161相对于第一可旋转盘160的周向方向紧邻第二连通开口162设置。第二可旋转盘170包括穿过其形成的第三连通开口173和第四连通开口174，其中，第三连通开口173相对于第二可旋转盘170的周向方向紧邻第四连通开口174设置。

阀101的其余部分、并且尤其是阀101的被图8至图11的分解图省略以用于说明目的的那些部分以与阀1相同的普通方式操作，并且因此其描述没有包括在本文中。

图8图示了在第一操作模式下操作时的阀101。第一操作模式包括第一可旋转盘160的第一连通开口161设置成与第一流室120a轴向对准，并且第一可旋转盘160的第二连通开口162设置成与第五流室120e轴向对准。第一操作模式还包括第二可旋转盘170的第三连通开口173设置成与第三流室120c轴向对准，并且第二可旋转盘170的第四连通开口174设置成与第四流室120d轴向对准。因此，第一操作模式包括与第一流室120a相关联的端口和与第五流室120e相关联的端口之间的流体连通，以及与第三流室120c相关联的端口和与第四流室120d相关联的端口之间的流体连通。当在第一操作模式下操作时，第二流室120b不会被安置成与阀101的其他流室中的任一流室直接流体连通。

图9图示了在第二操作模式下操作时的阀101。如可以通过比较图8和图9看出的，阀1从第一操作模式到第二操作模式的致动包括第一可旋转盘160和第二可旋转盘170的旋转，该旋转相对于图8和图9的视角是逆时针的。第二操作模式包括第一可旋转盘160的第一连通开口161设置成与第二流室120b轴向对准，并且第一可旋转盘160的第二连通开口162设置成与第一流室120a轴向对准。第二操作模式还包括第二可旋转盘170的第三连通开口173设置成与第四流室120d轴向对准，并且第二可旋转盘170的第四连通开口174设置成与第五流室120e轴向对准。因此，第二操作模式包括与第一流室120a相关联的端口和与第二流室120b相关联的端口之间的流体连通，以及与第四流室120d相关联的端口和与第五流室120e相关联的端口之间的流体连通。当在第二操作模式下操作时，第三流室120c不会被安置成与阀101的其他流室中的任一流室直接流体连通。

第一可旋转盘160和第二可旋转盘170可以替代性地从图8的视角沿顺时针方向旋转到对应于第三操作模式(未示出)的位置，该第三操作模式具有穿过第一可旋转盘160和第二可旋转盘170的不同的流构型。阀101从第一操作模式到第三操作模式的切换还包括不被安置成与其余的流室直接流体连通的流室从第二流室120b切换至第一流室120a。

因此，第五流室120e的添加允许穿过阀101的两个独立流动路径以与阀1类似的方式进行切换，同时还引入了选择性地阻挡与阀101相关联的端口中的一个端口与阀101的其余端口流体连通的附加特征。因此，除了关于阀1公开的两种流构型之外，阀101还具有用于附加流构型的能力。

本领域技术人员还应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所公开的阀构型添加附加的流室。具体地，阀体可以被修改成包括六个、七个、八个等流室，以用于连接对应数目的流体端口，对应数目的流体端口表示对应的流体回路上的相同数目的位置。形成在第一可旋转盘和第二可旋转盘中的流体连通开口可以定位在任何期望的非重叠位置，以用于形成不同的流室之间的任何期望的流构型。

图10和图11通过进一步引入相对于穿过阀101的一个流体流动路径的三通流动进一步扩展了图8和图9的构思。与图8和图9的实施方式相比，图10和图11的实施方式包括第一可旋转盘260和第二可旋转盘270，该第一可旋转盘260具有第一连通开口261、第二连通开口262和第三连通开口263中的每一者，该第二可旋转盘270具有第四连通开口274和第五连通开口275中的每一者。第一可旋转盘260的连通开口261、262、263相对于第一可旋转盘260的周向方向连续设置，而第二可旋转盘270的连通开口274、275设置在第二可旋转盘270的不与第一可旋转盘260的连通开口261、262、263轴向对准的两个其余的周向位置中。

阀101在图10中示出为在第一操作模式下操作，并且在图11中示出为在第二操作模式下操作。第一操作模式包括第一连通开口261与第二流室120b轴向对准、第二连通开口262与第一流室120a轴向对准、以及第三连通开口263与第五流室120e轴向对准。第一操作模式还包括第四连通开口274与第三流室120c轴向对准以及第五连通开口275与第四流室120d轴向对准。因此，在第一可旋转盘260中使用三个连通开口261、262、263允许穿过第一可旋转盘260的流构型，其中，根据关于流室120a、120b、120e中的每一者的相关联流体的压力，流在流室120a、120b、120e中的一个流室中从流室120a、120b、120e中的另两个流室组合，或者流在离开流室120a、120b、120e中的一个流室之后被分成流动到流室120a、120b、120e中的另两个流室中。同时，第二可旋转盘270的其余两个连通开口274、275保持一对一的流构型，如先前关于图8和图9中公开的阀101的实施方式所公开的。

第二操作模式包括可旋转盘260、270从相对于第一操作模式所示的位置沿逆时针方向一致地旋转一个周向位置。第二操作模式包括第一可旋转盘260的第一连通开口261旋转至与第一固定盘140的流体阻挡部分146对准的位置，由此阻挡穿过第一连通开口261的流。因此，第二操作模式包括其余的四个连通开口262、263、274、275中的每一者以与图8和图9的实施方式的操作模式中的每个操作模式类似的方式仅与其他四个其余的连通开口262、263、274、275中的一个连通开口流体连通。

对于本领域技术人员来说，根据上面的示例应当明显的是，对图8至图11中公开的阀1的改型可以在保持在本发明的范围内的同时扩展成包括任何数目的流室和对应的流体端口的阀构型。例如，在图8和图9中公开的关于五个室结构的2-2流构型可以在具有六个室、七个室、八个室等的结构中复制，只要固定盘和可旋转盘被修改成包括对应于形成流室的结构的附加分区的开口。此外，可旋转盘和固定盘也可以根据需要修改成包括任何期望数目的连通开口或流体阻挡部分，以用于规定穿过对应的阀的任何数目的不同的流构型。例如，可旋转盘中的一个或两个可旋转盘可以包括多于两个的连通开口，以用于以下述方式使流体在多个不同的流室之间连通，该方式包括流体流以任何各种不同的流构型在阀内分开或组合，任何各种不同的流构型比如为1-2流构型、2-1流构型、1-3流构型、3-1流构型、2-3流构型、3-2流构型等等。如图10和图11的示例中图示的，盘还可以设置有选择性定位的流体阻挡部分，以用于防止特定流室之间的连通并且用于在盘旋转时对穿过阀101的流构型进行改变。

根据前述描述，本领域普通技术人员可以容易地确定本发明的本质特性，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种变型和改型以使本发明适应各种用途和条件。

Claims (20)

1.一种流控制阀，包括：

主体，所述主体从第一端部轴向延伸至第二端部，所述主体限定了轴导引件和绕所述轴导引件周向间隔开的四个流室；

可旋转轴，所述可旋转轴被接纳在所述主体的所述轴导引件中；

第一端部盖，所述第一端部盖联接至所述主体的所述第一端部；

第二端部盖，所述第二端部盖联接至所述主体的所述第二端部；

第一可旋转盘，所述第一可旋转盘邻近所述主体的所述第一端部联接至所述可旋转轴，所述第一可旋转盘包括形成在所述第一可旋转盘中的第一连通开口和第二连通开口；

第二可旋转盘，所述第二可旋转盘邻近所述主体的所述第二端部联接至所述可旋转轴，所述第二可旋转盘包括形成在所述第二可旋转盘中的第三连通开口和第四连通开口，

其中，所述第一连通开口、所述第一端部盖的内部和所述第二连通开口配合以提供第一对流室之间的流体连通，其中，所述第三连通开口、所述第二端部盖的内部和所述第四连通开口配合以提供不同于所述第一对流室的第二对流室之间的流体连通，并且其中，所述可旋转轴的旋转改变哪些流室构成所述第一对流室和哪些流室构成所述第二对流室。

2.根据权利要求1所述的流控制阀，还包括第一固定盘和第二固定盘，所述第一固定盘设置在所述主体与所述第一可旋转盘之间，所述第二固定盘设置在所述主体与所述第二可旋转盘之间。

3.根据权利要求2所述的流控制阀，其中，所述第一可旋转盘的平面表面与所述第一固定盘的平面表面接触，并且其中，所述第二可旋转盘的平面表面与所述第二固定盘的平面表面接触。

4.根据权利要求3所述的流控制阀，其中，所述第一可旋转盘的平面表面、所述第一固定盘的平面表面、所述第二可旋转盘的平面表面和所述第二固定盘的平面表面都由精密研磨的陶瓷材料形成。

5.根据权利要求2所述的流控制阀，其中，所述第一固定盘包括形成在所述第一固定盘中的多个室开口，并且提供所述第一端部盖的内部与所述第一对流室之间的选择性流体连通，并且其中，所述第二固定盘包括形成在所述第二固定盘中的多个室开口，并且提供所述第二端部盖的内部与所述第二对流室之间的选择性流体连通。

6.根据权利要求2所述的流控制阀，其中，所述第一固定盘包括接纳所述可旋转轴的第一轴开口，并且其中，所述第二固定盘包括接纳所述可旋转轴的第二轴开口，其中，所述可旋转轴相对于所述第一固定盘和所述第二固定盘旋转。

7.根据权利要求1所述的流控制阀，其中，所述第一端部盖包括第一流体转向表面，并且所述第二端部盖包括第二流体转向表面。

8.根据权利要求7所述的流控制阀，其中，所述第一转向表面和所述第二转向表面各自包括凹形的半球形形状。

9.根据权利要求1所述的流控制阀，其中，所述四个流室绕所述轴导引件的周向方向依次包括第一流室、第二流室、第三流室以及第四流室。

10.根据权利要求9所述的流控制阀，其中，在所述流控制阀的第一操作模式下，所述第一对流室包括所述第一流室和所述第四流室，而所述第二对流室包括所述第二流室和所述第三流室。

11.根据权利要求10所述的流控制阀，其中，在所述流控制阀的第二操作模式下，所述第一对流室包括所述第三流室和所述第四流室，而所述第二对流室包括所述第一流室和所述第二流室。

12.根据权利要求11所述的流控制阀，其中，通过使所述可旋转轴旋转90度，所述流控制阀被从所述第一操作模式调节至所述第二操作模式。

13.根据权利要求1所述的流控制阀，其中，所述流控制阀能够在第一操作模式与第二操作模式之间调节，其中，所述第一操作模式包括所述第一对流室配合以形成第一流体回路的一部分并且所述第二对流室配合以形成独立于所述第一流体回路的第二流体回路的一部分，并且其中，所述第二操作模式包括所述第一对流室和所述第二对流室全部配合以形成组合的第三流体回路。

14.根据权利要求1所述的流控制阀，其中，所述四个流室中的每个流室都与流体端口直接流体连通，其中，所述流体端口中的每个流体端口都提供所述四个流室中的一个流室与独立于所述流控制阀设置的流体输送结构之间的直接流体连通。

15.根据权利要求1所述的流控制阀，其中，所述四个流室中的每个流室都设置在所述主体的不同象限中。

16.根据权利要求1所述的流控制阀，其中，所述主体还包括多个分隔壁，所述分隔壁从所述导引轴径向向外延伸至所述主体的外周向壁的内表面，其中，所述分隔壁中的每个分隔壁形成所述流室中的相邻的流室之间的边界。

17.根据权利要求1所述的流控制阀，当致动器使所述可旋转轴选择性地旋转时在第一操作模式与第二操作模式之间调节所述流控制阀。

18.根据权利要求1所述的流控制阀，其中，所述第一连通开口、所述第二连通开口、所述第三连通开口以及所述第四连通开口中的每一者都被沿所述主体的轴向方向流动的流体通过。

19.根据权利要求18所述的流控制阀，其中，所述流体沿与所述流体流动穿过所述第二连通开口的方向相反的方向流动穿过所述第一连通开口，并且其中，所述流体沿与所述流体流动穿过所述第四连通开口的方向相反的方向流动穿过所述第三连通开口。

20.一种流控制阀，包括：

主体，所述主体从第一端部轴向延伸至第二端部，所述主体限定了轴导引件和绕所述轴导引件周向间隔开的四个流室，所述四个流室包括相对于绕所述轴导引件的周向方向依次设置的第一流室、第二流室、第三流室以及第四流室；

可旋转轴，所述可旋转轴被接纳在所述主体的所述轴导引件中；

第一端部盖，所述第一端部盖联接至所述主体的所述第一端部；

第二端部盖，所述第二端部盖联接至所述主体的所述第二端部；

第一可旋转盘，所述第一可旋转盘邻近所述主体的所述第一端部联接至所述可旋转轴，所述第一可旋转盘包括形成在所述第一可旋转盘中的第一连通开口和第二连通开口；

第二可旋转盘，所述第二可旋转盘邻近所述主体的所述第二端部联接至所述可旋转轴，所述第二可旋转盘包括形成在所述第二可旋转盘中的第三连通开口和第四连通开口，

其中，所述流控制阀的第一操作模式包括所述第一连通开口、所述第一端部盖的内部和所述第二连通开口配合以提供所述第一流室与所述第四流室之间的流体连通，并且所述第三连通开口、所述第二端部盖的内部和所述第四连通开口配合以提供所述第二流室与所述第三流室之间的流体连通，并且其中，所述流控制阀的第二操作模式包括所述第一连通开口、所述第一端部盖的内部和所述第二连通开口配合以提供所述第三流室与所述第四流室之间的流体连通，并且所述第三连通开口、所述第二端部盖的内部和所述第四连通开口配合以提供所述第一流室与所述第二流室之间的流体连通。

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