CN115199780A - 阀装置 - Google Patents

Abstract

一种阀装置，包括：具有连通通道(41)的壳体(20)，所述连通通道构成从入口(12)到出口(13、14)的路径的一部分；以及设置为能围绕壳体中的阀轴线(O)旋转的阀体(50)。阀体具有在连通通道一端处面向连通通道端口(42)的外周壁部(52)，并根据其旋转位置调整连通通道端口的开口区域。外周壁部具有能够完全关闭连通通道端口的闭合部(60)，以及沿周向彼此分开设置的开口(61、62、63、64)。所述多个开口包括大开口(63)和比大开口小的一个或多个小开口(61、62、64)。小开口的中心(C1，C2)轴向偏移。

Description

阀装置

技术领域

本发明总体上涉及一种阀装置。

背景技术

专利文献1(日本未审专利公开号09-274521)公开了一种比较流率控制阀，包括可绕预定轴线旋转的阀体。阀体的侧壁上形成有：相对较小的第一和第二开口；以及第三开口，所述第三开口大于小开口，且大到足以几乎完全打开入口管和旁通管。流率控制阀根据穿过阀体开口的连通通道的开口区域来调整流体的流速。

在专利文献1中，每个开口都可以独立地打开连通通道，借此流体的流速可以控制为恒定。另一方面，有必要在周向上固定开口之间的间隔，从而使阀体的侧壁沿周向所需的长度变长，借此导致装置本体的形状/体积变大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有小型阀体的阀装置。

在本发明的阀装置中，提供了具有形成从入口到出口的路径的一部分的连通通道的壳体、围绕壳体中的预定轴线可旋转地设置的阀体、以及可旋转地驱动阀体的致动器。阀体具有在其一端处面向连通通道端口的外周壁部，并根据旋转位置调整连通通道端口的开口区域。

在下面，平行于轴线的方向被定义为轴向，与轴线正交的方向被定义为径向，并且围绕轴线的方向被定义为周向。穿过连通通道端口中心并沿周向延伸的虚拟线被定义为周向虚拟线。

从径向看，连通通道端口具有这样一个形状：其周向的尺寸随着距离端口中心的距离在轴向上变长而变小。例如，连通通道端口近似为圆形。外周壁部具有能够完全关闭连通通道端口的闭合部，以及在周向上彼此分开设置的多个开口。所述多个开口包括一个大开口和一个或多个小于大开口的小开口。一个或多个小开口的中心相对于周向虚拟线轴向偏移。

这样，与小开口中心位于周向虚拟线上的传统形式相比，小开口可以设置得在周向上彼此更靠近。此外，当阀体旋转时，小开口穿过连通通道端口所需的周向距离变短。因此，令每个小开口分别打开连通通道端口所需的小开口之间在周向上的周向距离变小，减少了阀体的外周壁部分的周向长度。因此，可以减小阀体的外径，以减小阀装置的尺寸/体积。此外，通过减小阀体的滑动部分相对于壳体的移动距离，可以减小致动器的负载，并可减少与阀体滑动相关的滑动部件的磨损。

附图说明

本发明的目的、特征和优点将从参考附图所做的以下详细说明中更加明显，其中：

图1是示出根据一个实施例的阀装置的示意性构造的横截面图；

图2是沿图1的线II-II截取的横截面图；

图3是图2所示阀体的环形部分的外周表面的展开视图，示出连通通道端口和闭合部彼此重合的完全关闭状态；

图4是类似于图3的展开视图，示出连通通道端口和第一小开口彼此连通的第一小打开状态；

图5是类似于图3的展开视图，示出连通通道端口和第二小开口彼此连通的第二小打开状态；

图6是类似于图3的展开视图，示出连通通道端口和大开口彼此连通的完全打开状态；

图7是与图3相对应的图，示出允许的移动区域；

图8是第一其他实施例的阀装置中的环形部分的外周表面的展开视图；

图9是第二其他实施例的阀装置中的环形部分的外周表面的展开视图；

图10是第三其他实施例的阀装置中环形部分的外周表面的展开视图；以及

图11是比较示例的阀装置中的环形部分的外周表面的展开视图。

具体实施方式

下面，将参照附图描述实施例。在实施例中，使用相同的附图标记来指定基本相同的结构和功能部件，从而简化描述。

(第一实施例)

一个实施例的阀装置设置在冷却系统中的冷却水循环路径的中间，以控制冷却水的流速和路径。如图1所示，阀装置10包括具有入口12及出口13和14的壳体20、在壳体20中绕预定轴线O(也称为阀轴线)可旋转设置的阀体50以及用于可旋转地驱动阀体50的致动器70。

这里，平行于轴线O的方向被定义为轴向。此外，与轴线O正交的方向被定义为径向。此外，围绕轴线O的方向被定义为周向。

壳体20包括主体21、管22、23和密封单元24、25。主体21具有管状部26和设置在管状部26两端处的支撑部27和28。支撑部27和28设置在轴线O上。支撑部27设有轴承31，且支撑部28设有轴承32。支撑部28具有贯穿主体21进出的入口孔33。入口孔33的一端是入口12。管状部26具有靠近支撑部27设置的管道安装孔34和靠近支撑部28设置的管道安装孔35。管22设置在管道安装孔34中，而管23设置在管道安装孔35中。管22的外部开口是出口13，管23的外部开口是出口14。

如图1和2所示，阀体50具有旋转轴部51、外周壁部52和连接部53。旋转轴部51由轴承31和32支撑。致动器70连接到旋转轴部51的一端。连接部53连接旋转轴部51和外周壁部52。外周壁部52具有圆筒形，并且具有被连接成沿轴向对齐的环形部分54和55。环形部分54和55的外周表面近似球形以便于安座。密封单元24设置在环形部分54与管22之间的位置处，并且密封单元25设置在环形部分55与管23之间的位置处。

密封单元24和环形部分54具有与密封单元25和环形部分55相同的构造。下面，将以密封单元24和环形部分54为例进行说明。

密封单元24具有座件36、套筒37、弹簧38和填料39。座件36是抵靠在环形部分54的外周表面上的环形密封构件。套筒37是一种管状构件，该管状构件设置为从管22的内侧伸出到阀体容纳空间29中，并保持座件36。弹簧38通过套筒37将座件36压靠环形部分54。填料39设置在管22与套筒37之间。当阀体50旋转时，环形部分54相对于座件36滑动，从而保持由密封单元24产生的密封状态。

座件36的中心处具有连通通道41。连通通道41与出口13连通，并且构成从入口12到出口13的路径的一部分。连通通道41一端处的开口是面向外周壁部52的连通通道端口42。如图3所示，从径向看到的连通通道端口42是圆形的，并且具有这样的形状：使得在周向上的尺寸随着距连通通道端口42的中心Cp在轴向上的距离增大而变小。

如图1至3所示，阀体50根据旋转位置调整连通通道端口42的开口区域。具体地，环形部分54通过使用能够完全关闭连通通道端口42的闭合部60和多个开口61、62、63来调整连通通道端口42的开口区域。所述多个开口61、62、63在周向上彼此分开设置。所述多个开口61、62、63包括能够基本完全打开连通通道端口42的大开口63以及比大开口63小的两个小开口61、62。小开口61小于小开口62。小开口61设置成在闭合部60与大开口63之间的位置处更靠近闭合部60。小开口62设置成在闭合部60与大开口63之间的位置处更靠近大开口63。

如图4至6所示，开口61、62和63被设置为使得连通通道端口42能够独立地打开。这种设置使得能够将冷却水的流率控制为基本上是恒定的。具体地，如图4所示，当小开口61的中心C1的周向位置与连通通道端口42的中心Cp的周向位置重合时，只有小开口61与连通通道端口42连通。如上所述，其他开口62和63被设置为与小开口61间隔一定距离。如图5和6所示，这同样适用于其他开口62和63的定位。

此外，如图3所示，开口61、62和63被设置成即使阀体50在与完全关闭位置稍有偏离的位置处停止时，也不与连通通道41连通。这样，即使阀体50的停止位置的精度降低，也可以保持连通通道端口42的完全关闭状态。具体地，如图3所示，开口61、62、63布置成与闭合部60分开，以便即使在一个和另一个周向上相对于闭合部60的中心C0具有预定距离的相对移动时，也不与连通通道端口42a0、42b0连通。在下文中，保持完全闭合状态的连通通道端口42所允许的在周向上的相对移动区域被定义为第一容许移动区域A0，并且在一些权利要求中也被定义为闭合保持移动区域A0(见图7)。

此外，开口61、62、63被设置成实现其中即使阀体50在与预定位置稍有偏离的位置处停止开口61、62、63也能独立地(即通过自己)打开连通通道端口42的状态(以下简称单个打开状态)。这样，即使阀体50的停止位置的精度降低，连通通道端口42的开口区域也不会改变，冷却水的流速也可以保持恒定。具体地，如图4所示，仅小开口61被构造为通过其他开口62、63与小开口61分开的设置而与已在一个和另一个周向上相对于小开口61的中心C1移动了预定距离的连通通道端口42a1和42b1完全连通。如图5和6所示，这同样适用于其他开口62和63的定位。下文中，第二容许移动区域A1、A2和A3分别被定义为连通通道端口42沿周向的相对移动区域，其是为了保持通过开口61、62、63的单个打开状态(见图7)所允许的相对移动区域。注意，在某一权利要求中，第二容许移动区域A1、A2和A3可称为第一可移动区域。

接下来，将通过将本实施例与比较示例进行比较来澄清实施例的特征和优点。在下文中，穿过连通通道端口42(也称为端口)的中心Cp(也简单地称为通道中心)沿周向延伸的虚拟线被定义为周向虚拟线Lv。

如图11所示，在比较示例中，闭合部90和多个开口91、92、93具有与所述一个实施例的闭合部60和多个开口61、62、63相同的尺寸。小开口91和92与连通通道端口42布置在相同的轴向位置，闭合部90和大开口93也如此。也就是说，小开口91和92的中心C1和C2位于周向虚拟线Lv上。在这种比较示例中，当考虑“即使停止位置偏离预定距离，在保持完全关闭状态和单个打开状态的同时，尽可能缩短外周壁部52的周向长度”时，可能适宜/优选的是(i)小开口部91被布置成毗邻第一容许移动区域A0，(ii)小开口92被布置成毗邻第二容许移动区域A1，及(iii)大开口93被布置成毗邻第二容许移动区域A2。但是，外周壁部52的周向长度不能被进一步进行任何缩短。

在一个实施例中，如图7所示，小开口61和62被布置成使得其中心C1和C2相对于连通通道端口42的中心Cp轴向位移。也就是说，小开口61和62的中心C1和C2与周向虚拟线Lv轴向偏离(沿相反或交替方向)。

与连通通道端口42类似，容许移动区域A0和A1被成形为使得随着距周向虚拟线Lv的距离在轴向上的增加，周向的尺寸变小。因此，当考虑“即使停止位置偏离预定距离，在保持完全关闭状态和单个打开状态的同时尽可能缩短外周壁部52的周向长度”时，小开口61、62可以与对比示例相比被设置为/使得更靠近闭合部60。这样，小开口61的周向范围R1与闭合部60的第一容许移动区域A0的周向范围Ra0的一部分重叠。此外，小开口62的周向范围R2与小开口61的第二容许移动区域A1的周向范围Ra1的一部分重叠。在所述一个实施例中，与比较示例相比，令小开口61和62更接近闭合部60，即周向范围R1与周向范围Ra0重叠，周向范围R2与周向范围Ra1重叠。通过上述小开口61和62的移动距离，外周壁部52的周向长度被缩短。

此外，小开口61和62依次设置在周向上，并且还相对于周向虚拟线Lv交替地设置在轴向的一侧和另一侧上。中心C1从周向虚拟线Lv的偏移量s1可以不同于中心C2从周向虚拟线Lv的偏移量s2。小开口61在连通通道端口42a1与连通通道端口42b1之间的重叠区域中以及容许移动区域A0和容许移动区域A2的外侧布置在尽可能远离周向虚拟线Lv的位置处。小开口62在连通通道端口42a2与连通通道端口42b2的重叠区域中以及容许移动区域A1和容许移动区域A3的外侧布置在尽可能远离周向虚拟线Lv的位置处。

(效果)

如上所述，在一个实施例中，从径向看到的连通通道端口42具有一种形状：其中，随着距连通通道端口42的中心C0的距离在轴向上的增大，周向的尺寸变小。小开口61和62的中心C1和C2轴向偏离周向虚拟线Lv。这样，与中心C1和C2定位在周向虚拟线Lv上的传统形式相比，小开口61和62可以布置成更接近闭合部60。于是，当阀体50旋转时，小开口61和62通过连通通道端口42所需的周向距离变短。因此，在小开口61、62独立打开连通通道端口42所需的周向上的开口61、62、63之间的(间隙)距离变小，并且阀体50的外周壁部52的周向长度可以被缩短。因此，可以减小阀体50的外径，以减小阀装置10的尺寸。此外，通过减小阀体50的滑动部分相对于壳体20的移动距离，可以减小致动器70上的负载，并且可以减少与阀体50的滑动相关的滑动部分的磨损。

此外，在一个实施例中，小开口61和62依次设置在周向上，并且相对于周向虚拟线Lv在轴向上交替地设置在一侧和另一侧上。这样，可以尽可能地将小开口61和62彼此分离，并且可以防止外周壁部52的强度降低。保持连通通道端口的完全关闭状态所允许的连通通道端口周向上的相对移动区域被定义为第一容许移动区域(A0)。

此外，在一个实施例中，小开口61的周向范围R1的至少一部分与第一容许移动区域的周向范围Ra0重叠。因此，由周向范围R1与周向范围Ra0重叠的量缩短了外周壁部52的周向长度。

此外，在所述一个实施例中，在周向上彼此相邻的两个小开口61和62中，第二小开口62的周向范围R2与第一小开口61的第一容许移动区域A1的周向范围Ra1重叠。因此，由周向范围R2与周向范围Ra1重叠的量缩短了外周壁部52的周向长度。

(其他实施例)

在其他实施例中，在每个小开口的中心处从周向虚拟线的偏移量可以相同。

在其他实施例中，如图8所示，可以有一个小开口。此外，在图9所示的其他实施例中，可以提供三个小开口(即小开口61、62、64)或四个或更多个小开口。此外，如图10所示，可以提供多个大开口63。

在其他实施例中，可以提供对应于一个环形部分的两个或更多个管。也就是说，一个环形部分可以构造为打开和关闭两个或更多个出口(或入口)。此外，可以反转壳体的出口和入口的设置。此外，壳体可以有一个出口或可以具有多个入口。

在其他实施例中，阀装置不限于冷却系统，并且可用于其他系统。阀装置的控制目标不限于制冷剂(如冷却水)，并且可能是另一种流体。

本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明精神的情况下，在本发明的范围内可以进行各种修改。

Claims (8)

1.一种阀装置，包括：

具有连通通道的壳体，所述连通通道形成从入口到出口的路径的一部分；

阀体，其被设置成在所述壳体中能围绕预定轴线旋转，且具有面向所述连通通道的一端处的连通通道端口的外周壁部，并根据所述阀体的旋转位置调整所述连通通道端口的开口区域；以及

可旋转地驱动所述阀体的致动器，其中

当定义如下时：

平行于所述轴线的方向为轴向，

与所述轴线正交的方向为径向，

围绕所述轴线的方向为周向，并且

穿过所述连通通道端口的中心沿所述周向延伸的虚拟线为周向虚拟线，

则从所述径向看，所述连通通道端口具有一形状，其周向的尺寸随着距所述端口的所述中心的距离在轴向上变长而变小，

所述外周壁部具有能够完全关闭所述连通通道端口的闭合部，以及在所述周向上彼此分开布置的多个开口，

所述多个开口包括大开口和比所述大开口小的一个或多个小开口，以及

所述一个或多个小开口的中心相对于所述周向虚拟线轴向偏移。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其中

所述小开口以等于或大于一个的数量设置，并且

所述小开口沿所述周向依次布置在所述周向虚拟线的一侧和另一侧上。

3.根据权利要求1或2所述的阀装置，其中

当定义如下时：

保持所述连通通道端口的完全关闭状态时所允许的所述连通通道端口在所述周向上的相对移动区域是第一容许移动区域，

则预定的小开口的周向范围的至少一部分与所述第一容许移动区域的另一周向范围重叠。

4.根据权利要求1或2所述的阀装置，其中

所述小开口以等于或大于一个的数量被设置，

当定义如下时：

其中所述小开口独立地打开所述连通通道端口的状态作为单个打开状态，以及

保持所述单个打开状态时所容许的所述连通通道端口在所述周向上的相对移动区域是第二容许移动区域

则在所述周向上彼此相邻的两个所述小开口中，所述小开口中的一个的周向范围的至少一部分与所述小开口中另一个的所述第二容许移动区域的周向范围重叠。

5.一种阀装置，包括：

壳体，其包括：

(i)连通通道，

(ii)与所述连通通道关联的端口，和

(iii)与所述端口关联的通道中心；以及

阀体，其包括：

(i)包括阀轴线的旋转轴部，

(ii)包括环形部分的外周壁部，和

(iii)将所述旋转轴部连接至所述外周壁部的连接部分，

其中，所述环形部分包括：

(a)穿过所述通道中心延伸的周向虚拟线，

(b)被构造为能够关闭所述端口并与所述周向虚拟线相交的闭合部，

(c)从所述周向虚拟线轴向偏移并且被构造为能够独立地打开至所述端口的第一小开口，和

(d)被构造成能够独立地打开基本上全部端口的大开口。

6.根据权利要求5所述的阀装置，其中：

所述环形部分还包括：

(e)沿与所述第一小开口的轴向偏移相反的方向从所述周向虚拟线轴向偏移的第二小开口。

7.根据权利要求6所述的阀装置，其中所述环形部分被构造成使得在第一旋转位置：

(i)所述第一小开口与所述端口进行单独连通，并且

(ii)所述端口的第一容许移动区域的第一周向范围与所述第二小开口周向重叠。

8.根据权利要求5所述的阀装置，其中所述环形部分被构造成使得在第一旋转位置：

(i)所述闭合部完全关闭所述端口，以及

(ii)所述端口的闭合容许移动区域的闭合周向范围与所述第一小开口周向重叠。

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