CN116292976A - 旋转盘阀 - Google Patents

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Abstract

旋转盘阀用于流体输送系统中以控制多个端口之间的流体流动。该阀可包括具有连接到系统的多个端口的阀体。此外，阀可包括设置在阀体中的转向器和密封组件。转向器被构造成围绕旋转轴线旋转并且控制通过阀体的流体流动。阀没有轴向压缩弹簧，并且阀体、盖和转向器的形状和尺寸被设计成使得在盖和转向器之间存在过盈配合，所述过盈配合导致密封组件在转向器和基部之间的压缩。

Description

旋转盘阀
背景技术
旋转阀是一种方向控制阀类型，其可用于流体输送系统中以控制通过系统的流体流动和分配。例如，旋转阀可用于控制冷却剂通过车辆冷却系统的流动。旋转阀可包括限定若干端口的阀体和设置在阀体中的转向器。转向器被成形为对于转向器在阀体内的某些旋转定向将流动分配到预定端口，并且相对于阀体旋转以控制通过阀的流动。旋转阀通常使用弹性体部件来在转向器和阀体之间提供不透流体的密封。然而，弹性体具有较高的摩擦系数，并且导致比旋转阀中通常使用的其他材料更高的所需扭矩来转动旋转阀。虽然一些其他旋转阀可在密封界面处使用低摩擦塑料材料，但这种旋转阀通常包括圆柱形形状的转向器，从而导致入口阀端口和出口阀端口的放置和定向方面的较高操作扭矩和较低灵活性。还有其他旋转阀使用盘形转向器，但通常使用陶瓷材料用于密封部件，从而导致更高的成本。不管转向器的形状如何，许多阀使用弹簧元件来提供密封表面的所需载荷。期望提供一种旋转阀，其提供所需的流体密封，同时省略弹簧元件，以便降低阀复杂性、材料成本和组装成本，同时提高阀的耐久性。
发明内容
复杂的流体输送系统可能需要能够控制阀体的三个、四个、五个或更多个单独端口之间的流体流动的旋转盘阀（旋转盘形阀，rotary disc valve）。例如，多端口旋转盘阀可以用于电动车辆的冷却系统中以控制冷却剂流体在散热器、电驱动马达、电池、车辆电子器件和一个或多个旁通管线之间的流动。该旋转盘阀可包括阀体，该阀体具有沿该阀体的周向部分不规则地间隔开的端口。另外，旋转盘阀可包括盘型转向器，该盘形转向器设置在阀体中并且可相对于阀体绕旋转轴线旋转，该旋转轴线通常垂直于端口所在的平面。转向器为大致盘形，并包括外表面，轴从所述外表面突出。转向器外表面与转向器密封表面相对，转向器经由转向器密封表面与阀体形成密封。转向器具有三维形状，其允许工作流体在其任一侧上通过。更特别地，转向器被构造成以流体从密封表面侧并且在平行于轴旋转轴线的第一方向上进入转向器的方式控制通过阀体的流体流动。流体在平行于旋转轴线的第二方向上离开转向器，第二方向与第一方向相反。在进入和离开转向器之间，流体在转向器外表面的一部分上流动。
转向器的形状使得转向器经由从转向器外表面突出的闭合通路提供一个流体流动路径，并且提供允许流体流动通过转向器中的开口的另一流体流动路径，并且仅由阀体约束。
转向器密封表面可以是平面的(例如，平的或平坦的且平滑的，没有凸起区域、突起、凹部、凹痕或表面特征或不规则部)，并且可以与静止的薄密封板的面对的平的表面接口连接。密封板是包括密封板和弹性元件的密封组件的一部分。密封板可以由具有低摩擦和高耐磨性质的塑料构成。密封板是薄的，以提供柔性，该柔性允许防磨板与转向器的平密封表面中的任何不规则形状相一致。密封板由固定的弹性元件支持。弹性元件提供弹性，将密封板朝向转向器密封表面偏压，并允许薄密封件与转向器的平密封表面相一致。弹性元件还在密封板和阀壳体之间提供静态密封。如本文所用的，术语“静态密封”是指其中构成密封的元件是静止的或固定在适当位置的密封。术语“动态密封”是指其中构成密封件的元件能够相对运动的密封。在该旋转盘阀中，在密封板与转向器密封表面之间存在动态密封，而在密封板与弹性元件之间、以及弹性元件与阀体之间存在固定密封。
该旋转盘阀不包括弹簧，该弹簧将轴向力施加到转向器以用于将转向器朝向密封组件偏压以便确保由密封组件进行的不透流体的密封。相反，为了确保足够的密封功能，旋转阀构造成使得通过阀壳体的盖与转向器之间的过盈配合来实现密封表面的加载。特别地，盖和转向器之间的过盈配合导致弹性元件的压缩以及密封板和转向器的密封表面的加载。旋转阀构造成使得盖和转向器之间的过盈配合在整个操作温度范围内和在旋转阀的操作寿命内可靠地实现适当的密封。
在一些方面，阀包括阀体，该阀体具有侧壁、封闭侧壁的一端的基部、以及阀端口。每个阀端口在侧壁中限定开口。阀包括封闭侧壁的与基部相对的端部的盖，盖包括中心开口。盖、侧壁和基部配合以限定腔室。该阀包括设置在腔室中的转向器，该转向器构造成控制通过阀体的流体流动。转向器包括面向基部的转向器密封表面、与转向器密封表面相对并且面向盖的转向器外表面、以及在转向器密封表面和转向器外表面之间延伸的转向器贯穿开口。此外，转向器包括轴，该轴在垂直于转向器密封表面的方向上从转向器外表面突出，该轴延伸穿过中心开口并且被构造成连接到致动器，该致动器驱动转向器围绕旋转轴线旋转。该阀包括设置在腔室中的位于转向器密封表面和基部之间的密封组件。阀体、盖和转向器的形状和尺寸被设计成使得在盖和转向器之间存在过盈配合，所述过盈配合导致密封组件在转向器和基部之间的压缩。
在一些实施例中，阀在盖和转向器之间没有弹性元件，该弹性元件被构造成将密封组件压缩基部和转向器之间。
在一些实施例中，盖包括凹入部分和从凹入部分的外围径向向外突出的唇缘。此外，转向器的外围包括转向器凸缘，转向器凸缘以在盖和转向器之间提供过盈配合的方式邻接唇缘。
在一些实施例中，唇缘包括邻接凹入部分的内部部分和包括盖的外围边缘的外部部分。内部部分毗邻转向器凸缘，并且外部部分邻接侧壁的端部。
在一些实施例中，内部部分的轴向尺寸不同于外部部分的轴向尺寸。
在一些实施例中，盖包括凹入部分、从凹入部分的外围向外突出的唇缘、以及在凹入部分的外表面与唇缘之间延伸的角撑板（gusset）。
在一些实施例中，密封组件相对于基部固定，并防止在转向器和阀体之间以及转向器密封表面和密封件密封表面的邻接部分之间的流体流动。
在一些实施例中，密封组件包括第一密封元件，其与第二密封元件在平行于旋转轴线的方向上堆叠。
在一些实施例中，密封组件包括第一密封元件和第二密封元件。第一密封元件设置在转向器和基部之间。第一密封元件包括密封件密封表面，该密封件密封表面面向转向器密封表面并且是第一材料。第二密封元件设置在第一密封元件和基部之间。第二密封元件包括与密封件密封表面相对并且面朝基部的密封外表面。第二密封元件是第二材料。此外，密封组件包括在密封件密封表面和密封外表面之间延伸的密封贯穿开口。第二材料具有比第一材料更大的弹性。
在一些实施例中，转向器被构造为控制通过阀体的流体流动，使得a)流体在平行于旋转轴线的第一方向上经由至少一个转向器贯穿开口进入转向器，以及b)流体在平行于旋转轴线的第二方向上经由至少一个转向器贯穿开口离开转向器，第二方向与第一方向相反。
在一些实施例中，转向器被构造成以这样的方式控制通过阀体的流体流动，即，在进入和离开之间，流体在转向器外表面的一部分上流动。
在一些实施例中，密封组件包括设置在转向器和基部之间的第一密封元件和设置在第一密封元件和基部之间的第二密封元件。此外，该阀包括形成在第一密封元件和第二密封元件之间的第一静态密封、形成在第二密封元件和基部之间的第二静态密封、以及形成在第一密封元件和转向器之间的动态密封。
在一些实施例中，转向器密封表面是平面表面，其在轴向载荷下面对第一密封元件的平面表面并与第一密封元件的平面表面直接接触，从而实现动态密封。
在一些实施例中，密封组件包括设置在转向器和基部之间的第一密封子组件以及设置在第一密封子组件和基部之间的第二密封子组件。第二密封子组件相对于第一密封子组件处于堆叠构造。第一密封子组件包括设置在转向器和基部之间的第一弹性元件和设置在第一弹性元件和基部之间的第一密封板。第二密封子组件包括设置在第一密封子组件和基部之间的第二密封板和设置在第二密封板和基部之间的第二弹性元件。此外，动态密封设置在第一密封板和第二密封板的邻接表面之间。
在一些方面，阀包括阀体，该阀体具有侧壁、封闭侧壁的一端的基部以及阀端口。每个阀端口在侧壁中限定开口。该阀包括封闭侧壁的开口端的盖，该盖、侧壁和基部配合以限定腔室。该阀包括设置在该腔室中的转向器。转向器被构造成控制通过阀体的流体流动。转向器包括面向基部的转向器密封表面、与转向器密封表面相对并且面向盖的转向器外表面、在转向器密封表面和转向器外表面之间延伸的转向器贯穿开口、以及在垂直于转向器密封表面的方向上从转向器外表面突出的轴。轴延伸穿过中心开口并且被构造成连接到致动器，该致动器驱动转向器围绕旋转轴线旋转。该阀包括密封组件，该密封组件设置在腔室中，位于转向器密封表面和基部之间。唇缘接触转向器，使得轴向载荷施加到转向器，并且轴向载荷导致密封组件在转向器和基部之间的压缩。
在一些实施例中，盖包括凹入部分和从凹入部分的外围径向向外突出的唇缘。此外，转向器的外围包括转向器凸缘，转向器凸缘以在盖和转向器之间提供过盈配合的方式邻接唇缘。
在一些实施例中，密封组件包括：设置在转向器和基部之间的第一密封元件；以及第二密封元件，其设置在第一密封元件和基部之间。此外，该阀包括形成在第一密封元件和第二密封元件之间的第一静态密封、形成在第二密封元件和基部之间的第二静态密封、以及形成在第一密封元件和转向器之间的动态密封。
在一些实施例中，转向器密封表面是平面表面，其在轴向载荷下面对第一密封元件的平面表面并与第一密封元件的平面表面直接接触，从而实现动态密封。
在一些实施例中，密封组件包括设置在转向器和基部之间的第一密封子组件以及设置在第一密封子组件和基部之间的第二密封子组件。第二密封子组件相对于第一密封子组件处于堆叠构造。第一密封子组件包括设置在转向器和基部之间的第一弹性元件和设置在第一弹性元件和基部之间的第一密封板。第二密封子组件包括设置在第一密封子组件和基部之间的第二密封板和设置在第二密封板和基部之间的第二弹性元件。此外，动态密封设置在第一密封板和第二密封板的邻接表面之间。
附图说明
图1是包括单级多端口旋转盘阀的车辆冷却系统的示意图。
图2是旋转盘阀的透视图。
图3是旋转盘阀的分解透视图。
图4是阀体的顶部透视图。
图5是阀体的底部透视图。
图6是沿图2的线6-6所见的阀体的截面视图。
图7是盖的顶部透视图。
图8是沿图7的线8-8所见的盖的截面视图。
图9是沿图2的线9-9所见的旋转盘阀的截面视图。
图10是图9中以虚线所示的部分的放大图。
图11是转向器的顶部透视图。
图12是转向器的底部透视图。
图13是沿图11的13-13所见的转向器的截面视图。
图14是密封组件的分解图。
图15是密封组件的底部透视图。
图16是密封组件的截面视图。
图17是具有设置在阀腔室内的弹性元件的阀体的顶部透视图。
图18是具有设置在阀腔室中的弹性元件和密封板的阀体的顶部透视图。
图19是替代实施例的旋转盘阀的截面视图。
图20是图19中以虚线所示的部分的放大图。
具体实施方式
参照图1-图3，流体输送系统1包括多端口旋转盘阀18，其能够控制由泵8驱动的在系统1内的三个、四个、五个或更多个单独的流体线路10、11、12、13、14之间的流体流动。旋转盘阀18可用于例如控制电动车辆的冷却系统1中的冷却剂的分配和流动。在该示例中，旋转盘阀18可控制冷却剂流体在旋转盘阀18和作为车辆客舱加热和冷却系统7的一部分的散热器2之间的流动，其中来自散热器2的冷却剂也可冷却电池3和电池管理系统4。另外，旋转盘阀18可控制流体流动到热交换器5、6，该热交换器支持其他车辆装置和系统的温度控制，所述车辆装置和系统是诸如电驱动马达、车辆电子器件和/或电子控制单元和/或油供应装置。旋转盘阀18包括阀体20和设置在阀体20中的转向器60。转向器60包括突出穿过盖44的阀轴64，所述盖关闭阀体20的开口端。阀轴64被构造成连接到阀致动器(未示出)。在致动时，阀轴64和转向器60相对于阀体20绕旋转轴线16旋转，并且转向器60相对于阀体20的旋转定向经由阀致动器设定。另外，旋转盘阀18具有密封组件80，其在阀体20和转向器60之间提供不透流体的密封。阀体20包括多个阀端口33、34、35、36、37，阀端口的数量由具体应用确定。转向器60相对于阀体20的旋转定向确定通过阀端口33、34、35、36、37中的对应阀端口的一个或多个流体流动路径，由此控制冷却剂系统1中的冷却剂流体的分配。现在将描述包括阀体20、转向器60和密封组件80的旋转盘阀18的细节。
参照图2-图6和图9-图10，阀体20包括侧壁21和封闭侧壁21的一端(这里称为“基部端”) 22的基部26。侧壁21是回转截面，并且当沿平行于旋转轴线16的方向观察时具有圆形轮廓。尽管如所示的侧壁21是大致圆柱形的，但是它可以替代地例如圆锥形或椭圆形。侧壁21在基部端22处与基部26的外围边缘连结，并且侧壁21包围基部26。侧壁21和基部26形成大致杯形的结构，该结构与盖44 (下面描述)一起在其中限定阀腔室29。
阀体20包括将阀体20的下部部分隔成子腔室32的腔室壁30。一个阀端口33、34、35、36、37与每个子腔室32连通，并且每个子腔室32与其它子腔室32隔离。腔室壁30具有暴露端31，所述暴露端31与基部26间隔开并与侧壁21相交。腔室壁30的暴露端31与第一平面40 (图9)对准，该第一平面垂直于旋转轴线16并在侧壁开口端23与阀端口33、34、35、36、37之间的轴向位置处与侧壁21相交。对于每个阀端口，相应腔室壁30的暴露端31限定子腔室轴向开口38，也称为相应子腔室32的“非阀端口开口”。
阀体20包括平台24，所述平台24从侧壁21的内表面向内突出并在相邻成对的腔室壁30之间延伸。平台24轴向位于侧壁基部端22和第一平面40之间，以便紧密邻近腔室壁暴露端31并相对于所述腔室壁暴露端31凹入。平台24和腔室壁暴露端31配合以提供宽的浅平台通道28，该通道接纳并支撑密封组件80，如下面进一步讨论的那样。
阀体20包括从平台24朝向侧壁开口端23轴向突出的柱25。柱25与旋转轴线16同轴，并且当沿平行于旋转轴线16的方向观察时具有多边形轮廓，在所示实施例中，柱25当沿平行于旋转轴线16的方向观察时具有五边形截面形状。柱25用作组装辅助件，并且防止密封组件80的部分相对于阀体20旋转。柱25容纳在密封组件80的第一和第二密封元件86、100的中心开口91、105中，所述中心开口均具有相应的截面形状，如下面详细讨论的。
阀体20包括从侧壁21的内表面向内突出的侧壁肋部39。侧壁肋部39沿侧壁21的内周向部分间隔开。侧壁肋部39从平台24开始轴向延伸，并终止于与侧壁开口端23间隔开的位置。侧壁肋部39构造成与密封组件80的一部分接合，如下面进一步讨论的。
在所示的实施例中，阀体20包括五个阀端口33、34、35、36、37，但并不限于阀端口的这个数量。特别地，阀体20包括第一阀端口33、第二阀端口34、第三阀端口35、第四阀端口36和第五阀端口37。阀端口33、34、35、36、37中的每一个沿旋转轴线16的半径从侧壁21向外突出，并与相应的子腔室32连通。阀端口33、34、35、36、37在垂直于旋转轴线16的公共第二平面41 (图9)内延伸，并在第一平面40和侧壁基部端22之间的轴向位置处与侧壁21相交。
在所示的实施例中，阀端口33、34、35、36、37是圆柱形管，并且每个阀端口33、34、35、36、37在与阀体侧壁21的相交处形成圆形开口。但是，如图所示，阀端口33、34、35、36、37均都具有相同的长度、截面形状和尺寸，阀端口33、34、35、36、37不限于该构造。此外，阀端口33、34、35、36、37不限于所示的共面且径向定向的构造。例如，在其他实施例中，阀端口33、34、35、36、37中的一个或多个可以与其他阀端口不共面和/或可以从基部而不是侧壁突出。阀端口33、34、35、36、37可以在平行于旋转轴线16的方向上、在垂直于旋转轴线16的方向上或者在垂直于和平行于旋转轴线16之间的任何角度上突出。阀端口33、34、35、36、37可以非径向地突出；给定阀端口的轴线不需要与旋转轴线16相交。在许多应用中，阀端口33、34、35、36、37的构造由封装要求确定。
阀端口33、34、35、36、37绕侧壁21的周向部分设置在间隔开的位置。在所示的实施例中，第一和第四阀端口33、36设置在阀体20的相对侧，平行于阀体20的公共直径延伸。第五阀端口37设置在第一和第四阀端口33、36之间的中间。第二和第三阀端口34、35相对于第五阀端口37位于阀体20的相对侧。在其他实施例中，阀端口33、34、35、36、37可以具有与所示不同的间距，这由具体应用决定。
参照图7和8，旋转盘阀18包括封闭阀体20的开口端的盖44。盖44是大致碗形的并且包括中心凹入部分42和从凹入部分42的外围径向向外突出的唇缘45。凹入部分42面向阀体20打开并且具有小于侧壁21的直径的直径。盖44的外围边缘包括唇缘45。唇缘45沿垂直于旋转轴线16的方向向外突出。唇缘45具有不一致的厚度。特别地，唇缘45的径向向内部分45(1)的厚度大于径向向外部分45(2)的厚度。当与阀体20组装时，径向向外部分45(2)邻接侧壁开口端23，且径向向内部分45(1)与转向器60的凸缘79轴向对准并接触。在所示实施例中，盖44包括在凹入部分42的外表面与唇缘45之间延伸的角撑板47。角撑板47在结构上加强盖44，尤其是相对于唇缘45相对于凹入部分42的位置。角撑板47在形状上为大致三角形，并沿凹入部分42的周向部分间隔开。
盖44包括与旋转轴线16同轴并从盖44的内表面和外表面延伸的整体圆柱形套筒46。套筒46具有不一致的内径，并且肩部48设置在较大直径部分46(1)和较小直径部分46(2)之间的过渡处。较大直径部分46 (1)位于盖44的外部，而较小直径部分46(2)基本上设置在盖44的内部。较大直径部46(1)具有内径，所述内径的尺寸被设计成以间隙配合，例如转动配合接纳阀轴64，从而较小直径部分46(2)用作阀轴64的衬套。较大直径部分46(1)包括从套筒的大直径部分46(1)的外表面径向向外突出的环形凸缘49。凸缘49可围绕套筒46的整个外周连续地延伸，并且相对于肩部48轴向地偏移。
参照图2-图3和图9，轴密封件43设置在阀轴64和套筒大直径部分46之间(1)。轴密封件43在阀轴64和套筒46之间提供流体密封。轴密封件43是环形的，并且可以由与汽车冷却剂相容的弹性体形成，所述弹性体诸如三元乙丙橡胶(EPDM)。在所示的实施例中，轴密封件43是具有“X”截面形状的O形环。在其他实施例中，轴密封件43可具有其他截面形状，诸如但不限于矩形、椭圆形或“I”形。
轴密封件43经由保持帽50保持在阀轴64上与套筒大直径部分46(1)相对应的轴向位置处。保持帽50包括围绕阀轴64的端板56、从端板56的内周突出的轴环51和从端板56的外周突出的闩锁件52。端板56在使用中大致垂直于旋转轴线16。当沿平行于旋转轴线16的方向观察时，端板56具有圆形轮廓，端板56具有接纳阀轴64的中心开口59。
轴环51沿着端板内周连续地延伸并且从端板内表面向内突出。在使用中，轴环51位于套筒46和阀轴64之间，使得轴环51的端面51(1)面向肩部48，其中轴密封件43设置在轴环端面51(1)和肩部48之间。
闩锁件52沿端板的外围间隔开，并从端板内表面向内朝盖44突出。在所示实施例中，保持帽50包括沿端板外周等距间隔开的三个闩锁件52。每个闩锁件52包括腿部部分52(1)和钩部部分52(2)。所述腿部部分52(1)的近端与所述端板56成一体，并且所述腿部部分52(1)平行于所述旋转轴线16延伸。所述腿部部分52(1)的轴向尺寸足以将所述腿部部分52(1)的远端定位在与从所述套筒大直径部分46(1)的外表面径向向外突出的凸缘49对应的位置。钩部部分52(2)设置在腿部部分52(1)的远端并朝向阀轴64径向地突出。钩部部分52(2)相对于轴环51的端面51(1)轴向偏移并与凸缘49形成过盈或卡扣配合接合。通过这种构造，保持帽50保持在盖44上，其中轴密封件43卡在轴环51的端面51(1)与肩部48之间。结果，轴密封件43经由保持帽50保持在阀轴64上。
参照图3、图9和图11-图13，转向器60设置在阀腔室29中、在平台24和盖44之间，并可相对于阀体20绕旋转轴线16旋转。转向器60为大致盘形，并包括面向基部26的转向器密封表面61，和与转向器密封表面61相对并背向基部26的转向器外表面62。转向器密封表面61是平面(例如，平的或平坦且光滑的，没有凸起区域、突起、凹部、压痕或表面特征或不规则部)。转向器密封表面61面向并直接接触密封组件80的相应平的表面81，如下面详细讨论的。
转向器60包括阀轴64，其在垂直于转向器密封表面61的方向上从转向器外表面62的中心突出。阀轴64被构造成连接到阀致动器的输出轴，其驱动阀轴64以围绕与阀轴64的纵向中心线重合的旋转轴线16旋转。在所示实施例中，阀轴64的外表面可以包括允许与阀致动器的输出结构接合的平坦部(示出)、花键或其他特征。
转向器60包括转向器贯穿开口63，当沿平行于旋转轴线16的方向观察转向器60时，该贯穿开口具有圆扇形轮廓。转向器贯穿开口63在转向器密封表面61和转向器外表面62之间延伸，由此流体沿平行于旋转轴线16的方向进入和离开转向器60。在所示的实施例中，转向器60包括三个彼此隔开的转向器贯穿开口63 (1)、63 (2)和63(3)。第一和第二转向器贯穿开口63(1)、63 (2)具有的弧长比第三转向器贯穿开口63(3)的弧长小。例如，在所示实施例中，第一和第二转向器贯穿开口63(1)、63(2)具有30度到60度的范围内的弧长ℓ1、ℓ2，并且第三转向器贯穿开口63(3)具有60度到120度的范围内的弧长ℓ3(图12)。
转向器60包括圆顶件65，其从转向器外表面62突出且覆盖第三转向器贯穿开口63(3)。特别地，圆顶件65封闭第三转向器贯穿开口63(3)的外围的一部分，由此，对于转向器60相对于阀体20的某些旋转位置，从一个阀体子腔室32进入第三转向器贯穿开口63(3)的流体可被重定向到相邻的阀体子腔室32。因此，圆顶件65在旋转盘阀18内提供“关闭”的第一流体通路66。
第一和第二转向器贯穿开口63(1)、63(2)不由圆顶件封闭，并且从相应的子腔室32进入第一和第二转向器贯穿开口63(1)、63(2)中的一者的流体由阀体20和盖44约束，并且朝向第一和第二转向器贯穿开口63(1)、63(2)中的另一者重定向。例如，在经由第一转向器贯穿开口63(1)进入转向器之后，并且在经由第二转向器贯穿开口63(2)离开转向器60之前，流体经过转向器外表面62的一部分。换句话说，对于转向器60相对于阀体20的某些旋转位置，从相应的第一阀体子腔室32进入第一转向器贯穿开口63(1)的流体可以经由旋转盘阀18内的“打开”的第二流体通路68被重定向到第二阀体子腔室32，第二流体通路68经过转向器外表面62。
应了解，第一、第二和第三转向器贯穿开口63(1)、63(2)、63(3)的尺寸和间距以及圆顶件65的形状和尺寸是示例性的，且实际上将取决于具体应用。
在所示的实施例中，转向器60由塑料形成，所述塑料诸如聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)或聚丙烯(PP)。为了提供增加的结构完整性，包括对转向器60的弯曲或屈曲的阻力，转向器60可包括加强的上部结构69。在所示的实施例中，上部结构69包括环形外沿70、环形内沿72和在外沿70与内沿72之间延伸的辐条74。外沿70从转向器外表面62轴向向外突出，并设置在相对于第一、第二和第三转向器贯穿开口63(1)、63 (2)、63 (3)径向向外的位置。外沿70与转向器60的外围边缘78间隔开，并且转向器60在外沿70和外围边缘78之间的部分被称为转向器凸缘79。转向器密封和外表面61、62延伸到转向器的外围边缘78，并因此形成转向器凸缘79的一部分。在所示实施例中，外沿70提供圆顶件65的一部分，其包围第三转向器贯穿开口63(3)。
内沿72被外沿70包围，并从转向器外表面62轴向向外突出稍大于外沿70的轴向距离的轴向距离，内沿72紧密地包围阀轴64，从而其设置在相对于第一、第二和第三转向器贯穿开口63(1)、63(2)、63 (3)径向向内的位置。环形凹槽73设置在内沿72和阀轴64之间。
辐条74在外沿和内沿70、72的自由端70(1)、72(1)之间延伸，有助于上部结构69的硬化效应。在所示的实施例中，转向器60具有四个辐条74(1)、74(2)、74(3)、74(4)，包括辐条74的第一对74(1)、74(2)，其覆盖限定第一转向器贯穿开口63(1)的圆扇形的半径，和辐条74的第二对74(3)、74(4)，其覆盖限定第二转向器贯穿开口63(2)的圆扇形的半径。此外，第一分隔壁75在外沿70和内沿72之间在对应于第一辐条74(1)的位置处延伸，并且第二分隔壁76在外沿70和内沿72之间在对应于第四辐条74(4)的位置处延伸。分隔壁75、76将流体保持在第二流体通路68内，并将流体引导到相邻的第一或第二转向器贯穿开口63(1)、63(2)。另外，分隔壁75、76形成上部结构69的一部分，并增强上部结构69的加强效果。
参照图3和图14-图16，密封组件80设置在阀腔室29中，位于转向器密封表面61与阀体20的基部26之间，更具体地说，位于转向器密封表面61和平台24之间。密封组件80包括面向转向器密封表面61并与之直接接触的密封件密封表面81，以及与密封件密封表面81相对并面向基部26的密封外表面82。此外，密封组件80包括在密封件密封表面81和密封外表面82之间延伸的密封贯穿开口83。在转向器60的某些旋转位置，密封贯穿开口83的子集与一个或多个转向器贯穿开口63对齐。密封组件80相对于阀体20固定，并防止转向器60和阀体20之间以及转向器密封表面61和密封件密封表面81的邻接部分之间的流体流动。
密封组件80是两个密封元件的组件。称为密封板86的第一密封元件设置在转向器60和基部26之间。称为弹性元件100的第二密封元件设置在密封板86和基部26之间。密封板86与弹性元件100在平行于旋转轴线16的方向上堆叠。
密封板86包括板外环形部分87、板内环形部分88和在板外环形部分87与板内环形部分88之间延伸的板支柱89，从而当沿平行于旋转轴线16的方向观察时，使密封板86具有辐条轮的外观。密封板86具有板贯穿开口90，该板贯穿开口限定在板外环形部分87和板内环形部分88与每对相邻的板支柱89之间。通过这种构造，板贯穿开口90各自大致为圆扇形。板支柱89不是等距地间隔开的，由此相应的板贯穿开口90不是每个都具有相同的弧长。
板内环形部分88具有中心开口91，其截面形状和尺寸对应于阀体的柱25的截面形状和尺寸。在所示的实施例中，中心开口91具有五边形形状，并以间隙配合、例如定位配合的方式接纳柱25，由此密封板86可沿预定的定向与阀体20组装。
板外环形部分87具有面向侧壁21的板外围表面87(1) 。在板外围表面87(1)上设置矩形凹口87(2)。凹口87(2)沿板的外环形部分87的周向部分间隔开，并面向侧壁21开口。凹口87(2)的形状和尺寸被设计为以间隙配合、例如定位配合接纳侧壁肋部39。侧壁肋部39与凹口87(2)接合，从而防止密封板86相对于阀体20旋转。在所示的实施例中，板的外围表面87(1)为大致圆形，并在凹口87(2)附近沿径向向外略微突出。
密封板86的面向转向器的表面86(1)和密封板86的面向基部的表面86(2)是平面的(例如，平的或平坦的以及平滑的，没有凸起区域、突起、凹部、压痕或表面特征或不规则部)。面向转向器的表面86(1)提供密封组件80的密封件密封表面81。特别地，面向转向器的表面86(1)朝向转向器密封表面61面向并直接接触转向器密封表面61。由于在阀使用期间转向器60相对于密封板86旋转，因此密封板86是刚性的，并且由高耐磨性塑料制成。在一些实施例中，例如，密封板86是超高分子量聚乙烯。在其他实施例中，密封板86可由其他塑料形成，所述塑料是诸如聚四氟乙烯(PTFE)。
密封板86是薄板，在于密封板86的轴向尺寸或厚度远小于密封板86在垂直于轴向尺寸的方向上的尺寸(例如，远小于密封板86的直径)。例如，在所示的实施例中，密封板86的直径可在密封板厚度的10倍至密封板厚度的40倍的范围内。
弹性元件100包括元件外环形部分101、元件内环形部分102以及在元件外环形部分101和元件内环形部分102之间延伸的元件支柱103，从而当沿平行于旋转轴线16的方向观察时，使弹性元件100具有辐条轮的外观。弹性元件100具有元件贯穿开口104，其限定在元件外环形部分101和元件内环形部分102与每对相邻的元件支柱103之间。通过这种构造，元件贯穿开口104各自为大致圆扇形。元件支柱103不是等距地间隔开的，由此相应的元件贯穿开口104不是每个都具有相同的弧长。元件贯穿开口104与密封板贯穿开口90中的对应的密封板贯穿开口对准，并且每个元件贯穿开口104具有与其对准的密封板贯穿开口90相同的形状和尺寸。通过这种构造，板和元件贯穿开口90、104提供密封组件80的密封贯穿开口83。
元件内环形部分102具有中心开口105，其具有与阀体柱25的截面形状和尺寸相对应的截面形状和尺寸。在所示的实施例中，中心开口105具有五边形形状并且以间隙配合、例如定位配合接纳柱25，由此弹性元件100可以以预定定向与阀体20组装。
弹性元件100的面向基部的表面100(1)提供密封组件80的密封外表面82，并且面向基部的表面100(1)面向并直接接触平台24。更具体地讲，弹性元件100安置在平台通道28中，所述通道的形状和尺寸被设计成以间隙配合、例如滑动配合接纳弹性元件面向基部的表面100 (1)和外围边缘100(2)。弹性元件外围边缘100(2)与平台通道28的表面之间的接合用于防止弹性元件100相对于阀体20的相对旋转。因此，弹性元件100和密封板86相对于阀体20被固定。
弹性元件100具有比密封板86更大的弹性。另外，弹性元件100由与流过旋转盘阀18的流体相容的弹性材料形成，并且满足操作温度和耐久性的要求。例如，当旋转盘阀18用于控制车辆冷却剂系统中的流体时，弹性元件100由与汽车冷却剂相容的弹性体形成，所述弹性体是诸如三元乙丙橡胶(EPDM)。
除了材料选择之外，弹性元件100的柔软度和弹性可以通过提供具有不规则截面形状的元件外和内环形部分101、102和元件支柱103而进一步增加和/或优化。例如，在一些实施例中，元件外环形部分101和元件内环形部分102以及元件支柱103可包括非圆形且非矩形的截面形状。在所示的实施例中，弹性元件100的面向基部的表面100(1)包括第一凹槽100(4)，其沿着元件的外环形部分101和内环形部分102以及元件支柱103中的每一者延伸。另外，弹性元件100的面向盖的表面100(3)包括沿元件的外和内环形部分101、102和元件支柱103中的每一者延伸的第二凹槽100(5)。结果，弹性元件100的元件外环形部分101、元件内环形部分102和元件支柱103每个都具有H形截面。
弹性元件100是薄的，在于弹性元件100的轴向尺寸或厚度比弹性元件100在垂直于轴向尺寸的方向上的尺寸小得多(例如，比弹性元件100的直径小得多)。例如，在所示的实施例中，弹性元件100的直径可以在弹性元件厚度的7倍到弹性元件厚度的20倍的范围内。此外，弹性元件100的直径略小于密封板86的直径，并且转向器密封表面61的直径与密封件密封表面81的直径相同(例如与密封板86的面向转向器的表面86(1)相同)。
参照图10，阀体20、盖44和转向器60的形状和尺寸被设计成使得盖44和转向器60之间存在过盈配合，这导致密封组件的在转向器60和阀体基部26之间的压缩。特别地，过盈配合发生在唇缘向内部分45(1)和转向器凸缘79的相对表面之间。在图10中，过盈通过示出唇缘向内部分45(1)和转向器凸缘79的重叠(参见细阴影线区域R1)来表示。由于过盈，轴向载荷施加到转向器上，并且轴向载荷导致密封组件80的在转向器60和基部26之间的压缩。在所示实施例中，旋转盘阀18在盖44和转向器60之间没有压缩弹簧，由此通过过盈配合导致的轴向载荷提供密封力。
由于轴向载荷，即使在转向器60和密封板86之间的相对运动期间，也能在转向器密封表面61与密封板86的面向转向器的表面86(1)之间实现不透流体的密封120。另外，相对运动的部件之间的这种密封120被称为“动态密封”。此外，相对柔软且有弹性的弹性元件100允许密封组件80适应由温度变化以及由于转向器60和密封板86的磨损引起的尺寸变化。由于密封板86经由轴向载荷被压靠在弹性元件100上，因此，在密封板86的表面和弹性元件100的具有直接接触的表面之间存在不透流体的第一静态密封122，并且在弹性元件100的表面和阀体20的具有直接接触的表面之间存在不透流体的第二静态密封124。术语“静态密封”在本文用来指相对固定的部件之间的密封。
在上述旋转盘阀18的实施例中，转向器60设置在密封组件80的第一侧，并且阀端口33、34、35、36、37设置在密封组件80的第二相对侧。此外，转向器60被构造成控制流体流过阀体20，使得流体沿平行于旋转轴线16的第一方向D1 (图9)进入转向器60。例如，流体可进入阀端口33，通过相应的阀子腔室32，通过相应的密封贯穿开口83并且进入相应的转向器贯穿开口63。在转向器60内，流体在转向器密封表面61处进入转向器贯穿开口63并在转向器外表面62处离开转向器贯穿开口。根据转向器贯穿开口63以及转向器60相对于阀体20的旋转位置，流体可接着通过第一(关闭)流体通路66或第二(打开)流体通路68流到另一转向器贯穿开口63。该转向器流体开口63将流体引向另一密封贯穿开口63以及其对应的子腔室32，由此流体沿平行于旋转轴线16的第二方向D2（图9）离开转向器60，第二方向与第一方向相反。通过这种构造，在进入和离开转向器60之间，流体经由第一流体通道66和/或第二流体通道68流过转向器外表面62的一部分。
在上述旋转盘阀18中，包括弹性元件100和密封板86的密封组件80相对于阀体20固定。然而，旋转盘阀18不限于密封组件80相对于阀体20固定的构造。例如，旋转盘阀18可以具有其中密封组件80安装在转向器60中并与转向器一起旋转的替代构造，诸如在序列号为US 17/342,042的共同未决的美国专利申请中所描述的，该美国专利申请的内容通过引入并入本文。
在上述旋转盘阀18中，转向器60和密封组件80可以是塑料部件。在一些操作条件下，例如在通过阀的流体包括诸如沙粒的碎屑的情况下，使用陶瓷部件或由诸如铝或钢的其他适当的耐磨材料形成的部件来形成动态密封以提供具有增加的耐久性的不透流体的密封可能是有利的。
参照图19和图20，替代实施例的旋转盘阀218类似于上述旋转盘阀18，并且共同的附图标记用于指代共同的元件。该替代实施例的旋转盘阀218与先前实施例不同，因为它包括替代实施例的密封组件280。替代实施例的密封组件280包括第一密封子组件280 (1)，其设置在转向器密封表面61上并相对于转向器60固定。另外，替代实施例的密封组件280包括第二密封子组件280(2)，其设置在基部26的平台24上并相对于基部26固定。第一和第二密封子组件280(1)、280(2)在平行于旋转轴线16的方向上处于堆叠(例如，分层)构造。第一和第二密封子组件280(1)、280(2)中的每一者包括密封板86和弹性元件100，所述弹性元件在平行于旋转轴线16的方向上与密封板86堆叠。在第一密封子组件280(1)中，第一弹性元件100(1)邻接转向器密封表面61，并且第一密封板86(1)设置在第一弹性元件100(1)和第二密封子组件280(2)之间。在第二密封子组件280(2)中，第二密封板86(2)邻接第一密封板86(1)，并且第二弹性元件100(2)支撑在平台24上。通过这种布置，第二弹性元件100(2)设置在第二密封板86(2)和基部26之间。在这种构造中，第一弹性元件100(1)与转向器60形成与阀体20的平台24的静态的不透流体的密封，并且第二弹性元件100(2)与转向器60形成与阀体20的平台24的静态的不透流体的密封。当转向器60在阀体20内旋转时，第一密封板100(1)与转向器60一起相对于第二密封板100(2)旋转，第二密封板100(2)相对于基部26固定。
在图19和图20的旋转盘阀218中，阀体20、盖44和转向器60的形状和尺寸被设计成使得在盖44和转向器60之间存在过盈配合，这导致密封组件280在转向器60和阀体基部26之间的压缩。在图20中，过盈通过示出盖44和转向器60的重叠(见细阴影线区域R2)来表示。由于过盈，轴向载荷施加到转向器60，并且该轴向载荷导致密封组件280在转向器60和基部26之间的压缩。在所示的实施例中，旋转盘阀218在盖44和转向器60之间没有压缩弹簧，由此通过过盈配合产生的轴向载荷提供密封力。
由于轴向载荷，在第一密封板100(1)和第二密封板100(2)之间实现了不透流体的密封220，即使在转向器60和基部26之间的相对运动期间也是如此。该密封220是“动态密封”。另外，相对柔软且有弹性的弹性元件100(1)，100(2)允许密封组件280适应由温度变化和由于转向器60和密封板86(1)、86(2)的磨损引起的尺寸变化。
在图1至图18中所示的旋转盘阀中，弹性元件100已被描述和/或示出为具有H形截面。然而，应当理解，对于给定的应用，可以采用其它的截面形状来优化弹性元件100的材料特性。例如，在一些实施例中，可形成省略了表面凹槽100(4)，100(5)的替代的弹性元件100，从而弹性元件100可具有椭圆形(如图19和图20中所示)、圆形、矩形或其他多边形截面形状。在其他实施例中，弹性元件100可具有不规则的截面形状，诸如I形、X形等。
尽管阀体20在本文描述为包括有助于密封组件80相对于阀体20的正确定向的柱25，但是在一些实施例中可以省略该柱。
以上相当详细地描述了包括旋转盘阀的流体输送系统的选择性的说明性实施例。应当理解，本文仅已经描述了被认为是阐述流体输送系统和旋转盘阀所必需的结构。其它常规结构以及流体输送系统和旋转盘阀的附属和辅助部件的那些结构被假定为是本领域技术人员已知和理解的。另外，虽然以上已经描述了流体输送系统及旋转盘阀的工作示例，但流体输送系统及旋转盘阀并不限定于上述工作示例，而是在不脱离如权利要求书中所阐述的流体输送系统和/或旋转盘阀的情况下，可以进行各种设计变更。

Claims (19)

1. 一种阀，包括：
阀体，所述阀体包括
侧壁，
封闭所述侧壁的一端的基部，和
阀端口，每个阀端口限定所述侧壁中的开口；
盖，所述盖封闭所述侧壁的与所述基部相对的端部，所述盖包括中心开口，所述盖、所述侧壁和所述基部配合以限定腔室；
转向器，所述转向器设置在所述腔室中，所述转向器构造成控制通过所述阀体的流体流动，所述转向器包括
转向器密封表面，所述转向器密封表面面向所述基部，
转向器外表面，所述转向器外表面与所述转向器密封表面相对并且面向所述盖，
在转向器密封表面和所述转向器外表面之间延伸的转向器贯穿开口，以及
轴，所述轴在垂直于所述转向器密封表面的方向上从所述转向器外表面突出，所述轴延伸穿过所述中心开口并且被构造成连接到致动器，所述致动器驱动所述转向器围绕旋转轴线旋转；以及
密封组件，所述密封组件设置在所述腔室中、在所述转向器密封表面与所述基部之间，
其中，所述阀体、所述盖和所述转向器的形状和尺寸被设计成使得在所述盖和所述转向器之间存在过盈配合，所述过盈配合导致所述密封组件在所述转向器和所述基部之间的压缩。
2.如权利要求1所述的阀，其中，所述阀在所述盖和所述转向器之间没有弹性元件，所述弹性元件被构造成压缩所述基部和所述转向器之间的所述密封组件。
3. 如权利要求1所述的阀，其中，
所述盖包括凹入部分和从所述凹入部分的外围径向向外突出的唇缘，以及
所述转向器的外围包括转向器凸缘，所述转向器凸缘以在所述盖和所述转向器之间提供过盈配合的方式邻接所述唇缘。
4.如权利要求3所述的阀，其中，
所述唇缘包括毗邻所述凹入部分的内部部分，和包括所述盖的外围边缘的外部部分，
所述内部部分邻接所述转向器凸缘，以及
所述外部部分邻接所述侧壁的端部。
5.如权利要求4所述的阀，其中所述内部部分的轴向尺寸不同于所述外部部分的轴向尺寸。
6.如权利要求1所述的阀，其中所述盖包括凹入部分，
从所述凹入部分的外围向外突出的唇缘，以及在所述凹入部分的外表面与所述唇缘之间延伸的角撑板。
7.如权利要求1所述的阀，其中，所述密封组件相对于所述基部固定，并且防止在所述转向器与所述阀体之间以及在转向器密封表面和所述密封件密封表面的邻接部分之间的流体流动。
8.如权利要求1所述的阀，其中，
所述密封组件包括在平行于旋转轴线的方向上与第二密封元件堆叠的第一密封元件。
9.如权利要求1所述的阀，其中，所述密封组件包括：
第一密封元件，所述第一密封元件设置在所述转向器与所述基部之间，所述第一密封元件包括面向所述转向器密封表面的密封件密封表面，所述第一密封元件是第一材料；
第二密封元件，其设置在所述第一密封元件和所述基部之间，所述第二密封元件包括与所述密封件密封表面相对并且面向所述基部的密封外表面，所述第二密封元件是第二材料；以及
在所述密封件密封表面和所述密封外表面之间延伸的密封贯穿开口，
其中
所述第二材料具有比所述第一材料具有更大的弹性。
10. 如权利要求1所述的阀，其中所述转向器被构造成以这样的方式控制通过所述阀体的流体流动，即，使得
a)流体在平行于所述旋转轴线的第一方向上经由至少一个转向器贯穿开口进入所述转向器，以及
b)流体在平行于所述旋转轴线的第二方向上经由至少一个转向器贯穿开口离开所述转向器，所述第二方向与所述第一方向相反。
11.如权利要求1所述的阀，其中所述转向器被构造成以这样的方式控制通过所述阀体的流体流动，即，使得在进入和离开之间，流体在所述转向器外表面的一部分上流动。
12.如权利要求1所述的阀，其中，
所述密封组件包括：
第一密封元件，所述第一密封元件设置在所述转向器与所述基部之间；以及
第二密封元件，其设置在所述第一密封元件和所述基部之间，以及
所述阀包括：
第一静态密封，其形成在所述第一密封元件和所述第二密封元件之间，
第二静态密封，其形成在所述第二密封元件和所述基部之间，以及
动态密封，所述动态密封形成在所述第一密封元件与所述转向器之间。
13.如权利要求12所述的阀，其中所述转向器密封表面是平面表面，所述平面表面在轴向载荷下面对所述第一密封元件的平面表面并与所述第一密封元件的平面表面直接接触，从而实现所述动态密封。
14.如权利要求1所述的阀，其中，
所述密封组件包括：
第一密封子组件，所述第一密封子组件设置在所述转向器与所述基部之间；以及
第二密封子组件，所述第二密封子组件设置在所述第一密封子组件和所述基部之间，所述第二密封子组件相对于所述第一密封子组件处于堆叠构造，
所述第一密封子组件包括：
第一弹性元件，所述第一弹性元件设置在所述转向器与所述基部之间；以及
第一密封板，所述第一密封板设置在所述第一弹性元件与所述基部之间，
所述第二密封子组件包括：
第二密封板，所述第二密封板设置在所述第一密封子组件和所述基部之间；以及
第二弹性元件，其设置在所述第二密封板和所述基部之间，以及
动态密封设置在所述第一密封板和所述第二密封板的邻接表面之间。
15. 一种阀，包括：
阀体，所述阀体包括
侧壁，
封闭所述侧壁的一端的基部，和
阀端口，每个阀端口限定所述侧壁中的开口；
盖，所述盖封闭所述侧壁的开口端，所述盖、所述侧壁和所述基部配合以限定腔室；
转向器，所述转向器设置在所述腔室中，所述转向器构造成控制通过所述阀体的流体流动，所述转向器包括
转向器密封表面，所述转向器密封表面面向所述基部，
转向器外表面，所述转向器外表面与所述转向器密封表面相对并且面向所述盖，
转向器贯穿开口，其在所述转向器密封表面和所述转向器外表面之间延伸，
轴，所述轴在垂直于所述转向器密封表面的方向上从所述转向器外表面突出，所述轴延伸穿过中心开口并且被构造成连接到致动器，所述致动器驱动所述转向器围绕旋转轴线旋转；以及
密封组件，所述密封组件设置在所述腔室中、在所述转向器密封表面与所述基部之间，
其中，所述唇缘接触所述转向器，使得轴向载荷施加至所述转向器，并且所述轴向载荷导致所述密封组件在所述转向器与所述基部之间的压缩。
16. 如权利要求15所述的阀，其中，
所述盖包括凹入部分和从所述凹入部分的外围径向向外突出的唇缘，以及
所述转向器的外围包括转向器凸缘，所述转向器凸缘以在所述盖和所述转向器之间提供过盈配合的方式邻接所述唇缘。
17.如权利要求15所述的阀，其中，
所述密封组件包括：
第一密封元件，所述第一密封元件设置在所述转向器与所述基部之间；以及
第二密封元件，其设置在所述第一密封元件和所述基部之间，以及
所述阀包括：
第一静态密封，其形成在所述第一密封元件和所述第二密封元件之间，
第二静态密封，其形成在所述第二密封元件和所述基部之间，以及
动态密封，所述动态密封件形成在所述第一密封元件与所述转向器之间。
18.如权利要求17所述的阀，其中所述转向器密封表面是平面表面，所述平面表面在所述轴向载荷下面对所述第一密封元件的平面表面并与所述第一密封元件的平面表面直接接触，从而实现所述动态密封。
19.如权利要求15所述的阀，其中，
所述密封组件包括：
第一密封子组件，所述第一密封子组件设置在所述转向器与所述基部之间；以及
第二密封子组件，所述第二密封子组件设置在所述第一密封子组件和所述基部之间，所述第二密封子组件相对于所述第一密封子组件处于堆叠构造，
所述第一密封子组件包括：
第一弹性元件，所述第一弹性元件设置在所述转向器与所述基部之间；以及
第一密封板，所述第一密封板设置在所述第一弹性元件与所述基部之间，
所述第二密封子组件包括：
第二密封板，所述第二密封板设置在所述第一密封子组件和所述基部之间；以及
第二弹性元件，所述第二弹性元件设置在所述第二密封板和所述基部之间，以及
动态密封设置在所述第一密封板和所述第二密封板的邻接表面之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3385321A (en) * 1965-08-26 1968-05-28 Sealed United Parts Co Inc Multiport valve
US3911956A (en) * 1973-09-24 1975-10-14 Pacific Fabrication Inc Multiport valve
US3863675A (en) * 1973-12-03 1975-02-04 Pacific Fabrication Inc Positive interlock for a multiport valve
US5244013A (en) * 1990-10-31 1993-09-14 Erie Manufacturing Company Water conditioner rotary valve drive system
US5848610A (en) * 1996-11-14 1998-12-15 Livernash; Robert A. Motorized diverter valve
US6186174B1 (en) * 1997-10-01 2001-02-13 Muskin Leisure Products, Inc. Valve assembly
US6173743B1 (en) * 2000-01-18 2001-01-16 Valvules I Racords Canovelles, S.A. Distributor for liquids
ES2184554B1 (es) * 2000-04-26 2004-08-01 Valvules I Racords Canovelles, S.A. Distribuidor para liquidos.
US6959731B2 (en) * 2000-10-30 2005-11-01 Access Business Group International Llc Ceramic disc diverter valve
FR2827360B1 (fr) * 2001-07-11 2005-10-28 Valeo Thermique Moteur Sa Vanne de commande pour un circuit de circulation de fluide, en particulier pour un circuit de refroidissement d'un moteur
WO2004042220A2 (en) * 2002-10-30 2004-05-21 Kinetico Incorporated Bypass valve
US6776189B1 (en) * 2003-06-20 2004-08-17 Hsin-Fa Wang Four-way switch structure of a fluid control valve
CA2533252C (en) * 2003-07-24 2014-11-04 Tesma International Inc. Electric fluid pump
KR100787512B1 (ko) * 2005-09-06 2007-12-21 김종구 수도밸브카트리지
US7779865B2 (en) * 2007-04-20 2010-08-24 Kohler Co. Plumbing valve with undulating disk surface
WO2012121745A2 (en) * 2011-03-04 2012-09-13 Parker-Hannifin Corporation Metal chevron axial seal
DE102012022213B4 (de) * 2012-11-07 2019-04-25 Mack & Schneider Gmbh Ventileinrichtung
DE202012012981U1 (de) * 2012-11-07 2014-06-18 Mack & Schneider Gmbh Scheibenventil
DE202012012978U1 (de) * 2012-11-07 2014-06-16 Mack & Schneider Gmbh Scheibenventil
US9803760B2 (en) * 2014-06-05 2017-10-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rotary valve with an isolating distribution body
DE102014221180A1 (de) * 2014-10-17 2016-04-21 Mack & Schneider Gmbh Ventileinrichtung
US10344877B2 (en) * 2015-12-01 2019-07-09 Tesla Motors, Inc. Multi-port valve with multiple operation modes
CN105351104B (zh) * 2015-12-08 2018-08-21 重庆润通科技有限公司 油气两用集成开关
US11168797B2 (en) * 2017-08-24 2021-11-09 Vitesco Technologies USA, LLC Combination multi-port valve

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