CN118049508A - 流体切换装置及热管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体切换装置及热管理系统，涉及汽车热管理系统领域，包括阀组件，所述阀组件包括阀壳体和阀芯，所述阀芯可转动地设于所述阀壳体内，所述阀壳体设置有多个第一通道，多个所述第一通道沿所述阀壳体的周向设置；所述阀芯设置有至少一个切换通道，所述切换通道用于将两个所述第一通道对应连通；流道板，所述阀壳体设于所述流道板，所述流道板设置有与多个所述第一通道一一对应连通的多个第二通道；至少一个所述第一通道与至少一个所述第二通道之间通过导流结构过渡连接，以用于减小对应的所述第一通道和第二通道之间的液体流动阻力。上述设计可以减小本装置中的流动阻力。

Description

流体切换装置及热管理系统

技术领域

本发明涉及汽车热管理系统领域，特别涉及一种流体切换装置及热管理系统。

背景技术

通常在汽车热管理系统中，为了实现整车多种需求工况之间相互切换，往往要采用至少一个多端口阀门来控制不同流道之间的切换。

而流体在不同流道中进行各种不同的换向、节流，会产生流动阻力；过大的流动阻力会消耗过多的系统输入动力，影响流体流量和流速，从而影响系统的整体性能。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种流体切换装置，旨在减小热管理系统中的流动阻力。

为实现上述目的，本发明提出一种流体切换装置，所述流体切换装置包括：

阀组件，所述阀组件包括阀壳体和阀芯，所述阀芯可转动地设于所述阀壳体内，所述阀壳体设置有多个第一通道，多个所述第一通道沿所述阀壳体的周向设置；所述阀芯设置有至少一个切换通道，所述切换通道用于将两个所述第一通道对应连通；

流道板，所述阀壳体设于所述流道板，所述流道板设置有与多个所述第一通道一一对应连通的多个第二通道；

至少一个所述第一通道与至少一个所述第二通道之间通过导流结构过渡连接，以用于减小对应的所述第一通道和第二通道之间的液体流动阻力。

可选的，所述切换通道为多个，每一所述切换通道均用于将两个所述第一通道对应连通。

可选的，所述导流结构包括设于所述第一通道的第一导流面，所述第一导流面与对应的所述第二通道的内壁过度衔接设置。

可选的，所述阀组件具有与所述流道板相抵配合的第一表面，所述第一导流面为所述第一通道朝向所述第二通道的内壁面，所述第一导流面至所述第一表面的距离，自靠近所述第二通道的一侧至远离所述第二通道的一侧递增。

可选的，所述第一导流面自靠近所述第二通道的一侧至远离所述第二通道的一侧呈弧形弯曲设置。

可选的，所述导流结构包括设于所述第二通道的第二导流面，所述第二导流面与对应的所述第一通道的内壁过度衔接设置。

可选的，所述流道板具有与所述阀组件相抵配合的第二表面，所述第二导流面为所述第二通道朝向所述第一通道的内壁面，所述第二导流面至所述第二表面的距离，自靠近所述第一通道的一侧至远离所述第一通道的一侧递增。

可选的，所述第二导流面自靠近所述第一通道的一侧至远离所述第一通道的一侧呈弧形弯曲设置。

可选的，多个所述切换通道包括第一切换通道和第二切换通道，所述第一切换通道用于将相邻的两个所述第一通道连通，所述第二切换通道用于将非相邻的两个所述第一通道连通，所述阀芯转动以使所述第一切换通道与不同的所述第一通道切换连通和/或所述第二切换通道与不同的所述第一通道切换连通。

可选的，所述阀芯的外周壁上设置有凹槽，所述凹槽的槽口覆盖相邻的两个所述第一通道，以形成所述第一切换通道；

所述第二切换通道从所述阀芯的内部穿过，并具有位于所述阀芯上的两个连通口，两个所述连通口至少间隔一个所述凹槽设置。

可选的，所述凹槽的槽壁自其中一个所述第一通道至相邻的另一个所述第一通道呈弧形弯曲设置。

可选的，所述第二切换通道自其中一个所述连通口至另一个所述连通口呈弧形弯曲设置。

可选的，各个所述第一通道在所述阀壳体上对应具有外端口，各个所述第二通道在所述流道板上对应具有流道口，多个所述第二通道的流道口的位置与多个所述第一通道的外端口的位置一一对应且相对设置，其中一个所述第二通道的流道口的位置与一所述第一通道的外端口的位置错开设置，所述第一通道通过外延通道与所述第二通道的流道口连通。

可选的，所述外延通道对应所述第一通道的外端口的位置设置有导流部，以使所述外延通道与对应的第一通道的通过所述导流部过渡衔接。

可选的，所述导流部设置所述流道板上且对应位于所述外延通道内，所述导流部在所述流道板上的高度自靠近所述阀芯的一端到远离所述阀芯的一端递减。

可选地，所述热管理系统包括上述任一项所述的流体切换装置。

本发明技术方案中，在使用本申请中装置的时候，首先对阀组件及第二通道进行定位连接，使阀组件中阀壳体具备的第一通道与流道板的第二通道相对应贯通，此后向其内部灌入冷却液。安装进行完毕后，开始使用该装置，当需要变更流道以适应车身状况时，可以转动阀芯，由于阀壳体内设置有多个沿所述阀壳体周向设置的第一通道并且阀芯设置有与所述第一通道相连通的多个切换通道，所以当阀芯转动时其相对应的多个第一通道与多个切换通发生相对位置上的变动，此时则就使原本的对应关系发生改变，从而使流道变更以适应车身状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明阀组件的结构示意图；

图2为本发明阀壳体的结构示意图；

图3为本发明阀组件的结构示意图；

图4为本发明阀组件与流道板的配合示意图；

图5为本发明凸起引流部的结构示意图；

图6为本发明一种流体切换装置的爆炸示意图；

图7为本发明流道板的剖视图；

图8为本发明改进后与原来的流动阻力对比图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	阀组件	200	流道板
110	阀壳体	120	阀芯
				111	第一通道	121	切换通道
210	第二通道	300	导流结构
				310	第一导流面	320	第二导流面
311	第一表面	321	第二表面
				121a	第一切换通道	121b	第二切换通道
111a	外延通道	330	导流部
				220	流道口

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

通常在汽车热管理系统中，为了实现整车多种需求工况之间相互切换，往往要采用至少一个多端口阀门来控制不同流道之间的切换。而流体在不同流道中进行各种不同的换向、节流，会产生流动阻力；过大的流动阻力会消耗过多的系统输入动力，影响流体流量和流速，从而影响系统的整体性能。

基于上述原因提出一种流体切换装置，包括：

阀组件100，所述阀组件100包括阀壳体110和阀芯120，所述阀芯120可转动地设于所述阀壳体110内，所述阀壳体110设置有多个第一通道111，多个所述第一通道111沿所述阀壳体110的周向设置；所述阀芯120设置有至少一个切换通道121，所述切换通道121用于将两个所述第一通道111对应连通；

流道板200，所述阀壳体110设于所述流道板200，所述流道板200设置有与多个所述第一通道111一一对应连通的多个第二通道210；

至少一个所述第一通道111与至少一个所述第二通道210之间通过导流结构300过渡连接，以用于减小对应的所述第一通道111和第二通道210之间的液体流动阻力。

需要说明的是，此处的阀组件100与流道板200之间必须保持非常紧密的连接，以使第一通道111与第二通道210相配合的时候其内部的冷却液不会因为两者之间存在间隙而使冷却液流出，此处的导流结构300一般为一段圆弧管道，液体冲击圆弧管道时会比冲击直角时所带来的阻力小，当然的，此处的导流结构300不仅仅包括圆弧管道还可以包括具备一定倾角的直线管道，也可以是直线和圆弧的组合体，当然也可以是椭圆弧或者二次曲线，只要是依靠改变管道结构的方式以达到减小流动阻力的目的就应该在本申请的保护范围内。流道板200包括多个外接管道，这些外接管道至少部分连接于外界需要进行连通的不同回路，例如冷却回路，在阀芯120的转动下，进行不同模式的转换以满足用户的需求。

同时，需要说明的是，此处的第一通道111或第二通道210可以单独具备导流结构300以单独减少流动阻力，也可以是第一通道111和第二通道210同时具备导流结构300进一步减少流动阻力，但是无论是前述的何种方式都是本申请的保护范围。

在使用本申请中装置的时候，首先对阀组件100及第二通道210进行定位连接，使阀组件100中阀壳体110具备的第一通道111与流道板200的第二通道210相对应贯通，此后向其内部灌入冷却液。安装进行完毕后，开始使用该装置，当需要变更流道以适应车身状况时，可以转动阀芯120，由于阀壳体110内设置有多个沿所述阀壳体110周向设置的第一通道111并且阀芯120设置有与所述第一通道111相连通的多个切换通道121，所以当阀芯120转动时其相对应的多个第一通道111与多个切换通道121发生相对位置上的变动，此时则就使原本的对应关系发生改变，从而使流道变更以适应车身状况。

例如，在车系统中设置与外接管道相连接的第一回路、第二回路以及第三回路，此处的所述第一回路包括串联的第一泵、电驱动装置、以及散热器，所述第二回路包括串联的电池、冷却器、以及第二泵，所述第三回路包括串联的加热器、以及第三泵，阀芯120就可以通过转动在第一回路、第二回路以及第三回路进行调换，从而实现从第一回路的散热器工作到第二回路的冷却器工作，或者从第一回路的散热器工作到第三回路的加热器工作，或者从第二回路的冷却器工作到第三回路的加热器工作，以上仅是包括三个回路的情况的举例分析，同样的可以设置四个、五个甚至更多回路，此处就不再举例说明。

本装置内部的冷却液必然会经过第一通道111以及与第一通道111匹配的第二通道210，本申请在第一通道111和第二通道210内设置导流结构300，该导流结构300可以使冷却液经过第一通道111及第二通道210时更加顺畅，产生的流动阻力更小，所以可以达到减少流动阻力的效果。

在一实施例中，根据图1所示，所述切换通道121为多个，每一所述切换通道121均用于将两个所述第一通道111对应连通。切换通道121为多个可以适应多个不同转换形式，提高转换的数量和效率。

在一实施例中，根据图3和图4所示，所述导流结构300包括设于所述第一通道111的第一导流面310，所述第一导流面310与对应的所述第二通道210的内壁过度衔接设置。

进一步的，所述阀组件100具有与所述流道板200相抵配合的第一表面311，所述第一导流面310为所述第一通道111朝向所述第二通道210的内壁面，所述第一导流面310至所述第一表面311的距离，自靠近所述第二通道321的一侧至远离所述第二通道321的一侧递增。

更加详细的，所述第一导流面310自靠近所述第二通道210的一侧至远离所述第二通道210的一侧呈弧形弯曲设置。

此处需要说明一下，传统的设置一般将第一通道111的第二通道210垂直设置，但是这种情况下在水流经过的时候会引起很大的水流阻力，将此处的直角变成弧形弯曲形式，在水流来回运动的时候就会减少水流阻力。

此处需要进一步说明的是，此处第一导流面310在内部设置为圆弧过渡内表面，其外部也可以为圆弧状，在保持美观的同时减少材料成本。同时圆弧过渡内表面相对应的内部表面也可以适应性的设置成弧形，这样就可以使此处的管道在直径上没有变化，从而减少液体的内部流动阻力。

在上述描述中，第一导流面310的形状为圆弧型，此处不得不提的是除了圆弧型外如果将原来的直角变换成有斜度的直线也是可以实现对流体阻力的减小的目的，或者设置有多个圆弧形或者设置圆弧与直线的组合体都属于本申请的保护范围内。

在一实施例中，根据图3和图4所示，所述导流结构300包括设于所述第二通道210的第二导流面320，所述第二导流面320与对应的所述第一通道111的内壁过度衔接设置。

进一步的，所述流道板200具有与所述阀组件100相抵配合的第二表面321，所述第二导流面320为所述第二通道210朝向所述第一通道111的内壁面，所述第二导流面320至所述第二表面321的距离，自靠近所述第一通道111的一侧至远离所述第一通道111的一侧递增。

更加详细的，所述第二导流面320自靠近所述第一通道111的一侧至远离所述第一通道111的一侧呈弧形弯曲设置。

此处需要说明一下，传统的设置一般将第一通道111的第二通道210垂直设置，但是这种情况下在水流经过的时候会引起很大的水流阻力，将此处的直角变成弧形弯曲形式，在水流来回运动的时候就会减少水流阻力。

此处需要进一步说明的是，此处第二导流面320在内部设置为圆弧过渡内表面，其外部也可以为圆弧状，在保持美观的同时减少材料成本。同时圆弧过渡内表面相对应的内部表面也可以适应性的设置成弧形，这样就可以使此处的管道在直径上没有变化，从而减少液体的内部流动阻力。

在上述描述中，第二导流面320的形状为圆弧型，此处不得不提的是除了圆弧型外如果将原来的直角变换成有斜度的直线也是可以实现对流体阻力的减小的目的，或者设置有多个圆弧形或者设置圆弧与直线的组合体都属于本申请的保护范围内。

综合上述描述，本申请可以在第一通道111内设置第一导流面310，也可以在第二通道210内设置第二导流面320，也可以在第一通道111及第二通道210内同时设置第一导流面310及第二导流面320，总之只要设置有第一导流面310和/或第二导流面320的情况就应该在本申请的保护范围内。

在一实施例中，根据图1、图2所示，多个所述切换通道121包括第一切换通道121a和第二切换通道121b，所述第一切换通道121a用于将相邻的两个所述第一通道111连通，所述第二切换通道121b用于将非相邻的两个所述第一通道111连通，所述阀芯120转动以使所述第一切换通道121a与不同的所述第一通道111切换连通和/或所述第二切换通道121b与不同的所述第一通道121a切换连通。

需要说明的是此处的第二切换通道121b至少包括一条，且该第二切换通道121b不能连接相邻的两个第一通道111，在本方案中第一通道111设置有12个，且这12个第一通道111间隔30°设置，想对应的阀芯120上设置有6个切换通道121，其中第一切换通道121a连接相邻的两个第一通道111，第二切换通道121b至少连接间隔一个第一通道111设置，需要强调的是在此处的第二切换通道121b至少包括一个，其具体数量可以根据实际情况来进行调整。

基于上述描述，可知阀芯阀芯120每转动30°就可以有一个变化，根据其转动后第一通道111与切换通道121的连接情况可以得出其具体的功能，经过标注后，用户就可以直接选择其需要的功能对应的角度进行旋转。

基于上述描述，更详细的，在本实施例中，根据图1和图2所示，所述阀芯120的外周壁上设置有凹槽，所述凹槽的槽口覆盖相邻的两个所述第一通道111，以形成所述第一切换通道121a；

所述第二切换通道121b从所述阀芯120的内部穿过，并具有位于所述阀芯120上的两个连通口，两个所述连通口至少间隔一个所述凹槽设置。

更进一步的，所述凹槽的槽壁自其中一个所述第一通道111至相邻的另一个所述第一通道111呈弧形弯曲设置。

更详细的，所述第二切换通道121b自其中一个所述连通口至另一个所述连通口呈弧形弯曲设置。明显的将第二切换通道121b设置成弧形弯曲形状，这样可以比正常的直角方式要减少很多流动阻力。

以上则是将第一切换通道121a或者第二切换通道121b设置成圆弧形，这样的圆弧形比起直角形状或者直线布置明显少了很多阻挡部位，可以使其内部的流体更加顺利的流通，以减少流动阻力。

此处说明的第一切换通道121a或者第二切换通道121b既可以单独为弧形弯曲设置，也可以两者上都设置有为弧形弯曲设置，只要在第一切换通道121a或者第二切换通道121b设置成弧形弯曲的情况都应该属于本申请的保护范围内。

在一实施例中，根据图4-6所示，各个所述第一通道111在所述阀壳体110上对应具有外端口图中未示出，各个所述第二通道210在所述流道板200上对应具有流道口220，多个所述第二通道210的流道口220的位置与多个所述第一通道111的外端口图中未示出的位置一一对应且相对设置，其中一个所述第二通道210的流道口220的位置与一所述第一通道111的外端口的位置错开设置，所述第一通道111通过外延通道111a与所述第二通道210的流道口220连通。

此处的外端口与流道口220对应后一般需要将两者固定住，由于两者是相互对应的，所以其内部的水流不会产生很大的阻力，并且对应之后阀芯120转动之后切换的水流就可以从阀组件100传导至流道板200。

在理想的设计环境中，外端口图中未示出应该是完美的对称而不存在外延通道111a，但是在实际生产中由于各种限制在对应的第一通道111下方的流道板200上不能进行开口设置，或者需要在不对应的位置设置开口时，就需要将原本的第一通道111进行延长设置以适应现实生产的需要，此处设置的外延通道111a可以大范围的扩大阀组件100与流道板200的位置的限制，是因为即便相对应位置的流道板200不能布置第二通道210也可以通过外延通道111a与流道口220的配合来解决这个问题。

在一实施例中，根据图7、图8所示，所述外延通道111a对应所述第一通道111的外端口的位置设置有导流部330，以使所述外延通道111a与对应的第一通道111的通过所述导流部330过渡衔接。

更加详细的，所述导流部330设置所述流道板200上且对应位于所述外延通道111a内，所述导流部330在所述流道板200上的高度自靠近所述阀芯120的一端到远离所述阀芯120的一端递减。这样的过渡结构可以是楔形的，这样可以最大限度的减少其内部液体的阻力。

基于上述全部的全部的改进，包括在第一通道111内设置第一导流面310，在第二通道210内设置第二导流面320，同时将第一切换通道121a设置为凹槽和第二切换通道121b设置为弧形弯曲形状，最后在外延通道111a内设置导流部330，在实际测量中设置有引流结构的流动阻力为2.5流动阻力/kpa和未设置有引流结构为4.3流动阻力/kpa，两者相差巨大，所以可以极大的较少流动阻力。

基于上述描述本申请还包括热管理系统，该热管理系统包括上述任一项实施例的流体切换装置，可以理解的是，由于本热管理系统使用了上述任一项实施例的流体切换装置，所以包括上述流体切换装置的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种流体切换装置，其特征在于，包括：

阀组件，所述阀组件包括阀壳体和阀芯，所述阀芯可转动地设于所述阀壳体内，所述阀壳体设置有多个第一通道，多个所述第一通道沿所述阀壳体的周向设置；所述阀芯设置有至少一个切换通道，所述切换通道用于将两个所述第一通道对应连通；

流道板，所述阀壳体设于所述流道板，所述流道板设置有与多个所述第一通道一一对应连通的多个第二通道；

至少一个所述第一通道与至少一个所述第二通道之间通过导流结构过渡连接，以用于减小对应的所述第一通道和第二通道之间的液体流动阻力。

2.如权利要求1所述的流体切换装置，其特征在于，所述切换通道为多个，每一所述切换通道均用于将两个所述第一通道对应连通。

3.如权利要求1所述的流体切换装置，其特征在于，所述导流结构包括设于所述第一通道的第一导流面，所述第一导流面与对应的所述第二通道的内壁过度衔接设置。

4.如权利要求3所述的流体切换装置，其特征在于，所述阀组件具有与所述流道板相抵配合的第一表面，所述第一导流面为所述第一通道朝向所述第二通道的内壁面，所述第一导流面至所述第一表面的距离，自靠近所述第二通道的一侧至远离所述第二通道的一侧递增。

5.如权利要求4所述的流体切换装置，其特征在于，所述第一导流面自靠近所述第二通道的一侧至远离所述第二通道的一侧呈弧形弯曲设置。

6.如权利要求1-5任一项所述的流体切换装置，其特征在于，所述导流结构包括设于所述第二通道的第二导流面，所述第二导流面与对应的所述第一通道的内壁过度衔接设置。

7.如权利要求6所述的流体切换装置，其特征在于，所述流道板具有与所述阀组件相抵配合的第二表面，所述第二导流面为所述第二通道朝向所述第一通道的内壁面，所述第二导流面至所述第二表面的距离，自靠近所述第一通道的一侧至远离所述第一通道的一侧递增。

8.如权利要求7所述的流体切换装置，其特征在于，所述第二导流面自靠近所述第一通道的一侧至远离所述第一通道的一侧呈弧形弯曲设置。

9.如权利要求2所述的流体切换装置，其特征在于，多个所述切换通道包括第一切换通道和第二切换通道，所述第一切换通道用于将相邻的两个所述第一通道连通，所述第二切换通道用于将非相邻的两个所述第一通道连通，所述阀芯转动以使所述第一切换通道与不同的所述第一通道切换连通和/或所述第二切换通道与不同的所述第一通道切换连通。

10.如权利要求9所述的流体切换装置，其特征在于，所述阀芯的外周壁上设置有凹槽，所述凹槽的槽口覆盖相邻的两个所述第一通道，以形成所述第一切换通道；

所述第二切换通道从所述阀芯的内部穿过，并具有位于所述阀芯上的两个连通口，两个所述连通口至少间隔一个所述凹槽设置。

11.如权利要求10所述的流体切换装置，其特征在于，所述凹槽的槽壁自其中一个所述第一通道至相邻的另一个所述第一通道呈弧形弯曲设置。

12.如权利要求10所述的流体切换装置，其特征在于，所述第二切换通道自其中一个所述连通口至另一个所述连通口呈弧形弯曲设置。

13.如权利要求9所述的流体切换装置，其特征在于，各个所述第一通道在所述阀壳体上对应具有外端口，各个所述第二通道在所述流道板上对应具有流道口，多个所述第二通道的流道口的位置与多个所述第一通道的外端口的位置一一对应且相对设置，其中一个所述第二通道的流道口的位置与一所述第一通道的外端口的位置错开设置，所述第一通道通过外延通道与所述第二通道的流道口连通。

14.如权利要求13所述的流体切换装置，其特征在于，所述外延通道对应所述第一通道的外端口的位置设置有导流部，以使所述外延通道与对应的第一通道的通过所述导流部过渡衔接。

15.如权利要求14所述的流体切换装置，其特征在于，所述导流部设置所述流道板上且对应位于所述外延通道内，所述导流部在所述流道板上的高度自靠近所述阀芯的一端到远离所述阀芯的一端递减。

16.一种热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括如权利要求1-15任一项所述的流体切换装置。