CN1661270A - 用于开启和闭合位于壳体内的通道孔口的装置 - Google Patents

用于开启和闭合位于壳体内的通道孔口的装置 Download PDF

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Abstract

一种用于开启和闭合设置在壳体(26)内的通道孔口(29)的装置，所述壳体具有通向通道孔口(29)的供应导管(27)和跟随通道孔口(29)的排放导管(31)，闭合主体(32)开启和闭合通道孔口(29)并确定加热介质的流量，加热介质设置用来加热至少部分围绕装置(11)的介质(14)，闭合主体(32)通过致动元件启动，致动元件包括热能头(42)，热能头具有填充有气态介质(61)并通过隔膜(58)闭合的空间(59)。

Description

用于开启和闭合位于壳体内的通道孔口的装置
技术领域
本发明涉及一种用于开启和闭合位于壳体内的通道孔口的装置，该装置具有闭合主体，闭合主体开启和闭合通道孔口并确定加热介质的流量，加热介质设置成至少用来加热部分围绕该装置的介质。
背景技术
此类型的装置例如用作机动车辆的洗刷水容器加热装置的一部分。因此，防止风挡玻璃洗刷水在寒冷季节内结冰，并防止使用结冰的风挡玻璃洗刷水。
已经公知的蜡膨胀元件用于此类型的洗刷水容器加热，以便加热洗刷水到所需温度，并保持其受到热控制。这些蜡膨胀元件具有设置蜡的壳体部分。一旦洗刷水冷却，因此出现蜡，蜡变成固体形式，其结果是出现体积减小。阀经由活塞开启，使得加热介质可流过阀，并且洗刷水容器内的洗刷水可以进行加热。一旦达到设定温度，阀闭合。
这些用于热水容器加热的蜡膨胀元件的缺陷在于在蜡液化过程中形成很大的力，其结果是需要阀的闭合运动的过度补偿，以便防止壳体部件破坏或壳体的损坏以及不可操作。在开始加热时，这些元件具有高的惯性，并且在加热结束时，存在力急剧形成并造成壳体损坏的问题。因此需要进行过度补偿。这造成更大的结构空间。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种用于开启和闭合位于壳体内的通道孔口的装置，所述装置使得加热介质的通道孔口进行灵敏的调节，并制造成本低。
按照本发明，该目的通过权利要求1的特征部分来实现。本发明的其它有利的改进和进步在其它从属权利要求中限定。
本发明装置具有的优点在于为了控制流过通道孔口的流量，设置闭合主体，闭合主体的开启和闭合运动通过致动元件启动，致动元件包括具有气体填充空间的热能头，气体填充空间通过隔膜闭合。由此实现启动，其中至少在传感器介质聚集的情况下可以进行流量控制。另外，通过闭合至少部分与热能头结合的闭合主体，实现紧凑类型的构造。由于使用热能头作为致动元件，与公知的蜡膨胀相比，闭合运动期间不需要过度补偿，并因此可有效地减小成本。
按照本发明有利的改进，在加热介质流动方向上并在调节空间内设置闭合主体，调节空间跟随通道孔口，排放导管从调节空间分支。该配置和改进提供紧凑类型的构造。另外，热能头可靠近调节空间或与其至少部分接合。同时，至少一个供应导管和至少一个排放导管的配置可以具有拐角形式的构造，其中排放导管和供应导管相互之间成直角布置。该改进还可使其具有平行形式，其中供应导管和排放导管布置成沿着壳体平行延伸，或者其连接孔口相互平行取向。
该装置的闭合主体有利地具有通过热能头的壳体部分容纳的引导部分。因此实现部件减小，这是由于热能头必须紧固在壳体上，并且该紧固部分同时在内周边有利地形成引导闭合主体的壳体部分。
另外有利的是闭合主体布置成垂直于设置在热能头内的隔膜。由此最大的力经由隔膜作用在闭合主体上。因此，热能头内气体容积的即使非常小的变化也可传递到闭合主体的开启和闭合行程上。
对于将闭合力经由隔膜最大限度地传递到闭合主体上来说，有利的是提供闭合主体的端表面，所述端表面指向隔膜以便包括至少三分之一的隔膜表面面积，其结果是该配置允许传递很大的力，并因此可靠地闭合通道孔口。
按照本发明的有利改进，闭合主体具有肩部，肩部限定引导部分并在容纳引导部分的壳体部分后面接合。闭合主体可由此保持在热能头内，因此进行简单和快速的组装。
为了保护热能头，有利的是闭合主体具有至少一个环形元件，该环形元件布置在热能头和从调节空间分支的排放导管之间。该元件不仅具有保护功能，而且至少与调节空间密封。同时，该环形元件还可用来在热能头内帮助引导闭合主体。
另外，调节空间还具有引导部分，该引导部分与闭合主体的引导部分协作。因此，热能头内的引导部分可省略或另外设置。
闭合主体上的密封元件(所述密封元件限定调节空间)有利地容纳在周边凹槽内，并设计为环形元件。有利的是，设置耐热O形圈密封件，该密封件的材料适用于所述类型的加热介质以及环境温度。
另外，有利的是热能头相对于调节空间定位在壳体上，至少一个密封元件被插入。由此实现进一步的密封。同时，最好设计成O形圈密封件的密封元件用作抗扭装置，以便防止热壳体的不希望的松开。
按照本发明的有利改进，闭合主体具有指向通道孔口并贴靠供应导管的阀座的的闭合表面。该闭合表面位于闭合主体的端表面内，所述端表面平行于通道表面形成，使得闭合主体用来阻挡通道孔口的肩部，并闭合通道孔口。另外，闭合表面和通道孔口内的阀座具有阶梯、锥形或具有锥度的结构，或设计成球阀。由此提供密封配置。另外，闭合主体受到引导并在闭合位置上对中。
对于该装置的简单配置和紧凑构造来说，有利的是闭合主体具有单件结构，以便具有配置在热能头内的引导部分，并包括(与后者相对)指向通道孔口的闭合表面。这可以减少部件，并可以直接传递力，从而进行灵敏的开启和闭合运动。
按照闭合主体的第一有利实施例，调节元件设置在调节空间内，并且围绕闭合主体的接收部分，所述接收部分设置在闭合表面和闭合主体的引导部分之间。调节元件例如接合在围绕通道孔口或与其靠近的肩部上，并靠近闭合主体的引导部分支承在另一肩部上。
按照闭合主体的另一实施例，调节元件接合在闭合主体的端表面上，所述端表面对应于通道孔口，在这种情况下调节元件布置在供应导管的腔室内。该实施例形成紧凑细长管状构造，由此对于总体尺寸来说，第一实施例使其可以具有非常小和紧凑的实施例。
有利的是，为了设置装置和阀以便开启和闭合通道孔口，提供至少一个隔膜，气体或传感器介质或调节元件相互协作，并适应围绕装置的介质的加热温度，使得可以确保介质的加热。另外，还考虑隔膜表面或闭合主体的端表面以便只在超过限定温度时实现阀的开启运动，或者为了提供最小的力来保持闭合主体的闭合位置。
闭合主体最好由非导热材料制成。由此确保可靠的闭合功能。
可以使用塑料或合成塑料材料，这构成节省成本的解决方法。另外，还可使用陶瓷或类似材料，以制造闭合主体。
按照第一有利实施例，壳体由具有低导热性的材料制成。为此，特别提供陶瓷材料或合成材料，塑料或合成塑料材料。由此壳体通过例如注射模制的简单方式制成。另外，插入部件可设置在壳体内以便供应和排放管线的连接，从而安装在供应和排放导管上，使得以两件式注射模制方法实现壳体的节省成本的制造。另外，还可设置插塞和/或卡扣连接。当使用具有低导热材料时，壳体具有小而紧凑的结构。供应管线有利地具有位于壳体前面的螺旋或盘旋构造，以便通过加热介质加热介质。
按照壳体的可选择实施例，使用一种高导热性的材料。例如，可以采用金属材料。最好是，采用重量轻的铝或铝合金。在此实施例中，壳体同时用作加热主体，使得可以实现加热介质经由供应管线直接供应。这些壳体可同样是紧凑或略微较大的机构，以便用作加热主体并具有热量存储能力。
发明内容
下面参考附图中描述的实例说明和显示本发明及其有利的实施例和改型。按照本发明，从附图的说明中得到的特征可单独适用于其本身，或多重地适用于任何所需组合中，附图中：
图1表示使用本发明装置的应用实例的示意图；
图2表示本发明装置的示意放大截面图；
图3表示本发明装置的可选择实施例的示意放大视图；
图4表示本发明装置的另一可选择实施例的示意放大视图；
图5表示本发明装置的另一可选择实施例的示意放大视图；
图6表示本发明装置的另一可选择实施例的示意放大视图；
图7表示本发明装置的另一可选择实施例的示意放大视图；以及
图8表示图1应用实例中本发明可选择实施例的示意图。
具体实施方式
图1示意表示本发明装置11的使用实例的示意图。该应用实例表示洗刷水容器12，容器内填充液体、油状或凝胶状介质14以及洗刷水，到所示的填充高度。在洗刷水容器12的下部，表示线部分16，从中取出洗刷水并引导到所需位置。装置11开启和闭合加热介质的加热回路，加热介质经由供应管线18引导到属于装置11的洗刷水容器12，并经由排放管线19供应到加热源21。加热源21可以是作为发动机组件一部分并其中流动冷却水的热交换器。加热源21可同样是车辆加热装置的一部分，所示的加热回路经由旁通管线或类似管线供应。装置11设计成紧凑的实施例，在图2中更加详细描述。为了加热洗刷水14，供应管线18包括加热线圈22以便进行热交换。
所示的配置只是原理性的。其实际配置适用于安装场合，并同时注意确保装置11在洗刷水容器12内定位在尽可能低的地方，即使在容器内具有很小残留量的洗刷水的情况下，也可控制加热。
装置11的使用不局限于机动车辆内的洗刷水容器的加热。容器11可设置在接收液体、油状或凝胶状介质的任何容器内，其中希望存储的介质具有限定的温度，或者被加热到所需温度。
图2表示图1所示装置11的全部示意截面图。
壳体26具有带有通向调节空间28的通道孔口29的供应导管27。排放导管31从调节空间28分支，合并到出口孔口69，并进入连接管线19。在调节空间28内，设置闭合主体32，它包括用来阻挡肩部34的端表面33。肩部34围绕通道孔口29。端表面33同时包括与肩部34协作并形成阀座37的闭合表面36。另外，闭合表面36和阀座37可以具有阶梯、锥形、单向或双向波纹或类似的结构。另外，设置的闭合主体32包括作为闭合表面36的阀球体，阀球体位于阀座37内并对中。
与闭合主体32的端表面33相对，闭合主体32具有限定闭合主体32的引导部分41的肩部39。肩部39布置在设计成热能头42的致动元件内，并对应于与壳体部分46衔接的端表面43，壳体部分46引导闭合主体32的引导部分41。肩部39在闭合主体32的引导部分41内最好是以小的间隙进行布置。热能头42的壳体部分46同时在其外周边上具有紧固部分47，通过紧固部分47，热能头42例如通过螺钉连接装置相对于壳体26定位。
调节空间28经由设置在壳体26和热能头42的壳体部分46之间的密封元件48密封。闭合主体32的引导部分41设计成筒形。另外，还设置以部分形式提供的引导区域。另外，可以布置抗扭装置，以便实现闭合主体32的独特的轴向运动。
引导部分41通过环形元件51相对于调节空间28限定，环形元件具有密封和/或引导性能。元件51设计成O形圈密封件，并布置在凹槽52内。元件51至少用来防止污物沉积在引导部分41上。另外，可以设置用于强迫通风的凹槽或流道，该凹槽或流道设置在引导部分41上和/或在壳体部分46内。
在引导部分41和闭合主体32的端表面33之间，设置设计用来接收调节元件56的接收部分54。该调节元件56设置为调节弹簧或开启弹簧，并使得闭合主体32在热能头32的方向上进行开启运动。调节元件56可另外包括设置盘，例如垫片或环形间隔元件，以便改变调节弹簧的开启力。调节弹簧的开启力通过添加设置盘来增加，反之亦然。
热能头42包括闭合填充介质61的空间59的隔膜58。填充例如经由填充管62实现，或者通过其它填充技术实现，其结果是可以准确设置闭合主体32的开启温度和开启力。
闭合主体32的端表面44至少在隔膜表面的三分之一上延伸，最好在隔膜表面上的尽可能大的部分上延伸，以便实现最佳力的传递。端表面44贴靠隔膜58。隔膜58由金属材料制成。隔膜58可在指向闭合主体32的一侧上有利地设置隔热层，使得阀的开启温度和开启时间点不受到调节空间28内的加热介质的影响。
热能头42被将要加热的介质14包围。一旦介质14的预定温度未达到，空间59内的气态介质61冷却。由此出现体积减小，其结果是隔膜朝着空间59弹性运动。调节元件56帮助通过隔膜58造成的闭合主体32的开启运动，其结果是加热介质经由供应管线18流过通道孔口29。在介质14具有所需或设置温度时，由于至少部分(最好是完全)地从液态改变成气态的介质61的加热，并由于其造成的体积膨胀，出现闭合主体32朝着通道孔口29的调节运动。通道孔口29闭合。由于空间59内的处于蒸发形式并施加受到限制的残留闭合力的气态介质61，与蜡膨胀元件相比，没有进一步增加闭合力。在蒸发温度升高期间，实际上不再增加任何气态下的压力。由此确保长时间可靠的作用。
壳体36例如具有设置用来接收连接装置的凹入部64、66，以便将供应管线18和排放管线19固定在壳体26上。这些连接元件使得定位在入口孔口68和出口孔口69内的供应和排放管线18、19的这些端部进行防漏贴靠接触和接收，而不需要螺纹。这可以实现成本低的连接。另外，例如当壳体26设计成注射模制时，可以设置插入部件或连接元件，以便结合在壳体26内。
图2所示的实施例表示成公知的拐角形式，也就是说供应导管27布置成与排放导管27成直角。可以根据安装情况选择供应和排放导管27、31的其它相对配置。对于其功能来说，供应和排放导管同样可以互换。
图3表示图2的可选择实施例。该实施例不同于图2实施例之处在于供应和排放导管27、31相互平行配置。根据安装情况，有利地采用一种或其它的形式。
图4表示图3的可选择实施例。在此实施例中，调节元件56设置在供应导管27的腔室71内。调节元件56接合在闭合主体32的端表面33上，并定位在环形凹槽72内。接收部分54因此移位进入闭合主体32的端表面33内。定位在调节空间28内的闭合主体32具有外周边，该外周边设计成略微小于调节空间28的直径，使得在调节空间28内只提供少量的加热介质。
在作为例如通过具有高导热形的材料制成的加热主体的壳体26的实施例中，闭合主体32在闭合表面36和引导部分41之间的区域内设计成具有小体积，使得调节空间28具有用于加热介质的大接收体积，使得热量可以长时间释放。
图5表示图2和3实施例的可选择实施例。在此实施例中，闭合主体32具有包括环形凸起35的端表面33，环形凸起35贴靠肩部34，以便形成阀座37。环形凸起35具有半圆形、V形或驼峰形状的结构，如截面所示，或者具有作为闭合表面36的倒圆，其结果是形成小的密封表面。该配置的优点在于可以实现更好的防漏性能，这是由于具有环形凸起35的闭合表面36不太容易变脏。例如，设计成倒圆36的闭合表面具有0.1mm-10mm的半径。与其邻靠的侧面可以V形方式相互布置，例如形成30°-160°角度。
由于可选择的构造，通过倒圆实现一种线性或小面积闭合表面36，而不是以平面方式贴靠肩部34的闭合表面36。
图5表示的阀座还可镜面对称地设置，使得凸起35布置在壳体26的肩部34上，并且端表面33例如具有平的结构。由于此类型的阀座37的另一可选择实施例，所提供的凸起35不设计成环形，而是包括相应地适用于通道孔口29的几何形状的几何形状。凸起35包括平的端表面、弯曲表面、半圆形或四分之一圆表面或者其它具有半径的表面。阀座37的相对表面可进行相同设计或者包括与此不同的几何形状。至少线性和/或小面积接触是有利的。另外，闭合表面36和肩部34可以如下方式相互设计，即通过阀座37的相互连续表面实现对中作用。闭合表面36和肩部34的几何形状可按照所述实例构造，或者通过任何相互适应的任何所需线性型面构造。
设置在闭合表面36和/或肩部34上的凸起35可以单件形式设置在闭合主体32上，并且壳体26例如设计成分开的部件，并且通过非形状配合和/或形状配合和/或材料整体方式连接到闭合主体32和/或壳体26上。例如，可以粘接或加压连接具有凸起35插入部件。因此，对于阀座的构造来说，可以使用闭合主体32和壳体36之外的材料，并且该材料最好实现长的使用寿命。
图6所示的装置11构成前面实施例的可选择实施例，并只通过实例设计成平行形式。闭合主体32在其端表面上具有设计成倒圆的闭合表面36。倒圆可设计成圆的一个部分，或者包括椭圆形形状或不恒定的弯曲形状。阀座37的肩部34具有与闭合表面36互补的几何形状。闭合表面34的这种倒圆可以是凹入或凸出结构，相对闭合表面36适用。该改进的优点在于在闭合之后闭合主体32静置在固定闭合位置上，并将供应导管27和排放导管31之间的通道分开。同时，这种改进使其可以在阀座37内具有闭合主体32的对中配置。按照可选择的改进，可以提供一个倒圆的闭合表面和具有锥形或楔形结构的相对闭合表面。另外，还可提供一个具有倒圆和锥形或楔形部分并贴靠相对肩部的闭合表面，肩部具有至少一个表面部分以便密封并对中接收。
另外，该可选择实施例的优点在于由于具有缩短结构的闭合主体32，可以实现具有小结构的紧凑构造和装置11。在此实施例中，没有设置密封元件51和相关凹槽52。因此可以减少了部件，使得装置11获得低成本的构造并进行快速组装。该实施例包括一个壳体26、布置在热能头42内的闭合主体32、弹簧元件56和密封元件48。
另外该缩短配置的优点在于由于紧固部分47和闭合主体32的引导部分41之间的小公差，出现热分离。由此获得适当的开启特性，而没有使得阀过于敏感的开启和闭合。
由于公差小，可以相对于热能头42和设置其中的气态介质61出现热分离。因此，热能头42或气态介质61可只通过环境温度启动。最好设置在热能头42的空间59内的介质61在液态和气态之间改变其聚集状态。通过在所需压力下将介质61引入空间59，可以实现适用于环境状态的开启特性。
图7表示图6的可选择实施例。在此实施例中，肩部34凹入地倒圆，并且闭合主体32具有贴靠肩部34的楔形或锥形闭合表面36。楔形或锥形闭合表面36的配置还可设置在肩部34上，在这种情况下，闭合主体36在其前端具有贴靠楔形或锥形肩部的凹入倒圆。
按照另一可选择的改进，提供两个凹入设计的肩部34和闭合表面36，因此在阀座中提供一种线性接触和密封。
按照本发明的所述装置以及图1-7所示的装置11的优点在于它们以没有能量的方式操作。只有环境区域内的温度差确定闭合主体32的开启和闭合时间点。这种区域可以根据填充介质和空间59内压力进行所需的设置和调整。另外，有利的是通过选择弹簧力来调整恢复弹簧56。图8表示与图1类似的示意配置。与图1不同，壳体26表示成加热主体，并具有例如细长管状部分76，该部分包括供应导管27。由此实现通过加热线圈22产生的类似效果。壳体26的构造使其可以图2和3或图4的实施例相同的方式布置调节元件56。图4的实施例进行调整以便实现供应导管27布置在腔室71的延长部分内。
对于单个示例性实施例进行描述的特征在每种情况下对于本发明本身很重要，并可以任何所需方式进行相互组合。

Claims (27)

1.一种用于开启和闭合设置在壳体(26)内的通道孔口(29)的装置，所述壳体具有通向通道孔口(29)的供应导管(27)和跟随通道孔口(29)的排放导管(31)，其中闭合主体(32)开启和闭合通道孔口(29)并确定加热介质的流量，加热介质设置用来加热至少部分围绕装置(11)的介质(14)，其特征在于，闭合主体(32)通过致动元件启动，致动元件包括热能头(42)，热能头具有填充有气态介质(61)并通过隔膜(58)闭合的空间(59)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在加热介质的流动方向上在调节空间(28)内设置闭合主体(32)，调节空间(28)跟随通道孔口(29)并且排放导管(31)从调节空间分支。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)具有通过热能头(41)的壳体部分(46)容纳的引导部分(41)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)垂直于隔膜(58)引导。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)具有指向隔膜(58)的端表面(44)，端表面的尺寸包括至少三分之一的隔膜表面。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)具有限定引导部分(41)并在容纳引导部分(41)的壳体部分(46)后面接合的肩部(39)。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)在排放导管(31)和热能头(42)的壳体部分(46)之间的区域内具有环形元件(51)，所述壳体部分具有引导部分(52)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，环形元件(51)设计成布置在凹槽(52)内的污物截留器。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，热能头(42)的壳体(26)相对于调节空间(28)定位，至少一个密封元件(48)插入壳体(26)。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)具有指向通道孔口(29)并贴靠肩部(34)、在供应导管(27)上形成阀座(37)的闭合表面(36)。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，闭合表面(36)和阀座(37)具有阶梯或锥形结构，或者设计成球阀。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)是单件结构，并具有引导部分(41)和限定后者的肩部(39)，以及指向通道孔口(29)的相对闭合表面(36)。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)在引导部分(41)和闭合表面(36)之间具有接收调节元件(56)的接收部分(54)。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)在指向通道孔口(29)的端表面(33)上具有接收部分(54)、环形凹槽(72)，凹槽设置成接收布置在供应导管(27)的腔室(71)内的调节元件(56)。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，接收部分具有环形凹槽(72)。
16.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，调节元件(56)设计成调节弹簧或开启弹簧。
17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少隔膜(58)、气态介质(61)或调节元件(56)适应围绕热能头(42)的介质(14)的加热温度。
18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合主体(32)由具有低导热性的例如陶瓷、塑料或合成塑料材料制成。
19.如权利要求1所述的装置，其特征在于，壳体(26)由例如陶瓷的材料制成，作为注射模制的塑料制成，具有低导热性的合成塑料材料制成。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，用于安装加热介质的供应和排放管线(18、19)的连接元件注射模制在壳体(26)上。
21.如权利要求1所述的装置，其特征在于，壳体(26)由导热材料制成并设计成加热主体。
22.如权利要求1所述的装置，其特征在于，闭合表面(36)或肩部(34)具有凸起(35)以便形成阀座(37)，所述凸起相对地贴靠肩部(34)或闭合表面(36)。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，凸起(35)设计成环形。
24.如权利要求22所述的装置，其特征在于，肩部(34)或与凸起(35)相对的闭合表面(36)设计成平的支承表面，设计成至少部分与凸起(35)一致的支承表面，或设计成至少部分与凸起(35)相同或类似的支承表面。
25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，凸起(35)具有V形结构的截面，其横向侧面布置在30°-160°的角度上。
26.如权利要求21所述的装置，其特征在于，指向闭合表面(36)的部分或凸起(35)上的肩部(34)具有其半径为0.1mm-10mm半径的倒圆、弯曲表面、半圆或四分之一圆表面或平表面。
27.如权利要求1所述的装置，其特征在于，肩部(34)或闭合主体(32)的闭合表面(36)具有倒圆，在闭合位置倒圆贴靠互补设计的闭合表面(32)或肩部(34)，或者贴靠楔形或锥形闭合表面(32)或肩部(34)。
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