CN219606126U - 一种九通阀芯结构及水阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种九通阀芯结构及水阀，包括阀体，阀体的底部呈环形均分为八个流通区域，其中七个流通区域中均对应设置有一个第一流通孔，剩下的一个流通区域中并排设置有两个第二流通孔；阀芯，设置在阀体的内部可绕着阀体的中心转动，阀芯的底部设置有与第一流通孔一一对应的第三流通孔和与其中一个第二流通孔相对应的第四流通孔，阀芯内部中心对称设置有一对第一流通腔体和一对第二流通腔体，第一流通腔体和第二流通腔体的两端呈错位设置且与第三流通孔和第四流通孔一一对应连通。本实用新型可以解决现有的多通道的电子水阀体积比较大、流体阻力比较大、流量调节的响应时间慢的问题。

Description

一种九通阀芯结构及水阀

技术领域

本实用新型涉及水阀领域，具体为一种轻量化、响应快、能耗低的九通阀芯结构及水阀。

背景技术

近年来，随着新能源汽车行业快速发展，其热管理系统变得越来越集成化、智能化。新能源汽车与传统燃油汽车相比，由于驱动形式和能源架构不同，其热管理系统也有很大不同。新能源汽车驱动电机要求高功率、高转速，这样在高速行驶过程中就会产生大量的热量，如果不及时把这些热量带走，会严重影响电机的性能和使用寿命；为提升续航能力，汽车制造商往往会选择高能量密度和高放电倍率的动力电池，但过高的能量密度和放电倍率必然会使电池在使用过程中产生大量热量，温度过高不仅会影响电池寿命，还容易引发安全事故。新能源汽车热管理系统较为复杂，不同工作系统的温控要求不同，所以流向各工作系统的冷却液流量也各不相同。因此，新能源汽车需要高效的热管理系统来保证车辆的稳定运行，其温度控制问题面临巨大挑战。传统汽车节温器存在“响应延迟”和“滞回特性”等缺点，流通性较差，并且流量大小难以准确控制，导致热管理效率低下，无法满足新能源汽车对温控的高要求。因此传统汽车的热管理系统也在逐渐优化，现在部分车型上已经使用电子水阀替代传统节温器进行冷却液调节。

电子水阀是新能源汽车热管理系统中一种新型的冷却液流量调节阀，在功能作用与工作原理上和传统燃油车的节温器相似。主要作用是根据不同工作部位的温度变化自适应调节各管路冷却液的流量大小，确保电池、电机等处于最佳的工作温度环境，以实现节能减排和提高能量利用率的目的。

目前对于电子水阀的结构设计，通常采用柱阀结构，其外侧进出口流道分布在侧壁，中间阀芯上也设置有流道，通过旋转阀芯可以切换流道、改变流向实现切换阀体不同模式的目的。通过设计阀芯和阀座的结构，能够实现流量比例调节的功能。但由于外侧流道分布在侧壁，进出水口方向为上下方向，则流体在流经阀芯时需要经过多次换向，极大地增加了流体的压降，浪费了能量，严重影响热管理系统及其他元件的寿命，甚至引发安全事故。并且现有的水阀的侧壁流道也使得整个阀体的体积庞大，不利于热管理系统的小型化、轻量化，影响热管理系统上其他元件以及流道的布置，并且体积大更加影响了水阀的流量调节的响应时间以及调节精度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种轻量化、响应快、能耗低的九通阀芯结构及水阀，可以解决现有的多通道的电子水阀体积比较大、流体阻力比较大、流量调节的响应时间慢的问题。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供如下技术方案：一种九通阀芯结构，包括阀体，所述的阀体的底部呈环形均分为八个流通区域，其中七个流通区域中均对应设置有一个第一流通孔，剩下的一个流通区域中并排设置有两个第二流通孔；阀芯，设置在阀体的内部可绕着阀体的中心转动，所述的阀芯的底部设置有与第一流通孔一一对应的第三流通孔和与其中一个第二流通孔相对应的第四流通孔，所述的阀芯内部中心对称设置有一对第一流通腔体和一对第二流通腔体，所述的第一流通腔体和第二流通腔体的两端呈错位设置且与第三流通孔和第四流通孔一一对应连通，所述的阀芯与阀体之间设置有形状与阀体底部相同的阀座密封垫。

作为优选，所述的阀芯内部由中层隔板分隔为上层和下层，所述的中层隔板上绕着圆周呈交错均匀设置有两个第一扇形镂空部和两个第二扇形镂空部，相对设置的两个第一扇形镂空部的边缘设置有向下延伸的径向隔板，相对设置的两个第二扇形镂空部的边缘形成向下延伸的围板，所述的第二流通腔体位于阀芯的下层由径向隔板与围板围成，所述的第一流通腔体设置在阀芯的上层并跨过对应的第二流通腔体设置，所述的第一流通腔体的两端为相邻的第一扇形镂空部和第二扇形镂空部。

作为优选，所述的中层隔板的上侧中部绕着中心设置有若干个连接插槽。

作为优选，所述的阀芯与阀座密封垫之间设置有形状与阀座密封垫一致的阀座。

作为优选，所述的阀体的内侧底部边缘设置至少一个限位凸台，所述的阀座密封垫的边缘设置有与限位凸台相嵌的限位凹槽。

作为优选，所述的阀芯的顶部安装有将第一流通腔体盖住密封的顶盖，所述的阀芯的底部设置有底板，所述的第三流通孔和第四流通孔设置在所述底板上。

作为优选，所述的阀芯的转动角度为0-270°。

第二方面，本实用新型还提供一种水阀，包括如第一方面所述的九通阀芯结构和执行器，所述的执行器设置在九通阀芯结构的上侧，所述的九通阀芯结构的顶部设置有阀盖，所述的阀盖内侧设置有与阀芯相连的止动件，所述的止动件的顶部设置有穿过阀盖与执行器相连的连接轴，所述的止动件与阀芯之间还设置有弹性件。

作为优选，所述的阀盖的下侧位于中心孔的一侧设置有第一限位凸台，所述的止动件的上端面上位于连接轴的一侧设置有第二限位凸台，当第一限位凸台与第二限位凸台的侧壁相接触时阀芯和止动件无法转动。

作为优选，所述的止动件的下侧设置有插入到对应的连接插槽中的插接柱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

外侧流道在阀体底部环形分布，缩小阀体体积，实现水阀整体轻量化，使热管理系统上其他元件和流道的布置更加自由，在阀芯处设置两层流道，阀芯的流道交错分布，上层流道呈拱形跨过下层流道，实现特定流道的连通，使整体结构更加小型化，通过旋转阀芯来实现流道的切换，可更加快速的实现多种不同模式的切换，有利于热管理系统的集成化，方便水阀在热管理系统上的布置以及安装。

附图说明

图1为本实用新型的水阀的整体结构图；

图2为本实用新型的水阀的整体爆炸结构视图；

图3为本实用新型的阀芯结构的剖视结构图；

图4为本实用新型的阀体的立体结构图；

图5为本实用新型的阀座的示意结构图；

图6为本实用新型的阀芯的第一视角立体结构图；

图7为本实用新型的阀芯的第二视角立体结构图；

图8为本实用新型的阀芯的组装状态立体结构图；

图9为本实用新型的阀盖的立体结构图；

图10为本实用新型的止动件的立体结构图；

图11为本实用新型的第一流通孔和第二流通孔的分布图；

图12为本实用新型的执行器的爆炸结构示意图；

图13为本实用新型的工作模式一的示意图；

图14为本实用新型的工作模式二的示意图；

图15为本实用新型的工作模式三的示意图；

图16为本实用新型的工作模式四的示意图；

图17为本实用新型的工作模式五的示意图；

图18为本实用新型的工作模式六的示意图。

附图标记：

1、执行器，11、上壳体，12、下壳体，13、PCBA板，14、电机，15、齿轮组件，2、九通阀芯结构，21、阀盖，211、第一限位凸台；22、阀体，221、中档杆，23、止动件，231、连接轴；232、插接柱；233、第二限位凸台；24、O型圈，25、弹性件，26、阀芯，261、连接插槽；262、中层隔板；263、第二扇形镂空部；264、第一扇形镂空部；265、围板；266、径向隔板；27、底板，271、第四流通孔；272、第三流通孔，28、阀座密封垫，29、顶盖，3、阀体密封圈，31、阀座；a、b、c、d、e、f、h：第一流通孔；g、i：第二流通孔；m、n：第一流通腔体；o、p：第二流通腔体；j、限位凸台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-18所示，本实用新型为解决现有的电子水阀体积比较大、流体阻力比较大、流量调节的响应时间慢的问题，提供如下技术方案：一种九通阀芯结构2，包括阀体22，所述的阀体22的底部呈环形均分为八个流通区域，其中七个流通区域中均对应设置有一个第一流通孔a、b、c、d、e、f、h，剩下的一个流通区域中并排设置有两个第二流通孔g、i；阀芯26，设置在阀体22的内部可绕着阀体22的中心转动，所述的阀芯26的底部设置有与第一流通孔a、b、c、d、e、f、h一一对应的第三流通孔272和与其中一个第二流通孔g、i相对应的第四流通孔271，所述的阀芯26内部中心对称设置有一对第一流通腔体m、n和一对第二流通腔体o、p，所述的第一流通腔体m、n和第二流通腔体o、p的两端呈错位设置且与第三流通孔272和第四流通孔271一一对应连通，所述的阀芯26与阀体22之间设置有形状与阀体22底部相同的阀座密封垫28。

具体的，阀体22呈圆柱形，阀芯26可以直接与阀座密封垫28进行接触，防止液体从阀芯26的端面流出，也可以在阀芯26与阀座密封垫28之间安装一个阀座31，阀座31的形状与阀座密封垫28相匹配，可以用于来降低阀芯26的磨损程度，保证其使用寿命，为其提供摩擦性能，保证其密封性能，防止冷却液泄漏，阀座密封垫28主体材料为橡胶，其中一个面上贴有塑料，来增加其强度，所述的第一流通孔a、b、c、d、e、f、h和第二流通孔g、i均呈扇形，所述的第二流通孔g、i的圆心角为第一流通孔a、b、c、d、e、f、h的一半，所述的第三流通孔272和第四流通孔271的形状与第二流通孔g、i相同。同时，所述的阀体22的内侧底部边缘设置至少一个限位凸台j，所述的阀座密封垫28的边缘设置有与限位凸台j相嵌的限位凹槽，同时阀座31上也可以设置与相配的限位凹槽，可以对阀座密封垫28和阀座31进行限位，防止阀座密封垫28和阀座31随着阀芯26进行转动。所述的阀芯26的顶部安装有将第一流通腔体m、n盖住密封的顶盖29。

由于第一流通孔a、b、c、d、e、f、h的尺寸比较大，所以可以在第一流通孔a、b、c、d、e、f、h的中部设置有中档杆221，将第一流通孔a、b、c、d、e、f、h平分为与第二流通孔g、i一样的大小，中档杆221也可以对流体进行导向，防止出现乱流。

由于阀芯26的结构不容易制作，故将阀芯26分拆分成三部分，顶盖29、底板27和中央阀芯，三部分采用激光焊接或者超声波焊接的方式固定在一起。

如图3、6和7所示，所述的阀芯26内部由中层隔板262分隔为上层和下层，所述的中层隔板262上绕着圆周呈交错均匀设置有两个第一扇形镂空部264和两个第二扇形镂空部263，相对设置的两个第一扇形镂空部264的边缘设置有向下延伸的径向隔板266，相对设置的两个第二扇形镂空部263的边缘形成向下延伸的围板265，所述的第二流通腔体o、p位于阀芯26的下层由径向隔板266与围板265围成，所述的第一流通腔体m、n设置在阀芯26的上层并跨过对应的第二流通腔体o、p设置，所述的第一流通腔体m、n的两端为相邻的第一扇形镂空部264和第二扇形镂空部263，第一流通腔体m、n和第二流通腔体o、p的体积相同，上下交错分布，节省体积的同时增加响应速度。所述的中层隔板262的上侧中部绕着中心设置有若干个连接插槽261，同时，所述的止动件23的下侧设置有插入到对应的连接插槽261中的插接柱232。

在本实施例中，还提供一种水阀，如图1和2所示，包括如第一方面所述的九通阀芯结构2和执行器1，所述的执行器1设置在九通阀芯结构2的上侧，所述的九通阀芯结构2的顶部设置有阀盖21，所述的阀盖21内侧设置有与阀芯26相连的止动件23，所述的止动件23的顶部设置有穿过阀盖21与执行器1相连的连接轴231，所述的止动件23与阀芯26之间还设置有弹性件25，连接轴231与阀盖21的中心孔之间安装有O型圈24。

还包括一阀体密封圈3，阀体密封圈3分布在阀体22的底部流道孔外部，放置于与阀体22相配合的汽车管路内部凹槽中。上面有若干的小凸台，可以紧固嵌入汽车管路内部凹槽中。

其中，如图12所示，执行器1还包括上壳体11、下壳体12、PCBA板13、电机14、齿轮组件15，所述的连接轴231与齿轮组件15相连，齿轮组件15、电机14和PCBA板13均安装在上壳体11和下壳体12内部，整个执行器1体积比较小，可以安装在九通阀芯结构2的上侧。

另外，如图9和10所示，所述的阀盖21的下侧位于中心孔的一侧设置有第一限位凸台211，所述的止动件23的上端面上位于连接轴231的一侧设置有第二限位凸台233，当第一限位凸台211与第二限位凸台233的侧壁相接触时阀芯26和止动件23无法转动，通过第一限位凸台211与第二限位凸台233可以将所述的阀芯26的转动角度为0-270°。

在本实施例中，具有6种模式，阀芯26的转动角度为0°～270°，如图13-18所示，开始时阀芯角度处于0°位置；模式一要求a-b孔通，d-c孔通，e-f孔通，h-g孔通，i孔不通，则阀芯旋转角度为0°时，满足模式要求；

模式二要求a-b孔通，d-c孔通，e-g孔通，h-f孔通，i孔不通，则阀芯旋转角度处于45°时，满足模式要求；

模式三要求a-b孔通，d-c孔通，h-f孔通，e-i孔通，g孔不通，则阀芯旋转角度为225°时，满足模式要求；

模式四要求a-c孔通，d-b孔通，h-f孔通，e-g孔通，i孔不通，则阀芯旋转角度为270°时，满足模式要求；

模式五要求a-c孔通，d-b孔通，h-f孔通，e-i孔通，g孔不通，则阀芯旋转角度处于90°时，满足模式要求；

模式六要求a-b孔通，d-c孔通，e-f孔通，h-i孔通，g孔不通，则阀芯旋转角度为180°时，满足模式要求；最后阀芯旋转回0°为结束位置，具体如下表1所示：

表1：工作模式示意表

其中，表中a-d、c-d、f-e和h-i的意思是不同的流通孔之间相连通，工作模式一到工作模式六分别对应着附图13-18。

水阀在开始工作时，阀芯26在电机的带动下进行旋转，使不同的流道进行连通，达到预设模式，流通介质由预设进口流道流进，在阀芯26的流道模式切换下实现不同流道的流向、流量调节，再从出口流道流出，最终达到热管理系统温度调节的作用。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)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，在本实用新型中如涉及“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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种九通阀芯结构(2)，其特征在于，包括：

阀体(22)，所述的阀体(22)的底部呈环形均分为八个流通区域，其中七个流通区域中均对应设置有一个第一流通孔(a、b、c、d、e、f、h)，剩下的一个流通区域中并排设置有两个第二流通孔(g、i)；

阀芯(26)，设置在阀体(22)的内部可绕着阀体(22)的中心转动，所述的阀芯(26)的底部设置有与第一流通孔(a、b、c、d、e、f、h)一一对应的第三流通孔(272)和与其中一个第二流通孔(g、i)相对应的第四流通孔(271)，所述的阀芯(26)内部中心对称设置有一对第一流通腔体(m、n)和一对第二流通腔体(o、p)，所述的第一流通腔体(m、n)和第二流通腔体(o、p)的两端呈错位设置且与第三流通孔(272)和第四流通孔(271)一一对应连通，所述的阀芯(26)与阀体(22)之间设置有形状与阀体(22)底部相同的阀座密封垫(28)。

2.根据权利要求1所述的九通阀芯结构，其特征在于：所述的阀芯(26)内部由中层隔板(262)分隔为上层和下层，所述的中层隔板(262)上绕着圆周呈交错均匀设置有两个第一扇形镂空部(264)和两个第二扇形镂空部(263)，相对设置的两个第一扇形镂空部(264)的边缘设置有向下延伸的径向隔板(266)，相对设置的两个第二扇形镂空部(263)的边缘形成向下延伸的围板(265)，所述的第二流通腔体(o、p)位于阀芯(26)的下层由径向隔板(266)与围板(265)围成，所述的第一流通腔体(m、n)设置在阀芯(26)的上层并跨过对应的第二流通腔体(o、p)设置，所述的第一流通腔体(m、n)的两端为相邻的第一扇形镂空部(264)和第二扇形镂空部(263)。

3.根据权利要求2所述的九通阀芯结构，其特征在于：所述的中层隔板(262)的上侧中部绕着中心设置有若干个连接插槽(261)。

4.根据权利要求1所述的九通阀芯结构，其特征在于：所述的阀芯(26)与阀座密封垫(28)之间设置有形状与阀座密封垫(28)一致的阀座(31)。

5.根据权利要求1所述的九通阀芯结构，其特征在于：所述的阀体(22)的内侧底部边缘设置至少一个限位凸台(j)，所述的阀座密封垫(28)的边缘设置有与限位凸台(j)相嵌的限位凹槽。

6.根据权利要求1所述的九通阀芯结构，其特征在于：所述的阀芯(26)的顶部安装有将第一流通腔体(m、n)盖住密封的顶盖(29)，所述的阀芯(26)的底部设置有底板(27)，所述的第三流通孔(272)和第四流通孔(271)设置在所述底板(27)上。

7.根据权利要求1所述的九通阀芯结构，其特征在于：所述的阀芯(26)的转动角度为0-270°。

8.一种水阀，其特征在于：包括如权利要求1-7中任意一项所述的九通阀芯结构(2)和执行器(1)，所述的执行器(1)设置在九通阀芯结构(2)的上侧，所述的九通阀芯结构(2)的顶部设置有阀盖(21)，所述的阀盖(21)内侧设置有与阀芯(26)相连的止动件(23)，所述的止动件(23)的顶部设置有穿过阀盖(21)与执行器(1)相连的连接轴(231)，所述的止动件(23)与阀芯(26)之间还设置有弹性件(25)。

9.根据权利要求8所述的水阀，其特征在于：所述的阀盖(21)的下侧位于中心孔的一侧设置有第一限位凸台(211)，所述的止动件(23)的上端面上位于连接轴(231)的一侧设置有第二限位凸台(233)，当第一限位凸台(211)与第二限位凸台(233)的侧壁相接触时阀芯(26)和止动件(23)无法转动。

10.根据权利要求8所述的水阀，其特征在于：所述的止动件(23)的下侧设置有插入到对应的连接插槽(261)中的插接柱(232)。