CN85107253A - 自动热敏流体控制装置的阀座结构 - Google Patents

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Abstract

一种供自动热敏流体控制装置用的阀座结构。这种阀座结构有一个刚性的带环形基座的圆筒形流体控制元件，其圆筒壁构成流体通道。一个合成橡胶制的密封件，或称为压紧环，靠其弹性箍在上述圆筒外壁上并被两个流体管件夹持在流道中，从而使阀座定位。借助此压紧环与可动的阀芯的配合，控制流道中流体的流动。由于圆筒壁的长度大于密封环的厚度，使密封环受到保护，不受流体流动的作用。

Description

本项发明涉及流体的热敏自动控制阀装置，它和一些美国专利的主题有关，一般至少可以举出下面这些美国专利来说明这种情况，它们的流水号为：3893618，4053105，4164322，4280655和4286750。在这些美国专利中提出的热敏流体控制阀，根据管路中流体的温度来控制其流动。这类装置，特别适合于在汽车发动机的冷却系统中安装，用来控制和调节冷却剂的流量。
本项发明的目的，是提供一种新的阀座结构。它采用弹性材料密封件，以保证良好的封严性，而其本身却不受流体流动的力的作用。
本项发明的一个目的是，提出这样的热敏流体控制装置的新型阀座结构，它本身带有一个密封件，从而可省却另外一个分离的密封垫片。
本项发明的另一个目的是，提出这样的阀座结构，它既可以阻止流体从阀座和管路之间的间隙泄漏，又可以阻止从阀座和压在阀座上的可动阀件（阀芯）之间的泄漏。
本项发明还有一个目的，即提出这样的阀座结构，其上的弹性材料密封件是由一个刚性材料制成的零件支撑的，但并不需要用模压或粘结的办法把二者连接起来。
本项发明的又一个目的是，提出的这种阀座结构，生产成本低，装配工艺简单。
本项发明的再一个目的是，提出的这种阀座结构工作寿命长，可以经受多次重复开启和关闭的操作，而阀座各部分零件不致损坏。
本项发明的另外一些特征和优点，与零件的结构和组合，生产方式及操作模式有关。这些通过以后各节的描述，进一步得到明确。
本发明提出的阀座结构，包括一个由刚性材料制成的圆柱形壁，它构成了流体通道的一部分。它还有一个环形座边，围绕着上述圆柱形壁，并与之相连。这种阀座结构，可以安装在内燃机之类的发动机的冷却系统的流体管路中，与某些流体控制装置中的任何一种相配合，成为它的一部分。紧紧地包围着前述刚性圆柱形壁外面的是一个高弹性体的压紧环，它具有两个压紧部位，其中之一适合于夹紧在流体管路中，这就可以把阀座固定在管路中的一定位置上，并保证阀座和管路之间的密封。它的另一个压紧部位则与可动阀芯相配合，以实现对流体的控制或阻断穿过阀座的流动。温控执行器则放置在这样的位置上，使得它能够感受管路中流体的温度，並能够按照冷却系统中流体的温度变化操纵控制阀的阀芯一起动作。
图1-热敏流体控制阀的断面图。图中画出了本项发明提出的静止阀座结构，与它相配合的一个热敏流体控制阀的可动阀芯，以及安装部位附近的流路结构。
图2-本项发明提供的阀座结构的分解透视图。
图3-本项发明提出的阀座结构中的导流元件的（侧向）正视图。
图4-本项发明提出的阀座结构中的压紧环的断面图。
图5-本项发明提出的阀座结构的（侧向）正视图。
图6-类似于图1的剖视图，画出了在另一个操作状态下的阀芯、控制阀及附近处的管路结构。
本项发明提出的静止阀座16，包含有一个由刚性材料制成的导流元件20，后者由两部分组成：构成流体通路的圆柱形壁面部分24，和一个环形基座28，两部分连成一体。静止阀座16还有一个合成橡胶制成的压紧环，或称密封环30。这个密封环30，紧紧包围住圆柱面24，並安座在环形基座28上。参照图4可以看到，密封环的上侧有两个压紧面30a和30b，以及一个过渡柱面30c;其下侧则有与导流元件20的环形基座28贴合的压紧面30d，一个台阶面30e和其外凸缘30f。正如图1表示的那样，凸缘30f和台阶面30e都包围在导流件20的环形基座28的外面。于是，用不着采取任何特别的固定措施，压紧环30可以很妥贴地藉助于其本身的弹性箍在导流件圆柱形壁24外面，而圆柱形壁24的长度应超出压紧环的高度，如图1、图5和图6所表示的那样。
导流元件20的上部，还有一些沿半径方向伸向中心的连接臂40，依靠它们与一个同心的环形支座44相连，如图2所示。在环形支座44上，安放着一个温控执行器48，它可以选用任何一种合适的型号，例如美国专利2806375和2806376提出的那一类。
本发明提出的这种静止阀座结构，可以适用于几种不同形式的流体控制装置。本说明给出的例子，是一种和一个螺旋状弹簧52以及温控执行器48的组合结构方案。这个螺旋弹簧52套在温控热行器48的外面，一端压在导流元件20的中心环形支座44的底部，另一端压在连接爪56的下部。连接爪56的上部则是一个十字叉60。
压在十字叉60上的是另外一个辅助弹簧64。温控执行器48的操作杆48a的凸肩顶着十字叉60，延伸部分则从十字叉中心的孔里穿出，在穿过辅助弹簧64后，借助顶部的螺母70与可动阀芯80的顶端的多条支撑臂74连接，如图1所示。这里给出的可动阀芯80是中空圆柱形的，其下端完全敞开，顶端部分则由一个均匀分布的多臂结构形式74形成多个通孔。
采用本发明提出的阀座结构的热敏流体控制装置，在流路中安装的例子如图6所示。以合成橡胶为材料的压紧环30夹在管道90和92之间，借助于压紧面的密封作用，可以防止流体从压紧环30和管道90和92间的窜流，因而可以省却另外一个分离的密封垫片。
可动阀芯80，与箍在外围的密封环94之间可以相对滑动，并实现向上和向下（背离流路系统密封的壁面100的方向）运动。密封环94则与流路系统的隔板98连接。
在正常的情况下，阀芯80的下端压在压紧环30的一个压紧面30b上，如图1所示。由于合成橡胶的弹性，形成了良好的密封，阻止了流体从这个结合面上穿过。
这里画出的热敏流体控制装置是一种旁通式阀门结构，虽然是以垂直方向的安装方式为例，而实际上安装方向可以是任意的。在正常的情况下，如图1中箭头86所示，流体自下向上穿过本流控装置-经过本发明提出的阀座结构16和温控执行器48，这样后者就能够感受到流过的流体的温度。当流体温度超过预先给定的某个数值时，温控执行器48就会作出反应，操作杆48a就要带动阀芯80向上运动，如图6所示。这样，冷却系统的部分流体就可以从阀芯80和导流元件的圆柱面24之间流过，实现分流。
由于本发明提出的阀座结构16的圆柱面24是由硬质材料制成的，所以因流体流动引起的磨损微乎其微，并且由于圆柱面24比合成橡胶压紧环30长，这就能有效地防止流体对于压紧环30的直接作用，保护合成橡胶压紧环30不受流经阀座的流体的磨损和破坏。
当温控执行器48感受更高温度时，操作杆48a则要带动阀芯80向上进一步运动，直到象图6那样压在流路系统的密封壁面100上，从而堵死了阀芯80的顶端开孔，全部流体将如箭头110指示的方向，从阀芯80与阀座圆柱面24之间流过。
导流件20的圆柱表面24的上缘，可以是平的或是任何其它形式的。这里，如图2、图3和图5所示，采用的是一个带有多重楔形缺口126的顶部形状的导流件，这样，当阀芯80开始从阀座压紧环30上升起时，只有一小部分流体经缺口126分流，从而防止温控执行器48受到突然的温度变化的冲击，保证阀芯80的平稳动作，避免动作的初始阶段的波动。
前已述及，阀座16的圆柱面24是由硬质材料制成，流体流过它的上缘和缺口部分时，都不会引起明显的磨损。这样，此阀座16就具有工作寿命长的优点;压紧环30也能受到保护，不直接受到流体的作用。
如前所述，压紧环30并不需要专门固定在导流件20上，一切强使这两者固定连接在一起的措施都可以免去，这就降低了制造和装配的成本。合成橡胶被用来制作压紧环（密封环）30是非常适宜的，因为它具有良好的密封性能;而能够和其他零件方便地粘结在一起的要求，则是不必要的。
虽然前面的说明描述了本发明提出的阀座结构的一种值得优先考虑的具体结构方案，但是应该指出，在本发明的范围内，在阀座零件的造型、结构细节、尺寸比例和布局，以及组合操作模式等各方面，都可以有很多变化。这些都概括在后附的关于新型阀座结构的专利权项范围之中。

Claims (6)

1、一种适于安装在内燃机冷却剂流路系统中的热敏流体控制装置；它有一个由冷却剂流路管件(90、92)夹持而固定的静止阀件-它构成了流体通路；还有一个可动阀件(80)-它可以移近或远离上述静止阀件，也可以移至与静止阀件压紧，从而可以控制通过静止阀件的流体流动，这个流体控制装置还有一个温控操作器(48)，它和上述可动阀件联动；
本装置的特征是：静止阀件包含着一个构成流体通道的刚性材料制的圆柱形腔壁(24)，一个弹性体密封环(30)，它依靠弹性箍套在圆柱形腔壁(24)的外面；圆柱形腔壁(24)有一个给定的最小轴向尺寸，弹性体密封环(30)的轴向尺寸则更小，这样在流体通道中，较长的刚性腔壁(24)就能够保护弹性体密封环(30)不受流体流动作用；弹性体密封环还有一个环形凸缘部(30a)，可以被流路管件(90、92)夹持住，凸缘部(30a)离开刚性圆柱腔面(24)有一定距离；弹性体密封环(30)还有一个接合部(30b)，其位置在凸缘部(30a)和刚性圆柱形腔壁(24)之间，借助于这个部位和可动阀件(80)的互相压紧，就可以阻断通过可动阀件和圆柱腔壁之间的流动；弹性体密封环(30)的接合部(30b)的直径较凸缘部(30a)的直径小；由温控操作器(48)操纵的可动阀件(80)，能够移动到离开密封环(30)相当距离的位置上，从而引起冷却剂通过圆柱形腔壁(24)和可动阀件(80)之间的分流。
2、如权利要求1述及的热敏流体控制装置，其中的刚性圆柱形腔壁（24）还带有一个凸缘形环形基座（28），它和弹性体密封环（30），具有基本相同的径向尺寸，因而相互配合得很好;环形基座（28）则起着支撑弹性体密封环（30）的作用。
3、如权利要求1述及的热敏流体控制装置，其中的弹性体密封环（30）没有刚性的结构支撑。
4、如权利要求1述及的热敏流体控制装置，其中的弹性体密封环（30）与圆柱形腔壁（20）没有强制结合在一起。
5、如权利要求1述及的热敏流体控制阀，在圆柱形腔壁外面的环形凸缘（28）与腔壁（24）是一个整体零件，两部分互成直角。
6、如权利要求1述及的热敏流体控制装置，圆柱形腔壁与凸缘基座互呈直角，并为一体，但弹性体密封环（30）则是单独的可分离的零件，并且不与刚性圆柱形腔壁（24）或其基座（28）有任何固定连结的关系。
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