CN110651105A - 具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件 - Google Patents

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CN110651105A CN201880031552.5A CN201880031552A CN110651105A CN 110651105 A CN110651105 A CN 110651105A CN 201880031552 A CN201880031552 A CN 201880031552A CN 110651105 A CN110651105 A CN 110651105A
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Abstract

本发明涉及一种具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件，用于内燃机的冷却循环***中，其包括了双流动套筒阀(2)和阀座(3)，允许同时打开双端口，以提供在高流动速率下的低压降。阀结构是套筒阀(32)和同心阀座(3)的组装件，该组装件带有密封元件(214、32)，是易于使用的防泄漏结构。

Description

具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件
技术领域
本发明涉及一种恒温器组装件。更具体地，涉及了一种具有压力平衡型套筒阀的恒温器组装件，用于控制内燃机的冷却剂流体的循环。
背景技术
众所周知，恒温器组装件是冷却循环单元的主要控制装置，其用于在燃烧期间控制发动机温度。循环于发动机缸体和汽缸盖的冷却剂对发动机缸体和汽缸盖中燃烧所产生的热量进行吸收，而冷却剂将会由于这种吸收而导致温度升高。对于冷却剂的温度，通过对子回路出口(散热器和旁通出口)流动的调节，恒温器组装件能使得冷却剂的温度保持在所需范围内。
实施最佳恒温器机制的重要标准是在所需流动速率下以较低的驱动力要求实现低压降。不同类型的阀结构(例如提升阀、滑动阀和套筒阀)被人们使用以实现此优化目的。
提升阀型恒温器组装件所需的驱动力应至少等于冷却剂在阀板上施加的液压力，该液压力等于冷却剂压力乘以阀喷射面积。为了实现低压降，应当增加阀的喷射面积，这将导致提升阀的阀结构对所需的驱动力的显著增加。所需的驱动力由蜡基驱动器或机电驱动器产生。为了获得高的驱动力，需要体积更大的驱动器，这将导致成本的显著增加以及破坏产品的紧凑性。
另一种明显的类型是滑动阀恒温器组装件，其实际上是一种板形阀，具有允许冷却剂通过的开口窗或孔，并在由主体产生或由其他座结构产生的座上进行滑动运动。尽管这种类型的阀允许了较大的喷射面积，以使得用较低的驱动力实现了较低的压降，但由于复杂的阀结构需求和在高液压负荷下的滑动所引起的磨损问题，所以这并不是一种可靠且经济的解决方案。
套筒阀结构具有压力平衡特征，该压力平衡特征在阀的开合运动期间持续地具有相同的横截面，并且相对于提升阀型结构，允许了在增大阀的尺寸以实现高流动速率下的低压降的同时对驱动力的要求较低。不幸的是，套筒阀的已知结构由于机构的复杂性而具有高成本，且由于期望获得长期的可靠性，因此优选地选用了金属与金属的接触，使得当其关闭时通过阀的泄漏量非常大。
发明内容
在本发明中，套筒阀结构的基本结构是通过使用简单的机械结构来实现的，从而在关闭阀门时实现了零泄漏，该结构提高了可靠性并降低了产品成本，此外还实现了较低的压降和更高的流动速率，同时也增加了通过阀门的流动。
附图说明
下面结合附图来说明本申请。本文描述的附图仅用于所提及实施例的说明性目的。
图1是具有套筒阀结构的恒温器组装件的剖视图，示出了现有技术的已知情况以及散热器出口关闭时的假想流动；
图2是具有套筒阀结构的恒温器组装件的剖视图，示出了现有技术的已知情况以及散热器出口打开时的假想流动；
图3是当散热器出口关闭时，关于具有双流动套筒阀结构和假想流动的恒温器组装件的一个实施例的剖视图；
图4是当散热器出口打开时，关于具有双流动套筒阀结构和假想流动的恒温器组装件的一个实施例的剖视图；
图5是套筒结构的3D视图，其示出了流动窗口；
图6是具有双流动压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件的3D视图；
图7是具有双流动压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件的3D视图；
图8是关于具有双流动压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件的一个实施例的分解视图；
图9是关于具有双流动压力平衡型套筒阀的恒温器组装件的一个实施例的剖视图，其示出了当散热器出口关闭时的旁通输出；
图10是关于具有双流动压力平衡型套筒阀的恒温器组装件的一个实施例的剖视图，其示出了当散热器出口打开时的旁通输出；
图11是当散热器出口关闭时，具有双流动压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件的一个实施例的剖面图；
图12是当散热器出口打开时，具有双流动压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件的一个实施例的剖面图，其示出了内外流动的假想流动曲线；
图13是套筒阀和阀座的分解视图；
图14是上主体的3D视图；
图15是下主体的3D视图；
图16是阀座的3D视图；
图17是阀座的剖视图。
以下是附图标记以及对附图标记的描述：
1具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件
2套筒阀
21上主体
211旁通阀
212内部引导突起
213外部引导突起
214第一密封元件
22下主体
221压力平衡窗
222驱动器引导孔
3阀座
31压力平衡通道
32第二密封元件
4倾斜区域
R散热器出口
B旁通出口
I入口
D主体
W旁通出口窗
P主体的引导突起
T驱动器
S弹簧
G弹簧固定装置
具体实施方式
在一个实施例中，具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其用于冷却内燃机的循环单元，通过阀的附加流动来减少压降并减小打开阀所需的力，至少包括：入口(I)、散热器出口(R)、旁通出口(B)、主体(D)、驱动器(T)、弹簧(S)、弹簧固定装置(G)，其特征在于：
·至少一个套筒阀(2)，其有助于控制从散热器出口(R)通过的流动；
·安装在套筒阀(2)内部的至少一个阀座(3)，该阀座(3)在套筒阀(2)的内部和外部提供与套筒阀(2)接触的双接触面，并控制从散热器出口(R)通过的内流动以及外流动；
·至少一个压力平衡窗(221)，提供进入内部的入口；
·至少一个驱动器引导孔(222)，用于引导驱动器(T)；
·至少一个第二密封元件(32)，用于密封内流动。
在另一实施例中，对于具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其用于冷却内燃机的循环单元，通过阀的附加流动来减少压降并减小打开阀所需的力，至少包括：入口(I)、散热器出口(R)、旁通出口(B)、主体(D)、驱动器(T)、弹簧(S)、弹簧固定装置(G)、其特征在于：
·至少一个套筒阀(2)，包括上主体(21)和下主体(22)；
·安装在套筒阀(2)内部的至少一个阀座(3)，该阀座(3)从套筒阀(2)的内部提供与套筒阀(2)接触的第一接触面，并控制内流动；
·主体(D)的至少一个倾斜区域(4)，该倾斜区域(4)通过收紧从套筒阀(2)的外部提供与套筒阀(2)接触的第二接触面，并控制外流动。
·至少一个上主体(21)，其由旁通阀(211)、内部引导突起(212)、外部引导突起(213)以及第一密封元件(214)组成；
·从上主体(21)外侧突出的至少一个旁通阀(211)，以控制从旁通出口(B)通过的流动；
·从上主体(21)内侧突出的至少三个内部引导突起(212)，用于引导阀座(3)。
·至少一个外部引导突起(213)，用于将套筒阀(2)和阀座(3)正确组装在主体(D)的内部；
·至少一个第一密封元件(214)，用于密封外流动；
·至少一个下主体(22)，其由压力平衡孔(221)和驱动器引导孔(222)组成；
·至少一个压力平衡窗(221)，其设置为空心以允许流动流入并平衡流动的压力；
·至少一个驱动器引导孔(222)，用于引导驱动器(T)；
·至少一个压力平衡通道(31)，其在阀座(3)的内部部分的外径上提供通道，以允许冷却剂在套筒阀(2)发生引导运动的同时得以通过并提供均匀的流动。
·至少一个第二密封元件(32)，用于密封内流动。
具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其用作内燃机冷却***的组装件，该组装件不止允许外流动还允许内流动，从而在较高流动速率下实现较低的压降，并且基本上可以被看作是允许双端口打开的同心双阀结构。通过实施本发明，人们将获得了一种易于使用的、能够防止泄漏的恒温器组装件，且该恒温器组装件在高流动速率下实现了低压降。
驱动器(T)通过引导孔(222)放置在下主体(22)。然后，通过将压力平衡通道(31)定位在驱动器(T)上方，上主体(21)通过内部引导突起(212)对阀座(3)进行引导。上主体(21)和下主体(22)通过焊接组装。此结构及其内部部分通过接合阀座(3)上端的孔和主体的引导突起(P)来组装。然后，再将弹簧(S)放在驱动器(T)的下端，并通过弹簧固定装置(G)固定在主体(D)中。
第二密封元件(32)装配到阀座(3)，以便在散热器出口(R)关闭时提供密封。如图4所示，阀座(3)底侧的中间部分设有空心，可为驱动器(T)提供引导。
当温度升高的情况发生，驱动器(T)将开始抬起其活塞。该提升力开始使套筒阀(2)向下移动，并导致在内侧(套筒阀(2)的内表面与阀座(3)的密封元件接触的地方)以及外侧(阀座(3)的阀座结构与套筒阀(2)的顶端点接触的地方)的端口打开。双端口同时打开可提供压力平衡功能以及实现高流动速率下的低压降。
如果散热器出口(R)关闭，则套筒阀(2)的端点由阀座(3)的阀座结构固定。此时两侧均有冷却剂压力，从而使泄漏受到阻碍，另一方面，第二密封元件(32)为内侧提供了密封性，而外侧则没有密封预防措施。
主体(D)具有散热器出口(R)、入口(G)和旁通出口(B)。
在本发明的另一个实施例中，具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件是由阀座(3)和套筒阀(2)通过结合或紧固方法组成的。
主体(D)为具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件提供了壳体，并且优选地，该壳体由塑料材料制成。除了在底面设有入口(I)以外，主体(D)的底面在安装具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件的位置进行了相应配置。
侧面上至少有一个(优选地为两个)旁通出口窗(W)，当旁通出口(B)打开时，允许冷却剂流过旁通出口(B)。旁通出口(B)成形为软管，优选地由塑料制成，并优选地通过在旁通出口窗(W)侧焊接而组装到主体(D)。旁通出口(B)的端点成形为适于连接软管。散热器出口(R)位于主体(D)的端点，并且还具有从主体(D)突出的软管几何形状。散热器出口(R)的端点也具有允许连接的合适形状。
在主体(2)内部空间的内部具有主体的引导突起(P)，该引导突起从主体(D)的内侧的顶侧穿过内侧而突出。主体的引导突起(P)通过缠绕阀座(3)的内部部分，为具有双动作的压力平衡型套筒阀结构(1)提供了正确安装条件。主体的引导突起(P)的底面上设有孔，该孔的直径略大于驱动器(T)的销的直径，以方便对该驱动器(T)进行引导。
通过组装阀座(3)和套筒阀(2)获得具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)。第二密封元件(32)围绕由弹性体化合物制成的阀座(3)组装。同时，第一密封元件(214)围绕由弹性体化合物制成的套筒阀(2)组装。
套筒阀(2)由上主体(21)和下主体(22)组装而成。该组装件内部提供了供阀座(3)的内部部分和驱动器(T)放置其中的空间。
组装时，不需要额外的紧固手段或紧固件即可将阀座(3)和套筒阀(2)接合，从而实现了易于应用且具有成本效益的解决方案。
阀座(3)的外部部分在主体(D)的内部成形，当散热器输出(R)关闭时，套筒阀(2)和主体(D)接触，这称为倾斜区域(4)。阀座(3)的内部部分组装在套筒阀(32)的内部，并从内表面提供用于套筒阀(2)的阀座。至少有六个压力平衡通道(31)，其形状有助于提供均匀的流动。
套筒阀(2)上主体(21)具有从上主体(21)的外侧突出以控制流过旁通出口(B)的流动的至少一个帘式旁通阀(211)、从上主体(21)的内侧突出的为阀座(3)和流动通道提供引导的至少三个(优选地，四个)内部引导突起(212)、以及至少一个外部引导突出(213)，该外部引导突出(213)为套筒阀(2)和阀座(3)提供了在主体(D)内部的正确组装。
套筒阀(2)下主体(22)具有至少四个压力平衡窗(221)，该压力平衡窗(221)在底面上设有空心以允许流动流入、以及至少一个驱动器引导孔(222)，在底面上设置为空心的该驱动器引导孔(222)的直径略大于驱动器(T)的杆部分的直径。压力平衡窗(221)根据套筒阀(2)的运动轴来控制平行流动。
优选地，上主体(21)和下主体(22)由塑料制成，并且优选地通过焊接彼此组装。将双接触阀座(3)的内部部分和驱动器(T)放置在套筒阀(2)的内部，然后将套筒阀上主体(21)和下主体(22)焊接在一起。因此，具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)得以实现。将该组装件放置在主体(D)中，以使主体的引导突起(P)穿过双接触阀座(3)的内部部分的空心。主体的引导突起(P)的底部设有孔，该孔的内径比驱动器(T)的销的外径稍大。驱动器(T)的销由此孔引导。此后，再放置弹簧(S)，使其环绕驱动器(T)的杆并被弹簧固定装置(G)锁紧。
套筒阀(2)包括上主体(21)和下主体(22)，并控制通过散热器出口(R)和旁通出口(B)的流动。通过套筒阀(2)的向下运动，主体(D)与套筒阀(2)外侧之间的端口以及双接触阀座(3)与套筒阀(2)内侧之间的端口同时被打开。因此，可以提供具有高流动速率的低压降。
对从散热器出口(R)通过的流动进行控制的阀座(3)组装在套筒阀(2)的内部。阀座(3)的另一部分是阀座(3)的内部部分，该内部部分是一个中空的圆柱体，其上方突出、内径大于主体的引导突起(P)、并且外径足够小，可以与套筒阀(2)交缠在一起。
优选地，阀座(3)的内部部分具有六个压力平衡通道(31)，它们能够提供均匀的流动。组装第二密封元件(2)以提供密封。
在一个实施例中，阀座(3)的外部部分在主体(D)的内部成形，并且阀座(3)的内部部分在套筒阀(2)的内部组装。
帘式旁通阀(211)从套筒阀(2)上主体(21)的外侧突出，该旁通阀(211)控制从旁通出口(B)通过的流动。当驱动器的力导致通过散热器出口(R)打开端口时，旁通出口同时被旁通阀(211)关闭。

Claims (17)

1.具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，用于冷却内燃机的循环单元，通过阀的附加流动来减少压降并减小打开阀所需的力，该组装件至少包括：入口(I)、散热器出口(R)、旁通出口(B)、主体(D)、驱动器(T)、弹簧(S)、弹簧固定装置(G)，其特征在于：
·至少一个套筒阀(2)，包括上主体(21)和下主体(22)；
·安装在套筒阀(2)内部的至少一个阀座(3)，所述阀座(3)从套筒阀(2)的内部提供与套筒阀(2)接触的第一接触面，并控制内流动；
·主体(D)的至少一个倾斜区域(4)，所述倾斜区域(4)通过收紧而从套筒阀(2)的外部提供与套筒阀(2)接触的第二接触面，并控制外流动；
·至少一个上主体(21)，其由旁通阀(211)、内部引导突起(212)、外部引导突起(213)以及第一密封元件(214)组成；
·从上主体(21)外侧突出的至少一个旁通阀(211)，以控制从旁通出口(B)通过的流动；
·从上主体(21)内侧突出的至少三个内部引导突起(212)，用于引导阀座(3)；
·至少一个外部引导突起(213)，用于将套筒阀(2)和阀座(3)正确组装在主体(D)的内部；
·至少一个第一密封元件(214)，用于密封外流动；
·至少一个下主体(22)，其由压力平衡孔(221)和驱动器引导孔(222)组成；
·至少一个压力平衡窗(221)，其设置为空心以允许流动流入并平衡流动的压力；
·至少一个驱动器引导孔(222)，用于引导驱动器(T)；
·至少一个压力平衡通道(31)，其在阀座(3)的内部部分的外径上提供通道，以允许冷却剂在套筒阀(2)发生引导运动的同时得以通过并提供均匀的流动；
·至少一个第二密封元件(32)，用于密封内流动。
2.具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，用于冷却内燃机的循环单元，通过阀的附加流动来减少压降并减小打开阀所需的力，该组装件至少包括：入口(I)、散热器出口(R)、旁通出口(B)、主体(D)、驱动器(T)、弹簧(S)、弹簧固定装置(G)，其特征在于：
·至少一个套筒阀(2)，其有助于控制从散热器出口(R)通过的流动；
·安装在套筒阀(2)内部的至少一个阀座(3)，所述阀座(3)在套筒阀(2)的内部和外部提供与套筒阀(2)接触的双接触面，并控制从散热器出口(R)通过的内流动以及外流动；
·至少一个压力平衡窗(221)，提供进入内部的入口；
·至少一个驱动器引导孔(222)，用于引导驱动器(T)；
·至少一个第二密封元件(32)，用于密封内流动。
3.根据权利要求1或2所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其特征在于，套筒阀(2)允许通过打开外侧端口和内侧端口来控制从散热器出口(R)通过的外流动和内流动。
4.根据权利要求1或2所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其特征在于，压力平衡窗(221)根据套筒阀(2)的运动轴来控制平行流动。
5.根据权利要求1或2所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其特征在于，具有四个压力平衡窗(221)。
6.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件，其特征在于，阀座(3)的内部部分具有中空的圆柱形几何形状，以便通过接合主体的引导突起(P)来组装，其为阀座(3)的一部分。
7.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件，其特征在于，上主体(21)和下主体(22)的内部具有供驱动器(T)和阀座(3)放置其中的空间。
8.根据权利要求1或2所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件，其特征在于，在底面上设置为空心的驱动器导孔(222)的直径略大于驱动器(T)的杆部分的直径。
9.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其特征在于，在阀座(3)的内部部分的外径上提供通道的压力平衡通道(31)，允许冷却剂在套筒阀(2)发生引导运动的同时得以通过并提供均匀的流动。
10.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其特征在于，套筒阀(2)和阀座(3)通过打开内侧和外侧的双端口允许外流动和内流动，从而实现较低的压降同时流动速率增加。
11.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件(1)，其特征在于，套筒阀(2)包括通过焊接彼此组装的上主体(21)和下主体(22)。
12.根据权利要求1或2所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件，其特征在于，套筒阀(2)通过在内侧及外侧打开散热器出口(R)和套筒阀(2)之间的端口，控制通过散热器出口(R)的流动。
13.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件，其特征在于，阀座(3)的外部部分在主体(D)的内部成形，并且阀座(3)的内部部分在套筒阀(2)的内部组装。
14.根据权利要求1或2所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其特征在于，阀座(3)具有六个提供流动通道的压力平衡通道(31)。
15.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件(1)，其特征在于，具有四个内部引导突起(212)。
16.根据权利要求1所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件，其特征在于，第一密封元件(214)和第二密封元件(32)均由弹性体化合物制成。
17.根据权利要求1或2所述的具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构(1)的恒温器组装件，其特征在于，旁通阀(211)采用帘式阀的形式。
CN201880031552.5A 2017-04-14 2018-03-06 具有实现双流动的压力平衡型套筒阀结构的恒温器组装件 Pending CN110651105A (zh)

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