CN120100933A - 七通流体阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种七通流体阀(100)，包括：阀壳体(10)，该阀壳体限定出圆柱形的阀腔室(11)，该阀腔室具有底壁(12)和圆柱形的侧壁(13)，其中在所述侧壁中开设有七个端口；和圆柱形的阀芯(20)，其中所述阀芯限定出八个流体通道并且可旋转地布置在该阀腔室内；其中，所述八个流体通道和所述七个端口布置成使得通过旋转所述阀芯(20)，所述七通流体阀能在多个不同的工作模式之间转换，其中在每个所述工作模式中，所述七个端口中的至少三对端口中的每一对端口通过相应的流体通道流体连通，而其余的端口截止；并且，所述多个工作模式包括比例调节模式。

Description

七通流体阀

技术领域

本发明涉及多通流体阀领域，尤其涉及一种具有多种工作模式尤其具有比例调节模式的七通流体阀。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，用于新能源汽车的热管理集成模块的冷却液控制流体阀尤其是多通冷却液流量控制水阀成为新能源汽车的关键部件。

目前，智能型多通冷却液流量控制水阀虽然以柱状阀芯为主，但可实现的功能较单一且无比例调节模式，并且阀芯直径较大，驱动力矩也相对较大。

发明内容

为了克服上述问题，需要提供一种新型的七通流体阀，例如冷却液流量控制水阀，其不仅阀芯尺寸相对较小，并且能通过旋转阀芯实现包括比例调节模式的多个不同的工作模式。

为此，本发明提供一种七通流体阀，包括：阀壳体，该阀壳体限定出圆柱形的阀腔室，该阀腔室具有底壁和圆柱形的侧壁，其中在所述侧壁中开设有七个端口；圆柱形的阀芯，其中所述阀芯限定出八个流体通道并且可旋转地布置在该阀腔室内；其中，所述八个流体通道和所述七个端口布置成使得通过旋转所述阀芯，所述七通流体阀能在多个不同的工作模式之间转换，其中在每个所述工作模式中，所述七个端口中的至少三对端口中的每一对端口通过相应的流体通道流体连通，而其余的端口截止；并且，所述多个工作模式包括比例调节模式。

根据本发明的一个方案，所述七个端口包括从所述阀壳体的顶端朝向底端依次间隔开布置的第一组端口、第二组端口和第三组端口；其中，所述第一组端口包括沿所述侧壁的周向间隔开布置的第一端口、第二端口和第三端口；所述第二组端口包括沿所述侧壁的周向间隔开布置的第四端口、第五端口和第六端口；所述第三组端口包括靠近所述底壁布置的第七端口；其中，所述第一端口和所述第四端口沿所述阀腔室的轴向对准，所述

第二端口、所述第五端口和所述第七端口沿所述阀腔室的轴向对准，以及所述第三端口和所述第六端口沿所述阀腔室的轴向对准。

在本发明的一个方案中，所述阀芯包括第一端和相对的第二端，其中所述阀芯的该第二端靠近所述阀壳体的底端，所述八个流体通道包括靠近该第一端的第一组流体通道、靠近该第二端的第二组流体通道以及在该第一端和该第二端之间延伸的第三组流体通道；所述第一组流体通道包括沿所述阀芯的外周壁周向延伸且彼此间隔开的并在所述阀芯的外周壁处敞开的第一流体通道、第二流体通道和第三流体通道；所述第二组流体通道包括沿所述阀芯的外周壁周向延伸且彼此间隔开的并在所述阀芯的外周壁处敞开的第四流体通道、第五流体通道和第六流体通道；并且所述第三组流体通道包括在所述阀芯的外周壁处敞开的第七流体通道和沿所述阀芯的中心轴线延伸并且在所述第二端的端面处敞开的中心流体通道；其中所述中心流体通道与所述第二流体通道、所述第四流体通道和所述第七端口流体连通，并且所述第一流体通道至所述第七流体通道均位于所述中心流体通道的径向外侧。

根据本发明的一个优选方案，该第二流体通道位于第一流体通道和第三流体通道之间；该第七流体通道位于第四流体通道和第六流体通道之间；并且第五流体通道与第四流体通道相邻。

根据本发明的一个方案，所述多个不同的工作模式包括第一工作模式，其中所述第一工作模式为加注全通模式，其中在该第一工作模式下：第二端口通过第三流体通道与第一端口和第三端口流体连通；第六端口通过第七流体通道与第三端口流体连通；第七端口通过第四流体通道和中心流体通道与第五端口和第六端口流体连通；并且第四端口通过第五流体通道与第五端口流体连通。在该第一工作模式下，将阀芯相对于阀壳体的角度定义为0°。

根据本发明的一个方案，所述多个不同的工作模式还包括第二工作模式，通过将处于第一工作模式的所述阀芯沿顺时针方向旋转13°能使七通流体阀转换到该第二工作模式，在该第二工作模式下：第一端口通过第三流体通道与第二端口流体连通；第六端口通过第七流体通道与第三端口流体连通；第七端口通过第四流体通道和中心流体通道与第五端口流体连通；并且第四端口截止。

根据本发明的一个方案，所述多个不同的工作模式还包括第三工作模式，通过将处于所述第一工作模式的所述阀芯沿顺时针方向旋转163°能使所述七通流体阀转换到该第三工作模式，在该第三工作模式下：第二端口通过第一流体通道与第三端口流体连通；第七端口通过第二流体通道和中心流体通道与第三端口流体连通；第四端口通过第六流体通道与第五端口流体连通；并且所述第一端口截止。

根据本发明的一个方案，所述多个不同的工作模式还包括第四工作模式，通过将处于所述第一工作模式的所述阀芯沿顺时针方向旋转228°能使所述七通流体阀转换到该第四工作模式，在该第四工作模式下，第一端口通过第一流体通道与第二端口流体连通；第七端口通过第二流体通道和中心流体通道与所述第三端口流体连通；第四端口通过第六流体通道与第五端口流体连通；并且所述第六端口截止。

根据本发明的一个优选方案，所述多个不同的工作模式还包括第五工作模式，通过将处于所述第一工作模式的阀芯沿顺时针方向旋转角度α能使七通流体阀转换到第五工作模式，其中228°＞α＞163°，所述第五工作模式为比例调节模式，并且在该比例调节模式中下：所述第二端口通过所述第一流体通道同时与第一端口和第三端口流体连通；第七端口通过第二流体通道和中心流体通道与第三端口流体连通；所述第四端口通过所述第六流体通道与所述第五端口流体连通；并且所述第六端口截止。随着阀芯旋转度数的增加，第二端口和第三端口之间的开度越来越小，而第二端口和第一端口之间的开度越来越大。

根据本发明的一个方案，该七通流体阀还包括布置在阀芯和阀壳体之间的密封件，其中该密封件的横截面为圆弧形，并且该密封件具有与第一组端口和第二组端口对应的六个开口并固定至所述侧壁的设有所述第一组端口和所述第二组端口的一侧。

由于采用了上述技术方案，本发明能够产生以下有益的技术效果中的至少一个：在七通流体阀中，通过合理的流道设计以及角度分配，使阀芯的直径较小，且可实现65°范围的比例调节模式

附图说明

参考附图，通过阅读以下详细描述，将更清楚地了解本发明的进一步的特征和优点：

图1为根据本发明的七通流体阀的一个实施例的立体图；

图2为图1所示的七通流体阀的端口所在一侧的正视图；

图3为图1所示的七通流体阀的分解视图；

图4为根据本发明的阀芯的一个实施例的立体图；

图5为图4所示的阀芯的另一立体图；

图6a和图6b为根据本发明的七通流体阀处于第一工作模式时各端口的通断状态示意图；

图7a和图7b为根据本发明的七通流体阀处于第二工作模式时各端口的通断状态示意图；

图8a和图8b为根据本发明的七通流体阀处于第三工作模式时各端口的通断状态示意图；

图9a和图9b为根据本发明的七通流体阀处于第四工作模式时各端口的通断状态示意图；和

图10a和图10b为根据本发明的七通流体阀处于第五工作模式时各端口的通断状态示意图。

具体实施方式

下面将参照附图并通过实施例，来描述根据本发明实现的多通流体阀，具体是七通流体阀，例如七通比例调节阀。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。

图1示出了根据本发明的七通流体阀100，具体来说七通比例调节阀，例如冷却液流量控制水阀的一个实施例的立体图。图2为图1所示的七通流体阀100的分解视图。从图中可以看出，该七通流体阀100包括阀壳体10、阀芯20和密封件30。阀壳体10具有第一壳体端101(称为底端)和相对的第二壳体端(称为顶端)，并限定出圆柱形的阀腔室11，该阀腔室具有底壁和从该底壁延伸出的圆柱形的侧壁12，其中在所述侧壁中开设有七个端口；并且该第一壳体端为封闭端，限定出所述阀腔室11的底壁，第二壳体端完全敞开，以将阀芯20可旋转地接纳在阀腔室11内。优选地，阀壳体10从阀壳体的侧壁延伸出的并与其相切的安装部40，所述七个端口延伸到所述安装部40的安装端面。

图3示意性地示出了侧壁12中的七个端口的布局，这七个端口与其在安装部的安装端面中的开口的布局基本对应，在这里以相同的标号示出。在如图所示的实施例中，七个端口包括从阀壳体的底端朝向顶端依次间隔开布置的第一组端口a、第二组端口b和第三组端口c。第一组端口a包括沿所述侧壁的周向间隔开布置的第一端口1、第二端口2和第三端口3，也就是说，该第一组端口位于同一平面内(也可以说位于同一高度上)；第二组端口b包括沿侧壁12的周向间隔开布置的第四端口4、第五端口5和第六端口6，该第二组端口也位于同一平面内(也可以说位于同一高度上)；第三组端口c包括靠近底壁(未示出)布置的第七端口7；第一端口1和第四端口4沿阀腔室的轴向对准，第二端口2、第五端口5和第七端口7沿阀腔室的轴向对准，以及第三端口3和第六端口6沿阀腔室的轴向对准。

在一个优选实施例中，密封件30构造为横截面为圆弧形的拱形片状结构，并且该密封件设有与阀壳体10中的第一组端口和第二组端口相对应的六个开口。在这里，“对应”是指密封件中的六个开口的布局和形状与阀壳体中的第一组端口和第二组端口的布局和形状完全相同。密封件30固定安装至阀壳体的设有所述第一组端口和所述第二组端口的并且面向阀芯20的一侧，即密封件30布置在阀芯20和阀壳体10之间。例如，密封件30可以为PTFE/EPDM复合垫片的形式，采用高级EPDM三元乙丙橡胶主体，其不仅在高温及低温下都能保持良好的弹性性能，同时还具有非常好的耐化学性能耐腐蚀性。

图4和图5示出了根据本发明的阀芯20的一个优选实施例。从图中可以看出，阀芯20为圆柱形，所述阀芯20具有第一端21和相对的第二端22，以及延伸超出该第一端21的中心转轴23。在装配状态下，阀芯20的第二端22靠近阀壳体的底端101，并且与阀壳体20的底壁之间有一定的间隙。有利的是，阀芯20形成有八个流体通道，所述八个流体通道包括靠近第一端21的第一组流体通道、靠近第二端22的第二组流体通道以及在该第一端21和该第二端22之间延伸的第三组流体通道。这些流体通道由所述阀芯中形成的轴向延伸的多个轴向分隔部和径向延伸的多个径向分隔部限定出，其中所述多个轴向分隔部平行于所述中心转轴23，所述多个径向分隔部垂直于所述中心转轴23。

参见图4和图5并结合图6a和图6b，第一组流体通道包括沿阀芯20的外周壁周向延伸的第一流体通道1’、第二流体通道2’和第三流体通道3’，这三个流体通道彼此间隔开并在阀芯20的外周壁处敞开。从图中可以看出，第一流体通道和第三流体通道的形状和尺寸基本相同并且位于所述第二流体通道2’的两侧并关于该第二流体通道基本对称。在这里，第一组流体通道中的各流体通道也可以认为是位于同一层级(高度)中。第二组流体通道包括沿阀芯20的外周壁周向延伸的第四流体通道4’、第五流体通道5’和第六流体通道6’，这三个流体通道彼此间隔开并在阀芯20的外周壁处敞开。从图中可以看出，第六流体通道的形状和尺寸与第一流体通道和第三流体通道的形状和尺寸基本相同。相应地，第二组流体通道中的各流体通道也可以认为是位于同一层级(高度)中。

在该实施例中，第三组流体通道包括在阀芯的外周壁处敞开的第七流体通道7’和沿所述阀芯的中心轴线延伸并且在第二端的端面处敞开的中心流体通道8’。从图中可以看出，第七流体通道7’从第一组流体通道所在层级延伸至第二组流体通道所在层级(尤其参见图4)；中心流体通道8’与第二流体通道2’、第四流体通道4’和第七端口7流体连通，并且第一流体通道至所述第七流体通道均位于中心流体通道8’的径向外侧。第四流体通道4’位于第五流体通道5’和第七流体通道7’之间，而第七流体通道7’位于第四流体通道4’和第六流体通道6’之间。例如第四流体通道的横截面可以大致呈扇环形。应当理解，第一组流体通道的延伸尺寸与相应的第一组端口的尺寸相关联，而第二组流体通道的延伸尺寸与相应的第二组端口的尺寸相关联。而每个端口的尺寸取决于具体的流量需求。

在本发明中，通过八个流体通道在阀芯20中的布局以及七个端口在阀壳体10中的布局的配合，当在阀腔室中转动阀芯20时，七通流体阀100能在多个不同的工作模式(位置)之间有规律地转换。

图6a和图6b示出了七通流体阀100的第一工作模式，该第一工作模式为加注全通模式，该加注全通模式可以应用在整车下线前，对整车加注冷却液，让整个热管理系统全部充满冷却液。图6a为七通流体阀100沿第一组端口a所在平面剖切的视图，从图中可以看出，第一组流体通道与第一组端口a对准；图6b为七通流体阀100沿第二组端口b所在平面剖切的视图，从图中可以看出，第二组流体通道与第二组端口b对准。在该第一工作模式下，阀芯20的旋转角度设定为0°，第二端口2通过第三流体通道3’与第一端口1和第三端口3流体连通，第六端口6通过第七流体通道7’与第三端口3流体连通；第七端口7通过中心流体通道8’和第四流体通道4’与第五端口5和第六端口6流体连通；并且第四端口4通过第五流体通道5’与第五端口5流体连通。

图7a和图7b示出了七通流体阀100的第二工作模式，其中阀芯20的旋转角度为13°，即将处于第一工作模式的阀芯20沿顺时针方向旋转13°将七通流体阀转换到第二工作模式。在该第二工作模式下，第一端口1通过第三流体通道3’与第二端口2流体连通；第六端口6通过所述第七流体通道7’与所述第三端口3流体连通；第七端口7通过中心流体通道8’和第四流体通道4’与第五端口5流体连通；并且第四端口4截止。

图8a和图8b示出了七通流体阀100的第三工作模式，即将处于第一工作模式的阀芯20沿顺时针方向旋转163°将七通流体阀转换到第三工作模式。在该第三工作模式下，第二端口2通过第一流体通道1’与第三端口3流体连通；第七端口7通过中心流体通道8’和第二流体通道2’与所述第三端口3流体连通；第四端口4通过第六流体通道6’与第五端口5流体连通；第一端口1截止。

图9a和图9b示出了七通流体阀100的第四工作模式，即将处于第一工作模式的阀芯20沿顺时针方向旋转228°将七通流体阀转换到第四工作模式。在该第四工作模式下，第一端口1通过第一流体通道1’与第二端口2流体连通；第七端口7通过中心流体通道8’和第二流体通道2’与第三端口3流体连通；第四端口4通过第六流体通道6’与第五端口5流体连通；并且所述第六端口6截止。

图10a和图10b示出了七通流体阀100的第五工作模式，即将处于第一工作模式的阀芯20沿顺时针方向旋转角度α将七通流体阀转换到第五工作模式，其中228°＞α＞163°，所述第五工作模式为比例调节模式。在该第五工作模式下，第二端口2通过第一流体通道1’与第一端口1和第三端口3流体连通；第七端口7通过中心流体通道8’和第二流体通道2’与第三端口3流体连通；第四端口4通过第六流体通道6’与第五端口5流体连通；并且所述第六端口6截止。在该比例调节模式下，随着阀芯旋转度数的增加，第二端口2的进水开口面积保持不变，而第三端口3的开度越来越小，而第一端口1的开度越来越大。具体来说，当阀芯20沿顺时针方向旋转163°时，第二端口2仅与第三端口3流体连通，而不与第一端口1流体连通，随着阀芯旋转度数的增加，使得第二端口2通往第三端口3的冷却液流量越来越少，而第二端口2流向第一端口1的冷却液流量越来越多，直到阀芯旋转228°时，第二端口2仅与第一端口1流体连通，而不再与第三端口3流体连通。在228°＞α＞163°的情况下，随着阀芯旋转角度α的度数的增加，第七端口7与第三端口3，第四端口4与第五端口5始终保持连通。

应当理解，七通流体阀100的多种工作模式还可以包括将阀芯旋转到不同于上述旋转角度的其它合适角度的其它工作模式，而不局限于上面给出的五种工作模式。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种组合、变更与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种七通流体阀(100)，包括：

阀壳体(10)，该阀壳体限定出圆柱形的阀腔室(11)，该阀腔室具有底壁和圆柱形的侧壁(13)，其中在所述侧壁中开设有七个端口；

圆柱形的阀芯(20)，其中所述阀芯限定出八个流体通道并且可旋转地布置在该阀腔室内；

其中，所述八个流体通道和所述七个端口布置成使得通过旋转所述阀芯(20)，所述七通流体阀能在多个不同的工作模式之间转换，其中在每个所述工作模式中，所述七个端口中的至少三对端口中的每一对端口通过相应的流体通道流体连通，而其余的端口截止；并且，所述多个工作模式包括比例调节模式。

2.根据权利要求1所述的七通流体阀(100)，其中，

所述七个端口包括从所述阀壳体的底端朝向顶端依次间隔开布置的第一组端口(a)、第二组端口(b)和第三组端口(c)；

其中，所述第一组端口(a)包括沿所述侧壁的周向间隔开布置的第一端口(1)、第二端口(2)和第三端口(3)；所述第二组端口(b)包括沿所述侧壁的周向间隔开布置的第四端口(4)、第五端口(5)和第六端口(6)；并且所述第三组端口(c)包括靠近所述底壁(12)布置的第七端口(7)；

其中，所述第一端口和所述第四端口沿所述阀腔室的轴向对准，所述第二端口、所述第五端口和所述第七端口沿所述阀腔室的轴向对准，以及所述第三端口和所述第六端口沿所述阀腔室的轴向对准。

3.根据权利要求2所述的七通流体阀(100)，其中，

所述阀芯(20)包括第一端(21)和相对的第二端(22)，其中所述阀芯的该第二端(22)靠近所述阀壳体的底端，所述八个流体通道包括靠近该第一端(21)的第一组流体通道、靠近该第二端(22)的第二组流体通道以及在该第一端和该第二端之间延伸的第三组流体通道；

所述第一组流体通道包括沿所述阀芯(20)的外周壁周向延伸且彼此间隔开的并在所述阀芯的外周壁处敞开的第一流体通道(1’)、第二流体通道(2’)和第三流体通道(3’)；

所述第二组流体通道包括沿所述阀芯的外周壁周向延伸且彼此间隔开的并在所述阀芯的外周壁处敞开的第四流体通道(4’)、第五流体通道(5’)和第六流体通道(6’)；并且

所述第三组流体通道包括在所述阀芯的外周壁处敞开的第七流体通道(7’)和沿所述阀芯的中心轴线延伸并且在所述第二端的端面处敞开的中心流体通道(8’)；

其中所述中心流体通道(8’)与所述第二流体通道(2’)、所述第四流体通道(4’)和所述第七端口(7)流体连通，并且所述第一流体通道至所述第七流体通道均位于所述中心流体通道(8’)的径向外侧。

4.根据权利要求3所述的七通流体阀(100)，其中，所述第二流体通道(2’)位于所述第一流体通道(1’)和所述第三流体通道(3’)之间；所述第七流体通道(7’)位于所述第四流体通道(4’)和所述第六流体通道(6’)；所述第五流体通道(5’)与所述第四流体通道(4’)相邻。

5.根据权利要求3或4所述的七通流体阀(100)，其中，

所述多个不同的工作模式包括第一工作模式，其中所述第一工作模式为加注全通模式，其中在该第一工作模式下：

所述第二端口(2)通过所述第三流体通道(3’)与所述第一端口(1)和所述第三端口(3)流体连通；

所述第六端口(6)通过所述第七流体通道(7’)与所述第三端口(3)流体连通；

所述第七端口(7)通过所述第四流体通道(4’)和所述中心流体通道(8’)与所述第五端口(5)和所述第六端口(6)流体连通；并且

所述第四端口(4)通过所述第五流体通道(5’)与所述第五端口(5)流体连通。

6.根据权利要求5所述的七通流体阀(100)，其中，

所述多个不同的工作模式还包括第二工作模式，通过将处于所述第一工作模式的所述阀芯(20)沿顺时针方向旋转13度能使所述七通流体阀转换到该第二工作模式，在该第二工作模式下：

所述第一端口(1)通过所述第三流体通道(3’)与所述第二端口(2)流体连通；

所述第六端口(6)通过所述第七流体通道(7’)与所述第三端口(3)流体连通；

所述第七端口(7)通过所述第四流体通道(4’)和所述中心流体通道(8’)与所述第五端口(5)流体连通；并且

所述第四端口(4)截止。

7.根据权利要求6所述的七通流体阀(100)，其中，

所述多个不同的工作模式还包括第三工作模式，通过将处于所述第一工作模式的所述阀芯(20)沿顺时针方向旋转163度能使所述七通流体阀转换到该第三工作模式，在该第三工作模式下：

所述第二端口(2)通过所述第一流体通道(1’)与所述第三端口(3)流体连通；

所述第七端口(7)通过所述第二流体通道(2’)和所述中心流体通道(8’)与所述第三端口(3)流体连通；

所述第四端口(4)通过所述第六流体通道(6’)与所述第五端口(5)流体连通；并且

所述第一端口(1)截止。

8.根据权利要求7所述的七通流体阀(100)，其中，

所述多个不同的工作模式还包括第四工作模式，通过将处于所述第一工作模式的所述阀芯(20)沿顺时针方向旋转228度能使所述七通流体阀转换到该第四工作模式，在该第四工作模式下，

所述第一端口(1)通过所述第一流体通道(1’)与所述第二端口(2)流体连通；

所述第七端口(7)通过所述第二流体通道(2’)和所述中心流体通道(8’)与所述第三端口(3)流体连通；

所述第四端口(4)通过所述第六流体通道(6’)与所述第五端口(5)流体连通；并且

所述第六端口(6)截止。

9.根据权利要求8所述的七通流体阀(100)，其中，

所述多个不同的工作模式还包括第五工作模式，通过将处于所述第一工作模式的所述阀芯(20)沿顺时针方向旋转角度α能使所述七通流体阀转换到该第五工作模式，其中228°＞α＞163°，所述第五工作模式为比例调节模式，并且在该第五工作模式下：

所述第二端口通过所述第一流体通道与所述第一端口和所述第二端口流体连通；

所述第七端口(7)通过所述第二流体通道(2’)和所述中心流体通道(8’)与所述第三端口(3)流体连通；

所述第四端口(4)通过所述第六流体通道(6’)与所述第五端口(5)流体连通；并且

所述第六端口(6)截止。

10.根据权利要求2至4中任一项所述的七通流体阀(100)，其中，

所述七通流体阀还包括布置在所述阀芯(20)和所述阀壳体(10)之间的密封件(30)，其中该密封件的横截面为圆弧形，并且该密封件具有与所述第一组端口(a)和所述第二组端口(b)对应的六个开口并固定至该阀壳体的所述侧壁的设有所述第一组端口和所述第二组端口的一侧。