CN101668972B - 阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括阀体和插塞的阀。阀体具有：一对口和管形结构，该管形结构具有侧壁和开口端，并在内部限定了与一个口流体连通的第一子腔室。所述壁具有开口。阀体还限定了与另一口流体连通的第二子腔室，该第二子腔室围绕侧壁延伸，并超过端部，以便与端部和开口连通。插塞具有开口，并安装在管形结构上，在第一位置和第二位置之间伸缩运动。在第二位置，插塞布置成至少部分地在第二子腔室中，且阀限定了：在所述口之间的第一流动通路，该第一流动通路经过壁开口；以及在所述流动口之间的第二流动通路，该第二流动通路通过插塞开口经过管形结构的开口端。在第一位置，插塞和管形结构限制经过第一和第二流动通路的流体流。

Description

阀

技术领域

本发明通常涉及一种用于控制流体流动的阀。

背景技术

在汽车发动机或燃料电池组中，流体或冷却剂通常用于将多余热量从发动机传送至散热器。通常，这种冷却剂通过泵而连续流过发动机/电池组，直到它的温度超过预定水平，这时，一部分流体流的路线为通过散热器。流体流被连续进行调节，以便试图使发动机/电池组的温度保持在合适范围。在内燃机中，这通常通过阀来进行，该阀由浸没在流体流中的蜡马达(wax motor)来驱动。

在一种已知的现有技术的流体回路中，散热器和闭合阀在冷却剂回路中串联连接，且旁通回路跨过散热器和关闭阀并联连接。阀构造成当该阀关闭时阻止冷却剂流过散热器。当阀关闭时，冷却剂通过旁通回路继续在发动机中循环。与这种构造相关联的缺点是旁通流动通路一直保持打开，这样，较大部分的冷却剂流总是绕过散热器，即使当要求最大冷却时。

各种阀形成现有技术的部分。

为了避免与永久性旁通流动相关联的问题，这些阀提供了在换热流体回路(该换热流体回路经过散热器)和非换热流体回路(该非换热流体回路短路或绕过散热器)之间的选择。在传统的内燃机车辆中，旁通环路通常是加热器芯回路，它在技术上也是换热流体回路，因此总是有冷却剂流过加热器芯。选择向客舱供热或不供热通过对导通空气流过或环绕加热器芯进行人工或真空操作阀控制来实现。

不过，已知的阀相对昂贵、相对不结实或者流动特征相对较差。

发明内容

一种用于流体的阀形成本发明的一个方面。该阀包括阀体和插塞。该阀体具体有：一对间隔开的流动口；内部腔室；内部壁，该内部壁至少部分地把内部腔室分成第一子腔室和第二子腔室，所述流动口中的一个通向该第一子腔室，所述流动口中的另一个通向该第二子腔室，所述内部壁具有贯穿其的壁开口，该壁开口引导在第一子腔室和第二子腔室之间；内部开口，设置用于第一子腔室和第二子腔室之间的连通；以及又一流动口，该又一流动口沿轴线与内部开口间隔开。插塞具有在其内的插塞开口，并可在内部腔室中在第一位置和第二位置之间在轴向上运动。在第二位置，插塞密封该又一流动口，且该阀限定：在间隔开的流动口之间的第一流动通路，该第一流动通路经过壁开口；以及在间隔开的流动口之间的第二流动通路，该第二流动通路经过内部开口和插塞开口。在第一位置，内部壁密封插塞开口，插塞密封内部开口和壁开口，由此至少基本使第一子腔室与第二子腔室隔离，并引导流体流经过又一流动通路，用于使得所述流体在所述流动口中的另一个和该又一流动口之间通过阀体。

根据本发明的另一方面，第一流动通路和第二流动通路可以共同限定主流动通路，且该主流动通路和所述又一流动通路可以在它们的各自长度上基本没有收缩。

用于流体的阀形成本发明的又一方面。该阀包括阀体和插塞。该阀体具有一对间隔开的流动口，并包括管形结构。该管形结构具有侧壁和开口端，并在内部限定有与所述流动口中的一个流体连通的第一子腔室。所述壁具有贯穿其的壁开口。阀体还限定了与所述流动口中的另一个流体连通的第二子腔室，该第二子腔室围绕侧壁延伸，并且延伸超过开口端，以便进一步与开口端和壁开口流体连通。插塞具有插塞开口，并安装在管形结构上，用于在第一位置和第二位置之间伸缩运动。在第二位置，插塞布置成至少部分地在第二子腔室中，且所述阀限定了：在流动口之间的第一流动通路，该第一流动通路经过壁开口；以及在流动口之间的第二流动通路，该第二流动通路经过管形结构的开口端和插塞开口。在第一位置，插塞和管形结构相互作用，以便限制经过第一流动通路和第二流动通路的流体流。

本发明能够提供相对较低成本的、相对结实的阀，该阀具有相对良好的流动特征。通过参考附图阅读下面的说明和附属权利要求，将更清楚本发明的其它优点、特性和特征、结构的相关元件的操作方法和功能、以及部件的组合和制造的经济性，下面简要介绍附图。

附图说明

图1是本发明一个实施例的阀的透视图；

图2是图1的结构的分解透视图；

图3是图2的包围区域3的视图；

图4是图3的结构的俯视图；

图5是沿图4的线5-5的剖视图；

图6是图2的包围区域6的放大图；

图7是图6的结构从另一方位看时的透视图；

图8是图6的结构的侧视图；

图9是图2的包围区域9的放大图；

图10是图9的结构从另一方位看时的透视图；

图11是图9的结构从另一方位看时的透视图；

图12是图9的结构从另一方位看时的透视图；

图13A是图1的阀的、与图5类似的视图，显示了蜡马达处于完全退回结构，且阀处于它的旁通结构；

图13B是类似于图13A的视图，显示了蜡马达处于部分地伸出结构，且阀处于它的流过结构；

图13C是类似于图13B的视图，显示了蜡马达处于完全伸出结构，且发处于它的流过结构；

图14是与图1的阀类似的阀在用于发动机单元铸件中时的示意图；

图15是与图1的阀类似的阀在用于散热器中时的示意图；

图16是本发明第二实施例的阀的、类似于图13A的视图；

图17是本发明第三实施例的阀的、类似于图13A的视图；

图18是本发明第四实施例的阀的、类似于图13A的视图；

图19是本发明第五实施例的阀的、类似于图13A的视图；

图20是图1的阀的假想图，显示了黑线(blacklined)容积，该黑线容积表示流动口直接对齐的程度；

图21是本发明第六实施例的阀的、类似于图19的视图；

图22是本发明第七实施例的阀的、类似于图19的视图；

图23是本发明第七实施例的盒结构的透视图；

图24是图23的结构的剖视图；

图25是本发明实施例的阀在第一示例用途中的示意图；

图26是第二示例用途的、类似于图25的视图；

图27是如图23、24中所示的、图11的结构的可选实施例的透视图；

图28是如图23、24中所示的、图6的结构的可选实施例在用于图27的结构时的侧视图；

图29是图6的结构的又一可选实施例的透视图；以及

图30是图6的结构的又一可选实施例的透视图。

具体实施方式

总体参考图1-13C，图中显示了本发明的第一实施例，即用于流体例如发动机冷却剂的阀，它总体由参考标号20表示。参考图2，阀20包括壳体22和阀盒24。该壳体22为铝的，并包括中心部分26，该中心部分26限定了开口接收器和三个插口28、30、32，这三个插口28、30、32以T形结构从该中心部分26上延伸，各插口通入开口接收器中。其中的两个插口28、30基本彼此平行且相对。第三插口32横向于其它插口延伸。接收器的内表面34具有环绕其延伸的周边槽36。阀盒24包括铝插入件38、铝插塞40、促动器42和橡胶O形环44。插入件38具有接收O形环44的周边槽48，并且可以装配至接收器26中和通过中间装配在槽36中的弹簧夹50而固定就位，如图13A中所示。这样固定后，O形环44与插入件38和接收器26的内表面34中的每个密封地啮合，以使得插入件38和壳体22相互密封，这样，插入件38、O形环44和壳体22一起限定阀体。

参考图13A，阀体具有一对流动口52、54、内部表面56、轴线X-X、内部壁58、又一口60、第一阀座62和第二阀座64。流动口52、54相互间隔开、基本彼此相对和基本彼此对齐，并通过平行插口28、30而相互连通。各流动口52、54定向成基本横向于轴线X-X。在该公开内容和附属权利要求中，流动口52、54的“基本对齐”的意思是当人们平行于流动口的相应流动方向而横跨阀体投影流动口时，投影将在很大程度上交叉，如图20所示，其中，阀以假想线表示，交叉容积由黑线容积表示。

内部表面56限定了阀体的内部腔室66，该内部腔室66布置在流动口52、54之间并与它们连通。轴线X-X与第三插口32对齐，并定向成横向于流过方向Y-Y，流动口52、54基本与该流动方向Y-Y对齐。内部壁58是绕轴线X-X定中心的大致半圆柱形结构，它在轴向上部分地跨过内部腔室66延伸，并与内部表面56组合限定内部开口68，且它具有贯穿其的壁开口70。壁开口70与流动口52相对且对齐，即壁开口70和流动口52相互对准。流动口54和壁开口70对齐，即当人们平行于流动口的流动方向(未示出)投影流动口54时，投影将在很大程度上与壁开口70交叉。概念上，内部壁58与阀体的部分组合限定了管形结构，在该管形结构中，内部开口68限定了开口端，且内部壁58限定了该管形结构的侧壁。

内部开口68提供了在内部腔室66的第一子腔室72(一个流动口52通向该第一子腔室72)和内部腔室66的第二子腔室74(另一个流动口54通向该第二子腔室74)之间的连通。第二子腔室74部分地环绕侧壁延伸，并超过前述管形结构的开口端。在侧壁58中的壁开口70也引导在第一子腔室72和第二子腔室74之间。内部壁58和它的壁开口70各自限定了大约180°的角度。又一口60提供了在第二子腔室74和第三插口32之间的连通。第一阀座62环绕该又一口60，并由阀的内部表面56限定。第二阀座62环绕内部开口68，并与第一阀座62在轴向上间隔开，且由内部表面56和内部壁58的端部限定。

如图6-8中最好地所示，插塞40具有圆形基座部分76和从该基座部分76延伸的半圆柱形侧壁部分78。侧壁部分78具有在其内的平分插塞开口80，且侧部部分78和插塞开口80中的每个限定大约180°的角度。在图13A中，插塞40显示为处于在内部腔室66中的第一位置。这样定位时，基座部分76和侧部部分78都绕轴线X-X定中心，这样，侧部部分78与内部壁58同心，内部壁58叠套在插塞40内，基座部分76置于第二阀座64上，内部壁58覆盖在插塞开口80上，侧部部分78覆盖在壁开口70上，以便使内部腔室66的第一子腔室72与第二子腔室74至少基本隔离。这限定了阀20的弓形(或旁通，当阀用作旁通阀时)流动结构，在该流动结构中，阀20限定了穿过阀体在插口30、32之间通过流动口54和又一口60的又一流动通路B-B。

促动器42用于使插塞40在内部腔室中在图13A所示的第一位置和图13B所示的第二位置之间轴向运动。在插塞40的第二位置，基座部分76设置于第一阀座62上，以便至少基本阻塞该又一口60。这限定了阀20的流过结构，在该流过结构中，阀20限定了穿过阀体在插口28、30之间通过流动口52、54的主流动通路F-F。在这种结构中，可以知道，插塞40的侧部部分78和内部壁58布置成一个在另一个后面，以便使得流体可以流过的面积最大。主流动通路是分离流动结构，具有在口52、54之间通过壁开口70的第一流动通路和在口52、54之间通过管形结构的开口端(即内部开口68和插塞开口80)的第二流动通路。在插塞40的该位置，插塞开口80和流动口54对齐。

参考图2、6-8和13B，所示促动器42包括蜡马达82、截头锥形不锈钢返回弹簧84、圆柱形不锈钢过载弹簧86和铝的管形套筒88。套筒88具有环绕各端延伸的环形凸缘90、92，并延伸穿过圆形基座部分76中的开口98。凸缘90、92使得套筒88能够由圆形基座部分76捕获。蜡马达82为普通类型，它包括壳体91，该壳体91具有扩大的头部89，轴93从该头部89凸出，该轴93响应包含在壳体91中的蜡状材料(未示出)的热感应膨胀而运动。马达82装配在套筒88中，C形夹194固定在其上，这样，扩大头部89和C形夹194在它们之间捕获套筒88。轴93从蜡马达82凸出到形成于插入件38中的凹窝或凹口94内。返回弹簧84在套筒凸缘92(该套筒凸缘92由C形夹194捕获)和旁通口60之间延伸。过载弹簧86环绕套筒88装配，并且在套筒凸缘90(该套筒凸缘90由扩大头部89捕获)和插塞40的基座部分76之间延伸。

工作时，当蜡马达82中的蜡的温度低于蜡促动器的设定点时，蜡状材料的容积相对较低，这样，轴93可以基本装配在壳体91中。由返回弹簧84提供的偏压保证轴93位于壳体91内，足以使得凸缘92能够使插塞40的基座部分76保持抵靠在第二阀座64上，如图13A中所示。这对应于蜡马达82的完全退回结构。

当马达82中的蜡状材料的温度达到或超过促动器的设定点温度时，蜡状材料膨胀。这使得轴93从壳体91部分地推出。当轴93不能穿过凹窝94延伸时，轴93从壳体91的延伸通过壳体91和套筒88(壳体91由该套筒88机械捕获)远离凹窝94的运动来调节。首先，当壳体91远离凹窝94运动时，由过载弹簧86提供的偏压使得基座部分76在该运动过程中保持啮合抵靠凸缘92，这样，壳体91的运动对应于插塞40的运动。在该运动过程中，插塞40将最终到达第二位置，如图13B中所示。这对应于蜡马达82的部分伸出结构。在该点处，插塞40的基座部分76设置抵靠在第一阀座62上，且不能进一步运动；当蜡状材料需要进一步的膨胀容积时，这将通过套筒88穿过基座部分76中的开口98的运动来调节，如图13C中所示。这对应于蜡马达82的完全伸出结构。本领域普通技术人员应当知道，该结构是有利的，因为在任何给定的蜡马达或在蜡马达的制造批次中轴的延伸可以变化。通过提供过载弹簧结构，阀的设计者可以保证阀响应温度变化在第一和第二位置之间可预计地运动，并且还可以避免阀中的不合适应力，当不能够进行用于过度延伸的调节时，可能产生该不合适应力。

当蜡马达82中的蜡状材料的温度降低至低于设定点时，圆锥形返回弹簧84将驱动壳体91返回到轴93之上。由过载弹簧86提供的偏压将保持基座部分76设置抵靠在第一阀座62上，直到套筒88的凸缘92与基座部分76啮合时。圆锥形弹簧84超过该点的膨胀将导致套筒88和插塞40一起运动，在该运动过程中，内部壁58套入插塞40中。最终，插塞40返回第一位置，且通过基座部分76与第二阀座64的啮合而阻止进一步的运动。

在一种用途中，图1的阀用作旁通阀，并部署在汽车冷却回路中。在该用途(未示出)中，插口30接收软管(未示出)，来自发动机的冷却剂通过该软管被接收，插口28通过软管与散热器进口(未示出)连接，且又一插口32与将冷却剂输送给发动机的软管连接。当冷却剂的温度低于蜡促动器的设定点(其中，冷却剂并没有充分加热至需要发散热量)时，蜡马达保持在完全退回位置，插塞布置在第一位置，且阀布置在旁通结构，这样，大部分冷却剂沿着通路B-B返回发动机。这样，在这样使用时，口54是进口孔，口52、60是出口孔。在旁通结构中，泄漏通路存在于在插塞40的基座部分76和第二阀座64之间的密封中、在内部部分58和侧部部分78之间的连接中、在套筒88和基座部分76中的开口98之间的连接中、以及在壳体91和套筒88之间的连接中。因此，蜡马达82并不整个与流体流隔离，以便当流体流温度超过蜡的设定点时容易进行驱动。当这样进行时，插塞40运动至第二位置，阀采取流过结构，这样，大部分冷却剂在返回发动机之前沿流动通路F-F经过散热器。还有，在该结构中，泄漏通路将存在于在插塞40的基座部分76和第一阀座64之间的密封中、在内部壁58和侧部部分78之间的连接中、在套筒88和基座部分76中的开口98之间的连接中、以及在壳体91和套筒88之间的连接中。

在图14中示意性地显示了类似用途。这里，阀20′(类似于图1的阀，但是没有插口)装配在发动机单元铸件99中，流动口形成从发动机到散热器的冷却剂回路(未示出)的一部分，旁通口联结到绕过散热器且返回到发动机的回路(未示出)上。该阀20′的操作在功能上与阀20相同，且它的使用如前所述，因此这里不再介绍。

在图15中示意性地显示了图14的阀20′的进一步的用途，这里，阀20′装配在散热器101中，流动口形成换热回路103的一部分，冷却剂在返回发动机之前被使得通过该换热回路而横过换热器101并发散热量，旁通口形成回路105的一部分，该回路105在其返回发动机时绕过散热器的换热部分。还有，该阀20′的操作在功能上与阀20相同，且它的使用如前所述，因此这里不再介绍。

应当知道，在所述的各阀和使用中，发现有盒24，该盒24包含阀的所有运动部件，以有利地使系统很容易地装配，或者根据需要进行拆卸和更换。还发现本发明的阀在使用时具有相对较低的压力损失，这在汽车领域中很有利，因为它能够使用相对更小或更轻的泵，相应节省汽车成本和重量，并相应提高发动机效率。

并不是在理论上进行界定，可以认为，本发明的阀的有利的流动特征来源于阀的形状和它的部件。在这方面值得注意的是，主流动通路基本平行于通向阀和离开阀的流体流。而且，主流动通路和又一流动通路中的每个在它们的各自长度上没有显著的收缩，这尤其是由于在阀的弓形或旁通结构中流体流横过的第二子腔室74的相对较大容积，以及在阀的流过结构中流体流横过的开口70、80的相对较大面积(尺寸类似于流动口和又一口52、54、60中的每个的面积)。另外应当注意内部腔室的第二子腔室74的形状，具体地说，它的上部部分具有C形或弓形截面，这使得流体流从流动口54进入以展开，在经过基座部分76的下面和通过口60离开之前环绕侧壁78/内部壁58。

图16-18中显示了阀的各种其它实施例。这些阀在功能上类似于图1-13C的阀，但是图1-13C的阀利用蜡马达来在第一和第二位置之间驱动插塞，这些阀利用其它形式的促动器来实现该相同功能。图16显示了阀20″，其中，插塞40具有从其上轴向延伸的螺纹柱100，该螺纹柱100被与马达104连接的内螺纹驱动轴102接收。马达104可以使驱动轴102旋转，该驱动轴102绕螺纹柱100旋转，以导致柱100的轴向运动，并因此使得插塞40在第一和第二位置之间运动。图17显示了阀20′″，其中，齿条106从插塞40上延伸，小齿轮108与齿条106啮合，马达110与小齿轮108驱动连接。这里，马达110使小齿轮108旋转，该小齿轮108轴向驱动齿条106，以使得插塞40在第一和第二位置之间运动。图18显示了又一阀20″″，其中，凸轮从动器112与插塞40连接，凸轮114与该凸轮从动器啮合，步进马达116与凸轮114连接。这里，步进马达116使得凸轮114旋转，以与凸轮从动器112啮合，并在第一和第二位置之间轴向驱动插塞。在各种情况下，可以使用某些形式的外部传感器或控制器来激发插塞的运动。作为促动器的结构，这种类型传感器和控制器是本领域普通技术人员的常规设计，且因为阀20″、20′″、20″″以与阀20和20′基本类似的方式来操作，因此不需要对它们的结构和操作进行进一步的说明。

图21的阀20′″″显示了又一可能变化形式，该阀20′″″类似于图18的阀，但是还包括管形裙缘120，该管形裙缘120从插塞上延伸，并套入又一口中。这里，通过该又一口的旁通流受到限制，因为它需要经过限定在裙缘120中的孔122。通过改变孔122的尺寸/形状，该阀的流动特征可以在第一和第二位置之间运动的过程中在不同点进行变化，以便使得流量能够进行计量或线性化。除了计量功能外，裙缘提供了插塞的预先对齐，这能够帮助在流过位置中的密封，从而避免粘连、避免轴的变形和提高旁通流体流的均匀性，以便尤其是平衡阀中的内部压力和提高旁通位置的密封。本领域普通技术人员很容易理解到，在完全旁通和不旁通之间的各个位置处使用时，阀内部受到的压力将是旁通和流过回路中的流阻的函数。当回路中的流阻明显不平衡时，这将往往驱使基本全部流体流通向低压力回路，即使阀只是部分地开口于该低压力回路，裙缘可以用于平衡总体压力降，包括阀和回路，这样，由于插塞位置的相对更线性函数，流体流被导向更高压力回路。尽管在图21中特别表示了完全布置在裙缘中并径向等距间隔开的圆形“孔”，但是应当知道，“孔”(i)不需要是圆形，可以为三角形、矩形、卵形等；(ii)可以“桥接”裙缘的边缘，即裙缘可以具有带齿的(如图29中所示的实施例500)、裙状花边的(如图30中所示的实施例600)、或者另外的不规则的端部以用于流动成比例；以及(iii)在裙缘中的孔、齿、裙状花边或不规则部分可以不同于径向等距地间隔开，例如，孔、齿、裙状花边或不规则部分可以集中在一个区域，用于流量波动目的。

图22的变化阀20″″″显示了又一变化形式。该阀基本与图18的阀类似，但是没有又一“旁通”口。

图23和24显示了本发明的阀的又一实施例的盒部分200。该盒部分200具有一些类似于图16的阀盒的类似性，特别是它们各自利用旋转元件来保证插塞40的线性运动。不过，在图16的结构中，插塞40具有外螺纹柱100，轴102旋转并具有内螺纹，在图23、24中，设置有外螺纹轴102′，该外螺纹轴102′接合在外螺纹轴延伸部分206中，该延伸部分206又接合在内螺纹柱100′中。螺纹轴102′不旋转，实际上，设置有键/键槽结构形式的限制装置220，以阻止轴102′的旋转，但是该轴102′与内螺纹转子230螺纹啮合，该内螺纹转子230在定子线圈218(该定子线圈218形成步进马达216的一部分)的磁控制下旋转。上部和下部轴承240将转子230保持就位，同时允许自由旋转。作为又一变化形式，盒200包括偏压弹簧204，用于将插塞40推向流过位置。还有，侧壁部分78适用于通过轴向间隔开的间隔开的边缘78A、78B而更好地密封壁开口70，该间隔开的边缘78A、78B在插塞40的旁通位置分别与形成于内部壁58上的唇缘58A和形成于阀体中的槽202啮合。轴向槽400也形成于阀体中，侧壁部分78在旁通位置和流过位置之间的运动过程中在该轴向槽中滑动，直立唇缘205形成于基座部分76上，该基座部分76在插塞40的旁通位置与形成于阀体中的槽207啮合。在该实施例中，当失去向阀发送的信号时，即当步进马达216失去动力(以及转子230变得可自由运动)时，通过转子230的旋转，弹簧204可靠地将插塞40推向流过位置。不过，应当知道，本实施例的弹簧运动至图17、18中所示的弹簧的位置、同时对步进马达的尺寸、步进率、转子和轴的螺距以及弹簧尺寸进行合适变化，以便解决施加在插塞上的力(该力应当理解为随着阀中的流体流量尤其是改变背压和插塞位置)可以产生这样的实施例，在该实施例中，在失去信号时弹簧204可靠地将插塞40推向旁通位置。可以实现这种变化的方式是本领域普通技术人员的常规设计，因此这里不再详细介绍。作为前述的变化形式，已经发现，本发明的阀可以形成为只有在低流量状态下才可靠运动至一个口(即旁通或流过结构，根据需要)。因此，在失去发送给步进马达的信号或者动力，但是泵保持全功率时，阀不能立即采取故障安全位置，这可能导致“水锤”损坏。为了实现该功能，必须在以下因素之间找到合适平衡：(i)弹簧偏压和步进静摩擦；以及(ii)与在第一和第二子腔室之间的压力差相关的液压力。可以实现这种变化的方式(它可能不需要涉及使用裙缘，如这里所述)是本领域普通技术人员的常规设计，因此这里不再详细介绍。

采用图23、24的盒的阀例如可以以图15所示的方式来使用，即作为用于内燃机的散热器旁通阀。不过，因为该阀可以形成为包括(i)比例性，即在流过和旁通之间的递增选择性，以及(ii)故障安全性，因此该阀也可以与可变速度泵和风扇组合(未示出)使用，以便显著有利于燃料电池的应用，其中，在工作循环范围内的燃料电池组的温度的精确控制对于合适工作很关键。

图25示意性地显示了这样的阀300处于用于冷却剂回路的进口转向结构。在该结构中，阀300具有一个进口孔和两个出口孔。由泵320驱动的冷却剂流从燃料电池组302或其它热源进入阀300，并分开进入朝向旁通管线304和散热器管线306的出口孔。当插塞被使得采取旁通位置和流过位置中间的位置时，该阀将进口流体流转向到散热器316、旁通管线304、或者它们的组合。

图26示意性地显示了这样的阀300处于进口混合结构，在该结构中，阀300具有两个进口孔和一个出口孔。从旁通管线304和散热器管线306进入阀的进口流体流结合在一起，并混合进入阀出口流中，同时阀控制流过各个散热器316和旁路304的相对流量。

在任一结构中，阀与泵速度和散热器风扇速度组合能够通过在散热器和旁通环路之间转向流体流来控制热源的温度。

阀操作中的比例可用性不但能够对流动分布进行精细调节，以便精细调整温度，而且能够用于避免阀振荡。例如，在冷状态中，当全部流体流都被引导绕过换热器时，在换热器中的冷却剂将保持非常冷。这时，当阀再重新设置成完全阻挡旁通流体流时较大部分的寒冷冷却剂将进入换热器。这将对任何燃料电池的操作或回路中的其它温度敏感设备产生冲击，还可能使阀激发成立即转变至旁通结构，即阀振荡(即传感器可以检测到低温冷却剂部分，并认为这需要加热)。为了避免该现象，图24的阀可以操作以在流过结构和旁通结构之间递增地运动，以避免所述冷部分。根据特定用途的规定(包括但不局限于：横过旁通回路和换热回路的压力降以及冷却剂的粘性)，该功能可以通过使用校准泄漏(例如穿过阀的基座部分76或其它部件的、预定尺寸的孔，未示出)和/或通过使用参考图21所述的普通类型裙缘120而进一步提高。

通过尤其是图24的阀可获得的故障安全功能性使得回路能够进行调节，这样，当不能向步进马达发送信号或者向步进马达供电发生故障时，阀自动转变成向散热器提供最大流量的结构，以避免燃料电池组过热以及将引起的相关损坏。

尽管这里已经显示了阀的多个实施例和使用，但是应当知道，可以进行多种变化。

例如，尽管在这里阀有时表示和解释为旁通阀，其中，输入或进口流体流被引向两个输出或出口中的一个，但是应当强调，该阀可以用作混合阀，其中，从两个输入中的一个选择性地接收流体流，并输送给单个输出。在口52部署为进口孔的用途中，流体压力可以使得壁78、58分离，为了避免这样，如图21中所示的裙缘可以有利地用于稳定插塞。

还有，尽管说明书教导了插塞在第一和第二位置之间运动，但是显然，当流体流要分离时，或者当要接收分离的流体流时，插塞可以采取中间位置。在这种情况下，当然，能够使得插塞在第一和第二位置之间部分地运动的促动器(例如图16-18和24中所示的促动器中的一个)将用于代替蜡马达，该蜡马达尽管与图16-18和24的促动器相比相对便宜、结实和可靠，但是通常缺乏比例响应性，即可靠地只在完全退回和完全伸出结构之间运动。

而且，尽管所示和所述的阀具有相对良好的流动特征，但是可以考虑通过内部造形或流线型化而获得改进，如图19中所建议的，其中，内部表面56的一部分56A已经进行造形以用于流动调节。

还有，尽管图1-13C的阀表示为由钢、铝和橡胶构成，但是显然，也可以很容易地使用其它材料，例如塑料。

另外，尽管这里所示和所述的阀表示为盒类型，以便在故障或过多磨损的情况下能够(例如)很容易地除去和更换阀的运动部件，但是显然，并不必须使用盒形结构。

而且，尽管所示和所述的插塞开口表示为平分的，但是显然并不必须如此。插塞开口同样可以由单个孔来限定，或者由三个或更多个孔来限定，且孔的形状可以以与参考裙缘120所述类似的方式形成，以用于流动平衡或线性化的目的。壁开口70的形状可以类似地形成，用于相同的目的。而且，尽管在这里插塞的侧部部分和内部部分表示为半圆柱形，并限定至少大约180°，但是它并不是必须的，实际上，具有完美的半圆柱形形状并不总是需要的。例如，当需要相对“更平”和“更宽”的阀时，可以采用半椭圆形截面。还有，锥形插塞(即具有与截头锥形的一部分相对应的侧部部分)可以与类似形状的壁部分合作地使用。这将简化阀由模制塑料部件的制造。通过提供如图27和图24所示的槽400，与如图24中所示的槽202组合，也可以提高密封，该槽400以紧配合关系接收插塞的侧部部分的整个周边，以便最小化在该区域中的泄漏通路。另外，尽管流动口和壁开口基本彼此相对，如图所示，但是应当知道，流动口不需要彼此相对，而是可以布置为彼此成角度关系。

而且，尽管在这里内部壁表示为部分地分割内部腔室，但是应当知道，内部壁可以完全横过内部腔室延伸。在这种结构中，插塞可以向在内部套入第一子腔室中，且在内部壁中可以提供一些形式的穿孔或小孔，以便当插塞处于第二位置时与插塞开口匹配。

另外，应当理解到，在说明书和附属权利要求中使用的“密封”并不必须认为完全阻止流动，而是只意味着所述部件至少配合或相互作用成限制或阻挡流动。

而且，尽管前面介绍了图24的阀具有完全旁通的故障安全结构，但是应当强调，本发明的阀可以构造成在失去发送信号的情况下采取完全旁通或不旁通。还有，尽管特别在图24的实施例中介绍了故障安全功能，但是还应当知道，通过对螺纹节距或类似物的合适变化，在图16的实施例中可以提供相同的功能。还有，本发明的阀可以使用电子线性促动器，故障安全功能也可以在其内提供。

类似的，尽管上面介绍了用于汽车和车辆用途，但是本发明也可以用于其它内燃机或燃料电池组发动机用途，例如静止的发电机。

如上所述，应当理解到，本发明仅由特别提出的附属权利要求来限定。

Claims (28)

1.一种用于流体的阀，所述阀包括：

阀体，该阀体具有：一对间隔开的流动口；内部腔室；内部壁，该内部壁至少部分地将内部腔室分割成第一子腔室和第二子腔室，所述流动口中的一个通向该第一子腔室，所述流动口中的另一个通向该第二子腔室，所述内部壁具有贯穿其的壁开口，该壁开口引导在第一子腔室和第二子腔室之间；内部开口，设置用于第一子腔室和第二子腔室之间的连通；以及又一流动口，该又一流动口沿轴线与内部开口间隔开；以及

插塞，该插塞具有位于其内的插塞开口，该插塞可在内部腔室中在第一位置和第二位置之间进行轴向运动；其中：

在第二位置，插塞密封该又一流动口，且该阀限定：在所述间隔开的流动口之间的第一流动通路，该第一流动通路经过壁开口；以及在所述间隔开的流动口之间的第二流动通路，该第二流动通路经过内部开口和插塞开口；

在第一位置，所述内部壁密封插塞开口，该插塞密封内部开口和壁开口，由此至少基本使第一子腔室与第二子腔室隔离，并引导流体流经过又一流动通路，用于使得所述流体在所述流动口中的另一个和所述又一流动口之间通过阀体。

2.根据权利要求1所述的阀，其中：所述间隔开的流动口各自横向于轴线定向。

3.根据权利要求1所述的阀，其中：第一流动通路和第二流动通路共同限定主流动通路，该主流动通路和所述又一流动通路各自在它们的相应长度上基本没有收缩。

4.根据权利要求1所述的阀，其中：所述阀体具有：

第一阀座，该第一阀座围绕所述又一流动口，且插塞在它的第二位置设置抵靠在该第一阀座上；以及

第二阀座，该第二阀座围绕内部开口，在轴向上与第一阀座间隔开，且插塞在它的第一位置设置抵靠在该第二阀座上。

5.根据权利要求1所述的阀，还包括：促动器，用于使插塞在第一位置和第二位置之间运动。

6.根据权利要求1所述的阀，还包括用于使插塞响应流体的温度在第一位置和第二位置之间运动的促动器。

7.根据权利要求1所述的阀，其中：内部壁在插塞从第二位置向第一位置运动的过程中套入插塞中。

8.根据权利要求1所述的阀，其中：内部壁轴向延伸。

9.根据权利要求1所述的阀，其中：内部壁为半圆柱形，且插塞有与该内部壁同心的半圆柱形侧壁。

10.根据权利要求9所述的阀，其中：插塞开口和壁开口各自限定至少180°的角度。

11.根据权利要求1所述的阀，其中：所述间隔开的流动口基本相互对齐且彼此相对。

12.根据权利要求1所述的阀，其中：所述流动口中的一个和壁开口基本彼此相对。

13.根据权利要求1所述的阀，其中：所述流动口中的另一个和壁开口基本相互对齐。

14.根据权利要求1所述的阀，其中：所述流动口中的一个为出口孔，所述流动口中的另一个为进口孔。

15.一种用于流体的阀，所述阀包括：

阀体，该阀体具有一对间隔开的流动口，所述阀体包括管形结构，该管形结构具有侧壁和开口端，该管形结构在内部限定了与所述流动口中的一个流体连通的第一子腔室，所述壁具有贯穿其的壁开口；以及所述阀体限定了与所述流动口中的另一个流体连通的第二子腔室，该第二子腔室围绕侧壁延伸，并延伸超过开口端，以便进一步与开口端和壁开口流体连通；

插塞，该插塞具有插塞开口，并安装在管形结构上，用于在第一位置和第二位置之间伸缩运动，其中：

在第二位置，插塞布置成至少部分地在第二子腔室中，且该阀限定了：在所述流动口之间的第一流动通路，该第一流动通路经过壁开口；以及在所述流动口之间的第二流动通路，该第二流动通路经过管形结构的开口端和插塞开口；

在第一位置，插塞和管形结构相互作用，以限制经过第一流动通路和第二流动通路的流体流。

16.根据权利要求15所述的阀，其中：所述管形结构基本为圆柱形，第二子腔室部分地环绕该管形结构延伸，插塞具有与该管形结构基本同心的半圆柱形侧壁。

17.根据权利要求16所述的阀，其中：插塞开口和壁开口各自限定了至少180°的角度。

18.根据权利要求15所述的阀，其中：管形结构在插塞从第二位置向第一位置运动的过程中套入插塞中。

19.根据权利要求15所述的阀，其中：所述流动口中的一个和壁开口基本彼此相对。

20.根据权利要求15所述的阀，其中：所述流动口中的另一个和壁开口基本彼此对齐。

21.根据权利要求15所述的阀，其中：所述阀体具有沿轴线与管形结构的开口端间隔开的又一流动口；插塞在第一位置和第二位置之间轴向运动；在第二位置，插塞密封该又一流动口；且在插塞的第一位置，阀限定又一流动通路，用于使所述流体在所述流动口中的另一个和该又一流动口之间通过阀体。

22.根据权利要求15所述的阀，其中：促动器包括电步进马达，并且用于使插塞在第一位置和第二位置之间递增运动。

23.根据权利要求22所述的阀，还包括偏压弹簧，当步进马达失去电力时，该偏压弹簧将插塞推向第一位置和第二位置中的一个。

24.根据权利要求22所述的阀，还包括弹簧，用于将插塞推向第一位置和第二位置中的一个，其中，所述阀适于当步进马达失去电力时，该弹簧使得插塞运动至第一位置和第二位置中的所述一个，且经过阀的流量足够低，以避免水锤损坏。

25.根据权利要求21所述的阀，还包括裙缘，该裙缘从插塞上延伸进入所述又一流动口中。

26.根据权利要求25所述的阀，其中：裙缘为管形，并且在插塞在第一位置和第二位置之间运动的过程中伸缩进、出该又一流动口。

27.根据权利要求25所述的阀，其中：当插塞处于第一位置和第二位置时，裙缘凸出到该又一流动口中，以稳定插塞防止粘连。

28.根据权利要求25所述的阀，其中：在使用时，裙缘平衡在包括第一流动通路的第一回路和包括第二流动通路的第二回路之间的压力降，这样，流体流在第一回路和第二回路之间作为插塞位置的基本线性函数而被转变。

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