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CN101841941A - 用于恒温元件的加热筒、其制造方法以及包括这种筒的恒温阀 - Google Patents

用于恒温元件的加热筒、其制造方法以及包括这种筒的恒温阀 Download PDF

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Abstract

一种加热筒，包括：没入恒温元件的可热膨胀物质中的导热管(42)；布置在所述管内部的电加热装置(6)；以及由塑料物质制成的基部(7)，该基部与所述管的纵向终端部(44)一体设置并且适于支撑位于所述加热装置与外部电流源之间的电连接器。为了使所述基部与所述管之间的连接既具有耐抗性又精确地适合于各种加热筒的几何构形并且为了更经济地实现此目的，所述管的所述终端部包括向外张开的自由端部(45)，所述张开的自由端部(45)从所述终端部的其余部分沿径向和轴向伸出地延伸，并且所述基部通过包覆模制而附连在所述张开的自由端部中。

Description

用于恒温元件的加热筒、其制造方法以及包括这种筒的恒温阀
技术领域
本发明涉及一种用于恒温元件的加热筒以及一种用于制造这种筒的方法。本发明还涉及一种包括这种加热筒的恒温阀。
背景技术
在流体学领域的许多应用中，特别是对于车辆热机的冷却，使用恒温阀来根据流体的温度而分配进入不同循环通道中的流体。这些阀称作恒温阀的原因在于，它们的内部插塞的移动由恒温元件、即一种包括杯状体和活塞的元件控制，其中该杯状体包含可热膨胀物质，而活塞能够在可热膨胀物质的膨胀期间在可热膨胀物质的作用下相对于杯状体以滑动的方式移位。
为了根据其它参数——尤其是根据阀外部的条件，比如环境温度或由配备有该阀的发动机推动的车辆的负载——而分配流体，已知将电筒结合到阀中以加热可热膨胀的物质，从而使得能够特别通过适当编程的车载计算机而独立于或补充于进入流体的温度地从阀的外部操纵阀。在实践中，加热筒包括布置在上述活塞或类似管的内部的诸如加热电阻器的电加热装置，通过例如将活塞固定在阀的外部壳体处，向电阻器供电会导致可热膨胀物质的温度升高，从而通过后者的膨胀使围绕活塞的杯状体滑动，进而使由所述杯状体支撑的插塞作用于通过阀的流体的循环。
为了向加热装置供电，筒包括连接器，以便电连接属于加热装置的电导线和连接于外部电流源的充电端口件。这些连接器由与管一体设置的基部支撑，因此在使用过程中，该基部至少部分地承受活塞吸收的压力。
为此，DE-A-103 03 133提出通过模制注射在平夹板两侧上的塑料物质而实现基部来增强基部与管之间的连接的机械抗性，其中该平夹板设置在所述管的端部处并位于所述管端部的径向平面中。经证实该改革性解决方案实际上难以实施，因为其要求具有同时适于管的各种可能形状和尺寸以及人们希望获得的加热筒的总轴向尺寸的注射模具。因此符合加热筒的不同几何形状的模制成本变得难以接受。
发明内容
本发明的目的是提出一种加热筒，其管与其基部之间的连接既具有耐抗性又能够精确地适合于不同几何形状的加热筒，同时实施起来比较经济。
为此，本发明的目的是一种用于恒温元件的加热筒，包括：
导热管，其具有纵向中心轴线并适于没入所述恒温元件的可热膨胀物质中，
电加热装置，其布置在所述管的内部，以及
基部，其由塑料物质制成，与所述管的纵向终端部一体设置，并且适于支撑位于所述加热装置与外部电流源之间的电连接器，
其特征在于，所述管的所述终端部包括向外张开的自由端部，所述张开的自由端部从所述终端部的其余部分沿径向和轴向伸出地延伸，并且所述基部通过包覆模制而附连在所述张开的自由端部中。
本发明的基本思想不是试图通过用塑料覆于所述管的整个终端部而实现基部，这样会使基部笨重而且不是十分精确，而是包覆模制所述管的、具体为张开的自由端部的内部。为此，所述张开的自由端部具有包覆模制表面，该表面背对所述管的其余部分并且包括相对于所述管的轴线呈径向和轴向的部件：位于所述管与所述基部之间的包覆模制界面的径向部件使轴向压力能够良好地传递，从而避免在使用过程中所述管特别是通过剪切所述基部而损坏所述基部；而该界面的轴向部件使得一方面能够——尤其是通过有利于所述基部的塑料物质的注射模具的放置——改善所述基部的横向定位，另一方面能够吸收横向压力。
因此，有利地，能够仅通过使所述基部从所述管的终端部(其包括所述张开端部)的单一轴向侧沿轴向延伸而包覆模制所述基部。于是所述管的张开端部能够用作可靠且精确的参照物，以在基部的模制过程中通过相应的注射模具的调节而影响所述基部的轴向尺寸。换言之，模制工具通过精确控制加热筒的端部和与所述基部相对的轴向表面之间的测量值而使加热筒具有有效作用长度，这样避免了设置附连的调节装置，诸如采用螺钉、附加楔形部等的调节系统。
有利地，根据本发明的加热筒还包括衬垫，优选为仅一个，所述衬垫同时围绕所述管的张开的自由端部且插入在该张开的自由端部与所述基部之间。该衬垫，特别是成形衬垫，使得能够同时密封所述管的内部和由所述基部支撑的电连接器。另外，基部的注射模具的闭合可以在衬垫上实现，这样使得能够适应加热筒的总轴向长度的偏差。
根据如本发明所述的加热筒的其它有利特征，单独地或根据所有技术上的可能组合考虑：
所述张开的自由端部包括中心基本上在所述管的轴线上的环形凸缘、以及将所述凸缘横向地连接至所述终端部的其余部分的成角度弯曲的壁；
所述衬垫包括限定出沟槽的环形本体，所述沟槽构造成以互补的方式容置所述凸缘；
所述弯壁至少部分内接在垂直于所述管的轴线X-X的平面中。
本发明的另一个目的是一种恒温阀，包括：
如上所述的加热筒；
壳体，流体在所述壳体内循环，并且所述壳体内部限定有盲孔(13)，所述加热筒的基部沿轴向容纳并支承在所述盲孔中；
插塞，用于调节流体通过所述壳体的流动；以及
恒温元件，其包括固定部和可动部，所述固定部固定地连接至所述壳体，所述可动部支撑所述插塞并且能够在所述加热筒的所述管所没入的可热膨胀物质的膨胀的作用下相对于所述固定部移动。
本发明的另一个目的是一种用于制造恒温元件用的加热筒的方法，在所述加热筒中具有导热管，所述导热管具有纵向中心轴线并适于没入所述恒温元件的可热膨胀物质中，并且电加热装置布置在所述导热管中，其特征在于，将所述管的纵向终端部构造成使其自由端部向外张开，使得所述自由端部从所述终端部的其余部分沿径向和轴向伸出地延伸，然后，将由塑料物质制成的基部连接至所述终端部，通过在所述张开的自由端部中包覆模制而附连所述基部，同时将所述基部制备成支撑位于所述加热装置与外部电流源之间的电连接器。
根据本发明的方法使得能够制造上述加热筒。
根据该方法的有利特征：
在附连所述基部之前，围绕所述张开的自由端部附连衬垫，然后通过部分地覆于所述衬垫而包覆模制所述基部，以所述衬垫插入所述基部与所述张开的自由端部之间；
将塑料物质注射到闭合于所述衬垫上的模具中，以包覆模制所述基部。
附图说明
通过阅读以下描述将更好地理解本发明，以下描述仅作为示例给出并且参照附图进行，附图中：
图1是根据本发明的恒温阀的纵向剖视图；
图2是属于图1的阀的加热筒的立体图；
图3是沿图1的平面III-III的剖视图，仅示出了制造过程中的加热筒；以及
图4是仅示出加热筒的某些部件的立体图。
具体实施方式
图1示出了一种恒温阀，其包括壳体1，壳体1设计成使得由阀的其它部件调节的流体在其中循环，特别是当阀属于用于热机的冷却回路时使冷却液在其中循环。壳体1包括此处呈弯曲的整体形状的管状主体11，其一部分以属于图1的剖切平面的轴线X-X为中心在长度上延伸。在使用期间，上述流体在两个纵向端部之间流过主体11，同时由隔离插塞2调节，此处为在主体11的以轴线X-X为中心的部分的端部处调节，隔离插塞2以轴线X-X为中心且能够沿该轴线平移：如图1所示，当所述插塞被以可密封的方式推抵阀座31时——该阀座31由固定地连接于壳体1的夹板12的刚性支架3限定，流体的流动中断；而当隔离插塞2与阀座31分离时，流体能够绕过隔离插塞自由地循环从而进入或离开主体11。
在实践中，对于壳体1、隔离插塞2以及支架3可设想多种实施方式，而不局限于本发明。因此，例如可以没有支架3的部分31，而由壳体壳1直接限定隔离插塞的支承座。
为了控制隔离插塞2的移动，恒温阀包括恒温元件4，其以本领域周知的方式一方面包括杯状体41，另一方面包括活塞42，其中杯状体41包含可热膨胀的物质(图中不可见)，并且隔离插塞2例如通过推进而围绕杯状体41固定地连接；活塞42部分没入杯状体41中并且能够在所述杯状体中所包含的可热膨胀物质的膨胀的作用下沿其中心纵轴线平移。恒温元件相对壳体1布置成使得一方面其活塞42以轴线X-X为中心，另一方面该活塞固定地连接至主体11，如下面将更详细说明的，此处连接在所述主体11的弯曲部。因此，在使用过程中，活塞42相对于壳体1固定，同时当可热膨胀物质膨胀时，杯状体41和其所支撑的隔离插塞2能够在所述物质的作用下——或者当然当所述物质收缩时在插入到隔离插塞2与U型螺栓32之间的复位弹簧5的反作用下，相对于壳体沿轴线X-X移动，其中U型螺栓32与壳体1一体设置，此处其属于支架3。
恒温阀还可包括加热筒，下面对其详细描述并且在图2中单独示出，为了方便，声明下面的描述相对于轴线X-X定向：用语“下”和“底”是指方向朝恒温元件4的杯状体41的轴向方向，而用语“上”和“顶”是指相反的方向。
如图3可见，加热筒包括布置在活塞42内的电加热电阻器6，为此其实现为金属管的形式，并且此处带有圆形基部，使得该电阻器的主加热本体61占据活塞42的下终端部43，即其终端部没入杯状体41中，使得加热本体61能够加热包含在所述杯状体中的可热膨胀物质。
活塞42在其上终端部44构造有朝外张开的自由端部45，如图3和图4所示，该张开的端部45由以轴线X-X为中心的环形凸缘46以及弯壁47构成，弯壁47内接在垂直于轴线X-X的平面中，从而将凸缘46的下端部沿径向连接至终端部44的其余部分的上端部。有利地，此处凸缘46和弯壁47为与终端部44的其余部分一起的单件，具体通过模压自由端部45而得到。
加热筒还包括由塑料物质制成的基部7，其与活塞42的终端部44一体设置并且插置有衬垫8。更确切地说，基部7由塑料物质制成的本体71构成，本体71通过对终端活塞部44包覆模制而一体连接于终端活塞部44，并且从所述终端活塞部44的单一轴向侧沿轴向延伸：因此如图3所示，基部本体71包括占据终端活塞部44的内部容积的下基部72以及从基部72向上伸出并沿轴向延伸的上壁73。
基部72覆于接合部8的环行本体81的内周部82，而衬垫本体81的外周部83相对于基部本体71沿径向向外伸出，并且此处其外侧表面上具有周向密封唇缘84。衬垫8的本体81设有下沟槽85，其从本体81的下表面向上形成中空，并且在径向上位于本体81的部分82与83之间。如图3所示，该沟槽85的尺寸构造成以互补的方式容置活塞42的张开的自由端部45的凸缘46。
为了由图4中示出的活塞42制造加热筒，特别是利用其自由端部45处的向外张开的终端部44，将衬垫8附连在张开的自由端部45上，将凸缘46滑入沟槽85内。因此，衬垫本体81的部分83在外侧围绕凸缘46，同时衬垫部分82沿径向抵靠弯壁47的一部分。然后将设有衬垫8的活塞42放置在塑料物质注射模具M中，图3的右部中仅部分且概略地图示出注射模具M：将该模具M以可密封的方式压靠衬垫部分83，从而使该模具M闭合于衬垫8上。然后将塑料物质注射到模具内部，以便通过对活塞42的终端部44进行包覆模制而模制出基部7：塑料物质在该活塞部44的内部散开并覆于衬垫部分82，从而形成基部本体71的基部72，同时从基部72沿轴向向上延伸的塑料物质的延伸部形成衬垫本体71的壁73。
通过实现用于对加热电阻器6和外部电流源进行电连接的装配而完成加热筒的制造。为此，设置两个从主加热本体61引出的电导线62，以沿轴线X-X的方向一路穿过基部本体71。在实践中，在包覆模制基部7之前，将加热本体61布置在活塞42的终端部43的内部，使得连接至所述加热本体61或构成其端部的线62穿过终端部44延伸到活塞42外部，它们从终端部44向上露出同时具有各自的自由端部63，如图4所示。然后，在通过包覆模制实现基部7的过程中，注射的用于形成基部本体71的塑料物质覆于线62的位于活塞部分44处的部分，并且使所述线的自由端部63伸出，如图3所示。
然后将线62的端部63向下分别弯折到由基部本体71限定出的位于其壁73之间的自由容积V7内。在模制基部本体71的过程中有利地设置而成的这些自由容积V7的尺寸构造成容置端口件91、并且有利地容置机械耦接件92(图2)，其中端口件91在图1中以虚线部分地示出，并且在使用期间由位于加热筒和恒温阀外部的电流源(未示出)供电，该机械耦接件92位于导线端部63与这些端口件91之间。在实践中，端口件91可采取不同形式，自由容积V7随之适应于端口件91的形式。总之，端口件91穿过壳体主体11将该主体的外部与由壳体主体11在内部限定的盲孔13的底部相连接。如图1所示，该孔13呈沿轴线X-X的长形形式，向上由属于壳体11的底壁14——此处在其弯曲部处——封闭，同时孔13向下敞开，通往主体11的内部。
在恒温阀的组装构造中，活塞42的张开的自由端部45容置在孔13的内部，以便将基部7和衬垫8容纳其中，如图1所示。更确切地说，基部本体71的具体为其上壁73处的横截面的外轮廓根据孔13的横截面的内轮廓而调整，使得该基部本体71以互补的方式容纳在孔中，并使该基部本体的上表面71A沿轴向抵靠底壁14。衬垫8被推进孔13的向下的出口中，从而将其唇缘84以可密封的方式施加在该处，从而同时关于活塞42的内部、基部7的自由容积V7以及通过端口件与外部相连的孔13的底部阻止在壳体的主体11中循环的流体的流动。
当恒温阀使用时，基部7在恒温元件4和复位弹簧5的作用下被压抵孔13的底壁14：对应的轴向压力一方面通过弯壁47的上表面47A从活塞42传递至基部本体71，另一方面通过该基部本体71的上表面71A从该基部本体传递至底壁14。上述两个表面47A和71A的相当大的径向尺寸确保了应力的可靠传递，而不损坏基部本体71。
另外，可以理解，加热筒的介于活塞42的下端部与基部7的上表面71A之间的总轴向尺寸Δ(如图3中指示的)直接取决于包覆模具的工具尺寸，与设在加热筒1的端部上的相应的止挡部相关联。然而，尺寸Δ对于恒温元件4和复位弹簧5能够相对于壳体1在预定的轴向压力范围内工作而言是决定性因素。由于基部7包覆模制而成，所以尺寸Δ受到控制，而无须将附加的调节系统(如采用螺纹连接、附加楔形部等的系统)结合到恒温阀中。此外，由于注射模具M闭合于衬垫8上，所以尺寸Δ的偏差——通常在±0.5mm附近——能够通过衬垫来适应，更确切地说，能够通过衬垫的轴向压缩来适应。
通过在模制基部7的过程中调节基部的轴向尺寸，能够精确地制造尺寸Δ不同的加热筒，同时还确保所述基部具有良好的机械强度并且制造成本低。
还能够设想上述加热筒和恒温阀的不同布置和变型。例如：
可通过在活塞42的张开的自由端部45中包覆模制而附连基部7，而不插入诸如衬垫8的被部分覆盖的衬垫，在这种情况下，对加热筒的密封可通过在模制基部之后围绕该基部放置并附连的衬垫来实现；和/或
在图中设想的实施方式中，加热筒的管(其中布置有加热电阻器6)构成恒温元件4的活塞42；对于恒温阀的其它几何构造，加热筒的该管以及恒温元件(其可热膨胀物质由属于筒的加热电阻器加热)的活塞能够由两个不同的构件组成，在这种情况下，一般地，加热筒的管延伸穿过恒温元件的杯状体的底部，与该元件的活塞相对。

Claims (11)

1.一种用于恒温元件(4)的加热筒，包括：
导热管(42)，其具有纵向中心轴线(X-X)并适于没入所述恒温元件的可热膨胀物质中，
电加热装置(6)，其布置在所述管的内部，以及
基部(7)，其由塑料物质制成，与所述管的纵向终端部(44)一体设置，并且适于支撑位于所述加热装置与外部电流源之间的电连接器，
其特征在于，
所述管(42)的所述终端部(44)包括向外张开的自由端部(45)，所述张开的自由端部(45)从所述终端部的其余部分沿径向和轴向伸出地延伸，并且所述基部(7)通过包覆模制而附连在所述张开的自由端部(45)中。
2.如权利要求1所述的筒，其特征在于，所述基部(7)从所述终端部(44)的单一轴向侧部沿轴向延伸。
3.如权利要求1所述的筒，其特征在于，所述筒还包括衬垫(8)，所述衬垫同时围绕所述张开的自由端部(45)并插入到该张开的自由端部与所述基部(7)之间。
4.如权利要求3所述的筒，其特征在于，仅设置一个所述衬垫。
5.如权利要求1所述的筒，其特征在于，所述张开的自由端部(45)包括中心基本位于所述管(42)的轴线(X-X)上的环形凸缘(46)、以及将所述凸缘横向地连接至所述终端部(44)的其余部分的弯壁(47)。
6.如权利要求5所述的筒，其特征在于，所述筒还包括衬垫(8)，所述衬垫同时围绕所述张开的自由端部(45)并插入到该张开的自由端部与所述基部(7)之间，并且所述衬垫(8)包括限定出沟槽(85)的环形本体(81)，所述沟槽(85)构造成以互补的方式容置所述凸缘(46)。
7.如权利要求5所述的筒，其特征在于，所述弯壁(47)至少部分地内接在垂直于所述管(42)的所述轴线(X-X)的平面中。
8.一种恒温阀，包括：
如权利要求1所述的加热筒；
壳体(1)，流体在所述壳体中循环，并且所述壳体向内限定盲孔(13)，所述加热筒的基部(7)沿轴向容纳并支承在所述盲孔中；
插塞(2)，用于调节流体通过所述壳体(1)的流动；以及
恒温元件(4)，其包括固定部(42)和可动部(41)，所述固定部(42)固定地连接至所述壳体(1)，所述可动部(41)支撑所述插塞并且能够在所述加热筒的所述管(42)所没入的可热膨胀物质的膨胀的作用下相对于所述固定部移动。
9.一种用于制造恒温元件(4)用的加热筒的方法，在所述加热筒中具有导热管(42)，所述导热管(42)具有纵向中心轴线(X-X)并适于没入所述恒温元件的可热膨胀物质中，并且电加热装置(6)布置在所述导热管中，
其特征在于，
将所述管(42)的纵向终端部(44)构造成使其自由端部(45)向外张开，使得所述自由端部从所述终端部的其余部分沿径向和轴向伸出地延伸，
然后，将由塑料物质制成的基部(7)连接至所述终端部(44)，通过在所述张开的自由端部(45)中包覆模制而附连所述基部，同时将所述基部制备成支撑位于所述加热装置(6)与外部电流源之间的电连接器。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在附连所述基部(7)之前，围绕所述张开的自由端部(45)附连衬垫(8)，然后包覆模制所述基部(7)并同时部分地覆于所述衬垫以将所述衬垫插入所述基部与所述张开的自由端部之间。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，将塑料物质注射到闭合于所述衬垫(8)上的模具(M)中，以包覆模制所述基部(7)。
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