用于熱管理閥的低阻力密封方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱管理閥以及用于在熱管理閥中使用的低阻力(low-drag)密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知轉(zhuǎn)子閥用在流體源被引導(dǎo)穿過殼體到達(dá)若干目的地中的一個目的地的應(yīng)用中。這種閥能夠用于包括發(fā)動機(jī)冷卻裝置、車輛艙室空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)閥、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣閥、發(fā)動機(jī)排氣管理閥的汽車應(yīng)用的熱管理系統(tǒng)中。典型的轉(zhuǎn)子閥具有能夠在閥體或殼體的室中繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至關(guān)閉位置時，轉(zhuǎn)子阻止流體流動穿過殼體中的孔或通道。這種類型的閥的一個問題是如何在轉(zhuǎn)子表面與閥體之間形成有效的流體密封，同時避免過大的操作力矩或避免需要具有相當(dāng)大尺寸的致動器。當(dāng)特定的入口處于關(guān)閉位置時，轉(zhuǎn)子閥裝置必須即防止流體從閥殼體排出，又必須防止加壓流體穿過關(guān)閉的開口進(jìn)入閥殼體。由于某些孔可以是被加壓的或在真空中或處于環(huán)境壓力下，因此在轉(zhuǎn)子與入口之間的各種接合面處的操作條件能夠變化。
[0003]因此期望具有如下新裝置:在該新裝置中，減小在活塞的彈性構(gòu)件與閥孔之間摩擦量，使得可以更有效地使用彈性構(gòu)件與致動器的力并且在某些情況下能夠改變或減小所述力。還希望提供一種如下改進(jìn)的裝置:其中，密封裝置與孔之間具有更好的密封連接，使得當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時不存在泄漏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及一種用于熱管理閥的低阻力密封裝置。該低阻力密封裝置包括殼體，該殼體具有室和至少一個孔，用于使流體介質(zhì)流動穿過位于殼體的外部位置與殼體的室之間的孔。轉(zhuǎn)子構(gòu)造成在殼體的室內(nèi)相對于孔旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子在關(guān)閉位置與打開位置之間運(yùn)動，其中，在關(guān)閉位置處，流體介質(zhì)穿過孔的流動被阻止，而在打開位置處，流體介質(zhì)流動穿過孔。還存在一個中間位置，在該中間位置處，根據(jù)轉(zhuǎn)子相對于孔的位置而部分地限制流體介質(zhì)穿過孔的流動。低阻力密封裝置還包括定位在孔內(nèi)的構(gòu)造成在孔內(nèi)軸向移動的面密封活塞。該面密封活塞具有涂覆有低摩擦材料的部分，該部分在轉(zhuǎn)子移動至關(guān)閉位置或中間位置時與轉(zhuǎn)子選擇性接合。
[0005]低阻力密封裝置的每個孔具有在孔的壁中形成的周向槽，其中，當(dāng)面密封活塞被定位在孔內(nèi)時，該周向槽環(huán)繞面密封活塞的一部分。在周向槽內(nèi)定位有星形密封件以用于在孔與面密封活塞之間形成密封。面密封活塞經(jīng)星形密封件雙向滑動并且在孔內(nèi)移動。在面密封活塞運(yùn)動期間，星形密封件保持了孔與面密封活塞之間的密封連接。
[0006]從下文提供的詳細(xì)的說明中，本發(fā)明的另外的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管詳細(xì)的說明和具體的示例示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但其僅用于說明的目的并不意在限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0007]從詳細(xì)說明和附圖中將更加充分地理解本發(fā)明，其中:
[0008]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的用于熱管理閥的與轉(zhuǎn)子相互作用的低阻力密封件的截面示意圖；
[0009]圖1B是根據(jù)本發(fā)明的用于熱管理閥的低阻力密封件的分解截面示意圖；
[0010]圖1C是用于熱管理閥的低阻力密封件的分解截面示意圖；
[0011]圖1D是用于熱管理閥的低阻力密封件的替代性實施方式的分解截面示意圖；
[0012]圖2A是具有定位在各自相應(yīng)的孔中的兩個低阻力密封件的熱管理閥的截面平面圖；
[0013]圖2B是圖2A的低阻力密封件中的一個低阻力密封件的分解截面平面圖；
[0014]圖2C是圖2A的熱管理閥中的一個熱管理閥的分解截面平面圖；
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明的熱管理閥的替代性實施方式的截面示意圖表；以及
[0016]圖4是本發(fā)明的替代性實施方式，其中，星形密封件被連接至面密封活塞。
【具體實施方式】
[0017]優(yōu)選實施方式的下列描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，而絕非用于限制本發(fā)明及其應(yīng)用或用途。
[0018]現(xiàn)參照圖2A，示出了熱管理閥10的截面示意圖。在本發(fā)明的本實施方式中，熱管理閥10是具有殼體12的旋轉(zhuǎn)閥，殼體12具有至少一個孔，特別是具有出口孔14、第一入口孔16以及第二入口孔18。殼體12限定室20，其中，轉(zhuǎn)子22構(gòu)造成在室20內(nèi)旋轉(zhuǎn)并且與出口孔14、第一入口孔16以及第二入口孔18相互作用，以打開和關(guān)閉第一入口孔16和第二入口孔18從而控制流體穿過熱管理閥10的流動。當(dāng)轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)至打開位置時，根據(jù)本發(fā)明的熱管理閥通過如下方式操作:流體流動穿過第一入口孔16和第二入口孔18、流動穿過轉(zhuǎn)子22中的孔口 23并且進(jìn)入室20中。流體從室20流動穿過閥出口孔14。當(dāng)轉(zhuǎn)子22處于關(guān)閉位置時，阻止流體離開第一入口孔16和第二入口孔18經(jīng)過轉(zhuǎn)子22進(jìn)入室20中。對于閥而言，以相反的方式操作閥，即，流體穿過出口孔14流入熱管理閥10并且穿過第一入口孔16和第二入口孔18流出，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0019]轉(zhuǎn)子22以旋轉(zhuǎn)的方式定位在延伸穿過殼體12和室20的軸24上。軸24構(gòu)造成繞縱向軸線26旋轉(zhuǎn)并且以旋轉(zhuǎn)的方式支承在定位于殼體12的壁上的軸承28上。轉(zhuǎn)子22的軸24具有延伸到殼體12的外側(cè)的致動端部30，致動端部30與致動器29相互作用，該致動器29控制軸24和轉(zhuǎn)子27繞軸線26的旋轉(zhuǎn)。由于使軸24旋轉(zhuǎn)所需要的扭矩量將降低，所以熱管理閥10的特征允許使用較小的致動器29。
[0020]第一入口孔16和第二入口孔18具有定位在第一入口孔16和第二入口 18中的每一者內(nèi)的低阻力密封件32。當(dāng)轉(zhuǎn)子22在關(guān)閉位置、打開位置或中間位置之間旋轉(zhuǎn)以允許流體穿過相應(yīng)的第一入口孔16或第二入口孔18流動時，低阻力密封件32選擇性地接觸轉(zhuǎn)子22并且在低阻力密封件32與轉(zhuǎn)子22之間形成密封連接。
[0021]現(xiàn)參照圖2B和圖2C，示出了低阻力密封件32的細(xì)節(jié)。特別地，圖2A和圖2B中示出的低阻力密封件32具有定位在相應(yīng)的第一入口孔16或第二入口孔18內(nèi)的面密封活塞34。雖然圖3A至圖3B中示出的本發(fā)明的各實施方式描繪了第一入口孔16和第二入口孔18，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以存在能夠與轉(zhuǎn)子22相互作用并且控制流體的穿過熱管理閥10的流動的更多或更少數(shù)量的入口孔。而且，第一入口孔16和第二入口孔18是如下入口孔:其中，流體正在所述入口孔流出熱管理閥10而不是如在圖2A中所示的本發(fā)明的實施方式中構(gòu)造的那樣流體在入口孔流入熱管理閥10，這也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0022]參照圖1B，面密封活塞34具有部分36和部分45，該部分36涂覆有低摩擦材料以使得在面密封活塞34與轉(zhuǎn)子22之間的接觸區(qū)域38之間產(chǎn)生的摩擦量最小化，該部分45在面密封活塞34的外表面與星形密封件(quad-seal) 37之間的密封接觸區(qū)域40處涂覆有低摩擦材料。其中，在操作中，在所述部分中的減小的摩擦使得面密封活塞34的內(nèi)側(cè)邊緣39開始形成抵靠轉(zhuǎn)子22的緊密密封，同時形成在整個部分36上的緊密密封。
[0023]盡管面密封活塞34被描述為是涂覆的，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如圖2B所示，低摩擦材料可以是與面密封活塞34的表面37 —起形成的固體低摩擦材料或形成到面密封活塞34的表面37中的固體低摩擦材料。在圖1、圖2A以及圖2B所示的實施方式中，面密封活塞34的涂覆有低摩擦材料的部分36是接觸區(qū)域38和密封接觸區(qū)域表面40所定位的表面；然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，面密封活塞34的整個表面可以涂覆有低摩擦材料。低摩擦材