用于控制两个温控回路中的流体的流动的阀设备补偿箱的制作方法

用于控制两个温控回路中的流体的流动的阀设备补偿箱
1.本发明涉及一种用于控制两个温控回路中的流体的流动的阀设备、一种具有这种阀设备的补偿箱设备和一种具有这种补偿箱设备的温控回路设备。
2.阀是用于阻断或控制流体(液体或气体)的流动的构件。
3.在阀中，密封部件(例如盘、锥形件、球或针)通常大致平行于流动方向或绕横向于流体的流动方向的转动轴线运动。流动通过将密封部件以密封面压靠到具有适当形状的开口、阀座或密封座上而被中断。
4.阀除了阻断物质流以外还非常适用于调节任务。
5.补偿箱是一种配件，其应用于小型和大型系统中、尤其是也应用于具有内燃机的机动车辆中。需要该配件来补偿由于液态或气态的运行介质的由温度导致的膨胀、挥发或蒸发而造成的运行介质的损失，在热膨胀的情况下对变动的体积进行补偿。在大多数情况下，利用补偿箱和所提供的运行介质来维持系统压力。
6.在大多数情况下，也被称为致动器的作用装置通常被称为驱动技术部件，这些驱动技术部件例如将电信号(由控制计算机输出的指令)转换为机械运动或物理参量(例如压力或温度)的变化，并且因此在受控的过程中主动作出干预。
7.本发明的目的是，提供一种紧凑的和简单构造的阀设备，以用于控制两个温控回路中的流体的流动。
8.本发明的另一目的在于，提供一种紧凑的和简单构造的补偿箱设备。
9.此外，本发明的目的在于，提供一种温控回路设备，利用该温控回路设备可以可变地控制两个温控回路。
10.这些目的中的一个或多个通过独立专利权利要求1、6和9的特征来实现。有利的设计方案在其从属权利要求中说明。
11.根据本发明提供了一种用于控制两个温控回路中的流体的流动的阀设备。该阀设备包括：致动器；阀壳体，该阀壳体具有第一容纳腔和第二容纳腔；直接式球阀，该直接式球阀具有第一容纳腔，所述第一容纳腔具有至少第一流体端口和第二流体端口，其中在该第一容纳腔中可转动地安装有具有第一通道的第一球装置，其中该第一球装置与该致动器联接并且可以直接被该致动器致动；以及间接式球阀，该间接式球阀具有第二容纳腔，所述第二容纳腔具有至少第三流体端口和第四流体端口，其中在该第二容纳腔中可转动地安装有具有第二通道的第二球装置，其中该第二球装置与该第一球装置联接并且因此可以被该直接式球阀致动并可以间接地被该致动器致动。
12.表述“直接式”球阀和“间接式”球阀仅描述两个阀之间的关系。在直接式球阀或第一球装置与致动器之间例如也可以布置有机器元件、例如传动装置，利用该传动装置可以改变运动参量(力或转矩)。相同的情况适用于第一球装置与第二球装置之间的联接。
13.由于直接式球阀或受直接操控的球阀的第一球装置与致动器联接并且可以直接被该致动器致动，并且第二球阀的第二球装置与第一球装置联接，所以该第二球装置由第一球装置拉动或拖动，并且因此同样间接地藉由致动器被驱动或受到间接的操控。以这种方式，仅需要单个致动器来致动直接式球阀和间接式球阀。阀设备的这两个球阀布置在共
同的阀壳体中。
14.因此，利用根据本发明的结构提供了紧凑且廉价的阀设备，因为仅需要一个致动器来致动两个阀，并且这两个阀布置在单个阀壳体中。
15.球阀优选是短管阀，在短管阀中，阻断体被构造为球。在短管阀变体中，球具有相应的通道。
16.第一球装置和第二球装置优选可以藉由形状配合的连接相互连接。为了形成形状配合的连接，第一接合元件和第二接合元件优选分别可以一体式地成形在第一球装置和第二球装置上。第一球装置和第二球装置藉由第一接合元件和第二接合元件相互联接。接合元件可以根据爪式接合器的方式构造，其中相应的爪能够实现预先确定的转动自由度，从而使得第二球装置可以由第一球装置以角度或时间有偏差的方式拖动。
17.在本发明的背景下，温控回路被理解为低温或高温回路和/或加热和/或冷却回路。
18.用于在阀壳体内引导和支承第一球装置和/或第二球装置的支承装置可以布置在第一球装置与第二球装置之间的联接区域中。支承装置优选被构造为半实体支承件，从而使第二球装置的转动自由度受到o形环座的限制。
19.借助半实体支承件，沿球转动方向的转动自由度受到相应的o形环座的限制。在此没有完全限制转动自由度，而是仅防止被自由拉动或拖动的第二球装置的意外的松动。此外，由于半固定支承件限制了绕第二球装置的转动轴线在球方向上的自由的可旋转性，所以也无需执行第二球装置的球位置的持续位置检查。
20.球阀可以被设计为3/2换向阀，和/或被设计为比例阀。
21.方向控制阀被设计用于部分或完全截断工作介质的路径。3/2换向阀具有三个端口和两个切换位置。
22.直接式球阀和间接式球阀的流体端口或出口的数量仅受可用的结构空间和所需功能的限制。但理论上，也可以在每个球上分别设置3个或更多个输出口。因此，也可以实现不同数量和不同组合的端口和切换位置。
23.在本发明的背景下，比例阀被理解为用于改变流量的阀。比例阀在此具有相当类似的切换行为，其中也可以实现两个极端“打开”和“关闭”之间的中间位置。由此可以根据需求地调节和控制流量。球阀因此可以是被设计为具有多于两个的工作端口的方向控制阀的比例阀。
24.由于将球阀设计为3/2换向阀和/或比例阀，因此可以实现对两个温控回路中的流体的流动的十分灵活的操控。
25.第二球装置可以具有用于限制转动运动的端部止挡件。此外，第二球装置可以具有扩展的端部止挡件，其能够实现大约660度至700度的转动运动。
26.在没有设置这种扩展的端部止挡件的情况下，可能无法在端部止挡件之间实现在球转动方向上的360度的最大的运动自由度，并且因此不足以完全灵活地操控两个温控回路。这尤其是由于形成这两个端部止挡件主要以由于其预先确定的厚度而产生的转动角度为代价。受间接操控的球的高的可运动性可能是必要的，以便与受直接操控的球无关地实现复杂的切换位置。
27.因此，根据本发明可以设置端部止挡件扩展部，其是一个或多个端部止挡件的组
件部分。端部止挡件扩展部有助于在到达端部止挡件之前沿球方向的进一步的可转动性。
28.致动器可以是电动机、优选感应式工作的电动机。其他的设计或例如使用热致动的膨胀蜡元件是可以想到的。膨胀蜡元件例如也将热势能差转换为机械运动。在本发明的背景下，致动器也可以包括机械致动器。致动器因此不一定被限制于电动致动器。
29.此外，根据本发明提供了一种补偿箱设备，其具有前述的根据本发明的阀设备。补偿箱设备的特征在于，阀设备是补偿箱设备的整体的组成部分，并且阀设备的阀壳体与补偿箱设备的壳体整体连接。
30.由于阀设备是补偿箱设备的整体的组成部分，所以可以明显节约设计空间，并且产生非常紧凑的设计结果。此外，可以更节约成本地制造这种补偿箱设备。
31.阀设备和补偿箱设备之间的整体连接可以通过以单组分或多组分注塑成型工艺的注塑成型工艺，通过锁止连接、螺纹连接、粘合连接或焊接连接或其他的合适的制造方法建立。
32.补偿箱设备可以包括第一补偿箱和第二补偿箱，这两个补偿箱可以藉由填充嘴被填充，和/或这两个补偿箱可具有旁通线路，和/或这两个补偿箱可分别具有至少一个流体端口。
33.这种没有根据本发明的阀设备的补偿箱设备在尚未公开的欧洲专利申请ep 20174528.8中公开，其全部内容被援引包含于此。
34.此外，根据本发明提供了一种温控回路设备。该温控回路设备包括前述的补偿箱设备和第一温控回路，其中第一温控回路与阀设备的直接式球阀的第一流体端口和第二流体端口连接。此外，温控回路设备包括第二温控回路，其与阀设备的间接式球阀的第三流体端口和第四流体端口连接。
35.第一温控回路可以被设计为具有预先确定的总体积的高温控制回路和/或小回路，其中第二温控回路被设计为具有预先确定的总体积的低温控制回路和/或大回路，其中该第二温控回路的总体积大于第一温控回路的总体积。同样可以实现相反的布置。
36.下面将借助在附图中示出的实施例更详细地描述本发明。在附图中示出：
37.图1是根据本发明的具有阀设备的补偿箱设备的侧视图；
38.图2是具有阀设备的补偿箱设备的另外的侧视图；
39.图3是沿图2的剖切线a-a的侧向截面图；
40.图4是阀设备的分解立体图；并且
41.图5是阀设备的又一分解立体图。
42.下面首先描述根据本发明的用于补偿箱设备2的阀设备1(图1至图5)。
43.阀设备1被设计用于控制两个温控回路中的流体的流动。温控回路可以是相应的加热回路和/或冷却回路。
44.阀设备1包括阀壳体3，该阀壳体具有第一容纳腔4和第二容纳腔5。
45.第一容纳腔4具有第一流体端口和第二流体端口6、7，第一流体端口和第二流体端口优选彼此相反对置地布置。此外，在第一容纳腔4上设置有第一连接端口8，以用于与补偿箱设备2连接。
46.第二容纳腔5具有第三流体端口和第四流体端口9、10，第三流体端口和第四流体端口优选彼此相反对置地布置。此外，在第二容纳腔5上设置有第二连接端口11，以用于与
补偿箱设备2连接。
47.端口相对于彼此的位置仅受到功能和可用的设计空间的影响，并且也可以与相反对置不同地布置，并且也可以设置有三个或更多个接口。
48.在流体端口6、7、9和10中形成内螺纹，设有对应的外螺纹的定心/导向嵌件12可以被螺纹连接到这些流体端口中。替代内螺纹也可以设置自攻螺纹。
49.在朝向(进一步在下文更详细地描述的)第一球装置和第二球装置15、18的方向的表面上，在每个定心/导向嵌件12上设置有圆弧段形地构造的密封或导向壁36。密封壁36或密封元件将流体端口6、7、9和10或出口和球装置15、18相互密封(在关闭的状态下)。密封壁36例如可以实施为2k密封元件。导向或密封壁36也可以被设计用于在阀壳体中定心和引导第一球装置和第二球装置15、18。
50.为了与相应的温控回路连接，设置有连接套管13，流体端口6、7、9和10可以藉由连接套管与相应的温控回路连接。连接套管13具有相应的凸缘，该凸缘可以藉由o形环密封件14与阀壳体3密封地连接。代替o形环也可以设置有成形密封件或其他适当的密封件。
51.在第一容纳腔4中布置有第一球装置15。第一球装置15形成用于直接式球阀16的阻断体，该直接式球阀另外包括第一容纳腔4。第一球装置15具有第一通道17。
52.在阀壳体3的第二容纳腔5中布置有第二球装置18。第二球装置18与第二容纳腔5一起形成间接式球阀19。第二球装置18具有第二通道20。
53.在阀壳体3中，在第一容纳腔4与第二容纳腔5之间的区域中设置有用于容纳支承装置22的支承座21。
54.支承装置22被设计用于引导和支承第一球装置和第二球装置15、18。支承装置22优选是半实体支承件，其中第二球装置18的转动自由度部分地受到o形环座限制。
55.在支承装置中构造有通孔23。
56.第一接合元件和第二接合元件24、25优选分别一体式地成形在第一球装置15和第二球装置18上。第一球装置15和第二球装置18藉由第一接合元件和第二接合元件24、25相互联接。接合元件24、25根据爪式接合器的方式构造，其中相应的爪能够实现沿转动方向的预先确定的自由运动，从而第二球装置可以由第一球装置15以角度或时间有偏差的方式拖动。
57.从端部位置(其对应于沿以下更详细地描述的致动器27的两个可能的转动方向中的任一个方向的端部止挡件)开始，两个球的接合元件沿朝端部止挡件延伸的转动方向直接有效接触。在此，在该位置中通常不存在沿另一转动方向的直接有效接触。在该位置中，这两个球的接合元件沿相反的转动方向不具有直接有效接触。由此，在受直接驱动的球运动的情况下，不受直接驱动的球一开始没有沿反方向运动。两个球上的接合元件的形状和尺寸规定受驱动的球在再次建立与受间接驱动的球在相反的转动方向上的有效接触之前的最大可能的自由运动。使用这个自由运动以便与不受驱动的球无关地定位受直接驱动的球，并且获得期望的位置，并且因此实现出口的打开。
58.通常，不受驱动的球的自由运动性实施为：鉴于不同出口相对于彼此的打开和关闭，可以实现球的位置的任何组合。为了操控受间接驱动的球，必须通过受直接驱动的球沿相应方向的转动来克服自由运动。根据受直接驱动的球的期望的切换状态，该受直接驱动的球必须在受间接驱动的球位置确定之后向回转动，即沿相反的方向转动。
59.第一接合元件24和第二接合元件25布置在支承装置22的通孔23中。
60.第一球装置15经由控制轴26与致动器27连接。致动器27例如是电动机、优选感应式运行的电动机。
61.借助控制轴26或致动器27，直接式球阀16的第一球装置15受到直接的驱动，并且可以绕转动轴线28转动运动。
62.间接式球阀19的第二球装置18同样绕转动轴线28转动，并且藉由第一接合元件和第二接合元件24、25由第一球装置15以时间和角度有偏差的方式被拖动。
63.在与支承装置22对置的端部上，第二球装置18具有能够实现绕转动轴线28小于360度的转动运动的端部止挡件，并且优选具有端部止挡件扩展部(未示出)，该端部止挡件扩展部能够实现绕转动轴线28大约660度至700度的转动运动。
64.阀设备1是补偿箱设备2的整体的组成部分。
65.第一容纳腔4和第二容纳腔5藉由第一连接端口8和第二连接端口11与补偿箱设备2的第一补偿箱30和第二补偿箱31连通性地连接。
66.补偿箱设备2的限定第一补偿箱30和第二补偿箱31的外壁在下文中被称为壳体32。
67.阀设备1、尤其是阀壳体3藉由第一连接端口和第二连接端口8、11与补偿箱设备2的壳体32或第一补偿箱30和第二补偿箱31之间的整体连接优选通过注塑成型工艺建立。特别优选地，阀设备2的阀壳体3与补偿箱设备2的壳体32在仅一次注塑成型工艺中构造或制造。
68.附加地和/或替代地，整体连接也可以藉由锁止连接、螺纹连接、粘合连接或焊接连接建立或代替。
69.补偿箱设备2包括第一补偿箱和第二补偿箱30、31，这两个补偿箱优选可以藉由唯一的填充套管33被填充。补偿箱设备2还具有旁通线路(未示出)。
70.补偿箱设备2的第一补偿箱和第二补偿箱30、31分别设有流体端口34、35，以用于分别与温控回路连接。
71.补偿箱设备2是类似于在尚未公开的欧洲专利申请ep 2017 4528.8中公开的补偿箱设备的补偿箱设备，该申请的全部内容全部援引包含于此。
72.此外，根据本发明提出了一种温控回路设备(未示出)，该温控回路设备包括前述的补偿箱设备2并且相应地包括阀设备1。
73.此外，温控回路设备包括第一温控回路(未示出)，其中第一温控回路与直接式球阀16的第一流体端口和第二流体端口6、7连接。此外，设置有第二温控回路(未示出)，该第二温控回路与间接式球阀19的第三流体端口和第四流体端口9、10连接。
74.第一温控回路可以被设计为具有预先确定的总体积的高温控制回路和/或小回路，并且第二温控回路可以被设计为具有预先确定的总体积的低温控制回路和/或大回路，其中该第二温控回路的总体积大于第一温控回路的总体积。相应的布置也可以相反地设置，即第一温控回路被设计为低温控制回路和/或大回路，而第二温控回路被设计为高温控制回路和/或小回路。
75.优选地，根据本发明的补偿箱设备2设有用于液体、尤其用于机动车辆中的冷却回路的液体的阀设备。
76.相应地，低温控制回路可以是用于中间冷却器和/或电池的冷却回路。高温控制回路优选是用于内燃机的冷却回路。
77.附图标记清单
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阀设备
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补偿箱设备
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阀壳体
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第一容纳腔
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第二容纳腔
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第一流体端口
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第二流体端口
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第一连接端口
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第三流体端口
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10
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第四流体端口
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11
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第二连接端口
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12
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定心-导向嵌件
[0090]
13
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连接套管
[0091]
14
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密封件
[0092]
15
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第一球装置
[0093]
16
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直接式球阀
[0094]
17
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第一通道
[0095]
18
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第二球装置
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19
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间接式球阀
[0097]
20
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第二通道
[0098]
21
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支承座
[0099]
22
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支承装置
[0100]
23
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通孔
[0101]
24
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第一接合元件
[0102]
25
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第二接合元件
[0103]
26
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控制轴
[0104]
27
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致动器
[0105]
28
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转动轴线
[0106]
29
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端部止挡件
[0107]
30
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第一补偿箱
[0108]
31
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第二补偿箱
[0109]
32
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壳体
[0110]
33
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填充嘴
[0111]
34
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流体端口
[0112]
35
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流体端口
[0113]
36
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密封壁