用于热管理阀的低阻力密封方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热管理阀以及用于在热管理阀中使用的低阻力(low-drag)密封装置。
【背景技术】
[0002]已知转子阀用在流体源被引导穿过壳体到达若干目的地中的一个目的地的应用中。这种阀能够用于包括发动机冷却装置、车辆舱室空调(HVAC)系统、排放系统阀、发动机进气阀、发动机排气管理阀的汽车应用的热管理系统中。典型的转子阀具有能够在阀体或壳体的室中绕纵向轴线旋转的转子。当转子旋转至关闭位置时，转子阻止流体流动穿过壳体中的孔或通道。这种类型的阀的一个问题是如何在转子表面与阀体之间形成有效的流体密封，同时避免过大的操作力矩或避免需要具有相当大尺寸的致动器。当特定的入口处于关闭位置时，转子阀装置必须即防止流体从阀壳体排出，又必须防止加压流体穿过关闭的开口进入阀壳体。由于某些孔可以是被加压的或在真空中或处于环境压力下，因此在转子与入口之间的各种接合面处的操作条件能够变化。
[0003]因此期望具有如下新装置:在该新装置中，减小在活塞的弹性构件与阀孔之间摩擦量，使得可以更有效地使用弹性构件与致动器的力并且在某些情况下能够改变或减小所述力。还希望提供一种如下改进的装置:其中，密封装置与孔之间具有更好的密封连接，使得当阀处于关闭位置时不存在泄漏。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种用于热管理阀的低阻力密封装置。该低阻力密封装置包括壳体，该壳体具有室和至少一个孔，用于使流体介质流动穿过位于壳体的外部位置与壳体的室之间的孔。转子构造成在壳体的室内相对于孔旋转。转子在关闭位置与打开位置之间运动，其中，在关闭位置处，流体介质穿过孔的流动被阻止，而在打开位置处，流体介质流动穿过孔。还存在一个中间位置，在该中间位置处，根据转子相对于孔的位置而部分地限制流体介质穿过孔的流动。低阻力密封装置还包括定位在孔内的构造成在孔内轴向移动的面密封活塞。该面密封活塞具有涂覆有低摩擦材料的部分，该部分在转子移动至关闭位置或中间位置时与转子选择性接合。
[0005]低阻力密封装置的每个孔具有在孔的壁中形成的周向槽，其中，当面密封活塞被定位在孔内时，该周向槽环绕面密封活塞的一部分。在周向槽内定位有星形密封件以用于在孔与面密封活塞之间形成密封。面密封活塞经星形密封件双向滑动并且在孔内移动。在面密封活塞运动期间，星形密封件保持了孔与面密封活塞之间的密封连接。
[0006]从下文提供的详细的说明中，本发明的另外的应用领域将变得显而易见。应当理解的是，尽管详细的说明和具体的示例示出了本发明的优选实施方式，但其仅用于说明的目的并不意在限制本发明的范围。
【附图说明】
[0007]从详细说明和附图中将更加充分地理解本发明，其中:
[0008]图1A是根据本发明的用于热管理阀的与转子相互作用的低阻力密封件的截面示意图；
[0009]图1B是根据本发明的用于热管理阀的低阻力密封件的分解截面示意图；
[0010]图1C是用于热管理阀的低阻力密封件的分解截面示意图；
[0011]图1D是用于热管理阀的低阻力密封件的替代性实施方式的分解截面示意图；
[0012]图2A是具有定位在各自相应的孔中的两个低阻力密封件的热管理阀的截面平面图；
[0013]图2B是图2A的低阻力密封件中的一个低阻力密封件的分解截面平面图；
[0014]图2C是图2A的热管理阀中的一个热管理阀的分解截面平面图；
[0015]图3是根据本发明的热管理阀的替代性实施方式的截面示意图表；以及
[0016]图4是本发明的替代性实施方式，其中，星形密封件被连接至面密封活塞。
【具体实施方式】
[0017]优选实施方式的下列描述在本质上仅仅是示例性的，而绝非用于限制本发明及其应用或用途。
[0018]现参照图2A，示出了热管理阀10的截面示意图。在本发明的本实施方式中，热管理阀10是具有壳体12的旋转阀，壳体12具有至少一个孔，特别是具有出口孔14、第一入口孔16以及第二入口孔18。壳体12限定室20，其中，转子22构造成在室20内旋转并且与出口孔14、第一入口孔16以及第二入口孔18相互作用，以打开和关闭第一入口孔16和第二入口孔18从而控制流体穿过热管理阀10的流动。当转子22旋转至打开位置时，根据本发明的热管理阀通过如下方式操作:流体流动穿过第一入口孔16和第二入口孔18、流动穿过转子22中的孔口 23并且进入室20中。流体从室20流动穿过阀出口孔14。当转子22处于关闭位置时，阻止流体离开第一入口孔16和第二入口孔18经过转子22进入室20中。对于阀而言，以相反的方式操作阀，即，流体穿过出口孔14流入热管理阀10并且穿过第一入口孔16和第二入口孔18流出，也在本发明的范围内。
[0019]转子22以旋转的方式定位在延伸穿过壳体12和室20的轴24上。轴24构造成绕纵向轴线26旋转并且以旋转的方式支承在定位于壳体12的壁上的轴承28上。转子22的轴24具有延伸到壳体12的外侧的致动端部30，致动端部30与致动器29相互作用，该致动器29控制轴24和转子27绕轴线26的旋转。由于使轴24旋转所需要的扭矩量将降低，所以热管理阀10的特征允许使用较小的致动器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中的每一者内的低阻力密封件32。当转子22在关闭位置、打开位置或中间位置之间旋转以允许流体穿过相应的第一入口孔16或第二入口孔18流动时，低阻力密封件32选择性地接触转子22并且在低阻力密封件32与转子22之间形成密封连接。
[0021]现参照图2B和图2C，示出了低阻力密封件32的细节。特别地，图2A和图2B中示出的低阻力密封件32具有定位在相应的第一入口孔16或第二入口孔18内的面密封活塞34。虽然图3A至图3B中示出的本发明的各实施方式描绘了第一入口孔16和第二入口孔18，但在本发明的范围内，可以存在能够与转子22相互作用并且控制流体的穿过热管理阀10的流动的更多或更少数量的入口孔。而且，第一入口孔16和第二入口孔18是如下入口孔:其中，流体正在所述入口孔流出热管理阀10而不是如在图2A中所示的本发明的实施方式中构造的那样流体在入口孔流入热管理阀10，这也在本发明的范围内。
[0022]参照图1B，面密封活塞34具有部分36和部分45，该部分36涂覆有低摩擦材料以使得在面密封活塞34与转子22之间的接触区域38之间产生的摩擦量最小化，该部分45在面密封活塞34的外表面与星形密封件(quad-seal) 37之间的密封接触区域40处涂覆有低摩擦材料。其中，在操作中，在所述部分中的减小的摩擦使得面密封活塞34的内侧边缘39开始形成抵靠转子22的紧密密封，同时形成在整个部分36上的紧密密封。
[0023]尽管面密封活塞34被描述为是涂覆的，但是在本发明的范围内，如图2B所示，低摩擦材料可以是与面密封活塞34的表面37 —起形成的固体低摩擦材料或形成到面密封活塞34的表面37中的固体低摩擦材料。在图1、图2A以及图2B所示的实施方式中，面密封活塞34的涂覆有低摩擦材料的部分36是接触区域38和密封接触区域表面40所定位的表面；然而，在本发明的范围内，面密封活塞34的整个表面可以涂覆有低摩擦材料。低摩擦材