本發(fā)明涉及一種用于流體循環(huán)系統、特別是用于循環(huán)冷卻內燃機的冷卻流體的恒溫閥。

背景技術：

設置有通過恒溫元件控制運動的調節(jié)控制套筒的閥通常配備有冷卻回路，該冷卻回路與具有高發(fā)動機氣缸容量的、特別是那些用于卡車和某些機動車輛的內燃機相關，其操作所需要的冷卻劑流體的流量高于具有較低發(fā)動機氣缸容量的內燃機所面臨的流量，具有較低發(fā)動機氣缸容量的內燃機中所使用的恒溫閥具有翻板閘門。

實際上，套筒的使用通常可以具有據稱(壓力)平衡的閉塞器(閘門、塞子)，也就是說，沿套筒通過恒溫元件進行移動的方向上，在套筒壁的兩側上的壓力差值大致為零的閉塞器，該方向在實踐中對應于套筒的軸向方向。相反地，在具有翻板閘門的恒溫閥中，翻板閘門通常在垂直于翻板閘門通過恒溫元件而移動的方向的平面中延伸，使得特別是當流體流被翻板閥門切斷時，翻板閥門兩側沿該方向上的壓力差值達到高的值。因此，將這樣的翻板閥門從其底座移出所需的能量通常是相當重要的，并且當要控制的流體的流率高并且沿著翻板閥門的閉合方向流動時，就更加重要了。

具有諸如文獻US-B-5018664中所公開的套筒的恒溫閥包括閥主體，其界定用于流體流過其中的第一流體流動管道，第二流體流動管道和第三流體流動管道通到第一流體流動管道。該閥還包括流動控制套筒，其用于調節(jié)和控制流體流過閥主體，該流動控制套筒可在閥主體的內部中移動，以便將第二管道和第三管道中的至少一個放置成與第一管道連通。閥還包括恒溫元件，其包含體積根據流過閥主體的流體的溫度而變化的熱膨脹(熱擴張)材料，該元件包括相對于閥主體而靜止的固定或靜止部分以及可移動部分，可移動部分由于熱膨脹材料的體積變化的影響而可相對于靜止部分移動，并且以平移運動連接到套筒。恒溫元件的固定或靜止部分附接到固定在第一管道的內部中的殼體。該殼體構造成使得在第一管道內流動的流體在其間流過。當發(fā)動機涼了時，冷卻流體整體流過冷卻回路的旁路回路，也就是說，冷卻流體在第一和第二管道中通過。另一方面，當發(fā)動機過熱時，從發(fā)動機出來的冷卻流體是熱的，并且套筒由于熱膨脹材料的膨脹效應而移動。然后，部分或全部的冷卻流體通過第三管道轉移到散熱器，以使其在其中冷卻。

此外，閥還包括密封環(huán)，以確保套筒和閥主體之間適當密封。該密封環(huán)緊密安裝并壓合以與主管道的內壁接觸，從而確保最佳密封并使第二管道和第三管道彼此隔離。因此，將這種密封環(huán)安裝在主管道的內部中是困難的，并且需要在閥主體的高度上設置止動肩部。

為了克服這個缺點，從文獻WO-A-99/24701中已知了一種將密封環(huán)附接到用于支撐恒溫元件的支撐殼體的技術。在該文獻中，用于流體的第一流體流動管道是貫通管道，并且單個管道導入并通向該第一管道。當流體非常熱時，套筒移出其在閥主體中的底座，并且抵靠支撐恒溫元件的支撐殼體。在第一管道中流動的流體的通道一方面由套筒封閉，另一方面由密封環(huán)封閉。實際上，其被設計成允許流體僅以中心方式通過，也就是說，其周邊壁為實心的或無孔的。然而，密封環(huán)布置成使得其形成不平衡的閉塞器，也就是說，在其周邊壁的兩側上的壓力差不具有零值。因此，存在密封環(huán)可能變形，或者甚至在閥集成到具有高冷卻流體流速的重型發(fā)動機的冷卻回路中時斷裂的擔心。因此，這種類型的閥設計不堅固。

技術實現要素：

正是這些缺點，使得本發(fā)明旨在通過提供更堅固的恒溫閥來進行補救，并且對于密封環(huán)在閥主體內的組裝也沒有了問題。

為此，本發(fā)明涉及一種用于流體循環(huán)系統的、特別是用于循環(huán)用于冷卻內燃機的冷卻流體的恒溫閥，其包括：主體，其界定用于流體流過其中的第一流體流動管道，第一流體流動管道沿著縱向軸線延伸，并且至少第二流體流動管道和至少第三流體流管道橫向地導入其中；用于調節(jié)和控制流體流過閥主體的流動控制套筒，其限定平行于縱向軸線的中心軸線，并且可以在閥主體的內部沿著該軸線移動以將第二和第三管道中的至少一個放置為與第一管道連通；恒溫元件，其包含熱膨脹材料，熱膨脹材料的體積根據流過閥主體的流體的溫度而變化，該元件包括相對于閥主體而靜止的固定或靜止部分以及可移動部分，可移動部分由于熱膨脹材料的體積變化的影響而可相對于靜止部分縱向移動，并且以平移運動連接到套筒；用于保持恒溫元件的保持殼體，其一體地附接到恒溫元件的靜止部分，固定在第一管道的內部，并且通過密封接觸而與套筒接合；以及用于在套筒和閥主體之間密封的密封環(huán)，其相對于閥主體固定地、圍繞套筒同軸地設置。根據本發(fā)明，殼體封閉所述第一管道的一端，同時密封環(huán)固定地連接到用于保持恒溫元件的保持殼體，并且包括用于流體流過其主體容積的至少一個流通開口。

由于本發(fā)明，密封環(huán)在閥主體內部的組裝是便利的，因為其安裝不再需要壓裝配合(press–fitting)。此外，不需要在閥主體內設置止動臺肩。密封環(huán)實際上作為一個單個復合單元與用于保持恒溫元件的保持殼體進行安裝。此外，布置在其周邊上的用于流體流過的流通開口用于確保其不承受流到第二管道的流體的壓力，并且閥的唯一的閉塞器為壓力平衡的并適于高流體流率的套筒。

根據本發(fā)明的有利但非強制性的方面，恒溫閥可以包括根據任何技術上允許的組合考慮的以下特征中的一個或多個：

-密封環(huán)包括第一密封環(huán)形構件和第二緊固環(huán)形構件，第一密封環(huán)形構件用于在套筒和閥主體之間密封，第二緊固環(huán)形構件用于緊固到殼體，第二緊固環(huán)形構件通過突片連接到密封環(huán)形構件，突片在其之間限定流體流通開口。

-第二密封環(huán)形構件包括適于容納在殼體的周邊凹槽內的至少一個隆起。

-密封環(huán)的第一密封環(huán)形構件設置有用于與閥主體密封的O形環(huán)密封件。

-O形環(huán)密封件容納在第一密封環(huán)形構件的周邊凹槽內。

-密封環(huán)的第一環(huán)形構件設置有唇式密封件，以便確保與套筒密封。

-唇式密封件由特氟綸(Teflon)制成。

-密封環(huán)由金屬片制成。

-唇式密封件卷曲在密封環(huán)的第一密封環(huán)形構件的金屬片邊緣內。

-套筒適于以密封方式緊壓殼體，以便阻塞第一管道和第三管道之間的流體通道。

附圖說明

由于根據恒溫閥的原理對其實施例進行的下列描述，本發(fā)明將得到更好的理解，并且其優(yōu)點也將會更加顯而易見，該實施例僅以示例給出，并且參考附圖，其中，

圖1為根據本發(fā)明的恒溫閥的縱向剖面圖，其中，恒溫閥能夠調節(jié)和控制內燃機中的冷卻流體的循環(huán)，并且以流體在冷卻回路中正常流動的一種流通或“旁通”構造示出；

圖2為與圖1中的剖面圖類似的剖面圖，其中，恒溫閥以另一種構造示出，其中將冷卻回路中流動的流體轉向到散熱器以便在其中得到冷卻；

圖3為屬于圖1和圖2中所示的恒溫閥的密封環(huán)的立體圖；以及

圖4為圖1所示的插入部分IV的放大圖。

具體實施方式

在圖1至圖4中，示出了一種能夠調節(jié)和控制冷卻流體的循環(huán)的恒溫器1。在本文中，流體是指液體，或甚至是兩相混合物。閥1例如在用于冷卻車輛的內燃機的冷卻回路中使用。

閥1包括用于引導流體的閥主體2。該主體2界定了用于流體從中流過的流通中心管道4。中心管道4沿著縱向軸線X-X延伸。

在說明書的以下部分中，術語“高/上”、“低/下”、“頂部/上部”和“底部/下部”應當會相對于縱向軸線X-X在圖1和圖2的結構中得到解釋。在圖1和圖2中，中心管道4向下延伸至底部，并且包括第一腔室4A和位于腔室4A下方的第二腔室4B。閥主體2界定另外兩個管道6和8，它們分別在腔室4A和4B的水平高度處橫向地通入中心管道4中。因此，管道6和8不會伸展于相對于軸線X-X的相同軸向水平高度處。管道8在圖1和圖2所示的剖面中不可見，這就是為什么其在這些附圖中示意性地以虛線表示的原因。在附圖所示的示例中，單個管道6導入并通向腔室4A，單個管道8導入并通向腔室4B。然而，在實踐中，多個管道可導入并通向同一給定腔室。

因此，恒溫閥1是三通閥。在所考慮的示例中，流體流入通過管道4進行，流體流出通過管道6和8進行。然而，根據閥1的安裝，其可以是不同的。

此外，恒溫閥1包括用于支撐恒溫元件14的支撐殼體10。該殼體10封閉管道4的一端，也就是說，由于殼體10的存在，管道4可以被認為是盲管。殼體10以密封的方式在管道4內固定或鎖定在適當的位置，并界定用于容納恒溫元件14的容納腔10a。該腔10a轉向頂部。殼體10還包括圍繞腔10a的頂部冠形件12。

恒溫元件14包括頂部杯形件140，其具有基于圍繞軸線X-X的旋轉的幾何形狀，并且包含諸如蠟等的熱膨脹材料(圖中未示出)。恒溫元件14還包括下桿142，其沿著軸線X-X延伸并且相對于殼體10固定或鎖定在適當的位置。桿142包括頂端，其接合在杯形件140的孔中；以及下端，其從向下延伸的杯形件140突出并且一體地附接到頭部16。頭部16以確保桿142相對于殼體10鎖定在適當位置的方式與殼體10配合。頭部16容納在殼體10的容納腔10a中并且壓靠在腔10a的底壁上。杯形件140能夠相對于桿142沿軸線X-X平移運動。更精確地，杯形件140由于包含在其內部的熱膨脹材料的膨脹效應而可移動。杯形件140由導熱材料制成，也就是說，當與其所浸漬的流體接觸時，其溫度上升。在圖1所示的構造中，熱流體流過管道4導致杯形件140朝向頂部移動。此外，杯形件140具有用于抵靠襯套18的抵接肩部140a。該肩部140a轉向頂部，也就是說，其減小杯形件140朝向頂部的橫截面。

襯套18在下部環(huán)繞頂部杯形件140。因此，其緊密地形狀配合到杯形件140的外表面。特別地，襯套18采取杯形件140的肩部140a的形式，使得在加熱熱膨脹材料時驅動襯套18與杯形件140共同做平移運動。襯套18具有基于圍繞軸線X-X旋轉的幾何形狀，并且包括沿向上方向彎曲并且有利地具有鉤形形狀的下邊緣180。該鉤形形狀具有朝向向上方向的凹部。襯套18包括頂端182，該頂端相對于軸線X-X向外彎曲，也就是說其遠離杯形件140延伸。

閥1還包括套筒20，該套筒20根據定義具有以與軸線X-X平行或甚至結合的軸線X20為中心的大體管狀形狀。套筒20設置在殼體10上方的主管道4的內部。套筒20包括圓柱形主體21，該圓柱形主體以軸線X-X為中心，并且其壁在其整個圓周上為實心(無孔)。下軸向端部，即朝向殼體10定位的一端，適配為以密封的形式壓靠在殼體10上，特別是為了阻塞管道4和8之間的通道。殼體10因此形成用于套筒20的軸向支撐座。更確切地說，殼體10包括具有圓盤形形狀的密封環(huán)106，其容納在殼體10的周邊凹槽104中。該密封環(huán)106設計成當冷卻流體涼了時受到套筒20強制擠壓，以便阻塞管道4和8之間的通道。套筒20的主體21在其頂端設置有內周緣，套筒20的臂24從該內周緣沿軸線X-X的方向剛性地延伸。臂24相對于軸線X-X不做徑向延伸，而是以傾斜的方式延伸，并且相對于軸線X-X朝向頂部匯聚。在其自由端，臂24通過屬于套筒20的環(huán)形冠構件25彼此固定地連接。該環(huán)形冠構件25相對于主體21大致同軸。環(huán)形冠構件25通過具有凹部向下定向的鉤形形狀的卷曲邊緣進行延伸。

套筒20適配為用以調節(jié)和控制流體流過閥主體2，并且能夠在主體2的內部沿軸線X20移動，以便將管道6和8中的至少一個放置成與管道4連通。襯套18的彎曲端部182覆蓋套筒20的卷曲邊緣以使得套筒20在向上的運動中受到襯套18阻塞。

螺旋彈簧30在襯套18和套筒20之間軸向延伸。彈簧30以軸線X-X為中心，并且包括底部線圈和頂部線圈，底部線圈容納在形成在襯套18的下端180的凹部中，頂部線圈定位成抵靠套筒20的環(huán)形冠構件25。

閥1還包括用于吸收應力的應力吸收卡鉗支架40，其由剛性材料，特別是金屬制成?？ㄣQ支架40包括用于套筒20的臂24通過的開口，以及有利地具有凹部向下定向的鉤形形狀的頂端部分。此外，卡鉗支架40包括適于與殼體10的冠形件12機械接合的底端。為了這樣做，該底端部分沿軸線X-X的方向徑向彎曲，并且抵靠冠形件12的底表面。以這種方式，卡鉗支架40通過鉤到殼體10中被附接，也就是說，其以固定方式連接到殼體10。

恒溫元件14的杯形件140的復位彈簧50布置在卡鉗支架40和套筒20之間。更精確地，復位彈簧50是以軸線X-X為中心的螺旋彈簧，其定位在彈簧30之上，并包括底部線圈和頂部線圈42，底部線圈定位成沿向下方向抵靠套筒20的環(huán)形冠構件25,頂部線圈42被定位成沿向上方向軸向地抵靠由卡鉗支架40的頂端形成的凹部的底部。將卡鉗支架40設計成支撐由彈簧50在其壓縮過程中產生的工作應力?？ㄣQ支架40容納彈簧30和50，恒溫元件14和襯套18。

最后，閥1還包括密封環(huán)60，以確保套筒20和閥主體2之間適當密封。該密封環(huán)60在圖3中更清楚可見。其同軸地設置在套筒60與管道4的壁之間。更確切地說，密封環(huán)60布置在用于流體流過的流通腔室4b中。其包括頂部環(huán)形構件600和底部環(huán)形構件602。密封環(huán)60以軸線X60為中心，軸線X60在安裝在閥1內的構造中與縱向軸線X-X結合。環(huán)形構件600和602通過平行于軸線X60延伸的三個剛性的直的突片604彼此連接。因此，環(huán)形構件600和602被制造成具有突片604的單個復合件。例如，密封環(huán)60通過金屬片的沖壓制造。

環(huán)形構件602固定地連接到殼體10。更準確地，環(huán)形構件602包括隆起602a，隆起602a朝向內部、向軸線X-X徑向地向外突出，并且與殼體10的周邊凹槽102接合。凹槽102以軸線X-X為中心。在該示例中，隆起602的數量為三個，并且圍繞軸線X60以均勻的方式分布。密封環(huán)60因此通過將隆起602a插入到凹槽102中而“夾持”在殼體10上。因此，密封環(huán)60作為一個單個的復合單元與殼體10進行安裝，其與文獻US-B-5 018 664中公開的閥的組裝相比大大地有利于安裝。突片604在其之間限定了用于流體流過的流通孔O604。更精確地，每個開口O204界定在兩個連續(xù)的突片604之間以及在頂部環(huán)形構件600和底部環(huán)形構件602之間。開口O204具有矩形輪廓。因此，密封環(huán)60在其整個周邊上不完全是實心的。因此，流體可以流過密封環(huán)60，正好橫穿其主體體積，也就是說，沿著相對于軸線X-X的大致徑向方向流動，從而接合管道8。密封環(huán)60因此不會用于閉塞器的目的，如文獻WO-A-99/24701中的情況。有利地，閥1的唯一閉塞器是套筒20，其是壓力平衡的，因此很好地適用于高流體流率。

如圖4所示，密封環(huán)60的頂部環(huán)形構件600設置有唇式密封件608，其定位成以周向方式抵靠套筒21的主體20的外壁。唇式密封件608由特氟綸制成并且相對于套筒20確保適當密封。唇式密封件608在密封環(huán)600的密封環(huán)形構件的頂部周緣600a內卷曲，其凹部沿軸線X-X的方向(也就是說以向心方式)徑向定向。頂部環(huán)形構件600還設置有O形環(huán)密封件606，O形環(huán)密封件606容納在環(huán)形構件600的周邊凹槽600b內。O形環(huán)密封件606被強制地卡在閥主體2的撐圈邊3的內壁上。其防止流體圍繞密封環(huán)60向外部滲透。

此外，底部環(huán)形構件602覆蓋密封環(huán)106的外部邊緣。實際上，底部環(huán)形構件602包括頂部邊緣B602，頂部邊緣B602朝向內部向軸線X60徑向彎曲，并且定位成抵靠密封環(huán)106的頂部環(huán)形表面，使得其將密封環(huán)106保持在其殼體104的內部中的適當位置。

在將閥集成到用于冷卻內燃機的冷卻回路中的示例中，管道6在未示出的內燃機的冷卻回路中引導液體，同時管道8將液體引導至未示出的散熱器，以便其被冷卻。

在圖1中，發(fā)現套筒20為流通或“旁通”的構造，其中發(fā)動機是冷的。在該構造中，套筒20封閉管道8。因此，進入管道4的冷卻流體整體在管道6內流動通過，在管道6中，其被重定向到內燃機。換句話說，液體保留在內燃機的冷卻回路的旁路回路中。由于發(fā)動機是冷的，所以液體確實不需要被冷卻。

當發(fā)動機加熱時，流過回路的冷卻流體被加熱，并且杯形件140由于與液體的熱交換而升高溫度。容納在杯形件140中的熱膨脹材料膨脹，這因此導致杯形件140在向上方向上軸向移動。移動的杯形件140通過壓縮彈簧30的肩部140a的存在驅動襯套18。彈簧30具有相對高的剛度，以致襯套18的移動也驅動套筒20沿向上方向上軸向地運動。套筒20因此以平移運動方式連接到恒溫元件14的可移動部分140。

套筒20在向上方向上的運動通過彈簧30的頂部線圈抵靠在套筒20的環(huán)形冠構件25上來實現。套筒20的運動是抵抗彈簧50的彈力發(fā)生的。換句話說，彈簧50在套筒20沿向上方向移動的過程中受到了壓迫。此外，套筒20在其移動過程中摩擦由特氟隆608制成的密封件的唇緣，使得沒有液體圍繞套筒20流動。

當套筒20離開其支座，即殼體10時，在套筒20的內部中循環(huán)的液體流出進入腔室4B中，并且可以通過管道8逸出。更精確地，流出進入腔室4B的液體通過密封環(huán)60的開口O604徑向地逸出。冷卻流體因此部分地轉向到散熱器中，以在其中被冷卻。

如果發(fā)動機不過熱，則套筒20不會完全關閉管道6，也就是說，只有一部分液體繼續(xù)在內燃機的冷卻回路中循環(huán)。在圖中未示出管道6和8同時打開的中間構造。

另一方面，在內燃機過熱的情況下，容納在杯形件140的內部中的熱膨脹材料繼續(xù)膨脹，并且套筒20到達高的位置，在該位置其以密封方式抵靠截頭圓錐形壁2a，該截頭圓錐形壁2a限定在主體2內，并且在向下方向上相對于軸線X-X偏移。在高位置，如圖2所示，套筒20完全打開管道6。在這個位置，在管道4中循環(huán)的全部液體橫穿套筒20并且在散熱器的方向上通過管道8逸出。

當液體冷卻下來時，包含在杯形件140中的熱膨脹材料不再施加任何的膨脹力，并且復位彈簧50松弛開來。因此，彈簧50在套筒20的環(huán)形冠構件25上施加向下的彈性膨脹力，其使套筒20在殼體10的方向上彈性地返回。套筒20的移動因此相繼地驅動彈簧30壓縮和解壓縮。因此，后者繼而在襯套18的下端180上施加向下的力。該力通過肩部140a傳遞到杯形件140，這使得杯形件140可以沿向下方向彈性地返回，也就是說在圖1所示的流通構造中。

通過變型(未示出)，密封環(huán)60可以通過任何其它適當的方式附接到殼體10。例如，密封環(huán)60可以焊接或粘結在殼體10上。密封環(huán)60也可以擰到殼體10上或通過被稱為“卡銷”的鎖定裝置附接，通過該鎖定裝置密封環(huán)60的銷釘至少四分之一穿過旋入到了殼體10的呈曲線或呈角度的通道中。

根據另一變型(未示出)，密封環(huán)60由塑料制成。在這種情況下，唇式密封件608未通過金屬片的卷曲，而是通過連接到密封環(huán)上的環(huán)形螺母保持在適當位置中。

上面描述的是恒溫閥1的常規(guī)功能，其中閥1僅由冷卻流體的溫度控制。很明顯，通過未示出的變型，恒溫元件14還可以通過由殼體10將布置在桿142的內部中的電阻連接到電源來進行電驅動。這特別能夠在霜凍或冰凍期迫使冷卻液在散熱器中循環(huán)，或者甚至基于車輛的負載重量或坡度陡度預測發(fā)動機的過熱情況。

上面設想的變型和實施例的技術特征可以彼此組合，以便產生本發(fā)明的新實施例。