电控式水阀
阅读说明：本技术 电控式水阀 (Electric control water valve ) 是由 黄瑞 李干明 吴晓飞 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电控式水阀,该电控式水阀,包括执行器部分和阀体部分,阀体部分包括罩体、阀门和密封件,罩体上的进液口通过阀门上的进液流通口与液流腔保持常通,阀门通过阀杆带动阀门在工作腔内转动,当出液口与对应的出液流通口重合时,液流腔与出液流通口导通,当出液口与对应的出液流通口完全错开时,对应的出液流通口关闭。该水阀结构紧凑,体积小,通过阀门旋转运动,可以对三通阀流通口进行快速切换,切换一次时间不超过10S,而且可以实现无极转角调控,从而能够让高温冷却介质快速进入散热器或热交换器,实现快速降温。从而确保电池和电机在最佳工作温度范围下工作,延长了电池、电机的寿命,增大了电池的续航里程。(The invention relates to an electric control water valve, which comprises an actuator part and a valve body part, wherein the valve body part comprises a cover body, a valve and a sealing piece, a liquid inlet on the cover body is normally communicated with a liquid flow cavity through a liquid inlet circulation port on the valve, the valve drives the valve to rotate in a working cavity through a valve rod, when the liquid outlet is overlapped with a corresponding liquid outlet circulation port, the liquid flow cavity is communicated with the liquid outlet circulation port, and when the liquid outlet is completely staggered with the corresponding liquid outlet circulation port, the corresponding liquid outlet circulation port is closed. The water valve is compact in structure and small in size, the three-way valve flow port can be rapidly switched through the rotary motion of the valve, the switching time is not more than 10S, and stepless corner regulation and control can be realized, so that high-temperature cooling media can rapidly enter a radiator or a heat exchanger, and rapid cooling is realized. Therefore, the battery and the motor are ensured to work in the optimal working temperature range, the service lives of the battery and the motor are prolonged, and the endurance mileage of the battery is increased.)
技术领域
本发明涉及冷却水阀，特别涉及一种电控式水阀。
背景技术
随着新能源汽车技术的快速发展，人们越来越重视新能源汽车的热管理。新能源汽车工作时系统会产生大量热量，使得有些部件温度会高达120℃，电机最合适的工作环境温度在30-60℃，电池最合适的工作环境温度在20-30℃，为了让电机和电池处于最优工作温度环境，急需一种电控阀来快速、精确调节冷却系统的温度。
现有的新能源电机和电池冷却系统内通过安装机械式三通阀来实现温度的调节，机械式三通阀内部有一个感温蜡包，通过感受冷却液的温度来控制三通阀阀门的打开和关闭，由于感温蜡包中石蜡的固有特性，固体石蜡在感温熔化需要90S左右的时间，当冷却系统内冷却介质温度偏高时，传统蜡式三通阀需要大约90S才可以将阀门全部打开，感温时间偏长，无法较好的实现电池和电机工作所需的理想环境温度的快速、精确调节。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种电控式水阀，该电控式水阀能实现无极转角调控，快速、精确调节冷却系统的温度。
本发明采用的技术方案是：一种电控式水阀，包括执行部分和阀体部分，所述阀体部分包括罩体和设置在罩体内的阀门，其特征在于：所述罩体内设有工作腔，所述罩体侧壁上设有与工作腔连通的进液口和至少一个出液口；所述阀门套设在罩体内的工作腔内，所述阀门内设有液流腔，所述阀门上设有进液流通口，所述进液口通过进液流通口与液流腔保持常通，所述阀门上设有与出液口一一对应配合的出液流通口，所述阀门上设有与阀门连通的阀杆；所述阀门通过阀杆带动阀门在工作腔内转动，当所述出液口与对应的出液流通口重合时，所述液流腔与出液口导通，当所述出液口与对应的出液流通口完全错开时，对应的所述出液口关闭。
作为优选，所述罩体上设有两个出液口，分别为第一出液口和第二出液口；所述阀门上设有与第一出液口对应配合的第一出液流通口，所述阀门上设有与第二出液口对应配合的第二出液流通口。
进一步的，所述第一出液口与第一出液流通口完全导通时，所述第二出液口与第二出液流通口完全关闭；所述第一出液口与第一出液流通口从完全导通到完全关闭的过程中，同时所述第二出液口与第二出液流通口从完全关闭到完全导通。
作为优选，所述罩体内壁和阀门外壁之间设有密封垫，所述密封垫一侧设有与进液口对应的密封垫开口，所述密封垫上设有与出液口一一对应配合的密封垫流通口；所述密封垫外壁与罩体内壁之间设有间隙，所述密封垫外壁上在密封垫流通口处均设有凸出的外密封环筋，所述外密封环筋与罩体内壁紧密接触；所述密封垫内壁与阀门外壁之间设有间隙，所述阀门外壁上在出液流通口处均设有内密封环筋，所述内密封环筋与密封垫内壁紧密接触。
进一步的，所述密封垫呈圆筒状安装在罩体内，所述罩体内壁向内凸出，形成限位凸台，所述密封垫的首尾两端分别抵在限位凸台两侧的台阶面上，对密封垫形成周向定位。
进一步的，所述密封垫内壁为光滑面。
进一步的，所述密封垫包括与罩体内壁相对的橡胶外层和与阀门外壁相对的聚四氟乙烯内层。
更进一步的，所述橡胶外层比聚四氟乙烯内层厚。
进一步的，所述密封垫外壁沿轴向设有定位凸筋，所述罩体内壁上设有与定位凸筋配合的定位凹槽。
作为优选，所述罩体与下端盖通过密封圈密封，所述阀杆与下端盖通过B型或双O型密封圈密封。
本发明取得的有益效果是：在罩体的工作腔内套设一个阀门，罩体上的进液口与阀门上的，罩体上的进液口通过阀门上的进液流通口与液流腔保持常通，阀门通过阀杆带动阀门在工作腔内转动，当出液口与对应的出液流通口重合时，液流腔与出液流通口导通，当出液口与对应的出液流通口完全错开时，对应的出液流通口关闭。
该水阀结构紧凑，体积小，通过阀门控制，可以对三通阀流通口进行快速切换，切换一次时间不超过10S，而且可以实现无极转角调控，从而能够让高温冷却介质快速进入散热器或热交换器，实现快速降温。从而确保电池在最佳工作温度范围20-30℃下工作、电机在最合适的工作环境温度30-60℃下工作，延长了电池、电机的寿命，增大了电池的续航里程。另外，该产品可以推广应用到暖风控制，实现快速暖风，也可以推广应用到变速箱油冷却系统，实现变速箱油快速冷却。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1去掉阀门后的剖视图；
图3为罩体的结构示意图；
图4为阀门的结构示意图；
图5为密封垫的结构示意图；
图6为图5的剖视图；
图7为小循环状态图(低温循环)；
图8为小循环状态下第一出液口与第一出液流通口配合示意图；
图9为小循环状态下第二出液口与第二出液流通口配合示意图；
图10为中间循环状态图(适温循环)；
图11为中间循环状态下第一出液口与第一出液流通口配合示意图；
图12为中间循环状态下第二出液口与第二出液流通口配合示意图；
图13为大循环状态图(高温循环)；
图14为大循环状态下第一出液口与第一出液流通口配合示意图；
图15为大循环状态下第二出液口与第二出液流通口配合示意图；
附图标记：1、罩体,10、工作腔；11、进液口；出液口(12、第一出液口；13、第二出液口)；14、定位凹槽；
2、阀门；20、液流腔；21、进液流通口；出液流通口(22、第一出液流通口；23、第二出液流通口)；24、阀杆；
3、密封垫；31、密封垫开口；密封垫流通口(32、第一密封垫流通口；33、第二密封垫流通口)；34、定位凸筋；35、橡胶外层；36、聚四氟乙烯内层；
4、执行器部分；5、下端盖；6、密封圈；7、B型(或双O型)密封圈；8、阀门内密封凸筋；9、密封垫外密封凸筋。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-2所示，本发明的一种电控式水阀，包括执行器部分4和阀体部分，阀体部分包括罩体1、阀门2和密封件，电接头与执行器部分的壳体采用一体式结构，罩体1内设有工作腔10，罩体1侧壁上设有一个进液口11和至少一个出液口，进液口11和所有出液口均与工作腔10连通。
本实施例中，工作腔10上端封闭，下端开口，阀门2从罩体1工作腔10开口的下端装入，阀门2上端顶到封闭的工作腔10上端，阀门2套设在罩体1内的工作腔10内。结合图3所示，本发明的阀门2呈圆筒型结构，圆筒型结构的中部为中空结构，形成液流腔20，圆筒型阀门2的侧壁上设有进液流通口21和与出液口一一对应配合的出液流通口，进液流通口21和出液流通口均与液流腔连通，阀门2在罩体1内的工作腔10内转动时，罩体1上的进液口11通过阀门21上的进液流通口21与液流腔20保持常通状态。阀门2上设有阀杆24，阀杆24与执行器部分4通过花键的形式连接，执行器部分4通过阀杆24带动阀门2在工作腔10内转动，从而实现相应出液口与出液流通口的导通或关闭。
结合图3所示，本实施例中，在罩体1侧壁上设有两个出液口，分别为第一出液口12和第二出液口13，第一出液口12与冷却系统的大循环连通，第二出液口13与冷却系统的小循环连通。当然也可以设有多个出液口，用于实现整车其它功能部件的冷却需求。
结合图4所示，在阀门2上对应设有两个出液流通口，分别为第一出液流通口22和第二出液流通口23。阀门2在罩体1的工作腔10内转动，第一出液口12与第一出液流通口22完全重合时，第二出液口13与第二出液流通口23完全错开，第一出液流通口22与液流腔20导通，第二出液流通口23与液流腔20关闭，冷却液只经过大循环；第一出液口12与第一出液流通口22部分重合时，第二出液口13与第二出液流通口23部分重合，第一出液流通口22与液流腔20部分导通，第二出液流通口23与液流腔20部分导通，冷却液一部分经过大循环，另一部分经过小循环；第一出液口12与第一出液流通口22完全错开时，第二出液口13与第二出液流通口23完全重合，第一出液流通口22与液流腔20关闭，第二出液流通口23与液流腔20导通，冷却液只经过小循环。
结合图5-6所示，罩体1内壁和阀门2外壁之间设有密封垫3，本实施例中，密封垫3展开后呈一个矩形块状结构，安装时，首尾向内折弯呈圆筒状，从罩体1工作腔10下端的开口处***到工作腔10内，罩体1内壁向内凸出，形成限位凸台，密封垫3的首尾两端分别抵在限位凸台两侧的台阶面上，对密封垫3形成周向定位；进液口11设置在罩体1的限位凸台处，密封垫3首尾两端断开不闭合，形成密封垫开口31，密封垫开口31与进液口11对应。密封垫3外壁沿轴向设有定位凸筋34，在罩体1内壁上设有定位凹槽14，定位凹槽14与定位凸筋34配合，用于密封垫3的定位安装。
密封垫3上设有与出液口一一对应配合的密封垫流通口，本实施例中，密封垫3上设有两个密封垫流通口，分别为第一密封垫流通口32和第二密封垫流通口33，第一密封垫流通口32与第一进液口12对应，第二密封垫流通口33与第二进液口12对应。
在密封垫3外壁与罩体1内壁之间设有间隙(便于密封垫的装配和作为密封材料的压缩流道)，结合图5所示，密封垫3外壁上沿周向和轴向均设有与罩体1内壁紧密接触的若干密封垫外密封凸筋9，本实施例中密封垫3外壁上沿周向(纵向)设有两道密封垫外密封凸筋9，沿轴向(横向)设有四道密封垫外密封凸筋9，在对应的密封垫流通口处周向和轴向的密封垫外密封凸筋9相交，形成凸出的外密封环筋，防止冷却液流入到密封垫3外壁与罩体1内壁之间的间隙内。
密封垫3内壁与阀门1外壁之间设有间隙(便于阀门的装配和作为密封材料的压缩流道)，结合图4所示，阀门2外壁上沿周向和轴向均设有与密封垫3内壁紧密接触的若干阀门内密封凸筋8，本实施例中阀门2外壁上沿周向(纵向)设有两个阀门内密封凸筋8，沿轴向(横向)设有四道阀门内密封凸筋8，在对应的出液流通口处周向和轴向的阀门内密封凸筋8相交，形成凸出的内密封环筋，其中两道沿轴向布置的阀门内密封凸筋8设置在进液流通口21上下两端，对进液流通口21处形成密封。通过以上密封结构，保证冷却液不流入到密封垫3内壁与阀门1外壁之间的间隙内。
为进一步保证密封效果，密封垫外密封凸筋9与阀门内密封凸筋8设置位置恰好相对应，且密封垫外密封凸筋9宽度大于阀门内密封凸筋8宽度，形成密封时，阀门内密封凸筋8能够进一步压紧密封垫外密封凸筋9。
本实施例中，密封垫3包括与罩体1内壁相对的橡胶外层35(EPDM材料)和与阀门2外壁相对的聚四氟乙烯内层36，橡胶外层35的厚度大于聚四氟乙烯内层36，聚四氟乙烯内层36通过硫化工艺与橡胶外层35粘黏在一起，利用聚四氟乙烯表面光滑的特性，让聚四氟乙烯内层36与阀门2接触，在阀门2旋转运动时可以减少运动摩擦，同时实现有效密封。密封垫3下端倒角，方便阀门2装入。
装配时，密封垫3装进罩体1的工作腔10内后，再将阀门2装配进通过密封垫3形成的工作腔10内，通过密封垫3下端口部设置的导向斜角导入，导入时需要注意确保第一出液口12与液流腔20处于导通状态。阀门2的外侧壁设置多道阀门内密封凸筋8，阀门内密封凸筋8与密封垫3上的聚四氟乙烯内层36接触，实现内侧密封。结合图2所示，将密封垫3和阀门2均安装到罩体1的工作腔10内后，然后安装下端盖5，下端盖5与罩体1通过螺栓固定连接，下端盖5与罩体1之间通过密封圈6密封，阀门2的阀杆24穿过下端盖5与阀门4通过花键连接，阀杆24与下端盖5之间通过B型或双O型密封圈7实现轴封。
本发明工作原理：
如图7-9所示，小循环状态，此状态为冷却系统低温状态，冷却介质需要走内部的小循环进行升温。此时整车ECU不向阀门输出信号指令，阀门不工作，电控水阀对应的也不工作。低温冷却介质从罩体1进液口11流入，然后从第二出液口13流出，此时第一出液口12处于关闭状态，冷却介质此时走小循环进行升温。此状态下，阀门2的第二出液流通口23完全正对第二出液口13，第二出液口13完全打开，第一出液流通口22与第一出液口12完全错开，第一出液口12全关闭。
如图10-12所示，中间循环状态，此状态为冷却系统适温状态，温度有所升高，但是未达到目标高温，冷却介质此时需要适当进行降温，但是降温幅度不需过快，此状态大小循环共存。此时整车ECU向阀门输出信号指令，阀门电机驱动传动机构，让传动机构输出端的花键槽旋转运动一定的角度，这个角度可以在20°-100°之间，旋转20°时，第一出液口12开始打开，旋转105°时，第二出液口13开始关闭。旋转角度在20°-100°之间时，第二出液口13和第一出液口12都有介质流出，随着旋转角度的增大，第二出液口13的介质流量逐步变小，第一出液口12的介质流量逐步变大，当旋转角度达到120°时，第一出液口12的流量达到最大。如图11和12所示，阀门2旋转运动60°时，阀门2的第二出液流通口23部分偏离第二出液口13，第二出液口13处于半打开状态；第一出液流通口22偏离第一出液口12，第一出液口12处于半打开状态。
如图13-15所示，大循环状态，此状态为冷却系统高温状态，冷却介质需要走外部的大循环进行快速降温。此时整车ECU向阀门输出信号指令，阀门电机驱动传动机构，让传动机构输出端的花键槽旋转运动120°，电控水阀的阀门2也对应旋转运动120°，从而让第一出液口12全部打开，让第二出液口13全部关闭。高温冷却介质从罩体1的进液口11流入，然后从第一出液口12流出，此时第二出液口13处于关闭状态，冷却介质此时走大循环进行降温。此状态阀门2的第二出液流通口23完全偏离第二出液口13，第二出液口13全关闭；第一出液流通口22完全正对第一出液口12，第一出液口12全打开。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。