Переключающий клапан - RU2686813C1
Код документа: RU2686813C1
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к переключающему клапану, обеспечивающему возможность переключения состояния сообщения множества портов за счет вращения вращающегося элемента в результате приводного действия блока привода.
Предпосылки создания изобретения
Из предшествующего уровня техники известен переключающий клапан, обеспечивающий возможность переключения множества каналов циркуляции потока жидкости. Например, как раскрыто в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2001-141093, и в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2014-114865, в таком переключающем клапане запирающий элемент установлен с возможностью свободного вращения в корпусе клапана, и торцевой участок этого запирающего элемента приведен в скользящий контакт с дискообразным седлом клапана. В седле клапана сформировано множество переключаемых портов, а под запирающим элементом сформировано отверстие сообщения, обеспечивающее взаимное сообщение двух переключаемых портов. За счет вращения запирающего элемента в результате приводного действия блока привода обеспечивается размещение отверстия сообщения в обращенном к двум переключаемым портам положении и прохождение жидкости, подаваемой из одного из переключаемых портов, через это отверстие сообщения в другой переключаемый порт.
Сущность изобретения
Однако в описанном выше переключающем клапане согласно выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2001-141093, наличие скользящего контакта торцевого участка запирающего элемента с седлом клапана зачастую обусловливает необходимость нанесения между ними смазки, такой как консистентная смазка, и приводит к возникновению проблемы нежелательного загрязнения жидкости, вводимой внутрь корпуса клапана, в результате соприкосновения с этой смазкой, например, в случае использования этого переключающего клапана для переключения состояния подачи жидкости.
Также и в переключающем клапане согласно выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2014-114865, использована конструкция со скольжением торцевой поверхности запирающего элемента по поверхности седла клапана в процессе вращения этого запирающего элемента. Поэтому торцевая поверхность запирающего элемента и поверхность седла клапана должны обладать, например, точностью соответствующих поверхностей, для достижения которой требуется выполнение механической обработки или т.п., что в результате вызывает возрастание издержек производства, а в случае повышения температуры и расширения запирающего элемента при контакте - увеличение контактного сопротивления между запирающим элементом и поверхностью седла клапана и возникновение аномального шума или истирания, которое приводит к уменьшению срока службы, а также к снижению эффективности уплотнения между запирающим элементом и седлом клапана и возникновению утечки жидкости.
Общей задачей настоящего изобретения является создание переключающего клапана, обеспечивающего эффективность уплотнения и возможность достижения увеличения срока службы, а также сокращения издержек производства и предотвращения загрязнения жидкости.
Для решения указанной выше задачи в настоящем изобретении предлагается переключающий клапан, который включает в себя корпус, включающий в себя входной порт, в который вводится жидкость, и множество выходных портов, из которых жидкость выводится, и вращающийся элемент, установленный с возможностью свободного вращения внутри корпуса, и в котором за счет вращения вращающегося элемента в результате приводного действия блока привода обеспечивается взаимное сообщение какого-либо из множества выходных портов и входного порта через канал сообщения, сформированный на торцевом участке вращающегося элемента, и переключение состояния подачи жидкости в выходные порты, отличающийся тем, что торцевой участок вращающегося элемента обращен к внутренней поверхности стенки корпуса, в которой сформированы входной порт и выходные порты, на этом торцевом участке установлен запирающий элемент, выполненный с возможностью закрытия другого выходного порта, отличного от выходного порта, из которого выводится жидкость, и между указанным торцевым участком и указанной внутренней поверхностью стенки имеется зазор, выполненный в осевом направлении вращающегося элемента.
В соответствии с настоящим изобретением внутри корпуса, входящего в состав переключающего клапана, с возможностью свободного вращения установлен вращающийся элемент. На торцевом участке вращающегося элемента, обращенном к внутренней поверхности стенки корпуса, в которой сформированы входной порт и выходные порты, установлен запирающий элемент, предназначенный для закрытия других выходных портов, отличных от выходного порта, из которого через канал сообщения выводится жидкость, и между указанным торцевым участком и указанной внутренней поверхностью стенки имеется зазор, выполненный в осевом направлении.
Следовательно, в случае, когда за счет вращения вращающегося элемента в результате приводного действия блока привода обеспечивается прохождение жидкости, поданной во входной порт, через канал сообщения в заданный выходной порт из множества выходных портов, закрытие других выходных портов запирающим элементом позволяет предотвратить утечку жидкости из выходных портов, отличных от заданного выходного порта, и таким образом обеспечить надежную эффективность уплотнения. Кроме того, отсутствие контакта торцевого участка вращающегося элемента с внутренней поверхностью стенки корпуса и взаимного скольжения вращающегося элемента и корпуса в процессе вращения вращающегося элемента позволяет избежать необходимости нанесения смазки, такой как консистентная смазка, и, следовательно, предотвратить загрязнение жидкости, поступающей в зазор. При этом возможность предотвращения возникновения аномального шума или истирания, обусловленного контактом, обеспечивает появление возможности повышения срока службы. Кроме того, отсутствие особых требований к точности поверхности торцевого участка вращающегося элемента и внутренней поверхности стенки корпуса позволяет избежать необходимости механической обработки или т.п.для обеспечения точности поверхностей, что в результате обеспечивает возможность достижения сокращения издержек производства по сравнению с переключающим клапаном, известным из уровня техники.
Указанные выше объекты, признаки и преимущества можно с легкостью понять из приводимого ниже описания вариантов осуществления, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - внешний вид в перспективе переключающего клапана согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - вид в перспективе переключающего клапана, представленного на фиг. 1, в разобранном состоянии;
фиг. 3 - вид сверху переключающего клапана, представленного на фиг. 1;
фиг. 4 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 3, в разрезе по IV-IV;
фиг. 5 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 3, в разрезе по V-V;
фиг. 6 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 3, со снятой крышкой в частичном разрезе;
Фиг. 7 - внешний вид в перспективе переключающего клапана согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 - вид в перспективе переключающего клапана, представленного на фиг. 7, в разобранном состоянии;
фиг. 9 - вид сверху переключающего клапана, представленного на фиг. 7;
фиг. 10 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 9, в разрезе по Х-Х;
фиг. 11 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 9, в разрезе по XI-XI;
фиг. 12 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 10, с увеличением участка поблизости от выходного порта;
фиг. 13 - внешний вид в перспективе переключающего клапана согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 14 - вид в перспективе переключающего клапана, представленного на фиг. 13, в разобранном состоянии;
фиг. 15 - вид сверху переключающего клапана, представленного на фиг. 13;
фиг. 16 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 15, в разрезе по XVI-XVI;
фиг. 17 - вид переключающего клапана, представленного на фиг. 15, в разрезе по XVII-XVII;
фиг. 18А - вид участка переключающего клапана, представленного на фиг. 16, поблизости от запирающего элемента с увеличением;
фиг. 18В - вид участка переключающего клапана, представленного на фиг. 18А, с увеличением при переходе запирающего элемента в открытое состояние; и
фиг. 19 - вид переключающего клапана, в котором использован запирающий элемент согласно модифицированному примеру, в разрезе.
Описание вариантов осуществления
Переключающий клапан 10 согласно первому варианту осуществления включает в себя, как показано на фиг. 1-6, корпус 12, блок 14 привода, установленный с боковой стороны корпуса 12, ротор (вращающийся элемент) 16, установленный с возможностью свободного вращения внутри корпуса 12, и крышку 18 (корпус), обращенную к верхней поверхности ротора 16 и предназначенную для закрытия открытого участка корпуса 12.
Корпус 12 выполнен, например, из смоляного материала и состоит из основания 20, тела 22 корпуса, сформированного на верхней части основания 20, и полого отсека 24, который сформирован на верхней части тела 22 корпуса и имеет более большой диаметр. При этом отсек 24 имеет открытый участок в направлении удаления от основания 20 (в направлении стрелки А1).
Основание 20 сформировано так, что имеет, например, прямоугольное поперечное сечение. Внутри основания 20 имеется полость 26, открытая с одного бокового участка и проходящая в горизонтальном направлении (в направления стрелок Bl, В2). Внутри полости 26, как показано на фиг. 2 и 4, располагаются часть блока 14 привода и плата 62 схемы управления, описываемая ниже.
При этом, как показано на фиг. 1-3, с внешней стороне основания 20 сформирован крепежный участок 28, предназначенный для крепления переключающего клапана 10 на другом элементе конструкции или т.п. при помощи болта (непоказанного).
В теле 22 корпуса сформировано первое отверстие 30 для размещения ротора (отверстие для размещения), которое проходит через центр тела 22 корпуса в вертикальном направлении (в направлении стрелок Al, А2) и в котором размещена часть ротора 16. Верхняя часть этого отверстия сообщается с отсеком 24, а нижняя часть имеет донный участок и не проходит через полость 26. Кроме того, в теле 22 корпуса, как показано на фиг. 2 и 5, сформировано отверстие 32 для вала, открытое на одном боковом участке тела корпуса и проходящее в горизонтальном направлении (в направлении стрелки В2). В этом отверстии располагаются описываемые ниже приводной вал 54 и червячное зубчатое колесо 56, входящие в состав блока 14 привода. Отверстие 32 для вала сформировано практически параллельно полости 26, проходит практически перпендикулярно первому отверстию 30 для размещения ротора и располагается со смещением относительно центра этого первого отверстия 30 для размещения ротора на заданное расстояние.
Другими словами, часть отверстия 32 для вала проходит через первое отверстие 30 для размещения ротора с боковой стороны, и это отверстие 32 для вала и первое отверстие 30 для размещения ротора сообщаются друг с другом.
Кроме того, как показано на фиг. 2, один боковой участок тела 22 корпуса имеет форму плоскости, практически совпадающей с плоскостью одного бокового участка основания 20. Поблизости от внешнего краевого участка этой плоскости сформировано множество выступающих крюков 34, а на окружном краевом участке отверстия 32 для вала - выступающие держатели 36 блока привода, предназначенные для удерживания блока 14 привода, описываемого ниже.
Клапан снабжен также кожухом 38 коробчатой формы, смонтированным так, что служит крышкой для одного бокового участка основания 20 и тела 22 корпуса. Внутри этого кожуха 38 располагается источник 52 силы вращения, входящий в состав блока 14 привода, описываемого ниже. Одновременно кожух 38 закрывает полость 26 и открытый участок отверстия 32 для вала. Этот кожух 38 смонтирован с выступанием в боковую сторону (в направлении стрелки В1) относительно корпуса 12 и закреплен на корпусе в результате зацепления множества крюков 34, сформированных с выступанием на одном боковом участке тела 22 корпуса и основания 20, с углублениями 40 (см. фиг. 4 и 5) на внутренней поверхности стенки кожуха 38. То есть кожух 38 установлен с возможностью свободного монтажа и демонтажа относительно корпуса 12.
В то же время на другом боковом участке основания 20, располагающемся напротив одного бокового участка тела 22 корпуса, как показано на фиг. 4, сформирован дренажный порт 42, который выступает в направлении удаления от тела 22 корпуса (в направлении стрелки В2) и имеет внутри канал. Этот дренажный порт 42 проходит практически в горизонтальном направлении (в направления стрелок Bl, В2), и канал этого порта сообщается с донным участком первого отверстия 30 для размещения ротора.
Отсек 24, как показано на фиг. 1-6, сформирован, например, в виде цилиндра, внутри которого имеется второе отверстие 44 для размещения ротора, в котором размещена часть ротора 16, и отверстие 46 для размещения крышки, диаметр которого превышает диаметр второго отверстия 44 для размещения ротора. Это второе отверстие 44 для размещения ротора имеет круглое поперечное сечение, сообщается с первым отверстием 30 для размещения ротора и сформировано соосно с первым отверстием 30 для размещения ротора.
Отверстие 46 для размещения крышки является практически круглым и сформировано в верхней части второго отверстия 44 для размещения ротора. Как показано на фиг. 3 и 6, на внешнем окружном участке этого отверстия сформирована позиционирующая канавка 48 с треугольным поперечным сечением, выступающая в радиальном направлении наружу. Кроме того, на донном участке отверстия 46 для размещения крышки, как показано на фиг. 4 и 6, в кольцевой канавке смонтировано уплотнительное кольцо 50, приводимое в контакт крышкой 18 при размещении крышки 18 в отверстии 46 для размещения крышки.
Блок 14 привода, размещенный, как показано на фиг. 2 и 5, например, внутри кожуха 38, соединенного с боковым участком корпуса 12, состоит из источника 52 силы вращения, запускаемого по сигналу управления от контроллера (непоказанного), и червячного зубчатого колеса 56, установленного на приводном валу 54 источника 52 силы вращения.
Этот источник 52 силы вращения состоит, например, из электродвигателя постоянного тока, электрически соединенного с платой 62 схемы управления, размещенной в полости 26. Источник 52 силы вращения размещен внутри кожуха 38 в состоянии, при котором он удерживается на боковом участке корпуса 12 при помощи держателей 36 блока привода. Приводной вал 54 источника 52 силы вращения проходит в горизонтальном направлении (в направлении стрелки В2) и вставлен в отверстие 32 для вала в корпусе 12 вместе с червячным зубчатым колесом 56, смонтированным на дистальном конце приводного вала 54.
Кроме того, торцевой участок источника 52 силы вращения удерживается при помощи держателя 58, смонтированного на открытом участке отверстия 32 для вала.
Описанный выше источник 52 силы вращения не ограничивается электродвигателем постоянного тока и может представлять собой шаговый электродвигатель или какой-либо другой электродвигатель.
Червячное зубчатое колесо 56 сформировано в виде вала, имеющего заданную длину в осевом направлении (в направления стрелок B1, В2), поддерживаемого с возможностью свободного вращения за счет своего дистального торца, вставленного в отверстие в корпусе 12. На внешней окружной поверхности этого вала поблизости от дистального торца установлено ведущее зубчатое колесо 60, имеющее спиральные зубья, располагающееся в положении, при котором это ведущее зубчатое колесо 60 обращено к первому отверстию 30 для размещения ротора в отверстии 32 для вала.
По сигналу управления от контроллера (непоказанного), поступающего на вход блока 14 привода с платы 62 схемы управления, приводной вал 54 источника 52 силы вращения приводится во вращение, обеспечивающее вращение червячного зубчатого колеса 56 в отверстии 32 для вала.
Ротор 16 включает в себя вал 64, например, с практически Т-образной формой поперечного сечения, вставленный в первое отверстие 30 для размещения ротора в корпусе 12, и стол 66 (торцевой участок) более большого диаметра, сформированный на верхней части этого вала 64 и размещенный во втором отверстии 44 для размещения ротора. Ротор 16 поддерживается с возможностью свободного вращения в состоянии, при котором вал 64 вставлен в первое отверстие 30 для размещения ротора.
На внешней окружной поверхности этого вала 64 сформировано ведомое зубчатое колесо 68 (см. фиг. 4), проходящее вдоль окружной поверхности вала, в зацепление с которым входит ведущее зубчатое колесо 60 (см. фиг. 5) червячного зубчатого колеса 56 в отверстии 32 для вала. То есть ведомое зубчатое колесо 68 установлено в положении, при котором оно обращено к отверстию 32 для вала в первом отверстии 30 для размещения ротора. В результате зацепления между ведущим зубчатым колесом 60 червячного зубчатого колеса 56 и ведомым зубчатым колесом 68 движущая сила вращения блока 14 привода передается на ротор 16, который при этом приводится во вращение в первом и втором отверстиях 30 и 44 для размещения ротора.
Кроме того, на внешней окружной поверхности вала 64, как показано на фиг. 4 и 5, в положении между ведомым зубчатым колесом 68 и столом 66 в кольцевой канавке смонтирована уплотнительная прокладка 70 (уплотняющий элемент), а пара кольцевых канавок, расположенных рядом с этой уплотнительной прокладкой 70, заполнена смазкой 72, такой как консистентная смазка. В процессе вращения вала 64 внутри первого отверстия 30 для размещения ротора уплотнительная прокладка 70 обеспечивает предотвращение прохождения потока жидкости через зазор между ротором 16 и корпусом 12, а смазка 72 -снижение сопротивление скольжению вала 64 и предотвращение истирания или т.п.
При этом в центре нижнего торцевого участка вала 64, как показано на фиг. 4, установлен объект 74 обнаружения, например, такой как магнит, а на плате 62 схемы управления установлен датчик 76 обнаружения, обращенный к поверхности объекта 74 обнаружения. Этот датчик 76 обнаружения представляет собой, например, магнитный датчик, который позволяет обнаруживать магнитное поле объекта 74 обнаружения и в результате обнаружения магнитного поля объекта 74 обнаружения в процессе вращения ротора 16 определять угол поворота. При этом обнаружение угла поворота ротора 16 не ограничивается случаем обнаружения угла поворота ротора 16 магнитным способом обнаружения с использованием магнита. Возможно использование и других способов обнаружения.
Стол 66 сформирован в виде диска, имеющего заданную толщину, и, как показано на фиг. 2-4, на верхней поверхности этого стола сформирована канавка 78 сообщения (канал сообщения), проходящая из центра в радиальном направлении наружу, и установлено множество направляющих шариков 80 (направляющих элементов), располагающихся по окружности в положениях со смещением из этого центра, а также множество запирающих элементов 82, располагающихся по окружности более большого диаметра, чем направляющие шарики 80 (см. фиг. 6).
Эта канавка 78 сообщения на верхней поверхности стола 66 имеет заданную глубину и проходит в виде прямой линии в радиальном направлении. Кроме того, на верхней поверхности сформирована выступающая направляющая 84 с дугообразным поперечным сечением, окружающая один торцевой участок канавки 78 сообщения со стороны центра стола 66 и входящая в направляющую канавку 86 на крышке 18, описываемой ниже.
Направляющие шарики 80 представляют собой, например, стальные шарики, выполненные из металлического материала, и, как показано на фиг. 4 и 6, вставлены с возможностью свободного вращения в первые канавки 88 для шариков заданной глубины, сформированные на верхней поверхности стола 66, так, что часть каждого из направляющих шариков 80 выступает от этой верхней поверхности на заданную высоту.
Запирающие элементы 82 представляют собой, например, стальные шарики, выполненные из металлического материала, и, как показано на фиг. 4-6, вставлены во вторые канавки 90 для шариков, сформированный в положениях, более близких к внешнему краевому участку, чем канавки 88 для шариков, а между донным участком каждой второй канавки 90 для шарика и каждым из запирающих элементов 82 вставлена пружина 92 (упругий элемент). Кроме того, каждый запирающий элемент 82 имеет более большой диаметр, чем диаметр канала 98а выходного порта 98 в крышке 18, описываемой ниже (см. фиг. 4 и 5).
Пружина 92 представляет собой, например, спиралевидную пружину, предназначенную для смещения запирающего элемента 82 в направлении удаления от второй канавки 90 для шарика (в направлении стрелки А1), то есть в сторону крышки 18. Другими словами, сила упругости пружины 92 обеспечивает смещение в осевом направлении ротора 16 (в направлении стрелки А1).
Крышка 18, например, размещенная в отверстии 46 для размещения крышки в отсеке 24 корпуса 12, включает в себя дискообразную пластину 94, входной порт 96, располагающийся в центре пластины 94, и множество (например, восемь) выходных портов 98, располагающихся в положениях со смещением относительно этого входного порта 96 в радиальном направлении.
Пластина 94 в форме практически круга, имеющая заданную толщину, как показано на фиг. 4 и 5, при вводе в отверстие 46 для размещения крышки располагается заподлицо с торцевой поверхностью отсека 24. При этом нижняя поверхность (внутренняя поверхность стенки) пластины 94 оказывается обращенной к верхней поверхности стола 66 ротора 16 и приведенной в контакт с множеством направляющих шариков 80 в зазоре S (см. фиг. 4 и 5) между этой пластиной и этими шариками.
Как указано выше, приведение направляющих шариков 80 в контакт с нижней поверхностью крышки 18 позволяет избежать непосредственного контакта между столом 66 ротора 16, и нижней поверхностью крышки 18 и обеспечить плавное стабильное вращение ротора 16 относительно крышки 18 за счет контакта с направляющими шариками 80, установленными с возможностью свободного вращения.
Кроме того, как показано на фиг. 3, пластина 94 имеет позиционирующий участок 100, выступающий в радиальном направлении наружу от внешней окружной поверхности этой пластины и обеспечивающий регулирование вращения крышки 18 относительно корпуса 12 в результате зацепления с позиционирующей канавкой 48 при вводе пластины 94 в отверстие 44 для размещения ротора.
Кроме того, на нижней поверхности пластины 94, как показано на фиг. 4, в положении с внешней в радиальном направлении стороны относительно входного порта 96 сформирована направляющая канавка 86, в которую введена направляющая 84 ротора 16. В результате в процессе вращения ротора 16 внутри корпуса 12 за счет вращения направляющей 84 вдоль направляющей канавки 86 появляется возможность постоянного сохранения соосности ротора 16 с центром крышки 18. Другими словами, появляется возможность вращения ротора 16 в состоянии постоянного позиционирования в радиальном направлении относительно крышки 18.
Как показано на фиг. 1-4, входной порт 96 сформирован в виде трубчатого тела, располагающегося в вертикальном положении на пластине 94, внутри которого имеется канал 96а, проходящий до нижней поверхности пластины 94, с которым со стороны дистального торца соединен входной патрубок (непоказанный). Этот входной патрубок соединен, например, с источником подаваемой жидкости. При монтаже крышки 18 на корпусе 12, входной порт 96 располагается так, что оказывается обращенным к одному торцу канавки 78 сообщения в роторе 16 (см. фиг. 3).
Каждый из выходных портов 98, как и входной порт 96, сформирован в виде трубчатого тела, располагающегося в вертикальном положении на пластине 94. При этом, как показано на фиг. 3, выходные порты 98 располагаются по окружности заданного диаметра, центр которой совпадает с входным портом 96, на одинаковом расстоянии друг от друга. Каждый выходной порт 98 имеет внутри канал 98а, проходящий до нижней поверхности пластины 94, и, как показано на фиг. 4 и 5, на открытом участке нижней поверхности выходного порта 98 располагается седло 101, в контакт с которым приводится каждый запирающий элемент 82. С внешней стороны с выходным портом 98 со стороны дистального торца соединен выходной патрубок (непоказанный).
Этот выходной патрубок соединен с каждым устройством, каждым участком и т.д., требующим выборочной подачи жидкости из входного порта 96.
Кроме того, выходные порты 98 включают в себя, как показано на фиг. 1-3, два первых порта 102, каждый из которых имеет практически такой же диаметр патрубка, что и входной порт 96, и шесть вторых портов 104, диаметр каждого из которых меньше, чем диаметр первого порта 102. Эти два первых порта 102 размещены по прямой линии, на которой между этими портами располагается входной порт 96, а вторые порты 104 располагаются по три между одним первым портом 102 и другим первым портом 102.
Диаметры патрубков выходных портов 98, включающих в себя описанные выше первые и вторые порты 102 и 104, заданы в соответствии с расходом жидкости, подаваемой в каждое устройство или т.п., присоединенное через выходной патрубок (непоказанный). Например, диаметры патрубков множества выходных портов 98 могут быть одинаковыми или диаметры патрубков всех выходных портов 98 могут быть разными. Число выходных портов 98 может быть задано в соответствии с требуемым их числом таким же образом.
Кроме того, выходные порты 98 располагаются по окружности, диаметр которой совпадает с диаметром окружности, по которой располагаются запирающие элементы 82 в роторе 16, и с тем же шагом в окружном направлении, что и запирающие элементы 82. Они располагаются таким образом, что в состоянии, при котором один из множества выходных портов 98 оказывается обращенным к канавке 78 сообщения ротора 16, все остальные выходные порты 98 оказываются обращенными к запирающим элементам 82. То есть, как показано на фиг. 3, в случае, когда один из этих восьми выходных портов 98 сообщается через канавку 78 сообщения с входным портом 96, остальные семь выходных портов 98 обращены к запирающим элементам 82. Смещение запирающих элементов 82 под действием соответствующих пружин 92 в сторону крышки 18 (в направлении стрелки А1) обеспечивает отжатие запирающих элементов 82 и приведение их в контакт с седлами 101 соответствующих выходных портов 98, что в результате приводит к закрытию выходных портов 98 и переходу клапана в закрытое состояние.
В состоянии, при котором поверхность нижняя поверхность пластины 94 обращена к столу 66 ротора 16, а входной порт 96 и выходные порт 98 выступают в направлении удаления входного порта 96 и выходных портов 98 от корпуса 12 (в направлении стрелки А1), описанная выше крышка 18 размещена в отверстии 46 для размещения крышки в корпусе 12 и закреплена как одно целое в результате сварки или т.п.При этом контакт уплотнительного кольца 50 в отверстии 46 для размещения крышки с нижней поверхностью крышки обеспечивает предотвращение утечки жидкости через зазор между крышкой 18 и корпусом 12, а также предотвращение попадания пыли или т.п.в корпус 12 извне.
При этом способ закрепления крышки 18 на корпусе 12 не ограничивается описанной выше сваркой. Крышка 18 может быть присоединена к корпусу 12, например, при помощи клея, и способ закрепления ничем особо не ограничивается.
Переключающий клапан 10 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения имеет конструкцию, в основном соответствующую описанной выше. Ниже приводится описание процесса работы и эффекта действия этого переключающего клапана. При этом состояние, показанное на фиг. 3, при котором канавка 78 сообщения ротора 16 проходит в направлении стрелок Bl, В2 и через эту канавку 78 сообщения первый порт 102, входящий в состав выходных портов 98, и входной порт 96 сообщаются друг с другом, считается исходным состоянием. Рассматривается случай переключения состояния подачи, например, омывающей жидкости используемой для очистки ветрового стекла транспортного средства и т.п.
Кроме того, в этом случае входной порт 96 соединен через входной патрубок (непоказанный) с резервуаром, в котором хранится омывающая жидкость, а множество выходных портов 98 соединено через соответствующие выходные патрубки (непоказанные) с форсунками омывателя, предназначенными для распыления омывающей жидкости на каждый из соответствующих участков ветрового стекла и т.п.
Сначала из множества выходных портов 98 выбирается выходной порт 98, в который должна подаваться омывающая жидкость, и с контроллера (непоказанного) через плату 62 схемы управления на источник 52 силы вращения, входящего в состав блока 14 привода, подается соответствующий сигнал управления. В результате запуска источника 52 силы вращения по этому сигналу управления приводной вал 54 и червячное зубчатое колесо 56 поворачиваются в заданном направлении на заданную величину, а зацепление между ведущим зубчатым колесом 60 и ведомым зубчатым колесом 68 обеспечивает поворот ротора 16 внутри корпуса 12 по часовой стрелке (в направлении стрелки С на фиг. 3) на заданный угол.
Поворот ротора 16 сопровождается отделением множества запирающих элементов 82 от седел 101 соответствующих выходных портов 98, на которых эти запирающие элементы сидели, отжатием нижней поверхностью пластины 94 в направлении, противоположном направлению действия силы упругости пружины 92, и перемещением в направлении вниз (в направлении стрелки А2). При этом омывающая жидкость, подаваемая во входной порт 96, находится не под давлением, и поэтому, даже в состоянии заполнения зазора S между ротором 16 и крышкой 18, не выводится из каждого из выходных портов 98, которые в результате отделения запирающих элементов 82 находятся в открытом состоянии.
Дальнейший поворот ротора 16 сопровождается размещением другого торцевого участка канавки 78 сообщения в обращенном к заданному выходному порту 98 положении, при котором этот выходной порт 98 переходит в состояние сообщения с входным портом 96 (показанное двойной пунктирной линией на фиг. 3), что подтверждается обнаружением объекта 74 обнаружения на роторе 16 датчиком 76 обнаружения и приводит к прекращению подачи сигнала управления с контроллера (непоказанного) на блок 14 привода. В результате в состоянии, при котором входной порт 96 и новый выходной порт 98 сообщаются друг с другом по канавке 78 сообщения, вращение ротора 16 прекращается.
Кроме того, одновременно запирающие элементы 82 переходят в положения обращения к соответствующим другим выходным портам 98, отличным от положений в исходном состоянии, и под действием сил упругости пружин 92 отжимаются к седлам 101, что приводит к закрытию каналов 98а выходных портов 98.
В результате клапан переходит в закрытое состояние (в состояние отсутствия сообщения), при котором выходные порты 98, отличные от выходного порта 98, через который выводится омывающая жидкость, являются закрытыми.
Как указано выше, в состоянии после переключения одного выходного порта 98 на другой омывающая жидкость под давлением начинает подаваться из резервуара (непоказанного) через входной патрубок во входной порт 96, а затем после прохождения через новый выходной порт 98, на который переключение было осуществлено через канавку 78 сообщения, - в целевую форсунку омывателя. В результате омывающая жидкость начинает подаваться в форсунку омывателя через другой выходной порт 98, отличный от выходного порта 98 в исходном состоянии переключающего клапана 10, и затем - распыляться на целевой участок транспортного средства, за счет чего обеспечивается очистка этого целевого участка.
Кроме того, в выходных портах 98, отличных от описанного выше выходного порта 98, под действием сил упругости пружин 92 соответствующие запирающие элементы 82 приводятся в контакт с соответствующими седлами и отжимаются к этим седлам, что позволяет исключить какую-либо возможность утечки омывающей жидкости, находящейся в зазоре S между ротором 16 и крышкой 18.
При этом рассматриваемый вариант осуществления не ограничивается описанным выше случаем, в котором ротор 16 вращается по часовой стрелке (в направлении стрелки С на фиг. 3). Например, контроль сигнала управления, подаваемого на блок 14 привода, в соответствии с положением переключаемого выходного порта 98 обеспечивает возможность вращения ротора 16 как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
Кроме того, даже в случае прохождения жидкости, поступающей в зазор между столом 66 ротора 16 и крышкой 18, через уплотнительную прокладку 70, установленную на валу 64 этого ротора 16, в нижнюю часть первого отверстия 30 для размещения ротора, возможность выпуска этой жидкости наружу через дренажный порт 42, сообщающийся с нижней частью этого отверстия, обеспечивает надежное предотвращение прохождения жидкости в сторону блока 14 привода и платы 62 схемы управления, располагающихся ниже этого первого отверстия 30 для размещения ротора.
Кроме того, вместо пружин 92, обеспечивающих смещение запирающих элементов 82 в сторону седел 101 выходных портов 98, посадка запирающих элементов 82 на седла 101 может осуществляться в результате отжатия в сторону этих седел 101 за счет давления жидкости, проходящей через зазор S между ротором 16 и крышкой 18. Отсутствие необходимости в использовании пружин в такой конструкции позволяет сократить число комплектующих деталей.
Кроме того, рассматриваемый вариант осуществления не ограничивается описанным выше случаем, использования запирающих элементов 82, выполненных из металлического материала. Например, возможно использование и эластичного материала, такого как резина, смоляного материала или использование стальных шариков, облицованных или покрытых резиной. Таким образом, в результате использования запирающих элементов, выполненных из эластичного материала или т.п., в случае применения, например, жидкости с низкой вязкостью, обладающей способностью к беспрепятственному протеканию, появляется возможность дополнительного повышения эффективности уплотнения при посадке запирающих элементов на выходные порты 98.
Кроме того, рассматриваемый вариант осуществления не ограничивается описанным выше случаем использования запирающих элементов 82 сферической формы, и, например, при условии сферической формы исключительно участка закрытия седла клапана форма этих запирающих элементов 82 не ограничивается какой-то определенной формой.
Кроме того, в результате облицовки или покрытия седел 101 выходных портов 98 эластичным материалом, таким как резина, появляется возможность дополнительного повышения эффективности уплотнения при приведении запирающих элементов 82 в контакт с седлами 101.
Кроме того, в результате появления возможности уменьшения числа выходных портов 98 простой заменой крышки 18 на новую крышку 18 с другим числом выходных портов 98 появляется возможность избежать необходимости замены всего переключающего клапана и, следовательно, сократить капитальные вложения.
Как указано выше, в первом варианте осуществления наличие зазора S заданной величины между ротором 16, установленным внутри корпуса 12, входящего в состав переключающего клапана 10, с возможностью свободного вращения, и нижней поверхностью крышки 18, которая закрывает отсек 24 корпуса 12, а также направляющих шариков 80, приведенных в контакт с этой крышкой 18, на столе 66 ротора 16, обеспечивает отсутствие скольжения этого ротора 16 непосредственно по крышке 18 при его вращении и, следовательно, позволяет избежать необходимости нанесения смазки, такой как консистентная смазка, между ротором 16 и крышкой 18, в отличие от переключающего клапана, известного из уровня техники.
В результате, даже в случае поступления жидкости, введенной из входного порта 96, в зазор между крышкой 18 и ротором 16, за счет отсутствия соприкосновения этой жидкости со смазкой появляется возможность предотвращения ее загрязнения смазкой и обеспечивается возможность подачи жидкости из выходного порта 98 на каждый из участков при сохранении неизменности состояния жидкости, введенной из входного порта 96.
Кроме того, отсутствие скольжения ротора 16 по крышке 18 позволяет предотвратить возникновение аномального шума или истирания и избежать появления царапин, обусловленных в случае примешивания посторонних веществ или т.п. к жидкости зажатием этих посторонних веществ между крышкой 18 и ротором 16. В результате обеспечивается возможность повышения срока службы ротора 16 и крышки 18, и, следовательно, появляется возможность увеличения срока службы переключающего клапана 10. При этом величина зазора S задана такой, что имеет более большое значение, чем частицы предполагаемых посторонних веществ, примешанных к жидкости.
Кроме того, на торцевой поверхности стола 66 ротора 16 установлено множество запирающих элементов 82, обращенных к выходным портам, за исключением заданного выходного порта 98, обращенного к канавке 78 сообщения, через который выводится жидкость, и предназначенных для закрытия этих выходных портов, и установлены пружины 92, предназначенные для смещения запирающих элементов 82 в сторону расположения выходных портов и закрытия других выходных портов 98 запирающими элементами 82 под действием сил упругости этих пружин 92. Таким образом обеспечивается надежное предотвращение утечки жидкости из выходных портов 98, отличных от выходного порта 98, из которого выводится жидкость. Кроме того, в отличие от переключающего клапана, известного из уровня техники, в котором запирающий элемент приводится в контакт с поверхностью седла клапана для обеспечения уплотнения, появляется возможность получения стабильной эффективности уплотнения в течение длительного периода времени ввиду отсутствия снижения эффективности уплотнения вследствие истирания.
Кроме того, использование конструкции с зазором S между столом 66 ротора 16 и крышкой 18 позволяет избежать необходимости обеспечения высокой точности поверхности для запирающего элемента и поверхности седла клапана и, следовательно, избежать необходимости, например, механической обработки для обеспечения точности поверхностей, в результате чего появляется возможность достижения сокращения издержек производства и времени изготовления по сравнению с переключающим клапаном, известным из уровня техники, в котором запирающий элемент и поверхность седла клапана приводятся во взаимный контакт.
Кроме того, возможность плавного вращения ротора 16, обеспечиваемого за счет множества направляющих шариков 80, без скольжения ротора 16 по крышке 18, позволяет избежать необходимости большой движущей силы для вращения этого ротора 16 и обеспечить возможность достижения уменьшения размеров блока 14 привода и энергосбережения по сравнению с переключающим клапаном, известным из уровня техники.
При этом рассматриваемый вариант осуществления не ограничивается описанным выше случаем размещения направляющих шариков 80 на верхней поверхности. Например, возможно размещение направляющих шариков 80 на нижней поверхности стола 66 и приведение этих шариков в контакт с донным участком второго отверстия 44 для размещения ротора или размещение направляющих шариков 80 на нижнем торцевом участке вала 64 и приведение этих шариков в контакт с донным участком первого отверстия 30 для размещения ротора. То есть при условии размещения направляющих шариков 80 в контакте с корпусом 12 в роторе 16 участок размещения этих направляющих шариков 80 не ограничивается каким-либо определенным участком.
Ниже со ссылками на фиг. 7-12. приводится описание переключающего клапана 150 согласно второму варианту осуществления. Элементам конструкции, совпадающим с элементами конструкции описанного выше переключающего клапана 10 согласно первому варианту осуществления, присвоены те же самые номера позиций, и подробное описание этих элементов конструкции не приводится.
Этот переключающий клапан 150 согласно второму варианту осуществления отличается от переключающего клапана 10 согласно первому варианту осуществления тем, что вместо запирающих элементов 82 в виде сферических тел, переключающий клапан 150 включает в себя запирающие элементы 154 в виде множества тарельчатых клапанов 152, и открытие клапана осуществляется в результате избирательного отжатая этих тарельчатых клапанов 152 выступом 160, располагающимся на столе 158 ротора 156 (вращающегося элемента).
В этом переключающем клапане 150, как показано на фиг. 7-12, ротор 156, первая и вторая пластины 166 и 168 держателя и крышка 170 (корпус) размещены в отсеке 164 корпуса 162, причем эти первая и вторая пластины 166 и 168 держателя и крышка 170 закреплены в состоянии с регулированием своего вращения относительно отверстия 172 для размещения.
На столе 158 этого ротора 156 поблизости от его внешнего краевого участка установлено множество направляющих шариков 174 (направляющих элементов), выступающих в направлении вверх (в направлении стрелки А1), а в положении, более близком к центру стола, чем этот внешний краевой участок, располагается выступ 160. Направляющие шарики 174, например, в количестве трех штук размещены на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль окружного направления ротора 156. Выступ 160 имеет, например, форму сферического тела, примерно наполовину утопленного в стол 158, которое располагается между двумя соседними направляющими шариками 174.
Между столом 158 ротора 156 и нижней поверхностью первой пластины 166 держателя имеется зазор S заданной величины (см. фиг. 10), и в контакт с этой нижней поверхностью приведены направляющие шарики 174.
Первая пластина 166 держателя имеет, например, форму диска и установлена над столом 158 (в направлении стрелки А1) так, что закрывает этот стол 158, а выступ 178 ротора 156 вставлен в углубление 176, сформированное в центре первой пластины 166 держателя.
При этом с внешней в радиальном направлении стороны первой пластины 166 держателя с углублением 176, располагающимся в ее центре, сформировано первое отверстие 180 для клапана, в котором располагается часть тарельчатого клапана 152. Вокруг углубления 176 сформировано множество первых отверстий 180 для клапана, располагающихся вдоль окружного направления на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме того, эти первые отверстия 180 для клапана сформированы так, что в процессе вращения ротора 156 оказываются обращенными к поверхности выступа 160. При этом первые отверстия 180 для клапана могут располагаться вдоль окружного направления не на одинаковом расстоянии друг от друга.
Вторая пластина 168 держателя установлена над первой пластиной 166 держателя (в направлении стрелки А1) и включает в себя множество вторых отверстий 182 для клапана, обращенных к первым отверстиям 180 для клапана в первой пластине 166 держателя, и эти вторые отверстия 182 для клапана проходят через вторую пластину 168 держателя в направлении ее толщины (в направлении стрелок Al, А2). Каждое второе отверстие 182 для клапана имеет наибольший диаметр со стороны расположения первой пластины держателя 166 (в направлении стрелки А2), постепенно уменьшающийся в направлении удаления от первой пластины 166 держателя (в направлении стрелки А1), и проходит до открытого участка второго отверстия 182 для клапана с неизменным диаметром в сторону размещения крышки 170 (в направлении стрелки А1).
Кроме того, на верхней поверхности второй пластины 168 держателя практически в центральной ее части в виде углубления сформирована камера 184 сообщения (канал сообщения), сообщающаяся с входным портом 96 в крышке 170 и с каждым из торцевых участков вторых отверстий 182 для клапана.
Кроме того, во второй пластине 168 держателя сформировано множество отверстий 186 сообщения (каналов сообщения), располагающихся с внешней в радиальном направлении стороны от камеры 184 сообщения, обращенных к выходным портам 98 в крышке 170, причем эти отверстия 186 сообщения имеют форму прямой линии, проходящей в сторону крышки 170 с изгибом в радиальном направлении внутрь, обеспечивающим их сообщение со вторыми отверстиями 182 для клапана. То есть число отверстий 186 сообщения совпадает с числом вторых отверстий 182 для клапана 182 и числом выходных портов 98.
Каждый тарельчатый клапан 152, как показано на фиг. 10 и 12, содержит запирающий элемент 188, размещенный в первом отверстии 180 для клапана, диафрагму 190 более большого диаметра, чем диаметр запирающего элемента 188, закрывающую торцевой участок второго отверстия 182 для клапана, и шток 192, который проходит из центра диафрагмы 190 в осевом направлении (в направлении стрелка А1) во второе отверстие 182 для клапана. На торцевом участке штока 192 сформирован запирающий элемент 194, выполненный из эластичного материала.
Кроме того, в тарельчатом клапане 152 запирающий элемент 188 и шток 192 располагаются в виде прямой линии, а внешний краевой участок диафрагмы 190 зажат между первой пластиной 166 держателя и второй пластиной 168 держателя (см. фиг. 12).
При смещении тарельчатого клапана 152 под действием пружины 196, вставленной между торцевым участком запирающего элемента 188 и торцевым участком первого отверстия 180 для клапана, в сторону размещения первой пластины 166 держателя (в направлении стрелки А2) и посадке запирающего элемента 194 на седло 198 клапана, сформированное на торцевом участке второго отверстия 182 для клапана, тарельчатый клапан 152 переходит в закрытое состояние, при котором сообщение между вторым отверстием 182 для клапана и камерой 184 сообщения прерывается.
Кроме того, торцевой участок запирающего элемента 188 тарельчатого клапана 152 выступает вниз (в направлении стрелки А2) от первого отверстия 180 для клапана на заданную величину, и, как показано на фиг. 12, в процессе вращения ротора 156 этот тарельчатый клапан 152 за счет размещения выступа 160 в обращенном к тарельчатому клапану 152 положении отжимается вверх (в направлении стрелки А1), запирающий элемент 194 отделяется от седла 198 клапана, и тарельчатый клапан 152 переходит в открытое состояние, при котором камера 184 сообщения и второе отверстие 182 для клапана сообщаются друг с другом.
Ниже приводится описание процесса работы рассмотренного выше переключающего клапана 150 согласно второму варианту осуществления.
Сначала по сигналу управления от контроллера (непоказанного) источник 52 силы вращения приводится во вращение, в результате которого ротор 156 поворачивается внутри корпуса 162 на заданный угол и останавливается в положении, при котором, как показано на фиг. 10 и 12, выступ 160 оказывается обращенным к одному из множества тарельчатых клапанов 152 и отжимает этот тарельчатый клапан 152 вверх (в направлении стрелки А1), противоположном направлению действия силы упругости пружины 196.
Таким образом тарельчатый клапан 152 переходит в открытое состояние, при котором камера 184 сообщения и второе отверстие 182 для клапана сообщаются друг с другом, за счет перемещения запирающего элемента 188 и штока 192 вверх и отделения запирающего элемента 194 от седла 198 клапана. При этом остальные тарельчатые клапаны 152 находятся в закрытом состоянии, при котором сообщение камерой 184 сообщения отсутствует, так как запирающие элементы 194 приведены в контакт с седлами 198 клапана во вторых отверстиях 182 для клапана и обеспечивают закрытие этих вторых отверстий 182 для клапана под действием сил упругости пружин 196.
В результате такого перемещения тарельчатого клапана 152 обеспечивается взаимное сообщение одного выходного порта 98 и входного порта 96 через камеру 184 сообщения, второе отверстие 182 для клапана и отверстие 186 сообщения. При этом из резервуара (непоказанного) через входной патрубок омывающая жидкость под давлением подается во входной порт 96 и через камеру 184 сообщения, открытое второе отверстие 182 для клапана и отверстие 186 сообщения подается из выходного порта 98 в целевую форсунку омывателя.
Кроме того, омывающая жидкость, поступившая внутрь отсека 164 в корпусе 162, выпускается наружу через дренажный порт 199, сообщающийся донным участком отсека 164.
Как указано выше, во втором варианте осуществления размещение направляющих шариков 174, приведенных в контакт с нижней поверхностью первой пластины 166 держателя, на столе 158 ротора 156, входящего в состав переключающего клапана 150, обеспечивает отсутствие скольжения ротора 156 по первой пластине 166 держателя при полном его контакте с этой первой пластиной 166 держателя в процессе вращения, что в отличие от переключающего клапана, известного из уровня техники, позволяет избежать необходимости нанесения смазки, такой как консистентная смазка, на поверхности контакта ротора 156 и первой пластины 166 держателя.
Кроме того, за счет малой величины сопротивления скольжению ротора 156 по первой пластине 166 держателя в процессе вращения ротора 156 появляется возможность избежать необходимости большой движущей силы для вращения этого ротора 156, а также возможность достижения уменьшения размеров источника 52 силы вращения и, следовательно, самого переключающего клапана 150.
Кроме того, уменьшение сопротивления скольжению ротора 156 по первой пластине держателя 166 позволяет предотвратить возникновение аномального шума или истирания в процессе вращения ротора 156. В результате обеспечивается возможность повышения срока службы ротора 156 и первой пластины 166 держателя, и, следовательно, появляется возможность увеличения срока службы переключающего клапана 150.
Кроме того, под действием сил упругости пружин 196 обеспечивается смещение множества тарельчатых клапанов 152 и посадка запирающих элементов 194 на седла 198 клапана, что обеспечивает надежное предотвращение утечки жидкости из вторых отверстий 182 для клапана, не сообщающихся с выходным портом 98, из которого выводится жидкость.
Ниже со ссылками на фиг. 13-18 приводится описание переключающего клапана 200 согласно третьему варианту осуществления. Элементам конструкции, совпадающим с элементами конструкции описанных выше переключающих клапанов 10 и 150 согласно первому и второму варианта осуществления, присвоены те же самые номера позиций, и подробное описание этих элементов конструкции не приводится.
Переключающий клапан 200 согласно третьему варианту осуществления отличается от переключающих клапанов 10 и 150 согласно первому и второму вариантам осуществления крышкой 202 (корпусом), снабженной множеством выходных портов 204, располагающихся с наклоном в направлении удаления от входного порта 96, и кольцеобразным запирающим элементом 206, предназначенным для переключения состояния прохождения омывающей жидкости в эти выходные порты 204.
Как показано на фиг. 13-18В, переключающий клапан 200 включает в себя цилиндр 212, располагающийся в центре на верхней поверхности стола 210 ротора 208 (вращающегося элемента) с выступанием вверх (в направлении стрелки А1), канал 214 сообщения с открытым участком в центре цилиндра 212, проходящий в осевом направлении с последующим изгибом в радиальном направлении наружу, и отсек 216 запирающего элемента, обращенный к торцевому участку канала 214 сообщения с внешней в радиальном направлении стороны.
На внешней окружной поверхности цилиндра 212 в кольцевых канавках смонтировано уплотнительное кольцо, и этот цилиндр 212 вставлен в специальную выточку 218 в нижней части входного порта 96 в крышке 202, что обеспечивает соосное расположение ротора 208 и крышки 202 и взаимное сообщение канала 214 сообщения, сформированного внутри цилиндре 212, и входного порта 96.
Канал 214 сообщения, имеющий, например, L-образную форму поперечного сечения, имеет открытый участок со стороны одного своего торцевого участка внутри цилиндра 212 и проходит с изгибом под прямым углом в сторону другого своего торцевого участка по прямой линии в радиальном направлении наружу.
Отсек 216 запирающего элемента сформирован, например, на верхней поверхности стола 210 в виде углубления с круглой формой поперечного сечения (см. фиг. 14). Внутри этого отсека запирающего элемента сформирована пара портов 220 сообщения, сообщающихся с канала 214 сообщения, и размещен запирающий элемент 206, располагающийся над этими портами 220 сообщения. При этом отсек 216 запирающего элемента сформирован в положении, при котором после поворота ротора он оказывается размещенным напротив какого-либо одного из множества выходных портов 204. То есть отсек 216 запирающего элемента сформирован на окружности размещения выходных портов 204, причем форма поперечного сечения этого отсека 216 запирающего элемента соответствует форме поперечного сечения размещенного внутри него запирающего элемента 206.
Порты 220 сообщения, например, с дугообразной формой поперечного сечения, проходящие в вертикальном направлении практически параллельно входным портам 96, располагаются на одной окружности и сообщаются с торцевым участком канала 214 сообщения.
Запирающий элемент 206, выполненный, например, из эластичного материала, такого как резина, состоит из запирающего участка 222 в форме кольца и юбки 224, проходящей от этого запирающего участка 222 в радиальном направлении наружу. Удерживание запирающего элемента 206 обеспечивается за счет внешнего краевого участка юбки 224, вставленного в кольцевую канавку, сформированную в отсеке 216 запирающего элемента, и отжимаемого кольцом 226, вставленным в отсек 216 запирающего элемента. Такая конструкция обеспечивает возможность свободного изгиба запирающего элемента 206 относительно этого внешнего краевого участка юбки 224 и закрытие запирающим участком 222 открытых участков портов 220 сообщения. При этом запирающий элемент 206 может, как указано выше, иметь круглое поперечное сечение или эллиптическое поперечное сечение.
Кроме того, между столом 210 ротора 208 и нижней поверхностью крышки 202 имеется зазор S.
Ниже приводится описание процесса работы рассмотренного выше переключающего клапана 200 согласно третьему варианту осуществления.
Сначала по сигналу управления от контроллера (непоказанного) источник 52 силы вращения приводится во вращение, в результате которого ротор 208 поворачивается внутри корпуса 120 на заданный угол и останавливается в положении, при котором, торцевой участок канала 214 сообщения с внешней в радиальном направлении стороны оказывается обращенным к целевому выходному порту 204 и отсеку 216 запирающего элемента (см. фиг. 18А).
Затем при показанном на фиг. 18А положении из резервуара (непоказанного) через входной патрубок во входной порт 96 подается омывающая жидкость под давлением, которая, как показано на фиг. 18 В, проходит через L-образный канал 214 сообщения в радиальном направлении наружу и поступает в пару портов 220 сообщения, что приводит к отжатию запирающего участка 222 запирающего элемента 206 вверх (в направлении стрелки А1) под действием давления жидкости.
В результате запирающий участок 222 запирающего элемента 206 через юбку 224 перемещается вверх (в направлении стрелки А1) и переходит в открытое состояние, при котором порты 220 сообщения открываются, и омывающая жидкость начинает подаваться из этих портов 220 сообщения в отсек 216. Затем через центральную часть запирающего элемента 206 эта омывающая жидкость подается из выходного порта 204 в целевую форсунку омывателя.
При этом верхняя часть запирающего участка 222 запирающего элемента 206 приведена в контакт с нижней поверхностью крышки 202, а сам этот элемент отжат в сторону размещения крышки 202 (в направлении стрелки А1) под давлением омывающей жидкости, что обеспечивает уплотнение зазора между запирающим элементом 222 и крышкой 202 и предотвращение утечки омывающей жидкости, проходящей через канал 214 сообщения, наружу. То есть в дополнение к функции переключения состояния прохождения омывающей жидкости запирающий участок 222 запирающего элемента 206 имеет также функцию уплотнения, позволяющую предотвратить утечку омывающей жидкости наружу.
Выпуск омывающей жидкости, попавшей в первое отверстие 30 для размещения ротора в корпусе 12, наружу осуществляется через дренажный порт 234, сообщающийся с данным участком первого отверстия 30 для размещения ротора.
Как указано выше, в третьем варианте осуществления использована конструкция, в который запирающий элемент 206, обеспечивающий открытие и закрытие пары портов 220 сообщения, размещен на верхней поверхности стола 210 ротора 208, открытие запирающего элемента 206 осуществляется за счет отжатия под давлением омывающей жидкости, подаваемой через канал 214 сообщения, и между верхней поверхностью ротора 208 и нижней поверхностью крышки 202 имеется зазор S. Такая конструкция обеспечивает отсутствие скольжения ротора 208 по крышке 202 при его вращении и позволяет уменьшить сопротивление вращению ротора и избежать необходимости нанесения смазки, такой как консистентная смазка, на ротор и крышку 202 в отличие от переключающего клапана, известного из уровня техники.
В результате за счет снижения сопротивления скольжению ротора 208 по крышке 202 обеспечивается предотвращение возникновения аномального шума или истирания в процессе его вращения и повышение срока службы. Кроме того, даже в случае поступления жидкости, введенной из входного порта 96, в зазор между крышкой 202 и верхней поверхностью ротора 208, отсутствие соприкосновения этой жидкости со смазкой позволяет предотвратить ее загрязнение смазкой.
Кроме того, за счет малой величины сопротивления скольжению ротора 208 по крышке 202 в процессе его вращения появляется возможность избежать необходимости большой движущей силы для вращения этого ротора 208, а также возможность достижения уменьшения размеров источника 52 силы вращения и, следовательно, самого переключающего клапана 200.
Кроме того, наличие зазора S между крышкой 202 и ротором 208 позволяет избежать появления царапин, обусловленных в случае примешивания посторонних веществ или т.п.к жидкости зажатием этих посторонних веществ между крышкой 202 и ротором 208. В результате обеспечивается возможность повышения срока службы ротора 208 и крышки 202, и, следовательно, появляется возможность увеличения срока службы переключающего клапана 200.
Кроме того, отжатие запирающего элемента 206, установленного в роторе 208, под давлением омывающей жидкости при ее подаче в состояние контакта с нижней поверхностью крышки 202 обеспечивает надежное уплотнение зазора между верхней поверхностью ротора 208 и нижней поверхностью крышки 202 за счет этого запирающего элемента 206, что обеспечивает надежное предотвращение утечки жидкости из выходных портов 204, отличных от выходного порта, из которого выводится жидкость.
Кроме того, конструкция запирающего элемента 206 не ограничивается конструкцией, в который этот запирающий элемент 206, как указано выше, для обеспечения закрытия пары портов 220 сообщения в состоянии, при котором омывающая жидкость не подается, располагается со стороны расположения ротора 208 (в направлении стрелки А2). Возможна, например, конструкция, в которой, как в переключающем клапане 230, представленном на фиг. 19, даже в состоянии, при котором омывающая жидкость не подается, запирающий элемент 232 располагается со стороны крышки 202 (в направлении стрелки А1).
В такой конструкции в отличие от описанного выше переключающего клапана 200 согласно третьему варианту осуществления запирающий элемент 232 предварительно располагается поблизости от крышки 202, за счет чего, даже в случае, например, низкого давления омывающей жидкости, подаваемой внутрь отсека 216 из канала 214 сообщения, появляется возможность обеспечения уплотнения в результате беспрепятственного и надежного перемещения и отжатия этого запирающего элемента 232 в сторону размещения крышки 202 (в направлении стрелки А1).
То есть, даже в случае понижения силы давления омывающей жидкости, обеспечивается возможность надежного уплотнения за счет запирающего элемента 232.
Кроме того, зазор возможного свободного перемещения каких-либо веществ располагается в запирающем элементе 232 под запирающим участком 222, и поэтому, даже в случае примешивания посторонних веществ или т.п.к омывающей жидкости, обеспечивается возможность перемещения этих посторонних веществ вниз, что позволяет избежать зажатия этих посторонних веществ между этим запирающим участком 222 и крышкой 202 и появления царапин на этом запирающем участке 222 и т.п.
Само собой разумеется, что переключающий клапан в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, и допускается использование различные конструкций, не выходящих за пределы сущности настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение относится к переключающему клапану, обеспечивающему возможность переключения состояния сообщения множества портов за счет вращения вращающегося элемента в результате приводного действия блока привода. В состав конструкции переключающего клапана (10) входят ротор (16), установленный с возможностью свободного вращения в корпусе (12), и крышка (18), установленная на корпусе (12) в обращенном к поверхности стола (66) ротора (16) положении. Между верхней поверхностью этого стола (66) и крышкой (18) имеется зазор (S) заданной величины, и на этом столе (66) установлен запирающий элемент (82), подпружиненный в сторону крышки (18). При этом за счет отсутствия скольжения ротора (16) по нижней поверхности крышки (18) в процессе вращения и закрытия выходного порта (98) на крышке (18), отличного от выходного порта (98), через который выпускается жидкость, в результате посадки запирающего элемента (82) на этот выходной порт обеспечивается предотвращение утечки жидкости из входного порта (96). Целью изобретения является создание переключающего клапана, обеспечивающего эффективность уплотнения и возможность достижения увеличения срока службы, а также сокращения издержек производства и предотвращения загрязнения жидкости. 12 з.п. ф-лы, 19 ил.
