顾伟
绍兴艾柯电气有限公司 浙江绍兴 312300
摘要：本文通过对目前市场上电磁阀存在的问题进行分析，着重介绍了杠杆式换向阀的结构特性，从而针对性地研究设计出了一种提高阀体的稳定性，简化阀体结构，降低生产成本的杠杆式换向阀。
关键词：换向阀、线性电机、管路、电磁阀
1、背景技术
新能源汽车热管理系统主要包含电池热管理系统、电机热管理系统及空调系统，实现以上热管理的智能化、集成化，需要将三大热管理系统合理的串并联，并通过阀体对管路中的流量进行合理控制，现有的阀体主要包括电磁阀，电磁阀结构复杂，制作成本较高，并且电磁阀为电器件，强烈高频的震动工作环境会严重缩短电磁阀的寿命和控制精度。
2、杠杆式换向阀的结构设计
杠杆式换向阀包括中空的电机座，电机座的底部连有阀座，阀座内设有中间腔，阀座上连有与中间腔贯通的管路一和管路二，管路二有两根且管路二位于中间腔内的阀口相对设置。电机座的底面上开设有与中间腔连通的限位孔，电机座的一侧连有线性电机，线性电机的伸缩端位于电机座内并连有杠杆式开关，杠杆式开关一端穿过限位孔并在两个阀口之间摆动。通过线性电机带动杠杆式开关绕支点摆动，已启阀口。
杠杆式开关包括阀口密封套座和竖向设置的阀口开关板，阀口开关板位于电机座内的一端连有水平移动的滑块，滑块上连有线性电机的伸缩端连接的连杆。阀口密封套座连接在电机座与阀座之间，阀口开关板位于阀座内的一端连有与阀口密封套座连接的阀口密封套。
阀口密封套座与电机座相对的面上开设有凹槽，凹槽的底面上开设有安装孔一和环槽一，环槽一沿安装孔一周向设置。阀口密封套座与阀座之间连有连接板，连接板上开设有安装孔二。阀座与连接板相对的面上开设有与中间腔连通的通孔，通孔的侧壁向上凸起形成与安装孔二连接的凸环。阀口密封套从下至上依次包括位于两个阀口之间的密封部、穿过通孔的连接部及卡接在凹槽内的安装部，安装部上设有位于环槽一内的安装环。安装部的顶面上开设有贯通至密封部的长槽，阀口开关板的一端通过长槽与阀口密封套连接。
密封部与阀口相对的面为斜面，且斜面的上部离阀口的距离小于斜面的下部离阀口的距离。由于杠杆式开关关闭管路二时为倾斜状态，所以斜面的设计使杠杆式开关倾斜后恰好能够将管路二的阀口密封住，斜面的倾斜角度与杠杆式开关绕支点摆动的最大倾斜角度相同，斜面的倾斜角度在2°~10°之间。
阀口密封套座与连接板相对的面上开设有圆槽，安装孔一与圆槽连通，圆槽内设有O型密封圈，凸环位于圆槽内，通过设置O型密封圈，来提高阀座与连接板连接处的密封性能。为方便阀口密封套座与连接板、电机座之间的安装，在阀口密封套座的顶面和底面上均设有定位柱，连接板与电机座上均设有与定位柱相配合的定位孔。
3、工作原理
管路一为常开管路，杠杆式开关的摆动用于启闭其中一个管路二的阀口。当两个管路二均开启时，刚开始开关位于竖直状态，阀口密封套位于两个管路二的阀口之间。当需要关闭右侧的阀口时，线性电机的伸缩端收缩，通过连杆带动滑块向左侧移动，滑块的移动会带动阀口开关板左移，但由于阀口开关板与阀口密封套连接，阀口密封套连接在阀口密封套座上，而阀口密封套座与电机座固定连接，所以当阀口开关板左移时，阀口开关板会在阀口密封套座处形成支点，使阀口开关板绕支点摆动的状态（阀口密封套为橡胶，所以摆动不会因阀口密封套的硬度而限制，阀口密封套的材质为EPDM）。限位孔的设置用于限制阀口开关板摆动的角度，限位孔包括位于上部的限位孔一和位于下部的限位孔二，限位孔二的开口尺寸大于限位孔一的开口尺寸，限位孔二与阀口开关板之间留有间隙，间隙设置的大小决定了阀口开关板摆动幅度的大小。线性电机收缩，阀口开关板摆动，使阀口密封套的密封部关闭右侧管路二的阀口。此外，利用线性电机可以停留在任意位置的特性，可以控制两阀口之间的开度，从而达到能量按合理分配的最佳节能效果的特点。
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图一
（电机座1，线性电机2，限位孔一6，限位孔二7，阀口密封套座9，阀口开关板10，滑块11，连杆12，阀口密封套13，安装孔一15，连接板17，凸环19，圆槽25，O型密封圈26，安装板32，中间腔34，阀口35）
4、结束语
本文所研究设计的杠杆式换向阀，针对现有技术上的不足，对结构进行了创新设计，通过线性电机的水平伸缩带动杠杆式开关绕支点摆动，从而达到启闭阀口的目的，结构简单，生产方便；同时线性电机的伸缩距离可控且伸缩精确、运行稳定，可以做到对管路的精确开关。
参考文献
[1] 迟英姿, 许凌, 张蓉. 基于有限元的大流量换向阀仿真分析及结构优化[J]. 液压气动与密封, 2020.
[2] 苗芳. 曲摆式三通换向阀设计[J]. 农业工程, 2020.