CN100370168C - 具有双节流功能的电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调用的部件电子膨胀阀。现有的电子膨胀阀大多需要制造较为精密的螺纹副，转子也要多次模塑法制成，加工成本高，在装配过程中需要的安装精度也很高。本发明包括线圈和与其连接的阀体，所述的阀体包括套筒、置于套筒内的磁性转子、定位在磁性转子内的塑料转子和焊接在套筒两端的上、下端盖，其特征是所述的塑料转子上设有一中心轴，所述的上、下端盖分别开有偏离中心轴且口径相同的上、下端阀口；所述塑料转子的两端面各设有轮廓线能产生升程的流量调节凸台；所述的塑料转子与端盖之间有一回转定位装置。本发明结构紧凑、体积小，加工、装配方便，加工成本低；实现了两次节流，更为精确地调节冷媒的流量；电子膨胀阀的工作可靠性高。

Description

具有双节流功能的电子膨胀阀

技术领域

本发明涉及空调用的部件，具体地说是一种调节冷媒流量的电子膨胀阀。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，空调已经被广泛使用，但传统空调越来越不能满足人们对环保及能源紧张的需求，因此出现了变频空调，它已开始受到广大消费者的青睐。变频空调的价格却很难被人接受，因为其核心部件(变频控制器、电子膨胀阀)的价格还比较昂贵。电子膨胀阀主要用于冷媒流量的快速调节，以达到快速制冷(制热)、精确控温、节约能源等目的。电子膨胀阀的工作过程是：通过不断检测室内交换器出口与进口的温度差(过热度)，与目标过热度进行比较，经微型计算机处理，使线圈得到动作信号，从而带动电子膨胀阀的转子调节空调系统的冷媒流量，从而实现温度的精确控制。

目前，电子膨胀阀最具代表性的有三种：

1)直动-阀针式(图1)，其调节原理是：通过丝杆与螺母的啮合，将转子的转动转化为阀针的上下移动，从而达到控制阀口流通面积的目的，以调节冷媒的流量。

2)间动-阀针式(图2)，其调节原理与直动-阀针式相同(都为阀针式)，其结构与直动-阀针式的相同之处在于都采用步进电机结构；不同之处在于：①转子的转动是通过齿轮的啮合带动丝杆转动的(间动式)；②使用了波纹管柔性元件，其将冷媒与齿轮机构和转子机构隔离开来，使永磁材料不用再浸泡在冷媒中，提高了永磁体的尺寸稳定性和磁性能稳定性。

阀针式电子膨胀阀的特点是控制可靠、抗震动抗干扰能力较强，但需要制造较为精密的螺纹副，转子也需要多次模塑法制成，生产工艺较为复杂，加工成本高，而且在装配过程中需要的安装精度也很高。

3)直动-凸轮转子式(图3)，调节原理是：通过凸轮转子转动到不同的角度，调节凸轮面与阀口间的间隙，从而调节冷媒的流量，也采用永磁步进电机的方式。其结构简单、动态响应快、体积小，成本相对阀针式的电子膨胀阀有所降低，但因为其节流孔设计在阀座外圆面，在进行冷媒流量调节时，冷媒相对于外圆凸轮在最大流量与最小流量间的负载变化较大，这样对电子膨胀阀的工作可靠性有较大影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有双节流功能的电子膨胀阀，其更为精确地调节冷媒流量，加工成本低，工作可靠性高。

本发明的技术方案是这样的：具有双节流功能的电子膨胀阀，包括线圈和与其连接的阀体，所述的阀体包括套筒、置于套筒内的磁性转子、定位在磁性转子内的塑料转子和焊接在套筒两端的上、下端盖，其特征是所述的塑料转子上设有一中心轴，该中心轴的两端分别定位在上、下端盖上，所述的上、下端盖分别开有偏离中心轴且口径相同的上、下端阀口；所述塑料转子的两端面各设有轮廓线能产生升程的流量调节凸台，该流量调节凸台与上、下端盖的内端面以及套筒与磁性转子为间隙配合，保证转子装配后能自由转动；所述的塑料转子与端盖之间有一回转定位装置，起到最小流量与最大流量间转子回转限位的作用。

本发明采用了“遮挡式”的新流量调节机制，即流量调节凸台对阀口遮挡程度的不同来调节冷媒流量，该流量调节凸台的轮廓线能产生升程(升程是指轮廓线总的径向行程)，且冷媒流经塑料转子上的两个流量调节凸台，经过了两次节流，使冷媒流量控制更为精确；在调节过程中冷媒的作用力作用在塑料转子的轴向，步进电机只须克服磁性转子与端盖间的摩擦力，使步进电机的负载较小且变化稳定，大大提高了电子膨胀阀的工作可靠性。由于本发明不涉及到丝杆，不需要进行螺纹副的加工，塑料转子也不需要进行多次模塑的加工，加工、装配方便且成本低，体积可以做得更小。

流量调节凸台与上、下端盖的内端面存在的间隙有三个作用：1)避免塑料转子与上、下端盖配合太紧，出现塑料转子卡死而无法转动的情况；2)塑料转子在冷媒的压力作用下可以做轻微的上、下移动，使其中的一个端面与端盖上的内端面相互贴合，提高了冷媒流量的可调节性，在进出口压差下，还具有自动密封功能；3)通过控制间隙的大小，可以改变阀体容量的大小。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，回转定位装置为设在塑料转子下端面边缘上的止动凸台和设在下端盖上的止动销，该止动凸台与止动销相配合，止动凸台的高度低于流量调节凸台。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，流量调节凸台为一凸轮，位于塑料转子上、下端面上的凸轮形状相同、方向相反，实现了进出口管的对等性和互换性，即无进口管和出口管之分，从任一根管中进出都一样，方便使用。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，凸轮的轮廓线由至少一条渐进螺旋线构成，渐进螺旋线使流量控制更为精确，螺旋线的升程L比阀口口径大0.4-0.6mm，螺旋线的回转角度为300°，总的回转角度为315°，回转角度越大，调节性能越好。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，上、下端阀口的中心位于同一轴线上，阀口中心位于以渐进螺旋线的中心为圆心且圆弧经过升程中点的圆上，这样能保证凸轮在转动过程中完全遮挡住上、下阀口。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，塑料转子的凸轮端面与上、下端盖的内端面的间隙为0.05-0.5mm。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，位于凸轮旁的塑料转子端面上有至少一个轴向冷媒流通孔，并沿中心均匀分布，其孔径大于阀口口径。如果不设冷媒流通孔，冷媒可以从套筒与磁性转子之间流动。冷媒流通孔的设置缩短了冷媒流经的路径，减少了冷媒损失；冷媒流通孔的主要作用在阀口装配时，上下端阀口可以透过塑料转子上的流通孔进行垂直投影，确保两阀口装配在同一轴线上。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，塑料转子与流量调节凸台为一体式结构，均由改性聚四氟乙烯模压成型，降低了塑料转子与上、下端盖间的摩擦力。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，上、下端盖上设有分别与上、下端阀口相通的上、下接管，方便与系统管道相连。

所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，塑料转子的外壁上开有与磁性转子内壁配合的定位键槽，限定塑料转子与磁性转子在圆周方向的相对运动；塑料转子与中心轴为间隙配合，这样塑料转子在轴向可以自由移动，并可以与磁性转子同步转动。

本发明具有以下优点：1)结构紧凑、体积小，加工、装配方便，加工成本低；2)所述的塑料转子具有两个流量调节凸台，实现了两次节流，且流量调节凸台的轮廓线能产生升程，并对阀口流通面积的调节采用了“遮挡式”，更为精确地调节冷媒的流量；3)塑料转子在冷媒的压力作用下可以做一定量的上、下移动，使其中的一个端面与端盖上的内端面相互贴合，提高了冷媒流量的可调节性，在进出口压差下，还具有自动密封功能；4)两个流量调节凸台形状相同、方向相反，实现了进出口管的对等性和互换性，使用方便；5)在调节过程中冷媒的作用力作用在塑料转子的轴向，步进电机只须克服磁性转子与端盖间的摩擦力，使步进电机的负载较小且变化稳定，大大提高了电子膨胀阀的工作可靠性。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为现有直动-阀针式电子膨胀阀的结构示意图。

图2为现有间动-阀针式电子膨胀阀的结构示意图。

图3为现有直动-凸轮转子式电子膨胀阀的结构示意图。

图4为本发明的结构示意图。

图5为本发明塑料转子上半部的结构示意图。

图6为本发明塑料转子下半部倒置后的示意图。

图7为本发明流量调节凸台轮廓线的示意图。

图8为本发明流量调节凸台轮廓线的回转角度示意图。

图9为本发明中“遮挡式”调节机制的示意图。

图中：1-线圈，2-套筒，3-磁性转子，4-塑料转子，5-上端盖，6-下端盖，7-中心轴，8-上端阀口，9-下端阀口，10-流量调节凸台，11-止动凸台，12-止动销，13-冷媒流通孔，14-上接管，15-下接管，16-定位键槽。

具体实施方式

如图4-9所示，具有双节流功能的电子膨胀阀包括线圈1和与其连接的阀体，所述的阀体包括套筒2、置于套筒2内的磁性转子3、定位在磁性转子3内的塑料转子4和焊接在套筒2两端的上、下端盖5、6，塑料转子4上设有一中心轴7，该中心轴7的两端分别定位在上、下端盖5、6上，所述的上、下端盖5、6分别开有偏离中心轴7且直径相同的上、下端阀口8、9。

塑料转子4的两端面上各有一个流量调节凸轮10，且上、下凸轮的形状相同、方向相反。凸轮用于调节流量的边缘轮廓线由三条平面渐进螺线构成(见图7)。用于调节冷媒流量的边缘轮廓线所占回转角度为300°(步进电机步距角的整数倍)，总回转角度为315°(比用于调节冷媒流量的边缘轮廓线所占角度大步进电机步距角的整数倍，如图8所示)，轮廓线总的径向行程(升程L)比阀口直径大0.4mm左右。塑料转子4由摩擦系数较低的材料——改性聚四氟乙烯或其它具有相似特性的材料制成，且凸台端面磨平，这样降低了塑料转子与上、下端盖间的摩擦力。塑料转子4的中心为一中心孔与中心轴7为间隙配合，这样塑料转子可以自由转动。流量调节凸轮10端面与上、下端盖5、6的配合面预留约0.15mm左右的间隙。

流量调节凸轮10下有一个轴向冷媒流通孔13，为冷媒流经时的通道，其孔径比阀口直径大。塑料转子4下端面有一止动凸台11，其高度略比流量调节凸轮的高度低，下端盖6上有与止动凸台11相配合的止动销12，两者构成回转定位装置。

磁性转子3由具有较好的尺寸稳定性和磁性能稳定性的材料——PPS粘结铁氧体或钕铁硼永磁粒子注塑成型，并24极化或20极化。该磁性转子3与塑料转子4为小过盈配合，塑料转子4的外壁上开有与磁性转子3内壁配合的定位键槽16，通过压装定位后，磁性转子3外圆与套筒以及磁性转子3内圆与上、下端盖5、6的配合面之间保留一定的间隙，以保证装配后能自由转动。

上、下端盖5、6均由不锈钢制成，端盖上的上、下端阀口8、9直径相同，且偏心距相等，阀口中心位于以螺旋线的中心为圆心，圆弧经过升程中点的圆上。在装配时两个阀口可以透过塑料转子上的流通孔13进行垂直投影，以保证两阀口装配在同一轴线pp上。

中心轴7由不锈钢制成，与端盖为小间隙配合，在塑料转子转动的过程中起轴心定位的作用。

套筒2由薄壁无磁不锈钢制成。与上、下端盖5、6为小过盈配合，三者通过压装定位后焊接相连。套筒在该电子膨胀阀中起密封作用，以隔离冷媒。

上、下端盖8、9上的上、下接管14、15由制冷系统中常用的紫铜管制成，它与上、下端盖8、9采用钎焊连接，在制冷系统以方便与系统管道相连。

若步进电机驱动方式为4相8拍，磁性转子为24极，全开/全关的脉冲数就为84脉冲(拍数×极对数×回转角度÷360°)。假若冷媒从电子膨胀阀的下接管流进阀体，塑料转子在步进电机驱动信号的控制下转到设定角度，当冷媒经过下端阀口时，在塑料转子下端凸轮的遮蔽下冷媒将产生一次节流；一次节流后，冷媒经塑料转子的流通孔，到达上端阀口，在塑料转子上端凸轮的遮蔽下冷媒就会产生第二次节流，最后从上接管流出阀体。因此该电子膨胀阀具有两次节流的作用(即双节流机制)，能较为精确的调节冷媒的流量。

Claims (10)

1.具有双节流功能的电子膨胀阀，包括线圈(1)和与其连接的阀体，所述的阀体包括套筒(2)、置于套筒(2)内的磁性转子(3)、定位在磁性转子(3)内的塑料转子(4)和焊接在套筒(2)两端的上、下端盖(5、6)，其特征是所述的塑料转子(4)上设有一中心轴(7)，该中心轴(7)的两端分别定位在上、下端盖(5、6)上，所述的上、下端盖(5、6)分别开有偏离中心轴(7)且直径相同的上、下端阀口(8、9)；所述塑料转子(4)的两端面各设有轮廓线能产生升程的流量调节凸台(10)，流量调节凸台(10)与端盖的内端面间隙配合；所述的塑料转子(4)与端盖之间有回转定位装置。

2.根据权利要求1所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是所述的回转定位装置为设在塑料转子(4)下端面边缘上的止动凸台(11)和设在下端盖(6)上的止动销(12)，该止动凸台(11)与止动销(12)相配合，止动凸台(11)的高度低于流量调节凸台(10)。

3.根据权利要求1或2所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是所述的流量调节凸台(10)为一凸轮，位于塑料转子(4)上、下端面上的凸轮形状相同、方向相反。

4.根据权利要求3所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是所述凸轮的轮廓线由至少一条渐进螺旋线构成，该渐进螺旋线的升程L比阀口直径大0.4-0.6mm，渐进螺旋线的回转角度为300°，总的回转角度为315°。

5.根据权利要求4所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是所述上、下端阀口(8、9)的中心位于同一轴线上且阀口中心位于以渐进螺旋线的中心为圆心，圆弧经过升程中点的圆上。

6.根据权利要求3所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是塑料转子(4)的凸轮端面与上、下端盖的内端面的间隙为0.05-0.5mm。

7.根据权利要求3所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是位于凸轮旁的塑料转子端面上有至少一个轴向冷媒流通孔(13)，并沿中心均匀分布，其孔径大于阀口直径。

8.根据权利要求1所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是所述的塑料转子(4)与流量调节凸台(10)为一体式结构，由改性聚四氟乙烯模压成型。

9.根据权利要求1所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是所述的上、下端盖(5、6)上设有分别与上、下端阀口(8、9)相通的上、下接管(14、15)。

10.根据权利要求1所述的具有双节流功能的电子膨胀阀，其特征是所述塑料转子(4)的外壁上开有与磁性转子(3)内壁配合的定位键槽(16)，塑料转子(4)与中心轴(7)为间隙配合。

Images