CN100494751C - 带有分流器的换向阀 - Google Patents

Abstract

提供一种用于使制冷系统中的流体换向的换向阀。该换向阀包括阀体，该阀体具有设置在其中的第一、第二、第三和第四端口。阀体内部的阀部件可在横穿第二和第三端口的第一位置与横穿第二和第四端口的第二位置之间有选择地移动。该阀部件限定出在所选各对端口之间引导流体的通道。该通道通常形为曲线，使所选端口之间的流体弯曲。为了减小穿过换向阀的压降，包括将该通道分为多个子通道的分流器。将该通道分为多个子通道增加了通道的曲线比，这将减少通道中湍急的二次流的产生。分流器还为阀部件提供附加的结构支撑。

Description

带有分流器的换向阀

技术领域

本发明总体上属于流体控制阀，特别是用在制冷系统中的流体换向阀。

背景技术

换向阀通常用在各种系统中，其中流体在各种可选环路或回路中被引导流动。例如，热泵专用于可选择地在两种不同模式之一中进行操作的制冷系统。在称为冷却模式的第一模式中，热量形式的能量从“内部”环境去除并传递至“外部”环境。相应地，在称为加热模式的第二模式中，热能传递到内部环境。为了传送热能，热泵系统使用压缩机来使流体制冷剂循环穿过包括位于每种环境中的传热螺旋管在内的封闭系统。除了使制冷剂循环之外，压缩机还用于将热能传入系统。

为了在加热和冷却模式之间切换热泵系统，该系统采用能够选择性操作以改变制冷剂流动的换向阀。具体而言，可安装四通换向阀，它使穿过传热螺旋管的制冷剂流的方向翻转。这种换向阀通常包括四个或更多单独的端口，换向阀经由这些端口连接于热泵系统的其余部分。第一端口总是与压缩机的高压排放口相连通，而第二端口总是与压缩机的低压进入口相连通。剩余两个端口或系统端口与传热螺旋管相连通。

换向阀还包括能够选择性处于两个可选位置之一中的可动阀部件，在第一位置中，阀部件在与压缩机进入口(“压缩机进入端口”)连通的第二端口和一个系统端口之间直接引导制冷剂，而在第二位置中，阀部件在压缩机进入端口和另一系统端口之间直接引导制冷剂。除了在压缩机进入端口与任一系统端口之间直接引导制冷剂外，阀部件还用于防止高压制冷剂从与压缩机排放口(“压缩机排放端口”)连通的第一端口直接进入压缩机进入端口。由于阀部件受到存在于压缩机排放端口与压缩机进入端口之间的巨大压差，现有技术的阀部件常常具有附加的支撑结构。这些支撑结构通常位于接近阀部件与压缩机进入端口相会合处，并且会妨碍制冷剂流，从而导致穿过换向阀的压降增大。由于压缩机必须补偿该压降，所以使得热泵系统的总效率受损。

通常有意地沿换向阀外部成排设置压缩机进入端口和两个系统端口。因此，为了在压缩机进入端口与两个系统端口的任意特定配偶对之间引导制冷剂，阀部件必须引导制冷剂穿过相对急转的弯曲部。已知的是使流体流经弯曲部会导致在流体流中产生湍急的二次流。这些湍流导致产生冲击和摩擦损失，并且常常需要很长的相对直流来使其消散。该冲击和摩擦损失继而叠加于必须由压缩机进行补偿的穿过换向阀的压降，从而降低热泵系统的效率。还已知的是，这些损失的大小是弯曲部内外半径之比的函数。具体而言，内半径与外半径之间较大的差异会导致曲线比(curve ratio)(内径/外径)的较小值。曲线比的小值导致更显著的湍流和二次流，因此增加摩擦损失。当然，为了减小换向阀的总体尺寸，现有技术的阀部件通常具有非常小的曲线比，这因此降低了热泵系统的效率。

发明内容

本发明提供一种换向阀，目的是减少穿过阀部件的压降。具体而言，该换向阀包括可动阀部件，后者限定出用于在压缩机进入端口与两个系统端口中选定的一个端口之间连通制冷剂或其它流体的通道。为了在结合有换向阀的系统中使流动逆转，换向阀还包括致动器，后者能够有选择地定位阀部件以在横穿任一系统端口的同时横穿压缩机进入端口。

该通道大致形成为曲线状或者用于使流体突然转弯。为了降低产生在通道内部的摩擦损失，阀部件包括将通道分为多个子通道的分流器。每个子通道具有大于原通道曲线比的曲线比。另外，多个子通道的净曲线比大于原通道的曲线比。通过增加净曲线比，由阀部件引起的摩擦损失和冲击得以减少。因此，穿过换向阀的压降也得以降低。此外，通道中的分流器为阀部件提供了附加的结构支撑，它消除了现有技术的阀部件中常见的碍流支撑结构。

本发明的优点在于穿过换向阀的阀部件的压降得以减少，产生较佳的系统效率。另一优点在于阀部件以基本不妨碍流体流动的方式具有附加的结构支撑。另一优点在于本发明能够仅对阀部件做微小改变而得以实现，并且能够容易地结合在现有的换向阀设计中。本发明的这些及其它优点和特征将从详细的说明和所附附图中变得显而易见。

附图说明

结合其中并形成说明书一部分的所附附图描述了本发明的多个方面，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1是采用换向阀的可逆制冷系统在“冷却”模式下工作时的示意图。

图2是图1的可逆制冷系统在“加热”模式下工作时的示意图。

图3是包括用于在选定相邻端口组之间选择性地改变制冷剂方向的可动阀部件在内的换向阀的剖视图。

图4是与换向阀一起使用的导阀的示意图。

图5是具有分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图6是图5的阀部件沿由图5中线6-6所指方向所作的剖视图。

图7是由图6中线7-7所指区域的详细视图。

图8是具有带双薄板的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图9是图8的阀部件沿由图8中线9-9所指方向所作的剖视图。

图10是由图9中线10-10所指区域的详细视图。

图11是具有分流器和支撑杆的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图12是图11的阀部件沿由图11中线12-12所指方向所作的剖视图。

图13是具有带双薄板的分流器和支撑杆的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图14是图13的阀部件沿由图13中线14-14所指方向所作的剖视图。

图15是具有安装有固定孔的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图16是图15的阀部件沿图15中线16-16所指方向所作的剖视图。

图17是由图16中线17-17所指区域的详细视图。

图18是具有通过压入配合、粘合或焊接而固定的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图19是图18的阀部件沿图18中线19-19所指方向所作的剖视图。

图2OA是具有咬合在槽中的分流器的阀部件实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图2OB是对应于图20A的剖面透视图，显示了具有咬合在槽中的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的细节。

图21是图20的阀部件沿图20中线21-21所指方向所作的剖视图。

图22是由图21中线22-22所指区域的详细视图。

图23是具有模制于其中的预先成形的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图24是图23的阀部件沿图23中线24-24所指方向所作的剖视图。

图25是由图24中线25-25所指区域的详细视图。

图26是具有整体模制于其中的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图27是图26的阀部件沿图26中线27-27所指方向所作的剖视图。

图28是具有固定于壳体的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图29是图28的阀部件沿图28中线29-29所指方向所作的剖视图。

图30是由图29中线30-30所指区域的详细视图。

图31是具有通过焊接、铜焊或粘合而固定于壳体的分流器的阀部件的实施例沿阀部件长度方向所作的剖视图。

图32是图31的阀部件沿图31中线32-32所指方向所作的剖视图。

虽然本发明将结合特定优选实施例进行描述，这不意味着将其限制为这些实施例。相反，其目的是要覆盖包括在如所附权利要求限定的本发明精神和范围之中的所有替换方式、修改和等效物。

具体实施方式

参见附图，其中相似的附图标记指相似的元件，图1和2所示的是典型的“热泵”式制冷系统100，本发明的换向阀可用在其中。如上所述，热泵制冷系统能够有选择地在加热或冷却模式下工作。制冷系统100包括压缩机102、“内部”螺旋管104和“外部”螺旋管106，所有这些均通过管路或管道互连以用于连通液体或蒸气制冷剂。术语“内部”和“外部”仅指热能交换的环境，并不意味着必须指室内和室外环境。为了控制系统100中的热流，换向阀110在压缩机与内外螺旋管之间互连。

在图1所示的冷却模式下，热能从围绕内部螺旋管104的环境中去除并传递至围绕外部螺旋管106的环境。为此，在循环的第一阶段，来自压缩机102的排放端103的高温加压制冷剂蒸气首先通过换向阀110传向室外螺旋管106。在室外螺旋管处，加压制冷剂蒸气通过放热反应凝结为液体制冷剂，这样热能从制冷剂去除并传递至外部环境。加压液体制冷剂接下来被导向内部螺旋管104。在冷却循环的第二阶段，在内部螺旋管104处，液体制冷剂膨胀穿过膨胀装置并通过吸热反应变为低压气相。在这一反应期间，来自室内环境的热能被在内部螺旋管104中流动的制冷剂蒸气去除。低压蒸气接下来被导向压缩机102的进入口101，在那里它被压缩回到高温高压蒸气。

在加热模式下，由压缩机102产生的热能传递到内部环境。为了在该加热模式下操作该系统，操作换向阀110以使制冷剂基本相反地流过该系统。具体而言，如图2所示，来自压缩机102的排放口103的高温加压蒸气首先通过换向阀110被导向内部螺旋管102。在内部螺旋管102处，加压制冷剂蒸气通过放热反应凝结为液体制冷剂，这样热能从制冷剂去除并传递至内部环境。加压液体制冷剂接下来被导向外部螺旋管106。在加热循环的第二阶段，在外部螺旋管106处，液体制冷剂膨胀穿过膨胀装置并通过吸热反应变为低压气相。低压蒸气接下来通过换向阀110被导向压缩机102的进入口101，在那里它重新被压缩回到高温高压蒸气。

因此，可以想见的，热泵系统100中的热能流取决于制冷剂流的方向，后者通过换向阀110的选择性操作进行调节。已经开发出各种类型和构造的换向阀以实现制冷剂流的调节，除了各种类型之外，换向阀也可适用于很宽的尺寸和吞吐量范围内，以适应大范围的热泵系统尺寸以及其它应用场合。

参见图3，描述了根据本发明的教导而构造的换向阀110的实施例。该换向阀110包括限定出内腔114的纵长管状阀体112。在所示实施例中，阀体112包括圆筒形侧壁116，虽然在其它实施例中阀体可以具有不同形状。为了密封内腔114，第一和第二端盖118、119连接于圆筒形侧壁116的相对端部。根据热泵系统的需要，阀体元件可由各种可成形材料制造，例如金属或塑料。

为了将换向阀110连接到热泵系统，提供包括至少一个第一、第二、第三和第四流体管120、122、124、126在内的多个流体管。流体管通过分别穿过侧壁116的第一、第二、第三和第四端口130、132、134、136与内腔114连通。优选地，流体管例如通过焊接或胶粘而密封连接于端口。在所示实施例中，流体管是圆筒形的，因此端口也是圆形的，当然也可以采用其它构造。

当连接到热泵系统时，第一流体管120与压缩机102的排放口103连通，从而接收高温高压制冷剂。第二流体管122与压缩机102的进入口101连通，从而引导从系统返回的低温低压制冷剂。也称为系统管的第三和第四流体管124、126与内外热交换器104、106连通。通过设计，沿阀体112的轴向长度成排设置第二、第三和第四流体管122、124、126，而第二流体管位于第三和第四流体管之间。在所示实施例中，第一流体管120和第一端口130穿过侧壁116与第二、第三和第四流体管122、124、126及它们各自的端口132、134、136径向相对设置，但这种特定的布置方式在其它实施例中并非必须相同。

为了引导制冷剂流穿过换向阀110，还包括位于内腔114中并接近第二、第三和第四端口132、134、136的阀部件140。阀部件140限定出通道142，该通道在第二、第三和第四端口中选定的一对之间引导流体。在所示实施例中，阀部件140包括限定出光滑平坦的第一面146的阀组144。通道142穿过第一面146设置并进入阀组144。优选地，通道142具有在第一面146测量并足以完全横穿一对所选端口的长度。此外优选地，通道142具有在第一面146测量并足以完全横穿圆形端口132、134、136直径的宽度。

在图3所示换向阀呈现的描述中，阀部件140定位成横穿第二和第四端口132、136，而第一和第三端口130、134与内腔114自由连通。可以想见的是，在操作中，从热交换器处穿过第四流体管126返回的制冷剂将由限定在阀部件140中的通道142连通至第二或压缩机进入口流体管122。同时，来自第一或压缩机排放口流体管120的高压制冷剂将通过内腔114连通至第三流体管124，在该第三流体管124制冷剂将被导入热交换器。

为了支撑接近第二、第三和第四端口132、134、136的阀部件140，阀体112包括阀座150，后者形成为从圆筒形侧壁116向内突出的凸起。阀座150限定了光滑平面的第二面152，第二、第三和第四端口穿过其中设置。当阀部件140邻接阀座150设置时，第一和第二面146、152的相互作用使得由通道142和第二及第四流体管122、126限定的流体路径大致与内腔114中的制冷剂密封隔离。因此，避免低压和高压制冷剂的混合。

为了逆转穿过换向阀110的流体从而重新设置热泵系统，阀部件140能够在内腔114中在第一和第二位置之间移动。具体而言，阀部件140能够相对于阀座150从图3所示的通道横穿第二和第四端口132、136的第一位置滑动到通道横穿第二和第三端口132、134的第二位置。可以想见的，在第二位置中，通道142将连通第二和第三端口132、134之间的制冷剂，同时内腔114将连通第一和第四端口130、136之间的制冷剂。阀部件140和阀座150之间的滑动得益于用作支承面的第一和第二平面表面146、152而进行。

参见图3，为了在第一和第二位置之间操作阀部件140，换向阀110包括位于内腔114内部的致动器156。致动器包括沿管状阀体112的轴线悬挂在相对的第一和第二活塞160、162之间的托架158。这些活塞位于阀座150的相对侧上接近相应第一和第二端盖118、119处。活塞160、162能够在内腔114内部滑动，同时与圆筒形侧壁116的内表面密封隔离。为了促进活塞160、162的滑动和密封，这些活塞可安装有裙边状活塞环或圈。

为了将阀部件140连接至致动器156，阀部件可包括适当形状的联接结构148，该联接结构能够收容在形成在支架158中的对应形状的开口内。为了保证制冷剂在内腔114中的自由连通，支架158还可包括多个附加开口159。

致动器156沿阀体112的纵向轴线往复可动。为了控制致动器156的运动，在当前实施例中，换向阀110包括能够附接于图3和4所示的阀体112外部的导阀166。导阀166是与来自高压压缩机排放口和低压压缩机进入口的制冷剂连通的电气操作装置。选择时，导阀166能够将高压和低压制冷剂导向阀体112的相对端部中的任一个。这产生作用在第一和第二活塞160、162上的压差，使得致动器156在第一和第二位置之间切换阀部件140。

重新参见图3，由于第二、第三和第四端口132、134、136沿圆筒形侧壁116成排对齐，阀部件140改变制冷剂的方向使其流经大约180度的急转弯。为此，在所示实施例中，通道142通常形成为半球形曲线，它由沿阀组144延伸的相应流面149限定。由于通道142的半球形状，施加在制冷剂上的弯部外半径等于阀座150的第二面152与流面149之间的最大距离。而内半径是可以忽略的。因此，曲线比(内半径/外半径)非常小，如上所述，导致二次流、湍流和冲击的产生，从而降低换向阀和热泵系统的效率。

根据本发明的教导，为了减小使穿过通道142的流体重新定向带来的负面影响，阀部件140包括分流器170，它将通道142分为多个子通道172、174。每个子通道172、174具有比由阀部件140限定的原通道142更大的曲线比。此外，所有子通道的净曲线比大于原通道的曲线比。由于净曲线比较大，因此，与阀部件相关的损失、以及由此产生的穿过换向阀的压降得以减小。继而这样会提高热泵系统的效率。

参见图5、6和7，描述了固定于阀组144从而位于通道142中的分流器170的实施例。为了将通道分为第一和第二子通道172、174，分流器170包括细薄材料的薄板178，后者大致穿过通道的宽度延伸并或多或少从流面149偏置。此外，薄板178的形状通常对应于通道142和流面149，并且最好位于通道中对称的位置。因此，第一和第二子通道彼此平行，在所示实施例中通道形为半球形曲线，子通道172、174类似于同心圆弧。

重要的是，分流器170需要以这种方式插入通道142中：当阀部件140在第一和第二位置之间移动时，分流器将不会干扰阀座150的第二面152。这能够例如通过将分流器170的所有部分纳入通道142中并远离第一面146来获得。

除了将通道142分为子通道172、174，分流器170使阀部件140带有附加结构支撑，以防止阀部件在存在于阀体内的压差作用下变形或倒塌。例如，由于薄板178大致延伸穿过通道142的宽度，该薄板加固阀组144的第一和第二侧部184、186以防止它们一起倒塌。此外，由于薄板178由成形为关联于所横穿端口的细材料形成，该薄板基本不妨碍流体制冷剂的流动。在一些实施例中，这可用于去除常常包括在现有技术的换向阀中的支撑杆。

在图5、6和7中所示的实施例中，分流器170可单独从阀组144分离形成并被插入通道142中以组装出阀部件140。所示分流器170包括第一支腿180和第二支腿182，该薄板178在二者之间延伸。这些支腿彼此大致平行并且大致垂直于该薄板。当插入通道142中时，第一和第二支腿180、182邻接于阀组144的相对侧部184、186。

为了以分流器准确定位在通道142中的方式将分流器170固定于阀组144，分流器和阀组能够以咬合的接合方式装配。具体而言，如图6和7所示，阀组144可包括伸入通道并接近第一面146的肩部188。该肩部188可从阀组144的任一侧部或两侧部184、186伸出。当分流器插入通道中时，支腿180、182首先被一起压缩，然后咬合在肩部188上。因而肩部188与支腿180、182之间的接合部分决定着薄板178与流面149之间的偏移量。

根据制冷剂流体的压力、温度和性质，阀组和分流器可由任何适当材料制成。例如在所示实施例中，阀组144可由铸造金属或模压塑料制成以获得刚性。为了提供分流器170用作结构支撑所需的强度和实现咬合接合的挠性，该分流器可由成形片材金属或模制薄壁塑料制成。

参见图8、9和10，描述了用在换向阀中的阀部件200的另一实施例，用于提高热泵的效率。阀部件200包括限定出第一面204的阀组202，通道210设置在其中。还包括分流器220，它将通道210分为三个子通道212、214、216。通道210大致形为半球形曲线，它由沿阀组202延伸的对应流面206限定。为了将通道210分为第一、第二和第三子通道212、214、216，分流器220包括由细薄材料制成的第一和第二薄板222、224。两个薄板220、222大致延伸穿过通道的宽度并且或多或少从流面并从彼此偏置。此外，薄板220、222的形状大致对应于通道210和流面206，并且定位在通道长度的大约一半处。每个子通道212、214、216具有比原通道210更大的曲线比，从而如上所述减小穿过换向阀的压降并提高热泵效率。

除了将通道分为三个子通道外，分流器220还提供附加的结构支撑以防止阀部件200由于存在于换向阀中的压差而变形或倒塌。例如，由于第一和第二薄板222、224大致延伸穿过通道210的宽度，该薄板加固阀组202的第一和第二侧部240、242以防止它们一起倒塌。在一些实施例中，这可以消除常常会在现有技术的阀部件中发现的附加支撑杆。

在图8、9和10中所示的实施例中，分流器220可单独从阀组202分离形成并被插入通道210中以组装出阀部件200。为了将分流器220固定于阀组202，分流器和阀组能够以咬合方式组装在一起。具体而言，如图9和10所示，阀组202可包括伸入通道210中并接近第一面204的肩部248。该分流器220可包括第一和平行的第二支腿226、228，第一和第二薄板222和224在它们之间延伸。当分流器220插入通道210中时，支腿226、228首先被一起压缩，然后咬合在肩部248上。

参见图11和12，显示了用在换向阀中的阀部件300的实施例，该阀部件包括分流器320和支撑杆330。根据本申请，分流器和支撑杆能够由包括例如塑料在内的任何适当材料制成。阀部件300包括阀组302，该阀组限定出第一面304、流面306和设置在阀组中的曲线通道310。分流器320和支撑杆330位于通道310中并且位于通道长度的大致一半处。为了将通道310分为第一和第二子通道312、314，分流器320包括大致延伸穿过通道的薄板322。该薄板322大致形成为对应于流面306和通道310的形状，从而第一和第二子通道312、314形成为同心圆弧。

为了提供附加的结构支撑以防止阀部件300扭曲或倒塌，分流器320的薄板322与支撑杆330均在阀组302的第一和第二侧部340、342之间延伸穿过通道310的宽度。分流器320可包括薄板322在其间延伸的第一和第二支腿326、328，并如上所述可单独从阀组302分离形成并插入通道310中。支撑杆330具有成形的大致平坦轮廓，以使制冷剂流的阻塞最小化。在所示实施例中，支撑杆330位于第二子通道314中。参见图12，为了将支撑杆330固定于阀部件300，切口348可形成在阀组302接近第一面304的任一侧部340、342中，该切口能够收容支撑杆的端部。该支撑杆可进一步通过例如超声波焊接固定于所述侧部。支撑杆330低于第一和第二支腿326、328的定位用于将分流器320固定于阀组304。

参见图13和14，显示了用在换向阀中的阀部件400的实施例，该阀部件包括具有两个薄板和支撑杆的分流器。该阀部件包括阀组402，该阀组限定出第一面404、流面406和设置在阀组中的通道410。分流器420和支撑杆430均位于通道410中。第一和第二薄板422、424延伸穿过通道410的宽度并将通道分为第一、第二和第三子通道412、414、416。薄板422、424大致形成为对应于流面406和通道410的形状，从而第一、第二和第三子通道412、414、416形成为同心圆弧。

为了提供附加的结构支撑以防止阀部件400扭曲或倒塌，分流器420的薄板422、424与支撑杆430均在阀组402的第一和第二侧部440、442之间延伸穿过通道410的宽度。分流器420可包括第一和第二支腿426、428，并如上所述可单独从阀组402分离形成并插入通道410中。支撑杆430具有成形的大致平坦轮廓，以使制冷剂流的阻塞最小化。在所示实施例中，支撑杆430位于第三子通道416中。参见图14，为了将支撑杆430固定于阀部件400，切口448可形成在阀组402接近第一面404的任一侧部440、442，该切口能够收容支撑杆的端部。该支撑杆可进一步通过例如超声波焊接固定于所述侧部。支撑杆430低于第一和第二支腿426、428的定位用于将分流器420固定于阀组404。

参见图15、16和17，描述了包括阀组502的阀部件500的另一实施例，通道510设置在该阀组中并且分流器520固定于其中。该阀组502还限定了面504和流面506。分流器520单独从阀组504分离形成并可被插入通道510中。根据本申请，分流器能够由包括例如塑料在内的任何适当材料制成。为了将通道510分为多个子通道512、514，分流器520包括延伸穿过通道宽度的薄板522。此外，薄板522的形状大致对应于流面506和通道510，并位于通道长度的大约一半处从而该薄板大致从流面偏置。为了将薄板522支撑在通道中，分流器520还包括该薄板在其间延伸的第一和第二支腿526、528。

参见图16和17，为了将分流器520固定于阀部件500，阀组502包括一个或多个伸入通道的倾斜突起548。该倾斜突起从阀组502的第一、第二侧部540、542中任一个或两个中伸出并从第一面504稍偏置一段距离。倾斜角度也指向离开第一面。此外，至少穿过分流器520的第一支腿526设置的是一个或多个孔529，每个孔都定位成对应一个倾斜突起548。当分流器520被插入通道510时，第一和第二支腿526、528均被倾斜突起548推倒。一旦阀组502和分流器520适当对齐，倾斜突起548收容至孔529中从而固定该分流器。可以想见的，将倾斜突起548收容在孔529中也可将薄板522精确地定位在通道510中并确定薄板和流面506之间的偏置量。还可以想见的是，目前所述用于固定分流器的方式可用于具有任意数量的薄板的分流器。

参见图18和19，描述了包括阀组602的阀部件600的另一实施例，通道设置在该阀组中并且分流器620固定于其中。该阀组602还限定了面604和流面606。分流器620单独从阀组604分离形成并可被插入通道610中。根据本申请，分流器能够由包括例如成形金属或薄壁塑料在内的任何适当材料制成。为了将通道610分为多个子通道612、614，分流器620包括延伸穿过通道宽度的薄板622。此外，薄板622的形状大致对应于流面606和通道610，并位于通道长度的大约一半处从而该薄板大致从流面偏置。为了将薄板622支撑在通道中，分流器620还包括该薄板在其间延伸的第一和第二支腿626、628。

分流器620可用许多方法固定于阀部件600。例如，分流器620的第一和第二支腿626、628之间的跨距可确定为稍大于通道610的第一和第二侧部640、642之间的跨距。可以想见的，跨距尺寸的差要求当分流器插入通道610时分流器620压入配合于阀组602。作为将分流器620固定于阀部件600的另一种方式，第一和第二支腿626、628可用粘合剂粘结于阀组602的对应第一和第二侧部640、642。在分流器和阀组由类似材料组成的情况下，将二者固定在一起的再一种方法包括将第一和第二支腿626、628焊接于对应的第一和第二侧部640、642。可以想见的是，目前所述用于固定分流器的方式可用于具有任意数量的薄板的分流器。

参见图2OA、20B、21和22，描述了包括阀组702的阀部件700的另一实施例，通道710设置在该阀组中并且分流器720固定其中。该阀组702还限定了面704和流面706。分流器720单独从阀组704分离形成并可被咬合在通道710中。根据本申请，分流器能够由包括例如成形金属或薄壁塑料在内的任何适当材料制成。为了将通道710分为第一和第二子通道712、714，分流器720主要包括大致延伸穿过通道宽度的薄板722。该薄板722具有分别对应于阀组702的第一和第二侧部740、742的第一边缘726和第二边缘728。此外，薄板722位于通道710长度的大约一半处并大致从流面706偏置。

勾画第二子通道714中的流面706的一部分以形成分别对应于阀组702的第一和第二侧部740、742的第一和第二凹入侧壁715、717。如图20B最佳显示的，具体描述了第二凹入侧壁717，第一和第二凹入侧壁715、717中的每一个具有从那里向外延伸的凸键719和一对凸起的圆弧肋721。

圆弧肋721径向向内从肩部723隔开一段大约等于分流器720的薄板722的厚度的距离，以形成分别对应于阀组702的第一和第二侧部740、742的第一和第二槽746、748，所述肩部由凹入侧壁715、717与流面706的剩余部相交形成。第一和第二槽746、748中每一个的最终形状大致对应于流体通道706的曲率，并且槽746、748从流面偏置的程度等于分流器720的薄板722被偏置的程度。

薄板722的第一和第二边缘726、728都包括切口725，用于当分流器720的薄板722咬入槽746、748时将键719配合在第一和第二凹入侧壁715、717中。由于槽746、748形成为对应流面706和通道710的形状，平面薄板722同样地弯曲为对应流面706和通道710的形状。可以想见的是，为了容纳多个薄板，阀组可包括多对从流面偏置并彼此偏置的槽。

参见图23和24，描述了包括阀组802的阀部件800的另一实施例，通道810设置在该阀组中并且分流器820固定其中。该阀组802还限定了面804和流面806。优选地，在所示实施例中，阀组804由模压塑料制成。为了将通道810分为多个子通道812、814，分流器820主要包括延伸穿过通道宽度的薄板822。此外，薄板822的形状大致对应于流面806和通道810，并位于通道长度的大约一半处从而该薄板大致从流面806偏置。

为了将分流器820固定于本实施例中的阀部件800，分流器在阀组802进行模制之前形成。优选地，分流器820由金属片制成，该金属片预先形成对应于流面806和通道810的形状。此外，分流器的薄板822包括对应于阀组802的第一和第二侧部840、842的第一和第二边缘826、828。为了生产该阀部件800，预先形成的分流器820在适当的位置插入用于生产阀组802的模具。接着塑性树脂被导入模具并绕分流器820的第一和第二边缘826、828固化。因此，在从模具去除阀部件800时，分流器820距流面806呈理想偏置量地悬挂在通道810中。可以想见的是，为了根据目前描述的固定方式生产出具有三个或更多子通道的阀部件，可在适当的位置将多个薄板插入模具。

参见图26和27，描述了包括阀组902的阀部件900的另一实施例，通道910设置在该阀组中并且分流器920固定其中。该阀组902还限定了面904和流面906。为了将通道910分为多个子通道912、914，分流器920主要包括在阀组902的第一和第二侧部940、942之间延伸穿过通道宽度的薄板922。此外，薄板922的形状大致对应于流面906和通道910，并位于通道长度的大约一半处从而该薄板大致从流面偏置。在所示实施例中，为了将分流器固定于阀组，二者同时被模制在一起。因此，分流器和阀组必须由例如塑料或金属的相同材料制成。可以想见的是，为了根据目前所述固定方式生产出具有三个或多个子通道的阀部件，可与阀组一起同时模制具有多个薄板的分流器。

参见图28、29和30，显示了用在换向阀中的阀部件1000的另一实施例，它用于提高热泵效率。该阀部件1000包括限定出通道1010的阀组1002，用于重新定向穿过阀体设置的选定端口对之间的制冷剂流。阀组1002包括薄壁壳体1004和从壳体的边沿正交延伸的凸缘1006。壳体的内表面限定出用于重新定向制冷剂流的流面1008。在所示实施例中，凸缘1006绕壳体1004的外围延伸并在其下表面上限定第一面1009。通道1010形成在壳体1004中，并最好具有在第一面1009上测量的足以完全穿一对选定端口的长度。此外优选地，通道1010具有在第一面1009测量的足以完全横穿圆形端口直径的宽度。

壳体1004和凸缘1006最好由薄壁材料形成并可包括一层或多层材料。例如，根据本申请，壳体和凸缘可由金属片或模压塑料制成。此外，壳体和凸缘可由许多不同成型方法形成，例如拉拔、冲压或真空模制。此外，壳体和凸缘每个都可由整体层、独立层或整体和独立层的组合形成。

为了如上所述减小使穿过通道1010的流体重新定向的负面影响，阀部件1000包括将通道分为第一和第二子通道1012、1014的分流器1020。分流器1020包括薄板1022，该网延伸穿过通道1010的宽度并大致对应于流面1008和通道的形状。此外，薄板1022位于通道1010长度的大约一半处并大致从流面1008偏置。分流器1020单独从壳体1004和凸缘1006分离制出并可被插入通道1010中。根据本申请，分流器1020能够由例如金属或塑料成型片材的任何适当薄壁材料制成。

为了将分流器1020固定于阀部件1000，分流器包括第一支腿1026和平行的第二支腿1028，这些支腿从薄板1022正交延伸并被该薄板间隔开。沿远离第二支腿1028的方向从至少第一支腿1026伸出的是一个或多个棘刺1029。此外，阀组1002包括一个或多个切口1040，其设置为从通道1010进入壳体1004并定位接近于第一面1009。每个切口1040定位成对应一个棘刺1029。当分流器1020插入通道1010时，棘刺1029被收容在切口1040中。可以想见的，将棘刺收容在切口中还将该薄板精确地定位在通道中并确定该薄板和流面之间的偏置量。为了避免当阀部件切换位置时妨碍阀部件1000相对于阀体的滑动，包括第一和第二支腿1026、1028在内的分流器1020远离面1009完全进入通道1010。可以想见的是，为了生产出具有三个或多个子通道的阀部件，分流器可包括多个薄板。

参见图31和32，描述了具有阀组1102的阀部件1100的另一实施例，其形为限定出通道1110和固定在通道中的流体分离器1120的壳体1104。该阀组1102还包括从壳体1104的边沿正交延伸的凸缘1106，其下表面限定了第一面1109。壳体1104的内表面限定出用于重新定向制冷剂流的流面1108。为了将通道1110分为多个子通道1112、1114，分流器1120包括延伸穿过通道宽度的薄板1122。此外，薄板1122的形状大致对应于流面1108和通道1110，并位于通道长度的大约一半处从而该薄板大致从流面偏置。为了将薄板1122支撑在通道1110中，分流器1120还包括该薄板在其间延伸的、大致平行的第一和第二支腿1126、1128。

为了将分流器1120固定于阀部件1100，该分流器插入通道1110而使得第一和第二支腿1126、1128与壳体1104的第一和第二侧部1140、1142对齐，从而薄板1122相对于通道精确定位。之后通过许多适当方法连结支腿1126、1128和对应侧部1140、1142。例如，在分流器1120和壳体1104由金属制成的情况下，支腿1126、1128和侧部1140、1142能够点焊或铜焊在一起。作为另一个例子，支腿1126、1128和侧部1140、1142可通过粘合剂粘结在一起。可以想见的是，为了生产出具有三个或多个子通道的阀部件，分流器可包括多个薄板。

因此，本发明提供换向阀，用于减小穿过阀的压降并从而提高制冷系统的效率。换向阀包括可在第一和第二位置之间选择性运动的阀部件，从而横穿不同的端口对。该阀部件限定了用于重新定向从第一横穿端口向第二横穿端口流动的流体的通道。为了降低由通道施加的冲击和摩擦损失，阀部件包括将通道分为多个子通道的分流器。除了制成多个子通道之外，分流器还提供带附加结构支撑的阀部件，以抵抗由于存在于换向阀内的压差而产生的阀部件变形或倒塌。

这里引用的包括出版物、专利申请和专利在内的所有参考文献通过参考其相同内容在此结合，就像每个参考文献逐一、明确地被指定结合作为参考并且其全部内容已在此阐明了一样。

在描述本发明的上下文中(特别是下列权利要求的上下文中)，除非另有解释或与上下文有所抵触，术语“一”、“一个”、“该”及类似对象应解释为覆盖单个或多个对象。除非另作说明，术语“由......组成”、“具有”、“包括”及“包含”应解释为开放性术语(即意思是“包括，但不仅限于”)。这里对数值范围的描述仅意欲用作落入该范围的每个离散值的简写方法，除非另有陈述，每个离散值结合在说明书中，就像它已被进行了具体描述一样。这里所述的所有方法能够以任何适当的次序执行，除非另有陈述或者明显地与上下文相抵触。任何例子的使用或这里提供的示例性术语(例如“例如”)都仅仅是为了更好地描述本发明而不意欲限制本发明的范围，除非另有声明。说明书的术语不应当解释为指代了任何本发明的应用所需的未声明的部件。

本发明的优选实施例在此进行了描述，它包括发明家们已知的用于实现本发明的最佳方式。在阅读前述描述的基础上这些优选实施例的变型对本领域普通技术人员而言是显而易见的。发明家能预料到熟练工人可以酌情运用这些变化，并且发明家们希望本发明用除这里具体描述的方式之外的方式来实现。因此，如适用法律所允许的，本发明包括所附权利要求中所述主题的所有修改和等效物。此外，除非另有陈述或者明显地与上下文相抵触，上述元件在其全部可能的变化形式下的任何组合都被本发明所包括。

Claims (32)

1、一种换向阀，包括：

限定出内腔的管状阀体，该阀体包括设置于其中的第一、第二、第三和第四端口；

阀部件，其限定出用于在第二、第三或第四端口中的可选对之间提供流路的通道，该阀部件包括将通道分为多个子通道的分流器，该阀部件接近于该第二、第三和第四端口并相对于它们可动；

在阀体内部往复可动并接合于阀部件的致动器；

由此，当致动器移向第一位置时，通道横穿第二和第三端口从而建立第二和第三端口之间的流体连通，同时借助于内腔形成第一和第四端口之间的流体连通；并且

由此，当致动器移向第二位置时，通道横穿第二和第四端口从而建立第二和第四端口之间的流体连通，同时借助于内腔形成第一和第三端口之间的流体连通。

2、如权利要求1所述的换向阀，其中通道具有长度和宽度并在阀部件内限定流面，该分流器包括位于通道中并延伸穿过通道宽度的薄板，该薄板从流面偏置并将通道分为第一和第二子通道。

3、如权利要求2所述的换向阀，其中流面弯过通道长度，并且该薄板的形状大致对应于该流面。

4、如权利要求3所述的换向阀，其中该分流器包括位于第二子通道中并将该第二子通道分为第二和第三子通道的第二薄板，该第二薄板的形状大致对应于该第一薄板并从该第一薄板偏置。

5、如权利要求2所述的换向阀，其中阀部件包括限定出一个底面的刚性阀组，该通道设置到该底面中，并且该流面沿着阀组的长度延伸。

6、如权利要求5所述的换向阀，其中分流器单独从阀组分离形成并被插入通道中，该分流器还包括第一支腿和第二支腿，该薄板在第一和第二支腿之间延伸。

7、如权利要求6所述的换向阀，其中该阀组包括伸入通道中的肩部并且该分流器通过第一支腿与肩部之间的咬合接合固定于该阀组。

8、如权利要求6所述的换向阀，其中该阀部件还包括延伸穿过通道的宽度并接近于所述面的支撑杆，并且该分流器通过该支撑杆固定于该阀组。

9、如权利要求6所述的换向阀，其中分流器通过由焊接、压入配合或粘结组成的方法固定于阀组。

10、如权利要求6所述的换向阀，其中该阀组包括伸入通道中的倾斜突起，该分流器包括穿过第一支腿设置的孔，该分流器通过将倾斜突起收容在孔中而固定于该阀组。

11、如权利要求5所述的换向阀，其中该阀组包括第一槽和第二槽，每个槽都设置在流面中与通道相对的侧部上，分流器的薄板包括第一边缘和相对的第二边缘，该第一和第二边缘分别收容在第一和第二槽中。

12、如权利要求5所述的换向阀，其中阀组和分流器整体模制在一起。

13、如权利要求2所述的换向阀，其中第二、第三和第四端口成排对齐，且第二端口位于第三和第四端口之间。

14、如权利要求13所述的换向阀，其中通道的长度定为，当致动器处于第一位置时足以完全横穿第二端口和第三端口，而当致动器处于第二位置时足以完全横穿第二和第四端口。

15、如权利要求2所述的换向阀，其中阀部件包括带壳体的阀组，该通道形成在该壳体中。

16、如权利要求15所述的换向阀，其中分流器单独从阀组分离形成并被插入通道中，该分流器还包括第一支腿和第二支腿，该薄板在第一和第二支腿之间延伸。

17、如权利要求16所述的换向阀，其中分流器通过基本由焊接或粘结组成的方法固定于阀组。

18、如权利要求16所述的换向阀，其中阀组包括从通道设置进入壳体的切口。

19、如权利要求18所述的换向阀，其中分流器的第一支腿包括在远离第二支腿的方向伸出的棘刺，该分流器插入该通道从而该棘刺收容在该切口中。

20、如权利要求5所述的换向阀，其中阀组包括金属材料。

21、如权利要求5所述的换向阀，其中阀组包括模压塑料。

22、如权利要求1所述的换向阀，其中分流器包括成型金属。

23、如权利要求1所述的换向阀，其中分流器包括模压塑料。

24、如权利要求1所述的换向阀，其中管状阀体包括圆筒形侧壁，第一、第二、第三和第四端口穿过侧壁设置，且第一端口定位成与第二、第三和第四端口相对。

25、如权利要求24所述的换向阀，其中第二、第三和第四端口沿侧壁的轴向长度对齐，且第二端口位于第三和第四端口之间。

26、如权利要求25所述的换向阀，还包括第一、第二、第三和第四流体管，它们分别与第一、第二、第三和第四端口连通并远离阀体延伸。

27、如权利要求26所述的换向阀，还包括用于使致动器在第一位置和第二位置之间致动的导阀。

28、一种阀部件，用于在阀体中第一位置和第二位置之间往复运动以在穿过阀体设置并成排布置的第一、第二和第三端口之间建立流体连通，该阀部件包括：

限定出面的阀组；

设置在所述面中并限定出内部流面的通道，该通道具有长度和宽度，其长度在阀部件处于第一位置时足以完全横穿第一和第二端口并且在阀部件处于第二位置时足以完全横穿第二和第三端口；以及

分流器，大致位于通道中并将该通道分为第一和第二子通道。

29、如权利要求28所述的阀部件，其中该分流器包括位于通道中并延伸穿过该通道的宽度的薄板，该薄板从流面偏置以将通道分为第一和第二子通道。

30、如权利要求29所述的阀部件，其中流面弯过通道长度，并且该薄板的形状大致对应于该流面。

31、如权利要求30所述的阀部件，其中该分流器包括位于该通道中并从所述第一薄板偏置的第二薄板，该第二薄板将所述第二子通道进一步分为第二和第三子通道。

32、一种降低用于将流动逆转180度方向的换向阀中的冲击的方法，该方法包括：

(i)在换向阀中提供阀部件，该阀部件包括具有长度和宽度的通道；该通道大致沿其长度弯曲；以及

(ii)用延伸穿过该通道宽度的分流器将该通道分为第一和第二子通道。

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