CN100570193C - 用于四通换向阀的先导阀及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于四通换向阀的先导阀，包括：中空阀座，具有第一进口、第二进口，以及出口；固定阀芯，设于该阀座内，具有轴向通孔，其第一端连通至该阀座的第一进口，第二端连通至该阀座的第二进口，以及径向连通孔，连通该轴向通孔以及该阀座的出口；滑动阀芯，穿设于该固定阀芯的轴向通孔中，包括：第一密封部，设置在该滑动阀芯的第一端以密封该固定阀芯的轴向通孔的第一端，第二密封部，设置在该滑动阀芯的第二端以密封该固定阀芯的轴向通孔的第二端，以及电磁驱动组件，包括：吸引子，连接至该阀座，以及芯铁，连接到该滑动阀芯。与现有的四通阀用先导阀相比，该先导阀具有零部件少、成本低、批量加工性高、装配方便的优点。

Description

用于四通换向阀的先导阀及其装配方法

技术领域

本发明涉及空调用四通换向阀电磁式的先导阀结构。

背景技术

目前中央空调用的大容量活塞式四通换向阀常常包括一主阀、一先导阀和操动该先导阀的电磁线圈。电磁线圈通过通电和断电的变化，控制先导阀取不同的连通状态，该不同的连通状态最终导致主阀位态的切换。

图1是现有的一种四通换向阀先导阀的示意图，图2是该先导阀的爆炸图。如图所示，该先导阀由吸引子1、套筒2、芯铁弹簧3、芯铁4、四方座12、圆阀片座13、左右两个摆杆阀片14、左右两个圆阀片压紧弹簧15、左右两个齿型卡簧16、左右两个衬套17、左右两个毛细管18构成。

图3给出了包括上述先导阀的四通阀在电磁线圈处于断电状态时的工作状态图。电磁线圈(未示出，其位于吸引子1的外围)断电时，芯铁4在芯铁弹簧3的推动下向下运动，将右侧摆杆阀片14压下，将右侧先导阀口打开，左侧摆杆阀片14在圆阀片压紧弹簧15的作用下将左侧阀口关闭。这时，高压流体由主阀进口31并经过主活塞32的通道H进入四通阀主活塞，并进入设于主活塞32中心位置的一单向阀34的阀腔，再通过出口35由活塞右侧经先导阀通入低压端，由于流体的流动和冲击，设于单向阀34内的双钢球36向右侧移动与右侧密封座接触而形成密封。这时，高压流体改道由单向阀34的左侧出口进入主活塞的左侧。由于先导阀的左进口是关闭的，在主活塞左右两侧形成压差，该压差推动主活塞32向右移动，使得开在主活塞上的通道37与主阀进口31连通，完成换向动作；图4给出包括上述先导阀的四通阀在电磁线圈处于通电状态时的工作状态图。电磁线圈(未示出)通电时，芯铁4受吸引子1的吸引向上运动，将左侧摆杆阀片14上拨，将左侧先导阀口打开，右侧摆杆阀片14在圆阀片压紧弹簧15的作用下将右侧阀口关闭。这时，高压流体由主阀进口31、主活塞32的通道H、单向阀34的左侧出口35流向先导阀的左侧，并经先导阀流入低压端，由于流体的流动和冲击，设于单向阀34内的双钢球36向左侧移动与左侧密封座接触而形成密封。这时，高压流体改道由单向阀34的右侧出口38进入主活塞的右侧。由于先导阀的右进口是关闭的，在主活塞左右两侧形成压差，该压差推动主活塞32向左移动，使得开在主活塞上的通道39与主阀进口31连通，完成换向动作。

在上述先导阀的装配过程中，通常将四方座12与圆阀片座13焊合，吸引子1与套筒2焊合组成套筒组件，然后，在套筒组件内部装入芯铁弹簧3与芯铁4，再与四方座12钎焊连接。完成上述焊合后，在两端圆阀片座13内依次装入摆杆阀片14、圆阀片压紧弹簧15、齿型卡簧16、衬套17与毛细管18，将毛细管18、衬套17与圆阀片座13进行钎焊连接。

在上述过程中，由于需要在先导阀的多处使用钎焊工艺，焊合温度高，在阀体内部会产生氧化皮，而且无法清洗，氧化皮脱落后容易造成系统的污染；在高温作用下，如果防护不当，圆阀片压紧弹簧也会因为退火失去弹性，造成摆杆阀片无法复位，在活塞两端不能形成有效压差，最终导致四通阀不能换向，具有发成重大质量事故的风险。

发明内容

本发明为克服上述存在的不足，提供一种用于四通换向阀的先导阀结构，可确保加工便利的同时又能确保动作灵敏可靠。

本发明提供的用于四通换向阀的先导阀包括：中空阀座，具有第一进口、第二进口，以及出口；固定阀芯，设于该阀座内，具有轴向通孔，其第一端连通至该阀座的第一进口，第二端连通至该阀座的第二进口，以及径向连通孔，连通该轴向通孔以及该阀座的出口；滑动阀芯，穿设于该固定阀芯的轴向通孔中，包括：第一密封部，设置在该滑动阀芯的第一端以密封该固定阀芯的轴向通孔的第一端，第二密封部，设置在该滑动阀芯的第二端以密封该固定阀芯的轴向通孔的第二端，以及电磁驱动组件，包括：吸引子，连接至该阀座，以及芯铁，连接到该滑动阀芯。

在一个具体实施方式中，该固定阀座在其壁内设有轴向侧通孔，该侧通孔从该第一进口延伸至该固定阀芯的轴向通孔的第一端。该第一进口、第二进口设于该阀座的下部，该出口设于该阀座的上部。

在一个具体实施方式中，该固定阀芯在其外周面的相应于该连通孔的位置设有第一环形槽。

在一个具体实施方式中，在该滑动阀芯的周面设有与该固定阀芯的径向连通孔相配合的第二环形槽。在该第二环形槽与该密封部之间的部分具有四边形、三角形或其他多边形的横截面。

在一个具体实施方式中，该电磁驱动组件包括：套筒；吸引子，固定连接在套筒的一端；芯铁，靠近该吸引子可活动地设置在套筒内，以及第二弹性件，置于该吸引子和芯铁之间。

在一个具体实施方式中，用于四通换向阀的先导阀还包括第一弹性件，支撑在阀座的该底端与该滑动阀芯之间。

本发明还涉及用于装配上述先导阀的方法，包括下列操作：a)将毛细管与阀座的该第一、第二进口钎焊连接，组成阀座组件，然后进行酸洗处理；b)将该滑动阀芯装入该固定阀芯内，再将该固定阀芯装入处理好的该阀座组件内，该固定阀芯与阀座采用过盈配合；以及c)将该电磁驱动组件与该阀座的开口端连接，连接处采用激光焊加固。

本发明的先导阀与现有的四通阀用先导阀相比，具有零部件少、成本低、批量加工性高、装配方便，既提高了产品的质量，又降低了制造成本。

附图说明

图1为现有的先导阀的结构示意图；

图2为现有的先导阀的结构爆炸图；

图3为现有的先导阀失电时的工作原理简图；

图4为现有的先导阀得电时的工作原理简图；

图5a和5b为根据本发明一实施例的先导阀结构从不同角度的示意图；

图6是图5所示先导阀的爆炸图；

图7为用于本发明先导阀的阀座的一具体实施例的立体图；

图8为用于本发明先导阀的固定阀芯的一具体实施例的立体图；

图9a和9b为用于本发明先导阀的滑动阀芯的两个具体实施例的立体图；

图10为示例性说明本发明先导阀失电时工作原理的视图；

图11为示例性说明本发明先导阀得电时工作原理的视图。

图中各标号表示为：

1、吸引子   2、套筒       3、芯铁弹簧     4、芯铁

5a、5b垫片  6a、6b密封垫  7、滑动阀芯     8、固定阀芯

9、阀座         11、滑动阀芯弹簧  12、四方座

13、圆阀片座    14、摆杆阀片      15、圆阀片压紧弹簧

16、齿形卡簧    17、衬套          18、10、10’毛细管

71、轴头    72、四边形部  73、第二环形槽  81、上阀口

82、第一环形槽   83、连通孔   84、下阀口   92侧通孔

93、第一出口     93’、第二出口    94、第一进口

94’、第二进口   95、接合部        A、滑动阀芯通路

B、固定阀芯通路  C、低压端出口     H、主活塞内部通路

具体实施方式

下面以一个代表性实施例来详细说明本发明的四通阀用先导阀的实施方式。

图5是根据本发明的先导阀的一个实施例的结构示意图，其以两个互成90度的不同方向给出剖视图。图6是图5所示先导阀的爆炸图。如图所示，与现有技术中的先导阀类似，该先导阀也具有一个电磁驱动组件，包括套筒2、吸引子1、芯铁弹簧3和芯铁4。吸引子1固定连接在套筒2的一端，芯铁4可活动地放置在套筒2内，芯铁弹簧3置于吸引子1和芯铁4之间。

该先导阀还包括阀座9，设于阀座9内固定阀芯8和滑动阀芯7。

同时参见图7，阀座9(其优选由不锈钢制成)为一个中空体，可以具有方形或者圆形截面，其一端封闭，另一端具有可以与套筒2接合的环形接合部95，该环形接合部形成主阀孔91，用来装配固定阀芯8与滑动阀芯组件，在接合部95的端面还轴向地加工有一侧通孔92；在阀座9的侧壁沿径向加工有相错的十字排布的四个孔93、93’、94、94’，其中第一出口93、第二出口93’同轴线并且穿透阀座的侧壁，其在阀座的轴向方向上较为靠近接合部95(位于阀座的上部)，用于安装毛细管(图中未示出)并连通系统的低压端；第一进口94、第二进口(图中未示出)用于连接毛细管10、10’，其较为远离接合部95(位于阀座的下部)，也基本同轴线，其轴线与第一出口93、第二出口93’形成的轴线交错开(即不处于一个平面)，优选具有90度的角。如图所示，第一进口94并没有穿透阀座的壁，其与侧通孔92连通，第二进口94’则穿透阀座壁(参考图5)。应该理解，阀座的四个孔之间的十字交错设置不是必须的，其也可以是其他角度关系。

如图8所示，固定阀芯8(优选由黄铜制成)是一个具有轴向通孔80的圆柱形中空体，该轴向通孔的一端为上阀口81，另一端为下阀口84。阀芯8的中间外径上加工有第一环形槽82并在其上加工有用于连通内外的至少一个连通孔83，同时参考图5，当固定阀芯8固定安装在阀座9中时，固定阀芯内腔通过连通孔83、第一环形槽82与阀座9上的第一出口93、第二出口93’连通。

参见图5、6和9a，在固定阀芯8中可活动地穿设有滑动阀芯7，滑动阀芯7包括两端的轴头71、中间环形槽73、以及介于轴头和该环形槽之间的方形部72。方形部分的最大直径略小于固定阀芯8的内径，并且方形部分用于接触固定阀芯内壁的部分被制成圆弧形。环形槽73与固定阀芯的第一环形槽82在位置上对应。轴头71上附加有用于封闭上阀口81或下阀口84的密封垫6和垫片5，并且在安装状态下，密封垫6与垫片5皆处于固定阀芯的两端之外，密封垫之间的距离使得其不能同时封闭两个阀口82、84。在此说明，用于本发明的滑动阀芯并不局限于此结构，例如，其方形部分可以是三角形或其他多边形代替。图9b示出一种替代结构的滑动阀芯的剖视图，其包括中间的杆状部分和在两端的圆锥形封闭件，其中一个圆锥形封闭件与杆状部分一体成型，另一个可以采用例如螺纹连接方式附加于另一端，该圆锥形封闭件用于封闭阀口82、84。作为另一种替换方式(未图示)，滑动阀芯本体部分为尺寸均一的柱体，其四周的周面上轴向开有若干凹槽。在这种情况下，可相应于每一凹槽在固定阀芯上开有连通孔83。

参考图5，在装配状态下，固定阀芯8固定安装在阀座9内，滑动阀芯7在芯铁4和设于滑动阀芯7与阀座底部之间的滑动阀芯弹簧11的操动下可以相对于固定阀芯上下运动，从而借助安装在滑动阀芯两端的密封垫6关闭上阀口81或者下阀口84(见图8)。具体而言，当芯铁4下压滑动阀芯7时，滑动阀芯7在滑动阀芯弹簧11的推动下打开下阀口84，毛细管10’与介于滑动阀芯7和固定阀芯8内壁之间的间隙、第二环形槽73、连通孔83、第一环形槽82、以及第一出口93、第二出口93’形成低压通路；当芯铁4解除对滑动阀芯7的压力时，滑动阀芯7打开上阀口81、关闭下阀口84，毛细管10与通孔92、介于滑动阀芯7和固定阀芯8内壁之间的间隙、第二环形槽73、连通孔83、第一环形槽82、以及第一出口93、第一出口93’形成低压通路。

下面说明本发明的先导阀在四通换向阀中的工作原理。

参考图10，当线圈失电时，芯铁弹簧3通过芯铁4将滑动阀芯组件下压，滑动阀芯通过上部密封垫6将固定阀芯上阀口密封，下阀口打开，此时高压流体由进口进入四通阀，经活塞通道H进入活塞中部，活塞左侧通道已被密封，故流体由活塞右侧经先导阀滑动阀芯下阀口，由低压通路通入低压端，由于流体冲击使双钢球向右侧移动，接触右侧密封座而形成密封。此时在活塞左右两侧由高压流体形成压差，推动活塞向右移动，完成换向动作；参考图11，当线圈得电时，芯铁在电磁力作用下被提起，滑动阀芯7在滑动阀芯弹簧11作用下上行，通过下部密封垫6将固定阀芯下部阀口密封，上部阀口打开，此时高压流体由进口进入四通阀，经活塞通道H进入活塞中部，活塞右侧通道已被密封，故流体由活塞左侧经先导阀座侧通孔、滑动阀芯上阀口，由低压通路通入低压端，由于流体冲击使双钢球向左侧移动，接触左侧密封座而形成密封，此时在活塞左右两侧由高压流体形成压差，推动活塞向左移动，完成换向动作。

在装配本发明的先导阀时，将毛细管10、10’与阀座钎焊连接，组成阀座组件，然后进行酸洗处理，去除油污与氧化皮；将吸引子1与套筒2装配后端面进行氩弧焊接，组成套筒组件；将滑动阀芯7装入固定阀芯8内，在滑动阀芯7两端各铆装密封垫6与垫片5，组成固定阀芯组件。再将滑动阀芯弹簧11与固定阀芯组件依次装入处理好的阀座组件内，此处固定阀芯8与阀座9采用过盈配合，既能有效地固定固定阀芯8又能保证内部的密封；最后将芯铁弹簧3与芯铁4依次装入套筒组件内，再将套筒部件与阀座部件装配，连接处采用激光焊连接。

由于采用本发明的先导阀结构，可以采用组件组装，能有效去除内部氧化皮；组装后阀座9与套筒2连接处可以采用激光焊接，焊口光滑、焊接温度影响范围小，焊接时采用氮气保护与冷却，对阀的内部完全没有影响。该先导阀现有的先导阀相比，零件数量减少，在性能相同的情况下零件尺寸也相应缩减，零件加工难度大大降低。

以上通过具体实施例说明了根据本发明的先导阀。本领域普通技术人员容易理解，实施本发明的一些细节描述并不局限于上述说明。文中使用的表达“第一”、“第二”等仅仅用于在称谓上加以区分，并不意味着其功能和位置的区别。文中所用的“上”、“下”、“左”和“右”并不表示绝对方向，而仅仅表达相对位置关系。所以，在需要时，“上”可以理解为“下”，“左”可以理解为“右”。上述各个部件的具体形状、各个部件之间的相对位置关系也可以作适当的变化而达到上述具体实施例同样的功能和效果，这些也涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的限定为准。

Claims (16)

1.一种用于四通换向阀的先导阀，其特征在于，包括：

中空阀座(9)，具有第一进口(94)、第二进口(94’)，以及出口(93，93’)；

固定阀芯(8)，设于所述阀座(9)内，具有

轴向通孔(80)，其第一端连通至所述阀座(9)的第一进口(94)，第二端连通至所述阀座(9)的第二进口(94’)，以及

径向连通孔(83)，连通所述轴向通孔(80)以及所述阀座(9)的出口(93，93’)；

滑动阀芯(7)，穿设于所述固定阀芯(8)的轴向通孔(80)中，包括：

第一密封部(6a)，设置在所述滑动阀芯(7)的第一端以密封所述固定阀芯(8)的轴向通孔(80)的第一端(81)，

第二密封部(6b)，设置在所述滑动阀芯(7)的第二端以密封所述固定阀芯(8)的轴向通孔(80)的第二端(84)，以及

电磁驱动组件，包括：

套筒(2)，一端固定在所述阀座(9)，

吸引子(1)，固定连接在套筒(2)的另一端，以及

芯铁(4)，靠近所述吸引子可活动地设置在套筒(2)内，并且连接到所述滑动阀芯(7)。

2.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述阀座(9)在其壁内设有轴向侧通孔(92)，所述侧通孔(92)从所述第一进口(94)延伸至所述固定阀芯(8)的轴向通孔(80)的第一端(81)。

3.根据权利要求2所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述第一进口(94)、第二进口(94’)设于所述阀座(9)的下部，所述出口(93，93’)设于所述阀座(9)的上部。

4.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述固定阀芯(8)在其外周面的相应于所述连通孔(83)的位置设有第一环形槽(82)。

5.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述固定阀芯(8)为圆柱形。

6.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，在所述滑动阀芯(7)的周面设有与所述固定阀芯的径向连通孔(83)相配合的第二环形槽(73)。

7.根据权利要求6所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，在所述第二环形槽(73)与所述第一密封部(6a)和所述第二密封部(6b)之间的部分具有四边形、三角形或其他多边形的横截面。

8.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述滑动阀芯用于与所述固定阀芯内壁接触的部分被加工成圆弧形。

9.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述出口(93、93’)为两个。

10.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述第一密封部(6a)和所述第二密封部(6b)分别由附加在所述滑动阀芯(7)两端的密封垫构成。

11.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述滑动阀芯本体部分为尺寸均一的柱体，其四周的周面上轴向开有凹槽。

12.根据权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀，其中，所述电磁驱动组件进一步包括：

第二弹性件(3)，置于所述吸引子(1)和芯铁(4)之间。

13.根据权利要求1至12任一项所述的用于四通换向阀的先导阀，还包括第一弹性件(11)，支撑在所述阀座(9)的底端与所述滑动阀芯(7)之间。

14.一种四通换向阀，其包括权利要求1至12任一项所述的用于四通换向阀的先导阀。

15.用于装配权利要求1所述的用于四通换向阀的先导阀的方法，其特征在于包括下列操作：

a)将毛细管(10、10’)与阀座的所述第一、第二进口(94、94’)钎焊连接，组成阀座组件，然后进行酸洗处理；

b)将所述滑动阀芯(7)装入所述固定阀芯(8)内，再将所述固定阀芯装入处理好的所述阀座组件内，所述固定阀芯(8)与阀座(9)采用过盈配合；以及

c)将所述电磁驱动组件与所述阀座的开口端连接，连接处采用激光焊加固。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述电磁驱动组件通过设于其外围的套筒与所述阀座的开口端相连接，连接处采用激光焊加固。

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