CN101655173A - 尤其用于调节制冷系统的流体流量的调节阀 - Google Patents

Abstract

一种尤其用于调节制冷系统的流体流量的调节阀(10、100、200)，该阀包括：－阀体(11)，其具有流体的入口(12)和出口(13)，它们通过连接开口(14)连接，－用于开口(14)的流量控制装置(15)，其插入阀体(11)内，并包括用于连接开口(14)的流量控制活塞(17、117)，该活塞由电动机(18)沿滑动轴线(A)驱动，驱动的方式使得可在连接开口(14)的打开位置和阻塞位置之间进行调整。该流量控制装置(17、117)具有：－开口(19)，其用于连接方向朝向连接开口(14)的活塞前表面20与其后表面(21)，用于平衡流体施加到前表面(20)的压力，－头部穹顶(22、122、222)，其面向连接开口(14)并形成前表面(20)，连接开口(19)包括穿过穹顶(22、122、222)的多个孔(23、123、223)。

Description

尤其用于调节制冷系统的流体流量的调节阀

技术领域

本发明涉及一种尤其用于调节制冷系统中流体流量的调节阀。

背景技术

目前，用于调节制冷系统中流体流量的调节阀的结构包括：

-阀体，其设有流体的入口和出口，入口和出口通过连接隔室连接，

-连接隔室流量控制装置，其插入在适当设置的形成在阀体内的座部内。

流量控制装置包括连接隔室流量控制活塞，该活塞功能地连接到电动机。

使用期间通过电动机的作用在用于连接隔室的打开位置和阻塞位置之间调整活塞的位置。

在该类型阀的使用期间，由于其位置相对于连接隔室变化，所以流体在活塞上的作用并不是恒定的。

这使流量控制装置必须根据电动机赋予活塞的位置经受不同的力。

这些力基本上是由于流体施加到方向朝向连接隔室的活塞前表面的压力与活塞在与前表面相反的后表面上经受的压力之间的差形成的。

目前已知的活塞具有跨越活塞的连接隔室，连接这些表面的前部内的区域以平衡在某些操作条件下作用在其上的压力。

具体地说，US6568656披露了一种设有截锥形头部的活塞，该头部内有构成用于连接到所述连接隔室的端口的一个或多个孔。

根据本专利讲授的阀具有截锥形头部，该头部在预定位置穿孔，这些位置确定成使用时在活塞处于相对于连接隔室的所选调整位置时流体施加到活塞的压力的合力最小。

根据使用期间作用于阀的流体的流体动力学特性来确定这些预定位置。

因此，截锥形头部内的孔设置在流体在使用期间具有施加到流量控制活塞的后表面的压力的区域，能够实现其在预定位置内所经受的力的大致平衡。

根据该讲授提供的阀的一个缺点在于，活塞在阀的使用期间所经受的压力，虽然在处于预定位置时基本上平衡，但还可随着阀使用期间其位置相对于连接隔室的调整而大幅变化。

此外，根据该专利的讲授提供的阀专用于预定用途，其几何形状根据设计操作条件而预先确定。

因此这样专用于预定操作条件的阀没有应用灵活性，而该应用灵活性目前是认为越来越重要的基本品质，旨在符合致使简化物流管理和降低生产成本的标准化要求。

发明内容

本发明的目标是提供一种能够平衡活塞在使用期间所经受压力的调节阀，其在活塞所采用的打开位置和阻塞连接隔室的位置之间的所有位置都是基本上有效的。

在该目标下，本发明的目的是提供一种能够显著改进活塞在使用时其位置相对于连接隔室调整期间所经受压力的平衡的阀。

本发明的另一目的是提供一种在穿过阀的流体流动反向时以同样方式使用的阀。

本发明的另一目的是提供一种使用简单方便且制造成本相对低的阀。

这一目标以及这些目的和其它目的将在下文中变得更加显而易见，它们通过一种尤其用于调节制冷系统中流体流量的调节阀来实现，该调节阀包括：

-阀体，其具有流体的入口和出口，入口和出口通过连接隔室连接，

-用于所述连接隔室的流量控制装置，其插入形成在所述阀体内的、设置的座部内，并包括功能地连接到电动机以使其能够沿滑动轴线轴向运动的流量控制活塞，运动的方式使得可在所述连接隔室的打开位置和阻塞位置之间进行调整，

所述活塞具有连接其方向面向所述隔室的前表面与其后表面之间的所述隔室，用于平衡流体施加到所述前表面的压力，所述阀的特征是，所述活塞具有面向所述隔室并形成所述前表面的头部穹顶，所述连接隔室包括穿过所述穹顶的多个孔。

附图说明

从借助附图中的非限制性例子来说明的、根据本发明的阀的较佳的但非排它性的某些实施例的以下详细描述中，本发明的进一步特征和优点将会变得更加显而易见，在附图中：

图1是根据本发明的阀的局部侧剖视图；

图2是根据本发明阀的流量控制装置的细节的放大局部剖视图；

图3和4是根据本发明的阀的两替代实施例的局部侧剖视图；

图5a和5b分别是根据本发明的阀的穹顶的侧剖视图和平面图。

具体实施方式

应当注意，在申请专利过程中发现已知的任何内容都被理解为不要求保护且是放弃的主题。

参照附图，附图标记10总地标示尤其用于调节制冷系统中流体流量的调节阀，该调节阀包括：

-阀体11，其具有流体的入口12和出口13，入口和出口通过连接开口14连接，

-用于连接开口14的流量控制装置15，其插入形成在阀体11内的、设置的座部16内，并包括功能地连接到电动机18以使其能够沿滑动轴线A轴向运动的流量控制活塞17，运动的方式使得可在连接开口14的打开位置和阻塞位置之间进行调整或控制。

流量控制活塞17具有用于连接在方向朝向连接开口14的其前表面20与其后表面21之间的开口19，用于平衡流体施加到前表面20的压力。

阀10的特性是流量控制活塞17具有面向连接开口14的头部穹顶22并设有穿过穹顶22厚度并属于连接开口19的多个孔23。

穹顶22的外表面形成流量控制活塞17的前表面20。

有利的是，穹顶22具有围绕其延伸轴线B基本上对称的结构，该轴线在使用期间方便地与滑动轴线A重合。

孔23设置在穹顶22上距离延伸轴线B的径向距离处，这些距离较佳地根据负二次方级数增加。

换言之，从孔23的端口中心到延伸轴线B的距离实际上在穹顶22的外表面上根据1/r²径向增加，其中r是到延伸轴线B的径向距离。

此外，具体参照图5b，孔23具有实际上位于穹顶22的外表面上的其外端口的中心，这些中心在从延伸轴线B相互间隔开的圆周C上，构成将面积相互相等的环形带分成可将穹顶22的平面投影分成两个相等面积的环。

此外，孔23在穹顶22上方便地设置成相对于延伸轴线B对称的孔组24a和24b。

图5b通过非限制性实例示出穹顶22的实施例，根据该实施例，有相对于延伸轴线B对称的两个第一组24a和两个第二组24b。

通常，在孔23之间，属于同一组24a或24b的孔的中心轴线D基本上位于径向于(经过)延伸轴线B的公共平面E或F上。

具体地说，属于第一组24a的孔23的相应中心轴线D位于径向于(经过)延伸轴线B的第一平面E上，第二组24b的孔23的相应中心轴线D设置在相对于延伸轴线B的轴线径向并通常垂直于第一平面E的第二平面F上。

此外，中心轴线D局部地基本上垂直于穹顶22的外表面，即垂直于流量控制活塞17的前表面20。

有利的是，穹顶22通过螺纹联接装置固定到流量控制活塞17的本体25，该螺纹联接装置包括螺杆26，该螺杆26用于将穹顶22固定到穿过其端部并攻有内螺纹并适于容纳螺杆26以将其拧紧的杆27。

在穹顶22与本体25的周向边缘之间设置压缩垫圈28，且该垫圈压缩衬垫29，这适于确保固定到本体25的穹顶22的周向联接的密封性。

本体25宜于呈杯形，并具有：

-侧壁30，其适于在设置的缸体31内滑动，缸体31的轴线形成滑动轴线A，以及

-背板32，其具有用于连接其两相反表面之间的开口33。

连接开口33是连接开口19的一部分，且在阀10的使用期间，它们使流体能够穿过背板32且因此，其压力状态从前表面20前的区域传播到由侧壁30、背板32和的缸体31封闭的后表面21所面向的室34。

在图1和2中通过非限制实例示出的阀10的第一实施例中，穹顶22有利地由金属板制成。

因此，可通过冲裁模具方便地形成该穹顶。

在图3通过示例示出的替代实施例中，根据本发明的阀100以基本上相同的方式具有穹顶122，该穹顶装备有用于连接到流量控制活塞117的本体125的内螺纹，该内螺纹与外螺纹102相应设置。

与上述内容类似，在穹顶122与本体125的周向边缘之间设有垫圈128，用于压缩衬垫129，这适于确保固定到流量控制活塞117的本体125的穹顶122的周向联接的密封性。

在图4以非限制示例示出的根据本发明的阀200的另一替代实施例中，流量控制装置215包括流量控制活塞217，该活塞包括一体式穹顶22，它们都适当地由塑料材料制成。

根据上述布置，在穹顶222上设有孔223，其中心轴线D基本上垂直于穹顶222的外表面。

有利的是，在穹顶22、122或222上设有三圈相应的孔23、123、223，且其外部端口的中心在三个圆周C上，如图5b所示。

在该情况下，以虚线示出的三个圆周C方便地具有这样的到延伸轴线B的径向距离，以将三个环形带G、H、I中的每一个分成两个面积相等的环，这两个环同心且互补且由穹顶22、122或222的平面投影分成；例如在图5b中，环形带G、H和I由点划线界定。

根据穹顶的实施例的几何形状确定第一环形带G的最小半径，例如对于穹顶22，该半径与螺杆26的配合座部的外周35的半径一致。

第三环形带I的主要半径与前表面20的周向边缘36的半径一致，且在穹顶22的情况下，该半径与穹顶的外周边缘一致。

较佳的是，孔23、123和223为具有1mm直径的大致圆柱形。

根据本发明的阀10的操作如下。

应当注意，根据本发明的调节阀100和200的操作类似，且为此不再描述。

在调整流量控制活塞17相对于连接开口14的位置期间，穿过阀体11的流体施加可随时间变化的压力且该压力对前表面20是不均匀的。

具体地说，流量控制活塞17的前表面20不均匀地经受的静态压力和由流体动力效应产生的压力分量随时间变化。

可将这些压力的合力分解成垂直于滑动轴线A的分量和平行于该轴线的分量。

流量控制活塞17所经受的垂直分量由保持其与滑动轴线A同轴的径向支承装置的约束反力平衡。

使用时，与连接开口19且尤其是孔23和连接端口33配合的流体将作用在前表面20上的流体的总压力条件传递到作用在后表面21上的流体。

术语“总压力”理解为是指静态压力和由流体动力效应产生的压力分量的代数和。

这样，通过平行分量和流体平行于滑动轴线A施加到后表面21上的压力的代数和来给予流量控制活塞17沿滑动轴线A所经受的力的合力。

实验室试验出人意料地显示流量控制活塞17沿滑动轴线A所经受的力的合力在连接开口14的开口调整变化时平均小于目前已知阀的流量控制活塞所经受的该合力。

通过孔23相对于穹顶的延伸轴线B的径向均匀布置而实现该结果，延伸轴线B在使用时与滑动轴线A基本上重合。

实际上，这样在阀10使用期间流过孔23的流体将压力状态传输到室34内的流体，穹顶22在与之对应的该区域内经受该压力状态。

这样，根据本发明的阀10能够实现作用在流量控制活塞17的后表面21上的流体压力，该压力相当精确地接近其前表面20所经受的压力，基本上与之平衡。

此外，出人意料的是，在流体流出的方向反向时，根据本发明的阀的特性基本上等同。

更具体地说，当流体从出口端口或出口13进入阀10并从入口12退出阀10时，平衡沿滑动轴线A的压力的所述效果基本上同样有效。

实践中，已发现本发明通过提供一种能够平衡活塞在使用期间所经受压力的调节阀而实现所想要的目标和目的，该阀在活塞所采用的打开位置和阻塞连接开口的流动的位置之间的所有位置都是基本上有效的，与穿过该阀的流体流出的方向无关。

此外，根据本发明的阀由于分散的孔和较大尺寸的连接开口而能够改进使用时在相对于连接开口调整活塞位置期间活塞所经受的压力的大致平衡。

这样构思的本发明可进行无数更改和改变，这些都落入所附权利要求书的范围内，所有的细节还可用其它技术同等元素来代替。

实际上，所采用的材料以及伴随的形状和尺寸只要与具体用途相容，就可以根据要求和技术领域的状态为任何材料以及形状和尺寸。

Claims (9)

1.一种尤其用于调节制冷系统的流体流量的调节阀(10、100、200)，所述调节阀包括：

-阀体(11)，所述阀体(11)具有流体的入口(12)和出口(13)，所述入口和出口通过连接开口(14)连接，

-用于所述连接开口(14)的流量控制装置(15)，所述流量控制装置(15)插入形成在所述阀体(11)内的、设置的座部(16)内，并包括流量控制活塞(17、117)，所述流量控制活塞功能地连接到电动机(18)以使所述活塞沿滑动轴线(A)轴向运动，运动的方式使得能在所述连接开口(14)的打开位置和阻塞位置之间进行调整，

所述流量控制活塞(17、117)具有开口(19)，所述开口用于在所述活塞的方向朝向所述连接开口(14)的前表面(20)与所述活塞的后表面(21)之间进行连接，用于平衡流体施加到所述前表面(20)的压力，其特征在于，所述流量控制活塞(17、117)具有面向所述连接开口(14)并形成所述前表面(20)的头部穹顶(22、122、222)，所述连接开口(19)包括穿过所述穹顶(22、122、222)的多个孔(23、123、223)。

2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述穹顶(22、122、222)具有围绕所述穹顶的延伸轴线(B)基本上对称的结构，所述孔(23、123、223)设置在所述穹顶上的且到所述延伸轴线(B)的径向距离根据负二次方级数增加。

3.如权利要求2所述的阀，其特征在于，所述孔(23)的向外面向所述穹顶(22)的端口中心在相对于所述延伸轴线(B)相互隔开的圆周(C)上，所述圆周(C)隔开成将相等表面面积的环形带(G、H、I)分成所述穹顶(22)的平面投影被分成相等面积的两个环。

4.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述孔(23、123、223)成组设置在所述穹顶(22、122、222)上，各所述组相对于所述延伸轴线(B)对称。

5.如权利要求3所述的阀，其特征在于，在所述孔(23、123、223)之中，属于所述组中同一组的所述孔的中心轴线(D)基本上位于径向于所述延伸轴线(B)的公共平面(E、F)上。

6.如权利要求4所述的阀，其特征在于，所述中心轴线(D)局部地基本上垂直于所述穹顶(22、122)的外表面。

7.如权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述穹顶(22)由金属板制成。

8.如权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述穹顶(222)和所述流量控制活塞(217)是一体的。

9.如权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述穹顶(222)由塑料材料制成。

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