CN101749897B - 一种电动流量分配机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种制冷系统用的电动流量分配机构，包括外壳、底座部件，进口及与进口相连通的进口接管、多个出口及多个与所述出口相连通的出口接管，还包括一个驱动用的步进电机及步进电机所带动的传动轴和一个滑阀，所述步进电机包括所述外壳外固定的线圈部件及外壳内的磁转子部件，所述外壳与所述底座部件形成一个阀腔，进口接管与所述阀腔相连通，多个出口设置在底座部件上，在传动轴与底座部件之间还设有一个轴承，而避免传动轴与底座部件之间直接接触而减小传动轴的转动阻力，从而减小驱动功率。该电动流量分配机构通过步进电机来带动阀腔内的传动轴、滑阀转动来实现所述的多个出口之间流量的动态智能分配。

Description

一种电动流量分配机构

技术领域

本发明属于一种制冷系统用的电动流量分配机构，特别是一种空调系统用多路热交换器之前进行流量动态智能分配的电动流量分配机构。

背景技术

现有技术中的空调系统大都包括室内热交换器、室外热交换器、压缩机及节流装置等部件，在一些一拖多的空调系统中，为了提高热交换器的换热效率，内部冷媒的流量分配一直是一个技术难点；许多系统都采用电子膨胀阀对每个室内机进行单独控制并分配流量，如2006年11月29日申请的申请号为200610145015.2的发明专利申请公布说明书中所公开的方案，就采用对每个室内机都通过一控制调阀模块用于智能调节所述每个室内机的电子膨胀阀，从而实现一拖多空调冷媒流量的按需分配。又如于2002年10月23日申请并于2007年9月26日授权的申请号为02137580.1所公布的发明专利说明书所公开的方案，也是通过分别控制每个室内机的控制器实施单独控制到每个室内机的冷媒的流量，从而完成一拖多空调系统的流量分配，并自动调节电子膨胀阀的开启度和制冷剂流量，使每台室内机流量分配均匀，从而提高整个空调系统的效率。

通过上述控制方式来控制到每个室内机的冷媒的流量，每个室内机的流量能实现单独控制，使用精度较高，但相对使用零部件较多，如2006年11月29日申请的申请号为200610145015.2的发明专利申请公布说明书中所公开的方案每个室内机均单独配置一个电子膨胀阀及一控制调阀模块。这样部件数量多，制造成本很高，管路连接复杂。另外一些冷冻冷藏箱中带有多个蒸发器作为换热器的系统也一样存在类似问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术存在的用于系统节流及分配流量的部件数量多，制造成本高，管路连接复杂的问题，针对使用多个热交换器或一个热交换器的多组换热器的制冷系统包括空调系统与冷冻冷藏箱，提供一种在多个热交换器或多组换热器之前进行智能流量动态分配的电动流量分配机构，设置在膨胀阀之后，用于替代其它的膨胀阀及流量的分配器，并且为了减小流量分配时的转动阻力及摩擦力，从而减小整个流量分配机构的功率及外形，在传动轴与底座部件之间设置一个轴承。

本发明采用以下技术方案：

一种电动流量分配机构，包括外壳、底座部件，进口及与进口相连通的进口接管、多个出口及多个与所述出口相连通的出口接管，还包括一个驱动用的步进电机及步进电机所带动的传动轴和一个滑阀，所述步进电机包括所述外壳外固定的线圈部件及外壳内的磁转子部件，所述外壳与所述底座部件形成一个阀腔，进口接管与所述阀腔相连通，在所述的传动轴与底座部件之间还设有一个轴承，该电动流量分配机构通过步进电机来带动阀腔内的传动轴、滑阀转动来实现所述的多个出口之间流量的动态分配。

优选的，所述的多个出口设置在底座部件上并设置在轴向位置。

可选的，所述底座部件为一个组合件，包括一个底座与一块底板，所述底板与所述传动轴呈垂直状态，所述出口设置在所述底板的与所述滑阀相对的平面上，并通过底座上设置的出口通孔与出口接管相连通。

可选的，所述底座部件为一个底座，所述出口设置在所述底座的与所述滑阀相对、并与所述传动轴垂直的一个平面上。

可选的，所述传动轴与所述外壳之间还设有一个轴承。

优选的，所述的传动轴与底座部件之间的轴承设置于所述底座部件的轴向中间位置的一个凹部中。

可选的，所述轴承的上表面高于所述底座部件的设置出口的表面。

可选的，所述的进口设置在所述底座部件的周向的侧面。

本发明的电动流量分配机构适用于2个以上的出口之间的流量的分配，同时对应于带有2个以上热交换器或换热器的制冷系统，对3个以上出口的使用效果及降低成本更加明显。

本发明通过在膨胀阀与多个热交换器或多组换热器之间设置一个电动流量分配机构，使每个热交换器或热交换器的每组换热器的冷媒的流量可以实现智能动态分配，从而减少同样功能下的系统的零部件，使每个热交换器或每组换热器之间流量分配合理，使每台热交换器或每组换热器充分发挥其换热作用，减少换热面积的浪费，从而提高整个系统的效率，同时系统连接简单，零部件数量相对较少，制造成本较低。并且本发明通过在传动轴与底座部件之间设置一个轴承，使传动轴在转动时的阻力及摩擦力能明显降低，从而可以降低电动流量分配机构的驱动功率，并通过减小磁转子部件及线圈部件，还可以减小其外形，减少材料使用。

附图说明

图1：本发明的电动流量分配机构的第一种实施方式的结构示意图；

图2：本发明的电动流量分配机构的第二种实施方式的结构示意图；

图3：图2所示的电动流量分配机构的滑阀的一种结构立体示意图；

图4：图2所示的电动流量分配机构的滑阀与底板的一种组合的示意图；

图5：本发明的电动流量分配机构的第三种实施方式的结构示意图；

图6：本发明的电动流量分配机构的第四种实施方式的结构示意图；

图7：图6所示的电动流量分配机构的底座的一种结构示意图。

具体实施方式

本发明的电动流量分配机构可以适用于有多个热交换器或多组换热器的制冷系统的流量的动态分配，如家用空调或冷冻冷藏箱等带2组以上热交换器或换热器的系统，特别适合于家用空调中一拖多的空调及新型热交换器中为提高系统能效比而采用多组换热器组合进行换热的系统中使用以提高系统的效率。下面结合附图，具体说明本发明的实施方式：

如图1所示，图1为本发明的电动流量分配机构的第一种实施方式的结构示意图。该电动流量分配机构包括一个外壳709及一个底座部件，底座部件由底座714和底板717组合而成；外壳709与底座部件共同形成一个阀腔710，底座714的一部份及底板717固定在所述阀腔内；外壳710外固定有作为步进电机定子部份的线圈部件711，外壳内还设有作为步进电机动子部份的磁转子部件707、在磁转子部件707带动下能来回转动的传动轴708、及随磁转子部件与传动轴一起转动的滑阀706，滑阀706与底板717相对设置且固定在沿传动轴的轴向位置上，传动轴708是通过磁转子部件注塑成型时一起固定成型的。底座714上设有一个进口701a，底板717与传动轴呈垂直状态，底板717在与滑阀相对的平面上设有多个出口，多个出口如702c贯通底板并分别通过底座714上所设的出口通道与多个出口接管相连通，出口可设置一个倒角(图中未示出)。一个与所述进口701a连通的进口接管701与多个出口接管703a、703b、703c一起与底座714通过焊接密封固定，焊接可以一次性完成。进口接管701与多个出口接管及进口、多个出口均设置在电动流量分配机构的轴向位置。滑阀706设有一个用于通过传动轴708的中间通孔及一个导通部706a及一个用于被所述磁转子部件带动的缺口部(图中未画出)；相应的，在磁转子部件707上设有一个带动销707b，带动销707b的一端伸入滑阀706的缺口部中，带动销707b通过滑阀706的缺口部可以带动滑阀。另外在滑阀706的背部与磁转子部件707之间设置有一个弹性元件，本实施方式中弹性元件为一个弹簧719。传动轴708的一端套设有一个定位件720并伸入外壳顶部的凹部而进行定位，定位件720采用耐制冷剂并润滑性能良好的材料制成，如聚四氟乙烯、尼龙等材料。传动轴708的另一端伸入底座部件所设置的凹部中通过轴承固定，传动轴708与底座部件之间设有一个轴承712，从而使传动轴708在外壳709与底座部件之间固定并能进行很好地转动，这样滑阀706的轴向位置通过底座部件、磁转子部件、轴承712、弹性元件而固定，而滑阀706的径向位置则通过传动轴固定，从而使滑阀706在轴向上固定。具体地，该实施方式中底座部件的凹部为底板717的一个通孔及底座上相应部位的一个沉孔组合而成，轴承712设置在该凹部中，传动轴708通过轴承而不与底座部件直接接触，这样，在转动时可以减小传动轴的阻力，传动轴与底座部件之间不存在摩擦力，这样相应的，用于驱动转动的电磁力可以相应减小，从而使磁转子部件、线圈部件适当减小，减少材料的使用并实现小型化。相应地，滑阀通过传动轴其径向位置得到了固定；该电动流量分配机构通过步进电机的磁转子部件带动传动轴、滑阀转动动作，具体地，滑阀在转动时通过磁转子部件707上固定的带动销707b带动转动，从而使底板717上设置的多个轴向的出口通过滑阀的导通部706a与阀腔710导通，从而来实现所述的多个出口之间流量动态的智能分配。

在系统运行时，电动流量分配机构的线圈部件711接收到相应的脉冲信号后，经过多个相位之间的通断，改变线圈部件上的磁极从而带动外壳内的磁转子部件707转动，磁转子部件再带动传动轴708和滑阀706转动，通过控制步进电机通过每个出口时的转动速度、或固定时间内控制步进电机使每个出口完全导通的停顿时间比例，从而控制在一个小的时间段内底座部件上的多个出口与阀腔710导通的时间比例，从而实现对所述的多个出口之间流量的动态分配，接下去系统又根据新的工况的情况重新分配多个出口之间流量的分配比例；制冷剂通过电动流量分配机构的出口接管再分别通往每组换热器或热交换器。为保证线圈部件711与磁转子部件707之间的正确的相位关系，两者之间还有一定位卡止机构进行固定(图中未画出)。

具体转动时，磁转子部件可以进行来回往复不定速的转动或单方向不定速转动，具体地，每个出口的流量就取决于该出口的通径及滑阀706转动时导通部706a通过这个出口时的速度或在该出口导通时的停顿时间，如果滑阀通过出口702c导通时的转动速度较慢或在出口702c导通时的停顿时间相对较长，通过这个出口702c的流量比例就相应较高；同样地，如果滑阀通过出口702c导通时的转动速度较快或在出口702c导通时的停顿时间相对较短，则相应地通过这个出口702c的流量比例就相应较低；其它出口的情况也是一样的，这里就不再复述。并且循环往复，这样通过每个出口的流量的分配比例就得到了一个系统的动态的分配，并且可以随着系统的变化及每个热交换器或换热器的工况进行随时调整，从而使系统得到一个较好的传热效率及提高系统的能效比。

另外还可以在底座714上固定一个定位用的止动销715，在止动销715外套设一个止动套716；相对的在磁转子部件707上也设有一个定位用止动块718，止动块718与所述的止动梢715上的止动套716一起用于电动流量分配机构开启时的定位及转动过程中的定位，使滑阀与多个出口之间保持正确的位置关系，从而进行正确地实现流量的分配。这样磁转子部件可以进行来回往复不定速的转动带动滑阀进行多个出口之间的流量的分配。

另外，具体设置时，轴承712的高度可以略低于底座部件的凹部的深度，这样轴承712的上部的平面略低于底座部件的底板717的平面717a，这样滑阀706的底面706d与轴承712的上部的平面不直接相接触，滑阀706的底面706d与底座部件的表面即底板的平面717a良好地配合并接触。

另外，轴承712的高度也可以略高于底座部件的凹部的深度，这样轴承712的上部的平面略高于底座部件的表面即底板717的平面717a，这样滑阀706的底面706d与底板717的平面717a部份不直接相接触。这样设置的优点是，滑阀与底座部件的表面上的平面不直接接触的情况下，滑阀在被带动转动时就不存在与底座部件之间的摩擦力，这样可以进一步减小转动的阻力，同时滑阀在转动中不存在磨擦，相应的也不存在磨擦后滑阀变形的问题，产品更加稳定可靠；另外滑阀706的底面706d与底座部件的底板717的平面717a之间存在一个间隙，这样可以使滑阀706在将出口盖住的同时，保持一个从该间隙通往出口的一个基本流量，从而减小需要滑阀706进行分配的流量，使系统中基本保持不变的一部份流量从间隙中通过进行流量分配，这样，滑阀转动对于出口的分配流量就只要是系统中用于调节变化的一部份流量就可以了，这样出口的通径就可以适当变小，相应地滑阀、底座部件也能变小，从而使磁转子部件变小，步进电机的功率也可以降低，外形更加小型化，另外磁转子部件的转动次数及转动频率也可以适当减低，从而相应提高使用寿命。

图2作为本发明的第二实施方式是对上述第一实施方式的进一步改进，图3为图2所用的滑阀的一种结构的立体示意图，图4则为图2所示电动流量分配机构中的滑阀与底板的一种组合方式的示意图。在该实施方式中，出口具体设置为3个：702a、702b、702c，设置在底座部件的底板717上，出口702a、702b、702c分别通过底座的出口通道与出口接管703a、703b、703c相连通，滑阀706上设置有一个缺口部706b及一个导通部706a，缺口部706b用于随磁转子部件707转动，导通部706a用于在转动时实现对多个出口进行流量的分配。同时，如图4所示，滑阀与底座部件相对的底面分为两个平面：在相对中间位置的一个第一平面706c及外周部的第二平面706e，第一平面706c比第二平面706e要低，即第二平面706e是比第一平面706c略凸出的，第二平面706e与底座部件的表面基本相平，滑阀706在转动过程如出现侧斜时第二平面706e就会与底座部件的表面如该实施方式中第二平面706e就会与底座部件的底板的平面717a相接触，这样，在滑阀706与底座部件之间不会发生因转动时发生的侧斜的现象，从而保证转动时更加平稳，流量的分配也更加准确；另外第一平面706c与底座部件的底板的平面717a之间的间隙也能更加准确的控制，从而保证通过该间隙的一个基本的流量。该实施方式的其它工作原理与工作方式与上述相同。

图5是本发明的第三实施方式，该实施方式与上述第二实施方式的区别在于：所述底座部件为一个一体形成的底座705，底座705与外壳709共同形成阀腔710，该底座705的上半部份固定在所述阀腔内；该实施方式中的驱动用的步进电机同样包括外壳709外固定的作为步进电机定子部份的线圈部件711及外壳内的作为动子部份的与线圈部件磁极相对的磁转子部件707；另外还包括在磁转子部件带动下能来回转动的传动轴708及随磁转子部件、传动轴一起转动的滑阀706；传动轴708是通过磁转子部件注塑成型时一起固定成型的；底座705设置有二个平面，其相对中间的表面为靠近阀腔710内的第一平面705a，第一平面705a与滑阀706相对设置，该第一平面705a上设置有多个出口如图中的702c，第一平面705a、第二平面705b与传动轴呈垂直状态，底座705的第二平面705b上还设置有进口701a，底座上还焊接固定有与进口连通的进口接管701、与多个出口分别连通的多个出口接管703a、703b、703c，进口接管通过进口701a与阀腔710始终处于导通状态，而出口的导通流量则根据滑阀的位置而会发生变化。磁转子部件708上设置有一个伸入滑阀706的缺口部的带动销707a，在磁转子部件与滑阀之间还有一个弹性元件，图示的是一个弹簧719用于保证滑阀的轴向位置；传动轴的一端套设有一个定位件并伸入外壳的凹部而固定，另一端通过滑阀的中心通孔、通过一个轴承712与底座固定，底座705的第一平面705a的中间部位设有一个凹部，用于放置轴承712，轴承712的高度略高于底座705的凹部的深度。这样传动轴的两端分别固定并能很好地转动，从而也保证了滑阀的径向位置与轴向位置的固定。具体工作时，该电动流量分配机构通过步进电机的磁转子部件带动传动轴708、滑阀706转动来实现所述的多个出口之间流量的动态分配。在系统运行时，电动流量分配机构的线圈部件711接收到相应的脉冲信号后，通过多个相位之间的通断，改变线圈部件的磁极从而带动外壳709内的磁转子部件707转动，磁转子部件再带动传动轴708和滑阀706转动，从而控制底座上的多个出口与阀腔710导通的时间比例，从而实现对所述的多个出口之间流量的动态分配，具体地可以通过磁转子部件707不定速转动来进行多个出口之间流量的动态分配，也可以使磁转子部件707定速转动但使其转动到其中一个出口完全导通时进行停顿并控制停顿时间的方式来进行多个出口之间流量的动态分配，制冷剂通过电动流量分配机构的出口后再分别通到每组换热器或热交换器。该实施方式的其它工作原理与工作方式与上述相同，这里不再复述。

图6为本发明的电动流量分配机构的第四种实施方式的结构示意图，图7为图6的底座部件的立体示意图。该实施方式与上述实施方式的区别在于：所述传动轴708与外壳709之间也设置有一个轴承712b而不是定位件，具体地，在外壳上设置有一个用于容纳轴承的凹部709a，传动轴固定在轴承712b上，轴承712b固定在外壳的凹部709a中，而传动轴的另一端与底座705之间设有一个轴承712，轴承712固定在底座705中间部位的凹部705c中；底座705的相对中间部位的第一平面705a上还设置有多个出口：702a、702b、702c、702d、702e，这些出口及凹部705a均设置在电动流量分配机构的轴向位置；另外，在底座的周向位置，在第一平面705a与第二平面705b之间的侧面设置有一个进口701b，进口701b通过轴向的进口通道与轴向设置的进口接管701相连通。该实施方式相对适合于出口较多时，另外由于传动轴是固定设置在两个轴承之间，这样，传动轴的转动的阻力会更小。该实施方式的其它工作原理与工作方式与上述其它实施方式相同，这里不再复述。

本发明中所提到的进口接管、出口接管并不限于直的接管，而是中间有通孔的连接用的管件，如可以是一端带接头或两端大小不一的接管等多种形式。另外本发明的几个实施方式中出口可以为3个、2个或其它更多个，可以根据系统需要设置为多个如4个、5个甚至更多。

综上所述，本发明的电动流量分配机构，可以实现多个管路之间流量智能分配的目的，这样可以使系统的制冷剂流量得到合理的动态分配，可以使热交换器或换热器的效率得到充分发挥，而避免原先多组热交换器之间流量不均衡造成浪费的问题，可以替代原先系统中使用的部份膨胀阀及流量分配器，安装使用方便，制造成本较低。并且通过在传动轴与底座部件之间设置轴承，可以减小磁转子部件带动传动轴或传动轴及滑阀转动所需的驱动力，可以减小驱动功率，从而实现小型化。

以上所述仅是本发明的几种实施方式，而并不是对本发明的应用的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动流量分配机构，包括外壳、底座部件，进口及与进口相连通的进口接管、多个出口及多个与所述出口相连通的出口接管，还包括一个驱动用的步进电机及步进电机所带动的传动轴和一个滑阀，所述步进电机包括所述外壳外固定的线圈部件及外壳内的磁转子部件，所述外壳与所述底座部件形成一个阀腔，进口接管与所述阀腔相连通，在所述的传动轴与底座部件之间还设有一个轴承，所述轴承设置于所述底座部件的轴向中间位置的一个凹部中，所述轴承的上表面高于所述底座部件的设置出口的表面，该电动流量分配机构通过步进电机来带动阀腔内的传动轴、滑阀转动来实现所述的多个出口之间流量的分配。

2.如权利要求1所述的电动流量分配机构，其特征是，所述的多个出口设置在底座部件上并设置在轴向位置。

3.如权利要求2所述的电动流量分配机构，其特征是所述底座部件为一个组合件，包括一个底座与一块底板，所述底板与所述传动轴呈垂直状态，所述多个出口设置在所述底板的与所述滑阀相对的平面上，并通过底座上设置的出口通孔与出口接管相连通。

4.如权利要求2所述的电动流量分配机构，其特征是所述底座部件为一个底座，所述多个出口设置在所述底座的与所述滑阀相对、并与所述传动轴垂直的一个平面上。

5.如权利要求2所述的电动流量分配机构，其特征是所述传动轴与所述外壳之间还设有一个轴承。

6.如权利要求1所述的电动流量分配机构，其特征是所述的进口设置在所述底座部件的周向的侧面。

Images