CN101769393A

CN101769393A - 一种自力式三通阀

Info

Publication number: CN101769393A
Application number: CN 201010125798
Authority: CN
Inventors: 郭忠健
Original assignee: BEIJING THUEE ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING THUEE ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-07-07

Abstract

本发明涉及一种自力式三通阀，包括阀体、阀芯、低压进气管、高压进气管、排气管、低压毛细管和高压毛细管，阀体内设置可轴向移动的阀芯；低压进气管、高压进气管和排气管垂直设置在阀体上，低压进气管与排气管相对设置，高压进气管与低压进气管在阀体同一侧；阀体一端腔体内固定设置有挡体，挡体与阀芯之间设置有弹性元件；阀芯与阀体的内端面之间形成高压腔，挡体与阀体另一内端面之间形成低压腔；低压毛细管连接低压腔和低压进气管，高压毛细管连接高压腔和高压进气管；阀芯上设置有纵向贯通的通孔。本发明利用压缩机自身的开机、停机产生的压差变化和弹性元件的弹力，实现了三通阀无附加动力的有效切换，提升了制冷机组的节能性和可靠性。

Description

一种自力式三通阀

技术领域

本发明涉及一种用于热泵的三通阀，尤其涉及一种不需要附加动力即可进行管路切换的自力式三通阀。

背景技术

在制冷热泵领域，不同运行模式之间的替换往往需要对压缩机出口制冷剂流动方向实现改变。压缩机出口制冷剂的显著特征是高温高压，采用普通电磁或电动阀门(譬如：电磁通断阀、电动通断阀、电磁/电动三通阀等)时，线圈会一直处于较高的工作温度下，导致线圈和控制阀的使用寿命缩短，制冷机组的可靠性随运行时间的增加快速下降。现有技术中还使用外部气源的控制阀来解决上述问题，但其结构相对复杂、耗用材料多、制作成本高。CN101245864A公开了一种“用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀”，虽然该发明提供的自力式三通阀，勿需任何外部动力即可实现冷媒自然循环并用型机房专用机的制冷循环和自然循环的自由切换，提高了机房专用机的可靠性，充分发挥自然循环并用型机房专用机的机房专用机的独特优势，但是在实际的实施过程中，自然循环时的三通阀阻力较大，而在压缩机启动时阀芯容易翻转，这些都将影响冷媒自然循环时空调机组的正常使用。

发明内容

针对以上现有技术的缺陷，本发明提出一种自力式三通阀，依靠系统运行过程中的压缩机吸排气口的压差变化来实现阀门的自动切换，克服了自然循环模式时三通阀阻力大；压缩机启动时阀芯容易翻转的问题，真正实现了无附加动力的可靠切换。

本发明的技术方案如下：

一种自力式三通阀，包括阀体、阀芯、低压进气管、高压进气管、排气管、低压毛细管和高压毛细管，阀体内设置可轴向移动的阀芯；低压进气管、高压进气管和排气管垂直设置在阀体上，低压进气管与排气管相对设置，高压进气管与低压进气管在阀体同一侧且相互平行；阀体一端腔体内固定设置有挡体，挡体是固定不能移动的，挡体与阀芯之间设置有弹性元件；阀芯与阀体的内端面之间形成高压腔，挡体与阀体另一内端面之间形成低压腔；低压毛细管连接低压腔和低压进气管，高压毛细管连接高压腔和高压进气管；阀芯上设置有纵向贯通的通孔。纵向为与阀体轴向垂直的方向。

所述弹性元件处于最大伸展位置时，通孔将低压进气管与排气管连通；弹性元件处于最小压缩位置时，通孔将高压进气管与排气管连通。

所述通孔由设置在靠高压进气管一侧的孔和设置在排气管一侧的下凹平台构成，孔与下凹平台连通。

所述孔的内径与低压进气管的内径相同。

所述挡体为挡筒，弹性元件设置在挡筒内。挡筒是一个方向封闭的套筒，封闭的那个方向位于靠阀体端面的一侧。

所述阀体高压腔内还设置有阀座，阀座固定在阀体上，阀芯在阀座上往复滑动。阀座保证了阀芯不能转动，而只能平动。在使用过程中，阀芯会存在受力不均的情况，此时由于其柱形结构，易在阀体内产生转动，影响冷媒流路的畅通，增加局部阻力，甚至可能切断冷媒流路，而设置阀座后，由于阀座固定在阀体上，“卡”住了阀芯，阀芯也不再是完全的圆柱结构，在阀体内腔中就只能平动，而不能转动，解决了上述问题。

所述阀座一端固定抵于阀体高压腔端面，阀座长度小于高压腔端面到低压进气管之间的轴线距离。

所述阀芯由摩擦系数小的弹性材料制成。

所述阀芯的材料为聚四氯乙烯。

本发明的有益效果：

本发明提供的是自力式三通阀，采用简单的弹性元件、阀芯结构和合理的阀口设置，利用空调机组中制冷压缩机自身的开机、停机产生的压缩机吸排气的压差变化和弹性元件的弹力，实现了三通阀无附加动力的有效切换，勿需外力即可实现带热管功能制冷机组的冷媒制冷循环模式和自然循环模式的自由切换，提升了该机组的节能性和可靠性。且本发明的三通阀结构简单，容易加工。

附图说明

图1为本发明实施例的自力式三通阀的剖面结构示意图(弹性元件处于最大伸展位置)；

图2为本发明实施例的自力式三通阀的剖面结构示意图(弹性元件处于最小压缩位置)；

图3为图1的A-A向剖视结构图；

图4为本发明实施例的自力式三通阀的左视图；

图5为本发明实施例中阀芯的结构示意图。

图6为本发明实施例的自力式三通阀在热管与蒸气压缩复合制冷空调机组中的连接示意图。

附图中的主要元件：

1、阀体；2、阀芯；3、凹槽；4、弹簧；5、弹簧套筒；6、低压腔；71、左端盖；72、右端盖；8、高压腔；9、低压毛细管；10、高压毛细管；11、低压进气管；12、高压进气管；13、排气管；14、阀座；15、气体管；16、液体连接管；17、冷凝器；18、蒸发器；19、节流装置；20、电磁阀；21、孔；22、下凹平台；100、自力式三通阀；101、压缩机。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的最佳实施例。

本发明的自力式三通阀100包括阀体1、阀芯2、低压进气管11、高压进气管12、排气管13、低压毛细管9和高压毛细管10，阀体1轴向两端分别设置有左端盖71和右端盖72。其左视图可参见图4。

阀芯2设置在阀体1内，可在阀体1内轴向往复运动。

低压进气管11、高压进气管12、排气管13垂直设置在阀体1上，即三管的轴心线与阀体的轴线相垂直；低压进气管11与排气管13相对设置，即两管的轴心线重合；低压进气管11与高压进气管12设置在阀体1的同一侧，且相互平行，即两管的轴心线平行。

阀体1一端内固定设置有挡体，挡体不能移动，挡体为挡筒5，挡筒5为一个方向封闭的套筒，封闭的一面面向端面，在图中为左端面，在挡筒5与阀芯2之间设置有弹性元件，在本实施例中为弹簧4，为使弹簧4更稳固地抵靠在阀芯2上，阀芯2面向弹簧4的一端设置有凹槽3，弹簧4一端固定在凹槽3内，另一端抵靠在挡筒5内。

挡筒5与阀体1的左内端面形成低压腔6，而阀芯2与阀体1右内端面形成高压腔8；低压毛细管9穿过左端盖71将低压腔6与低压进气管11连通，高压毛细管10穿过右端盖72将高压腔8与高压进气管12连通。

阀芯2上设置有纵向贯通的通孔，当弹簧4处于最大伸展位置时，通孔将低压进气管11与排气管13连通，见图1；当弹簧4处于最小压缩位置时，通孔将高压进气管12与排气管13连通，见图2。通孔的形状是可以变化的，可以是圆柱形、方柱形等，但为了使本发明达到最佳的效果，本实施例采用如下的设计：即将通孔设计为部分一和部分二，部分一为设置在高压进气管12一侧的孔21，其内径与低压进气管11的内径相同；部分二为设置在排气管13一侧的下凹平台22，下凹平台22垂直与孔21的轴线，下凹平台22与孔21连通。参见图5。

在阀体1高压腔8一端靠低压进气管11一侧还设置有阀座14，阀座14固定在阀体1上，阀芯2在阀座14上往复滑动。阀座14的一端固定抵于阀体1高压腔8内端面，阀座14的长度小于高压腔8端面到低压进气管11之间的轴线距离。阀座14的作用是保证阀芯2在阀体1内只能轴向平动，而不能转动。

为使阀芯2能够在阀体1内轴向往复运动，并在阀座14上滑动，阀芯2应采用摩擦系数小的弹性材料制成，如聚四氯乙烯。

为了使本发明的自力式三通阀100达到最佳的使用效果，本实例提供了自力式三通阀22的最佳制造尺寸。其中高压进气管12与低压进气管11轴心线之间的距离大于二者的内半径之和；下凹平台22的高度不大于阀芯2的半径、长度不小于低压进气管11与高压进气管12之间的距离与低压进气管11内半径及高压进气管内半径三者之和；阀座14与阀芯2在弹簧4处于最大伸展位置时完全闭合，在阀芯2移动时分开；阀座14的高度不大于阀芯2的半径、长度大于低压进气管11的轴线与高压进气管12的轴线间的距离并小于右阀盖72与低压进气管11的轴线距离减去低压进气管外径的长度。

本发明的自力式三通阀100的工作原理为：当压缩机101未开启时，低压进气管11和高压进气管12中压力相当，则低压腔6和高压腔8之间压差较小，弹簧4处于伸展状态，阀芯2在弹簧4的推动作用下向右并将高压腔8中的制冷剂排出至高压进气管12中，到弹簧4处于最大伸展位置时，低压进气管11通过孔21和下凹平台22和排气管13导通，冷媒通过低压进气管11经阀芯2经排气管13流出，参见图1。当压缩机101开启时，与压缩机101排气管连通的高压进气管12中的压力迅速上升，而与压缩机101吸气管连通的低压进气管11中的压力迅速下降，由此导致阀体1中高压腔8与低压腔6之间的压差迅速建立，推动阀芯2克服弹簧4的推力向左运动，直至阀芯2被挡体5阻挡，此时弹簧4处于最小压缩位置，高压进气管12通过孔21和下凹平台22与排气管13导通，而低压进气管11被截止，参见图2。

图6显示了本发明自力式三通阀100应用到热管与蒸气压缩复合制冷空调机组中时的连接关系。本发明自力式三通阀100的排气管13与空调机组的冷凝器17入口相连，高压进气管12与压缩机101的排气管相连，低压进气管11与气体管15相连。在自然循环模式下，压缩机101不启动，低压进气管11与排气管13导通，从蒸发器18吸热后出来经气体管15的冷媒蒸气通过低压进气管11流经阀芯2中通孔21和下凹平台22，经排气管13流出至冷凝器17放热，然后通过电磁阀20经液体连接管16流回蒸发器18，实现热管功能的自然循环模式。冷媒制冷循环模式下，压缩机101启动，排出高压气体，高压气体进入高压进气管12并通过高压毛细管10的连通传至阀芯2右侧高压腔8内，进而使得阀芯2右侧的压力大于左侧压力，推动阀芯2左移压缩弹簧4，直到弹簧4处于最小压缩位置，高压进气管12与排气管13导通，低压进气管11截止，则从蒸发器18吸热后出来经气体管15的冷媒经压缩机101压缩后通过高压进气管12流经阀芯2中的通孔21和下凹平台22，经排气管13流出至冷凝器17放热，实现冷媒管路的切换。冷媒经冷凝器17放热后，通过节流机构19经液体连接管16回到蒸发器18，实现蒸气压缩制冷的冷媒制冷循环模式。

Claims

1.一种自力式三通阀，包括阀体、阀芯、低压进气管、高压进气管、排气管、低压毛细管和高压毛细管，其特征是：阀芯设置在阀体内，轴向移动；低压进气管、高压进气管和排气管垂直设置在阀体上，低压进气管与排气管相对设置，高压进气管与低压进气管在阀体同一侧且相互平行；阀体一端腔体内固定设置有挡体，挡体与阀芯之间设置有弹性元件；阀芯与阀体的内端面之间形成高压腔，挡体与阀体另一内端面之间形成低压腔；低压毛细管连接低压腔和低压进气管，高压毛细管连接高压腔和高压进气管；阀芯上设置有纵向贯通的通孔。

2.根据权利要求1所述的自力式三通阀，其特征是：所述弹性元件处于最大伸展位置时，通孔将低压进气管与排气管连通；弹性元件处于最小压缩位置时，通孔将高压进气管与排气管连通。

3.根据权利要求2所述的自力式三通阀，其特征是：所述通孔由设置在靠高压进气管一侧的孔和设置在排气管一侧的下凹平台构成，孔与下凹平台连通。

4.根据权利要求3所述的自力式三通阀，其特征是：所述孔的内径与低压进气管的内径相同。

5.根据权利要求1-4任一项所述的自力式三通阀，其特征是：所述阀体高压腔内还设置有阀座，阀座固定在阀体上，阀芯在阀座上往复滑动。

6.根据权利要求5所述的自力式三通阀，其特征是：所述阀座一端固定抵于阀体高压腔端面，阀座长度小于高压腔端面到低压进气管之间的轴线距离。

7.根据权利要求1所述的自力式三通阀，其特征是：所述挡体为挡筒，弹性元件设置在挡筒内。

8.根据权利要求6所述的自力式三通阀，其特征是：所述阀芯由摩擦系数小的弹性材料制成。

9.根据权利要求8所述的自力式三通阀，其特征是：所述阀芯的材料为聚四氯乙烯。