CN101988582A - 一种电子膨胀阀结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子膨胀阀结构，属于制冷控制技术领域，现有技术存在流体的压力和脉动导致工作不稳定，和现有技术难以做到对特定的多点位置的节流量参数进行准确设定。本发明包括通过感知信号控制的驱动装置、带有入口通道和出口通道的阀体、固定在所述阀体上的带有节流口的节流套体、在驱动装置的带动下相对于所述节流套体滑动来改变节流口的大小，或开启/闭合节流口的阀芯，其特征在于，所述节流口为节流套体上设置的多个周向开口孔。本发明避免了节流过程中出现的由于液体的压力和脉动使工作可靠性下降的问题；同时通过调整开口孔的位置和开口孔的个数，设定多个关键点的节流量参数，使制冷系统得到优化，提高了能耗比。

Description

一种电子膨胀阀结构

技术领域

本发明涉及一种电子膨胀阀结构，是通过调整节流口的大小来控制节流量的装置，属于制冷控制技术领域，适合于蒸气压缩式热泵系统等，尤其适合于商用大容量空调系统中使用的电子膨胀阀。

背景技术

作为节流装置的电子膨胀阀广泛应用于制冷系统的回路中，电子膨胀阀的作用是调节流进蒸发器的制冷量，向蒸发器供给最适量的制冷剂，保证制冷系统的稳定运行。现有技术的典型电子膨胀阀结构如图10所示，包括阀结构901、传动部件902、电机903、进口接管904和出口接管905等几部分。传动部件902与电机903的转轴连接，包括由齿轮组组成的减速机构，通过丝杆和螺母等零件，将电动机的动力转化成丝杆的周向旋转和纵向移动的合力，并将纵向移动的力传递给阀结构901的阀杆905。在阀结构901中，阀杆905与阀针906连接并带动阀针906在阀座孔907内进行轴向滑动，通过由阀针906和阀口908之间形成流道的通流面积的变化来控制通过出口部的流量，进而调节制冷系统的制冷剂流量。

但是在制冷系统中，电子膨胀阀的阀结构中的阀针在阀座孔中移动调节流量和开阀过程中，阀针部处于悬空状态，由于系统压力变化或冷媒脉动，易造成阀针左右摆动，当达到一定的摆动幅度时，阀针会与阀座孔壁发生接触而产生噪音，特别在大容量商用空调系统中，由于系统运行压力较高，这种问题更为突出；同时商用膨胀阀由于节流变化大，要求阀针工作行程长，而现有技术中采用单个孔式节流阀口与简单的柱锥形阀针结构组合进行相对位置的移动来调节节流量，难以做到在对节流过程中对特定的多点位置的节流量参数进行准确设定以优化系统。

虽然在公开的中国专利《大容量空调系统中冷媒流量调节装置》(专利号200510013487.8)中，在大容量空调系统中采用常开节流通道与小流量的电子膨胀阀组合设置来避免上述问题，但是这种方式是以牺牲制冷系统的节流调节范围为代价，更不能优化系统，从根本上解决问题。

所以如何改进阀的结构，尤其在大容量商用空调系统中避免流体压力过大和流体波动对电子膨胀阀工作性能的影响，并能够设置与系统匹配的精细控制的多变化的节流曲线，是本领域的技术人员所要攻克的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是设计一种高可靠性的电子膨胀阀结构，尤其适合于大容量商用空调系统中使用的电子膨胀阀结构，在节流过程中避免受系统流体压力的影响，并通过对多个节流口的位置设置和节流口的数量设置，得到与系统匹配的多变化的节流曲线，使制冷系统得到优化，提高能耗比。

为此，本发明提出一种电子膨胀阀结构，包括通过感知信号控制的驱动装置、带有入口通道和出口通道的阀体、固定在所述阀体上的带有节流口的节流套体、在驱动装置的带动下相对于所述节流套体滑动来改变节流口的大小或开启和闭合节流口的阀芯，其特征在于，所述节流口为所述节流套体上设置的多个周向开口孔。

进一步，所述节流套体上设置的多个周向开口孔中，至少有两个沿所述节流套体的轴的纵向分布；和

所述节流套体上设置的多个周向开口孔中，至少有两个沿所述节流套体的轴的周向分布。

具体地，所述节流套体上设置的多个周向开口孔，分设在与所述节流套体的中心轴对称的节流套体的两个纵向面上。

进一步，所述分设在两个纵向面上的多个周向开口孔，沿所述节流套体的轴的纵向间隔排列。

进一步，所述分设在两个纵向方向上的多个周向开口孔，至少有五个，至少在所述的一个纵向面上有三个开口孔。

进一步，所述节流套体上设置的多个周向开口孔分设在与所述节流套体的中心轴对称的节流套体的三个或或三个以上的纵向面上。

优选地，所述节流套体上设置的多个周向开口孔为多个直径相同的圆孔；

优选地，所述节流套体为陶瓷或非金属塑料材料制成。

进一步，在所述节流套体的节流口与所述阀体的入口通道之间设置有过滤部件；

进一步，所述阀芯上设置有下锥部，所述阀体上设置有的阻挡密封部，所述阀芯的下锥部与阀体的阻挡部相抵接以密闭阀体的出口通道；所述阀芯上设置有上锥部，所述节流套体上设置有阻挡密封部，所述阀芯的上锥部与节流套体的阻挡部相抵接以限制所述阀芯的移动。

本发明的电子膨胀阀结构，采用阀芯与多个作为节流口的开口孔组合，依次完成阀的节流过程或开闭，使通过节流口处的流体对阀芯的压力被分散或消除，避免了现有技术中，节流过程中出现的由于液体压力冲击产生的噪音和工作可靠性下降问题；同时通过调整开口孔的位置和开口孔的个数，设定节流过程中特定的多个点的节流参数，使制冷系统得到优化，提高能耗比。

附图说明

图1A：本发明给出的具体实施例之一在节流状态下的结构示意图；

图1B：本发明给出的具体实施例之一在关闭状态下的结构示意图；

图2：具体实施例之一中的节流套体结构的主视图；

图2A：图2中的节流套体结构在A向的视图；

图2B：图2中的节流套体结构在B向的视图；

图3：具体实施例之一中的防转垫片结构的主视图和侧视图；

图4：具体实施例之一中的阀芯结构的主视图和俯视图；

图5A：本发明给出的具体实施例之二在节流状态下的结构示意图；

图5B：本发明给出的具体实施例之二在最大行程状态的结构示意图；

图6：具体实施例之二中的节流套体结构的主视图和仰视图；

图6A：具体实施例之三的节流套体结构的主视图和俯视图；

图7：具体实施例之二中的阀芯结构的主视图和俯视图；

图8：本发明电子膨胀阀结构的节流曲线与现有技术的节流曲线的对比图；

图9：本发明电子膨胀阀结的阀芯在节流口所受压力和现有技术的阀芯在节流口所受压力的对比图；

图10：典型的现有技术的电子膨胀阀结构图。

图中符号说明：

1/1′-节流套体；

11(X1)/11(X2)/11(X3)-节流口(周向开口孔)；

11(Y1)/11(Y2)/11(Y3)-节流口(周向开口孔)；

11(X1′)/11(X2′)/11(X3′)-节流口(周向开口孔)；

11(Y1′)/11(Y2′)/11(Y3′)-节流口(周向开口孔)；

12-阻挡密封部、13-台阶面、14-外周面；

15/15′-内孔面、16-环形槽；

2/2′-阀芯；

21-下锥部、22-上锥部、23-外周面、24-内螺纹、231-节流部；

3/3′-阀体；

31-入口通道、32-出口通道；

33-阻挡密封部、34-连接螺纹、35-腔体；

4-驱动装置、41-驱动电机、42-传动轴、43-外螺纹；

5-防转垫片、51-内孔面；

6-罩体；

7-导入接管；

8-导出接管；

9-过滤部件。

901-阀结构、902-传动部件、903-电机；

904-进口接管、905-出口接管；

906-阀针、907-阀座孔、908-阀口。

具体实施方式

图1A为本发明给出的具体实施例之一在节流工作状态下的结构示意图；图1B为该具体实施例在关闭状态下的结构示意图；图3为上述实施例中的防转垫片结构的主视图和侧视图；图4为阀芯结构的主视图和俯视图。

如图1A和图1B所示。电子膨胀阀结构包括与阀体3铆压固接的罩体6和固定在罩体6中的驱动电机41(该实施例中为步进电机)，电机41的前端连接有传动轴42，驱动电机41和传动轴42共同构成驱动装置4。制冷系统(如空调)的检测控制模块将检测到的循环流体在汽化过程中的压力/温度变化等参数转换成电脉冲信号来控制电机的运转，并带动传动轴42转动、所以输入脉冲信号的大小与传动轴42转动的圈数相对应。

阀体3大致呈带有连接螺纹34的筒状结构，在底部的周边有若干小孔组成入口通道31，在底部的中心开设有出口通道32，阀体3的出口通道32与腔体35连接处形成环形的锥形结构作为阻挡密封部33。环形套状结构的节流套体1通过其外周面14与腔体3的腔体35内壁过盈配合方式设置在腔体35中，并在端部通过铆压密闭固定，这样节流套体1将入口通道31与出口通道32隔离。进入入口通道31的流体，通过节流套体1上设置的多个周向开口孔后，再从出口通道32流出。

阀芯2固定设置在节流套体1的环形套内，节流套体1的环形槽16还设置有防转垫片5，并通过铆压固定。如图3和图4所示，阀芯2的外周面23与防转垫片5的内孔面51为可以间隙套合的带有缺口的圆形(即相当于键槽连接结构)，阀芯2上开设有内螺纹24，传动轴42上开设有外螺纹43，阀芯2通过螺纹连接到传动轴42上(即相当于螺纹/螺杆连接结构)，当传动轴42转动带动阀芯2时，阀芯2只在节流套体1的环形套内上下滑动。

阀芯2的外周面23的圆周尺寸与节流套体1的内孔面15的圆周尺寸相当，以使阀芯2在节流套体1的内部上下滑动过程并能保持对流体的密封，所以对节流套体与阀芯2的配合精度要求也较高，为提高密闭性、耐磨性和自润滑性，优选的方案是节流套体采用陶瓷或非金属塑料材料制成。

图2为本实施例中的节流套体结构的主视图；图2A为节流套体结构在A向的视图；图2B为节流套体结构在B向的视图。

如图2和图2A/图2B所示，节流套体1在中心轴O-O对称的两个纵向面上(本实施例中具体为：以轴α-O构成的面和以轴β-O构成的面)，各加工有三个作为节流口的周向开口孔：11(X1)、11(X2)、11(X3)、11(Y1)、11(Y2)、11(Y3)，两个面上的开口孔在轴O-O的纵向从下而上间隔排列，即11(X1)-11(Y1)-11(X2)-11(Y2)-11(X3)-11(Y3)。

阀芯2的外周面23与下锥部21的过渡位置构成阀芯的节流部231，当阀芯2在节流套体1的内部上下滑动过程中，节流部231经过某个周向开口孔，能改变该开口孔的孔口大小，对流过该开口孔的流体量进行调节，而此时，位于阀芯2的节流部231以上的周向开口孔被密闭；位于阀芯2的节流部231以下的周向开口孔被打开。

当阀芯2向下移动使下锥部21与阀体3的环锥形阻挡密封部33抵接后，关闭出口通道32。

图8为本发明电子膨胀阀结构的节流曲线和现有技术的节流曲线的对比图；图9为本发明电子膨胀阀结的阀芯在节流口所受压力和现有技术的阀芯在节流口所受压力的对比图。

如图9所示，由于在阀芯2移动过程中，节流部231只与其中一个或两个周向开口孔作用进行可变节流，在系统流体压力不变的情况下，阀芯2的节流部231所受流体的压力只与孔的孔径大小有关，其他如位于阀芯2的节流部231以上的密闭的周向开口，孔施加给阀芯2的是横向力，而且大致与中心轴O-O对称，对阀芯2产生的影响很小；而阀芯2的节流部231以下的全开的周向开口不会对阀芯2产生影响，所以本发明的电子膨胀阀的节流口的压力曲线被分散(如：P1、P2、P3......)，避免了节流过程中出现的由于液体压力冲击产生的噪音和工作可靠性下降。现有技术中，由于采用单一的节流阀口与阀针，在系统流体压力不变得情况下，阀针的压力曲线较高(如P’)，这一点在商用大容量空调系统中尤为突出，给系统造成的影响更大。

如图8所示，由于在阀芯2移动过程中，节流部231只与其中一个或两个周向开口孔作用进行可变节流调节，阀芯2的节流部231以下的全开的周向开口构成常开节流通道，所以当每个周向开口孔的孔径不变的情况下(每个周向开口孔的孔径相同便于零件的加工)，只要在节流套体1的轴的纵向上调整开口孔的位置、在节流套体1的轴的周向上调整开口孔的个数，就可以在多个特定的行程点设置特定的阀的节流口参数，而现有技术采用阀针与单一节流阀口的相对位置的移动组合调整阀的节流，难以做到阀在节流过程中的节流曲线的多变性，所以本发明解决了在节流行程较长的商用大容量空调系统中，难以设定多个关键点的节流参数的课题，使制冷系统得到优化，提高了能耗比。

图5A为本发明给出的具体实施例之二在节流工作状态下的结构示意图；图5B为上述实施例在最大行程的结构示意；图6上述实施例中的节流套体结构的主视图和仰视图；图7为上述实施例中的阀芯结构的主视图和俯视图。

与第一实施例不同的是，阀体3′大致呈筒状结构，阀体3′的周部密闭焊接有导入接管7，阀体3′的底部密闭焊接有导出接管8，入口通道31与导入接管7密闭连通，出口通道32与导出接管8密闭连通，阀体3′的出口通道32与腔体35连接处形成环形的锥形结构作为阻挡密封部33。环形套状结构的节流套体1′通过其外周面14与腔体3′的腔体35内壁过盈配合方式设置在腔体35中，并在端部铆压固定。阀芯2′设置在节流套体1′的环套内，在节流套体1′的多个周向开口孔与阀体3′的入口通道31′之间设置有过滤部件9。这样节流套体1′将入口通道31与出口通道32隔离，进入入口通道31的流体，通过过滤部件9的过滤和缓流后，经过节流套体1′上设置的多个周向开口孔，再从出口通道32流出。

如图6和图7所示，阀芯2′的外周面23′和节流套体1′的内孔面15′都为可以间隙套合的带有缺口的圆形(即相当于键槽连接结构)，阀芯2′上开设有内螺纹24，通过螺纹连接到传动轴42上(即相当于螺纹/螺杆连接结构)，当传动轴42转动带动阀芯2′时，阀芯2′只在节流套体1的环形套内上下滑动。

阀芯2′具有下锥部21和上锥部22，节流套体1′设有阻挡密封部12。

节流套体1′在中心轴O′-O′对称的两个纵向面上(本实施例中具体为：以轴α′-O′构成的面，和以轴β′-O′构成的面)各加工有三个作为节流口的周向开口孔：11(X1′)、11(X2′)、11(X3′)、11(Y1′)、11(Y2′)、11(Y3′)，两个面上的开口孔在中心轴O′-O′的纵向从下而上间隔排列，即11(X1)-11(Y1)-11(X2)-11(Y2)-11(X3)-11(Y3)。

阀芯2′的外周面23与下锥部21的过渡位置构成阀芯的节流部231，当阀芯2′在节流套体1′的环形套内上下滑动过程中，节流部231经过某个周向开口孔，能改变该开口孔的孔口大小，对流过该开口孔的流体量进行调节，而此时，位于阀芯2′的节流部231以上的周向开口孔被密闭；位于阀芯2′的节流部231以下的周向开口孔被打开。

阀芯2′向下移动，当下锥部21与阀体3的环锥形阻挡密封部33抵接后，关闭出口通道32；阀芯2′向上移动，当上锥部22与节流套体1′的阻挡密封部12抵接，可以起到限制作用。

在上两个实施例中，节流套体上设置的多个周向开口孔分设在与节流套体的中心轴对称的节流套体的两个纵向面上，即设置在轴的两边，但同样也可以将多个周向开口孔分设在与节流套体的中心轴对称的三个或多个纵向面上，图6A为具体实施例之三的节流套体结构的主视图和仰视图，在该实施例中，共有9个周向开口孔平分设置在与节流套体的中心轴对称的节流套体的三个纵向面上(即以轴α″-O″构成的面、以轴β″-O″构成的面和以γ″-O″构成的面)，当然也可在每个纵向面上设置不同数量的周向开口孔，在此不再赘述。

以上仅是为能更好的阐述本发明的技术方案所例举的具体实施方式，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，所有这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种电子膨胀阀结构，包括通过感知信号控制的驱动装置(4)、带有入口通道(31)和出口通道(32)的阀体(3)、固定在所述阀体(3)上的带有节流口的节流套体(1)、在驱动装置的带动下相对于所述节流套体(1)滑动来改变节流口的大小或开启和闭合节流口的阀芯(2)，其特征在于，所述节流口为所述节流套体(1)上设置的多个周向开口孔。

2.权利要求1所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述节流套体(1)上设置的多个周向开口孔中，至少有两个沿所述节流套体(1)的轴的纵向分布。

3.权利要求2所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述节流套体(1)上设置的多个周向开口孔中，至少有两个沿所述节流套体(1)的轴的周向分布。

4.如权利要求3所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述节流套体(1)上设置的多个周向开口孔，分设在与所述节流套体(1)的中心轴对称的节流套体(1)的两个纵向面上。

5.如权利要求4所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述分设在两个纵向面上的多个周向开口孔沿所述节流套体(1)的轴的纵向间隔排列。

6.如权利要求5所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述分设在两个纵向面上的多个周向开口孔至少有五个，至少在所述的一个纵向面上有三个开口孔。

7.如权利要求3所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述节流套体(1)上设置的多个周向开口孔，分设在与所述节流套体(1)的中心轴对称的节流套体(1)的三个或三个以上的纵向面上。

8.如权利要求1-7任一所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述节流套体(1)上设置的多个周向开口孔为多个直径相同的圆孔。

9.如权利要求1-7任一所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述节流套体(1)为陶瓷或非金属塑料材料制成。

10.如权利要求1-7任一所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，在所述节流套体(1)的节流口(11)与所述阀体(3)的入口通道(31)之间设置有过滤部件(9)。

11.如权利要求1-7任一所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述阀芯(2)上设置有下锥部(21)，所述阀体(3)上设置有阻挡部密封(33)，所述阀芯(2)的下锥部(21)与阀体(3)的阻挡部(33)相抵接以密闭阀体(3)的出口通道(32)。

12.如权利要求11所述的电子膨胀阀结构，其特征在于，所述阀芯(2)上设置有上锥部(22)，所述节流套体(1)上设置有阻挡密封部(12)，所述阀芯(2)的上锥部(22)与节流套体(1)的阻挡部(12)相抵接以限制所述阀芯(2)的移动。

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