CN102112825B - 带有整体头部的阀组件 - Google Patents

Abstract

一种阀组件(1)包括入口开口、分配器和包括至少两个出口开口的出口部件。所述分配器包括流体连接到所述入口开口的入口部件(5)，并且布置成将从入口开口接收的流体介质优选向热交换器(3)的至少两条平行流动路径分配。所述阀组件(1)进一步包括布置成可以相对于彼此移动的第一阀部件和第二阀部件，移动方式使得所述阀部件的相互位置确定从所述入口开口流向所述出口部件的每个出口开口的流体流。最后，所述阀组件(1)包括形成所述阀组件(1)整体的一部分的头部(2)。所述头部(2)布置成形成朝向热交换器(3)的结合部，所述热交换器包括至少两条流动路径，并且所述头部提供流体连接部，以使每个所述出口开口(7、9)流体连接到与该头部(2)相连的热交换器(3)的流动路径。

Description

带有整体头部的阀组件

技术领域

本发明涉及阀组件，例如用于制冷回路中的阀组件，所述制冷回路例如形成空调系统的一部分。更具体地说，本发明的阀组件适配地连接到或者集成到热交换器中。

背景技术

制冷系统，诸如空调系统，通常设置有制冷路径，制冷路径包括一个或多个压缩机、冷凝器、膨胀设备例如呈膨胀阀形式的膨胀设备、和蒸发器例如呈热交换器形式的蒸发器。因此，热交换器通常从膨胀设备接收处于液/气混合态的制冷剂。在这种情况下，热交换器是具有至少两条平行流动路径的那种热交换器，另外需要在邻近热交换器的制冷剂路径中提供分配器，以便在热交换器的平行流动路径之间分配制冷剂。这种分配器可以呈安装在热交换器上或形成热交换器整体一部分的头部的形式。

US7,143,605公开了一种平管蒸发器，包括入口集流管和与入口集流管隔开一定距离的出口集流管。分配器管定位在入口集流管中并且流体连接到共用分配器。多条平管定位成流体连接入口集流管和出口集流管。分配器管可以包括多个孔口，所述多个孔口每一个定位成沿着第一方向向入口集流管引导制冷剂。

US5,806,586公开了一种用于在板式蒸发器中分配两相制冷介质的设备。所述蒸发器具有位于入口侧的分配通道，所述分配通道接收来自膨胀阀的制冷介质质量流；和若干相互隔开的交换器通道，所述交换器通道从分配通道以基本上垂直的方向分叉开。为了保证在交换器通道之间均匀分配制冷介质质量流，多孔性主体布置在制冷介质入口和交换器通道分叉点之间的分配通道中。所述多孔性主体可以布置在外部节流插件中，所述插件经过所述分配通道至少一部分长度延伸，并且在其外壁上定位有导向交换器通道的额外节流开口。

US7,143,605和US5,806,586公开的分配器两者连接到膨胀设备，连接方式使得它们接收处于两相状态的制冷剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种阀组件，所述阀组件在热交换器的至少两条流动路径之间提供改善的制冷剂分配情况。

本发明进一步的目的是提供一种阀组件，其中所需部件数目减少。

本发明进一步的目的是提供一种阀组件，其中可以降低制造成本。

本发明更进一步的目的是提供一种阀组件，其中发生泄漏的风险较之类似现有阀组件减小。

根据本发明，以上目的和其他目的通过提供一种阀组件来实现，所述阀组件包括：

-适配成接收液态流体介质的的入口开口；

-包括流体连接到所述入口开口的入口部件的分配器，所述分配器布置成将从所述入口开口接收的流体介质分配到至少两条平行的流动路径；

-包括至少两个出口开口的出口部件，每个出口开口适配成输送至少部分气态的流体介质；

-布置成能相对于彼此移动的第一阀部件和第二阀部件，布置方式使得所述阀部件的相互位置确定从每个入口开口流向所述出口部件的所述出口开口的流体流；

-形成所述阀组件整体的一部分的头部，所述头部布置成形成朝向热交换器的结合部，所述热交换器包括至少两条流动路径，并且所述头部提供流体连接部，以使每个所述出口开口流体连接到与该头部相连的热交换器的流动路径。

所述入口开口适配成接收流体介质。因此，所述入口开口优选流体连接到流体介质源。

本发明的阀组件在所述入口开口和至少两个出口开口之间限定流动路径。液态流体介质在所述入口开口接收，而至少部分气态的流体介质在所述出口开口输送。在当前语境中，术语“液态”应该理解为指的是经由所述入口开口进入所述阀组件的流体介质基本上处于液态。类似地，在当前语境中，术语“至少部分气态”应该理解成指的是经由所述出口开口离开所述阀组件的流体介质完全处于气态，或者所述流体介质包括气态介质和液态介质的混合物，即离开所述阀组件的一部分体积的流体介质处于气相，而一部分流体介质处于液相。相应地，进入所述阀组件的至少一部分流体介质在经过所述阀组件时，发生从液相到气相的相变。

所述入口开口和所述出口开口可以优选流体连接到一个或多个其他部件，诸如制冷系统的其他部件，连接方式优选使得所述阀组件直接连接到热交换器或者形成热交换器的一部分。所述阀组件可以具有优势地形成流动系统诸如流动回路的一部分。在这种情况下，流体介质可以具有优势地为适当的制冷剂，诸如从以下选择的一种制冷剂：HFC、HCFC、CFC或者HC。另一种适当的制冷剂是CO₂。

所述阀组件包括分配器，所述分配器布置成将从所述入口开口接收的流体介质分配到至少两条平行的流动路径。所述流动路径在一定意义上平行，即流体可以沿着所述流动路径以平行方式流动，即它们布置成流体平行。所述分配器保证了从入口开口接收的流体介质以预定和期望的方式在所述出口开口之间分配。

所述阀组件进一步包括第一阀部件和第二阀部件。所述阀部件布置成可以相对于彼此移动。这种情况可以通过将所述第一和/或第二阀部件以允许它/它们相对于所述阀组件的剩余部件移动的方式安装来实现。因此，第一阀部件可以移动，同时第二阀部件以固定方式安装。作为替代，第二阀部件可以移动，同时第一阀部件以固定方式安装。最后，两个阀部件都移动地安装。在上述全部情形下，第一阀部件和第二阀部件之间的相对运动是可行的，由此限定了第一阀部件和第二阀部件的相互位置。这种相互位置确定了从所述入口开口流向每一个所述出口开口的流体流。因此，通过调节所述阀部件的相互位置，可以实现期望的流体流。这将在以下进一步详述。

所述阀组件进一步包括头部，该头部布置成形成朝向热交换器的结合部，所述热交换器包括至少两条流动路径。因此，流体介质可以经由所述头部输送到这种热交换器的流动路径。所述头部提供流体连接部，以使每个所述出口开口流体连接到与该头部相连的热交换器的流动路径。在所述出口开口和所述热交换器的所述流动路径之间可以存在一对一的对应关系，即给定的出口开口可以将流体介质输送到一条流动路径，并且每条流动路径可以仅从一个出口开口接收流体介质。作为替代，给定出口开口可以布置成向两条或更多条流动路径输送流体介质，和/或给定流动路径可以而从两个或更多个出口开口接收流体介质。这种设置将在以下进一步详述。

所述头部形成所述阀组件整体的一部分。这应该理解为指的是所述头部，除了头部的正常功能之外，还在阀组件的操作中发挥作用。因此，不可能从所述阀组件拆掉所述头部而不对所述阀组件的操作造成严重影响，影响可能严重到如果拆掉所述头部则所述阀组件变得无法操作的地步。

优势是所述头部形成所述阀组件整体的一部分，因为免于要求单独的分配器和分配器管。由此，部件数目减少，从而降低了制造成本。此外，更容易设计阀组件，以便实现在热交换器的流动路径之间进行期望的流体介质分配，例如均匀分配。由此可以提高所述热交换器的效率，并且可以采用更为优化的方式利用流体介质的热交换能力。在这种情况下，所述阀组件布置在制冷系统中，操作所述制冷系统所涉及的成本降低，并且所述系统可以采用更为环境友好的方式进行操作。

所述头部可以形成所述分配器的一部分。根据该实施方式，所述头部构造并定位成使得其在将来自所述入口开口的流体介质在至少两条平行流动路径之间分配的过程中发挥作用。为此，所述头部可以设置有多个开口，所述开口布置成向所述至少两条平行流动路径引导流体介质。

作为替代或者另外，所述头部可以形成所述第一阀部件或者所述第二阀部件的一部分。根据这种实施方式，所述头部采用这样的方式布置，即所述头部和其中一个阀部件之间可以发生相对移动。因此，在所述头部形成所述第一阀部件的一部分的情况下，所述头部和所述第二阀部件之间可以发生相对运动。类似地，在所述头部形成所述第二阀部件的一部分的情况下，所述头部和所述第一阀部件之间可以发生相对运动。如上所述，所述头部可以相对于所述阀组件的剩余部件移动和/或另一个阀部件可以相对于所述阀组件的所述剩余部件移动。根据这种实施方式，由于所述头部形成其中一个阀部件的一部分，所以所述头部布置在所述流体介质发生膨胀的位置。这种布置的优势在于，在流体介质膨胀之前或者之中，发生通过所述头部向所述热交换器输送流体介质。这使得控制流体介质在热交换器的至少两条流动路径之间的分配更为容易，例如实现均匀分配，例如针对输送到热交换器的每条流动路径的液体流体介质和气体流体介质的混合物来说。此外，使得所述阀组件适合用在微通道型的流动系统中。

所述阀组件可以进一步包括连接到所述头部的热交换器。根据这种实施方式，热交换器紧邻所述头部布置。所述热交换器可以与所述头部集成。作为替代，所述热交换器可以连接到所述头部。

所述第一阀部件可以包括多个开口而所述第二阀部件可以包括至少一个开口，并且从所述入口开口流向每个出口开口的流体流可以由所述第一阀部件的开口和所述第二阀部件的开口的相互位置来确定。所述开口的所述相互位置例如可以确定是否允许流体介质经过所述第一阀部件的给定开口和第二阀部件的给定开口和/或允许多大程度地通过。

所述开口的所述相互位置可以确定所述阀组件的开度。根据这种实施方式，所述阀组件的开口程度以及允许经过所述阀组件的流体介质量，可以通过调节所述第一阀部件和所述第二阀部件的相互位置，由此调节所述开口的相互位置来调节。

所述第一阀部件的所述开口和所述第二阀部件的所述开口可以布置成使得所述第一阀部件的开口和所述第二阀部件的开口可以布置成根据所述第一阀部件和所述第二阀部件的相互运动而至少部分重叠。所述开口可以各自流体连接到其中一个出口开口，并且所述阀部件的相互位置可以限定所述阀组件向所述出口开口打开的程度。

在所述第一阀部件和所述第二阀部件之间发生相互运动时，形成在这两个阀部件中的开口的相互位置发生改变。因此，所述第一阀部件的给定开口和所述第二阀部件的给定开口之间的重叠部由所述第一阀部件和所述第二阀部件的相互位置来确定。重叠部越大，则预期由这两个开口限定的合成开口越大。所述合成开口可以具有优势地限定所述阀组件向相应的出口开口打开的程度。根据这种实施方式，所述第一阀部件的开口数量可以具有优势地等于所述第二阀部件的开口数量，并且所述开口优选定位成限定所述第一和第二阀部件中成对的对应开口。每一对开口之间的重叠程度优选基本上相同。

所述阀组件的开口程度和所述第一阀部件与第二阀部件的相互位置之间的对应关系可以替代地或者另外地由所述第一阀部件的几何结构和/或所述第二阀部件的几何结构来限定。这种几何结构可以是或者包括在所述第一和第二阀部件中限定的开口的尺寸和形状、在所述第一和/或第二阀部件上形成的阀元件/阀座的尺寸和/或形状、和/或任何其他适当的几何结构。

作为替代，所述开口的相互位置可以确定所述出口开口之间的流体流的分配情况。根据这种实施方式，所述第二阀部件可以具有优势地仅包括一个开口。当所述第一阀部件和所述第二阀部件发生相对运动时，所述第二阀部件的开口则交替地在其与所述第一阀部件的开口重叠的位置之间移动。当所述第二阀部件的开口与所述第一阀部件的开口重叠定位时，流体介质输送到与该开口对应的流动路径，但是不输送到与所述第一阀部件的其他开口对应的流动路径。由此，通过控制所述第二阀部件的开口与第一阀部件的每个开口重叠布置的时间，可以控制输送到每条流动路径的流体介质量。由此，可以控制流体介质在流动路径之间的分配。

至少一些所述开口可以是微通道。

所述第一阀部件和所述第二阀部件可以适配成发生基本上线性相对运动。根据这种实施方式，所述阀部件可以相对于彼此滑动布置，例如一个阀部件是管，而另一个阀部件滑动地布置在其内侧。

作为替代，所述第一阀部件和所述第二阀部件可以适配成发生基本上相对旋转运动。根据这种实施方式，所述阀部件可以具有优势地成两个盘件形式，这两个盘件布置地可以发生相互旋转运动。作为替代，一个阀部件可以是管，而另一个阀部件布置在其内侧，布置方式使得可以发生围绕共用纵轴线的相互旋转运动。

所述阀组件可以进一步包括促动器，所述促动器适配成导致所述第一阀部件和所述第二阀部件发生相对运动。所述促动器例如可以是包括节温阀的那种促动器。作为替代，所述阀部件的相对运动可以由步进式马达、电磁线圈或者任何其他适当装置来驱动。

所述头部可以包括一个或多个分隔部件，所述分隔部件限定所述头部的至少两个部分，每个所述部分流体连接在所述分配器和朝向所述热交换器的所述结合部之间。根据这种实施方式，流体介质首先在所述头部的所述部分之间分配。从每个所述部分，流体介质进一步向所述出口开口以及所述热交换器的平行流动路径分配。

在所述热交换器和头部布置成所述热交换器的平行流动路径的入口沿着由重力限定的方向分布时，通常是这种情况。在这种情况下，当处于液/气混合态的流体介质供应到所述热交换器时，从布置在最低位置的流动路径较之布置在最高位置的流动路径接收远远更多的液体介质的角度来说，液体介质和气体介质在流动路径之间的分配非常不均匀。这样导致了没有良好地利用热交换器的热交换能力。

具有优势的是将所述头部分成至少两个部分，因为由此可以允许向每个部分引导具有更为合适并均匀的液体介质和气体介质混合物的流体介质。当流体介质随后进一步向热交换器的流动路径分配时，液体介质和气体介质在流动路径之间的分配更为均匀，并且由此可以实现对热交换器的热交换能力的利用率的改善。

每个所述部分可以流体连接到至少一个微通道。具有优势的是经由所述部分向所述微通道分配流体介质，因为由此降低了所述微通道和所述头部之间关于对准精度的要求。这样降低了所述系统的制造成本。

作为替代或者另外，每个所述部分可以连接到至少两个出口开口。根据这种实施方式，所述流体介质首先分配到所述至少两个部分。随后，所述流体介质从每个所述部分分配到至少两个出口开口。由此，所述流体介质分两个步骤分配到所述出口开口。针对实现更为均匀地分配来说，这样进一步改善了流体介质在所述流动路径之间的分配。

附图说明

现在参照附图进一步详述本发明，在附图中：

图1是根据本发明实施方式的阀组件的透视分解图；

图2是图1所示阀组件的侧视图；

图3是图1和2所示阀组件的俯视图；

图4是图2所示阀组件的细节；

图5是图2所示阀组件沿着线A-A的横截面图；

图6是图1-5所示阀组件的头部的透视图；

图7和图8是图6所示头部的侧视图；

图9是图8所示头部沿着线A-A的横截面图；

图10是图9所示头部的细节；和

图11是图9所示头部沿着线B-B的横截面图。

具体实施方式

图1是根据本发明实施方式的阀组件1的透视分解图。阀组件1包括连接到热交换器3的头部2。热交换器3是那种包括多条平行流动路径(未示出)的热交换器，而头部2布置成向所述流动路径输送流体介质。阀组件1进一步包括适配成插入头部2中的分配器部件4。但是，为了清楚地显示，分配器部件4显示在头部2上方的位置。

分配器部件4包括适配成接收处于基本上液态的流体介质的入口部分5。分配器部件4进一步包括设置有4个开口7的细长部分6，每个开口适配成输送流体介质，输送方式在以下进一步详述。

分配器部件4适配成以移动方式插入头部2中。因此，分配器部件4可以围绕纵轴线8转动和/或可以沿着纵轴线8线性移动。由此，开口7相对于头部2的位置发生偏移。这种情形将在以下进一步详述。

图2是图1所示阀组件1的侧视图，而图3是从图1所示阀组件1上方观察的视图。

图4示出了图1-3所示阀组件的细节，更具体地说，由图2中的圆圈A所示的细节。因此，图4清楚地显示出其中一个开口7形成在细长部分6中。

图5是图1-3所示阀组件沿着图2中的线A-A的截面图，即在其中一个开口7处的截面。分配器部件4适当地布置在头部2内侧。因此，图5示出了头部2内侧的分配器部件4，其中一个开口7形成在分配器部件4中，以及开口9形成在头部2中。开口7、9布置成相对于彼此轻微位移。由此，开口7、9之间的重叠部比每个开口7、9的面积小。

在操作中，处于液态的流体介质经由内部通道10供应到分配器部件4。然后流体介质分别经由开口7和9分配到头部2的一部分(未示出)。从该部分，流体介质进一步向热交换器的流动通道分配，分配方式在以下进一步详述。由此，分配器部件4和头部2相结合地限定分配器。分配器部件4和头部2的相对位置确定了开口7和9的相对位置，由此确定了开口7和9之间的重叠程度。相应地，分配器部件4和头部2的相对位置确定了允许流体介质从内部通道10通向所述部分的通道尺寸。

由开口7和9之间的重叠部限定的通道进一步用作膨胀阀。相应地，当流体介质以液体形式经过开口7、9时，至少一部分流体介质发生相变，并且离开头部2并进入所述部分的流体介质因此处于液/气混合态或者完全气态。因此，分配器部件4和头部2用作可以相对于彼此移动的阀部件。如上所述，分配器部件4和头部2的相对位置限定了开口7、9之间的重叠程度，并由此限定了由分配器部件4和头部2形成的膨胀阀的开口程度。

图6是图1-3所示阀组件的头部2的透视图，分配器部件4布置在其内部。仅能看到分配器部件4的入口部分5。

图7和8是图6所示头部2的侧视图，从两个不同的角度观察。

图9是沿着图8中的线A-A截取的图6-8所示头部2的横截面图。可以看到开口7、9基本上布置在对应位置。在图9中，可以进一步看到头部2设置有3个分隔部件11，这些分隔部件限定头部2的4个部分12。分隔部件11具有环形形状，允许分配器部件4经过每个分隔部件11中部的开口。分隔部件11可以采用密封方式布置在头部2中，在这种情况下，不允许流体经过部分12之间。作为替代，分隔部件11和头部2之间的结合部可以不完全流体致密，由此一定程度地允许流体经过相邻的部分12之间。但是，由于分隔部件11任一侧的压力必须预期基本上相等，所以仅受限量的流体通常经过相邻的部分12。

每一对开口7、9将内部通道10与其中一个部分12互联。每个部分12进一步连接到热交换器(未示出)的一条或多条流动通道。因此，被引导到给定部分12的流体将流入连接到该特定部分12的热交换器的流动通道中。

包括图9所示头部2的阀组件优选以下述方式操作。处于液态的流体介质经由分配器部件4的入口部分5供应到阀组件，由此进入内部通道10。然后流体介质被经由开口7、9分配到部分12。在这一过程中，流体介质如上所述那样膨胀，即处于液/气混合态的流体介质进入每一个部分12。由此，实现了进入每个部分12的液/气混合物基本上相等。因此，在流体介质随后进一步向热交换器的流动通道分配时，液/气流体介质在流动通道之间的分配基本上均匀。由此，可以以最大可能的程度利用热交换器的热交换能力。

图10是图9所示头部2中如图9所示的圆圈A指示的细节。在图10中，可以清楚地看到成对的开口7、9布置在相应位置，由此在内部通道10和对应部分12之间形成通道。还可以看到，开口7、9布置地与分隔部件11隔开一定距离，优选在两个相邻分隔部件11之间的基本上中途。由此，实现了进入给定部分12的流体介质在连接到所述部分12的热交换器的流动通道之间基本上均匀分布。

图11是图9所示头部2沿着线B-B的横截面图。图11示出了一个分隔部件11如何布置在头部2中。

Claims (13)

1.一种阀组件，包括：

-适配成接收液态流体介质的入口开口；

-包括流体连接到所述入口开口的入口部件的分配器，所述分配器布置成将从所述入口开口接收的流体介质分配到至少两条平行的流动路径；

-包括至少两个出口开口的出口部件，每个出口开口适配成输送至少部分气态的流体介质；

-布置成能相对于彼此移动的第一阀部件和第二阀部件，布置方式使得所述阀部件的相互位置确定从入口开口流向所述出口部件的每个所述出口开口的流体流；

-形成所述阀组件整体的一部分的头部，所述头部布置成形成朝向热交换器的结合部，所述热交换器包括至少两条流动路径，并且所述头部提供流体连接部，以使每个所述出口开口流体连接到与该头部相连的热交换器的流动路径，

所述头部包括一个或多个分隔部件，所述分隔部件限定所述头部的至少两个部分，每个所述部分流体连接在所述分配器和朝向所述热交换器的所述结合部之间。

2.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述头部形成所述分配器的一部分。

3.如权利要求1或2所述的阀组件，其特征在于，所述头部形成所述第一阀部件或第二阀部件的一部分。

4.如权利要求1或2所述的阀组件，进一步包括：连接到所述头部的热交换器。

5.如权利要求1或2所述的阀组件，进一步包括：所述第一阀部件包括多个开口而所述第二阀部件包括至少一个开口，并且从所述入口开口流向每个出口开口的流体流由所述第一阀部件的开口和所述第二阀部件的开口的相互位置来确定。

6.如权利要求5所述的阀组件，其特征在于，所述开口的所述相互位置确定所述阀组件的开度。

7.如权利要求5所述的阀组件，其特征在于，所述开口的所述相互位置确定所述出口开口之间的流体流的分配情况。

8.如权利要求5所述的阀组件，其特征在于，至少一些所述开口是微通道。

9.如权利要求1或2所述的阀组件，其特征在于，所述第一阀部件和所述第二阀部件适配成发生基本上线性相对运动。

10.如权利要求1或2所述的阀组件，其特征在于，所述第一阀部件和所述第二阀部件适配成发生基本上相对旋转运动。

11.如权利要求1或2所述的阀组件，进一步包括：促动器，所述促动器适配成导致所述第一阀部件和所述第二阀部件发生相对运动。

12.如权利要求1或2所述的阀组件，其特征在于，每个所述部分流体连接到至少一个微通道。

13.如权利要求1或2所述的阀组件，其特征在于，每个所述部分连接到至少两个出口开口。

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