CN102853126A - 一种流量调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流量调节阀，包括阀座(1)和阀杆(2)，所述阀座(1)在其阀腔的内部设有阀口(121)，所述阀杆(2)开启或关闭所述阀口(121)；所述阀杆(2)呈管状，并其下端部为圆柱体；所述阀座(1)在所述阀口(121)的周向位置开设有密封台阶面(123)，所述阀杆(2)的下端面与所述密封台阶面(123)接触密封或脱离接触。进一步地，所述阀口(121)沿轴向向上凸出有套筒伸出部(122)，所述密封台阶面(123)设于所述套筒伸出部(122)的内部。该流量调节阀的结构设计一方面能够平衡其阀杆(2)在轴向上受到的制冷剂压力，另一方面能够提高其阀杆(2)的使用寿命和密封性能。

Description

一种流量调节阀
技术领域
本发明涉及流体控制部件技术领域，特别涉及一种流量调节阀。
背景技术
流量调节阀是组成制冷系统的重要部件，是制冷系统四个基本部件中除去蒸发器、压缩机和冷凝器之外的另一基本部件。流量调节阀的工作过程一般为：随着线圈装置的通电或断电，阀针调节阀口的开度，从而调节制冷剂的流量。
在现有技术中，专利号为US6568656B1的美国专利公开了一种流量调节阀，具体请参考图1和图2，图1为现有技术中一种流量调节阀的结构示意图，图2为图1中流量调节阀在阀口位置制冷剂的压力分布示意图。
如图1所示，该现有技术中的流量调节阀包括阀座1′和阀杆2′，阀座1′在其阀腔的内部设有阀口1′1，阀杆2′沿轴向上下运动，从而调节所述阀口1′1的流量。如图1所示，阀杆2′为分体结构，包括圆锥管段2′1、圆柱管段2′2及设于二者之间的密封片2′3，随着阀杆2′上下运动，密封片2′3开启或关闭所述阀口1′1；此外，阀杆2′上还开设有平衡流道2′4，用以连通阀杆2′的上端和下端，从而平衡制冷剂的压力对阀杆2′造成的影响。然而，该流量调节阀存在有以下缺陷：
第一，如图2所示，由于阀杆2′在其下端部设有圆锥管段2′1，因而在阀口1′1位置，制冷剂的压力大体存在有三个压力等级，分别为压力最大的A压力等级(横向示意线最密位置)，压力居中的B压力等级(横向示意线较密位置)，压力最小的C压力等级(横向示意线最疏位置)，因而该圆锥管段2′1的不同位置分别受到上述三种不同的压力；如图2所示，平衡流道2′4的下端开口伸入到A压力等级所在区域，因而阀杆2′的上端承受的压力均为A压力等级；由此可知，在阀杆2′上端和下端受力面积相同的前提下，阀杆2′的上端受到的作用力和下端(亦即圆锥管段2′1)受到的作用力并不相等，亦即阀杆2′所承受到的制冷剂的压力并不平衡，进而影响了阀杆2′轴向运动的稳定性；
第二，如图1所示，在密封片2′3关闭阀口1′1的过程中，密封片2′3会与阀口1′1发生撞击，该撞击的作用力较大，多次开关运行后，密封片2′3易变形，易泄漏，并且寿命短；
第三，如图1所示，阀杆2′为分体结构，包括圆锥管段2′1、密封片2′3和圆柱管段2′2，三者采用螺纹连接或其他的连接方式，运输时的颠簸振动或工作时压缩机的振动会使得阀杆2′具有松动脱开的危险。
此外，需要说明的是，在现有技术中，专利号为200580023202.7的中国专利所公开的流量调节阀，也存在有上述三个缺陷，具体可参见该专利的全文，在此不再赘述。
有鉴于此，如何对现有技术中的流量调节阀作出改进，从而一方面能够平衡阀杆在轴向上受到的制冷剂压力，另一方面能够提高阀杆的使用寿命和密封性能，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种流量调节阀，该流量调节阀的结构设计一方面能够平衡其阀杆在轴向上受到的制冷剂压力，另一方面能够提高其阀杆的使用寿命和密封性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种流量调节阀，包括阀座和阀杆，所述阀座在其阀腔的内部设有阀口，所述阀杆开启或关闭所述阀口；所述阀杆呈管状；所述阀座在所述阀口的周向位置开设有密封台阶面，所述阀杆的下端面与所述密封台阶面接触密封或脱离接触。
优选地，所述阀口沿轴向向上凸出有套筒伸出部，所述密封台阶面设于所述套筒伸出部的内部，所述阀杆的下端部伸入所述套筒伸出部的内部或由其伸出。
优选地，所述阀杆的圆周侧壁与所述阀杆的下端面之间进一步开设倒角面，所述密封台阶面为与所述倒角面配合的倾斜面。
优选地，所述套筒伸出部的圆周侧壁上开设有调节流量大小的开口槽。
优选地，所述阀杆的任意垂直其轴线的横截面的外径均相等，所述阀座设有导向部，所述阀杆穿过所述导向部伸入所述阀座的内腔中。
优选地，所述阀座在所述导向部的上方设有环形槽，所述环形槽内设有套装于所述阀杆外部的密封件。
优选地，所述阀座为分体结构，包括上阀座和下阀座，所述阀口和所述套筒伸出部均开设于所述下阀座上，并所述套筒伸出部伸入所述上阀座的腔体中。
优选地，所述阀杆为一体化构件。
优选地，所述阀杆的管状内腔沿轴向贯穿所述阀杆，以便形成平衡所述阀杆上端和下端受力的平衡流道。
优选地，所述管状内腔中进一步设有过滤网。
在现有技术的基础上，本发明所提供的流量调节阀的阀杆的呈管状，并其下端部为圆柱体；所述阀座在所述阀口的周向位置开设有密封台阶面，所述阀杆的下端面与所述密封台阶面接触密封或脱离接触。由于阀杆的下端部为圆柱体，而不是圆锥体，因而阀杆下端的所承受的制冷剂压力一致；同时，由于阀杆呈管状，沿轴向贯通，因而阀杆上端所承受的制冷剂压力等于下端所承受的制冷剂压力，在阀杆上端和下端受力面积相等的前提下，阀杆在轴向上承受的制冷剂压力得到了平衡。
此外，与现有技术不同，在本发明中，是阀杆的下端面与阀口周向的密封台阶面密封，阀杆的下端面由于刚性强，不易发生变形，因而密封性能和使用寿命都得以显著提高。
综上所述，本发明所提供的流量调节阀一方面能够平衡其阀杆在轴向上受到的制冷剂压力，另一方面能够提高其阀杆的使用寿命和密封性能。
附图说明
图1为现有技术中一种流量调节阀的结构示意图；
图2为图1中流量调节阀在阀口位置制冷剂的压力分布示意图；
图3为本发明一种实施例中流量调节阀的结构示意图；
图4为图3中流量调节阀的阀杆的结构示意图；
图5为与图4中的阀杆配合的下阀座的结构示意图；
图6为图5中的下阀座作出进一步改进后的结构示意图；
图7为图6中的下阀座的剖视图；
图8-1为本发明另一种实施例中阀杆的结构示意图；
图8-2为与图8-1中的阀杆配合的下阀座的结构示意图；
图8-3为图8-1中阀杆的剖视图；
图8-4为本发明又一种实施例中阀杆与下阀座的配合结构示意图；
图9-1为图3中流量调节阀的阀座、套筒和接管的装配示意图；
图9-2为图9-1中各部件的分解示意图；
图9-3为在图9-1中阀座、套筒和接管作了进一步改进后的装配示意图；
图9-4为在图9-1中阀座、套筒和接管作了另一种改进后的装配示意图。
其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1′阀座；1′1阀口；2′阀杆；2′1圆锥管段；2′2圆柱管段；2′3密封片；2′4平衡流道。
图3至图9-4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1阀座；11上阀座；111导向部；112环形槽；113密封件；12下阀座；121阀口；122套筒伸出部；123密封台阶面；124基座；
2阀杆；21过滤网；22台阶面；23卡圈；
3开口槽；41第一接管；42第二接管；43接口；
5电机；51输出轴；52电机壳；
61丝杆；62齿轮座；套筒63。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种流量调节阀，该流量调节阀的结构设计一方面能够平衡其阀杆在轴向上受到的制冷剂压力，另一方面能够提高其阀杆的使用寿命和密封性能。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图3和图4，图3为本发明一种实施例中流量调节阀的结构示意图；图4为图3中流量调节阀的阀杆的结构示意图。
在本发明中，所提供的流量调节阀用于调节制冷剂的流量，如图3所示，流量调节阀包括电机壳52，电机壳52内设有电机5，电机5的输出轴51通过齿轮系统与丝杆61传动连接，因而丝杆61随着输出轴51发生转动；如图3所示，齿轮系统支撑于齿轮座62上，齿轮座的外部设有套筒63，并丝杆611穿过齿轮座62连接有阀杆2，随着丝杆61的转动，阀杆2沿轴向上下运动，从而实现制冷剂流量调节的目的。
如图3所示，阀座1在其阀腔中设有阀口121，阀杆2开启或关闭阀口121；在此基础上，如图3和图4所示，阀杆2呈管状，并其下端部为圆柱体；阀座2在阀口121的周向位置开设有密封台阶面123，阀杆2的下端面与密封台阶面123接触密封或脱离接触。
由于阀杆2的下端部为圆柱体，而不是圆锥体，因而阀杆2下端的所承受的制冷剂压力一致；同时，由于阀杆2呈管状，沿轴向贯通，因而阀杆2上端所承受的制冷剂压力等于其下端所承受的制冷剂压力，在阀杆2上端和下端受力面积相等的前提下，阀杆2在轴向上承受的制冷剂压力得到了平衡。
此外，与现有技术不同，在本发明中，是阀杆2的下端面与阀口121周向的密封台阶面123密封，阀杆2的下端面由于刚性强，不易发生变形，因而密封性能和使用寿命都得以显著提高。
综上所述，本发明所提供的流量调节阀一方面能够平衡其阀杆2在轴向上受到的制冷剂压力，另一方面能够提高其阀杆2的使用寿命和密封性能。
请参考图5、图6和图7所示，图5为与图4中的阀杆配合的下阀座的结构示意图；图6为图5中的下阀座作出进一步改进后的结构示意图；图7为图6中的下阀座的剖视图。
在上述技术方案的基础上，可以作出进一步改进。如图5至图7所示，阀口121沿轴向向上凸出有套筒伸出部122，密封台阶面123设于套筒伸出部122的内部，阀杆2的下端部伸入套筒伸出部122的内部或由其伸出，以便阀杆2的下端面与密封台阶面123接触密封或脱离接触。该套筒伸出部122可以对阀杆2的运动提供导向，从而避免阀杆2发生晃动，进而提高了沿轴向运动的稳定性和可靠性。
此外，如图7所示，套筒伸出部122的内部的密封台阶面123为倾斜面，因而为与此相适应，阀杆2的下端面与圆周侧壁之间可以设有与该倾斜面配合的倒角面。该种结构设计进一步提高了密封的可靠性。
同时，如图5至图7所示，套筒伸出部122的圆周侧壁上开设有与流量曲线对应的开口槽3。开口槽3的形状与所需要的流量曲线对应，比如可以为V型槽、Y型槽或者其他形状，制冷系统需要什么形状的流量曲线，便可在套筒伸出部122的圆周侧壁上开设与之对应的开口槽3。工作时，随着阀杆2与套筒伸出部122相互脱离，开口槽3开始与阀口121小流量连通，并随着阀杆2与套筒伸出部122进一步脱离，开口槽3的流通面积逐渐增大，制冷剂的流量逐渐增大，直至开口槽3全部开启，从而与阀口121实现最大流量的连通。由此可知，本发明所提供的流量调节阀能够获得所需要的流量曲线。
请参考图9-1至图9-4，图9-1为图3中流量调节阀的阀座、套筒和接管的装配示意图；图9-2为图9-1中各部件的分解示意图；图9-3为在图9-1中阀座、套筒和接管作了进一步改进后的装配示意图；图9-4为在图9-1中阀座、套筒和接管作了另一种改进后的装配示意图。
在上述技术方案中，可以作出进一步改进。比如，如图9-1和图9-2所示，阀座1为分体结构，包括上阀座11和下阀座12，阀口121和套筒伸出部122均开设于下阀座12上，并套筒伸出部122伸入上阀座11的腔体中。加工时，先在下阀座12上加工出阀口121和套筒伸出部122，然后再加工上阀座11，最后将加工好的下阀座12和上阀座11组装。由此可知，阀座1分体的结构设计，非常方便地实现了套筒伸出部122的加工，简化了加工工艺。
此外，如图9-1至图9-2所示，所述流量调节阀还包括第一接管41和第二接管42，第一接管41连接于上阀座11上，第二接管42连接于下阀座12上。如图9-1所示，第一接管41和第二接管42平行设置，并分别位于阀座1的两侧；如图9-2所示，第一接管41和第二接管42平行设置，并均位于阀座1的同一侧；如图9-3所示，第一接管41和第二接管42异面设置，并大体成90°夹角，当然，也并不限于90°夹角。由此可知，上述结构设计可以根据制冷系统不同的应用环境，设置第一接管41和第二接管42的位置，因而具有极强的适应性。
具体地，如图9-2所示，下阀座12包括基座124，套筒伸出部122设于基座124的上端，并基座124的下端面封闭；基座124的周向侧壁设有接口43，第二接管42可以连接于接口43上。该接口43可以根据需要设置在基座124周向侧壁的任意位置，从而实现图9-1、图9-3和图9-4中的结构设计。
此外，在上述技术方案中，可以作出进一步改进。如图3和图4所示，阀杆2的任意垂直其轴线的横截面的外径均相等，亦即阀杆2的上部和下部的外形尺寸一致；并且，如图3所示，阀座1设有导向部111，阀杆2穿过导向部111伸入阀座1的内腔中；具体地，如图3所示，上阀座11设有导向部111，阀杆2穿过导向部111伸入上阀座11的内腔中。
在专利号为200580023202.7的中国专利所公开的流量调节阀中，如其附图2所示，阀单元40为下大上小结构，亦即下部外径大，上部外径小，因而装配非常复杂，装配成本高；而在本发明中，阀杆2的任意垂直其轴线的横截面的外径均相等，并通过上阀座11的导向部111伸入阀腔中，因而装配工艺比较简单，装配较为方便。
再者，在上述技术方案中，还可以作出进一步改进。如图3所示，阀座1在导向部111的上方设有环形槽112，具体地，上阀座11在导向部111的上方设有环形槽112，环形槽112内设有套装于阀杆2外部的密封件113。
在专利号为200580023202.7的中国专利所公开的流量调节阀中，如其附图2所示，密封圈102设于阀单元40上，具体地，设于阀单元周向侧壁的环形槽上；由于阀单元40需要沿轴向滑动，此时，为了维持密封圈102的密封性能，外螺纹导柄46需要具有较大的轴向长度，因而导致了阀体的轴向尺寸较大。
而在本发明中，如图3所示，上阀座11在导向部111的上方设有环形槽112，环形槽112内设有套装于阀杆2外部的密封件113，亦即密封件113设于上阀座11上，而不是设于阀杆2上，此时为了保持密封件113的密封性能，对于导向部111的轴向长度没有要求，导向部111的轴向长度可以较小，进而减少了阀体的轴向尺寸。
再者，如图3和图4所示，由于本发明由于避免了采用现有技术中密封片的结构设计，因而阀杆2沿轴向可以采用一体化结构，在运输时颠簸振动或工作时压缩机的振动的情况下，不会存在脱开的风险。
具体地，还可以提供另一种结构形式的阀杆，具体请参考图8-1、图8-2和图8-3，图8-1为本发明另一种实施例中阀杆的结构示意图；图8-2为与图8-1中的阀杆配合的下阀座的结构示意图；图8-3为图8-1中阀杆的剖视图。
如图8-1所示，阀杆2的下端部的圆周侧壁上开设有开口槽3；在此基础上，如图9-2所示，阀杆2的下端部设有位置高于开口槽3的台阶面22，并且进一步地，该台阶面22可以设于阀杆2下端部的内部；在此基础上，请同时参考图9-1至图9-3，套筒伸出部122可以进一步伸入阀杆2的下端部的内部或由其伸出，以便套筒伸出部122的上端面与台阶面22接触密封或脱离接触。该种结构设计的技术效果与开口槽3设于套筒伸出部122上的结构设计(图4和图5所示)相同，在此不再赘述。
此外，在该种结构设计中，是套筒伸出部122的上端面与台阶面22密封，台阶面22由于刚性强，不易发生变形，因而相对于现有技术中的密封片的结构设计，密封性能和使用寿命都得以显著提高。
具体地，如图8-3所示，阀杆2的管状内腔沿轴向贯穿阀杆，以便形成平衡阀杆2上端和下端受力的平衡流道，使得阀杆2上端和下端所承受的制冷剂的压力相同。
进一步地，如图8-3所示，所述管状内腔中进一步设有过滤网21，该过滤网21进一步可以通过卡圈23固定在阀杆2的管状内腔中。该过滤网21可以对制冷剂起到过滤作用，从而防止制冷剂中的杂质进入丝杆61与螺母之间，对丝杆61的运动造成影响。
此外，台阶面22还可以设于阀杆2的下端部的外部上，具体请参考图8-4，图8-4为本发明又一种实施例中阀杆与下阀座的配合结构示意图。
如图8-4所示，阀杆2的下端部设有开口槽3，并阀杆2的下端部的外部设有台阶面22，阀杆2的下端部伸入套筒伸出部122或由其伸出，从而以便台阶面22与套筒伸出部122的上端面接触密封或脱离接触。显然，该种技术方案也能解决技术问题，实现发明目的。并且，该种结构设计也能够较为方便地形成台阶面22，并且成本较低。
以上对本发明所提供的一种流量调节阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种流量调节阀，包括阀座(1)和阀杆(2)，所述阀座(1)在其阀腔的内部设有阀口(121)，所述阀杆(2)开启或关闭所述阀口(121)；其特征在于，所述阀杆(2)呈管状；所述阀座(1)在所述阀口(121)的周向位置开设有密封台阶面(123)，所述阀杆(2)的下端面与所述密封台阶面(123)接触密封或脱离接触。
2.如权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀口(121)沿轴向向上凸出有套筒伸出部(122)，所述密封台阶面(123)设于所述套筒伸出部(122)的内部，所述阀杆(2)的下端部伸入所述套筒伸出部(122)的内部或由其伸出。
3.如权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆(2)的圆周侧壁与所述阀杆(2)的下端面之间进一步开设倒角面，所述密封台阶面(123)为与所述倒角面配合的倾斜面。
4.如权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，所述套筒伸出部(122)的圆周侧壁上开设有调节流量大小的开口槽(3)。
5.如权利要求2至4所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆(2)的任意垂直其轴线的横截面的外径均相等，所述阀座(1)设有导向部(111)，所述阀杆(2)穿过所述导向部(111)伸入所述阀座(1)的内腔中。
6.如权利要求5所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀座(1)在所述导向部(111)的上方设有环形槽(112)，所述环形槽(112)内设有套装于所述阀杆(2)外部的密封件(113)。
7.如权利要求1至7任一项所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀座(1)为分体结构，包括上阀座(11)和下阀座(12)，所述阀口(121)和所述套筒伸出部(122)均开设于所述下阀座(12)上，并所述套筒伸出部(122)伸入所述上阀座(11)的腔体中。
8.如权利要求1至7任一项所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆(2)为一体化构件。
9.如权利要求1至7任一项所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆(2)的管状内腔沿轴向贯穿所述阀杆(2)，以便形成平衡所述阀杆(2)上端和下端受力的平衡流道。
10.如权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于，所述管状内腔中进一步设有过滤网(21)。
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