CN102853599B - 一种电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子膨胀阀，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)；所述电子膨胀阀还包括电机壳及位于所述电机壳内的电机，所述电机驱动所述阀杆沿轴向运动以调节制冷剂通过所述阀口的流量；所述阀杆(2)包括由非金属材料通过注塑一体形成的基体(21)，所述基体(21)与所述阀口(121)的相应位置接触密封或脱离接触。该电子膨胀阀的结构设计一方面能够避免阀杆(2)由于振动而发生松动脱开的危险，另一方面能够提高阀杆(2)的密封性能。

Description

一种电子膨胀阀

技术领域

本发明涉及流体控制部件技术领域，特别涉及一种电子膨胀阀。

背景技术

电子膨胀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。电子膨胀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电子膨胀阀，具体请参考图1和图2，图1为现有技术中一种电子膨胀阀的结构示意图，图2为图1中电子膨胀阀在阀口位置制冷剂的压力分布示意图。

如图1所示，该现有技术中的电子膨胀阀包括阀座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，该电子膨胀阀存在有以下缺陷：

第一，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；

第二，如图1所示，密封片为金属件，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发生接触密封，该种接触密封为金属与金属的接触密封，易泄漏，密封性能较差；

第三，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。

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电子膨胀阀，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电子膨胀阀作出改进，从而一方面能够避免阀杆由于振动而发生松动脱开的危险，另一方面能够提高阀杆的密封性能，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电子膨胀阀，该电子膨胀阀的结构设计一方面能够避免阀杆由于振动而发生松动脱开的危险，另一方面能够提高阀杆的密封性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电子膨胀阀，包括阀座和阀杆，所述阀座在其阀腔的内部设有阀口；所述电子膨胀阀还包括电机壳及位于所述电机壳内的电机，所述电机驱动所述阀杆沿轴向运动以调节制冷剂通过所述阀口的流量；所述阀杆包括由非金属材料通过注塑一体形成的基体，所述基体与所述阀口的相应位置接触密封或脱离接触。

优选地，所述阀杆还包括金属件，所述金属件包裹于所述基体的周向外侧壁上。

优选地，所述金属件的周向侧壁上设有限位孔，所述基体的周向外侧壁注塑形成有伸入该限位孔中的限位凸出部。

优选地，所述金属件的周向外侧壁进一步设有金属镀层。

优选地，所述金属镀层为镍-聚四氟乙烯层。

优选地，所述阀口在周向位置开设有第一密封面，所述基体的下端面与所述第一密封面接触密封或脱离接触。

优选地，所述基体的下端面进一步为倒角面，所述第一密封面为与所述倒角面配合的倾斜面。

优选地，所述阀口沿轴向向上凸出有套筒伸出部，所述阀杆呈管状；所述套筒伸出部和所述阀杆的下端部中的一者的圆周侧壁上开设有调节流量大小的开口槽，并所述套筒伸出部和所述阀杆的下端部中的一者伸入另一者的内部或由其伸出，以便中断所述开口槽与所述阀口的连通或使其连通。

优选地，所述套筒伸出部的圆周侧壁上开设有所述开口槽；所述阀杆的下端部伸入所述套筒伸出部中或由其伸出，以便所述基体的下端面与所述套筒伸出部内部的第一密封面接触密封或脱离接触。

优选地，所述基体以所述金属件为模具中的嵌件一体注塑形成所述阀杆。

在现有技术的基础上，本发明所提供的电子膨胀阀的阀杆包括由非金属材料通过注塑一体形成的基体，并该基体的下端面与阀口相应位置接触密封或脱离接触，以便关闭或开启所述阀口。在本发明中，阀杆的主体部件为非金属材料通过注塑一体形成的基体，而不是像现有技术中，阀杆的主体部件为分体结构，包括圆锥管段、密封片和圆周管段；因而，在本发明中，当存在运输时的颠簸振动或工作时压缩机的振动时，阀杆一般不会发生松动脱开的风险。此外，在本发明中，由于阀杆的基体材料为非金属材料，当阀杆与阀口相应位置接触密封时，是非金属材料与金属的密封，亦即是软硬两种不同材料的密封，泄漏率低，因而能够显著提高密封性能。

综上所述，本发明所提供的电子膨胀阀一方面能够避免阀杆由于振动而发生松动脱开的危险，另一方面能够提高阀杆的密封性能。

附图说明

图1为现有技术中一种电子膨胀阀的结构示意图；

图2为图1中电子膨胀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电子膨胀阀的结构示意图；

图4为图3中电子膨胀阀的阀杆的结构示意图；

图4-1为图4中阀杆的剖视图；

图4-2为图4-1中阀杆的基体的结构示意图；

图4-3为图4-1中阀杆的金属件的结构示意图；

图5为图3中下阀座与阀杆的配合结构示意图；

图6为图5中下阀座和阀杆作出进一步改进后的配合结构示意图；

图7为图6中下阀座的轴测图；

图8为另一种实施例中下阀座和阀杆的配合结构示意图；

图9为图8中阀杆的剖视图。

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；12下阀座；121阀口；122套筒伸出部；123第一密封面；

2阀杆；21基体；21a限位凸出部；22金属件；22a限位孔；23第二密封面；

3开口槽；41第一接管；42第二接管；

5电机；51电机轴；52电机壳；

61丝杆；62齿轮座；63套筒。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种电子膨胀阀，该电子膨胀阀的结构设计一方面能够避免阀杆由于振动而发生松动脱开的危险，另一方面能够提高阀杆的密封性能。

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、图4、图4-1、图4-2和图4-3，图3为本发明一种实施例中电子膨胀阀的结构示意图；图4为图3中电子膨胀阀的阀杆的结构示意图；图4-1为图4中阀杆的剖视图；图4-2为图4-1中阀杆的基体的结构示意图；图4-3为图4-1中阀杆的金属件的结构示意图。

在一种实施例中，如图3所示，在本发明中，所提供的电子膨胀阀用于调节制冷剂的流量，如图3所示，电子膨胀阀包括电机壳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4-1所示，本发明所提供的电子膨胀阀的阀杆2包括由塑料通过非金属材料一体形成的基体21，并该基体21的下端面与阀口121相应位置接触密封或脱离接触，以便关闭或开启所述阀口121。在本发明中，阀杆2的主体部件为非金属材料通过注塑一体形成的基体21，而不是像现有技术中，阀杆2′的主体部件为分体结构，包括圆锥管段2′1、密封片2′3和圆周管段2′2；因而，在本发明中，当存在运输时的颠簸振动或工作时压缩机的振动时，阀杆2一般不会发生松动脱开的风险。此外，在本发明中，由于阀杆2的基体21的材料为非金属材料，当阀杆2与阀口121相应位置接触密封时，是非金属材料与金属的密封，亦即是软硬两种不同材料的密封，该种密封结构泄漏率较低，因而能够显著提高密封性能。

在上述技术方案中，还可以作出进一步改进。比如，如图4-1和图4-3所示，阀杆2还包括金属件22，金属件22包裹于基体21的周向外侧壁上。该种结构设计可以提高阀杆2的整体强度，使得关阀时阀杆2不易变形。

需要说明的是，加工制造时，以金属件22为嵌件置入模具中，一体注塑形成阀杆2。该种加工方法工艺性好，基体21与金属件22的之间的连接密封性好，无需组装密封件；同时，由于基体21与金属件22之间的连接可靠性较好，因而不存在松动脱开的危险。

进一步地，如图4-1至图4-3所示，金属件22的周向侧壁上设有限位孔22a，基体21的周向外侧壁注塑形成有伸入该限位孔22a中的限位凸出部21a。该种结构设计进一步提高了金属件22与基体21之间连接限位的可靠性，进一步防止金属件22与基体21之间沿轴向发生相对滑动和沿周向发生相对转动。

此外，金属件22的周向外侧壁可以进一步设有金属镀层，所述金属镀层具体可以为镍-聚四氟乙烯层。当金属件22的外部套装有动密封件时，该种结构设计可以降低阀杆2与动密封件之间的摩擦力。

请同时参考图3、图5、图6和图7，图5为图3中下阀座与阀杆的配合结构示意图；图6为图5中下阀座和阀杆作出进一步改进后的配合结构示意图；图7为图6中下阀座的轴测图。

在上述技术方案的基础上，还可以作出进一步改进。比如，在此基础上，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，阀杆2呈管状，并其下端部为圆柱体；套筒伸出部122和阀杆2的下端部中的一者的圆周侧壁上开设有调节流量大小的开口槽3，并套筒伸出部122和阀杆2的下端部中的一者伸入另一者的内部或由其伸出(亦即套筒伸出部122伸入阀杆2下端部的内部或由其伸出，或者阀杆2下端部伸入套筒伸出部122的内部或由其伸出)，以便中断开口槽3与阀口121的连通或使其连通。

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的圆周侧壁或者阀杆2下端部的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。

此外，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。

需要说明的是，在上述实施例中，可以在套筒伸出部122的侧壁上开设开口槽3，或者在阀杆2的下端部开设开口槽3；在该两种技术方案中，套筒伸出部122伸入阀杆2下端部的内部或由其伸出，或者阀杆2下端部伸入套筒伸出部122的内部或由其伸出，均可中断开口槽3与阀口121的连通或使其连通。

如图5至图7所示，开口槽3开设于套筒伸出部122的圆周侧壁上；在此基础上，如图5和图6所示，套筒伸出部122设有位置低于开口槽3的最下端的第一密封面123，该第一密封面123可以进一步设于套筒伸出部122的内部；在此基础上，如图5和图6所示，阀杆2的下端部伸入套筒伸出部122的内部或由其伸出，以便基体21的下端面与第一密封面122接触密封或脱离接触。在该种结构设计中，是基体21的下端面与第一密封面123密封，基体21的下端面由于刚性强，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。

进一步地，如图3所示，阀座1可以进一步为分体结构，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，并在套筒伸出部上加工出开口槽，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和开口槽的加工，简化了加工工艺。

此外，如图3所示，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，该种结构设计可以便于根据制冷系统环境空间的需要，调节第一接管41和第二接管42的位置关系，比如使得两者平行或成90°夹角等。

再者，如图6所示，基体21的下端面进一步为倒角面，第一密封面123为与所述倒角面配合的倾斜面。该种结构设计可以进一步提高密封性能。

请参考图8和图9，图8为另一种实施例中下阀座和阀杆的配合结构示意图；图9为图8中阀杆的剖视图。

在上述技术方案的基础上，还可以作出进一步改进。比如，还可以具体设计开口槽3设于阀杆2的下端部上。如图8和图9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，阀杆2的下端部设有位置高于开口槽3的最上端的第二密封面23，并且进一步地，该第二密封面23可以设于阀杆2下端部的内部；在此基础上，请同时参考图8和图9，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的上端面与第二密封面23接触密封或脱离接触。在该种结构设计中，是套筒伸出部122的上端面与第二密封面23密封，第二密封面23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。

需要说明的是，图8和图9所示的阀杆结构中，为了便于开口槽3的加工，阀杆2的外部并没有包裹金属件22，阀杆2整体由塑料一体注塑形成。

以上对本发明所提供的一种电子膨胀阀进行了详细介绍。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)

1.一种电子膨胀阀，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)；所述电子膨胀阀还包括电机壳及位于所述电机壳内的电机，所述电机驱动所述阀杆沿轴向运动以调节制冷剂通过所述阀口的流量；其特征在于，所述阀杆(2)包括由非金属材料通过注塑一体形成的基体(21)，所述基体(21)与所述阀口(121)的相应位置接触密封或脱离接触。

2.如权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀杆(2)还包括金属件(22)，所述金属件(22)包裹于所述基体(21)的周向外侧壁上。

3.如权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述金属件(22)的周向侧壁上设有限位孔(22a)，所述基体(21)的周向外侧壁注塑形成有伸入该限位孔(22a)中的限位凸出部(21a)。

4.如权利要求2或3所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述金属件(22)的周向外侧壁进一步设有金属镀层。

5.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述金属镀层为镍-聚四氟乙烯层。

6.如权利要求1至3任一项所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀口(121)在周向位置开设有第一密封面(123)，所述基体(21)的下端面与所述第一密封面(123)接触密封或脱离接触。

7.如权利要求6所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述基体(21)的下端面进一步为倒角面，所述第一密封面(123)为与所述倒角面配合的倾斜面。

8.如权利要求1至3任一项所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀口(121)沿轴向向上凸出有套筒伸出部(122),所述阀杆呈管状；所述套筒伸出部(122)和所述阀杆(2)的下端部中的一者的圆周侧壁上开设有调节流量大小的开口槽(3)，并所述套筒伸出部(122)和所述阀杆(2)的下端部中的一者伸入另一者的内部或由其伸出，以便中断所述开口槽(3)与所述阀口(121)的连通或使其连通。

9.如权利要求8所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述套筒伸出部(122)的圆周侧壁上开设有所述开口槽(3)；所述阀杆(2)的下端部伸入所述套筒伸出部(122)中或由其伸出，以便所述基体(21)的下端面与所述套筒伸出部(122)内部的第一密封面(123)接触密封或脱离接触。

10.如权利要求2或3所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述基体(21)以所述金属件(22)为模具中的嵌件一体注塑形成所述阀杆(2)。