CN103256410B - 制冷系统及其球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球阀，所述球阀包括阀体，所述阀体具有阀腔(11)、第一接口端(21)及第二接口端(12)；所述阀腔(11)内设有阀芯球(3)和阀杆(4)，所述阀芯球(3)设有阀芯通道(31)，所述阀芯通道(31)与所述第一接口端(21)之间开设有具有预定打开压力的单向阀(5)，并当所述阀芯球(3)中断所述第一接口端(21)和所述第二接口端(12)的连通时所述单向阀(5)可使所述阀芯通道(31)向所述第一接口端(21)单向导通。该球阀的结构设计一方面能够避免焊接室内机时阀腔内压力过高；另一方面当进行加压检漏时能够防止室内机中的空气进入第一接口端一侧与室外机中的冷媒混合。此外，本发明还公开了一种包括上述球阀的制冷系统。

Description

制冷系统及其球阀
技术领域
本发明涉及冷媒流体控制部件技术领域，特别涉及一种球阀。此外，本发明还涉及一种包括上述球阀的制冷系统。
背景技术
球阀作为阀门开关元件，广泛使用于制冷系统中，用来对冷媒进行截止和导通。具体地，请参考图1和图2，图1为现有技术中一种球阀的结构示意图；图2为图1中球阀的阀杆与定位销的配合结构示意图。
如图1所示，该现有技术中的球阀，用于包括室内机和室外机的制冷系统，球阀包括阀体，阀体具有阀腔1′1、与室外机连接的第一接口端2′1及与室内机连接的第二接口端1′2；阀腔1′1内设有阀芯球3′和阀杆4′，阀芯球3′设有阀芯通道3′1，阀杆4′可驱动阀芯球3′转动，以便阀芯通道3′1连通第一接口端2′1和第二接口端1′2或使得二者中断连通。
具体地，如图1所示，阀体包括阀本体1′和阀座2′，阀座2′与阀本体1′配合形成阀腔1′1，并第一接口端2′1开设于阀座2′上，第二接口端1′2设于阀本体1′上；阀座2′与阀芯球3′的一侧之间设有隔离第一接口端2′1与阀腔1′1的第一密封件6′1，阀本体1′与阀芯球3′的另一侧之间设有隔离第二接口端1′2与阀腔1′1的第二密封件6′2。如图2所示，阀本体1′上设有两个定位凸台1′3，通过该两个定位凸台1′3和定位销5′的配合对球阀进行全开限位。在上述结构中，第一密封件6′1和第二密封件6′2的密封面均为球面，其曲率半径与阀芯球3′的曲率半径相同，将阀座2′通过一定的扭矩拧紧于阀本体1′上，使得第一密封件6′1和第二密封件6′2处于压缩状态，紧紧贴合在阀芯球3′的球表面上，从而实现密封。
在上述结构中，当球阀以其第一接口端2′1连接室外机并充入冷媒时，由于冷媒的压力，会将阀芯球3′顶开，使得第一密封件6′1和阀芯球3′之间发生脱离，从而导致冷媒通过两者之间的间隙流向阀腔1′1中，而此时由于阀本体1′一端的第二密封件6′2依然处于密封状态，故冷媒无法通过另一侧排出，而被留在阀腔1′1中；当球阀再以其第二接口端2′1焊接室内机时，由于在焊接过程中没有冷却保护措施，因而导致阀腔1′1内冷媒的压力随着温度的升高而变大，但又无法排出，从而存在安全隐患。
目前，在现有技术中，为防止阀腔1′1内压力过高，消除上述安全隐患，在阀芯球3′的球面壁上开设有一个小孔，并且该小孔靠近阀座2′一端，用于卸出阀腔1′1内的高压，从而消除了安全隐患。但是，当第二接口端1′2焊接上室内机后，需要在室内机一侧进行加压检漏，此时由于阀芯球3′会被顶开，在阀本体1′一侧，第二密封件6′2与阀芯球3′之间发生脱离，从而导致室内机的空气通过间隙进入阀腔1′1内，该空气进而通过卸压小孔流入室外机中与冷媒混合，从而影响系统的制冷或制热功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种球阀，该球阀的结构设计一方面能够避免焊接室内机时阀腔内压力过高，从而消除了安全隐患；另一方面当进行加压检漏时能够防止室内机中的空气进入第一接口端一侧与室外机中的冷媒混合，从而保证制冷性能。此外，本发明另一个要解决的技术问题为提供一种包括上述球阀的制冷系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种球阀包括阀体，所述阀体具有阀腔、第一接口端及第二接口端；所述阀腔内设有阀芯球和阀杆，所述阀芯球设有阀芯通道，所述阀杆可驱动所述阀芯球转动，以便所述阀芯通道连通所述第一接口端和所述第二接口端或使得二者中断连通；
所述阀芯通道与所述第一接口端之间开设有具有预定打开压力的单向阀，并当所述阀芯球中断所述第一接口端和所述第二接口端的连通时所述单向阀可使所述阀芯通道向所述第一接口端单向导通。
优选地，所述单向阀设置于所述阀芯球的球面壁上。
优选地，所述阀芯球的球面壁上开设有安装所述单向阀的安装孔，该安装孔的内侧设有与所述阀芯通道连通的阀口，所述单向阀可开启或关闭所述阀口。
优选地，所述单向阀包括设于安装孔中的底座、可相对于所述底座运动的导向杆、设于所述底座与所述导向杆之间的复位部件、连接于所述导向杆上并用于开启或关闭所述阀口的阀芯。
优选地，所述底座包括外径小于所述安装孔的内径的底座本体，所述底座本体沿周向设有多个支撑于所述安装孔的内壁上的支撑筋，并相邻的支撑筋的间隙形成连通所述安装孔与所述第一接口端的底座通道。
优选地，所述底座本体上开设有导向孔，所述导向杆的一端可滑动设于该导向孔中，其另一端设有安装所述阀芯的安装部；所述复位部件套装于所述底座本体和所述导向杆的周向外部，并支撑于所述支撑筋与所述安装部之间。
优选地，所述安装部上设有安装槽，所述阀芯过盈配合或铆接于所述安装槽中。
优选地，所述安装孔靠近所述第一接口端一侧的内壁上设有环形凹槽，所述环形凹槽设有支撑所述底座的卡圈。
优选地，所述阀体包括阀本体和阀座，所述阀座与所述阀本体配合形成所述阀腔，并所述第一接口端开设于所述阀座上，所述第二接口端开设于所述阀本体上；
所述阀座与所述阀芯球的一侧之间设有隔离所述第一接口端与所述阀腔的第一密封件，所述阀本体与所述阀芯球的另一侧之间设有隔离所述第二接口端与所述阀腔的第二密封件。
此外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种制冷系统，包括室内机和室外机；所述制冷系统还包括上述任一项所述的球阀，并所述第一接口端与所述室外机连接，所述第二接口端与所述室内机连接。
在现有技术的基础上，本发明所提供的球阀的阀芯通道与第一接口端之间开设有具有预定打开压力的单向阀，并当所述阀芯球中断所述第一接口端和所述第二接口端的连通时所述单向阀可使所述阀芯通道向所述第一接口端单向导通。具体地，该第一接口端可以与制冷系统的室外机连接，该第二接口端可与制冷系统的室内机连接。
当球阀以其第一接口端连接室外机并充入冷媒时，由于冷媒的压力，阀芯球被顶开，使得第一密封件和阀芯球之间发生脱离，从而导致冷媒通过两者之间的间隙流入阀腔中，而此时由于阀本体一端的第二密封件依然处于密封状态，故冷媒无法通过另一侧排出，而被留在阀腔中；当阀腔内的压力与室外机一侧管道内的压力达到平衡时，第一密封件又起到密封作用，此时阀腔为一个密封腔。当球阀在其第二接口端焊接室内机时，此时根据PV/T＝常数，由于阀腔的体积保持不变，因而随着温度的升高，阀腔内的压力增大，当该阀腔内的压力与第一接口端一侧的压力差达到所述预定打开压力(比如5MPa)时，单向阀打开，从而使得阀腔卸压，最终使得两侧的压力保持平衡，从而消除了安全隐患。
当室内机一侧进行充气加压检漏时，此时由于阀芯球会被顶开，在阀本体一侧，第二密封件与阀芯球之间发生脱离，从而导致室内机的空气通过间隙进入阀腔内，由于充气压力一般较小(比如4MPa)，其小于所述预定打开压力，并且室外机一侧此时已经充有冷媒，在此基础上阀腔与室外机一侧的压力差肯定小于所述预定打开压力，因而单向阀不会打开，亦即避免了室内机中的空气与室外机中的冷媒发生混合，从而保证了系统的制冷制热性能。
综上所述，本发明所提供的球阀的结构设计一方面能够避免焊接室内机时阀腔内压力过高，从而消除了安全隐患；另一方面当进行加压检漏时能够防止室内机中的空气进入第一接口端一侧与室外机中的冷媒混合，从而保证制冷性能。
此外，本发明所提供的包括上述球阀的制冷系统，其技术效果与上述球阀的技术效果相同，因而在此不再赘述。
附图说明
图1为现有技术中一种球阀的结构示意图；
图2为图1中球阀的阀杆与定位销的配合结构示意图；
图3为本发明一种实施例中球阀的结构示意图；
图4为图3中球阀的A部位的局部放大图；
图5为图3和图4中球阀的底座的结构示意图。
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′阀本体；1′1阀腔；1′2第二接口端；1′3定位凸台；
2′阀座；2′1第一接口端；
3′阀芯球；3′1阀芯通道；
4′阀杆；
5′定位销；
6′1第一密封件；6′2第二密封件。
图3至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1阀本体；11阀腔；12第二接口端；
2阀座；21第一接口端；
3阀芯球；31阀芯通道；32安装孔；321环形凹槽；33阀口；
4阀杆；
5单向阀；
51底座；511底座通道；512底座本体；513支撑筋；514导向孔；
52导向杆；521安装部；521a安装槽；
53复位部件；
54阀芯；
55卡圈；
61第一密封件；62第二密封件。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种球阀，该球阀的结构设计一方面能够避免焊接室内机时阀腔内压力过高，从而消除了安全隐患；另一方面当进行加压检漏时能够防止室内机中的空气进入第一接口端一侧与室外机中的冷媒混合，从而保证制冷性能。此外，本发明另一个核心为提供一种包括上述球阀的制冷系统。
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球阀的结构示意图；图4为图3中球阀的A部位的局部放大图。
在一种实施例中，如图3所示，本发明所提供的球阀包括阀体，阀体具有阀腔11、第一接口端21及第二接口端12；阀腔11内设有阀芯球3和阀杆4，阀芯球3设有阀芯通道31，阀杆4可驱动阀芯球3转动，以便阀芯通道31连通第一接口端21和第二接口端12或使得二者中断连通。具体地，该第一接口端21可以与制冷系统的室外机连接，该第二接口端12可与制冷系统的室内机连接。
具体地，阀体包括阀本体1和阀座2，阀座2与阀本体1配合形成阀腔11，并第一接口端21开设于阀座2上，第二接口端12开设于阀本体1上；阀座2与阀芯球3的一侧之间设有隔离第一接口端21与阀腔11的第一密封件61，阀本体1与阀芯球3的另一侧之间设有隔离第二接口端12与阀腔11的第二密封件62。
在上述结构的基础上，如图3所示，阀芯通道31与第一接口端21之间开设有具有预定打开压力的单向阀5，并当阀芯球3中断第一接口端21和第二接口端12的连通时单向阀5可使阀芯通道31向第一接口端21单向导通。具体地，该单向阀5可以设于阀芯球3的球面壁上。
当球阀以其第一接口端21连接室外机并充入冷媒时，由于冷媒的压力，阀芯球3被顶开，使得第一密封件61和阀芯球3之间发生脱离，从而导致冷媒通过两者之间的间隙流入阀腔11中，而此时由于阀本体1一端的第二密封件62依然处于密封状态，故冷媒无法通过另一侧排出，而被留在阀腔11中；当阀腔11内的压力与室外机一侧管道内的压力达到平衡时，第一密封件61又起到密封作用，此时阀腔11为一个密封腔。当球阀在其第二接口端12焊接室内机时，此时根据PV/T＝常数，由于阀腔11的体积保持不变，因而随着温度的升高，阀腔11内的压力增大，当该阀腔11内的压力与第一接口端21一侧的压力差达到预定打开压力(比如5MPa)时，单向阀5打开，从而使得阀腔11卸压，最终使得两侧的压力保持平衡，从而消除了安全隐患。
当室内机一侧进行充气加压检漏时，此时由于阀芯球3会被顶开，在阀本体1一侧第二密封件62与阀芯球3之间发生脱离，从而导致室内机的空气通过间隙进入阀腔11内，由于充气压力一般较小(比如4MPa)，其小于预定打开压力，并且室外机一侧此时已经充有冷媒，在此基础上阀腔11与室外机一侧的压力差肯定小于预定打开压力，因而单向阀5不会打开，亦即避免了室内机中的空气与室外机中的冷媒发生混合，从而保证了系统的制冷制热性能。
需要说明的是，单向阀5的预定打开压力要大于加压检漏时阀腔11内的充气压力与室外机一侧的压力差，亦即当进行充气检漏时，该单向阀5不能打开；此外，该预定打开压力也不能太大，否则阀腔11内的压力突破安全值时仍不能打开单向阀5，此时仍然会发生安全事故。
需要说明的是，任一种结构的单向阀5，只要能够具备上述预定打开压力，就能够实现本发明的目的，因而均在本发明的保护范围之内。
此外，还需要说明的是，在本发明中，作为一种举例，阀体为左右分体结构，包括阀座2和阀本体1，但是本发明对此不限制；任一种阀体结构，比如是上下分体结构，只要能够在其内部安装阀芯球3、阀杆4和两个密封件等结构，就均应该在本发明的保护范围之内。
具体地，可以具体设计一种结构的单向阀5；比如，请参考图4和图5，图4为图3中球阀的A部位的局部放大图；图5为图3和图4中球阀的底座的结构示意图。
如图4所示，阀芯球3的球面壁上开设有安装单向阀5的安装孔32，该安装孔32的内侧设有与阀芯通道31连通的阀口33，单向阀5可开启或关闭阀口33。当第一接口端21和阀芯通道31的压力差大于预定开打压力时，单向阀5打开该阀口33，当上述两侧压力差小于预定开打压力时，单向阀5关闭该阀口33。
具体地，如图4所示，单向阀5包括设于安装孔32中的底座51、可相对于底座51运动的导向杆52、设于底座51与导向杆52之间的复位部件53、连接于导向杆52上并用于开启或关闭阀口33的阀芯54；并，底座51上设有连通安装孔32与第一接口端21的底座通道511。
在上述结构中，当两侧的压力差大于预定开打压力时，导向杆52和阀芯54向左侧运动，复位部件53被压缩，即，导向杆52向靠近底座51的方向运动；此时，阀腔11内的高压冷媒通过阀口33进入安装孔32中。
具体地，在上述技术方案中，可以对底座51的结构做出设计。比如，如图5所示，底座51包括外径小于安装孔32的内径的底座本体512，底座本体512沿周向设有多个支撑于安装孔32的内壁上的支撑筋513。在该种结构中，底座51通过支撑筋513支撑于安装孔32的内部，同时相邻的支撑筋513的间隙形成连通安装孔32与第一接口端21的底座通道511，进入安装孔32内的冷媒可以通过该底座通道511流向第一接口端21。当然，作为底座通道511的一种替代方案，也可以直接在阀芯球3的球面壁上开设连通安装孔32与第一接口端21的斜孔，该种结构设计由于不用在底座51上开设底座通道511，因而底座51结构可以简化，能够降低加工成本。
进一步地，如图5所示，底座本体512上开设有导向孔514；如图4所示，导向杆52的一端可滑动设于该导向孔514中，其另一端设有安装阀芯54的安装部521；复位部件53套装于底座本体512和导向杆52的周向外部，并支撑于支撑筋513与安装部521之间。
在上述结构中，导向孔514与导向杆52之间的配合作用，可以使得导向杆52运动平稳，不会发生晃动，一方面保证了阀芯54开启阀口33时的稳定性，另一方面保证阀芯54密封阀口33的可靠性。此外，充分利用了支撑筋513与安装部521之间的空间设置复位部件53，因而使得结构比较紧凑。
在上述技术方案中，可以对阀芯54的安装结构做出具体设计。比如，如图4所示，安装部521上设有安装槽521a，阀芯54过盈配合或铆接于安装槽521a中。
在上述技术方案中，对于底座51的支撑结构可以做出具体设计。比如，如图4所示，安装孔32靠近第一接口端21一侧的内壁上设有环形凹槽321，环形凹槽321设有支撑底座51的卡圈55。
此外，本发明还提供一种制冷系统，包括室内机和室外机；制冷系统还包括上述任一种技术方案中的球阀，并第一接口端21与室外机连接，第二接口端12与室内机连接。该制冷系统的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
以上对本发明所提供的一种制冷系统及其球阀进行了详细介绍。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)

1.一种制冷系统的球阀，包括阀体，所述阀体具有阀腔(11)、第一接口端(21)及第二接口端(12)，所述第一接口端(21)与制冷系统的室外机连接，所述第二接口端(22)与制冷系统的室内机连接；所述阀腔(11)内设有阀芯球(3)和阀杆(4)，所述阀芯球(3)设有阀芯通道(31)，所述阀杆(4)可驱动所述阀芯球(3)转动，以便所述阀芯通道(31)连通所述第一接口端(21)和所述第二接口端(12)，或使得二者中断连通；其特征在于，
所述阀芯通道(31)与所述第一接口端(21)之间开设有具有预定打开压力的单向阀(5)，并当所述阀芯球(3)中断所述第一接口端(21)和所述第二接口端(12)的连通时所述单向阀(5)可使所述阀芯通道(31)向所述第一接口端(21)单向导通；
所述单向阀(5)的预定打开压力大于所述室内机加压检漏时所述阀腔(11)内的充气压力与所述室外机一侧的压力差。
2.如权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述单向阀(5)设置于所述阀芯球(3)的球面壁上。
3.如权利要求2所述的球阀，其特征在于，所述阀芯球(3)的球面壁上开设有安装所述单向阀(5)的安装孔(32)，该安装孔(32)的内侧设有与所述阀芯通道(31)连通的阀口(33)，所述单向阀(5)可开启或关闭所述阀口(33)。
4.如权利要求3所述的球阀，其特征在于，所述单向阀(5)包括设于安装孔(32)中的底座(51)、可相对于所述底座(51)运动的导向杆(52)、设于所述底座(51)与所述导向杆(52)之间的复位部件(53)、连接于所述导向杆(52)上并用于开启或关闭所述阀口(33)的阀芯(54)。
5.如权利要求4所述的球阀，其特征在于，所述底座(51)包括外径小于所述安装孔(32)的内径的底座本体(512)，所述底座本体(512)沿周向设有多个支撑于所述安装孔(32)的内壁上的支撑筋(513)，并相邻的支撑筋(513)的间隙形成连通所述安装孔(32)与所述第一接口端(21)的底座通道(511)。
6.如权利要求5所述的球阀，其特征在于，所述底座本体(512)上开设有导向孔(514)，所述导向杆(52)的一端可滑动设于该导向孔(514)中，其另一端设有安装所述阀芯(54)的安装部(521)；所述复位部件(53)套装于所述底座本体(512)和所述导向杆(52)的周向外部，并支撑于所述支撑筋(513)与所述安装部(521)之间。
7.如权利要求6所述的球阀，其特征在于，所述安装部(521)上设有安装槽(521a)，所述阀芯(54)过盈配合或铆接于所述安装槽(521a)中。
8.如权利要求4至7任一项所述的球阀，其特征在于，所述安装孔(32)靠近所述第一接口端(21)一侧的内壁上设有环形凹槽(321)，所述环形凹槽(321)设有支撑所述底座(51)的卡圈(55)。
9.如权利要求1至7任一项所述的球阀，其特征在于，所述阀体包括阀本体(1)和阀座(2)，所述阀座(2)与所述阀本体(1)配合形成所述阀腔(11)，并所述第一接口端(21)开设于所述阀座(2)上，所述第二接口端(12)开设于所述阀本体(1)上；
所述阀座(2)与所述阀芯球(3)的一侧之间设有隔离所述第一接口端(21)与所述阀腔(11)的第一密封件(61)，所述阀本体(1)与所述阀芯球(3)的另一侧之间设有隔离所述第二接口端(12)与所述阀腔(11)的第二密封件(62)。
10.一种制冷系统，包括室内机和室外机；其特征在于，所述制冷系统还包括如权利要求1至9任一项所述的球阀，并所述第一接口端(21)与所述室外机连接，所述第二接口端(12)与所述室内机连接。
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