CN103322735B - 一种带有旁通流路的热力膨胀阀 - Google Patents

Abstract

一种热力膨胀阀，包括阀本体、感温驱动部、传动杆，阀本体包括第一接口、第二接口，阀本体还设置有阀腔，阀腔与第二接口之间设置有通孔部，在阀腔内还设置有可沿阀腔的轴线方向上下活动的阀座，阀座上设置有阀口及阀座腔，在阀座腔内设置有调节阀口开度的阀体，在流体从第二接口流入、第一接口流出时，流体全部或大部份从阀的旁通流路流过；而在流体从第一接口流入、第二接口流出时，流体全部或大部份从阀口与阀体之间的节流通道流过进行节流。在不需要该热力膨胀阀节流的情况下，就可以通过该热力膨胀阀本身设置的旁通流路直接流出而不进行节流，而无需设置并联的旁通流路及单向阀，这样可以减少零部件，同时管路连接也更加方便、简洁。

Description

一种带有旁通流路的热力膨胀阀

技术领域

本发明涉及制冷、暖通空调技术领域，特别涉及一种热力膨胀阀。

背景技术

热力膨胀阀一般用于单独制冷的制冷系统如单冷的空调系统中，但由于节能要求的逐步提高，现在的空调越来越多都开始采用热泵系统，而热泵系统是同一系统要求可以进行制冷与制热的，且由于系统在制冷与制热时制冷剂的流动方向是不同的，一般采用换向阀进行换向，并使两个热交换器的功能也发生相应改变。而制冷与制热时的系统运行工况是不相同的，为了满足系统节能的要求，现在越来越多的热泵空调采用了两个膨胀阀来分别应对系统制冷与制热时的要求，并将每个膨胀阀并联设置一个旁通流路，在旁通流路上各设置一个单向阀进行旁通流路的通断控制，这样在制冷、制热两个不同的流向时就是分别通过不同的膨胀阀来进行节流的，以满足系统针对不同工况时需要不同的节流调节方法的要求，这样就增加了设置两个旁通流路的管路与两个单向阀，且管路连接要相对复杂，且同时增加了多个焊接连接部位，也同时增加了向外部泄漏的可能性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种热力膨胀阀，其在内部设置一个旁通流路，而无需再另行并联设置一个旁通流路，使系统也无需再设置单向阀。为此，本发明采用以下技术方案：

一种带有旁通流路的热力膨胀阀，包括阀本体、作为驱动动力元件的感温驱动部、传动杆，其特征在于，所述阀本体包括第一接口、比所述第一接口相对靠近所述感温驱动部的第二接口，阀本体还设置有阀腔，所述阀腔与所述感温驱动部分别设置在阀的长度方向的两端；在所述阀腔与所述第二接口之间还设置有通孔部，所述传动杆的小径部的前端穿过所述第二接口及通孔部；在所述阀腔内还设置有可沿阀腔的轴线方向上下活动的阀座，所述阀座上设置有阀口及阀座腔，在所述阀座腔内设置有与所述阀口相对的可上下动作以调节阀口开度的阀体，所述热力膨胀阀在流体从所述第二接口流入、并从所述第一接口流出时，流体全部或大部份从阀的旁通流路流过，而不从或只有少部份从所述阀口与阀体之间的节流通道流过；

而在流体从所述第一接口流入、并从第二接口流出时，流体全部或大部份从所述阀口与阀体之间的节流通道流过进行节流，所述阀体是通过所述传动杆抵触所述阀体的一端而带动所述阀体动作而调节的，从而调节所述阀体与阀口之间的节流通道的通流量。

优选地，所述传动杆、阀口、阀体同轴设置，在所述阀体的另一端还设置有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端直接或间接抵接在所述阀体上。

优选地，在所述阀座的阀座上平面抵接到阀腔的阀腔顶壁面这一位置时，这时阀座上平面覆盖了通孔部除与阀口连通部以外的大部份；这时螺旋弹簧在第二位置时的弹力大于所述阀体的重力，但小于所述阀体与阀座的重力之和。

优选地，在阀座下移到位时即螺旋弹簧在第一位置时的弹力大于等于所述阀体与阀座的重力之和。

优选地，所述通孔部与所述阀腔的内壁部之间同轴设置，且所述热力膨胀阀在阀本体远离感温驱动部的下端底部螺合设置有调节座，所述调节座上方的空间形成所述阀腔，所述螺旋弹簧的另一端直接或间接抵接在所述调节座上。这样通孔部的加工比较方便，可以加工阀腔时同时加工而成，同时可保证传动杆动作时与阀体的同轴度。

优选地，所述旁通流路包括所述第二接口与所述阀腔之间的通孔部、所述阀座的阀座上平面与所述阀腔的阀腔顶壁面之间形成的空间、所述阀座的外侧壁与所述阀腔的内壁部之间的侧壁流道；在流体从所述第二接口流入、并从所述第一接口流出时，流体先通过所述通孔部、再通过所述阀座的阀座上平面与所述阀腔的阀腔顶壁面之间形成的空间，然后再通过所述阀座的外侧壁与所述阀腔的内壁部之间的侧壁流道，并从第一接口流出。

优选地，所述侧壁流道设置在阀本体的阀腔靠近所述第一接口侧的内壁部，所述侧壁流道是向所述第一接口方向凹进的凹部。

优选地，所述阀座可上下活动的距离大于等于所述传动杆上下动作行程；这样可保证旁通流路路的通流量，减小其流动阻力。

优选地，所述旁通流路的最小通流面积是阀口通流面积的9倍以上，且通孔部的直径是所述阀口孔部直径的3倍以上。

优选地，所述感温驱动部内还设置温差调节元件，温差调节元件可以发热或放出冷量，以扩大所述传动杆上下动作的调节范围，从而增加热力膨胀阀的调节范围。

优选地，所述阀座上设置有至少一个以上的平衡孔连通所述阀座腔与所述阀腔。

可选地，所述阀体包括靠近所述阀口设置的阀芯球、与阀芯架，所述螺旋弹簧、阀芯架与阀芯球、阀口、传动杆均同轴设置。

同轴设置是指这些部件之间的中心轴之间偏离较小，一般偏离不超过0.3mm。

优选地，在所述螺旋弹簧与所述阀体之间设置有支撑架，所述支撑架设置有至少三个以上向外分别撑开呈一定角度的翼部，所述翼部与所述阀座腔的内壁部相抵，这样可以保证阀体在阀座腔的轴向的中间位置，从而避免阀体偏斜。

优选地，所述阀座为塑料材料注塑加工而成，这样阀口加工就比较方便，并且阀口的一致性可以通过注塑模具来保证，从而保证热力膨胀阀节流时的通流量的一致性。

这样，本发明在不需要该热力膨胀阀节流的情况下，就可以通过该热力膨胀阀本身内部设置的旁通流路直接流过而不进行节流，而无需另外设置一个并联的旁通流路并设置一个单向阀进行控制，这样可以减少管路与零部件，同时连接也更加方便、简洁，还减少了泄漏的可能性。

另外将通孔部与阀腔同轴设置，这样设计的优点是通孔部加工非常方便，在加工阀腔的孔的同时可同步将作为旁通流路的一部份的通孔部加工完成；另外本发明将阀口设计在阀座上，阀口加工也比较方便，如阀座采用塑料材料如热塑性材料或热固性材料注塑成型时可以在成型时使阀口一次性加工而成，这样一致性、同轴度都会比较好，从而保证阀节流时的通流量的一致性。并且，本发明由于阀体设置在阀座腔内，而使阀座设置在阀腔内，基本无需在原有膨胀阀的基础上增加太多外形尺寸，体积也不会增加太多；且本发明在加工、安装时非常方便。

附图说明

图1是本发明第一种具体实施方式在流体从第二接口流入、并从第一接口流出时的热力膨胀阀解剖的结构示意图；

图2是图1所示热力膨胀阀的局部放大示意图；

图3是图1所示实施方式在流体从第一接口流入、并从第二接口流出时的热力膨胀阀的局部结构示意图；

图4是本发明第二种具体实施方式在流体从第二接口流入、并从第一接口流出时的热力膨胀阀的结构示意图；

图5是图3所示实施方式在流体从第一接口流入、并从第二接口流出时的热力膨胀阀的结构示意图；

图6是本发明第三种具体实施方式热力膨胀阀的结构示意图；

图7是本发明另外实施方式中热力膨胀阀的阀座的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的热力膨胀阀的第一种实施方式如图1、图2、图3所示，图1是本发明第一种具体实施方式在流体从第二接口流入、并从第一接口流出时的阀的结构示意图，图3是图1所示实施方式在流体从第一接口流入、并从第二接口流出时的阀的结构示意图；图2是图1所示热力膨胀阀的局部放大示意图。热力膨胀阀包括阀本体12、作为驱动动力元件的感温驱动部11，感温驱动部11包括相对封闭的感温膜片室111、膜片112、感温膜片室111下方的传动件113，阀本体12包括相对远离所述感温驱动部11的第一接口121、比第一接口121相对靠近感温驱动部11的第二接口122，传动杆13的小径部的前端穿过第二接口122；阀本体12的下端部即在感温驱动部11的相对侧设置有向内的台阶孔，台阶孔与第一接口121相连通，台阶孔与第二接口122通过通孔部123连通，台阶孔内在靠近下端底部螺合设置有调节座16，调节座16与台阶孔的内壁部通过设置密封圈相密封，台阶孔与调节座16之间的空间形成阀腔125。

阀腔125内还设置有可上下活动的阀座17，阀座17上设置有阀口173，阀座17在阀口173下方的空间形成阀座腔172，阀座腔172内设置有与阀口173相对的可上下动作以调节阀口开度的阀体，本实施例中阀体包括相对阀口设置的的阀芯球141及用于固定阀芯球141的阀芯架142，阀芯架142与调节座16之间还设置有螺旋弹簧15。阀腔125在靠近第一接口121侧的内壁部设置有一个侧壁流道124，侧壁流道124是从阀腔的内壁部向外设置的即向第一接口方向凹进的凹部，侧壁流道124其横截面可以呈圆环形、弧形、大致呈长方形或其他几何形状。另外，为了保证阀座腔172与阀座外的阀腔的压力平衡，还可以在阀座17的侧壁部设置一个、二个、或多个如四个平衡孔171；另外为了保证阀芯球141与传动杆13的动作时的可靠性，还可以在螺旋弹簧15与阀芯架142之间设置一个支撑架143，支撑架143设置有至少3个以上如3个、4个、6个、8个向外撑开的翼部，翼部与阀座腔的内壁部相抵以保证支撑架143与阀座腔172的内壁部的位置与同轴度，这样在螺旋弹簧15的位置得以保准的情况下，使阀芯架142的位置也得以保准，从而可以确保阀芯球141的位置；另外通过设置支撑架143可以防止阀芯架142侧斜从而确保阀芯球141与传动杆13之间的位置关系，以保证阀动作的一致性与可靠性。这样螺旋弹簧是一端间接抵接在所述阀芯架上，另一端抵接在所述调节座上；另外螺旋弹簧的另一端也可以通过其他部件间接抵接在所述调节座上的。

另外阀座17与阀腔125的侧壁部之间的流道并不限于设置在阀腔125在靠近第一接口121侧的内壁部，另外也可以设置在阀座的外壁部，这样同样可以实现发明目的，且在阀座是注塑加工成型的情况下，该流道可以在注塑时一起形成，从而减少加工工序。

在流体从热力膨胀阀的第二接口122流入、并从第一接口121流出时，如图1、图2所示，第二接口122所在区域为相对高压区，而第一接口121所在区域压力相对较低，这样阀座17上方的阀座上平面承受的为相对高压，而其下方承受的为相对低压，这样阀座17就受到上、下两端的压力差而向下运动直至阀座17的阀座下平面175抵接到调节座16的调节座上平面161，这样冷媒流体就从第二接口122流入，通过阀本体12与第二接口122连通的通孔部123、再通过阀座17的阀座上平面174与阀腔顶壁面126之间的空间、然后再通过阀腔125内壁部设置的侧壁流道124，再到第一接口121流出。另外，阀座并不限于抵接到调节座上这一种方式，还可以是在下移到位时抵接到阀腔内壁部设置的凸部等其他方式来实现。这时螺旋弹簧在阀座、阀体的作用下也处在压缩量相对较大的第一位置；这时螺旋弹簧在第一位置时的弹力大于等于所述阀体与阀座的重力之和，即在本实施方式中螺旋弹簧在第一位置时的弹力是大于等于阀芯球、阀芯架、阀座三者的重力之和的。

这样在双向流通的系统并设置有两个膨胀阀的情况下，在制冷、制热时是通过不同的膨胀阀进行节流的，以满足系统针对不同工况时需要不同的调节方法的要求，一般这样是在每个膨胀阀并联设置一个旁通流路并在旁通流路中设置一个单向阀来满足；在本发明在不需要该热力膨胀阀节流的情况下，就可以通过该热力膨胀阀本身设置的旁通流路直接流出而不进行节流，而无需另外设置一个并联的旁通流路并设置一个单向阀，这样可以减少零部件，同时连接也更加方便、简洁。

而在需要该热力膨胀阀进行节流的情况下，即如图3所示，这时冷媒流体从热力膨胀阀的第一接口121流入、并从第二接口122流出时，这时第二接口122所在区域为相对低压区，而第一接口121所在区域压力相对较高，这样阀座17上方的阀座上平面承受的为相对低压，而其下方承受的为相对高压，这样阀座17就受到下面、与上面两端的压力差而受到向上的压差力，一开始时还有螺旋弹簧的弹力作用下向上运动，直至阀座17的阀座上平面174抵接到阀腔125的阀腔顶壁面126，阀座上平面174覆盖了通孔部123的外周部而只是与阀口173相对部份与阀口173导通，即阀座上平面174覆盖了通孔部123的大部份，这样热力膨胀阀的旁通流路就不再导通了。这时，冷媒流体就从第二接口122流入，通过阀座腔172，再通过阀口173节流后，从第二接口122流出。这时阀口的开度通过传动杆13带动阀芯球141调节而得到，即这时系统通过该热力膨胀阀进行节流，而旁通流路是不导通的。另外，旁通流路的最小通流面积是阀口通流面积的9倍以上，且通孔部的直径是阀口孔部直径的3倍以上，这样，在旁通流路导通时流动阻力相对较小。优选的，传动杆、阀口、阀芯球同轴设置，以保证装配时操作方便，及调节动作时的准确性。更加优选的，调节座、螺旋弹簧、阀芯架与阀芯球、阀口、传动杆均同轴设置。

另外，为了调节方便，在阀座17的阀座上平面174抵接到阀腔125的阀腔顶壁面126这一位置时，这时螺旋弹簧15工作在第二位置(假设此时传动杆不对阀芯球抵接，而使阀芯球与阀芯架都上移到最高位)，这时螺旋弹簧15的弹力大于阀芯架与阀芯球的两者的重力之和，但小于阀芯架与阀芯球、阀座三者的重力之和。另外在旁通流路开启时，这时阀座在压力差的作用下下移直至阀座的阀座下平面175抵接到调节座16的调节座上平面161时，这时可以使传动杆13与阀体不再接触，这样就减小了传动杆的上下动作距离，即阀座的上下活动的距离是大于等于传动杆上下动作行程的；这样一方面减小了设计难度，另外也使旁通流路导通时的流动阻力可相对较小。在这里对螺旋弹簧引进第一位置与第二位置的描述是为了描述方便而进行区分。

这样设计的优点是通孔部加工非常方便，在加工台阶孔的同时可同步将作为旁通流路的一部份的通孔部加工完成；另外将阀口设计在阀座上，阀口加工也比较方便，如阀座可以采用塑料材料加工而成，这样阀座的重量相对较轻，有利于阀座上下活动动作，如采用热塑性材料注塑成型时可以在成型时使阀口一次性加工而成，这样一致性、同轴度都会比较好；另外，阀座也可以用热固性材料压注形成的。

上面介绍的第一种实施方式中阀体是由阀芯球141与阀芯架142组合而成的，阀芯球141与阀芯架142可以分体设置另外也可能将两者分别加工后固定在一起；另外阀芯球还可以用其他形状来代替，而并不局限于球形。另外阀芯球141与阀芯架142可以是一体构成的，如图4、图5所示的第二种具体实施方式，阀体140是一体构成的，同样地阀体140相对阀口设置，在热力膨胀阀节流时，通过感温驱动部11带动传动杆13进行上下动作以调节阀体140距离阀口的位置，从而改变阀口173的开度与节流的通流量，另外为了保证阀体140与阀口173的配合，在阀体140的朝向阀口的前端设置有一定斜度的导向部；另外由于阀体140是一体加工而成的，这样可以减少装配工序。而本实施方式中其他结构与动作方式请参照上面所述第一实施方式，这里不再复述。

上面的两个实施方式中，为了使感温驱动部11带动传动杆13进行上下动作的范围相对较大，在感温驱动部11内还设置温差调节元件114，温差调节元件114可以发热或放出冷量，以扩大传动杆上下动作的调节范围。但本发明也可以不要温差调节元件114，如图6所示的实施方式，与上面第二种实施方式的区别在于感温驱动部11没有设置温差调节元件。

另外上面介绍的三种实施方式中，感温驱动部11的膜片室111是封闭的，并在靠近感温驱动部11的部位均设置有使流体进出的两个接口127、128，使这部份的流体与膜片室接触从而起一个感温的作用；但本发明并不限于此，还可以使膜片室通过一个感温管连接到系统需要感温的位置，同时使这两个流体进出的接口127、128取消，这样同样可以实现本发明的目的。

另外，为了减小节流时的流体节流的噪音，可以将上面实施方式中的阀座的阀口结构进行改进，改为如图7所示的阀座，170，阀座170在阀口173上设置一个斜度，使阀口出口呈一个α角：15°≤α≤60°，这样可以减小流体节流后流出的阻力，而其余阀的结构及运动方式可以参照上面所作的说明。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。另外本发明实施方式中所用的方位词如上、下、内、外等只是限于附图所示的情况下为了说明明确，并不能视作对本发明的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，如将上面所描述的实施方式进行组合、或替代等等。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种带有旁通流路的热力膨胀阀，包括阀本体、作为驱动动力元件的感温驱动部、传动杆，其特征在于，所述阀本体包括第一接口、比所述第一接口相对靠近所述感温驱动部的第二接口，阀本体还设置有阀腔；在所述阀腔与所述第二接口之间还设置有通孔部，所述传动杆的小径部的前端穿过所述第二接口及通孔部；在所述阀腔内还设置有可沿阀腔的轴线方向上下活动的阀座，所述阀座上设置有阀口及阀座腔，在所述阀座腔内设置有与所述阀口相对的可上下动作以调节阀口开度的阀体，所述热力膨胀阀还包括有调节座，所述调节座位于所述阀本体远离所述感温驱动部的下端底部且所述调节座与所述阀本体密封设置，所述阀体与所述调节座之间设置有螺旋弹簧，所述热力膨胀阀在流体从所述第二接口流入、并从所述第一接口流出时，流体全部或大部份从阀的旁通流路流过，而不从或只有少部份从所述阀口与阀体之间的节流通道流过；

而在流体从所述第一接口流入、并从第二接口流出时，流体全部或大部份从所述阀口与阀体之间的节流通道流过进行节流，所述阀体是通过所述传动杆抵触所述阀体的一端而带动所述阀体动作而调节的，从而调节所述阀体与阀口之间的节流通道的通流量。

2.根据权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述传动杆、阀口、阀体同轴设置，所述螺旋弹簧的一端直接或间接抵接在所述阀体上。

3.根据权利要求2所述的热力膨胀阀，其特征在于，在流体从所述第一接口流入、并从所述第二接口流出时，所述阀座的阀座上平面抵接到所述阀腔的阀腔顶壁面这一位置，这时阀座上平面覆盖了通孔部除与阀口连通的部份以外的大部份；

和/或，所述螺旋弹簧在所述阀座、所述阀体上移到位的第二位置时的弹力大于所述阀体的重力、但小于所述阀体与阀座的重力之和；在所述阀座下移到位时，即所述螺旋弹簧在第一位置时的弹力大于等于所述阀体与阀座的重力之和。

4.根据权利要求2所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述通孔部与所述阀腔的内壁部之间同轴设置，且所述热力膨胀阀在所述阀本体远离感温驱动部的下端底部螺合设置所述调节座，所述调节座上方的空间形成所述阀腔，所述螺旋弹簧的另一端直接或间接抵接在所述调节座上。

5.根据权利要求2所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述旁通流路包括所述第二接口与所述阀腔之间的通孔部、所述阀座的阀座上平面与所述阀腔的阀腔顶壁面之间形成的空间、所述阀座的外侧壁与所述阀腔的内壁部之间的侧壁流道；在流体从所述第二接口流入、并从所述第一接口流出时，流体先通过所述通孔部、再通过所述阀座的阀座上平面与所述阀腔的阀腔顶壁面之间形成的空间，然后再通过所述阀座的外侧壁与所述阀腔的内壁部之间的侧壁流道，并从第一接口流出。

6.根据权利要求5所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述侧壁流道设置在所述阀腔靠近所述第一接口侧的内壁部，所述侧壁流道是向所述第一接口方向凹进的凹部。

7.根据权利要求6所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述阀座可上下活动的距离大于等于所述传动杆上下动作行程；

和/或所述旁通流路的最小通流面积是阀口通流面积的9倍以上，且通孔部的直径是所述阀口孔部直径的3倍以上。

8.根据权利要求1-5其中任一所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述感温驱动部内还设置温差调节元件，温差调节元件可以发热或放出冷量，以扩大所述传动杆上下动作的调节范围。

9.根据权利要求1-5其中任一所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述阀座上设置有至少一个以上的平衡孔连通所述阀座腔与所述阀腔。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述阀体包括靠近所述阀口设置的阀芯球、与阀芯架，所述螺旋弹簧、阀芯架与阀芯球、阀口、传动杆均同轴设置；

和/或，在所述螺旋弹簧与所述阀体之间设置有支撑架，所述支撑架设置有至少三个以上向外撑开的翼部，所述翼部与所述阀座腔的内壁部相抵。

11.根据权利要求8所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述阀体包括靠近所述阀口设置的阀芯球、与阀芯架，所述螺旋弹簧、阀芯架与阀芯球、阀口、传动杆均同轴设置；

和/或，在所述螺旋弹簧与所述阀体之间设置有支撑架，所述支撑架设置有至少三个以上向外撑开的翼部，所述翼部与所述阀座腔的内壁部相抵。

12.根据权利要求9所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述阀体包括靠近所述阀口设置的阀芯球、与阀芯架，所述螺旋弹簧、阀芯架与阀芯球、阀口、传动杆均同轴设置；

和/或，在所述螺旋弹簧与所述阀体之间设置有支撑架，所述支撑架设置有至少三个以上向外撑开的翼部，所述翼部与所述阀座腔的内壁部相抵。

13.根据权利要求10所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述阀座为塑料材料注塑加工而成。

14.根据权利要求12或13所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述阀座为塑料材料注塑加工而成。