CN103542647A - 一种双向节流电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够调节制冷剂流量又能使制冷剂双向流动的双向节流电子膨胀阀，包括主阀部件和导阀部件，所述主阀部件包括带有第一接口和第二接口的主阀座及设置在所述主阀座上的主阀口，其特征在于，所述主阀部件还包括活塞部件，所述活塞部件将所述阀腔分隔为上阀腔和下阀腔，所述活塞部件上设置有副阀口部和主阀芯部，所述导阀部件包括步进电机和阀轴，所述上阀腔与所述第一接口之间具有流入通道，所述活塞部件上设有第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路将所述上阀腔向所述第一接口单向导通，所述第二支路将所述上阀腔向所述第二接口单向导通，所述第三支路将所述第二接口向所述上阀腔单向导通。

Description

一种双向节流电子膨胀阀

技术领域

本发明涉及流体控制技术领域，特别涉及一种可任意且细微地调节制冷剂流量又能够使制冷剂双向流通的双向节流电子膨胀阀。

背景技术

一般电子膨胀阀，由于结构的限制，只能单向流通、截止。

如图1所示，为现有的一种电子膨胀阀的纵向剖视图。该电子膨胀阀主要结构如下：包括主阀100′和先导阀200′。主阀100′主要包括连接有第一接管11′的具有阀腔的阀体1′、置于阀体1′内的可上下滑动的截面呈倒凸字型的主阀芯2′、焊接密封在阀体1′上的底部带有阀口3′的阀座4′。阀座4′上连接有第二接管12′。主阀芯2′将阀腔分隔为位于主阀芯2′上部的背压室5′和位于主阀芯2′下部的主阀室6′。主阀芯2′上形成有轴向贯通该主阀芯2′的连通通路7′和连通背压室5′与主阀室6′的均压通路8′。连通通路7′靠近背压室5′的一端设置有具有先导阀口10′的先导阀座9′。先导阀200′主要包括带有先导阀轴21′的先导阀体20′和驱动先导阀轴21′的步进电机22′。

该电子膨胀阀的原理大体为：当主阀100′与先导阀200′处于关闭状态时，从第一接管11′导入主阀室6′内的高压制冷剂通过均压通路8′进入背压室5′中，背压室5′内成为高压。因此，主阀芯2′的密封部13′被用力的推压在阀座4′上，阀口3′处于关闭状态。

当向步进电机22′供给打开脉冲时，设置在先导阀座9′上的先导阀口10′开度缓慢增加，背压室5′内的高压制冷剂通过连通通路7′流出至第二接管12′，背压室5′的压力逐渐减小。当先导阀口10′的开度开到一定程度时，在压缩弹簧14′的弹力和系统压差力的共同作用下，使主阀芯2′向上移动，密封部13′开始离开阀座4′，阀口3′被打开，则制冷剂通过阀口3′流出至第二接管12′。

上述现有的电子膨胀阀的主要缺点是：该电子膨胀阀只能实现制冷剂的单向流动，即从第一接管11′通过阀口3′流出至第二接管12′，不能实现制冷剂从第二接管12′向第一接管11′的流通。当应用于制冷系统中时，需要再连接单向阀，使制冷系统成本增加。

发明内容

本发明旨在提供一种能够实现制冷剂双向流动，同时，又能够调节制冷剂流量的双向节流电子膨胀阀。

为实现本发明的目的，本发明提供的双向节流电子膨胀阀包括带有阀腔的主阀部件和与所述主阀部件固接的导阀部件，所述主阀部件包括带有第一接口和第二接口的主阀座及设置在所述主阀座上的主阀口，所述主阀部件还包括设置于所述阀腔内、打开或关闭所述主阀口的活塞部件，所述活塞部件将所述阀腔分隔为上阀腔和下阀腔，所述活塞部件上设置有位于所述上阀腔内的副阀口部和位于所述下阀腔内的与所述主阀口相配合的主阀芯部，所述导阀部件包括步进电机和由所述步进电机驱动的伸入到所述阀腔内与所述副阀口部相配合的阀轴，所述上阀腔与所述第一接口之间具有流入通道，所述活塞部件上设有第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路将所述上阀腔向所述第一接口单向导通，所述第二支路将所述上阀腔向所述第二接口单向导通，所述第三支路将所述第二接口向所述上阀腔单向导通。

优选地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述流入通道具体为形成于所述活塞部件的周向侧壁与所述主阀座的内壁之间的流通间隙。

进一步地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述第一支路内设有第一密封面及可沿所述活塞部件的径向移动从而与所述第一密封面接触或分离的第一密封件。

进一步地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述第二支路内设有第二密封面及可沿所述活塞部件的轴向移动从而与所述第二密封面接触或分离的第二密封件。

进一步地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述第二密封件设有与所述第二接口连通的连通孔，所述连通孔包括相互连通的径向孔和轴向孔。

进一步地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述第三支路内设有第三密封面及可沿所述主阀座的轴向移动从而与所述第三密封面接触或分离的第三密封件。

优选地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述第一支路靠近所述第二接口的一端设有第一止动件，所述第一止动件上设有连通所述轴向孔与所述第二接口的第一通孔；所述第三支路靠近所述上阀腔的一端设有第二止动件，所述第二止动件上设有连通所述第三支路与所述上阀腔的第二通孔。

进一步地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述活塞部件上开设有节流通道，所述节流通道连通所述第三支路与所述第二接口。

进一步地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述活塞部件上开设有使所述副阀口部分别与所述第一支路和与所述第二支路单向导通的连通通道。

优选地，如上所述结构的双向节流电子膨胀阀，所述阀腔内设置有抵接于所述活塞部件与所述主阀座的弹簧。

有益效果：在空调系统中，特别是热泵系统中，制冷剂在制冷、制热时的流向相反，因而一般的电子膨胀阀需要与单向阀配合使用。相对于现有技术的结构设计，本发明的双向节流电子膨胀阀不仅可以调节制冷剂流量，还可以实现制冷剂的双向导通、截止，因而不用配合单向阀，可以在系统管路中直接使用，因而具有较为明显的成本优势。

附图说明

图1为现有技术中一种电子膨胀阀的纵向剖视图；

图2为本发明的双向节流电子膨胀阀一种实施例的纵向剖视图；

图3为图2中双向节流电子膨胀阀的活塞部件的结构示意图；

图4为图3中活塞部件的主视平面图；

图5为图3中活塞部件的导向座的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种双向节流电子膨胀阀，该双向节流电子膨胀阀的结构设计能够调节制冷剂流量，并且，能够实现制冷剂的双向流通。

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2、图3、图4和图5，图2本发明的双向节流电子膨胀阀一种实施例的纵向剖视图；图3为图2中双向节流电子膨胀阀的活塞部件的结构示意图；图4为图3中活塞部件的主视平面图；图5为图3中活塞部件的导向座的结构示意图。

在本实施例中，如图2所示，本发明所提供的双向节流电子膨胀阀，包括带有阀腔的主阀部件100和与该主阀部件100通过连接件300焊接固定的导阀部件200，主阀部件100包括内部形成前述阀腔、带有第一接口11和第二接口12的主阀座1，及与主阀座1一体形成的主阀口3。主阀部件100还包括设置于阀腔内、打开或关闭主阀口3的活塞部件2，活塞部件2将阀腔分隔为上阀腔4和下阀腔5。活塞部件2上设置有位于上阀腔4内的副阀口部6和位于下阀腔5内的与主阀口3相接触或分离的主阀芯部7。导阀部件200包括步进电机201和由该步进电机201驱动的伸入到阀腔内与副阀口部6相接触或分离的阀轴202。如图3所示，为了增加使活塞部件2向上推的力，在阀腔内设置有抵接于活塞部件2与主阀座1之间的压缩弹簧41。当需要打开主阀口3时，压缩弹簧41与高压制冷剂一起作用于活塞部件2，使活塞部件2向上运动。

如图2、图3及图4所示，上阀腔4与第一接口11之间具有流入通道，在本实施例中，作为优选实施方式，流入通道具体为形成于活塞部件2的周向侧壁与主阀座1的内壁之间的流通间隙8。活塞部件2上设有可与副阀口部6连通或断开的第一支路、第二支路和第三支路。前述三个支路的具体作用为：当副阀口部6开启时，制冷剂可通过该第一支路由上阀腔4流向第一接口11一端，而不能通过第一支路由第一接口11流向上阀腔4（即第一支路将制冷剂由上阀腔4向第一接口11单向导通）；制冷剂可通过第二支路由上阀腔4流向第二接口12一端，而不能由第二接口12一端流向上阀腔4（即第二支路将制冷剂由上阀腔4向第二接口12单向导通）；制冷剂可以通过第三支路由第二接口12一端流向上阀腔4，而不能由上阀腔4流向第二接口12（即第三支路将制冷剂由第二接口12向上阀腔4单向导通）。

下面对本实施例的双向节流电子膨胀阀的具体工作原理进行详细说明。

第一，当制冷剂流向为由第一接口11经主阀口3流向第二接口12时（以下简称为正流向）：

当步进电机201不工作时（即未向其提供脉冲信号，且副阀口部6为关闭状态），高压制冷剂由第一接口11进入下阀腔5，第一支路关闭，制冷剂通过流通间隙8（即流入通道）进入位于活塞部件2上方的上阀腔4，第三支路关闭。此时，由于上阀腔4和下阀腔5内均为高压端，且第二接口12一端为低压端，活塞部件2靠近上阀腔4一端的受力大于活塞部件2靠近下阀腔5一端的受力，因而，在压差力的作用下，活塞部件2克服压缩弹簧41的弹簧力向下运动，将主阀口3关闭。

在上述状态时，此时由于制冷系统的节流需要，当向步进电机201提供一定值的开阀脉冲信号时，在步进电机201的驱动下，阀轴202向上移动，阀轴202缓慢离开副阀口部6，上阀腔4内的高压制冷剂通过副阀口部6经过第二支路流入低压的第二接口12一端，上阀腔4中的压力下降变为低压，上阀腔4与下阀腔5之间形成压力差，活塞部件2在压差力和压缩弹簧41的共同作用下向上移动，主阀口3开启，制冷剂由第一接口11通过主阀口3流入第二接口12。随着阀轴202不断上移，活塞部件2也随之不断上移，从而实现主阀口3开度不断增大，当活塞部件2上移至抵接阀轴202后停止，主阀口3保持一定的流通量，达到预设的节流作用。当然，在此基础上可以根据需要，通过调节脉冲信号大小来改变主阀口3处的流通量，实现正向流量的调节。

在上述状态下，当向步进电机201提供关阀脉冲时，在步进电机201的驱动下，阀轴202向下移动，副阀口部6的开度缓慢减小，阀轴202靠近副阀口部6，上阀腔4内的制冷剂因通过副阀口部6经过第二支路流入低压的第二接口12一端的流量逐渐减少，上阀腔4中的压力上升变为高压，上阀腔4与第二接口12之间形成压力差，随着阀轴202不断下移，活塞部件2在压差力的作用下克服压缩弹簧41的弹簧力不断下移，从而实现主阀口3开度不断减小，直至主阀口3关闭，副阀口部6也随之关闭。

第二，当制冷剂流向为由第二接口12经主阀口3流向第一接口11时（以下简称为反流向）：

当步进电机201不工作（即不向其提供脉冲信号，且副阀口部6为关闭状态），高压制冷剂由第二接口12一端进入，第二支路在高压制冷剂压力的作用下关闭，高压制冷剂通过第三支路进入上阀腔4，上阀腔4内变为高压状态，且第一接口11一端和下阀腔5内均为低压端，活塞部件2靠近上阀腔4一端的受力大于活塞部件2靠近下阀腔5一端的受力，因而，在压差力的作用下，活塞部件2关闭主阀口3。

在上述状态时，此时由于制冷系统的节流需要，当向步进电机201提供一定值的开阀脉冲信号时，阀轴202在步进电机201的驱动下向上运动，阀轴202向上移动，阀轴202缓慢离开副阀口部6。上阀腔4中的高压制冷剂通过副阀口部6经过第一支路流向低压的第一接口11一端，因而上阀腔4中的压力下降，形成低压端，此时，在压差力和压缩弹簧41的共同作用下，活塞部件2向上运动，主阀口3开启，制冷剂由第二接口12经由主阀口3流入第一接口11。随着阀轴202不断上移，活塞部件2也随之不断上移，从而实现主阀口3开度不断增大，当活塞部件2上移至抵接阀轴202后停止，主阀口3保持一的流通量，达到预设的节流作用。当然，在此基础上可以根据需要，通过调节脉冲信号大小来改变主阀口3处的流通量，实现反向流量的调节。

在上述状态下，当向步进电机201提供关阀脉冲信号时，在步进电机201的驱动下，阀轴202向下移动，阀轴202靠近副阀口部6，上阀腔4内的制冷剂因通过副阀口部6经过第一支路流入低压的第一接口11一端的流量逐渐减少，上阀腔4中的压力上升变为高压，上阀腔4与下阀腔5之间形成压力差，随着阀轴202不断下移，活塞部件2在压差力的作用下克服压缩弹簧41的弹簧力不断下移，从而实现主阀口3开度不断减小，直至主阀口3关闭，副阀口部6也随之关闭。

相对于现有技术的电子膨胀阀，本发明的双向节流电子膨胀阀通过在第一接口11与上阀腔4之间设置流入通道和在活塞部件上设置第一支路、第二支路和第三支路，使本发明的双向节流电子膨胀阀不仅能够任意且细微地调节制冷剂流量，还能够实现制冷剂的双向流通，且无须像现有技术中的电子膨胀阀那样使用时再连接单向阀，节省了生产成本。

作为优选实施方式，如图3和图4和图5所示，第一支路内设有第一密封面13及可沿活塞部件2的径向移动从而与第一密封面13接触或分离的第一密封件14。第一支路内还设有使得第一密封件14沿活塞部件2的径向移动的导向座15，并该导向座15上设有连通第一接口11与副阀口部6的导向座通道16。工作时，在第一支路中，当第一密封件14关闭第一密封面13时，第一支路关闭；当第一密封件14开启第一密封面13时，通过导向座通道16，使上阀腔4通过第一支路向第一接口11单向导通。通过导向座15的设计，能够使第一密封件14得到更好的支撑，使其沿活塞部件2的径向移动，较好地避免了第一密封件14在重力的作用下发生向下的偏移，较好了避免了第一密封件14与第一密封面13之间密封不良现象的发生。

本实施例中，第一支路的具体结构为：第一支路包括第一径向孔17和孔径变大的第二径向孔18，第一密封面13形成于第一径向孔17和第二径向孔18的台阶上。导向座15设于第二径向孔18内。导向座15可以具体为过盈配合于第二径向孔18内的一端设有开口的圆筒。第一密封件14设于圆筒内，圆筒的开口与第一密封面13相对，导向座通道16开设于圆筒的侧壁。该种结构设计可以方便地形成第一密封面13，结构简单，便于加工。当第一密封件14离开第一密封面13时，第一接口11与副阀口部6连通，制冷剂由第一接口11通过第二径向孔18、导向座通道16、导向座内腔19以及第一密封面13围成的阀口后与副阀口部6导通，实现了第一支路的导通。

在本实施例中，为了便于副阀口部6与第一支路和第二支路的连通，活塞部件2上可以进一步沿轴向开设有使副阀口部6分别与第一支路和与第二支路单向导通的连通通道40。

在本实施例中，第二支路的具体结构为：第二支路包括与连通通道40相连通的第二腔体21，第二腔体21与连通通道40之间设有第二密封面23。第二腔体21内设有可沿活塞部件轴向移动从而与第二密封面23接触或分离的第二密封件24，第二密封件24设有连通前述连通通道40与第二接口12的连通孔。连通孔包括设置于第二密封件上相互连通的径向孔25和轴向孔26。第二腔体21靠近第二接口12的一端设有第一止动件27，第一止动件27上设有连通轴向孔26与第二接口12的第一通孔28。工作时，高压制冷剂由副阀口部6进入流通通道40内，然后冲开第二密封件24对第二密封面23的密封，进入第二腔体21内，然后，高压制冷剂经过径向孔25和轴向孔26，再通过第一止动件27的第一通孔28进入第二接口12。

具体地，如图3和图4所示，为了提高第一止动件27连接的可靠性，第二腔体21远离第二密封面23的一端可以设置有孔径变大的孔，活塞部件2的主阀芯部7的端部设有铆接部29，第一止动件27通过铆接部29铆接于该孔中。

本实施例中的，第三支路的具体结构为：第三支路包括第三密封面33及可沿主阀座1的轴向移动从而与第三密封面33接触或分离的第三密封件34，第三支路靠近上阀腔4的一端设有第二止动件37，第二止动件37上设有连通第三支路与上阀腔4的第二通孔38。

具体地，如图3和图4所示，第三支路可以包括第一轴向孔31和第二轴向孔32，第一轴向孔31的一端与第二接口12连通，其另一端与第二轴向孔32连通，第二轴向孔32的孔径大于第一轴向孔31的孔径由此形成台阶部，台阶部上形成第三密封面33。密封第三密封面33的第三密封件34设置于第二轴向孔32内。第二止动件37设置于第二轴向孔32靠近上阀腔4的一端。

如图3和图4所示，为了便于第一轴向孔31与第二接口12的连通，活塞部件2上可以进一步设置有节流通道35，第一轴向孔31可以通过节流通道35与第二接口12连通。本实施中，节流通道35优选为孔径小于第一轴向孔31的节流孔。节流通道35的作用是，当高压制冷剂由第二接口12经主阀口3流向第一接口11时（即反流向时），由于节流通道35的孔径小于第一轴向孔31的孔径，可以使高压制冷剂经由节流通道35缓慢经过第三支路进入上阀腔4，不会使第三支路受到来自第二接口12内的高压制冷剂的快速冲击，使制冷剂流速平稳的同时，还可以对本双向节流电子膨胀阀起到保护作用。

工作时，如图2、图3和图4所示，高压制冷剂由第二接口12进入节流通道35中，并冲开第三密封件34对第三密封面33的密封，进入第二轴向孔32中，并进而通过第二止动件37的第二通孔38进入上阀腔4中。

本发明的双向节流电子膨胀阀中，主阀座通过金属切削加工制成，具体可以为由铜质材料经切削加工制成，这样，使活塞部件2与主阀座1之间具有很好的同轴度，易于满足本发明的需要。本具体实施例中，主阀口3一体地形成于主阀座1上，便于加工。

需要说明的是，第一密封件14、第三密封件34可以为球体，也可以为能够实现本发明目的的其它结构。本实施例中关于第一支路、第二支路、第三支路的具体结构描述只是为了说明本发明的原理，而非对此三个支路具体结构的限制。

最后，需要说明的是，在第一支路中，第一径向孔17、第一密封面13、第一密封件14、第二径向孔18和导向座15实际上构成了第一种单向阀结构，该第一种单向阀结构使得第一支路单向导通；在第二支路中，第二腔体21、第二密封面23、第二密封件25和第一止动件27实际上构成了第二种单向阀结构，该第二种单向阀结构使得第二支路单向导通；在第三支路中，第一轴向孔31、第三密封面33、第三密封件34、第二轴向孔32和第二止动件37实际上构成了第三种单向阀结构，该第三种单向阀结构使得第三支路单向导通。

显然，在满足单向导通的功能的前提下，上述第一种单向阀结构、第二种单向阀结构和第三种单向阀结构可以互换，亦即第一支路可以采用所述第二种单向阀结构或所述第三种单向阀结构，第二支路可以采用所述第一种单向阀结构或所述第三种单向阀结构，第三支路可以采用所述第一种单向阀结构或所述第二种单向阀结构；当然，在满足单向导通的功能的前提下，所述第一支路、第二支路或者第三支路还可以采用其他结构的单向阀，该其他结构的单向阀显然也应该在本发明的保护范围之内。

以上对本发明所提供的一种双向节流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)

1.一种双向节流电子膨胀阀，包括带有阀腔的主阀部件和与所述主阀部件固接的导阀部件，所述主阀部件包括带有第一接口和第二接口的主阀座及设置在所述主阀座上的主阀口，

其特征在于，所述主阀部件还包括设置于所述阀腔内、打开或关闭所述主阀口的活塞部件，所述活塞部件将所述阀腔分隔为上阀腔和下阀腔，所述活塞部件上设置有位于所述上阀腔内的副阀口部和位于所述下阀腔内的与所述主阀口相配合的主阀芯部，所述导阀部件包括步进电机和由所述步进电机驱动的伸入到所述阀腔内与所述副阀口部相配合的阀轴，所述上阀腔与所述第一接口之间具有流入通道，所述活塞部件上设有第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路将所述上阀腔向所述第一接口单向导通，所述第二支路将所述上阀腔向所述第二接口单向导通，所述第三支路将所述第二接口向所述上阀腔单向导通。

2.根据权利要求1所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述流入通道具体为形成于所述活塞部件的周向侧壁与所述主阀座的内壁之间的流通间隙。

3.根据权利要求1所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述第一支路内设有第一密封面及可沿所述活塞部件的径向移动从而与所述第一密封面接触或分离的第一密封件。

4.根据权利要求3所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述第二支路内设有第二密封面及可沿所述活塞部件的轴向移动从而与所述第二密封面接触或分离的第二密封件。

5.根据权利要求4所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述第二密封件设有与所述第二接口连通的连通孔，所述连通孔包括相互连通的径向孔和轴向孔。

6.根据权利要求4所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述第三支路内设有第三密封面及可沿所述主阀座的轴向移动从而与所述第三密封面接触或分离的第三密封件。

7.根据权利要求6所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述第一支路靠近所述第二接口的一端设有第一止动件，所述第一止动件上设有连通所述轴向孔与所述第二接口的第一通孔；所述第三支路靠近所述上阀腔的一端设有第二止动件，所述第二止动件上设有连通所述第三支路与所述上阀腔的第二通孔。

8.根据权利要求6所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述活塞部件上开设有节流通道，所述节流通道连通所述第三支路与所述第二接口。

9.根据权利要求1-9任一项所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述活塞部件上开设有使所述副阀口部分别与所述第一支路和与所述第二支路单向导通的连通通道。

10.根据权利要求1-9任一项所述的双向节流电子膨胀阀，其特征在于，所述阀腔内设置有抵接于所述活塞部件与所述主阀座的弹簧。

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