CN103867789A - 一种流量调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量调节阀，包括具有阀腔的阀座和连接于所述阀座上的阀壳，所述阀壳内设有电机，所述电机通过其输出轴连接有丝杆，所述丝杆通过螺纹配合连接有螺母，所述螺母连接有具有轴向通孔的阀杆，所述阀杆能够沿所述阀腔轴向移动以开启或关闭设于所述阀座上的阀口；所述阀杆为金属件，其底端设有密封环，所述密封环的外端直径大于所述阀口的直径；所述密封环的上端面与所述阀杆的底端端面形成密封；所述阀杆处于全关状态时，所述密封环的下端面与所述阀口的端面贴合形成密封。由于将阀杆设为金属件，可以确保阀杆与阀座内侧壁之间的密封，同时在阀杆底端设置密封环，可以确保了只有在阀口开启后，阀座的第一接口和第二接口才能连通。

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，特别是涉及一种流量调节阀。

背景技术

流量调节阀广泛应用于大型冷冻机组、大型冷库、超市冷柜，制冷效果好，节能效果显著。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和断电，阀针调节阀口的开度，从而调节制冷剂的流量。

现有技术中，专利号为201120220419.X的中国专利公开了一种流量调节阀。具体地，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中所示流量调节阀的阀杆的结构示意图。

如图1所示，该流量调节阀包括阀座100及连接于阀座100上的壳体200，壳体200内设有电机201，电机201的输出轴通过支撑于齿轮座600上的齿轮系统202与丝杆300传动连接，因而丝杆300随着电机201的输出轴发生转动；丝杆300通过螺纹配合连接有螺母400，螺母400连接有阀杆500，随着电机201的输出轴转动，丝杆300发生旋转，进而带动阀杆500沿轴向运动，从而调节阀座100上的阀口103的开度。

阀座100上开设有第一接口101、第二接口102和阀口103，阀口103的开启和关闭控制第一接口101和第二接口103的连通或断开。其中，阀杆500设有连通阀口103的轴向通孔，阀口103与第二接口102始终保持连通，即第二接口102与阀杆500的轴向通孔连通。

如图2所示，上述结构中的阀杆500包括注塑体504及包裹所述注塑体504的金属外壳件505；金属外壳件505的顶端部的内侧设有金属凸出部505a，注塑体504的上部内腔与金属凸出部505a的内腔形成安装槽501，螺母400设置在安装槽501内，环形限位槽502开设于金属凸出部505a的内壁上，环形限位槽502中设有对螺母400进行轴向限位并间隙配合于螺母400外部的限位部件503。

其中，金属外壳件505下端的周向设置有通孔，注塑体504的相应位置设置有凸台，与金属外壳件505的通孔配合，确保金属外壳件505与注塑体504的定位。

由于上述阀杆500包括形成注塑体504的塑料和制成金属外壳件505的金属两种材料，两种材料的收缩率不一致，注塑后注塑体504和金属外壳件505之间容易存有缝隙，即使注塑材料致密，在承受高气压冲击或冷热温度交替变化后，注塑体504与金属外壳件505之间也易出现缝隙，使得第一接口101通过注塑体504的凸台与金属外壳件505的通孔配合处的缝隙与阀杆500的轴向通孔连通，从而与第二接口102连通，致使制冷剂泄漏，进而导致阀杆500与阀座100台阶上的阀口端面的密封失效。

有鉴于此，如何对现有技术中的流量调节阀作出改进，提高阀杆与阀座之间的密封性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种流量调节阀，该流量调节阀的结构设计能够保证阀杆与阀座之间的密封性，提高两者之间的密封可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种流量调节阀，包括具有阀腔的阀座和连接于所述阀座上的阀壳，所述阀壳内设有电机，所述电机通过其输出轴连接有丝杆，所述丝杆通过螺纹配合连接有螺母，所述螺母连接有具有轴向通孔的阀杆部件，所述阀杆部件能够沿所述阀腔轴向移动以开启或关闭设于所述阀座上的阀口；所述阀杆部件包括金属材料的阀杆，其底端设有非金属材料的密封环，所述密封环的外端直径大于所述阀口的直径；所述密封环的上端面与所述阀杆的底端端面形成密封；所述阀杆部件处于全关状态时，所述密封环的下端面与所述阀口的端面贴合形成密封。

优选地，所述密封环通过铆钉与所述阀杆密封铆接，所述铆钉具有与所述阀杆的轴向通孔连通的内腔。

优选地，所述密封环外套装有金属套筒。

优选地，所述阀杆底端端面设有环形密封凸起部。

优选地，所述密封环的上端面与所述阀杆底端端面之间设有垫片。

优选地，所述密封环的上端面与所述阀杆底端端面之间设有O型圈。

优选地，所述密封环的上端设有轴向凸台，形成朝向阀杆底端端面的环形台阶面，所述阀杆的底端具有与所述密封环的轴向凸台配合的环形凹槽。

优选地，所述阀杆底端设有轴向凸台，形成朝向所述阀口端面的环形台阶面，所述密封环与所述阀杆的轴向凸台密封铆接。

优选地，所述阀杆内部设有容纳所述螺母的容纳腔，所述容纳腔的底部和所述螺母的底部分别设有相互配合的周向限位槽和周向限位凸起。

优选地，所述周向限位槽至少为两个，并沿所述阀杆的轴线对称分布。

优选地，还包括驱动所述阀杆轴向移动的齿轮系统，所述齿轮系统包括限制所述阀杆周向转动的限位杆，所述限位杆之间形成限位间隙；所述阀杆上端套装固定有限位卡环，所述限位卡环的周向设置有限位凸出部，所述限位凸出部能够插入所述限位间隙。

优选地，所述阀杆部件具有小径部和靠近所述阀口的大径部，所述大径部为所述阀杆部件的滑动导向部，所述小径部与所述阀座之间设置密封圈。

优选地，所述阀座包括阀座基体和具有芯腔的阀座芯，所述阀座芯插装在所述阀座基体内，所述芯腔为台阶孔，形成朝向所述流量调节阀的阀壳的环形台阶面；还包括限位环，所述限位环的一端具有环形的径向凸台，所述径向凸台搭接于所述阀座芯朝向所述阀壳的上端面；所述阀座芯的内侧壁、所述限位环上朝向所述阀口的端面以及所述环形台阶面形成安装槽，所述安装槽内设有所述密封圈。

优选地，所述密封圈和所述环形台阶面之间还设有挡圈。

优选地，所述密封圈的外周面设置有助滑包覆层。

优选地，所述大径部设置在所述密封环上，所述小径部设置在所述阀杆上。相对上述背景技术，本发明所提供的流量调节阀将阀杆设置为金属件，并在阀杆的底端设置非金属材料的密封环，该密封环的上端面与阀杆的底端端面形成密封，在阀杆部件处于全关状态时，该密封环的下端面与流量调节阀阀口的端面形成密封，显然，该密封环的外端直径大于所述阀口的直径。由于将阀杆设置为金属件，确保阀杆部件与阀座内侧壁之间的密封即可，避免了现有技术中因阀杆由两种材料制成而导致的侧壁缝隙；同时为了保证阀杆部件处于全关状态时，阀杆与阀口的密封性，在阀杆的底端设置密封环，使得密封环的上下端面分别与阀杆底端端面和阀口端面形成密封，确保了只有在阀口开启后，阀座的第一接口和第二接口才能连通。

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中所示流量调节阀的阀杆的结构示意图；

图3为本发明所提供的流量调节阀一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3中阀座的结构示意图；

图5为图3中阀杆与密封环第一种连接方式的结构示意图；

图6为图3中阀杆与密封环第二种连接方式的结构示意图；

图7为图3中阀杆与密封环第三种连接方式的结构示意图；

图8为图7中阀杆与密封环接触面的局部放大图；

图9为图3中阀杆与密封环第四种连接方式的结构示意图；

图10为图3中阀杆与密封环第五种连接方式的结构示意图；

图11为图3中阀杆与密封环第六种连接方式的结构示意图；

图12为图3中阀杆的结构示意图；

图13为图12中A-A向的剖面示意图；

图14为图3中螺母的结构示意图；

图15为图3中齿轮系统的结构示意图；

图16为图3中阀杆的结构示意图；

图17为图15中齿轮系统与图16中阀杆装配后的结构示意图；

图18为本发明所提供流量调节阀中阀杆与限位套的装配示意图；

图19为图18中各部件装配后的结构示意图；

图20为图18中I部位的局部放大图。

图1-图2中：

100阀座、101第一接口、102第二接口、103阀口、200壳体、201电机、202齿轮系统、300丝杆、400、螺母、500阀杆、501安装槽、502环形限位槽、限位部件503、504注塑体、505金属外壳件、505a金属凸出部；

图3-图20中：

10阀座、11阀座基体、111阀口、12阀座芯、121环形台阶面、20阀杆、21轴向凸出部、22密封圈、22a助滑包覆层、23限位套、24挡圈、25限位卡环、251限位凸出部、26环形密封凸起部、27螺母、271周向限位凸起、28容纳腔、281环形限位槽、282限位部件、283周向限位槽、31第一接口管、32第二接口管、40密封环、41金属套筒、42垫片、43O型圈、50铆钉、60齿轮系统、61限位杆、62限位间隙、63丝杆、70阀壳、80电机

具体实施方式

本发明的核心是提供一种流量调节阀，该流量调节阀的结构设计能够保证阀杆与阀座之间的密封性，提高两者之间的密封可靠性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

这里需要说明的是，本文中所涉及的上、下、内和外等方位词是以图3至图20中零部件位于图中及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，本文所采用的方位词不应限制本申请请求保护的范围。

请参考图3和图4；图3为本发明所提供流量调节阀一种具体实施方式的结构示意图；图4为图3中阀座的结构示意图。

所述流量调节阀的阀座10包括阀座基体11和阀座芯12，阀座芯12插装在阀座基体11内，阀座基体11具有第一接口、第二接口和阀口111，；第一接口连接有第一接口管31，第二接口连接有第二接口管32。

阀座10的阀腔内设有具有轴向通孔的阀杆部件，阀杆部件能够沿所述阀腔轴向移动开启或关闭阀口111，以便连通第一接口和第二接口；所述阀杆部件包括阀杆20和设于阀杆20底端的密封环40。当阀口111开启时，第一接口可以通过阀座芯12侧壁的通孔与阀座10的上腔体连通，从而通过阀口111与第二接口连通；当阀口111关闭时，阀杆20的侧壁挡住阀座芯12侧壁的通孔，从而断开第一接口与第二接口的连通；显然，阀杆20与阀座10的阀腔侧壁需要保持密封。

其中，阀杆20设为金属件，即阀杆20由一种金属材料制成；密封环40为非金属件，即由非金属材料制成。密封环40的上端端面与阀杆20的底端端面形成密封，当阀杆部件处于全关状态时，密封环40的下端端面与阀口111的端面贴合形成密封，显然，密封环40的外端直径大于阀口111的直径。这里还需指出的是，由于阀杆20设为金属件，不易与阀口111形成密封，所以在阀杆20的底端设置密封环40，此处密封环40的材料显然为非金属，具体地，密封环40的材料可以为PTFE（聚四氟乙烯）、PPS（聚苯硫醚）、PEEK（聚醚醚酮）或塑料与金属粉的合成物，有较高的强度及抗温度变形性能。

由于阀杆20只由一种金属材料制成，阀杆20侧壁与阀座10的阀腔侧壁能够保持密封，且密封环40的上端端面与阀杆20的底端端面密封，避免了现有技术中因阀杆20由两种材料制成导致的阀杆20侧壁存在缝隙，在阀杆20底部设置密封环40，使得阀杆20全关时通过密封环40与阀口111端面贴合形成密封，从而确保阀杆20与阀座10之间的密封性，保证阀座10的第一接口和第二接口在只有阀口111开启的情况下才能连通。

其中，阀杆20与密封环40的连接方式可以有多种具体形式。

请参考图5，图5为图3中所示阀杆与密封环第一种连接方式的结构示意图。

阀杆20与密封环40可以通过铆钉50密封铆接，其中铆钉50具有与阀杆20的轴向通孔连通的内腔。显然，为了确保阀杆20全关时，密封环40的下端面与阀口111端面贴合密封，铆钉50的头部直径小于阀口111的直径，即阀杆20全关时，铆钉50的头部伸入阀口111内以保证密封环40的下端面能够与阀口111端面贴合并形成密封。

由于密封环40的材质一般为塑料，在高温下容易膨胀，为了避免密封环40因高温膨胀使得阀杆20卡死，无法轴向移动，可以在密封环40外套装金属套筒41，如图6中所示，既可以提高密封环40的强度，又可以控制密封环40变形，避免阀杆20卡死。

进一步地，还可以在阀杆20底端端面设置一个或多个环形密封凸起部26，如图7和图8中所示，该环形密封凸起部26的横截面为梯形，当然在实际设置中也可以为其他形状，在阀杆20与密封环40铆接装配时，密封环40在外力作用下永久性塑性变形，形成与环形密封凸起部26配合的凹槽，能够提高阀杆20与密封环40之间的密封性。

当然，为了提高阀杆20底端端面与密封环40上端面之间的密封性，还可以在密封环40和阀杆20之间设置垫片42（如图9中所示），或设置O型圈43（如图10中所示）。

更进一步地，可以在密封环40的上端设置轴向凸台，形成朝向阀杆20底端端面的环形台阶面（可参考图5至图10），相应地，阀杆20的底端形成与密封环40的轴向凸台配合的环形凹槽；通过该轴向凸台和该环形凹槽的卡位配合可以提高密封环40与阀杆20连接的同轴度，避免阀杆20被卡死。

当然，密封环40和阀杆20的连接除了铆钉50铆接外，还可以在阀杆20的底端设置轴向凸出部21，直接将密封环40套装在阀杆20的轴向凸出部21上铆接密封，如图11中所示。

上述各实施例中，阀杆20的上端设有容纳螺母27的容纳腔28，容纳腔的内壁开设有环形限位槽281，该环形限位槽281内设有对螺母进行轴向限位并间隙配合于螺母27外部的限位部件282（可参考图11），进一步地，在容纳腔28的底部还设有周向限位槽283，螺母27的底部相应地设有与周向限位槽283配合的周向限位凸起271，该种结构设计可以限制螺母27相对阀杆20发生周向转动，且结构简单，加工成本低。

容纳腔28底部的周向限位槽283至少为两个，且沿阀杆20的轴线对称布置。

阀杆20的结构及其上周向限位槽283的结构和螺母27的结构具体可以参考图12至图14，图12为阀杆的结构示意图，图13为图12中A-A向的剖面示意图，图14为螺母的结构示意图。

当然，也可以在容纳腔28的底部设置限位凸起，同时在螺母27的底部设置与限位凸起配合的限位槽。

需要指出的是，现有技术中容纳螺母的容纳腔是设置在注塑体上的，容纳腔和周向限位槽均可以通过注塑一体成型设置，而本发明中阀杆20设为金属件，所以在阀杆20上设置容纳腔28或周向限位槽283时比较常用的方法是通过金属切削方式加工。

流量调节阀还包括驱动阀杆20轴向移动的齿轮系统60，流量调节阀的电机80输出轴通过齿轮系统60与丝杆63传动连接，即丝杆63随着电机80的转动而转动，丝杆63与阀杆20螺纹配合，阀杆20周向定位后，可以将丝杆63的转动转化为阀杆20的轴向移动（可参考图3）。为了实现阀杆20的周向定位，齿轮系统60还包括限制阀杆20周向转动的限位杆61，限位杆61之间形成限位间隙62。

阀杆20的上端套装固定有限位卡环25，限位卡环25的周向设置有限位凸出部251，该限位凸出部251能够插入上述限位杆61之间形成的限位间隙62，实现阀杆20的周向限位，使得阀杆20只能沿轴向移动。

其中，可以将限位卡环25与阀杆20通过焊接固定。

具体地，阀杆20与齿轮系统60的限位连接关系可以参考图15-图17，图15为齿轮系统的结构示意图；图16为阀杆的结构示意图；图17为齿轮系统与阀杆的装配示意图。

在上述各实施例中，所述阀杆部件具有小径部和靠近阀口111的大径部，其中，所述大径部可以作为所述阀杆部件的滑动导向部，具体地，可以将阀杆20底部的密封环设置为大径部，当然直接在阀杆20上设置大径部也是可以的；所述小径部设置在阀杆20上，位于所述大径部的上方，在所述小径部和阀座10之间还设置有密封圈22。

具体地，阀座10的阀腔和阀杆20的外侧壁之间可以设置安装槽，安装槽内设置密封圈22。密封圈22使得阀座10和阀杆20之间具备良好的密封性能，保持较好的密封效果。

其中，阀座10的阀座芯12具有芯腔，可以将所述芯腔设置为台阶孔，该台阶孔形成朝向阀壳70的环形台阶面121（可参考图3和图4）。

所述流量调节阀还可以包括限位套23，限位套23插装在阀座芯12的台阶孔上，限位套23的一端具有环形的径向凸台，该径向凸台搭接于阀座芯12朝向阀壳70的上端面；如此，限位套23的下端面即朝向阀口111的端面、阀座芯12的内侧壁及环形台阶面121形成安装槽，密封圈22设置于上述安装槽内。在实际装配时，可以先将阀杆20装配入阀座芯12内，再依次装入密封圈22和限位套23；当然也可以先将密封圈22、限位套23与阀杆20装配好后，再装入阀座芯12内。具体可参考图18和图19；图18为阀杆与限位套的装配示意图；图19为图18中各部件装配后的结构示意图。

上述安装槽设置在阀座芯12上，当然也可以将安装槽设置在阀杆20上。

进一步地，密封圈22和环形台阶面121之间可以设置挡圈24。由于阀座芯12的小径通孔与阀杆20之间存在装配间隙，且阀杆20的结构通常为上小下大，上述装配间隙可以使得直径偏大的阀杆20下端通过，满足阀杆20的装配需求。挡圈24的设置可以避免由于装配间隙的存在，密封圈22在阀杆20的往复运动中脱离安装槽。

更进一步地，密封圈22的外周面设置有助滑包覆层22a（示于图20中），使助滑包覆层22a与密封圈22成为一个整体；当流体调节阀的第一接口和第二接口存在压力差时，压力使密封圈22挤压变形，助滑包覆层22a由于包覆在密封圈22的外周，能够方便地捕捉到密封圈22的挤压力，从而与阀杆20的外侧壁贴合，保证密封性，同时助滑包覆层22a的设置还可减小阀杆20的轴向移动摩擦阻力。

当然，也可以单独设置助滑件，如环形助滑片27（示于图5中），助滑片27与阀杆20外侧壁接触，密封圈22处于助滑片27和阀座芯12的内侧壁之间；优选地，可以将助滑片27的截面设置为C形，且C形开口朝向密封圈22，由于C形助滑片27与密封圈22表面贴合，可以避免装配时助滑片27与密封圈22相对滑移。

上述装配后的限位套23还需与阀座10之间保持相对固定，在该实施例中可以通过齿轮系统60的限位杆61实现限位套23与阀座10的固定，具体地，限位杆61可以将限位套23压紧于阀座芯12的上端面（示于图3中）。当然，也可以通过其他方式固定限位套23和阀座10，如焊接或螺纹连接等方式。

以上对本发明所提供的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 (16)

1.一种流量调节阀，包括具有阀腔的阀座和连接于所述阀座上的阀壳，所述阀壳内设有电机，所述电机通过其输出轴连接有丝杆，所述丝杆通过螺纹配合连接有螺母，所述螺母连接有具有轴向通孔的阀杆部件，所述阀杆部件能够沿所述阀腔轴向移动以开启或关闭设于所述阀座上的阀口；其特征在于，所述阀杆部件包括金属材料的阀杆，其底端设有非金属材料的密封环，所述密封环的外端直径大于所述阀口的直径；所述密封环的上端面与所述阀杆的底端端面形成密封；所述阀杆部件处于全关状态时，所述密封环的下端面与所述阀口的端面贴合形成密封。

2.如权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，所述密封环通过铆钉与所述阀杆密封铆接，所述铆钉具有与所述阀杆的轴向通孔连通的内腔。

3.如权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，所述密封环外套装有金属套筒。

4.如权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆底端端面设有环形密封凸起部。

5.如权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，所述密封环的上端面与所述阀杆底端端面之间设有垫片。

6.如权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，所述密封环的上端面与所述阀杆底端端面之间设有O型圈。

7.如权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于，所述密封环的上端设有轴向凸台，形成朝向阀杆底端端面的环形台阶面，所述阀杆的底端具有与所述密封环的轴向凸台配合的环形凹槽。

8.如权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆底端设有轴向凸出部，形成朝向所述阀口端面的环形台阶面，所述密封环与所述阀杆的轴向凸出部密封铆接。

9.如权利要求1至8任一项所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆内部设有容纳所述螺母的容纳腔，所述容纳腔的底部和所述螺母的底部分别设有相互配合的周向限位槽和周向限位凸起。

10.如权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于，所述周向限位槽至少为两个，并沿所述阀杆的轴线对称分布。

11.如权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于，还包括驱动所述阀杆轴向移动的齿轮系统，所述齿轮系统包括限制所述阀杆周向转动的限位杆，所述限位杆之间形成限位间隙；所述阀杆上端套装固定有限位卡环，所述限位卡环的周向设置有限位凸出部，所述限位凸出部能够插入所述限位间隙。

12.如权利要求1至8任一项所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀杆部件具有小径部和靠近所述阀口的大径部，所述大径部为所述阀杆部件的滑动导向部，所述小径部与所述阀座之间设置有密封圈。

13.如权利要求12所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀座包括阀座基体和具有芯腔的阀座芯，所述阀座芯插装在所述阀座基体内，所述芯腔为台阶孔，形成朝向所述流量调节阀的阀壳的环形台阶面；还包括限位环，所述限位环的一端具有环形的径向凸台，所述径向凸台搭接于所述阀座芯朝向所述阀壳的上端面；所述阀座芯的内侧壁、所述限位环上朝向所述阀口的端面以及所述环形台阶面形成安装槽，所述安装槽内设有所述密封圈。

14.如权利要求13所述的流量调节阀，其特征在于，所述密封圈和所述环形台阶面之间还设有挡圈。

15.如权利要求13所述的流量调节阀，其特征在于，所述密封圈的外周面设置有助滑包覆层。

16.如权利要求12所述的流量调节阀，其特征在于，所述大径部设置在所述密封环上，所述小径部设置在所述阀杆上。

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