CN103883748B - 阀针组件以及包括该阀针组件的电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀针组件，其包括密封体和阀芯。在密封体的下部形成有下部容置腔，阀芯包括容置在密封体的下部容置腔内的被容置部和从被容置部突出的阀针。根据本发明的阀针组件通过阀芯上的阀针实现对流过阀针组件的流体的调节，并且通过密封体实现阀针组件与阀座之间的良好密封。另外，由于阀针组件的被容置部容置在密封体中的下部容置腔内，使得阀芯与密封体之间的结合部形成自密封系统，从而完全地隔离了采用这种阀针组件的电子膨胀阀的流体入口和流体出口之间的连通。

Description

阀针组件以及包括该阀针组件的电子膨胀阀

技术领域

本发明涉及一种阀针组件，特别是一种具有良好密封性能和流量线性调节功能的用于电子膨胀阀的阀针组件。还涉及包括这种针阀组件的电子膨胀阀。

背景技术

电子膨胀阀是制冷/制热系统中的重要部件，主要用于对制冷剂流体的流量进行调节。在传统的电子膨胀阀中，通常采用针阀对流过电子膨胀阀的流体的流量进行调节。为了实现对流量的精确调节，针阀与阀座之间的密封性特别重要。

在现有的电子膨胀阀中，为了实现对流量的精确调节，通常采用锥形金属阀针，可以通过调节锥形阀针与阀座之间的距离来调节阀座上的孔的开度的大小，从而调节流过电子膨胀阀的流体的流量。由于为了确保调节精度，阀座通常也由金属材料制成，但是这种结构的密封性较差，在阀座与阀针之间存在较大的流体泄露，因此其仅适用于对密封性要求不高的应用中。此外，为了提高阀针与阀座之间的密封性，采用由塑性材料制成的阀针。虽然这种阀针的密封性较好，但难以实现流量的线性调节，因此不能准确地控制流过电子膨胀阀的流体的流量。因此，现有技术中需要一种密封性能较好而且能够实现流量的线性调节的阀针以及相应的电子膨胀阀。

发明内容

根据本发明一个方面，提供一种阀针组件，其包括密封体和阀芯。在密封体的下部形成有下部容置腔，阀芯包括容置在密封体的下部容置腔内的被容置部和从被容置部突出的阀针。

根据本发明的另一方面，还提供一种电子膨胀阀，其包括阀座和与阀座相配合的阀针组件，其中，该阀针组件为如上所述的阀针组件。

附图说明

通过以下参照附图的描述，将更容易地理解本发明的一个或更多个实施例的特征和优点。为了更加清楚地示出根据本发明的阀针组件的详细结构，各个附图并未按照实际尺寸比例进行绘制，在附图中：

图1是根据本发明的电子膨胀阀的局部剖视的正视图；

图2是图1中示出的局部剖视部分的放大图；

图3是根据本发明的一个实施例的阀针组件的透视图；

图4是图3所示阀针组件的剖视图；

图5是用于根据本发明的阀针组件的阀芯的透视图；

图6是根据本发明的另一个实施例的阀针组件的透视图；

图7是图6中所示阀针组件的剖视图；

图8是用于根据本发明的阀针组件的加强件的透视图；

图9是根据本发明的再一个实施例的阀针组件的剖视图；以及

图10是根据本发明的还一个实施例的阀针组件的剖视图。

具体实施方式

下面对优选实施例的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

在对本发明的实施例进行说明的过程中，所采用的方位术语“上方”或“上部”指的是以示出的电子膨胀阀或阀针组件的示图为参照更靠近示图顶部的方位；而方位术语“下方”或“下部”指的是以示出的电子膨胀阀或阀针组件的示图为参照更靠近示图底部的方位。

参照图1和图2简要说明根据本发明的电子膨胀阀10的基本结构和工作原理。电子膨胀阀10的主要工作部件包括驱动组件10-1和执行组件10-2，驱动组件10-1可以包括步进电机或者步进电机和电磁线圈的组合。电子膨胀阀10的执行组件10-2包括设置在阀体12内的阀针组件20和与阀针组件20相配合的阀座18。步进电机用于控制电子膨胀阀10的开度的大小，从而调节流过电子膨胀阀10的流体的流量。电磁线圈用于在电力故障时为电子膨胀阀10提供安全保护。当电子膨胀阀10正常操作时，流体从流入管路30经由与流入管路30连接的电子膨胀阀10的入口34流入电子膨胀阀10的阀腔，阀腔内的流体通过阀针组件20与阀座18之间的配合间隙，然后经由出口36和与出口36连接的流出管路32排出电子膨胀阀10。

如在图2所示的放大图中将能够更加清晰地看到电子膨胀阀10的执行组件10-2的结构。从图2所示的电子膨胀阀10的剖视部分中可以看出电子膨胀阀10的阀体部分包括位于阀体12内的相互配合的阀针组件20和阀座18，阀针组件20坐置在阀座18上，阀针组件20通过固定环16固定在套筒14的端部内，并与套筒14一起运动以远离或靠近阀座18，从而通过阀针组件20的与阀座18配合的阀针控制流过电子膨胀阀10的流体的流量。套筒14则通过由步进电机驱动的螺杆经由螺杆与套筒14之间的螺纹配合而被驱动，在此螺杆与套筒14之间的螺纹配合将步进电机的旋转运动转换成套筒14的线性运动，从而带动阀针组件20上下运动。

以下详细说明根据本发明的阀针组件20的结构。如图3和图4所示，根据本发明的阀针组件20包括密封体22和容置在密封体22的下部容置腔221中的阀芯24。从图4的剖视图中可以看出，阀芯24包括完全地容置在密封体22的下部容置腔221内的被容置部242和从被容置部242沿远离密封体22的方向延伸的锥形阀针241。有利地，容置在密封体22的下部容置腔221内的被容置部242的下表面凹入下部容置腔221内，也就是说，当阀芯24的被容置部242容置在密封体22的下部容置腔221内时，在密封体22与阀芯24结合的位置处形成环形凹部，阀针241从环形凹部的中心向下凸出。进一步有利地，在阀芯24的被容置部242的外周面上设置有用于防止阀芯24从密封体22的下部容置腔221脱出的凸状结构。在此，上述防止阀芯24从下部容置腔221脱出的凸状结构可以是分布在阀芯24的被容置部242的外周面上的凸齿，这种凸齿可以是离散地分布在被容置部242的外周面上的多个单独的齿；凸状结构也可以是如图5所示的沿被容置部242的外周面连续地布置的第一环形凸缘244。在该实施例中，第一环形凸缘244为沿阀芯24的被容置部242向密封体22的下部容置腔221插入的方向逐渐变细的锥形。因此，当需要将阀芯24和密封体22装配在一起时，能够将阀芯24的被容置部242非常容易地插入密封体22的下部容置腔221内，并且能够防止阀芯24从密封体22内脱出。此外，当采用如图5所示的第一环形凸缘244时，还能够提高阀芯24与密封体22之间的密封性。

在根据本发明的实施例中，密封体22的弹性模量小于阀芯24的弹性模量。密封体22为弹性密封体，特别是密封体22的与阀座18接触的部分是弹性的，由此能够形成阀座18与阀针组件20的密封体22之间的良好密封，也就是说通过密封体22的端部表面与阀座18形成密封，在此，密封体22比如可以由橡胶材料制成或者由其他弹性材料制成。因此，当需要关闭电子膨胀阀10时，阀针组件20的弹性密封体22的下端面与阀座18的上表面形成紧密密封，从而能够完全阻止流体的通过。另外，有利地，阀芯24为刚性阀芯，其可以是金属阀芯，比如不锈钢阀芯或铜质阀芯。阀芯24可以是由刚性材料制成的一体式阀芯，也可以通过分别由刚性材料制成的被容置部242和阀针241组装而成。由于阀针组件20的阀芯24是刚性的，因此，阀针组件20的锥形阀针241能够通过远离或靠近阀座18上的孔而线性地调节通过电子膨胀阀10的流体的流量，从而以非常精确的方式调节电子膨胀阀10。进一步地，由于阀芯24的被容置部242完全容置在密封体22的下部容置腔221内，并且通过密封体22的位于被容置部242的外侧的部分进行密封，因此，即使在阀芯24与密封体22之间的结合部处存在流体泄露，泄露的流体也将返回电子膨胀阀10的出口36内，而不会在电子膨胀阀10的入口34与出口36之间形成流体连通。为了能够将阀针组件20牢固地保持在套筒14内，在密封体22的上部形成有横向截面相对更大的顶部223，例如在柱形密封体22的上部形成有直径比密封体22更大的柱形顶部223。可以通过使固定环16在套筒14与阀针组件20之间设置在柱形顶部223的下方，从而能够将密封体22更加稳定地保持在套筒14的端部内。

由于为了提高密封体22的密封性能，在此采用了弹性的密封体22。但是弹性密封体22在使用过程中会发生变形，导致在对其进行致动时的位移的精确度可能受到影响。为此，在密封体22的顶部设置有加强件26，如图6所示，加强件26设置在密封体22的直径相对更大的柱形顶部223的上部。加强件26的形状和尺寸与密封体22的柱形顶部223的形状和尺寸基本相同，比如加强件26采用与密封体22的柱形顶部223的直径相同的圆形部件。加强件26通过从其下表面突出的突出部261和形成在密封体22的上部中的上部容置腔222与密封体22结合在一起。有利地，在加强件26的突出部261的外周面上形成有防止加强件26与密封体22脱离的凸状结构，凸状结构比如可以为从突出部261的外周面上突起的一系列单独的齿，或者凸状结构可以为如图8所示的设置在突出部261的外周面上的第二环形凸缘262，第二环形凸缘262为沿加强件26的突出部261向密封体22的上部容置腔222插入的方向逐渐变细的锥形凸缘。加强件26上的第二环形凸缘262可以与形成在阀芯24上的第一环形凸缘244具有相同的结构。当然，加强件26也可以采用能够与密封体22牢固地结合的其他连接方式。当密封体22为简单的柱形形状时，比如密封体22不具有横向截面更大的柱形顶部223，如图9和图10所示，图9中的密封体22不具有加强件26，图10中的加强件26直接结合在密封体22的上部并且具有与密封体22的上部相同的形状，比如均为相同尺寸的圆形；当密封体22具有更大直径的柱形顶部223时，则加强件26如图7所示地结合在柱形顶部233的上部，并且具有与柱形顶部223相同的形状，比如均为相同尺寸的圆形。

根据本发明的阀针组件20能够通过密封体22实现阀针组件20与阀座18之间的密封，当电子膨胀阀10被关闭时，可以实现其入口34与出口36之间的完全的流体隔离，不存在入口34与出口36之间的任何流体泄露。另外，由于设置在密封体22的下部容置腔221内的被容置部242与下部容置腔221之间的接合部完全暴露于电子膨胀阀10的出口36，也就是说，密封体22和阀芯24相对于阀座18形成自密封系统，因此，即使被容置部242与下部容置腔221之间的密封性不够严密，由此泄露的流体也不会与入口34处的流体连通，因此能够保证电子膨胀阀10的入口34与出口36之间的流体隔离。此外，通过设置在密封体22的上部的加强件26能够提高密封体22的强度，从而能够以更高的精度控制阀针组件20的运动，也就是能够以更高的精度控制流过电子膨胀阀10的流体的流量。

以下对根据本发明的实施例的阀针组件做以概括性的说明。

根据本发明的阀针组件的再一个实施例，在阀芯的被容置部的外周面上形成有用于防止阀芯从下部容置腔脱出的凸状结构。

在根据本发明的阀针组件的还一个实施例中，上述凸状结构为围绕被容置部的外周面设置的第一环形凸缘。

根据本发明的阀针组件的又一个实施例，上述第一环形凸缘为沿阀芯的被容置部向密封体的下部容置腔插入的方向逐渐变细的锥形。

在根据本发明的阀针组件的另一个实施例中，阀芯的被容置部完全容纳在下部容置腔内。

根据本发明的阀针组件的还一个实施例，在密封体的上部设置有加强件。

在根据本发明的阀针组件的再一个实施例中，加强件通过从其下部突出的突出部和形成在密封体的上部的上部容置腔与密封体结合在一起。

根据本发明的阀针组件的又一个实施例，在突出部的外周面上形成有防止加强件从上部容置腔脱出的凸状结构。

在根据本发明的阀针组件的另一个实施例中，上述凸突状结构为围绕突出部的外周面设置的第二环形凸缘。

根据本发明的阀针组件的又一个实施例，第二环形凸缘为沿加强件的突出部向密封体的上部容置腔插入的方向逐渐变细的锥形。

在根据本发明的阀针组件的还一个实施例中，在密封体的上部形成有比密封体的横向截面更大的顶部。

根据本发明的阀针组件的再一个实施例，其阀针为锥形。

在根据本发明的阀针组件的另一个实施例中，密封体的弹性模量小于阀芯的弹性模量。

根据本发明的阀针组件的还一个实施例，密封体由弹性材料制成。

在根据本发明的阀针组件的又一个实施例中，阀芯由刚性材料制成。

根据本发明的电子膨胀阀的一个实施例，阀针组件坐置在阀座上，并通过阀针组件的密封体的端部表面与阀座形成密封。

根据本发明的阀针组件包括密封体和阀芯，不仅能够通过密封体实现对阀针组件的良好密封，以及通过阀芯上的阀针精确地调节流过阀针组件的流体的流量，而且能够在密封体或阀芯中的任一者磨损或损坏时，仅对损坏的部件进行更换，而无需对整个阀针组件进行更换，由此能够节省材料以及节约成本。

尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式，但是应该理解本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员做出各种改进和变型，所有这些改进和变型都落入本发明所请求保护的范围内。进一步地，所有在本文中描述的部件或构件都可以由在结构和功能上与其等同的其他部件或构件替代。

Claims (14)

1.一种阀针组件(20)，包括：

密封体(22)，在所述密封体(22)的下部形成有下部容置腔(221)，和

阀芯(24)，所述阀芯(24)包括容置在所述密封体(22)的所述下部容置腔(221)内的被容置部(242)和从所述被容置部(242)突出的阀针(241)，

其中，所述密封体(22)的弹性模量小于所述阀芯(24)的弹性模量，所述密封体(22)由弹性材料制成，所述阀芯(24)由刚性材料制成。

2.如权利要求1所述的阀针组件(20)，其中，在所述阀芯(24)的所述被容置部(242)的外周面上形成有用于防止所述阀芯(24)从所述下部容置腔(221)脱出的凸状结构。

3.如权利要求2所述的阀针组件(20)，其中，所述凸状结构为围绕所述被容置部(242)的外周面设置的第一环形凸缘(244)。

4.如权利要求3所述的阀针组件(20)，其中，所述第一环形凸缘(244)为沿所述阀芯(24)的所述被容置部(242)向所述密封体(22)的所述下部容置腔(221)插入的方向逐渐变细的锥形。

5.如权利要求1所述的阀针组件(20)，其中，所述阀芯(24)的所述被容置部(242)完全容纳在所述下部容置腔(221)内。

6.如权利要求1所述的阀针组件(20)，其中，在所述密封体(22)的上部设置有加强件(26)。

7.如权利要求6所述的阀针组件(20)，其中，所述加强件(26)通过从其下部突出的突出部(261)和形成在所述密封体(22)的上部的上部容置腔(222)与所述密封体(22)结合在一起。

8.如权利要求7所述的阀针组件(20)，其中，在所述突出部(261)的外周面上形成有防止所述加强件(26)从所述上部容置腔(222)脱出的凸状结构。

9.如权利要求8所述的阀针组件(20)，其中，所述凸状结构为围绕所述突出部(261)的外周面设置的第二环形凸缘(262)。

10.如权利要求9所述的阀针组件(20)，其中，所述第二环形凸缘(262)为沿所述加强件(26)的所述突出部(261)向所述密封体(22)的所述上部容置腔(222)插入的方向逐渐变细的锥形。

11.如权利要求1或6所述的阀针组件(20)，其中，在所述密封体(22)的上部形成有比所述密封体(22)的横向截面更大的顶部(223)。

12.如权利要求1所述的阀针组件(20)，其中，所述阀针(241)为锥形。

13.一种电子膨胀阀(10)，包括：

阀座(18)，和

与所述阀座(18)配合的阀针组件，其中，所述阀针组件为权利要求1-12中任一项所述的阀针组件(20)。

14.如权利要求13所述的电子膨胀阀(10)，其中，所述阀针组件(20)坐置在所述阀座(18)上，并通过所述阀针组件(20)的所述密封体(22)的端部表面与所述阀座(18)形成密封。