CN104613185A - 电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子膨胀阀，其阀腔中设有阀杆，所述阀杆能够沿电子膨胀阀阀座的轴向通孔作轴向移动以开启或关闭设于阀座上的阀口，以便导通或断开电子膨胀阀的两个接口，所述阀杆设有连通阀口的轴向通孔，所述阀座的轴向通孔侧壁与所述阀杆密封，形成密封直径D1；所述阀杆关闭所述阀口时，所述阀杆的端面与阀座上位于所述阀口处的端面面接触密封，形成外密封直径D3；且满足下述关系式：该电子膨胀阀可保证冷媒正、反方向通入时，开阀阻力相等，从而均衡开阀能力。本发明还公开一种电子膨胀阀，其阀杆的端面与所述阀座线接触密封，形成密封直径D5；且满足下述关系式：

Description

电子膨胀阀

技术领域

本发明涉及阀体技术领域，特别涉及一种电子膨胀阀。

背景技术

请参考图1-2，图1为一种典型的电子膨胀阀的结构示意图；图2为图1中阀座和阀杆配合的结构示意图。

电子膨胀阀包括阀壳100、阀座部件10，阀壳100和阀座部件10安装后形成阀腔，阀杆204设置于阀腔内。阀壳100内设有电机104和齿轮系统106，电机104驱动齿轮系统106转动，齿轮系统106与阀杆204配合，以驱动阀杆204沿轴向上下移动。

阀座部件10上开设有阀口202、第一接口34和第二接口36，阀口202的开启和关闭控制第一接口34、第二接口36的连通或断开。如图1所示，阀杆204的下端为阀杆锥端42，阀杆204下移而封堵阀口202时，第一接口34和第二接口36断开；阀杆204上移而离开阀口202时，第一接口34和第二接口36连通。

阀杆204一般加工为上小下大的结构，为了保证该结构的阀杆204能够装配，阀座部件10为分体式结构，包括阀座基体102和阀座套16，阀座套16设置有轴向通孔，阀杆204能够在轴向通孔内轴向移动，阀座套16的下端压接在阀座基体102的上端，为了保证阀座套16和阀座基体102可靠连接，还设置定位套20，定位套20外套于二者的压接处。

为了提高阀的性能，电子膨胀阀的阀杆204上开设有侧向孔205，如图2所示。当侧向孔204偏上设置时，即侧向孔204位于阀杆锥端42的上侧，此时，若自第二接口36进高压，则阀口202易于打开，不易于关闭，若自第一接口34进高压，则阀口202易于关闭，不易于打开；当侧向孔202偏下设置时，与上述情况恰好相反。因此，该结构的膨胀阀，正反向通冷媒时，开阀能力难以均衡。而且，自第二接口36进高压时，冷媒会对阀杆204造成横向冲击，使得阀杆204产生偏侧，进而产生阻碍阀杆204抬升的阻力，即进一步增加了开阀阻力。

此外，为了实现阀杆204的装配，阀座部件10需设计为分体式结构，结构复杂，组装的阀座部件10因为运输振动或受到设备振动的影响，容易发生松动，导致阀内的制冷剂外漏，造成制冷失效，环境污染。为此，设置了碗状塑料片104用于密封，如图1所示，碗状塑料片104设置于阀杆204上，碗状塑料片104开口朝向阀壳100方向。

然而，碗状塑料片104的密封只能实现开口端为高压(第一接口34进高压)时的单向密封，若背向开口端进高压(第二接口36进高压)，则碗状塑料片104受力收缩，仍然造成泄漏。

有鉴于此，如何改进电子膨胀阀结构，以尽量均衡正反向通冷媒时的开阀能力，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电子膨胀阀，该电子膨胀阀正反向通冷媒时，开阀能力得以均衡。

本发明提供的电子膨胀阀，其阀腔中设有阀杆，所述阀杆能够沿电子膨胀阀阀座的轴向通孔作轴向移动以开启或关闭设于阀座上的阀口，以便导通或断开电子膨胀阀的两个接口，所述阀杆设有连通阀口的轴向通孔，所述阀座的轴向通孔侧壁与所述阀杆密封，形成密封直径D1；所述阀杆关闭所述阀口时，所述阀杆的端面与阀座上位于所述阀口处的端面面接触密封，形成外密封直径D3；

且满足下述关系式：

$0.9<\frac{D3}{D1}<1.$

该电子膨胀阀，阀杆会产生上下压力差，而开阀阻力并不完全取决于上下压差力，当冷媒侧向通入时，还会受到一定的摩擦力。D3和D1满足上述关系式，可形成环形面，该环形面上下冷媒压力不同，从而产生压力差，该压力差可一定程度上抵消冷媒横向冲击产生的摩擦阻力f，从而减少冷媒横向进入时阀杆的驱动抬升力，冷媒轴向进入时，提供一定的驱动抬升力和环形面上下压力差平衡即可。因此，该电子膨胀阀可保证冷媒正方向通入时，开阀阻力相等，从而均衡开阀能力。

优选地，所述阀座包括阀芯座和阀座基体，两所述接口和所述阀口均开设于所述阀座基体上，所述阀芯座插装于所述阀座基体内，所述轴向通孔设于所述阀芯座。

优选地，所述阀芯座开设有与一所述接口连通的侧孔，所述侧孔的宽度沿背离所述阀口的方向渐增，另一所述接口与所述阀口连通；所述阀杆沿轴向移动脱离阀口时，与所述侧孔连通的所述接口通过所述侧孔与所述阀口连通。

优选地，所述阀芯座的所述轴向通孔为台阶孔，台阶孔形成朝向电子膨胀阀阀壳的环形台阶面；还包括限位套，所述限位套插入所述台阶孔，所述限位套的一端部具有环形的径向凸台，所述径向凸台搭接于所述阀芯座朝向所述阀壳的端面；所述阀芯座内侧壁、所述限位套上朝向所述阀口的端面，以及所述环形台阶面形成安装槽，所述安装槽内设有密封圈。

优选地，所述密封圈和所述环形台阶面之间设有挡圈，所述阀芯座台阶孔的小径段侧壁与所述阀杆具有装配间隙；所述挡圈与所述阀杆间隙配合。

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；所述限位杆压紧所述限位套于所述阀芯座上。

优选地，还包括设于所述安装槽内的呈环形的助滑片，所述助滑片与所述阀杆外侧壁接触，所述密封圈处于所述助滑片和所述阀芯座的内侧壁之间。

优选地，所述助滑片的截面呈C形，且C形开口朝向所述密封圈。

本发明还提供一种电子膨胀阀，其阀腔中设有阀杆，所述阀杆能够沿电子膨胀阀阀座的轴向通孔作轴向移动以开启或关闭设于阀座上的阀口，以便导通或断开电子膨胀阀的两个接口，所述阀杆设有连通阀口的轴向通孔，所述阀座的轴向通孔侧壁与所述阀杆密封，形成密封直径D1；所述阀杆关闭所述阀口时，所述阀杆(24)的端面与所述阀座线接触密封，形成密封直径D5；

且满足下述关系式：

$0.9<\frac{D5}{D1}<1.$

与上述方案原理相同，该电子膨胀阀同样能够均衡正反向通冷媒时的开阀能力。

附图说明

图1为一种典型的电子膨胀阀的结构示意图；

图2为图1中阀座和阀杆配合的结构示意图；

图3为本发明所提供电子膨胀阀第一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3中未设置阀杆时的结构示意图；

图5为图3中阀杆的结构示意图；

图6为图3中B部位的局部放大示意图；

图7为本发明所提供电子膨胀阀第二种具体实施方式中阀杆和阀座密封的结构示意图；

图8为图3中阀芯座的结构示意图；

图9为图3中阀杆与限位套的装配示意图；

图10为图9中各部件装配后的结构示意图；

图11为图3中A部位的局部放大示意图；

图12为图3中齿轮系统的结构示意图；

图13为图3中阀杆的结构示意图；

图14为图3中齿轮系统和阀杆配合的结构示意图；

图1-2中：

100阀壳、104电机、106齿轮系统、10阀座部件、204阀杆、42阀杆锥端、205侧向孔、34第一接口、36第二接口、202阀口、16阀座套、20定位套、102阀座基体、104碗状塑料片；

图3-14中：

21阀壳、22电机、23齿轮系统、231齿轮、232限位杆、233丝杆、24阀杆、24b大径段筒体、24a小径段筒体、241卡扣、241a凸台、25阀座基体、251阀口、26阀芯座、261环形台阶面、262侧孔、271密封圈、272助滑片、28挡圈、29限位套、31第一接口管、32第二接口管

具体实施方式

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3-4，图3为本发明所提供电子膨胀阀第一种具体实施方式的结构示意图；图4为图3中未设置阀杆时的结构示意图。

该电子膨胀阀，其阀腔中设有阀杆24，阀杆24能够沿电子膨胀阀阀座的轴向通孔作轴向移动以开启或关闭设于阀座上的阀口251，以便导通或断开电子膨胀阀的两个接口，图3、4中示出分别与第一接口和第二接口连接的第一接口管31和第二接口管32。

另外，该实施例中，阀杆24设有连通阀口251的轴向通孔，从图3中可以看出，阀口251与第二接口始终导通，则第二接口与阀杆24的轴向通孔连通，第二接口管32内的冷媒可以通过阀杆24的轴向通孔进入阀杆24的上部腔体(阀腔的一部分)中。为了保证密封，显然，阀座的轴向通孔侧壁需与阀杆24密封，此处所述的密封并非限定阀座轴向通孔的整个侧壁与阀杆24密封，实际上，部分接触密封也是可以的，只要保证阀杆24上部腔体与第一接口不会通过阀杆24和阀座轴向通孔侧壁之间空隙连通即可，以保证两接口只有阀口251开启后才能连通。

阀杆24的端面能够与阀座上位于阀口251处的端面接触密封，二者接触的端面部分为各自的密封面。图3所示为阀口251处于开启状态，阀杆24下移而使阀杆24的密封面与阀口251处密封面密封贴合时，阀口251关闭。

本实施例中，阀杆24具体可以为圆筒状体，阀杆24包括小径段筒体24a和靠近阀口251的大径段筒体24b，小径段筒体24a与阀座保持密封，形成密封直径D1，则小径段筒体24a的外径即密封直径D1；大径段筒体24b的端面能够与阀口251处的端面面接触密封，形成外密封线和内密封线，分别具有外密封直径D3和内密封直径D4，如图5所示，图5为图3中阀杆的结构示意图。

请继续参考图6，图6为图3中B部位的局部放大示意图，图6显示阀口251处于关闭状态。图6中，冷媒自第一接口进入，压力为P1，第二接口处的压力为P2，流向相反时，压力与图6恰好相反。

该实施例中，密封直径D1大于外密封直径D3；

且满足下述关系式：

$0.9<\frac{D3}{D1}<1;$

当D3=D1时，显然，冷媒正反向进入时，阀杆24受到的上下压力相等，即开阀阻力相等，从而使得冷媒正反向流入时的开阀能力较为均衡。

请结合背景技术理解，并继续参考图3，该结构的阀体可能存在下述现象：

假设第一进口处冷媒的压力小于第二进口处冷媒压力，比如，冷媒自第二接口管32进入时，以图3为视角，阀口251将受到自下向上的流体冲击，阀杆24所受冲击沿轴向均匀分布，阀杆24不会发生偏侧，不与阀芯座26的内孔产生摩擦接触。

当第一进口处冷媒的压力大于第二进口处冷媒压力时，比如，冷媒自第一接口管31进入时，冷媒横向进入，阀杆24会受到流体的横向冲击，阀杆24将会产生一定的偏侧，与阀芯座26内孔侧壁接触而产生摩擦力，即可能产生阻碍阀杆24抬升开启的摩擦阻力f。

因此，阀杆24的开阀阻力并不完全取决于上下压差力，当冷媒侧向通入时，还会受到一定的摩擦力，故将D3和D1的关系设定为：

$0.9<\frac{D3}{D1}<1.$

即D3略小于D1，形成环形面，该环形面上下冷媒压力不同，从而产生压力差，该压力差可一定程度上抵消冷媒横向冲击产生的摩擦阻力f，从而减少冷媒横向进入时阀杆24的驱动抬升力，冷媒轴向进入时，提供一定的驱动抬升力和环形面上下压力差平衡即可。因此，根据摩擦力f的实际大小，优选地设定为：当0.9<D3／D1<1，可保证冷媒正方向通入时，开阀阻力相等，从而均衡开阀能力。

上述实施例，阀杆24和阀座面密封，实际上，也可以线密封，如图7所示，图7为本发明所提供电子膨胀阀第二种具体实施方式中阀杆和阀座密封的结构示意图。

该实施例中，阀座的轴向通孔侧壁与阀杆24密封，形成密封直径D1，阀杆24可以按照上述实施例设置为大径段筒体24b和小径段筒体24a，则D1也为小径段筒体24a的外径；阀杆24关闭阀口时，阀杆24的端面与阀座线接触密封，形成密封直径D5；密封直径D1大于密封直径D5；

且满足下述关系式：

$0.9<\frac{D5}{D1}<1.$

该关系式的得出，与上述实施例原理相同，此处不再赘述。

可见，如上设置的电子膨胀阀，在考虑冷媒横向冲击导致阀杆24受到摩擦力的基础上，合理地设计阀座侧壁、阀杆24的密封直径D1以及阀杆24在阀口251处与阀座的密封直径D3(或D5)的关系，从而使正方向通冷媒时，开阀能力基本相当，得以较好地均衡。

需要说明的是，上述实施例中的阀杆24设计为小径段筒体24a和大径段筒体24b结构，以便于阀杆24分别与阀座轴向通孔侧壁、阀口251处阀座密封端面分别进行密封。可以理解，阀杆24的结构不限于此，比如，直筒结构的阀杆24也是可行的。

另外，针对上述各实施例，阀杆结构也可以采用分体式，以便于加工和提高设计精度。

针对上述实施例，大径段筒体24b的端部和阀座上设置阀口251的一端均设置有倒角。如图6所示，该设计对冷媒能够起到良好的稳流作用。

上述各实施例中，阀座具体可以包括阀芯座26和阀座基体25，两接口(即第一接口、第二接口)和阀口251均开设于阀座基体25上，阀芯座26插装于阀座基体25内，轴向通孔设于阀芯座26，如图4所示。阀座设置为阀座基体25和阀芯座26的分体式结构，有助于阀杆24的安装，尤其当阀杆24加工为具有台阶的上小下大结构时，该优势更为明显。

具体地，阀芯座26可以开设与一接口连通的侧孔262，如图8所示，图8为图3中阀芯座的结构示意图。

从图3、4可以看出，侧孔262与第一接口连通，侧孔262的宽度沿背离阀口251的方向渐增。则阀杆24沿轴向移动脱离阀口251时，第一接口可以通过侧孔262与阀口251连通；且随着阀杆24的逐渐上移，供冷媒流通的侧孔262面积渐增，从而达到通过阀杆24轴向移动调节冷媒流量的作用。

针对上述各实施例，阀座轴向通孔的内侧壁和阀杆24的外侧壁，二者之一可以设置安装槽，安装槽内设有密封圈271。密封圈271使得阀座和阀杆24之间具备良好的密封性能，而且，相较于背景技术中通过碗状塑料片密封的方式，本实施例中的密封圈271能够实现双向密封，无论冷媒流向如何，均可以保持较好的密封效果。

当阀座包括阀芯座26和阀座基体25，阀口251开设于阀座基体25上，阀芯座26插装于阀座基体25内，轴向通孔设于阀芯座26，如图4所示，此时可以将阀芯座26的轴向通孔设置为台阶孔，台阶孔形成朝向阀壳21的环形台阶面261。

电子膨胀阀还可以包括限位套29，限位套29插入台阶孔，如图3所示，限位套29的一端部具有环形的径向凸台，限位套29的具体结构可以参考图9-10理解，图9为图3中阀杆与限位套的装配示意图；图10为图9中各部件装配后的结构示意图。

限位套29的径向凸台搭接于阀芯座26上朝向阀壳21的端面(图3中的上端面)；此时，阀芯座26内侧壁(台阶的内侧壁)、限位套29的朝向阀口251的端面和环形台阶面261形成安装槽，如图11所示，图11为图3中A部位的局部放大示意图。限位套29与阀芯座26配合后能够形成安装槽，密封圈271可以置于该安装槽内。该种结构便于密封圈271的安装，阀杆24可以先装配入阀芯座26内，再依次装入密封圈271和限位套29；或者，如图10所示，将密封圈271、限位套29和阀杆24配合后，整体装入阀芯座26。当然，安装槽设置于阀杆24上也是可以的，鉴于阀杆24的强度和设计需求，设于阀座上为较为优选的方式。

进一步地，密封圈271和环形台阶面261之间可以设有挡圈28，阀芯座26小径孔的内侧壁与阀杆24之间具有一定的装配间隙6。当阀杆24采取加工为上小下大的结构时，该装配间隙6可以容许直径偏大的阀杆24的下端通过，从而满足阀杆24的装配需求，比如阀杆24的结构为大径段筒体24b和小径段筒体24a时，该装配间隙6大于两部分的直径差，从而便于装配；挡圈28与阀杆24可以小间隙配合，此时，挡圈28的设置能够防止由于存在装配间隙6，密封圈271在阀杆24的往复运动中脱离安装槽。

采用限位套29和阀芯座26配合形成安装槽时，装配后的限位套29与阀芯座26需保持相对固定，可以在装配后通过焊接、螺纹连接等方式实现固定。该实施例中的电子膨胀阀可以通过齿轮系统23实现限位套29与阀芯座26的固定。

如图12—14所示，图12为图3中齿轮系统的结构示意图；图13为图3中阀杆的结构示意图；图14为图3中齿轮系统和阀杆配合的结构示意图。

电子膨胀阀可以包括驱动阀杆24轴向移动的齿轮系统23，齿轮系统23包括齿轮231和丝杆233，电子膨胀阀的电机22驱动齿轮系统23的齿轮231转动，齿轮231转动时，丝杆233随之转动，丝杆233与阀杆24螺纹配合，如图3、10所示，阀杆24周向定位后，可以将丝杆233的转动转化为阀杆24的轴向移动。为了实现阀杆24的周向定位，齿轮系统23还可以包括限制阀杆24周向转动的限位杆232，如图14所示，阀杆24的上端设有卡扣241，卡扣241的凸台241a卡入两限位杆232之间，由于限位杆232的位置固定，则卡扣241无法转动，从而限制了阀杆24的周向转动，仅能作轴向移动。

此时，齿轮系统23的限位杆232可以将限位套29压紧于阀芯座26的上端面上，如图3所示。因此，该结构利用齿轮系统23的限位杆232压紧限位套29，实现限位套29和阀芯座26的固定，结构简单，且易于装配和拆卸，使得限位套29、密封圈271等构件的更换十分简便。

优选地，电子膨胀阀还包括设于安装槽内的环形助滑片272，请继续参考图9、11，助滑片272与阀杆24外侧壁接触，密封圈271处于助滑片272和阀芯座26的内侧壁之间。第一接口和第二接口存在压力差时，压力使密封圈271挤压变形，助滑片272能够捕捉到密封圈271的挤压力，从而紧紧贴合在阀杆24光洁的外壁，因此，不管第一接口高压还是第二接口高压，均可以保证不泄漏，而且相较于密封圈271直接接触阀杆24，助滑片272大大减小了阀杆24的轴向移动摩擦阻力。因此，助滑片272的设置兼顾了密封和滑动性能。

助滑片272的截面可以呈C形，且C形开口朝向密封圈271，C形助滑片272的弧度有利于阀杆24的装配导向，因为C形助滑片272与密封圈271表面相配合，从而避免装配时助滑片272与密封圈271相对滑移。而且，如此设计使得助滑片272易于感知密封圈271的变形量；此外，助滑片272与阀杆24的接触面积相对较小，进一步降低阀杆24轴向移动时的摩擦阻力。

助滑片272的厚度可以处于0.2～0.6mm之间，该厚度的助滑片272能够更为灵敏地感知密封圈271的变形量，以便贴紧阀杆24，确保密封性。为了进一步减小摩擦系数，助滑片272的材料中可以含有聚四氟乙烯(PTFE)，当然，助滑片272采用一般的塑料材料制成也是可以的。

以上对本发明所提供的一种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 (9)

1.一种电子膨胀阀，其阀腔中设有阀杆(24)，所述阀杆(24)能够沿电子膨胀阀阀座的轴向通孔作轴向移动以开启或关闭设于阀座上的阀口(251)，以便导通或断开电子膨胀阀的两个接口，其特征在于，所述阀杆(24)设有连通阀口的轴向通孔，所述阀座的轴向通孔侧壁与所述阀杆(24)密封，形成密封直径D1；所述阀杆(24)关闭所述阀口时，所述阀杆(24)的端面与阀座上位于所述阀口(251)处的端面面接触密封，形成外密封直径D3；

且满足下述关系式：

$0.9<\frac{D3}{D1}<1.$

2.如权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀座包括阀芯座(26)和阀座基体(25)，两所述接口和所述阀口(251)均开设于所述阀座基体(25)上，所述阀芯座(26)插装于所述阀座基体(251)内，所述轴向通孔设于所述阀芯座(26)。

3.如权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀芯座(26)开设有与一所述接口连通的侧孔(262)，所述侧孔(262)的宽度沿背离所述阀口的方向渐增，当所述阀杆(24)沿轴向移动脱离阀口(251)时，与所述侧孔(262)连通的所述接口能够通过所述侧孔(262)与所述阀口(251)连通；另一所述接口与所述阀口(251)连通。

4.如权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀芯座(26)的所述轴向通孔为台阶孔，台阶孔形成朝向电子膨胀阀阀壳(21)的环形台阶面(261)；还包括限位套(29)，所述限位套(29)插入所述台阶孔，所述限位套(29)的一端部具有环形的径向凸台，所述径向凸台搭接于所述阀芯座(26)朝向所述阀壳(21)的端面；所述阀芯座(26)内侧壁、所述限位套(29)上朝向所述阀口(251)的端面，以及所述环形台阶面(261)形成安装槽，所述安装槽内设有密封圈(271)。

5.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述密封圈(271)和所述环形台阶面(261)之间设有挡圈(28)，所述阀芯座(26)台阶孔的小径段侧壁与所述阀杆(24)具有装配间隙；所述挡圈(28)与所述阀杆(24)间隙配合。

6.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，还包括驱动所述阀杆(24)轴向移动的齿轮系统(23)，所述齿轮系统(23)包括限制所述阀杆(24)周向转动的限位杆(232)；所述限位杆(232)压紧所述限位套(29)于所述阀芯座(26)上。

7.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，还包括设于所述安装槽内的呈环形的助滑片(272)，所述助滑片(272)与所述阀杆(24)外侧壁接触，所述密封圈(271)处于所述助滑片(272)和所述阀芯座(26)的内侧壁之间。

8.如权利要求6所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述助滑片(272)的截面呈C形，且C形开口朝向所述密封圈(271)。

9.一种电子膨胀阀，其阀腔中设有阀杆(24)，所述阀杆(24)能够沿电子膨胀阀阀座的轴向通孔作轴向移动以开启或关闭设于阀座上的阀口(251)，以便导通或断开电子膨胀阀的两个接口，其特征在于，所述阀杆(24)设有连通阀口的轴向通孔，所述阀座的轴向通孔侧壁与所述阀杆(24)密封，形成密封直径D1；所述阀杆(24)关闭所述阀口时，所述阀杆(24)的端面与所述阀座线接触密封，形成密封直径D5；

且满足下述关系式：

$0.9<\frac{D5}{D1}<1.$