CN104791502A

CN104791502A - 一种电动阀

Info

Publication number: CN104791502A
Application number: CN201410025250.0A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Zhejiang Sanhua Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sanhua Commercial Refrigeration Co ltd
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: CN104791502B

Abstract

本发明公开了一种电动阀，包括阀座、阀座芯和阀芯；所述阀座芯固设于所述阀座的内腔，其周壁开设有流量调节槽；所述阀芯设于所述阀座芯的芯腔，所述阀芯的下端具有直径大于阀芯本体的导向段，所述导向段与所述阀座芯间隙配合；所受导向段与所述阀座芯之间的节流通道面积与所述阀座的阀口流通面积之比为1.5%～9%。如上设计，当阀芯稍微抬离阀口时，有助于加速阀芯导向段上下压力的平衡，从而减小阀芯导向段上下的压差，降低阀芯导向段受到的压差力，减小阀芯的轴向阻力，便于阀芯抬升，可以避免为克服阀芯受到较大的轴向阻力而增加电机尺寸，进而有利于阀体小型化。

Description

一种电动阀

技术领域

本发明涉及流体控制部件技术领域，特别是涉及一种电动阀。

背景技术

在空调、冰箱、热泵热水器及各类制冷、制热设备或其它需要调节流体流量的场合，通常会使用流量调节阀，电动阀为流量调节阀中的一种。

电动阀通常包括阀座，阀座上开设有阀口、第一接口和第二接口，阀口的开启和关闭控制第一接口和第二接口的连通或断开；阀座内设有阀座芯，阀座芯的周壁开设有流量调节槽，第一接口和第二接口之间流通的流体流量大小可通过流量调节槽的开度大小调节。

阀座芯的芯腔内设有阀芯，阀芯能够沿所述芯腔的轴向移动以开启或关闭阀口，同时调节流量调节槽的开度大小。阀芯与螺母连接，螺母通过螺纹配合连接丝杆，丝杆与电机的转子固定连接。其中，阀芯包括直径较小的本体段和直径较大的导向段，两者连接处形成台阶面朝向螺母的环形台阶面，所述导向段与所述阀座芯小间隙配合。

工作时，电机直接驱动丝杆转动，与丝杆螺纹配合的螺母将丝杆的转动转化为轴向移动，从而带动阀芯轴向移动开启或关闭阀口。

当阀芯处于全关状态，需要开启阀口时，电机的扭矩通过丝杆与螺母的传动螺纹转化为轴向的升降力，只要该升降力大于阀芯受到的轴向阻力即可顺利带动阀芯上移以开启阀口。

因电动阀的阀口直径较大，当阀芯稍微抬离阀口后，阀芯导向段下端的压力迅速降低，由于阀芯导向段与阀座芯小间隙配合，此时存在节流，无法及时平衡，导致阀芯导向段上下形成压差，是造成阀芯轴向阻力的主要原因，为克服阀芯的轴向阻力，抬升阀芯以顺利开启阀口，需要增大电机的尺寸，不利于阀体小型化。

有鉴于此，如何降低阀芯抬升的轴向阻力，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电动阀，该电动阀阀芯抬升的轴向阻力小，开阀能力高，从而能够减小电机的尺寸，利于阀体小型化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动阀，包括阀座、阀座芯和阀芯；所述阀座芯固设于所述阀座的内腔，其周壁开设有流量调节槽；所述阀芯设于所述阀座芯的芯腔，所述阀芯的下端具有直径大于阀芯本体的导向段，所述导向段与所述阀座芯间隙配合；所述导向段与所述阀座芯之间的节流通道面积与所述阀座的阀口流通面积之比为1.5%～9%。

本发明提供的电动阀，其阀芯的导向段与阀座芯之间的节流通道面积与阀座的阀口流通面积之比为1.5%～9%，当阀芯稍微抬离阀口时，有助于加速阀芯导向段上下压力的平衡，从而减小阀芯导向段上下的压差，降低阀芯导向段受到的压差力，减小阀芯的轴向阻力，便于阀芯抬升，可以避免为克服阀芯受到较大的轴向阻力而增加电机尺寸，进而有利于阀体小型化设计。

优选地，所述导向段的周壁开设有平面部或凹槽部。

优选地，所述平面部或所述凹槽部均设为多个。

优选地，多个所述平面部或所述凹槽部沿所述导向段的周壁均匀布置。

优选地，所述流量调节槽的周向长度沿所述阀座芯的轴向向下渐缩。

优选地，所述阀座芯的周壁还设有与所述流量调节槽连通的节流槽，所述节流槽位于所述流量调节槽的下端，且其底端与设于所述阀座的阀口位于同一水平。

优选地，所述节流槽呈矩形。

优选地，所述阀芯具有轴向通孔。

附图说明

图1为本发明所提供电动阀第一实施例的剖视图，示出了阀芯处于全开状态的结构；

图2为本发明所提供电动阀第一实施例的剖视图，示出了阀芯处于全关状态的结构；

图3为图1中阀座芯的结构示意图；

图4为图1所示电动阀的上阀座组件的剖视图；

图5为图1所示电动阀的阀芯组件的轴测示意图；

图6为图5中阀芯组件的剖视图；

图7为图6中阀芯组件的俯视图；

图8为图1所示电动阀阀芯抬离阀口时的压力示意图；

图9为图8中A-A向视图；

图10为本发明所提供电动阀第二实施例阀芯抬离阀口时的压力示意图；

图11为图10中B-B向视图；

图12为图11中I部位的局部放大图；

图13示出了阀芯全关状态时阀芯组件的平衡通道结构;

图14示出了电动阀在不同节流通道面积下的流量曲线对比图。

图1-13中：

电机10，线圈部件11，转子12，外壳20；

阀座30，阀口30a，上阀座31，小腔31a，大腔31b，轴承311，丝杆312，环形连接片315，下阀座32，阀座芯321，流量调节槽321a，节流槽321b，第一接管322，第二接管323；

螺母41，小径部41a，大径部41b，通气槽41c，螺母盖板411，阀芯42，阀芯本体42a，导向段42b，平面部42b-1。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电动阀，该电动阀阀芯抬升的轴向阻力小，开阀能力高，从而能够减小电机的尺寸，利于阀体小型化。

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，本文中所涉及的上和下等方位词是以图1至图13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1-2，图1为本发明所提供电动阀第一实施例的剖视图，示出了阀芯处于全开状态的结构；图2为本发明所提供电动阀第一实施例的剖视图，示出了阀芯处于全关状态的结构。

该实施例中，电动阀包括阀座30和阀座芯321，该阀座30包括固定连接的上阀座31和下阀座32，两者的内腔连通。电机10的转子12外套于上阀座31的上端，且转子12与上阀座31的轴向位置相对固定；丝杆312穿过上阀座31与转子12固定连接，丝杆312通过螺纹配合连接有螺母41，螺母41连接有阀芯42，阀芯42在螺母41的带动下能够沿阀座30的内腔轴向移动以开启或关闭设于下阀座32上的阀口30a。

请一并参考图3，图3为图1中阀座芯的结构示意图。

阀座芯321设于下阀座32的内腔，其周壁开设有流量调节槽321a；阀座芯321将下阀座32的内腔分隔为第一腔体和环绕第一腔体的第二腔体，显然，两个腔体可通过流量调节槽321a连通；可以理解，所述第一腔体即为阀座芯321的芯腔；其中，第二腔体与第一接管322连通，第一腔体通过阀口30a与第二接管323连通。

其中，流量调节槽321a可以设为多个且沿阀座芯321的周壁均匀布置。具体的方案中，流量调节槽321a可以设为周向长度沿阀座芯321的轴向向下渐缩的结构，该种结构可以使小流量范围的冷媒流量调节更加精准。当然，实际设置时，将流量调节槽321a设置为其他结构，如方形、圆形或椭圆形结构也是可行的，只是相较于前述结构，小流量范围内的调节精确度较低。

该电动阀能够实现双向流通，图1和图2中的箭头表明了冷媒的流向；其中，实线箭头表明冷媒从第一接管322流入，第二接管323流出，虚线箭头表明冷媒从第二接管323流入，第一接管322流出。

请一并参考图4，图4为图1所示电动阀的上阀座组件的剖视图。

上阀座组件包括上阀座31、丝杆312、轴承311和转子12。如图所示，上阀座31包括插入转子12内部的小径段和大径段，丝杆312穿过上阀座31的内腔与转子12固定连接。

具体的方案中，丝杆312通过环形连接片315与转子12焊接固定；环形连接片315呈环状，中间通孔，可外套于丝杆312，环形连接片312的外侧与转子12焊接固定，保证丝杆312与转子12的连接强度。

进一步地，环形连接片315的通孔周边沿轴向延伸形成突出部；如此，该突出部套装于丝杆312，可以增加环形连接片315与丝杆312的接触面积，从而增强丝杆312与转子12之间的连接强度，确保丝杆312能够在转子12的带动下转动。

上阀座31的内腔被环形板分隔为上腔和下腔，该环形板可以与上阀座31设为一体，所述上腔内设置有轴承311，该轴承311的内圈与丝杆312的外周壁贴合，外圈与所述上腔的内壁贴合，如此，丝杆312通过轴承311与上阀座31的轴向位置相对固定，从而转子12与上阀座31的轴向位置相对固定，即上阀座31的上述结构确定了轴承311、丝杆312和转子12三者的相对位置。

上阀座31还外套有外壳20，且其周壁固设有支撑架，电机10的线圈部件11通过该支撑架外套于外壳20。

优选的方案中，轴承311、转子12和线圈部件11的轴向中心线重合，如此，能够使电机10的驱动力最大化，从而通过丝杆312与螺母41的传动螺纹转化的轴向升降力最大化，有利于阀芯42的抬升。

请一并参考图5-7，图5为图1所示电动阀的阀芯组件的轴测示意图；图6为图5中阀芯组件的剖视图；图7为图6中阀芯组件的俯视图。

阀芯组件包括螺母41和阀芯42；其中，螺母41包括与丝杆312螺纹配合的小径部41a和大径部41b，阀芯42的上端具有容纳大径部41b的容纳腔，所述容纳腔的内壁上端开设有台阶面朝向转子12的环形台阶，其上设置有螺母盖板411，以限制螺母41和阀芯42在轴向上的相对位置。

阀芯42设于阀座芯321的芯腔，其下端具有直径大于阀芯本体42a的导向段42b，该导向段42b与阀座芯321间隙配合，并阀芯42的导向段42b的周壁开设有平面部42b-1或凹槽部，图5和图7中示出了导向段42b周壁具有平面部42b-1的结构。

请一并参考图8-9，图8为图1所示电动阀阀芯抬离阀口时的压力示意图；图9为图8中A-A向视图。下面以冷媒从第一接管322流入，第二接管323流出为例说明。

工作时，电机10通电，直接驱动丝杆312转动，螺母41通过其与丝杆312的螺纹配合将丝杆312的转动转化为轴向移动，带动阀芯42上移，当阀芯42抬离阀口30a时，由于阀口30a较大，阀芯42与阀口30a之间的压力变化区的压力P3迅速与第二接管323内的压力P2平衡，而由于阀芯42导向段42b与阀座芯321之间的存在环形间隙，造成节流，第一接管322与所述压力变化区存在压力差，即第一接管322内的压力P1大于压力变化区的压力P3，也就是说，阀芯42的导向段42b受到轴向向下的压差力，从而阻碍阀芯42抬升。

该实施例中，阀芯42导向段42b与阀座芯321之间的节流通道面积为阀芯42导向段42b的周壁和阀座芯321的内壁之间的环形面积S1，由于阀芯42的导向段42b的周壁设有平面部42b-1，使得环形面积S1增加，能够减弱节流效应，当阀芯42在螺母41的带动下稍微抬离阀口30a时，有助于阀芯42导向段42b上下压力的平衡，即有利于提高压力变化区的压力P3，减小导向段42b上下端的压差，降低导向段42b受到的压差力，减小阀芯42受到的轴向阻力，便于阀芯42抬升，从而能够避免因克服阀芯42受到的较大轴向阻力而增加电机10的尺寸，利于阀体小型化。

上述给出了阀芯42导向段42b的周壁开设平面部42b-1的结构，应当理解，在导向段42b的周壁开设凹槽部也是可行的，同样能够增加阀芯42导向段42b的周壁与阀座芯321内壁之间的环形面积S1，减弱节流效应。该凹槽部具体可设为弧形结构等。

显然，阀芯42导向段42b的周壁开设的平面部42b-1或凹槽部不应影响阀芯42对阀口30a的贴合密封。

优选的方案中，可以在阀芯42导向段42b的周壁开设多个平面部42b-1或凹槽部，能够进一步增加阀芯42导向段42b与阀座芯321之间的节流通道面积。

更优的方案中，多个所述平面部42b-1或凹槽部沿阀芯42导向段42b的周壁均匀布置。如此，能够均衡阀芯42导向段42b受到的压差力，避免阀芯42在轴向移动过程中发生偏斜导致卡死。

请一并参考图10-12，图10为本发明所提供电动阀第二实施例阀芯抬离阀口时的压力示意图；图11为图10中B-B向视图；图12为图11中I部位的局部放大图。

该实施例在上述第一实施例的基础上，改进了阀座芯321的结构。具体地，阀座芯321的周壁还设有与流量调节槽321a连通的节流槽321b，该节流槽321b位于流量调节槽321a的下端，且节流槽321b的底端与阀口30a位于同一水平。

如此，当阀芯42在螺母41的带动下稍微抬离阀口30a时，也将节流槽321b打开；此时，阀芯42导向段42b与阀座芯321之间的节流通道面积不仅包括导向段42b的周壁和阀座芯321的内壁之间的环形面积S1，也包括因阀芯42抬离阀口30a，节流槽321b的开启面积S2，即图12中所示阴影部分的面积，进一步增加了节流通道面积，减弱了节流效应，使压力变化区的压力P3能够较快提升，减小阀芯42导向段42b上下端的压差，降低导向段42b受到的压差力，减小阀芯42受到的轴向阻力，便于阀芯42抬升，避免因克服阀芯42受到的较大轴向阻力而增加电机10的尺寸，从而利于阀体小型化。

其中，节流槽321b可设为矩形结构，当然设置为椭圆形或其他形状也是可行的。

显然，在实际设置时，只在阀座芯321的周壁设置节流槽321b，同样也可达到上述效果。

在上述各实施例的设置中，阀芯42具有轴向通孔；如此，阀芯42处于全关状态时，阀芯42上下端的压力平衡，可结合图13理解，图13示出了阀芯全关状态时阀芯组件的平衡通道结构。如图中箭头所示，第二接管323通过阀口30a与阀芯42的轴向通孔连通，并通过设于螺母41的通气槽41c连通上阀座31的大径腔31b，阀芯42受到的压差力较小，抬离阀口30a时，仅需较小的驱动力即可，可进一步减小电机10的尺寸，利于阀体小型化。

阀芯42导向段42b与阀座芯321之间的节流通道面积不仅影响阀芯42的抬升，也影响电动阀的流通能力，可结合图14理解，图14示出了电动阀在不同节流通道面积下的流量曲线对比图。

图中横坐标表示阀口30a的开度，纵坐标表示流量系数Cv；图中实线表示节流通道面积较小时电动阀的流量曲线，虚线表示节流通道面积较大时电动阀的流量曲线。

从图中可以看出，节流通道面积的大小不会影响流量系数Cv的最大值，但是影响流量系数Cv的最小值，从而影响流量系数Cv的调节范围；以该图所示为例，节流通道面积较小时，流量系数Cv的调节范围从0.2开始到3.8，节流通道面积较大时，流量系数Cv的调节范围从0.38开始到3.8，调节范围较小。因此，在实际设置时，节流通道面积并不是越大越好，而是根据需要适当设定。

在上述各实施例的设置中，为确保阀芯42导向段42b所受压差力较小的同时，流量系数Cv的调节范围能够满足要求，阀芯42导向段42b与阀座芯321之间的节流通道面积与阀口30a的流通面积之比优选为1.5%～9%。

需要指出的是，下阀座32的阀口30a若设有密封筋，在计算阀口30a的流通面积时，也可用密封筋的直径替换阀口30a的口径。

以上对本发明所提供的电动阀进行了详细介绍。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

1.一种电动阀，包括阀座（30）、阀座芯（321）和阀芯（42）；所述阀座芯（321）固设于所述阀座（30）的内腔，其周壁开设有流量调节槽（321a）；所述阀芯（42）设于所述阀座芯（321）的芯腔，所述阀芯（42）的下端具有直径大于阀芯本体（42a）的导向段（42b），所述导向段（42b）与所述阀座芯（321）间隙配合；其特征在于，所述导向段（42b）与所述阀座芯（321）之间的节流通道面积与所述阀座（30）的阀口流通面积之比为1.5%～9%。

2.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述导向段（42b）的周壁开设有平面部（42b-1）或凹槽部。

3.如权利要求2所述的电动阀，其特征在于，所述平面部（42b-1）或所述凹槽部均设为多个。

4.如权利要求3所述的电动阀，其特征在于，多个所述平面部（42b-1）或所述凹槽部沿所述导向段（42b）的周壁均匀布置。

5.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述流量调节槽（321a）的周向长度沿所述阀座芯（321）的轴向向下渐缩。

6.如权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述阀座芯（321）的周壁还设有与所述流量调节槽连通（321a）的节流槽（321b），所述节流槽（321b）位于所述流量调节槽（321a）的下端，且其底端与设于所述阀座（30）的阀口（30a）位于同一水平。

7.如权利要求6所述的电动阀，其特征在于，所述节流槽（321b）呈矩形。

8.如权利要求1至7任一项所述的电动阀，其特征在于，所述阀芯（42）具有轴向通孔。