CN104806774A - 一种电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子膨胀阀，包括主阀体和固定设置在主阀体上的阀芯部件，主阀体包括进口和出口，阀芯部件包括阀座、密封壳、定子、转子部件、以及一端固定在所述转子部件上并且另一端可以与所述阀座上的节流孔接触分离的阀针，阀针位于所述节流孔的上端部分形成为一大径的圆柱部，阀针可上下自由伸入节流孔内的下端部分形成至少两个朝向下方缩径的圆锥台部，各圆锥台部中的两相邻圆锥台部的向下方缩径的变化幅度不相同。本发明提供的电子膨胀阀在小开度时流量变化率小，使该膨胀阀在小开度时对制冷系统的流量和过热度有更加精确和稳定的控制。在大开度时，流量变化率提高，加快大工况下流量调整速度。

Description

一种电子膨胀阀

技术领域

本发明涉及一种电子膨胀阀，属于制冷领域。

背景技术

电子膨胀阀具有对过热度控制稳定，调节速度快的优点，其在汽车空调，特别是电动汽车空调上的使用有着良好的发展前景。目前，电子膨胀阀是利用步进电机的原理，用线圈驱动磁转子部件转动，并将磁转子部件的旋转运动转化为丝杆的上下运动，从而带动阀针上升或下降，达到改变阀通流断面积，对制冷系统进行流量和过热度的控制。

如图1和图2所示，现有的电子膨胀阀中，阀针上调节流量大小的部分为前端部分1’，伸入节流孔内的前端部分1’采用固定圆锥角的的设计方式，由于该阀针的前端部分1’的直径变化率为线性变化，导致阀通流断面积是二次方变化规律，对应流量变化率随着阀通流断面积一样呈二次方变化规律，所以在电子膨胀阀从关闭到完全开启的过程中流量变化率会逐渐变小，也就是说，在阀针半径越小的地方阀针动作带来的流量变化率越大。

由于汽车在行驶的过程中是处于一个不断变化的工况中，相对于家用空调工况复杂，在制冷系统中，在低工况时，需要较小的流量来获得所需的过热度，所以膨胀阀开度较小，如果采用现有的膨胀阀，此时相邻开度间的流量变化率大，如果此时工况变化，系统所需的流量位于某两个开度之间，就会使得膨胀阀在自我调节的时候无法找到合适的开度，从而使得过热度不停的来回震荡，无法满足动态调节的功能。

在高工况时，系统需要较大的流量来获得所需的过热度，所以膨胀阀开度也相应较大，如果采用现有膨胀阀，此时相邻开度间的流量变化率比较小，当工况改变，系统所需流量变化时，膨胀阀需要走更多的步数才能完成调节动作，这会使得膨胀阀调整时间偏长，而且越多的运动会带来越多的磨损，减少膨胀阀的寿命。

现有的阀针设计，在大开度时的流量变化率小于小开度时的变化率，无法应对汽车空调的复杂工况变化，不利于该膨胀阀在系统中对流量的自动调节。所以如何提供一种流量曲线能够适用于不同工况下的需求的电子膨胀阀是当前急需解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种流量曲线在不同的相邻阶段具有不同的流量变化率的电子膨胀阀。

本发明提供一种电子膨胀阀，包括主阀体和固定设置在主阀体上的阀芯部件，所述主阀体包括进口、出口以及连通所述进口和出口的连接通道，所述阀芯部件包括底部形成有节流孔的阀座、密封壳、套设在密封壳外侧的定子、设置在所述密封壳的内腔中的转子部件、以及一端固定在所述转子部件上并且另一端可以与所述阀座上的节流孔接触分离的阀针，所述阀针位于所述节流孔的上端部分形成为一大径的圆柱部，所述阀针可上下自由伸入所述节流孔内的下端部分形成至少两个朝向下方缩径的圆锥台部，所述各圆锥台部中的两相邻圆锥台部的向下方缩径的变化幅度不相同。

优选的，所述阀针可上下自由伸入所述节流孔内的下端部分包括两个朝向下方缩径的圆锥台部，分别为与所述圆柱部相邻的第二圆锥台部、与第二圆锥台部相邻的第一圆锥台部，所述第一圆锥台部向下缩径的变化幅度大于所述第二圆锥台部向下缩径的变化幅度，即所述第一圆锥台部的圆锥角大于第二圆锥台部的圆锥角。

优选的，所述第二圆锥台部和所述圆柱部之间还设置有第三圆锥台部，所述第三圆锥台部为倒角结构，所述第三圆锥台部的高度低于所述第一圆锥台部和第二圆锥台部。

优选的，所述连接通道分为与所述进口相连通的上部和与出口相连通的下部，所述阀座伸入连接通道上部的部分上设置有阀室，所述阀座伸入连接通道下部的部分上设置有节流孔，所述阀室与所述进口连通，所述节流孔与所述出口连通。

优选的，所述节流孔为开口背向所述阀室的喇叭状结构。

可选的，所述阀座上与所述节流孔相对应部分的外周侧上设置有用于设置密封圈的凹槽，所述阀座固定在所述主阀体上时，所述阀座伸入所述连接通道下部的部分通过所述密封圈密封固定，所述进口通过所述节流孔与所述出口连通。

优选的，所述阀座的一端开口，在所述阀座的开口端上固定转子套，所述转子套与所述转子部件螺纹连接，通过所述螺纹连接，所述转子套的螺旋进给可以转换为相对于所述阀座的上下进给，所述转子套伸入所述阀座内的底部部分上开设有供阀针穿过的轴向圆柱形定位通道。

可选的，所述圆柱形定位通道朝向所述阀座的一端凸出所述转子套的底面一定距离。

优选的，所述阀针的一端固定在转子部件上，所述阀针的另一端可上下移动的穿过所述转子套上的定位通道，并且可以与所述阀座上的节流孔接触分离。

可选的，所述阀针的圆柱部的顶部设置有翼状的弹簧支撑部，所述阀针通过弹性部件与所述转子部件连接。

本发明提供的电子膨胀阀在相邻阶段具有不同的流量变化率，能够应对汽车空调的复杂工况变化，有利于该膨胀阀在系统中对流量的自动调节。

附图说明

图1是现有技术中阀针尖端部的结构示意图；

图2是现有技术中电子膨胀阀随阀开度的流量变化曲线示意图；

图3是本发明的电子膨胀阀的剖面结构示意图；

图4是图3中阀芯部件剖面示意图；

图5是图3中阀芯结构示意图；

图6是图4所示阀芯部件在关闭时的局部放大示意图；

图7是图4所示阀芯部件处于第Ⅰ阶段时的局部放大示意图；

图8是图4所示阀芯部件处于第Ⅱ阶段时的局部放大示意图；

图9是图4所示阀芯部件在打开时的局部放大示意图；

图10是流体通过本发明的电子膨胀阀的流量随阀开度的流量变化曲线示意图。

具体实施方式

本发明提供一种流量曲线在相邻阶段具有不同的流量变化率的电子膨胀阀，使电子膨胀阀能够应对汽车空调的复杂工况变化，有利于该膨胀阀在系统中对流量的自动调节。特别的，使该电子膨胀阀在小开度时对制冷系统的流量和过热度有更加精确和稳定的控制，在大开度时，流量变化率提高，加快大工况下流量调整速度，并减少膨胀阀的运动。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的进行具体说明。

图3是本发明的电子膨胀阀的剖面结构示意图，图4是图3中阀芯部件剖面示意图，图5是图3中阀芯结构示意图。如图所示，电子膨胀阀包括主阀体1和阀芯部件2，阀芯部件2与主阀体1通过螺纹连接固定在一起，主阀体1包括进口11、出口12以及连通进口11和出口12的连接通道13，连接通道13分为与进口11相连通的上部和与出口12相连通的下部。

阀芯部件2包括一端开口的阀座24，阀座24的外周侧上设置有紧固螺纹，阀座通过紧固螺纹固定在主阀体1上。阀座24伸入连接通道13上部的部分上设置有阀室241，阀座24伸入连接通道13下部的部分上设置有节流孔26，节流孔26为开口背向阀室241的喇叭状结构。阀座24底部与节流孔相对应部分的外周侧上设置有用于设置密封圈的凹槽。阀座24通过紧固螺纹可以固定在连接通道13的顶部开口处，此时，阀室241位于连接通道12的上部，阀室241与进口11连通，节流孔26位于连接通道26的下部，节流孔26的喇叭状开口部分与出口12连通，进口11通过阀室241和节流孔26与出口12连通。

阀座24的开口端上还固定有转子套25，转子套25伸出阀座24的一端上还设置有阳螺纹。转子套25伸入阀座24内的底部部分上开设有轴向的供阀针23穿过的圆柱形定位通道，通过在转子套25上设置圆柱形定位通道可以防止阀针23在向下运动过程中晃动，起到定位的作用。

这里应当指出，节流孔不一定设置在阀座上，节流孔也可以一体结构或者分体结构的设置在主阀体的连接通道上，本发明采用在阀座上设置节流孔的设置方式，无需在主阀体底部开设加工口来加工节流孔，可以降低加工难度，节约成本。

阀芯部件2还包括通过焊接密封固定在阀座24顶部的圆筒状的密封壳27，密封壳27内腔的顶端固定设置有定位轴271，在定位轴271上固定设置有导向弹簧272。

阀芯部件2还包括设置在密封壳27的内腔和阀座之间形成的容纳腔中的转子部件22，转子部件22包括有磁性材料制成的转子，转子部件22的一端通过设置的阴螺纹可旋转的固定在转子套25上，这样，通过螺纹的配合设置，转子部件22的螺旋进给可以转化为相对于阀座的上下进给。转子部件22的另一端通过限位块221与导向弹簧272连接。

阀芯部件2还包括可以与阀座24上的节流孔26接触分离的阀针23，阀针23的一端固定在转子部件22上，具体的，阀针可以通过弹簧等缓冲件固定在转子部件22上，在这种设置方式下，转子部件22向下旋转运动时，阀针23先向下运动至关闭节流孔26后再向上压缩弹簧，这样可以防止阀针23向下过度进给时导致的阀针23和节流孔26的磨损。阀针23的另一端可上下移动的穿过转子套25伸入到阀室241中，这样，转子部件22在相对阀座24上下动作时可以带动阀针23上下运动，从而使阀针23开闭节流孔26。

如图5所示，阀针23的位于节流孔的上部分形成为一大径的圆柱部234，圆柱部234的顶部设置有翼状的弹簧支撑部；阀针23可上下自由伸入节流孔内的下部分形成有三个朝向下方缩径的圆锥台部，分别为第一圆锥台部231、第二圆锥台部232和第三圆锥台部233，其中第三圆锥台部233为倒角结构，第三圆锥台部233的高度要低于第一圆锥台部231和第二圆锥台部232，第三圆锥台部233的主要作用为提高阀针23与节流孔26的接触面积，从而提高阀针23关闭节流孔26时的密封性能。

第一圆锥台部231和第二圆锥台部232主要用于通过调整节流孔26的通流面积来调节流体通过节流孔26的流量大小，其中，第一圆锥台部231向下缩径的变化幅度要大于第二圆锥台部232向下缩径的变化幅度，即第一圆锥台部231的圆锥角要大于第二圆锥台部232的圆锥角。第一圆锥台部231和第二圆锥台部232的圆锥角的大小可以根据具体情况来进行设定，当然，这样应当指出，也可以根据具体需要，设定两相邻圆锥台部的圆锥角不同的多段圆锥台部，如可以设置成第一圆锥台部231的圆锥角小于第二圆锥台部232的圆锥角，以达到更好的控制效果。

阀芯部件2还包括套设在密封壳27外部的定子21，定子21包括由磁性材料制成的铁芯和绕卷在该铁芯上的线圈。定子21通过套设在密封壳27上的保护壳4固定在阀本体1上，保护壳4压紧定子21并通过止转构件固定在阀本体1上。当然，定子21也可以直接通过螺钉等止转构件固定在阀本体1上。

下面说明具有上述结构的电子膨胀阀的动作。

图6是图4所示阀芯部件在关闭时的局部放大示意图，图7是图4所示阀芯部件处于第Ⅰ阶段时的局部放大示意图，图8是图4所示阀芯部件处于第Ⅱ阶段时的局部放大示意图，图9是图4所示阀芯部件在打开时的局部放大示意图，图10是流体通过电子膨胀阀的流量随阀开度的流量变化曲线。

当对定子21通电时，具有由磁性材料制成的转子开始转动，转子的转动带动转子部件22相对于转子套25做相对旋转，由于转子套25固定在阀座24上，阀座24又固定在阀主体1上，因此，通过两者的螺纹连接，转子部件22螺旋进给转换为向上或者向下运动，如图6所示，此时，阀针23向下运动落座压接在阀座上将节流孔关闭。

当对定子21线圈向另一方通电励磁时，转子部件22相对于固定在主阀体1上的转子套25向前述方向相反的方向做相对旋转，转子部件22带动阀针23向上运动，阀针23的第三圆锥台部233离开节流孔26，将节流孔26打开，并且随着阀针23向上运动，第二圆锥台部232和第一圆锥台部231依次离开节流孔26，直至完全打开节流孔26。电子膨胀阀从关闭到打开可以分为四个部分，分别为：关闭、第二圆锥台部232逐渐离开节流孔26的第Ⅰ阶段、第一圆锥台部231逐渐离开节流孔26的第Ⅱ阶段、以及全开。其中，第Ⅰ阶段的流量较小。

如图10所示，由于第二圆锥台部232的圆锥角要比第一圆锥台部231的圆锥角小，当电子膨胀阀处于第Ⅰ阶段时，此时通过节流孔26的流量较小，由于第二圆锥台部232的圆锥角较小，阀针23走一步带来的流通面积变化较小，所以流体流过节流孔26的流量变化率较小，此时的电子膨胀阀处于一个缓慢打开的过程，处于低流量的第Ⅰ阶段的阀针23需要经过较多的步数才能进入第Ⅱ阶段，使得阀针23在相邻两步之间的流量变化率较小，也就是说可以实现在低流量时由较多的步数来控制流体的流量，从而实现在低流量时实现更精细的过热度控制要求。这样就能够满足电子膨胀阀在低工况时对制冷系统的流量和过热度有更加精确和稳定的控制。

当电子膨胀阀处于第Ⅱ阶段时，此时第二圆锥台部232已经离开节流孔26，通过节流孔26的流量已经变大，由于第一圆锥台部231的圆锥角较大，阀针23走一步带来的流通面积变化会增大，所以流体流过节流孔26的流量变化率会增大，此时电子膨胀阀处于一个快速打开的过程，处于大流量的第Ⅱ阶段的阀针23在相邻两步之间的流量变化率较大，也就是说可以实现在大流量时可以加大流量的调整速度。这样，在打开度时，流量变化率提高，加快大工况下流量调整速度，同时也能够减少膨胀阀的运动，降低阀针和运动部件的磨损，提高电子膨胀阀的寿命。

当然，这里应当指出，以上仅是以该具体实施例说明本发明的具体实施方式，具有多个圆锥台部的阀针还可以应用在其它结构的电子膨胀阀中，并不局限于上述结构的电子膨胀阀。

以上所述，仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电子膨胀阀，包括主阀体、固定设置在主阀体上的阀芯部件、以及节流孔，所述主阀体包括进口、出口以及连通所述进口和出口的连接通道，所述阀芯部件包括阀座、密封壳、套设在密封壳外侧的定子、设置在所述密封壳的内腔中的转子部件、以及一端固定在所述转子部件上并且另一端可以与所述节流孔接触分离的阀针，其特征在于，所述阀针位于所述节流孔的上端部分形成为一大径的圆柱部，所述阀针可上下自由伸入所述节流孔内的下端部分形成至少两个朝向下方缩径的圆锥台部，所述各圆锥台部中的两相邻圆锥台部的向下方缩径的变化幅度不相同。

2.根据权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针可上下自由伸入所述节流孔内的下端部分包括两个朝向下方缩径的圆锥台部，分别为与所述圆柱部相邻的第二圆锥台部、与第二圆锥台部相邻的第一圆锥台部，所述第一圆锥台部向下缩径的变化幅度大于所述第二圆锥台部向下缩径的变化幅度。

3.根据权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述第二圆锥台部和所述圆柱部之间还设置有第三圆锥台部，所述第三圆锥台部为倒角结构，所述第三圆锥台部的高度低于所述第一圆锥台部和第二圆锥台部。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述连接通道分为与所述进口相连通的上部和与出口相连通的下部，所述阀座伸入连接通道上部的部分上设置有阀室，所述阀座伸入连接通道下部的部分上设置有节流孔，所述阀室与所述进口连通，所述节流孔与所述出口连通。

5.根据权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述节流孔为开口背向所述阀室的喇叭状结构。

6.根据权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀座上与所述节流孔相对应部分的外周侧上设置有用于设置密封圈的凹槽，所述阀座固定在所述主阀体上时，所述阀座伸入所述连接通道下部的部分通过所述密封圈密封固定，所述进口通过所述节流孔与所述出口连通。

7.根据权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀座的一端开口，在所述阀座的开口端上固定转子套，所述转子套与所述转子部件螺纹连接，通过所述螺纹连接，所述转子套的螺旋进给可以转换为相对于所述阀座的上下进给，所述转子套伸入所述阀座内的底部部分上开设有供阀针穿过的轴向圆柱形定位通道。

8.根据权利要求7所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述圆柱形定位通道朝向所述阀座的一端凸出所述转子套的底面一定距离。

9.根据权利要求8所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针的一端固定在转子部件上，所述阀针的另一端可上下移动的穿过所述转子套上的定位通道，并且可以与所述阀座上的节流孔接触分离。

10.根据权利要求9所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针的圆柱部的顶部设置有翼状的弹簧支撑部，所述阀针通过弹性部件与所述转子部件连接。