CN104879530B - 一种柱塞式电磁四通换向阀 - Google Patents

一种柱塞式电磁四通换向阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柱塞式四通换向阀，包括阀体，在阀体上设有与其连通的高压进气管、蒸发管、冷凝管及低压排气管，其特征在于：在阀体内设有在气体压力差的作用下可在第一停留位与第二停留位之间滑动的活塞组件及柱塞组件，由活塞组件拖动柱塞组件及设于其上的柱塞密封结构在第一停留位与第二停留位之间滑动。本发明的优点是：阀芯由柱塞组件与活塞组件组成，柱塞组件径向不受活塞组件限制，活塞组件只是轴向拖动柱塞组件，因此在大批量制作时，只需要分别保证活塞组件上的两个活塞密封结构的同轴度与垂直度，及柱塞组件上的两个柱塞密封结构的同轴度与垂直度，而两个密封结构之间的同轴度与垂直度是比较容易做到，另外本发明的大批量制作成本更低。

Description

一种柱塞式电磁四通换向阀
技术领域
本发明涉及一种用于热泵制冷系统制冷制热换向的四通换向阀。
背景技术
热泵制冷机组通过其内部的四通换向阀来改变制冷剂流动方向以转换热泵制冷系统的制冷或制热模式。四通换向阀通常具有两个相互隔离的高压通道及低压通道，为了能使热泵式制冷系统具有高的能效比，就必须要减少经过四通换向阀的高低压冷媒之间的热量传导压力降、高低压通道间的泄漏及压力降。其次，热泵制冷机组在制造及运行中，系统内难免会有金属屑、焊渣等小颗粒，需要保证这些小颗粒不能对四通换向阀的换向切换造成影响。
在热泵制冷机组内装置四通换向阀后，会额外增加压力损失、热量传导及内部泄漏，如图1所示，现有的较小容量的四通换向阀一般会造成整个机组的制冷性能下降约4％～8％。该四通换向阀的低压通道由蒸发管E到低压排气管S经过180度的转弯，在额定制冷量时，一般的低压压力损失在2.0psi(13.8kpa)，且该四通换向阀的内部泄漏较大，例如在5冷吨(18kw)的额定容量时，其内部泄漏为4升/分。若低压压力降从2.0psi(13.8kpa)减小为0.8psi(5.5kPa)时，在无需增加输入功率的情况下增加约1.2kw的热量输出，因此这种四通换向阀对空调系统的低碳节能不利。
为了解决上述问题，如图2所示，发明人提出了一种低压降低泄漏节能型四通换向阀，其特征在于，包括阀体1及在阀体1内可在第一停留位及第二停留位之间切换的阀芯2，阀体1与阀芯2同轴布置，由位于阀芯2两端的端部密封结构3及位于阀芯2中部的中部密封结构4将阀体1与阀芯2之间的空间至少分割为第一高压腔5、低压腔6及第二高压腔7，第一高压腔5与第二高压腔7相连通，第一高压腔5与低压腔6之间及低压腔6与第二高压腔7之间各自独立；在阀体1上设有与其连通的高压进气管D、蒸发管E、冷凝管C及低压排气管S，冷凝管C与蒸发管E的径向角度相同或不同，低压排气管S位于冷凝管C与蒸发管E的居中位置，高压进气管D位于阀体1的一端设置；
当阀芯2移动至第一停留位时，高压进气管D通过第一高压腔5仅与冷凝管C相连通，蒸发管E通过低压腔6仅与低压排气管S相连通；
当阀芯2运动至第二停留位时，高压进气管D通过第一高压腔5及第二高压腔7仅与蒸发管E相连通，冷凝管C通过低压腔6仅与低压排气管S相连通。
上述结构的缺点在于：在由薄壁金属管制作的阀芯2上，两端装有两个密封结构3，中部装有两个密封结构4，这四个同轴安装密封结构必须保证比较高的同轴度及垂直度，才能保证阀芯组件的可靠滑动与密封。但大批量的工业制造工艺为了降低成本很难保证四个密封结构的同轴度及垂直度。
发明内容
本发明的目的是提供一种空调制冷用的能低成本大批量制造的低压降、低泄漏、低热传导的柱塞式四通阀。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种柱塞式四通换向阀，包括管状阀体，在阀体上沿轴向依次设有任意径向角度的与其连通的高压进气管以及管径与轴向排列间距相等的冷凝管、低压排气管及蒸发管，其特征在于：在阀体内设有在气体压力差的作用下可在第一停留位与第二停留位之间滑动的活塞组件及被拖动的柱塞组件。柱塞组件为中空的管状部件，其径向的中空部位被活塞组件的左右拖板穿过，在柱塞组件两端部外周设有两个柱塞密封结构，柱塞组件轴向位于活塞组件的中部。活塞组件的两个端部上分别设有活塞密封结构。由活塞密封结构及柱塞密封结构将阀体与柱塞组件、活塞组件之间的空间至少分割为第一高压腔、低压腔及第二高压腔，第一高压腔经由柱塞组件中空的高压通道与第二高压腔相连通，第一高压腔与低压腔之间及低压腔与第二高压腔之间由两个柱塞密封结构各自密封；
当活塞组件拖动柱塞组件滑动至第一停留位时，高压进气管通过第一高压腔仅与冷凝管相连通，同时蒸发管通过低压腔仅与低压排气管相连通；
当活塞组件拖动柱塞组件滑动至第二停留位时，高压进气管通过第一高压腔经由高压通道及第二高压腔仅与蒸发管相连通，同时冷凝管通过低压腔仅与低压排气管相连通。
优选地，在所述组成活塞组件的左右拖板位于第一高压腔与第二高压腔部位分别设有高压均流口。
优选地，在所述阀体的两端设有阀体端盖，阀体端盖的部分向所述阀体内部内凹，以定位所述活塞组件的移动。
优选地，所述活塞组件包括穿过所述柱塞组件中间的左拖板及右拖板，左拖板及右拖板分别与两个所述活塞密封结构相连接，并穿过所述柱塞组件后铆合。
优选地，所述柱塞组件包括柱塞，柱塞套在所述铆合的左、右拖板外，柱塞径向不受所述左拖板及所述右拖板的限制，在柱塞两端的外圆周面上设有所述柱塞密封结构；
所述低压腔位于柱塞轴向的中间、径向的外部，所述低压腔的宽度正好盖住所述阀体上的冷凝管与低压排气管，柱塞径向的中间形成有贯通的所述高压通道。
优选地，所述柱塞为一体成型，柱塞的两端形成有两个密封圈沟槽、两个密封肩、两个密封圈止口，每个密封圈沟槽位于一对密封肩及密封圈止口间，密封肩的外径比所述阀体的内径小0.02mm～0.80mm；在两个密封圈沟槽中分别同轴并紧密装有所述柱塞密封结构，密封结构的密封方向为阻止两端高压腔向中部低压腔泄漏的单方向。
优选地，所述柱塞密封结构包括开口的带密封唇的环形密封圈及位于开口内的蓄能弹簧，环形密封圈的开口部背对密封肩。
优选地，所述柱塞包括本体，以及位于本体两端的两个环形柱塞挡块及两个环形密封圈挡块，每对环形柱塞挡块与环形密封圈挡块间形成沟槽，在两个沟槽中分别同轴并紧密装有所述柱塞密封结构。
优选地，所述柱塞密封结构包括开口的环形密封圈及位于开口内的蓄能弹簧，环形密封圈的开口部背对所述密封肩或所述环形柱塞挡块。
优选地，所述活塞密封结构包括皮碗，在皮碗底面的两侧分别设有内压板及外压板，由内压板及外压板将齿形弹簧压紧在皮碗上，通过齿形弹簧的弹力使得皮碗的外圆周面始终保持与所述阀体的内壁密封配合。
优选地，所述内压板及所述外压板通过铆钉将所述齿形弹簧压紧在所述皮碗上。
本发明的优点是：阀芯由柱塞组件与活塞组件组成，柱塞组件径向不受活塞组件限制，活塞组件只是轴向拖动柱塞组件，因此在大批量制作时，只需要分别保证活塞组件上的两个活塞密封结构的同轴度与垂直度，及柱塞组件上的两个柱塞密封结构的同轴度与垂直度，而两个密封结构之间的同轴度与垂直度是比较容易做到，另外本发明的大批量制作成本更低。
附图说明
图1为现有的四通换向阀的结构示意图；
图2为现有的改进的四通换向阀的结构示意图；
图3为本发明提供的阀芯处于第一停留位的柱塞式四通换向阀的结构示意图；
图4为本发明提供的阀芯处于第二停留位的柱塞式四通换向阀的结构示意图；
图5为活塞密封结构的示意图；
图6为实施例1中的柱塞组件的示意图；
图7为实施例2中的柱塞组件的示意图；
图8为V型柱塞密封结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
如图3及图4所示，本发明提供的一种柱塞式四通换向阀，包括阀体1，在阀体1上依次设有与其连通的高压进气管D、冷凝管C、低压排气管S及蒸发管E。在阀体1内设有左拖板13-1、右拖板13-2及柱塞14。穿过中间贯通的管状柱塞14后两端分别用铆钉17、铆钉18把左拖板13-1及右拖板13-2铆合，分别在铆合后的左拖板13-1及右拖板13-2的左右端部各装有一个活塞密封结构9。在柱塞14的两端外圆部各装有一个柱塞密封结构10。
左拖板13-1、右拖板13-2、铆钉17、铆钉18及两个活塞密封结构9组成活塞组件。
柱塞14及两个柱塞密封结构10组成柱塞组件。
在阀体1的两端设有阀体端盖12，阀体端盖12的中间部分向内内凹，用于定位活塞组件。
柱塞组件径向不受活塞组件限制，轴向受到活塞组件的左拖板13-1、右拖板13-2的牵制。活塞组件在阀体1中的轴向移动同时拖动柱塞组件的第一停留位与第二停留位间移动。
柱塞14径向的中空部分形成有高压通道8。两个活塞密封结构9及两个柱塞密封结构10将阀体1的内部空间沿轴向依次分割为第一高压腔5、低压腔6及第二高压腔7。第一高压腔5经由高压通道8与第二高压腔7相连通。第一高压腔5与低压腔6之间及低压腔6与第二高压腔7之间由两个柱塞密封结构10各自密封。在左拖板13-1、右拖板13-2露于柱塞14外的两个端部上分别设有高压均流口11、16。
结合图5，活塞密封结构9包括皮碗901，在皮碗901底面的两侧分别设有内压板902及外压板903，由内压板902及外压板903通过铆钉905将齿形弹簧904压紧在皮碗901上，通过齿形弹簧904的弹力使得皮碗901的侧面始终保持与阀体1的内壁密封配合。
结合图3、图6，本实施例中，柱塞14为一体成型，中间贯通的管状柱塞14的两头设有两个密封圈沟槽203、两个密封肩201、两个密封圈止口202，密封肩201的外径比阀体1的内径小0.02mm～0.80mm，在柱塞14轴向的中间部分设有低压腔6，低压腔6的宽度正好盖住阀体1上的蒸发管E与低压排气管S，柱塞14径向的中间设有贯通的高压通道8；在两个密封圈沟槽203中分别同轴并紧密装有柱塞密封结构10。柱塞密封结构10由开口的环形密封圈101及位于开口内的蓄能弹簧102组成，环形密封圈101的开口部分别背对密封肩201，环形密封圈101在蓄能弹簧102的作用下其外圆周面始终保持与阀体1的内壁密封配合。
如图8所示，示出了另一种结构形式的环形密封圈101及蓄能弹簧102。
结合图3，当活塞组件与柱塞组件移动至第一停留位时，高压进气管D通过第一高压腔5仅与冷凝管C相连通，蒸发管E通过低压腔6仅与低压排气管S相连通；
结合图4，当活塞组件拖动柱塞组件移动至第二停留位时，高压进气管D通过第一高压腔5经由高压通道8及第二高压腔7仅与蒸发管E相连通，冷凝管C通过低压腔6仅与低压排气管S相连通。
实施例2
结合图7，本实施例与实施例1的区别在于，在本实施例中，柱塞密封结构10包括本体，以及位于本体两端的两个环形柱塞挡块103及两个环形密封圈挡块104，每对环形柱塞挡块103与环形密封圈挡块104间形成沟槽，在两个沟槽中分别同轴并紧密装有所述柱塞密封结构10。柱塞密封结构10由开口的环形密封圈101及位于开口内的蓄能弹簧102组成，环形密封圈101的开口部分别背对环形柱塞挡块103，环形密封圈101在蓄能弹簧102的作用下其外圆周面始终保持与阀体1的内壁密封配合。
本实施例的其他结构及工作原理与实施例1相同。

Claims (10)

1.一种柱塞式四通换向阀，包括阀体（1），在阀体（1）上沿轴向依次设有任意径向角度的与其连通的高压进气管（D）、管径与轴向排列间距相等的冷凝管（C）、低压排气管（S）及蒸发管（E），其特征在于：在阀体（1）内设有在气体压力差的作用下可在第一停留位与第二停留位之间滑动的活塞组件及被拖动的柱塞组件，柱塞组件为中空的管状部件，其径向的中空部位被活塞组件的左右拖板穿过，在柱塞组件两端部外周设有两个柱塞密封结构（10），柱塞组件轴向位于活塞组件的中部，活塞组件的两个端部上分别设有活塞密封结构（9），由活塞密封结构（9）及柱塞密封结构（10）将阀体（1）与柱塞组件、活塞组件之间的空间至少分割为第一高压腔（5）、低压腔（6）及第二高压腔（7），第一高压腔（5）经由柱塞组件中空的高压通道（8）与第二高压腔（7）相连通，第一高压腔（5）与低压腔（6）之间及低压腔（6）与第二高压腔（7）之间由两个柱塞密封结构（10）各自密封；
当活塞组件拖动柱塞组件滑动至第一停留位时，高压进气管（D）通过第一高压腔（5）仅与冷凝管（C）相连通，同时蒸发管（E）通过低压腔（6）仅与低压排气管（S）相连通；
当活塞组件拖动柱塞组件滑动至第二停留位时，高压进气管（D）通过第一高压腔（5）经由高压通道（8）及第二高压腔（7）仅与蒸发管（E）相连通，同时冷凝管（C）通过低压腔（6）仅与低压排气管（S）相连通。
2.如权利要求1所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：在所述活塞组件露于所述柱塞组件外的两端上分别设有高压均流口（11、16）。
3.如权利要求1所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：在所述阀体（1）的两端设有阀体端盖（12），阀体端盖（12）的部分向所述阀体（1）内部内凹，以定位所述活塞组件的移动活塞密封结构。
4.如权利要求1所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：所述活塞组件包括露于所述柱塞组件外的左拖板（13-1）及右拖板（13-2），左拖板（13-1）及右拖板（13-2）分别与位于所述柱塞组件内的连杆的两端相连，两个所述活塞密封结构（9）分别设于左拖板（13-1）的左端及右拖板（13-2）的右端。
5.如权利要求4所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：所述柱塞组件包括柱塞（14），柱塞（14）套在所述活塞组件的连杆外，柱塞（14）径向不受所述左拖板（13-1）及所述右拖板（13-2）的限制，在柱塞（14）两端的外圆周面上设有所述柱塞密封结构（10）；
所述低压腔（6）位于柱塞（14）轴向的中间部分，所述低压腔（6）的宽度正好盖住所述阀体（1）上的蒸发管（E）与低压排气管（S），柱塞（14）径向的中间形成有贯通的所述高压通道（8）。
6.如权利要求5所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：所述柱塞（14）为一体成型，柱塞（14）的两端形成有两个密封圈沟槽（203）、两个密封肩（201）、两个密封圈止口（202），每个密封圈沟槽（203）位于一对密封肩（201）及密封圈止口（202）间，密封肩（201）的外径比所述阀体（1）的内径小0.04mm~0.80mm；在两个密封圈沟槽（203）中分别同轴并紧密装有所述柱塞密封结构（10）；所述柱塞密封结构（10）包括开口的环形密封圈（101）及位于开口内的蓄能弹簧（102），环形密封圈（101）的开口别背对密封肩（201）。
7.如权利要求5所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：所述柱塞（14）包括本体，以及位于本体两端的两个环形柱塞挡块（103）及两个环形密封圈挡块（104），每对环形柱塞挡块（103）与环形密封圈挡块（104）间形成沟槽，在两个沟槽中分别同轴并紧密装有所述柱塞密封结构（10）。
8.如权利要求6所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：所述柱塞密封结构（10）包括开口的环形密封圈（101）及位于开口内的蓄能弹簧（102），环形密封圈（101）的开口别背对所述密封肩（201）或所述环形柱塞挡块（103）。
9.如权利要求1所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：所述活塞密封结构（9）包括皮碗（901），在皮碗（901）底面的两侧分别设有内压板（902）及外压板（903），由内压板（902）及外压板（903）将齿形弹簧（904）压紧在皮碗（901）上，通过齿形弹簧（904）的弹力使得皮碗（901）的外圆周面始终保持与所述阀体（1）的内壁密封配合。
10.如权利要求9所述的一种柱塞式四通换向阀，其特征在于：所述内压板（902）及所述外压板（903）通过铆钉（905）将所述齿形弹簧（904）压紧在所述皮碗（901）上。
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