CN105090534B - 一种直动式电动阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直动式电动阀，包括具有阀腔的阀座和设于阀座内的阀芯；所述阀芯将阀腔分隔为上腔和下腔；所述阀芯连接有螺母，且在螺母的带动下能够沿轴向移动以开启或关闭设于阀座的阀口；所述螺母包括小径部和设于所述小径部下端的大径部，所述大径部的外周壁开设有至少一个与所述上腔连通的通槽；所述阀芯具有容纳所述大径部的容纳腔以及与所述容纳腔贯通的轴向通孔，所述轴向通孔与所述阀口连通；所述大径部的周部具有开口，以连通所述轴向通孔与所述通槽。如此，阀口处气压高于或低于上腔时，可通过阀芯的轴向通孔、螺母大径部的开口、通槽形成的流道实现气压平衡，避免阀芯受到向上或向下的推力，防止对阀芯造成冲击或阻碍阀芯动作。

Description

一种直动式电动阀
技术领域
本发明涉及流体控制部件技术领域，特别是涉及一种直动式电动阀。
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，直动式电动阀为流量调节阀中的一种。
目前常见的一种直动式电动阀，能够实现双向流通，包括具有阀腔的阀座和设于阀座内的阀座芯，所述阀腔被所述阀座芯分隔为芯腔和环绕所述芯腔的下隔腔，所述阀座芯的周壁开设有流量调节槽；所述阀座的底部设有与所述芯腔连通的阀口，且连接有与阀口连通的竖接管，所述阀座的外周壁设有与下隔腔连通的横接管。
所述阀座芯内设有阀芯，阀芯能够沿阀腔轴向移动以开启或关闭阀口，阀口的开启或关闭控制横接管和竖接管的连通或断开，横接管和竖接管之间的流体流量大小通过流量调节槽的开度大小调节。
阀座的上端设有连接座，该连接座封闭阀座的上端开口，与阀芯之间形成上腔室。连接座上设置有外壳，外壳内部设置有转子，外部设置有驱动转子的定子，转子和定子构成电机；其中，所述转子固定连接有丝杆，丝杆通过螺纹配合连接有螺母，螺母的周向被限位，且与阀芯连接。
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。
由于该直动式电动阀能够实现双向流通，当阀口关闭，竖接管内仍通有高压冷媒时，阀口处处于高压区，上腔室为低压区，从而阀芯上下端存在气压差，该气压差形成一个向上的推力，推动阀芯移动造成阀口密封不良，甚至会冲击与阀芯连接的螺母丝杆。而且，上腔室为密封腔室，开启阀口时，阀芯上移，上腔室因体积减小气压会逐渐升高，对阀芯产生一个向下的推力，阻碍阀芯动作。
有鉴于此，如何改进直动式电动阀的结构，确保阀芯上下端气压平衡，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直动式电动阀，该直动式电动阀的结构能够确保阀芯上下端气压平衡，避免对阀芯造成冲击或阻碍阀芯动作。
为解决上述技术问题，本发明提供一种直动式电动阀，包括具有阀腔的阀座和设于所述阀座内的阀芯；所述阀芯将所述阀腔分隔为上腔和下腔；所述阀芯连接有螺母，且在所述螺母的带动下能够沿轴向移动以开启或关闭设于所述阀座的阀口；所述螺母包括小径部和设于所述小径部下端的大径部，所述大径部的外周壁开设有至少一个与所述上腔连通的通槽；所述阀芯具有容纳所述大径部的容纳腔以及与所述容纳腔贯通的轴向通孔，所述轴向通孔与所述阀口连通；所述大径部的周部具有开口，以连通所述轴向通孔与所述通槽。
本发明通过结构改进实现了阀芯上下端气压平衡。具体地，本方案中，阀芯具有容纳螺母大径部的容纳腔，大径部的外周壁开设有至少一个与上腔连通的通槽，且大径部的周部具有连通阀芯的轴向通孔与通槽的开口，从而阀口可通过阀芯的轴向通孔、大径部的开口以及大径部的通槽与上腔贯通，由于阀口与上腔贯通，所以阀口处气压高于或低于上腔气压时，可通过阀芯的轴向通孔、螺母大径部的开口、螺母大径部的通槽形成的流道实现气压平衡，避免阀芯受到向上或向下的推力，防止对阀芯造成冲击或阻碍阀芯动作。
优选地，所述大径部包括大径段和设于所述大径段下端的小径段；所述大径段与所述容纳腔适配，所述开口开设于所述小径段。
优选地，所述通槽沿所述大径部的轴向设置。
优选地，所述容纳腔的内壁上端开设有台阶面朝上的环形台阶，其上设置螺母盖板，所述螺母盖板与所述大径部的上端面抵接，以限制所述螺母与所述阀芯在轴向上的相对位置。
优选地，所述大径部的上端面开设有径向槽，所述径向槽与所述通槽的位置对应。
优选地，所述轴向通孔、所述开口、所述通槽以及所述径向槽形成平衡流道，所述平衡流道的最小流通面积与所述阀口流通面积的比值大于1％。
优选地，所述通槽为多个，并沿所述大径部的周向对称分布。
优选地，还包括固设于所述阀座上端的连接座，所述小径部设于所述连接座的内腔，且能够沿所述内腔轴向移动；还包括限位件，以限制所述螺母的周向位置。
优选地，所述连接座的内腔设置有卡圈，所述小径部与所述卡圈适配，并所述小径部为多边形柱体结构。
附图说明
图1为本发明所提供直动式电动阀一种具体实施方式的剖面示意图；
图2示出了阀芯全关状态下平衡流道的结构示意图；
图3为图1中所示螺母和阀芯的剖面示意图；
图4为图1中所示螺母的轴测示意图；
图5为图4中所示螺母的正视图；
图6为本发明所提供螺母的另一实施例的轴测示意图。
图1-6中：
阀座11，上腔11a，下隔腔11b，阀座芯12，阀芯13，容纳腔13a，轴向通孔13b，螺母14，小径部141、141’，大径部142，通槽142a，径向槽142b，开口142c，大径段142-1，小径段142-2，丝杆15，横接管16，竖接管17，螺母盖板18；连接座21，小径腔21a，外壳22，转子23，定子24；密封件31，密封环32。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种直动式电动阀，该直动式电动阀的结构能够确保阀芯上下端气压平衡，避免对阀芯造成冲击或阻碍阀芯动作。
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。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供直动式电动阀一种具体实施方式的剖面示意图；图2示出了阀芯全关状态下平衡流道的结构示意图。
该实施例中，直动式电动阀包括具有阀腔的阀座11、阀座芯12和阀芯13；阀座芯12固设于阀座11内，且其周壁开设有流量调节槽；阀芯13设于阀座芯12的芯腔内，并将所述阀腔分隔为上腔11a和下腔，其中，所述下腔被阀座芯12分隔为芯腔和环绕所述芯腔的下隔腔11b。
阀座11的底壁开设有与所述芯腔连通的阀口，并固接有与阀口连通的竖接管17，阀座11的外周侧部连接有与下隔腔11b连通的横接管16。
阀芯13能够沿轴向移动以开启或关闭阀口，阀口的开启或关闭控制横接管16与竖接管17的连通或断开，横接管16与竖接管17之间的流体流量大小通过所述流量调节槽的开度大小来调节。
阀芯13上端和阀座芯12之间设置有密封件31，阀芯13下端铆接有密封环32，关闭阀口时，密封环32与阀口贴合形成密封。
阀口关闭后，由于密封件31和密封环32的隔离作用，下隔腔11b与上腔11a之间具有较好的密封性。
阀座11上端还固接有连接座21，连接座21的上端固接有外壳22，外壳22内部设置有转子23，外壳22外套装有定子24，转子23和定子24构成电机；转子23固定连接有丝杆15，丝杆15的下端通过螺纹配合连接有螺母14，螺母14与阀芯13连接。
工作时，电机驱动丝杆15转动，与丝杆15螺纹配合的螺母14将丝杆15的转动转化为轴向移动，从而带动阀芯13轴向移动，以开启或关闭阀口。
请一并结合图3、图4和图5；图3为图1中所示螺母和阀芯的剖面示意图；图4为图1中所示螺母的轴测示意图；图5为图4中所示螺母的正视图。
其中，螺母14包括与丝杆15螺纹配合的小径部141和设于小径部141下端的大径部142，大径部142的外周壁开设有至少一个与上腔11a连通的通槽142a。
阀芯13具有容纳大径部142的容纳腔13a以及与容纳腔13a贯通的轴向通孔13b，该轴向通孔13b与阀口连通。
螺母14的大径部142的周部具有开口142c，所述开口142c能够连通轴向通孔13b与通槽142a。
因此，阀口可通过轴向通孔13b、开口142c以及通槽142a与上腔11a贯通。
如上，由于阀口与上腔11a贯通，所以阀口处气压高于或低于上腔气压时，均可通过阀芯13的轴向通孔13a、大径部142的开口142c以及大径部142的通槽142a实现气压平衡，避免阀芯13因上下端气压不同而受到向上或向下的推力。
开启阀口时，阀芯13的上移虽然会减小上腔11a的体积，但由于上腔11a可经通槽142a、开口142c以及轴向通孔13b与阀口连通，所以上腔11a的气压不会因体积减小而升高，能够与阀口处的气压保持平衡，避免了对阀芯13产生向下的推力，阻碍阀芯13向上动作开启阀口。
直动式电动阀处于关阀状态，竖接管17还通有高压冷媒时，阀口处为高压区，上腔11a为低压腔，由于阀口通过轴向通孔13b、开口142c以及通槽142a与上腔11a连通，所以上腔11a和阀口处的气压能够达到平衡，避免对阀芯13产生向上的推力，冲击阀芯13。
优选的方案中，通槽142a沿大径部142的轴向设置；如此，连通阀口与上腔11a的流道长度较小，便于上腔11a和阀口处的气压快速达到平衡。
大径部142可以设置多个通槽142a，并沿大径部142的周向对称分布；如此，连通阀口与上腔11a的流道的流通面积较大，便于阀芯13上下端的气压快速达到平衡，多个通槽142a沿大径部142的周向对称分布可确保螺母14受力均衡。
具体到该实施例中，大径部142设置有两个通槽142a。
进一步地，螺母14的大径部142包括大径段142-1和设于大径段142-1下端的小径段142-2，显然，小径段142-2的直径小于大径段142-1的直径；其中，大径段142-1与阀芯13的容纳腔13a适配，即阀芯13的容纳腔13a为大径段142-1提供导向，避免螺母14与阀芯13之间晃动导致螺母14偏斜及产生噪声；开口142c开设于小径段142-2，如图4中所示。
由于大径段142-1与容纳腔13a适配，小径段142-2的直径小于大径段142-2，从而小径段142-2与容纳腔13a之间形成环形空间，高压冷媒经轴向通孔13b、开口142c可流入该环形空间，进而通过通槽142a流入上腔11a。小径段142-2以及开口142c的设置便于阀口处与上腔11a的气压快速平衡。
其中，开口142c可以沿小径段142-2的周向设置多个，且沿周向均匀布置。
当然，实际设置时，螺母14的大径部142也可以设为直径相等的结构，只是此时为了便于开口142c与通槽142a的连通，大径部142与容纳腔13a的内壁之间要保持一定的间隙，如此，容纳腔13a无法对大径部142进行导向，螺母14容易偏斜，且螺母14和阀芯13之间会因晃动而产生噪音。相较而言，前述大径段142-1和小径段142-2的大径部142结构更优。
阀芯13动作过程中，为了避免阀芯13和螺母14之间发生轴向移动，影响阀口的开启和关闭。阀芯13和螺母14之间设置有限位件，以限制两者在轴向上的相对位置。
具体到该实施例中，阀芯13的容纳腔13a的内壁上端开设有台阶面朝上的环形台阶，该环形台阶上设置有螺母盖板18，螺母盖板18与大径部142的上端面抵接；当电机带动丝杆15转动，并带动螺母14向上移动时，由于大径部142与螺母盖板18发生干涉，从而能够顺利带动阀芯13一起向上移动，避免了螺母14与阀芯13轴向相对移动。
在此基础上，为避免螺母盖板18与螺母14的大径部142紧贴时，影响通槽142a与上腔11a的连通，在大径部142的上端面开设有径向槽142b(示于图4和图5中)，径向槽142b与通槽142a的位置对应。
如此，阀芯13的轴向通孔13b、大径部142的开口142c、通槽142a以及径向槽142b形成连通阀口与上腔11a的平衡流道，如图2中箭头所示。
结合图2，阀口关闭后，竖接管17内通入高压冷媒，阀口处即阀芯13下端的压力迅速升高形成高压腔，而下隔腔11b由于密封件31和密封环32的隔离不受影响，若所述平衡流道的最小流通面积过小，形成节流，则上腔11a的气压虽然缓慢升高，但仍处于比所述高压腔低的状态，此时阀芯13两端形成一个朝上的压差力，推动阀芯13上移造成内漏，严重时，甚至会使与阀芯13连接的螺母14和丝杆15受到冲击而损坏。为避免上述现象发生，所述平衡流道的最小流通面积与阀口流通面积的比值可以设置为大于1％。当然，实际设置时，也可根据需要来设定所述平衡流道的最小流通面积。
另外，连接座21的内腔包括大径腔和小径腔21a，大径腔即为上腔11a，小径腔21a为螺母14提供导向。具体地，螺母14的小径部141伸入小径腔21a，在丝杆15的带动下，螺母14的小径部141沿小径腔21a轴向移动，避免螺母14轴向移动时发生偏斜，影响阀芯13对阀口的密封性能。
为确保螺母14能够将丝杆15的转动转化为轴向移动，以带动阀芯13轴向移动，还设有限位件，以限制螺母14的周向位置。
限位件的设置形式可以有多种。一种较为简便的方式为：连接座21的小径腔21a设置有卡圈，该卡圈与螺母14的小径部141适配，并，螺母14的小径部141为多边形柱体结构；具体地，如图4中所示，螺母14的小径部141为方形柱体结构，或如图6中所示，螺母14的小径部141’为六边形柱体结构。
以上对本发明所提供的一种直动式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 (9)

1.一种直动式电动阀，包括具有阀腔的阀座和设于所述阀座内的阀芯；所述阀芯将所述阀腔分隔为上腔和下腔；所述阀芯连接有螺母，且在所述螺母的带动下能够沿轴向移动以开启或关闭设于所述阀座的阀口；其特征在于，所述螺母包括小径部和设于所述小径部下端的大径部，所述大径部的外周壁开设有至少一个与所述上腔连通的通槽；所述阀芯具有容纳所述大径部的容纳腔以及与所述容纳腔贯通的轴向通孔，所述轴向通孔与所述阀口连通；所述大径部的周部具有开口，以连通所述轴向通孔与所述通槽。
2.如权利要求1所述的直动式电动阀，其特征在于，所述大径部包括大径段和设于所述大径段下端的小径段；所述大径段与所述容纳腔适配，所述开口开设于所述小径段。
3.如权利要求2所述的直动式电动阀，其特征在于，所述通槽沿所述大径部的轴向设置。
4.如权利要求2所述的直动式电动阀，其特征在于，所述容纳腔的内壁上端开设有台阶面朝上的环形台阶，所述环形台阶上设置螺母盖板，所述螺母盖板与所述大径部的上端面抵接，以限制所述螺母与所述阀芯在轴向上的相对位置。
5.如权利要求4所述的直动式电动阀，其特征在于，所述大径部的上端面开设有径向槽，所述径向槽与所述通槽的位置对应。
6.如权利要求5所述的直动式电动阀，其特征在于，所述轴向通孔、所述开口、所述通槽以及所述径向槽形成平衡流道，所述平衡流道的最小流通面积与所述阀口流通面积的比值大于1％。
7.如权利要求1至6任一项所述的直动式电动阀，其特征在于，所述通槽为多个，并沿所述大径部的周向对称分布。
8.如权利要求1至6任一项所述的直动式电动阀，其特征在于，还包括固设于所述阀座上端的连接座，所述小径部设于所述连接座的内腔，且能够沿所述内腔轴向移动；还包括限位件，以限制所述螺母的周向位置。
9.如权利要求8所述的直动式电动阀，其特征在于，所述连接座的内腔设置有卡圈，所述小径部与所述卡圈适配，并所述小径部为多边形柱体结构。
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