CN105937632A - 电动阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动阀，尤其在大型的电动阀中当阀芯沿轴向直线地移动时，能够使阀芯尽量地沿轴向仅进行直线运动，进而能够抑制密封部件的过度的滑动阻力。电动阀(2)向背压室(68)引导阀口(13)的压力而使压力也从背压室(68)侧作用于阀芯(17)，其特征在于，内螺纹部件(41)与阀芯(17)之间构成为能够相对旋转，并且阀导向件(18)与上述阀芯(17)之间构成为能够相对旋转。

Description

电动阀

技术领域

本发明涉及用于冷冻循环等的电动阀。

背景技术

根据将作为流量控制用而使用多个的电动阀集中为一个等的控制设备合理化等的背景，对于大型的组装式空调、冷冻机所使用的电动阀期望大口径并且在产生了高压力差时也具有良好的动作性的性能。

但是，口径比较大的电动阀相对于由磁铁的转矩产生的螺纹的推力因差压而产生的对阀芯的负荷较大，从而阀芯的动作性存在悬念。

因此，例如，在图3所示的以往的电动阀1中，在当进行开阀动作时用于抬起阀芯31的棒状的部件(连结金属零件34)的外周面夹装具备密封功能的密封部件37，利用该具备密封功能的密封部件37在阀室10A内划分背压室25，通过利用该背压室25内的背压，来使相等的压力均衡地作用于阀芯31的正面侧和背面侧，由此抵消上述的差压力，从而缩小了针对阀芯31的负荷。

然而，为了使阀芯31的动作性良好，期望在阀芯31沿轴向直线地移动时不伴随阀芯31的旋转运动。

以往的电动阀1中，由于套筒50的下端部51a一体地结合于连结金属零件34的弹簧座部35，所以当为了进行阀芯31的开闭而阀芯31沿轴向进行直线的移动时，若阀轴支架50的下端部51a旋转，则连结金属零件34也一体地旋转，并且阀芯31也与套筒50一起旋转。因此，若伴随阀芯31的旋转运动，则对密封部件37作用过度的滑动阻力，从而对阀芯31的动作性有较大的影响。并且，对密封部件37施加过度的负荷，也存在促进磨损的问题。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2014-035006号公报

发明内容

发明所要解决的课题

鉴于这样的以往的实际情况，本发明的目的在于提供一种电动阀，尤其在大型的电动阀中，当阀芯沿轴向直线地移动时，能够使阀芯尽量地沿轴向仅进行直线运动，进而能够抑制密封部件的过度的滑动阻力。

用于实现上述目的的本发明的电动阀构成为，

其利用外螺纹部件41与内螺纹部件6之间的螺纹结合A将转子4的旋转运动变换为直线运动，并基于该直线运动使容纳于阀主体30内的阀芯17沿轴向移动，并且，

在上述阀芯17或者上述阀主体30设置预定的压力导入孔，利用该压力导入孔来向设于上述阀芯17的上方侧的背压室68导入阀口13内的压力，

在上述外螺纹部件41与上述阀芯17之间安装筒状的阀导向件18，并且在上述筒状的阀导向件18的内周面与上述阀芯17的外周面之间安装密封部件48，利用该密封部件48来气密地分离上述阀芯17的下方侧的空间和上述阀芯17的上方侧的空间，

该电动阀的特征在于，

上述外螺纹部件41与上述阀导向件18之间构成为能够相对旋转，并且上述阀导向件18与上述阀芯17之间构成为能够相对旋转。

此处，本发明优选构成为，

在上述外螺纹部件41与上述阀导向件18之间夹装第一滑动部件70，并在上述阀芯17与上述阀导向件18之间夹装第二滑动部件90，

当将上述第一滑动部件70所产生的摩擦阻力设为μ1、将上述第二滑动部件90所产生的摩擦阻力设为μ2时，μ1与μ2的关系设定为，

μ1＞μ2。

另外，本发明优选构成为，

在上述阀芯17与上述阀主体30之间夹装密封部件48，

当将上述密封部件48所产生的摩擦阻力设为μ3时，μ1、μ2以及μ3的关系设定为，

μ3＞μ1＞μ2。

若是这样的电动阀，则在使阀芯沿轴向移动时能够尽量使之仅进行直线运动。

另外，本发明优选构成为，

分别由平板状的垫圈部件构成上述第一滑动部件70和上述第二滑动部件90，

上述第一滑动部件70所产生的摩擦阻力μ1和上述第二滑动部件90所产生的摩擦阻力μ2是根据上述第一滑动部件70的滑动面积S1和上述第二滑动部件90的滑动面积S2来设定。

并且，本发明优选构成为，上述密封部件48是O型圈。

根据这样的结构的本发明，滑动部件的结构简单。

发明的效果如下。

根据本发明的电动阀，尤其在大型的电动阀中，也能够不使阀芯旋转而仅进行沿轴向的直线的移动，进而能够抑制密封部件的过度的滑动阻力。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的电动阀的剖视图。

图2(A)是图1所示的电动阀的主要部分放大剖视图，图2(B)是图2(A)所示的第一滑动部件的放大剖视图，图2(C)是图2(A)所示的第二滑动部件的放大剖视图。

图3是日本特开2014-35006号中公开的以往的电动阀的剖视图。

图中：

2—电动阀，4—转子，6—阀轴支架，6a—筒状小径部，6b—筒状大径部，6c—嵌合部，6d—内螺纹，6f—凸缘部，6g—上部开口部，6h—贯通孔，11—阀室，12—第一管接头，13—阀口，15—第二管接头，17—阀芯，17a—锥形孔，17b—直状孔，17c—导入孔，17d—上方凸部，17e—环状槽部，17f—阀部，17g—躯干部，18—阀导向件，18a—贯通孔，18b—筒状主体部，18c—底面部，21—顶棚部，27—阀弹簧，30—阀主体，30a—阀芯引导部，33—轴衬部件，35—弹簧座，35a—半球状抵接部，41—阀轴，41a—外螺纹，41b—凸边部，48—密封部件，51—均压孔，52—导向件支承体，53—圆筒部，54—伞状部，56—开阀限位突起部，57—定位孔，58—切起片，59—螺旋导向件，60—壳体，62—限位部，63—可动限位部件，65—筒部件，67—转子容纳室(第二背压室)，70—垫圈(第一滑动部件)，70a—贯通孔，83—阀轴支架室，90—垫圈(第二滑动部件)，A—螺纹结合。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式(实施例)进行说明。

图1是表示本发明的一个实施例的电动阀2的图，图2(A)是放大表示图1的主要部分的图。

此外，本说明书中，“上”或者“下”是在图1的状态下规定的。即，转子4位于比阀芯17靠上方。

该电动阀2中，在非磁性体制且呈筒状的杯形状的壳体60的开口侧的下端部，通过焊接等一体地连接有阀主体30。

阀主体30是通过不锈钢钢板的冲压加工而制作成的冲压成形品，在内部具有阀室11。在阀主体30，分别通过焊接、硬钎焊等固定安装有与阀室11连通的铜制的第一管接头12、和经由阀口13与阀室11连通的铜制的第二管接头15。此外，阀口13不限定于如图1所示那样直接形成于阀主体30。例如，也可以作为不同的部件准备形成有阀口13的阀座部件，将该阀座形成部件设置于阀主体30内。

在壳体60的内周容纳有能够旋转的转子4，并在转子4的轴芯部分经由轴衬部件33配置有阀轴41。通过轴衬部件33结合了的转子4和阀轴41一边旋转一边沿上下方向一体地移动。此外，在该阀轴41的中间部附近的外周面形成有外螺纹41a。并且，阀轴41构成了本实施例中的外螺纹部件。

在壳体60的外周配置有由未图示的轭部、线轴、以及线圈等构成的定子，由转子4和定子构成了步进电机。

在壳体60的顶棚面固定有导向件支承体52。导向件支承体52具有圆筒部53、和形成于圆筒部53的上端侧的伞状部54，通过对整体进行冲压加工而一体成形。伞状部54成形为与壳体60的顶部内侧大致相同的形状。

导向件支承体52的圆筒部53以与转子4同心的状态从壳体60的顶棚部中央沿轴向垂下地设置。并且，在圆筒部53的下端部冲压成形有定位孔57，在定位孔57的内部具备切起片58。

在导向件支承体52的圆筒部53，以对该圆筒部53的外周进行卷绕的方式设有螺旋导向件59，该螺旋导向件59通过具有弹性的线材而形成为螺旋弹簧状。螺旋导向件59在其下端部具有沿轴向延长的限位部62。

该螺旋导向件59在上端侧与形成于导向件支承体52的中途的开阀限位突起部56抵接，下端部的限位部62插入并嵌合于定位孔57，而限位部62的前端因螺旋导向件59的弹力而与切起片58抵接。

由此，螺旋导向件59通过轴向的弹簧载荷而被夹在开阀限位突起部56与定位孔57之间，从而不具有松动地决定了安装位置。

在螺旋导向件59能够旋转地卡合有可动限位部件63。可动限位部件63形成为一圈螺旋弹簧状。

可动限位部件63通过转子4的旋转而回旋，从而一边旋转一边被螺旋导向件59引导而进行螺旋运动，并沿螺旋导向件59的轴向移动。可动限位部件63与螺旋导向件59的限位部62抵接，由此更进一步朝下方进行的左旋转停止，从而以闭阀基准机械式地设定转子4的原点位置。并且，可动限位部件63与开阀限位突起部56抵接，由此更进一步朝上方进行的右旋转停止，从而机械式地设定开阀(全开)位置。

在导向件支承体52的圆筒部53内，嵌合有兼作阀轴41的导向件的筒部件65。筒部件65由基于金属或者合成树脂的放入有润滑材的材料、或者实施了表面处理的部件构成，并将阀轴41保持为能够旋转。

以下，对与阀轴41结合的轴衬部件33的下方侧的结构进行说明。

在阀轴41的比轴衬部件33靠下方，抑制阀轴41的倾斜的阀轴支架6安装于阀轴41。

上述阀轴支架6具有上部侧的筒状小径部6a、下部侧的筒状大径部6b、容纳于阀主体30的内周部侧的嵌合部6c以及环状的凸缘部6f，凸缘部6f通过焊接等固定于阀主体30的上部开口端。并且，在阀轴支架6的内部形成有贯通孔6h。此外，嵌合部6c的下端部的形状不限定于图1的形状，例如也可以使引导筒状的阀导向件18的部分相比图1进一步向下方较长地伸出。

上述阀轴支架6优选由合成树脂、例如注射成形性优异的聚苯硫醚(Polyphenylenesulfide‐PPS)等一体成形。

并且，在该阀轴支架6，从筒状小径部6a的上部开口部6g朝下方至预定的深度为止形成有内螺纹6d。

而且，由形成于阀轴41的外周的外螺纹41a、和形成于阀轴支架6的筒状小径部6a的内周的内螺纹6d构成了螺纹结合A。

另外，在阀轴支架6的筒状大径部6b的侧面贯穿设置有均压孔51，通过该均压孔51，将形成于阀轴支架6的筒状大径部6b内的阀轴支架室83和转子容纳室67(第二背压室)之间连通。

并且，在阀轴41的下端侧、并且在阀轴支架6的比凸缘部6f靠下方的筒状大径部6b内，以能够相对于阀轴支架6的贯通孔6h滑动的方式配置有筒状的阀导向件18。该阀导向件18的下端侧配置为从阀轴支架6局部突出。该阀导向件18的顶棚部21侧通过冲压成形而大致折弯成直角。而且，在该顶棚部21形成有贯通孔18a。

另一方面，阀导向件18的底面部18c与阀导向件18的筒状主体部18b相独立地形成，如以下将要说明那样，该筒状主体部18b在阀芯17的上方凸部17d设置于阀导向件18内后，与筒状主体部18b结合为一体。

并且，在阀轴41的下端部形成有凸边部41b。

该阀轴41的凸边部41b以松嵌合的状态能够相对于阀导向件18旋转且能够沿径向位移地嵌合于阀导向件18的贯通孔18a。并且，凸边部41b的直径比阀导向件18的贯通孔18a的直径大，从而实现了阀轴41的防脱。

阀轴41和阀导向件18能够相互沿径向移动，由此关于阀轴支架6以及阀轴41的配置位置，并不需求那么高的同心安装精度，而能够得到与阀导向件18以及阀芯17的同心性。

在阀导向件18的顶棚部21与阀轴41的凸边部41b之间设置有垫圈70作为本实施例的第一滑动部件。垫圈70优选是高滑性表面的金属制垫圈、氟树脂等高滑性树脂垫圈、或者高滑性树脂涂层的金属制垫圈等。在垫圈70的中央部形成有贯通孔70a，阀轴41的凸边部41b以松嵌合状态相对于阀导向件18能够旋转、且能够沿径向位移地贯通于该贯通孔70a。

另一方面，如图2中放大表示那样，上部侧支承于阀导向件18的长条的阀芯17由如下部件构成：形成有环状槽部17e的上方凸部17d；连续地形成于上方凸部17d的下方的躯干部17g；以及连续地形成于躯干部17g的下方的阀部17f。

而且，关于相对于阀芯17、阀导向件18以及阀轴41的安装，首先，在阀轴41的凸边部41b上安装垫圈70。之后，在阀芯17的上方凸部17d，以松嵌合状态安装阀导向件18的底面部18c，并且在底面部18c的上方安装作为本实施例的第二滑动部件的其它的垫圈90，另外，在上方凸部17d的上方安装螺母形状的弹簧座凸边部17h，然后，使螺母状的弹簧座凸边部17h和上方凸部17d一体化。之后，在阀导向件18的内侧容纳阀门弹簧27和弹簧座35。而且，通过焊接等将阀导向件18的底面部18c和阀导向件18的筒状部分18b一体化。

在长条的阀芯17的最靠下方形成的阀部17f，形成有用于向阀芯17的上方侧(背面侧)引导背压的锥形孔17a，并且形成有纵向的直状孔17b，另外，以横跨该直状孔17b的方式形成有横向的导入孔17c。此外，该横向的导入孔17c的个数没有限定，但优选是两个以上，且沿周向大致等间隔地形成。

本实施例中，通过在阀芯17设置预定个数的导入孔17c，来向设于阀芯17的背面侧的第一背压室68引导阀口13(第二管接头15内)的压力。

并且，在阀主体30的内周侧，附属设置有与该阀主体30相独立地形成的大致漏斗状的阀芯引导部30a，沿该阀芯引导部30a而在轴向上引导阀芯17。

如上述那样，通过在阀芯17连续地形成锥形孔17a、直状孔17b以及横向的导入孔17c，从而在本实施例的电动阀2中，能够使阀芯17的正面侧的压力与在背面侧划分出的第一背压室68内的压力均衡。由此，能够顺畅地进行阀芯17的移动动作。

并且，本实施例中，在该阀芯引导部30a与阀芯17的外周面之间夹装有密封部件48。本实施例中，作为密封部件48采用了O型圈。然而，该密封部件48不限定于O型圈。

本实施例中，通过将这样的密封部件48夹装在阀芯引导部30a与阀芯17的阀部17f之间，从而能够确保第一背压室68的气密性。

以下，对本实施例的主要部分进行说明。

本实施例中，在阀芯17的上方凸部17d的环状槽部17e内，作为第二滑动部件容纳有垫圈90。作为该第二滑动部件的垫圈90也可以是与作为第一滑动部件的垫圈70相同的材质。然而，当将第一滑动部件(垫圈70)所产生的滑动阻力设为μ1、将第二滑动部件(垫圈90)所产生的滑动阻力设为μ2时，期望设定为μ1＞μ2。

这样，为了设定μ1＞μ2的关系，在使第一滑动部件(垫圈70)和第二滑动部件(垫圈90)为相同的材质的情况下，当如图2(B)所示地将第一滑动部件(垫圈70)的滑动面积设为S1、如图2(C)所示地将第二滑动部件(垫圈90)的滑动面积设为S2时，若设定为S1＞S2，则能够容易地设定μ1＞μ2的关系。

另外，本实施例的电动阀2中，当将安装于阀芯17的阀部17f的外周面的密封部件48所产生的滑动阻力设为μ3时，μ3、μ2以及μ1的关系设定为，

μ3＞μ1＞μ2。

通过如上述那样设定μ3、μ2以及μ1的关系，从而即使在阀轴41与阀导向件18之间，对阀导向件18作用若干欲使之旋转的力，阀芯17也不会旋转，能够使之仅沿轴向直线地移动(直动)。

并且，本实施例中，由于μ2相比μ1和μ3最小，所以能够使作为第二滑动部件的垫圈90在轴向上部与轴向下部之间作为离合器发挥功能。并且，因摩擦阻力的最大的μ3，阀芯17的阀部17f紧密地卡合于阀导向件18的内周面，从而即使在阀导向件18旋转的情况下，轴向下部的阀芯17也不会旋转。因此，即使在阀导向件18旋转的情况下，也能够使阀芯17仅沿轴向直线地移动。

以下，对电动阀2的作用进行说明，但在以下的说明中，为了容易理解发明，无视在阀导向件18内的设于弹簧座35的头部的半球状抵接部35a与阀轴41的下端部之间产生的摩擦阻力。

上述的结构的电动阀2向步进电机发送驱动脉冲信号，从而转子4与脉冲数对应地旋转，相伴随地阀轴41旋转，而通过由阀轴41的外螺纹41a和固定配置的阀轴支架6的内螺纹6d构成的螺纹结合A，阀轴41一边旋转一边沿轴向移动。

阀轴41的上升移动(开阀方向移动)通过弹簧座35、阀轴41的凸边部41b、作为第一滑动部件的垫圈70、顶棚部21的抵接而向阀导向件18传递，从而阀导向件18以及阀芯17进行上升移动。即，阀轴41(外螺纹部件41)和阀导向件18通过垫圈70而能够相对旋转，但在开阀方向移动时，防止了阀轴41的旋转运动通过垫圈70向阀导向件18传递。由此，阀轴41通过垫圈70能够相对于阀导向件18以低摩擦的方式相对滑动旋转。

在阀轴41的上升移动中，在阀导向件18内，阀芯17的上方凸部17d在与阀导向件18的底面部18c之间接受旋转方向的摩擦阻力μ2而向上方移动，但由于μ2比μ1小，所以即使在阀导向件18从阀轴41接受旋转力而阀导向件18旋转的情况下，阀芯17的上方凸部17d也不会旋转。

另外，本实施例中，在阀轴41的上升移动中，阀芯17通过具有相比上述的μ1、μ2最大的摩擦阻力μ3的密封部件48而被引导至阀主体30的内侧筒状部30b，从而阀芯17不会旋转。由此，在使阀轴41向上方移动时，能够使阀芯17仅进行直动。

在阀轴41的下降移动(闭阀方向移动)中，也通过弹簧座35、凸边部41b、垫圈70、顶棚部21、阀门弹簧27的抵接，向阀导向件18传递阀轴41的伴随旋转的直线运动，从而阀导向件18以及阀芯17进行下降移动。此时，即使阀导向件18从阀轴41接受伴随旋转的直线运动力，由于在阀导向件18与阀芯17之间夹设有具有比上述的μ1小的摩擦阻力μ2的垫圈90，所以尽量地防止阀导向件18旋转。

即，阀芯17在闭阀方向移动中不旋转地沿轴向被引导。

以上，如所说明的那样，本发明的一个实施例的电动阀中，通过将作为第一滑动部件的垫圈70夹设在阀轴41与阀导向件18之间，从而在阀轴41的上升移动时，能够使阀芯17和阀导向件18一边相对于阀轴41滑动一边向上方升高。

以上，对本发明的一个实施例进行了说明，但本发明不限定于上述实施例。

例如，上述实施例中，表示了应用于利用步进电机使转子4旋转的电动阀的例子，但本发明也能够应用于利用其它的机构来驱动的阀。

并且，上述实施例中，利用形成于阀芯17的横向的导入孔17c来将阀口13内的压力导入第一背压室68，但本发明不限定于此，例如，也能够在阀主体30的壁面内形成导入路，通过该导入路来使阀口13与背压室68之间连通。

Claims (5)

1.一种电动阀(2)，其利用外螺纹部件(41)与内螺纹部件(6)之间的螺纹结合(A)将转子(4)的旋转运动变换为直线运动，并基于该直线运动使容纳于阀主体(30)内的阀芯(17)沿轴向移动，并且，

在上述阀芯(17)或者上述阀主体(30)设置压力的导入孔，利用该压力的导入孔来向设于上述阀芯(17)的上方侧的背压室(68)导入阀口(13)内的压力，

在上述外螺纹部件(41)与上述阀芯(17)之间安装筒状的阀导向件(18)，并且在上述筒状的阀导向件(18)的内周面与上述阀芯(17)的外周面之间安装密封部件(48)，利用该密封部件(48)来气密地分离上述阀芯(17)的下方侧的空间和上述阀芯(17)的上方侧的空间，

上述电动阀(2)的特征在于，

上述外螺纹部件(41)与上述阀导向件(18)之间构成为能够相对旋转，并且上述阀导向件(18)与上述阀芯(17)之间构成为能够相对旋转。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

在上述外螺纹部件(41)与上述阀导向件(18)之间夹装第一滑动部件(70)，并在上述阀芯(17)与上述阀导向件(18)之间夹装第二滑动部件(90)，

当将上述第一滑动部件(70)所产生的摩擦阻力设为μ1、将上述第二滑动部件(90)所产生的摩擦阻力设为μ2时，μ1与μ2的关系设定为，

μ1＞μ2。

3.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，

在上述阀芯(17)与上述阀主体(30)之间夹装密封部件(48)，

当将上述密封部件(48)所产生的摩擦阻力设为μ3时，μ1、μ2以及μ3的关系设定为，

μ3＞μ1＞μ2。

4.根据权利要求2或3所述的电动阀，其特征在于，

分别由平板状的垫圈部件构成上述第一滑动部件(70)和上述第二滑动部件(90)，

上述第一滑动部件(70)所产生的摩擦阻力μ1和上述第二滑动部件(90)所产生的摩擦阻力μ2是根据上述第一滑动部件(70)的滑动面积(S1)和上述第二滑动部件(90)的滑动面积(S2)来设定。

5.根据权利要求3所述的电动阀，其特征在于，

上述密封部件(48)是O型圈。