CN106015649A - 四通阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四通阀，属于空调、冷库设备领域，用于卡诺循环。该四通阀包括：阀体以及可插入所述阀体的内腔且可在所述内腔平移的阀芯，阀体上设有通孔，该通孔用于和外部管道连接，阀芯有两个工作位置并设有连通通道，以实现阀体通孔的连通，该四通阀采用直线电机驱动时，可实现智能化自动控制。阀芯与阀体之间设有密封件，密封性能优越，阀体内部不会产生泄漏。本发明用于空调领域的卡诺循环，可以实现制冷制热模式之间的切换，解决了现有电磁四通阀存在的密封性差、卡死、错位、串气等技术缺陷，该四通阀设计结构科学合理，制造工艺十分简单，具有节能、安装方便、制造成本低、便于规模化生产等特点。

Description

四通阀

技术领域

本发明涉及空调、冷库设备领域，具体设计一种用于卡诺循环的四通阀。

背景技术

卡诺循环(Carnot cycle)是只有两个热源(一个高温热源温度和一个低温热源温度)的简单循环。由于工作物质只能与两个热源交换热量，所以可逆的卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。空调就是在此卡诺循环原理基础上发明的，空调一般包括冷源、热源设备，冷热介质输配系统，末端装置等几大部分和其他辅助设备。空调的结构包括：压缩机、冷凝器、蒸发器、四通阀、单向阀毛细管组件组成，其中，四通阀可以实现热交换器之间冷热的切换，在制冷时，压缩的制冷剂先经过室外机进行放热，后进行吸热，产生冷的空气吹入室内；在制热时，压缩的制冷剂先经过室内机进行放热，产生热的空气吹入室内，后经过室外机进行吸热，将冷气吹到室外。四通阀就是讲压缩机压缩的制冷剂进行切换流通的方向，从而达到制冷制热模式的转换的。在汽车空调领域，现在市面上基本所有的汽车前挡风玻璃下，都有空调出风口，只需将空调选至相应档位就可利用空调吹出的风除雾。可采用冷/暖风进行除雾，除雾器就是用用空调原理进行的除雾的设备，在除雾器中必不可少一个部件就是四通阀。

四通阀，是具有四个进出口的控制阀，该四个进出口与外部管路连通，可实现流体流通时的换向，四通阀是制冷设备中不可缺少的部件。在空调系统中，四通阀可以在制冷、制热之间切换，保证了空调既可以输出冷风、也可以通过四通阀的作用输出热风。现有技术中的四通阀结构复杂、制作工艺难度大，换向部件换向复杂，因此在使用过程中阀体内会发生泄漏造成串气等现象，发明一种结构简单、通道流畅、换向简单、密封效果好的四通阀是技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种四通阀，该四通阀结构简单、容易换向、密封性能优越。

一种四通阀，包括阀体以及可插入所述阀体的内腔且可在所述内腔平移的阀芯；该阀体和阀芯形成可移动的连接，阀芯可以在阀体内腔移动，阀体上开设有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，该通孔用于和外部管道或管接件(如管接头等)连通，阀芯开设有第一通道、第二通道、第三通道和第四通道；阀芯在阀体内腔形成两个工作位置：第一工作位置和第二工作位置，当阀芯处于第一位置时，第一通道与第一通孔、第二通孔相贯通，第一通孔和第二通孔通过该第一通道建立了连通，第二通道与第三通孔和第四通孔贯通，第三通孔、第四通孔通过该第二通道建立了连通；当阀芯平移至第二位置时，所述第三通道与第二通孔、第三通孔贯通，所述第四通道与第一通孔、第四通孔贯通。

进一步地，所述第一通孔、第二通孔、第二通孔和第四通孔成90度间隔地环形排布于阀体的外壁。四者和阀体的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道形成贯穿孔，通孔与通道这两个空间结构在相交处形成空间曲线，该空间曲线为通孔与阀芯上通道连接处的曲面。

进一步地，所述第一通道、第二通道设置在平行于阀芯底面的一平面，所述第三通道、第四通道设置在平行行于阀芯底面的另一平面。即在该阀芯上形成两层相互平行的通道，其中，第一层通道为第一通道和第二通道，第二层通道为第三通道和第四通道。

进一步地，所述第一通道、第二通道、第三通道、第四通道为弧形通道。弧形通道减小了流体流过的阻力，并且在加工时也容易实现。

进一步地，还包括设置在所述阀体的内腔与所述阀芯之间的弹性密封件。阀体内腔与阀芯连接处的密封效果关系到是否会发生泄漏等，该弹性密封件可以保证阀体通孔与阀芯通道之间不会发生流体的泄露。

进一步地，所述阀体的内腔开设有用以卡入所述密封件的弹性密封件的卡槽。该卡槽用于连接弹性密封件，弹性密封件卡在卡槽中，形成紧密的配合，相当于阀体的通道和阀芯通孔连接处增加了密封件。

进一步地，所述弹性密封件包括环体和设置于该环体的用以与所述第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔相配合的凸起接口。该密封件用于阀体和阀芯连接的密封，特别是阀体和阀芯都是金属材料的情况下，有必要设置密封件来连接阀体内腔和阀芯。

进一步地，所述阀体第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔为螺纹通孔。该螺纹孔可以保证与外部管路连接时的密封性，确保不会发生流体泄露等。

进一步地，所述阀体外表面为矩形。以满足各种不同终端产品的需要。由于阀芯是平移式的移动，该阀芯的外表面(即外壁)可以为矩形，更容易加工，从而降低了成本。

进一步地，所述阀芯第一通道、第二通道、第三通道、第四通道截面为圆形。当阀体的通孔采用圆形通孔是，将通道截面设置为圆形，有利于通孔与通道的对接，有利于减小流经该通孔与通道连接处的阻力。同时，圆形孔容易加工，节约了成本。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：该四通阀阀体设有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，可以与四个管路建立连接，阀芯上设有连通的通道，在卡诺循环连接中，可以形成连个封闭的循环连接，阀芯可在阀体内腔内平行移动，从而可以实现两个封闭连接的切换，实现冷热功能的切换，阀芯和阀体之间设有密封连接，不会发生泄漏和串气等，将该四通阀应用在空调等领域，并将上述阀芯的移动设置为可控制的连接，可以实现智能化。

附图说明

图1示出了本发明四通阀在第一位置时的结构示意图。

图2示出了本发明四通阀结构示意图1中A-A向的剖面图。

图3示出了本发明四通阀在第二位置时的结构示意图。

图4示出了本发明四通阀结构示意图3中B-B向的剖面图。

主要零部件符号说明：

10-阀体；11-内腔；13-第一通孔；15-第二通孔；17-第三通孔；19-第四通孔；30-阀芯；33-第一通道；35-第二通道；37-第三通道；39-第四通道；50-弹性密封件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对四通阀进行更全面的描述。附图给出了四通阀的实施例，但是，四通阀可以以不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对四通阀的公开内容更加透彻全面。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“联接”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是机械联接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图1示出了本发明四通阀第一位置时的结构示意图、图3示出了本发明四通阀第二位置时的结构示意图，如图1、图2、图3及图4所示，本发明的四通阀，包括阀体10及可插入所述阀体10的内腔11且可在所述内腔11平移的阀芯30，阀体10上设有四个通孔：即第一通孔13、第二通孔15、第三通孔17和第四通孔19，阀芯30可以沿阀体10移动。阀芯30上设有两层通道，每一层通道具有相互对称的所述通道，所述通道贯穿至阀芯30表面形成通道开口，所述通道开口与所述阀体10通孔(第一通孔13、第二通孔15、第三通孔17和第四通孔19)对接。当所述阀芯30处于第一位置时，所述第一通道33与第一通孔13、第二通孔15相贯通，第二通道35与第三通孔17和第四通孔19贯通；当所述阀芯30平移至第二位置时，所述第三通道与第二通孔15、第三通孔17贯通，所述第四通道39与第一通孔13、第四通孔19贯通。这样，阀体10上的进出口流过的流体，如液体或者气体就可以通过该四通阀的转换从阀体10上的另一个进出口流出，并且不会串流。

本发明的四通阀可具体到空调领域中，在制冷模式向制热模式切换时，该四通阀能满足这个卡诺循环的需要。

上述阀体10的空腔可用于容纳阀芯30，阀体10可以在阀体10内平移，在一个具体的实施例中，阀体10可以为圆柱体或矩形体，当然也可以为其他立体形状。具体地，当阀体10为圆柱体时，阀体10上设有4个通孔，该通孔为流体的进出口，4个进出口可呈中心对称分布。每个进出口的中心在同一平面上，该中心与同一平面圆柱截面中心的连线相互垂直。阀体10上的进出口要连接管道，一般管道为圆柱形，因此，该进出口也可设为圆柱形。

上述阀体10可采用金属材料制成，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、耐酸高硅球墨铸铁、碳素钢、铜合金、高温铜、低温钢、不锈耐酸钢等。可以理解地是，该阀体10也可以采用其他材料，具体看其应用的领域，如当经过阀体10的流体为冷、热空气时，该阀体10可采用非金属材料。该阀体10可以采用弹性材料。这里所说的弹性材料是指易发生弹性变形而又能回复为原状的材料，常见的材料有弹性体、非弹性体弹性材料。弹性体泛指在除去外力后能恢复原状的材料，然而具有弹性的材料并不一定是弹性体。弹性体只是在弱应力下形变显著，应力松弛后能迅速恢复到接近原有状态和尺寸的高分子材料。橡胶是弹性体中最富有代表性的一类，橡胶是一种具有可逆形变的高弹性聚合物材料，它是一种具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。常见橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶、氢化丁晴橡胶等都属于弹性体。在一个具体的实施方式中，将阀体10设为弹性材料，可以利用该弹性材料的弹性形变使该阀体10与阀芯30之间的连接更加紧密，从而保证了其阀体10上进出口与阀芯30上通道开口之间的密封性，不会造成气体的泄露。更进一步地，该弹性材料可以为橡胶。

上述阀体10上的第一通孔13、第二通孔15、第三通孔17和第四通孔19用以与外部管道或管接件连通以作为实现外界工作介质的流出或流入进出口。第一通孔13、第二通孔15、第二通孔15和第四通孔19成90度间隔地环形排布于阀体10的外壁。可以理解的是，该通孔截面可设为圆形，，此以外，该进出口也可以设为其他的形状。该进出口可以直接在阀体10壳体上形成一个贯穿孔，即第一通孔13、第二通孔15、第三通孔17和第四通孔19，这样可以使得加工成本表变低。该通孔的形式也可以为一在凸出于阀体10外表的凸台内部设置圆柱孔，这样可以增加孔的深度，特别是在阀体10壳体本身很薄的情况下，增加了通孔的深度，有利于和外部管道或管接件形成良好的对接。通孔的直径根据实际的需要设定，当然，在设置通孔直径的时候，也会考虑该阀芯30上通道的直径大小。在一个具体的实施方式中，该通孔可以为螺纹通孔，这样可以保证和外部管到或管接件之间的连接密封性更好，不会造成漏气等。

如图1、图3所示的本发明的四通阀，该四通阀的阀芯30可以在阀体10内移动，该移动可以采用手动、电动、液动等方式来实现。该阀芯30设有四个通道，第一通道33、第二通道35设置在平行于阀芯30底面的一平面，所述第三通道37、第四通道39设置在平行行于阀芯30底面的另一平面。第一通道33、第二通道35、第三通道37、第四通道39可为弧形通道。具体地，当采用手动方式时，可以设一个手柄与所述阀芯30连接，所述手柄上可设置弹簧组件和锁紧组件保证阀芯30的方便移动和锁紧。当采用电动方式实现上述移动时，阀芯30沿阀体10做直线往复运动，可以设置一电机与该阀芯30连接，该电机可为步进电机，该步进电机的输出轴可以实现直线运动。在此基础上，可设置一控制装置，控制该电机往复间的时间，如在四通阀应用在除霜领域时，在制冷模式时候，可设置一定的时间，当时刻到来时，该电机启动，从而可启动制热模式，完成除霜。

上述阀芯30可根据阀体10的形状适配设置，在一个具体的实施例中，具体来说，当阀体10的壳体为圆柱体时，阀芯30可设置为圆柱体形，该圆柱体形的阀芯30的截面直径与阀体10内表面(即壳体内表面)截面直径相当。阀芯30的高度，根据具体应用的情况来设置。在本发明中，阀芯30有两个位置，分别定义为第一位置、第二位置。阀芯30在第一位置和第二位置间往复移动，阀芯30在第一位置时，对应阀芯30上的一层连通通道，定义与第一位置连通的通道为第一层连通通道。阀芯30在第一位置时，第一通道33与第一通孔13、第二通孔15相贯通，第二通道35与第三通孔17和第四通孔19贯通；阀芯30在第二位置时，第三通道37与第二通孔15、第三通孔17贯通，所述第四通道39与第一通孔13、第四通孔19贯通，该连通是通过阀芯30上的通道实现的。该通道为贯穿阀芯30的贯穿孔，该贯穿孔在阀芯30表面形成通道开口，该开口与阀体10通孔对接。在每一层的通道上具有相互对称的贯穿孔，该贯穿孔的截面直径可为圆形，该贯穿孔与阀芯30表明形成一空间曲线，该空间曲线即为通道开口，其为一闭合的空间曲线，由两个圆柱体贯穿而成。该贯穿孔的截面的直径可根据阀体10上进出口截面的直径相当。此处，贯穿孔截面直接与阀体10进出口截面直径相当指的是允许前述两截面直接的大小有大小之分，不一定是前述截面直径相等，可以理解的是，前述两个两个截面的直径可相等。

上述阀芯30可采用金属材料，该阀芯30是阀体10借助它的移动来实现方向控制、压力控制或流量控制的基本功能的阀零件。该阀芯30可选青铜或不锈钢，也可选塑料、尼龙、陶瓷、玻璃等。如果是无腐蚀性的介质，如水，可以采用45号钢或其他碳素结构钢。阀芯30的选材要考虑流经阀芯30的流体的介质的性质，如果是腐蚀性介质，一定要知道腐蚀的性质、温度、浓度等因素，一般情况下，酸性环境的腐蚀较碱性环境强，酸的腐蚀又分很多种，如盐酸、硫酸、硝酸、有机酸等等。碱性腐蚀如氢氧化钠、氢氧化钾等。酸性环境一定要知道酸的性质、温度、浓度PH值等，否则即使选择了不锈钢材质也会发生腐蚀情况。除了选用常用的金属材料外，陶瓷材料也可优先考虑，陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，更为重要的是陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。这样一来，陶瓷的阀芯30和阀体10之间的配合不会因为温度的变化而发生密封性不好的情况。在一个具体的实施方式中，阀芯30选用陶瓷材料，通过该阀芯30的流体为高温或低温的气体时，该陶瓷材料不会因为温度的剧烈变化或温度过高或温度过低而导致尺寸变化，这样该阀芯30和阀体10的配合的密封性不会收到影响，保证了不会漏气。

如图1、图3所示，本发明中的四通阀阀芯30和阀体10的连接的密封性是必须要解决的技术问题。在一个具体的实施方式中，阀芯30与阀体10通过直接接触的方式形成连接，对于该连接，一方面，阀芯30可相对阀体10移动，另一方面，阀芯30和阀体10之间要形成好的密封效果。为实现较好的密封性，前述中采用了阀体10为弹性材料的做法，除此之外，还可以在阀体10和阀芯30之间设有弹性密封件50。具体地，该弹性密封件可以是密封环、也可以是泛塞封，但不限于这两种具体的密封件。在阀体的内腔开设有用以卡入所述密封件的弹性密封件50的卡槽。弹性密封件50包括环体和设置于该环体的用以与第一通孔13、第二通孔15、第三通孔17和第四通孔19相配合的凸起接口。此处弹性密封件50是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件的材料或零件。容易想象地是，在阀体内腔和阀芯之间设有泛塞封能实现更好的密封效果。泛塞封一种U型铁氟龙内装特殊弹簧的高性能密封件，由适当的弹簧力加上系统流体压力，将密封唇顶出而轻轻压住被密封的金属面以生成非常优异的密封效果，该泛塞封可以设置在阀体内腔的卡槽中。因此，在本发明的阀体10和阀芯30之间可设弹性密封件50，具体地，该弹性密封件50可以为橡塑密封件，橡塑密封件是指用橡胶或塑料或者两者的结合制成的密封件。

可以理解的是，上述还可以采用油脂的方式配合上述弹性密封件50的连接，即在上述阀体10和阀芯30之间设置油脂，可以起到一定的作用，防止气体的泄露。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种四通阀，其特征在于：包括阀体，以及可插入所述阀体的内腔且可在所述内腔平移的阀芯；

所述阀体开设有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔；所述阀芯开设有第一通道、第二通道、第三通道和第四通道；

当所述阀芯处于第一位置时，所述第一通道与第一通孔、第二通孔相贯通，第二通道与第三通孔和第四通孔贯通；当所述阀芯平移至第二位置时，所述第三通道与第二通孔、第三通孔贯通，所述第四通道与第一通孔、第四通孔贯通。

2.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：所述第一通孔、第二通孔、第二通孔和第四通孔成90度间隔地环形排布于阀体的外壁。

3.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：所述第一通道、第二通道设置在平行于阀芯底面的一平面，所述第三通道、第四通道设置在平行行于阀芯底面的另一平面。

4.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：所述第一通道、第二通道、第三通道、第四通道为弧形通道。

5.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：还包括设置在所述阀体的内腔与所述阀芯之间的弹性密封件。

6.根据权利要求5所述的四通阀，其特征在于：所述阀体的内腔开设有用以卡入所述密封件的弹性密封件的卡槽。

7.根据权利要求5所述的四通阀，其特征在于：所述弹性密封件包括环体和设置于该环体的用以与所述第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔相配合的凸起接口。

8.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：所述阀体第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔为螺纹通孔。

9.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：所述阀体外表面为矩形。

10.根据权利要求1所述的四通阀，其特征在于：所述阀芯第一通道、第二通道、第三通道、第四通道截面为圆形。