CN106151554A - 电子膨胀阀、电子膨胀阀的制造方法及制冷剂系统 - Google Patents

电子膨胀阀、电子膨胀阀的制造方法及制冷剂系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电子膨胀阀、该电子膨胀阀的制造方法及制冷剂系统，该电子膨胀阀包括座体、阀针以及阀口，在电子膨胀阀进行制冷剂节流时，阀针与阀口之间具有间隙，该阀针动作可调整该间隙，所述座体具有第一端口、第二端口，该第一端口、第二端口其中一个为制冷剂出口，另一个为制冷剂入口，制冷剂通道包括分别位于阀口两侧的第一通道、第二通道及所述阀针与阀口之间的间隙；所述电子膨胀阀包括压力平衡结构，该压力平衡结构包括与所述第一端口连通的第一腔、与所述第一端口直接或间接连通的平衡腔以及与所述第二端口连通的第二腔；所述阀针贯穿所述阀口设置，该阀针一部分位于所述第一腔及第二腔，且该阀针的一端至少有部分位于所述平衡腔，降低阀针所受压力差影响，使得阀针易于动作。

Description

电子膨胀阀、电子膨胀阀的制造方法及制冷剂系统
【技术领域】
本发明涉及一种节流元件、其制造方法及其制冷剂系统，具体涉及一种电子膨胀阀、电子膨胀阀的制造方法及制冷剂系统。
【背景技术】
二氧化碳CO2作为一种环保冷媒，被认为是一种良好的车辆空调冷媒，由于二氧化碳在车辆空调系统中工作于超临界状态，该系统工作原理与其他传统冷媒不同，且相对于其他传统冷媒系统的过热度控制方法，二氧化碳冷媒系统流量控制也不同，由于二氧化碳冷媒系统的换热效率主要依赖于系统中冷媒在高压端的压力和冷却装置的出口温度，冷媒流量的控制通常按照冷却装置出口温度和压力而定，流量控制较为复杂，一般采用电子膨胀阀用于对来自冷却装置出口的冷媒进行节流和降压，并根据蒸发装置出口的温度或其他需要调节点的温度来调节从冷却装置送入蒸发装置的冷媒的流量，以适应制冷负荷不断变化的需要。
所述电子膨胀阀可通过压力传感器和温度传感器采集冷却装置出口的压力和温度，由控制器进行运算后控制冷媒系统的流量；但是，由于二氧化碳冷媒系统在电子膨胀阀进口、出口两侧的高低压之间的压差较大，压差作用于电子膨胀阀的阀针，使得该阀针动作阻力增大，当电子膨胀阀关闭后需要再次打开时，阀针需要克服较大的压差阻力才能打开冷媒通道，阀针在压差阻力大作用下不易开启，如果采用较大转矩的电机来克服阻力，电子膨胀阀线圈体积相对增加，安装受到空间限制，系统功耗较大，成本增加。
因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种易于动作且能耗相对较低的电子膨胀阀、该电子膨胀阀的制造方法及制冷剂系统，能够适应较高压力差的系统要求。
为此，本发明电子膨胀阀采用如下技术方案：一种电子膨胀阀，包括座体、阀针以及与阀针相配合的阀口，在电子膨胀阀进行制冷剂节流时，所述阀针与阀口之间具有间隙，该阀针沿其轴向或上下方向动作以加大或减小该间隙，从而调节制冷剂的流量，所述座体具有第一端口、第二端口、设置于第一端口与第二端口之间的制冷剂通道，所述第一端口、第二端口其中一个为制冷剂出口，另一个为制冷剂入口，制冷剂通道包括分别位于阀口两侧的第一通道、第二通道及所述阀针与阀口之间的间隙；所述电子膨胀阀包括压力平衡结构，该压力平衡结构包括与所述第一端口连通的第一腔、与所述第一端口直接或间接连通的平衡腔以及与所述第二端口连通的第二腔；所述阀针贯穿所述阀口设置，该阀针一部分位于所述第一腔及第二腔，且该阀针的一端至少有部分位于所述平衡腔。
本发明还公开了一种电子膨胀阀的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
提供座体，该座体成型有第一端口、第二端口、向外贯穿座体的安装腔、平衡腔，该平衡腔与所述第一端口直接或间接连通，上述第一端口、第二端口其中一个为制冷剂出口，另一个为制冷剂入口；
至少提供阀座、螺纹传动机构、转子、阀针，所述螺纹传动机构包括可动部分、固定部分，在所述阀座的中心部位形成用于与阀针相配合的阀口；
将上述阀座、螺纹传动机构的固定部分组装，形成第一部件，所述电子膨胀阀形成设置在第一端口、第二端口之间的制冷剂通道，该制冷剂通道包括位于阀口两侧的第一通道、第二通道，所述电子膨胀阀形成与上述第一端口连通的第一腔、与所述第二端口连通的第二腔，其中上述平衡腔设置为与该第一端口直接或间接连通；
将上述转子、螺纹传动机构的可动部分、阀针组装为第二部件，或者将转子、螺纹传动机构的可动部分先固定形成一体结构，再与阀针组装成第二部件；
组装第一部件、第二部件以及衬管，所述衬管套设在第二部件上，并使衬管与阀座相固定，将组装好第一部件、第二部件、衬管形成的部件与所述座体固定；或者先将第一部件与座体组装固定，再与第二部件进行组装，安装衬管使衬管套设在第二部件，并使衬管与阀座相固定；所述阀针与阀口之间可形成间隙，所述阀针沿其轴向或上下方向动作以加大或减小该间隙，从而调节制冷剂的流量，其中所述阀针的一部分位于上述第一腔、第二腔以及平衡腔；
进一步将定子线圈套装到衬管外。
与现有技术相比，本发明通过设置上述压力平衡结构，本发明通过设置平衡腔与阀针延伸部相配合，当制冷剂出入口存在较大压力差时，阀针所受压差影响较小，使得阀针易于动作且能耗低。
【附图说明】
图1是本发明制冷剂系统一种连接方式的连接示意图，其中显示了本实施方式中电子膨胀阀的剖视示意图；
图2是图1所示电子膨胀阀的部分分解图，其中座体与其他部分进行组装；
图3是图1所示电子膨胀阀在一个工作状态时的示意图；
图4是图1所示阀针动作时的受力示意图；
图5是本发明电子膨胀阀在双蒸发器制冷系统中的应用示意图；
图6是本发明电子膨胀阀在热泵系统中的应用示意图；
图7是本发明电子膨胀阀的第二实施方式的剖视示意图；
图8是本发明电子膨胀阀的第三实施方式的局部剖视示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明揭示了一种电子膨胀阀、电子膨胀阀的制造方法及一种制冷剂系统，所述电子膨胀阀尤其可应用于较高制冷剂压力差的制冷剂系统中，如以二氧化碳为制冷剂的车辆空调系统的电子膨胀阀100为例进行说明。如图1为本发明一种制冷剂系统的连接关系示意图，具体地该制冷剂系统可作为制冷系统或制热系统或除湿系统使用，包括电子膨胀阀100、蒸发装置200、压缩机300、冷却装置400，这些部件通过连接管路500相互连接，连接管路内充具有制冷剂(未图示)，制冷剂经过压缩机300由低温低压成为高温高压状态进入冷却装置400进行换热，换热后的高压制冷剂通过电子膨胀阀100进行节流降压进入蒸发装置200吸热后再回到压缩机300进入下一次换热循环，冷却装置400、蒸发装置200均可以与外部环境进行热交换，需要制热时，使冷却装置400与需要加热的环境或系统进行热交换即可，而需要制冷时，使蒸发装置200与需要加热的环境或系统进行热交换即可。
请参阅图1至图3，所述电子膨胀阀100包括座体1、定子线圈2、以及与所述座体固定连接的阀座30、相对于阀座或座体可动的阀针31、螺纹传动机构32、转接件33、转子34、限位件35以及与阀座直接或间接固定的衬管36，其中螺纹传动机构32包括可动部分及固定部分，该可动部分与转子34固定，固定部分与转接件33相固定，可动部分及固定部分两者之一包括螺杆321，另一个包括与该螺杆螺纹配合的螺母322，所述可动部分与阀针相组装，具体地转子34、限位件35均与螺纹传动机构的可动部分(如螺杆321)固定连接，转接件33固定连接阀座30与螺纹传动结构的固定部分(如螺母322)，作为固定部分的螺母322通过固定连接转接件33而与阀座30固定，使得螺母322、转接件33、阀座30三者稳固固定，可防止阀针31晃动，如果在控制要求相对较低的场合，螺母322可直接固定到阀座30上，当然螺母、螺杆也可互相调换位置。
所述座体1可与上述制冷剂系统的连接管路500相连接，该座体1形成有与连接管路相配接的第一端口101、第二端口102、设置于第一端口与第二端口之间的制冷剂通道，第一端口、第二端口其中一个为制冷剂出口，另一个为制冷剂入口，座体1向外贯穿形成安装腔103，阀座30具有收容于安装腔103的下端部301，该下端部形成与阀针相配合的阀口302，当然在别的实施方式中阀口302也可以直接设置于座体1上，阀针31与阀口302之间基本保持同轴即可；电子膨胀阀具有设置在座体的第一端口101与第二端口102之间且通过阀座的阀口302的制冷剂通道。所述阀座30以螺纹连接方式与座体1相固定，阀座30的中心部位具有沿轴向方向或上下方向贯穿的安装通孔303，该安装通孔303与阀口302连通，所述转接件33至少部分伸入该安装通孔303，且该转接件与阀座30通过过盈配合而固定，另外也可以是其他固定方式；该转接件的中心部位具有供阀针31通过的限位孔331，所述阀针31在轴向方向或上下方向穿过上述限位孔331及阀口302，该限位孔331与阀口302都位于转接件，可一体加工而成，这样同轴度较好，从而使阀针31具有较好的安装同轴度。所述螺纹传动机构的固定部分(螺母322)可通过过盈配合而与转接件33相固定。所述衬管36与阀座直接或间接固定，该衬管36具有朝向阀座开口的腔体360，转子34、限位件35、螺杆321固定连接且位于该腔体360或部分位于该腔体，阀针31与螺杆321相组装，与腔体开口侧相对设置的腔体底侧通过焊接方式固定连接有止动件361，该止动件361包括可限制所述限位件的导引结构362，所述限位件35随转子34动作，动作到一定程度时，止动件的导引结构362通过限制所述限位件35继续动作，可限制阀针继续向上运动。
组装时，阀座30、转接件33、螺母322可以先组装固定形成第一部件，同时，转子34、螺杆321、阀针31等也组装为第二部件，再将第二部件与第一部件组装，具体地该两部件通过螺杆321与螺母322螺纹配合而实现的组装；然后安装衬管36使衬管套设在第二部件，并使衬管36与阀座30焊接如氩弧焊或激光焊固定或通过其他连接件固定，且两者进行密封，然后将组装好第一部件、第二部件、衬管等形成的部件与所述座体固定，再将定子线圈2套装到衬管36外；组装顺序也可根据需要进行适当调整，比如，先将第一部件与座体1组装固定，再与第二部件组装，然后安装衬管36使衬管套设在第二部件并使衬管36与阀座30焊接如氩弧焊或激光焊固定或通过其他连接件固定。所述电子膨胀阀还包括用于保护电子膨胀阀的外罩4，该外罩4套设于衬管36外周侧及部分定子线圈，可增加定子线圈的绝缘及耐水性能。
所述定子线圈2与控制该定子线圈2的控制电路(未图示)电性连接，通电时定子线圈2驱动转子34转动，进一步通过螺纹传动机构来带动阀针动作。所述转子34转动时，由于螺距的作用，螺杆321在转子34带动下相对于螺母322转动而可以实现上下动作，而阀针31相对固定于螺杆321，在两者不受外力影响时，阀针31随螺杆321上下动作。所述阀针31、螺杆321两者之间设置有弹性件38，在轴向方向及垂直于该轴向方向的径向方向上两者之间可以有一定的相对位移，起到缓冲作用，提升阀针31运动稳定性。
在电子膨胀阀进行制冷剂节流时，阀针与阀口302之间具有间隙；所述阀针31的末端(如下端或前端)可沿轴向方向或上下方向穿过阀口302，并可以沿轴向或上下方向在一定范围内动作以加大或减小阀针与阀口302之间的间隙，对制冷剂的流量大小进行调节以节流降压，所述电子膨胀阀的制冷剂通道包括位于阀口两侧的第一通道104、第二通道105及所述阀针与阀口之间的间隙。所述阀针31设置有与阀口302相配合的颈部311，该颈部311与阀口302之间形成的阀口通流面积可调节，当颈部311与阀口302之间闭合，此时可截断制冷剂。本实施方式中第一端口101作为制冷剂入口、第二端口102作为制冷剂出口，第一通道104为高压侧通道，第二通道105为低压侧通道，高压侧通道、低压侧通道内制冷剂压力差大致为1MPa～5MPa甚至更高如6～10MPa,所述高压侧通道与冷却装置400通过连接管路相连，低压侧通道与蒸发装置200通过连接管路相连，蒸发装置200与压缩机300通过连接管路相连，使得来自连接管路500内的制冷剂可从第一端口流入座体的制冷剂通道，再从第二端口105流出。在上述较高压差系统环境下，本发明电子膨胀阀设置压力平衡结构以降低阀针动作阻力，该压力平衡结构包括与所述第一端口101连通的第一腔106、与所述第一端口101直接或间接连通的平衡腔107以及与所述第二端口连通的第二腔108，所述座体1设置形成有旁通通道109，该旁通通道相对于第一通道104倾斜设置或者平行设置，具体地所述平衡腔107与旁通通道109相连通，所述第一通道104形成上述第一腔106，第二通道105形成上述第二腔108。所述阀针31贯穿所述阀口302设置，该阀针一部分位于所述第一腔106及第二腔108，且该阀针的下端至少有部分位于所述平衡腔107，即阀针的下侧部分从上到下依次穿过上述第一腔106、第二腔108并伸入平衡腔107，所述第一腔106与平衡腔107相对设置，且第二腔108位于第一腔106与平衡腔107之间，在第一端口101与第二端口102存在压力差时，所述平衡腔107与第二腔108的压力差、第一腔106与第二腔108的压力差形成在上下相对方向上作用于阀针的压差力，由于所述第一腔106、平衡腔107均与第一端口相通，两者具有大致相同的制冷剂压力，上述两压差力也大致相同，从而可降低阀针动作的压差阻力。所述阀针31末端(如下端)伸入平衡腔107，且该阀针末端与座体之间可设置有密封圈51，从而隔离平衡腔107与第二通道108。
本实施方式中所述旁通通道109与第一端口101连通，所述平衡腔107通过该旁通通道与第一端口101相连通，且该旁通通道109相对于第一通道104呈倾斜设置，第一通道104与旁通通道109均与第一端口101连通。在其他实施方式中所述座体还可形成第三端口(未图示)，所述旁通通道自该第三端口向内延伸设置，该旁通通道相对于第一通道呈平行设置或倾斜设置，此时平衡腔通过该旁通通道与第三端口相连通，也可使得平衡腔与第一腔相对设置而相对施压于阀针上；所述第一端口与第三端口均用于连接制冷剂入口侧的连接管路或者制冷剂出口侧的连接管路，所述第一端口及第三端口与制冷剂入口侧的连接管路或者制冷剂出口侧的连接管路之间通过设置转接管(未图示)连通，制冷剂通过该转接管分别流入第一通道、旁通通道。
所述阀针包括自颈部311一端向上延伸且与螺杆相组装的第一延伸部312、自颈部另一端向下向平衡腔延伸的第二延伸部313，即第一、第二延伸部分别位于颈部上下两侧，其中所述平衡腔107延伸到第二延伸部所在区域且至少可收容部分第二延伸部313，即阀针的第二延伸部313可伸入平衡腔107，从而阀针的一段或一部分自第一通道104延伸到平衡腔，即阀针的一部分设置在平衡腔与第一通道104之间，使得阀针因制冷剂的压力差所带来的压力可明显减小，即形成压力平衡结构，可大幅减小阀针开启阻力，可避免阀针受到过大压差而较难开启，阀针动作阻力小、易于控制，可降低阀针动作所需能耗。其中本实施例中第一通道104水平延伸，平衡腔107相对于第一通道104呈倾斜设置，两者之间成夹角设置，这样结构简单、易于制造；所述阀针的第二延伸部313至少部分伸入平衡腔107且与密封圈51配合，从而隔开所述平衡腔107与第二腔108，可防止或减少平衡腔与第二通道之间泄露制冷剂，其中“相对密封隔离”可理解为允许平衡腔与第二通道内制冷剂少量渗透，以保持平衡腔相对于低压侧通道的高压环境。在其他实施方式中，所述座体还形成有第三端口(未图示)，所述旁通通道自该第三端口向内延伸设置，所述旁通通道相对于第一通道平行设置或倾斜设置，所述平衡腔通过该旁通通道与第三端口相连通，所述平衡腔与第一腔在上下方向上相对设置且分别施压于阀针上。所述第一端口与第三端口用于连接入口侧连接管路或者出口侧连接管路，所述第一端口及第三端口与入口侧连接管路或者出口侧连接管路之间通过设置转接管进行制冷剂分流，从而所述平衡腔107是直接连通制冷剂管路，即与第一端口101不是直接连通而是通过制冷剂管路或共同连通的转接通道而间接连通，上述转接管可提供该共同连通的转接通道。
请参阅图4所示，具体地在制冷剂从第一端口流入时，所述阀针31的颈部311与阀口302配合的部位形成第一受力部，阀口两侧制冷剂的压力差形成向下作用于该第一受力部的第一压差力F1；所述阀针31的第二延伸部313伸入平衡腔107的部位形成第二受力部，平衡腔107与第一通道内的制冷剂压力大致相同，即该平衡腔与第二通道内制冷剂也存在压力差，该平衡腔与第二通道的压力差形成向上作用于第二受力部的第二压差力F2，第二压差力F2可抵消或部分抵消甚至略大于第一压差力F1，使得当电子膨胀阀100应用在进出口制冷剂压差较大的环境时，所述阀针31受到该压差环境的影响减小，特别适合于电子膨胀阀从关闭状态刚开启时。具体地所述阀针动作时，第二延伸部受到密封圈51的摩擦阻力Fm，阀针上移动作时，摩擦阻力Fm向下作用于阀针，当阀针下移动作时，摩擦阻力Fm向上作用于阀针，从而当阀针动作时需要的定子线圈驱动力F大于或等于两压力F1、F2、摩擦阻力的合力，上述第一、第二压差力可相互抵消或部分相互抵消，定子线圈驱动力F主要取决于摩擦阻力；另外在阀针与阀口相抵时，所述阀针的第一延伸部311可能会受到弹性件38的弹性压力，提升阀针运动稳定性。另外第二延伸部313与平衡腔107也可以呈小间隙配合状态，这样摩擦阻力Fm就基本没有，但是从平衡腔会有少量制冷剂流向第二通道，可以使用于电子膨胀阀不需要关死的系统。
所述衬管36与阀座1之间密封设置且形成与第一通道104连通的背压腔363，该背压腔与第一通道内具有相同压力的制冷剂，具体地该背压腔与第一通道104之间通过连通设置连接通道332相连通，将第一通道104内制冷剂也引流入背压腔，所述连接通道332的通孔设置在转接件33上，制造成型相对简单。
沿阀针轴向或上下方向，所述阀针31的颈部311所在段的尺寸逐步递减而呈上粗下细形状，所述颈部包括粗部3111及细部3112，其中颈部的径向尺寸大于阀口孔径的部分定义为所述粗部3111，颈部的径向尺寸小于阀口孔径的部分定义为所述细部3112，所述细部3111比阀口302窄，使得阀针31组装时可以贯穿阀口31；所述第二延伸部313大于颈部的细部3112的径向尺寸，以获得较大的受力面；当阀针颈部31关闭阀口时，由于粗部3111的径向尺寸大于阀口孔径，关闭阀口同时限制阀针继续下移。
所述第一延伸部312一体连接颈部的粗部3111，第一延伸部312的径向尺寸大于阀口的孔径，所述第二延伸部313一体连接于颈部的细部3112，所述第二延伸部的径向尺寸小于阀口的孔径，组装时阀针的延伸部向下穿过阀口且插入平衡腔，又可保证阀针节流效果。以颈部整体来看，颈部311一体连接在第一延伸部312与第二延伸部313之间，且该颈部的尺寸相对于第一、第二延伸部可逐渐缩减而成，阀针形成两端宽、中间相对窄的段差式结构。所述阀针31为纵长杆状且具有圆形或其他类似圆形的横截面，从而所述阀针31未闭合时与阀口302之间的间隙成环状节流通道。所述阀针各部位的径向尺寸一般按照具体应用需求来决定，保证阀针强度、节流效果以及易于准确组装，本实施方式中阀针31处于未闭合位置时，第二延伸部313始终与座体1相对密封配合，其中第二延伸部313的径向尺寸小于第一延伸部312的径向尺寸。
经过反复实验及数据分析，节流通道的通流面积S可为1.50mm2、2.14mm2、3.00mm2等数值，优选地，节流通道的通流面积S为2.14mm2～3.00mm2；颈部311的径向尺寸可为2.00mm～3.00mm之间尺寸，可取2.00mm、2.50mm、3.00mm等数值；所述阀口302的孔径为2.40～3.60mm之间尺寸，可取2.40mm、2.43mm、2.59mm、2.80mm、2.86mm、3.00mm、3.17mm、3.30mm、3.42mm、3.58mm、3.60mm等数值；所述第一延伸部的尺寸、第二延伸部的尺寸为3.1mm～4.3mm之间尺寸，可取3.10mm、3.13mm、3.29mm、3.50mm、3.56mm、3.70mm、3.87mm、4.00mm、4.12mm、4.28mm、4.30mm等数值。另外，所述第二延伸部313的径向尺寸也可以是大于阀口302的孔径尺寸，这样第二延伸部313与阀针的其他部位通过其他固定方式连接固定，如螺纹连接或焊接或压接固定等，这样可进一步降低阀针的压差阻力，当阀针动作时需要的电机驱动力相对减小。
请参阅图5所示，本发明电子膨胀阀可应用于双蒸发器制冷系统，当应用在双蒸发器制冷系统时，且两个蒸发器200并联设置，每一蒸发器所在支路对应串联设置有电子膨胀阀100，以控制制冷剂流量，当暂时停用其中一个蒸发器，可通过对应的电子膨胀阀关闭或通过连接管路所连接设置中的电磁阀关闭，而另一个蒸发器仍在工作，电子膨胀阀进出口之间形成高低压差；再次恢复使用停用的上述蒸发器时，对应的电子膨胀阀需要在进出口压差存在的情况下开启，此时电子膨胀阀进出口压差较大，由于本发明电子膨胀阀的阀针所受压差平衡，阀针开启动作阻力大幅减小，易于控制且可降低阀针动作所需能耗，如果没有本发明的压力平衡结构，电机所需带动阀针动作的电磁力会相应较大。请参阅图6所示，当电子膨胀阀100应用在热泵系统时，电子膨胀阀所流通的制冷剂流向发生变化，第一端口101为制冷剂出口，第二端口102为制冷剂入口，即第二通道为高压侧通道，第一通道为低压侧通道，此时阀针31仍可大致处于压力平衡，可防止阀针31被制冷剂入口侧的高压制冷剂顶起而无法正常关闭，造成制冷剂泄漏等异常。
请参考图7所示，本发明第二实施例与第一实施例的主要区别在于，所述电子膨胀阀100'的背压腔363'与第一通道104'之间未连通，通过转接件33'分别与阀针31’、阀座30'配合而使得背压腔363'与第一通道通道104'之间密封隔离，所述背压腔363'内预充注一定压力的制冷剂，具体地预充制冷剂的压力值根据制冷剂入口或第一通道104'或平衡腔107'内的制冷剂压力及系统要求来决定，阀针的一段延伸在平衡腔107'与第一腔106'之间，使所述平衡腔与第一腔106'、背压腔363'内的制冷剂压力对阀针31的作用大致相平衡，降低阀针31'动作的压差阻力。
请参图8所示，本发明第三实施例与第一实施例的主要区别在于，用于控制制冷剂流量的阀口101＂形成于座体1＂内，可理解为阀座与座体一体设置，结构可相对简化，当然阀口也可形成于阀座；所述阀针31＂的结构也有所不同，所述阀针的颈部311＂与阀口相配合，沿阀针轴向或上下方向，颈部所在段的尺寸逐步递减而呈上粗下细形状；与平衡腔相配合的第二延伸部313＂设置于阀针末端(如下端或前端)，所述第二延伸部313＂大致呈锥状且锥状较粗端位于较细端的上方，即阀针末端为尖头状，所述第二延伸部的径向尺寸小于阀口孔径，便于阀针自上向下穿过阀口，组装时阀针向下插入座体或阀座，使得颈部311＂贯穿阀口，直到第二延伸部313＂伸入平衡腔103＂，由于平衡腔103＂与制冷剂入口102＂(或制冷剂出口)连通，两者具有相同制冷剂压力，可降低阀针所受压力差的影响，可降低阀针开启阻力或防止阀针被高压制冷剂压力顶起而不易关闭。所述阀针31＂相对于阀口动作，当阀针关闭阀口时，上述锥状第二延伸部313＂的侧面与平衡腔103＂侧壁相接触，进一步所述阀针的第二延伸部313＂与平衡腔103＂侧壁之间可设置弹性配合件(未图示)，通过锥状第二延伸部313＂的侧面弹性抵接所述弹性配合件，从而更易于隔离平衡腔103＂与第二腔104＂，也可缓解阀针关闭瞬间受到的冲击力；当电子膨胀阀进行制冷剂节流时，具体地当阀针动作上移到预定位置，所述阀针的第二延伸部313＂与平衡腔103＂具有间隙，允许制冷剂流向第二腔104＂，即有部分制冷剂经通径相对较小的旁通流道105＂流向第二腔104＂，如此结构设置流过阀口的制冷剂流量相对增加。
上述电子膨胀阀的制造方法包括如下步骤：
提供座体1，该座体成型有第一端口101、第二端口102、向外贯穿座体的安装腔103以及向座体内凹设而成的平衡腔，该平衡腔与所述第一端口直接或间接连通，上述第一端口、第二端口其中一个为制冷剂出口，另一个为制冷剂入口；
提供阀座30、转接件33、螺母322、转子34、螺杆321、与阀口相配合的阀针，其中在所述阀座的中心部位形成阀口；
将阀座30、转接件33、螺母322可以先组装固定形成第一部件，在没有转接件时，则是将阀座30、螺母322组装固定形成第一部件；同时，转子34、螺杆321、阀针31等组装为第二部件，其中螺杆、转子也可通过一体成型成为一体件，再将带螺杆的转子与阀针等组装成第二部件即可；
将第二部件与第一部件组装，具体地该两部件通过螺杆321与螺母322螺纹配合而实现组装；
安装衬管36使衬管套设在第二部件上，并使衬管36与阀座30焊接如氩弧焊或激光焊固定或通过其他连接件固定；
将组装好第一部件、第二部件、衬管等形成的部件与所述座体固定，再将定子线圈2套装到衬管36外，必要时再装上外罩4；从而电子膨胀阀形成设置在第一端口、第二端口之间的制冷剂通道，该制冷剂通道包括位于阀口两侧的第一通道、第二通道；所述电子膨胀阀形成与上述第一端口连通的第一腔、与所述第二端口连通的第二腔，其中上述平衡腔设置为与该第一端口直接或间接连通。
在电子膨胀阀进行制冷剂节流时，该阀针与阀口之间具有间隙，所述阀针沿其轴向或上下方向动作以加大或减小该间隙，从而调节制冷剂的流量，其中所述阀针的一部分位于上述第一腔、第二腔以及平衡腔，可降低阀针的动作阻力。
电子膨胀阀的制造方法也可以包括如下步骤：
先进行各零部件的加工；如提供座体1、阀座30、转接件33、螺母322、转子34、螺杆321、衬管、阀针等；
将阀座30、转接件33、螺母322可以先组装固定形成第一部件，在没有转接件时，则是将阀座30、螺母322组装固定形成第一部件；同时，转子34、螺杆321、阀针31等组装为第二部件，其中螺杆、转子也可通过一体成型成为一体件，再将带螺杆的转子与阀针等组装成第二部件即可；
将第一部件与座体1组装固定；
将第二部件与第一部件及座体组装好的部件组装；具体地该第二部件与第一部件通过螺杆321与螺母322螺纹配合而实现的组装；
安装衬管36使衬管套设在第二部件，并使衬管36与阀座30焊接如氩弧焊或激光焊固定或通过其他连接件固定；
将定子线圈2套装到衬管36外，必要时再装上外罩4；从而电子膨胀阀形成设置在第一端口、第二端口之间制冷剂通道，该制冷剂通道包括位于阀口两侧的第一通道、第二通道；所述电子膨胀阀形成与上述第一端口连通的第一腔、与所述第二端口连通的第二腔，其中上述平衡腔设置为与该第一端口直接或间接连通。
如上所述第一端口作为制冷剂入口，第二端口作为制冷剂出口，这样第一端口部位为高压侧通道，而第二端口部位为低压侧通道；而如果在将第二端口作为制冷剂入口，第一端口作为制冷剂出口时，本发明的压力平衡结构同样可以起到压力平衡的作用，请参考图6所示实施例。所述阀针31的颈部311与阀口302配合的部位形成第一受力部，阀口两侧制冷剂的压力差形成向上作用于该第一受力部的第一压差力；所述阀针31的第二延伸部313伸入平衡腔107的部位形成第二受力部，第二腔108的制冷剂压力相对较低，即该平衡腔与第二腔内的制冷剂也存在压力差，该平衡腔与第二腔的压力差形成向下作用于第二受力部的第二压差力，第二压差力可抵消或部分抵消第一压差力，当电子膨胀阀100应用在进出口制冷剂压差较大的环境时，如上压力平衡结构可降低制冷剂压力差对所述阀针31的影响。
本发明电子膨胀阀通过以上制造方法，形成与第一通道具有大致相同压力的平衡腔，而阀针设置自颈部继续向下延伸的延伸部，将该延伸部伸入该平衡腔，使得阀针所受到的制冷剂压力达到基本平衡，减小系统进出口制冷剂高低压力差对阀动作的阻力影响，开启阻力小或者可防止阀针不易关闭，易于控制且可降低阀针动作所需能耗，有利于降低定子线圈尺寸，可广泛用于电子膨胀阀出入口压差较大的工况，比如应用有二氧化碳(CO2)、二氟甲烷及五氟乙烷混合制冷剂(R410A)等制冷剂的制冷剂系统，尤其这些制冷剂系统处于高压差应用场合。
需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种电子膨胀阀，包括座体、阀针以及与阀针相配合的阀口，在电子膨胀阀进行制冷剂节流时，所述阀针与阀口之间具有间隙，该阀针沿其轴向或上下方向动作以加大或减小该间隙，从而调节制冷剂的流量，所述座体具有第一端口、第二端口、设置于第一端口与第二端口之间的制冷剂通道，所述第一端口、第二端口其中一个为制冷剂出口，另一个为制冷剂入口，制冷剂通道包括分别位于阀口两侧的第一通道、第二通道及所述阀针与阀口之间的间隙；
其特征在于：所述电子膨胀阀包括压力平衡结构，该压力平衡结构包括与所述第一端口连通的第一腔、与所述第一端口直接或间接连通的平衡腔以及与所述第二端口连通的第二腔；所述阀针贯穿所述阀口设置，该阀针一部分位于所述第一腔及第二腔，且该阀针的一端至少有部分位于所述平衡腔。
2.如权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于：所述座体形成有旁通通道，该旁通通道相对于第一通道倾斜设置或者平行设置，上述平衡腔与该旁通通道相连通，所述第一通道形成上述第一腔，第二通道形成上述第二腔。
3.如权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于：所述旁通通道与第一端口连通，且该旁通通道相对于第一通道倾斜设置，所述平衡腔通过该旁通通道与第一端口相连通，所述阀针的下侧部分依次穿过所述第一腔、第二腔且伸入平衡腔；在第一端口、第二端口存在压力差时，所述平衡腔与第二腔的压力差、第一腔与第二腔的压力差形成在上下相对方向上作用于阀针的压差力。
4.如权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于：所述座体形成第三端口，所述旁通通道与该第三端口相连通，所述平衡腔通过该旁通通道与第三端口相连通，所述阀针的下侧部分依次穿过所述第一腔、第二腔且伸入平衡腔；在第一端口、第二端口存在压力差时，所述平衡腔与第二腔的压力差、第一腔与第二腔的压力差形成在上下相对方向上作用于阀针的压差力。
5.如权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于：所述第一端口与第三端口用于连接制冷剂入口侧的连接管路或者制冷剂出口侧的连接管路，所述第一、第三端口与制冷剂入口侧的连接管路或者制冷剂出口侧的连接管路之间通过设置转接管连通。
6.如权利要求2-5中任一项所述的电子膨胀阀，其特征在于：所述阀针末端位于平衡腔，且该阀针末端与座体之间设置有密封圈，从而隔离平衡腔与第二腔。
7.如权利要求6所述的电子膨胀阀，其特征在于：所述阀针设置有与阀口相配合的颈部、自该颈部一端延伸入平衡腔的延伸部，所述颈部贯穿阀口，所述延伸部与所述密封圈相配合，从而隔离平衡腔与第二腔。
8.如权利要求2-5所述的电子膨胀阀，其特征在于：所述阀针包括与平衡腔相配合的延伸部，该延伸部设置于阀针末端，所述延伸部大致呈锥状且锥状较粗一端位于较细一端的上方，组装时阀针向下插入座体或阀座，使得颈部穿过阀口，且延伸部向下伸入平衡腔，所述阀针相对于阀口动作，当阀针关闭阀口时，所述锥状延伸部的侧面与平衡腔侧壁相接触，从而隔开平衡腔与第二腔，当阀针动作上移到预定位置，所述阀针的延伸部与平衡腔具有间隙。
9.一种电子膨胀阀的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
提供座体，该座体成型有第一端口、第二端口、向外贯穿座体的安装腔、平衡腔，该平衡腔与所述第一端口直接或间接连通，上述第一端口、第二端口其中一个为制冷剂出口，另一个为制冷剂入口；
至少提供阀座、螺纹传动机构、转子、阀针，所述螺纹传动机构包括可动部分、固定部分，在所述阀座的中心部位形成用于与阀针相配合的阀口；
将上述阀座、螺纹传动机构的固定部分组装，形成第一部件，所述电子膨胀阀形成设置在第一端口、第二端口之间的制冷剂通道，该制冷剂通道包括位于阀口两侧的第一通道、第二通道，所述电子膨胀阀形成与上述第一端口连通的第一腔、与所述第二端口连通的第二腔，其中上述平衡腔设置为与该第一端口直接或间接连通；
将上述转子、螺纹传动机构的可动部分、阀针组装为第二部件，或者将转子、螺纹传动机构的可动部分先固定形成一体结构，再与阀针组装成第二部件；
组装第一部件、第二部件以及衬管，所述衬管套设在第二部件上，并使衬管与阀座相固定，将组装好第一部件、第二部件、衬管形成的部件与所述座体固定；或者先将第一部件与座体组装固定，再与第二部件进行组装，安装衬管使衬管套设在第二部件，并使衬管与阀座相固定；所述阀针与阀口之间可形成间隙，所述阀针沿其轴向或上下方向动作以加大或减小该间隙，从而调节制冷剂的流量，其中所述阀针的一部分位于上述第一腔、第二腔以及平衡腔；
进一步将定子线圈套装到衬管外。
10.一种制冷剂系统，包括通过连接管路进行连接的蒸发装置、压缩机、冷却装置以及权利1-9中任一项所述的电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的第一通道与冷却装置或蒸发装置通过连接管路相连，第二通道与蒸发装置或冷却装置通过连接管路相连，蒸发装置与压缩机通过连接管路相连，阀针末端伸入平衡腔，从而隔离平衡腔与第二通道。
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