CN106481822B - 流量调节阀、热泵系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流量调节阀、热泵系统及控制方法。该流量调节阀包括阀座，所述阀座上设置有第一口和第二口，阀座内设置有连通所述第一口和所述第二口的主流路和旁通流路，所述阀座内还设置有用于打开和关闭所述主流路的第一阀芯以及用于打开和关闭所述旁通流路的第二阀芯，所述第一阀芯和所述第二阀芯联动。本发明提供的流量调节阀具有主流路和旁通流路，通过改变第一阀芯以及第二阀芯的位置来改变主流路以及旁通流路中的流量状况，以满足不同的流量要求，使用方便，另外，由于第一阀芯和第二阀芯为联动关系，只需驱动一个阀芯即可实现两个阀芯的联动，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及流量调节领域，更具体地涉及一种流量调节阀、热泵系统及其控制方法。
背景技术
现有的流量调节阀一般至具有一个阀芯，通过改变阀芯与阀口的位置关系实现流量的调节，其最小流量、最大流量以及流量的调节精度均是固定的，当对流量要求发生变化时需要将流量调节阀进行更换，使用不方便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种能够满足不同流量要求、使用方便的流量调节阀，除霜效果好的热泵系统及其控制方法。
第一方面，提供一种流量调节阀。
一种流量调节阀，包括阀座，所述阀座上设置有第一口和第二口，阀座内设置有连通所述第一口和所述第二口的主流路和旁通流路，所述阀座内还设置有用于打开和关闭所述主流路的第一阀芯以及用于打开和关闭所述旁通流路的第二阀芯，所述第一阀芯和所述第二阀芯联动，所述第一口为阀口，所述第二口为流通口 ，所述阀座的内部为阀座腔，所述阀口设置在所述阀座的一端，所述流通口 设置在所述阀座的侧壁上，所述阀口径向外侧的孔壁上设置有至少一个连通阀口与阀座腔的连通孔，所述阀口的口径向背离阀座腔的方向逐渐增大，所述连通孔为直孔。
优选地，当所述第一阀芯移动至第一预定位置时，所述第二阀芯将所述旁通流路打开，和/或，当所述第二阀芯移动至第二预定位置时，所述第一阀芯将所述主流路打开。
优选地，所述第一阀芯和所述第二阀芯固定连接，或者，所述第一阀芯和所述第二阀芯为一体结构。
优选地，所述阀口与所述第一阀芯位置对应，所述阀口、所述阀座内的阀座腔以及所述流通口形成所述主流路，所述第一阀芯配置为能够沿所述阀口的轴线方向运动，以将所述阀口封闭或打开。
优选地，所述连通孔与所述第二阀芯位置对应，所述阀口、所述连通孔、所述阀座腔以及所述流通口形成所述旁通流路，所述第二阀芯配置为在所述第一阀芯的带动下沿所述阀口的轴线方向运动，以将所述连通孔封闭或打开。
优选地，所述第二阀芯配置为当所述第一阀芯运行至离开所述阀口预定距离时将所述连通孔打开。
优选地，所述流量调节阀包括阀芯本体，所述阀芯本体的端部与所述阀口对应的位置凸出设置所述第一阀芯，所述阀芯本体的端部与所述连通孔对应的位置凸出设置所述第二阀芯。
优选地，在周向上，所述流通口与所述第二阀芯错开设置。
优选地，所述连通孔的第二阀芯入口端设置有导向斜面或导向圆弧面。
第二方面，提供一种热泵系统。
一种热泵系统，包括压缩机、室内换热器、室外换热器、四通阀和电子膨胀阀，所述电子膨胀阀为如上述的流量调节阀。
第三方面，提供一种热泵系统的控制方法。
一种如上所述热泵系统的控制方法，当所述热泵系统运行制热/制冷模式时，控制所述电子膨胀阀的第一阀芯运动以改变其开度，且所述第二阀芯始终将所述连通孔封闭，当所述热泵系统由制热模式进入除霜模式时，所述四通阀不换向，控制所述电子膨胀阀的第一阀芯运动至离开所述阀口预定距离，所述第二阀芯将所述连通孔打开。
本发明提供的流量调节阀具有主流路和旁通流路，通过改变第一阀芯以及第二阀芯的位置来改变主流路以及旁通流路中的流量状况，以满足不同的流量要求，使用方便，另外，由于第一阀芯和第二阀芯为联动关系，只需驱动一个阀芯即可实现两个阀芯的联动，结构简单。
本发明提供的热泵系统采用上述流量调节阀能够满足化霜时的流量要求，提高化霜效果，进而提高用户使用舒适度。
本发明提供的上述热泵系统的控制方法，在热泵系统进入除霜模式时四通阀不换向而将电子膨胀阀内的主流路和旁通流路全开以流量要求，提高化霜效果，进而提高用户使用舒适度。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本发明具体实施方式提供的流量调节阀第一状态结构示意图；
图2示出本发明具体实施方式提供的流量调节阀第二状态结构示意图；
图3示出本发明具体实施方式提供的流量调节阀的剖视图；
图4示出本发明具体实施方式提供的热泵系统除霜时的冷媒流向图。
图中，1、阀座；11、阀口；12、流通口；13、阀座腔；14、连通孔；15、导向斜面；21、阀芯本体；22、第一阀芯；23、第二阀芯；3、电子膨胀阀；4、室内换热器；5、室外换热器；6、四通阀；7、压缩机。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明中所指的“上”“下”以及高低关系均为如图1和图2所示的方位。
本发明提供了一种流量调节阀，其包括阀座，阀座上设置有第一口和第二口，阀座内设置有连通第一口和第二口的主流路和旁通流路，即第一口和第二口可经主流路连通，也可经旁通流路连通。阀座内还设置有第一阀芯和第二阀芯，其中，第一阀芯能够打开和关闭主流路，第二阀芯能够打开和关闭旁通流路，通过改变第一阀芯以及第二阀芯的位置来改变主流路以及旁通流路中的流量状况，以满足不同的流量要求，使用方便。另外，第一阀芯和第二阀芯为联动关系，只需驱动一个阀芯即可实现两个阀芯的联动，结构简单。
可以理解的是，此处所述的打开包括对流路的开启以及对打开程度的控制，打开程度越大，流路中的流体流量也越大，当完全打开时，流路中的流体流量达到最大。
通过改变第一阀芯以及第二阀芯的位置来改变主流路以及旁通流路中的流量状况的具体方式不限。在一个具体的实施例中，当主流路和旁通流路均完全打开时，主流路的流量设置为大于旁通流路的流量，当第一阀芯移动至第一预定位置时，第二阀芯将旁通流路打开，此时第一阀芯可以呈将主流路打开的状态，也可以呈将主流路关闭的状态，例如，当第一阀芯呈将主流路打开的状态，并运动至第一预定位置，第二阀芯将旁通流路打开，从而进一步增加了流量调节阀的最大流量，另外，通过控制旁通流路的打开程度可进一步对最大流量进行调节，再例如，当第一阀芯呈将主流路关闭的状态，并运行至第一预定位置，第二阀芯将旁通流路打开，从而获得更小的流量，另外，通过控制旁通流路的打开程度可进一步获得不同的小流量。类似的，当第二阀芯移动至第二预定位置时，第一阀芯将主流路打开，此时第二阀芯可以呈将旁通流路打开的状态，也可以呈将旁通流路关闭的状态。如此，通过第一阀芯和第二阀芯的配合可获得范围更广且更加精确的流量调节范围。
进一步地，第一阀芯和第二阀芯之间实现联动的具体方式不限，在一个实施例中，第一阀芯和第二阀芯通过传动机构连接，在另一个实施例中，第一阀芯和第二阀芯固定连接，在还一个实施例中，第一阀芯和第二阀芯呈一体结构。
下面以电子膨胀阀为例进一步具体说明本发明流量调节阀的结构。
如图1和图2所示，阀座1的一端设置有阀口11，即前述的第一口，阀口11与第一阀芯22的位置对应，阀座1的侧壁上设置有流通口12，即前述的第二口，阀座1的内部为阀座腔13，第一阀芯22位于阀座腔 13中。阀座1优选呈圆筒状。如此，阀口11、阀座腔13以及流通口12 形成前述的主流路，第一阀芯22配置为能够沿阀口11的轴线方向运动 (当控制电路的脉冲电压按照一定的逻辑关系作用到电机定子的各组相线圈上时，磁性转子受电磁力矩作用产生正向或反向旋转运动，通过螺纹的传递，使第一阀芯22上下移动改变阀的开度，从而流量)，以将阀口11封闭或打开，阀口11结构以及第一阀芯22结构具体不限，可参考现有电子膨胀阀的结构，例如如图1所示，当第一阀芯22与阀口11抵接时将其封闭，如图2所示，当第一阀芯22离开阀口11时将其打开，第一阀芯22距离阀口11越远，打开程度越大，直至将主流路完全打开，从而实现对主流路中流量的调节。优选地，第一阀芯22的端部呈锥形，阀口11的第一阀芯入口端即靠近第一阀芯22的一端形状与第一阀芯22 的端部形状相适配，通过第一阀芯22与阀口11结构的配合方便调节由阀口11流入阀座腔13的流体的流量大小。
阀口11径向外侧的孔壁上设置有至少一个连通阀口11与阀座腔13 的连通孔14，连通孔14与第二阀芯23位置对应，如此，阀口11、连通孔14、阀座腔13以及流通口12形成旁通流路，第二阀芯23在第一阀芯22的带动下沿阀口11的轴线方向运动，以将连通孔14封闭或打开，其配合结构可参考阀口11与第一阀芯22配合的结构，例如如图1所示，当第二阀芯23穿入连通孔14时将其封闭，如图2所示，当第二阀芯23 离开连通孔14时将其打开，第二阀芯23距离连通孔14越远，打开程度越大，直至将旁通流路完全打开，从而实现对旁通流路中流量的调节。优选地，第二阀芯23的端部呈锥形，其与连通孔14结构配合方便调节由连通孔14流入阀座腔13的流体的流量大小。
进一步地，当阀口11呈直孔时，连通孔14要与阀口11连通则需要呈弯折状。优选地，阀口11的口径向背离阀座腔13的方向逐渐增大，例如呈如图1中所示的喇叭口状，则连通孔14设置为直孔即可与阀口 11连通。将阀口11的口径向背离阀座腔13的方向逐渐增大，能够有利于流体的通过。
连通孔14的截面形状具体不限，可以为圆形、椭圆形、三角形、多边形等，将第二阀芯23的截面形状设置为与连通孔14相适配。
进一步地，连通孔14的第二阀芯入口端设置有导向斜面15或导向圆弧面，从而对第二阀芯23穿入连通孔14进行导向，提高第二阀芯23 的运动可靠性。
进一步地，如图3所示，在周向(此处的周向指的是流量调节阀的圆周方向)上，流通口12与第二阀芯23错开设置，尽量减少第二阀芯 23对流体流出流通口12的阻挡，有利于流体的通过。
流通口12的数量不限，可根据具体需求设置，例如可以为一个，也可以为如图3中所示的两个，当然也可以为三个以上。
在进一步优选的实施例中，第一阀芯22和第二阀芯23的设置方式为，在阀座腔13内设置阀芯本体21，由阀芯本体21的端部在与阀口11 对应的位置凸出形成第一阀芯22，由阀芯本体21的端部在与连通孔14 对应的位置凸出形成第二阀芯23，第二阀芯23的数量与连通孔14的数量相对应，例如可以为如图3中所示的四个并沿圆周方向均布。
下面给出电子膨胀阀在热泵系统中的应用。
目前，为改善优化空气源热泵系统常规除霜下的制热能力不足、噪音波动大、舒适度不够、系统可靠性等的问题，推出了全新的热气除霜技术(其工作循环图见图4)。该除霜技术在除霜时四通阀6不换向，把电子膨胀阀3的开度开到最大，使系统内部实现无节流或微节流，减少热损失，利用压缩机7的热气直接进行除霜。即从压缩机7出来的高温冷媒先流经室内换热器4，关闭风机以提高室内换热器4内的冷媒温度，其后冷媒“无节流”直接进入室外换热器5进行除霜。除霜结束后，电子膨胀阀3复位，恢复正常的制热运行模式。
但是，现有电子膨胀阀全开时的流量仍然无法满足热气除霜技术对冷媒流量的要求，因此，可将热泵系统中的电子膨胀阀采用本发明提供的流量调节阀的结构。
具体应用中，将流量调节阀设置为，当第一阀芯22运动至离开阀口11预定距离时，第二阀芯23将连通孔14打开，即在轴线方向上，第二阀芯23的端面低于第一阀芯22的端面，当第一阀芯22在低于上述预定距离的位置运动时，第二阀芯23始终能够将连通孔14封闭(例如始终穿设在连通孔14内)。此预定距离不作具体限定，可以是电子膨胀阀第一阀芯22位于远离阀口11的极限位置时与阀口11之间的距离，也可以是第一阀芯22将主流路完全打开时与阀口11之间的距离，可根据具体需求进行设置。
如此，当热泵系统运行制冷/制热模式时，流量调节阀按正常的逻辑运行，通过控制第一阀芯22的运行来改变流量调节阀的开度，对冷媒实现节流，此时第二阀芯23始终位于连通孔14内，使得旁通流路始终处于关闭状态，当热泵系统由制热模式进入除霜模式时，则控制将第一阀芯22运行至离开阀口11预定距离，第二阀芯23将连通孔14打开，从而增大冷媒流量，提高除霜效果，优化改善系统除霜过程中的噪音、性能、可靠性等问题。
进一步地，提供一种热泵系统，如图4所示，其包括压缩机7、室内换热器4、室外换热器5、四通阀6以及电子膨胀阀3。电子膨胀阀3 为上述的流量调节阀。如此，当热泵系统运行制冷/制热模式时，流量调节阀按正常的逻辑运行，通过控制第一阀芯22的运行来改变流量调节阀的开度，对冷媒实现节流，第二阀芯23始终位于连通孔14内，使得旁通流路始终处于关闭状态，当热泵系统由制热模式进入除霜模式时，则控制将第一阀芯22运行至离开阀口11预定距离，第二阀芯23将连通孔 14打开，从而增大冷媒流量，提高除霜效果。该热泵系统可应用于空调、冰箱、热泵热水器等设备中。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。
Claims (11)
1.一种流量调节阀，其特征在于，包括阀座(1)，所述阀座(1)上设置有第一口和第二口，阀座(1)内设置有连通所述第一口和所述第二口的主流路和旁通流路，所述阀座(1)内还设置有用于打开和关闭所述主流路的第一阀芯(22)以及用于打开和关闭所述旁通流路的第二阀芯(23)，所述第一阀芯(22)和所述第二阀芯(23)联动，所述第一口为阀口(11)，所述第二口为流通口 (12)，所述阀座(1)的内部为阀座腔(13)，所述阀口(11)设置在所述阀座(1)的一端，所述流通口 (12)设置在所述阀座(1)的侧壁上，所述阀口(11)径向外侧的孔壁上设置有至少一个连通阀口(11)与阀座腔(13)的连通孔(14)，所述阀口(11)的口径向背离阀座腔(13)的方向逐渐增大，所述连通孔(14)为直孔。
2.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，当所述第一阀芯(22)移动至第一预定位置时，所述第二阀芯(23)将所述旁通流路打开，和/或，当所述第二阀芯(23)移动至第二预定位置时，所述第一阀芯(22)将所述主流路打开。
3.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，所述第一阀芯(22)和所述第二阀芯(23)固定连接，或者，所述第一阀芯(22)和所述第二阀芯(23)为一体结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的流量调节阀，其特征在于，所述阀口(11)与所述第一阀芯(22)位置对应，所述阀口(11)、所述阀座内的阀座腔(13)以及所述流通口(12)形成所述主流路，所述第一阀芯(22)配置为能够沿所述阀口(11)的轴线方向运动，以将所述阀口(11)封闭或打开。
5.根据权利要求4所述的流量调节阀，其特征在于，所述连通孔(14)与所述第二阀芯(23)位置对应，所述阀口(11)、所述连通孔(14)、所述阀座腔(13)以及所述流通口(12)形成所述旁通流路，所述第二阀芯(23)配置为在所述第一阀芯(22)的带动下沿所述阀口(11)的轴线方向运动，以将所述连通孔(14)封闭或打开。
6.根据权利要求5所述的流量调节阀，其特征在于，所述第二阀芯(23)配置为当所述第一阀芯(22)运行至离开所述阀口(11)预定距离时将所述连通孔(14)打开。
7.根据权利要求5所述的流量调节阀，其特征在于，所述流量调节阀包括阀芯本体(21)，所述阀芯本体(21)的端部与所述阀口(11)对应的位置凸出设置所述第一阀芯(22)，所述阀芯本体(21)的端部与所述连通孔(14)对应的位置凸出设置所述第二阀芯(23)。
8.根据权利要求5所述的流量调节阀，其特征在于，在周向上，所述流通口(12)与所述第二阀芯(23)错开设置。
9.根据权利要求5所述的流量调节阀，其特征在于，所述连通孔(14)的第二阀芯入口端设置有导向斜面(15)或导向圆弧面。
10.一种热泵系统，其特征在于，包括四通阀(6)和电子膨胀阀(3)，所述电子膨胀阀(3)为如权利要求6所述的流量调节阀。
11.一种如权利要求10所述热泵系统的控制方法，其特征在于，当所述热泵系统运行制热/制冷模式时，控制所述电子膨胀阀(3)的第一阀芯(22)运动以改变其开度，且所述第二阀芯(23)始终将所述连通孔(14)封闭，当所述热泵系统由制热模式进入除霜模式时，所述四通阀(6)不换向，控制所述电子膨胀阀(3)的第一阀芯(22)运动至离开所述阀口(11)预定距离，所述第二阀芯(23)将所述连通孔(14)打开。
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