CN106812975B - 换向阀以及具有其的制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种换向阀以及具有其的制冷系统。其中，换向阀包括：带有阀腔的阀体，在阀腔中设置有阀座，阀座上设置有沿阀体的轴向依次布置的第一、第二、第三、第四及第五阀口；滑动阀芯，包括同步运动的第一及第二阀芯部，第一阀芯部与第一阀口、第二阀口及第三阀口配合，第二阀芯部与第四阀口及第五阀口配合，当滑动阀芯处于第一位置时，第二和第三阀口通过第一阀芯部连通，第一与第四阀口通过阀腔连通，第二阀芯部封堵第五阀口，当处于第二位置时，第一和第二阀口通过第一阀芯部连通，第三与第五阀口通过阀腔连通，第二阀芯部封堵第四阀口。本发明的技术方案能够有效地解决现有技术中的换向阀无法适应其它类型的制冷系统的问题。
Description
技术领域
本发明涉及阀领域，具体而言，涉及一种换向阀以及具有其的制冷系统。
背景技术
应用于制冷系统中的换向阀主要由导阀和主阀组成。在控制过程中，通过导阀作用实现主阀的换向以切换制冷介质的流通方向，从而使得热泵型制冷系统在制冷和制热两种工作状态之间切换，实现夏天制冷、冬天制热的一机两用的目的。
图1为应用于制冷系统中一种典型的换向阀的结构示意图。如图1所示，在换向阀包括主阀100和导阀200。主阀100的滑动阀芯104设置在阀腔107内，滑动阀芯104抵接阀座105作相对滑动。接管106c、接管106s和接管106e焊接在阀座105上并与腔室107连通，接管106d焊接在阀体上并与腔室107连通。
接管106d与压缩机110的出气端口连通，接管106s与压缩机110的吸气端口连通，接管106e与室内热交换器140连通，接管106c与室外热交换器120连通。这样，通过主阀100内部的活塞部件101带动阀芯104相对于阀座105滑动，从而实现制冷和制热两种工作状态之间的切换。当系统需要切换成制冷工作状态时，连杆103带动滑动阀芯104滑动至左侧，左端的活塞部件101与左端的端盖108抵接，接管106e和接管106s连通，接管106d和接管106c连通。此时系统内部的制冷剂流通路径为：压缩机110→接管106d→接管106c→室外热交换器120→节流元件130→室内热交换器140→接管106e→接管106s→压缩机110。当系统需要切换成制热工作状态时，滑动阀芯104滑动至右侧，右端的活塞部件101与右端的端盖抵接，接管106c和接管106s连通，接管106d和接管106e连通，此时的制冷剂流通路径为：压缩机110→接管106d→接管106e→室内热交换器140→节流元件130→室外热交换器120→接管106c→接管106s→压缩机110。
在现有技术的制冷系统中，整个系统的工作过程为：压缩机110→接管106d→接管106c→室外热交换器120→节流元件130→室内热交换器140→接管106e→接管106s→压缩机110。上述过程为一个工作循环，现有的空调器在实际工作时将会反复重复上述工作循环。从上述工作过程可以看出，由于换向阀中与压缩机出气端口配合的接管仅有一个，因此该换向阀能够适应的制冷系统很单一，即仅是一个室内换热器和一个室外换热器的制冷系统。当制冷系统改变后，比如改为一个室内换热器和两个室外换热器时，上述换向阀将无法适应。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种换向阀以及具有其的制冷系统，以解决现有技术中的换向阀无法适应其它类型的制冷系统的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种换向阀，包括：带有阀腔的阀体，在阀腔中设置有阀座，阀座上设置有若干阀口，若干阀口包括沿阀体的轴向依次布置的第一阀口、第二阀口、第三阀口、第四阀口及第五阀口；滑动阀芯，设置在阀腔内并与阀座配合，滑动阀芯包括间隔设置并同步运动的第一阀芯部及第二阀芯部，第一阀芯部与第一阀口、第二阀口及第三阀口配合，第二阀芯部与第四阀口及第五阀口配合，其中，滑动阀芯具有第一位置和第二位置，当滑动阀芯位于第一位置时，第二阀口和第三阀口通过第一阀芯部的内部通道连通，第一阀口与第四阀口通过阀腔连通，第二阀芯部封堵第五阀口，当滑动阀芯位于第二位置时，第一阀口和第二阀口通过第一阀芯部的内部通道连通，第三阀口与第五阀口通过阀腔连通，第二阀芯部封堵第四阀口。
进一步地，第一阀口、第二阀口、第三阀口、第四阀口及第五阀口设置在阀腔的一侧并在阀腔的轴线方向呈直线分布。
进一步地，换向阀还包括用于驱动滑动阀芯移动的驱动部件。
进一步地，驱动部件包括连杆，第一阀芯部和第二阀芯部安装在连杆上，连杆上设置有安装第一阀芯部的第一安装孔以及安装第二阀芯部的第二安装孔。
进一步地，第二阀芯部具有阀芯本体及连接部，连接部的径向尺寸小于阀芯本体的径向尺寸。
进一步地，连杆与第二阀芯部之间设置有压紧弹簧。
进一步地，第二阀芯部的朝向阀座的表面具有凹部。
进一步地，换向阀还包括：与若干阀口对应连通的若干流路端口，若干流路端口包括与第一阀口连通的C端口、与第二阀口连通的S端口、与第三阀口连通的E端口、与第四阀口连通的D1端口以及与第五阀口连通的D2端口。
根据本发明的另一方面，提供了一种制冷系统，包括压缩机、第一热交换器、第二热交换器、连通第一热交换器与第二热交换器的节流阀，制冷系统还包括辅助热交换器以及上述的换向阀压缩机的进口端与换向阀的第二阀口连通，压缩机的出口端与换向阀的第四阀口和第五阀口分别连通，第一热交换器与换向阀的第一阀口连通，第二热交换器与换向阀的第三阀口连通，辅助热交换器设置在压缩机的出口端与第四阀口之间或者设置在压缩机的出口端与第五阀口之间。
应用本发明的技术方案，在阀腔内设置有滑动阀芯，该滑动阀芯包括间隔设置并同步运动的第一阀芯部及第二阀芯部，第一阀芯部与第一阀口、第二阀口及第三阀口配合，第二阀芯部与第四阀口及第五阀口配合。在换向阀工作时，该滑动阀芯具有两个工作位置，即第一位置和第二位置。当滑动阀芯处于第一位置时第二阀口和第三阀口通过第一阀芯部的内部通道连通，第一阀口与第四阀口通过阀腔连通，第二阀芯部封堵第五阀口。当滑动阀芯处于第二位置时，第一阀口和第二阀口通过第一阀芯部的内部通道连通，第三阀口与第五阀口通过阀腔连通，第二阀芯部封堵第四阀口。在本申请的技术方案中，可以使第四阀口和第五阀口均与压缩机出气端口均连通，这样使得换向阀能够适应其它类型的制冷系统，拓宽了应用范围。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术的制冷系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明的换向阀的结构示意图；
图3示出了图2的换向阀的第二阀芯部的纵剖结构示意图；
图4示出了图3的第二阀芯部的俯视图；
图5示出了图2的换向阀的阀体的纵剖结构示意图；
图6示出了图5的阀体的侧视图；
图7示出了图2的换向阀的阀座的纵剖结构示意图；
图8示出了图7的阀座的侧视示意图；
图9示出了图2的换向阀的连杆的纵剖结构示意图；
图10示出了图9的连杆的侧视图；
图11示出了图2的换向阀的压紧弹簧的纵剖结构示意图；以及
图12示出了图11的压紧弹簧的俯视示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、压缩机；2、节流阀；3、第一热交换器；4、第二热交换器；6、辅助热交换器；20、阀体；30、阀座；31、第一阀口；32、第二阀口；33、第三阀口；34、第四阀口；35、第五阀口；41、第一阀芯部；42、第二阀芯部；421、阀芯本体；422、连接部；51、C端口；52、S端口；53、E端口；54、D1端口；55、D2端口；60、连杆；61、第一安装孔；62、第二安装孔；70、压紧弹簧。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图2所示，本实施例的换向阀包括带有阀腔的阀体20以及滑动阀芯，其中在阀腔中设置有阀座30，阀座30上设置有若干阀口，若干阀口包括沿阀体20的轴向依次布置的第一阀口31、第二阀口32、第三阀口33、第四阀口34及第五阀口35；滑动阀芯，设置在阀腔内并与阀座30配合，滑动阀芯包括间隔设置并同步运动的第一阀芯部41及第二阀芯部42，第一阀芯部41与第一阀口31、第二阀口32及第三阀口33配合，第二阀芯部42与第四阀口34及第五阀口35配合，其中，滑动阀芯具有第一位置和第二位置，当滑动阀芯位于第一位置时，第二阀口32和第三阀口33通过第一阀芯部41的内部通道连通，第一阀口31与第四阀口34通过阀腔连通，第二阀芯部42封堵第五阀口35，当滑动阀芯位于第二位置时，第一阀口31和第二阀口32通过第一阀芯部41的内部通道连通，第三阀口33与第五阀口35通过阀腔连通，第二阀芯部42封堵第四阀口34。
应用本实施例的技术方案，在阀腔内设置有滑动阀芯，该滑动阀芯包括间隔设置并同步运动的第一阀芯部41及第二阀芯部42，每一个阀芯部与阀座30上的相应的阀口相配合。在换向阀工作时，该滑动阀芯具有两个工作位置，当滑动阀芯处于第一位置时第二阀口32和第三阀口33通过第一阀芯部41的内部通道连通，第一阀口31与第四阀口34通过阀腔连通，第二阀芯部42封堵第五阀口35。当滑动阀芯处于第二位置时，第一阀口31和第二阀口32通过第一阀芯部41的内部通道连通，第三阀口33与第五阀口35通过阀腔连通，第二阀芯部42封堵第四阀口34。在本实施例的技术方案中，可以使第四阀口和第五阀口均与压缩机出气端口均连通，这样使得换向阀能够适应其它类型的制冷系统，拓宽了应用范围。
优选地，如图5和图6所示，上述阀体20采用金属管材料，在同一周向位置，根据设计的轴向间距采用冲、车、钻等工艺方法加工五个孔。
优选地，如图7和图8所示，阀座30采用拉制或轧制的D形金属棒材(也可采用铸、锻等其它工艺方法获得的毛坯件替代棒材进行加工)，在同一周向位置，根据设计的轴向间距，采用车、钻等工艺方法加工五个台阶孔。阀座30与滑动阀芯相接触的运动平面，可以根据阀座30材质的不同选取不同的加工工艺和流程。具体地，阀座30采用黄铜材料的，选择在与其它零件焊接成一体后，再拉削加工。而阀座30采用不锈钢材料的，则在焊接前即零件状态时进行磨削加工。通过加工阀座30与滑动阀芯相接触的运动平面，保证阀座30与滑动阀芯之间的动密封，进而减小了阀座30与滑动阀芯之间的摩擦阻力。
优选地，如图3和图4所示，滑动阀芯采用尼龙或PPS等高分子材料并采用注塑或棒料车加工的工艺方法制作而成。滑动阀芯与阀座30的相接触的运动平面则需采用切削加工，保证其平面度和表面粗糙度，从而保证了动密封，并减小了阀座30与滑动阀芯之间的摩擦阻力。
如图2、图5和图6所示，在本实施例中，第一阀口31、第二阀口32、第三阀口33、第四阀口34及第五阀口35设置在阀腔的一侧并在阀腔的轴线方向呈直线分布。上述设置使得滑动阀芯只需沿着阀腔的轴线方向移动，即可实现在第一位置与第二位置之间切换。上述结构简单、节省空间且易于实现。
如图2所示，在本实施例中，换向阀还包括用于驱动滑动阀芯移动的驱动部件。上述设置使得滑动阀芯能够在第一位置与第二位置之间来回切换。
如图2、图9和图10所示，在本实施例中，驱动部件包括连杆60，第一阀芯部41和第二阀芯部42安装在连杆60上。上述结构使得驱动部件驱动连杆60在阀腔的轴线方向上移动，从而使得第一阀芯部41与第二阀芯部42能够在阀腔的轴线方向上移动。优选地，连杆60上设置有安装第一阀芯部41的第一安装孔61以及安装第二阀芯部42的第二安装孔62，第一阀芯部41和第二阀芯部42通过自身的结构台阶自由嵌装在连杆60的第一和第二安装孔中。上述的装配方式使得第一和第二阀芯部与连杆60之间具有一定的配合间隙，上述间隙能够保证第一阀芯部41和第二阀芯部42都能与阀座30保持贴合密封。需要说明的是，上述连杆60是采用板料通过冲裁成形的。
如图3和图4所示，在本实施例中，第二阀芯部42具有阀芯本体421及连接部422，连接部422的径向尺寸小于阀芯本体421的径向尺寸。上述连接部422用于与第二安装孔62配合，上述尺寸使得容易实现压紧。
如图11和图12所示，在本实施例中，连杆60与第二阀芯部42之间设置有压紧弹簧70。由于第二阀芯部42两侧的压差很小，为保证其密封性能，在第二阀芯部42与连杆60之间增设如碟形的片状弹簧，从而使得第二阀芯部42能够紧贴在阀座30面上保持密封。优选地，上述弹簧采用板料通过冲裁成形，为了防止锐边损伤第二阀芯部42以及使第二阀芯部42与连杆60能够更好地接触贴合，在弹簧的上下面都设置有折边。
在本实施例中，第二阀芯部42的朝向阀座30的表面具有凹部。上述结构使得第二阀芯部42与阀座30的接触面积减小，从而减小第二阀芯部42受到的运动摩擦阻力。
如图2所示，在本实施例中，换向阀还包括：与若干阀口对应连通的若干流路端口，若干流路端口包括与第一阀口31连通的C端口51、与第二阀口32连通的S端口52、与第三阀口33连通的E端口53、与第四阀口34连通的D1端口54以及与第五阀口35连通的D2端口55。上述各端口与其相应的阀口相配合，使得与换向阀配合的接管可以连接在上述端口上，这样使得接管更加方便。
优选地，阀腔、阀座30以及流路端口与其它所需零件先组装在一起，再采用焊接工艺焊成一体(火焰焊或隧道炉钎焊等)。
本申请还提供了一种制冷系统，如图2所示，根据本申请的制冷系统的实施例包括压缩机1、第一热交换器3、第二热交换器4、连通第一热交换器3与第二热交换器4的节流阀2以及换向阀。其中，换向阀为上述换向阀，压缩机1的进口端与换向阀的第二阀口32连通，压缩机1的出口端与换向阀的第四阀口34和第五阀口35分别连通，第一热交换器3与换向阀的第一阀口31连通，第二热交换器4与换向阀的第三阀口33连通。
下面以第一热交换器3为室外热交换器，第二热交换器4为室内热交换器为例进行说明制冷系统具体工作过程：
当制冷系统运行时，如图2所示，此时E端口53与S端口52相通，D1端口54与C端口51相通，D2端口55被第二阀芯部42遮挡进而关闭。系统内部的制冷剂按图中实线路径流通。具体地，从压缩机1出来的气体从D1端口54进入阀腔，接着从与D1端口54连接的C端口51中输出，并依次经过第一热交换器3、节流阀2、第二热交换器4，从第二热交换器4中输出的制冷剂进入E端口53，接着从与E端口53连接的S端口52中输出最终回到压缩机1中。上述工作过程为制冷系统运行的一个工作循环。
如图2所示，在本实施例中，制冷系统还包括辅助热交换器6，辅助热交换器6可以设置在压缩机1的出口端与第四阀口34之间上述结构使得从压缩机1出来的高温高压气体先经过辅助热交换器6进行热交换，从辅助热交换器6中输出的制冷剂再从D1端口54进入阀腔，接着从与D1端口54连接的C端口51中输出，并依次经过第一热交换器3、节流阀2、第二热交换器4，从第二热交换器4中输出的制冷剂进入E端口53，接着从与E端口53连接的S端口52中输出最终回到压缩机1中。从压缩机的出口排出的高温高压气体都会经过辅助热交换器6并放出热量，气体放出的热量可以用来加热其他物质，可进一步节约能源，减少排放，从而达到节能减排的效果。
当空调需制热运行时，通过电磁系统的作用使得连杆60带动第一阀芯部41与第二阀芯部42移动至第二位置，此时，C端口51、S端口52相通，D2端口55、E端口53相通，D1端口54被第二阀芯部42遮挡进而关闭，系统内部的制冷剂按图中虚线路径流通。具体地，从压缩机1出来的气体不经过辅助热交换器6而直接进入D2端口55，即辅助热交换器6不进行换热而只起到储存部分制冷剂的作用，此时的这部分制冷剂未参与循环工作。从D2端口55进入阀腔的制冷剂从E端口53输出，并依次经过第二热交换器4、节流阀2、第一热交换器3，从第一热交换器3中输出的制冷剂进入C端口51，接着从与C端口51连接的S端口52中输出最终回到压缩机1中。上述工作过程为制热系统运行的一个工作循环。需要说明的是电磁系统主要是起到移动阀腔内的阀芯部的作用，从而实现阀腔换向的目的，即与现有技术中的四通阀相同。
当然，当第一热交换器3为室内热交换器，第二热交换器4为室外热交换器时，辅助热交换器6设置在压缩机1的出口端与第五阀口35之间。工作原理与第一热交换器3为室外热交换器，第二热交换器4为室内热交换器时相同，下面不再赘述。
本领域技术人员应当知道，当第一热交换器3为室内热交换器，第二热交换器4为室外热交换器时，制冷与制热模式正好与上述说明的相反。另外，作为可行的实施方式，辅助热交换器6也可以与第五阀口35连通。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种换向阀，其特征在于，包括：
带有阀腔的阀体(20)，在所述阀腔中设置有阀座(30)，所述阀座(30)上设置有若干阀口，所述若干阀口包括沿所述阀体(20)的轴向依次布置的第一阀口(31)、第二阀口(32)、第三阀口(33)、第四阀口(34)及第五阀口(35)；
滑动阀芯，设置在阀腔内并与所述阀座(30)配合，所述滑动阀芯包括间隔设置并同步运动的第一阀芯部(41)及第二阀芯部(42)，所述第一阀芯部(41)与所述第一阀口(31)、第二阀口(32)及第三阀口(33)配合，所述第二阀芯部(42)与所述第四阀口(34)及第五阀口(35)配合，
其中，所述滑动阀芯具有第一位置和第二位置，当所述滑动阀芯位于所述第一位置时，所述第二阀口(32)和第三阀口(33)通过所述第一阀芯部(41)的内部通道连通，所述第一阀口(31)与所述第四阀口(34)通过所述阀腔连通，所述第二阀芯部(42)封堵所述第五阀口(35)；当所述滑动阀芯位于所述第二位置时，所述第一阀口(31)和第二阀口(32)通过所述第一阀芯部(41)的内部通道连通，所述第三阀口(33)与所述第五阀口(35)通过所述阀腔连通，所述第二阀芯部(42)封堵所述第四阀口(34)。
2.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，所述第一阀口(31)、第二阀口(32)、第三阀口(33)、第四阀口(34)及第五阀口(35)设置在所述阀腔的一侧并在所述阀腔的轴线方向呈直线分布。
3.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，所述换向阀还包括用于驱动所述滑动阀芯移动的驱动部件。
4.根据权利要求3所述的换向阀，其特征在于，所述驱动部件包括连杆(60)，所述第一阀芯部(41)和第二阀芯部(42)安装在所述连杆(60)上，所述连杆(60)上设置有安装所述第一阀芯部(41)的第一安装孔(61)以及安装所述第二阀芯部(42)的第二安装孔(62)。
5.根据权利要求4所述的换向阀，其特征在于，所述第二阀芯部(42)具有阀芯本体(421)及连接部(422)，所述连接部的径向尺寸小于所述阀芯本体(421)的径向尺寸。
6.根据权利要求4所述的换向阀，其特征在于，所述连杆(60)与所述第二阀芯部(42)之间设置有压紧弹簧(70)。
7.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，所述第二阀芯部(42)的朝向所述阀座(30)的表面具有凹部。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的换向阀，其特征在于，所述换向阀还包括：与所述若干阀口对应连通的若干流路端口，所述若干流路端口包括与所述第一阀口(31)连通的C端口(51)、与所述第二阀口(32)连通的S端口(52)、与所述第三阀口(33)连通的E端口(53)、与所述第四阀口(34)连通的D1端口(54)以及与所述第五阀口(35)连通的D2端口(55)。
9.一种制冷系统，包括压缩机(1)、第一热交换器(3)、第二热交换器(4)、连通所述第一热交换器(3)与第二热交换器(4)的节流阀(2)，其特征在于，所述制冷系统还包括辅助热交换器(6)及权利要求1至8中任一项所述的换向阀，所述压缩机(1)的进口端与所述换向阀的第二阀口(32)连通，所述压缩机(1)的出口端与所述换向阀的第四阀口(34)和第五阀口(35)分别连通，所述第一热交换器(3)与所述换向阀的第一阀口(31)连通，所述第二热交换器(4)与所述换向阀的第三阀口(33)连通，所述辅助热交换器(6)设置在所述压缩机(1)的出口端与所述第四阀口(34)之间或者设置在所述压缩机(1)的出口端与所述第五阀口(35)之间。
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