CN106838374A - 换向阀及具有该换向阀的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换向阀及具有该换向阀的制冷系统，其中，换向阀包括：带有阀腔的阀体，在阀腔中设置有位于阀腔的一侧的第一阀座，位于另一侧的第二阀座，第一阀座上设有沿轴向布置的第一、第二和第三阀口，第二阀座上设置有第四和第五阀口；滑动阀芯与第一阀座配合，滑动阀芯具有第一和第二位置；封堵结构与第二阀座配合；当滑动阀芯位于第一位置时，第二和第三阀口通过滑动阀芯连通，第一与第四阀口通过阀腔连通，封堵结构封堵第五阀口；当滑动阀芯位于第二位置时，第一和第二阀口通过滑动阀芯连通，第三与第五阀口通过阀腔连通，封堵结构封堵第四阀口。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

换向阀及具有该换向阀的制冷系统

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体而言，涉及一种换向阀及具有该换向阀的制冷系统。

背景技术

现有技术中，空调系统使用的换向阀如图1所示。换向阀的阀体10’上设置有第一阀口11’、第二阀口12’、第三阀口13’以及第四阀口14’，其中第一阀口11’和第三阀口13’相对设置，第二阀口12’和第四阀口14’设置在第三阀口13’的两侧。在第一阀口11’、第二阀口12’、第三阀口13’以及第四阀口14’上分别设置有D管20’、E管30’、S管40’和C管50’。其中换向阀的D管20’与压缩机60’的排气管路相连接，换向阀的E管30’与压缩机60’的吸气管相连接，S管40’以及C管50’分别与蒸发器70’、以及冷凝器80’相连接。换向阀还包括可滑动地设置在阀体10’上的阀芯15’。阀芯使换向阀有两种工作状态，一种工作状态为D管20’和C管50’相连通并形成第一高压通道，此时，E管30’和S管40’相连通。另一种工作状态为D管20’和E管30’相连通并形成第二高压通道，此时，C管50’和S管40’相连通。

在现有技术的制冷系统中，整个系统的工作过程为：压缩机60’→D管20’→C管50’→冷凝器80’→节流元件→蒸发器70’→E管30’→S管40’→压缩机60’。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，在阀腔中设置有第一阀座和第二阀座，第一阀座位于阀腔的一侧，第二阀座设置在阀腔的另一侧，第一阀座上设置有沿轴向依次布置的第一阀口、第二阀口和第三阀口，第二阀座上设置有第四阀口和第五阀口；滑动阀芯，设置在阀腔内并与第一阀座配合，滑动阀芯具有第一位置和第二位置；封堵结构，设置在滑动阀芯上并与第二阀座配合；其中，当滑动阀芯位于第一位置时，第二阀口和第三阀口通过滑动阀芯的内部通道连通，第一阀口与第四阀口通过阀腔连通，封堵结构封堵第五阀口；当滑动阀芯位于第二位置时，第一阀口和第二阀口通过滑动阀芯的内部通道连通，第三阀口与第五阀口通过阀腔连通，封堵结构封堵第四阀口。

进一步地，封堵结构包括封堵部以及顶紧部，顶紧部设置在封堵部和滑动阀芯之间，封堵部在顶紧部的作用下与第二阀座相抵接。

进一步地，滑动阀芯上设置有用于安装封堵部及顶紧部的第一凹部。

进一步地，顶紧部为压紧弹簧。

进一步地，封堵部朝向顶紧部的表面上设置有容纳顶紧部的第二凹部。

进一步地，封堵部朝向第二阀座的表面具有第三凹部。

进一步地，第四阀口的轴线位于第一阀口和第二阀口之间，第五阀口的轴线位于第二阀口和第三阀口之间。

进一步地，第一阀座朝向第二阀座的表面及第二阀座朝向第一阀座的表面均与阀体的轴线平行设置；第一阀口的轴线、第二阀口的轴线、第三阀口的轴线、第二阀口的轴线、第四阀口的轴线以及第五阀口的轴线相互平行。

进一步地，换向阀还包括：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、与第五阀口连通的D2端口。

根据本发明的另一个方面，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结构，制冷系统还包括辅助热交换器及换向阀，换向阀为上述的换向阀，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，阀腔内设置有滑动阀芯，该滑动阀芯与第一阀座上的第一阀口、第二阀口及第三阀口配合。滑动阀芯上还设置有封堵结构，该封堵结构与第二阀座配合。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，封堵结构封堵第五阀口。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，封堵结构封堵第四阀口。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的换向阀的滑动阀芯的纵剖结构示意图；

图4示出了图3的滑动阀芯的侧视图；

图5示出了图2的换向阀的第二阀座的纵剖结构示意图；

图6示出了图5的第二阀座的侧视图；

图7示出了图2的换向阀的阀体的纵剖结构示意图；

图8示出了图7的阀体的侧视示意图；

图9示出了图2的换向阀的封堵部的纵剖结构示意图；

图10示出了图9的封堵部的俯视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、压缩机；2、第一热交换器；3、第二热交换器；4、节流结构；6、辅助热交换器；20、阀体；21、第一阀口；22、第二阀口；23、第三阀口；24、第四阀口；25、第五阀口；31、第一阀座；32、第二阀座；40、滑动阀芯；51、封堵部；52、顶紧部；61、C端口；62、S端口；63、E端口；64、D1端口；65、D2端口。

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和图7所示，本实施例的换向阀包括：带有阀腔的阀体20，在阀腔中设置有第一阀座31和第二阀座32，第一阀座31位于阀腔的一侧，第二阀座32设置在阀腔的另一侧，第一阀座31上设置有沿轴向依次布置的第一阀口21、第二阀口22和第三阀口23，第二阀座32上设置有第四阀口24和第五阀口25；滑动阀芯40，设置在阀腔内并与第一阀座31配合，滑动阀芯40具有第一位置和第二位置；封堵结构，设置在滑动阀芯40上并与第二阀座32配合；其中，当滑动阀芯40位于第一位置时，第二阀口22和第三阀口23通过滑动阀芯40的内部通道连通，第一阀口21与第四阀口24通过阀腔连通，封堵结构封堵第五阀口25；当滑动阀芯40位于第二位置时，第一阀口21和第二阀口22通过滑动阀芯40的内部通道连通，第三阀口23与第五阀口25通过阀腔连通，封堵结构封堵第四阀口24。

应用本实施例的技术方案，阀腔内设置有滑动阀芯40，该滑动阀芯40与第一阀座31上的第一阀口21、第二阀口22及第三阀口23配合。滑动阀芯40上还设置有封堵结构，该封堵结构与第二阀座32配合。在换向阀工作时，该滑动阀芯40具有两个工作位置，即第一位置和第二位置。当滑动阀芯40处于第一位置时第二阀口22和第三阀口23通过滑动阀芯40的内部通道连通，第一阀口21与第四阀口24通过阀腔连通，封堵结构封堵第五阀口25。当滑动阀芯40处于第二位置时，第一阀口21和第二阀口22通过滑动阀芯40的内部通道连通，第三阀口23与第五阀口25通过阀腔连通，封堵结构封堵第四阀口24。在本申请的技术方案中，可以使第四阀口24和第五阀口25均与压缩机1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7和图8所示，上述阀体20采用金属管材料，在下侧同一周向位置，根据设计的轴向间距采用冲、车、钻等工艺方法加工三个孔。在其周向对称的上侧同一周向位置，根据设计的轴向间距，采用冲、车、钻等工艺方法加工二个孔。需要说明的是，上侧的两个孔与下侧的三个孔一样加工直孔即可，而不必像四通阀一样加工成翻边孔，如此上侧的两个孔的轴向位置就不必限于与下侧孔对中。

优选地，如图2所示，第一阀座31采用拉制或轧制的D形金属棒材(也可采用锻制、铸造等工艺方法获得的毛坯件)，在同一周向位置，根据设计的轴向间距，采用车、钻等工艺方法加工三个台阶孔。其与滑动阀芯的滑动平面，根据其材料可选择拉削或磨削等加工工艺来保证其平面度和表面粗糙度，从而保证动密封并有较小的运动摩擦阻力，其工序可安排在零件状态(磨削)或与其它零件焊接后(拉削)进行。

优选地，如图2至图4所示，第二阀座32采用拉制或轧制的D形金属棒材(也可采用锻制、铸造等工艺方法获得的毛坯件)，在同一周向位置，根据设计的轴向间距，采用车、钻等工艺方法加工二个台阶孔。其与封堵结构的滑动平面，根据其材料可选择拉削或磨削等加工工艺来保证其平面度和表面粗糙度，从而保证动密封并有较小的运动摩擦阻力，其工序可以根据第二阀座32材质的不同选取不同的加工工艺和流程。具体地，第二阀座32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。而第二阀座32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。通过加工第二阀座32与封堵结构相接触的运动平面，保证第二阀座32与封堵结构之间的动密封，进而使得在关闭第四阀口24或第五阀口25后有较小的内泄漏量。

优选地，如图3和图4所示，滑动阀芯40采用尼龙或PPS等材料注塑成形后，再对滑动密封面进行切削加工获得成品零件。

在换向阀实际工作中，由于压差很小，为了保证封堵结构与第二阀座32之间密封，就需要另加外力。具体地，如图2所示，在本实施例中，封堵结构包括封堵部51以及顶紧部52，顶紧部52设置在封堵部51和滑动阀芯40之间，封堵部51在顶紧部52的作用下与第二阀座32相抵接。上述封堵部51能够起到对第四阀口24或者第五阀口25的封堵作用，上述顶紧部52向封堵部51施加一个朝向第四阀口24或者第五阀口25的力，以保证封堵结构与第二阀座32贴合密封。

优选地，在本实施例中，驱动部件驱动滑动阀芯40从第一位置运动到第二位置，上述驱动部件包括连杆。连杆上设置有安装滑动阀芯40的安装孔，滑动阀芯40通过自身的结构台阶自由嵌装在连杆的安装孔中。封堵部51嵌装在滑动阀芯40中。上述的装配方式使得滑动阀芯40、封堵部51与连杆之间具有一定的配合间隙，上述间隙能够保证封堵部51与第二阀座32、滑动阀芯40与第一阀座31分别保持贴合密封。需要说明的是，上述连杆是采用板料通过冲裁成形的。

优选地，如图9和图10所示，封堵部51采用尼龙或PPS等材料制成。尼龙的可采用棒材通过切削加工获得成品零件，也可采用注塑成形后再对滑动密封面进行切削加工的工艺方法。PPS的则需采用注塑成形后再进行切削加工获得成品零件。

如图2所示，在本实施例中，滑动阀芯40上设置有用于安装封堵部51及顶紧部52的第一凹部。首先，上述设置使得滑动阀芯40与安装封堵部51和顶紧部52同步运动。其次，上述设置使得封堵结构设置在滑动阀芯40上的第一凹部中，从而节省了安装空间，缩小了整个换向阀的体积。当然，在图中未示出的其他实施方式中，滑动阀芯40上也可以设置用于安装封堵部51及顶紧部52的凸柱，封堵部51装套在其中。

优选地，顶紧部52包括压紧弹簧。由于封堵部51二侧的压差很小，为保证其密封性能，在其与滑块之间增设如碟形的片状弹簧，从而使得封堵部51能够紧贴在第二阀座32上保持密封。优选地，上述弹簧采用板料通过冲裁成形，为了防止锐边损伤滑动阀芯40与封堵部51，从而能够更好地接触贴合，在弹簧的上下面都设置有折边。

如图9和图10所示，在本实施例中，封堵部51朝向顶紧部52的表面上设置有容纳顶紧部52的第二凹部。上述设置使得封堵部51与顶紧部52相适配，进而使得封堵结构与第二阀座32贴合密封的效果更好。

如图2所示，在本实施例中，封堵部51朝向第二阀座32的表面具有第三凹部，这样能够有效地减少封堵部51与第二阀座32之间的摩擦。

如图2和图7所示，在本实施例中，第四阀口24的轴线位于第一阀口21和第二阀口22之间，第五阀口25的轴线位于第二阀口22和第三阀口23之间。首先，上述设置使得滑动阀芯40上只设置一个封堵结构即可达到上述封堵作用，具体地，当滑动阀芯40处于第一位置时，封堵结构能够对第五阀口25进行封堵，当滑动阀芯40处于第二位置时，封堵结构能够对第四阀口24进行封堵。其次，上述设置使得封堵结构的结构尺寸达到最小。但是，如果第四阀口24的轴线偏离了第一阀口21和第二阀口22之间，那么封堵结构就应当加大其结构尺寸，优选地，封堵结构可以为圆柱形、腰形或为分体结构。

如图2所示，在本实施例中，第一阀座31朝向第二阀座32的表面及第二阀座32朝向第一阀座31的表面均与阀体20的轴线平行设置；第一阀口21的轴线、第二阀口22的轴线、第三阀口23的轴线、第二阀口22的轴线、第四阀口24的轴线以及第五阀口25的轴线相互平行。上述结构使得换向阀的结构更加简单、规范，并且使得第一阀座31、第二阀座32与滑动阀芯40贴合密封的效果更好，从而使得换向阀的工作效果更佳。

如图2所示，在本实施例中，封堵结构为一个，设置在滑动阀芯40的中部。上述结构简单，且能使阀口与滑动阀芯40之间的密封效果达到最好。

如图2所示，在本实施例中，换向阀还包括：与第一阀口21连通的C端口61、与第二阀口22连通的S端口62、与第三阀口23连通的E端口63、与第四阀口24连通的D1端口64、与第五阀口25连通的D2端口65。上述各端口与其相应的阀口相配合，使得换向阀的密封性更好。

优选地，先将阀体20、第一阀座31、第二阀座32、C端口61、S端口62、E端口63、D1端口64、D2端口65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2、第二热交换器3、连通第一热交换器2与第二热交换器3的节流结构4以及上述换向阀，压缩机1的进口端与换向阀的第二阀口22连通，压缩机1的出口端与换向阀的第四阀口24和第五阀口25分别连通，第一热交换器2与换向阀的第一阀口21连通，第二热交换器3与换向阀的第三阀口23连通。

下面以第一热交换器2为室外热交换器，第二热交换器3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63与S端口62相通，D1端口64与C端口61相通，D2端口65被封堵结构遮挡进而关闭。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64进入阀腔，接着从与D1端口64连接的C端口61中输出，并依次经过第一热交换器2、节流结构4、第二热交换器3，从第二热交换器3中输出的制冷剂进入E端口63，接着从与E端口63连接的S端口62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24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64进入阀腔，接着从与D1端口64连接的C端口61中输出，并依次经过第一热交换器2、节流结构4、第二热交换器3，从第二热交换器3中输出的制冷剂进入E端口63，接着从与E端口63连接的S端口62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滑动阀芯40移动至第二位置，此时，C端口61、S端口62相通，D2端口65、E端口63相通，D1端口64被封堵部遮挡进而关闭，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65，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65进入阀腔的制冷剂从E端口63输出，并依次经过第二热交换器3、节流结构4、第一热交换器2，从第一热交换器2中输出的制冷剂进入C端口61，接着从与C端口61连接的S端口62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2为室内热交换器，第二热交换器3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25之间。工作原理与第一热交换器2为室外热交换器，第二热交换器3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2为室内热交换器，第二热交换器3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。

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 (10)

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第一阀座(31)和第二阀座(32)，所述第一阀座(31)位于所述阀腔的一侧，所述第二阀座(32)设置在所述阀腔的另一侧，所述第一阀座(31)上设置有沿轴向依次布置的第一阀口(21)、第二阀口(22)和第三阀口(23)，所述第二阀座(32)上设置有第四阀口(24)和第五阀口(25)；

滑动阀芯(40)，设置在阀腔内并与所述第一阀座(31)配合，所述滑动阀芯(40)具有第一位置和第二位置；

封堵结构，设置在所述滑动阀芯(40)上并与所述第二阀座(32)配合；

其中，当所述滑动阀芯(40)位于所述第一位置时，所述第二阀口(22)和第三阀口(23)通过所述滑动阀芯(40)的内部通道连通，所述第一阀口(21)与所述第四阀口(24)通过所述阀腔连通，所述封堵结构封堵所述第五阀口(25)；当所述滑动阀芯(40)位于所述第二位置时，所述第一阀口(21)和第二阀口(22)通过所述滑动阀芯(40)的内部通道连通，所述第三阀口(23)与所述第五阀口(25)通过所述阀腔连通，所述封堵结构封堵所述第四阀口(24)。

2.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，所述封堵结构包括封堵部(51)以及顶紧部(52)，所述顶紧部(52)设置在所述封堵部(51)和所述滑动阀芯(40)之间，所述封堵部(51)在所述顶紧部(52)的作用下与所述第二阀座(32)相抵接。

3.根据权利要求2所述的换向阀，其特征在于，所述滑动阀芯(40)上设置有用于安装所述封堵部(51)及所述顶紧部(52)的第一凹部。

4.根据权利要求3所述的换向阀，其特征在于，所述顶紧部(52)为压紧弹簧。

5.根据权利要求2所述的换向阀，其特征在于，所述封堵部(51)朝向所述顶紧部(52)的表面上设置有容纳所述顶紧部(52)的第二凹部。

6.根据权利要求2所述的换向阀，其特征在于，所述封堵部(51)朝向所述第二阀座(32)的表面具有第三凹部。

7.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，所述第四阀口(24)的轴线位于所述第一阀口(21)和所述第二阀口(22)之间，所述第五阀口(25)的轴线位于所述第二阀口(22)和所述第三阀口(23)之间。

8.根据权利要求7所述的换向阀，其特征在于，所述第一阀座(31)朝向所述第二阀座(32)的表面及所述第二阀座(32)朝向所述第一阀座(31)的表面均与所述阀体(20)的轴线平行设置；所述第一阀口(21)的轴线、所述第二阀口(22)的轴线、所述第三阀口(23)的轴线、所述第二阀口(22)的轴线、所述第四阀口(24)的轴线以及所述第五阀口(25)的轴线相互平行。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的换向阀，其特征在于，所述换向阀还包括：与所述第一阀口(21)连通的C端口(61)、与所述第二阀口(22)连通的S端口(62)、与所述第三阀口(23)连通的E端口(63)、与所述第四阀口(24)连通的D1端口(64)、与所述第五阀口(25)连通的D2端口(65)。

10.一种制冷系统，包括压缩机(1)、第一热交换器(2)、第二热交换器(3)、连通所述第一热交换器(2)与第二热交换器(3)的节流结构(4)，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9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(22)连通，所述压缩机(1)的出口端与所述换向阀的第四阀口(24)和第五阀口(25)分别连通，所述第一热交换器(2)与所述换向阀的第一阀口(21)连通，所述第二热交换器(3)与所述换向阀的第三阀口(23)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(24)之间或者设置在所述压缩机(1)的出口端与所述第五阀口(25)之间。