CN108087605A - 一种电磁阀 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus

Abstract

本发明公开了一种电磁阀，包括阀体(1)和阀座(2)，所述阀体(1)设有第一密封面，所述阀座(2)设有第二密封面，所述第一密封面和/或第二密封面上设有至少一道凸出于所述第一密封面和/或第二密封面的环形凸起(5)；通过所述压紧部件，所述阀座与阀体相互压紧抵接，所述环形凸起(5)在压紧力的作用下嵌入与之相抵接的所述第二密封面和/或第一密封面，在所述第一密封面与第二密封面之间形成硬密封。该电磁阀在需要密封的两个零部件之间通过外力使其相互之间发生弹塑性变形从而达到密封的目的，其密封结构可承受较高的工作温度和较高的工作压力，从而能够在二氧化碳汽车空调系统中稳定、可靠地工作。

Description

一种电磁阀
技术领域
本发明涉及冷媒控制阀技术领域，特别是用于二氧化碳汽车空调系统的电磁阀。
背景技术
大气臭氧层被破坏和全球变暖等问题越来越引起人们的重视，为了解决这一问题，汽车业成功地在汽车空调系统中用R134a制冷剂取代了对环境污染严重的氟里昂制冷剂，但是R134a制冷剂抵御环境污染的能力依然有限，同样成为被限制使用的对象。
依照来源的不同，制冷剂可分为天然制冷剂和人工合成制冷剂两大类，天然制冷剂是指在大自然中天然存在的可用于制冷工程工作介质的物质，具有无污染、价格低等优点，CO2便是一种天然制冷剂。
CO2制冷剂主要是由于其在高温环境运转时的容积效率损失大、系统效率低、操作压力高等技术原因在使用上受到限制，但随着现代材料和制造技术的发展，上述问题都在一定程度上得到了解决，因此CO2汽车空调系统得以进一步推广使用。
CO2汽车空调系统具有较大的工作压力范围(0～170bar)和工作温度范围(-40℃～165℃)，较大的工作压力和工作温度范围给压缩机管路的设计与密封带来一系列的问题，特别是对系统中的电磁阀提出了非常高的要求，与传统制冷剂相比，需要进行较大的改进。
具体来讲，用于R134a等冷媒的电磁阀一般用橡胶O型圈来密封，在较低温度较低压力的工况下这种密封方式具有结构简单工作可靠的优点。
但是，在CO2汽车空调系统中，过高的温度会使密封件膨胀及应力松弛，过高的压力会破坏密封件的机械结构。
因此，如何提高电磁阀的密封性能，使其能够适用于二氧化碳汽车空调系统，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电磁阀。该电磁阀在需要密封的两个零部件之间通过外力使其相互之间发生弹塑性变形从而达到密封的目的，其密封结构可承受较高的工作温度和较高的工作压力，从而能够在二氧化碳汽车空调系统中稳定、可靠地工作。
为实现上述目的，本发明提供一种电磁阀，包括阀体以及设于所述阀体内部的阀座，所述阀体设有与所述阀座相对的第一密封面，所述阀座设有与所述第一密封面相对的第二密封面，所述第一密封面和/或第二密封面上沿周向设有至少一道凸出于所述第一密封面和/或第二密封面的环形凸起；所述阀体内设有压紧部件，通过所述压紧部件，所述阀座与阀体相互压紧抵接，所述第一密封面上的环形凸起和/或所述第二密封面上的环形凸起在压紧力的作用下嵌入与之相抵接的所述第二密封面和/或第一密封面，在所述第一密封面与第二密封面之间形成硬密封。
优选地，所述阀体的材料和所述阀座的材料具有不同的硬度，设有所述环形凸起的所述阀体或阀座的材料硬度大于未设有所述环形凸起的所述阀座或阀体的材料硬度。
优选地，所述第一密封面或第二密封面上设有所述环形凸起，所述环形凸起的数量大于等于两道；
或者，所述第一密封面和第二密封面上同时设有所述环形凸起，所述第一密封面和第二密封面上的所述环形凸起的数量分别大于等于一道。
优选地，所述环形凸起在截面上的形状呈三角形或者类三角形。
优选地，所述三角形或者类三角形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间，顶角α的取值范围在60°～120°之间。
优选地，所述三角形或者类三角形的顶角呈圆弧状，所述顶角的圆角半径r的取值范围在0.05mm～0.15mm之间。
优选地，所述环形凸起在截面上的形状呈位于所述第一密封面或者第二密封面的底部大于上部的梯形，所述梯形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间、顶角α的取值范围在60°～120°之间、上部的宽度L的取值范围在0.05mm～0.15mm之间。
优选地，所述环形凸起在截面上的形状呈圆弧形，所述圆弧形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间、半径R的取值范围在0.15mm～0.3mm之间。
优选地，所述阀座的外圆周面开设有一道或若干道密封槽，所述密封槽内设有与所述阀体的内壁相密封的密封圈。
优选地，所述阀体与阀座之间还设置有防止所述阀体与阀座发生相对旋转的止动部件。
优选地，所述第二密封面设置有环形凸起，所述第一密封面没有设置环形凸起，所述止动部件为止旋销；所述止旋销的轴线与所述阀体的轴线相平行，其上端伸入所述阀座底部的第一止转孔，其下端伸入所述阀体台阶部位顶部的第二止转孔。
优选地，所述压紧部件为位于所述阀座上方的锁紧螺母；所述锁紧螺母的中部设有通孔、外表面设有与所述阀体内壁上的内螺纹相连接的外螺纹；所述锁紧螺母通过与所述阀体的螺纹配合将所述阀座向下压紧在所述阀体的第一密封面上。
优选地，所述锁紧螺母的外端面设置有两个或两个以上用于传递拧紧扭矩的孔位，所述孔位在所述锁紧螺母上沿圆周方向均匀分布；
或者，所述锁紧螺母的内壁上设置有两个或两个以上用于传递拧紧扭矩的缺口，所述缺口在所述锁紧螺母上沿圆周方向均匀分布。
本发明所提供的电磁阀在阀体与阀座相对的第一密封面和/或第二密封面上设有呈尖齿状的环形凸起，并设有可将阀体的第一密封面与阀座的第二密封面相互压紧的压紧部件，通过压紧部件施加的外力作用，可使环形凸起可发生弹塑性变形，嵌入与之相抵接的密封面，从而形成硬密封，达到在第一密封面与第二密封面之间对阀座和阀体的连接进行密封的效果。由于硬密封使电磁阀可用于低温、高温、低压、高压等各种不同的工况，不用考虑介质(冷媒，润滑油)对密封材料的影响，因此具有更好的适用性，可以用于各种不同冷媒不同工况下的汽车空调系统中，特别是二氧化碳汽车空调系统。
在一种优选方案中，所述环形凸起的截面形状可以是三角形，也可以是底部大上部小的梯形，也可以是凸起的圆弧或者其他类似的形状。此类形状的根部宽度均大于顶部宽度，而且从顶部至根部其宽度逐渐变大，宽度较小的顶部可减小接触面积增大接触应力，从而提高硬密封的可靠性。
在另一种优选方案中，所述阀体与阀座之间还设置有防止所述阀体与阀座发生相对旋转的止动部件。这样，可以避免阀体与阀座之间发生相对旋转而破坏环形凸起与密封面相接触面的光洁度(拉毛或起皱)，保证硬密封的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种电磁阀的结构示意图；
图2为图1中I部位的局部放大图；
图3为图1中所示阀座的结构示意图；
图4为环形凸起的截面呈三角形的结构示意图；
图5为环形凸起的截面呈梯形的结构示意图；
图6为环形凸起的截面呈圆弧形的结构示意图；
图7为第一种锁紧螺母的结构示意图；
图8为第二种锁紧螺母的结构示意图；
图9为本发明实施例公开的另一种电磁阀的结构示意图；
图10为图9中II部位的局部放大图。
图中：
1.阀体 2.阀座 3.驱动部分 4.锁紧螺母 5.环形凸起 6.O形密封圈 7.小孔 8.缺口 9.止旋销
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参考图1、图2，图1为本发明实施例公开的一种电磁阀的结构示意图；图2为图1中I部位的局部放大图。
如图所示，本实施例提供的电磁阀主要由阀体1、位于阀体内部的阀座2以及驱动部分3等组成，阀体1内部用于放入阀座2的一端呈内径逐级缩小的阶梯形内腔，在图中一共可见三级台阶，分别为第一级台阶、第二级台阶和第三级台阶，其中第二级台阶的顶面形成阀体1与阀座2相对的第一密封面a，阀座2凸缘的下表面形成与第一密封面a相对的第二密封面b。
阀体1开口端的内壁上设有内螺纹，作为压紧部件的锁紧螺母4位于阀座2上方，其外表面设有外螺纹，并通过外螺纹与阀体1内壁上的内螺纹相连接，通过向内旋紧锁紧螺母4可将阀座2的第二密封面b向下压紧在阀体1的第一密封面a上。
阀座2的第二密封面b上沿周向设有在截面上呈尖齿状的环形凸起5，此环形凸起5凸出于第二密封面b，在锁紧螺母4的压紧力作用下，环形凸起5产生弹塑性变形，嵌入阀体1与之相抵接的第一密封面a，在第一密封面a与第二密封面b之间形成硬密封。
这里，阀体1的材料和阀座2的材料具有不同的硬度，阀体1的材料为较软的铝合金材料，阀座2材料为较硬的不锈钢材料，以便于环形凸起5更好的产生弹塑性变形，容易嵌入阀体1。
环形凸起5的数量可以是一道或者若干道，推荐的环形凸起5的数量为两道或者三道。虽然从理论上来讲，环形凸起5的数量越多，密封可靠性越高，但考虑到环形凸起5的数量越多，其高出第二密封面b的高度的加工误差累积也越大，这会使得每道环形凸起5的密封效果不尽相同，同时环形凸起5的数量越多，其所占用的空间也越大，其所需要的用于保证弹塑性变形量的螺纹预紧力也越大，这会使得整体结构变得臃肿。综合考虑上述因素，推荐环形凸起5的数量为两道或者三道，可兼顾密封效果、结构大小和加工精度等多重因素。
为进一步提高密封性能，阀座2的外圆周面上开设有一道密封槽，其内安装一O形密封圈6与阀体1第一级台阶的侧面相密封，以起到备用、防护密封作用，在环形凸起5所形成的硬密封失效的情况下，能够使阀座2与阀体1之间依然具有一定的密封性能。
请参考图3、图4、图5、图6，图3为图1中所示阀座的结构示意图；图4为环形凸起的截面呈三角形的结构示意图；图5为环形凸起的截面呈梯形的结构示意图；图6为环形凸起的截面呈圆弧形的结构示意图。
如图所示，环形凸起5的截面形状可以是三角形(或者类三角形)，也可以是底部大上部小的梯形，也可以是凸起的圆弧或者其他类似的形状。
具体地，若环形凸起5在截面上的形状呈三角形(或者类三角形)，则三角形(或者类三角形)的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间、顶角α的取值范围在60°～120°之间，且顶角呈圆弧状，顶角的圆角半径r的取值范围在0.05mm～0.15mm之间。
若环形凸起5在截面上的形状呈位于第二密封面b的底部大于上部的梯形，则梯形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间、顶角α的取值范围在60°～120°之间、上部的宽度L的取值范围在0.05mm～0.15mm之间。
若环形凸起5在截面上的形状呈圆弧形，则圆弧形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间、半径R的取值范围在0.15mm～0.3mm之间。
此类形状的根部宽度均大于顶部宽度，而且从顶部至根部其宽度逐渐变大，宽度较小的顶部可减小接触面积增大接触应力，从而提高硬密封的可靠性。
请参考图7、图8，图7为第一种锁紧螺母的结构示意图；图8为第二种锁紧螺母的结构示意图。
如图所示，锁紧螺母4大体呈圆环形，其中部设有通孔，以提供让位空间，避免与阀座2相干涉而影响阀座2的安装，锁紧螺母4外端面设置有两个或两个以上小孔7(图中为四个小孔)，排布方式为圆周方向均匀分布，其作用是与套筒上的圆柱形凸起相配合以传递拧紧扭矩。同样的，上述小孔7也可以用设置在锁紧螺母内壁处的两个或两个以上缺口8(图中为两个缺口)来代替，其排布方式也是圆周方向均匀分布。
请参考图9、图10，图9为本发明实施例公开的另一种电磁阀的结构示意图；图10为图9中II部位的局部放大图。
如图所示，在第二实施例中，环形凸起5被设置在阀体1的第一密封面a上，与之相对应的阀座2的第二密封面b则是光滑平整的表面，在锁紧螺母4的预紧力作用下，阀座2的第二密封面b下压使环形凸起5发生弹塑性变形，从而达到硬密封的效果。
另外，阀座2的外圆周面上开设有两道密封槽，其内各安装一O形密封圈6与阀体1第一级台阶的侧面相密封，以起到备用、防护密封作用，在环形凸起5所形成的硬密封失效的情况下，能够使阀座2与阀体1之间依然保持密封。
在本实施例中，如果阀体1的材料为较软的铝合金材料，阀座2的材料为较硬的不锈钢材料，则环形凸起5虽然会发生弹塑性变形，但嵌入阀座2第二密封面b的难度加大或嵌入的深度较浅，存在因相对位移而失效的风险，因此需要加装一个或者若干个止旋销9。
具体地，止旋销9的轴线与阀体1的轴线相平行，其上端伸入阀座2底部的第一止转孔，其下端伸入阀体1第三级台阶顶部的第二止转孔，其排布方式为圆周方向均匀分布。
当然，如果将阀体1与阀座2的材料互换，即阀体1的材料为较硬的不锈钢材料，阀座2的材料为较软的铝合金材料，则也可以不加装止旋销9，为保证密封效果，上述第一实施例也可以加装止旋销9。
这里需要说明的是，环形凸起5既可以单独设置在第一密封面a上或第二密封面b上，也可以同时设置在第一密封面a上或第二密封面b上，如果第一密封面a和第二密封面b上同时设有环形凸起5，则各密封面上的环形凸起5的推荐数量为一道或者两道。此种情况下，由于阀体1和阀座2上都设有环形凸起5，因此两者可采用相同的材料。
此外，第一密封面a上和第二密封面b上的环形凸起5，可以分内外在径向上相互错位，也可以交替错位，以避免环形凸起5上下直接抵接无法进行密封，如果是交替错位，则环形凸起5在形成硬密封的基础上，还可以形成迷宫结构进行密封。
上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，采用其他止动部件来防止阀体1与阀座2发生相对旋转，或者，采用其他压紧部件来压紧阀座2，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
第一、第二实施例的电磁阀通过锁紧螺母4施加的外力作用，可使环形凸起5可发生弹塑性变形，嵌入与之相抵接的密封面，从而形成硬密封，达到在第一密封面a与第二密封面b之间对阀座2和阀体1的连接进行密封的效果。由于硬密封使电磁阀可用于低温、高温、低压、高压等各种不同的工况，不用考虑介质(冷媒，润滑油)对密封材料的影响，因此具有更好的适用性，可以用于各种不同冷媒不同工况下的汽车空调系统中，特别是二氧化碳汽车空调系统。
以上对本发明所提供的电磁阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种电磁阀，包括阀体(1)以及设于所述阀体(1)内部的阀座(2)，其特征在于，所述阀体(1)设有与所述阀座(2)相对的第一密封面，所述阀座(2)设有与所述第一密封面相对的第二密封面，所述第一密封面和/或第二密封面上沿周向设有至少一道凸出于所述第一密封面和/或第二密封面的环形凸起(5)；所述阀体(1)内设有压紧部件，通过所述压紧部件，所述阀座(2)与阀体(1)相互压紧抵接，所述第一密封面上的环形凸起(5)和/或所述第二密封面上的环形凸起(5)在压紧力的作用下嵌入与之相抵接的所述第二密封面和/或第一密封面，在所述第一密封面与第二密封面之间形成硬密封。
2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述阀体(1)的材料和所述阀座(2)的材料具有不同的硬度，设有所述环形凸起(5)的所述阀体(1)或阀座(2)的材料硬度大于未设有所述环形凸起(5)的所述阀座(2)或阀体(1)的材料硬度。
3.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述第一密封面或第二密封面上设有所述环形凸起(5)，所述环形凸起(5)的数量大于等于两道；
或者，所述第一密封面和第二密封面上同时设有所述环形凸起(5)，所述第一密封面和第二密封面上的所述环形凸起(5)的数量分别大于等于一道。
4.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述环形凸起(5)在截面上的形状呈三角形或者类三角形。
5.根据权利要求4所述的电磁阀，其特征在于，所述三角形或者类三角形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间，顶角α的取值范围在60°～120°之间。
6.根据权利要求5所述的电磁阀，其特征在于，所述三角形或者类三角形的顶角呈圆弧状，所述顶角的圆角半径r的取值范围在0.05mm～0.15mm之间。
7.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述环形凸起(5)在截面上的形状呈位于所述第一密封面或者第二密封面的底部大于上部的梯形，所述梯形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间、顶角α的取值范围在60°～120°之间、上部的宽度L的取值范围在0.05mm～0.15mm之间。
8.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，所述环形凸起(5)在截面上的形状呈圆弧形，所述圆弧形的高度h的取值范围在0.15mm～0.3mm之间、半径R的取值范围在0.15mm～0.3mm之间。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述阀座(2)的外圆周面开设有一道或若干道密封槽，所述密封槽内设有与所述阀体(1)的内壁相密封的密封圈。
10.根据权利要求1至8任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述阀体(1)与阀座(2)之间还设置有防止所述阀体(1)与阀座(2)发生相对旋转的止动部件。
11.根据权利要求10所述的电磁阀，其特征在于，所述第二密封面设置有环形凸起，所述第一密封面没有设置环形凸起，所述止动部件为止旋销(9)；所述止旋销(9)的轴线与所述阀体(1)的轴线相平行，其上端伸入所述阀座(2)底部的第一止转孔，其下端伸入所述阀体(1)台阶部位顶部的第二止转孔。
12.根据权利要求1至8任一项所述的电磁阀，其特征在于，所述压紧部件为位于所述阀座(2)上方的锁紧螺母(4)；所述锁紧螺母(4)的中部设有通孔、外表面设有与所述阀体(1)内壁上的内螺纹相连接的外螺纹；所述锁紧螺母(4)通过与所述阀体(1)的螺纹配合将所述阀座(2)向下压紧在所述阀体(1)的第一密封面上。
13.根据权利要求12所述的电磁阀，其特征在于，所述锁紧螺母(4)的外端面设置有两个或两个以上用于传递拧紧扭矩的孔位，所述孔位在所述锁紧螺母(4)上沿圆周方向均匀分布；
或者，所述锁紧螺母(4)的内壁上设置有两个或两个以上用于传递拧紧扭矩的缺口(8)，所述缺口(8)在所述锁紧螺母(4)上沿圆周方向均匀分布。
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