CN108953653B - 一种电动阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动阀，包括阀体、阀芯球、阀杆、以及螺塞，阀体设置有第一接口和第二接口，在阀体中还设置有第一阀座和第二阀座，第一阀座设置有第一通道，第二阀座设置有第二通道；阀芯球设置有卡槽、中心孔、第一节流通道和第二节流通道，第一节流通道和第二节流通道分别与中心孔相连通，并且第一节流通道和第二节流通道分别位于中心孔的相对两侧，第一节流通道的通流面积和第二节流通道的通流面积均远小于中心孔的通流面积。本发明的电动阀通过控制阀芯球的转动，从而实现双向节流、大流量全通、以及全关的流体流动控制。

Description

一种电动阀

技术领域

本发明涉及流体控制领域，具体涉及一种双向节流-全开电动阀。

背景技术

随着人们对节能减排的要求越来越高，对空调系统的性能要求也越来越高，热泵型空调系统也成为了当今热门应用。当传统的膨胀阀，不管是电子膨胀阀，还是热力膨胀阀，只能够起到节流的作用，没有全开的功能。为了实现双向节流和全开全关的功能，在空调系统中往往需要多个膨胀阀和多个电磁阀相结合才能实现双向节流和全开全关的功能。

随着对空调系统性能要求的增加，对空调系统紧凑型要求的增加，也基于成本的考虑，如果提供一种具有双向节流和全开全关功能的电动阀是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种电动阀，采用球形阀芯并在阀芯球上开槽和设置通孔，通过控制阀芯球的转动来控制流量大小。

本发明提供一种电动阀，包括阀体、容置于所述阀体内的阀芯球、与所述阀芯球传动配合的阀杆、以及螺塞，所述阀体设置有第一接口和第二接口，在所述阀体中还设置有第一阀座和第二阀座，所述第一阀座设置有第一通道，所述第二阀座设置有第二通道，其中所述第一阀座相对靠近所述第一接口且所述第一通道与所述第一接口相连通，所述第二通道相对靠近所述第二接口且与所述第二接口相连通；

所述阀芯球设置有与所述阀杆相配合的卡槽、以及贯穿所述阀芯球的中心孔，在所述阀芯球中还设置有至少两条节流通道：第一节流通道和第二节流通道，所述第一节流通道和第二节流通道分别与所述中心孔相连通，并且所述第一节流通道和第二节流通道分别位于所述中心孔的相对两侧，所述第一节流通道的通流面积S1和所述中心孔的通流面积S3之间满足：0.81％S3≤S1≤13％S3，所述第二节流通道的通流面积S2和所述中心孔的通流面积S3之间满足：0.81％S3≤S2≤13％S3，所述中心孔的通流面积S3满足：20mm≤S3≤79mm。

所述第一节流通道的中心面、所述第二节流通道的中心面、所述中心孔的中心线和所述阀芯球的球心位于同一平面。

所述第一节流通道位于所述阀芯球外表面侧的弦长小于等于所述第一节流通道与所述中心孔相接部位的长度。

所述第二节流通道位于所述阀芯球外表面侧的弦长小于等于所述第二节流通道与所述中心孔相接部位的长度。

所述第一节流通道的结构与所述第二节流通道的结构相同，所述中心孔的一端与所述第一节流通道位于所述阀芯球外表面侧的一端相连接，所述中心孔的另一端与所述地热节流通道位于所述阀芯球外表面侧的一端相连接。

所述阀芯球的与所述第一节流通道相邻的实体部分的外表面长度大于等于所述第一通道的内径，所述阀芯球的与所述第二节流通道相邻的实体部分的外表面长度大于等于所述第二通道的内径，当所述阀芯球的与所述第一节流通道相邻的实体部分的外表面和所述阀芯球的与所述第二节流通道相邻的实体部分的外表面分别封住所述第一通道和第二通道时，所述电动阀处于全关状态，此时所述第一接口和第二接口之间的不连通。

当所述第一节流通道的至少一部分与所述第一通道相重叠、所述第二节流通道的至少一部分与第二通道相重叠、所述中心孔的至少一端不与所述第一通道或者第二通道相重叠时，所述电动阀处于节流状态，此时所述第一接口和第二接口之间通过所述第一节流通道与第一通道相重叠部分和所述第二节流通道与第二通道相重叠部分相连通，随着所述阀芯球的转动，通过所述电动阀的流量呈线性变化。

当所述第一节流通道的至少一部分和所述中心孔的至少一部分都与所述第一通道相重叠、所述第二节流通道的至少一部分和所述中心孔的至少一部分都与所述第二通道相重叠时，电动阀处于流量快速变化状态。

当所述中心孔的两端分别与所述第一通道和第二通道相重叠，或者所述第一通道和第二通道分别与所述中心孔的两端相重叠，此时所述电动阀处于全开状态。

从所述全关状态切换到所述节流状态过程中，在所述阀芯球的转动过程中，所述电动阀先在全关状态保持一定时间再进入节流状态；所述阀芯球在所述节流状态下的转动角度范围占所述阀芯球总转动角度范围的45％～55％。

上述电动阀可以实现第一接口通过节流通道和/或中心孔与第二接口连通，通过控制阀芯球的转动，达到双向节流、大流量全通、以及全关的流体流动控制。

附图说明

图1是本发明一实施例的电动阀的部分剖视示意图意图。

图2是图1所示电动阀的阀芯球立体结构示意图。

图3是图2所示阀芯球的剖视示意图。

图4是图1所示电动阀的在关阀状态下的剖视示意图。

图5是图1所示电动阀的在节流开度状态下的剖视示意图。

图6是图1所示电动阀的在流量快速变化状态下的剖视示意图。

图7是图1所示电动阀的在全开状态下的剖视示意图。

图8是图1所示电动阀的流量变化曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式具体说明本发明的技术方案，本说明书所述的顺时针等方位名词按照附图中方位关系或图中的相应方位关系来阐述的。

如图1所示，电动阀包括阀体1、容置于阀体1内的阀芯球2、与阀芯球2传动配合并驱动阀芯球2动作的阀杆4,、以及用于固定阀芯球2的螺塞3。

如图所示，阀体1设置有用于容置阀芯球2的阀芯腔22、以及可与阀芯腔22相连通的第一接口11。阀芯腔22的一端开口，螺塞3设置于阀芯腔22的开口端，螺塞3与阀芯腔22的开口端相对应的内壁螺纹固定连接。螺塞3设置有可与阀芯腔22相连通的第二接口31。

在阀体1中还设置有第一阀座51和第二阀座52，第一阀座51设置有贯穿第一阀座51的第一通道53，第二阀座52设置有贯穿第二阀座52的第二通道54。其中第一阀座51相对靠近第一接口11且第一通道53与第一接口11相连通，第二通道54相对靠近第二接口31且与第二接口31相连通。

第一阀座51和第二阀座52与阀芯球2滑动配合，第一阀座51和第二阀座52与阀芯球2相配合部分设置有弧状的配合面。

为了提高密封性，可以在第一阀座51与阀体1之间设置密封圈6，还可以在第二阀座52与阀体1之间设置密封圈6，减小内漏，从而提高控制精度。这里应当指出，阀座与密封圈也可以做成一体结构，与阀体相接触部分由密封材料制成，与阀芯球相接触部分则由阀座材料制成。

如图2所示，阀芯球2为一球状结构，阀芯球2设置有与阀杆4相配合的卡槽24，阀芯球2还设置有贯穿阀芯球2的中心孔21，其中中心孔21与卡槽24的延伸面相垂直。在阀芯球2中还设置有至少两条节流通道：第一节流通道22和第二节流通道23，第一节流通道可以有多条节流通道组成，第二节流通道也可以有多条节流通道组成。第一节流通道22和第二节流通道23分别与中心孔21相连通，并且第一节流通道22和第二节流通道23分别位于中心孔21的相对两侧，第一节流通道22的通流面积和第二节流通道23的通流面积均远远小于中心孔21的通流面积，例如：所述第一节流通道的通流面积S1和所述中心孔的通流面积S3之间满足：0.81％S3≤S1≤13％S3，所述第二节流通道的通流面积S2和所述中心孔的通流面积S3之间满足：0.81％S3≤S2≤13％S3，所述中心孔的通流面积S3满足：20mm≤S3≤79mm。第一节流通道22的通流面积和第二节流通道23的通流面积具体尺寸则由系统决定，这里不做具体限定。

为了能够精确的控制流体流量，第一节流通道22的中心面、第二节流通道23的中心面、中心孔21的中心线和阀芯球2的球心可以位于同一平面，所述中心孔的一端与所述第一节流通道位于所述阀芯球外表面侧的一端相连接，所述中心孔的另一端与所述地热节流通道位于所述阀芯球外表面侧的一端相连接。这一结构可以是阀芯球与阀座之间的配合简单、内漏小，而且对于流体流量的控制简单且控制精度高。

如图3所示，第一节流通道22位于阀芯球2外表面侧的长度为L2，第一节流通道22与中心孔21相接部位的长度L3，其中L3≥L2，这种设置方式能够实现通过控制第一节流通道22位于阀芯球2外表面侧与第一接口11相连通部分的面积来控制第一节流通道22与中心孔21之间的流量，并且流量控制精度相对较高。第二节流通道23设置也同理，这里不再一一赘述。在本实施例中，第一节流通道22的结构与第二节流通道23的结构相同，这种方式控制精度较高，控制也相对简单，加工也相对方便。当然，在其它实施例中也可以设置成第一节流通道22的结构和第二节流通道23的结构不同。

如图3所示，阀芯球2的与第一节流通道22相邻的实体部分25的外表面长度为L1，与第一节流通道22相邻的实体部分25的外表面长度L1大于第一通道53的内径，这样能够使得阀芯球2能够关闭第一通道53。同样，阀芯球2的与第二节流通道23相邻的实体部分的外表面长度大于第二通道54的内径。在本实施例中，在本实施例中，第一节流通道22的结构与第二节流通道23的结构相同，阀芯球2的与第一节流通道22相邻的实体部分25的外表面长度和阀芯球2的与第二节流通道23相邻的实体部分的外表面长度相同，这样，不管是第一接口11作为进口还是第二接口31作为进口，使得流体的流量变化曲线相同或者相近似，而且还能够使流体流通方向切换后阀芯球2的转动角度方向和范围相同，这样一来，电动阀的控制较为简单，流体的流量控制精度也较高。

图4至图7示出了本实施例电动阀的动作变化过程，图8示出了本实施例电动阀的流量变化曲线。如图8所示，本实施例的电动阀的流体流量控制包括四部分：全关、线性变化段(即节流段)、快速变化段和全开。

如图4所示，电动阀处于全关状态，阀芯球2的与第一节流通道22相邻的实体部分25的外表面和阀芯球2的与第二节流通道23相邻的实体部分的外表面分别封住第一通道53和第二通道54，此时第一接口11和第二接口31之间的连通通道被截断。

当电动阀从图4所示的全关状态顺时针转动一定角度至如图5所示的位置时，此时第一节流通道22的至少一部分与第一通道53相重叠，第二节流通道23的至少一部分与第二通道54相重叠，电动阀处于节流状态。由于第一节流通道22的宽度和第二节流通道23的宽度远小于中心孔21的内径，并且L2≤L3，这样第一节流通道22与第一通道53相重叠部分以及第二节流通道23与第二通道54相重叠部分能够起到节流的作用，第一接口11和第二接口31之间通过第一节流通道22与第一通道53相重叠部分和第二节流通道23与第二通道54相重叠部分相连通。随着阀芯球转动，第一节流通道22与第一通道53相重叠部分的面积和第二节流通道23与第二通道54相重叠部分的面积逐渐增加，当中心孔21不与第一通道53和第二通道54重叠时，流体的流量变化呈线性变化，这样有利于控制节流开度，提高电动阀的节流开度的精度。这里应当指出，在其它实施例中也可以使L2＞L3，在这种设置情况下，随着阀芯球的转动，当第一节流通道22与第一通道53相重叠部分处于L2超过L3部分时，此时的节流量最大且基本不变或者变化不大。

从图5中可以看出，不管是第一接口11作为进口还是第二接口31作为进口，阀芯球2的转动动作是一样的，并且都能够实现对流体节流控制。

当电动阀从图4所示的全关状态顺时针转动一定角度至如图6所示的位置时，此时第一节流通道22的至少一部分和中心孔21的至少一部分都与第一通道53相重叠，第二节流通道23的至少一部分和中心孔21的至少一部分都与第二通道54相重叠，此时电动阀处于流量快速变化状态。由于中心孔21的内径较大，在此区域范围内，流体流量从节流段的小流量变化开始流量变化快速变大。这里应当指出，此阶段的一部分也可以作为节流段，特别是大流量节流时。

当电动阀从图4所示的全关状态顺时针转动一定角度至如图7所示的位置时，此时中心孔21的两端分别与第一通道53和第二通道54相重叠，或者第一通道53和第二通道54分别与中心孔21的两端相重叠，此时通过的流体流量最大，电动阀处于全开状态。

当电动阀如图4至图7从全关至全开的动作变化过程中，通过电动阀的流体流量变化曲线如图8所示。如图8所示，从全关状态到节流状态过程中，阀芯球需要转动一定的角度，这样有利于状态之间的切换，也有利于减小内漏风险。

同时，在节流状态下阀芯球的转动角度范围占阀芯球总转动角度范围的45％～55％，例如，在本实施例中阀芯球的总转动角度为0～120°，节流状态下阀芯球的转动角度为5°～65°。这种设置方式能够使流体的流量变化幅度较小(即图8中线性变化段的斜率相对较小)，流体流量控制也较为精确。

这里应当指出，节流段的转动角度可以通过控制节流通道的宽度大小来设置，当宽度相对较小时，节流段的转动角度较大，当宽度相对较大时，节流段的转动角度较小。

以上所述，仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种电动阀，包括阀体、容置于所述阀体内的阀芯球、与所述阀芯球传动配合的阀杆、以及螺塞，所述阀体设置有第一接口和第二接口，在所述阀体中还设置有第一阀座和第二阀座，所述第一阀座设置有第一通道，所述第二阀座设置有第二通道，其中所述第一阀座相对靠近所述第一接口且所述第一通道与所述第一接口相连通，所述第二通道相对靠近所述第二接口且与所述第二接口相连通；

其特征在于，所述阀芯球设置有与所述阀杆相配合的卡槽、以及贯穿所述阀芯球的中心孔，在所述阀芯球中还设置有至少两条节流通道：第一节流通道和第二节流通道，所述第一节流通道和第二节流通道分别与所述中心孔相连通，并且所述第一节流通道和第二节流通道分别位于所述中心孔的相对两侧；

所述第一节流通道的通流面积S1和所述中心孔的通流面积S3之间满足：0.81％S3≤S1≤13％S3，所述第二节流通道的通流面积S2和所述中心孔的通流面积S3之间满足：0.81％S3≤S2≤13％S3，所述中心孔的通流面积S3满足：20mm≤S3≤79mm，

所述第一节流通道的中心面、所述第二节流通道的中心面、所述中心孔的中心线和所述阀芯球的球心位于同一平面，所述第一节流通道的结构与所述第二节流通道的结构相同，所述中心孔的一端与所述第一节流通道位于所述阀芯球外表面侧的一端相连接，所述中心孔的另一端与所述第二节流通道位于所述阀芯球外表面侧的一端相连接，所述第一节流通道位于所述阀芯球外表面侧的长度为L2，所述第一节流通道与所述中心孔相接部位的长度为L3，其中L3≥L2，所述第二节流通道位于所述阀芯球外表面侧的弦长小于等于所述第二节流通道与所述中心孔相接部位的长度，且所述第一节流通道与所述中心孔相接部位的长度大于所述中心孔长度的0.5倍，所述第二节流通道与所述中心孔相接部位的长度大于所述中心孔长度的0.5倍。

2.根据权利要求1所述的电动阀，其特征在于，所述阀芯球的与所述第一节流通道相邻的实体部分的外表面长度大于等于所述第一通道的内径，所述阀芯球的与所述第二节流通道相邻的实体部分的外表面长度大于等于所述第二通道的内径，当所述阀芯球的与所述第一节流通道相邻的实体部分的外表面和所述阀芯球的与所述第二节流通道相邻的实体部分的外表面分别封住所述第一通道和第二通道时，所述电动阀处于全关状态，此时所述第一接口和第二接口之间的不连通。

3.根据权利要求2所述的电动阀，其特征在于，当所述第一节流通道的至少一部分与所述第一通道相重叠、所述第二节流通道的至少一部分与第二通道相重叠、所述中心孔的至少一端不与所述第一通道或者第二通道相重叠时，所述电动阀处于节流状态，此时所述第一接口和第二接口之间通过所述第一节流通道与第一通道相重叠部分和所述第二节流通道与第二通道相重叠部分相连通，随着所述阀芯球的转动，通过所述电动阀的流量呈线性变化。

4.根据权利要求3所述的电动阀，其特征在于，当所述第一节流通道的至少一部分和所述中心孔的至少一部分都与所述第一通道相重叠、所述第二节流通道的至少一部分和所述中心孔的至少一部分都与所述第二通道相重叠时，电动阀处于流量快速变化状态。

5.根据权利要求4所述的电动阀，其特征在于，当所述中心孔的两端分别与所述第一通道和第二通道相重叠，或者所述第一通道和第二通道分别与所述中心孔的两端相重叠，此时所述电动阀处于全开状态。

6.根据权利要求5所述的电动阀，其特征在于，从所述全关状态切换到所述节流状态过程中，在所述阀芯球的转动过程中，所述电动阀先在全关状态保持一定时间再进入节流状态；所述阀芯球在所述节流状态下的转动角度范围占所述阀芯球总转动角度范围的45％～55％。

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