CN109469768A - 制冷系统及其电子膨胀阀 - Google Patents

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Abstract

一种电子膨胀阀，其特征在于，包括：阀座部，所述阀座部开设有第一阀口(110a)；阀针(107)，所述阀针(107)可逐渐接触或逐渐远离所述第一阀口(110a)，使所述第一阀口(110a)处于逐渐关闭或逐渐打开状态；所述阀针(107)的内部固定连接有阀座芯(117)，所述阀座芯(117)开设有第二阀口(117a)；与所述阀针(107)浮动连接的阀杆(106)，所述阀杆(106)可逐渐接触或逐渐远离所述第二阀口(117a)，使所述第二阀口(117a)处于逐渐关闭或逐渐打开状态；所述第一阀口(110a)与所述第二阀口(117a)之间固定设置有第一消音部件(118)。本申请提供的电子膨胀阀，阀杆与驱动部分为半脱离式，阀针主要借助上下两侧的压差力来形成开启动作，这样，就降低了向上的弹簧力的要求，从而可以减小线圈所需的向下克服弹簧力的输出力，可以实现线圈的小型化。同时，线圈输出力的减小，降低了阀体内各运动件在使用过程中所受的力，减小了产品的运动磨损，提高了产品使用寿命。

Description

制冷系统及其电子膨胀阀
技术领域
本发明涉及制冷领域，具体涉及一种调节冷媒流量的电子膨胀阀。
背景技术
在制冷制热技术领域，电子膨胀阀是制冷制热设备的冷媒流量控制部件，主要由两部分 组成，一部分为阀体部分用于流量调节，另一部分为用于驱动的线圈部分。其工作过程一般 为：随着作为定子的线圈装置的通电或断电，带动作为转子的磁转子部件旋转，与磁转子固 定连接并跟随磁转子旋转的丝杆带动阀针运动，电子膨胀阀中设置有螺母部件，螺母部件设 置有内螺纹结构，与之相应地，丝杆上设置有外螺纹结构，通过螺纹副的配合，使丝杆在作 旋转运动的同时还带动阀针作升降运动，以调节阀针与阀口之间的开度的方式来调节流过阀 口的冷媒的流量，从而实现系统功能并达到精确控制的目的。
图1为背景技术中一种带有小流量调节功能的电子膨胀阀。其中线圈部分包括：永磁式 步进电机、具有三级减速的齿轮减速器、具有将电机旋转运动转化成丝杆垂直运动的螺纹副 结构。阀体部分包括阀座1、阀杆8、阀针2、设置在阀杆8和阀针2之间的止挡部件3以及 控制阀针2升降的波纹管7等核心部件构成。阀座1上设置有第一阀口4，阀针2具有抵接在 第一阀口4上的关闭位置以及打开第一阀口4的打开位置。阀针2与阀杆8通过止挡部件3接触时两者同步运动，当阀针2位于关闭位置时，阀杆8能够相对于阀针2上下运动。阀针2上设置有与第一阀口4连通的第二阀口5以及过流通道9。下面介绍一下电子膨胀阀的几种工 作状态：当阀针2位于打开位置时，电子膨胀阀处于全开的状态。当阀针2位于关闭位置，且阀杆8抵接在第二阀口5上时，流体只能通过流通道9进入阀针2或流出阀针2，因此电子膨胀阀处于固定小流量的状态(流量有过流通道的尺寸决定)。当需要进行小流量调节时，阀 杆8在波纹管的7的作用下向上移动，通过调节阀杆8移动的形成来改变流量大小，从而实 现小流量的调节。当阀杆8移动至预定位置时，设置在阀杆8上的止挡部件3与阀针2接触， 带动阀针2向远离第一阀口4的方向移动，实现大流量调节。
上述电子膨胀阀结构，虽然已具有较好的小流量调节功能和减噪效果，然而还可以进一 步进行结构设计，在提升其降噪性能的同时，还能进一步减小线圈所需的输出力，降低制造 成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电子膨胀阀及具有其的制冷系统，以进一步提高降噪性 能，并降低制造成本。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电子膨胀阀，包括：
阀座部，所述阀座部开设有第一阀口；
阀针，所述阀针可逐渐接触或逐渐远离所述第一阀口，使所述第一阀口处于逐渐关闭或 逐渐打开状态；所述阀针的内部固定连接有阀座芯，所述阀座芯开设有第二阀口；
与所述阀针浮动连接的阀杆，所述阀杆可逐渐接触或逐渐远离所述第二阀口，使所述第 二阀口处于逐渐关闭或逐渐打开状态；
所述第一阀口与所述第二阀口之间固定设置有第一消音部件。
作为对上述技术方案的进一步优化或者补充，还可以对某些技术特征作出一定的变化以 获得不同的技术方案：
所述阀座芯设置有将其内部和外部连通的阀座芯流道。
所述阀针的侧壁上设置有阀针流道。
在所述阀针的内部设置有第一弹簧，所述第一弹簧的一端与所述阀针相抵，所述第一弹 簧的另一端与所述阀座芯相抵接。
所述阀座部固定有导向件，所述阀针与所述导向件之间设置有第二弹簧。
所述阀杆内部设置有第二消音部件、第三消音部件，所述第二消音部件与所述第三消音 部件之间设置有隔离部件。
所述阀针的上端部固定连接有挡圈，所述挡圈与所述第二消音部件之间设置有隔离部件。
所述第一消音部件由多块消音材料组装而成。
本申请提供的电子膨胀阀，阀杆与驱动部分为半脱离式，阀针主要借助上下两侧的压差 力来形成开启动作，这样，就降低了向上的弹簧力的要求，从而可以减小线圈所需的向下克 服弹簧力的输出力，可以实现线圈的小型化。同时，线圈输出力的减小，降低了阀体内各运 动件在使用过程中所受的力，减小了产品的运动磨损，提高了产品使用寿命。
本申请提供的技术方案，在容易产生异常噪音的节流调节流量段，被独立设置，并通过 多孔消音件等方式进行降噪，从而提高了用户的使用舒适度。
根据本发明的另一方面，提供了一种制冷系统，包括：电子膨胀阀，电子膨胀阀为上述 的电子膨胀阀。显然，具有上述技术效果的电子膨胀阀应用于制冷系统时，所述制冷系统显 然也具备上述技术效果。
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示出了背景技术中的电子膨胀阀的局部纵剖结构示意图；
图2示出了本发明一种电子膨胀阀具体实施例某工作状态的结构示意图；
图3示出了图2的A部的放大结构示意图；
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，本实施例的电子膨胀阀包括阀座109以及固定在阀座109上的外壳104，设 置在阀座109底部并与阀座109密封固定的底座110。阀座109和底座110形成了阀座部。当 然，作为一种可替换的实施方式，也可以将阀座109和底座110采用一体化材料制成。阀座 109、外壳104、底座110围成了一个与外界相对隔绝的空间。在阀座109的侧壁上连接有第 一接管111a，底座110的底部连接有第二接管111b，同时，底座110设置有第一阀口110a。 这样，冷媒可以从第一接管111a经过第一阀口110a流入第二接管111b，也可以反向从第二接 管111b流经第一阀口110a而流入第一接管111a。
在外壳104与阀座109围成的空间内，设置有响应电磁线圈20的作用力而旋转的转子101， 增加输出扭矩的齿轮减速机构102，以及作为动力传递的丝杆103。其中，转子101在电磁线 圈的驱动作用下旋转，带动齿轮减速机构102转动，并带动丝杆103转动。在空间的内部， 还设置有导向件108以及固定在导向件108上的螺母105。螺母105具有内螺纹，与之相应的， 丝杆103设置有外螺纹，这样，当丝杆103转动时，由于螺纹副的作用，使得丝杆103在旋 转的同时还作升降运动。能带动阀杆106、阀针107作上下的位移。
丝杆103的下端部固定连接有顶出部位103a，可以采用钢球制成。
需要说明的是，本实施例中给出了齿轮减速机构102，当然，也可以不设置齿轮减速机构 102，而使丝杆103直接与转子101连接，即转子101直接带动丝杆103旋转。本领域技术人 员可以理解，这种转子直接带动丝杆旋转的结构常见于背景技术中。
阀针107大体呈中空的筒状结构，其下端部用于与第一阀口110a相抵触而关闭第一阀口 110a。即，当阀针107下移至极限位置时，阀座芯117与第一阀口110a接触，使冷媒流体不 能直接从第一接管111a经过第一阀口110a流入第二接管111b，反之，冷媒也不能直接从第二 接管111b经过第一阀口110a流入第一接管111a。
在阀针107的内部设置有阀座芯117，阀座芯117上开设有第二阀口117a，部分设置于阀 针107内部的阀杆106可以与第二阀口117a接触而关闭第二阀口117a，或者阀杆106远离第 二阀口117a而开启第二阀口117a。这样，阀杆106与第二阀口117a之间就构成了小流量调 节部。在第二阀口117a与阀座芯117的下端部之间还设置有第一消音部件118，并且，阀针 107的底部同时形成阀针开口部107c。由于阀针开口部107c的存在，使得，当第二阀口117a 处于打开状态时，即使针107下移至极限位置，与第一阀口110a相抵接并使第一阀口110a 处于关闭状态时，冷媒仍然可以经第二阀口117a流入阀座芯117内部的空腔，经过空腔内的 第一消音部件118进行消音，然后从阀座芯117的下端部流出。阀针107的侧壁上还设置有阀 针流道107d，使冷媒可以通过阀针流道107d流入阀针107的内部，或者由阀针107的内部流 出。其中，第一消音部件118可以由多块消音材料组装而成。
阀座芯117还设置有将其内部和外部连通的阀座芯流道117b。
阀针107的上端部固定设置有阀针套112，阀杆106穿过阀针套112，并且部分位于阀针 107的内部，即，阀杆106与阀针107之间配置成浮动连接的方式，阀杆106可以相对于阀针 107作相对上下方向的位移，但是阀杆106在电子膨胀阀工作过程中，无法从阀针107中完全 脱离。本说明书所述的“完全脱离”，指的是“阀杆106没有任何一部分实体位于阀针107的 内部”的情形。阀杆106与阀座芯117之间设置有第一弹簧119。
阀杆106大体呈杆状，并在阀杆106与阀杆107之间设置有第二消音部件115，第三消音 部件116，以及隔离部件114。阀杆106的顶部设置在接触部106a，可与丝杆103的顶出部位 103a相抵触而传递动力。
在阀针107与固定在阀座109上的导向件108之间，设置有第二弹簧113，即，第二弹簧 113的一端与阀针107相抵接，另一端与导向件108相抵接。
导向件108大体呈空心筒状，其侧壁与阀座109配合固定，当阀针107在进行上下位移 时，导向件108可以对其实现一定的导向作用。
以上以某一具体的实施例为例，对本申请的技术方案进行了详细的说明，应当指出，还 可以根据各种实际的需要，对上述具体实施例进行各种技术特征的变换、改进等等。
当冷媒从第一接管111a流入时，阀针107在第一弹簧119所施加的向下的弹簧以及、第 一接管111a与第二接管111b侧的压差与阀针107上下面积差形成的压差力的作用下，向下克 服第二弹簧113的弹力，此时阀针107向下关闭第一阀口110a。
当丝杆103受线圈及转子驱动力作用，向上位移时，丝杆103的顶出部位103a先与阀杆 106的接触部106a脱开，此时，阀杆106受到第一弹簧119向上的反作用力，并克服阀杆106 上下两侧压差与面积差形成的压差力，向上发生位移与丝杆103同等的位移量，从而保持接 触部106a与顶出部位103a之间的抵触。丝杆103向下调节时，接触部106a受顶出部位103a 传递的线圈及转子驱动力作用以及阀杆106上下两侧压差与面积差形成的压差力，向下克服 第一弹簧119的向上的弹簧力，同步向下位移。
阀针107的外壁107b与导向件108的内壁108a的间隙为第二阀口117a的流入端，阀针 107底部的阀针开口部107c为第二阀口117a的流出端；阀杆106上下调节的形成的开度为第 二阀口117a的流量调节部分；
阀座芯117上的阀座芯流道117b，可以使得当阀杆106与第二阀口117a完全密封时，为 阀体提供一个的固定小流量；该固定小流量可以根据实际需要进行调节；固定小流量的实现 也可以在阀杆106与第二阀口117a两者之间的配合部位上开槽来实现。既可以在阀杆106上 开槽，也可以在第二阀口117a上开槽。
以上所述的开度调节过程，因阀针107保持关闭第一阀口110a，这样，阀杆106的上、 下位移就形成了阀座芯117上第二阀口117a的开度调节，即实现了小流量调节；最小流量为 阀座芯流道117b形成的固定小流量，最大流量为阀针107外壁107b与导向件108的内壁108a 的间隙。
冷媒流体从第一接管111a流经阀针107外壁107b与导向件108的内壁108a的间隙时， 流体受间隙较小的圆环形的流通面影响，被节流降压，同时流体中的大量气泡被扰流打散， 流体噪音得到降低；流体通过阀针流道107d进入阀针内部后，再次受上下有密封隔离部114 的第二消音件115作用，被扰流降噪；流体通过第二阀口117a后，再次被第一消音件118作 用扰流降噪。
需要说明的是，阀针107的外壁107b与导向件108的内壁108a之间的间隙，也可以通过 在阀针107外壁上开槽来进行辅助设置。
第二阀口117a完全关闭，阀座芯流道117b流通面积不为0时，流体经过消音件116被扰 流降噪。
第一阀口110a开启：
冷媒从第一接管111a流入，阀杆106与阀针套112相抵触，此时阀杆106与阀针107同 时作运动，第一弹簧119的弹力仅使阀杆106与阀针107保持抵触，而不产生使阀杆106与阀 针107动作的作用力。
丝杆103受线圈及转子驱动力作用，向上调节时：丝杆103的顶出部位103a先与阀杆106 接触点106a脱离；阀杆106处于最大开启位置，第二阀口117a部位的流通面积大于阀针107 的外壁107b与导向件108的内壁108a的间隙，第二阀口117a上阀腔107e的压力通过第二 117a阀口快速排出，并且大于外壁107b与内壁108a间隙流入的流量，内腔107e压力P2得 不到快速补充，压力快速下降(P1大于P2，P1为阀针底部压力＝111a流入侧压力)；阀针受弹 簧113弹力和向上的压差力作用：(SD2-SD1)×P1＞(SD2-SD3)×P2，向上位移丝杆103同等的位移量，保持阀杆106与阀针107的抵触，同步开启。其中，D1为第一阀口110a的内径，D2为阀针107的外径，D3为第二阀口117a的内径。
丝杆103向下调节时，接触点106a受顶出部位103a传递的线圈及转子驱动力克服阀针受 弹簧113弹力和向上压差力的共同作用，同步向下位移。
上述的阀针107的上下位移过程，就实现了主阀口110a的大流量调节。
需要说明的是，在实施例中，弹簧113也可以不设置，使阀针107完全依靠压差力进行动 作。
当冷媒从第一接管111a流入时，阀针107在第一弹簧119向下弹力作用下，克服第一阀 口110a产生的向上压差力及第二弹簧113的弹力作用而保持关闭；阀针107与第一阀口110a 形成密封。丝杆103受线圈及转子的驱动力作用，向上调节时，丝杆103的顶出部位103a先 与阀杆106的接触部106a脱离，阀杆106受第一弹簧119向上的反作用力以及阀杆106上下 两侧压差与面积差形成的压差力，向上位移与丝杆103相同的位移量，保持接触部106a与顶 出部位103a的抵触。丝杆103向下调节时，接触部106a受顶出部位103a传递的线圈及转子 驱动力作用以及阀杆106上下两侧压差与面积差形成的的压差力作用，向下克服第一弹簧119 的向上弹簧力，同步向下位移。
阀针107底部的阀针开口部107c为第二阀口117a的流入端，阀针107的外壁107b与导 向件108的内壁108a的间隙为第二阀口117a的流出端。阀杆106上下调节的形成的开度为第 二阀口117a的流量调节部分。
阀座芯117上的阀座芯流道117b，可以使得当阀杆106与第二阀口117a完全密封时，为 阀体提供一个的固定小流量；该固定小流量可以根据实际需要进行调节；固定小流量的实现 也可以在阀杆106与第二阀口117a两者之间的配合部位上开槽来实现。既可以在阀杆106上 开槽，也可以在第二阀口117a上开槽。
以上所述的开度调节过程，因阀针107保持关闭第一阀口110a，这样，阀杆106的上、 下位移就形成了阀座芯117上第二阀口117a的开度调节，即实现了小流量调节；最小流量为 阀座芯流道117b形成的固定小流量，最大流量为阀针107外壁107b与导向件108的内壁108a 的间隙。
冷媒流体从第二接管111b通过阀针开口部107c，并经过第一消音部件118被扰流降噪； 在流体通过第二阀口117a进入阀针107内部后，受上下有密封隔离部114的第二消音部115 的作用，再次被扰流降噪；再经过阀针流道107d，由阀针107的外壁107b与导向件108的内 壁108a的间隙流出，流体被节流降压，噪音更加得到降低。
第二阀口117a完全关闭，阀座芯流道117b流通面积不为0时，流体经过第三消音部件 116被扰流降噪。
冷媒流体经过上述多次消音降噪，提高了使用的舒适度。
第二接管111b为流入侧时，阀杆106与阀针套112抵触，此时阀杆106与阀针107组合 形成一个整体，同时作运动，第一弹簧119的弹力仅使阀杆106与阀针107保持抵触，而不产 生使阀杆106与阀针107动作的作用力。
丝杆103受线圈及转子驱动力作用，向上调节时：丝杆103的顶出部位103a先与阀杆106 接触点106a脱离；阀杆106处于最大开启位置，第二阀口117a部位的流通面积大于阀针107 的外壁107b与导向件108的内壁108a的间隙，第二阀口117a上阀腔107e不会形成向下的额 外压差力；阀针107受向上压差力作用以及第二弹簧113的弹力，向上位移与丝杆103相同的 位移量，保持阀杆106与阀针107的抵触，同步开启。丝杆103向下调节节，接触部106a受 顶出部位103a传递的线圈及转子驱动力克服阀针107受第二弹簧113的弹力以及向上的压差 力，同步向下位移。
上述的阀针107的上下位移过程，就实现了主阀口110a的大流量调节。
需要说明的是，在实施例中，弹簧113也可以不设置，使阀针107完全依靠压差力进行动 作。
本说明书文本中所出现的上、下、左、右等方位名词，均是以相应附图所呈现的状态作 为基准，不应当理解为对本申请技术方案的限制。
本申请还提供了一种制冷系统，根据本申请的制冷系统的实施例包括电子膨胀阀。其中， 电子膨胀阀为上述的电子膨胀阀。由于上述电子膨胀阀具有流量的调节精准的优点，因此具 有其的制冷系统也具有其优点。
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)

1.一种电子膨胀阀，其特征在于，包括：
阀座部，所述阀座部开设有第一阀口(110a)；
阀针(107)，所述阀针(107)可逐渐接触或逐渐远离所述第一阀口(110a)，使所述第一阀口(110a)处于逐渐关闭或逐渐打开状态；所述阀针(107)的内部固定连接有阀座芯(117)，所述阀座芯(117)开设有第二阀口(117a)；
与所述阀针(107)浮动连接的阀杆(106)，所述阀杆(106)可逐渐接触或逐渐远离所述第二阀口(117a)，使所述第二阀口(117a)处于逐渐关闭或逐渐打开状态；
所述第一阀口(110a)与所述第二阀口(117a)之间固定设置有第一消音部件(118)。
2.根据权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀座芯(117)设置有将其内部和外部连通的阀座芯流道(117b)。
3.根据权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针(107)的侧壁上设置有阀针流道(107d)。
4.根据权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于，在所述阀针(107)的内部设置有第一弹簧(119)，所述第一弹簧(119)的一端与所述阀针相抵，所述第一弹簧(119)的另一端与所述阀座芯(117)相抵接。
5.根据权利要求4所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀座部固定有导向件(108)，所述阀针(107)与所述导向件(108)之间设置有第二弹簧(113)。
6.根据权利要求3所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀杆(107)内部设置有第二消音部件(115)、第三消音部件(116)，所述第二消音部件(115)与所述第三消音部件(116)之间设置有隔离部件(114)。
7.根据权利要求6所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针(107)的上端部固定连接有挡圈(112)，所述挡圈(112)与所述第二消音部件(115)之间设置有隔离部件(114)。
8.根据权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述第一消音部件(118)由多块消音材料组装而成。
9.一种制冷系统，包括：电子膨胀阀，其特征在于，所述电子膨胀阀为权利要求1至8中任一项所述的电子膨胀阀。
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