CN110939743A - 一种电动三通阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，公开了一种电动三通阀，包括主阀体及设置在主阀体内的阀芯部件，所述主阀体包括上阀腔和下阀腔，所述上阀腔的侧壁设有第一阀口，所述下阀腔的侧壁及底部分别设有第二阀口和第三阀口，所述主阀体上还固定有副阀体，所述副阀体内设有往上阀腔方向轴向运动的活塞，所述活塞通过连接杆与阀芯部件连接；所述活塞在轴向方向的顶端与副阀体之间设有第一腔体，并且第一腔体与第三阀口之间设有平衡通道，使得第三阀口的介质流向第一腔体；位于第二阀口与第一阀口之间的流通通道中的阀芯部件顶端以及活塞底端在轴向投影面积接近或相等，位于第一腔体的活塞顶端与位于第三阀口上方的阀芯部件底端在轴向投影面积接近或相等。

Description

一种电动三通阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体地涉及一种电动三通阀。

背景技术

电动三通阀通常包括一个阀体和位于阀体内的阀芯，阀体上具有一个进口和两个出口，当阀芯动作后能将其中一个出口关闭，使得流体经另外一个出口排出。现有电动三通阀一方面未设计压力平衡结构，当阀口较大时(一般超过10mm)，阀芯部件在轴向上的受力面积也较大，阀进出口的压差作用在该受力面积上时，会影响电动三通阀的开启，另一方面阀体和阀杆采用填料密封导致摩擦较大，同样也会影响电动三通阀的开启。上述问题对于电动三通阀来说，如果想要不受影响地开启，势必就需要增大电机，以满足使用要求，而增大电机则使得电动三通阀的成本和重量相应地增加，并且不利于不同规格的电动三通阀产品零部件的标准化。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中电动三通阀因开启过程中受到压差及摩擦力而导致电机增大的问题，提供一种电动三通阀。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种电动三通阀，包括主阀体以及设置在主阀体内的阀芯部件，所述主阀体包括上阀腔和下阀腔，所述上阀腔的侧壁设有第一阀口，所述下阀腔的侧壁以及底部分别设有第二阀口和第三阀口，所述阀芯部件安装在下阀腔并且在下阀腔内做轴向运动，使得第二阀口与第三阀口或第一阀口连通；

所述主阀体上还固定有副阀体，所述副阀体内设有往上阀腔方向轴向运动的活塞，所述活塞通过连接杆与阀芯部件连接；所述活塞在轴向方向的顶端与副阀体之间设有第一腔体，并且所述第一腔体与第三阀口之间设有平衡通道，使得第三阀口的介质流向第一腔体；位于第二阀口与第一阀口之间的流通通道中的阀芯部件顶端以及活塞底端在轴向投影面积接近或相等，位于第一腔体的活塞顶端与位于第三阀口上方的阀芯部件底端在轴向投影面积接近或相等；

所述电动三通阀的电机采用丝杆步进电机，所述丝杆步进电机的输出轴螺杆与固定在活塞内的丝杆螺母连接，从而驱动活塞以及与活塞连接的阀芯部件轴向运动，并且所述丝杆步进电机、螺杆以及丝杆螺母均设置在副阀体内。

进一步地，所述平衡通道设置在连接杆以及活塞内部，其中，所述平衡通道的一端设置在连接杆的下端与主阀体的第三阀口连通，另一端穿过活塞内部与安装丝杆螺母的凹槽连通，所述凹槽与第一腔体之间连通。

优选地，所述凹槽与第一腔体之间通过设置在丝杆螺母的通孔连通。

优选地，所述丝杆螺母的横截面为多边形结构，该多边形结构使得丝杆螺母与凹槽之间形成间隙，通过该间隙使得凹槽与第一腔体连通。

进一步地，所述平衡通道设置在主阀体及副阀体外部，其中，所述平衡通道的一端与主阀体的第三阀口连通，另一端与副阀体的第一腔体连通，并且另一端在活塞运动的行程内始终不被活塞堵塞。

进一步地，所述平衡通道设置在主阀体和副阀体内部，其中，所述平衡通道的一端与主阀体的第三阀口连通，另一端与副阀体的第一腔体连通，并且另一端在活塞运动的行程内始终不被活塞堵塞。

进一步地，所述阀芯部件在轴向方向的两端分别设有与阀座滑动配合的导向部，并且所述阀芯部件在运动过程中，始终有至少一个导向部与阀座滑动配合。

进一步地，所述阀芯部件设有止转槽，并通过安装在连接杆上的销钉止转。

进一步地，所述丝杆步进电机还设有减速器。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过在第一腔体与第三阀口之间设有平衡通道，使得第三阀口的介质流向第一腔体，当阀芯部件运动至将第二阀口与第三阀口连通的位置时，此时第二阀口、第三阀口与第一腔体之间连通，并且位于第一腔体的活塞顶端与位于第三阀口上方的阀芯部件底端在轴向投影面积接近或相等，使得阀芯部件再次开启时在轴向方向没有压差或者受到极少的压差，电机无需承担压差带来的额外负荷；当阀芯部件运动至第二阀口与第一阀口连通的位置时，此时第二阀口与第一阀口连通，并且位于第二阀口与第一阀口之间的流通通道中的阀芯部件顶端以及活塞底端在轴向投影面积接近或相等，使得阀芯部件再次开启时在轴向方向没有压差或者受到极少的压差，此时电机也无需承担压差带来的额外负荷；当阀芯部件在下阀腔轴向运动时，此时第一阀口、第二阀口、第三阀口以及第一腔体均相互连通并充满介质，使得阀芯部件在运动过程中没有压差或受到极少压差，电机只需要输出较小功率即可驱动阀芯部件轴向运动，有利于减少电机体积。

本发明将丝杆步进电机、螺杆以及丝杆螺母均设置在副阀体内，使得螺杆、丝杆螺母以及连接杆也处于介质中，更进一步地减少了受到的压差，并且不再有阀杆和填料之间的摩擦力，有利于减少电机体积。

本发明在轴向方向的两端分别设有与阀座滑动配合的导向部，并且所述阀芯部件在运动过程中，始终有至少一个导向部与阀座滑动配合，使得阀芯部件运动过程中始终有导向并且不会偏离轴心运动，更重要的是减少了阀座部件与阀座之间的摩擦力，有利于减少电机体积。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的电动三通阀第一种工作状态图。

图2为根据本发明的电动三通阀第二种工作状态图。

图3为用于本发明的丝杆螺母的第一种结构示意图。

图4为用于本发明的丝杆螺母的第二种结构示意图。

图5为用于本发明的平衡通道的第二种布置示意图。

图6为用于本发明的平衡通道的第三种布置示意图。

其中，1—主阀体、2—阀芯部件、3—第一阀口、4—第二阀口、5—第三阀口、6—副阀体、7—活塞、8—连接杆、9—平衡通道、10—丝杆步进电机、11—上阀腔、12—下阀腔、21—第一导向部、22—第二导向部、61—第一腔体、62—第二腔体、71—凹槽、72—活塞内部、101—螺杆、102—丝杆螺母、121—上阀座、122—下阀座、1021-通孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1～6所示，本发明提供了一种电动三通阀，包括主阀体1以及设置在主阀体1内的阀芯部件2，主阀体1包括上阀腔11和下阀腔12，上阀腔11的侧壁设有第一阀口3，下阀腔12的侧壁以及底部分别设有第二阀口4和第三阀口5，阀芯部件2安装在下阀腔11并且在下阀腔11内做轴向运动，使得第二阀口4与第三阀口5或第一阀口3连通。

其中，主阀体1上还固定有副阀体6，副阀体6内设有往上阀腔11方向轴向运动的活塞7，活塞7通过连接杆8与阀芯部件2连接；活塞7在轴向方向的顶端与副阀体6之间设有第一腔体61，并且第一腔体61与第三阀口5之间设有平衡通道9，使得第三阀口5的介质流向第一腔体61；位于第二阀口4与第一阀口3之间的流通通道中的阀芯部件2顶端以及活塞7底端在轴向投影面积接近或相等，位于第一腔体61的活塞7顶端与位于第三阀口5上方的阀芯部件2底端在轴向投影面积接近或相等。

本发明通过在第一腔体3与第三阀口5之间设有平衡通道9，使得第三阀口5的介质流向第一腔体61，当阀芯部件2运动至将第二阀口4与第三阀口5连通的位置时，此时第二阀口4、第三阀口5与第一腔体61之间连通，并且位于第一腔体61的活塞7顶端与位于第三阀口5上方的阀芯部件2底端在轴向投影面积接近或相等，使得阀芯部件2再次开启时在轴向方向没有压差或者受到极少的压差，电机无需承担压差带来的额外负荷；当阀芯部件2运动至第二阀口4与第一阀口3连通的位置时，此时第二阀口4与第一阀口3连通，并且位于第二阀口4与第一阀口3之间的流通通道中的阀芯部件2顶端以及活塞7底端在轴向投影面积接近或相等，使得阀芯部件2再次开启时在轴向方向没有压差或者受到极少的压差，此时电机也无需承担压差带来的额外负荷；当阀芯部件2在下阀腔12轴向运动时，此时第一阀口3、第二阀口4、第三阀口5以及第一腔体61均相互连通并充满介质，使得阀芯部件2在运动过程中没有压差或受到极少压差，电机只需要输出较小功率即可驱动阀芯部件轴向运动。

由此可知，通过上述方案使得阀芯部件2不管在任何状态下，电机均无需承担压差带来的额外负荷，并且只需输出较小的功率即可驱动阀芯部件2轴向运动，从而使得电机的体积能进一步减少。

具体在本实施例中，如图1～2所示，第一阀口3设置在上阀腔11的侧壁，第二阀口4设置在下阀腔12的侧壁，并且第一阀口3与第二阀口4相对设置在主阀体1两侧上下错开，从而形成了类似“Z”形流通通道，下阀腔12内设有与阀芯部件2配合的阀座，所述阀座包括上阀座121和下阀座122，当阀芯部件2与上阀座121抵接时，此时第二阀口4与第三阀口5连通，当阀芯部件2与下阀座122抵接时，此时第二阀口4与第一阀口3连通，阀芯部件2顶端以及活塞7底端位于“Z”形流通通道内。上述方案只是其中一种布置形式，第二阀口4还可以与第一阀口3同向布置或呈直角布置等，此处不再一一举例，只要满足阀芯部件2顶端以及活塞7底端位于第二阀口4与第一阀口3之间形成的流通通道的要求均可。

可以理解的是，本实施例中第一腔体61因当始终存在，即在活塞7的行程范围内，活塞7在轴向方向的顶端与副阀体6之间始终不接触，同理，平衡通道9不管如何设置也应当始终连通第一腔体61和第三阀口5，不受活塞7在轴向方向运动的影响，使得第一腔体61始终能与第三阀口5连通并且充满介质。

在本发明上述实施方式的基础上，所述电动三通阀的电机采用丝杆步进电机10，丝杆步进电机10的输出轴螺杆101与固定在活塞7内的丝杆螺母102连接，从而驱动活塞7以及与活塞7连接的阀芯部件2轴向运动，并且丝杆步进电机10、螺杆101以及丝杆螺母102均设置在副阀体6内，具体在本实施例中丝杆步进电机10安装在副阀体6的第二腔体62内，螺杆101位于第一腔体61和活塞7内，丝杆螺母102则安装在活塞7内部。

这种将丝杆步进电机10、螺杆101以及丝杆螺母102均设置在副阀体内的安装方式，使得螺杆101、丝杆螺母102也处于介质中，不仅减少了受到的压差，而且不再有阀杆和填料之间的摩擦力，使得电机启动时的扭矩较小，有利于减少电机的体积。

可以理解的是，本实施例中电动三通阀的电机之所以采用丝杆步进电机10，原因在于丝杆步进电机10在副阀体6内能够在不安装外部机械联动装置的情况下进行精密的线性运动，满足了电机内置的要求。进一步地，为了实现更精准的控制，丝杆步进电机10上还可以设有减速器。

通过上述方案，使得电机减少了因阀芯部件2在轴向上受到的压差以及阀杆与填料之间的摩擦力而需要输出的额外负荷，从而有利于减少电机体积以及不同规格的电动三通阀产品零部件的标准化。

进一步地，本实施例中平衡通道9的作用在于连通第一腔体61与第三阀口5，满足上述条件下可以采用多种布置，以下通过几种布置方式举例说明：

请参照图1至2所示，作为平衡通道的第一种布置形式，平衡通道9设置在连接杆8以及活塞内部72，其中，平衡通道9的一端设置在连接杆8的下端与主阀体1的第三阀口5连通，另一端穿过活塞内部72与安装丝杆螺母102的凹槽71连通，凹槽71与第一腔体61之间连通。

其中，凹槽71与第一腔体61之间可实现连通的方式有多种，参照图3所示，凹槽71与第一腔体61之间通过设置在丝杆螺母102的通孔1021连通，再参照图4所示，所述丝杆螺母102的横截面为多边形结构，该多边形结构使得丝杆螺母102与凹槽71之间形成间隙，通过该间隙连通凹槽71与第一腔体61。

请参照图5所示，作为平衡通道的第二种布置形式，平衡通道9设置在主阀体1及副阀体6外部，其中，平衡通道9的一端与主阀体1的第三阀口5连通，另一端与副阀体6的第一腔体61连通，并且另一端在活塞7运动的行程内始终不被活塞7堵塞，使得第一腔体61始终能与第三阀口5连通并且充满介质。

请参照图6所示，作为平衡通道的第三种布置形式，平衡通道9设置在主阀体1和副阀体6内部，其中，平衡通道9的一端与主阀体1的第三阀口5连通，另一端与副阀体6的第一腔体61连通，并且另一端在活塞7运动的行程内始终不被活塞7堵塞，使得第一腔体61始终能与第三阀口5连通并且充满介质。

通过上述三种不同的布置形式，平衡通道9均可连通第一腔体61与第三阀口5，具体采用何种形式则根据实际情况选择。

作为本实施例一种优选方案，阀芯部件2在轴向方向的两端分别设有与阀座滑动配合的导向部，并且阀芯部件2在运动过程中，始终有至少一个导向部与阀座滑动配合，具体在本实施例中请参照图1～2所示，导向部分别为设置在阀芯部件2上端的第一导向部21和设置在阀芯部件2下端的第二导向部22，当阀芯部件2的下端抵接在下阀座122时，此时第二导向部22与下阀座122接触，第一导向部21与上阀座121不接触，当阀芯部件2向上轴向运动时，此时第二导向部22与下阀座122之间滑动配合直至脱离，在未完全脱离之前第一导向部21与上阀座121接触进行滑动配合，从而始终有至少一个导向部与阀座滑动配合，使得阀芯部件2运动过程中始终有导向并且不会偏离轴心运动，更重要的是减少了阀座部件2与阀座之间的摩擦力，有利于减少电机体积。

作为本实施例一种优选方案，阀芯部件2上还设有止转槽，并通过安装在连接杆8上的销钉止转，使得阀芯部件2在轴向上运动时不发生转动，避免了阀芯部件2上的非金属密封面因转动而破坏其密封性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动三通阀，包括主阀体(1)以及设置在主阀体(1)内的阀芯部件(2)，其特征在于，所述主阀体(1)包括上阀腔(11)和下阀腔(12)，所述上阀腔(11)的侧壁设有第一阀口(3)，所述下阀腔(12)的侧壁以及底部分别设有第二阀口(4)和第三阀口(5)，所述阀芯部件(2)安装在下阀腔(12)并且在下阀腔(12)内做轴向运动，使得第二阀口(4)与第三阀口(5)或第一阀口(3)连通；

所述主阀体(1)上还固定有副阀体(6)，所述副阀体(6)内设有往上阀腔(11)方向轴向运动的活塞(7)，所述活塞(7)通过连接杆(8)与阀芯部件(2)连接；所述活塞(7)在轴向方向的顶端与副阀体(6)之间设有第一腔体(61)，并且所述第一腔体(61)与第三阀口(5)之间设有平衡通道(9)，使得第三阀口(5)的介质流向第一腔体(61)；位于第二阀口(4)与第一阀口(3)之间的流通通道中的阀芯部件(2)顶端以及活塞(7)底端在轴向投影面积接近或相等，位于第一腔体(61)的活塞(7)顶端与位于第三阀口(5)上方的阀芯部件(2)底端在轴向投影面积接近或相等；

所述电动三通阀的电机采用丝杆步进电机(10)，所述丝杆步进电机(10)的输出轴螺杆(101)与固定在活塞(7)内的丝杆螺母(102)连接，从而驱动活塞(7)以及与活塞(7)连接的阀芯部件(2)轴向运动，并且所述丝杆步进电机(10)、螺杆(101)以及丝杆螺母(102)均设置在副阀体(6)内。

2.根据权利要求1所述电动三通阀，其特征在于，所述平衡通道(9)设置在连接杆(8)以及活塞内部(72)，其中，所述平衡通道(9)的一端设置在连接杆(8)的下端与主阀体(1)的第三阀口(5)连通，另一端穿过活塞内部(72)与安装丝杆螺母(102)的凹槽(71)连通，所述凹槽(71)与第一腔体(61)之间连通。

3.根据权利要求2所述电动三通阀，其特征在于，所述凹槽(71)与第一腔体(61)之间通过设置在丝杆螺母(102)的通孔(1021)连通。

4.根据权利要求2所述电动三通阀，其特征在于，所述丝杆螺母(102)的横截面为多边形结构，该多边形结构使得丝杆螺母(102)与凹槽(71)之间形成间隙，通过该间隙使得凹槽(71)与第一腔体(61)连通。

5.根据权利要求1所述电动三通阀，其特征在于，所述平衡通道(9)设置在主阀体(1)及副阀体(6)外部，其中，所述平衡通道(9)的一端与主阀体(1)的第三阀口(5)连通，另一端与副阀体(6)的第一腔体(61)连通，并且另一端在活塞(7)运动的行程内始终不被活塞(7)堵塞。

6.根据权利要求1所述电动三通阀，其特征在于，所述平衡通道(9)设置在主阀体(1)和副阀体(6)内部，其中，所述平衡通道(9)的一端与主阀体(1)的第三阀口(5)连通，另一端与副阀体(6)的第一腔体(61)连通，并且另一端在活塞(7)运动的行程内始终不被活塞(7)堵塞。

7.根据权利要求1所述电动三通阀，其特征在于，所述阀芯部件(2)在轴向方向的两端分别设有与阀座滑动配合的导向部，并且所述阀芯部件(2)在运动过程中，始终有至少一个导向部与阀座滑动配合。

8.根据权利要求1所述电动三通阀，其特征在于，所述阀芯部件(2)设有止转槽，并通过安装在连接杆上的销钉止转。

9.根据权利要求1所述电动三通阀，其特征在于，所述丝杆步进电机(10)还设有减速器。

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