CN111946865A - 一种旋转式换向阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转式换向阀，包括阀芯部件，所述阀芯部件包括旋转阀芯、第一环形密封件、第二环形密封件，所述旋转阀芯包括第一流道，所述第一环形密封件和所述第二环形密封件位于所述旋转阀芯的圆周部，所述阀腔的上腔位于所述第一环形密封件的上方，所述阀腔的下腔位于所述第二环形密封件的下方，所述旋转阀芯还包括第一连通通道和第二连通通道，所述第一连通通道连通所述第一流道与所述上腔，所述第二连通通道连通所述第一流道与所述下腔，本发明给出的旋转式换向阀，提高了环形密封件的密封性能。

Description

一种旋转式换向阀
技术领域
本发明涉及流体控制技术领域，具体涉及一种旋转式换向阀。
背景技术
在流体控制系统中，旋转式换向阀作为换向阀的一种运用较广，如在制冷系统中采用旋转式换向阀来实现工作模式转换的功能。背景技术中，典型结构的旋转式换向阀包括阀体部件和阀芯部件。阀芯部件的旋转阀芯设置在阀体部件的阀腔中，旋转阀芯包括换向流道，并通过旋转阀芯的周向转动使换向流道与相应的流路端口连通，以达到换向的目的。
目前随着工业的发展，制冷行业中的大型制冷设备对换向阀的制冷量要求也不断提高，所以如何对旋转阀芯的结构进行改进，以减少换向阀流道的泄漏，为本领域的技术人员所要考虑的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种旋转式换向阀，包括：阀体部件，所述阀体部件包括第一流路端口、第二流路端口及第三流路端口；
阀芯部件，所述阀芯部件包括旋转阀芯、第一环形密封件、第二环形密封件，所述旋转阀芯设置于所述旋转式换向阀的阀腔，所述旋转阀芯包括第一流道及与所述第一流道连通的第一阀口部，所述第一环形密封件和所述第二环形密封件套设于所述旋转阀芯，所述第一环形密封件位于所述第一阀口部的上方，所述第二环形密封件位于所述第一阀口部的下方，所述阀腔包括上腔和下腔，所述上腔位于所述第一环形密封件的上方，所述下腔位于所述第二环形密封件的下方，所述旋转阀芯还包括第一连通通道和第二连通通道，所述第一连通通道连通所述第一流道与所述上腔，所述第二连通通道连通所述第一流道与所述下腔；
驱动部件，所述驱动部件能够驱动所述旋转阀芯周向转动，当所述旋转阀芯位于第一位置时，所述第一流道连通所述第一流路端口与所述第二流路端口，所述第三流路端口与所述第一流道不连通；当所述旋转阀芯位于第二位置时，所述第一流道连通所述第一流路端口与所述第三流路端口，所述第二流路端口与所述第一流道不连通。
本发明给出的旋转式换向阀，通过第一连通通道，使第一流道的流体进入上腔，并对第一环形密封件施加向下的作用力；同时通过第二连通通道，使第一流道的流体进入下腔，并对第二环形密封件施加向上的作用力，提高了第一环形密封件和第二环形密封件的密封性能，减少了换向阀流道的泄漏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例附图作简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。本文中所涉及的上、下等方位词是附图中所示的零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便，应当理解，本文所采用的方位词不应限制本申请请求保护的范围。
图1：本发明给出的一种旋转式换向阀的结构示意图；
图2：图1中旋转式换向阀在第一切换位置的A-A截面剖视图；
图3：图1中旋转式换向阀在第二切换位置的A-A截面剖视图；
图4：图1中旋转式换向阀的阀芯部件的立体结构示意图；
图5：图4中阀芯部件在中心纵截面B-B的结构示意图；
图6：图5中阀芯部件在C1/C2局部位置与阀本体配合关系放大示意图；
图7：本发明给出的另一种阀芯部件的中心纵截面的结构示意图；
图8：图7中阀芯部件在C3局部位置与阀本体配合关系放大示意图；
图9：本发明给出的另一种旋转式换向阀的横截面剖视结构的示意图。图1-9中标号说明：
100/100A-阀体部件；
110-阀腔、111-上腔、112-下腔；
101/101A-第一流路端口、102/102A-第二流路端口；
103/103A-第三流路端口、104-第四流路端口；
120-阀本体、121-孔壁；
130-上端盖、140下底盖；
200/200A-阀芯部件；
210/210A-旋转阀芯；
211-圆周部；
212/212A-第一阀口部，213-第二阀口部；
214-第一环形容纳槽、215-第二环形容纳槽；
216-第一轴向槽、217-第二轴向槽；
218-上端部、219-下端部；
220-第一环形密封件、230-第二环形密封件；
240-第一轴向密封件、250-第二轴向密封件；
260/260A-第一流道、270-第二流道；
280-第一连通通道/上段、290-第二连通通道/下段；
300-驱动部件；
310-驱动轴。
具体实施方式
为使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，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。
图1为本发明给出的一种旋转式换向阀的结构示意图，图2为该旋转式换向阀在第一切换位置的A-A截面剖视图，图3为该旋转式换向阀在第二切换位置的A-A截面剖视图，图4为旋转式换向阀的阀芯部件的立体结构示意图。
如图1、图2、图3及图4所示。本实施例给出的旋转式换向阀具体作为四通换向阀的切换功能，当然，本发明的技术方案，也可以应用于三通换向阀(如后述实施例)。
在该实施例中，旋转式换向阀包括阀体部件100、阀芯部件200及驱动部件300。
阀体部件100包括阀本体120。在一般大型换向阀结构中，阀体部件100还包括上端盖130和下底盖140。阀本体120的中间加工内孔作为阀腔110。阀本体120的周边设置有第一流路端口101、第二流路端口102、第三流路端口103及第四流路端口104。第一流路端口101、第二流路端口102、第三流路端口103及第四流路端口104可以与阀腔110连通。
阀芯部件200包括旋转阀芯210，旋转阀芯210大致呈圆柱状，设置于阀腔110中，并可周向旋转。阀腔110包括上腔111和下腔112。
旋转阀芯210包括相互隔离的第一流道260和第二流道270。第一流道260向两端延伸并在旋转阀芯210的圆周部211形成第一阀口部212，第二流道270向两端延伸并在旋转阀芯210的圆周部211形成第二阀口部213。
旋转阀芯210还包括第一环形密封件220、第二环形密封件230、第一轴向密封件240及第二轴向密封件250。
第一环形密封件220和第二环形密封件230套设于旋转阀芯210，第一环形密封件220设置在第一阀口部212和第二阀口部213的上方，并靠近旋转阀芯210的上端部218，第二环形密封件230设置在第一阀口部212和第二阀口部213的下方，并靠近旋转阀芯210的下端部219。
阀腔110包括上腔111和下腔112，上腔111位于第一环形密封件220的上方，下腔112位于第二环形密封件230的下方。
第一轴向密封件240与第二轴向密封件250对称位于旋转阀芯210的圆周部211。第一轴向密封件240和第二轴向密封件250设置于第一阀口部212与第二阀口部213之间，第一轴向密封件240轴向延伸抵接第一环形密封件220与第二环形密封件230，第二轴向密封件250轴向延伸抵接第一环形密封件220与第二环形密封件230。
第一环形密封件220、第二环形密封件230、第一轴向密封件240及第二轴向密封件250抵接旋转阀芯210的圆周部211与阀本体120的内孔孔壁121之间。所以阀腔110上腔111与下腔112相互密闭，第一流道260和第二流道270相互密闭。
驱动部件300一般包括驱动电机和减速结构(图中未示出)。驱动部件300的驱动轴310与旋转阀芯210连接，驱动部件300能够驱动旋转阀芯210周向转动。
当旋转阀芯210位于第一转动位置时(见图2所示)，第一流道260连通第一流路端口101与第二流路端口102，第二流道270连通第三流路端口103与第四流路端口104；当旋转阀芯210位于第二转动位置时(见图3所示)，第一流道260连通第一流路端口101与第三流路端口103，第二流道270连通第二流路端口102与第四流路端口104，实现系统的换向功能。
图5为图4中阀芯部件在中心纵截面B-B的结构示意图，图6为图5中阀芯部件在局部位置C1、C2与阀本体的配合关系放大示意图。
如图5所示。在本实施例中，旋转阀芯210还包括轴向通孔，该轴向通孔贯通旋转阀芯210的上端部218与下端部219，同时该轴向通孔与第一流道260连通，第一流道260将轴向通孔分成上段280和下段290。上段280定义为第一连通通道，下段290定义为第二连通通道。
如图6所示并结合图1。第一环形密封件220、第二环形密封件230、第一轴向密封件240及第二轴向密封件250抵接旋转阀芯210的圆周部211与阀本体120的内孔的孔壁121之间，使第一流道260或第二流道270与非连通的流路端口之间实现密闭功能。
由于旋转阀芯210的上端部218和下端部219与第一流道260连通，所以第一环形密封件220受到第一流道260的流体压力F，使第一环形密封件220处于向下的压紧状态(见图5)；同样，第二环形密封件230受到第一流道260的流体压力F，使第二环形密封件230处于向上的压紧状态。所以旋转阀芯环形设置的密封件同时受到大小相同的方向相向的作用力。提高了环形密封件和轴向密封件的密封性能，在切换后的稳定状态下，避免了第一流道260或第二流道270内的流体通过上腔111或下腔112与非连通的流路端口之间的泄漏，所以提高了流道的密闭性能。
上述技术方案的进一步优点在于，由于第一轴向密封件240和第二轴向密封件250轴向抵接第一环形密封件220和第二环形密封件230，所以第一环形密封件220和第二环形密封件230在受到相向作用力F后，会从上和从下两端将力抵压于第一轴向密封件240和第二轴向密封件250。保证环形密封件与轴向密封件之间的抵接面不会泄漏，在切换后的稳定状态下，避免了第一流道260的流体与第二流道270的流体通过旋转阀芯210的圆周部211连通。同时也避免了第一流道260的流体或第二流道270的流体通过旋转阀芯210的圆周部211与非连通的流路端口之间的泄漏，提高了流道的密闭性能。
作为技术方案的进一步延伸，旋转阀芯210还包括第一环形容纳槽214、第二环形容纳槽215、第一轴向槽216及第二轴向槽217，第一轴向槽216轴向接通第一环形容纳槽214与第二环形容纳槽215，第二轴向槽217轴向接通第一环形容纳槽214与第二环形容纳槽215。第一环形密封件220置于第一环形容纳槽214，第二环形密封件230置于第二环形容纳槽215，第一轴向密封件240置于第一轴向槽216，第二轴向密封件250置于第二轴向槽217。
第一环形密封件220的横向宽度h1小于第一环形容纳槽214的横向宽度H1，第二环形密封件230横向宽度h2小于第二环形容纳槽215的横向宽度H2。这样的设计，使第一流道260的流体从上腔111进入第一环形密封件220与第一环形容纳槽214之间的间隙，第一环形密封件220受到向下的力F均匀稳定；使第一流道260的流体从下腔112进入第二环形密封件230与第二环形容纳槽215之间的间隙，第二环形密封件230受到向上的力F均匀稳定。
作为技术方案的进一步延伸，旋转式换向阀的第一流路端口101为高压流体介质的进口端，第四流路端口104为低压流体介质的进口端。这样设计的优点在于，由于第一连通通道280和第二连通通道290的作用，使旋转式换向阀的上腔111和下腔112都处于进口端稳定的高压流体状态，对第一环形密封件220和第二环形密封件230施加的力F较大而且稳定。进一步避免了第一流道260的流体与第二流道270的流体通过旋转阀芯210的圆周部211连通。同时也避免了第一流道260的流体或第二流道270的流体通过旋转阀芯210的圆周部211与非连通的流路端口之间的泄漏，进一步提高了流道的密闭性能。
图7为本发明给出的另一种阀芯部件的中心纵截面的结构示意图，图8为其阀芯部件在C3局部位置与阀本体配合关系放大示意图。
如图7和图8所示。与前述技术方案不同点在于，在该技术方案中，旋转阀芯210A只包括第一环形密封件220和第二环形密封件230。没有设置轴向密封件。
同样，由于旋转阀芯210A的上端部218和下端部219与第一流道260连通的作用，第一环形密封件220受到第一流道260的流体压力，使第一环形密封件220处于向下的压紧状态，第二环形密封件230受到第一流道260的流体压力，使第二环形密封件230处于向上的压紧状态。旋转阀芯环形设置的密封件同时受到大小相同的方向相向的作用力，在切换后的稳定状态下，避免了第一流道260或第二流道270内的流体通过上腔111或下腔112与非连通的流路端口之间的泄漏，在此不再赘述。
如图9给出的另一种旋转式换向阀的横截面剖视结构的示意图。与前述技术方案不同点在于，在该技术方案中，旋转式换向阀为三通换向阀结构。
如图9所示。阀体部件100A设置第一流路端口101A、第二流路端口102A和第三流路端口103A；阀芯部件200A的旋转阀芯210A包括第一流道260A，第一流道260A向两端延伸形成第一阀口部212A。当旋转阀芯210A位于第一转动位置时，第一流道260A连通第一流路端口101A与第二流路端口102A；当旋转阀芯210A位于第二转动位置时，第一流道260A连通第一流路端口101A与第三流路端口103A，实现系统的换向功能。
同样，该技术方案中，阀芯部件200A包括第一连通通道和第二连通通道，第一连通通道连通第一流道与上腔，第二连通通道连通第一流道与下腔，所以能够提高流道的密闭性能。在此不再赘述。
以上对本发明所提供的旋转式换向阀及其制冷系统进行了详细介绍。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方法及其核心思想。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 (6)

1.一种旋转式换向阀，包括：
阀体部件，所述阀体部件包括第一流路端口、第二流路端口及第三流路端口；
阀芯部件，所述阀芯部件包括旋转阀芯、第一环形密封件、第二环形密封件，所述旋转阀芯设置于所述旋转式换向阀的阀腔，所述旋转阀芯包括第一流道及与所述第一流道连通的第一阀口部，所述第一环形密封件和所述第二环形密封件套设于所述旋转阀芯，所述第一环形密封件位于所述第一阀口部的上方，所述第二环形密封件位于所述第一阀口部的下方，所述阀腔包括上腔和下腔，所述上腔位于所述第一环形密封件的上方，所述下腔位于所述第二环形密封件的下方，所述旋转阀芯还包括第一连通通道和第二连通通道，所述第一连通通道连通所述第一流道与所述上腔，所述第二连通通道连通所述第一流道与所述下腔；
驱动部件，所述驱动部件能够驱动所述旋转阀芯周向转动，当所述旋转阀芯位于第一位置时，所述第一流道连通所述第一流路端口与所述第二流路端口，所述第三流路端口与所述第一流道不连通；当所述旋转阀芯位于第二位置时，所述第一流道连通所述第一流路端口与所述第三流路端口，所述第二流路端口与所述第一流道不连通。
2.如权利要求1所述的旋转式换向阀，其特征在于，所述阀体部件还包括第四流路端口，所述旋转阀芯还包括第二流道及与所述第二流道连通的第二阀口部，所述第一环形密封件位于所述第二阀口部的上方，所述第二环形密封件位于所述第二阀口部的下方，当所述旋转阀芯位于第一位置时，所述第二流道连通所述第三流路端口与所述第四流路端口；当所述旋转阀芯位于第二位置时，所述第二流道连通所述第二流路端口与所述第四流路端口。
3.如权利要求2所述的旋转式换向阀，其特征在于，所述阀芯部件还包括第一轴向密封件和第二轴向密封件，所述第一流道的两端向所述旋转阀芯的圆周部延伸形成所述第一阀口部，所述第二流道的两端向所述旋转阀芯的圆周部延伸形成所述第二阀口部，所述第一轴向密封件与所述第二轴向密封件对称设置于所述圆周部，所述第一轴向密封件和所述第二轴向密封件设置于所述第一阀口部与所述第二阀口部之间，所述第一轴向密封件抵接所述第一环形密封件与所述第二环形密封件，所述第二轴向密封件抵接所述第一环形密封件与所述第二环形密封件。
4.如权利要求3所述的旋转式换向阀，其特征在于，所述旋转阀芯还包括第一环形容纳槽、第二环形容纳槽、第一轴向槽、第二轴向槽，所述第一轴向槽轴向连通所述第一环形容纳槽与第二环形容纳槽；所述第二轴向槽轴向连通所述第一环形容纳槽与第二环形容纳槽，所述第一环形密封件置于所述第一环形容纳槽，所述第二环形密封件置于所述第二环形容纳槽，所述第一轴向密封件置于所述第一轴向槽，所述第二轴向密封件置于所述第二轴向槽；所述第一环形密封件的横向宽度小于所述第一环形容纳槽的横向宽度，所述第二环形密封件横向宽度小于所述第二环形容纳槽横向宽度。
5.如权利要求2-4任一项所述的旋转式换向阀，其特征在于，所述旋转阀芯包括轴向贯通所述旋转阀芯的上端部与下端部的轴向通孔，所述轴向通孔与所述第一流道贯通，所述第一流道将所述轴向通孔分成上段和下段，朝向所述第一流道上方的上段轴向通孔作为所述第一连通通道，朝向所述第一流道下方的下段轴向通孔作为所述第二连通通道。
6.如权利要求2-4任一项所述的旋转式换向阀，其特征在于，所述第一流路端口为高压流体介质的进口端，所述第四流路端口为低压流体介质的进口端。
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