CN113039399B - 电动膨胀阀 - Google Patents

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Abstract

一种电动膨胀阀(1)包括阀壳体(12)、阀座(2)、与阀座(2)配合的阀元件(3)、驱动装置，该驱动装置驱动阀元件(3)并且包括具有旋转轴线(17)的旋转马达(4)。阀元件(3)连接到旋转马达(4)并且具有在转子(6)与阀元件(3)之间相对于旋转轴线(17)径向位移的可能性。这种膨胀阀应当确保长的寿命、具有低的生产成本。为此，阀元件(3)通过固定元件(16)连接到旋转马达(4)，该固定元件保证阀元件(3)在轴向方向上限定地定位、同时允许在旋转轴线(17)与阀元件(3)之间的径向位移。

Description

电动膨胀阀
技术领域
本发明涉及一种电动膨胀阀，该电动膨胀阀包括阀壳体、阀座、与阀座配合的阀元件、驱动装置，该驱动装置驱动阀元件并且包括具有旋转轴线的旋转马达，其中，阀元件连接到旋转马达，该旋转马达具有在转子与阀元件之间相对于旋转轴线径向位移的可能性。
背景技术
例如，从EP 3 109 526 A1中已知这种膨胀阀。
这种阀可以用于例如控制制冷剂穿过冷却或制冷系统的流动。当旋转马达运行时，阀元件朝向或背离阀座移动。为了中断制冷剂穿过膨胀阀的流动，有必要让阀元件完全接触阀座，即，阀元件与阀座之间不允许有间隙。这要求阀元件相对于阀座的相当准确的引导。
阀元件必须连接到旋转马达，该旋转马达必须相对于阀壳体定位。为了实现上述条件，有必要将旋转马达以非常高的精度相对于阀壳体定位。这使得制造这种阀昂贵。如果旋转马达以较小的精度定位，则可以降低生产成本。然而，这样的结果是膨胀阀的寿命减少，因为阀元件的移动零件存在影响很大的磨损。
发明内容
本发明潜在的目的是确保长的寿命而具有低的生产成本。
此目的通过如开篇所述的电动膨胀阀来实现，其中，阀元件通过固定元件连接到旋转马达，该固定元件保证阀元件在轴向方向上限定地定位，同时允许旋转轴线与阀元件之间的径向位移。
这种构造在将旋转马达相对于阀壳体定位时不需要非常高的精度。在旋转轴线与阀元件的移动轴线之间允许小的偏移，因为阀元件与旋转马达之间的连接允许转子相对于阀元件的径向移动或位移，反之亦然。固定元件可以保证阀元件在轴向方向上限定地定位，同时允许旋转轴线与阀元件之间的径向位移。小的轴向位移可能是可以的，然而，这种轴向位移小于可能的径向位移的十分之一。固定元件可以例如在朝向旋转马达的方向上使阀元件张紧。
在本发明的实施例中，旋转马达包括在轴向方向上相对于阀壳体固定的转子，其中，传动装置布置在转子与阀元件之间从而将转子的旋转移动转换成阀元件的平移移动。当旋转马达的转子在轴向方向上被固定时，磁条件不根据阀元件的轴向位置而改变。由旋转马达的定子和转子配合产生的转矩可以在阀元件的整个工作行程上保持恒定。
在本发明的实施例中，转子由轴承支撑，该轴承布置在转子的与阀元件相反的一侧上。轴承不与阀的其他零件冲突、尤其是不与阀元件和传动装置冲突。
在本发明的实施例中，传动装置包括引导螺杆和引导螺母。例如，当转子连接到引导螺杆并且引导螺母被紧固防止旋转时，转子的旋转和引导螺杆的相应旋转引起引导螺母的平移移动。
在本发明的实施例中，阀座是阀壳体的一部分。相应地，没有必要将单独的零件安装到阀壳体中从而形成阀座。
在本发明的实施例中，阀座是圆化的。换句话说，孔的形成阀座的边缘已经被机加工以形成圆化的边缘。这种构造有助于阀的紧密关闭。
在本发明的实施例中，阀壳体包括引导阀元件的引导区段。引导区段和阀座相对于彼此对准。阀座和引导区段可以在单个生产步骤中被机加工，从而使引导区段和阀座容易对准。引导区段的内径仅略大于阀元件的直径，例如大0.1mm。引导区段的长度应当大于引导区段的内径。
在本发明的实施例中，阀元件和阀壳体至少在引导区段具有不同材料。一种可能的材料配对是黄铜用于阀元件、钢用于阀壳体。只要材料可以相对于彼此以低摩擦滑动，则这两种材料就可以抵靠彼此滑动、不具有或具有很小的磨损。不同的材料可以包括不同的金属合金，不同的金属合金包括不同的钢合金。
在本发明的实施例中，阀元件通过引导螺母连接到旋转马达。阀元件与引导螺母之间的连接允许引导螺母与阀元件之间的径向位移。
在本发明的实施例中，固定元件包括框架，该框架包围了比固定元件的截面大的开放区域，其中，框架至少包括突出进入阀元件处的长形凹陷中的指状物。框架至少部分地形成边界，该边界限制了阀元件与旋转马达的被驱动零件之间的相对移动。这样简化了阀元件的安装。在固定元件被连接到阀元件之前，固定元件可以安装在引导螺母上。
在本发明的实施例中，框架包括朝向转子弯曲的成角度区段。成角度区段形成了限制固定元件相对于阀元件移动的止挡部。
在本发明的实施例中，固定元件的侧视图为U形形状，其中，该U形的基底形成止挡部。该U形的基底与朝向转子弯曲的区段相对。基底和成角度区段形成两个止挡部。两个止挡部优选地布置在与指状物的方向平行的直线上，其中，优选的是使用一对相对的指状物。
在本发明的实施例中，固定元件将阀元件固定到传动装置的被固定防止旋转的元件(例如引导螺母)上。这样简化了阀的组装。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了穿过膨账阀的截面视图，
图2示出了膨胀阀的阀元件、以及传动装置，
图3示出了连接该阀元件和传动装置的固定元件，
图4示出了连接到引导螺杆的阀元件的侧视图，
图5示出了连接到引导螺杆的阀元件的正视图，并且
图6示出了图5的细节A。
具体实施方式
图1以截面视图示出了膨胀阀1。膨胀阀1包括阀座2和阀元件3。阀元件3可以朝向或背离阀座2移动。为此，阀元件3由包括旋转马达4的驱动装置驱动。旋转马达4包括定子5和转子6。转子6由轴承29支撑，该轴承位于转子6的与阀元件3相反的一侧上。旋转马达4可以是步进马达的形式。
转子6操作性地连接至轴7。这可以通过以下实现：其中，转子6被可旋转地安装在轴7上并且通过随动布置间接地驱动该轴7，该随动布置包括销8，该销连接到转子6并且突出进入连接至轴7的止挡构件9中。然而，其他连接也是可能的。
轴7包括形成引导螺杆10的外螺纹。引导螺杆10螺纹地连接到引导螺母11。引导螺母11相对于阀壳体12可旋转地固定。当轴7在一个方向上旋转时，引导螺母11在一个方向上平移，而当轴7在相反方向上旋转时，引导螺母11平移到另一个方向。
阀元件3连接到引导螺母11，从而引导螺母11的移动直接传递到阀元件3。
阀壳体12包括引导阀元件3的引导区段13。阀元件3和阀壳体12由不同的材料(尤其是不同的金属材料)制成。阀壳体12可以例如由钢制成，阀元件3可以例如由黄铜制成。黄铜和钢的配对允许阀元件3在引导区段13中滑动，具有低摩擦且相应地具有低磨损。可以使用其他的材料配对，例如，包括不同钢合金的不同金属合金。
阀元件3的直径优选地小于引导区段13的内径。当阀元件3的直径为d1并且引导区段13的内径为d2时，则满足以下关系：d1＜d2＜d1+0.1mm。阀元件3和旋转马达4的转子6之间的连接允许例如0.2mm的位移。同时，这允许阀元件3相对于转子±0.2mm的径向位移。
阀座2是阀壳体12的一部分。通过在同一个生产步骤中(例如使用同一个钻头)生产阀座2和引导区段13，可以容易地实现阀座2与引导区段13对准。
阀座2是圆化的，其形成了孔14的圆形边缘。当阀1关闭时，阀元件3的突出部15可以进入该孔14中。
阀元件3通过固定元件16连接到引导螺母11，该固定元件虽然在轴向方向上将阀元件3固定到引导螺母11，但是允许轴7和引导螺母11相对于阀元件3在径向方向上的径向位移，其中，径向方向指的是与轴7的旋转轴线17垂直的方向。固定元件16可以是例如弹簧元件的形式，其中，固定元件16抵靠引导螺母11夹紧阀元件3。
图2示出了阀元件3、轴7、引导螺杆10、引导螺母11和固定元件16的组装。引导螺杆10被拧接到引导螺母11中。引导螺母11具有矩形截面，以确保其不相对于阀壳体12旋转。
图3更详细地示出了固定元件16。固定元件16包括围绕开放区域19的框架18。开放区域19大于阀元件3的截面。框架18包括突出进入开放区域19的两个指状物20、21。当固定元件16安装到阀元件3时，指状物20、21突出进入阀元件3中的长形凹陷22中。凹陷22的简单形式是在周向方向上延伸的凹槽，从而当组装这些零件时，阀元件3相对于固定元件16的角度取向不重要。
在图4示出的侧视图中，固定元件16为具有基底23的U形形式，该基底搁靠在引导螺母11上或至少形成引导螺母11搁靠的止挡部。
此外，固定元件16包括一对固定指状物24、25，该对固定指状物通过基底23连接到框架18。固定指状物24、25与框架18和指状物20、21一起产生了在朝向旋转马达4的方向上作用在阀元件3上的力，即，固定元件16在(与旋转轴线17相关的)轴向方向上拉动阀元件3抵靠引导螺母11。
框架18包括成角度区段26，该成角度区段朝向转子6弯曲并且因此朝向引导螺母11弯曲。成角度区段26的内边界27形成止挡部，该止挡部限制固定元件16在垂直于成角度区段的方向上相对于阀元件3的移动。
如在图6中可以看到，阀元件3与引导螺母11之间没有或仅有有限的轴向游隙。然而，阀元件3与引导螺母11之间存在允许径向位移28的径向游隙。
换句话说，甚至当旋转轴线17未与引导区段13的中心准确对准时，阀元件3上基本没有将阀元件3按压到引导区段13的引导表面中的侧向力。固定元件16允许引导螺母11与阀元件3之间的小的径向位移。
使用包括引导螺杆10和引导螺母11的传动装置允许旋转马达4的转子6在定子5内保持静止，即，独立于阀元件3的位置，作用在定子5与转子6之间的磁力总是相同的。换句话说，转子6仅旋转而不平移。
仅彼此接触的移动零件是阀元件3和阀壳体12，并且这种接触可能仅限于引导区段13。

Claims (10)

1.一种电动膨胀阀(1)，包括阀壳体(12)、阀座(2)、与该阀座(2)配合的阀元件(3)、驱动装置，该驱动装置驱动该阀元件(3)并且包括具有旋转轴线(17)的旋转马达(4)，其中，该阀元件(3)连接到该旋转马达(4)，该旋转马达包括在轴向方向上相对于该阀壳体(12)固定的转子(6)并且具有在该转子(6)与该阀元件(3)之间相对于该旋转轴线(17)径向位移的可能性，
其特征在于，该电动膨胀阀(1)还包括布置在该转子(6)与该阀元件(3)之间的传动装置，该传动装置包括引导螺杆(10)和引导螺母(11)，该阀元件(3)通过该引导螺母(11)连接到该旋转马达(4)，从而将该转子(6)的旋转移动转换成该阀元件(3)的平移移动，
该阀元件(3)通过固定元件(16)连接到该旋转马达(4)并且设置有长形凹陷(22)，该固定元件(16)包括框架(18)，该框架包括突出进入该长形凹陷(22)中的指状物(20，21)，并且
在该指状物(20，21)的末端与该长形凹陷(22)的底面之间存在径向游隙，该固定元件(16)保证该阀元件(3)在轴向方向上限定地定位，同时允许该旋转轴线(17)与该阀元件(3)之间的径向位移。
2.根据权利要求1所述的电动膨胀阀，其特征在于，该转子(6)由轴承(29)支撑，该轴承布置在该转子(6)的与该阀元件(3)相反的一侧上。
3.根据权利要求1或2所述的电动膨胀阀，其特征在于，该阀座(2)是该阀壳体(12)的一部分。
4.根据权利要求3所述的电动膨胀阀，其特征在于，该阀座(2)是圆化的。
5.根据权利要求1或2所述的电动膨胀阀，其特征在于，该阀壳体(12)包括引导该阀元件(3)的引导区段(13)。
6.根据权利要求5所述的电动膨胀阀，其特征在于，该阀元件(3)和该阀壳体(12)至少在该引导区段(13)具有不同材料。
7.根据权利要求1或2所述的电动膨胀阀，其特征在于，该框架(18)包围了比该阀元件(3)的截面大的开放区域(19)。
8.根据权利要求7所述的电动膨胀阀，其特征在于，该框架(18)包括朝向该转子(6)弯曲的成角度区段(26)。
9.根据权利要求1或2所述的电动膨胀阀，其特征在于，该固定元件(16)的侧视图为U形形状，其中，该U形的基底(23)形成止挡部。
10.根据权利要求1或2所述的电动膨胀阀，其特征在于，该固定元件(16)将该阀元件(3)固定到该引导螺母(11)，该引导螺母被固定防止旋转。
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