CN113915341A - 阀装置 - Google Patents

Abstract

一种阀装置，包括阀芯和阀嘴，阀芯具有第一腔和形成第一腔的侧壁，阀嘴包括倾斜段，至少部分倾斜段能够位于第一腔，倾斜段与阀芯形成第一腔的侧壁配合形成节流口，节流口位于侧壁的自由末端与倾斜段的配合位置，阀芯能够靠近或远离倾斜段运动进而调节节流口的开度，节流口能够连通第一通道和第二通道，这样，随着阀芯相对倾斜段运动，可以使节流口的开度逐渐变化，从而有利于提高阀装置的节流效果。

Description

阀装置

【技术领域】

本发明涉及流体控制技术领域，更具体涉及一种阀装置。

【背景技术】

在车辆热管理系统中，常采用阀装置作为节流元件，阀装置可以根据系统的需要，通过流体的正向流动或反向流动来实现节流功能。如何提高阀装置的节流效果是一个待改善的技术问题。

【发明内容】

本申请的目的在于提供一种阀装置，有利于提高阀装置的节流效果。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：一种阀装置，包括阀芯和阀嘴，所述阀芯具有第一腔和形成所述第一腔的侧壁，所述阀嘴包括倾斜段，至少部分所述倾斜段能够位于所述第一腔，所述倾斜段与所述侧壁配合形成节流口，所述节流口位于所述侧壁的自由末端与所述倾斜段的配合位置，所述阀芯能够靠近或远离所述倾斜段运动进而调节所述节流口的开度，所述阀装置还包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道位于所述节流口的不同侧，所述节流口能够连通所述第一通道和所述第二通道。

本申请提供了一种阀装置，包括阀芯和阀嘴，阀芯具有第一腔和形成第一腔的侧壁，阀嘴包括倾斜段，至少部分倾斜段能够位于第一腔，倾斜段与阀芯形成第一腔的侧壁配合形成节流口，节流口位于侧壁的自由末端与倾斜段的配合位置，阀芯能够靠近或远离倾斜段运动进而调节节流口的开度，节流口能够连通第一通道和第二通道，这样，随着阀芯相对倾斜段运动，可以使节流口的开度逐渐变化，从而有利于提高阀装置的节流效果。

【附图说明】

图1是阀装置处于关闭状态的一个截面结构示意图；

图2是图1中阀部件的一个截面结构示意图；

图3是图1中阀座的一个截面结构示意图；

图4是图2中第二密封组件的一个截面结构示意图；

图5是图2中螺母座的一个截面结构示意图；

图6是图2中A部的局部放大结构示意图；

图7是图2中阀芯座部件的一个截面结构示意图；

图8是图1中B部的局部放大结构示意图；

图9是阀装置处于节流状态的一个截面结构示意图；

图10是阀装置处于大流量流通状态的一个截面结构示意图；

图11是阀装置的另一种实施方式的一个截面结构示意图；

图12是图11中C部的局部放大结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步说明：

参见图1，阀装置可以应用于车辆空调系统或车辆热泵系统，阀装置100包括控制部件1、阀部件2以及阀座3，阀部件2与阀座3连接，控制部件1位于阀部件2的外周，控制部件1与阀座3连接，阀装置100通过控制部件1实现与外界的电连接和/或信号连接。

参见图1，控制部件1包括外壳体11、定子组件12、电路板13以及接口部14，控制部件1具有控制腔15，定子组件12位于控制腔15，电路板13位于控制腔15，定子组件12位于阀部件2的外周，定子组件12与外壳体11固定连接，定子组件12与电路板13电连接和/或信号连接，接口部14包括接口部外壳141，接口部外壳141与外壳体11可以一体注塑成型或装配固定，接口部14还包括插针142，插针142与接口部外壳141可以注塑固定，接口部14具有接插腔143，插针142的一端位于控制腔15，用于与电路板13电连接和/或信号连接，插针141的另一端位于接插腔143，用于与外界电连接和/或信号连接。当然，定子组件也可以与外壳以及接口部外壳注塑为一整体。

参见图1和图2，阀部件2包括转子组件20、传动组件21、阀芯组件22、连接件23以及阀芯座部件24，其中阀芯组件22包括阀芯221和丝杆222，转子组件20与丝杆222连接，丝杆222与传动组件21连接，传动组件21与连接件23连接，连接件23位于阀芯221的外周，连接件23与阀芯座部件24连接，阀部件2可以形成节流口240，在定子组件12的磁场激励下，转子组件20能够带动阀芯221沿轴向作上下往复运动，阀芯221的上下运动能够调节节流口240的开度大小。

参见图3，阀座3包括安装部31、第一端口32、第二端口33、第一通道35以及第二通道36，第一通道35在阀座3表面形成第一端口32，第二通道36在阀座3表面形成第二端口33，安装部31形成安装腔34，就阀座3单个零部件而言，第一通道35和第二通道36可以通过安装腔34连通。在本实施例中，第一端口32位于阀座3的一侧，第二端口33位于阀座3的另一侧，安装腔34的开口位于阀座3的又一侧，上述三侧为阀座3的不同侧，这样有利于避免干涉，提高阀座3的利用率。

参见图1至图3，部分阀部件2位于安装腔34，阀部件2与阀座3连接，具体地，在本实施例中，连接件23包括第一侧部231，第一侧部231的表面形成有外螺纹，安装部31包括第二侧部311，第二侧部311的表面形成有内螺纹，阀部件2伸入安装腔34，第一侧部231和第二侧部311螺纹配合，即连接件23与安装部31螺纹连接，从而实现阀部件2与阀座3的连接。当然作为其他实施方式，阀部件2和阀座3还可以通过压紧螺母压紧的方式实现连接。进一步地，为防止流体从阀部件2与安装部31的装配间隙泄漏，阀部件2与安装部31之间还可以进行有密封设置。

参见图2和图4，阀部件2还包括第二密封组件25，第二密封组件25包括第二密封件251和第二密封环252，第二密封环252一体注塑成型，在本实施例中，第二密封环252通过聚四氟乙烯(PTFE)制成，当然作为其他实施方式，第二密封环252还可以通过聚四氟乙烯与其他材质的混合物或者其他兼具硬度及弹性的塑性材质制成。第二密封环252包括第二凹槽部2521，第二密封件251位于第二密封环252的外周，部分第二密封件251位于第二凹槽部2521形成的第一槽腔。参见图2，连接件23还包括凸缘部232，连接件23具有内腔233，至少部分阀芯221位于内腔233，第二密封组件25位于阀芯221的外周，第二密封环252与阀芯221过盈配合，第二密封环252与阀芯221的外周壁密封抵接，第二密封组件25与凸缘部231抵接，第二密封件251被压紧于第二凹槽部2521和连接件23的侧壁之间，第二密封件251处于密封压紧状态。进一步地，为避免第二密封组件25沿轴向方向移动，阀部件2还可以包括第二挡圈26，第二挡圈26位于阀芯221的外周并与连接件23固定连接，第二密封组件25可以通过第一凸缘部232和第二挡圈26进行轴向限位。

参见图2，丝杆222的部分外周壁上形成有外螺纹段，传动部件21包括螺母座211，参见图5，螺母座211具有孔道212和形成孔道212的周侧壁，部分该周侧壁上形成有内螺纹段。参见图2，丝杆222自螺母座211的下端向上穿出孔道212，丝杆222与螺母座211螺纹配合，丝杆222穿出孔道212的一端与转子组件20固定连接。螺母座211与连接件23固定连接，具体地，在本实施例中，传动部件21还包括连接板213，可以以连接板213为注塑嵌件，一体注塑形成螺母座211，连接板213与连接件23焊接固定，从而实现螺母座211与连接件23的固定连接，当然作为其他实施方式，还可以以连接件23为注塑嵌件，一体注塑形成螺母座211，即螺母座211与连接件23注塑固定，或者连接件23与螺母座211通过装配固定。

参见图2和图6，阀芯组件22还包括套筒223、推力轴承224以及套环225，其中推力轴承224包括第一垫片2241、第二垫片2242以及滚动体2243，第一垫片2241和第二垫片2242结构相同，滚动体2243位于第一垫片2241和第二垫片2242之间，滚动体2243包括滚珠2244，滚动体2243通过滚珠2244分别与第一垫片2241和第二垫片2242抵接，滚珠2244能够相对第一垫片2241和/或第二垫片2242滚动，在滚珠2244的作用下，第一垫片2241和/或第二垫片2242能够相对滚动体2243转动。丝杆222通过套筒223、推力轴承224以及套环225实现与阀芯221的连接，具体地，套环225位于丝杆222的外周，套环225与丝杆222固定连接，在本实施例中，套环225和丝杆222焊接固定，当然作为其他实施方式，套环225和丝杆222还可以装配固定；推力轴承224位于丝杆222的外周，推力轴承224与丝杆222可以为间隙配合，丝杆222包括第三台阶部2221，推力轴承224通过第三台阶部2221和套环225进行轴向限位；套筒223位于丝杆222的外周，套筒223位于推力轴承224的上方，或者说推力轴承224位于套筒223和套环225之间，套筒223向推力轴承方向的移动能够通过推力轴承224轴向限位，套筒223与丝杆222间隙配合；阀芯221具有第二腔2211，套环225和推力轴承224位于第二腔2211，至少部分套筒223位于第二腔2211，套筒223与阀芯221固定连接，具体地，套筒223的外侧壁与阀芯221用于形成第二腔的侧壁固定连接，在本实施中，套筒223的外周壁与阀芯221用于形成第二腔的侧壁通过焊接固定，当然作为其他实施方式，套筒223与阀芯221还可以通过装配固定。沿第二腔2211的径向，可以设置推力轴承224和套环225分别与形成第二腔的侧壁之间留有间隙，这样有利于避免推力轴承224和/或套环225在转动时与侧壁的摩擦损耗。

参见图1、图2以及图6，控制部件1能够控制阀芯221沿轴向作上下往复运动，具体地，控制部件1能够控制定子组件12产生激励磁场，在定子组件12的磁场激励下，转子组件20能够带动丝杆222转动，而丝杆222与螺母座211螺纹配合，螺母座211与连接件23固定连接，这样丝杆222在螺纹的作用下，丝杆222在随转子组件20周向转动的同时还能够沿轴向进行上下往复运动。当丝杆222沿轴向向上运动时，套环225的上端面能够与推力轴承224的第二垫片2242抵接，推力轴承224的第一垫片2241能够与套筒223的下端面抵接，而套筒223与阀芯221固定连接，即随着丝杆222的向上运动，丝杆222能够带动阀芯221沿着轴向向上运动。丝杆222在沿轴向向上运动的同时还保持着周向转动，由于第二密封组件25的存在，阀芯221不利于随着丝杆222一起作周向转动，即丝杆222与阀芯221之间存在相对转动，而丝杆222又需带动阀芯221向上运动，则阀芯组件22存在具有相对转动的抵接面，这可能会产生滑动摩擦损耗。在本技术方案中，通过设置推力轴承224，使第一垫片2241与套筒223的下端面抵接，第二垫片2242与套环225的上端面抵接，第一垫片2241和第二垫片2242之间通过滚珠2244抵接，这样，在套环225与丝杆222固定连接的情况下，可以将原本作用于套环225和第二垫片2242之间的滑动摩擦转换为第二垫片2242与滚珠2244之间的滚动摩擦，即套环223和第二垫片2242能够跟随丝杆222一起作周向转动，而第二垫片2242能够相对于滚动体2243转动，这样，通过推力轴承224，可以将作用于阀芯组件22上产生的滑动摩擦转变为滚动摩擦，有利于减少摩擦损耗，从而提高阀芯组件22的使用寿命。同样，当丝杆222沿轴向向下运动时，丝杆222的第三台阶部2221能够与第一垫片2241抵接，阀芯221还设置有第四台阶部2210，第二垫片2242能够与第四台阶部2210抵接，随着丝杆222的向下运动，丝杆222通过推力轴承224推动阀芯221沿轴向向下运动，此时，可以将原本作用于第三台阶部2221和第一垫片2241之间的滑动摩擦转换为第一垫片2241与滚珠2244之间的滚动摩擦，即丝杆222能够带动第一垫片2241一起作周向转动，而第一垫片2241能够相对于滚动体2243转动，从而将作用于阀芯组件22上的滑动摩擦转变为滚动摩擦，有利于减少摩擦损耗，提高阀芯组件22的使用寿命。

参见图1、图2以及图7，阀芯座部件24与连接件23连接，具体地，阀芯座部件24包括阀芯座241、第一密封组件242以及阀嘴243，第一密封组件242包括第一密封件2421和第一密封环2422，第一密封组件242的材质可以和第二密封组件25相同。阀芯座241包括第一台阶部2411，阀嘴243包括阀口部2431和主体部2432，就阀芯座241单个零部件而言，阀芯座241还具有装配腔，第一密封组件242和至少部分阀嘴243位于装配腔，第一密封组件242位于阀嘴243的外周，第一密封环2422与阀嘴243过盈配合，具体地，第一密封环2422与阀嘴的主体部2432过盈配合，第一密封环2422与主体部2432的外周壁密封抵接，第一密封组件242的端面与第一台阶部2411抵接，第一密封件2421被压紧于第一密封环的第一凹槽部2423和阀芯座241用于形成装配腔的侧壁之间，第一密封件2421处于密封压紧状态。阀芯座241还包括连接部2412，阀芯座241通过连接部2412与连接件23固定连接，从而实现连接件23和阀芯座部件24的连接。在本实施例中，阀芯座241通过连接部2412与连接件23焊接固定，当然作为其他实施方式，阀芯座241与连接件23还可以装配固定。进一步地，为避免第一密封组件242沿轴向方向移动，阀芯座部件24还可以包括第一挡圈244，在本实施例中，阀芯座241还包括第二台阶部2413，至少部分第一挡圈244位于阀芯座241形成的装配腔，第一挡圈244的端面与第二台阶部2413抵接，第一挡圈224与阀芯座241固定连接，第一密封组件242可以通过第一挡圈244和第一台阶部2411进行轴向限位。

参见图1和图8，阀芯221具有第一腔2212和形成第一腔2212的侧壁，当至少部分阀口部2431位于第一腔2212时，阀口部2431与阀芯221间隙配合，阀口部2431的外侧壁与形成第一腔2212的侧壁相互配合形成节流口240，具体地，节流口240位于阀芯形成第一腔的侧壁的自由末端与阀口部的外侧壁相互配合的位置，为提高阀装置100的节流控制精度，阀口部2431包括倾斜段2435，在本实施例中，当阀芯221位于最下端位置时，此时倾斜段2435的一端与阀芯形成第一腔的侧壁的自由末端平齐设置；倾斜段2435的另一端可以延伸至阀口部的自由顶端，倾斜段2435的截面宽度d沿轴向自下而上逐渐减小，这样阀口部2431与阀芯221配合时，倾斜段2435的外侧壁在截面所在平面上的投影与形成第一腔2212的侧壁在同一平面上的投影之间构成有夹角θ。

参见图1，当阀芯221位于最下端时，此时第一通道35和第二通道36不连通，具体地，参见图7和图8，第一密封环2422还包括凸起部2424，阀芯221的自由端部还设置有倒角部2213，当阀芯221位于最下端时，倒角部2213能够与第一密封环的凸起部2424密封抵接，从而使第一通道35和第二通道36不通过阀口240连通。当然作为其他实施方式，第一密封环2422还可以不包括凸起部2424，即阀芯221的自由端部直接与第一密封环2422的上端面密封抵接(阀芯211还可以不包括倒角部2213)，或者阀芯221的自由端部直接与阀口部2431密封抵接。参见图8和图9，随着阀芯221沿轴向向上运动，倒角部2213与凸起部2424分离，阀芯221相对倾斜段2435运动，此时第一通道35和第二通道36能够通过节流口240连通，并且随着阀芯221的持续向上运动，节流口240的开度逐渐增大，这样有利于提高阀装置的节流效果，有利于使流量节流趋于线性的变化。需要说明的是，可以通过设置夹角θ的大小来调节节流口240节流段的流量大小，可以设置夹角θ的范围为1°～3°，进一步地，还可以通过设置倾斜段2435的轴向高度h的大小来调节节流口240节流段的区间宽度，可以设置倾斜段2435的轴向高度h为第一腔2212的轴向高度H的0.4～0.6倍。随着阀芯221继续沿轴向向上运动，参见图10，当阀口部2431不位于第一腔2212时，此时第一通道35和第二通道36直接通过阀嘴243的流道2433连通，即此时的流通流量将迅速增大。这里应当指出的是，当阀装置100作为节流元件，其主要工作的区间为节流段区间，阀装置100可以通过设置限位机构，使阀芯221沿轴向上下往复运动的位移范围位于节流段区间内。

参见图9，阀装置100在工作过程中，当第一端口32作为流体的进口时，此时第二端口33作为流体的出口，定义此时流向为正向流动，高压的流体从第一端口32流入后，流经第一通道35并通过连接件23的连通孔234流入内腔233，连通孔234的数量至少为一个，位于内腔233的高压流体通过节流口240节流后变为低压流体，通过阀嘴243的流道2433流向第二通道36，并从第二端口33流出，流向后续回路。在本实施例中，连通孔234的数量为四个且对称设置，通过连通孔234的对称设置，有利于抵消或减小高压流体从连通孔234进入内腔233时对阀芯221的冲击，使阀芯221动作顺畅。

参见图9，当第二端口33作为流体进口时，此时第一端口32作为流体出口，定义此时流向为反向流动，高压的流体从第二端口33流入后，流经第二通道36并通过阀嘴的流道2433进入阀芯的第一腔2212，位于第一腔2212的高压流体能够作用于阀芯221，将会对阀芯221产生一个向上的压力，为抵消或减小高压流体作用于阀芯221上的压力，使阀芯221动作顺畅，阀芯221还包括平衡通道，参见图9，平衡通道包括第二腔2211、第一腔2212、连接通道2214以及流道孔2215，流道孔2215的数量至少为一个，阀部件2还具有容纳腔27，阀嘴的流道2433连通第二通道36和第一腔2212，连接通道2214连通第一腔2212和第二腔2211，流道孔2215连通第二腔2211和容纳腔27，这样，部分高压流体能够通过平衡通道流入容纳腔27，位于容纳腔27的高压流体直接和/或间接作用于阀芯221，将会对阀芯221产生一个向下的力，这样阀芯221受到方向相反的高压流体的压力作用，有利于使阀芯221受高压流体的压力被平衡或趋于平衡，使阀芯221动作顺畅；部分高压流体能够通过节流口240节流后变成低压流体进入内腔233，并通过连通孔234和第一通道35从第一端口32流出，流向后续回路。应当指出的是，位于容纳腔27的高压流体与位于内腔233的低压流体通过第二密封组件25进行隔离，即通过设置第二密封组件25，有利于避免位于容纳腔27的高压流体泄漏到位于内腔232的低压流体，避免因不同压力的流体混合而失去节流的作用。

参见图11和图12，为阀装置的第二种实施方式，第二种实施方式相比于第一种实施方式，主要区别在于：在第二种实施方式中，阀芯组件22还包括弹性元件226和垫圈227，阀芯还包括第五台阶部228，弹性元件226和垫圈227位于第二腔2211，垫圈227位于套环225的外周，垫圈227的内周侧与套环225的外周侧之间留有间隙，沿第二腔2211的径向，设置垫圈227的外周壁与阀芯形成第二腔的侧壁之间留有间隙，弹性元件226与阀芯形成第二腔的侧壁之间留有间隙，弹性元件226的一端与第五台阶部228抵接，弹性元件226的另一端与垫圈227的下端面抵接，弹性元件226处于弹性压缩变形状态，这样在弹性元件226的作用下，垫圈227的上端面能够与推力轴承224的第二垫片2242抵接，推力轴承224的第一垫片2241能够分别与套筒223和/或第三台阶部2221抵接，通过设置弹性元件226，可以使阀芯组件22各零部件之间具有一定的预紧力，有利于补偿或减小阀芯221在沿轴向运动过程时的限位窜动，使流量调节趋于平滑或稳定。当然作为其他实施方式，阀芯组件22还可以不包括垫圈227，即弹性元件226的一端与第五台阶部228抵接，弹性元件226的另一端直接与推力轴承的第二垫片2242抵接。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本申请而并非限制本申请所描述的技术方案，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的界定，尽管本说明书参照上述的实施例对本申请已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本申请进行修改或者等同替换，而一切不脱离本申请的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种阀装置，包括阀芯和阀嘴，所述阀芯具有第一腔和形成所述第一腔的侧壁，所述阀嘴包括倾斜段，至少部分所述倾斜段能够位于所述第一腔，所述倾斜段与所述侧壁配合形成节流口，所述节流口位于所述侧壁的自由末端与所述倾斜段的配合位置，所述阀芯能够靠近或远离所述倾斜段运动进而调节所述节流口的开度，所述阀装置还包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道位于所述节流口的不同侧，所述节流口能够连通所述第一通道和所述第二通道。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其特征在于：所述阀嘴包括阀口部，所述倾斜段位于所述阀口部，当所述阀芯沿轴向运动至最下端位置时，所述倾斜段的一端与所述侧壁的自由末端平齐设置；所述倾斜段的另一端延伸至所述阀口部的自由顶端。

3.根据权利要求2所述的阀装置，其特征在于：所述倾斜段的截面宽度(d)沿轴向自下而上逐渐减小，当所述倾斜段位于所述第一腔时，所述阀芯沿轴向向上运动时，所述节流口的开度逐渐增大；所述阀芯沿轴向向下运动时，所述节流口的开度逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的阀装置，其特征在于：所述倾斜段的外侧壁在截面上的投影与所述阀芯形成所述第一腔的侧壁在所述截面上的投影之间构成有夹角(θ)，所述夹角(θ)的角度范围为1°～3°，所述倾斜段的轴向高度(h)为所述第一腔的轴向高度(H)的0.4～0.6倍。

5.根据权利要求1-4任一项所述的阀装置，其特征在于：所述阀装置包括阀芯座部件，所述阀芯座部件包括阀芯座和第一密封组件，所述阀芯座包括第一台阶部和装配腔，所述第一密封组件和至少部分所述阀嘴位于所述装配腔，所述第一密封组件位于所述阀嘴的外周，所述第一密封组件与所述第一台阶部抵接，所述第一密封组件与所述阀嘴的外周壁密封抵接，所述第一密封组件被压紧于所述阀芯座和所述阀嘴之间。

6.根据权利要求5所述的阀装置，其特征在于：所述第一密封组件包括第一密封件和第一密封环，所述第一密封环一体注塑成型，所述第一密封环与所述阀嘴过盈配合，所述第一密封环与所述阀嘴的外周壁密封抵接，所述第一密封环包括第一凹槽部，部分所述第一密封件位于所述第一凹槽部形成的槽腔，所述第一密封件被压紧于所述第一凹槽部和所述阀芯座之间。

7.根据权利要求6所述的阀装置，其特征在于：所述阀芯沿轴向运动至最下端位置时，所述阀芯与所述第一密封环密封抵接或所述阀芯与所述阀嘴密封抵接，此时所述第一通道和所述第二通道不连通。

8.根据权利要求6所述的阀装置，其特征在于：所述第一密封环还包括凸起部，所述阀芯的自由端部形成有倒角部，所述阀芯位于最下端时，所述凸起部与所述倒角部密封抵接，此时所述第一通道和所述第二通道不连通。

9.根据权利要求5-8任一项所述的阀装置，其特征在于：所述阀装置还包括第一挡圈，所述阀芯座还包括第二台阶部，至少部分所述第一挡圈位于所述装配腔，所述第一挡圈与所述第二台阶部抵接，所述第一挡圈与所述阀芯座固定连接，所述第一密封组件通过所述第一台阶部和所述第一挡圈轴向限位。

10.根据权利要求9所述的阀装置，其特征在于：所述阀芯还包括第二腔、连接通道以及流道孔，所述阀嘴还包括流道，所述阀装置还具有容纳腔，所述流道连通所述第二通道和所述第一腔，所述连接通道连通所述第一腔和所述第二腔，所述流道孔连通所述第二腔和所述容纳腔。

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