CN114704670A - 一种电磁换向阀及其主阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电磁换向阀及其主阀，该主阀包括阀体，其阀体具有用于与压缩机排气端连通的第四工作端口；滑块可相对于阀座滑动切换于至少两个工作位置之间，且阀座上的三个工作端口沿滑动的方向依次设置；并配置为：滑块位于第一工作位置时，第四工作端口与第三工作端口之间建立连通；滑块位于第二工作位置时，第四工作端口与第一工作端口之间和第二工作端口与第三工作端口之间分别建立连通；滑块相对于阀座在两个工作位置之间切换过程中，第二工作端口和第三工作端口非同时与连通腔连通。本方案通过结构优化可提高可适用性，并为有效降低其系统连接的空间占用提供技术保障，同时能够完全规避高压液体进入低压侧对系统运行产生的不良影响。

Description

一种电磁换向阀及其主阀

技术领域

本发明涉及制冷控制技术领域，具体涉及一种电磁换向阀及其主阀。

背景技术

典型的电磁换向阀是一种用于切换介质流道，阀体内腔由与阀座滑动适配的滑块划分为高压、低压两个密封腔室。工作状态下，在线圈所产生的电磁力作用下，驱动导阀动作并带动主阀运动，通过滑动工作位置的切换改变介质流通路径，从而起到切换流道的作用，实现流路切换的功能。

以应用于空调系统为例。当空调需要制冷时，压缩机排出的高温高压气体进入电磁阀D接管，经电磁阀C接管进入室外热交换器(冷凝器)→节流元件→室内热交换器(蒸发器)→回到电磁阀E接管，通过电磁阀内滑块与阀座配合密封的低压腔→经电磁阀S接管→回到压缩机，由此循环实现制冷功能；当空调需要制热时，压缩机排出的高温高压气体进入电磁阀D接管，经电磁阀E接管进入室内热交换器(冷凝器，制冷时为蒸发器)→节流元件→室外热交换器(蒸发器，制冷时为冷凝器)→回到电磁阀C接管，通过电磁阀内滑块与阀座配合密封的低压腔→经电磁阀S接管→回到压缩机，由此循环实现制热功能。在制冷和制热过程中，低压介质均再次经由电磁换向阀低压腔流回压缩机，因此，该电磁换向阀无法应用于在制冷或制热状态下仅需要阀内一路流道导通的情形，并且应用该结构电磁换向阀进行系统多路连接时，结构不紧凑，空间占用较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电磁换向阀及其主阀，通过结构优化以提高可适用性，并为有效降低其系统连接的空间占用提供技术保障。

本发明提供一种电磁换向阀主阀，包括阀体，具有三个工作端口的阀座及以及压合适配于所述阀座上的滑块设置在所述阀体内，所述滑块的与所述阀座适配的密封面中部开设有连通腔，所述阀体具有用于与压缩机排气端连通的第四工作端口；所述阀座上第一工作端口与第二工作端口之间的第一中心距大于第二工作端口与第三工作端口之间的第二中心距，所述滑块可相对于所述阀座滑动切换于两个工作位置之间，且所述阀座上的第一工作端口、第二工作端口和第三工作端口沿所述滑动的方向依次设置；并配置为：所述滑块位于第一工作位置时，第四工作端口与第三工作端口之间建立连通；所述滑块位于第二工作位置时，第四工作端口与第一工作端口之间和第二工作端口与第三工作端口之间分别建立连通；且所述滑块相对于所述阀座在两个工作位置之间切换过程中，所述第二工作端口和第三工作端口非同时与所述连通腔连通。

与背景技术相比，本方案通过结构优化其滑块相对于阀座滑动切换工作位置，其中一个工作位置下的介质流通路径仅通过一次主阀，由此可应用于在制冷或制热状态下仅需要阀内一路流道导通的换热系统，配合系统进行关闭一路或二路流道，从而达到系统功能的具体要求；并且可减少传统结构主阀系统连接管路上的阀元件设置数量，结构紧凑，空间占用较小。另外，本方案提供的电磁阀在换向切换过程中，其第二工作端口和第三工作端口非同时与连通腔连通，由此确保换向过程中的高压与低压始终保持非连通状态，从而能够完全规避高压液体进入低压侧对系统运行产生的不良影响。

附图说明

图1为具体实施方式所述电磁换向阀主阀的结构示意图；

图2为具体实施方式所述电磁换向阀处于制冷状态的原理示意图；

图3为具体实施方式所述电磁换向阀处于制热状态的原理示意图；

图4为具体实施方式中所述阀座的轴测示意图；

图5为图4中所示阀座的适配面示意图；

图6为具体实施方式中所述滑块的轴测示意图；

图7为图6中所示滑块的剖视图。

图中：

主阀10、阀体11、阀座12、去材料部121、滑块13、密封面131、第一密封部1311、第二密封部1312、密封部1313、连通腔132、活塞14、连杆15、第一接管附座16、第一接管连接口161、第二接管连接口162、第三接管连接口163、第二接管附座17、第四接管连接口171、导阀20、线圈30、压缩机40、室内换热器50、室外换热器60、冷凝器70、节流元件80、气液分离器90。

具体实施方式

为了使本领域的技术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例对本发明作进一步的详细说明。

本实施方式提供的电磁换向阀包括主阀和与主阀连通的导阀，在制冷系统中，可切换于第一工作位置和第二工作位置，分别实现系统制冷功能和制热功能。不失一般性，本实施方式以一种电动汽车热泵系统整体运行目标为例，详细说明电磁换向阀的技术方案，应当理解，该电动汽车热泵系统的其他功能构成非本申请的核心发明点所在，且对本申请请求保护的电磁换向阀未构成实质性限制。

请参见图1，该图为本实施方式所述电磁换向阀主阀的结构示意图。

本方案所述电磁换向阀的主阀10包括筒状结构的阀体11，其上具有与压缩机40排气口相连接的第四工作端口D(常通接管D)，其另外三个工作端口置于的阀座12上，如图所示，第一工作端口E、第二工作端口S和第三工作端口C沿滑块13滑动的方向依次设置，其中，第一工作端口E用于与室内热交换器50相连，第二工作端口S可用于与压缩机40进气口连通，第三工作端口C用于与室外热交换器60连通。具体请一并参见图2和图3，该图示出了本实施方式所述电磁换向阀的原理示意图，其中，图2为制冷状态下的示意图，图3为制热状态下的示意图。

其中，压合适配于阀座12上的滑块13设置在阀体11内，该滑块13的与阀座12滑动适配的密封面131中部开设有连通腔132，用于形成与第二工作端口S连通形成低压腔，滑块13与连通第四工作端口D的阀体11之间连通形成高压腔。其中，阀座12和滑块13组成构成一对运动副，活塞14与阀体11构成另一对运动副，通过活塞14将阀体11的内腔分隔成左(近E口侧)、中、右(近C口侧)三个腔室。

在电磁线圈30的作用下，导阀20的芯铁带动其滑碗动作，分别构建相应毛细管的相通状态，从而通过控制主阀10的左腔和右腔之间形成压力差，进而通过主阀10的活塞14、连杆15带动滑块在阀座12表面滑动切换于两个工作位置之间：制冷工作位置(第一工作位置)和制热工作位置(第二工作位置)，由此切换制冷介质的流动方向，实现热泵系统制热工作状态和制冷工作状态的切换。具体地配置为：该滑块13位于图2所示第一工作位置时，第四工作端口D与第三工作端口C之间建立连通，此工作状态下，制冷介质回路仅由D口至C口通过一次主阀；滑块13位于第二工作位置时，第四工作端口D与第一工作端口E之间建立连通，第二工作端口S与第三工作端口C之间建立连通，此工作状态下，制冷介质回路经由D口至E口、C口至S口两次通过主阀。

需要说明的是，滑块13与滑座12之间所构建的前述阀内通流关系可以采用不同的结构实现，例如但不限于图中所示的基于阀座12上三个工作端口之间中心距的不同结构实现方式。请一并参见图4和图5，图4为阀座的轴测示意图，图5为阀座的适配面结构示意图。

图中所示，阀座12上第一工作端口E与第二工作端口S之间的第一中心距L1大于第二工作端口E与第三工作端口S之间的第二中心距L2，滑块13的连通腔132在其滑动的方向上的尺寸配置为：位于第一工作位置时，第一工作端口E与第二工作端口S非导通，具体如图2所示；位于第二工作位置时，第二工作端口S与第三工作端口C导通，具体如图3所示。在此基础上，还可以通过优化滑块13密封结构，配合实现上述阀内流道通流方式。

相应地，滑块13的连通腔131在滑动的方向上的尺寸配置为：位于第一工作位置时，其连通腔131与第一工作端口E非导通，在连通腔131与第一工作端口E非导通关系的基础上，该连通腔131与第二工作端口S导通或非导通，均可满足第一工作端口E与第二工作端口S非导通的配置功能；位于第二工作位置时，滑块13连通腔131与第二工作端口S和第三工作端口C均导通。

进一步结合图6和图7所示，其中，图6为滑块的轴测示意图，图7为沿滑动方向形成的滑块剖面示意图。这里定义，滑块13密封面131的近第一工作端口E的一侧区域为第一密封部1311，滑块13密封面的近第三工作端口C的另一侧区域为第二密封部1312。本方案中，第一密封部1311和第二密封部1312均为板状结构，例如但不限于如图4所示，板状结构的第一密封部1311和第二密封部1312与围合形成滑块13的连通腔132的密封部1313一体成形。结构简单可靠，并具较好的加工工艺性。

结合图2和图3所示，在与密封面131平行的投影面内，位于图2所示第一工作位置时，第一密封部1311覆盖第一工作端口E，由此形成前述连通腔131与第一工作端口E之间的非导通；当然，图中所示状态下，第二密封部1312至少部分覆盖第二工作端口S，对滑块13位于第一工作位置时第一工作端口E与第二工作端口S之间非导通关系未产生实质影响。

基于上述动态配合关系，第一工作端口E与第二工作端口S之间的第一中心距L1为第二工作端口E与第三工作端口S之间的第二中心距L2的至少两倍。应当理解，上述功能结构的实现大体沿滑动切换方向进行布置，为了兼顾滑动方向上结构尺寸的合理使用，作为优选，第一中心距L1为第二中心距L2的至少两倍。

另外，可在第一工作端口E和第二工作端口S之间的阀座12本体开设有去材料部121，该去材料部121位于阀座12的与阀体11相对的本体表面；如此设置，通过去除材料的结构形式减轻零件重量，在一定程度上平衡第一工作端口E与第二工作端口S间距增大设置所增加的材料重量。

此外，各接管可与阀体11采用一体式设计，也可以在阀体11的外部固定设置有接管附座(16、17)，以便于进行各接管的连接操作及可靠性。如图所示，第一接管附座16位于阀座12外侧，该第一接管附座16上开设有分别与第一工作端口E、第二工作端口S和第三工作端口C连通的接管连接口，第二接管附座17位于第四工作端口D外侧，第二接管附座17开设有与第四工作端口D连通的接管连接口。

为了更进一步节省系统外部接管系统的空间利用，可以对接管排布方向作进一步优化。如图2和图3所示，第一接管附座16上分别连通第二工作端口S和第三工作端口C的第二接管连接口162和第三接管连接口163，位于第一接管附座16的与密封面131垂直的外表面。其中，连通第一工作端口E的第一接管连接口161位于第一接管附座16的与密封面131平行的外表面，连通第四工作端口D的第四接管连接口171同样位于第二接管附座17的与密封面131平行的外表面，这样，相应外围接管的排布方向不完全占用主阀径向外围空间。

当然，图中所示一种接管连接口的优选布置方式。实际上，只要第一接管附座16和第二接管附座17上的各接管连接口中，至少一者位于相应接管附座的与密封面垂直的外表面，均可在一种程度上达成上述系统构成紧凑的作用。

下面结合图2和图3，简要说明本实施方式所述电磁换向阀的工作原理。

制冷模式系统内部的制冷介质流通的路径：压缩机40排气口→主阀10的D口→阀体11中腔→主阀的C口→室外换热器60→节流元件80→室内换热器50→气液分离器90→压缩机40吸气口。

制热模式系统内部的制冷介质流通的路径：压缩机40排气口→主阀10的D口→阀体11中腔→主阀10的E口→节流元件80→室外换热器60→主阀10的C口→阀体11中腔→主阀10的S口→气液分离器90→压缩机40吸气口。

当然，对于电动汽车的热泵系统来说，可在机仓内设置与压缩机40排气口连通的恒高压冷凝器，也即位于电磁换向阀主阀10的D口上游侧，由此对压缩机40排出的制冷介质作进一步高温高压处理，以获得更好的能效，降低对续航里程的影响。

综上详述，本方案针对电磁换向阀主阀的滑块和阀座进行的结构优化，改变了以往传统的流路，可实现制冷时高压回路连通、低压回路不通，而通电制热时高压回路和低压回路都正常连通的功能。制冷模式下，电磁阀主阀的S口与E口不连通，保证制冷模式时，制冷介质进入气液分离器90前，不会再次通过电磁阀主阀10，以避免高压液体介质进入低压侧，故系统布置时可节省了一个截止阀的配置，且可以减少相应的管路连接。如此，应用于车用空调系统中，采用集成方式进行空调系统安装的优势更加明显。

需要说明的是，本实施方式中所述滑块和阀座等构件可以采用各种不同材料，包括铁、不锈钢、铜等金属和满足性能要求的塑料、陶瓷等非金属材料，只要采用与本方案核心构思一致的技术手段均在本申请请求保护的范围内。此外，热泵系统的其他阀元件及温度控制元件非本申请的核心发明点，故本文不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁换向阀主阀，包括阀体，具有三个工作端口的阀座及以及压合适配于所述阀座上的滑块设置在所述阀体内，所述滑块的与所述阀座适配的密封面中部开设有连通腔，所述阀体具有用于与压缩机排气端连通的第四工作端口；其特征在于，所述阀座上第一工作端口与第二工作端口之间的第一中心距大于第二工作端口与第三工作端口之间的第二中心距，所述滑块可相对于所述阀座滑动切换于两个工作位置之间，且所述阀座上的第一工作端口、第二工作端口和第三工作端口沿所述滑动的方向依次设置；并配置为：所述滑块位于第一工作位置时，第四工作端口与第三工作端口之间建立连通；所述滑块位于第二工作位置时，第四工作端口与第一工作端口之间和第二工作端口与第三工作端口之间分别建立连通；且所述滑块相对于所述阀座在两个工作位置之间切换过程中，所述第二工作端口和第三工作端口非同时与所述连通腔连通。

2.根据权利要求1所述的电磁换向阀主阀，其特征在于，所述滑块的连通腔在所述滑动的方向上的尺寸配置为：位于第一工作位置时，所述连通腔与第一工作端口非导通，且所述连通腔与第二工作端口导通或非导通；位于第二工作位置时，所述连通腔与第二工作端口和第三工作端口均导通。

3.根据权利要求2所述的电磁换向阀主阀，其特征在于，所述滑块的密封面的近第一工作端口的一侧区域为第一密封部，近第三工作端口的另一侧区域为第二密封部，并配置为：在与所述密封面平行的投影面内，位于第一工作位置时，所述第一密封部覆盖所述第一工作端口，所述第二密封部至少部分覆盖所述第二工作端口。

4.根据权利要求3所述的电磁换向阀主阀，其特征在于，所述第一密封部和所述第二密封部均为板状结构，且所述板状结构与围合形成所述滑块的连通腔的密封部一体成形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁换向阀主阀，其特征在于，所述第一中心距为第二中心距的至少两倍。

6.根据权利要求5所述的电磁换向阀主阀，其特征在于，所述第一工作端口和第二工作端口之间所述阀座的本体开设有去材料部，所述去材料部位于所述阀座的与所述阀体相对的本体表面。

7.根据权利要求1所述的电磁换向阀主阀，其特征在于，所述阀体的外部固定设置有接管附座，第一接管附座位于所述阀座外侧，所述第一接管附座上开设有分别与第一工作端口、第二工作端口和第三工作端口连通的接管连接口，第二接管附座位于所述第四工作端口外侧，所述第二接管附座开设有与第四工作端口连通的接管连接口。

8.根据权利要求7所述的电磁换向阀主阀，其特征在于，所述第一接管附座和所述第二接管附座上的各接管连接口中，至少一者位于相应接管附座的与所述密封面垂直的外表面。

9.根据权利要求8所述的电磁换向主阀，其特征在于，所述第一接管附座上分别连通所述第二工作端口和第三工作端口的第二接管连接口和第三接管连接口，位于所述第一接管附座的与所述密封面垂直的外表面。

10.电磁换向阀，包括主阀和与所述主阀连通的导阀，其特征在于，所述主阀为权利要求1至9中任一项所述的电磁换向阀主阀。

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