CN114857328A - 一种电动切换阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动切换阀，与转动滑块适配的调节阀口分为大通流区和小通流区，狭缝状的小通流区位于大通流区的径向外侧，并自通流区向外延伸形成；与调节阀口相适配的滑块工作面，随滑块转动可分别实现调节阀口的小流量调节和大流量调节；工作过程中，与小流量调节段相应的工作面，在全部遮蔽大通流区的同时可逐渐改变对小通流区的遮蔽面积，以进行小流量调节；同时与大流量调节段相应的工作面可逐渐改变对大通流区的遮蔽面积，以进行大流量调节。基于调节阀口小通流区的设计，滑块位移量相同的情形下，本发明在小流量调节遮蔽过程中的通流变化量较小，从而能够满足较高精度小流量调节的功能需求，同时还可以实现较大流量的调节。

Description

一种电动切换阀

技术领域

本发明涉及流体控制技术领域，具体涉及一种电动切换阀。

背景技术

为了冰箱温度的精准调控，需进行制冷介质的微小流量调节，对于本领域技术人员而言如何改进电动切换阀进行优化设计以实现较高精度的小流量调节是亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种新结构电动切换阀，能够实现小流量精确调节。

本发明提供的电子切换阀，包括阀座和壳体，所述阀座与所述壳体固定连接；还包括滑块和齿轮传动机构，所述齿轮传动机构的输出端与滑块连接，以带动所述滑块相对于所述阀座转动切换工作位；所述滑块的与所述阀座相对端具有与调节阀口适配的工作面，所述调节阀口连通阀座上开设的出口孔，并配置为：在平行于所述工作面的投影面内，所述调节阀口包括大通流区和小通流区，所述小通流区位于所述大通流区的径向外侧，且所述小通流区为自所述大通流区向外延伸形成的狭缝状，所述工作面的外周轮廓包括小流量调节段和大流量调节段；所述滑块切换工作位的过程中，所述工作面的小流量调节段和大流量调节段依次与所述调节阀口适配；其中，与所述小流量调节段相应的工作面构成对所述大通流区的全部遮蔽，且可逐渐改变对所述小通流区的遮蔽面积；与所述大流量调节段相应的工作面可逐渐改变对所述大通流区的遮蔽面积。

与背景技术相比，本发明与转动滑块适配的调节阀口划分为大通流区和小通流区，狭缝状的小通流区位于大通流区的径向外侧，并自所述通流区向外延伸形成；相应地，与调节阀口相适配的滑块工作面，随滑块转动可分别实现调节阀口的小流量调节和大流量调节。工作过程中，与小流量调节段相应的工作面，在全部遮蔽大通流区的同时可逐渐改变对小通流区的遮蔽面积，以进行小流量调节；同时，与大流量调节段相应的工作面可逐渐改变对大通流区的遮蔽面积，以进行大流量调节。相较而言，基于调节阀口小通流区的设计，滑块位移量相同的情形下，本发明在小流量调节遮蔽过程中的通流变化量较小，从而能够满足较高精度小流量调节的功能需求，同时还可以实现较大流量的调节。具有良好的调节机能。

附图说明

图1为具体实施方式所述电子切换阀的整体结构示意图；

图2为图1所示电子切换阀的装配爆炸图；

图3为图1中所示阀座的俯视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5示出了配置在节流片上的大通流区和小通流区的相对位置关系；

图6示出了图2中所示滑块的B向视图；

图7a、图7b、图7c、图7d、图7e和图7f分别示出了不同工作状态下的滑块与调节阀口的适配关系特征点；

图8为节流片与阀座的适配关系俯视图；

图9为挡圈的整体结构示意图；

图10为阀座、节流片、挡圈及滑块的装配关系爆炸图。

图中：

壳体1、转子2、线圈总成3、阀座4、入口孔41、出口孔42、大流量流道43、小流量流道44、内凹环槽45、定位孔46、凸沿47、轴5、轴套 6、滑块7、工作面71、全闭段711、小流量调节段712、大流量调节段713、全开段714、凸台72、外凸部73、中心孔74、行星齿轮传动机构8、太阳轮81、内齿圈82、节流片9、大通流区91、小通流区92、定位块93、中心孔94、挡圈10、限位部101、定位槽102、止动部103、外环支撑部104、定位柱105、进口过渡流道107、弹簧11。

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。

请参见图1和图2，其中，图1为本实施方式所述电子切换阀的整体结构示意图，图2为图1所示电子切换阀的装配爆炸图。

该电子切换阀包括壳体1和内置在壳体1内的转子2，套装在外侧的线圈总成3与转子2构成步进电机。阀座4与壳体1封固连接形成内部阀腔，阀座4具有入口孔41和出口孔42，分别与入口接管和出口接管相连形成流体通路。请一并参见图3和图4，其中，图3为图1中所示阀座的俯视图，图4为图3的A-A剖视图。

如图1和图2所示，轴5的一端固定在阀座4上，另一端插装在轴套 6上，以作为阀内构成的基础构件。线圈总成3通电，转子2绕轴5转动，通过阀腔内的齿轮传动机构带动与调节阀口(91、92)适配的滑块7转动，以相对于阀座4转动切换于全开工作位与全闭工作位之间，同时根据系统需要进行开度调节。

不失一般性，本实施方式以行星齿轮传动机构8示意动力传递路径，图中所示，该行星齿轮传动机构8的输入端为太阳轮81，并以内齿圈82 作为输出端。本方案中，太阳轮81套装在轴3上，并可在转子2的带动下同步转动，并通过内齿圈82带动滑块7转动。应当理解，根据不同产品类型的需要，行星齿轮传动机构8的传动原理非局限于图中所示的行星传动形式；另外，也可采用非行星传动形式的齿轮传动机构，只要满足传递动力的功能均可。

其中，滑块7的与阀座4相对端具有工作面71，该工作面71与连通出口孔42的调节阀口(91、92)适配，并配置为：在平行于工作面71的投影面内，该调节阀口包括大通流区91和小通流区92，请一并参见图5，该图示出了配置在节流片9上的大通流区91和小通流区92的相对位置关系。小通流区92位于大通流区91的径向外侧，且该小通流区92为自通流区向外延伸形成的狭缝状，以构建小流量调节。

滑块7设有一中心孔74，用于将其套装在轴5上，滑块7通过弹簧11 轴向压抵在节流片9上。请参见图6，该图示出了所述滑块的B向视图。

该滑块7工作面的外周轮廓包括依次设置的全闭段711、小流量调节段712、大流量调节段713和全开段714；请一并参见图7a、图7b、图7c、图7e和图7f，分别示出了不同工作状态下的滑块与调节阀口的适配关系特征点。例如但不限于，图7a中所示处于全闭工作位的滑块7沿逆时针方向转动，切换至图7f所示的全开工作位，其中，图7b为滑块7的工作面 71完全遮蔽调节阀口的临界点，图7c为小流量调节的适配状态，图7d为小流量调节与大流量调节间过渡位置的适配状态，图7e为大流量调节的适配状态。

如图7a所示，与全闭段711相应的工作面71可构成对调节阀口的全部遮蔽，此状态下，阀截止无流量通过调节阀口。开阀操作时，随着滑块 7逆时针转动至图7b所示临界点，其工作面71先与小通流区92适配，再与大通流区91适配，在滑块7旋转过程中，不断改变其工作面71外部轮廓遮蔽调节阀口槽的面积，从而实现流量调节。

在滑块7的转动过程中，与小流量调节段712相应的工作面71构成对大通流区92的全部遮蔽，且可逐渐改变对小通流区92的遮蔽面积，如图 7c所示，以进行小流量调节。接下来，与大流量调节段713相应的工作面 71可逐渐改变对大通流区92的遮蔽面积，如图7e所示，以进行大流量调节。滑块7继续转动，至图7f所示全开工作位时，与全开段714相应的工作面71不构成对调节阀口的遮蔽，此状态下，调节阀口的大通流区91通流量和小通流区92通流量之和即为阀口最大开度。

可以理解的是，基于滑块工作面71与大通流区91和小通流区92的转动遮蔽关系，大通流区91和小通流区92可沿过圆心的径向中心线的方向对称布置，也可为非沿径向中心线的方向配置，只要呈径向内外相对设置满足与工作面71依次适配的需要，均在本申请请求保护的范围内。

为了进一步提高小流量调节的可控性，作为优选，至少该工作面71 外周轮廓的小流量调节段712配置为：以滑块7的转动中心为固定点形成的阿基米德螺线弧段，相应地，构建小通流区92的狭缝为径向延伸形成的直线状，可采用激光雕刻工艺加工。如此设置，滑块7转动过程中阀口前段(图7b位置朝向图7c动作)遮蔽面积的变化，接近线性使得小流量调节的过程趋于线性，具有更佳的可控性和可靠性。

本方案中，调节阀口的大通流区91可以为与出口孔42同心的圆孔。

例如但不限于，工作面71外周轮廓的全闭段711也可为阿基米德螺线弧段，如图所示，该全闭段711可与小流量调节段712可以同一匀速离开固定点，同时又以固定的角速度绕转动中心转动形成的外周轮廓，可有效兼顾作动性能及工艺成本。

另外，图5中所示的大流量调节段713为直线段，且位于图7d所示小流量调节与大流量调节过渡位置时，该直线段(713)与构建小通流区92 的直线状狭缝平行。由此，可实现阀从小流量调节段712过渡到大流量调节时，迅速全开，以进一步提升开阀的操作效率。此外，图中所示全开段由与直线段(713)垂直的另一直线段，以及与直线段(713)同向连接的另一直线段(714)构成；当然，工作面71外部轮廓的各段均采用与圆角过渡。

需要说明的是，滑块7工作面外周轮廓依次设置的全闭段711、小流量调节段712、大流量调节段713和全开段714，相邻工作段的外周轮廓过渡位置可根据实际产品开度进行区域划分和设定，应当理解，在不影响正常阀机能的前提下，在每个外周轮廓过渡位置并非构成相邻工作段功能的绝对物理分割。

为了进一步提高工艺性，可以对滑块7作进一步优化，结合图1和图6所示，本方案的滑块本体具有轴向延伸的凸台72，且与调节阀口适配的工作面71由该凸台72的端面形成。

需要说明的是，本方案的调节阀口开设在节流片9上，以利于加工精度及组装精度的控制。理论上，调节阀口也可直接形成在阀座的上表面，同样能够实现与转动滑块配合实现开度调节，相比较而言，本方案将调节阀口配置在独立于阀座4的节流片9上，具有较好的工艺性。

结合图1和图2所示，节流片9与阀座4贴合固定设置，以避免介质在节流片9与阀座7之间通过。具体地，节流片9上设有一中心孔94，用于将其套装在轴5上，在阀座4的与节流片9的适配端面开设有与调节阀口相应设置的出口过渡流道，建立完整的介质流出路径。

请一并参见图1、图2、图3和图8，其中，图8为本方案的节流片与阀座的适配关系俯视图。与大通流区91和小通流区92相应地，出口过渡流道包括大流量流道43和小流量流道44，在平行于工作面71的投影面内，该大流量流道43覆盖调节阀口的大通流区91，该大流量流道44覆盖调节阀口的小通流区92，这样，在不同的流量调节阶段均可使得介质顺畅流出，确保流量控制精度。

进一步地，可利用挡圈10限定节流片9与阀座4间的轴向相对位置。请一并参见图1、图2和图9，其中，图9为挡圈的整体结构示意图。

如图所示，该挡圈10具有径向内伸形成限位部101，组装后，限位部 101可轴向压抵节流片9，以便节流片9与阀座4贴合固定。当然，限位部 101压抵节流片9的外周边缘即可，从而能够最大限度地减小关联构件尺寸，提高产品集成度。本方案中，可以在阀座4上设有圆周凸沿47，用于翻边铆接固定挡圈10，结构简单且易于操作。

这里，限位部101设置为周向均布的多个，可均载建立节流片9的轴向限位。针对节流片9，还可以进一步增设周向定位结构，如图9所示，至少一个限位部101的内缘开设有定位槽102，相应地，节流片9的外缘具有与该定位槽102适配的定位块93，以限定节流片9的周向位置。

为了获得良好的阀动作机能，还可以采用优化结构限定滑块7的全开工作位和全闭工作位。如图6所示，滑块7的外周表面具有径向外伸形成的外凸部73，结合图1、图2和图9所示，挡圈10具有朝向滑块7轴向延伸形成的止动部103。

基于滑块7的转动，其上的外凸部73两侧面可分别沿周向与挡圈10 的止动部103两侧面相抵适配，如图7a所示，当滑块转动至全闭工作位时，外凸部73的一侧与止动部103的一侧相抵，如图7f所示，当滑块转动至全开工作位时，外凸部73的另一侧与止动部103的另一侧相抵；由此，分别限定滑块7的全开工作位和全闭工作位。

这里，滑块4可与行星齿轮传动机构8的内齿圈82一体成型，以降低制造成本。另外，基于滑块4与内齿圈82一体成型的特点，凸台72可沿内齿圈82的外表面轴向贯通设置，从而使得与限位部101的适配部位充分利用滑块4上部空间，结构更加可靠稳定。

另外如图1、图3和图4所示，阀座4的与节流片9的适配端面具有内凹环槽45，以容纳至少部分挡圈10结构。其中，入口孔41开设在该内凹环槽45的槽底；至少部分挡圈10嵌装在内凹环槽45中，且挡圈10的本体外沿具有朝向阀座4轴向延伸形成的外环支撑部104，以与内凹环槽 45的槽底抵接形成轴向组装定位。请一并参见图10，该图示出了阀座、节流片、挡圈及滑块的装配关系爆炸图。

进一步地，内凹环槽45的槽底上设置有定位孔46，相对侧的挡圈10 上设置有与定位孔46相适配的定位柱105。这样，两者组装时定位柱105 与定位孔46可构建挡圈10与阀座4之间的周向定位，确保介质流动路径上关联结构能够精确对正，同时，该周向定位还可避免介质冲击挡圈10 产生非常态的位移。

此外，如图9所示，挡圈10的本体开设有多个周向均布的进口过渡流道107，以分流经由入口孔41流入阀内的介质流量，避免进气流量作用于滑块7上产生不必要的冲击，可减小产品内漏。

需要说明的是，本实施例所述电子切换阀的固定结构件非局限于图中所示结构，具体可根据产品设计需要及工艺性进行选择，例如，壳体1可采用分体式壳体结构通过焊接如钎焊连接。

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 (15)

1.电子切换阀，其特征在于，包括阀座和壳体，所述阀座与所述壳体固定连接；还包括滑块和齿轮传动机构，所述齿轮传动机构的输出端与滑块连接，以带动所述滑块相对于所述阀座转动切换工作位；所述滑块的与所述阀座相对端具有与调节阀口适配的工作面，所述调节阀口连通所述阀座上开设的出口孔，并配置为：在平行于所述工作面的投影面内，所述调节阀口包括大通流区和小通流区，所述小通流区位于所述大通流区的径向外侧，且所述小通流区为自所述大通流区向外延伸形成的狭缝状，所述工作面的外周轮廓包括小流量调节段和大流量调节段；所述滑块切换工作位的过程中，所述工作面的小流量调节段和大流量调节段依次与所述调节阀口适配；其中，与所述小流量调节段相应的工作面构成对所述大通流区的全部遮蔽，且可逐渐改变对所述小通流区的遮蔽面积；与所述大流量调节段相应的工作面可逐渐改变对所述大通流区的遮蔽面积。

2.根据权利要求1所述的电子切换阀，其特征在于，至少所述工作面的外周轮廓的小流量调节段配置为：以所述滑块的转动中心为固定点形成的阿基米德螺线弧段，构建所述小通流区的狭缝为径向延伸形成的直线状。

3.根据权利要求2所述的电子切换阀，其特征在于，所述大流量调节段为直线段，并配置为：位于小流量调节与大流量调节过渡位置的所述直线段与直线状的所述狭缝平行。

4.根据权利要求3所述的电子切换阀，其特征在于，所述大通流区为与所述出口孔同心的圆孔。

5.根据权利要求4所述的电子切换阀，其特征在于，所述滑块的本体具有轴向延伸的凸台，所述凸台的端面形成所述工作面。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子切换阀，其特征在于，所述阀座上设置有与其贴合固定的节流片，所述调节阀口开设在所述节流片上，所述阀座的与所述节流片的适配端面开设有与所述调节阀口相应设置的出口过渡流道。

7.根据权利要求6所述的电子切换阀，其特征在于，所述出口过渡流道包括大流量流道和小流量流道，在平行于所述工作面的投影面内，所述大流量流道覆盖所述调节阀口的大通流区，所述大流量流道覆盖所述调节阀口的小通流区。

8.根据权利要求6所述的电子切换阀，其特征在于，还包括与所述阀座固定连接的挡圈，所述挡圈具有径向内伸形成限位部，所述限位部轴向压抵所述节流片，以便所述节流片与所述阀座贴合固定。

9.根据权利要求8所述的电子切换阀，其特征在于，所述限位部设置为周向均布的多个，至少一个所述限位部的内缘开设有定位槽，所述节流片的外缘具有与所述定位槽适配的定位块，以限定所述节流片的周向位置。

10.根据权利要求9所述的电子切换阀，其特征在于，所述工作面的外周轮廓还包括全闭段和全开段，并配置为：沿所述滑块自全闭工作位转动切换至全开工作位的转动方向，所述全闭段位于所述小流量调节段的上游侧，所述全闭段位于所述大流量调节段的下游侧；与所述全闭段相应的工作面可构成对所述调节阀口的全部遮蔽，与所述全开段相应的工作面不构成对所述调节阀口的遮蔽。

11.根据权利要求10所述的电子切换阀，其特征在于，所述滑块的外周表面具有径向外伸形成的外凸部，所述挡圈具有朝向所述滑块轴向延伸形成的止动部；所述外凸部的两侧面可分别沿周向与所述止动部的两侧面相抵适配，以分别限定所述滑块的全开工作位和全闭工作位。

12.根据权利要求11所述的电子切换阀，其特征在于，所述阀座的与所述节流片的适配端面具有内凹环槽，所述阀座上开设的入口孔开设在所述内凹环槽的槽底；至少部分所述挡圈嵌装在所述内凹环槽中，且所述挡圈的本体外沿具有朝向所述阀座轴向延伸形成的外环支撑部，以与所述内凹环槽的槽底抵接。

13.根据权利要求12所述的电子切换阀，其特征在于，所述挡圈的本体开设有多个周向均布的进口过渡流道。

14.根据权利要求12所述的电子切换阀，其特征在于，所述内凹环槽的槽底和相对侧的所述挡圈，一者上设置有定位孔，另一者上设置有与所述定位孔相适配的定位柱。

15.根据权利要求1至5中任一项所述的电子切换阀，其特征在于，所述齿轮传动机构为行星齿轮传动机构，其太阳轮为所述输入端，其内齿圈为所述输出端；且所述滑块与所述内齿圈一体成型。

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