CN116066629A - 节流组件、截止阀及其制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷技术领域，特别是涉及节流组件、截止阀及其制冷系统。一种节流组件，包括：节流组件，所述节流组件包括第二节流件，所述第二节流件内开设有第二节流通道，所述第二节流通道至少包括互相连通的第三节流段、第二空腔段和第四节流段，所述第二空腔段位于所述第三节流段和所述第四节流段之间，所述第二空腔段的横截面积大于或等于所述第三节流段的横截面积的2.25倍，且所述第二空腔段的横截面积大于所述第四节流段的横截面积。其优点在于，节流组件的多级节流可以多级降压，减缓介质压力突变，减少空化现象，降低噪音。

Description

节流组件、截止阀及其制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，特别是涉及节流组件、截止阀及其制冷系统。

背景技术

在制冷系统中，截止阀用于对其所在的管路中的介质起切断和节流的重要作用，截止阀的启闭件是阀芯，其主要应用于对介质的截断。

现有的截止阀中，阀腔内通常设有节流件，节流件内的节流孔的正反向节流效果相同，并且由于介质在通过节流孔时流通面积骤减，介质流速突然急剧增加，当节流孔后的压力达到该介质饱和蒸汽压力，部分介质会气化，从而造成气液共存的现象，当气泡流动至高压处，受高压压迫会破裂，气泡的爆破会对节流件的内部结构产生剧烈的冲击，导致介质在截止阀的阀腔中的扰动剧烈，产生噪音，影响截止阀的使用寿命和用户使用体验。

发明内容

基于此，本发明针对上述噪音较大的技术问题，提供一种截止阀，技术方案如下：

一种节流组件，包括：

节流组件，所述节流组件包括第二节流件，所述第二节流件内开设有第二节流通道，所述第二节流通道至少包括互相连通的第三节流段、第二空腔段和第四节流段，所述第二空腔段位于所述第三节流段和所述第四节流段之间，所述第二空腔段的横截面积大于或等于所述第三节流段的横截面积的2.25倍，且所述第二空腔段的横截面积大于所述第四节流段的横截面积。

如此设置，在节流通道中设置不同流通面积的节流段，从而实现多级降压，多级降压中的每一级都消耗一部分能量，使得下一级的入口压力相对较低，减小了下一级的压差，压力恢复低，减少介质空化程度，从而有效控制截止节流阀的流致噪声，并且直径较大的节流段对介质的流动起到缓冲作用，减少空化气泡的出现，同样可以减小噪音。

在其中一个实施方式中，所述节流阀还包括第一节流件，所述第一节流件和第二节流件分体设置，所述第一节流件内开设有第一节流通道，所述第一节流通道与所述第二节流通道连通，所述第一节流件能够在所述第二节流件内沿着第二节流件的轴向运动，以使所述第一节流件与所述第二节流件抵接或解除抵接。

如此设置，当截止阀需要更大的介质流量时，介质反向流动，顶开第一节流件，从而使第一节流件不起节流效果，增大介质的流量。

在其中一个实施方式中，所述第二空腔段的长度大于所述第三节流段的长度的两倍。

如此设置，进一步扩大了第二空腔段的容积，从而保证第二空腔段对介质的缓冲作用，减缓压力突变，避免空化气泡产生，减小噪音。

在其中一个实施方式中，所述第四节流段相对于所述第三节流段远离所述第一节流件设置，所述第四节流段远离所述第二空腔段的一端孔径小于所述第四节流段靠近所述第二空腔段的一端的孔径，所述第四节流段的流通面积沿着介质的流动方向而变化。

如此设置，避免介质在第三节流段和第四节流段中的流通过程中压力突变，从而造成空化现象，产生噪音。

在其中一个实施方式中，所述第一节流件内设有互相连通的第一节流段、第一空腔段和第二节流段，所述第一空腔段位于所述第一节流段和所述第二节流段之间，所述第一空腔段的横截面积大于或等于所述第一节流段的横截面积的2.25倍，且所述第一空腔段的横截面积大于所述第二节流段的横截面积。

如此设置，在第一节流件内同样设置多级节流，从而实现多级降压，多级降压中的每一级都消耗一部分能量，使得下一级的入口压力相对较低，减小了下一级的压差，压力恢复低，减少制冷剂空化程度，从而有效控制截止节流阀的流致噪声，并且同样形成容积较大的第一空腔段，对介质的流动起到缓冲作用，减少空化气泡的出现，减小噪音。

在其中一个实施方式中，所述第一节流通道靠近所述第二节流通道的孔径等于所述第二节流通道靠近所述第一节流通道的孔径。

如此设置，避免介质在第一节流件和第二节流件之间流动的过程中，由于孔径的变化而发生压力跃迁，再次造成噪音。

在其中一个实施方式中，所述第一节流通道和所述第二节流通道同轴设置。

如此设置，保证了介质在节流通道内的流动路径平滑，减少摩擦，从而减小噪音的产生。

一种截止阀，包括上述的节流组件，中空的阀体，所述阀体具有阀腔；第一连通管、第二连通管，所述第一连通管、第二连通管与阀体连接。

一种制冷系统，包括上述的截止阀。

与现有技术相比，本发明提供的节流组件，通过在节流通道中设置不同流通面积的节流段，从而实现多级降压，多级降压中的每一级都消耗一部分能量，使得下一级的入口压力相对较低，减小了下一级的压差，压力恢复低，减少制冷剂空化程度，从而有效控制流致噪声，并且直径较大的节流段对介质的流动起到缓冲作用，减少空化气泡的出现，同样可以减小噪音。

附图说明

图1为本发明提供的节流组件的剖视图；

图2为本发明提供的截止阀的的剖视图；

图3为本发明提供的截止阀的第一节流件被介质顶开时的剖视图；

图4为本发明提供的第一节流件的剖视图；

图5为本发明提供的第二节流件的剖视图；

图6为本发明提供的第一节流件的立体图；

图7为本发明提供的第二节流件的立体图；

图8为本发明的降低噪音的原理图。

图中各符号表示含义如下：

100、截止阀；10、阀体；11、第一开口；12、第二开口；13、主体；14、端盖；15、阀腔；16、第一连通管；20、阀芯；21、操作部；22、第一凹槽；23、第二凹槽；24、密封件；30、节流组件；31、第一节流件；311、第一节流通道；312、第一节流段；313、第一空腔段；314、第二节流段；32、第二节流件；321、第二节流通道；322、第三节流段；323、第二空腔段；324、第四节流段；325、导流腔；326、筋条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1-3，此种节流组件30安装于截止阀100中，节流组件30位于阀腔15内，用于对流入阀腔15或流出阀腔15的介质进行节流。

截止阀100安装于制冷系统中，用于实现管道的连通和截断。

截止阀100包括阀体10和阀芯20，阀体10与阀芯20连接。阀体10的内部具有阀腔15，阀腔15用于容纳阀芯20等部件；阀芯20设于阀腔15内部，并能够沿着阀体10轴向移动。

阀体10上还至少设置有第一开口11和第二开口12。在本实施例中，当截止阀100如说明书附图中，竖直安装时，第一开口11和第二开口12开设于阀体10的下侧和右侧，阀腔15通过第一开口11和第二开口12与外界连通。

第一开口11远离阀芯20的端口连接有第一连通管16，第一开口11和第二开口12分别作为介质的进口或出口。当第一开口11作为介质的进口时，介质通过第一连通管16和第一开口11进入阀体10内部，若截止阀100呈开启状态，则介质经由第二开口12流出截止阀100；反之亦然，介质也可以经由第二开口12进入阀腔15，再通过第一开口11和第一连通管16流出截止阀100。

可选地，第一开口11和第二开口12的位置不限于本实施例中的开设于阀体10的下侧和右侧。在其它实施例中，第一开口11和第二开口12也可以设置在阀体10的左右两侧、上下两侧等，只要可以通过阀芯20的轴向运动可以实现两个阀口之间的连通或截断即可。

阀体10还包括主体13和端盖14，在本实施例中，主体13位于阀体10远离第一开口11的一侧，与第一开口11相对设置，并且与第一开口11同轴。主体13用于限位阀芯20，使阀芯20沿着主体13作轴向运动，以此实现截止阀100打开状态和关闭状态之间的转变。端盖14位于主体13的最顶端，套设在主体13的外部，防止外界灰尘和粉末等杂质进入阀体10内部，影响截止阀100开关阀的密封性和进入阀体10的介质的纯度，以及防止影响截止阀100其他相关功能的实现。

阀芯20包括操作部21、第二凹槽23和密封件24。操作部21位于阀芯20靠近端盖14的一侧，用于受力使阀芯20旋转，从而带动阀芯20做轴向升降运动；第二凹槽23位于阀芯20靠近端盖14的外周侧，环绕阀芯20设置，用于装设密封件24；密封件24嵌入第二凹槽23内，用于隔绝密封件24上下两侧的腔体。

具体地，操作部21设有第一凹槽22，第一凹槽22的槽口朝向端盖14，用于作为外部工具拧动操作部21时的受力段。第一凹槽22的侧壁设置有均匀分布的多个平面，在实施例一中，第一凹槽22侧壁上的六个平面组成规则的六边形，以适应外六角工具的操作。可选地，在其他实施例中，第一凹槽22内侧壁上的平面数量还可以设置为三个、四个、五个、七个、八个等，以适应不同工具，第一凹槽22的形状可以根据工作环境和外部操作工具来调整，不限于本实施例所述的六边形。

密封件24设于第二凹槽23内，密封件24的内周侧抵接于第二凹槽23，密封件24的外周侧与主体13的内壁紧密贴合，从而对阀腔15起到密封作用。

在阀芯20的工作过程中，需要先拧开主体13顶部的端盖14，再将外部的操作工具插入第一凹槽22，通过操作工具与第一凹槽22的配合拧动阀芯20，最后阀芯20通过与阀体10之间的螺纹配合，做轴向的升降运动，实现截止阀100的打开与闭合。

截止阀100还包括节流组件30，具体地，请参见图1，节流组件30包括第一节流件31和第二节流件32，第一节流件31位于第二节流件32的内部，第二节流件32设于阀体10的内部，与阀体10内壁连接，第一节流件31和第二节流件32配合形成节流通道，用于对流入阀体10的介质进行节流。

请参见图4-7，第二节流件32内开设有第二节流通道321，第二节流通道321至少包括互相连通的第三节流段322、第二空腔段323和第四节流段324，第四节流段324靠近第一连通管16设置，第二空腔段323位于第四节流段324和第三节流段322之间，第二空腔段323的靠近第四节流段324的一端与第四节流段324远离第一连通管16的一端连接，另一端与第三节流段322连接。

优选地，第二节流件32与阀体10的内壁通过卡扣可拆卸地连接，如此设置，可以根据工作环境和工作需求调整节流件，即，调整节流件内节流孔的大小，节流孔弧度的大小等。可选地，第二节流件32与阀体10也可以通过焊接等方式，以增强两者的连接强度。

进一步地，第三节流段322为圆柱形通孔，随着介质的流动方向，其流通面积始终不变，方便加工。

可选地，第三节流段322也可以设为内壁为圆弧状的通孔，通过内径的大小变化，实现流通面积的大小变化，从而延缓介质在其中流动过程中压力的变化，减少出现空化现象，降低噪音。

第二空腔段323的横截面积大于或等于第三节流段322的横截面积的2.25倍，第四节流段324的横截面积小于第二空腔段323的节流面积。介质进入第二空腔段323后，由于第二空腔段323的容积较大，介质的流动速度降低，压力迅速升高，保证介质静压在饱和压力值以上，从而减少闪蒸和空化现象，并且可以减少噪音的产生，通过在节流通道中设置不同流通面积的节流段，从而实现多级降压，多级降压中的每一级都消耗一部分能量，使得下一级的入口压力相对较低，减小了下一级的压差，压力恢复低，减少制冷剂空化程度，从而有效控制截止节流阀的流致噪声，并且直径较大的节流段对介质的流动起到缓冲作用，减少空化气泡的出现，同样可以减小噪音。

可以理解地，第二空腔段323的横截面积是第三节流段322任意位置的横截面积的2.25倍，即，第二空腔段323的横截面积是第三节流段322最大孔径处的横截面积的2.25倍。

优选地，第二空腔段323的横截面积还可以是第三节流段322的横截面积的4倍，6.25倍，9倍，16倍，两者的横截面积的关系并不限于本实施例所述的2.25倍，只需要能够形成一个容积较大的腔体，从而对介质起到缓冲作用即可。

在本实施例中，第二空腔段323为圆柱形通孔，方便加工，其他实施例中，第二空腔段323的内壁还可呈方形等。

第二空腔段323的长度大于第三节流段322的长度的两倍，以此进一步增加了第二空腔段323的容积，保证了第二空腔段323对介质起到的缓冲作用。

第四节流段324的内壁为圆弧状，第四节流段324远离第二空腔段323的一端的孔径小于第四节流段324靠近第二空腔段323的一端的孔径，第四节流段324的流通面积随着介质的流动方向先减小再增大，从而使得介质在流动过程中速度变化更缓慢，延缓压力突变，进而抑制介质在通过节流段时的空化程度，减少气泡产生，有效控制截止阀100在使用过程中产生的流致噪声，提升使用寿命和用户体验。

圆弧形内壁可以降低噪音的原理为：

请参阅图8，当压力为P的流体流经节流孔时,由于节流孔较细小，介质的流速(图中虚线)突然急剧增加，静压骤然下降。当孔后压力P在达到该流体所在情况下的饱和蒸汽压力Pv前，部分流体汽化成气体，产生气泡，形成气液两相共存现象，此种现象称为闪蒸阶段。当此后介质压力回升，且高于饱和压力时，升高的压力压缩气泡，使之突然破裂，称为空化阶段。气泡破裂时所有的能量集中在破裂点上，产生几千牛顿的冲击力，冲击波的压力高达2×

10^3MPa，由此对阀体10产生巨大冲击振动的同时，伴有噪声产生。

而圆弧形的内壁可以避免介质在节流孔中的速度突变，而节流孔处速度越低，静压越高，离制冷剂饱和蒸汽压力值越远，越不容易产生气泡，进而抑制闪蒸和空化现象，最终达到控制流致噪声的目的。

请参阅图2和图3，第一节流件31和第二节流件32分体设置，第一节流件31能够在第二节流件32内沿着截止阀100的轴向运动，以使第一节流件31与第二节流件32抵接或解除抵接。当制冷系统制冷制热切换后，所需的节流孔的长度不同，即，所需的节流程度不同，将第一节流件31和第二节流件32分体设置，在所需的节流程度较小时，第一节流件31被顶开，不参于节流，在所需的节流程度较大时，截止阀100反向工作，第一节流件31与第二节流件32抵接，第一节流件31参与节流，从而能够满足不同的节流需求。

可选地，第一节流件31和第二节流件32也可以一体设置，以增强节流组件30结构的稳定性。

第一节流件31内开设有第一节流通道311，第一节流通道311至少包括互相连通的第一节流段312、第一空腔段313和第二节流段314。第一节流段312远离第二节流件32设置，第一空腔段313位于第一节流段312和第二节流段314之间，第一空腔段313的靠近第一节流段312的一端与第一节流段312靠近第二节流件32的一端连接，第一空腔段313的另一端与第二节流段314连接。

第一节流段312的内壁为圆弧状，第一节流段312靠近第一空腔段313的孔径小于第一节流段312远离第一空腔段313的孔径，第一节流段312的流通面积沿着介质的流动方向先减小再增大，以减少介质在节流过程中的产生空化气泡。

第一空腔段313的横截面积大于或等于第一节流段312的横截面积的2.25倍，减少闪蒸和空化现象，并减少噪音的产生。同时，在第一节流件31内也实现多级节流，从而实现多级降压，多级降压中的每一级都消耗一部分能量，使得下一级的入口压力相对较低，减小了下一级的压差，压力恢复低，减少制冷剂空化程度，从而有效控制节流组件的流致噪声，并且直径较大的节流段对介质的流动起到缓冲作用，减少空化气泡的出现，同样可以减小噪音。

可以理解地，第一空腔段313的横截面积是第一节流段312任意位置的横截面积的2.25倍，即，第一空腔段313的横截面积是第一节流段312最大孔径处的横截面积的2.25倍。

优选地，第一空腔段313的横截面积还可以是第一节流段312的横截面积的4倍，6.25倍，9倍，16倍，两者的横截面积的关系并不限于本实施例所述的2.25倍，只需要能够形成一个容积较大的腔体，从而对介质起到缓冲作用即可。

在本实施例中，第一空腔段313为圆柱形通孔，方便加工，其他实施例中，第一空腔段313的内壁还可呈方形等。

第一空腔段313的长度大于第一节流段312的长度的两倍，以此进一步增加了第一空腔段313的容积，进一步减少闪蒸和空化现象。

第二节流段314的内壁为圆弧状，第二节流段314靠近第一空腔段313的孔径大于第二节流段314远离第一空腔段313的孔径，第一节流段312的流通面积随着介质的流动方向先减小再增大。由此，使介质的压力变化平缓，减少压力突变产生的空化现象，从而降低噪音。

进一步地，第二节流段314靠近第一节流件31的孔径等于第三节流段322靠近第一节流件31的孔径，从而防止孔径变化而造成介质的压力迁越，再次造成噪音。

此外，以上随着介质的流动方向，流通面积先减小后增大的各个节流段，其流通面积也都可以设置为先增大后减小，只需要能够实现减缓介质流动过程中的压力突变，以减少噪音的产生即可。

第一节流件31的外周面还设有筋条326，筋条326径向延伸，能够与第二节流件32内壁配合形成导流腔325。当第一节流件31被高速高压的介质顶开后，导流腔325会形成平滑流道，供介质从导流腔325通过，由于没有流道突变，因此可以减少介质与节流件内壁产生的冲击噪音、边棱噪音和湍流噪音。

优选地，筋条326径向延伸后抵接在第二节流件32的内壁，加强导流效果，防止导流腔325之间相互串流。可选地，筋条326也可以不抵接于第二节流件32的内壁，也同样可以起到导流作用。

此外，第一节流通道311和第二节流通道321同轴设置，从而保证介质在路径中的流动顺滑。

本发明还提供一种截止阀100，包括上述的节流组件30，节流组件30安装于截止阀100中，用于对介质进行节流。

本发明还提供一种制冷系统，包括上述的截止阀100，截止阀100安装于制冷系统的介质通路中，以控制通路的截断和流通，并且用于向制冷系统补充介质。

在本实施例的截止阀100的工作过程中，当截止阀100需要关阀时，拧动截止阀100顶部的操作部21，操作部21带动阀芯20同步旋转，通过阀芯20与阀体10的配合，使阀芯20进行轴向升降运动，密封住第一开口11，以此实现第一开口11和第二开口12之间的截断。当截止阀100在开阀的状态时，若介质的流向为从阀腔15流出第一开口11，第一节流件31内的第一空腔段313对介质起到缓冲作用，从而降低了工作时发出的噪音；若介质的流向为从第一开口11流入阀腔15，则高速高压的介质会顶开第一节流件31，从而制造出更大的供介质流动的空间，以此降低节流件的节流作用，增大介质的流量。

相较于现有技术，本发明提供的节流组件30，通过在节流通道中设置不同直径以及不同内壁形状的节流段，从而实现多级降压，多级减压中的每一级都消耗一部分能量，使得下一级的入口压力相对较低，减小了下一级的压差，压力恢复低，减少制冷剂空化程度，从而有效控制流致噪声，并且直径较大的节流段对介质的流动起到缓冲作用，减少空化气泡的出现，同样可以减小噪音。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种节流组件，其特征在于，包括：

节流组件(30)，所述节流组件(30)包括第二节流件(32)，所述第二节流件(32)内开设有第二节流通道(321)，所述第二节流通道(321)至少包括互相连通的第三节流段(322)、第二空腔段(323)和第四节流段(324)，所述第二空腔段(323)位于所述第三节流段(322)和所述第四节流段(324)之间，所述第二空腔段(323)的横截面积大于或等于所述第三节流段(322)的横截面积的2.25倍，且所述第二空腔段(323)的横截面积大于所述第四节流段(324)的横截面积。

2.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于,所述节流组件还包括第一节流件(31)，所述第一节流件(31)和第二节流件(32)分体设置，所述第一节流件(31)内开设有第一节流通道(311)，所述第一节流通道(311)与所述第二节流通道(321)连通，所述第一节流件(31)能够在所述第二节流件(32)内沿着第二节流件(32)的轴向运动，以使所述第一节流件(31)与所述第二节流件(32)抵接或解除抵接。

3.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述第二空腔段(323)的长度大于所述第三节流段(322)的长度的两倍。

4.根据权利要求2所述的节流组件，其特征在于，所述第四节流段(324)相对于所述第三节流段(322)远离所述第一节流件(31)设置，所述第四节流段(324)远离所述第二空腔段(323)的一端孔径小于所述第四节流段(324)靠近所述第二空腔段(323)的一端的孔径，所述第四节流段(324)的流通面积沿着介质的流动方向而变化。

5.根据权利要求2所述的节流组件，其特征在于，所述第一节流件(31)内设有互相连通的第一节流段(312)、第一空腔段(313)和第二节流段(314)，所述第一空腔段(313)位于所述第一节流段(312)和所述第二节流段(314)之间，所述第一空腔段(313)的横截面积大于或等于所述第一节流段(312)的横截面积的2.25倍，且所述第一空腔段(313)的横截面积大于所述第二节流段(314)的横截面积。

6.根据权利要求5所述的节流组件，其特征在于，所述第一空腔段(313)的长度大于第一节流段(312)的长度的两倍。

7.根据权利要求5所述的节流组件，其特征在于，所述第一节流段(312)相对所述第二节流段(314)远离所述第二节流件(32)设置，所述第一节流段(312)靠近所述第一空腔段(313)的孔径小于所述第一节流段(312)远离所述第一空腔段(313)的孔径，所述第一节流段(312)的流通面积沿着介质的流动方向而变化；及/或，所述第二节流段(314)靠近所述第一空腔段(313)的孔径大于所述第二节流段(314)远离所述第一空腔段(313)的孔径，所述第一节流段(312)的流通面积沿着介质的流动方向而变化。

8.根据权利要求2所述的节流组件，其特征在于，所述第一节流通道(311)靠近所述第二节流通道(321)的孔径等于所述第二节流通道(321)靠近所述第一节流通道(311)的孔径。

9.根据权利要求2所述的节流组件，其特征在于，所述第一节流通道(311)和所述第二节流通道(321)同轴设置。

10.一种截止阀，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的节流组件，中空的阀体(10)，所述阀体(10)具有阀腔(15)；阀体上开设有第一开口(11)和第二开口(12)。

11.一种制冷系统，其特征在于，包括如权利要求10所述的截止阀。

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