CN117515203A - 球阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球阀，特别是用于在制冷系统的制冷剂回路中使用，球阀具有壳体，壳体包括至少一个入口开口和至少一个出口开口，在入口开口与出口开口之间设置有调节室；球阀具有阀，阀布置在调节室中并包括至少一个球形控制表面，该球形控制表面具有将一个流入开口连接到流出开口的至少一个通路；球阀具有位于壳体中的连接开口，该连接开口通向调节室，连接壳体可插入连接开口中，其中在连接壳体与连接开口之间设置有至少一个密封件，并且连接壳体包括轴给送贯通部，该轴给送贯通部具有安装在该轴给送贯通部中的轴，阀通过该轴而被控制，其中具有至少一个球形控制开口的阀可穿过连接开口而插入到调节室中。

Description

球阀
技术领域
本发明涉及一种球阀，特别是用于在制冷系统的制冷剂回路中使用的球阀。
背景技术
从DE102012111467A1已知一种球阀。该球阀包括具有入口开口和出口开口的壳体。调节室设置在入口开口与出口开口之间。具有通路通道彼此连接的流入开口和流出开口的球形件通过入口开口插入到壳体的调节室中。随后用封闭装置封闭入口开口，其中封闭装置的密封件接合在球形件的周向表面上。为了控制球形件，轴经由连接开口插入到壳体中，该轴设置在支承件中。球形件就其切换位置而言由位于轴的端部的马达控制。
这种布置结构的缺点是组装是耗时的。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够容易且快速地组装的球阀。
该目的通过一种球阀来实现，在该球阀中，至少一个球形控制表面能够通过壳体的连接开口插入调节室中并且能够定位在入口开口与出口开口之间，并且其中，球形控制表面具有下部连接部分，在该下部连接部分上设置有枢轴支承件，当将阀定位在调节室中时，枢轴支承件能够定位在壳体的支承点中。这样做的优点是预组装单元——即连接壳体、轴和球形控制表面——可以通过连接开口而插入壳体中。另一个优点在于，在将预组装单元插入到壳体中之后，阀可以立即通过插入到支承点中的枢轴支承件以防旋转的方式相对于壳体布置。这可以大大减少组装时间。
优选地，壳体形成为单件，并且入口开口和至少一个出口开口以及布置在入口开口与至少一个出口开口之间的调节室和出口开口设置在壳体中，出口开口在调节室与壳体的外部之间延伸。该实施方式意味着不存在泄漏，正如具有多部件壳体的情况一样。
有利的是，具有接合在球形控制表面上的密封件的封闭装置可以仅被插入到位于一侧的入口开口中。规定具有球形控制表面的阀仅沿一个方向被流过，即介质被供给到入口开口，则可以在没有这种封闭装置的情况下形成出口开口。替代性地，还可以规定，入口开口和出口开口均包括具有接合在球形控制表面上的密封件的封闭装置。
有利地规定，枢轴支承件是支承轴颈，支承轴颈接合在壳体中的支承点中或者接合在设置在壳体的支承点中的支承衬套中。支承衬套优选地由塑料制成。
球阀的轴优选地通过至少一个滑动套筒安装在连接壳体中。该滑动套筒可以邻近球形控制表面的上部连接部分设置。一方面，这使得能够安装在靠近控制表面的位置。另一方面，可以在轴的与驱动器接合的相反端部上提供另外的安装。密封元件还可以优选地设置在穿过连接壳体的轴给送贯通部的区域中。
球形控制表面有利地具有与下部连接部分相反的上部连接部分，其中通路的至少一个流入开口和/或至少一个流出开口设置在连接部分之间的球形控制表面中。优选地，枢轴支承件设置在下部连接部分上，并且轴设置在上部连接部分上。这改进了球形控制表面在壳体的调节室中的安装。此外，在球形控制表面上使用枢轴支承件再次简化了组装。
根据一优选实施方式，所述轴与所述球形控制面的上部连接部分之间设置有防扭转插塞连接件。因此，可以通过将球形控制表面插到轴上来形成预安装组件，以便随后将连接壳体与球形控制表面一起插入到连接开口中。
替代性地，可以规定，轴与上部连接部分形成为单件。例如，代替插塞连接件，可以设置压配合连接或焊接连接或螺纹连接来将轴连接至球形控制表面。
优选地规定，至少一个球形控制表面、轴以及优选地枢轴支承件和/或优选地滑动套筒彼此形成为一体。该实施方式具有减少零部件数量的优点。此外，在轴与球形件之间形成无游隙结构，从而可以实现阀的无滞后控制。
至少一个球形控制表面和轴以及优选地枢轴支承件和/或滑动套筒的为一体的实施方式可以优选地通过注射模制部件、特别是塑料注射模制部件或铸造部件来实现。替代性地，也可以提供3D打印组件或两部分式部件。还可以设计一种复合部件，其中例如通路或通道由插入套筒形成，而其他组成部件通过包覆成型形成。替代性地，枢轴支承件也可以由金属制成并通过塑料模制成型连接到球形控制表面。
根据包括轴、至少一个球形控制表面以及优选地枢轴支承件和/或优选地滑动套筒的为一体的阀的另一优选实施方式，规定的是，轴的至少一个轴部分和球形控制表面形成为没有毛刺。这可以改善密封功能并减少密封件磨损。具体地，与至少一个密封件接触的轴和/或球形控制表面处的边缘和/或过渡部是倒圆(rounded)的。
根据本发明的另一实施方式，球形控制表面形成在球形件上，在球形件中，流入开口与流出开口之间的通路形成为通路通道。有利地，流入开口与流出开口相反地设置，特别是沿着共同的纵向轴线相反地设置。可选地，也可以规定，流出开口相对于流入开口以小于180°的角度布置。
特别地可以规定，流入开口和流出开口位于同一平面中，然而它们的纵向轴线成小于180°的角度。替代性地，也可以规定，流出开口布置成偏离流入开口的平面或纵向轴线。
根据本发明的另一优选实施方式规定，至少两个球形控制表面相对于轴的纵向轴线对准并且能够由轴共同地控制。这两个球形控制表面可以优选地具有相对于相应的流入开口和/或流出开口的不同的对准。结果，能够以简单的方式形成多路阀。
球阀的一种优选实施方式、例如为铸造部件或模制部件规定，在球形件和/或轴上设置至少一个凹部以减少材料的积聚。这种凹陷部或凹部具有避免由于大体积材料积聚而下沉的优点，从而导致球阀的尺寸稳定性增加。举例来说，轴可以是中空轴。可以在球形件上设置一个或更多个凹部，所述凹部在控制表面与至少一个通路之间延伸。
此外，特别是在具有很小或较小的结构体积的球阀中，可以优选地规定，球形件和轴由实心材料制成。对于这种小尺寸的球阀，可能没有更多的空间用于凹部或凹陷部。
根据本发明的另一优选实施方式，球形控制表面形成在外壳部段上或形成为外壳部段，流入开口布置在外壳部段中。通路形成为穿过外壳部段的壁厚，并且出口开口位于外壳部段的流入开口的相反侧。这种外壳部段代表了进一步简化的实施方式。该外壳部段、轴和/或枢轴支承件同样可以优选地是塑料注射模制部件、铸造部件或3D打印组件。
球阀优选可以是切换(switching)阀、计量阀、多路阀或膨胀阀。
附图说明
下面参考附图中所示的示例更详细地描述和解释本发明以及另外的有利实施方式和发展情况。根据本发明，从说明书和附图中获得的特征可以单独应用或以任意组合应用。附图示出：
图1是球阀的剖面示意图，
图2是图1的球阀的替代实施方式的示意性剖视图，
图3是图1的球阀的替代实施方式的示意性剖视图，
图4是图1的球阀的替代实施方式的示意性剖视图，
图5是图4的球阀的替代实施方式的示意性剖视图，
图6是根据图4的阀的透视图，
图7是图6的阀的替代实施方式的透视图，
图8是根据图7的阀的通路通道的示意性剖视图，
图9是图6的阀的替代实施方式的透视图，
图10是根据图9的阀的另一示意图，
图11是图6的阀的替代实施方式的仰视透视图，
图12是根据图11的阀的俯视透视图，以及
图13是根据图11的阀的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出了球阀11的示意性剖视图。这种球阀11可以设置在制冷系统的制冷剂回路中，特别是设置在车辆中。球阀11包括具有入口开口14和出口开口16的壳体12。仅作为示例，入口开口14和出口开口16设置为彼此相反。出口开口16还可以布置在相对于入口开口14的不同位置。
调节室17设置在入口开口14与出口开口16之间。此外，壳体12包括连接开口18，连接开口18将壳体12的外部连接到调节室17。阀19布置在调节室17中。该阀19包括球形控制表面20。在示例性实施方式中，球形控制表面形成在球形件21上。该球形件21包括流入开口22和流出开口23。流入开口22和流出开口23通过通路24彼此连接。该通路24例如是通道。
球形件21具有上部连接部分26和下部连接部分27。在下部连接部分27上设置有枢轴支承件(pivot bearing)28。该枢轴支承件28可以是轴颈。该枢轴支承件28优选地以可旋转的方式安装在壳体12中的支承点29中。有利地，支承衬套31可以设置在支承(bearing)点29中以容纳枢轴支承件28。这可以改进引导。
轴33接合在球形件21的上部连接点26上。该轴33在连接壳体34中被引导。轴给送贯通部(feedthrough)36优选地设置在轴33与连接壳体34之间，从而能够实现轴33相对于连接壳体34的无摩擦和/或密封安装。
轴33的上端部与连接壳体34相反地被引导出来。轴33的该上端部以可旋转的方式连接到驱动器37。阀19的切换位置由该驱动器37控制。
为了将阀19定位在调节室17中，阀19和连接壳体34经由连接开口18一起被插入到壳体12中。然后将封闭装置39插入到入口开口14中。该封闭装置39具有面向球形控制表面20的密封件41。在流入开口22位于入口开口14外部的切换位置中，入口开口14被关闭，使得没有介质能够到达出口开口16。球形件21的球形控制表面20对于密封件41而言具有的优点在于，无论切换位置如何，密封件41总是能够在至少两个位置处抵靠球形控制表面20。密封件优选地沿周向抵靠球形件。
在将连接壳体34插入到壳体12中的连接开口18中之后，优选地进行将连接壳体34可拆卸固定到壳体12，特别是螺纹连接到壳体12。同时，连接开口18通过至少一个密封件43被密封在连接壳体34与壳体12之间。
在根据图1的该布置结构中，可以规定的是，没有另外的密封元件抵靠位于流出开口23中的球形控制表面20。
轴33与球形控制表面20或球形件21之间的连接是防扭转的。优选地，提供插塞连接件38。可选地，也可以设置压配合连接、粘合连接或螺纹连接。
图2示出了根据图1的球阀11的替代实施方式的示意性剖视图。在该实施方式中，具有密封件41的封闭装置39同样设置在出口开口16中。在所有其他方面，该设计对应于根据图1的球阀。
球阀11的该实施方式具有以下优点：入口开口14和出口开口16还可以相对于待控制的质量流的流动方向进行互换。
图3示出了对于图1的球阀11的替代实施方式。该球阀11包括入口开口14和两个出口开口16。为此目的，在球形件21中形成呈T形的通路24。举例来说，中央流入开口22设置在球形件21上，中央流入开口22的纵向轴线沿着轴33的纵向轴线定位。如图所示，两个出口开口23可以如图中所示在球形控制表面20中彼此相反，即偏移180°。替代性地，可以将两个流出开口23以小于180°的角度定位在同一平面中，使得阀19的切换位置首先打开一个出口开口16，并且随后或与其重叠地同样打开第二出口开口16。阀19中的流入开口22和流出开口23也可以根据需要互换。
在该实施方式中规定，枢转支承件28是环形套环，并且流入开口22例如设置在环形套环内。
图4示出了球阀11的另外的替代实施方式。在该实施方式中规定，阀19形成为单件。球形控制表面20和轴33以及优选地还有枢轴支承件28由单个部件形成。球形控制表面20优选地形成在球形件21上。有利地，根据图4的阀19是塑料注射模制部件。阀19优选地通过滑动套筒32安装并引导在连接壳体34中。与下部连接部分27相关联的支承衬套31和与上部连接部分26相关联的滑动套筒32的布置结构能够实现阀19的精确安装。除了滑动套筒32之外，轴给送贯通部36也设置在连接壳体34中。在所有其他方面，球阀11的该实施方式对应于根据图1的设计。
图5示出了阀19的替代实施方式。在所有其他方面，该实施方式对应于根据图1、图2或图4的实施方式。
在该实施方式中，滑动套筒32作为单个部件形成或模制在阀19上。因此，滑动套筒32像枢轴支承件28一样可以与球形件21和轴33形成为一体。
图6示出了根据图4的阀19的透视图。与流入开口22相关联，球形控制表面20可以具有沿径向方向的流入凹陷部45。这与球形控制表面20齐平地合并。这允许当阀19被致动时在通路24中产生连续的压力积聚。替代性地，也可以控制阀19来使介质膨胀。球阀11可以是膨胀阀。
轴33的上端部包括齿状部46，齿状部46能够与驱动器37进行防扭转布置。有利地，可以在驱动器37与轴33的齿状部之间设置另外的支承套筒。
在阀19的这一单件式实施方式中，轴33的至少一个轴部分35和/或球形控制表面20形成为没有毛刺。
图7示出了图6的替代实施方式的透视图。在阀19的该实施方式中，例如沿着轴33的纵向轴线成排地布置有两个球形控制表面20。例如，下部球形件21可以插塞或压到上部球形件21上，或者也可以模制在上部球形件21上。根据图6的该实施方式也可以由单个部件形成，例如形成为塑料注射模制部件。这种阀19允许流入开口22和/或流出开口23彼此径向偏置地对齐。作为示例，图7示出了示意图，从该示意图中可以明显看出，例如，通路24以例如30°的角度彼此偏移。
这种阀19可以例如形成二通阀。
图9示出了图6的阀19的替代实施方式的第一透视图，图10示出了第二透视图。在该实施方式中规定，球形控制表面20形成在外壳部段47上或形成为外壳部段47。流入开口22设置在外壳部段47中。通路24可以形成为穿过外壳部段47的壁厚。流出开口23与流入开口22相反，流入开口22例如位于外壳部段47的内侧部上。外壳部段47包括邻近流入开口22的球形控制表面20。这使得当阀19旋转时，壳体12中的入口开口14能够被完全关闭。
根据图9和图10的该阀19还可以形成为单个注射模制部件或复合部件。
图11示出了阀19的替代实施方式的仰视示意图。图12示出了根据图11的阀19的俯视透视图。图13示出了根据图11和图12的阀19的示意性剖视图。
该阀19形成为单个部件。例如，该阀19可以是塑料注射模制部件。轴33可以具有凹部51。该凹部51可从前端部延伸，例如延伸至滑动套筒32或延伸至球形件21中。
在球形件21中设置有至少一个凹部52。在示例性实施方式中以示例的方式示出了两个凹部52。这些凹部52从下部连接部分27朝向上部连接部分26延伸。该至少一个凹部52被控制表面20围绕。该凹部52还可以在控制表面20与通路24之间延伸。
凹部51和52的组合可以根据需要进行。这些凹部51、52用于避免材料的积累。因此，可以避免下沉并且实现高度的尺寸稳定性。另外，例如，可以通过凹部51形成中空轴，该中空轴具有高刚性并且还具有高扭矩。特别地，这还可以减轻阀19的重量。

Claims (15)

1.一种球阀，特别地，所述球阀用于在制冷系统的制冷剂回路中使用，
-所述球阀具有壳体(12)，所述壳体(12)包括至少一个入口开口(14)和至少一个出口开口(16)，在所述至少一个入口开口与所述至少一个出口开口之间设置有调节室(17)，
-所述球阀具有阀(19)，所述阀(19)布置在所述调节室(17)中并且包括至少一个球形控制表面(20)，所述球形控制表面具有将所述阀(19)的流入开口(22)连接到流出开口(23)的至少一个通路(24)，
-所述球阀具有位于所述壳体(12)中的连接开口(18)，所述连接开口通向所述调节室(17)，连接壳体(34)能够被插入到所述连接开口(18)中，其中在所述连接壳体(34)与所述连接开口(18)之间设置有至少一个密封件(43)，并且所述连接壳体(34)包括轴给送贯通部(36)，所述轴给送贯通部(36)具有安装在所述轴给送贯通部中的轴(33)，所述阀(19)能够通过所述轴(33)而被控制，所述球阀的特征在于，
-具有所述至少一个球形控制表面(20)的所述阀(19)能够穿过所述壳体(12)的所述连接开口(18)而插入到所述调节室(17)中，并且所述阀(19)能够定位在所述入口开口(14)与所述出口开口(16)之间，以及
-所述球形控制表面(20)具有下部连接部分(27)，在所述下部连接部分(27)上设置有枢轴支承件(28)，当将所述阀(19)定位在所述调节室(17)中时，所述枢轴支承件(28)能够定位在所述壳体(12)的支承点(29)中。
2.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述壳体(12)形成为单件，并且所述入口开口(14)和所述至少一个出口开口(16)以及布置所述入口开口(14)与所述至少一个出口开口(16)之间的调节室(17)和所述连接开口(23)被设置在所述壳体(12)中，所述连接开口在所述调节室(17)与所述壳体(12)的外部之间延伸。
3.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，具有接合在所述球形控制表面(20)上的密封件(41)的封闭装置(39)能够仅被插入到位于一侧的所述入口开口(14)中，或者其中，包括接合在所述球形控制表面(20)上的密封件(41)的封闭装置(39)能够分别被插入在位于所述调节室(17)两侧的所述入口开口(14)和所述出口开口(16)中。
4.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述枢轴支承件(28)是支承轴颈或环形套环，并且所述枢轴支承件(28)接合在所述壳体(12)中的支承点(29)中或者接合在设置于所述壳体(12)的所述支承点(29)中的支承衬套(31)中。
5.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述轴(33)通过至少一个滑动套筒(32)安装在所述连接壳体(34)中。
6.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述球形控制面(20)具有与所述下部连接部分(27)相反的上部连接部分(26)，所述枢轴支承件(28)设置在所述下部连接部分(27)上，并且所述轴(33)设置成相反地位于在所述上部连接部分(26)上。
7.根据权利要求6所述的球阀，其特征在于，所述轴(33)与所述上部连接部分(26)之间设置有防扭转插塞连接件(38)，或者其中，所述轴(33)与所述上部连接部分(26)形成为单件。
8.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述至少一个球形控制表面(20)、所述轴(33)彼此形成为一体，或者，所述至少一个球形控制表面(20)和所述轴(33)以及所述枢轴支承件(28)彼此形成为一体，或者，所述至少一个球形控制表面(20)和所述轴(33)以及所述枢轴支承件(28)和所述滑动套筒(32)彼此形成为一体。
9.根据权利要求8所述的球阀，其特征在于，所述至少一个球形控制表面(20)和/或所述轴(33)形成为塑料注射模制部件或复合部件或两部分式部件，或者，所述至少一个球形控制表面(20)和所述轴(33)以及所述枢轴支承件(28)形成为塑料注射模制部件或复合部件或两部分式部件，或者，所述至少一个球形控制表面(20)和所述轴(33)以及所述枢轴支承件(28)和所述滑动套筒(32)形成为塑料注射模制部件或复合部件或两部分式部件。
10.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述轴(33)的至少一个轴部分(35)和所述球形控制表面(20)形成为无毛刺的。
11.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述球形控制表面(20)形成在球形件(21)上，在所述球形件(21)中，位于所述流入开口(22)与所述流出开口(23)之间的所述至少一个通路(24)形成为通路通道，其中所述流出开口(23)与所述流入开口(22)相反或者以小于180°的角度对准。
12.根据权利要求11所述的球阀，其特征在于，在所述球形件(21)和/或所述轴(33)上设置有至少一个凹部(51、52)以减少材料的积累，或者其中，所述球形件(21)和所述轴(33)由实心材料制成。
13.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述球形控制表面(20)形成在外壳部段(47)上或形成为外壳部段(47)，所述外壳部段(47)沿径向方向仅部分地延伸，并且优选地，所述通路(24)形成为穿过所述外壳部段(47)的壁厚。
14.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，沿着所述轴(33)的纵向轴线成排地布置有至少两个球形控制表面，并且所述至少两个球形控制表面能够由所述轴(33)共同地控制。
15.根据权利要求1所述的球阀，其特征在于，所述球阀为切换阀、计量阀、多路阀或膨胀阀。
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