CN1606676A - 多通阀 - Google Patents

Abstract

一种多通阀具有一个外壳(1)，该外壳有多个进口和出口(2，4a，4b)和一个腔(5)，该腔具有多个各自对应于一个进口和出口的阀座(14a，14b)，该多通阀有一个能在阀座(14a，14b)之间移动的闭合件(13)和至少一个成由形状记忆合金构成的元件形式的致动机构(15a，15b)，该致动机构能够在加热时迫使该闭合件(13)离开其中一个阀座(14a，14b)。一个弹簧件(19，40)将闭合件(13)压到每个当时由该闭合件占据的阀座(14a，14b)上。

Description

多通阀

本发明涉及多通阀和在其循环中使用了这样的多通阀的制冷机。

这样的多通阀或者制冷机例如被用在制冷装置里，该制冷装置具有多个可分别通过一个自己的蒸发器被调节到可彼此无关地调定的温度的冷却室，它们用于将制冷剂流分配给一个或多个蒸发器。目前被用在制冷机中的多通阀一般是磁阀。它具有一个外壳，该外壳有多个阀座和一个可通过磁力在当时其中一个阀座上的稳定位置之间移动的闭合件。

DE19822735A1公开了一种如权利要求1前序部分所述的非磁性操作的磁阀。这种已知的多通阀的外壳包括三个腔，即一个中央腔和两个侧腔，在该中央腔中，一个闭合件可以在两个在对置侧壁上的阀座之间移动，而阀座的开口通入这些侧腔中并且各有一个由形状记忆合金制成的弹簧安装在这些侧腔里。这两个弹簧分别通过一个活塞和一个穿过各阀座开口的杆压到在中央腔里的闭合件上。通过加热这两个侧腔中的第一侧腔，位于第一侧腔中的弹簧伸长并且将闭合件压到通向第二侧腔的阀座上，其中，它压缩在第二侧腔中的弹簧。

在这种已知的多通阀中，闭合件的在两个相互对置的阀座之间的调节运动只通过由形状记忆合金构成的弹簧来驱动。为此，该弹簧必须能产生相当大的行程，这个行程一般大于在两个阀座之间的距离，因为为了能使闭合件离开一个阀座，设置在位于其后的腔里的弹簧必须首先产生所需的压力，这样才能克服可能位于尚关闭的阀座上的压差并且最后用不衰减的弹簧力将闭合件紧压在对置的阀座上。另外，必须克服在相对的侧腔里的弹簧阻力。

为了使闭合件能够以预定力压紧在对置腔的阀座上，弹簧必须这样构成，即当闭合件贴在对置的阀座上时，该弹簧与其不受力的自由状态相比缩短了一行程段δL，其中，这个行程段δL小于在弹簧压缩状态和不受力的自由状态之间的弹簧长度差ΔL。弹簧疲劳现象可能出现在长期使用情况下，这种疲劳现象可能导致在不受力的自由状态下的弹簧的长度缩短，结果，δL变为零或甚至为负，因此，无法再产生使闭合件移向对置阀座所需的行程。

本发明的任务是提出一种借助一个由形状记忆合金构成的元件来切换的多通阀或者具有多通阀的制冷机，在这里，多通阀的闭合件可以重现地以一个保持不变的并且与由形状记忆合金构成的元件的疲劳现象无关的力被压在当时所占据的阀座上。

通过一种具有权利要求1的特征的多通阀或者一种具有权利要求16的特征的制冷机来完成该任务。

与致动机构无关的弹簧件可以由任何弹簧弹性材料制成，这种材料具有比形状记忆合金更好的长时间稳定性。这样的材料尤其是弹簧钢可供技术人员使用。在切换本发明的多通阀时，一个致动机构在闭合件离开一个阀座时先克服弹簧件阻力地做功。在这里，最终超过一个平衡点，从该平衡点起，弹簧件的力开始将闭合件压到另一阀座上。因此，从这个平衡点开始，弹簧件担负起驱动闭合件运动的任务，并且由弹簧件产生了将闭合件紧压到当时的阀座上的力。由形状记忆合金构成的致动机构在平衡点上依然压在闭合件上的力的大小以及致动机构在达到静止点之前还要变形多少对本发明的阀的功能作用是不重要的。因而，这个力可以在新的阀上取值很大，因此，它不会疲劳而变为零。

最好以板簧为该弹簧件。

按照本发明的一个优选实施例，闭合件可以在两个相互靠近的阀座之间移动，而且板簧能够处于两个稳定位置上，其中，在每个位置上，板簧的一个隆凸面面向其中一个阀座。

作为致动机构，最好采用具有一面向闭合件的凸起侧面的弯曲体，这个凸起侧面在加热时伸长。这样的加热在该弯曲体端部被固定时导致更强烈弯曲并因而造成凸起侧面朝向闭合件移动，通过这种移动，闭合件可被压动离开其阀座。弯曲体尤其是成板状或梁状。

根据一个优选实施例，多通阀具有一个带有一中央腔和至少一个外周腔的外壳，该闭合件可在该中央腔里移动，其中，每个外周腔中装有一致动机构，该致动机构能够通过一个被其中一个阀座包围的开口与中央腔连通。一个用于将致动机构的变形传给闭合件的传动销穿过该开口。

在一个可选的实施例里，弹簧件和至少一个致动机构被安装在一个共同的腔里。在这种情况下，致动机构适当地设置在外壳的一侧壁和弹簧件之间，在这里，致动机构能迫使闭合件离开的那个阀座位于该侧壁上。

在这个实施例里，致动机构最好有一个开口，通过该开口，闭合件可以穿过该开口以便关闭或打开阀座。

为了可选择地加热每个致动机构，该致动机构分别配有一个电加热机构。该加热机构最好是延伸于致动机构的表面上的加热电阻。这种结构允许加热机构直接与流经阀的流体接触，因此，致动机构就在其操作后又被快速冷却。这对于可能要频繁工作的多通阀来说是适当的。

比将加热机构布置在致动机构表面上更简单和廉价的方式就是将加热机构布置在外壳之外。为了在这个实施例中也能获得致动机构的快速加热，适当地由形状记忆合金一体地构成多通阀的外壳和致动机构，以便由此减小在由加热机构加热的外壳部和致动机构之间的热阻。

此外，本发明的主题是一种具有一个带有多个蒸发器的制冷剂循环的制冷机，其中，为了将制冷剂分配给多个蒸发器，在制冷机循环中设有一个上述类型的多通阀。

从以下参照附图对实施例的说明中得到了本发明的其它特征和优点，附图所示为：

图1是根据本发明第一实施例的多通阀的透视图；

图2表示沿由图1的线A、B限定的平面的图1所示多通阀的截面；

图3表示沿由图1的线A、C限定的平面的截面；

图4是根据本发明第二实施例的多通阀的局剖透视图；

图5表示根据第三实施例的多通阀的截面；

图6表示具有三个出口的本发明多通阀的一个轴向截面；

图7表示图7所示多通阀的垂直于其轴线的截面。

图1表示一个按照本发明的多通阀，它具有一个金属的外壳1，该外壳在外壳一侧上，在这里是背对观察者的上侧面，具有一个流体进口管接头2并在相反的外壳底侧3上具有两个流体出口管接头4a、4b。在底侧3上，两条电流引线18相对外壳1绝缘地伸入外壳里。一个地线接点直接在任何一个位置上与外壳相连，它在图中未画出来。

图2表示在由图1的线A、B规定的平面里的图1所示多通阀的水平截面。一个由不导电材料如塑料构成的滑座6可在线A方向上移动地支撑在外壳1内的一个腔5中。滑座6包括一个可以在外壳1的一侧壁7上导向移动的基板8和两个支腿9a、9b，这些支腿从基板8起一直延伸到与外壳的对置侧壁10有一小段距离的地方。支腿9a、9b将腔5分成一个在这两个支腿9a、9b之间的中央腔11和两个各自在支腿9a、9b侧的侧腔12a、12b。

在中央腔11中安装着一个起到闭合件作用的球13。在如图所示的多通阀构造中，球13位于当中地安置在一个形成于腔5底面上的左侧阀座14a上并因此封闭了对应于该阀座14a的出口管接头4a(也见图3)。一个属于右侧出口管接头4b的第二阀座14b是打开的。

在两个侧腔12a、12b中安装有由形状记忆合金构成的元件15a、15b，它们在这里成弯杆形状，这些元件分别在一端被固定在外壳1上。左侧元件15a的第二端位于左侧支腿9a的一凹槽里，右侧元件15b的对应的第二端位于一个这样的凹槽20b的对面，但未触及该凹槽。因此，处于对应于加热状态的假想构造中的元件15b完全不受力。但这种假想构造可如此选择，即元件15b的端部恰好到达凹槽20b或者以较小的残余力被压在凹槽上。一个加热丝16卷绕在每个元件15a、15b上，所述加热丝在其靠近支腿9a或9b的那端与一根引线18的导线17连接并且其相对的那端通过外壳1被接地。

图3表示沿由图1的线A、C限定的平面的图1所示多通阀的截面。滑座6的高度H小于球13的直径，并且一个在滑座6上被夹紧在球13和外壳1上表面之间的板簧19对球施加一个向下的力，这个力保持球13被紧紧压在当时由其占据的阀座上，在这里是阀座14a。

如果元件15a借助其加热丝16被加热，则元件伸长并同时使滑座6向右移动。此时，左侧支腿9a迫使球13离开其在左侧阀座14a上的位置。在压迫离开时，球13克服由板簧19施加的向下的力地被升高，直到它到达在两个阀座14a、14b之间的一个不稳定的平衡位置。如果球已经超过该平衡位置，则板簧19的力迫使球移向右侧阀座14b，在此，通过球13的这种运动使滑座6离开元件15a并被带走。现在不必做功的元件15a可以继续伸长，直到它到达对应其热态的平衡形状。如果滑座以其凹槽20b撞到元件15b，则它使此元件变形并被板簧19的力驱动移动，直到球到达右侧阀座14b。由于元件15b是冷的，所以为完成这种变形所要产生的力明显小于被加热的元件15a所产生的使球13移向平衡点的力。

将球压在阀座14b上的力由弹簧19的力和或许一个出现在阀座上的力来定。它与由元件15a产生的力的准确值无关。因此，元件15a性能的疲劳或其它偏差对作用于球13的关闭力无影响，只要元件15a的足以压动球13经过平衡点就行。

图4表示根据本发明第二实施例的多通阀及剖开的外壳的透视图。在外壳的腔5中，一个闭合件13可以在两个阀座14a、14b之间移动，这些阀座属于彼此相对地安置在外壳的下表面或上表面上的出口管接头4a或4b。闭合件13基本上成带有倒圆端面的圆柱形。闭合件通过一个环绕凸起22被固定在一个板簧19的中央通孔，该凸起被夹紧在板簧19的上表面和一个如通过点焊被固定在板簧上的定位环23之间。板簧19分布于腔5的整个长度范围里并且在两端被保持在槽21里，这些槽本身分布在腔5的两个彼此对置的窄侧面上。图4表示处于朝上敞开状态的板簧19，即板簧19的凸起侧面面向在外壳上表面上的阀座14b，并且板簧19将闭合件13压在这个阀座14b上，以便关闭该阀座。

两个有形状记忆合金制成的板状元件15a、15b在腔5中分别安置在板簧19之上或之下并且被保持在腔的窄侧面上的槽21里。元件15a、15b分别有一个中央开口24a、24b，闭合件13能穿过这些开口，以便关闭对应于元件15a或15b的阀座14a或14b。

加热丝16蜿蜒分布在元件15a、15b的表面上。它可以分布在每个元件15a、15b的上表面或下表面上或者分别只分布在这两个表面之一上。每个元件15a、15b的加热丝16可以与另一元件15b、15a无关地接受电流，以便可选择地加热相关元件。

如果给图4所示的上元件15b的加热丝16构造通电，则该元件伸长，由于它在纵向端上保持在槽21里，所以这种伸长导致了该元件的围绕开口24的中央区向下偏移并且板簧19向下压。这样，板簧19逐渐处于张力下，一旦超过在腔5的一半高度上的平衡点，则板簧19突然向下移开，在这里，它使元件15a变形并且使闭合件13撞到阀座14a上并关闭该阀座。一旦在完成阀切换后中断给元件15b供电，则它在从进口管接头2经过腔5流向出口管接头4b的流体流动中顺利变冷。现在，可以给元件15a通入加热电流，上述过程按照相反方向完成。

图5以截面图表示本发明阀的第三实施例。在这里，外壳1由多个部分组成，即一个中央框30和两个中间壁31a、31b和两个侧部32a、32b。框30和这两个中间壁31a、31b限定出阀的中央腔11，在该腔里，一个又成球形的闭合件13保持在一板簧19上。板簧19如在图4的例子中那样具有两个分别相反弯曲的稳定状态，在所述状态下，板簧将闭合件13各自压到两个阀座14a、14b之一上，所述阀座彼此对置地设置在中间壁31a、31b中。

中间壁31a、31b和侧部32a、32b一起分别限定出多通阀的侧腔12a、12b，一个由形状记忆合金构成的元件15a、15b延伸于侧腔里。元件15a、15b如在图4的例子中那样成矩形板状，其中的两个对置边缘在侧腔12a、12b的壁上被夹紧，结果，元件15a、15b如此隆凸，即其凸起侧面朝向闭合件13。一个热电阻16安置在元件15a或15b的正面和背面上。

两个传动销33a、33b在元件15a或15b与闭合件13之间穿过中间壁31a、31b的由阀座14a、14b包围出的开口。

图5表示处于朝左弯曲状态的板簧19，在该状态下，板簧保持将闭合件13压在左侧阀座14a上。如果在阀的这个构造形式里加热左侧元件15a并且其长度因而递增，则这导致隆起加剧，结果，闭合件13通过传动销33a被压动离开阀座14a。在经过在中央腔11中心的平衡点后，板簧19的弯曲转向右，这样一来，在左侧的侧腔12b里的元件15b通过传动销33b被压缩并且使闭合件13关闭阀座14b。

这两个元件15a、15b的加热丝16共同通过两个接点35a、35b来通入加热电流。

接线35a与左侧侧腔12a的第一电流引线18通过第一二极管36a相连并且与右侧侧腔12b的第一电流引线18直接连接。接点35b与左侧侧腔12a的第二电流引线18直接连接并与右侧侧腔12b的第二电流引线18通过一第二二极管36b连接。这些二极管36a、36b反向并联，因此，施加于接点35a、35b上的加热电流按照符号输入元件15a的加热丝16中或元件15b的加热丝里。

当然，根据图1-3或根据图4的阀也可以通过反向并联的二极管36a、36b来接受电流。

结合图6、7来描述本发明的第四实施例。根据第四实施例的多通阀具有圆柱形外壳1，该外壳在图6中以轴向截面图并且在图7中垂直于轴向地示出了。

该外壳具有三个出口管接头4a、4b、4c，它们分别环绕轴线间隔120°地布置。一个入口管接头2可以安置在外壳1的几乎任何位置上。一个梁形弹簧件40与外壳一个上壁和下壁41保持在壁41同纵轴线的交点上。弹簧件40比由壁41限定的腔5长并且弯曲地经过该腔5。在弹簧件40的中央固定着一个球形闭合件13，在如图所示的位置上，该闭合件关闭了出口管接头4c的阀座14c。

在腔5中，由形状记忆合金构成的条形元件15a、15b、15c分别以60°的角间隔安置在两个出口管接头之间。在出口管接头4c对面的元件15c如图所示地处于伸长的且深入腔5内的状态，靠近出口管接头4c的元件15a、15b被压缩，结果，它们不阻碍闭合件13接近阀座14c。如果其中一个压缩元件如元件15a借助一个安置在其表面上的未示出的加热电阻被加热，则它开始朝向外壳轴线隆并同时克服弹簧件40阻力地压迫闭合件13离开阀座14c并移向元件15b的表面。为了在此时防止元件15b过度压缩，在其背面上设有一个支撑体42b，它防止元件15b被压缩超过图示的状态。一旦元件15a克服弹簧件40的力地使闭合件移动超过一般行程地移向其对置的阀座14a，则弹簧件40开始支持闭合件13继续运动并使其压在阀座14a上，在这里，它同时压缩元件15c。因此，这三个元件15a、15b、15c中的每个元件都能压迫闭合件13离开两个与之相邻的阀座并且关闭对置的阀座。

上述类型的多通阀尤其有利地被用在制冷装置的制冷机里，它有多个用于待单独调节的冷却室的蒸发器，在这里，它们可被用于将制冷剂流分配给各蒸发器。在这样的制冷机里，当其中一个由形状记忆合金构成的元件被加热时，其周围的制冷剂开始升华，由此一来，首先产生了该元件与其周围环境良好地热隔绝开。一旦该元件不再接受加热电流，则它周围的蒸发制冷剂被流经阀的流体带走，结果，该元件直接接触液态制冷剂并又被快速冷却。一旦元件冷了下来，则可以进行一个新的切换操作。

Claims (16)

1、一种多通阀，它具有一个外壳(1)，该外壳有多个进口和出口(2，4a，4b)和至少一个腔(5)，该腔具有多个各自对应于一个进口和出口的阀座(14a，14b)，该多通阀还有一个能在这些阀座(14a，14b，14c)之间移动的闭合件(13)和至少一个成由形状记忆合金构成的元件形式的致动机构(15a，15b，15c)，该致动机构能够在加热时迫使该闭合件(13)离开其中一个阀座(14a，14b)，其特征在于，设有一个弹簧件(19，40)，该弹簧件将该闭合件(13)压到每个当时由该闭合件占据的阀座(14a，14b)上。

2、如权利要求1所述的多通阀，其特征在于，该弹簧件是板簧(19)。

3、如权利要求1或2所述的多通阀，其特征在于，该弹簧件(19，40)具有多个稳定位置并且该弹簧件在每个稳定位置上将该闭合件(13)压在其中一个阀座(14a，14b，14c)上。

4、如权利要求1-3之一所述的多通阀，其特征在于，该闭合件(13)能在两个相互面向的阀座(14a，14b)之间移动，并且该板簧(19)能够占据两个稳定位置，其中，在每个稳定位置上，该板簧(19)的隆凸面面向其中一个阀座(14a，14b)。

5、如权利要求1-4之一所述的多通阀，其特征在于，该致动机构(15a，15b，15c)是一个具有一个面向该闭合件(13)的凸起侧面的弯曲体，这个凸起侧面在加热时伸长。

6、如权利要求1-5之一所述的多通阀，其特征在于，该多通阀具有一个外壳(1)，该外壳具有一个中央腔和至少一个外周腔(12a，12b)，该闭合件(13)能在该中央腔里移动，其中在每个外周腔(12a，12b)中装有一个致动机构(15a，15b)，所述致动机构能够通过一个被其中一个阀座(14a，14b)包围的开口与该中央腔(11)相通，一个传动销(33a，33b)穿过该开口地从该致动机构(15a，15b)伸向该闭合件(13)。

7、如权利要求1-5之一所述的多通阀，其特征在于，该弹簧件(19)和该至少一个致动机构(15a，15b)被安装在一个共同的腔(5)里，该致动机构(15a，15b)设置在该外壳(1)的一个具有其中一个阀座(14a，14b)的侧壁和该弹簧件(19)之间。

8、如权利要求7所述的多通阀，其特征在于，该致动机构(15a，15b)具有一个开口(24a，24b)，该闭合件(13)可穿过该开口以便关闭或打开该阀座(14a，14b)。

9、如权利要求7或8所述的多通阀，其特征在于，两个阀座(14a，14b)设置在该外壳(1)的完全相对的侧壁中。

10、如权利要求1-9之一所述的多通阀，其特征在于，每个致动机构(15a，15b，15c)配有一个用于可选择加热该致动机构的电加热机构(16)。

11、如权利要求10所述的多通阀，其特征在于，两个致动机构(15a，15b)的加热机构(16)可通过反向并联的二极管(36a，36b)交替地接受加热电流。

12、如权利要求10或11所述的多通阀，其特征在于，该加热机构是一个分布于该致动机构(15a，15b，15c)的表面上的加热电阻(16)。

13、如权利要求10-12之一所述的多通阀，其特征在于，该加热机构(16)可按照直接接触方式通过流经该阀的流体被冷却。

14、如权利要求10或11所述的多通阀，其特征在于，该加热机构设置在该外壳(1)外。

15、如权利要求14所述的多通阀，其特征在于，该外壳(1)和该致动机构(15a，15b)由形状记忆合金一体地构成。

16、一种具有一带有多个蒸发器的制冷剂循环的制冷机，其特征在于，在该制冷剂循环中设有一个如权利要求1-15之一所述的多通阀。

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