CN1916455A - 一种用于制冷系统的电子膨胀阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制冷系统的电子膨胀阀，包括阀体、转子、线圈和阀针，还包括定位装置、升降机构和限位装置，所述线圈套设在阀体上；所述转子安装在阀体内，对应于线圈；所述定位装置安装在阀体内，并与转子相配合；所述升降机构安装在转子内，并与转子或阀体螺纹配合；限位装置设置在阀体内，用于限定升降机构的升降范围；阀针的上端安装在升降机构下部的第二空腔内。采用定位装置使得转子仅作回转运动，电机驱动力矩保持恒定，利于阀的稳定工作，延长阀的使用寿命。

Description

一种用于制冷系统的电子膨胀阀
技术领域
本发明涉及一种用于制冷系统的电子膨胀阀，尤其涉及一种使用在一拖多或变频变容式制冷系统中的电子膨胀阀。
背景技术
电子膨胀阀主要是通过调节制冷系统制冷剂的回路流量来自动调节制冷系统单位时间输出的热量。
目前，一种采用步进电机驱动的电子膨胀阀，其阀针与电机的转子一体，通过螺纹副转子带动阀针边回转边作升降运动，从而改变阀口流通面积。采用此种结构，存在以下缺陷：1)由于阀针在回转的同时还作升降运动，为了控制阀的开启基准点和范围，需要设置定角度螺旋定位控制机构，采用该控制机构后，膨胀阀的结构复杂、体积增大，提高了其加工难度和成本；2)由于转子作升降运动，步进电机的驱动力矩随着转子的升降出现周期性变动，降低了阀的稳定性和可靠性。
另一种采用步进电机驱动的电子膨胀阀，其阀芯与电机的转子固定在一起，电机的转子带动阀芯仅作回转运动，通过阀芯轴向的封闭曲线在阀体径向圆周上的不同位置来调整膨胀阀的流量。采用此种结构，存在以下缺陷：1)由于阀芯在转动的过程中无法自锁，为了保持膨胀阀的流量，阀的定子线圈必须一直通电，降低了阀的稳定性，并增加了其能耗；2)由于阀芯与阀体之间要相对转动，两者之间需要有一定的间隙，这样会加大膨胀阀的内部泄漏量，使得该阀无法使用在一拖多制冷系统中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于制冷系统的电子膨胀阀，结构简单，稳定性好，可靠性高。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于制冷系统的电子膨胀阀，包括阀体、转子、线圈和阀针，还包括定位装置、升降机构和限位装置，所述线圈套设在阀体上，用于产生旋转磁场；所述转子安装在阀体内，对应于线圈；所述定位装置安装在阀体内，并与转子相配合，用于使转子仅作回转运动；所述升降机构安装在转子内，在转子的带动下作升降运动；限位装置设置在阀体内，用于限定升降机构的升降范围；阀针的上端安装在升降机构下部的第二空腔内。
所述升降机构包括芯轴螺杆和防转零件，所述芯轴螺杆一端置于转子下部的第一空腔内，并与转子螺纹配合；所述防转零件固定在阀体内，并与芯轴螺杆的另一端相匹配，用于使芯轴螺杆作升降运动；限位装置设置在阀体内，用于限定芯轴螺杆作升降运动的范围；阀针的上端安装在芯轴螺杆下部的第二空腔内。
所述升降机构包括芯轴螺杆和防转零件，所述芯轴螺杆一端置于阀体下部的空腔内，并与阀体螺纹配合；防转零件固定在转子内，芯轴螺杆的另一端安装在防转零件内；限位装置设置在阀体内，用于限定芯轴螺杆作升降运动的范围；阀针的上端安装在芯轴螺杆下部的第二空腔内。
所述定位装置包括轴承式支承档、以及至少轴承式支承和点支承其中之一，所述轴承式支承固定在阀体内，轴承式支承安装在轴承式支承档中。
所述轴承式支承档至少包括上、中、下轴承式支承挡其中之一，相应的，轴承式支承至少包括上、中、下轴承式支承其中之一，所述上、中、下轴承式支承挡分别相对于阀体固定，所述上轴承式支承安装在上轴承式支承挡中，并与转子的上端相配合；所述中轴承式支承安装在中轴承式支承挡中，并与转子侧壁上的凹槽相配合；所述下轴承式支承安装在下轴承式支承挡中，并与转子的下端相配合。
所述上轴承式支承至少为滑动轴承式支承、滚动轴承式支承和点支承其中之一，所述中、下轴承式支承至少为滑动和滚动轴承式支承其中之一。
所述防转零件上开有防转孔，所述芯轴螺杆安装在所述防转孔中，与防转孔相匹配，相对防转孔上下运动。
所述防转孔的横截面的中心到边缘各点的距离不相等。
所述限位装置包括上限位装置和下限位装置，所述上限位装置为第一空腔的顶壁，当芯轴螺杆向上运动到抵接第一空腔的顶壁时，阀针被上定位；所述下限位装置为阀体内位于防转零件下方的定位台阶，当芯轴螺杆向下运动到抵接定位台阶时，阀针被下定位。
所述限位装置包括上限位装置和下限位装置，所述上限位装置为固定在芯轴螺杆上，并位于防转零件下方的挡环，当芯轴螺杆向上运动到挡环抵接防转零件下方时，阀针被上定位；所述下限位装置为阀体内位于防转零件下方的定位台阶，当芯轴螺杆向下运动到抵接定位台阶时，阀针被下定位。
所述限位装置包括上限位装置和下限位装置，所述上限位装置为阀体上部顶壁，当芯轴螺杆向上运动到阀体上部顶壁时，阀针被上定位；所述下限位装置为阀体内位于防转零件下方的定位台阶，当芯轴螺杆向下运动到抵接定位台阶时，阀针被下定位。
还包括调节装置，所述调节装置置于第二空腔内，用于调节阀针在第二空腔中的位置，其一端与第二空腔的顶壁相连，另一端与阀针的上端相连。
所述调节装置包括弹簧和抵垫物，所述抵垫物固定在阀针顶端，所述弹簧连接在抵垫物与第二空腔的顶壁之间。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、采用定位装置使得转子仅作回转运动，电机驱动力矩保持恒定，利于阀的稳定工作，延长阀的使用寿命。
2、采用限位装置控制升降机构的升降范围，从而控制阀针的开启基准点和范围，使得整阀的结构简单、稳定性好、可靠性高。
3、采用滑动或滚动轴承式支承使得转子轴向定位，保证转子回转时稳定且摩擦阻力小，提高阀的稳定性。
4、转子或阀体与芯轴螺杆之间通过螺纹配合，由于螺纹的自锁功能使得阀具备断电时的状态自保持功能，线圈无需一直保持通电，降低阀的运行成本和能耗，提高阀的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例一中防转零件与芯轴螺杆组装前的结构示意图；
图3是本发明实施例一中防转零件与芯轴螺杆装配后的结构示意图；
图4是本发明实施例二的结构示意图；
图5是本发明实施例三的结构示意图；
图6是本发明实施例四的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种用于制冷系统的电子膨胀阀，包括阀体1、转子2、定位装置3、线圈4、升降机构、阀针7和限位装置9。
所述线圈4套设在阀体1上，用于产生旋转磁场；所述转子2安装在阀体1内，对应于线圈4；所述定位装置3安装在阀体1内，并与转子2相配合，用于使转子2仅作回转运动；所述升降机构安装在转子2内，并与转子2螺纹配合，在转子2的带动下仅作升降运动；限位装置9设置在阀体1内，用于限定升降机构的升降范围；阀针7的上端安装在升降机构下部的第二空腔51内。
其中升降机构包括芯轴螺杆5和防转零件6，芯轴螺杆5上端置于转子2下部的第一空腔21内，并与转子2螺纹配合；防转零件6固定在阀体1内，并与芯轴螺杆5的下端相匹配，用于使芯轴螺杆5仅作升降运动；限位装置9设置在阀体1内，用于限定芯轴螺杆5作升降运动的范围；阀针7的上端安装在芯轴螺杆5下部的第二空腔51内。
所述定位装置3包括轴承式支承档和轴承式支承，所述轴承式支承固定在阀体1内，轴承式支承安装在轴承式支承档中，并与转子2的端侧相配合。
所述轴承式支承档至少包括上、中、下轴承式支承挡31、35、32其中之一，相应的，轴承式支承至少包括上、中、下轴承式支承33、36、34其中之一，所述上、中、下轴承式支承挡31、35、32分别相对于阀体1固定，所述上轴承式支承33安装在上轴承式支承挡31中，并与转子2的上端相配合；所述中轴承式支承35安装在中轴承式支承挡36中，并与转子2侧壁上的凹槽相配合；所述下轴承式支承34安装在下轴承式支承挡32中，并与转子2的下端相配合。
所述上轴承式支承33至少为滑动轴承式支承、滚动轴承式支承和点支承其中之一，所述中、下轴承式支承36、34至少为滑动和滚动轴承式支承其中之一。
设置调节装置8，调节装置8置于第二空腔51内，其一端与第二空腔51的顶壁相连，另一端与阀针7的上端相连，用于调节阀针7在第二空腔51中的位置。
所述调节装置8包括弹簧81和抵垫物82，抵垫物82固定在阀针7顶端，弹簧81连接在抵垫物82与第二空腔51的顶壁之间。
参见图2、3，所述防转零件6上开有防转孔61，防转孔61为通孔或沉孔，所述芯轴螺杆5安装在所述防转孔61中，与防转孔61相匹配，相对防转孔61上下运动。
所述防转孔61的横截面的中心到边缘各点的距离不相等，即防转孔61可以为除了圆柱孔以外的通孔或沉孔，例如为腰形通孔、方形通孔，椭圆形通孔等等。
所述限位装置9包括上限位装置91和下限位装置92，所述上限位装置91为第一空腔21的顶壁，当芯轴螺杆5向上运动到抵接第一空腔21的顶壁时，阀针7被上定位；所述下限位装置92为阀体1内位于防转零件6下方的定位台阶，当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位。
所述上限位装置91还可以为固定在芯轴螺杆5上，位于防转零件6下方的挡环，当芯轴螺杆5向上运动到挡环抵接防转零件6下方时，阀针7被上定位；所述下限位装置92为阀体1内位于防转零件6下方的定位台阶，当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位。
参见图5，芯轴螺杆5和防转零件6的另一种结构关系为：所述芯轴螺杆5一端置于阀体1下部的空腔内，并与阀体1螺纹配合；防转零件6固定在转子2内，芯轴螺杆5的另一端安装在防转零件6内；限位装置9设置在阀体1内，用于限定芯轴螺杆5作升降运动的范围；阀针7的上端安装在芯轴螺杆5下部的第二空腔51内。相应的，所述限位装置9包括上限位装置91和下限位装置92，所述上限位装置91为阀体1上部顶壁，当芯轴螺杆5向上运动到阀体1上部顶壁时，阀针7被上定位；所述下限位装置92为阀体1内位于防转零件6下方的定位台阶，当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位。
实施例一，如图1至3所示，一种用于制冷系统的电子膨胀阀，包括阀体1、转子2、定位装置3、线圈4、芯轴螺杆5、防转零件6、阀针7、调节装置8、限位装置9。密封套10、线圈定位支架11和进出接管12。
其中，密封套10套设并焊接在阀体1上；线圈固定架11固定在阀体1上；线圈4套在密封套10外并固定在线圈固定架11上；阀体1内对应于线圈4处安装转子2；定位装置3包括上下轴承式支承挡31、32和上下轴承式支承33、34，上、下轴承式支承挡31、32分别固定在阀体1内，上轴承式支承33安装在上轴承式支承挡31中，并与转子2的上端相配合，上轴承式支承33和下轴承式支承34分别为滚动轴承式支承；下轴承式支承34安装在下轴承式支承挡32中，并与转子2的下端相配合；芯轴螺杆5上端置于转子2下部的第一空腔21内，并与转子2螺纹配合；防转零件6固定在阀体1内，其为圆柱，其中贯穿腰形通孔61，芯轴螺杆5上端为螺纹端，其下端安装在腰形通孔61中，与腰形通孔61相匹配，可相对腰形通孔61上下运动；限位装置9设置在阀体1内，限位装置9包括上限位装置91和下限位装置92，上限位装置91为固定在芯轴螺杆5上，位于防转零件6下方的挡环，当芯轴螺杆5向上运动到挡环抵接防转零件6下方时，阀针7被上定位，下限位装置92为阀体1内位于防转零件6下方的定位台阶，当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位；阀针7的上端安装在芯轴螺杆5下部的第二空腔51内；调节装置8置于第二空腔51内，用于调节阀针7在第二空腔51中的位置，所述调节装置8包括弹簧81和抵垫物82，抵垫物82固定在阀针7顶端，弹簧81连接在抵垫物82与第二空腔51的顶壁之间；进出接管12的一端与阀体1相连，另一端用于与制冷系统的管路相连接。
工作过程：
线圈4按一定相序通以直流电，在线圈4周围产生一个旋转磁场；转子2受旋转磁场的作用，上下轴承式支承33、34的限制下，不能作升降运动，仅作回转运动；转子2的转动通过螺纹副传递给芯轴螺杆5，芯轴螺杆5在防转零件6的限制下不能转动，仅能相对防转零件6作上下运动，从而带动阀针7和调节装置8作升降运动，使得阀通过转子2的旋转角度的改变而改变阀流量；当芯轴螺杆5向上运动到挡环抵接防转零件6下方时，阀针7被上定位，当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位，阀针7被上下定位的具体位置由阀的控制范围决定。
实施例二，如图4所示，一种用于制冷系统的电子膨胀阀，与实施例一的不同之处在于，仅采用下轴承式支承挡32和下轴承式支承34实现定位装置3，而无需上轴承式支承挡31和上轴承式支承33，下轴承式支承挡32固定在阀体1内，下轴承式支承34安装在下轴承式支承挡32中，并与转子2的下端相配合，下轴承式支承34为滚动轴承式支承。工作过程：
线圈4按一定相序通以直流电，在线圈4周围产生一个旋转磁场；转子2受旋转磁场的作用，在上轴承式支承33的限制下，不能作升降运动，仅作回转运动；转子2的转动通过螺纹副传递给芯轴螺杆5，芯轴螺杆5在防转零件6的限制下不能转动，仅能相对防转零件6作上下运动，从而带动阀针7和调节装置8作升降运动，使得阀通过转子2的旋转角度的改变而改变阀流量；当芯轴螺杆5向上运动到抵接第一空腔21的顶壁时，阀针7被上定位；当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位，阀针7被上下定位的具体位置由阀的控制范围决定。限位装置9的上限位装置91还可以为第一空腔21的顶壁，当芯轴螺杆5向上运动到抵接第一空腔21的顶壁时，阀针7被上定位；下限位装置92还可以为阀体1内位于防转零件6下方的定位台阶，当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位。
下轴承式支承34还可以为滑动轴承式支承或者点支承。
还可以仅采用上轴承式支承挡31和上轴承式支承33实现定位装置3，而无需下轴承式支承挡32和下轴承式支承34，上轴承式支承挡31固定在阀体1内，上轴承式支承33安装在上轴承式支承挡31上，上轴承式支承33与转子2上端相配合；上轴承式支承34为滑动轴承式支承或滚动轴承式支承，在上轴承式支承33的限制下，转子2不能作升降运动，仅作回转运动。
实施例三，如图5所示，与实施例一的不同之处在于，所述芯轴螺杆5一端置于阀体1下部的空腔内，并与阀体1螺纹配合；防转零件6固定在转子2内，防转零件6可以通过过盈配合或焊接等方式固定在转子2内，芯轴螺杆5的另一端安装在防转零件6内，转子2通过防转零件6带动芯轴螺杆5作回转和升降运动；限位装置9设置在阀体1内，用于限定芯轴螺杆5作升降运动的范围；阀针7的上端安装在芯轴螺杆5下部的第二空腔51内。相应的，所述限位装置9包括上限位装置91和下限位装置92，所述上限位装置91为阀体1上部顶壁，当芯轴螺杆5向上运动到阀体1上部顶壁时，阀针7被上定位；所述下限位装置92为阀体1内位于防转零件6下方的定位台阶，当芯轴螺杆5向下运动到抵接定位台阶时，阀针7被下定位。
实施例四，如图6所示，与实施例一的不同之处在于，所述轴承式支承档包括中轴承式支承挡35和下轴承式支承挡32，相应的，轴承式支承包括中轴承式支承36和下轴承式支承34，中轴承式支承挡35和下轴承式支承挡32分别相对于阀体1固定，所述中轴承式支承36安装在中轴承式支承挡35中，下轴承式支承34安装在下轴承式支承挡32中；中轴承式支承35与转子2侧壁上的凹槽相配合；所述下轴承式支承34与转子2的下端相配合。所述中、下轴承式支承36、34至少为滑动和滚动轴承式支承其中之一。
以上对本发明所提供的一种用于制冷系统的电子膨胀阀进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1、一种用于制冷系统的电子膨胀阀，包括阀体(1)、转子(2)、线圈(4)和阀针(7)，其特征在于：还包括定位装置(3)、升降机构和限位装置(9)，所述线圈(4)套设在阀体(1)上，用于产生旋转磁场；所述转子(2)安装在阀体(1)内，对应于线圈(4)；所述定位装置(3)安装在阀体(1)内，并与转子(2)相配合，用于使转子(2)仅作回转运动；所述升降机构安装在转子(2)内，在转子(2)的带动下作升降运动；限位装置(9)设置在阀体(1)内，用于限定升降机构的升降范围；阀针(7)的上端安装在升降机构下部的第二空腔(51)内。
2、根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于：所述升降机构包括芯轴螺杆(5)和防转零件(6)，所述芯轴螺杆(5)一端置于转子(2)下部的第一空腔(21)内，并与转子(2)螺纹配合；所述防转零件(6)固定在阀体(1)内，并与芯轴螺杆(5)的另一端相匹配，用于使芯轴螺杆(5)作升降运动；限位装置(9)设置在阀体(1)内，用于限定芯轴螺杆(5)作升降运动的范围；阀针(7)的上端安装在芯轴螺杆(5)下部的第二空腔(51)内。
3、根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于：所述升降机构包括芯轴螺杆(5)和防转零件(6)，所述芯轴螺杆(5)一端置于阀体(1)下部的空腔内，并与阀体(1)螺纹配合；防转零件(6)固定在转子(2)内，芯轴螺杆(5)的另一端安装在防转零件(6)内；限位装置(9)设置在阀体(1)内，用于限定芯轴螺杆(5)作升降运动的范围；阀针(7)的上端安装在芯轴螺杆(5)下部的第二空腔(51)内。
4、根据权利要求1至3其中之一所述的膨胀阀，其特征在于：所述定位装置(3)包括轴承式支承档、以及至少轴承式支承和点支承其中之一，所述轴承式支承固定在阀体(1)内，轴承式支承安装在轴承式支承档中。
5、根据权利要求4所述的膨胀阀，其特征在于：所述轴承式支承档至少包括上、中、下轴承式支承挡(31、35、32)其中之一，相应的，轴承式支承至少包括上、中、下轴承式支承(33、36、34)其中之一，所述上、中、下轴承式支承挡(31、35、32)分别相对于阀体(1)固定，所述上轴承式支承(33)安装在上轴承式支承挡(31)中，并与转子(2)的上端相配合；所述中轴承式支承(35)安装在中轴承式支承挡(36)中，并与转子(2)侧壁上的凹槽相配合；所述下轴承式支承(34)安装在下轴承式支承挡(32)中，并与转子(2)的下端相配合。
6、根据权利要求5所述的膨胀阀，其特征在于：所述上轴承式支承(33)至少为滑动轴承式支承、滚动轴承式支承和点支承其中之一，所述中、下轴承式支承(36、34)至少为滑动和滚动轴承式支承其中之一。
7、根据权利要求2或3所述的膨胀阀，其特征在于：所述防转零件(6)上开有防转孔(61)，所述芯轴螺杆(5)安装在所述防转孔(61)中，与防转孔(61)相匹配，相对防转孔(61)上下运动。
8、根据权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于：所述防转孔(61)的横截面的中心到边缘各点的距离不相等。
9、根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于：所述限位装置(9)包括上限位装置(91)和下限位装置(92)，所述上限位装置(91)为第一空腔(21)的顶壁，当芯轴螺杆(5)向上运动到抵接第一空腔(21)的顶壁时，阀针(7)被上定位；所述下限位装置(92)为阀体(1)内位于防转零件(6)下方的定位台阶，当芯轴螺杆(5)向下运动到抵接定位台阶时，阀针(7)被下定位。
10、根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于：所述限位装置(9)包括上限位装置(91)和下限位装置(92)，所述上限位装置(91)为固定在芯轴螺杆(5)上，并位于防转零件(6)下方的挡环，当芯轴螺杆(5)向上运动到挡环抵接防转零件(6)下方时，阀针(7)被上定位；所述下限位装置(92)为阀体(1)内位于防转零件(6)下方的定位台阶，当芯轴螺杆(5)向下运动到抵接定位台阶时，阀针(7)被下定位。
11、根据权利要求3所述的膨胀阀，其特征在于：所述限位装置(9)包括上限位装置(91)和下限位装置(92)，所述上限位装置(91)为阀体(1)上部顶壁，当芯轴螺杆(5)向上运动到阀体(1)上部顶壁时，阀针(7)被上定位；所述下限位装置(92)为阀体(1)内位于防转零件(6)下方的定位台阶，当芯轴螺杆(5)向下运动到抵接定位台阶时，阀针(7)被下定位。
12、根据权利要求所述的膨胀阀，其特征在于：还包括调节装置(8)，所述调节装置(8)置于第二空腔(51)内，用于调节阀针(7)在第二空腔(51)中的位置，其一端与第二空腔(51)的顶壁相连，另一端与阀针(7)的上端相连。
13、根据权利要求12所述的膨胀阀，其特征在于：所述调节装置(8)包括弹簧(81)和抵垫物(82)，所述抵垫物(82)固定在阀针(7)顶端，所述弹簧(81)连接在抵垫物(82)与第二空腔(51)的顶壁之间。
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