CN201507691U

CN201507691U - 一种自力式三通阀

Info

Publication number: CN201507691U
Application number: CN2009202229931U
Authority: CN
Inventors: 石文星; 周德海; 韩林俊; 王宝龙
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2019-09-18

Abstract

一种自力式三通阀，包含阀壳体、阀芯、压簧支座、压簧、压簧挡筒、第一毛细管、第二毛细管和防转动装置。在三通阀阀壳体上连接有常开进口、常闭进口和出口，其中常开进口连接自然循环模式，常闭进口连接冷媒制冷循环模式，通过毛细管将压缩机出口与阀芯一侧的阀腔相连，压缩机出口的高压推动阀芯移动，进而改变冷媒流路，实现不需外力的情况下自然循环模式和冷媒制冷循环模式的自由切换。本实用新型不仅保留了具有切换两种工作模式的功能，而且使冷媒流路保持在一个平面内90°的变换。本实用新型保障冷媒自然循环并用型机房专用机的运行性能，进一步提升了系统的节能性和可靠性，具有性能可靠、自动调节的特点。

Description

一种自力式三通阀

技术领域

本实用新型涉及一种自力式三通阀，是一种两个进口共用一个出口的自动控制阀门，适用于不同条件下管路之间的切换，尤其适用于冷媒自然循环并用型机房专用机的模式切换，属于阀门设计技术领域。

背景技术

近年来，通信网络规模和用户规模不断扩大，为营造通讯设备的工作环境，全年都需要从这些环境中排放热量，测试结果表明，大量的通信基站和模块局的全年运行的空调设备的能耗达到总用电量的50％左右，已成为妨碍电信行业健康发展的瓶颈。因此，解决通信行业空调系统的能耗问题已成为通信企业的重要课题。

为降低通讯基站的空调能耗，早在1985年，日本大金工业株式会社就研制出带有冷媒自然循环的“冷媒自然循环并用型机房专用机”(参见：孙丽颖，马最良.冷剂自然循环空调机的特性与应用.哈尔滨商业大学学报(自然科学版)，2004，20(6)：729-732.)，其结构如图1所示。该冷媒自然循环并用型机房专用机的结构及工作原理如下：冷媒自然循环并用型机房专用机由室外机组1、室内机组2两部分构成，通过气体连接管3和液体连接管4构成一个整体；当室外温度较低时，电磁阀7、电磁阀8开启，电磁阀9关闭，机房专用机转换成分离式热管系统，通过自然循环实现室内降温；当室外温度较高时，电磁阀7、电磁阀8关闭，电磁阀9开启，压缩机10投入运行，机房专用机转换为制冷循环，实现室内降温之目的。机房专用机根据室内温度的高低，转换制冷循环和自然循环，可大幅度降低室内降温的能耗。

然而，采用电磁阀7和电磁阀9虽然可以实现冷媒制冷循环和自然循环的切换，但却使机房专用机运行的安全性和可靠性降低、故障率升高、运行性能降低，故至今没有得到很好地应用。其具体表现在：

(1)由于电磁阀内部具有密封圈，频繁动作或长期工作在高温环境中，容易导致密封圈变形或变性，使电磁阀丧失密封性能，起不到关闭效果；另一方面，电磁阀的使用寿命有限，当超过一定的启闭次数后，电磁阀将失效，导致机房专用机故障。

(2)电磁阀需要电力作为动力，开启时始终带电，白白耗费电能。

(3)电磁阀的阀口是一个冷媒流动的局部阻力部件，无论是制冷循环还是自然循环，都将导致冷媒的压力降低，影响机房专用机的性能；特别是当电磁阀9出现故障不能开启时，压缩机不能抽吸蒸发器6中的气体，将使压缩机10排气温度升高，烧毁压缩机；

(4)在自然循环时，电磁阀7开启，冷媒蒸气从蒸发器6中经液体连接管3、电磁阀7进入冷凝器5，必然有一部分冷媒沿压缩机排气管进入压缩机内，导致压缩机再次启动时出现液击，损害压缩机。

鉴于上述原因，为使冷媒自然循环并用型机房专用机真正发挥其节能效果，必须提出解决上述四大缺陷的电磁阀7和电磁阀9的替代方案，即必须提供全新的冷媒制冷循环和自然循环的切换部件。

实现冷媒换向的切换部件最好的方案是采用三通阀。然而，目前出现的各种三通阀技术方案都是针对解决一个进口两个出口的换向问题的，而用于冷媒自然循环并用型机房专用机的冷媒制冷循环和自然循环切换的三通阀是一种具有两个进口共用一个出口的自动控制阀门。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提出一种自力式三通阀，解决该种冷媒自然循环并用型机房专用机的冷媒制冷循环模式和自然循环模式切换以及方便现场施工安装的问题，从而进一步提升复合机组系统的节能性和可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

一种自力式三通阀包含阀壳体13、阀芯14、压簧支座16、压簧17、压簧挡筒18、第一毛细管20、第二毛细管21和防转动装置；所述阀壳体13上连接有出口C、常开进口E和常闭进口D，所述出口C、常闭进口D和常开进口E位于同一平面，其中出口C和常开进口E位于所述平面上的同一直线上，且常闭进口D所述直线的垂直线上；所述压簧支座16固定在阀芯14上，压簧17固定在压簧支座16和压簧挡筒18上；所述阀芯14上设有圆形通道23和弧形通道24，圆形通道23和弧形通道24轴线之间的距离等于阀芯14与压簧挡筒18间的活动距离；所述第一毛细管20一端与常开进口E连通，另一端与阀芯14一侧腔体连通；所述第二毛细管21一端与常闭进口D连通，另一端与阀芯14的另一侧腔体连通；所述阀壳体13上的常开进口E在自然状态下通过阀芯14上的圆形通道23与出口C导通，常闭进口D在常闭进口D、常开进口E之间有压差状态下通过弧形通道24与出口C导通。

本实用新型具有以下优点及突出性效果：

本实用新型提供的一种自力式三通阀，勿需外力即可实现冷媒自然循环并用型机房专用机的冷媒制冷循环模式和自然循环模式的自由切换，提升了机房专用机的节能性和可靠性，为充分发挥冷媒自然循环并用型机房专用机的节能优势提供了关键技术措施。具体体现在：

①自然循环时，压簧处于自由状态，阀芯的通孔使两常开进口E、出口C导通，冷媒蒸气经该自力式三通阀的常开进口E、出口C进入冷凝器；冷媒制冷循环时，压缩机启动，其较高的排气压力推动阀芯移动，使常闭进口D与出口C导通，冷媒蒸气经三通阀的常闭进口D、出口C进入冷凝器，同时阀芯使常开进口E闭合。由于仅依靠压簧的弹力和压缩机的吸排气压差实现自然循环模式和制冷循环模式的自由切换，因此，提高了机组运行的可靠性，降低了故障率。

②本实用新型所述的自力式三通阀勿需任何外力，故具有节能效果。

③本实用新型所述的自力式三通阀只具有互逆的两种状态，且无论是常开进口E和出口C导通、还是常闭进口D和出口C导通时，阀门的阻力都很小，提高了机房专用机的性能。

④自然循环时，该自力式三通阀的常开进口E与出口C导通，同时使常闭进口D所在管处于密闭截止状态，阻止了冷媒进入压缩机排气管内，不会导致压缩机液击现象发生。

通过本实用新型提出的上述自力式三通阀技术方案，对图1所示的冷媒自然循环并用型机房专用机进行技术改进，形成图2所示的新型冷媒自然循环并用型机房专用机，保留具有切换两种模式的功能，而且使冷媒流路在不需外力下保持在一个平面内90°的变换，方便了现场施工安装，有效的增强了系统的节能性和可靠性，对于提高机房专用机的性能和可靠性具有重要意义。

附图说明

图1为现有技术“冷媒自然循环并用型机房专用机”的结构原理图。

图2为应用本实用新型后的“冷媒自然循环并用型机房专用机”的结构原理图。

图3为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(立体图)。

图4为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(E、C导通时全剖主视图)。

图5为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(E、C导通时左剖视图)。

图6为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(D、C导通时半剖主视图)。

图7为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(D、C导通时左剖视图)。

图8为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(主视图)。

图9为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(左视图)。

图10为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(俯视图)。

图11、图12、图13为本实用新型公开的自力式三通阀的防转动装置的三种实现方式图。

图1～图8中：1-室外机组；2-室内机组；3-气体连接管；4-液体连接管；5-冷凝器；6-蒸发器；7-电磁阀；8-电磁阀；9-电磁阀；10-压缩机；11-节流机构；12-自力式三通阀；13-阀壳体；14-阀芯；16-压簧支座；17-压簧；18-压簧挡筒；20-第一毛细管；21-第二毛细管；22-定位销；23-圆形通道；24-弧形通道；25a-第一凹槽；25b-第二凹槽；C-出口；D-常闭进口；E-常开进口。

具体实施方式

本实用新型公开的一种自力式三通阀，结合附图和实施例说明如下。

图2为本实用新型在冷媒自然循环并用型机房专用机中的应用示意图。出口C与冷凝器5入口相连，常闭进口D与压缩机10出口相连，常开进口E与气体连接管3相连。自然循环模式下，常开进口E、出口C导通，冷媒蒸气通过常开进口E流经阀芯14中圆形通道23，经出口C流出至冷凝器5。冷媒制冷循环模式下，压缩机10启动，排出高压气体，使压力通过第二毛细管21的连通传至阀芯14左侧腔体内，进而使得阀芯14左侧的压力大于右侧压力，推动阀芯14右移，直至常闭进口D、出口C导通，此时常开进口E、出口C截止，冷媒通过常闭进口D流经阀芯14中的弧形通道24，经出口C流出至冷凝器5，实现冷媒管路的切换。

图4为本实用新型提供的自力式三通阀的结构原理示意图(E、C导通时全剖主视图)。该自力式三通阀包含阀壳体13、阀芯14、压簧支座16、压簧17、压簧挡筒18、第一毛细管20、第二毛细管21和防转动装置；所述阀壳体13上连接有出口C、常开进口E和常闭进口D，所述出口C、常闭进口D和常开进口E位于同一平面，其中出口C和常开进口E位于所述平面上的同一直线上，且常闭进口D所述直线的垂直线上；所述压簧支座16固定在阀芯(14)上，压簧17固定在压簧支座16和压簧挡筒18上；所述阀芯14上设有圆形通道23和弧形通道24，圆形通道23和弧形通道24轴线之间的距离等于阀芯14与压簧挡筒18间的活动距离；所述第一毛细管20一端与常开进口E连通，另一端与阀芯14一侧腔体连通；所述第二毛细管21一端与常闭进口D连通，另一端与阀芯14的另一侧腔体连通；所述阀壳体13上的常开进口E在自然状态下通过阀芯14上的圆形通道23与出口C导通，常闭进口D在常闭进口D、常开进口E之间有压差状态下通过弧形通道24与出口C导通。正常状态下，管路中冷媒压差较小，此时常开进口E、出口C导通，冷媒通过常开进口E流经阀芯14中圆形通道23，经出口C流出。

图6为本实用新型公开的自力式三通阀的结构原理示意图(D、C导通时半剖主视图)。该自力式三通阀包含阀壳体13、阀芯14、压簧支座16、压簧17、压簧挡筒18、第一毛细管20、第二毛细管21和防转动装置；所述阀壳体13上连接有出口C、常开进口E和常闭进口D，所述出口C、常闭进口D和常开进口E位于同一平面，其中出口C和常开进口E位于所述平面上的同一直线上，且常闭进口D所述直线的垂直线上；所述压簧支座16固定在阀芯14上，压簧17固定在压簧支座16和压簧挡筒18上；所述阀芯14上设有圆形通道23和弧形通道24，圆形通道23和弧形通道24轴线之间的距离等于阀芯14与压簧挡筒18间的活动距离；所述第一毛细管20一端与常开进口E连通，另一端与阀芯14一侧腔体连通；所述第二毛细管21一端与常闭进口D连通，另一端与阀芯14的另一侧腔体连通；所述阀壳体13上的常开进口E在自然状态下通过阀芯14上的圆形通道23与出口C导通，常闭进口D在常闭进口D、常开进口E之间有压差状态下通过弧形通道24与出口C导通。当常闭进口D与常开进口E中压差增加到一定程度，通过第二毛细管21的连通，阀芯14左侧的压力大于右侧压力，进而推动阀芯14右移，直至常闭进口D、出口C导通，此时常开进口E、出口C截止，冷媒通过常闭进口D流经阀芯14中的弧形通道24，经出口C流出，实现冷媒管路的切换，进而实现两种工作模式的切换。

图11为本实用新型公开的一种自力式三通阀的防转动装置的三种实现方式之一。防转动装置由定位销22和设置在阀芯14上的第一凹槽25a组成，其中定位销固定在阀壳体13上，并契合在阀芯14上的凹槽内，使阀芯14只能平动，而不能转动。

图12为本实用新型公开的一种自力式三通阀的防转动装置的三种实现方式之二。防转动装置由定位销22和设置在阀壳体13上的第二凹槽25b组成，其中定位销22固定在阀芯14上，并契合在阀壳体13上的第二凹槽25b内，使阀芯14只能平动，而不能转动。

图13为本实用新型公开的一种自力式三通阀的防转动装置的三种实现方式之三。防转动装置由定位销22、分别设置在阀芯14和阀壳体13上的第一凹槽25a和第二凹槽25b组成，且定位销22并不固定在阀芯14和阀壳体13上，使阀芯14只能在平动，而不能转动。

Claims

1.一种自力式三通阀，其特征在于：自力式三通阀包含阀壳体(13)、阀芯(14)、压簧支座(16)、压簧(17)、压簧挡筒(18)、第一毛细管(20)、第二毛细管(21)和防转动装置；所述阀壳体(13)上连接有出口C、常开进口E和常闭进口D，所述出口C、常闭进口D和常开进口E位于同一平面，其中出口C和常开进口E位于所述平面上的同一直线上，且常闭进口D所述直线的垂直线上；所述压簧支座(16)固定在阀芯(14)上，压簧(17)固定在压簧支座(16)和压簧挡筒(18)上；所述阀芯(14)上设有圆形通道(23)和弧形通道(24)，圆形通道(23)和弧形通道(24)轴线之间的距离等于阀芯(14)与压簧挡筒(18)间的活动距离；所述第一毛细管(20)一端与常开进口E连通，另一端与阀芯(14)一侧腔体连通；所述第二毛细管(21)一端与常闭进口D连通，另一端与阀芯(14)的另一侧腔体连通；所述阀壳体(13)上的常开进口E在自然状态下通过阀芯(14)上的圆形通道(23)与出口C导通，常闭进口D在常闭进口D、常开进口E之间有压差状态下通过弧形通道(24)与出口C导通。

2.按照权利要求1所述的一种自力式三通阀，其特征在于：所述的防转动装置由定位销(22)和设置在阀芯(14)上的凹槽(25a)组成，其中定位销固定在阀壳体(13)上，并契合在阀芯(14)上的凹槽(25a)内，使阀芯(14)只能平动，而不能转动。

3.按照权利要求1所述的一种自力式三通阀，其特征在于：所述的防转动装置由定位销(22)和设置在阀壳体(13)上的凹槽(25b)组成，其中定位销(22)固定在阀芯(14)上，并契合在阀壳体(13)上的凹槽内，使阀芯(14)只能平动，而不能转动。

4.按照权利要求1所述的一种自力式三通阀，其特征在于：所述的防转动装置由定位销(22)、分别设置在阀芯(14)和阀壳体(13)上的第一凹槽(25a)和第二凹槽(25b)组成，且定位销(22)并不固定在阀芯(14)和阀壳体(13)上，使阀芯(14)只能在平动，而不能转动。