CN204460866U - 双向热力膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双向热力膨胀阀，其包括：驱动组件、主阀体组件和调节组件。主阀体组件包括：阀壳，阀壳包括固定至驱动组件的第一端和固定至调节组件的相反的第二端，阀壳包括通过阀座部而分隔开的第一腔和第二腔；以及容纳在阀壳中的阀芯，阀芯包括操作性地连接至驱动组件的第一端和操作性地连接至调节组件的相反的第二端，阀芯的第二端的侧面的至少一部分位于第二腔内，阀芯包括与阀座部配合的抵接部。在阀芯的第二端处设置有分隔部，分隔部将阀芯的第二端的端面的至少一部分与第二腔中的工质隔绝开，以使得第二腔中的工质不向端面的该部分施加压力。

Description

双向热力膨胀阀

技术领域

本实用新型涉及一种双向热力膨胀阀。

背景技术

热力膨胀阀是制冷系统中控制系统过热度的关键元件，一般安装于储液筒和蒸发器之间，它实现从冷凝压力至蒸发压力的压降，直接决定整个系统的运行性能。

热力膨胀阀通过感温包感知蒸发器末端温度，从而调节其节流口开度大小，进而控制流进蒸发器的制冷剂的质量流量的多少并调节蒸发器末端温度，以保证气态制冷剂流进压缩机，实现在合理的蒸发效率下的压缩机安全工作。

在现有技术的热力膨胀阀中，当制冷剂正向流动(对应于制冷工况)时，热力膨胀阀的阀芯下端位于节流后的低压腔中。而当制冷剂反向流动(对应于制热工况)时，热力膨胀阀的阀芯下端位于节流前的高压腔中，此时制冷剂向阀芯施加的向上的压力比正向流动时大，导致节流口的开度趋于减小，使得同等工况下制冷剂质量流减小，系统过热度变大。

由于单个热力膨胀阀不能在制冷和制热情况下提供相同的系统过热度，因此需要设置两个热力膨胀阀，其分别用于制冷和制热两种情况，然而这增大了成本，并提高了发生故障的可能性。

另外，现有的热力膨胀阀零件较多，结构复杂，因此制造和组装成本较高，可靠性较低。

因此，存在对于解决现有技术的热力膨胀阀的以上缺陷的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双向热力膨胀阀，其能够仅通过一个热力膨胀阀进行系统过热度控制，在相同的感温包温度时，制热工况和制冷工况的过热度相当。

本实用新型的另一目的是提供一种双向热力膨胀阀，其零件数量较少，结构简单，能够降低制造和装配成本，并提高可靠性。

根据本实用新型的一方面，提供了一种双向热力膨胀阀，其包括：驱动组件、主阀体组件和调节组件。主阀体组件包括阀壳和容纳在阀壳中的阀芯。阀壳包括固定至驱动组件的第一端和固定至调节组件的相反的第二端，并包括通过阀座部而分隔开的第一腔和第二腔。阀芯包括操作性地连接至驱动组件的第一端和操作性地连接至调节组件的相反的第二端。阀芯的第二端的侧面的至少一部分位于第二腔中，阀芯包括与阀座部配合的抵接部。在阀芯的第二端处可设置有分隔部，分隔部将阀芯的第二端的端面的至少一部分与第二腔中的工质隔绝开，以使得第二腔中的工质不向端面的至少一部分施加压力。

通过将阀芯的靠近调节组件的一端的端面的至少一部分与其周围腔室中的制冷剂隔绝开，能够防止制冷剂向端面的该部分施加压力，使得在制冷和制热两种工况下阀芯的受力情况变化不大，系统过热度的差异小。

可选地，阀芯是包括阀芯主体和引导部的一件式阀芯。

通过采用一件式阀芯，使得热力膨胀阀的可靠性更高，并且便于以更低的成本来制造。

可选地，阀壳在其第一端附近设置有径向向内凸出的支撑台，引导部延伸穿过支撑台的中央开口从而由中央开口引导。

通过引导部与支撑台的中央开口之间的配合，能够稳定地实现阀芯的导向。

可选地，支撑台支撑引导部密封件，以在引导部与阀壳之间进行密封。

通过设置引导部密封件，能够防止阀壳中的制冷剂流入到驱动组件中。

可选地，在阀芯上形成有构成第一腔的一部分的周向凹槽，周向凹槽的壁部形成抵接部。

通过这种方式，能够以简单的方式来形成抵接部，并且使得第一腔中的制冷剂能够顺利地经由抵接部与阀座部之间的节流口进入第二腔。

可选地，分隔部包括从阀芯的第二端延伸的延伸部以及设置在延伸部与阀壳之间的密封件。

通过这种方式，仅需要在现有的热力膨胀阀的基础上进行简单加工来制造双向热力膨胀阀，因此，能够利用现有的热力膨胀阀的制造设备。

可选地，延伸部是附接至阀芯的第二端的管形部件。

该管形部件可以例如通过焊接而附接至阀芯的第二端。作为工业上常用的零件，管形部件的成本相当低。

可选地，延伸部呈朝向调节组件开口的有底圆筒形。

该有底圆筒形可以由阀芯机加工而成，也可以另外附接至阀芯，在这些情况中，都能够确保延伸部与阀芯之间的密封。

可选地，在与阀芯的纵向方向垂直的平面上，延伸部的投影面积等于阀座部的投影面积。

通过这种方式，能够使得阀芯在第二腔中所受的向上和向下的力完全抵消。

可选地，延伸部与阀芯的第二端一体地形成。

通过这种方式，能够简单地实现双向热力膨胀阀，而不需要增加过多的其它零件。

可选地，在延伸部或阀壳上设置有容纳密封件的凹槽。

通过设置凹槽，能够将密封件保持在预定位置。

可选地，调节组件包括固定至阀壳的底座，分隔部的一端密封地连接至阀芯的第二端，分隔部的另一端密封地连接至底座或阀壳。

可选地，分隔部由波纹管制成。

波纹管是用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件，在压力下能够产生位移。通过采用波纹管，能够以低成本且方便地实现阀芯端面与工质之间的隔离。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施例的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是采用双向热力膨胀阀的制冷系统的制冷工况的示意图。

图2是采用双向热力膨胀阀的制冷系统的制热工况的示意图。

图3是根据本实用新型的第一实施方式的双向热力膨胀阀的立体图。

图4是根据本实用新型的第一实施方式的双向热力膨胀阀的分解图。

图5和图6是根据本实用新型的第一实施方式的双向热力膨胀阀的剖视图。

图7是根据本实用新型的第二实施方式的双向热力膨胀阀的剖视图。

图8是根据本实用新型的第三实施方式的双向热力膨胀阀的剖视图。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而不是对本实用新型及其应用或用法的限制。

在以下描述中所提到的“上”、“下”、“顶”、“底”等方向仅是相对于附图中所示热力膨胀阀的定向而言的，并且能够随热力膨胀阀的实际方向而变化。

下面将参照图1和图2描述采用根据本实用新型的双向热力膨胀阀的制冷系统及其工作原理。

在制冷工况下，如图1所示，压缩机100排出高温高压的液态制冷剂(工质)，制冷剂在经过四通换向阀102后进入第一换热盘管104(作为冷凝器)，成为低温高压的制冷剂。随后在经过过滤器106后，制冷剂从热力膨胀阀200(或300，400，下同)的第一接口232(入口)流进热力膨胀阀(也称为正向流动)，经过其节流口发生小孔节流后，膨胀成为低温低压的雾状的液态制冷剂并从第二接口234(出口)排出。然后制冷剂流进第二换热盘管108(作为蒸发器)，吸收热量成为高温低压的气态制冷剂。此后制冷剂经过储液桶110以分离可能存在的液体，气态制冷剂返回压缩机100，完成一个制冷循环。

在制热工况下，如图2所示，压缩机100排出高温高压的液态制冷剂，制冷剂在经过四通换向阀102后进入第二换热盘管108(作为冷凝器)，成为低温高压的制冷剂。然后制冷剂从热力膨胀阀200的第二接口234(入口)流进热力膨胀阀200(也称为反向流动)，经过其节流口发生小孔节流后，膨胀成为低温低压的雾状的液态制冷剂并从第一接口232(出口)排出。在经过过滤器106后，制冷剂流进第一换热盘管104(作为蒸发器)，吸收热量成为高温低压的气态制冷剂。此后制冷剂经过储液桶110以分离可能存在的液体，气态制冷剂返回压缩机100，完成一个制热循环。

感温包202布置在储液桶110的上游，以感知蒸发器(第一换热盘管104或第二换热盘管108)的末端温度并经由毛细管203向热力膨胀阀提供相应的压力。另外，平衡管204将制冷系统内的制冷剂引导到双向热力膨胀阀的平衡口(未示出)。通过感温包202与平衡管204所提供的压力差来控制热力膨胀阀的节流口开度，进而控制进入蒸发器的制冷剂流量。

下面参照图3-6描述根据本实用新型第一实施方式的双向热力膨胀阀200。如图3、图4所示，双向热力膨胀阀200总体上包括驱动组件210、主阀体组件230和调节组件270。

如图5所示，驱动组件210包括壳体212，壳体212密封地连接至主阀体组件230的阀壳240的第一端242。在壳体212中嵌入有膜片214，膜片214将壳体212的内部空间分隔为上部腔216和下部腔218。膜片214下方设置有缓冲板215，其抵靠主阀体组件230中的阀芯250的第一端252，以将膜片214所受的力传递至阀芯250。

主阀体组件230包括阀壳240和容纳在阀壳240中的阀芯250。如上文所述，阀壳240的第一端242(图中为上端)固定至驱动组件210。阀壳240的第二端246(图中为下端)固定至调节组件270(以下将详细描述)。阀壳240包括用于制冷剂的流入和流出的第一接口232和第二接口234(为了图示清晰起见，仅示出第一接口232和第二接口234的一部分)。相应地，阀芯250的第一端252操作性地连接至驱动组件210，而阀芯250的第二端256操作性地连接至调节组件270(以下将描述)，由此，驱动组件210和调节组件270向阀芯250施加方向相反的力，以维持节流口的适当开度。

调节组件270设置在主阀体组件230的下方。调节组件270包括：底座272，底座272密封地固定至阀壳240的第二端246；穿过底座272延伸的调节螺母274，调节螺母274密封地、可旋转地固定至底座272，从而能够从底座272外部手动地进行调节；由调节螺母274支撑的弹簧276，弹簧276直接或间接地抵靠阀芯250的第二端256以向阀芯250施加力；以及盖子278，盖子278旋拧至底座272，以保护调节螺母274不会被误触。

下面将参照图5详细描述根据本实施方式的双向热力膨胀阀的主阀体组件230。阀芯250可以是包括引导部251和阀芯主体254的一件式阀芯250。在阀壳第一端242的附近设置有径向突出的支撑台243。引导部251的直径小于阀芯主体254的直径，并且引导部251穿过支撑台243的中央开口延伸，从而使得阀芯250能够在该中央开口的引导下上下移位。在支撑台243上方支撑有唇形密封件237(又称引导部密封件)，唇形密封件237弹性地抵靠引导部251的外壁和阀壳240的内壁，以防止阀壳240中的制冷剂进入到驱动组件210的下部腔218中。

阀芯主体254的直径与阀壳240的一部分的内径基本密封地配合，使得阀芯主体254能够在阀壳240中上下移位。在阀壳240的内壁中，由于与第一接口232对应的部位和与第二接口234对应的部位的直径不同而形成台阶，在台阶处形成阀座部245。阀座部245将阀壳240的内部空间分隔为与第一接口232连通的第一腔258和与第二接口234连通的第二腔259。在阀芯主体254上、与第一接口对应的位置处形成有构成第一腔258的一部分的周向凹槽257(见图6)，由周向凹槽257的壁(靠近调节组件210侧的倾斜底壁)形成抵接部255。阀芯250的抵接部255与阀壳240的阀座部245相配合，以在二者之间形成节流口235。在本实施方式中，抵接部255由阀芯主体254上的周向凹槽257的壁部形成。应当理解，抵接部255不限于这种形式，而是可以是能够与阀座部245接合或分离的其它形式。

由图中可以看出，阀芯250的第二端256的侧面的至少一部分位于第二腔259中，或者说由第二腔259环绕。在阀芯250的第二端256处的端面的至少一部分上设置有分隔部260，以将阀芯第二端256的端面的该部分与第二腔259中的工质隔绝开，确保制冷剂(工质)不会向端面的该部分施加力。分隔部260包括从阀芯第二端256延伸的延伸部261以及设置在延伸部260与阀壳240之间的密封件262。在本实施方式中，延伸部261为固定至第二端256的管形部件，并具有与阀芯第二端256相同的外径。延伸部261的外壁与阀壳240的内壁之间具有间隙，使得延伸部261能够随阀芯250一起在阀壳240中移位。在延伸部261的下端(靠近调节组件270的一端)附近与阀壳240之间设置有O形密封件262，以在延伸部261与阀壳240之间提供密封。应当理解，可以在延伸部261的外壁或阀壳240的内壁上设置用于布置密封件262的凹槽，以确保密封件262的纵向位置基本不发生变化。

虽然示出的延伸部261呈两端开口的圆管形，但延伸部也可以是上端封闭的有底圆筒形部件，以方便将延伸部261密封地附接至阀芯第二端256。

如图5所示，调节组件270的弹簧276延伸进入延伸部261的径向内部并且支撑阀芯250的第二端256。应当理解，在延伸部呈有底圆筒形的情况下，弹簧276隔着延伸部的封闭端(上端)而间接地支撑阀芯250的第二端256。

虽然示出的延伸部261的外径与阀芯第二端256的外径相同，但延伸部261的外径也可以大于或小于阀芯第二端256的外径，在延伸部261的外径小于阀芯第二端256的外径的情况下，延伸部261在阀芯256的端面的一部分上延伸。例如，在与阀芯250的纵向方向垂直的表面上，延伸部261的投影面积等于阀座部245的投影面积。在这种情况下，阀芯256在第二腔259(其通过阀座部245与第一腔258分隔开)内所受到的向上和向下的力能够完全抵消。

下面描述根据本实用新型第一实施方式的双向热力膨胀阀200的工作原理。

图1-6中示意性示出的热力膨胀阀200是外平衡式膨胀阀。参见图1，在蒸发器的下游、储液桶110的上游处的管路外设置有感温包202。感温包202内充注的是处于气液平衡饱和状态的制冷剂，这部分制冷剂与系统内的制冷剂是不相通的。感温包202与制冷剂管路紧密接触以感受蒸发器出口的过热蒸气温度，由于它内部的制冷剂是饱和的，所以将传递该温度下的饱和压力传递至热力膨胀阀200中的膜片214上方的上部腔216，向膜片214施加向下的压力Fc(参见图6)。另外，较细的平衡管204从与感温包202所处的位置相对应的制冷剂管路延伸到膜片214下方的下部腔218，以向膜片214施加向上的蒸发器压力Fe。

压力Fc与Fe通过缓冲板215传递至阀芯250。另外，阀芯250还受到来自调节组件270的弹簧276的向上的弹簧力Fs。阀芯250在这些力的作用下处于平衡状态，即，Fc-Fe-Fs＝0，从而使节流口235保持适当的开度。

在制冷剂正向流动时，位于第一腔258中的高压制冷剂经过节流口235后，膨胀成第二腔259中的低压制冷剂；而在制冷剂反向流动时，位于第二腔259中的高压制冷剂经过节流口235后，膨胀成第一腔258中的低压制冷剂。在未设置分隔部260的现有技术的热力膨胀阀中，在制冷剂正向和反向流动这两种情况下，第二腔259中分别包括低压制冷剂和高压制冷剂，由此，制冷剂会向阀芯250的第二端256的端面施加不同的作用力F₄，导致节流口的开度不同。但是通过设置分隔部260，防止或至少削弱了第二腔259中的流体向阀芯250施加的作用力，以使得在制冷和制热两种情况下阀芯250的受力情况大致相同，消除了系统过热度的差异，以满足同一系统同一热力膨胀阀同一过热度设定下的双向流功能。

另外，根据该实施方式的阀芯250是包括引导部251和阀芯主体254的一件式阀芯，与多个零件组成的阀芯相比，一件式阀芯的可靠性更高，更易于制造。另外，通过引导部251由支撑台243引导，能够稳定地实现阀芯的导向，即，阀芯的运动方向始终与阀芯内壁平行，以避免阀芯在运动过程中可能出现的倾斜。

虽然以上所述的阀芯250是包括引导部251和阀芯主体254的一体式构件，但引导部251也可以是独立于阀芯主体254的单独部件。另外，虽然以上所述的阀芯250的第二端256由弹簧276支撑，但也可以设置有由弹簧支撑的单独支座，该支座以精确对中的方式支撑阀芯。该支座可以是与分隔部一体的或分离的部件。

下面将参照图7描述根据本实用新型的第二实施方式的双向热力膨胀阀300，与第一实施方式中相同的部件将由相同的附图标记指示，并且将不再进行详细描述。

在双向热力膨胀阀300中，没有设置单独的延伸部261，而是使阀芯250本身朝向调节组件270延伸得超出了第二接口234，即，延伸部361作为阀芯250的一体部分。这样，能够在延伸部361(或者说第二端256)与阀壳240之间设置密封件362。由此，能够通过密封件362将第二腔259中的工质与阀芯第二端256隔绝开，确保制冷剂(工质)不会向阀芯250的第二端256施加力，实现与第一实施方式的双向热力膨胀阀200相同的效果。

与以上第一实施方式的热力膨胀阀200类似，也可以在阀芯250的下端加工出圆筒形凹部以减轻阀芯250的质量并容纳弹簧276，或者也可以在阀芯250的下端设置单独的、实心的延伸部。

下面将参照图8描述根据本实用新型的第三实施方式的双向热力膨胀阀400，与第一实施方式中相同的部件将由相同的附图标记指示，并且将不再进行详细描述。

如图8所示，在根据本实用新型的第三实施方式的双向热力膨胀阀400中，在所述阀芯250的第二端256与调节组件270的底座272之间密封地设置有分隔部460，该分隔部460例如可以由波纹管制成，但也可以使用其它可变形材料。分隔部460的两端例如通过焊接而分别连接至阀芯第二端256和底座272，从而将第二腔259中的制冷剂与阀芯250的第二端256的端面隔绝开，即，避免制冷剂向端面施加压力。调节组件的弹簧276在波纹管的内部抵接阀芯第二端256。当需要改变节流口开度时，波纹管可发生适当变形以允许阀芯250上下移位。

虽然在热力膨胀阀的该实施方式中，可变形的分隔部460设置在阀芯第二端256与调节组件270的底座272之间，但是本领域技术人员能够理解，可变形的分隔部也可以替代性地设置在阀芯第二端256与调节组件270的其它部件之间，或者设置在阀芯第二端256与阀壳240之间，只要其能够阻隔制冷剂向阀芯第二端256施加压力、并允许阀芯250上下移位即可。

与以上第一实施方式类似，分隔部460也可以设置在阀芯第二端256的端面的一部分上，即，在与热力膨胀阀的纵向方向垂直的平面上，分隔部460的投影面积可以小于阀芯第二端256的投影面积，例如等于阀座部245的投影面积。

由此，根据本实用新型第三实施方式的双向热力膨胀阀400能够实现与第一实施方式的热力膨胀阀200相同的效果，即，使得在制冷和制热两种情况下阀芯250的受力情况基本相同，消除了系统过热度的差异。

尽管在此已详细描述本实用新型的各种实施方式，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (13)

1.一种双向热力膨胀阀(200；300；400)，其特征在于包括：驱动组件(210)、主阀体组件(230)和调节组件(270)，所述主阀体组件(230)包括：

阀壳(240)，所述阀壳(240)包括固定至所述驱动组件(210)的第一端(242)和固定至所述调节组件(270)的相反的第二端(246)，所述阀壳(240)包括通过阀座部(245)而分隔开的第一腔(258)和第二腔(259)；以及

容纳在所述阀壳(240)中的阀芯(250)，所述阀芯(250)包括操作性地连接至所述驱动组件(210)的第一端(252)和操作性地连接至所述调节组件(270)的相反的第二端(256)，所述阀芯(250)的第二端(256)的侧面的至少一部分位于所述第二腔(259)中，所述阀芯(250)包括与所述阀座部(245)配合的抵接部(255)；

其中，在所述阀芯(250)的第二端(256)处设置有分隔部(260；360；460)，所述分隔部(260；360；460)将所述阀芯(250)的第二端(256)的端面的至少一部分与所述第二腔(259)中的工质隔绝开，以使得所述第二腔(259)中的工质不向所述端面的所述至少一部分施加压力。

2.根据权利要求1所述的双向热力膨胀阀(200；300；400)，其特征在于，所述阀芯(250)是包括阀芯主体(254)和引导部(251)的一件式阀芯。

3.根据权利要求2所述的双向热力膨胀阀(200；300；400)，其特征在于，所述阀壳(240)在其第一端(242)附近设置有径向向内凸出的支撑台(243)，所述引导部(251)延伸穿过所述支撑台(243)的中央开口从而由所述中央开口引导。

4.根据权利要求3所述的双向热力膨胀阀(200；300；400)，其特征在于，所述支撑台(243)支撑引导部密封件(237)，以在所述引导部(251)与所述阀壳(240)之间进行密封。

5.根据权利要求1所述的双向热力膨胀阀(200；300；400)，其特征在于，在所述阀芯(250)上形成有构成所述第一腔(258)的一部分的周向凹槽(257)，所述周向凹槽(257)的壁部形成所述抵接部(255)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双向热力膨胀阀(200；300)，其特征在于，所述分隔部(260；360)包括从所述阀芯(250)的第二端(256)延伸的延伸部(261；361)以及设置在所述延伸部(261；361)与所述阀壳(240)之间的密封件(262；362)。

7.根据权利要求6所述的双向热力膨胀阀(200)，其特征在于，所述延伸部(261)是附接至所述阀芯(250)的第二端(256)的管形部件。

8.根据权利要求6所述的双向热力膨胀阀(200)，其特征在于，所述延伸部呈朝向所述调节组件(270)开口的有底圆筒形。

9.根据权利要求6所述的双向热力膨胀阀(200)，其特征在于，在与所述阀芯的纵向方向垂直的平面上，所述延伸部(261)的投影面积等于所述阀座部(245)的投影面积。

10.根据权利要求6所述的双向热力膨胀阀(300)，其特征在于，所述延伸部(361)与所述阀芯(250)的第二端(256)一体地形成。

11.根据权利要求6所述的双向热力膨胀阀(200；300)，其特征在于，在所述延伸部(261；361)或所述阀壳(240)上设置有容纳所述密封件(262)的凹槽。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的双向热力膨胀阀(400)，其特征在于，所述调节组件(270)包括固定至所述阀壳(240)的底座(272)，所述分隔部(460)的一端密封地连接至所述阀芯(250)的第二端(256)，所述分隔部(460)的另一端密封地连接至所述底座(272)或所述阀壳(240)。

13.根据权利要求12所述的双向热力膨胀阀(400)，其特征在于，所述分隔部(460)由波纹管制成。