CN207906526U - 一种控制阀和空调系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种控制阀和空调系统，所述控制阀包括：壳体，阀套和阀片，所述壳体具有内壁，所述内壁限定所述壳体的内腔，所述内腔具有流体入口和流体出口；所述阀套具有外壁和中空通道，所述外壁与所述壳体的内壁连接，以使得流体能够从所述中空通道流过阀套；所述阀片位于所述内腔中，所述阀片能够根据流体入口和流体出口之间的压力差相对于所述阀套移动，以使得所述阀片能够紧贴或离开所述阀套从而封闭或打开中空通道；其中，所述阀片被配置为：当控制阀流体入口的压力比流体出口的压力大预定压力值时，封闭所述中空通道，使流体不能从所述阀套通过，从而控制阀关闭；反之，则控制阀导通。本申请提供的控制阀结构简单，成本较低。

Description

一种控制阀和空调系统

技术领域

本申请涉及一种控制阀，尤其是用于空调系统中换热器的集油装置与压缩机之间的回油通道的控制阀。

背景技术

空调系统一般包括压缩机、两个换热器和节流装置，制冷剂在压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器之间循环，通过换热器与外界进行热交换，实现制冷或制热。

当空调系统处于制冷工况时，第一换热器作为蒸发器工作，对于制冷剂在换热管内流动的换热器而言，由于制冷剂流速高，可以利用吸气直接回油；而对于制冷剂在筒体内流动的换热器而言，由于筒体内的蒸发空间极大，气体流速较低，润滑油不易随着制冷剂气体直接回到压缩机吸气口，润滑油势必在换热器中越积越多而使换热器中制冷剂的实际蒸发温度上升，这样就大大降低了传热效果和制冷效率，另一方面，润滑油滞留在筒体内还会造成压缩机缺油，这对机组的安全高效运行极为不利。因此，需要采用独立的回油方式将油输送回压缩机的吸气端；然而当该空调系统为空气源热泵系统，且处于制热工况时，第一换热器作为冷凝器工作，无需回油，并且考虑到避免系统的能量损失和吸气带液的风险，需要关闭第一换热器集油装置与压缩机吸气端之间的回油通道。目前，回油通道的打开和关闭通过控制装置控制安装在回油通道上的电磁阀实现，装置复杂，成本较高，且需要额外编写控制逻辑，使其仅在制冷模式下工作。本申请提供了一种结构简单，成本较低的控制阀，无需额外的控制逻辑及电磁阀。

实用新型内容

为了控制蒸发器集油装置与压缩机吸气端之间的回油通道的打开和关闭，根据本申请的第一方面，提供一种控制阀，所述控制阀包括：

壳体，所述壳体具有内壁，所述内壁限定所述壳体的内腔，所述内腔具有流体入口和流体出口；

阀套，所述阀套具有外壁和中空通道，所述外壁与所述壳体的内壁连接，以使得流体能够从所述中空通道流过阀套；

阀片，所述阀片位于所述内腔中，所述阀片能够根据流体入口和流体出口之间的压力差相对于所述阀套移动，以使得所述阀片能够紧贴或离开所述阀套从而封闭或打开中空通道；

其中，所述阀片被配置为：

当控制阀流体入口的压力比流体出口的压力大预定压力值时，封闭所述中空通道，使流体不能从所述阀套通过，从而控制阀封闭；

当控制阀流体入口的压力比流体出口的压力小预定压力值时，打开所述中空通道，使流体能够从所述阀套通过，从而控制阀导通。

如上所述的控制阀，所述控制阀还包括复位装置，所述复位装置向所述阀片施加与流体流向相反的预推拉力，

所述预定压力值大于或等于所述预推拉力。

如上所述的控制阀，所述阀片设置在所述中空通道的上游。

如上所述的控制阀，当所述复位装置向所述阀片施加推力时,所述复位装置设置在所述阀片的下游，当所述复位装置向所述阀片施加拉力时,所述复位装置设置在所述阀片的上游。

如上所述的控制阀，所述复位装置为弹簧，所述弹簧的一端相对于所述壳体固定，所述弹簧的另一端与所述阀片接触或连接，以向阀片施加推力或拉力。

如上所述的控制阀，所述复位装置为磁铁，所述阀片具有与所述磁铁相同或相反的极性，所述磁铁相对于所述壳体固定，从而对所述阀片施加排斥力或吸引力。

如上所述的控制阀，所述单位面积内预定压力值的范围为1-350kPa。

如上所述的控制阀，如上所述阀片的面积小于所述内腔的横截面面积。

如上所述的控制阀，所述控制阀还包括阀片支架，所述阀片支架与所述壳体的内壁连接，用于限定所述阀片的移动范围；

所述阀片支架具有支架流体通道，所述支架流体通道被配置为当所述阀片被支撑在所述支架上时，流体能够从所述支架流体通道流过阀片。

如上所述的控制阀，所述阀片支架具有阶，所述阶能够限定所述阀片远离阀套方向的移动距离。

如上所述的控制阀，所述控制阀还包括卡爪，所述卡爪自所述阀套靠近上游方向的一端延伸，所述卡爪能够限定所述阀片远离阀套方向的移动距离。

如上所述的控制阀，所述控制阀位于空调系统中换热器的集油装置与压缩机之间的回油通道，用于控制回油通道的打开或关闭。

根据本申请的第二方面，还提供一种空调系统，

所述空调系统包括：

压缩机，所述压缩机具有油入口；

第一换热器，所述第一换热器内设有集油装置，所述集油装置具有油出口；

如上所述的控制阀；所述控制阀的流体入口与所述集油装置的油出口连通，所述控制阀的流体出口与压缩机的油入口连通。

如上所述空调系统，所述控制阀被配置为：在第一换热器作为蒸发器时，所述控制阀导通；在第一换热器作为冷凝器时，所述控制阀关闭。

本申请中的控制阀结构简单，并能根据空调系统中蒸发器集油装置与压缩机吸气端之间压力差的变化，实现在制热和制冷工况下关闭或打开，该控制阀不需要另外连接控制装置和配置电磁阀控制通断，装配简单，成本较低。

附图说明

本实用新型的这些和其它特征和优点可通过参照附图阅读以下详细说明得到更好地理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1A是本申请的一个控制阀的阀片处于初始位置的剖面示意图；

图1B是沿图1A中的A-A线剖开的控制阀的剖面示意图；

图1C是沿图1A中的B-B线剖开的控制阀的剖面示意图；

图1D是本申请的一个控制阀的阀片处于中间位置的剖面示意图；

图1E是本申请的一个控制阀的阀片处于关闭位置的剖面示意图；

图2是本申请的第二实施例的控制阀的剖面示意图；

图3是本申请的第三实施例的控制阀的剖面示意图；

图4是本申请的第四实施例的控制阀的剖面示意图；

图5是本申请的第五实施例的控制阀的剖面示意图；

图6A是本实用新型空调系统制冷工况的制冷剂循环示意图；

图6B是本实用新型空调系统制热工况的制冷剂循环示意图。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本实用新型的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本实用新型中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、等方向或方位性的描述本实用新型的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在以下的附图中，同样的零部件使用同样的附图号，相似的零部件使用相似的附图号，以避免重复描述。

图6A和图6B中示出了空调系统中基本部件的连接关系以及制冷剂循环的方向，通过改变制冷剂循环方向，可以使空调系统制冷或者制热。其中图6A中示出了制冷工况下的制冷剂循环路线，图6B示出了制热工况下的制冷剂循环路线。

如图6A和图6B所示，空调系统包括压缩机605、第一换热器606、节流装置607和第二换热器608，制冷剂在上述部件中循环。

压缩机605的排气侧设有换向阀610，通过换向阀610的切换，可以改变制冷剂的流向，从而实现制冷和制热工况的切换。

在如图6A所示的制冷工况下，制冷剂从压缩机605的排气侧排出，经过换向阀610进入第二换热器608，再经过节流装置607进入第一换热器606，通过第一换热器606后，再经过换向阀610进入压缩机的吸气侧，此时第一换热器606作为蒸发器，第二换热器608作为冷凝器，制冷剂流体在第一换热器606中吸收热量，从而对外制冷。

而在如图6B所示的制热工况下，制冷剂从压缩机605的排气侧排出，经过换向阀610进入第一换热器606，再经过节流装置607进入第二换热器608，通过第二换热器608后，再经过换向阀610进入压缩机的吸气侧，此时第一换热器606作为冷凝器，第二换热器608作为蒸发器，制冷剂流体在第一换热器606中释放热量，从而对外制热。

仍然如图6A和图6B所示，第一换热器606内设有集油装置，集油装置用于收集蒸发器中的润滑油。其中，集油装置具有油出口601，压缩机的吸气侧具有油入口602，油出口601和油入口602之间具有回油通道，使集油装置中收集的润滑油可以通过回油通道回到压缩机605中。

在制冷工况下，第一换热器606和压缩机605的吸气侧之间具有压力差F1。在制热工况下，第一换热器606和压缩机605的吸气侧之间具有压力差F2。由于制热工况下第一换热器作为冷凝器，是为高压侧，F1小于F2，也就是说，在制热和制冷工况下，回油通道两端的压力差有较大的差别。

空调系统中还包括与回油通道连接的控制阀100，控制阀100根据上述压力差F1和F2来控制回油通道的打开或关闭。从而在制冷工况下，控制阀100导通，使集油装置中收集的润滑油通过回油通道回到压缩机605中；在制热工况下，控制阀100关闭，回油通道断开，停止向压缩机605中回油。

以下具体说明控制阀100的结构：

图1A是本申请的一个控制阀的阀片处于初始位置的剖面示意图，用于示意控制阀100的内部结构，参见图1A，控制阀100包括壳体101、阀套103、阀片106、支架105、复位装置104，其中阀套103、阀片106、支架105、复位装置104均位于壳体101内。

图1B是沿图1A中的A-A线剖开的控制阀的剖面示意图，用于示意阀套103，中空通道109和阀片106的截面积之间关系，图1C是沿图1A中的B-B线剖开的控制阀的剖面示意图，用于示出支架105和阀片106的位置关系。

下面将结合图1A、图1B和图1C说明控制阀的结构，如图1A所示，壳体101的内壁限定了控制阀的内腔115，内腔115具有流体入口111和流体出口112，流体入口111与所述集油装置的油出口601连接，流体出口112与压缩机的油入口602连接，从而使流体能够从流体入口111流入，再从流体出口112流出。本申请中，将相较而言更靠近流体入口111的一侧称为上游，将相较而言更靠近流体出口112的一侧称为下游。在本申请中，由于油入口602位于压缩机的吸气侧，压力始终小于第一换热器606，因此本申请仅涉及流体从流体入口111进入，从流体出口112流出的情况，不考虑流体反向流动的情况，也就是说，仅涉及流体从上游向下游流动的情况。

阀套103具有一个中空通道109，并且设置在内腔115中，阀套103与壳体101连接。作为一个示例，阀套103的外壁与壳体101的内壁连接并密封，使阀套103固定在壳体101上，并且使得流体仅能从中空通道109流过阀套103。阀片106设置内腔115中，并位于中空通道109的上游。阀片106可以相对于阀套103移动，从而封闭或打开中空通道109。如图1B所示，阀片106的面积小于内腔115的截面积，从而和壳体101的内壁之间形成间隔，并且阀片106的面积大于中空通道109的截面积，从而能够覆盖中空通道109的开口140。当阀片106移动到紧贴阀套103的位置时，阀片106覆盖开口140，中空通道109被封闭，流体不能从阀套103通过，从而使控制阀100关闭；当阀片106移动到远离阀套103的位置时，流体流过阀片106与壳体内壁之间的间隔，并进入中空通道109，从而使控制阀100导通。

在如图1A所示的示例中，复位装置104为弹簧，弹簧设置在阀套103与阀片106之间，为阀片106提供远离阀套103方向的推力，使得当流体入口111和流体出口112之间不存在压力差时，阀片106保持在远离阀套103的初始位置。当流体入口111的压力与流体出口112的压力差大于弹簧提供的推力时，阀片106朝向阀套103的方向移动，直至阀片106紧贴阀套103，从而关闭中空通道109，当流体入口111的压力与流体出口112的压力差减小，直至小于弹簧提供的推力时，阀片106向远离阀套103的方向移动直至初始位置。在其它实施例中，复位装置也可以为其它部件，将在下文中举例。

在如图1A所示的示例中，还具有设置在阀套103的上游的支架105，支架105用于为阀片106提供支撑，并限制阀片106的移动距离。支架105为在壳体101的内壁上沿控制阀100的轴向方向延伸的数个肋条125(参见图1C)，阀片106的边缘抵靠在肋条125的顶部，使得阀片106在径向方向的移动受到限制，并且由于各肋条间隔设置，从而使阀片106和支架105之间形成支架流体通道121，允许流体从支架流体通道121流过阀片106。支架105在靠近下游的一侧向外凹陷，从而形成阶130，阶130阻止阀片106朝向上游方向的移动，将阀片106的活动范围限制在阶130和阀套103之间。在本实施例中，弹簧的两端分别抵靠在阀套103和阀片106上，在其它实施例中，也可以将弹簧的两端分别与阀套103和阀片106连接。

下面将结合图1A，图1D和图1E说明控制阀导通和关闭的情况。在本实施例中，控制阀的流体入口111的压力大于等于流体出口112的压力。当控制阀的流体入口111的压力与流体出口112的压力的差值小于阀片的启动值时，如图1A所示，阀片106位于初始位置，即相对于阀套106最远的位置，也就是图1A中所示的位置。此时，控制阀为导通状态，流体可以通过，流体自流体入口111进入控制阀，经过支架流体通道121进入阀片106和阀套103之间的空间，再经过阀套103的中空通道109流向流体出口112。当流体入口111的压力与流体出口112的压力的差值大于阀片的启动值，但还没有达到压力预设值时，如图1D所示，阀片106离开初始位置朝向阀套103移动，但与阀套103之间还存在一定距离，此时，与图1A中的状态类似，控制阀为导通状态，流体可以从控制阀通过。当流体入口111的压力与流体出口112的压力的差值大于阀片的启动值，并且已达到压力预设值时，如图1E所示，阀片106抵靠在阀套103上，将中空通道109封闭，阀片106处于关闭位置。此时，控制阀100为关闭状态，流体不能从阀套103的中空通道109流过，也就是说流体不能通过控制阀100。当流体入口111的压力与流体出口112的压力的差值从大于预设压力值减小到小于阀片启动值的过程中，阀片106受到弹簧的推力作用从关闭位置恢复至初始位置。其中预设压力值大于或等于阀片处于关闭位置时的弹簧的推力。在本申请中单位面积内预定压力值的范围为1-350kPa。

由此，在如图6A和图6B所示的空调系统中，可以根据制冷工况和制热工况下油出口601以及油入口602之间的压力差的差别控制回油通道的打开与关闭，在制热工况下，F2大于压力预设值，控制阀100关闭，从而使回油通道关闭；在制冷工况下，F1小于压力预设值，控制阀100导通，从而使回油通道打开。

图2是本申请的第二个实施例，与图1A中所示的控制阀类似，所不同之处在于，图2中的控制阀具有自阀套203的上游一侧延伸的数个卡爪270，所述卡爪270的功能与图1A中的支架105类似，一方面使阀片206的边缘抵靠在卡爪170的顶部，使得阀片206在径向方向的移动受到限制，并且由于各个卡爪之间间隔设置，从而使阀片206和卡爪270之间形成卡爪流体通道，允许流体从卡爪流体通道流过阀片206。卡爪的远端具有向内的突起280，突起280阻止阀片206朝向上游方向的移动，将阀片106的活动范围限制在突起280和阀套203之间。其中卡爪270可以为单独制成的结构，也可以和阀套203为一体成型的结构。

图3是本申请的第三个实施例，与图1A中所示的控制阀类似，所不同之处在于，复位装置304为提供拉力的弹簧，在此实施例中，弹簧设置在阀片306的上游，弹簧的一端与阀片连接，另一端相对于壳体固定，在本实施例中弹簧的另一端固定在支架305上。本实施例的工作原理与图1A中所示出的实施例类似，能够达到同样的技术效果。

图4是本申请的第四个实施例，与图1A中所示的控制阀类似，所不同之处在于，复位装置404为提供斥力的磁铁，在此实施例中，阀片406具有磁性，并且阀片406靠近磁铁的一侧与磁铁靠近阀片的一侧磁性相同，磁铁设置在阀片406的下游，并相对于壳体固定，在本实施例中磁铁固定在阀套403的中空通道409中，并且磁铁的截面积小于中空通道409的截面积。本实施例的工作原理与图1A中所示出的实施例类似，能够达到同样的技术效果。

图5是本申请的第五个实施例，与图1A中所示的控制阀类似，所不同之处在于，复位装置504为提供引力的磁铁，在此实施例中，阀片506具有磁性，并且阀片506靠近磁铁的一侧与磁铁靠近阀片的一侧磁性相反，磁铁设置在阀片506的上游，并相对于壳体固定，在本实施例中磁铁固定在支架505上。本实施例的工作原理与图1A中所示出的实施例类似，能够达到同样的技术效果。

需要说明的是，图2中的示出的卡爪的结构也同样适用于图3，图4和图5示出的实施例。

图1A，图3，图4和图5中的实施例中的复位装置均为阀片提供与流体流动方向相反的预推力或预拉力，使阀片可以复位。需要说明的是，除弹簧和磁铁外，其它可以使阀片复位的装置也在本申请的保护范围内。

本申请中的控制阀可以根据回油通道两端的压差识别制冷和制热工况，根据需要导通和关闭，不需要再为控制阀连接另外的控制装置和配置电磁阀控制通断，结构简单，成本较低。

以下结合图6A和图6B的空调系统工作过程进一步解释如图1A所示的控制阀100的结构：

当空调系统处于如图6A所示的制冷工况时，控制阀100的初始状态如图1A所示，弹簧104提供一定的预推力，由于F1小于该预推力值，从而阀片106处于如图1A所示的远离阀套103的位置，润滑油从集油装置的油出口601排出，进入流体入口111，然后流过阀片106与壳体内壁之间的间隔，并进入中空通道109，再从流体出口112流出，最后进入压缩机吸气侧对压缩机605进行润滑。

当空调系统处于如图6B所示的制热工况时，控制阀100的初始状态如图1E所示，由于F2大于弹簧104提供的预推力值，从而阀片106处于如图1E所示的贴近阀套103的位置，封闭中空通道109，从而回油通道断开，控制阀100关闭，防止高低压旁通产生能量损失和可能引起的吸气带液风险。

尽管本文中仅对本实用新型的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本实用新型实质精神范围内的上述改进和变化。

Claims (14)

1.一种控制阀，其特征在于，所述控制阀包括：

壳体，所述壳体具有内壁，所述内壁限定所述壳体的内腔，所述内腔具有流体入口和流体出口；

阀套，所述阀套具有外壁和中空通道，所述外壁与所述壳体的内壁连接，以使得流体能够从所述中空通道流过阀套；和

阀片，所述阀片位于所述内腔中，所述阀片能够根据流体入口和流体出口之间的压力差相对于所述阀套移动，以使得所述阀片能够紧贴或离开所述阀套从而封闭或打开中空通道；

其中，所述阀片被配置为：

当控制阀流体入口的压力比流体出口的压力大预定压力值时，封闭所述中空通道，使流体不能从所述阀套通过，从而使控制阀关闭；

当控制阀流体入口的压力比流体出口的压力小预定压力值时，打开所述中空通道，使流体能够从所述阀套通过，从而使控制阀导通。

2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述控制阀还包括复位装置，所述复位装置向所述阀片施加与流体流向相反的预推拉力；并且所述预定压力值大于或等于所述预推拉力。

3.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述阀片设置在所述中空通道的上游。

4.如权利要求2所述的控制阀，其特征在于：

当所述复位装置向所述阀片施加推力时,所述复位装置设置在所述阀片的下游，当所述复位装置向所述阀片施加拉力时,所述复位装置设置在所述阀片的上游。

5.如权利要求4所述的控制阀，其特征在于:

所述复位装置为弹簧，所述弹簧的一端相对于所述壳体固定，所述弹簧的另一端与所述阀片接触或连接，以向所述阀片施加推力或拉力。

6.如权利要求4所述的控制阀，其特征在于：

所述复位装置为磁铁，所述阀片具有与所述磁铁相同或相反的极性，所述磁铁相对于所述壳体固定，从而对所述阀片施加排斥力或吸引力。

7.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

单位面积内所述预定压力值的范围为1-350kPa。

8.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述阀片的面积小于所述内腔的横截面面积。

9.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述控制阀还包括阀片支架，所述阀片支架与所述壳体的内壁连接，用于限定所述阀片的移动范围；

所述阀片支架具有支架流体通道，所述支架流体通道被配置为当所述阀片被支撑在所述阀片支架上时，流体能够从所述支架流体通道流过所述阀片。

10.如权利要求9所述的控制阀，其特征在于：

所述阀片支架具有阶，所述阶能够限定所述阀片远离所述阀套方向的移动距离。

11.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述控制阀还包括卡爪，所述卡爪自所述阀套靠近上游方向的一端延伸，所述卡爪能够限定所述阀片远离所述阀套方向的移动距离。

12.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：

所述控制阀位于空调系统中换热器的集油装置与压缩机之间的回油通道，用于控制回油通道的打开或关闭。

13.一种空调系统，其特征在于：

所述空调系统包括：

压缩机，所述压缩机具有油入口；

第一换热器，所述第一换热器内设有集油装置，所述集油装置具有油出口；

如权利要求1-12中任意一项所述的控制阀；所述控制阀的流体入口与所述集油装置的油出口连通，所述控制阀的流体出口与所述压缩机的油入口连通。

14.如权利要求13所述空调系统，其特征在于：

所述控制阀被配置为：在所述第一换热器作为蒸发器时，所述控制阀导通；在所述第一换热器作为冷凝器时，所述控制阀关闭。