CN211344169U - 一种轴向磁耦合式电子膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，包括阀体和驱动结构；所述阀体包括隔离套管、阀座、以及与所述阀座相连接的连接管；所述驱动结构包括步进电机、主耦合组件、从耦合组件、传动组件；所述步进电机带动与所述步进电机输出轴连接的主动齿轮，所述主动齿轮带动所述主耦合组件旋转，所述主耦合组件围绕传动组件旋转，且通过轴向磁耦合的方式带动从耦合组件轴向上升或下降。本实用新型所提出的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，不仅具有行程控制灵活、流量控制精高的性能，而且装配简单，成本低。

Description

一种轴向磁耦合式电子膨胀阀

技术领域

本实用新型涉及一种电子膨胀阀，尤其是涉及一种行程控制灵活、流量控制精度高的轴向磁耦合式电子膨胀阀。

背景技术

电子膨胀阀是制冷/制热系统中的重要部件，主要用于对流体的流量进行调节。目前市场上的电子膨胀阀所采用的驱动结构基本都是一样的，都是线圈通电后产生旋转磁场，然后都是通过旋转磁场带动电子膨胀阀内部的磁转子，然后进一步带动执行组件。这种驱动结构在控制执行组件在旋转过程中，如果行程要做到精密控制的话，那么有两种方式，一种是把线圈的磁极数要在原先的基础上加倍，这样的话线圈的成本要增加上去，另外一种是在电子膨胀阀阀体内部增加小型的减速结构，但是这种减速结构安装复杂，而且成本也不低。

实用新型内容

本实用新型所要达到的目的是提供一种电子膨胀阀，尤其是涉及一种行程控制灵活、流量控制精度高的轴向磁耦合式电子膨胀阀。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，包括阀体和驱动结构；所述阀体包括隔离套管、阀座、以及与所述阀座相连接的连接管；所述驱动结构包括步进电机、主耦合组件、从耦合组件、传动组件；

其中，所述步进电机固定在电机支架板上，所述电机支架板安装在防护罩上，所述防护罩安装在所述阀座上；

其中，所述主耦合组件，包括2个或者2个以上的外磁环和从动轮，所述外磁环通过固定环和螺丝固定在所述从动轮中；所述主耦合组件嵌入在所述隔离套管外壁上；

其中，所述从耦合组件，包括2个或者2个以上的内磁环和阀柱，所述内磁环和所述外磁环的数量相等，所述内磁环通过固定圈固定在所述阀柱上；所述从耦合组件安装在所述隔离套管内部；

其中，所述传动组件，包括滚动螺杆和小钢珠，所述滚动螺杆固定在所述隔离套管上，且所述滚动螺杆嵌入传动套中，所述传动套固定在所述从动轮的第一轴向内孔中；所述小钢珠嵌入所述滚动螺杆的螺旋槽中，且所述小钢珠与所述螺套的内壁相切，以及所述小钢珠嵌入所述传动套的横向小孔中；所述螺套固定在所述传动套上。

其中，所述步进电机带动与所述步进电机输出轴连接的主动齿轮，所述主动齿轮带动所述主耦合组件旋转，所述主耦合组件围绕传动组件旋转，且带动从耦合组件轴向上升或下降。

对本实用新型进一步地设置，所述从动轮的第一轴向内孔下方设有与所述隔离套管外圆相配的第二轴向内孔，所述第二轴向内孔下方设有与所述外磁环相配的第三轴向内孔，所述外磁环套入所述所述隔离套管。

对本实用新型进一步地设置，所述第一轴向内孔、或所述第二轴向内孔、或所述第三轴向内孔的外壁上形成与所述步进电机的输出轴连接在一起的主动齿轮相配的环形齿轮。

对本实用新型进一步地设置，所述外磁环与所述外磁环的端面连接，磁极是同性的。

对本实用新型进一步地设置，所述内磁环与所述内磁环的端面连接，磁极是同性的。

对本实用新型进一步地设置，所述外磁环与所述外磁环之间所产生的侧向磁场和所述内磁环与所述内磁环之间所产生的侧向磁场是异性相吸的。

对本实用新型进一步地设置，所述滚动螺杆的螺旋槽下方形成与所述隔离套管焊接孔相配的螺柄，所述螺旋槽上方形成与电机支架板上的轴向支撑孔相配的轴向支撑柱。

对本实用新型进一步地设置，所述阀柱的内部形成与压簧相配的弹簧孔，所述弹簧孔的下方形成比所述弹簧孔小的轴孔；所述弹簧孔上方的外壁形成与所述内磁环和所述固定圈相配的台阶柱，所述台阶柱的下方设有一对以上的横向侧孔，所述横向侧孔与所述弹簧孔是相连的；所述阀柱嵌入在导套中，所述导套通过法兰盘固定在所述阀座中。

对本实用新型进一步地设置，所述防护罩设有与所述电机支架板相配的第一台阶槽，所述第一台阶槽下方形成与所述第一台阶槽微小的第二台阶槽，所述第二台阶槽下方形成与所述阀座相配的第三台阶槽，所述第三台阶槽的侧面形成与所述连接管相配的定位槽。

对本实用新型进一步地设置，所述从动轮和所述主动齿轮嵌入与所述第二台阶槽中。

对本实用新型进一步地设置，所述阀座内部设有环形通槽，所述环形通槽上方设有与所述法兰盘外圆相配的第一圆槽台阶，所述环形通槽下方设有与所述导套相配的第二圆槽台阶。对本实用新型进一步地设置，所述法兰盘内部设有法兰盘中孔，所述法兰盘中孔的上方设有与所述隔离套管外圆相配的定位内台阶。

对本实用新型进一步地设置，所述导套内部形成与所述阀柱相配的、上下贯通的导孔，所述导孔上部的外壁上形成与法兰盘中孔相配的法兰台阶，所述法兰台阶的外圆与所述隔离套管的内壁相配；所述导套下部设有与密封垫片相配的密封槽，所述导孔下面与所述密封槽轴向相连；所述导套设有从外壁到内壁的方形阀口，所述方形阀口与所述导孔下部、所述密封槽侧向相连；所述法兰台阶设有与密封圈相配的密封环槽。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

针对现有电子膨胀阀成本高、行程控制不灵活等问题，本实用新型提出了一种行程控制灵活精密、流量控制精度高的轴向磁耦合式电子膨胀阀。该电子膨胀阀驱动结构是采用市场上流通的步进电机，该步进电机可以是带减速型的，也可以是不带减速型的，磁环是通过简易的模具进行加工而成的，这样也大大降低了成本，同时也通过滚动螺杆和小钢珠之间的滚动，使得滚动螺杆和小钢珠之间无间隙，提高了流量控制精度。

本实用新型中通过所述步进电机上的主动齿轮带动所述从动轮，进一步地通过固定在从动轮上的外磁环带动隔离套管内部的内磁环轴向上升(内磁环不随外磁环旋转而旋转)，这就是本实用新型提出的轴向磁耦合式电子膨胀阀。所述轴向磁耦合方式：所述外磁环与所述外磁环的端面连接，磁极是同性的；所述内磁环与所述内磁环的端面连接，磁极是同性的；所述外磁环与所述外磁环之间所产生的侧向磁场和所述内磁环与所述内磁环之间所产生的侧向磁场是异性相吸的。这种驱动结构不仅成本低，而且安装简易，同时也提高了工作效率。

本实用新型还可通过改变所述从动轮和所述主动齿轮之间的齿数比，使得该电子膨胀阀的角位移量可以变大或变小，行程控制更灵活；本实用新型也可通过所述从动轮和所述主动齿轮之间的齿数比，使得流量控制精度得到提高。

附图说明

结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的内部结构示意图；

图2为本实用新型中主耦合组件结构图A；

图3为本实用新型中主耦合组件的剖面示意图A-A；

图4为本实用新型中从耦合组件结构图B；

图5为本实用新型中从耦合组件的剖面示意图B-B；

图6为本实用新型中传动组件结构图C；

图7为本实用新型中传动组件的剖面示意图C-C；

图8为本实用新型中传动套示意图；

图9为本实用新型中防护罩结构示意图；

图10为本实用新型中防护罩内部示意图；

图11为本实用新型中电机支架板示意图；

图12为本实用新型中步进电机与主动齿轮的装配结构图；

图13为本实用新型中阀座、导套、法兰盘、密封垫片、密封圈组装示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例，对本实用新型的技术方案做进一步具体的说明。

如图1所示是本实用新型中一种轴向磁耦合式电子膨胀阀的内部结构示意图，包括阀体和驱动结构。阀体包括隔离套管11、阀座17、以及与所述阀座相连接的连接管20、21；驱动结构包括步进电机1、主耦合组件、从耦合组件、传动组件；

驱动结构中，步进电机1固定在电机支架板2上，电机支架板2安装在防护罩3上，防护罩3安装在阀座17上；

步进电机1带动与步进电机1输出轴连接的主动齿轮4，主动齿轮4带动主耦合组件旋转，主耦合组件围绕传动组件旋转，且带动从耦合组件轴向上升或下降。

如图2、3所示，主耦合组件，包括2个或者2个以上的外磁环6和从动轮5，外磁环6通过固定环19和螺丝固定在所述从动轮5中；所述主耦合组件嵌入在所述隔离套管11外壁上；

对主耦合组件中的从动轮5作进一步地说明。

从动轮5的第一轴向内孔502下方设有与隔离套管11外圆相配的第二轴向内孔503，第二轴向内孔503下方设有与外磁环6相配的第三轴向内孔504，将外磁环6套入隔离套管11；第一轴向内孔502、或第二轴向内孔503、或第三轴向内孔504的外壁上形成与主动齿轮4相配的环形齿轮501。

对主耦合组件中的外磁环6作进一步地说明。

外磁环6与外磁环6的端面连接，磁极是同性的，即N磁极端面与N磁极端面连接，或者S磁极端面与S磁极端面连接。

如图1、4、5所示，从耦合组件，包括2个或者2个以上的内磁环12和阀柱14，内磁环12通过固定圈13固定在阀柱14上；从耦合组件安装在隔离套管11内部；

对从耦合组件中的阀柱14作进一步地说明。

阀柱14的内部形成与压簧15相配的弹簧孔1402，弹簧孔1402的下方形成比弹簧孔1402小的轴孔1403；弹簧孔1402上方的外壁形成与内磁环12和固定圈13相配的台阶柱1404，台阶柱1404的下方设有一对以上的横向侧孔1401，横向侧孔1401与弹簧孔1402是相连的。阀柱14嵌入在导套16中，导套16通过法兰盘13固定在所述阀座17中。

对从耦合组件中的内磁环12作进一步地说明。

内磁环12与内磁环12的端面连接，磁极是同性的，即S磁极端面与S磁极端面连接，或者N磁极端面与N磁极端面连接。

结合主耦合组件和从耦合组件，固定在从动轮5上的外磁环6的数量是两个以上，固定在阀柱14上的内磁环12的数量是两个以上，且外磁环6和内磁环12的数量相等。外磁环6与外磁环6之间所产生的侧向磁场和内磁环12与内磁环12之间所产生的侧向磁场是异性相吸的，即外磁环6与外磁环6之间所产生的侧向磁场为S级磁场，内磁环12与内磁环12之间所产生的侧向磁场为N级磁场；或者外磁环6与外磁环6之间所产生的侧向磁场为N级磁场，内磁环12与内磁环12之间所产生的侧向磁场为S级磁场。这就是本实用新型中所提出的轴向磁耦合方式。

如图1、3、6、7、8所示，传动组件，包括滚动螺杆7和小钢珠8，滚动螺杆7固定在隔离套管11上，且滚动螺杆7嵌入传动套10中，传动套10固定在从动轮5的第一轴向内孔502中；小钢珠8嵌入滚动螺杆7的螺旋槽702中，且小钢珠8与螺套9的内壁相切，以及小钢珠8嵌入传动套10的横向小孔1001中；螺套9固定在传动套10上。

对传动组件中的传动套10作进一步地说明。传动套10内部设有与滚动螺杆7相配的套孔1002，套孔1002上方设有与螺套9紧配的套柱1003，横向小孔1001设置在套柱1003上，横向小孔1001的数量是一对以上；横向小孔1001与套孔1002是相连的。

结合图9、10所示，对本实用新型中的防护罩作进一步地说明。

防护罩3设有与电机支架板2相配的第一台阶槽301，第一台阶槽301下方形成与第一台阶槽301微小的第二台阶槽302，第二台阶槽302下方形成与阀座17相配的第三台阶槽303，所述第三台阶槽303的侧面形成与所述连接管20相配的定位槽304；所述从动轮5和所述主动齿轮4嵌入与所述第二台阶槽302中。

结合图11、12所示，对本实用新型中电机支架板、步进电机和主动齿轮作进一步说明。

电机支架板2通过电机支架板2上的定位孔202套入步进电机1上的轴承102，再通过电机支架板固定孔203和步进电机固定孔101将步进电机1固定在电机支架板2上。主动齿轮4嵌入步进电机1的输出轴上。电机支架板2上设有与滚动螺杆7上的轴向支撑柱701相配的轴向支撑孔201。

结合图13，对本实用新型中阀座、导套、法兰盘、密封垫片、密封圈作进一步说明。

阀座17内部设有环形通槽1701，环形通槽1701上方设有与法兰盘23外圆相配的第一圆槽台阶1702，环形通槽1701下方设有与导套16相配的第二圆槽台阶1703。

法兰盘23内部设有法兰盘中孔2301，法兰盘中孔2301的上方设有与隔离套管11外圆相配的定位内台阶2302。

导套16内部形成与阀柱14相配的、上下贯通的导孔1601，导孔1601上部的外壁上形成与法兰盘中孔2301相配的法兰台阶1602，法兰台阶1602的外圆与隔离套管11的内壁相配；导套16下部设有与密封垫片18相配的密封槽1604，导孔1601下面与密封槽1604轴向相连；导套16设有从外壁到内壁的方形阀口1605，方形阀口1605与导孔1601下部、密封槽1604侧向相连；法兰台阶1602设有与密封圈22相配的密封环槽1603。

本实用新型中一种轴向磁耦合式的电子膨胀阀的具体工作原理：通过步进电机驱动器驱动步进电机1旋转，主动齿轮4与步进电机1同步旋转，旋转方向相同；主耦合组件通过从动轮5上的环形齿轮501跟随主动齿轮4旋转，方向相反；主耦合组件围绕传动组件旋转而旋转，且从耦合组件在轴向磁耦合力的作用下，随着主耦合组件上升而上升，或者随着主耦合组件下降而下降。

本实用新型中所提出的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀具有流量控制精度高，主要由两方面决定的。一方面是通过传动组件，由于传动组件中的小钢珠8与滚动螺杆7上的螺旋槽702相切，且与螺套9的内壁相切，消除了主耦合组件和从耦合组件在升降过程中的间隙误差；另一方面通过从动轮5上的环形齿轮501的齿数与主动齿轮4的齿数之比N，步进电机1每发送一个脉冲，则从动轮5旋转N分之一的脉冲(即从动轮5旋转一圈，则步进电机旋转N圈)通过齿数比，进一步使得流量控制精度得到提高。

本实用新型中所提出的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀具有行程控制灵活，主要是通过改变从动轮5上的环形齿轮501的齿数与主动齿轮4的齿数之比N，目前市场上的电子膨胀阀全开或全闭脉冲数为500，如果需要把脉冲数提升到2000，本实用新型可通过将齿数比变为原先的4倍，就可以实现电子膨胀阀的全开或全关的脉冲数为2000，这样的结构控制灵活，大大降低了成本，节约了资源。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思和特点，其目的是在于本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容，并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：包括阀体和驱动结构；所述阀体包括隔离套管、阀座、以及与所述阀座相连接的连接管；所述驱动结构包括步进电机、主耦合组件、从耦合组件、传动组件；

所述步进电机固定在电机支架板上，所述电机支架板安装在防护罩上，所述防护罩安装在阀座上；

所述主耦合组件，包括2个或者2个以上的外磁环和从动轮，所述外磁环固定在从动轮中；所述主耦合组件嵌入在隔离套管外壁上；

所述从耦合组件，包括2个或者2个以上的内磁环和阀柱，所述内磁环和所述外磁环的数量相等，所述内磁环固定在所述阀柱上；所述从耦合组件安装在所述隔离套管内部；

所述传动组件，包括滚动螺杆和小钢珠，所述滚动螺杆固定在隔离套管上，且所述滚动螺杆嵌入传动套中，所述传动套固定在从动轮的第一轴向内孔中；所述小钢珠嵌入滚动螺杆的螺旋槽中，且所述小钢珠与螺套的内壁相切，以及所述小钢珠嵌入传动套的横向小孔中；螺套固定在传动套上；

所述步进电机带动与步进电机输出轴连接的主动齿轮，所述主动齿轮带动主耦合组件旋转，所述主耦合组件围绕传动组件旋转，且通过轴向磁耦合的方式带动从耦合组件轴向上升或下降。

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述从动轮的第一轴向内孔下方设有与隔离套管外圆相配的第二轴向内孔，所述第二轴向内孔下方设有与外磁环相配的第三轴向内孔，所述外磁环套入隔离套管；所述第一轴向内孔或第二轴向内孔或第三轴向内孔的外壁上形成与主动齿轮相配的环形齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述外磁环与外磁环的端面连接，磁极是同性的；所述内磁环与内磁环的端面连接，磁极是同性的；所述外磁环与外磁环之间所产生的侧向磁场和所述内磁环与内磁环之间所产生的侧向磁场是异性相吸的。

4.根据权利要求1所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述滚动螺杆的螺旋槽下方形成与所述隔离套管焊接孔相配的螺柄，所述螺旋槽上方形成与电机支架板上的轴向支撑孔相配的轴向支撑柱。

5.根据权利要求1所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述阀柱的内部形成与压簧相配的弹簧孔，所述弹簧孔的下方形成比所述弹簧孔小的轴孔；所述弹簧孔上方的外壁形成与所述内磁环相配的台阶柱，所述台阶柱的下方设有一对以上的横向侧孔，所述横向侧孔与所述弹簧孔是相连的；所述阀柱嵌入在导套中，所述导套通过法兰盘固定在所述阀座中。

6.根据权利要求1所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述防护罩设有与所述电机支架板相配的第一台阶槽，所述第一台阶槽下方形成与所述第一台阶槽微小的第二台阶槽，所述第二台阶槽下方形成与所述阀座相配的第三台阶槽，所述第三台阶槽的侧面形成与所述连接管相配的定位槽；所述从动轮和所述主动齿轮嵌入与所述第二台阶槽中。

7.根据权利要求1所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述传动套内部设有与所述滚动螺杆相配的套孔，所述套孔上方设有与所述螺套紧配的套柱，所述横向小孔设置在所述套柱上，所述横向小孔的数量是一对以上；所述横向小孔与所述套孔是相连的。

8.根据权利要求5所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述阀座内部设有环形通槽，所述环形通槽上方设有与法兰盘外圆相配的第一圆槽台阶，所述环形通槽下方设有与导套相配的第二圆槽台阶。

9.根据权利要求5所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述法兰盘内部设有法兰盘中孔，所述法兰盘中孔的上方设有与所述隔离套管外圆相配的定位内台阶。

10.根据权利要求5所述的一种轴向磁耦合式电子膨胀阀，其特征在于：所述导套内部形成与所述阀柱相配的、上下贯通的导孔，所述导孔上部的外壁上形成与法兰盘中孔相配的法兰台阶，所述法兰台阶的外圆与所述隔离套管的内壁相配；所述导套下部设有与密封垫片相配的密封槽，所述导孔下面与所述密封槽轴向相连；所述导套设有从外壁到内壁的方形阀口，所述方形阀口与所述导孔下部、所述密封槽侧向相连；所述法兰台阶设有与密封圈相配的密封环槽。

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