CN217560151U

CN217560151U - 一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀

Info

Publication number: CN217560151U
Application number: CN202220931471.4U
Authority: CN
Inventors: 陈绍龙; 郑美玲; 王军
Original assignee: Yingxue Automobile Technology Changshu Co ltd
Current assignee: Yingxue Automobile Technology Changshu Co ltd
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2032-04-21

Abstract

本实用新型涉及一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，包括芯杆、弹簧、芯体，所述芯体是由热塑性密封材质制得的筒状结构，内部设有通道，所述芯体的通道下端设置从进口到出口依次增大的内锥面结构，所述芯体的外部设有与充注阀的壳体相密封的外锥面结构，所述芯杆竖直穿过所述芯体的通道，所述芯杆的下端设有与所述芯体的内锥面结构相匹配的锥体堵头，所述弹簧设于所述芯杆与所述芯体之间，所述弹簧处于压缩状态，使用时，所述锥体堵头在介质压力的作用下压紧在所述内锥面结构上，使充注阀处于密封状态。与现有技术相比，本结构减少使用弹性密封件数量，既保证产品的密封性能，又保证产品在使用过程中具有高温环境下良好的耐高压性能。

Description

一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀

技术领域

本实用新型涉及一种阀结构，具体涉及一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀。

背景技术

传统的汽车空调系统，使用的冷媒为R134a、R1234yf等，系统压力一般低于6MPa，对于各种密封件的要求比较低，且没有安全隐患，产品在市场上使用多年，经过了市场的验证和考验，阀芯性能已经优化到最佳状态，技术成熟、工艺稳定、加工难度小，但难以满足CO₂空调系统的使用要求，不能承受高的充气压力，此外在高温高压的工作条件下气门芯的密封可靠性不够。

汽车空调使用CO₂为制冷剂的充注阀芯，专门针对CO₂系统的汽车空调系统而设计，系统工作时压力大，最高能达到17MPa。但传统二氧化碳的充注阀阀芯结构复杂且密封性能不稳定，由于CO₂空调系统的工作压力较高(达到17MPa)，并且充气压力相对较高。在充气时，较高的充气压力导致密封垫被吹破或脱出；工作时，密封圈部位因高温、高压和长时间冷热交变后弹性密封垫的性能下降，导致密封可靠性不够。另外充气时存在小颗粒垃圾极易在密封面处留存，存在制冷剂泄漏的风险。例如，图1所示传统二氧化碳的充注阀产品，由芯杆1、弹簧2、芯帽3、芯体4、弹性密封垫5、热塑性密封垫6和弹性密封垫7等7个部件组成，结构复杂，且有两种不同材料的密封垫，对弹性密封垫要求较高，难以满足二氧化碳为制冷剂的空调充注阀的使用要求。特别是在系统压力的排放过程中，压力突然降低，二氧化碳易形成对弹性密封垫的减压膨胀，使得密封失效，导致系统因制冷剂的泄露而失效。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，包括芯杆、弹簧、芯体，所述芯体是由热塑性密封材质制得的筒状结构，内部设有通道，所述芯体的通道下端设置从进口到出口依次增大的内锥面结构，所述芯体的外部设有与充注阀的壳体相密封的外锥面结构，所述芯杆竖直穿过所述芯体的通道，所述芯杆的下端设有与所述芯体的内锥面结构相匹配的锥体堵头，所述弹簧设于所述芯杆与所述芯体之间，所述弹簧处于压缩状态，使用时，所述锥体堵头在介质压力的作用下压紧在所述内锥面结构上，使充注阀处于密封状态。

作为一种优选的技术方案，所述芯体外的上部或下部设置拧紧螺纹，所述芯体安装在壳体内。

作为一种优选的技术方案，所述芯杆下端在所述锥体堵头的上部套设弹性密封垫，所述弹性密封垫的外侧能够与所述内锥面结构密封。

作为一种优选的技术方案，所述芯体的外侧设置弹性密封垫，并通过所述弹性密封垫与充注阀的壳体密封。

作为一种优选的技术方案，所述芯体上端设置芯帽，所述芯帽套设在所述芯体上，并一起装在壳体内，所述芯杆穿过所述芯帽与芯体。

作为一种优选的技术方案，所述芯体的下端在所述锥体堵头的上部套设弹性密封垫，所述弹性密封垫的外侧与所述内锥面结构贴紧密封。

作为一种优选的技术方案，所述芯体上端设置芯帽，所述芯帽密封套设在所述芯体上端，并一起装在壳体内，所述芯杆穿过所述芯帽与芯体；

所述芯体的外侧设置弹性密封垫，并通过利用弹性密封垫与充注阀壳体密封；

所述芯体的下端在所述锥体堵头的上部套设弹性密封垫，所述弹性密封垫的外侧与所述内锥面结构贴紧密封。

作为一种优选的技术方案，所述芯杆及芯帽由金属材质制得。

作为一种优选的技术方案，所述芯体是由聚醚醚酮材料制得。

作为一种优选的技术方案，该充注阀使用温度在-40～165℃之间，工作压力范围为0～30MPa，开启压力≥0.15MPa。

本实用新型空调充注阀具体工作原理为，本实用新型充注阀安装在部件上(如汽车空调介质管路)，正常工况下，弹簧处于压缩状态，在弹簧的作用下，芯杆具有向上的预紧力，芯杆的锥体堵头或者弹性密封垫外端与内锥面结构相接触，同时在部件内部高压介质的压力下，将锥体堵头或者弹性密封垫紧密压紧在内锥面结构上实现密封。在低压工况，通过弹簧弹力以及弹性密封垫密封；在高压工况，通过锥体堵头或者锥体堵头与热塑性密封芯体实现密封。在充注介质(如液态二氧化碳)时，介质通过通道，并将通道底部充开，注入到部件内，充注完介质后自动实现密封。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本结构主要是改变了芯体的结构设置，通过由热塑性密封材质制得的芯体(筒状结构)，利用芯杆下部的外圆面和芯体内部锥面的设计来保证通道高压状态的密封。在充注阀使用的环境压力较低时，通过弹簧弹力使弹性密封垫与芯体的内部锥面完成密封；在高压工况，通过锥体堵头或者锥体堵头与热塑性密封芯体实现密封，这样就实现了一个热塑性密封零件满足三个关闭位置的密封要求。

本实用新型空调充注阀的优点是减少使用一个弹性密封垫，一个热塑性密封垫与芯体集成于一个零件上，既保证产品的密封性能，又保证产品在使用过程中具有高温环境下良好的耐高压性能。本实用新型充分利用热塑性密封材料的温度稳定性和密封性能，使得充注阀在长时间的实际使用过程中，不受环境温度等条件影响，密封部位不会因长时间的受力导致密封性变差，密封性不会降低。

附图说明

图1为现有充注阀的结构示意图；

图2为实施例1充注阀的结构示意图；

图3为实施例2充注阀的结构示意图；

图4为实施例3充注阀的结构示意图；

图5为实施例4充注阀的结构示意图；

图6为实施例5充注阀的结构示意图；

图7为实施例6充注阀的结构示意图；

图8为实施例7充注阀的结构示意图；

图9为实施例8充注阀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

对比例如图1，为某现有二氧化碳为制冷剂的空调充注阀的结构示意图，其具体结构由芯杆1、弹簧2、芯帽3、芯体4、弹性密封垫5、热塑性密封垫6和弹性密封垫7等7个部件组成，芯杆1、芯帽3以及芯体4均由金属等硬质材质制得，芯帽3套设在芯体4上部，芯杆1包括杆体、位于杆体上端的杆头部以及位于杆体下端的杆尾部，芯杆1的杆体竖直穿过芯帽3和芯体4，杆体与芯体4中间的腔体之间形成气体通道T。

芯体4下端为从上往下依次增大的锥形腔体结构，弹性密封垫7安装在杆体1的杆尾部的凹槽内，热塑性密封垫6安装在杆尾部的最下端。

弹簧2设置在芯帽3与芯杆1上端之间，使用时，弹簧2处于压缩状态，在弹簧2的作用下，芯杆1具有向上的预紧力，同时在芯杆1底端的介质压力作用下，使弹性密封垫7外端以及热塑性密封垫6上端与锥形腔体壁面相接触实现密封。弹性密封垫5套设在芯体4外部，与充注阀壳体进行密封。

该结构主要缺陷是结构复杂，其通过多个密封件(弹性密封垫5、热塑性密封垫6和弹性密封垫7)实现密封，这对弹性密封垫要求较高，难以满足二氧化碳为制冷剂的高压情况空调充注阀的使用要求。

实施例1

本实施例空调充注阀结构示意图如图2所示，其具体结构包括芯杆1、弹簧2、芯帽3、芯体4、弹性密封垫5，其中，芯杆1、芯帽3由金属等硬质材质制得，而芯体4由热塑性密封材质制得，具体可以采用聚醚醚酮材质制得。本结构设计特点是把芯体4和热塑性密封垫的功能集中在一个零件上，芯体4的下端腔体除了设置从上往下依次增大的锥形腔体结构(4b、4c)外，外部设有锥面4a结构，芯体4本身可以利用外面的锥面(4a)设计来保证和充注阀壳体(图中未示出)的密封。

芯杆1包括杆体、位于杆体上端的杆头部以及位于杆体下端的杆尾部，其中杆尾部设有锥体堵头结构，能够与锥形腔体结构4c配合进行密封。此外，弹性密封垫5安装在杆体1的杆尾部的凹槽内，位于锥体堵头上端外圆面，能够与锥形腔体结构4b配合进行密封。

弹簧2设置在芯帽3与芯杆1上端之间，正常工况下，弹簧2处于压缩状态，在弹簧2的作用下，以及芯杆1下端介质的压力作用下，芯杆1具有向上的预紧力，使弹性密封垫5外端以及锥体堵头上端分别与锥形腔体壁面4b、4c相接触实现密封，芯体4本身可以利用外面的锥面4a与充注阀壳体进行密封；充注介质时，加注装置(图中未示出)向下顶压芯杆1，并压缩弹簧2，气体通道T内压力增大，使芯杆1向下运动，通道被打开。

该空调充注阀主要技术参数：使用温度在-40～165℃之间，允许工作压力范围：0～30MPa，开启压力：≥0.15MPa，在这个范围内对于密封性能稳定，使用长久可靠。本结构通过利用芯杆2下部的外圆面和芯体4内部锥面4c的设计来保证通道T高压状态的密封。在充注阀使用的环境压力较低时，可以通过弹簧2的弹力使弹性密封垫5与芯体4的内部锥面4b完成密封，这样就实现了一个热塑性密封零件满足三个关闭位置的密封要求。

相比对比例，该结构的优点是减少使用一个弹性密封垫，一个热塑性密封垫与芯体集成于一个零件上，既保证产品的密封性能，又保证产品在使用过程中具有高温环境下良好的耐高压性能。

本实用新型结构，充分利用热塑性密封材料的温度稳定性和密封性能，使得充注阀在长时间的实际使用过程中，不受环境温度等条件影响，密封部位不会因长时间的受力导致密封性变差，密封性不会降低。

实施例2

本实施例空调充注阀结构示意图如图3所示，本实施例由芯杆1、弹簧2、芯帽3和芯体4(热塑性密封材质)4个部件组成。本结构设计特点把芯体和热塑性密封垫的功能集中在一个零件上，芯体4的热塑性材料本身可以利用外面的锥面4a设计机构来保证和充注阀壳体的密封，同时利用芯杆2下部外圆面和芯体4内部锥面4c的设计来保证通道T高压状态的密封，这样就实现了一个热塑性密封零件满足二个高压关闭位置的密封。

本结构的优点是完全不使用弹性密封垫，把一个热塑性密封垫与芯体集成于一个零件上，结构更简化，且密封可靠，适应压力高的二氧化碳制冷剂的系统环境。

实施例3

本实施例空调充注阀结构示意图如图4所示，相比实施例1，在芯体4(热塑性密封材质)外面增加弹性密封垫6，利用弹性密封垫来保证和充注阀壳体的密封。

该产品由芯杆1、弹簧2、芯帽3、芯体4(热塑性密封材质)、弹性密封垫5和6弹性密封垫共6个部件组成。本结构设计特点把芯体4和热塑性密封垫的功能集中在一个零件上，芯体4(热塑性密封材质)外面增加弹性密封垫6设计机构，利用弹性密封垫来保证和充注阀壳体的密封，同时利用芯杆2下部的外圆面和芯体4内部锥面4c的设计来保证通道T高压状态的密封。在充注阀使用的环境压力较低时，也可以通过弹簧2的弹力使弹性密封垫5与芯体4的内部锥面4b完成密封。这样就实现了这样就使整个阀芯满足三个关闭位置的密封要求。

实施例4

本实施例空调充注阀结构示意图如图5所示，相比实施例2，把芯体4(热塑性密封材质)外面增加弹性密封垫5。

该产品由芯杆1、弹簧2、芯帽3、芯体4(热塑性密封材质)和弹性密封垫5共5个部件组成。本结构设计特点是在结构图3的基础上把芯体4(热塑性密封材质)外面增加弹性密封垫5设计机构，利用弹性密封垫来保证和充注阀壳体的密封，同时利用芯杆2下部外圆面和芯体4内部锥面4c的设计来保证通道T高压状态的密封，这样就实现了整个阀芯的二个高压关闭位置的密封。

实施例5

本实施例空调充注阀结构示意图如图6所示，本结构设计特点把芯帽和芯体进一步集成，采用热塑性材料，产品由芯杆1、弹簧2、芯体3(热塑性密封材质)3个部件组成。芯体3的热塑性材料本身可以利用外面的锥面3a设计机构来保证和充注阀壳体的密封，同时利用芯杆2下部外圆面和芯体3内部锥面3c的设计来保证通道T高压状态的密封，这样就实现了一个热塑性密封零件满足二个高压关闭位置的密封。

本结构的特点是完全不使用弹性密封垫，结构更加简单，把拧紧螺纹放在下部，把一个热塑性密封垫与芯帽、芯体集成于一个零件上，结构简化，密封可靠，适应压力高的二氧化碳制冷剂的系统环境。

实施例6

本实施例空调充注阀结构示意图如图7所示，本结构设计特点把芯帽和芯体进一步集成，采用热塑性材料，产品由芯杆1、弹簧2、芯体3(热塑性密封材质)3个部件组成。芯体3的热塑性材料本身可以利用外面的锥面3a设计机构来保证和充注阀壳体的密封，同时利用芯杆2下部外圆面和芯体3内部锥面3c的设计来保证通道T高压状态的密封，这样就实现了一个热塑性密封零件满足二个高压关闭位置的密封。

本结构的特点是完全不使用弹性密封垫，结构更加简单，把拧紧螺纹放在上部，把一个热塑性密封垫与芯帽、芯体集成于一个零件上，结构简化，密封可靠，适应压力高的二氧化碳制冷剂的系统环境。

实施例7

本实施例空调充注阀结构示意图如图8所示，在实施例6的基础上增加弹性密封垫4。

实施例8

本实施例空调充注阀结构示意图如图9所示，在实施例5的基础上增加弹性密封垫4。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，包括芯杆、弹簧、芯体，其特征在于，所述芯体是由热塑性密封材质制得的筒状结构，内部设有通道，所述芯体的通道下端设置从进口到出口依次增大的内锥面结构，所述芯体的外部设有与充注阀的壳体相密封的外锥面结构，

所述芯杆竖直穿过所述芯体的通道，所述芯杆的下端设有与所述芯体的内锥面结构相匹配的锥体堵头，

所述弹簧设于所述芯杆与所述芯体之间，所述弹簧处于压缩状态，使用时，所述锥体堵头在介质压力的作用下压紧在所述内锥面结构上，使充注阀处于密封状态。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯体外的上部或下部设置拧紧螺纹，所述芯体安装在壳体内。

3.根据权利要求1或2所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯杆下端在所述锥体堵头的上部套设弹性密封垫，所述弹性密封垫的外侧能够与所述内锥面结构密封。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯体的外侧设置弹性密封垫，并通过所述弹性密封垫与充注阀的壳体密封。

5.根据权利要求1或4所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯体上端设置芯帽，所述芯帽套设在所述芯体上，并一起装在壳体内，所述芯杆穿过所述芯帽与芯体。

6.根据权利要求5所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯体的下端在所述锥体堵头的上部套设弹性密封垫，所述弹性密封垫的外侧与所述内锥面结构贴紧密封。

7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯体上端设置芯帽，所述芯帽密封套设在所述芯体上端，并一起装在壳体内，所述芯杆穿过所述芯帽与芯体；

8.根据权利要求7所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯杆及芯帽由金属材质制得。

9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，所述芯体是由聚醚醚酮材料制得。

10.根据权利要求1所述的一种二氧化碳为制冷剂的空调充注阀，其特征在于，该充注阀使用温度在-40～165℃之间，工作压力范围为0～30MPa，开启压力≥0.15MPa。