一种全通节流电子膨胀阀
阅读说明：本技术 一种全通节流电子膨胀阀 (Full-through throttling electronic expansion valve ) 是由 占祺 黄华 林崇卫 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全通节流电子膨胀阀,其包括阀座总成和阀芯部件,所述阀芯部件连接于所述阀座总成上,所述阀芯部件包括同轴固接的转子和阀芯,所述转子带动所述阀芯绕其中轴线旋转,所述阀座总成包括阀座,所述阀座内设置有阀腔,所述阀芯为球体,所述阀腔的形状与所述阀芯相对应,所述阀芯上设置有与所述转子的中轴线垂直布置的用于实现全通的第一流道和用于节流的第二流道,所述第一流道和所述第二流道相互平行布置,所述阀座上设置有用于仅导通所述第一流道的第一通道和用于仅导通所述第二流道的第二通道,所述第一通道和所述第二流道相互垂直布置。本发明不仅结构紧凑,而且能够实现大流量流通和小流量节流的效果。(The invention discloses an all-pass throttling electronic expansion valve, which comprises a valve seat assembly and a valve core component, the valve core component is connected on the valve seat assembly and comprises a rotor and a valve core which are coaxially and fixedly connected, the rotor drives the valve core to rotate around the central axis of the valve core, the valve seat assembly comprises a valve seat, a valve cavity is arranged in the valve seat, the valve core is a sphere, the shape of the valve cavity corresponds to that of the valve core, a first flow passage which is perpendicular to the central axis of the rotor and used for realizing full communication and a second flow passage used for throttling are arranged on the valve core, the first flow passage and the second flow passage are arranged in parallel, a first passage for communicating only the first flow passage and a second passage for communicating only the second flow passage are arranged on the valve seat, and the first passage and the second flow passage are arranged perpendicularly to each other. The invention not only has compact structure, but also can realize the effects of large-flow circulation and small-flow throttling.)
技术领域
本发明公开了一种电子膨胀阀，属于膨胀阀技术领域，具体公开了一种全通节流电子膨胀阀。
背景技术
电子膨胀阀已在家用、商用和车用空调中均有应用，现有技术中电子膨胀阀一般采用步进电机的转子与阀芯连接，通过螺纹传动，将径向旋转化为轴向运动，转子旋转的同时带动并跟随阀芯一起径向运动的结构。通过阀芯与阀芯座的开闭来实现单向节流控制。
目前，新能源汽车热泵型电动空调系统由电动涡旋式压缩机和电子膨胀阀和旁通电磁阀并联组成热泵系统，当车厢内部制冷，外部冷凝器制热时，为了实现冷媒大流量流动，此时旁通大口径的电磁阀打开，小口径电子膨胀阀关闭；当车厢内部制热，外部冷凝器作为蒸发器使用，冷媒在系统中流动时，系统中冷媒需要实现节流，大口径电磁阀关闭，小口径电子膨胀阀控制冷媒的流动。
由于电子膨胀阀和电磁阀是并联关系，并独立的处于系统中，制造成本较高，且整个系统在汽车内占用的空间较大，在汽车发动机狭小的机舱内，制冷配件装配安装困难，调试不便。此外，这种结构连接点较多，管路为硬性接管，刚性大，增大了冷泄露的风险。
中国发明专利CN110360364A的说明书中公开了一种全流通电子膨胀阀，包括阀座组件和阀芯组件，阀芯组件连接在阀座组件上，阀座组件包括阀座，阀座包括阀腔、第一通道和第二通道，阀腔包括上腔体、中腔体和下腔体，上腔体和第二通道连通，下腔体和第一通道连通，上腔体和中腔体通过阀芯组件连通或隔断，阀腔内设置有连通或隔断下腔体和第二通道的活塞组件，活塞组件位于中腔体和下腔体之间，活塞组件上设置有连通中腔体和下腔体的节流孔。该发明通过一体式并联结构集常规电子膨胀阀和电磁阀的功能于一体，但是其阀座结构复杂，不便于加工制造。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种全通节流电子膨胀阀，其不仅结构紧凑，而且能够实现大流量流通和小流量节流的效果。
本发明公开了一种全通节流电子膨胀阀，其包括阀座总成和阀芯部件，所述阀芯部件连接于所述阀座总成上，所述阀芯部件包括同轴固接的转子和阀芯，所述转子带动所述阀芯绕其中轴线旋转，所述阀座总成包括阀座，所述阀座内设置有阀腔，所述阀芯为球体，所述阀腔的形状与所述阀芯相对应，所述阀芯上设置有与所述转子的中轴线垂直布置的用于实现全通的第一流道和用于节流的第二流道，所述第一流道和所述第二流道相互平行布置，所述阀座上设置有用于仅导通所述第一流道的第一通道和用于仅导通所述第二流道的第二通道，所述第一通道和所述第二通道相互垂直布置。
在本发明的一种优选实施方案中，所述第一流道的垂直于其中轴线截面形状为半圆形，所述半圆形的直径为6-8mm。
在本发明的一种优选实施方案中，所述第二流道包括相互连通的收敛流道和直线流道，所述收敛流道的垂直于其中轴线截面形状为腰型孔，所述收敛流道的平行于其中轴线的截面形状为扇形，所述直线流道的垂直于其中轴线截面形状为圆形孔，所述圆形孔与所述腰型孔的宽度相对应，所述圆形孔的直径为1.5-1.8mm。
在本发明的一种优选实施方案中，所述收敛流道和所述直线流道的连通处位于所述阀芯的球心。
在本发明的一种优选实施方案中，所述第一通道包括设置于所述阀体上与所述阀腔连通的贯穿孔，所述贯穿孔上螺纹连接有通道管接头，所述通道管接头的一侧端面上同轴设置有管道连接槽、另一侧端面上同轴设置有密封环安装槽，所述管道连接槽和所述密封环安装槽之间通过第一节流孔连通，所述密封环安装槽内设置有密封环，所述密封环朝向阀腔的端面为与阀芯相对应的球形密封面，所述密封环上开设有用于导通所述第一流道和所述第一节流孔的第二节流孔。
在本发明的一种优选实施方案中，所述第二通道包括设置于所述阀体上与所述阀腔连通的贯穿孔，所述贯穿孔上螺纹连接有通道管接头，所述通道管接头的一侧端面上同轴设置有管道连接槽、另一侧端面上同轴设置有密封环安装槽，所述管道连接槽和所述密封环安装槽之间通过第三节流孔连通，所述密封环安装槽内设置有密封环，所述密封环朝向阀腔的端面为与阀芯相对应的球形密封面，所述密封环上开设有用于导通所述第二流道和所述第三导节流的第四节流孔。
在本发明的一种优选实施方案中，所述第二节流孔的形状和布置位置与所述第一节流孔的形状和布置位置相对应；所述第三节流孔的形状和布置位置与所述第四节流孔的形状和布置位置相对应。
在本发明的一种优选实施方案中，所述密封环通过螺钉与所述通道管接头可拆卸地连接，所述密封环与所述阀芯过盈配合连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述通道管接头的外周面上设置有限位台阶。
在本发明的一种优选实施方案中，所述阀芯包括同轴布置的用于连接阀芯部件的转子的第一轴段、用于与阀芯部件内预紧弹簧配合的第二轴段、用于与阀芯部件内第一阀芯座配合导向的第三轴段、与阀座内阀腔配合的球体段和用于与阀座内第二阀芯座配合的第五轴段
本发明的有益效果是：本发明结构紧凑、装配方便、控制简单，其通过选用球体阀芯配合阀芯上的第一流道和第二流道以及阀座上的第一通道和第二通道的结构设计，使得电子膨胀阀能过够替代1个电磁阀加1个电子膨胀阀，来实现大流量流通和小流量节流效果，故使用了本发明的全通节流电子膨胀阀的热泵系统结构更加紧凑；进一步的，本发明通过对第一流道和第二流道的结构设计，使得其实现了全通和节流两种工况，且结构简单、便于制造和装配；进一步的，本发明通过对阀座的结构设计，使得阀芯可以通过转子驱动在全通和节流两种工况快速准确地切换，不仅密封效果好，而且控制策略简单；进一步的，本发明通过将第一通道和第二通道设计为贯穿孔配合通道管接头的形式，且在通道管接头上设计密封环安装槽、管道连接槽及位于密封环安装槽和管道连接槽之间的节流孔，使得本发明在节流效果更好；进一步的，本发明通过在通道管接头的外周面上设置有限位台阶方便了其定位和安装；进一步的，本发明通过将阀芯设计为五段式的结构一体成型更利于装配。
附图说明
图1为举例的简易热泵系统应用场景；
图2为本实施例一种全通节流电子膨胀阀的第一轴视图；
图3为本实施例一种全通节流电子膨胀阀的第二轴视图；
图4为本实施例一种全通节流电子膨胀阀的阀体总成剖视图；
图5为本实施例一种全通节流电子膨胀阀的阀芯轴视图；
图6为本实施例一种全通节流电子膨胀阀的阀芯部件轴视图；
图7为本实施例的一种全通节流电子膨胀阀的第一、第三通道管接头轴视图；
图8为本实施例的一种全通节流电子膨胀阀的第一、第三通道管接头剖视图；
图9为本实施例的一种全通节流电子膨胀阀的第四通道管接头轴视图；
图10为本实施例的一种全通节流电子膨胀阀的第四通道管接头剖视图；
图11为本实施例的一种全通节流电子膨胀阀的第二通道管接头轴视图；
图12为本实施例的一种全通节流电子膨胀阀的第二通道管接头剖视图；
图13为本实施例一种全通节流电子膨胀阀的螺母轴视图；
图14为本实施例阀芯第四段上层通道剖视图(旋转起始位置)；
图15为本实施例阀芯第四段下层通道剖视图(旋转终止位置)；
图中：1-线圈总成，2-阀体总成，3-第一通道管接头，4-第二通道管接头，5-第三通道管接头，6-第四通道管接头，7-转子组件，8-第一阀芯座，9-螺母，10-阀芯，11-螺母组件，12-阀座，13-第二阀芯座，14-预紧弹簧，15-半圆通道，16-腰型通道，17-圆形通道，18-螺纹，19-管接头，20-半圆通道节流孔，21-密封环的半圆通道，22-安装工艺孔，23-限位阶梯，24-管接头密封圈，25-密封环，26-球形密封面，27-密封环密封圈，28-腰型通道节流孔，29-密封环的腰型通道，30-圆形通道节流孔，31-密封环的圆形通道，32-旋转起始挡块，33-旋转终止挡块。
具体实施方式
下面通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照附图1的简易热泵系统，当车厢内部制冷，外部冷凝器制热时，为了实现冷媒大流量流动，此时旁通大口径的电磁阀打开，小口径电子膨胀阀关闭；当车厢内部制热，外部冷凝器作为蒸发器使用，冷媒在系统中流动时，系统中冷媒需要实现节流，大口径电磁阀关闭，小口径电子膨胀阀控制冷媒的流动，上述技术方案存在的缺陷为1个电磁阀加1个电子膨胀阀占用空间大、控制复杂。
为了解决上述技术问题，本发明的公开了一种车用全通节流电子膨胀阀，其可以替代1个电磁阀加1个电子膨胀阀，来实现大流量流通和小流量节流效果；
由说明书附图所示的一种的全通节流电子膨胀阀可知，其主要由以下三大部分组成：
1、线圈总成：安装于阀芯部件外(为转子提供磁场形成径向旋转运动)；
2、阀芯部件(通过螺纹连接可拆卸地安装于阀座总成上)：
1)转子组件：包括转子(通过槽齿配合安装在螺母上，与线圈总成配合形成周向旋转运动)、阀芯(通过转子驱动旋转)、第一阀芯座、预紧弹簧；
2)螺母组件：包括螺母(通过槽齿配合转子组件，通过螺母组件底部的螺纹安装固定在阀座总成上)；
3)套管：套管包裹转子组件和螺母组件，可安装插入线圈总成孔内；
3、阀座总成：(通过螺纹连接可拆卸地安装阀芯部件)；
1)阀座：四周设置4个螺纹孔、4个阶梯限位孔，顶部设置有1个螺纹孔、1个4个阶梯限位孔，底部设置有阀芯安装孔；
2)通道管接头：包含管接头、节流孔、安装工艺孔、限位阶梯、通道管接头密封圈、密封环、密封环密封圈；
在本实施例中的全通节流电子膨胀阀，包含阀体总成2及安装在阀体总成2上的线圈总成1，线圈总成1通过卡片、螺钉与阀体总成连接。
阀体总成2包含阀座总成和附图6所示阀芯部件，阀芯部件通过螺纹安装在阀座总成上，并通过阶梯孔限位；附图6所示阀芯部件包括转子组件7和螺母组件11；
转子组件7内设置有同轴布置的阀芯10和转子，转子套设固接于阀芯10外侧，阀芯10和转子之间设置有螺母9，螺母9通过螺母组件11的固定部与阀座12通过焊接方式固接，转子与阀芯10通过焊接方式固接，转子与螺母9之间存在轴向旋转空间，螺母9上设置有旋转起始挡块32、旋转终止挡块33，转子组件7在旋转起始挡块32、旋转终止挡块33可以旋转90°，转子组件7仅带动阀芯10绕其中轴线旋转，没有轴向移动；
阀芯10由不锈钢机加，包含五段，第一段与转子组件7通过焊接方式固接，第二段与预紧弹簧14配合，第三段与第一阀芯座8间隙配合，第四段与通道管接头19的密封环22过盈配合，第五段与第二阀芯座13间隙配合；
阀芯10第四段设置为球体状，上述球体状的阀芯10的中心位于转子组件7的中心轴，阀芯10设置两个通道(即用于实现全通的第一流道和用于节流的第二流道)，两个通道在空间上下分层，互相隔断不连通，上层的通道是大口径的半圆孔15，下层的通道为小口径，成“人”字形(漏斗状)，一侧为小口径的圆形通道(圆形孔)17，另一侧为与圆形孔等直径的腰型孔16，从腰型孔16侧到圆形通道17侧通流面积逐渐减小，可以实现节流控制效果；上层半圆孔15直径为6-8mm，下层圆形通道17直径为1.5-1.8mm；
阀座总成，包含阀座12与第一通道管接头3、第二通道管接头4、第三通道管接头5、第四通道管接头6；
阀座12四周设置4个螺纹孔、4个阶梯限位孔，4个螺纹孔相互垂直成90°、分别与4个通道管接头19通过螺纹18接连；阀座12顶部设置有1个螺纹孔、1个阶梯限位孔，与附图5所示阀芯部件通过螺纹接连；阀座12底部设置有阀芯10安装孔，安装孔内装有第二阀芯座13，第二阀芯座13采用聚苯硫醚耐磨材料，与阀芯10第五段间隙配合；
转子组件7进行轴向旋转时，第一阀芯座8与螺母组件11形成支撑旋转作用，阀芯10的第五段与第二阀芯座13形成支撑旋转作用，由于螺母组件11和第二阀芯座13都采用聚苯硫醚耐磨材料，具有良好的自润滑效果。
通道管接头19与阀座12通过管接头密封圈24(O型圈)实现密封，密封环25设置有球形密封面26与阀芯10第四段球阀实现密封，球形大小与阀芯10第四段球形一致，密封环25采用密封性能、耐磨良好的聚四氟乙烯材料，密封环25与阀芯10第四段为过盈配合；密封环25与通道管接头19通过O型圈27实现密封；外部设有方便安装的工艺孔22，定制工装插入工艺孔22使通道管接头19与阀座12通过螺纹18安装在阀座总成2上，同时通过配合阀座12的限位阶梯23位置实现定位，使节流孔和密封环的通道孔对齐；
通道管接头19内部有实现相应流量需求的节流孔，可以设置节流孔的大小及形状，形成定制的节流效果；
线圈总成1驱动转子组件7旋转时，当转子组件7贴近螺母组件11的旋转起始挡块32，使半圆通道节流孔20、密封环的半圆通道21和阀芯第四段上层半圆通道15相连通，阀芯10第四段下层的通道不连通，此时为大口径全流通状态；
线圈总成1驱动转子组件7旋转时，当转子组件7贴近螺母组件11的旋转终止挡块33，使腰型通道节流孔28、密封环的腰型通道29、圆形通道节流孔30、阀芯第四段下层“人”字形通道的腰型通道16，阀芯第四段下层“人”字形通道的圆形通道17相连通，阀芯10第四段上层的通道不连通，此时为小口径节流状态；
线圈总成1驱动转子组件7旋转时，从旋转起始挡块32旋转至旋转终止挡块时33过程中，阀芯10第四段下层的腰型孔16与通道管接头19的腰型孔29的通流面积从零慢慢增大，以实现控制节流的效果。
人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。
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