專利名稱：一種膨脹閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及制冷技術領域，特別涉及一種膨脹閥。
背景技術：
在制冷循環系統回路中，通常安裝有膨脹閥，膨脹閥通過感應制冷系統中蒸發器出口或壓縮機吸入段的過熱度來控制閥的開度大小，從而實現系統制冷劑流量調節和節流降壓的作用。請參考圖1，圖1為一種典型的膨脹閥結構示意圖。膨脹閥通常具有入口管900和出口管400，來自冷凝器的高壓流體從入口管900進入，節流降壓后從出口管400流向蒸發器。膨脹閥的上端包括氣箱頭100以及傳動桿200， 傳動桿200連接閥芯500，閥座1000位于出口管400與入口管900的交接處，閥芯500與閥座1000配合，閥芯500通過彈簧600與支撐部件700抵接。支撐部件700的底部連接調節桿800，閥芯500、支撐部件700以及彈簧600位于
閥殼內，調節桿800與調節座固定。在蒸發器的出口處設有感溫包，感溫包感應蒸發器出口溫度，溫度過高，感溫包內工質壓力增大，通過毛細管傳遞至氣箱頭內的膜片使其向下運動，帶動傳動桿200推動閥芯500離開閥座1000，則閥芯500可以通過感溫包產生的壓力控制入口管900與出口管400 之間連接開口的大小。此外，高壓冷凝壓力通過入口管900對閥芯500產生使閥開啟方向的力，來自出口管400的蒸發壓力對閥芯500產生使其關閉方向的力，因此，閥芯500除了要受到使閥芯 500開啟的感溫包壓力以及使閥芯500關閉的蒸發壓力和彈簧力之外，還要額外承受由于高低壓壓差而對閥芯500產生的力。對于小容量閥或低壓制冷系統來說，高低壓壓差對閥芯500的力對系統的影響較小，但對于大容量閥或高壓制冷系統來說，高低壓壓差對閥芯 500的力對系統的影響很大，這樣膨脹閥的過熱度不能反映蒸發器真實過熱度，會大大降低系統的工作效率。而且，如果將該類結構膨脹閥用于熱泵等需要雙向工作的系統，則制冷和制熱時高低壓壓差對閥芯500產生的力是完全反向的，這樣不能使兩個方向的靜止過熱度相同，會使制冷或制熱的其中某一循環的工作效率降低的更加明顯。為解決以上問題，現有技術中對閥芯500結構作了一定的改進，在閥芯500上加工出通孔，對自入口管900的壓力可以由閥芯500的內外端面進行平衡。然而，此種結構膨脹閥通過閥芯500自身受力以實現受力平衡，性能不夠穩定，且閥芯500結構復雜，重量大，耗材多，同時也會增加調節彈簧600的負載；此外，調節桿800、支撐部件700連接復雜，加工以及裝配較為麻煩。因此，如何提供一種更為穩定地平衡高低壓差對閥芯影響的膨脹閥是本領域技術人員目前需要解決的技術問題
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種膨脹閥，該膨脹閥具備更為穩定地平衡高低壓差對閥芯影響的功能。為解決上述技術問題，本發明提供一種膨脹閥，包括具有腔室的閥體、位于所述腔室內的閥座以及閥芯、與所述腔室連通的第一開口和第二開口，所述閥芯相對于所述閥座移動以控制所述第一開口和所述第二開口之間的流路通道的大小，所述閥芯包括朝向所述閥座的閥芯頭部，所述閥芯頭部設有軸向通孔，所述軸向通孔中設有活塞，所述活塞與所述閥體連接。優選地，所述軸向通孔為與所述閥芯頭部的端面連接的等徑孔。優選地，所述軸向通孔包括與所述閥芯頭部的端面連接的小徑孔和與所述小徑孔連接構成臺階的大徑孔，所述活塞設置于所述大徑孔中。優選地，所述軸向通孔的最小橫截面積為所述閥座的閥口處的最大流通面積的 0.6倍以上。優選地，所述軸向通孔的最小橫截面積為所述閥座的閥口處的最大流通面積的 0.9倍以上。優選地，所述閥芯頭部連接有基座部，所述基座部具有內腔，且所述基座部設有連通所述內腔與所述第二開口的平衡孔。優選地，所述軸向通孔的孔壁與所述活塞之間設置有密封部件。優選地，所述活塞通過活塞連接桿連接在所述閥芯的支撐部件上。優選地，所述膨脹閥的調節桿上設有第一外螺紋，所述膨脹閥的調節座的內壁設有與所述第一外螺紋適配的第一內螺紋。優選地，所述支撐部件的底部具有供所述調節桿的上端壓裝入內的底部凹槽。優選地，所述支撐部件的底部具有與所述調節桿的頂端適配的凹孔。優選地，所述支撐部件頂部具有供所述活塞連接桿的下端壓裝入內的頂部凹槽。該發明所提供的膨脹閥的閥芯頭部具有軸向通孔，且軸向通孔中設有活塞，活塞與所述閥體連接，則作用于閥芯的流體壓力主要由活塞來承受，由于活塞與閥體連接，則最終將壓力傳遞至閥體，由閥體來平衡。因此，流體的壓力不影響閥芯的工作性能，閥芯的開度都可以較為真實地反映蒸發器出口過熱度變化情況。該膨脹閥運用了閥體自身來平衡受力，可以更為穩定地平衡高低壓差對閥芯的影響。
圖1為一種典型的膨脹閥結構示意圖；圖2為本發明所提供膨脹閥一種具體實施方式
結構示意圖；圖3為圖2的A-A向剖視圖；圖4為圖3所示膨脹閥閥芯的軸向剖面圖；圖5為圖4所示閥芯的立體結構示意圖；圖6為本發明所提供膨脹閥另一種具體實施方式
的結構示意圖；圖7為圖6所示閥芯的軸向剖面圖；圖8為圖2所示膨脹閥中支撐部件的軸向剖視圖；圖9為圖8所示支撐部件的立體結構示意圖10為本發明所提供膨脹閥又一種具體實施方式
的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種膨脹閥，該膨脹閥具備更為穩定地平衡高低壓壓差對閥芯影響的功能。為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖2和圖3，圖2為本發明所提供膨脹閥一種具體實施方式
的結構示意圖； 圖3為圖2的A-A向剖視圖。該實施方式中的膨脹閥，包括具有腔室的閥體13，閥體13的上端設有第一開口 17 以及第二開口 6，第一開口 17與第二開口 6的上方還具有氣箱頭部件以及傳動桿5，氣箱頭部件包括氣箱蓋1、膜片2、傳動片4和氣箱座3。第一開口 17連接第一接管，第二開口 6連接第二接管，第一開口 17與第二開口 6均與閥體13的腔室19連通。該膨脹閥還包括設于腔室19中的閥芯15和閥座16，如圖3所示，上述閥座16可以由閥體13的內臺階形成，當然，閥座16也可以獨立設置，閥芯15相對于閥座16移動來調節閥座16的閥口開啟大小，以控制第一開口 17和第二開口 6之間的流路通道大小，閥芯包括朝向閥座的閥芯頭部151，還可以包括與閥芯頭部151連接的基座部152，基座部152的側壁與閥體13的內壁配合，形成閥芯15移動的導向面，閥芯結構可以如圖4所示，閥芯15 可以沿軸向相對于閥座16上下運動來調節閥座16的閥口開啟大小，進而控制第一開口 17 與第二開口 6之間閥口開度大小；傳動桿5下端作用于閥芯基座部152上表面，同時，閥芯 15還由復位結構支撐，如圖3所示，可以采用調節彈簧7作為復位結構。在蒸發器的出口設有感溫包(圖中未示出)，感溫包感應蒸發器出口溫度，溫度升高，感溫包內工質壓力增大， 通過毛細管傳遞至膜片2使其推動傳動片4向下運動，進而帶動傳動桿5向下移動，傳動桿 5再推動閥芯15克服調節彈簧7的彈力以及蒸發壓力對膜片產生的使閥芯15朝關閉方向移動的力而離開閥座16，從而增大閥座16的閥口開度，增加通過的制冷劑流量；蒸發器出口溫度降低，感溫包內工質壓力下降，則與上述過程相反，在蒸發壓力和調節彈簧7的復位彈力作用下，閥芯15往閥座16方向移動，從而減小第一開口 17與第二開口 6之間的閥口開度，減少通過的制冷劑流量。請參考圖4和圖5，圖4為圖3所示膨脹閥閥芯的軸向剖面圖；圖5為圖4所示閥芯的立體結構示意圖。閥芯15朝向閥座16的頭部151具有軸向通孔1511，軸向通孔1511可以是如圖 4所示的與閥芯頭部151端面連接的等徑孔，其軸向通孔1511的最小橫截面積S2即為該孔的橫截面積。閥芯頭部151朝向閥座16的上端面需承受第一開口 17內的流體壓力，當閥芯頭部151與閥座16配合時，閥芯頭部151的閥芯面1512與閥座16配合密封，上述閥芯面1512可以是圖4所示的閥芯頭部151的錐形側面，如設閥口處的最大流通面積為Si， 則閥芯15承受第一開口 17內壓力的有效面積為閥芯面1512朝向閥口一側的橫截面積， 即S1-S2 ；在本發明的方案中，當閥口處的最大流通面積Sl為一定的條件下，閥芯軸向通孔 1511的最小橫截面積S2遠大于閥芯面1512朝向閥口一側的橫截面積，即閥芯面1512朝向閥口一側的橫截面積(S1-S2)盡量小。閥芯頭部151的軸向通孔1511內設有活塞14，活塞14與閥體13連接。活塞14用于承受來自第一開口 17的流體壓力，因此，活塞14最好與閥芯頭部151的孔壁密封配合，可以設置密封圈，同時需保證閥芯15可相對于活塞14上下運動。活塞14所承受的力與閥芯15的軸向通孔1511的橫截面積S2成正比。當制冷劑從第一開口 17流向第二開口 6時，高壓流體從第一接管進入閥體13的內腔，通過閥座16的閥口節流降壓后，從第二接管流出。由于閥芯頭部151具有軸向通孔 1511，且上述軸向通孔1511的最小橫截面積S2遠大于閥芯面1512朝向閥口一側的橫截面積，因此，來自第一開口 17的高壓流體壓力主要作用在位于閥芯頭部151軸向通孔1511內的活塞14的上表面，由于活塞14與閥體13連接，則活塞14所受的力最終傳遞至閥體13 上進行平衡。同時，由于閥芯頭部151的閥芯面1512朝向閥口一側的橫截面積很小，因此， 來自第一開口 17的高壓流體壓力僅對閥芯15產生較小的方向向下的力，對閥芯15的影響較小。此外，閥芯基座部152下端對應的腔室19與第二開口 6是相互連通的，則來自第二開口 6的低壓壓力可以同時作用在閥芯基座部152的上下端面，而閥芯基座部152上下端面的面積基本相等，因此，該結構也可以平衡低壓側對閥芯15產生的附加力。當制冷劑從第二開口 6流向第一開口 17時，高壓流體從第二接管進入閥體13內， 高壓流體壓力分別作用于閥芯基座部152上下端面，可以自動平衡；低壓側流體壓力作用在閥芯15閥芯面1512和活塞14上端面，與上述制冷劑從第一開口 17流向第二開口 6時的原理相同，在此不再贅述。請參考圖6和圖7，圖6為本發明所提供膨脹閥另一種具體實施方式
的結構示意圖；圖7為圖6所示閥芯的軸向剖面圖。該具體實施方式
中的閥芯15朝向閥座16的軸向通孔1511包括與閥芯頭部151 的端面連接的小徑孔和與小徑孔連接構成臺階的大徑孔，活塞14設置于大徑孔中。即閥芯 15的頂端內壁向內凸出形成向下的環形臺階1513，既而形成階梯孔狀的軸向通孔1511，在該實施例中，其軸向通孔1511的最小橫截面積S2即為小徑孔的橫截面積。與上述實施方式相同，當閥口處的最大流通面積Sl為一定的條件下，閥芯軸向通孔1511的小徑孔的橫截面積S2遠大于閥芯面1512朝向閥口一側的橫截面積(即S1-S》，活塞14依然平衡了大部分來自第一開口 17的閥座16的閥口處的壓力。因此，此結構可以平衡第一開口 17的壓力對閥芯15產生的作用力。對于以上實施方式，為了盡量減小第一開口 17處流體對閥芯15的作用力，一般情況下，當軸向通孔1511的最小橫截面積S2為閥座16的閥口處的最大流通面積Sl的0. 6 倍以上(即S2/S1>0.6)時，即可以起到較好的減小閥芯15壓力的效果，優選地，軸向通孔1511的最小橫截面積S2最好為閥座16的閥口處的最大流通面積Sl的0. 9倍以上(即 S2/S1 > 0. 9)。當然，這里并不是將軸向通孔1511的最小橫截面積S2與閥口處的最大流通面積S 1的比例限定為0. 6以上，只要能實現盡量減小閥芯面1512受力面積的實施例均在本發明的保護范圍之內。為了更好地平衡來自第二開口 6內流體的壓力，閥芯基座部152可以具有內腔，在閥芯基座部152上設置連通閥芯基座部152內腔和第二開口 6的平衡孔1521。如圖4所示，閥芯基座部152的直徑大于閥芯頭部151的直徑，二者連接處形成臺階面，可以在臺階面上設置沿其厚度方向貫穿的平衡孔1521，則該平衡孔1521連通第二開口 6以及閥芯基座部152的內腔。因此，來自第二開口 6的高壓或低壓流體均可以流至閥芯基座部152的上下端面，閥芯基座部152上下端面的面積基本相等，從而可以實現閥芯15的受力平衡。還可以使閥芯基座部152的外側壁與閥體13的內壁之間存在間隙。則此間隙可以連通第二開口 6與閥芯基座部152的內腔，同樣可以使來自第二開口 6的高壓或低壓流體流至閥芯基座部152上下端面，實現閥芯15的受力平衡。活塞14可以通過活塞連接桿18連接在閥芯15的支撐部件8上。如圖2所示，與閥芯15連接的調節彈簧7抵接在支撐部件8上，支撐部件8與調節桿10的上端連接，而調節桿10與調節座9連接，調節座9與閥體13固定，因此，將活塞14通過活塞連接桿18連接于支撐部件8，實現了活塞14與閥體13的連接。活塞14的此種連接方式，運用了閥芯 15的支撐部件8，工藝得以簡化，結構更為靈活。當然，活塞14也可以通過其他方式與閥體 13連接。可以在膨脹閥的調節桿10上加工出第一外螺紋，在膨脹閥的調節座9的內壁上加工出與第一外螺紋適配的第一內螺紋，不但可以固定調節桿10的位置，還可以通過旋轉調節桿10調整調節桿10的軸向位置，進而調整支撐部件8的位置，最終調整調節彈簧7的軸向長度，控制閥芯15的復位能力，結構更為簡單，且靈活性較高。還可以進一步地在調節桿 10的周壁上設置環槽，內置密封圈11于環槽內，實現調節桿10與調節座9之間的密封。可以在調節桿10的底部加工出螺旋槽，則通過螺絲刀等簡易工具即可實現調節桿10的旋轉，方便調節桿10的安裝以及調整。調節座9通常插接在閥體13的下部端口，為了進一步加強調節座9與閥體13的固定以及便于安裝，可以在調節座9的外壁加工出第二外螺紋，在閥體13的內壁加工出與第二外螺紋適配的第二內螺紋，則調節座9可以方便地通過螺紋配合與閥體13的下端連接固定。請參考圖8和圖9，圖8為圖2所示膨脹閥中支撐部件的軸向剖視圖；圖9為圖8 所示支撐部件的立體結構示意圖。膨脹閥的支撐部件8的底部設有底部凹槽82，如圖8所示，底部凹槽82的底部向內凹進，形成錐狀，與調節桿10的頂端形狀相適應，底部凹槽82下端面處具有內扣的結構， 底部凹槽82下端面以外部分的橫截面積與調節桿10上端的橫截面積基本相當，在保證調節桿10的下端可以在底部凹槽82內自由轉動的情況下，調節桿10與底部凹槽82內壁之間的徑向間隙應該盡量小，最好在0. 15mm以內，則調節桿10得以限位的同時，還可以實現旋轉或是其他調整動作。安裝時，調節桿10安裝密封圈11后先安裝在調節座9的螺紋孔中，由于底部凹槽82存在內扣結構，則可以將調節桿10的上端壓裝入支撐部件8的底部凹槽82，從而限定調節桿10與支撐部件8。與上述調節桿10與支撐部件8的固定方式類似，可以在支撐部件8的頂部加工頂部凹槽81，如圖8所示，頂部凹槽81的底部向內凹進，頂部凹槽81上端面處具有內扣的結構，頂部凹槽81上端面以外部分的橫截面積與活塞連接桿18下端的橫截面積基本相當，在保證活塞連接桿18下端可以在頂部凹槽81內自由轉動的情況下，活塞連接桿18下端與頂部凹槽81內壁之間的徑向間隙應該盡量小，可以將徑向間隙控制在0. 15mm以內，安裝時， 由于頂部凹槽8上端面處存在內扣結構，可以將活塞連接桿18的下端壓裝入支撐部件8的頂部凹槽81內。
此外，支撐部件8與活塞連接桿18下端的軸向間隙加上支撐部件8與調節桿10 的軸向間隙應盡量小，最好控制在0. 5mm以內。當支撐部件8與活塞連接桿18下端進行壓裝連接或者支撐部件8與調節桿10進行壓裝連接時，活塞連接桿18、支撐部件8以及調節桿10的軸向拉伸強度應能承受來自第二開口 6作用在活塞連接桿18上的壓力。請參考圖10，圖10為本發明所提供膨脹閥又一種具體實施方式
的結構示意圖。還可以在支撐部件8的底部加工出具有與調節桿10頂端相適配凹孔83，則安裝時，可以直接將調節桿10頂端裝入凹孔83，則調節桿10可以與支撐部件8底部抵接在一起。此種結構適用于第一開口 17流向第二開口 6的單向流動情形，支撐部件8受到向下的壓力，因此，調節桿10的頂端與支撐部件8底部的凹孔83不會脫離，此種結構簡化了支撐部件8底部的結構，也簡化了安裝工序。以上對本發明所提供的一種膨脹閥進行了詳細介紹。本文中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種膨脹閥，包括具有腔室(19)的閥體(13)、位于所述腔室(19)內的閥座(16)以及閥芯(15)、與所述腔室(19)連通的第一開口(17)和第二開口(6)，所述閥芯(15)相對于所述閥座(16)移動以控制所述第一開口(17)和所述第二開口(6)之間的流路通道的大小，其特征在于，所述閥芯(15)包括朝向所述閥座的閥芯頭部(151)，所述閥芯頭部(151) 設有軸向通孔(1511)，所述軸向通孔(1511)中設有活塞(14)，所述活塞(14)與所述閥體 (13)連接。
2.根據權利要求1所述的膨脹閥，其特征在于，所述軸向通孔(1511)為與所述閥芯頭部(151)的端面連接的等徑孔。
3.根據權利要求1所述的膨脹閥，其特征在于，所述軸向通孔(1511)包括與所述閥芯頭部(151)的端面連接的小徑孔和與所述小徑孔連接構成臺階的大徑孔，所述活塞(14)設置于所述大徑孔中。
4.根據權利要求1至3任一項所述的膨脹閥，其特征在于，所述軸向通孔(1511)的最小橫截面積(S2)為所述閥座(16)的閥口處的最大流通面積(Si)的0.6倍以上。
5.根據權利要求4所述的膨脹閥，其特征在于，所述軸向通孔(1511)的最小橫截面積 (S2)為所述閥座(16)的閥口處的最大流通面積(Si)的0.9倍以上。
6.根據權利要求4所述的膨脹閥，其特征在于，所述閥芯頭部(151)連接有基座部 (152)，所述基座部(15 具有內腔，且所述基座部(15 設有連通所述內腔與所述第二開口 (6)的平衡孔(1521)。
7.根據權利要求4所述的膨脹閥，其特征在于，所述軸向通孔(1511)的孔壁與所述活塞(14)之間設置有密封部件。
8.根據權利要求4所述的膨脹閥，其特征在于，所述活塞(14)通過活塞連接桿(18)連接在所述閥芯(15)的支撐部件(8)上。
9.根據權利要求8所述的膨脹閥，其特征在于，所述膨脹閥的調節桿(10)上設有第一外螺紋，所述膨脹閥的調節座(9)的內壁設有與所述第一外螺紋適配的第一內螺紋。
10.根據權利要求8所述的膨脹閥，其特征在于，所述支撐部件(8)的底部具有供所述調節桿(10)的上端壓裝入內的底部凹槽(82)。
11.根據權利要求8所述的膨脹閥，其特征在于，所述支撐部件(8)的底部具有與所述調節桿(10)的頂端適配的凹孔(83)。
12.根據權利要求8所述的膨脹閥，其特征在于，所述支撐部件(8)頂部具有供所述活塞連接桿(18)的下端壓裝入內的頂部凹槽(81)。
全文摘要
本發明公開了一種膨脹閥，包括具有腔室的閥體、位于所述腔室內的閥座以及閥芯、與所述腔室連通的第一開口和第二開口，所述閥芯相對于所述閥座移動以控制所述第一開口和所述第二開口之間的流路通道的大小，其特征在于，所述閥芯包括朝向所述閥座的閥芯頭部，所述閥芯頭部設有軸向通孔，所述軸向通孔中設有活塞，所述活塞與所述閥體連接。該膨脹閥閥芯頭部的軸向通孔中設有與閥體連接的活塞，因此，該活塞可以將流體壓力傳遞至閥體，從而減小閥芯本身的受力，可以更為穩定地平衡高低壓差對閥芯的影響，進而可以較為真實地反映蒸發器出口過熱度變化情況。
文檔編號F25B41/06GK102466377SQ20101055125
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者劉杰, 劉長青, 宋紅敏, 禹光哲, 袁穎利, 陳伯汀 申請人:浙江三花股份有限公司