专利名称：限制性单向阀及其控制方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种差压阀，特别是一种限制性单向阀及其控制方法和应用。
背景技术：
通过一个压力进行动作的差压闽很早前已作为流体的控制部件被使用。 但是，搭载在空调机等的压缩机中，在容量控制式压缩机控制气缸的压缩作 用时，二阶段动作的差压阀滑片容易发生碰撞音或者出现滑片破损现象。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、制作成本低、可靠性高、可 有效消除在容量控制式压缩机控制气缸的压缩作用时发生的滑片碰撞音、避 免滑片破损的限制性单向阀及其控制方法和应用，以克服现有技术中的不足 之处。
按此目的设计的一种限制性单向阀，包括带有第一开口端和第二开口端 的第一管体，第一管体内设置有由阀座体和滑动阀构成的第一闽，滑动阀和 阀座体之间压接有第一弹簧，第一管体内设置有防止滑动阀脱出的挡块，阀 座体上设置有第一气体通流出口，滑动闽的外径与第一管体的内径之间设置 有第一气体通流入口，其结构特征是滑动闽上设置有第二阀，第二阀包括设 置在滑动阀的一端的第二气体通流入口，和设置在其另一端的第二气体通流 出口，第二气体通流入口和第二气体通流出口之间设置有第二阀座、第二阀 头及第二弹簧，第二弹簧的一端压接在第二阀头上，其另一端压接在滑动阀
内的弹簧挡块上；第一开口端、第一气体通流入口和第二气体通流入口相通，
第二开口端、第一气体通流出口和第二气体通流出口依次相通；第一弹簧的
倔强系数比第二弹簧的倔强系数小。
所述滑动阀的外径上设置有二个以上的导块，导块的端部和第一管体的 内径之间设置有滑动间隙，由滑动阀的外径、导块的侧壁和第一管体的内径
所共同围成的空间为第一气体通流入口；第一阀由滑动阀的端部设置的第一 阀头，和阀座体上对应的设置的第一阀座共同构成。
4按此目的设计的另一种限制性单向阀，包括带有第一开口端和第二开口 端的第一管体，第一管体内设置有由第一阀座和第一闽头构成的第一阀，第 一阀座和第一闽头之间压接有第一弹簧，第一管体内设置有防止第一阀头脱 出的'挡块，第一阀座上设置有第一气体通流出口，第一闽头的外径与第一管 体的内径之间设置有第一气体通流入口 ，其结构特征是第一管体的旁边设置 有第二管体，第二管体内设置有由第二阀座和第二阀头构成的第二闽，第二 弹簧的一端压接在第二阀头上，其另一端压接在第二管体内的弹簧挡块上， 第二管体上设置有第二气体通流入口和第二气体通流出口 ，第二气体通流入
口设置在第二阀座上，第二管体上设置有第一旁通孔和第二旁通孔，第一开 口端、第一旁通孔、第一气体通流入口和第二气体通流入口相通，第二开口
端、第二旁通孔、第一气体通流出口和第二气体通流出口相通；第一弹簧的 倔强系数比第二弹簧的倔强系数小。
一种限制性单向闽的控制方法，其特征是设定第一开口端的压力为Pa, 设定第二开口端的压力为Pb， Pa与Pb的差压为Ap，即Ap-Pa-Pb，设 定第一阀头关闭第一阀座时的差压为Cl，设定第二阀头从第二阀座脱离、 第二气体通流入口打开时的差压为C2,
当Ap〈Cl时，第一阀打开，第二阀关闭， 当CKAp〈C2时，第一阀关闭，第二阀关闭， 当C2《Ap时，第一阀关闭，第二阀打开。
一种限制性单向阀的应用，其特征是容量控制式旋转压缩机中，具有气 缸压缩腔的控制气缸设置在压力位于高压侧的壳体的内部，位于气缸压缩腔 内的公转活塞被曲轴所驱动，滑片在滑片槽内往返驱动，从吸气管吸进气缸 压缩腔内的压力为Ps的低压气体被压缩后变为压力为Pd的高压气体排出 到壳体内部，气缸压缩腔中设置有贯穿滑片槽的通道，该通道的一端开口于 壳体内部，其另一端开口于吸气管或与吸气管相通的部件，滑片槽内的滑片 背部'的密封滑片腔的压力Pb，密封滑片腔与压力切换管相通，限制性单向 阀设置在压力切换管中，限制性单向阀的第二开口端与密封滑片腔相通。
所述容量控制式旋转压缩机中设置有二个气缸，容量控制式旋转压缩机 的排气管与四通闽所具有的四个附属管的第一个相连接，四通阀的第二个附 属管与室外换热器的一端相连，室外换热器的另一端与膨胀阀相连，膨胀阀 与室内换热器的一端相连，室内换热器的另一端连接到四通阀的第二个附属 管，且四通闽的第四个附属管连接到储液罐的附属管，设置在储液罐下部的 二个吸气管连接到各自的壳体内部的二个气缸上，装置在壳体的侧面下部的 压力切换管与控制气缸的密封滑片腔连接，压力切换管的出口侧经由限制性 单向阀连接在四通阀与室内换热器之间。本发明将作用于限制性单向阀二开口端的压力差位于预先设定的两个 值之间时，停止这些开口端的连通，位于该范围以外的压力差时，连通这些 开口端，防止在容量控制式压缩机控制气缸的压缩作用时，滑片发生碰撞音 或者出现滑片破损。
本发明通过二个因不同差压而各自动作的单向阀组合成一个限制性单 向阀，该限制性单向阀既可以收纳在同一管体中，也可以并排设置，与以前
的电动二通阀相比，其可以通过压力的变化而直接控制流体的流动；其不仅 具有可任意改变动作压力的优点，而且在价格和可靠性上也有优势。
图1为本发明一实施例剖视结构示意图。
图2为图1中的X-X向剖视结构示意图。
图3为第一阀和第二阀均关闭时的结构示意图。
图4为第一阀关闭、第二阅打开时的结构示意图。
图5为限制性单向阀应用在容量控制式压缩机中的局部剖面示意图。
图6为限制性单向阀应用在制冷循环中的结构示意图。
图7-图8为本发明另 一实施例剖视结构示意图。
图中l为限制性单向阀，2a为第一管体，2b为第二管体，3为阀座体, 4为滑动阀，5a为第一阀座，5b为第二阀座，6a为第一气体通流出口， 6b 为第二气体通流出口， 7a为第一气体通流入口， 7b为第二气体通流入口， 8 为导块，9a为第一阀头，9b为第二阀头，lla为第一弹簧，llb为第二弹簧， 12为挡块，13为弹簧挡块，14为固定凸起，15a为第一旁通孔，15b为第 二旁通孔，21为压缩机，22为压力切换管，23为四通阀，24为室内换热器, 25为室外换热器，26为膨胀阀，27为储液罐，28为排气管，29为连接点， 31为壳体，32为控制气缸，33为滑片，34为活塞，35为曲轴，36为吸气 管，37为气缸压缩腔，38为滑片腔，39为滑片前端，40为滑片槽，41为 高压孔，42为低压孔，43为单向阀，A为第一开口端，B为第二开口端。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。 第一实施例
参见图l-图2，为本发明限制性单向阀l的剖视图。限制性单向阀l是 由内藏在第一管体2a中的滑动阀4、与此成对设置在第一管体2a的内径无 缝隙配置的阀座体3、灵活地支持滑动阀4的第一弹簧lla、以及把滑动阀 4定位使其停止的挡块12共同构成。滑动阀4朝向阀座体3的一端设置有
6圆锥状的第一阀头9a，第一阀头9a和设置在阀座体3上的第一阀座5a共 同完成第一阀的开闭动作。
滑动阀4上设置有第二阀。滑动阀4的中心部的圆柱孔的前端设置有第 二气体通流入口 7b，滑动阀4上设置有能开闭该入口的球形的第二阀头9b。 当第二阀头9b打开时，滑动闽4上的第二气体通流入口 7b与位于滑动闽4 的另一端的第二气体通流出口 6b连通。在第二气体通流入口 7b，见图4, 构成第二阀座5b。由于第二阀头9b被设置在滑动阀4内的第二弹簧llb所 支持，正如后述，根据两开口端的差压，第二闽头9b能向左右方向移动。 第二弹簧11的另 一端抵靠在滑动阀4内的弹簧挡块13上。
.由于设置在滑动闽4的外径上的三个径向的导块8与第一管体2a的内 径间设置有很小的间隙，故滑动闽4能向左右方向移动。滑动阀4的外径与 第一管体2a的内径之间的空间，成为了第一气体通流入口 7a。作为压缩弹 簧的第一弹簧lla压接在导块8和阀座体3之间，处于自然状态下的滑动阀 4被压接在挡块12上。接下来，对限制性单向阀l的作用与效果进行说明。
图1中，限制性单向阀1的两开口端分别为第一开口端A和第二开口端 B，其各自的压力为Pa和Pb, Pa与Pb的差压为Ap，即Ap-Pa-Pb。当 差压Ap变大后，滑动阀4就会从图1的状态开始向左侧移动。
在第一实施例中，第一弹簧lla的倔强系数很小，而第二弹簧llb的倔 强系数被设定得很大。当滑动阀4从图1的状态开始向左侧移动时，把第一 阀头9a关闭第一阀座5a时的差压当作Cl,把第二阀头9b从第二阀座5b 脱离.、第二气体通流入口 7b打开时的差压当作C2。
当Ap〈Cl时，滑动阀4开启第一阀座5a,并处于静止状态，位于第一 开口端A的气体从第一气体通流入口 7a开始，经由第一气体通流出口 6a， 流进第二开口端B。其结果是第二开口端B的压力与第一开口端A的压 力相等，即Pb-Pa。
当第二开口端B的压力比第一开口端A的压力高时，C1<0,第二开口 端B的气体流向第一开口端A。随后，Pa上升，第二开口端B的压力Pb 一直上升到Pa + Cl，且Ap上升，变为CKAp〈C2时，滑动阀4移动、 第一阀头9a关闭第一阀座5a，变为如图3所示的状态。其结果是位于第 一开口端A的气体不能流进第一开口端B。
当Pa上升，并且C2《Ap时，如图4所示，第二阀头9b打开，位于 第一开口端A的气体能从第二气体通流入口 7b流到第二气体通流出口 6b。 其结果是从第一开口端A流入第二开口端B。第二开口端B的压力Pb能 一直上升到Pa-C2。
当Pa下降、变为Ap〈Cl时，再次返回到图l所示的状态Pb-Pa。综上所述，本发明的限制性单向阀，第一开口端A与第二开口端B的 差压Ap在预先设定的两常数的范围，也就是说，CKAp〈C2的条件下， 阻止从第一开口端A到第二开口端B的气体流动，并能防止第二开口端B 的压力增加。第二实施例接下来，对将限制性单向阀l应用到容量控制式旋转压缩机的实施例进 行说明。在图5中，具有气缸压缩腔37的控制气缸32配置在压力位于高压 侧的壳体31内部。在气缸压缩腔37内部，公转活塞34被曲轴35驱动，滑 片33在滑片槽40内往返驱动。活塞34公转，与活塞接触的滑片33往返动 作后，从吸气管36吸进气缸压缩腔37的压力为Ps的低压气体被压缩后变 为高压气体，排出到壳体31内部。因此，接触到活塞34的滑片33往返动 作，控制气缸32进行压缩作用，把这种状态称为H模式。但是，图5中，滑片前端39从活塞34外周围脱离、收纳进滑片槽40 内被'固定，所以，活塞34即使在旋转中也不能进行压缩作用。把这种状态 称为L模式。把滑片33固定到滑片槽40的方法是，借助于高压孔41与低压孔42间 发生的差压F。其具体表现为位于滑片33背部的密封滑片腔38的压力 Pb,通过压力切换管切换后，位于低压侧Ps时，作用于滑片33背部的背 压与气缸压缩腔37的压力相同或变小，当滑片33收纳进滑片槽40中时， 通过差压F固定。通过压力切换管22、把滑片腔38的压力Pb切换为高压， 即上述的Pa-C2时，滑片33飞出到一瞬间变为低压侧的气缸压缩腔37, 滑片前端39接触到活塞34的外圈，能再次进行压缩作用。因此，通过切换 管22能把滑片腔38的压力Pb在高压与低压间进行切换，能进行压缩作用 的不连续(H模式)与中断(L模式)，这就是容量控制式旋转压缩机的特 征。.排气压力Pd与吸气压力Ps间的压力差Ap从压缩机起动开始，伴随着 时间逐渐变大。例如，压缩机起动前Ap-O，起动后的10 15秒内，Ap上 升到0.5Mpa，随后，5~10分内，Api到最高值1.5 2.0Mpa。从L模式切换到H模式时，Ap在极小的时间段，例如，后述的0.5M pa以下，通过压力切换管22把滑片腔38的压力切换到高压后，滑片33可 飞出到气缸压缩腔37,因滑片33的背压较弱，滑片前端39在短时间内不 与活塞34的外周围接触。其结果是，高速公转运动的活塞34与滑片前端 39间出现碰撞，发生激烈的不连续的碰撞音，并且滑片33容易出现破损。本发明的限制性单向阀l是解决上述课题的有效手段。如图5所示，把 限制性单向阀1配备在压力切换管22的途中。C2的值分别当作0.01Mpa和0.5Mpa。当压缩机21的排气压力Pd与吸气压力Ps的差压△ p在Cl，也就是0.01 Mpa以下时，限制性单向阀l的两端为同压力，且滑片腔38与气缸压缩腔 37间的压力差，相当于Ap，充分地小，滑片33不能飞出到气缸压缩腔37 内。随后，经过一段时间，Pd也随之上升、Ps下降、Ap增加，Ap—直 达到.O.SMpa期间，限制性单向阀l都处于关闭状态，故滑片腔38的压力 不上升。故可以阻止滑片33的飞出。经过一段时间，例如，从压缩机起动开始的15秒后，Ap上升到0,5M pa以上，限制性单向阀1再次打开，滑片腔38的压力瞬间上升，滑片33 能飞出到气缸压缩腔37内。此时，Ap充分高，滑片前端39基本不会反复 与活塞34外周围碰撞， 一瞬间能与活塞34相接。控制气缸32能安全地切 换到H模式。随后，因Ap增加，所以能不连续地进行H模式。预先设定的定数C1与C2，是防止其间的滑片33飞出的必要定数，其 由压缩机的设计、使用冷媒的种类或应用系统的条件等决定。上述的本发明的限制性单向阀1，通过压缩机或系统的高低压力差自动 反应，具有靠性高、价钱低廉、应用范围广和容易操作的特点。因为这些理 由，毋庸置疑，本发明作为控制延迟装置，能被广泛应用。第三实施例本发明的第三实施例是把双缸旋转压缩机搭载在制热与制冷兼用的热 泵式空调机上的应用例，如图6所示。该双缸旋转压缩机21中，两个气缸 的其中一个经常进行压缩运转，而另一个气缸，控制气缸32，正如第二实 施例的说明，具备不连续压缩、且中断压缩的装置。所以，压缩机21具有 控制气缸排气容积、调整制冷量的特征。也就是说，第三实施例的热泵式空 调机是改变制冷条件与制热条件下的空调能力的比率、制冷条件下通过能力 减少而重视效率、制热条件下重视能力的设计。图6中，焊接到压缩机21的壳体31的上端的排气管28，与四通阀23 所具有的四个附属管的第一个相连接。四通阀23的第二个附属管与室外换 热器相连，该室外换热器25的另一端与膨胀阀26相连，膨胀阀与室内换热 器24相连。室内换热器24连接到四通阀23的第3个附属管，且四通阀23 的第四个附属管连接到储液罐27的附属管。配置在储液罐27下部的两个吸 气管36连接到各自的壳体内部的两个气缸上。装置在壳体31的侧面下部的 压力切换管22与控制气缸32的密封滑片腔38连接，见图4。压力切换管 22的出口侧经由限制性单向闽1、连接在四通阀23与室内换热器24之间。 这个显示在连接点29上。图6中的箭头符号是指示制冷循环的冷媒气体流向。实线箭头是指示制9冷模式下气体的流向，虛线箭头是指示制热模式下气体的流向。四通阀23 扮演着切换气体流向的角色，通过电气信号能把循环在制冷模式与制热模式 间自如地切换。(1) 选择制冷模式运转的情况，能力减运转。图6中，气体冷媒如实线所示流动，室外换热器25变为冷凝器，室内 换热器24变为蒸发器。连接点29的压力变为低压侧，与压力切换管22连 接的滑片腔38的压力也变为低压侧，即Ap〈Cl。其结果是，压缩机21变 为L模式运转，压缩机与空调机的制冷能力减少。在制冷模式下，从压缩机 21起动开始到运转稳定，连接点29的压力经常位于低压侧，因此控制气缸 32的滑片33经常静止并被收纳进滑片槽40中。(2) 选择制热模式运转的情况，全能力运转。制热模式下，连接点29的压力位于髙压侧Pd，当压缩机21起动后， 连接点29的压力上升，连接点29的压力增加、与低压侧Ps间的差压Ap 变为C2值为止，通过限制性单向闽1的作用，滑片腔38的压力位于低压 侧Ps。随后，Ap比C2大后，同时，控制气缸32切换到H模式，Ap>C2。(3) 制热模式运转中，切换到除霜运转的情况。通常，制热模式运转中，四通阀23自动反转进行除霜运转，也就是切 换到制冷模式。随后，除霜结東、切换到制热模式运转，因为上述(l)和 (2)是同样的运转行程，所以通过限制性单向阀l的作用，不会发生问题。第三实施例是把容量控制式旋转压缩机搭载在制热与制冷兼用的热泵 式空调机的应用例。通过限制性单向阀l的效果，在全部的运转模式下，可 证明能回避活塞与滑片的碰撞音。第四实施例参见图7，为把限制性单向阀中的二个阀有机的分割为位于下方的第一 管体2a与位于上方的第二管体2b的设计。限制性单向阀的第一开口端A 与第二开口端B的差压为Ap，与第一实施例同样，当CKAp〈C2时， 下侧的第一阀头9a把第一阀座5a关闭，当C2《Ap时，上侧的第二阀头 9b把第二闽座5b打开。其结果是第一开口端A的气体从位于第一管体2a 的一端的第一旁通孔15a经由第二管体2b上的第二气体通流入口 7b、从位 于第一管体2a的另 一端的第二旁通孔15b可流入第二开口端B。即发挥与 第一实施例同等作用的效果。并且，第一管体2a可以如图8所示，可与一般的单向阀43进行简单互换。10
权利要求
1. 一种限制性单向阀，包括带有第一开口端(A)和第二开口端(B)的第一管体(2a)，第一管体内设置有由阀座体(3)和滑动阀(4)构成的第一阀，滑动阀和阀座体之间压接有第一弹簧(11a)，第一管体内设置有防止滑动阀脱出的挡块(12)，阀座体上设置有第一气体通流出口(6a)，滑动阀的外径与第一管体的内径之间设置有第一气体通流入口(7a)，其特征是滑动阀上设置有第二阀，第二阀包括设置在滑动阀的一端的第二气体通流入口(7b)，和设置在其另一端的第二气体通流出口(6b)，第二气体通流入口和第二气体通流出口之间设置有第二阀座(5b)、第二阀头(9b)及第二弹簧(11b)，第二弹簧的一端压接在第二阀头上，其另一端压接在滑动阀内的弹簧挡块(13)上；第一开口端、第一气体通流入口和第二气体通流入口相通，第二开口端、第一气体通流出口和第二气体通流出口依次相通；第一弹簧的倔强系数比第二弹簧的倔强系数小。
2. 根据权利要求1所述的限制性单向阀，其特征是所述滑动阀的外径上 设置有二个以上的导块(8)，导块的端部和第一管体的内径之间设置有滑动 间隙，由滑动阀的外径、导块的侧壁和第一管体的内径所共同围成的空间为 第一气体通流入口；第一阀由滑动阀的端部设置的第一阀头(9a)，和阀座体 上对应的设置的第一阀座(5a)共同构成。
3. —种限制性单向闽，包括带有第一开口端(A)和第二开口端(B) 的第一管体(2a)，第一管体内设置有由第一阀座(5a)和第一阀头(9a)构 成的第一阀，第一阀座和第一阀头之间压接有第一弹簧(lla)，第一管体内 设置有防止第一阀头脱出的挡块(12),第一阀座上设置有第一气体通流出口， 第一阀头的外径与第一管体的内径之间设置有第一气体通流入口，其特征是 第一管体的旁边设置有第二管体(2b)，第二管体内设置有由第二闽座(5b) 和第二阀头(9b)构成的第二阀，第二弹簧(lib)的一端压接在第二阀头 上，其另一端压接在第二管体内的弹簧挡块(13)上，第二管体上设置有第 二气体通流入口 (7b)和第二气体通流出口，第二气体通流入口设置在第二 阀座上，第二管体上设置有第一旁通孔(15a)和第二旁通孔(15b),第一 开口端、第一旁通孔、第一气体通流入口和第二气体通流入口相通，第二开 口端、第二旁通孔、第一气体通流出口和第二气体通流出口相通；第一弹簧 的倔强系数比第二弹簧的倔强系数小。
4. 一种根据权利要求1或3所述限制性单向阀的控制方法，其特征是设定第一开口端(l)的压力为Pa，设定第二开口端(B)的压力为Pb， Pa与 Pb的差压为Ap，即Ap-Pa-Pb，设定第一阀头(9a)关闭第一阀座(5a) 时的差压为Cl，设定第二阀头(9b)从第二阀座(5b)脱离、第二气体通 流入口 (7b)打开时的差压为C2,当Ap〈Cl时，第一阀打开，第二阀关闭， 当CKAp〈C2时，第一阀关闭，第二阀关闭， 当C2《Ap时，第一阀关闭，第二闽打开。
5. —种根据权利要求1或3所述限制性单向阀的应用，其特征是容量控 制式旋转压缩机中，具有气缸压缩腔(37)的控制气缸(32)设置在压力位 于高压侧的壳体(31)的内部，位于气缸压缩腔内的公转活塞(34)被曲轴(35)所驱动，滑片(33)在滑片槽(40)内往返驱动，从吸气管(36)吸 进气缸压缩腔内的压力为Ps的低压气体被压缩后变为压力为Pd的高压气体 排出到壳体内部，气缸压缩腔中设置有贯穿滑片槽的通道，该通道的一端开 口于壳体内部，其另一端开口于吸气管或与吸气管相通的部件，滑片槽内的 滑片背部的密封滑片腔(38)的压力Pb，密封滑片腔与压力切换管(22)相 通，限制性单向阀U)设置在压力切换管中，限制性单向阀的第二开口端与 密封滑片腔相通。
6. 根据权利要求5所述限制性单向阀的应用，其特征是所述容量控制式 旋转压缩机中设置有二个气缸，容量控制式旋转压缩机的排气管(28)与四 通阀(23)所具有的四个附属管的第一个相连接，四通阀的第二个附属管与 室外换热器(25)的一端相连，室外换热器的另一端与膨胀阀(26)相连， 膨胀闽与室内换热器(24)的一端相连，室内换热器的另一端连接到四通阀 的第二个附属管，且四通阀的第四个附属管连接到储液罐(27)的附属管， 设置在储液罐下部的二个吸气管(36)连接到各自的壳体内部的二个气缸上， 装置在壳体(31)的侧面下部的压力切换管(22)与控制气缸(32)的密封 滑片腔(38)连接，压力切换管的出口侧经由限制性单向阀(l)连接在四通 阀与室内换热器之间。
全文摘要
一种限制性单向阀及其控制方法和应用，限制性单向阀包括带有第一开口端和第二开口端的第一管体，第一管体内设置有由阀座体和滑动阀构成的第一阀，阀座体上设置有第一气体通流出口，滑动阀的外径与第一管体的内径之间设置有第一气体通流入口，滑动阀上设置有第二阀，第二阀包括设置在滑动阀的一端的第二气体通流入口，和设置在其另一端的第二气体通流出口，第一开口端、第一气体通流入口和第二气体通流入口相通，第二开口端、第一气体通流出口和第二气体通流出口依次相通；第一弹簧的倔强系数比第二弹簧的倔强系数小。本发明制作成本低、可靠性高，可有效消除在容量控制式压缩机控制气缸的压缩作用时发生的滑片碰撞音。
文档编号F25B41/04GK101504086SQ20091003744
公开日2009年8月12日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者小津政雄, 李华明, 杨国用 申请人:广东美芝制冷设备有限公司