本发明涉及节流控制领域，尤其涉及一种热力膨胀阀及其制造方法。
背景技术：
热力膨胀阀(ThermostaticExpansionValve,TXV)是空调及制冷设备普遍采用的节流部件，它可以对来自冷凝器的液态制冷剂进行节流和降压，并根据蒸发器出口的温度来调节从冷凝器送入蒸发器的制冷剂的流量，以适应制冷负荷不断变化的需要。热力膨胀阀对制冷剂流量进行控制的一般原理是：通过气箱头感测蒸发器出口的温度，气箱头内的介质根据气箱头所感测的温度产生对应程度的热膨胀，通过热膨胀对与气箱头连接的阀杆产生压力，阀杆在该压力的驱动下推动阀芯移动，从而调节阀孔的开度，达到调节制冷剂流量的效果。
现有的热力膨胀阀中，一般是通过螺纹结构将气箱头连接到热力膨胀阀的阀体上。然而，在气箱头和阀体上形成螺纹结构的工艺比较费时费力，不利于降低产品的制造成本。另外，螺纹结构很容易因为结合不够紧密而在气箱头和阀体之间形成间隙，为了防止制冷剂从螺纹结构的间隙中渗漏出来，往往还需要在螺纹结构外部增设密封圈，这将会进一步地增加热力膨胀阀的结构复杂程度和制造成本。
因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种无需使用螺纹结构来连接其气箱头和阀体的热力膨胀阀，以及其相应的制造方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种热力膨胀阀，包括气箱头、阀杆、阀芯及阀体；所述阀体由铝合金制成，其内部开设有阀孔；所述气箱头包括由不锈钢制成的外壳；所述热力膨胀阀还包括由不锈钢制成的连接件，所述连接件与所述阀体通过焊接的方式固定连接，所述气箱头的所述外壳与所述连接件通过焊接的方式固定连接，从而将所述气箱头通过非螺纹连接的方式固定地安装在所述阀体上；所述阀杆和阀芯安装在所述阀体内部，所述阀芯靠近所述阀孔，所述阀杆的一端抵顶或固定在所述气箱头上，另一端靠近所述阀芯；所述阀体还开设有回流通道，所述热力膨胀阀利用所述气箱头感测所述回流通道内部的流体工况，根据所述气箱头感测到的流体工况使所述气箱头内部的介质发生涨缩，从而改变所述阀杆和阀芯相对于所述阀孔的位置，调节所述阀孔的开度，进而调节通过所述阀孔流过所述阀体的流体的流量。
所述连接件与所述阀体通过炉焊、混合钎焊或真空钎焊的方式固定连接；所述气箱头的所述外壳与所述连接件通过氩弧焊或激光焊的方式固定连接。
所述阀体上开设有与所述回流通道连通的焊接孔，所述连接件部分地插入所述焊接孔，与所述焊接孔的内壁形成间隙配合，并通过炉焊、混合钎焊或真空钎焊的方式焊接在所述焊接孔中。
所述连接件的部分外部周壁和所述焊接孔的内壁之间设有焊料，所述焊料在炉焊、混合钎焊或真空钎焊的过程中被熔化并填充到所述连接件的外部周壁和所述焊接孔的内壁之间，且所述焊料凝固之后在所述连接件的外部周壁和所述焊接孔的内壁之间形成密封。
所述连接件为圆筒形或圆环形，所述连接件的接近其自身一端的部分内壁的内径增大而形成套接部，所述套接部的内径大于所述连接件其余部分的内径；所述气箱头的所述外壳形成有套接头，所述套接头的接近其自身末端的一圈外部周壁的外径缩小而形成组装部，所述组装部的外径小于所述套接头的其他部分的外径，并且与所述套接部的外径相对应；所述组装部套在所述套接部中，与所述套接部形成间隙配合，并通过激光焊或氩弧焊的方式焊接在所述套接部内。
所述组装部的外部周壁和/或所述套接部的内壁在激光焊或氩弧焊的过程中被部分地熔化，使所述组装部的外部周壁和所述套接部的内壁相互粘接在一起，进而使所述组装部的外部周壁和所述套接部的内壁之间通过激光焊或氩弧焊而形成密封。
所述连接件为圆筒形或圆环形，所述连接件的接近其自身一端的部分外部周壁的外径缩小而形成套接部，所述套接部的外径小于所述连接件其余部分的外径；所述气箱头的所述外壳形成有套接头，所述套接头的接近其自身末端的部分内壁的内径增大而形成组装部，所述组装部的内径大于所述套接头的其他部分的内径，并且与所述套接部的内径相对应；所述套接部套在所述组装部中，与所述组装部形成间隙配合，并通过激光焊或氩弧焊的方式焊接在所述组装部内。
所述套接部的外部周壁和/或所述组装部的内壁在激光焊或氩弧焊的过程中被部分地熔化，使所述套接部的外部周壁和所述组装部的内壁相互粘接在一起，进而使所述套接部的外部周壁和所述组装部的内壁之间通过激光焊或氩弧焊而形成密封。
本发明还提供一种热力膨胀阀的制造方法，所述热力膨胀阀包括气箱头、阀杆、阀芯及阀体，所述气箱头包括由不锈钢制成的外壳，所述阀体由铝合金制成且在其内部开设有阀孔；所述方法包括以下步骤：
提供由不锈钢制成的连接件；
将所述连接件与所述阀体通过焊接的方式固定连接；
将所述阀杆及阀芯安装在所述阀体内部，使所述阀芯靠近所述阀孔，所述阀杆的一端靠近所述阀芯；
将所述气箱头的所述外壳与所述连接件通过焊接方式固定连接，从而将所述气箱头通过非螺纹连接的方式固定地安装在所述阀体上，并将所述阀杆的另一端抵顶或固定在所述气箱头上。
所述连接件与所述阀体通过炉焊、混合钎焊或真空钎焊的方式固定连接；所述气箱头的所述外壳与所述连接件通过氩弧焊或激光焊的方式固定连接。
与现有技术相比，本发明提供的热力膨胀阀及其制造方法是将铝合金材料制成的阀体和具有不锈钢外壳的气箱头分别与不锈钢材料制成的连接圈焊接在一起，从而将气箱头组装到阀体上，并且可以通过焊接方式在连接件与阀体之间、以及连接件与气箱头之间形成密封。这样，阀体与气箱头上无需通过螺纹结构连接，也不必在阀体与气箱头之间增设密封圈，有利于简化热力膨胀阀的制造工艺及降低成本。
【附图说明】
图1是本发明提供的热力膨胀阀的一个实施方式的内部结构剖视示意图；
图2是图1中I部分的放大示意图；
图3是图1所示的热力膨胀阀实施方式的分解示意图；
图4是本发明提供的热力膨胀阀的另一个实施方式的内部结构剖视示意图；
图5是图4中V部分的放大示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图3，本发明的热力膨胀阀的一个实施方式提供一种热力膨胀阀100，该热力膨胀阀100包括阀体10、连接件20、气箱头30、阀杆40、阀芯50及调节机构60。该热力膨胀阀100适用于对多种流体进行节流控制，在本实施方式中为了描述得更加直观，仅以将该热力膨胀阀100用于汽车空调系统中对制冷剂进行节流控制为例而加以详细说明；但是本领域技术人员显然应该明白，可以通过该热力膨胀阀100进行节流控制的流体种类并不限于制冷剂。
阀体10用铝合金制成，其形状大致为长方体。阀体10的顶部部分地凹陷下去而形成圆柱形的焊接孔11，该焊接孔11的轴向是纵向设置的，用于将连接件20焊接在其中。阀体10的上部开设有回流通道12，该回流通道12是大致为圆柱形的通孔，横向地贯通阀体10上部的相对两侧，并在阀体10的该相对两侧分别形成第一流通孔131和第二流通孔132。阀体10在焊接孔11的底部与回流通道12的上侧(即其接近阀体10顶端的一侧)之间开设有连通孔140，该连通孔141为圆柱形通孔，其直径小于焊接孔11的直径。该连通孔140的上端(即朝向阀体10顶部的一端)与焊接孔11同轴地连通，该连通孔140的下端(即朝向阀体10底部的一端)与回流通道12的上侧连通。回流通道112下侧(即接近阀体110底端的一侧)的侧壁部分地凹陷下去而形成第一安装孔141，该第一安装孔141为圆柱形孔，隔着回流通道12与连通孔140同轴地对准。第一安装孔141的底部部分地凹陷下去而形成第二安装孔142，该第二安装孔142也是圆柱形孔，其直径小于第一安装孔141的直径，并与第一安装孔141同轴地连通。阀体10还开设有上杆孔143和下杆孔144，该上杆孔143和下杆孔144均为圆柱形孔，其中上杆孔143的直径小于第二安装孔142的直径，且上杆孔143的顶端与第二安装孔142的底端同轴地连通；下杆孔144的直径小于上杆孔143的直径，且下杆孔144的顶端与上杆孔143的底端同轴地连通。
阀体10还开设有第三流通孔133、第四流通孔134、固定孔135、阀孔145及阀室146。第三流通孔133和第四流通孔134均为大致呈圆柱形的横向延伸的通孔，分别设置在阀体10下部的相对两侧，其中第三流通孔133与第一流通孔131设置于阀体10的同一侧，第四流通孔134与第二流通孔132设置于阀体10的同一侧，且第三流通孔133的位置比第四流通孔134更加接近阀体10的底端。下杆孔144的底端开口于第四流通孔134的上侧(即朝向阀体10顶端的一侧)。所述固定孔135为圆柱形盲孔，其与第一流通孔131及第三流通孔133开口于阀体10的同一侧，且轴向也与第一流通孔131及第三流通孔133的轴向平行，用于与现有的紧固件(图未示)如螺栓等配合，将阀体10固定在所需的使用位置。根据紧固件的具体形状，固定孔135的内壁可以开设螺纹等用于和紧固件配合的结构。阀室146是开口于阀体10底端并纵向地朝阀体10顶端方向延伸的圆柱形台阶孔，其一侧与第三流通孔133伸入阀体10内部的末端连通。阀孔145形成于阀室146顶端，其底端与阀室146同轴地连通，其顶端则与第四流通孔134的下侧(即朝向阀体10底端的一侧)连通。下杆孔144与阀孔145隔着第四流通孔134同轴地相互对准。
连接件20用不锈钢制成，本实施方式中其形状为圆筒形或圆环形。连接件20底端的外部直径与焊接孔11的内径相对应，使得连接件20的底端可以插入焊接孔11中，且连接件20的外部周壁与焊接孔11的内壁之间可以形成间隙配合。在将连接件20的底端插入焊接孔11后，可以通过焊接手段，例如炉焊、混合钎焊、真空钎焊等方式，将连接件20的部分外部周壁和焊接孔11的内壁焊接在一起，从而将连接件20固定在阀体10上。另外，在上述焊接过程中，炉焊、混合钎焊或真空钎焊所采用的焊料(可以是现有的焊料，因此图中未示出)会被熔化，熔化的焊料可以流到连接件20的部分外部周壁和所述焊接孔11的内壁之间，填充连接件20的部分外部周壁和焊接孔11的内壁之间的间隙；待所述焊料冷却、凝固之后，即可在连接件20的部分外部周壁和焊接孔11的内壁之间形成密封。连接件20的顶端形成有套接部21。在本实施方式中，套接部21的形状为圆筒形或圆环形，由连接件20的接近自身顶端的一圈内壁的内径均匀地增大(也就是说，该部分内壁沿着径向方向朝外侧均匀地凹陷)而形成，即套接部21的内径大于连接件20其他部分的内径。
气箱头30包括主体部31，该主体部31的大部分特征与现有的气箱头类似，其内部设有热膨胀介质和可以被热膨胀介质膨胀时产生的压力驱动的膜片。主体部31的外壳310由不锈钢材料制成，该外壳310部分地凸出延伸而形成圆筒形或圆环形的套接头32，该套接头32的接近自身末端的一圈外部周壁的外径均匀地缩小(也就是说，该部分外部周壁沿着径向方向朝内侧均匀地凹陷)而形成圆筒形或圆环形的组装部33，该组装部33的外径小于套接头32的其他部分的外径，并且与套接部21的内径相对应，可以同轴地套在套接部21中并与套接部21形成间隙配合，并通过焊接手段，例如激光焊或氩弧焊，固定在套接部21内，这样就可以通过连接件20将气箱头30连接到阀体10上。另外，在激光焊或氩弧焊的过程中，还可以使组装部33的整圈外部周壁和套接部21的整圈内壁相互粘接在一起，从而在组装部33的外部周壁和套接部21的内壁之间形成密封。此时，主体部31可以通过套接头32及连接件20与回流通道121连通，使得流经回流通道121的流体可以同时进入连接件20及套接头32，并接触到主体部31。主体部31内部的介质可以根据感测到的流体工况，例如流体的温度、或者流体的温度及压力而产生对应程度的热膨胀，通过热膨胀驱动其膜片移动，对与气箱头30连接的阀杆40产生压力，使阀杆40在该压力的驱动下沿着自身的轴向移动。
阀杆40包括上传动杆41与下传动杆42。上传动杆41的一端抵顶或固定在气箱头30的主体部31的底部，杆身穿过套接部32、连接件20、焊接孔11、连通孔140、回流通道12、第一安装孔141及第二安装孔142，另一端则伸入上杆孔143中。下传动杆42的直径不大于下杆孔144的内径，可轴向移动地套设在下杆孔144中，其一端与上传动杆41伸入上杆孔143的一端同轴地相互抵持，另一端沿着与第四流通孔134的轴向垂直的方向穿过第四流通孔134，并伸入阀孔145中。
阀芯50在本实施方式中为钢制球体，置于阀室146中并对准阀孔145，下传动杆42伸入阀孔145的一端对准阀芯50并抵顶在阀芯50上。阀芯50的形状及尺寸与阀孔145相对应，其相对于阀孔145移动时可以调节阀孔145的开度。
调节机构60包括调节座61、第一弹簧62、阀芯架63。调节座61大致为具有阶梯形外周面的圆台状，其最接近阀体10底端的，也是直径最大的一部分外周面与阀室146接近阀体10底端的，也是内径最大的一部分内壁采用例如螺纹连接等方式相互配合固定，使调节座61固定地、且高度可调地装配在阀体10上。调节座61中央开设有用于容纳调节弹簧62的弹簧孔61a。第一弹簧62为圆柱形螺旋弹簧，其置于调节座61与阀芯50之间且径向地限位于弹簧孔61a中，能够沿纵向弹性地伸缩。阀芯架63大致为圆柱状，置于第一弹簧62与阀芯50之间，其一端同轴地套在第一弹簧62中，另一端从第一弹簧62顶端伸出且在周围形成一圈直径大于第一弹簧62内径的凸缘，防止阀芯架63落入第一弹簧62内部。阀芯50被夹持在阀芯架63从第一弹簧62顶端伸出的一端和下传动杆42伸入阀孔145的一端之间。当气箱头30中的介质未产生足够程度的热膨胀时，第一弹簧62的弹力可以驱动阀芯架63、阀芯50及阀杆40都向上方移动，使阀芯50更加靠近阀孔145，减小阀孔145的流通面积，从而减少通过阀孔145的制冷剂流量。
此外，该热力膨胀阀100还包括压片71、上杆孔密封圈72及阀室密封圈64。压片71为采用金属材料如铜制成的圆形薄片，其直径与第一安装孔141直径相应，中央则开设有直径不小于上传动杆41的直径的通孔(图中未标号)。该压片71固定于第一安装孔141中，上传动杆41从压片71中央开设的通孔中穿过。上杆孔密封圈72是采用弹性材料如橡胶制成的O形圈，在未发生变形的情况下，该上杆孔密封圈72的外径略大于第二安装孔142的直径，内径则略小于上传动杆41的直径。该上杆孔密封圈72置于第二安装孔142内并由压片71限位，且该上杆孔密封圈72紧密地套在上传动杆41上，其外部周边紧密地抵压在第二安装孔142内壁上，即在上传动杆41与第二安装孔142的内壁之间形成过盈配合，用于防止阀室146内的制冷剂通过下杆孔144及上杆孔143泄漏出来。阀室密封圈64也是为采用弹性材料如橡胶制成的O型圈，其套设在调节座61的一部分直径较小的外周面上(例如，可以是嵌置在开设在调节座61外周面上的环形凹槽61b内)，并在调节座61与阀室146的内壁之间形成过盈配合，用于防止阀室146内的制冷剂从阀体10底端泄漏出来。
特别地，在该热力膨胀阀100的具体制程中，是首先通过炉焊、混合钎焊、真空钎焊等适合在不锈钢材料和铝合金材料之间进行焊接的焊接手段将连接件20连接到阀体10上，然后将阀芯50、调节机构60、阀杆40、压片71、上杆孔密封圈72、阀室密封圈64依照上述安装位置安装到阀体10中，最后通过氩弧焊、激光焊等适合在同样的不锈钢材料之间进行焊接的焊接手段将气箱头30连接到连接件20上。
使用时，该热力膨胀阀100的第一流通孔131通过冷凝器输出管道与冷凝器的制冷剂出口连通，第二流通孔132通过蒸发器输入管道与蒸发器的制冷剂入口连通。第四流通孔134通过蒸发器输出管道与蒸发器的制冷剂入口连通，第三流通孔133通过压缩机输入管道与压缩机的制冷剂出口连通。该热力膨胀阀100在工作时，来自冷凝器的制冷剂从第三流通孔133通入阀室146，此时若阀芯50所在的位置并未将阀孔145完全关闭，则制冷剂通过阀孔145和第四流通孔134输送到蒸发器用于制冷。用于制冷之后温度升高的制冷剂从蒸发器中排出，经过第一流通孔131、回流通道12和第二流通孔132流回压缩机以供循环使用。使用后的温度升高的制冷剂流过回流通道12时，还会从连通孔140、连接件20及套接头32中流过而接触到气箱头30的主体部31。主体部31感测到制冷剂的温度、或者温度和压力等工况后，其中的介质根据感测到的工况产生对应的热膨胀，通过热膨胀对阀杆40的上传动杆41产生压力，上传动杆41在该压力的驱动下推动下传动杆42及阀芯50轴向地移动，从而调节阀孔145的开度，进一步调节通过阀孔145的制冷剂流量。
可以理解，当蒸发器的制冷效果较差时，回流的制冷剂温度将会升高，此时气箱头30产生的热膨胀程度就会较大，会将阀杆40整体向下推动更大的幅度，将阀芯50顶向下方而远离阀孔145，从而扩大阀孔145的开度，导致流入蒸发器的制冷剂流量增大，增强制冷效果。如果蒸发器的制冷效果已经很强，空调系统的热负荷减小，则回流的制冷剂温度就会降低，使得气箱头30产生的热膨胀程度变小，阀杆40向下移动的幅度减小，此时调节弹簧62会回弹，将阀芯50重新顶向上方，减小阀孔145的开度，使得流入蒸发器的制冷剂流量减小。
请参阅图4及图5，本发明的另一个较佳实施方式提供一种热力膨胀阀200。该热力膨胀阀200的大部分特征均与上述热力膨胀阀100相似，而热力膨胀阀200与热力膨胀阀100的区别则在于气箱头和连接件的结构。在本实施方式中，气箱头30的主体部31的外壳310部分地凸出延伸而形成圆筒形或圆环形的套接头32，该套接头32的接近自身末端的位置形成有组装部33a。该组装部33a是由套接头32的接近自身末端的部分内壁内径扩大(也就是说，该部分内壁沿着径向方向朝外侧均匀地凹陷)而形成的圆筒形或圆环形部分，即组装部33a的内径大于套接头32其他部分的内径。连接件20的接近自身末端的一圈外部周壁的外径均匀地缩小(也就是说，该部分外部周壁沿着径向方向朝内侧均匀地凹陷)而形成圆筒形或圆环形的套接部21a，该套接部21a的外径小于连接件20其他部分的外径，并且与组装部33a的内径相对应，可以同轴地套在组装部33a中并与组装部33a形成间隙配合，并通过焊接手段，例如激光焊或氩弧焊，固定在组装部33a内，这样就可以通过连接件20将气箱头30连接到阀体10上。另外，在激光焊或氩弧焊的过程中，还可以使组装部33a的整圈内壁和套接部21a的外部周壁相互粘接在一起，从而在组装部33的内壁和套接部21的外部周壁之间形成密封。
本发明还提供一种热力膨胀阀的制造方法，以下对该方法的一个较佳实施方式进行介绍。该方法的该较佳实施方式可以用于制造上述的热力膨胀阀100，其具体包括如下所述的各个步骤。
提供上述热力膨胀阀100的阀体10、连接件20、气箱头30、阀杆40、阀芯50及调节机构60；这些部件的具体结构特征上面已经介绍过，此处不再赘述。
依照上述热力膨胀阀100的具体结构将连接件20与阀体10放置到正确的相对位置，然后用炉焊、混合钎焊、真空钎焊等焊接方式将连接件20与阀体10固定连接；
将阀芯50、调节机构60、阀杆40、压片71、上杆孔密封圈72、阀室密封圈64依照与上述热力膨胀阀100的具体结构一致的安装位置安装到阀体10中；
最后通过氩弧焊、激光焊等焊接方式将气箱头30与连接件20固定连接，并将阀杆40的一端抵顶或固定在气箱头30的主体部31的底部。
可以理解，该方法的该较佳实施方式也可用于制造上述的热力膨胀阀200。
在本发明提供的热力膨胀阀(例如上述实施方式所述的热力膨胀阀100及200)及其制造方法中，是先将不锈钢材料制成的连接件20焊接在铝合金材料制成的阀体10上，然后再将气箱头30的由不锈钢制成的外壳310焊接在连接件20上。这样，阀体10和气箱头30无须设置螺纹结构来相互连接，而且通过焊接方式可以在连接件20与阀体10之间、以及连接件20与气箱头30之间形成有效的密封，无须在这些位置设置传统的密封圈，有利于简化整体制程及降低制造成本。
需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。