专利名称：具有力平衡的膨胀阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膨胀阀，尤其用于冷藏系统。更具体地，本发明涉及一种可以减少操作膨胀阀所需的力的膨胀阀。
背景技术：
在膨胀阀中，第一阀部，例如采用阀座的形式，以及第二阀部，例如采用阀件的形式，正常地可彼此相对地移动地布置，阀部的相对移动限定该阀是否打开或关闭，并且可限定该阀的开度。在一些情况下，膨胀阀的压差将促使膨胀阀的阀件朝向彼此。因此，阀件之间的相对移动可以被抑制，例如，由于阀件之间的摩擦。在一些流体线路中，诸如冷藏系统的一些冷藏线路中，有时希望将流体路径分为沿着流体线路的部分的两个或多个平行的流体路径。这是例如在包括平行布置的两个或多个蒸发器的冷藏系统中的情况。可进一步希望能够控制流至平行流体路径的每个的流体流，例如，采用获得基本上相同的流体分布的这种方式，或者采用以优化方式操作系统的方式，例如在能量消耗或效率方面。
发明内容
本发明的目的是提供一种膨胀阀，其中，相比较于类似的现有技术膨胀阀来说，操作该膨胀阀所需的力能够减小。本发明的另一目的是提供一种膨胀阀，该膨胀阀在平行的流体路径之间提供所需的流体介质分布，而不需要过量的能量来操作膨胀阀。根据本发明的第一方面，上述和其他目的通过提供一种膨胀阀而实现，该膨胀阀包括-入口孔，适于容纳处于流体状态的流体介质，-至少一个出口孔，适于将处于至少部分气体状态的流体介质输送至少一个流体路径，-第一阀件和第二阀件，布置成可相对于彼此移动，使得第一阀件和第二阀件的相互位置确定入口孔与每个出口孔之间的流体流，所述第一和第二阀件布置成使得在在正常使用期间，所得到的力作用在第一阀件和/或和第二阀件上，所述力压制所述第一和第二阀件朝向彼此，以及-用于减小作用在所述(各)阀件上的所得力。该入口孔适于接纳流体介质。因此，该入口孔优选地流体连接至流体介质源。本发明的膨胀阀限定入口孔与至少一个出口孔之间的至少一个流体路径。处于流体状态的流体介质容纳在入口孔中，处于至少部分气体状态的流体介质在出口孔处被输送。在本上下文中，术语“流体状态”应到理解为表示经由入口孔进入膨胀阀的流体介质基本上处于流体相。类似地，在本上下文中，术语“至少部分的气体状态”应当理解为表示经由出口孔离开膨胀阀的流体介质完全处于气体相，或者离开膨胀阀的流体介质的体积的至少部分，例如大部分，处于气体相。因此，当通过膨胀阀时，进入膨胀阀的流体介质的至少部分经受由从流体相到气体相的相位转换。入口孔和出口孔可优选地流体连接至一个或多个其他部件，诸如冷藏系统的其他部件。该膨胀阀可有利地形成流体系统的一部分，诸如流体线路。在这种情况下，该流体介质可有利地成为适当的致冷剂，诸如从下述冷却剂的组中选出的冷却剂HFC、HCFC、CFC或 HC。另一适当的致冷剂为C02。该膨胀阀还包括第一阀件和第二阀件。所述阀件布置成可相对彼此地移动。这可通过允许其相对于膨胀阀的剩余部件移动的方式安装第一和/或第二阀件而实现。因此， 该第一阀件可移动，而该第二阀件以固定的方式安装。可选择地，第二阀件可移动，而第一阀件以固定的方式安装。最后，阀件二者可移动地安装。在上述的所有情况下，第一阀件与第二阀件之间的相对移动是可行的，由此限定第一阀件和第二阀件的相互位置。这一相互位置确定入口孔与出口孔的每个之间的流体流。因此，能够通过调节阀件的相互位置获得所需的流体流。这将在下文进行详细地说明。该第一和第二阀件布置成使得在正常操作期间，所得力作用在第一阀件和第二阀件上。在本上下文中，术语“在正常操作期间”应当理解为表示在膨胀阀按照制造商的意图使用时产生的情况期间，包括所期望的压力范围，所期望的流量/流率，使用所期待的流体介质等。例如，“正常操作”不应当理解为覆盖膨胀阀不接收流体介质的情况，例如因为其不形成流体系统的一部分，或者阀元件经受正好在期待压力范围以外的压力的情况。所得力压制第一和第二阀件朝向彼此。该所得力可以是纯粹地作用在第一阀件上的力的组合，或者其可以是完全作用在第二阀件上的力的组合。可选择地，其可以是作用在第一阀件上的力和作用在第二阀件上的力的组合。该单个力可沿着任何方向作用，只要所得力朝向彼此压制阀件即可。因此，在任何情况下，所得力导向为使得第一阀件和第二阀件朝向或相对于彼此压制。由此，可确保膨胀阀是紧密的。但是，在正常操作期间朝向彼此压制阀件使其难于相对于彼此移动阀件，例如由于阀件之间的摩擦和/或由于源自于作用在阀件上的压差的法向力。因此，需要相对大的力从而执行阀件之间的相互移动，需要其从而以适当的方式操作该膨胀阀。该膨胀阀还包括用于减小作用在阀件上的所得力的装置。由此，上述问题被减少， 为了获得阀件之间的所需相互移动而需要的力由此与现有技术膨胀阀相比能够被减小。因此，根据本发明的膨胀阀能够在不需要额外能量的情况下被操作。这是一个优势。用于减小所得力的装置可包括沿离开彼此的方向偏置第一阀件和第二阀件的装置。根据这一实施例，偏置力被施加至第一阀件和/或第二阀件，使得该偏置力抵消所得力，由此将其减小。在这种情况下，该偏置装置包括用于调节第一阀件和/或第二阀件处或附近产生的至少一个压力的装置。这可通过例如将第一阀件和/或第二阀件设置有至少一个旁通孔、允许所述第一/第二阀件的第一侧处的第一压力适配于所述第一/第二阀件的第二侧处的第二压力而获得。根据这一实施例，压力平衡产生在相关阀件的任一侧之间，由此减小作用在阀件上的压差，并由此减小所得力。可选择地，至少一个压力可通过借助外部源施加压力而进行调节。
该膨胀阀还可包括适于致使所述第一阀件和第二阀件进行相对运动的致动器，所述偏置装置可操作连接至所述致动器，使得所述第一阀件和第二阀件响应于所述致动器的致动而沿彼此离开的方向被偏置。根据这一实施例，阀件仅在阀件之间的相互移动期间被偏置离开彼此。这正是下述情况，即，理想的是减小所得力从而最小化操作该膨胀阀所需的力。同时地，当阀件没有执行相互运动时，该阀件通过所得力被朝向彼此压制，由此可以确保该膨胀阀尽可能地紧。该偏置装置根据这一实施例可包括引导阀，其布置成响应于该致动器的致动而被打开。可选择地或额外地，该偏置装置可包括一个或多个弹性部件，例如采用一个或多个可压缩弹簧的形式，其布置成拉动或推动阀元件沿彼此离开的方向。用于减小所得力的装置可至少部分地集成在所述第一阀件和/或第二阀件中。这可以通过例如使所述第一阀件和/或第二阀件设置有一个或多个凹槽和/或一个或多个凸起而获得，由此减小所述第一阀件与第二阀件之间的接触面积。采用这种方式减小阀件之间的接触面积减小压差作用在其上的面积，由此，也减小压制阀件朝向彼此的所得力。减小接触面积可通过移除阀件的表面的部分而获得，该表面适于面对其他阀件的表面。在这种情况下，用于减小所得力的装置采用形成在所述阀件中的一个或多个凹槽的形式，该接触面积通过该表面的剩余部分的面积而限定。可选择地或者额外地，该接触面积的减小可通过将材料添加至阀件的表面的一部分而获得，由此在所述表面上设置一个或多个凸起。所述阀件之间的接触面积在这种情况下通过凸起的面积限定。所述第一阀件和第二阀件可适于执行相对于彼此的基本上线性的移动。根据这一实施例，该阀件可滑动地相对于彼此布置，例如，其中一个阀件为具有滑动地布置在内部的其他阀件的管。可选择地，第一阀件和第二阀件可适于执行基本上旋转的相对运动。根据这一实施例，其中一个阀件可以时具有布置在内部的其他阀件的管，使得围绕共用纵向轴线的相互旋转运动能够执行。作为一项有利的备选方案，第一阀件可包括具有形成在其中的至少一个开口的第一盘，以及第二阀件可包括具有形成在其中的至少一个开口，所述第一盘和/ 或第二盘布置成执行相对于其他盘的旋转运动，所述第一盘的开口和第二盘的开口可布置成使得第一盘和第二盘的开口布置成至少部分地重叠，第一盘的开口的每个可流体连接至出口孔。形成在第二盘中的开口的数量可以等于第一盘中形成的开口的数量。在这种情况下，该膨胀阀优选地采用阀件的相互位置确定膨胀阀的开度的类型。这将在下文进行进一步的说明。可选择地，该第二盘可具有形成在其中的唯一一个开口。在这种情况下，该膨胀阀优选地采用阀件的相互位置确定出口孔之间的流体分布的类型。这将在下文进行进一步的说明。作为另一备选，两个盘都可设置有唯一一个开口，或者盘可设置有不同数量的开口，两个盘都具有形成在其中的至少两个开口。所述第一盘的开口和/或第二盘的开口其中的至少一个具有锥形形状，将在朝向第一/第二盘的中心面对的端部沿周向方向的尺寸限定为小于在朝向第一/第二盘的外周面对的端部沿周向方向的尺寸。在多个开口沿周向布置在其中一个盘上的情况下，该锥形形状允许所述开口布置得比覆盖相同面积但是具有基本上圆形形状的开口更彼此靠近。该锥形形状还确保所述开口之间存在足够的面积，从而限定所述膨胀阀的关闭位置，即，第一盘的开口与第二盘的开口之间没有重叠的位置。这允许所述开口朝向盘的中心移动，S卩，到达由所述开口限定的外周较小的位置， 而不减小所述开口的面积，并且不平衡限定用于该膨胀阀的关闭状态的可能性。移动所述开口朝向盘的中心导致相对于彼此旋转所述盘所需的扭矩减小，因为该扭矩取决于用于盘与开口的位置之间的相对运动的旋转轴之间的距离。这将参照附图在下文进行更详细地说明。因此，使所述开口设置成具有锥形形状可设计该膨胀阀使得操作该膨胀阀所需的扭矩能够被最小化。在这种情况下，所述开口的设计，例如在盘上的形状和/ 或位置方面，可被视为形成用于减小作用在所述阀件上的所得力的装置的形成部分。最后，将基本上圆形的开口代替为具有锥形形状的开口将改变该膨胀阀的打开特性。因此，锥形开口可被设计成能够获得所需的打开特性。该膨胀阀还可包括致动器，适于致使第一阀件和第二阀件产生相对移动。该致动器可以是例如包括恒温控制阀的类型。可选择地，阀件的相对移动可通过步进电机、电磁线圈或任何其他适当装置来驱动。该膨胀阀还可包括-分配器，包括流体连接至入口孔的入口部分，分配器布置成将从所述入口孔获得的流体介质分配至至少两个平行的流体路径，以及-至少两个出口孔，每个孔适于输送处于至少部分气状态的流体介质，每个出口孔流体连接至平行流体路径其中的一个。在这种情况下，该膨胀阀能够提供平行流体路径之间的流体介质的理想分布，而不需要操作该膨胀阀的过多能量。根据这一实施例，该膨胀阀包括布置成将从入口孔接收的流体介质分配至至少两个平行流体路径的分配器。该流体路径是平行的，这意味着流体能够沿着流体路径以平行的方式流动，即，它们在流体中平行布置。每个流动路径流体连接至其中一个出口孔，即，进入给定流体路径的流体介质经由给定的对应出口孔离开该膨胀阀。因此，该分配器确保接收于入口孔的流体介质以预定和理想的方式在出口孔之间分配。该第一阀件和/或第二阀件可形成分配器的一部分。根据这一实施例，流体介质的分布产生于流体介质膨胀期间。这是有利的，因为由此能够实现流体介质分布同时至少其大部分处于流体相。这可以更简单地控制该分布。此外，这可使得该膨胀阀适于使用在微通道类型的流体系统第一阀件和第二阀件的相互位置可确定出口孔之间的流体分布。根据这一实施例，第二阀件可有利地包括仅一个开口。当第一阀件和第二阀件的相对移动被执行时，第二阀件的开口然后可选择地在其重叠第一阀件的开口的位置之间移动。当第二阀件的开口定位成重叠第一阀件的给定开口时，流体介质被输送至对应于这一开口的流体路径，但是不输送到对应于第一阀件的其他开口的流体路径。由此，被输送至每个流体路径的流体介质的量能够通过控制第二阀件的开口布置成重叠第一阀件的每个开口的时间而被控制。由此，在流动路径之间的流体介质的分布能够被控制。至少一些开口可以是微通道。
可选择地，该第一阀件和第二阀件的相互位置可确定所述膨胀阀的开度。根据这一实施例，该膨胀阀的开度，以及由此被允许通过该膨胀阀的流体介质的量能够通过调节第一阀件和第二阀件的相互位置而被调节，由此调节所述开口的相互位置。第一阀件的开口和第二阀件的开口布置成使得第一阀件的开口和第二阀件的开口能够响应于第一阀件和第二阀件的相互运动而至少部分地重叠。所述开口的每个可流体连接至出口孔，所述阀件的相互位置可限定该阀组件朝向出口孔的开度。当执行第一阀件与第二阀件之间的相互运动时，形成在所述两个阀件中的开口的相互位置被改变。因此，第一阀件的给定开口与第二阀件的给定开口之间的重叠通过第一阀件和第二阀件的相互位置而被确定。重叠得越大，必须预期到由两个开口限定的所得开口越大。这一所得开口可有利地限定膨胀阀朝向对应出口孔的开度。根据这一实施例，第一阀件的开口数量可有利地等于第二阀件的开口数量，所述开口优选地定位成使得第一和第二阀件中的对应开口对被限定。每对开口之间的重叠程度优选地基本上相同。该膨胀阀的开度与第一阀件和第二阀件的相互位置之间的关联可选择地或额外地通过第一阀件的几何尺寸和/或第二阀件的几何尺寸限定。这种几何尺寸可以是或者包括限定在第一和/或第二阀件中的开口的尺寸和/或形状，形成在第一和/或第二阀件上的阀元件/阀座的尺寸和/或形状，和/或任何其他适当的几何尺寸。该流体介质可有利地为致冷剂。在这种情况下，该膨胀阀优选地布置在冷藏系统的致冷剂线路中。根据本发明的第二方面，上述和其他目的通过提供一种冷藏系统而实现，该冷藏系统包括-至少一个压缩机，-至少一个冷凝器，-至少一个蒸发器，以及-根据本发明第一方面所述的膨胀阀，所述膨胀阀布置成使得出口孔布置成将致冷剂输送至蒸发器。应当指出的是，本领域技术人员能够容易地意识到，结合本发明的第一方面所述的任何特征可以与本发明的第二方面内容相组合，反之亦然。该冷却系统可包括唯一一个压缩机。可选择地，其可包括两个或多个压缩机，例如布置在压缩机组中。该冷却系统可以是空调系统。可选择地，其可以是使用在超市中的冷却设备或冷库中的类型的冷藏系统。本发明还涉及一种冷藏系统，包括-至少一个压缩机，-至少一个冷凝器，-至少两个蒸发器，沿着冷藏系统的致冷剂流体路径并行地布置，以及-根据本发明的第一方面的膨胀阀，所述膨胀阀布置成使得至少两个出口孔的每个布置成将致冷剂输送至蒸发器其中的一个。
本发明将参照下述附图进行详细说明，其中图1是切开根据本发明的一项实施例的膨胀阀的透视图，图示出现有技术膨胀阀的阀件，图3a_3c示出根据本发明的第一实施例的膨胀阀的阀件，图4示出根据本发明的第二实施例的膨胀阀的分配器，图5示出具有密封区域的阀件，图6示出用于根据本发明的一项实施例的膨胀阀的平衡元件，图7是设置有图6的平衡元件的膨胀阀的横截面剖视图，图8是图7的膨胀阀的详细视图，图9是切开根据本发明的另一实施例的膨胀阀的透视图，图10是图9的膨胀阀的横截面剖视图，图Ila和lib示出图10的膨胀阀的详细视图，图12是示出当两个盘彼此相对地移动时作用的力的示意图，图13a示出设置有基本上圆形开口的盘，以及图13b示出设置有具有锥形形状的开口的盘。
具体实施例方式图1是切开根据本发明的一项实施例的膨胀阀1的透视图。该膨胀阀1包括适于容纳处于液体状态的流体介质的入口开口 2。因此，入口孔2可连接至处于流体状态的流体介质源。该膨胀阀1还包括四个出口孔3，其中的三个是可见的，出口孔3并行地布置在流体中。膨胀阀1还包括分配器4，该分配器4包括打孔盘5，该盘设置有四个开口 6，其中的两个开口是可见的，分配器盘7设置有六个开口 8，其中的四个是可见的。打孔盘5相对于出口孔3固定地安装，开口 6的每个布置在对应于出口孔3的位置。分配器盘7相对于打孔盘5和膨胀阀1的外壳9可旋转地布置，如箭头10所示。由此，设置在分配器盘7中的开口 8相对于设置在打孔盘5中的开口 6可角向地移动，打孔盘5和分配器盘7的相互角向位置限定开口 6、8之间的相互重叠。在图1中，分配器盘7布置在角向位置，其中分配器盘7的开口 8其中的四个完全重叠打孔盘5的四个开口 6。因此，膨胀阀1的开度是可能上最大的，即，流体介质被允许流动自入口孔2，经由限定在外壳9与分配器盘7之间的容积 11，到达出口孔3的每个，达到最大可能的程度。可选择地，分配器盘7可以是包括仅一个单一开口 8的类型。在这种情况下，分配器盘7和打孔盘5的相互角向位置确定这一开口 8相对于打孔盘5的开口 6的位置。该开口 8可在其重叠开口 6的位置之间移动，一个接一个地，由此可选择地允许流体介质供给至出口孔3的每个。供给至给定出口孔3的流体的量在这种情况下通过将开口 8布置在与对应于给定出口孔3的开口 6的位置重叠的位置的时间量确定。由此，出口孔3之间的流体介质的分布能够通过控制分配器盘5的移动模式而进行控制。图加示出用于与图1所示的膨胀阀类似的膨胀阀的分配器中的打孔盘5。打孔盘 5设置有四个开口 6。图沘示出匹配图加的打孔盘的分配器盘7。该分配器盘7设置有单一开口 8。
图2c示出通过图加的打孔盘5和图沘的分配器盘7形成的现有技术分配器4。 盘5、7相邻于彼此布置，使得可在盘5、7之间进行相互旋转移动。由此，分配器盘7的开口 8可被移动进入其重叠打孔盘5的其中一个开口 6的位置。因此，图2c的分配器4不是图 1所示的类型，但是是参照图1如上所示的备选类型。打孔盘5设置有基本上平整的表面，其布置成面对分配器盘7的类似基本上平整的表面。该平整表面限定盘5、7之间的接触区域，其基本上覆盖盘5、7。接触区域的范围由阴影区域示出。由于分配器4形成膨胀阀的一部分，所以盘5、7将被暴露至推动盘5、7朝向彼此的压差，由此限定作用在盘5、7上的法向力。该法向力的大小取决于压差的大小以及盘5、 7的设计。该法向力的大小和盘5、7之间的摩擦系数确定执行盘5、7的相互角向运动所需的扭矩。由于图2c所示的盘5、7的接触区域基本上覆盖盘5、7，所以每个盘的基本上整个表面将经受该压差。施加至盘5、7的法向力是接触面积乘以该压差，因此在图2c所示的分配器中非常的大。因此，执行盘5、7之间的相互角向移动所需的扭矩也非常大。应当指出的是，盘5、7除了形成分配器4以外，也形成膨胀阀的阀件。图3a示出类似于图加所示的打孔盘5。但是，图3a的打孔盘5设置有围绕每个开口 6布置的凸起12。图北示出与图2b所示的分配器盘相同的分配器盘7。图3c示出根据本发明的第一实施例的分配器4，由图3a的打孔盘5和图北的分配器盘7形成。类似于图2c的分配器4，盘5、7布置成能够执行盘5、7之间的相对角向移动的方式。从图3c清楚可知，形成在打孔盘5上的凸起12具有下述结果，盘5、7仅仅在对应于凸起12的位置的区域中彼此邻接。由此，打孔盘5与分配器盘7之间的由阴影区域所示的接触区域与图2c所示的情况相比明显地减小。因此，施加至盘5、7的法向力被明显地减小，执行相互角向移动所需的扭矩能够对应地减小。此外，由于凸起12围绕打孔盘5的每个开口 6布置，所以凸起12提供密封效果，它们基本上防止流动通过开口 6、8的流体介质离开由重叠布置的开口 6、8限定的流体通道。 由此，设置基本上紧密的膨胀阀。图4是用于根据本发明的第二实施例的膨胀阀的分配器4的横截面剖视图。该分配器4包括打孔盘5，该打孔盘包括四个开口 6，其中的两个是可见的，分配器盘7包括一个开口 8。打孔盘5设置有围绕每个开口 6布置的凸起12。因此，图4的分配器4非常类似于图3c的分配器4。但是，图4的分配器4包括压缩弹簧13，其布置成使得其将盘5、7推动彼此离开， 即，采用弹性力抵消源自于压差的法向力的方式。该弹性力由箭头14示出。因此，作用在盘5、7上的所得力小于该法向力。这对应于减小该法向力，执行盘5、7的相互角向移动所需的扭矩由此被减小。所得的力由箭头15示出。由于弹簧13提供静态反作用力，所以该法向力的静态平衡由此获得。从图4清楚可知，凸起12提供如上所述的密封效果。应当指出的是，该膨胀阀上的压差在正常操作期间预期发生变化，因为其取决与该应用上的特定载荷。因此，不可能设计该压缩弹簧13使得在任何时间都可获得完全平衡，即，弹簧力精确地平衡该法向力。为了确保膨胀阀紧密，因此有必要设计压缩弹簧13使得该弹性力小于预期的最小法向力。因此，仅可使用静态平衡获得有限程度的平衡。图5是图3a的打孔盘5的透视图。在图5中，对每个开口 6的密封区域16和打孔区域17进行标记。该密封区域16对于该阀的闭合力具有直接的影响。图6是用于根据本发明的一项实施例的膨胀阀中的活塞18的透视图。该活塞18 设置有平衡通道19，其布置成允许流体介质流通过活塞18，目的是在活塞18的相对侧上提供压力平衡。这将参照图7和8在下文进行更详细地说明。活塞18进一步设置有接触区域20，适于布置成接触分配器盘，以及平衡区域21。 通过仔细地设计该平衡区域21，可提供该阀的完整平衡。图7是切开根据本发明的一项实施例的膨胀阀1的透视图。该膨胀阀1包括固定安装的打孔盘5和相对于打孔盘5角向可移动地布置的分配器盘7，如上所述。该分配器盘7采用仅包括单一开口 8的类型。该打孔盘5优选地采用图5所示的类型，即使凸起为了简洁起见已经省略。图6所示的类型的活塞18安装在分配器盘7上，接触区域20邻接分配器盘7。该平衡通道19以空间11流体连接活塞18的背侧。因此，高压流体介质被导引至活塞18的背侧。同时，低压流体介质沿着通道22从开口 6导向朝向平衡区域21上方的区域。因此，高压流体介质被导向至活塞18的背侧，同时低压流体介质被导向平衡区域21上方的区域，这组合地导致活塞18沿向上的方向移动。因为活塞18的接触区域20布置成邻接分配器盘7，所以分配器盘7因此也将沿向上方向移动，即，离开打孔盘5。因此，推动盘5、7朝向彼此所得的力被减小，类似于如上所述参照图4的情况。但是，由活塞18的移动提供的抵消力的大小通过压差进行确定，因为活塞18的移动分别被导向至活塞18的背侧和平衡区域21上方的区域的流体介质的压力造成。由此，提供动态平衡，可在正常操作期间一直提供优化的平衡，即，可提供匹配法向力的可变抵消力。如果平衡区域21的面积设计成取决于开口的数量平衡图5所示的密封区域16和打孔区域17的面积到达所需的程度，那么则尤其是这样。图8示出图7的膨胀阀1的详细视图，示出流体流动围绕活塞18，以及流体流如何导致活塞18的移动。图9是切开根据本发明的另一实施例的膨胀阀1的透视图。图9的膨胀阀1类似于图7的膨胀阀，其也包括用于提供动态平衡的活塞18。图9的膨胀阀1包括固定地安装在分配器盘7上的以及安装至连接于致动器轴25的平衡支承架M的支承架23。该致动器轴25连接至致动器(未示出)。该平衡支承架M设置有两个弹性罩25，每个覆盖弹簧和阀装置(未示出)。该阀装置布置成当它们处于关闭状态时防止流体介质进入平衡通道 19，并且在它们处于开启状态时允许流体介质进入平衡通道19。弹簧和阀结构的精确功能将参照图19进行更详细地说明。当分配器盘7保持在特定位置时，即，当其没有执行相对于打孔盘5的角向运动时，该阀装置处于关闭状态，由此防止流体介质进入平衡通道19。由此，活塞18不能够提供如上所述的平衡。因此，分配器盘7被牢固地压制抵靠打孔盘5，膨胀阀1因此是非常紧密的。当希望旋转分配器盘7从而操作膨胀阀1时，该致动器(未示出)被操作，由此导致致动器轴25进行旋转。该支承架23和分配器盘7 —起旋转。致动器轴25的旋转还致使布置在弹性盖26中的阀结构(未示出)进行操作，由此将该阀结构移动进入开启状态。 由此，流体介质被允许进入平衡通道19，活塞18提供如上所述的平衡。当分配器盘7的旋转不再需要时，致动器轴25不再被旋转，该阀结构返回至关闭状态，由此再一次防止流体介质进入平衡通道19，因此防止活塞18提供平衡。因此，图9的膨胀阀1能够以低扭矩操作，这是由于活塞18提供的平衡。同时地， 该膨胀阀1非常紧密，因为该平衡仅在分配器盘7旋转期间发生。图10是切开图9的膨胀阀1的透视图。在图10中，弹性外壳沈内部的该阀组件是可见的。压缩弹簧27布置成沿朝向导引喷嘴四的方向推动阀座观。因此，导引喷嘴四正常地被关闭，由此防止流体介质通过导引喷嘴四以及进入该平衡通道19。致动器轴25 的旋转导致其推抵阀座28，由此相对于由压缩弹簧27施加的弹性力将其移动。因此，导引喷嘴四开启，流体介质被允许通过导引喷嘴四并且进入平衡通道19。图Ila和lib是图10的详细视图，示出弹簧罩沈内部的阀组件。在图Ila中，阀座28邻接导引喷嘴29，即，该阀组件处于关闭状态，防止流体介质通过导引喷嘴四以及进入平衡通道19。在图lib中，该阀座观已经被移动离开引导喷嘴四，即，该阀组件处于开启状态，允许流体介质通过导引喷嘴四以及进入平衡通道19。图12示出具有形成在其中的四个基本上圆形的开口 6的打孔盘5。当打孔盘5相对于分配器盘(未示出)旋转时，矢量箭头F所示的力偶如图所示发生作用，S卩，作用在相对布置的开口 6上的力具有相同的幅值并且沿相对方向导向。两个相对布置的开口 6的重心之间的距离标注为“分布直径”或者Dd。力偶的幅值可以计算为F = Nf- μ disk,其中Nf是由于压差而施加至盘的法向力，Pdisk是盘的摩擦系数。相对于彼此旋转打孔盘5和分配器盘7所需的扭矩，T，取决于该力偶并且能够计算为
DdT = F--
2从这一等式清楚可知，减小分布直径将减小所需的扭矩。图13a和1 示出两个打孔盘5，每个设置有八个开口 6。由每个开口 6覆盖的区域基本上相同。图13a所示的打孔盘5的开口 6具有基本上圆形的形状。它们布置成距离打孔盘5的中心基本上相等的距离，基本上相对于彼此等距。开口 6与打孔盘5的中心之间的距离选择为使得下述情况为可能性最小，即允许两个相邻开口 6之间的距离足够大从而允许分配器盘的开口容纳在那里。因此，该膨胀阀的关闭位置能够通过下述位置限定，即， 分配器盘的(各)开口布置在打孔盘5的开口 6之间的位置，S卩，两个盘的开口之间不重叠。 因此，不可能减小这一设计中的分配直径Dd，如果希望能够限定该膨胀阀的关闭位置。图13b中所示的打孔盘5的开口 6具有锥形的形状。因此，每个开口的横向尺寸沿着径向方向从打孔盘5的外周朝向打孔盘5的中心减小。这一形状允许开口 6移动更接近打孔盘5的中心，同时仍然允许相邻开口 6之间的足够空间，从而允许分配器盘的开口容纳在那里，即，仍然可限定该膨胀阀的关闭位置。如图1 所示，分配直径Dd与图13a所示的打孔盘5的分配直径相比减小1/3。参照上述计算，相对于彼此旋转所述盘所需的扭矩T由此也减小1/3，只要由于压差和所述盘的摩擦系数而作用在所述盘上的法向力没有被改变。
权利要求
1.一种膨胀阀(1)，包括:-入口孔O)，适于容纳处于流体状态的流体介质，-至少一个出口孔，适于将处于至少部分气体状态的流体介质输送至少一个流体路径，-第一阀件和第二阀件，布置成可相对于彼此移动，使得第一阀件和第二阀件的相互位置确定入口孔O)与每个出口孔C3)之间的流体流，所述第一和第二阀件布置成使得在正常使用期间，所得到的力作用在第一阀件和/或和第二阀件上，所述力压制所述第一和第二阀件朝向彼此，以及-用于减小作用在所述(各)阀件上的所得力。
2.根据权利要求1所述的膨胀阀(1)，其中，用于减小所得力的装置包括沿离开彼此的方向偏置第一阀件和第二阀件的装置。
3.根据权利要求2所述的膨胀阀(1)，其中，所述偏置装置包括用于调节第一阀件和/ 或第二阀件处或附近产生的至少一个压力的装置。
4.根据权利要求3所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件和/或第二阀件设置有至少一个旁通孔(19)，允许所述第一 /第二阀件的第一侧处的第一压力适配于所述第一 /第二阀件的第二侧处的第二压力。
5.根据前述权利要求2-4任一项所述的膨胀阀(1)，还包括适于致使所述第一阀件和第二阀件进行相对运动的致动器，其中，所述偏置装置操作连接至所述致动器，使得所述第一阀件和第二阀件响应于所述致动器的致动而沿彼此离开的方向被偏置。
6.根据权利要求5所述的膨胀阀(1)，其中，所述偏置装置包括导引阀08、四)，其布置成响应于所述致动器的致动而打开。
7.根据前述任一权利要求所述的膨胀阀(1)，其中，用于减小所得力的装置至少部分地集成在所述第一阀件和/或第二阀件中。
8.根据权利要求7所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件和/或第二阀件设置有一个或多个凹槽和/或一个或多个凸起，由此减小所述第一阀件与第二阀件之间的接触面积。
9.根据前述任一权利要求所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件和第二阀件适于执行相对于彼此的基本上线性的移动。
10.根据前述权利要求1-8任一项所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件和第二阀件适于执行基本上旋转的相对移动。
11.根据权利要求10所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件包括具有形成在其中的至少一个开口(8)的第一盘(7)，以及第二阀件包括具有形成在其中的至少一个开口(9)的第二盘(5)，所述第一盘(7)和/或第二盘( 布置成执行相对于其他盘(5、7)的旋转运动， 其中，所述第一盘(7)的开口(8)和第二盘(5)的开口(6)布置成使得第一盘(7)和第二盘(5)的开口(8、6)布置成至少部分地重叠，其中，第一盘(7)的开口(8)的每个流体连接至出口孔(3)。
12.根据权利要求11所述的膨胀阀(1)，其中，形成在第二盘(5)中的开口(6)的数量等于第一盘(7)的开口⑶的数量。
13.根据权利要求11所述的膨胀阀(1)，其中，所述第二盘( 具有形成在其中的唯一一个开口(6)。
14.根据前述权利要求11-13任一项所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一盘(7)的开口(8)和/或第二盘( 的开口(6)其中的至少一个具有锥形形状，其将在朝向第一 /第二盘 (7,5)的中心面对的端部沿周向方向的尺寸限定为小于在朝向第一 /第二盘(7、5)的外周面对的端部沿周向方向的尺寸。
15.根据前述任一权利要求所述的膨胀阀(1)，还包括致动器，适于致使第一阀件和第二阀件产生相对移动。
16.根据权利要求1所述的膨胀阀(1)，还包括-分配器G)，包括流体连接至入口孔O)的入口部分，分配器(4)布置成将从所述入口孔( 接收到的流体介质分配至至少两个平行的流体路径，以及-至少两个出口孔(3)，每个孔适于输送处于至少部分气体状态的流体介质，每个出口孔( 流体连接至平行流体路径其中的一个。
17.根据权利要求16所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件和/或第二阀件形成分配器⑷的一部分。
18.根据权利要求16或17所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件和第二阀件的相互位置确定出口孔C3)之间的流体分布。
19.根据权利要求1-17任一项所述的膨胀阀(1)，其中，所述第一阀件和第二阀件的相互位置确定所述膨胀阀(1)的开度。
20.根据前述任一权利要求所述的膨胀阀(1)，其中，所述流体介质是致冷剂。
21.—种冷藏系统，包括-至少一个压缩机，-至少一个冷凝器，-至少一个蒸发器，以及-根据前述任一权利要求所述的膨胀阀(1)，所述膨胀阀(1)布置成使得出口孔(3)布置成将致冷剂输送至蒸发器。
全文摘要
公开一种膨胀阀(1)，包括入口孔(2)、至少一个出口孔(3)和第一阀件和第二阀件。该入口孔(2)适于容纳处于流体状态的流体介质。该出口孔(3)适于将处于至少部分气体状态的流体介质输送一个流体路径。所述阀件布置成可相对于彼此移动，使得第一阀件和第二阀件的相互位置确定入口孔(2)与每个出口孔(3)之间的流体流。在正常使用期间，所得到的力作用在第一阀件和/或和第二阀件上，从而朝向彼此压制所述第一和第二阀件。该膨胀阀(1)包括用于减小作用在所述(各)阀件上的所得力。由此，所述阀件能够更容易地相对于彼此移动，操作所述阀(1)所需的力由此被减小。
文档编号F16K39/04GK102203524SQ200980143677
公开日2011年9月28日 申请日期2009年9月3日 优先权日2008年9月5日
发明者汉斯·K·佩特森, 詹斯·波里克 申请人:丹佛斯公司