旋转式流路切换阀的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种旋转式流路切换阀，包括：阀体，具有阀腔，阀腔呈锥台状；阀芯，与阀腔形状相适配，阀芯可转动地设置在阀腔内，阀芯和阀体的侧壁之间形成相互独立的高压通道和低压通道，阀芯具有沿其轴线方向的第一端和第二端，阀芯的第一端的面积小于阀芯的第二端的面积；驱动装置，位于阀芯的第一端并与阀芯驱动连接以驱动阀芯转动；弹性件，位于阀芯的第二端，并与阀体和阀芯分别抵接，阀体或阀芯上设有容纳凹槽，容纳凹槽内设置有密封件，密封件突出于容纳凹槽并与阀芯或阀体抵接，密封件将高压通道和低压通道分隔开。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中成本高且金属间易发生粘结的问题。
【专利说明】旋转式流路切换阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及切换阀【技术领域】，具体而言，涉及一种旋转式流路切换阀。
【背景技术】
[0002]在现有锥台阀芯结构的旋转式流路切换阀的技术中，阀体与阀芯之间是采用硬密封，通过加工的锥面配合而进行密封的。上述的密封方式存在以下缺点:
[0003]第一，阀芯与阀体之间采用金属硬密封的方式进行密封，这就要求零件的加工精度要相对较高。而切换阀产品本身尺寸较大，精度保证能力较差，如果要提高加工精度，势必会大大地增加加工难度,也就相应的增加了产品的成本；
[0004]第二，由于切换阀正常工作时，阀芯与阀体是密封的，现有技术中的阀芯与阀体是直接抵接，由于锥台结构特点，这样在长期压力的作用下，金属间发生粘结的可能性很大。如果阀芯与阀体粘结，这样使二者脱离所需的瞬间作用力就大大增加，导致因阻力过大而无法使切换阀可靠换向，也就是切换阀卡死不动作，从而使产品丧失主要功能；
[0005]第三，由于阀芯与阀体之间采用硬密封，故杂质(颗粒)对产品的密封性能会有较明显的影响，一旦杂质(颗粒)粘附在密封面，就会导致阀芯与阀体之间无法完全贴合，产生间隙从而增大泄漏量。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种旋转式流路切换阀，以解决现有技术中成本高且金属间易发生粘结的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供了一种旋转式流路切换阀，包括:阀体，具有阀腔，阀腔呈锥台状；阀芯，与阀腔形状相适配，阀芯可转动地设置在阀腔内，阀芯和阀体的侧壁之间形成相互独立的高压通道和低压通道，阀芯具有沿其轴线方向的第一端和第二端，阀芯的第一端的面积小于阀芯的第二端的面积；驱动装置，位于阀芯的第一端并与阀芯驱动连接以驱动阀芯转动；弹性件，位于阀芯的第二端，并与阀体和阀芯分别抵接，阀体或阀芯上设有容纳凹槽，容纳凹槽内设置有密封件，密封件突出于容纳凹槽并与阀芯或阀体抵接，密封件将高压通道和低压通道分隔开。
[0008]进一步地，容纳凹槽包括第一槽段，第一槽段在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上逐渐收缩地向外延伸。
[0009]进一步地，容纳凹槽还包括位于第一槽段内部并与第一槽段连通的第二槽段，第二槽段在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上逐渐扩张地向外延伸。
[0010]进一步地，密封件通过注塑方式或者浇注方式填满容纳凹槽。
[0011]进一步地，密封件为非金属材料并通过注塑方式填满容纳凹槽,密封件在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上密封件突出于容纳凹槽0.3mm至0.5mm。
[0012]进一步地，密封件为金属材料并通过浇注方式填满容纳凹槽，密封件的材料硬度低于阀芯的材料硬度，密封件在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上突出于容纳凹槽 0.2mm 至 0.4mm。
[0013]进一步地，阀芯包括第一盘体、第二盘体以及位于第一盘体和第二盘体之间的分隔部，第一盘体形成阀芯的第一端，第二盘体形成阀芯的第二端；容纳凹槽设置在阀芯上，容纳凹槽包括设置在第一盘体上的第一环槽、设置在第二盘体上的第二环槽以及设置在分隔部两侧的两个第一轴向槽，第一轴向槽与第一环槽和第二环槽均连通。
[0014]进一步地，阀体具有多个接管孔；容纳凹槽设置在阀体上，容纳凹槽包括设置在多个接管孔的上方的第三环槽、设置在多个接管孔的下方的第四环槽以及设置在每个接管孔左右两侧的第二轴向槽，第二轴向槽与第三环槽和第四环槽均连通。
[0015]进一步地，第二轴向槽为四个，每个第二轴向槽设置在相邻的两个接管孔之间。
[0016]进一步地，密封件的材料为ETFE或PFA。
[0017]进一步地，密封件的材料为铝或铝合金。
[0018]应用本发明的技术方案，由于设置有容纳凹槽和密封件，使得阀体和阀芯之间通过密封件进行软密封。这样，阀体和阀芯之间既可以有效地密封，而又对阀芯与阀体的金属锥面精度要求较低。同时，使阀芯与阀体不直接接触，可以有效地避免两者由于分子活动粘结在一起的风险。再者，由于采用软密封，密封材料自身有一定的可塑性，故杂质(颗粒)粘附时可通过自身的变形进行补偿，从而不影响密封间隙，避免泄漏的增大。进而本发明有效地解决了现有技术中成本高、金属间易发生粘结且易因杂质(颗粒)影响而泄漏量增大的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1示出了根据本发明的旋转式流路切换阀的实施例一的纵剖示意图；
[0021]图2示出了图1的旋转式流路切换阀的阀芯的结构示意图；
[0022]图3示出了图2的阀芯的A处放大示意图；
[0023]图4示出了图2的阀芯的容纳凹槽的尺寸示意图；
[0024]图5示出了图2的阀芯的俯视示意图；
[0025]图6示出了根据本发明的旋转式流路切换阀的实施例二的阀体的纵剖示意图；以及
[0026]图7示出了图6的阀体的B处放大示意图。
[0027]其中，上述附图包括以下附图标记:
[0028]10、阀体；11、接管孔；101、第三环槽；102、第四环槽；103、第二轴向槽；20、阀芯；21、第一盘体；211、第一环槽；22、第二盘体；221、第二环槽；23、分隔部；231、第一轴向槽；30、弹性件；40、密封件。
【具体实施方式】
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0030]如图1至图4所示,实施例一的旋转式流路切换阀包括:阀体10、阀芯20、驱动装置以及弹性件30。在上述结构中，阀体10具有阀腔，阀腔呈锥台状，阀芯20与阀腔形状相适配，阀芯20可转动地设置在阀腔内，阀芯20和阀体10的侧壁之间形成相互独立的高压通道和低压通道，阀芯20具有沿其轴线方向的第一端和第二端，阀芯20的第一端的面积小于阀芯的第二端的面积。驱动装置位于阀芯20的第一端并与阀芯20驱动连接以驱动阀芯20转动，弹性件30位于阀芯20的第二端，并与阀体10和阀芯20分别抵接。在实施例一中，阀芯20上设有容纳凹槽，容纳凹槽内设置有密封件40，密封件40突出于容纳凹槽并与阀体10抵接，密封件40将高压通道和低压通道分隔开。在实施例一中，阀腔呈上小下大的锥台形，弹性件30为弹簧。
[0031]应用实施例一的技术方案，由于设置有容纳凹槽和密封件40,使得阀体10和阀芯20之间通过密封件40进行软密封。这样，阀体10和阀芯20之间既可以有效地密封，而又对阀芯20与阀体10的金属锥面精度要求较低。同时，使阀芯20与阀体10不直接接触，可以有效地避免两者由于分子活动粘结在一起的风险。再者，由于采用软密封，密封材料自身有一定的可塑性，故杂质(颗粒)粘附时可通过自身的变形进行补偿，从而不影响密封间隙，避免泄漏的增大。进而本实施例有效地解决了现有技术中成本高、金属间易发生粘结且易因杂质(颗粒)影响而泄漏量增大的问题。
[0032]如图3和图4所示，在实施例一中，容纳凹槽包括第一槽段，第一槽段在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上，即阀芯20的径向方向上，逐渐收缩地向外延伸。即呈内部大槽口部小的结构。第一槽段位于内端的的槽宽比第一槽段位于外端即槽口处的槽宽大。这样可以有效地防止密封件40在高温高压作用下因被挤压而脱离容纳凹槽的不良现象的发生。因为密封件40在位于第一槽段外端处的尺寸明显小于密封件40在第一槽段其他部分处的尺寸，这样可有效的将密封件40保持在第一槽段的内部，不易脱离。
[0033]如图4所示，在实施例一中，容纳凹槽还包括位于第一槽段内部并与第一槽段连通的第二槽段，第二槽段在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上逐渐扩张地向外延伸。如图4所示，第一槽段和第二槽段的槽宽关系如下:
[0034]Dl < D2, D3 < D2 ；
[0035]优选地，D1>D3。
[0036]其中，D2为第一槽段的外端的槽宽，Dl为第一槽段的内端的槽宽，也为第二槽段外端的槽段，D3为第二槽段的内端的槽宽。
[0037]锥形密封材料(即密封件40)在压力作用下贴紧阀芯20的容纳凹槽，从而可有效减小此处密封材料与容纳凹槽的泄漏量。
[0038]为了能够实现周向、轴向交错的容纳凹槽内设置密封材料(即密封件40)，本申请采用注塑工艺，用可注塑的材料(即密封件40)填满容纳凹槽。而采用注塑的工艺进行密封件40的填充，一方面可以解决密封件40的加工、装配问题，另一方面也可以提高密封件40与阀芯20的容纳凹槽的结合，减小两者之间的间隙，从而防止在使用过程中冷媒进入二者的间隙，将密封件40挤压变形，甚至挤出容纳凹槽。密封件40与阀体10的金属面进行密封，一方面由于材料的可塑性，在高压作用下可产生变形自动弥补密封间隙，从而达到更好的密封效果及减小杂质(颗粒)的影响；另一方面，相较与金属的硬密封，可以有效地避免由于长时间受压，金属间由于分子作用力而产生粘结的现象发生。
[0039]为了达到有效地密封效果，在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上，密封件40突出于容纳凹槽。这样才可以弥补制造误差而形成有效地密封环。另一方面，由于该阀芯20在换向结束时，会承受一个冲击力，即密封件40与阀体10抵接时，阀体10对密封件40的作用力。由于该作用力的存在，密封件40不能高出阀芯太多，否则凸出的部分在该力长期的作用下，有被压溃、破坏等不良产生的风险，从而影响密封效果。
[0040]密封件40可以选用非金属材料,如选用非金属材料，考虑工作环境及非金属材料的磨损特点。本申请对凸出量进行了规定，要求达到在0.3mm至0.5mm的范围内，进一步，非金属材料的密封件40可选用注塑流动性能和变形后密闭性能较好的ETFE或PFA材料。
[0041]密封件40也可以选用材料硬度低于阀芯的材料硬度的金属材料，如选用金属材料，考虑工作环境及金属材料的磨损特点。本申请对凸出量进行了规定，要求达到在0.2mm至0.4mm的范围内，进一步，金属材料的密封件40可选用材料硬度较软且加工方便的铝或铝合金材料，直接通过热浇注方法成型在阀芯20上。
[0042]在实施例一中，阀芯20包括第一盘体21、第二盘体22以及位于第一盘体21和第二盘体22之间的分隔部23，第一盘体21形成阀芯20的第一端，第二盘体22形成阀芯20的第二端；容纳凹槽设置在阀芯20上，容纳凹槽包括设置在第一盘体21上的第一环槽211、设置在第二盘体22上的第二环槽221以及设置在分隔部23两侧的两个第一轴向槽231，第一轴向槽231与第一环槽211和第二环槽221均连通。第一环槽211和第二环槽221均为沿周向延伸的周向槽，两个周向槽与两个第一轴向槽231相通，可以实现高压通道和低压通道分隔。上述结构容易加工，能够有效地节约成本。
[0043]如图6和图7所示，根据本申请的的实施例二的旋转式流路切换阀与实施例一的区别在于容纳凹槽的设置位置，在实施例二中，阀体10具有多个接管孔11，容纳凹槽设置在阀体10上。在实施例二中，容纳凹槽包括设置在多个接管孔11的上方的第三环槽101、设置在多个接管孔11的下方的第四环槽102以及设置在每个接管孔11左右两侧的第二轴向槽103，第二轴向槽103与第三环槽101和第四环槽102均连通。第三环槽101和第四环槽102为沿周向延伸的周向槽，两个周向槽与每个接管孔11左右两侧的两个第二轴向槽103相通，可以实现高压通道和低压通道分隔。
[0044]在实施例二中，第二轴向槽103为四个，每个第二轴向槽103设置在相邻的两个接管孔11之间。四个第二轴向槽103均布在四个接管孔11轴向夹角的中间位置上，上述结构可以简化结构，进而能够有效地节约成本。
[0045]如图7所示，在实施例二中，容纳凹槽仅包括第一槽段，在沿容纳凹槽的槽底至容纳凹槽的槽口的方向上，即阀芯20的径向方向上，第一槽段逐渐收缩地向外延伸。即呈内部大槽口部小的结构。这样可以有效地防止密封件40在高温高压作用下因被挤呀而脱离容纳凹槽的不良现象的发生。此外，在旋转式流路切换阀中有作用于密封件40的正压力，尾部为锥形的密封件40可在压力作用下贴紧容纳凹槽，大大地提高容纳凹槽的密封性。当然，实施例二中，容纳凹槽也可以采用与实施例一相通的结构。
[0046]本申请的旋转式流路切换阀优选为用于热泵系统中控制气体或液体流向的四通换向阀。优选适用于热泵空调、热泵热水器等系统中。
[0047]从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
[0048]本申请有效地解决阀芯与阀体的密封问题，提高密封的有效性和可靠性，同时，消除金属间由于长时间接触而粘结的风险。
[0049]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种旋转式流路切换阀，包括: 阀体(10)，具有阀腔，所述阀腔呈锥台状； 阀芯(20)，与所述阀腔形状相适配，所述阀芯(20)可转动地设置在所述阀腔内，所述阀芯(20)和所述阀体(10)的侧壁之间形成相互独立的高压通道和低压通道，所述阀芯(20)具有沿其轴线方向的第一端和第二端，所述阀芯(20)的第一端的面积小于所述阀芯(20)的第二端的面积； 驱动装置，位于所述阀芯(20)的第一端并与所述阀芯(20)驱动连接以驱动所述阀芯(20)转动； 弹性件(30)，位于所述阀芯(20)的第二端，并与所述阀体(10)和所述阀芯(20)分别抵接， 其特征在于， 所述阀体(10)或阀芯(20)上设有容纳凹槽，所述容纳凹槽内设置有密封件(40)，所述密封件(40)突出于所述容纳凹槽并与所述阀芯(20)或所述阀体(10)抵接，所述密封件(40)将所述高压通道和所述低压通道分隔开。
2.根据权利要求1所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述容纳凹槽包括第一槽段，所述第一槽段在沿所述容纳凹槽的槽底至所述容纳凹槽的槽口的方向上逐渐收缩地向外延伸。
3.根据权利要求2所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述容纳凹槽还包括位于所述第一槽段内部并与所述第一槽段连通的第二槽段，所述第二槽段在沿所述容纳凹槽的槽底至所述容纳凹槽的槽口的方向上逐渐扩张地向外延伸。
4.根据权利要求1所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述密封件(40)通过注塑方式或者浇注方式填满所述容纳凹槽。
5.根据权利要求4所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述密封件(40)为非金属材料并通过注塑方式填满所述容纳凹槽,所述密封件(40)在沿所述容纳凹槽的槽底至所述容纳凹槽的槽口的方向上密封件突出于所述容纳凹槽0.3mm至0.5mm。
6.根据权利要求4所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述密封件(40)为金属材料并通过浇注方式填满所述容纳凹槽，所述密封件(40)的材料硬度低于所述阀芯(20)的材料硬度，所述密封件(40)在沿所述容纳凹槽的槽底至所述容纳凹槽的槽口的方向上突出于所述容纳凹槽0.2mm至0.4mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述阀芯(20)包括第一盘体(21)、第二盘体(22)以及位于所述第一盘体(21)和所述第二盘体(22)之间的分隔部(23)，所述第一盘体(21)形成所述阀芯(20)的第一端，所述第二盘体(22)形成所述阀芯(20)的第二端；所述容纳凹槽设置在所述阀芯(20)上，所述容纳凹槽包括设置在所述第一盘体(21)上的第一环槽(211)、设置在所述第二盘体(22)上的第二环槽(221)以及设置在所述分隔部(23)两侧的两个第一轴向槽(231)，所述第一轴向槽(231)与所述第一环槽(211)和所述第二环槽(221)均连通。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述阀体(10)具有多个接管孔(11);所述容纳凹槽设置在所述阀体(10)上，所述容纳凹槽包括设置在所述多个接管孔(11)的上方的第三环槽(101)、设置在所述多个接管孔(11)的下方的第四环槽(102)以及设置在每个所述接管孔(11)左右两侧的第二轴向槽(103)，所述第二轴向槽(103)与所述第三环槽(101)和所述第四环槽(102)均连通。
9.根据权利要求8所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述第二轴向槽(103)为四个，每个所述第二轴向槽(103)设置在相邻的两个所述接管孔(11)之间。
10.根据权利要求5所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述密封件(40)的材料为ETFE 或 PFA。
11.根据权利要求6所述的旋转式流路切换阀，其特征在于，所述密封件(40)的材料为招或招合金。
【文档编号】F16K17/22GK104197090SQ201410458886
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】廖洪练, 竹勇, 肖帅 申请人:浙江三花旋转阀有限公司