电子膨胀阀及其阀芯的制作方法

本发明涉及流体控制部件技术领域，特别是涉及一种电子膨胀阀及其阀芯。

背景技术：

通常，电子膨胀阀包括驱动部件、齿轮组件、丝杆、阀芯和阀座组件。

驱动部件的输出轴通过齿轮组件与丝杆传动连接，丝杆螺纹配合连接阀芯，其中，阀芯的周向被限位。

阀座组件的阀座上开设有分别与两个接管连接的接口，两个接管中一者为流体进口，另一者为流体出口，阀座还具有阀口，该阀口的启闭控制着两个接口的通断。

阀座内嵌有阀芯座，其周壁开设有连通两个接口的流通口，其中，阀芯设于阀芯座的内腔。

工作时，驱动部件通过齿轮组件带动丝杆转动，由于丝杆与阀芯螺纹配合，且阀芯的周向被限位，所以阀芯在丝杆的带动下沿阀芯座的轴向移动，从而启闭阀口，并调节流通口的开度，进而实现制冷量流量调节的目的。

其中，阀芯的流量调节部(即与阀口配合的部分)为钝形结构，通常为圆台结构。

该种结构的阀芯在实际使用中存在下述缺陷：

当阀芯慢慢抬升，阀体流量逐渐增大，制冷剂流速增大到一定程度后，因阀芯的头部即流量调节部为钝形结构，容易在流量调节部的下部形成许多小漩涡，最终形成扰流或紊流，不仅噪音增大，且容易使得流量不变化，或下降，致使调节流量的功能失效。

因此，如何改进电子膨胀阀的阀芯结构，避免流量增大时，在阀芯底部形成紊流，影响流量的调节，是本领域技术人员目前需要解决 的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电子膨胀阀及其阀芯，该阀芯的结构设计，在开度较大时，能够减少阀芯底部形成的涡流区域面积，增加流体的有效流通面积，减少对流量调节的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电子膨胀阀的阀芯，包括驱动连接部和固设于所述驱动连接部下方的流量调节部，所述流量调节部整体呈倒置的圆台结构；所述流量调节部的下端部沿周向开设有至少一个导流槽，其贯穿所述流量调节部的底端面。

本发明提供的电子膨胀阀的阀芯，在其流量调节部的下端部沿周向开设有至少一个导流槽，且该导流槽贯穿流量调节部的底端面，如此，当阀芯开度达到一定程度时，导流槽的设计减少了流量调节部下部的涡流区域面积，增加了制冷剂的有效流通面积，从而增加了制冷剂的质量流量，有效改善了阀芯开度增加到一定程度后，制冷剂流量没有变化或下降的现象；另外，由于涡流区域面积的减少，相应地减少了涡流部位气穴的产生，可有效降低流体噪音。

所述导流槽的横截面呈三角形，且沿所述阀芯的轴向，所述导流槽的横截面面积自下而上渐缩。

所述导流槽的横截面呈矩形。

所述导流槽呈螺旋形设计。

所述导流槽的高度h在3/5H～4/5H范围内，其中H为所述流量调节部的高度。

所述导流槽为多个，且沿所述阀芯的周向均匀分布。

本发明还提供一种电子膨胀阀，包括具有阀口的阀座，还包括上述任一项所述的阀芯，所述阀芯的流量调节部与所述阀口配合以控制通过所述阀口的流量。

由于上述阀芯具有上述技术效果，所以包括该阀芯的电子膨胀阀也具有相应的技术效果，此处不再重复论述。

所述阀芯为一体结构，所述驱动连接部与所述流量调节部之间通过过渡部连接；所述电子膨胀阀关闭时，所述过渡部与所述阀口抵接。

所述电子膨胀阀的开度为70％时，在所述阀口位置，所述导流槽的总横截面面积与阀口开启横截面面积的比值在0.1～0.3之间。

所述电子膨胀阀的开度为60％时，在所述阀口位置，所述导流槽的总横截面面积为0。

所述电子膨胀阀的开度为90％时，在所述阀口位置，所述导流槽的总横截面面积与阀口开启横截面面积的比值小于0.5。

所述过渡部呈锥形结构。

附图说明

图1为本发明所提供一种电子膨胀阀的结构示意图，其中阀口处于关闭状态；

图2为图1中阀芯与阀座组件配合的结构示意图，其中阀口处于开启状态；

图3为本发明所提供电子膨胀阀的阀芯一种具体实施例的结构示意图；

图4为图3的正视图；

图5为图4的剖面图；

图6为现有结构与本发明的流量曲线对比图；

图7为本发明所提供电子膨胀阀的阀芯第二种具体实施例的结构示意图；

图8为本发明所提供电子膨胀阀的阀芯第三种具体实施例的结构示意图；

图9为图2中I部位的局部放大图；

图10a-10c示出了图9中电子膨胀阀的开度分别为60％、70％及90％时阀口位置处的A-A向剖视图；

图11a-11b分别示出了无导流槽结构和有导流槽结构时，电子膨胀阀在不同开度下的流量曲线。

图中：

驱动部件11，齿轮组件12，丝杆13，阀座组件15，阀座151，阀芯座152，阀口153，接管16a、16b；

阀芯20，驱动连接部201，流量调节部202，过渡部203，导流槽221、221’、221”。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电子膨胀阀及其阀芯，该阀芯的结构设计，在开度较大时，能够减少阀芯底部形成的涡流区域面积，增加流体的有效流通面积，减少对流量调节的影响。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

为便于理解和描述简洁，下文结合电子膨胀阀及其阀芯一并说明，有益效果部分不再重复论述。

该实施例中，所述电子膨胀阀的结构可参照图1和图2理解，该电子膨胀阀包括驱动部件11、齿轮组件12、丝杆13、阀芯20和阀座组件15。

其中，阀座组件15包括阀座151和设于阀座151内的阀芯座152。

阀座151具有阀口153和连接两接管16a、16b的两接口(分别为流体进口和流体出口)，通常，阀芯座152将阀座151的阀腔分隔为与阀口153连通的内腔和环绕该内腔的外腔，其中，外腔与一接管连通，内腔与另一接管连通，阀芯座152的周壁开设有能够连通内腔和外腔的流通口；从而阀口153的启闭控制着两接管16a、16b的通断。

阀芯20设于阀芯座152的内腔，可沿阀芯座152的内腔轴向移动以启闭阀口153。

阀芯20通过螺纹连接丝杆13，其中，阀芯20的周向被限位，丝杆13通过齿轮组12件与驱动部件11传动连接。通常，将驱动部件11设为电机。

工作时，驱动部件11通过齿轮组件12带动丝杆13转动，由于丝杆13与阀芯20螺纹配合，且阀芯20的周向被限位，所以阀芯20在丝杆13的转动带动下沿阀腔轴向移动，以启闭阀口153，实现制冷剂流量调节的目的。

本发明主要针对阀芯作出改进，下面详细说明该电子膨胀阀的阀芯的具体结构。

请参考图3-5，图3为本发明所提供电子膨胀阀的阀芯一种具体实施例的结构示意图；图4为图3的正视图；图5为图4的剖面图。

该实施例中，阀芯20包括驱动连接部201和固设于驱动连接部201下方的流量调节部202。

这里的方位词“下”基于附图中零部件的位置及零部件相互之间的位置关系，只是为了表述技术方案的清楚及方便，不应将其理解为对保护范围的限定。下文提及的方位词均与此一致，不再赘述。

通常，阀芯20的驱动连接部201和流量调节部202为一体结构，当然设计为分体结构再连接也是可行的。

该实施例中，阀芯20为一体结构，并驱动连接部201和流量调节部202通过过渡部203连接，当电子膨胀阀关闭时，过渡部203与阀口153抵接，即两接管16a、16b处于非连通状态。可以理解，电子膨胀阀关闭时，流量调节部202整体伸入阀口153，位于阀口153下方。

具体的方案中，过渡部203可以设计为锥形结构。当然，实际中也可根据需要设计为其他形状。

其中，驱动连接部201与阀芯座152配合对阀芯20进行周向限位，使得阀芯20只能轴向移动不能周向转动。

其中，流量调节部202整体呈倒置的圆台结构，也就是说流量调节部202为钝形结构，非尖形设计。

经研究发现，流量调节部202如上结构的设计目的在于便于阀座的标准化设计。具体原因如下：

阀口的大小与制冷量大小相关，阀口越大，制冷量越大，但是， 阀口越大，阀芯越大，阀芯受背压开阀阻力越大，为了防止差错设计及减少物料，阀座通常为标准化设计，不同制冷量阀口统一，通过阀芯形状不同调节制冷量。因此，在行程与阀口大小确定的前提下，要满足流量调节的要求，制冷量小的电子膨胀阀所用的阀芯的流量调节部必须设计为钝形结构，即流量调节部的横截面具有一定值，通常呈圆台设计。

在上述基础上，本发明在阀芯20的流量调节部202的下端部沿周向开设有至少一个导流槽221，其贯穿流量调节部202的底端面。

经研究发现，当电子膨胀阀的开度达到一定程度时，导流槽221的结构能够减少阀芯20底部也即流量调节部202下部的涡流区域面积，增加制冷剂的有效流通面积，从而增加制冷剂的质量流量，与现有技术相比，有效改善了电子膨胀阀的开度增加到一定程度后，制冷剂流量没有变化或下降的现象；另外，由于涡流区域面积的减少，相应地减少了涡流部位气穴的产生，可有效降低流体噪音。

应当理解，电子膨胀阀的开度指的是与电子膨胀阀全开时相比较所得的阀口通流面积的比例。

具体地，可以参考图6；图6为现有结构与本发明的流量曲线对比图。

经试验验证，电子膨胀阀的开度为同为80％时，现有结构中，阀芯底部紊流现象明显，涡流区域面积较多，明显增加了流体流通的阻力，使得制冷剂的有效流通面积减少，而本发明的方案中，因在阀芯20的流量调节部202下端设置了导流槽221，阀芯底部紊流现象有很大程度的缓解，涡流区域面积减少，有效降低了流体流通的阻力，增加了制冷剂的有效流通面积。

参照图6，在电子膨胀阀的开度达到一定程度后，现有结构，即阀芯无导向槽的结构，因紊流的影响，流体流量存在一个突降的区域，影响了制冷剂流量的调节，而本发明的结构，即阀芯有导向槽的结构，缓解了紊流带来的影响，流体流量调节不受影响。

具体的方案中，导流槽221的横截面呈三角形，且沿阀芯20的 轴向，导流槽221的横截面面积自下而上渐缩，如图3中所示，也就是说，该方案中，导流槽221呈锥形结构。

更具体地，该锥形结构的导流槽221的锥角β在30°～60°的范围内，如此便于加工，且毛刺较少。

该锥角β如图5中所示，为导流槽221的槽壁与阀芯20轴线的夹角。

除了上述结构外，导流槽还可以设计为其他结构。

比如，如图7所示，该方案中，导流槽221’的横截面呈矩形设计，也即该导流槽221’为直线形结构，该种结构容易加工。

又如，如图8所示，该方案中，导流槽221”呈螺旋形设计，研究阀芯，对于电子膨胀阀的两接管相互垂直设计时，该导流槽221”的结构能够有效减少流体流通的阻力，便于流量的调节控制。

在上述各方案的基础上，具体设计时，导流槽221、221’、221”的高度h在3/5H～4/5H范围内，其中，H为流量调节部202的高度。

可以理解，此处高度指的是沿阀芯20轴向上的尺寸。

在上述各方案的基础上，导流槽221、221’、221”可以设计为多个，且沿阀芯20的周向均匀分布，如此，使得阀芯20抬离阀口后，其下部的流场更均匀，漩涡更少。

图3、图7和图8中示例性地示出了导流槽221、221’、221”为三个的结构，可以理解，实际设置时，导流槽的数目并不限于三个。

此外，为了使流量调节部202能够更好地对阀芯底部的流场进行调节，确保大开度时，制冷剂的有效调节。还可对导流槽的结构进行进一步限定。

以锥形结构的导流槽221为例进行说明。

请参考图9和图10a-10c，其中，图9为图2中I部位的局部放大图；图10a-10c示出了图9中电子膨胀阀的开度分别为60％、70％及90％时阀口位置处的A-A向剖视图。

具体地，如图10a所示，当电子膨胀阀的开度为60％时，在阀口153位置处，导流槽221的总横截面面积为0，图中环形黑色区域为此 时的阀口开启横截面面积S1。

应当理解，此处的横截面指的是垂直于阀芯20轴向的截面。

如图10b所示，当电子膨胀阀的开度为70％时，在阀口153位置处，导流槽221的总横截面面积S2’与阀口开启横截面面积S1’的比值在0.1～0.3之间，即0.1＜S2’/S1’＜0.3。

如图10c所示，当电子膨胀阀的开度为90％时，在阀口153位置处，导流槽221的总横截面面积S2”与阀口开启横截面面积S1”的比值小于0.5，即S2’/S1’＜0.5。

上述对导流槽221的限定可以进一步优化电子膨胀阀在大开度时，阀芯20底部的流场形态，使电子膨胀阀在大开度时仍具有较好的制冷剂流量调节能力。

可对比图11a和图11b理解，图11a和图11b分别示出了无导流槽结构和有导流槽结构时，电子膨胀阀在不同开度下的流量曲线。

如图11a所示，当电子膨胀阀的开度在10％-70％之间时，流量随着开度增加而增加，线性较好；当电子膨胀阀的开度在70％-90％之间时，流量的上升与开度的比例不成正比，线性差，导致电子膨胀阀在整个系统中调节流量的功能丧失。对比图11b，在如上设计导流槽后，使得导流槽在电子膨胀阀的开度为70％开始起作用，并随着开度的增加而不断增加；当开度达到90％时，导流槽的总横截面面积最大不超过阀口横截面积的一半，以免超出设计的流量值，而与系统不匹配。

可以理解，电子膨胀阀的开度与阀芯20的抬升高度相关，故，上述对导流槽221的总横截面面积的限定与阀芯20的抬升高度、导流槽221的横截面形状等相关。

对于前述直线形的导流槽221’或螺旋形的导流槽221”，其横截面面积的大小可以通过改变对应位置的槽深度，或流量调节部202的横截面积等进行调整。

以上对本发明所提供的电子膨胀阀及其阀芯均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指 出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。