电子膨胀阀及使用该电子膨胀阀的空调系统的制作方法

本发明涉及制冷设备技术领域，特别是涉及一种电子膨胀阀及使用该电子膨胀阀的空调系统。

背景技术：

电子膨胀阀通过阀杆组件在导向套及螺母套内的运动来打开或关闭阀口，能够实现调节流量和节流降压的目的，在制冷设备技术领域中应用广泛。传统的电子膨胀阀一般在螺杆的一端设置相互接触的滚珠与弹簧座，以释放螺杆与阀针之间的相对转动。但是滚珠与弹簧座之间依然存在较大的摩擦力，滚珠与弹簧座之间单点接触的滑动摩擦形式具有较大的摩擦力，极易导致接触点的摩擦损伤，同时会带动阀针相对于阀口产生旋转，导致阀针、阀口磨损，电子膨胀阀的可靠性与稳定性相对较低。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种改进的电子膨胀阀及使用该电子膨胀阀的空调系统，该电子膨胀阀及使用该电子膨胀阀的空调系统的可靠性与稳定性提高。

本发明提供一种电子膨胀阀，所述电子膨胀阀包括螺杆、阀针及弹性件，所述弹性件的一端作用于所述螺杆，另一端作用于所述阀针，所述螺杆与所述阀针之间设置有轴承，所述轴承具有内圈及外圈，所述螺杆与所述阀针中的一个与所述轴承的内圈固定，另一个通过弹性件作用于所述轴承的外圈。

进一步地，所述电子膨胀阀包括垫片，所述垫片设置于所述弹性件与所述轴承的外圈之间，所述垫片在所述弹性件的抵持下连接所述轴承的外圈。

进一步地，所述螺杆与所述轴承的内圈固定，所述阀针通过所述弹性件及垫片连接所述轴承的外圈。

进一步地，所述电子膨胀阀包括用以固定所述阀针的阀针套，所述螺杆的侧面沿自身的径向向外延伸并形成凸起，所述凸起与所述阀针套的内侧面平齐。

进一步地，所述螺杆与所述轴承的内圈之间过盈配合。

进一步地，所述阀针与所述轴承的内圈固定，所述螺杆通过所述弹性件及垫片连接所述轴承的外圈。

进一步地，所述阀针与所述轴承的内圈之间过盈配合。

进一步地，所述电子膨胀阀还包括压套，所述压套上设置有台阶面，所述台阶面抵持所述阀针以限制所述阀针的轴向移动。

进一步地，所述垫片具有沿自身轴向延伸的空腔，所述垫片靠近所述阀针的内侧面设置为锥面。

本发明还提供一种空调系统，所述空调系统包括电子膨胀阀，所述电子膨胀阀为上述任意一项所述的电子膨胀阀。

本发明提供的所述电子膨胀阀通过在所述阀针与所述螺杆之间设置所述轴承，使得所述螺杆的转动由多点滚动接触的所述轴承释放，将传统电子膨胀阀的单点滚动接触滑动摩擦转变为多点滚动接触滚动摩擦，降低了开阀所需的摩擦力并且减少了因摩擦导致的损伤，提高了电子膨胀阀及使用上述电子膨胀阀的空调系统的可靠性与稳定性，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1本发明第一个实施方式中电子膨胀阀省略部分结构后的立体示意图；

图2为图1所示电子膨胀阀的立体分解示意图；

图3为图1所示电子膨胀阀省略部分结构后的剖视示意图；

图4为图1所示电子膨胀阀中阀体的结构示意图；

图5为图3所示电子膨胀阀中导向套的结构示意图；

图6为图1所示电子膨胀阀中螺杆组件的剖视示意图；

图7为图1所示电子膨胀阀中螺杆组件及转子组件的剖视示意图；

图8为本发明第二个实施方式中电子膨胀阀的剖视示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，图1本发明第一个实施方式中电子膨胀阀100省略部分结构后的立体示意图，图2为图1所示电子膨胀阀100的立体分解示意图，图3为图1所示电子膨胀阀100省略部分结构后的剖视示意图。本发明提供的电子膨胀阀100用以调节流体介质的流量及压力，实现对流体流量的控制。

本实施方式中，电子膨胀阀100应用于空调系统中，流经电子膨胀阀100的流体介质为空调系统中用以进行冷热交换的冷媒；电子膨胀阀100安装于空调系统的蒸发器入口处，电子膨胀阀100作为空调系统高压侧与低压侧的分界元件，将高压液态冷媒节流降压，从而调节和控制进入蒸发器或其他器件中的液态冷媒的剂量，使得液态冷媒的剂量能够适应外界制冷负载的要求。

可以理解，在其他的实施方式中，电子膨胀阀100还可以应用于除空调系统之外的其他类型的制冷设备中，流经电子膨胀阀100还可以是除冷媒之外的其他流体介质，只要电子膨胀阀100能够实现对该种流体介质的节流降压即可。

电子膨胀阀100包括阀体10、阀针组件20、螺杆组件30、导向套16、套管40、转子组件50以及定子组件(图未示)，阀针组件20、螺杆组件30、套管40、导向套16及定子组件均安装于阀体10上，螺杆组件30的一端与阀针组件20连接，另一端与转子组件50连接。

阀体10用以承载阀针组件20、螺杆组件30、导向套16、套管40及定子组件，阀针组件20用以控制电子膨胀阀100的开启或关闭，螺杆组件30用以带动阀针组件20运动，套管40将外部环境与阀针组件20、螺杆组件30及转子组件50隔离，从而保护阀针组件20、螺杆组件30及转子组件50，避免介质泄露，转子组件50用以带动螺杆组件30运动，定子组件用以驱动转子组件50运动。

定子组件通电产生磁场并通过磁场力的作用驱动转子组件50转动，转子组件50带动螺杆组件30运动，阀针组件20在螺杆组件30的带动下控制电子膨胀阀100开启或关闭，从而完成电子膨胀阀100对流体介质流量和压力调节的目的。

请一并参阅图4，图4为图1所示电子膨胀阀100中阀体10的结构示意图，阀体10的两侧分别连接有介质进管101及介质出管102，介质流体通过介质进管101进入电子膨胀阀100的内部，再通过介质出管102流出电子膨胀阀100。阀体10上沿自身轴线103方向依次开设有阀口11、阀腔12、通孔13、安装腔14及连接腔15，阀口11、阀腔12、通孔13、安装腔14及连接腔15沿轴线103的方向依次连通。

阀口11与介质出管102相互连通，阀口11用以供阀针组件20伸入，从而阻断电子膨胀阀100内的流体介质通过阀口11向外排出。当阀针组件20封闭阀口11，也即阀口11与阀腔12断开连通时，电子膨胀阀100关闭；当阀针组件20解除对阀口11的密封，也即阀口11与阀腔12相互连通时，电子膨胀阀100打开。

阀腔12用以容置阀针组件20的部分，流体介质通过阀腔12流入阀口11内。通孔13设置于阀腔12与安装腔14之间，通孔13孔径小于安装腔14的内径，安装腔14的底部形成环形状的第一定位台阶14a，阀体10的内部用以容置导向套16，通孔13与安装腔14相互配合，用以实现对导向套16的固定安装。连接腔15内还装设有用以固定螺杆组件30的连接片17，连接腔15与连接片17相互配合，用以实现对螺杆组件30的容置和固定。

阀体10开设有连接腔15的端面向轴线103的方向收缩并形成一台阶面151，套管40套设阀体10开设有连接腔15的一端并且抵持台阶面151，台阶面151限制套管40套设阀体10的伸入长度，阀体10开设有连接腔15的端面穿设套管40从而限制套管40的径向移动。

本实施方式中，为了进一步提高阀体10与套管40的连接稳定性，阀体10与套管40之间通过焊接的方式相互固定连接，此时台阶面151为阀套40与阀体10之间的焊接固定面。可以理解，在其他的实施方式中，阀体10与套管40之间还可以采用铆接、胶固等其他的连接方式实现固定连接。

本实施方式中，阀体10由不锈钢材质加工制造，阀体10大致呈圆柱形。可以理解，在其他的实施方式中，阀体10还可以采用其他的材料加工制造而成，在此不一一列举，阀体10还可以采用除圆柱之外的其他形状。

请一并参阅图5，图5为图3所示电子膨胀阀100中导向套16的结构示意图。导向套16安装于安装腔14内并与安装腔14之间过盈配合。在这里，过盈配合是指：安装腔14内径的尺寸减去相配合的导向套16的外径尺寸为负值。导向套16用于引导阀针组件20沿着阀体10的轴线103方向运动。连接片17安装于连接腔15内，用以安装螺杆组件30。优选地，连接片17通过焊接方式安装于连接腔15内。

本实施方式中，导向套16由黄铜材质加工制造而成，即导向套16为黄铜导向套。黄铜导向套相对较软，可便于导向套16与螺杆组件30及/或阀体10之间的安装。可以理解，在其他的实施方式中，导向套16也可以采用除黄铜之外的其他材料加工制造而成。

导向套16大致呈圆柱状。导向套16上沿自身的轴线开设有贯穿导向套16的导向孔161，阀针组件20安装于导向孔161内，并在导向孔161导向下运动。

导向套16包括安装于安装腔14内的第一圆柱段162、用以与螺杆组件30配合的第二圆柱段163、以及位于阀腔12内的第三圆柱段164。

第一圆柱段162与安装腔14之间过盈配合，以保证在导向套16安装的过程中，使得导向套16的自身的轴线与阀体10的轴线103重合设置，从而保证导向套16与阀口11之间的同轴度。

进一步地，第一圆柱段162为中间段，即位于第二圆柱段163和第三圆柱段164之间。第一圆柱段162的外径分别大于第二圆柱段163的外径、第三圆柱段164的外径。从而，应该可以理解的是，第一圆柱段162分别与第二圆柱段163、第三圆柱段164之间形成台阶162a。第一圆柱段162与第三圆柱段164之间的台阶162a与安装腔14的底部的第一定位台阶14a配合，以实现第三圆柱段164定位。

优选地，第一圆柱段162具有相对设置的第一端162b，以及第二端162c,第二圆柱段163连接于第一圆柱段162的第一端162b；第三圆柱段164连接于第一圆柱段162的第二端162c。

进一步地，第一圆柱段162的第二端162c具有导向结构165，从而以便于第一圆柱段162的与安装腔14之间的安装。优选地，导向结构165包括设于第一圆柱段的第二端162c的导向部。具体地，导向部为圆角导向部或者圆锥导向部。

优选地，第二圆柱段163的长度为导向套的长度的1/4-1/3倍，此时导向套16具有足够的配合尺寸与螺杆组件30配合，提高连接的可靠性，同时降低因震动等原因导向套16松脱的风险。

进一步地，第二圆柱段163远离第一圆柱段的第一端162b也具有导向结构165。在这里，设置导向结构165，可便于导向套16与螺杆组件30之间安装。

优选地，导向结构165包括设于第二圆柱段163远离第一圆柱段162的导向部165a。具体地，导向部165a为圆角导向部或者圆锥导向部。

请再一并参阅图6及图7，图6为图1所示电子膨胀阀100中螺杆组件30的剖视示意图，图7为图1所示电子膨胀阀100中螺杆组件30及转子组件50的剖视示意图。

阀针组件20包括安装在导向套16内的阀针套21、以及安装于阀针套21内的阀针22。阀针22具有轴线，阀针22的轴线与阀体10的轴线103重合设置。阀针22的一端与螺杆组件30连接，另一端与阀口11配合。螺杆组件30带动阀针22运动以控制阀口11的开启或者关闭，从而实现电子膨胀阀100的开启/关闭。

阀针组件20还包括轴承23、垫片24及弹性件25、轴承23及垫片24设置于螺杆组件30靠近阀针22的一端，弹性件25的一端与垫片24接触，另一端与阀针22接触；轴承23的一端抵持于螺杆组件30及阀针套21，另一端与垫片24接触；垫片24容置于阀针套21内并与轴承23的外圈相接触。

螺杆组件30包括螺母套32以及安装于螺母套32内的螺杆31。螺杆31具有相对设置的第一端和第二端，螺杆31的第一端与转子组件50连接，螺杆31的第二端穿设于螺母套32内，并与轴承23相互连接。螺母套32的一端安装于连接片17上，另一端位于套管40内。

螺杆31上设有沿螺杆31径向延伸的凸起311，凸起311与阀针套21的内侧面平齐；轴承23的外圈抵持于凸起311及阀针套21的内侧面，凸起311及阀针套21的内侧面对轴承23外圈的抵持，实现螺杆31及阀针套21对轴承23的限位。

螺杆31与轴承23的内圈固定连接。本实施方式中，螺杆31与轴承23的内圈通过过盈配合相互固定，也即螺杆31的尺寸大于轴承23内圈的孔径，此时螺杆31与轴承23之间具有相对较佳的连接稳定性。

可以理解，在其他的实施方式中，螺杆31与轴承23的内圈之间还可以通过铆接、胶固等其他的连接方式相互固定。

螺杆31在转子组件50的驱动下转动，由于螺杆31与轴承23内圈之间的固定连接，螺杆31带动轴承23的内圈转动。轴承23内的滚动体与轴承23的外圈滚动接触，从而释放螺杆31的转动。轴承23内具有多个滚动体，因此螺杆31转动的释放由传统电子膨胀阀100中的单点滚动接触，改为本实施方式中的多点滚动接触。因此接触力由多个滚动体分担承受，降低了每个接触点上的接触压力，滚动摩擦减小。螺杆的旋转被轴承释放，从而阀针与阀口接触时不会发生相对旋转摩擦，提高阀针、阀口的可靠性与寿命。

此外，由于轴承23与螺杆31的同轴安装，滚动体上的接触力垂直于螺杆31的重力方向，这也相对降低了传统电子膨胀阀中接触点上的接触力，提高了电子膨胀阀100的稳定性与可靠性。

本实施方式中，弹性件25为弹簧，此时弹性件25具有相对较高的连接稳定性。可以理解，在其他的实施方式中，弹性件25还可以为弹性柱等其他类型的弹性元件。

进一步地，第二圆柱段163从螺母套32的第一端伸入螺母套32内，并与螺母套32之间固定连接。优选地，固定连接包括螺纹连接或者过盈配合或过渡配合中的任意一种。在本实施例中，第二圆柱段163与螺母套32之间为过渡配合，从而以通过第二圆柱段163导正螺母套32，以使螺母套32的轴线与导向套16的轴线及阀体10的轴线103重合设置。

可以理解的是，通过第一圆柱段162导正阀体10，第二圆柱段163导正螺母套32；从而阀体10、导向套16以及螺母套32三者之间的轴线重合，以使保证阀针22与阀口11之间的同轴度，从而在运动的过程中，减少阀针22与阀体10之间的碰撞，进而以减少阀针22等部件的磨损，提高电子膨胀阀100的使用寿命。

螺母套32与螺杆31螺纹连接，由于螺母套32焊接在连接片17上，螺杆31在转子51的驱动下转动时，由于螺母套32与螺杆31之间形成的螺母丝杆配合关系，螺杆31以及与螺杆31固定连接的转子组件50等会沿着螺杆31的轴线方向伸缩运动，从而实现螺杆31带动阀针组件20的运动过程。

螺母套32内可以设置第二定位台阶321，第二圆柱段163伸入螺母套32内，并抵靠于第二定位台阶321上，从而提高导向套16安装的可靠性，避免导向套16轴向窜动，发生噪音。

转子组件50包括位于套管40内的转子51、用以安装螺杆31的转接板52、用以限制转子51转动角度的限位件53、以及安装于转接板52上的导动片54。转子51安装于转接板52上。转接板52与螺杆31之间通过焊接等方式固定连接。

限位件53包括套设在螺母套上的弹簧531，以及安装于弹簧531上的止档圈532。弹簧531的一端与连接片17连接。弹簧531的另一端设有止档部531a。止档圈532缠绕在弹簧531上。优选地，螺母套32外壁上设有止档台322(图7编号错误232)，止档台322用以止档圈532配合，以限制转子51转动角度。

在转子51转动地沿轴线103运动，以驱动螺杆31带动阀针22关闭的过程中，止档圈532沿着弹簧531运动；止档圈532抵靠于止档台322，限制转子51转动角度，为转子51的下限位。在转子51转动地沿轴线103运动，以驱动螺杆31带动阀针22关闭阀口11的过程中，止档圈532沿着弹簧531运动；止档圈532抵靠于止档部531a，以限制转子51转动角度，为转子51的上限位。

定子组件包括线圈等部件，用以通电后产生磁场，并在该磁场力的作用下，带动转子51转动，从而实现对螺杆31转动的驱动。

本实施方式中，阀体10上还设置有固定盘18，固定盘18用以承载并固定定子组件，固定盘18上还开设有多个安装孔181，安装孔181用以供定子组件固定装设于固定盘18上。

本实施方式中，电子膨胀阀100为电动式电子膨胀阀，转子51为步进电机中由永磁铁制成的电机转子，定子组件为步进电机中的电机定子，步进电机收到控制电路提供的逻辑数字信号后将信号传递至电机定子的各相线圈中，永久磁铁制成的电机转子受磁力矩作用产生旋转运动，从而实现定子组件驱动转子组件转动的运动过程。

下面阐释电子膨胀阀100的工作原理：

定子组件通电后产生磁场，由磁性材料制成的转子51在磁场的驱动下转动，转子51与螺杆31通过导动片54固定连接，转子51的转动带动螺杆31转动，螺杆31与螺母套32之间形成螺母丝杆配合，螺母套32固定设置在阀体10上，因此螺杆31相对螺母套32的转动会驱使螺杆31相对螺母套32伸缩运动，从而实现定子组件驱动转子组件50运动，转子组件50再驱动螺杆组件30运动的工作过程；

螺杆31相对阀体10轴线103方向的伸缩运动通过弹性件25再带动阀针22运动，阀针22在螺杆31的驱动下朝向阀体10上开设的阀口11运动，当阀针22封闭阀口11，也即阀腔12与阀口11断开连通时，电子膨胀阀100关闭；当阀针22解除对阀口11的封闭，也即阀腔12与阀口11相互连通时，电子膨胀阀100开启，由于电子膨胀阀100中阀口11的开设口径相对较小，流体介质的流通量降低，从而实现电子膨胀阀100对流体介质的节流降压过程。

请再参阅图8，图8为本发明第二个实施方式中电子膨胀阀100a的剖视示意图。与发明第一个实施方式中将轴承23设置在螺杆31靠近阀针22一端的方式不同，本发明第二个实施方式中将轴承23a设置在阀针22a靠近螺杆31a的一端。

可以理解，轴承23只要设置在螺杆31与阀针22之间，无论轴承23是设置在螺杆31上，还是直接设置在阀针22上，均能够将传统电子膨胀阀的单点滚动接触转变为多点滚动接触，从而利用多点滚动接触较佳的分布特性减少开阀所产生的摩擦损伤，减小螺杆旋转带动阀针旋转相对阀口产生的摩擦力，从而提供更佳的可靠性与稳定性。

就本发明第二个实施方式的具体结构而言，轴承23a的内圈套设阀针22a并相互固定，轴承23a的外圈端面接触垫片24a并相互抵持；弹性件25a的一端连接螺杆31a，另一端套设垫片24a。

当螺杆31a转动并下降时，与螺杆31a连接的弹性件25a在螺杆31a的带动下转动，弹性件25a会带动垫片24a转动，垫片24a的转动带动与自身卡抵的轴承23a的外圈转动，由于轴承23a的内圈固定在阀针22a上，因此螺杆31的转动会传动为轴承23a的外圈相对内圈的转动。轴承23a内具有的多个滚动体将传统电子膨胀阀的单点滚动接触转变为多点滚动接触，接触力由多个滚动体分担承受，降低了每个接触点上的接触压力，滚动摩擦减小。

进一步地，轴承23a的内圈与阀针22a靠近螺杆31的端部之间过盈配合，轴承23a的内圈与阀针22a通过过盈配合相互固定；采用过盈配合实现内圈固定的方式在装配时相对简便，能够提高装配效率。

可以理解，在其他的实施方式中，轴承23a的内圈还可以胶固、铆接等采用其他的方式实现与阀针22a的相互固定。

进一步地，垫片24a通过弹性件25a的弹性作用压紧在轴承23a的外圈处，也即轴承23a的外圈通过端面卡抵的方式与垫片24a相互压紧并且固定；采用此方式固定，垫片24a的安装也相对简便。

可以理解，在其他的实施方式中，轴承23a的外圈还可以采用凹凸配合等其他的方式来实现与垫片24a的接触和固定。

进一步地，垫片24a大致呈中空圆柱状，其靠近阀针22a的部分沿自身径向向外延伸并形成凸起241，垫片24a通过凸起241卡抵轴承23a的外圈端面。

进一步地，垫片24a内部中空腔体靠近阀针22a的部分设置为锥面(未标号)，锥面的设置用以匹配阀针22a的圆锥形顶部形状，从而提高垫片24a与阀针22a之间的装配配合关系。

进一步地，为了实现对阀针22a的轴向限位，避免阀针22a在过大的压力差下与轴承23a的内圈脱离，阀针组件20还设置有压套26，压套26与阀针套21a相互固定，压套26上设置有台阶面261，压套26通过台阶面261卡抵阀针22a并且两者之间不直接接触，留有微小间隙，避免阀针22a与压套261之间产生摩擦，从而防止阀针22a朝阀口11a运动的位置过深造成阀针22a与轴承23a的内圈脱离，影响电子膨胀阀100a的正常运转。

本实施方式中，压套26通过焊接的方式与阀针套21a相互固定。可以理解，在其他的实施方式中，压套26还可以采用铆接、胶固等其他的方式与阀针套21a相互固定。

此外，由于轴承23a在螺杆31a与阀针22a之间的设置，使得轴承23a自身内圈与外圈之间存在的游隙能够提供阀针22a一定程度上的装配自由程度，这有助于消除加工及装配过程中的同轴度误差。例如阀针22a与轴承23a之间允许存在一定的摆动角度，该摆动角度就可以帮助阀针22a降低同轴度误差。

本发明还提供一种使用上述电子膨胀阀的空调系统(图未示)，该空调系统由于使用了上述的电子膨胀阀，整个系统的可靠性与稳定性提高，具有更为广泛的应用前景。

本发明提供的电子膨胀阀通过在阀针与螺杆之间设置轴承，使得螺杆的转动由多点滚动接触的轴承释放，将传统电子膨胀阀的单点滚动接触滑动摩擦转变为多点滚动接触滚动摩擦，降低了开阀所需的摩擦力并且减少了因摩擦导致的损伤，提高了电子膨胀阀及使用上述电子膨胀阀的空调系统的可靠性与稳定性，具有广泛的应用前景。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。