一种电子膨胀阀及其阀针组件的制作方法

1.本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种电子膨胀阀及其阀针组件。


背景技术：

2.电子膨胀阀主要应用于变频空调系统，用于调节制冷剂流量，使制冷剂回路系统始终保持最佳状态。
3.目前，现有的电子膨胀阀包括用于流量调节的阀体部分和用于提供驱动力的线圈部分。线圈部分包括电机、减速器、相互配合的螺纹副和螺母，其中，螺纹副用于将电机输出轴的转动转变为阀杆的直线运动；阀体部分包括阀座、阀杆和波纹管等，其中，波纹管用于控制阀针升降运动。
4.上述电子膨胀阀的工作原理为：电机的转子转动带动减速器转动，并传递至螺纹副，在螺纹副的带动下，丝杆向下运动，并推动阀针向下运动，直至与阀口配合，此时，波纹管处于不断拉伸状态。当电机施加反向电流时，丝杆向上运动，阀针在波纹管的回复力和系统压力作用下向上运动，从而开启并改变阀口的开度，使得制冷剂的通流面积变化，实现控制流量的目的。
5.现有的电子膨胀阀在工作时，阀口从完全关闭到开启初期的小流量调节过程中，即阀针从与阀口接触到逐渐离开阀口时，由于阀口的开度较小，制冷剂流过阀口时，存在明显的节流，从而使得流经阀口的流体被大幅加速，产生噪音，影响电子膨胀阀的使用舒适度。
6.有鉴于此，如何提供一种电子膨胀阀，能够减小阀口开度较小时的噪音，从而提高电子膨胀阀的使用舒适度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种电子膨胀阀的阀针组件，包括相互连接的阀针和阀杆，所述阀针内部具有入口腔和出口腔，且两腔体之间通过第一阀口相连，所述阀杆轴向运动时能够开启或关闭所述第一阀口，以导通或隔断所述入口腔和所述出口腔；所述入口腔内具有若干入口分腔，且相邻所述入口分腔之间通过第一消音件隔离，介质在所述入口腔内能够流经所述第一消音件；所述阀针具有用于通入介质的若干进口，与所述进口相邻的所述入口分腔为第一入口分腔，且各所述进口的通流面积之和小于所述第一入口分腔的截面积。
8.本发明中，介质在经过第一阀口之前，流经各第一消音件，在各第一消音件的作用下，能够降低流体介质的能量和压力，从而降低介质在第一阀口之前的湍流程度，而介质处于复杂湍流运动状态是发生空化现象的前提条件。因此，设置各第一消音件不仅能够降低介质在第一阀口之前的噪音，还能够降低经第一阀口节流时发生空化现象的风险，从而减小该电子膨胀阀的空化噪音，并提高其使用寿命。
9.可选地，所述进口的通流面积与所述第一阀口的通流面积之间满足下述关系：
[0010][0011]
其中，a1为各所述进口的通流面积之和；
[0012]
a2为所述第一阀口的通流面积；
[0013]
n为所述进口的数量。
[0014]
可选地，所述进口与所述电子膨胀阀的入口管连通，各所述进口的通流面积之和小于所述入口管的出口截面积。
[0015]
可选地，各所述入口分腔中，沿介质的流动方向，位于下游的所述入口分腔的截面积小于位于上游的所述入口分腔的截面积，并大于位于上游的所述入口分腔截面积的一半。
[0016]
可选地，所述出口腔内设置有第二消音件。
[0017]
可选地，所述出口腔内具有若干出口分腔，且相邻所述出口分腔之间通过所述第二消音件隔离；
[0018]
与所述第一阀口相连的所述出口分腔为第一出口分腔，所述第一出口分腔的截面积逐渐增大。
[0019]
可选地，所述阀杆与所述第一阀口配合的两密封面为相互外切的圆弧面。
[0020]
可选地，所述阀针内部具有第一腔体和第二腔体，二者之间通过所述第一阀口连通，所述阀杆位于所述第一腔体内的动作段用于与所述第一阀口配合，以开启或关闭所述第一阀口，所述第一腔体为所述入口腔；所述第二腔体为所述出口腔；
[0021]
所述阀针侧壁开设有若干第一节流孔，所述第一节流孔为所述进口，所述第一腔体内设置有消音筒，所述消音筒将所述第一腔体沿径向分割为第一分腔和第二分腔，所述第一分腔和所述第二分腔为所述入口分腔，所述消音筒为所述第一消音件。
[0022]
可选地，所述第一腔体与所述第一阀口相对的一端固定有阀针套，所述阀针套的轴向端面开设有用于导向所述阀杆轴向运动的导向孔；
[0023]
所述动作段具有径向延伸的凸台，所述第一阀口关闭时，所述凸台与所述阀针套内壁之间具有预定距离，所述凸台与所述阀针套内壁相抵时，带动所述阀针轴向运动。
[0024]
可选地，所述消音筒与所述第一腔体底壁之间设置有密封件，所述消音筒沿轴向的两端分别与所述阀针套和所述密封件过盈配合。
[0025]
可选地，所述阀针内部具有第一腔体和第二腔体，二者之间通过所述第一阀口连通，所述阀杆位于所述第一腔体内的动作段用于与所述第一阀口配合，以开启或关闭所述第一阀口，所述第二腔体为所述入口腔；所述第一腔体为所述出口腔；
[0026]
所述第二腔体内设置有径向延伸的消音板，所述消音板将所述第二腔体分割为第三分腔和第四分腔，所述第三分腔和所述第四分腔为所述入口分腔，所述消音板为所述第一消音件。
[0027]
可选地，所述第二腔体内设置有节流筒，所述节流筒沿轴向的底壁开设有若干第二节流孔，所述第二节流孔为所述进口，所述第四分腔与所述第一阀口连通，所述节流筒的底壁、侧壁与所述消音板围成所述第三分腔。
[0028]
可选地，所述第一腔体内设置有弹簧，所述弹簧的两端分别连接于所述阀杆与所述第一腔体的底壁。
[0029]
另外，本发明还提供一种电子膨胀阀，包括阀体和开设有第二阀口的阀座，所述阀针组件用于开启或关闭所述第二阀口；其中，所述阀针组件为以上所述的阀针组件。
[0030]
可选地，所述第一阀口的通流面积与所述第二阀口的通流面积之间满足下述关系：
[0031]
其中，a2为所述第一阀口的通流面积；
[0032]
a3为所述第二阀口的通流面积。
附图说明
[0033]
图1为本发明所提供电子膨胀阀在第一种具体实施例中的局部结构示意图；
[0034]
图2为本发明所提供电子膨胀阀在第二种具体实施例中的局部结构示意图；
[0035]
图3为图1中阀针组件的结构示意图；
[0036]
图4为图2中阀针组件的结构示意图；
[0037]
图5为图3中阀针与阀针套配合的结构示意图；
[0038]
图6为图4中节流筒的结构示意图。
[0039]
图1-6中：
[0040]
1阀针组件、11阀针、111大径段、112小径段、1121第一节流孔、113第一腔体、1131第一分腔、1132第二分腔、114第二腔体、1141第三分腔、1142第四分腔、115密封件、116消音筒、117消音板、118节流筒、1181第二节流孔、1182侧壁、119第一阀口；
[0041]
12阀杆、121凸台、13阀针套、14弹簧；
[0042]
2阀座、21第二阀口、3横向接管、4轴向接管。
具体实施方式
[0043]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0044]
请参考附图1-6，其中，图1为本发明所提供电子膨胀阀在第一种具体实施例中的局部结构示意图；图2为本发明所提供电子膨胀阀在第二种具体实施例中的局部结构示意图；图3为图1中阀针组件的结构示意图；图4为图2中阀针组件的结构示意图；图5为图3中阀针与阀针套配合的结构示意图；图6为图4中节流筒的结构示意图。
[0045]
现有的电子膨胀阀在工作时，阀口从完全关闭到开启初期的小流量调节过程中，即阀针从与阀口接触到逐渐离开阀口时，由于阀口的开度较小，制冷剂流过阀口时，存在明显的节流，并在阀口下游形成缩流断面。在该缩流断面内，制冷剂流速增大，压力降低，且流速越大，压力越低，当该缩流断面内流体压力低于制冷剂的饱和蒸汽压力时，一部分制冷剂气化，导致液态制冷剂中混合有大量气泡，制冷剂继续流动时压力重新增加，使得气泡在高压作用下迅速破裂。在气泡破裂的瞬间，产生局部空穴，高压制冷剂高速流向原气泡占有的空间，形成冲击；气泡在冲击力作用下分成小气泡，再次压缩、破裂，并多次重复上述过程，产生噪音，该过程也称为空化过程，产生空化噪音，影响电子膨胀阀的使用舒适度。同时，上述空化过程还对电子膨胀阀阀口处的材料产生较大的破坏，降低电子膨胀阀的使用寿命。
[0046]
为了解决该技术问题，在一种具体实施例中，本发明提供一种电子膨胀阀的阀针
组件1，其中，如图1和图2所示，该电子膨胀阀的阀座2开设有第二阀口21，并连接有横向接管3和轴向接管4，作为介质的出口管和入口管，同时，阀座2内设置有阀针组件1，在线圈部分的驱动下，该阀针组件1能够轴向运动，以便与第二阀口21接触或分离，实现第二阀口21的关闭或开启。
[0047]
其中，如图3和图4所示，该阀针组件1包括相互连接的阀针11和阀杆12，该阀针11内部具有第一腔体113和第二腔体114，二者分别为入口腔和出口腔，入口腔与入口管相连，出口腔与出口管相连。电子膨胀阀的横向接管3和轴向接管4均可作为入口管，也可作为出口管，相应地，第一腔体113和第二腔体114均可作为入口腔，也可作为出口腔。
[0048]
图1所示的实施例中，横向接管3为入口管，与其相连的第一腔体113为入口腔，轴向接管4为出口管，与其相连的第二腔体114为出口腔，制冷剂流向如图1中箭头所示。图2所示的实施例中，轴向接管4为入口管，第二腔体114为入口腔，横向接管3为出口管，第一腔体113为出口腔，制冷剂流向如箭头所示。
[0049]
需要说明的是，本文中的电子膨胀阀可为如图1和图2所示的单向流动的电子膨胀阀，也可为能够双向流动的电子碰撞阀，此时，在某些工况下，介质流向如图1所示，在另一些工况下，介质流向如图2所示。
[0050]
具体地，该电子膨胀阀除具有设于阀座2的第二阀口21外，还具有设于阀针11的第一阀口119，阀针11的入口腔和出口腔位于第一阀口119两端，阀杆12轴向运动时，能够开启或关闭第一阀口119，以导通或隔断入口腔和出口腔，从而实现电子膨胀阀的小流量调节。
[0051]
其中，如图3和图4所示，阀针11的入口腔内具有沿介质的流通路径分布的若干入口分腔，且相邻入口分腔之间通过第一消音件隔离。
[0052]
本发明中，介质在入口腔内经过第一阀口119之前，流经各第一消音件，在各第一消音件的作用下，能够降低流体介质的能量和压力，从而降低介质在第一阀口119之前的湍流程度，而介质处于复杂湍流运动状态是发生空化现象的前提条件。因此，设置各第一消音件不仅能够降低介质在第一阀口119之前的噪音，还能够降低经第一阀口119节流时发生空化现象的风险，从而减小该电子膨胀阀的空化噪音，并提高其使用寿命。
[0053]
进一步地，如图3和图4所示，阀针11具有与入口管相连的若干进口，与进口相邻的入口分腔为第一入口分腔，且各进口的通流面积之和小于第一入口分腔的截面积。
[0054]
因此，本实施例中，开设若干小截面进口的阀针11相当于节流孔板，介质流入入口腔时，在各进口处局部阻力的作用下，介质流入第一入口分腔的压力降低，能量耗散，从而降低介质在第一入口分腔的湍流程度。同时，介质从第一入口分腔流入与其相邻的第一消音件时，如上所述，能够进一步降低其湍流程度，从而降低电子膨胀阀的空化噪音，提高其使用寿命。
[0055]
具体地，各进口的通流面积与第一阀口119的通流面积之间满足下述关系：其中，a1为各进口的通流面积之和；a2为第一阀口119的通流面积；n为阀针11上进口的数量。
[0056]
本实施例中，各进口的通流面积之和a1大于第一阀口119的通流面积a2，从而保证第一阀口119开度较小时，介质能够顺利从第一阀口119排出。同时，如上所述，为了降低介质在第一入口分腔的压力和能量，需保证进口的通流面积小于第一入口分腔的截面积，进
口数量n相同的情况下，各进口的通流面积之和a1过大时，单个进口的通流面积也较大，其与第一入口分腔的截面尺寸差距较小，此时，开设若干进口的阀针11不能相当于节流孔板，介质经进口流入第一入口分腔时，压力和能量无法减小或减小量较小。因此，在进口数量一定或在一定范围内时，各进口通流面积之和a1不能无限增大。
[0057]
如图3和图4所示的实施例中，阀针11开设有三个进口，因此，在该实施例中，满足可以理解，当进口数量不同时，二者所满足的条件也不同。
[0058]
进一步地，各进口的通流面积之和a1小于入口管的出口截面积。
[0059]
同理，本实施例中的设置方式能够使得介质从入口管出口到阀针11各进口的流动过程中，压力和能量降低，进一步降低介质在第一阀口119之前的湍流程度。
[0060]
另一方面，各入口分腔中，沿介质的流动方向，位于下游的入口分腔的截面积小于位于上游的入口分腔截面积，同时大于位于上游的入口分腔截面积的一半。
[0061]
本实施例中，位于下游的入口分腔截面积大于位于上游的入口分腔截面积的一半时，能够使得介质的压力在流动过程中逐渐减小，避免发生压力突变而导致介质湍流程度增大，从而进一步降低介质在入口腔内的压力和湍流程度。
[0062]
综上所述，通过以上各实施例的设置方式，能够减小介质在进入第一阀口119前(即在入口腔内流动时)的压力和湍流程度，从而降低其在第一阀口119节流时发生空化现象的风险，进而降低电子膨胀阀的空化噪音，并提高其使用寿命。
[0063]
另一方面，阀针11的出口腔内设置有第二消音件，在该第二消音件的作用下，介质从第一阀口119流入出口腔时，能够消除其中的气泡，从而降低气泡破裂发生空化现象的风险，进一步减小该电子膨胀阀工作时的噪音。
[0064]
进一步地，阀针11的出口腔内具有沿介质的流通路径分布的若干出口分腔，且相邻出口分腔之间通过第二消音件隔离，同时，与第一阀口119相连的第一出口分腔截面积逐渐增大，即大于第一阀口119的通流面积。
[0065]
本实施例中，由于第一出口阀分腔的截面积逐渐增大，介质流经时，满足能量守恒，因此，其流速逐渐降低，压力逐渐增大，从而能够降低介质压力低于饱和蒸汽压力的风险，进而能够降低介质经第一份阀口119节流后发生空化现象的风险。因此，本实施例中的设置方式从第一阀口119出口侧降低电子膨胀阀的空化噪音。
[0066]
另外，以上各实施例中，第一阀口119处于关闭状态时，阀杆12的动作段与第一阀口119两部件中，二者相互配合的两密封面形成密封副，其中，两密封面为相互外切的圆弧面，且两圆弧面半径较小。因此，与现有技术中两密封面面接触，或者两密封面为点接触的直角面相比，本实施例中的设置方式能够减小节流段的长度，从而进一步降低空穴噪音产生的风险。
[0067]
综上所述，本发明中，能够从第一阀口119的进口侧、出口侧以及第一阀口119密封副形状三个角度降低介质经第一出口阀119节流时发生空化现象的风险，从而有效降低电子膨胀阀的空化噪音，并使得该电子膨胀阀具有较高的使用寿命。
[0068]
具体地，阀针11内部具有轴向分布的第一腔体113和第二腔体114，且阀杆12的动作段伸入该第一腔体113内，并能够在第一腔体113内轴向运动，以开启或关闭第一阀口119。
[0069]
以图1和图3所示的实施例为例，第一腔体113为上述入口腔，第二腔体114为上述出口腔，由于本实施例中介质沿横向进入第一腔体113，因此，第一腔体113内部沿具有沿其径向(横向)分布的第一分腔1131和第二分腔1132，且两分腔之间通过沿轴向延伸的消音筒116分隔。因此，消音筒116为上述第一消音件，第一分腔1131和第二分腔1132为上述入口分腔，且第一分腔1131为上述第一入口分腔。
[0070]
同时，如图5所示，该阀针11的侧壁开设有若干第一节流孔1121，该第一节流孔1121为上述进口。因此，各第一节流孔1121和两分腔的截面积满足上述数值关系。
[0071]
具体地，如图1、图3和图5所示，阀针11具有大径段111和小径段112，且大径段111上端的内壁固定有阀针套13，且该阀针套13沿轴向的端面开设有导向孔，阀杆12的动作段穿过该导向孔伸入第一腔体113内，驱动段与电子膨胀阀的线圈部分相连，从而能够使得阀杆12在线圈部分的驱动下沿导向孔轴向上下运动，以开启或关闭第一阀口119。
[0072]
更具体地，如图3所示，阀杆12的动作段具有横向延伸的环形凸台121，第一阀口119关闭时，该凸台121与阀针套13的轴向内壁之间具有预定距离，动作段朝向阀针套13运动并与该轴向内壁相抵时，带动阀针11运动。
[0073]
如图1和图3所示的电子膨胀阀工作时，第一阀口119和第二阀口21关闭状态下开启电机，并带动阀杆12的驱动段向上运动时，阀杆12的动作段逐渐与第一阀口119分离，第一阀口119开度逐渐增大，实现电子膨胀阀的小流量调节过程。当阀杆12向上运动上述预定距离并使得阀杆12的凸台121与阀针套13的轴向内壁相抵时，在阀杆12的带动下，阀针组件21向上运动，此时，小流量调节结束，从而逐渐开启第二阀口21，进一步调节电子膨胀阀的制冷剂流量。
[0074]
进一步地，如图3所示，沿轴向，消音筒116下端与阀针11内壁之间设置有密封件115，且该消音筒116沿轴向的两端分别与阀针套13和密封件115过盈配合，具体可通过将消音筒116的两端分别压入阀针套13和密封件115实现过盈配合，从而能够避免第一分腔1131内的介质不经过消音筒116直接从消音筒116的两端进入第二分腔1132。
[0075]
在如图2和图4所示的实施例中，轴向接管4为入口管，横向接管3为出口管，因此，第二腔体114为入口腔，第一腔体113为出口腔。因此，第二腔体114内部具有沿轴向分布的第三分腔1141和第四分腔1142，且两分腔之间通过径向延伸的消音板117分隔。因此，消音板117为本实施例中的第一消音件，第三分腔1141和第四分腔1142为本实施例中的入口分腔，且第四分腔1142为本实施例中的第一入口分腔。
[0076]
同时，如图4和图6所示，第二腔体114内设置有节流筒118，该节流筒118底壁开设有若干第二节流孔1181，各第二节流孔1181为上述进口，因此，各第二节流孔1121和第二分腔114内的两分腔的截面积满足上述数值关系。消音板117覆盖于该节流孔118的轴向开口，因此，节流筒118的侧壁1182与消音板117围成的节流筒118内腔为上述第三分腔1141。
[0077]
进一步地，如图4所示，第一腔体113的阀杆12与阀针11内壁之间设置有弹簧14，具体地，该弹簧14沿轴向的上端固定于阀杆12的凸台121，沿轴向的下端固定于第一腔体113的底壁。
[0078]
在图4所示的实施例中，弹簧14用于平衡阀杆12开始上移至第一阀口119完全开启过程中(即小流量调节过程中)阀针11所受到的压力，从而使得阀针组件1在小流量调节过程中始终封堵第二阀口21。
[0079]
另外，通常情况下，电子膨胀阀在一些工况下介质流向如图1所示，在另一些工况下介质流向如图2所示，即该电子膨胀阀能够双向流动，其阀针组件1的结构如图4所示，该电子膨胀阀的工作原理如上所述。
[0080]
另外，本发明还提供一种电子膨胀阀，包括阀体和开设有第二阀口21的阀座2，其中，该阀针组件1为以上任一实施例中所述的阀针组件1。由于该阀针组件1具有上述技术效果，包括该阀针组件1的电子膨胀阀也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。
[0081]
具体地，如图1和图2所示，该电子膨胀阀中，第一阀口119的通流面积a2与第二阀口21的通流面积a3之间满足下述关系：
[0082]
上述第一阀口119的通流面积与第二阀口21的通流面积之比过大时，该电子膨胀阀的流量较小，过小时，该电子膨胀阀的小流量调节作用较小，因此，需综合考虑上述两方面的因素合理设计两阀口通流面积的大小关系。
[0083]
以上对本发明所提供的一种电子膨胀阀及其阀针组件均进行了详细介绍。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。