专利名称：致冷系统的三通阀的制作方法
技术领域：
本发明与致冷阀有关，更具体地说，与适用于把冷却剂从致冷剂压缩机排出侧交替地通向冷凝器式蒸发器的三通阀有关。
通常在用于调节冷藏车和冷藏拖车货仓的运输装置的致冷系统中，在冷却过程中，用三通阀把已知加热的致冷剂气体从致冷剂压缩机引入到一冷凝器，在解冻和/或加热过程中，把致冷剂引入到一蒸发器。转让给本发明同一受让人的美国专利4，912，933详细描述这一运输装置的致冷系统。
我们知道作为先有技术的三通阀，制造费用比较昂贵由于有一装在三通阀壳体内的平衡式压力的单向阀，就是在容纳单向阀的三通阀壳体部分需要用昂贵的定角钻孔以形成按放单垧阀的空间。此先有技术三通阀维修也比较昂贵，因为为了取下装在壳体内固定的阀座结构，必须把焊好的接头重新焊开，两密封垫片接头须打开。而固定在阀座结构挡住了这先有技术三通阀移动部分的取出。阀的移动部分又带着与固定的阀座的密封件相接触的密封件。在维修三通阀之后，在接头重焊的部位时常引起冷却剂渗漏。
简略地说，本发明是一用于致冷系统的三通阀，有一冷凝器、一蒸发器和一包括排放侧和吸入侧的致冷剂压缩机。三通阀包含有一壳体，该壳体包括有第一轴向端和第二轴向端的中间壳体，而第一和第二端的罩盖通过第一和第二密封垫片分别地可卸地固定在第一和第二轴端，中间壳体和第一、第二端罩盖合在一起限定一轴向延伸的长空腔，三通阀壳体部分还包括一适于连结到致冷剂压缩机排放侧的入口，第一和第二较大出口适于分别连结到冷凝器和蒸发器，而三通阀可交替地选择接通冷凝器或蒸发器。而一较小出口适于可选择地连结到致冷剂压缩机的吸入侧。按照本发明，一园柱状阀芯可拆卸地安置在壳体部分的长空腔内，阀芯带有三通阀的相互配合的固定部分和移动部分，包括第一和第二间隔开的固定阀座以及分别与第一和第二阀座相接触以提供第一和第二工作位置的第一和第二间隔开的阀密封垫。第一和第二工作位置分别把壳体的入口连接到第一和第二较大出口，因为阀的移动部分并不要求与壳体配合从而不影响阀的密封功能，为了维修的目的，使容易从壳体轴向取出阀芯。只要通过卸下预定的端罩盖之一，这样做不会使阀体和阀芯相互影响而可完成上述维修。因此，为了维修三通阀就不需要先焊开焊接接头后再重新焊合。可装折的阀芯包含所有的受磨损阀的固定件和移动件，结果通过用新的或重新加工的阀芯代替已磨损的阀芯，从而加快维修三通阀的进度。
阀芯同轴带有一限压或平衡式压力的单向阀，当阀体的入口在工作过程中连到第二最大出口，单向阀限制通过第一较大出口。阀芯的背压的上升。这种安置就不需要对三通阀的壳体定角钻孔。带有三通阀工作活塞的轴也带有单向阀，要求单向阀功能的轴的所有钻孔与轴的纵轴线同轴或与该轴正交。
只要通过实施例再结合附图的详细说明，可使本发明更加明白，附图中
图1是按照本发明所制造三通阀的透视图。
图2是图1所示的三通阀局部分解透视图。
图3为沿图1中箭头Ⅲ-Ⅲ方向在Ⅲ-Ⅲ线之间所取的剖面，即图1和图2所示三通阀的剖视图，表示了三通阀处在“致冷”工作状态把致冷剂从致冷剂压缩机引到致冷剂冷凝器。
图4是相似图3所示剖视图的图1和图2所示的三通阀的剖视图，但是图解说明三通阀处于“加热”工作状态，把致冷剂从压缩机引到一致冷剂的蒸发器。
参照图1，图中所示为根据本发明制造的三通阀10的透视图。三通阀10包括具有第一和第二轴向端14和16的阀体或壳体12和纵轴线18。壳体12包括有第一和第二轴向端22和24的管状柱形中间阀体20。壳体12还分别包括第一和第二端的罩盖26和28，各罩盖又有第一和第二轴向端。壳体12的第一端14同于罩盖26的第一轴向端，而且罩盖26还包括一第二轴向端30，壳体12的第二端16同于罩盖28的第二轴向端，而罩盖28还包括一第一轴向端32。
中间阀体20和第一、第二罩盖26、28通过密封垫片34和36以及与第一端盖相联的螺钉36、与第二端罩盖相联的螺钉39而结合在一起。密封垫片34安置在第一端罩盖26的第二轴向端30和中间阀体20的第一轴向端22之间，而密封垫片36安置在中间阀体20的第二轴向端24和罩盖28的第一轴向端32之间。
壳体12有一安置在第二端罩盖28上的入口孔40(最好参照图3)，例如穿过其邻近第一轴端32的侧壁。孔40包括一管形件42焊在开孔处。管形件42适于连到图3和图4所示运输装置的致冷系统45的致冷剂压缩机的高压侧或排放侧D。
壳体12还包括第一和第二较大出口孔44和46和较小出口孔48，这些孔均在图3和图4示出。第一较大出口孔44穿过中间阀体20的侧壁。管状件50焊在孔44内，管状件50适于连到相关的致冷系统的冷凝器51上。
第二较大孔开在第二端罩盖28上，穿过其侧壁且比入口孔40更靠近第二轴端16。管状件52焊在孔52内，管状件52适于连到相关的致冷系统的蒸发器58上。
如图3和图4所示，较小出口孔48穿过第一端罩盖26的第一轴向端14与之同轴安置，孔48适于可控制地连到致冷剂压缩机43的低压侧或吸入侧s，例如通过由致冷剂控制器57所控制的常闭式的电磁阀55。
中间阀体20和第一和第二端罩盖26和28合在一起限定一轴向延伸的长空腔54。
图2是图1所示的三通阀10局部分解透视图。图解说明安置在所限定的长空腔54内的三通阀10内之内部件。内部件包括一可装卸的柱形阀芯56，第一偏压装置58，例如若千贝氏弹簧(Bellerille spring)和第二偏压装置60例如一螺旋压缩弹簧。第一偏压装置58偏压阀芯56的固定部分，而第二偏压装置60偏压阀芯56的移动部分，这在以后会进一步说明。壳体12的不分解部分表明在装配和/或替换阀芯56时，这部分壳体仍保持原样。因此，只需把第一端罩盖26取下就可维修三通阀10。
图3和图4是沿图1箭头Ⅲ-Ⅲ方向在Ⅲ-Ⅲ线之间所取的三通阀10的剖视图。图3和图4分别说明在“致冷”和“加热”时三通阀的各自位置。阀芯56分别包括固定部分62和移动部分64。固定部分62包括一薄壁管状金属壳体66，该壳体有第一和第二轴向端68和70以及在二轴向端之间延伸并由内表面73所限定的孔72，这样孔72和内表面73就组成了一轴向空腔，而阀芯56的可动部分64就安置在其内。
固定部分62分别包括第一和第二环形件74和76，第一环形件74固定在阀芯壳66的轴向端68和70中间，例如通过一起伏形槽和卡箍78和80。第二环形件76固定在邻近第二轴向端70，例如通过一起伏形槽和卡箍82。第一环形件74有若干周向间隔开的孔84它与阀芯壳66上有相似尺寸和间隔的孔86对准。第一环形件74也有一带锥度或漏斗形表面88，它起到阀座功能。第二环形件76有一相似带锥度或漏斗形表面90，它也起到阀座功能。
阀芯壳66还有若干径向间隔开的孔92，正如图2所示，孔92的中心都在通过管状进口件42的纵轴线的平面内，这些孔与阀体12的纵轴线18相交。如图3和图4所示，一滤纲96包在阀芯壳66上以盖住孔口92过滤由致冷剂压缩机43通过管状进口件42排出到三通阀10的致冷剂中的杂质。
第二环形件76包括一面对阀芯56固定部分62的第二端70的孔97，用来接纳固定第二端罩盖28的定位销。定位销98和相应的定位孔97保证固定件62的孔84和92相对于管状件42和50正常周向定位。
阀芯56的移动部分64包括一分别有第一和第二轴端102、104的长轴100。轴100有一起始于第一端102并被外面106所限定的第一直径。第一直径按预定尺寸延伸到第二端104，该直径在形成向内凸肩108处变小。凸肩108向内缩小到由表面110所限定的第二直径。此表面110按预定尺寸朝第二端104延伸并以螺纹部分112结束。螺纹部分112在离第二端104一定距离处终止，并在凸肩114向内成一被表面116所限定的更小直径，表面116延伸到第二端104。第二端罩盖28有一尺寸大小可滑动地接纳轴100的第二端104的孔118，它提供了阀芯56的移动部分64的第一支撑点，同时也使移动部分64可轴向滑动。
轴100在表面100有一容纳O形密封圈122的环槽120，轴100有一通过由表面110所限定的第二直径部分的横向孔124。与此孔与槽120的间距相比它更靠近凸肩108上。轴100有一与轴线18同轴的阶梯孔125，它起始于由有一定长度的锥度的内面126所限定有较大第一直径的轴100的第一轴向端102。孔125在凸肩128处向内形成被光滑面130所限定的较小直径。面130终止于有一小中心孔134的壳壁部分132，中心孔134把阶梯孔125与横向孔124相连成液流通路。壳壁部分132包括一围绕着孔134的进口的凸缘136。
一平衡压力或限压的单向阀138可折卸地装在阶梯孔125内。单向阀138包括一有一轴向延伸通孔141的固定部分140和一通过螺旋弹簧144压向凸缘136的可动部分142。
轴100包括若干依次叠套在第二端104的部件并用啮合在带锥度部分112上的螺帽146相继在轴向对准并固定。这些部件的第一个是安置在紧靠凸肩108的活塞148。活塞148有安置在垂直轴线18的第一和第二相对的承压面150和152。活塞148还有由一密封件158置于其周向槽156内的外周154，密封件158可以是诸如图示的带涨圈的皮碗密封。密封件158可滑动地贴合到阀芯壳66的内面73上，为阀芯56的移动部分64提供了一第二可滑动支撑点。
再下个叠套在轴100上的部件是一分别有第一和第二轴向端162和164的长套筒160。轴端162有与在套筒160内径上加工出的间隙168相通的横向槽166，该套筒160围绕着轴100上的横向孔124。当三通阀10处于“加热”位置时(如图4所示)，横向槽166、间隙168、孔124和134使单向阀138的移动部分142、对致冷剂冷凝器51通过管形件50所产生的背压作出反应。
套筒160的轴端164成阶梯形以容纳一第一弹性密封垫170，当三通阀10处于“加热”位置(如图4所示)时，该弹性密封垫170与第一环形件74的固定阀座面48相配合。
定位件172有一在所要求位置固定住第一阀密封垫170的第一轴向端174和第二轴向端176。一第二弹性密封垫178安置在紧贴定位件172的第二轴向端176并由一弹性垫圈180和螺帽146固定就位。当三通阀处于图3所示“致冷”位置时，第二密封垫178与第二环形件76的固定阀座面90相配合。
回顾前面所述的三通阀的结构，大家会注意到壳体12没有受到磨损的部件，由壳体12限定的空腔54是园柱形，所以空腔内没有部件会妨碍阀芯的轴向放置或取出。
在三通阀10的装配中，中间壳体20、第二端罩盖28在由密封垫片件36密封的结合处联接起来并依装配关系为螺钉39固定住。然后，阀芯56插入到空腔54内，这样，轴100的第二轴向端104进入到第二端罩盖28的孔118内。然后再转动阀芯54的固定部分62直到定位销98插入第二环形件76的定位孔97内。把贝氏弹簧58和螺旋弹簧60放在第一端罩盖26内，密封垫片34放在第一端罩盖26和中间壳体20之间，再拧紧螺钉38直到把第一端罩盖26牢牢地紧固到中间壳体20上。贝氏弹簧58把阀芯56的固定部分62偏压在第二端罩盖28上，而螺旋弹簧60接触活塞148的表面150以提供把移动部分64偏压向第二端罩盖28的力。
致冷剂压缩机的比较高排出压力，通过管状件42的侧壁上孔182，穿过中间阀体20外壁的纵向延伸孔184以及在第一端罩盖26的孔或槽186与活塞148的第一压力接受侧150相通。阀芯壳66的外径和围绕它的第一端罩盖26的内径要选择在它们之间能有一小间隔，足以使从对准的孔182、184和186到活塞148的第一压力接受面150形成连续的压力通道。
当把孔与致冷剂压缩机吸入侧s相连通的致冷剂管路190被电磁阀55断开位置所切断时，如图3所示，弹簧60的偏压加上活塞148的面150上的压缩机排出压力所提供的力超过由在活塞148的面152上的压缩机排出压力所产生的力。结果形成一力差，该力差就把阀芯56的移动部分64驱动到图3所示三通阀10的“致冷”位置。这样，在三通阀10的致冷位置，第二弹性密封垫178牢牢地压住锥形面90以切断通向管状件52的冷却剂通路，这样也切断到蒸发器53的通路，同时，打开通和管状件50和通向冷凝器51的致冷剂通路。因此，通过管状件42进入三通阀10的致冷剂再通过孔92进入阀芯56，而致冷剂通过管状件50流出三通阀10，再流到致冷剂冷凝器50。
当致冷控制器57感受到为了在服务空间内确定一选定的温度点，加热循环应该开始，而且当控制器57决定蒸发器53要求解冻，控制器57接通电磁阀55使它处于打开位置并接通致冷剂，把活塞148的活塞面150上的压力提供到压缩机43的低压侧s。现在，在侧面152上的压缩机排出压力所提供的力超过了弹簧60的偏压和低的吸入侧压力所提供的力，产生一合力，此合力驱动阀芯56的移动部分64到图4的示的加热位置。在加热位置，弹性密封垫170紧紧地压在带锥形的阀座面88上。三通阀10此位置关闭致冷剂到冷凝器51的通路并打开致冷剂到蒸发器53的通路。
某些致冷剂在某些工作条件下，冷凝器51的压力在热循环中可能会升高，这就把附加压力加到活塞148的第二侧面152。然而，当控制器57关闭电磁阀55以把三通阀转回到如图3所示的“致冷”位置，由弹簧60偏压加上冷凝器排出压力所产生作用于活塞面150的力不超过压缩机排出压力加上冷凝器51的背压的合力。这样，三通阀10就不移回到图3所示的“冷却”位置。而限压的单向阀138使这种情况不发生，冷凝器51的背压加到单向阀138的移动部分142，如果此力超过弹簧144的偏压，移动部分144就从密封凸缘136上抬起，通过单向阀138的固定部分140中心孔141，把背压接通到压缩机43的低压侧s。
当三通阀在野外要求维修时，只需卸下螺钉38、第二端罩盖26、弹簧58和60以及密封垫片34，并不要破坏焊接接头，只要把卸阀芯工具靠螺纹拧到轴100的第一轴向端102上的带锥度的孔126内，阀芯就能从空腔54中退出，然后一新的或重新加工的阀芯插入空腔54内，以后的步骤同于前述的三通阀10装配步骤。当用过的阀芯56卸下，这样，三通阀受磨损的所有部件也都可卸下，用一新的密封垫片34和新的或再加工的阀芯56就能很容易重新装配成该三通阀10。
权利要求
1.一致冷系统(45)的三通阀，致冷系统有一冷凝器(51)，一蒸发器(53)，和一包括吸入和排出侧S和D的压缩器(43)，而三通阀包含有一包括具有第一轴向端(20)和第二轴向端(24)的中间阀体(20)的壳体(12)，分别可折卸地通过第一和第二密封垫片，固定到第一和第二轴向端的第一和第二端罩盖(26)(28)上，中间阀体和第一和第二端罩盖分一起限定一轴向延伸的长空腔(54)，壳体(12)还包括一适于连到致冷剂压缩机排出侧D的入口(40，42)，第一和第二较大出口(44，50；46，52)适于分别连到由三通阀交替选择的冷凝器和蒸发器以及一适于可选择连到冷却剂冷缩机吸入侧D的较小出口(48)，其特征在于一柱形阀芯(56)可装卸地安置在上述长空腔内；上述阀芯带有三通阀的相互配合的固定部分和移动部分，包括第一和第二间隔开的固定阀座(74，76)以及分别与第一和第二阀座相接触以提供第一和第二工作位置的第一和第二间隔开的阀密封垫(170，178)，第一和第二工作位置分别把壳体的入口连到第一和第二较大出口；其中，为了维修目的，阀芯可从壳体轴向取出，只要卸下预定的端罩盖之一而壳体和阀芯之间互不干扰。
2.根据权利要求1所述的三通阀，其特征在于柱形阀芯有第一轴向端(68)和第二轴向端(70)分别安置于第一和第二端罩盖内。
3.根据权利要求1所述的三通阀，其特征在于阀芯有固定部分(62)和移动部分(64)，上述固定部分包括一具有内面(73)的空心柱形壳体(66)，该内面限定一轴向延伸空腔(72)，第一和第二阀座都固定在上述内面上，上述移动部分安置在上述固定部分的轴向延伸空腔内，上述移动部分包括一活塞，该活塞有垂直于上述长空腔纵轴线的间隔开的相对的第一和第二压力承受面(150、152)，上述活塞安装成相对于壳体内面可轴向滑动，上述移动部分带有分别接触第一和第二阀座的第一和第二阀密封垫。
4.根据权利要求1所述的三通阀，包括一阀芯所带平衡压力的单向阀(38)，当工作过程中，阀体入口连至第二较大出口时，平衡压力的单向阀用来限制通过第一较大出口在阀芯内的背压上升。
5.根据权利要求1所述的第三通阀，包括一安置在阀芯内并与之同轴的平衡压力的单向阀(138)，单向阀把第一较大出口(44，50)与较小出口相连，当壳体入口在工作过程中与第二较大出口相连，该单向阀限制通过第一较大出口，在阀芯内背压的升高。
6.根据权利要求3所述的三通阀，其特征在于预定的一端罩盖是第一端罩盖，而第二端罩盖有一可容纳和滑动地导向阀芯移动部分一端(116)的孔。
7.根据权利要求6所述的三通阀，其特征在于第二端罩盖和阀芯的第二轴向端有互补的啮合部分(97，98)，该啮合部分在园周方向上定位住阀芯的固定部分。
8.根据权利要求3所述的三通阀，包括安置在第一端罩盖和阀芯固定部分之间的第一偏压装置58，该偏压装置把阀芯的固定部分压向第二端罩盖部分上，而第二偏压装置(60)安置在阀芯的移动部分和第一端罩盖之间，该偏压装置把阀芯移动部分压向第二端罩盖。
9.根据权利要求3所述的三通阀，其特征在于较小出口安置在第一端罩盖中，第一较大出口安置在中间阀体中，而入口和第二较大出口安置在第二端罩盖中。
10.根据权利要求9所述的三通阀，其特征在于阀芯的移动部分包括有第一端(102)和第二端(104)的轴(100)，第二端被第二端罩盖滑动地支撑，轴上的活塞(148)向内与轴的第一端间隔开，上述活塞有相对的第一和第二压力接受面(150，152)，它们分别面向轴的第一端和第二端，而一内面(154)可滑动地与阀芯固定部分的园柱形壳体的内面相啮合。
11.根据权利要求10所述的三通阀，包括一在轴第一端的孔(125)，限定一与轴同轴的空腔，该空腔与安置在活塞第二压力接受面与轴的第二端之间的轴的横向孔(124)连通可流通液体，还包括一安置在由轴限定的空腔中的限压单向阀(138)，当在工作过程中，较小出口连到致冷剂压缩机的吸入侧时，该单向阀(138)定向到限制活塞第二面的压力升高。
全文摘要
一致冷系统的三通阀有一包括中间阀体、第一和第二端罩盖的壳体，壳体包括一适于连到一致冷剂压缩机的入口，适于分别连到一冷凝器和一蒸发器的第一和第二较大出口以及适于可选择地连到压缩机低压侧的一较小出口。壳体限定了其内部安置一可拆卸阀芯的空腔，该阀芯包含阀的所有移动部件以及受磨损的部件。为了维修目的，在卸下一预定的端罩盖后，阀芯就能自由地取下。当三通阀处于把入口连到第二较大出口的位置时，一放置在阀芯内的平衡压力式单向阀限制通过第一较大出口的背压升高。
文档编号G02B23/14GK1061842SQ9111069
公开日1992年6月10日 申请日期1991年11月12日 优先权日1990年11月13日
发明者罗伯特·K·海威曼, 达雷尔·J·霍克森, 威廉姆·B·麦克泽 申请人:瑟贸金公司