专利名称：一种热交换设备及其换向阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换技术领域，特别涉及一种用于热交换设备的换向阀。本发明还涉及一种包括上述换向阀的热交换设备。
背景技术：
随着我国经济建设的快速发展，涉及热交换领域的空调制冷等行业不断朝着多元化、多功能的方向发展。在热交换设备中一般均会涉及介质的流通通道的转换，以下以热泵型空调系统为例，简要介绍热交换设备中介质的流通通道的转换过程。热泵型空调系统中，一般通过改变制冷介质的流通方向，调整空调系统的制冷或者制暖，而制冷介质的流通方向的改变通常需要换向阀来实现。以下以四通换向阀为例简单介绍空调系统的制冷、制暖转换过程。请参考图1，图1为一种典型的空调系统中四通换向阀的局部结构示意图。四通换向阀位于由室内热交换器和室外热交换器等构成的冷媒回路中，通常包括电磁线圈、主阀和导阀三大部分，主阀的阀体本体12的两端均焊接有端盖13，且阀体本体 12内具有滑块11，滑块11分别通过连杆14与左活塞151和右活塞152相连，左活塞151 和右活塞152将主阀的腔体分为左腔室、中腔室和右腔室；滑块11的上部加工有台阶，并通过台阶与上述连杆14相配合，滑块11的下部具有内腔111，由一组接管通过内腔111形成一个封闭的流体循环，另一组接管通过阀体本体12的内腔形成另一个封闭的流体循环， 两组流体循环的路径由滑块11的主体部相分隔。当空调需制冷时，在导阀的作用下，使得主阀的左腔室和右腔室之间形成压力差，主阀的左、右腔室间的压力差推动滑块11和两活塞移动，使系统内部的制冷剂自压缩机排气口流至压缩机吸气口，系统处于制冷工作状态； 当空调需制热运行时，同样在导阀的作用下，使得主阀的左右腔室间形成压力差，该压力差推动滑块11和两活塞向相反的方向移动，使介质流向压缩机吸气口，系统处于制热工作状态。通过上述过程实现夏天制冷冬天制热的一机两用的目的。请参考图2和图3，图2为图1所示四通换向阀中的端盖在主视方向的剖视示意图，图3为图1所示四通换向阀中的端盖在左视方向的结构示意图。现有技术中，端盖与阀体之间主要是采用非熔化极气体保护焊方式焊接(简称 TIG焊)，其主要特点是利用高熔点的钨棒作为一个电极，以工件作为另一电极，并利用氩气作为保护介质的一种焊接方法。但是这种焊接方式的主要缺点是对工件的清洁度要求很高，如果存在油污等杂质，会容易导致焊缝成型不良；另外，由于钨极载流能力有限，尤其是交流焊接时，钨极的需用电流更低，致使TIG焊的熔透能力较低，焊接速度慢，因此焊接生产效率较低。另外，在系统的工作状态转换时，第一活塞151和第二活塞152在阀体11内运动， 当两活塞分别碰触到与其相靠近的端盖时才能够停止运动，也即端盖在系统状态转换时具有定位作用，而四通换向阀多应用于空调系统中，需要承受交替性压力载荷和冲击载荷。图3中阴影部分所示的区域为端盖对活塞的定位区域，而活塞受到压力载荷后易于发生变形， 从而导致活塞与阀体无法密封，严重时可能会造成换向阀的泄露失效，严重影响了活塞和换向阀的使用寿命和可靠性。因此，如何提高换向阀的端盖与阀体的焊接效率，并提高换向阀的工作可靠性，延长其使用寿命，就成为本领域技术人员亟须解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于热交换设备的换向阀，其具有较高的工作可靠性和较长的使用寿命，且其端盖与阀体的焊接效率较高。本发明的另一目的是提供一种包括上述换向阀的热交换设备。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于热交换设备的换向阀，包括阀体、沿所述阀体的轴向往复运动的活塞，以及插装并焊接于所述阀体端部的端盖；所述端盖包括边沿部和与所述边沿部固定连接的中心部，所述边沿部与所述阀体通过熔化极氩弧焊焊接。优选地，所述边沿部的内端位于所述中心部的内端的内侧，所述边沿部内端的最小内径小于所述活塞的外径，且大于所述活塞的内径的二分之一。优选地，所述边沿部为具有适当壁厚的筒状结构，所述边沿部通过其筒壁的端面为所述活塞定位；所述边沿部的侧壁开设有通道，所述通道的最小内径大于或者等于所述换向阀的毛细管的外径。优选地，所述中心部呈向内端凹陷的凹球形。优选地，所述边沿部与所述中心部具有一体式结构。优选地，所述边沿部和所述中心部通过板料一体冲压加工而成。优选地，所述边沿部全部插装于所述阀体内。优选地，所述边沿部靠近所述阀体的外周开设有装配倒角。本发明还提供一种热交换设备，包括上述任一项所述的换向阀。具体地，所述热交换设备为热泵空调。本发明所提供的用于热交换设备的换向阀，包括阀体、活塞和端盖；其中活塞沿阀体的轴向往复运动，端盖插装并焊接于阀体的两端；上述端盖包括边沿部和中心部，所述边沿部与所述阀体通过熔化极氩弧焊焊接。熔化极氩弧焊接技术对工件的清洁度和平整情况要求较低，且融透能力较强，焊缝质量较高，从而进一步提高了换向阀的工作可靠性，并且提高了端盖与阀体之间的焊接效率。在一种优选的实施方式中，上述边沿部具有预定的径向厚度，中心部位于边沿部的内周，且与该边沿部固定连接，边沿部相对于活塞的最近点与活塞的距离，小于中心部相对于活塞的最近点与活塞的距离，也即边沿部的内端位于中心部的内端的内侧，边沿部内端的最小内径小于活塞的外径，且大于活塞的外径的二分之一，以便端盖通过边沿部为活塞的运动定位。在热泵空调系统的冷热转换过程中，活塞在阀体的内腔中相对于阀体左右运动，当活塞向左运动至极限位置时，由于上述端盖的边沿部与活塞的距离小于中心部与活塞的距离，因此，活塞与左侧端盖的边沿部发生碰撞，并通过边沿部阻止活塞继续运动， 也即端盖通过其边沿部为运动中的活塞定位，这样，通过位于端盖外周的边沿部对活塞进行较为可靠地定位，避免了由于现有技术的端盖中心区域定位而导致的活塞边缘易于变形的后果，从而显著提高了换向阀的使用可靠性，同时延长了换向阀的使用寿命。在另一种优选的实施方式中，上述中心部可以为凹球形，且向靠近活塞的方向凹陷。由于在系统的工作过程中，换向阀是压力元件，其端盖需要承受较大的冲击力和压力， 将中心部加工成凹球形能够提高端盖的抗压强度和抗冲击能力，从而提高了换向阀的工作可靠性和安全性能。
图1为一种典型的热交换设备中的四通换向阀的结构示意图；图2为图1所示四通换向阀中的端盖在主视方向的剖视示意图；图3为图1所示四通换向阀中的端盖在左视方向的结构示意图；图4为本发明所提供用于热交换设备中的换向阀一种具体实施方式
的结构示意图；图5为图4所示的换向阀中端盖的剖视示意图；图6为本发明所提供换向阀的装配形式一种具体实施方式
的剖视示意图；图7为本发明所提供换向阀的装配形式另一种具体实施方式
的剖视示意图。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种用于热泵型空调系统的换向阀，其具有较高的工作可靠性和较长的使用寿命，且其端盖与阀体的焊接效率较高。本发明的另一核心是提供一种包括上述换向阀的热交换设备。为了使本技术领域的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方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图4和图5，图4为本发明所提供用于热泵型空调系统中的换向阀一种具体实施方式
的结构示意图；图5为图4所示的换向阀中端盖的剖视示意图。在一种具体实施方式
中，本发明所提供的换向阀用于热交换设备中，该热交换设备是指在工作中能够进行温度调节的设备，上述换向阀安装于热交换设备中的适当位置， 用于设备中不同流体通道之间的转换，以下以用于暖通空调系统中的四通换向阀为例，简要介绍本发明所提供的换向阀的结构和工作过程。该换向阀包括阀体21、活塞22和端盖23 ；其中活塞22沿阀体21的轴向往复运动，端盖23插装并焊接于阀体21的两端，当空调需制冷时，在换向阀的导阀的作用下，使得主阀的左腔室和右腔室之间形成压力差，主阀的左、右腔室间的压力差推动活塞22向左移动，并当左侧的活塞22与端盖23相碰撞时，活塞22的运动受到端盖23的限制而停止，此时系统内部的介质压缩机排气口流至压缩机吸气口，系统处于制冷工作状态；当空调需制热运行时，同样在导阀的作用下，使得主阀的左右腔室间形成压力差，该压力差推动活塞22 向右移动，并当右侧的活塞22与端盖23相碰撞时，活塞22的运动受到端盖23的限制而停止，此时制冷剂自流向压缩机吸气口，系统处于制热工作状态；上述端盖23进一步包括边沿部231和中心部232，所述边沿部231与阀体21之间通过熔化极氩弧焊的方式焊接与一体，熔化极氩弧焊接技术对工件的清洁度和平整情况要求较低，且融透能力较强，焊缝质量较高，从而进一步提高了换向阀的工作可靠性，并且提高了端盖与阀体之间的焊接效率。
其中上述边沿部231的内端位于中心部232的内端的内侧，边沿部231内端的最小内径小于活塞22的外径，且大于活塞22的内径的二分之一。具体可以为，边沿部231具有预定大小的径向厚度，中心部232位于边沿部231的内周，且与边沿部231固定连接，边沿部231相对于活塞22的最近点与活塞22的距离，小于中心部232相对于活塞22的最近点与活塞22的距离，也即边沿部231的内端位于中心部232的内端的内侧，且边沿部231 内端的最小内径小于所述活塞22的外径，以便端盖23通过边沿部231为活塞22的运动定位。在热泵空调系统的冷热转换过程中，活塞22在阀体21的内腔中相对于阀体21左右运动，当活塞22向左运动至极限位置时，由于上述端盖23的边沿部231与活塞22的距离小于中心部232与活塞22的距离，因此，活塞22与左侧端盖23的边沿部231发生碰撞， 并通过边沿部231阻止活塞22继续运动，也即端盖23通过其边沿部231为运动中的活塞 22定位，这样，通过位于端盖23外周的边沿部231对活塞22进行较为可靠地定位，避免了活塞22中部由于端盖23定位冲击而引起的变形，从而显著提高了换向阀的使用可靠性，同时延长了换向阀的使用寿命。需要指出的是，文中所描述的边沿部231的内端是指，边沿部231上最靠近活塞22 的端面，相应地，中心部231的内端是指，中心部231上最靠近活塞22的端面；内侧是指靠近活塞22的一侧。上述中心部232可以为凹球形，且向靠近所述活塞22的方向凹陷。由于在系统的工作过程中，换向阀是压力元件，其端盖23需要承受较大的冲击力和压力，将中心部232加工成凹球形能够提高端盖23的抗压强度和抗冲击能力，从而进一步提高了换向阀的工作可靠性和安全性能。需要指出的是，为了描述方便，本说明书仅以用于暖通空调系统中的四通换向阀为例，而本发明所提供的热交换设备并不局限于暖通空调系统，也可以为压缩机、热水器等设备；同时，本发明所提供的换向阀也不局限于四通换向阀，在用于不同的设备中时，应根据使用要求选择换向阀的具体形式，而不应受到本说明书中具体实施方式
的限制。上述阀体21可以为具有沿轴向贯穿的空腔的筒状结构，且阀体21的两端通过端盖23封装，换向阀的阀体21与端盖23之间的连接一般需要具有较为稳定的密封性，以便保证换向阀的工作可靠性，因此，上述端盖23与阀体21的连接方式可以具体为，端盖23首先插装于阀体21中，将阀体21的连接部弯折，使得连接部与端盖23的距离靠近，从而实现阀体21与端盖23的铆接，而后通过焊接的方式实现阀体21与端盖23的紧密结合和密封。上述阀体21也不局限于筒状结构，其也可以为沿轴向内径渐缩的结构形式，只要能够实现对活塞22可靠定位即可，显然的，上述阀体21的最小内径应大于活塞22直径的二分之一，以便满足对活塞22的四周定位。端盖23也可以通过其边沿部231直接压装于阀体21后进行焊接，以简化装配过程。上述边沿部231靠近阀体21的外周开设有装配倒角2312，这样，当边沿部231压装入阀体21时，该装配倒角2312能够对端盖23装配时起到引导作用，使得端盖23更加便于压装。上述边沿部231与中心部232可以具有一体式结构，从而无需利用连接部件对两
6者进行连接，简化了加工工艺过程，并且提高了连接稳定性。显然地，上述边沿部231与中心部232也不局限于具有一体式结构，也可以通过本领域中常规的连接方式将两者固定连接，例如，可以通过焊接的方式连接，也可以通过螺栓连接的方式对两者进行可拆装地连接。上述阀体21和端盖23的材料均可以为黄铜。使用黄铜加工而成的阀体21和端盖23在焊接过程中较为容易，且焊接可靠性较易保证；同时黄铜材料不会生锈，使用寿命较长，成本较低。显然地，上述阀体21和端盖23的材料也不局限于黄铜，也可以为本领域中常规使用的其他金属材料，例如不锈钢、铝合金等。在使用熔化极氩弧焊焊接时，换向阀中端盖23和阀体21的装配形式也可以有多种。请参考图6，图6为本发明所提供换向阀的装配形式一种具体实施方式
的剖视示意图。上述边沿部231和中心部232可以通过板料一体冲压加工而成，该加工方法是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，该种板料一体加工方式具有较高的生产效率，且操作方便，易于实现机械化与自动化；同时， 保证了加工出来的中心部232和边沿部231的尺寸和形状精度较高，且产品的适应性较好。上述中心部232和边沿部231的一体加工方法也不局限于板料一体式冲压的方式，也可以为本领域中常规使用的一体式加工方法，例如可以在同一板料上通过车削加工的方式得到预定尺寸规格和形状的中心部232和边沿部231。在一种具体实施方式
中，当采取板料一体式冲压的方式对中心部232和边沿部 231进行加工时，通过边沿部231与阀体21进行的装配工艺可以具体为，将端盖23的边沿部231全部插装于阀体21内，并通过其边沿部231焊接于阀体21，且边沿部231与阀体21 通过熔化极氩弧焊焊接；由于本发明所提供的端盖23为板件一体冲压成型，因此，必然会存在成型圆角，这样当端盖23的边沿部231全部压入阀体21并与阀体21的外端面在同一平面后，边沿部231与阀体21间会出现外大内小的焊缝4结构，熔化极氩弧焊接技术使用焊丝作为电极，且作为熔化极，其允许的使用电流密度较高，因此母材的熔深大，填充金属熔敷速度快，对工件的清洁度和平整情况要求较低，且融透能力较强，焊缝质量较高，从而进一步提高了换向阀的工作可靠性。当采取板料一体式冲压的方式对中心部232和边沿部231进行加工时，通过边沿部231与阀体21进行的装配工艺不局限于上述具体方式，也可以采取其他方式。请参考图7，图7为本发明所提供换向阀的装配形式另一种具体实施方式
的剖视示意图。在另一种具体实施方式
中，上述边沿部231可以部分插装于阀体21内，也即边沿部231的一部分插装在阀体21内，而不是全部插装在阀体21内。这样，板料一体冲压工艺中形成的成型圆角不在焊缝4上，此时的焊缝4为平直的相交线，因此，进一步简化了焊接的工艺流程，提高了焊接的效率。上述边沿部231可以为具有适当壁厚的筒状结构，边沿部231通过其筒壁为活塞 22的运动定位。显然地，筒壁的具体厚度应根据使用中所需承受的冲击力和压力的大小确定，在此不做限定。上述边沿部231的侧壁开设有通孔2311，通孔2311的直径大于或者等于换向阀的毛细管5的直径，以避免端盖23的装配位置与毛细管5的装配位置发生干涉，进一步提高了换向阀的使用可靠性。除了上述换向阀，本发明还提供一种包括上述换向阀的热交换设备，该热交换设备的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。具体地，上述热交换设备可以为空调、压缩机、冷冻机以及热水器等设备。以上对本发明所提供的一种热交换设备及其换向阀进行了详细介绍。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。
权利要求
1.一种用于热交换设备的换向阀，包括阀体(21)、沿所述阀体的轴向往复运动的活塞(22)，以及插装并焊接于所述阀体端部的端盖03)；其特征在于，所述端盖03) 包括边沿部(231)和与所述边沿部(231)固定连接的中心部032)，所述边沿部(231)与所述阀体通过熔化极氩弧焊焊接。
2.根据权利要求1所述的用于热交换设备的换向阀，其特征在于，所述边沿部(231)的内端位于所述中心部032)的内端的内侧，所述边沿部031)内端的最小内径小于所述活塞0 的外径，且大于所述活塞0 的内径的二分之一。
3.根据权利要求2所述的用于热交换设备的换向阀，其特征在于，所述边沿部(231)为具有适当壁厚的筒状结构，所述边沿部031)通过其筒壁的端面为所述活塞0 定位；所述边沿部(231)的侧壁开设有通道(2311)，所述通道0311)的最小内径大于或者等于所述换向阀的毛细管(5)的外径。
4.根据权利要求3所述的用于热交换设备的换向阀，其特征在于，所述中心部(232)呈向内端凹陷的凹球形。
5.根据权利要求4所述的用于热交换设备的换向阀，其特征在于，所述边沿部(231)与所述中心部(232)具有一体式结构。
6.根据权利要求5所述的用于热交换设备的换向阀，其特征在于，所述边沿部(231)和所述中心部(23 通过板料一体冲压加工而成。
7.根据权利要求6所述的用于热交换设备的换向阀，其特征在于，所述边沿部(231)全部插装于所述阀体内。
8.根据权利要求1至7任一项所述的用于热交换设备的换向阀，其特征在于，所述边沿部031)靠近所述阀体的外周开设有装配倒角0312)。
9.一种热交换设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的换向阀。
10.根据权利要求9所述的热交换设备，其特征在于，具体为热泵空调。
全文摘要
本发明公开了一种用于热交换设备的换向阀，包括阀体(21)、沿所述阀体(21)的轴向往复运动的活塞(22)，以及插装并焊接于所述阀体(21)端部的端盖(23)；所述端盖(23)包括边沿部(231)和与所述边沿部(231)固定连接的中心部(232)，所述边沿部(231)与所述阀体(21)通过熔化极氩弧焊焊接。熔化极氩弧焊接技术对工件的清洁度和平整情况要求较低，且融透能力较强，焊缝质量较高，从而进一步提高了换向阀的工作可靠性，并且提高了端盖(23)与阀体(21)之间的焊接效率。
文档编号F25B41/04GK102235522SQ20101016248
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者方莉萍, 竹勇, 黄松炎 申请人:浙江三花制冷集团有限公司