膨胀阀的制作方法

膨胀阀
1.本发明涉及一种膨胀阀，该膨胀阀包括：壳体，该壳体具有入口端口和出口端口；阀座，该阀座布置在入口端口与出口端口之间；阀元件，该阀元件可在背离阀座的完全打开位置与阀座处的关闭位置之间的操作行程上移动；以及致动器，其中，致动器包括作用在阀元件上的电动旋转马达。
2.这种膨胀阀用在制冷剂回路中，以在受控状态下使制冷剂膨胀。当膨胀阀与高压制冷剂(例如，二氧化碳)结合使用时，必须保持小的公差以避免泄漏。这使得这种膨胀阀的组装复杂且困难。
3.本发明的目的是具有简单组装膨胀阀的可能性。
4.这个目的通过如开篇所述的膨胀阀膨胀阀来解决，其中，在壳体和致动器的拆卸状态下，致动器具有安装行程，该安装行程至少是操作行程的两倍，其中，安装行程延长了操作行程。
5.具有这种构造，可以在组装膨胀阀的元件之前将要与阀元件连接的致动元件移出壳体相当远。当要与阀元件连接的致动元件移出壳体足够远时，更多的空间可用于组装零件，使得可以以更高的精度进行组装。此后，致动元件可以缩回。当膨胀阀完全组装好时，不再需要致动器的附加行程。一旦膨胀阀组装好，致动器只需要执行操作行程。
6.在本发明的实施例中，阀元件呈滑动件形式并且包括至致动器的致动元件的连接部，在该连接部中滑动件侧向放入致动器。当零件滑动件和致动元件侧向放在一起时，这是连接两个零件的简单方法。当致动元件已经移出壳体足够远时，这种连接是可能的。
7.在本发明的实施例中，在操作行程上连接部由壳体部分覆盖。这意味着在操作膨胀阀期间，滑动件与致动元件之间的连接部始终由壳体部分覆盖。壳体部分可以是例如壳体的管状元件。
8.在本发明的实施例中，至少在阀元件的关闭移动期间连接部是柔性的并且允许阀元件相对于致动元件倾斜。当允许滑动件倾斜时，可以可靠地实现膨胀阀的完全关闭。滑动件可以以整个前部面靠在阀座上，使得泄漏的风险降至最低。然而，在生产和安装相应的零件期间不需要使用非常高的公差。
9.在本发明的实施例中，阀元件以点状接触区抵靠在致动元件上。点状接触区允许阀元件相对于致动元件倾斜。
10.在本发明的实施例中，点状接触区形成在阀元件上的球形突出部的顶部上和/或致动元件上。这是实现点状接触区的简单方式。
11.在本发明的实施例中，入口端口处的压力在关闭方向上作用在阀元件的第一压力区上，并且在打开方向上作用在阀元件的第二压力区上，其中，第一压力区大于第二压力区。入口端口处的压力用于在阀元件上产生将阀元件压靠在阀座上的净力。因此，在关闭状态下，膨胀阀可以保持紧密，而不需要以高关闭力永久致动致动器。
12.在本发明的实施例中，第二压力区的至少一部分形成在从阀元件在阀座处的端部开始的区域中。该区域可以具有例如锥形形式。入口端口处的压力围绕这个第二压力区并且在打开方向上产生力。
13.在本发明的实施例中，阀元件在阀座处的端部的厚度小于远离阀座的区域的端部的厚度。这意味着阀元件抵靠在阀座上的面积可以保持较小，使得将阀元件压靠在阀座上的力产生相当大的接触压力，这对阀的紧密性是有利的。
14.在本发明的实施例中，阀元件在阀座处的端部形成锐边缘。边缘越尖锐，接触压力就越高。
15.在本发明的实施例中，阀元件由金属制成，并且阀座包括由塑料材料制成的表面。塑料材料可以是例如peek(聚醚醚酮)。在优选实施例中，塑料材料是纤维增强的。
16.现在将参照附图更详细地描述本发明的实施例，在附图中：
17.图1示出了膨胀阀的截面视图，
18.图2示出了图1的细节的放大视图，并且
19.图3示出了阀元件与致动元件之间的连接部。
20.在所有附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。附图不是按比例的。
21.图1示意性地示出了包括壳体2的膨胀阀1。壳体包括入口端口3和出口端口4。阀座5布置在入口端口3与出口端口4之间。呈滑动件形式的阀元件6可从图1和图2所示的关闭位置移动到完全打开位置(未示出)。关闭位置与完全打开位置之间的距离简称为“操作行程”。
22.阀元件6的移动由呈电动旋转马达8形式的致动器7引起，该旋转马达可以例如呈步进马达形式。马达8可以例如连接至螺母9。螺母9拧在螺纹主轴10上。当操作马达8时，马达驱动螺母9，该螺母是作用在阀元件6上的驱动器的旋转元件，而主轴10被不可旋转地固持。因此，螺母9的旋转被转换成主轴10的线性移动。
23.致动元件11固定至主轴10靠近阀座5的端部。致动元件11包括向径向侧13开口的槽状开口12。换言之，槽状开口12垂直于螺母9的旋转轴线延伸。因此，阀元件6可以侧向放入致动元件11。为此，阀元件6包括在邻近致动元件11的端部处的板14。板14适配于槽状开口12。
24.板14支承球形突出部15，当致动元件11朝向阀座5移动时，该球形突出部抵靠在槽状开口12的上壁16上。球形突出部15与槽状开口12的壁16形成点状接触区。因此，呈中空圆柱形式的滑动件形式的阀元件6可以相对于螺母9的旋转轴线略微倾斜。
25.当膨胀阀1完全组装好时，马达8、螺母9、主轴10以及致动元件11安装在致动器壳体17中。致动器壳体17包括管状部分18。如图2中可以看出的，管状部分18覆盖致动元件11与阀元件6之间的连接部。因此，在膨胀阀1组装好的状态下，阀元件6与致动元件11之间的连接部无法脱离接合。
26.然而，为了在阀元件6与致动元件11之间建立连接，当组装膨胀阀1时，可以将主轴10移动超过阀元件6将接触阀座的位置，即可以将主轴移动超过致动器7的安装行程，该安装行程大于操作行程并延长了操作行程。安装行程至少是操作行程的两倍，优选地至少是操作行程的三倍。因此，在将致动器壳体17安装至壳体2或至下文将解释的插入件19之前，致动器7将致动元件11移出管件18。为此，螺母9距主轴10远离阀座5的端部的距离至少是操作行程的两倍。
27.在未示出的实施例中，可以可旋转地驱动主轴10并且将螺母9固定以防止旋转。在这种情况下，这些关系反之亦然。螺母安装在主轴10上的位置距主轴10靠近阀座5的端部的
距离至少是操作行程的两倍。
28.在实施例中，膨胀阀1的操作行程是5mm，即阀元件6可以在5mm的行程上被抬离阀座。
29.在未组装状态下，致动器7可以将致动元件11从图1和图2所示的位置移动至少10mm，即安装行程是15mm。
30.当致动元件已移出管件18时，只需将阀元件侧向放入致动元件11中即可将阀元件6安装至致动元件11。
31.一旦阀元件6已经连接至致动元件11，上述插入件19就被拧到管件18上。然后致动器壳体17和插入件19一起移入壳体2中，并且致动器壳体17通过螺纹连接部20连接至壳体2。然而，插入件被认为是壳体2的一部分。
32.阀元件6呈滑动件形式并且基本上呈中空圆柱形式。阀元件6包括在接触阀座5的面处的锐边缘21。阀元件6包括由入口3处的压力加载的第一压力区22。此外，阀元件6包括第二压力区23，该第二压力区同样由入口3处的压力加载。第一压力区22略微大于第二压力区23。因此，入口3处的压力在阀元件6上产生净力，该净力在朝向阀座5的方向上作用在阀元件6上。因此，即使当致动器7未通电并且阀元件6在图1和图2所示的关闭状态下时，膨胀阀1将保持关闭。
33.由球形突出部15实现的点状接触允许阀元件在一定程度上倾斜。因此，阀元件6可以始终在整个周向上接触阀座5。
34.密封布置24布置在阀元件6内部并且防止制冷剂通过阀元件6。密封布置24布置在突出部25上。突出部25是插入件19的一部分。突出部25包括多个开口26，这些开口在周向方向上均匀分布。因此，当阀元件6被抬离阀座5时，制冷剂可以流动穿过阀元件6与阀座5之间的间隙并且穿过开口26流到出口端口4。
35.阀元件6可以由金属材料(例如钢)制成。阀座5至少在接触阀元件6的表面处由塑料材料、特别是由如peek(聚醚醚酮)的聚合物制成。优选地，塑料材料是纤维增强的。
36.阀元件6的锐边缘21略微压入阀座5中，然而，不会损坏阀座。以此方式，在关闭状态下，可以在相当长的操作时间内保持膨胀阀1的紧密性。