专利名称：四通换向阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种四通换向阀，所述四通换向阀是一种方向控制阀，用于控制液压或气动管路中的液体流动方向，例如当在一种冷/暖热泵空调系统中对冷却和送暖工作方式进行选择时，用于改变冷却剂的流向，尤其涉及一种电磁液压控制方式，所述电磁液压控制方式应用将电磁控制的液压控制动作阀和叶轮式滑阀结合在一起的内部导向方法，其中电磁控制的液压控制动作阀的导向液压对叶轮式滑阀进行控制。
图1示出一种习用的四通换向阀，所述四通换向阀用于实现冷/暖热泵空调系统的冷却或送暖工作方式的转换，所述四通换向阀是一种与主阀10和引导阀20相结合的内引导型四通口双位电磁液压控制的方向控制阀。主阀具有四个通口和两个位于主阀10左右两端的引导连接孔、四根与压缩机的入口和出口相连的冷却剂连接管11、12、13和14，并且空调系统的室内和室外机热交换器的冷却剂管焊接在主阀10上。而且通过四根毛细管21、22、23和24，引导阀20与主阀10结合成内引导型配置。附图标记27表示控制引导阀20的一个电磁线圈。
图2A和2B示出与空调系统管路连接在一起的习用四通换向阀。如图所示，与主阀10相连接的引导阀20是一种四通口双位弹簧偏置电磁控制式阀门。导向轴25被弹簧26移动到一个正常的位置，并通过对电磁线圈27的激励产生的电磁力把导向轴25移动到翻转位置，从而使导向阀20加载口A和B中的一个端口与供液口P连通，同时保持另一加载口与排出口R连通。当选择空调系统冷却工作方式时，电磁线圈27的激励电流被截止。在选择送暖工作方式后，在工作过程中将把激励电流连续地加在电磁线圈27上。
选择冷却工作方式时，导向轴25位于图2A所示的正常位置。此时，主阀10一侧的腔室15内的导向压力高于主阀10另一侧的导向压力。主阀10的主柱塞17向左移动，主阀10的供液口P与加载口A连通。主阀10的加载口B与排出口R连通。所以，在空调系统中，从压缩机1的一个出口排出的冷却剂通过主阀10的端口P和A被传送到室外机热交换器2，因而室外机热交换器2起着冷凝器的作用。被膨胀机构3减压的冷却剂被传送到室内机热交换器4，因而室内机热交换器4起着蒸发器的作用。冷却剂从室内机热交换器4通过主阀的端口B和R被传送到压缩机1的入口，从而实现一个制冷循环。
接下来如图2B所示，在选择送暖工作方式时，导向轴25被电磁线圈27移至翻转位置。主阀10另一侧的腔室16内的导向压力高于腔室15内的导向压力。主阀10的主柱塞17被移到右侧，并且供液口P与加载口B连通。另一侧的加载口A与排出口R连通。所以，在空调系统中，从压缩机1的一个出口排出的冷却剂通过主阀10的端口P和B被传送到室内机热交换器4，室内机热交换器4起着冷凝器的作用。经膨胀机构减压的冷却剂被传送到室外机的热交换器2，室外机的热交换器2起着蒸发器作用。冷却剂从室外机热交换器2通过主阀10的端口A和R被传送到压缩机1的入口，从而实现一个制热循环。
在此期间在韩国实用新型0127597、0130152和20-0213450以及韩国专利申请公开说明书2001-0007231中披露了各种主阀控制方式，在这些方式中主阀的滑动型轴利用热动活塞机理而不是上述的导向阀实现直接换向，或者是在主阀处配备由电动机对转动轴驱动。
然而，由于换向时间缓慢及换向控制不精确，热动活塞机理或直接驱动电机很难加以使用，所以使用这些装置将会导致控制系统中出现故障。
作为用在液压循环管路或气动循环管路中的一种阀，电磁控制阀作为如上所述的导向阀被广泛应用，这是因为它具有便于自动控制或遥控等控制并且换向时间迅速和精确等优点。然而，因为电磁控制阀使用电磁线圈的电推动，所以不适合用于控制大量的液体的情况，而是经常用在210kg/cm2的压力和最大液体流量80升/分钟情况下的换向。所以，上述的习用的四通换向阀的设计是，主阀是一个液压控制阀，和对主阀进行控制的导向阀是一个电磁控制阀。
通过对主阀和导向阀、管径很小的毛细管，以及焊接在主阀上的冷却剂连接管的结合制成一种四通换向阀。由于增加了焊接点数量，因而将使四通换向阀的制造复杂并且在制造和使用过程中由于焊接缺陷经常会出现断裂。
为达到上述目的，提出一种四通换向阀，所述四通换向阀包括一个具有多个液体流经口的阀壳；一个阀主体，所述阀主体固定安装在阀壳中并具有一个阀门室，在所述的阀门室中形成多个主端口连接孔，用于对端口进行选择性的连接；一个主柱塞，所述主柱塞可旋转地安装在阀主体的阀门室中，用于根据转动位置对端口进行选择性的连接，和一个柱塞驱动单元，所述柱塞驱动单元利用经阀壳上的其中的一个端口提供的部分液体对主柱塞进行换向旋转。
根据本发明优选阀壳的端口包括一个与液体源相连的供液口、两个与外负载连接的加载口，和一个用于排出的排出口。主柱塞包括一个柱塞部分，所述柱塞部分用于对两个加载口中的一个进行选择，和一个槽，所述槽在柱塞部分上延伸并与排出口连接，四通换向阀形成一条第一主流路，使液体从供液口经阀门室到两个加载口中的一个加载口，和一条第二主流路，使液体从两个加载口中的一个加载口经凹槽到排出口。
根据本发明优选阀主体还包括一个导向液压室，所述导向液压室是通过阀门室一侧的延伸形成的并具有两个导向输入和输出口，所述导向输入和输出口穿入导向液压室，实现在阀壳内部两个相反的方向上对部分液体的交替输入和输出和一个导向输出口，所述导向输出口用于获得导向液压，主柱塞还包括一个叶轮部分，所述叶轮部分是通过对主柱塞的一侧延伸而形成的，可以在导向液压室的两个导向输入、输出口之间转动，和柱塞驱动单元，该单元可实现对两个输入和输出口中的一个进行选择。
根据本发明优选柱塞驱动单元包括一个电磁线圈，所述电磁线圈通过电信号激励产生一个电推力；一个柱塞，电磁线圈的电推力对柱塞进行移动；一个弹簧，所述弹簧产生弹力，反向克服柱塞的电推力，和一个导向轴，所述导向轴与柱塞连接，与柱塞一起移动和复位，并且有一个腔，所述腔用于将两个导向输入和输出口中的一个端口与排出口连接。
根据本发明，在阀主体上施加导向液压使主柱塞直接转动，因而不同于已有技术，不需要对附加的毛细管进行焊接。
具体实施例方式
如图3所示，本发明的四通换向阀包括一个圆柱形的阀壳30。在所述阀壳30的上表面的一侧具有一个供液口P、两个加载口A和B，所述加载口A和B之间具有少量间隔并且位于所述阀壳30的外圆周表面的同一高度上，和一个排出口R，所述排出口在阀壳下表面的中心。冷却剂连接管31、32、33和34连接到空调系统的相应部分上，例如连接在压缩机的出口和入口上，以及热交换器的各个冷却管被焊接在相应口上并且适当弯曲。附图标记70指的是安装在阀壳30上表面的一个电磁线圈。通过电信号对电磁线圈的激励实现阀门的换向。只有选用空调系统的送暖工作方式时，才加入电信号，而在选用空调系统的冷却工作方式时，不加入电信号。
如图4所示，通过对诸如黄铜等金属的加工，将阀壳30制成一个杯形。具有圆盘形状的盖件36盖在阀壳30上部形成的卡固阶35上并对盖36的边缘进行焊接，实现对盖件36的密封。为了便于安装和拆卸，可以用一个单独的的密封件将阀壳30和盖件36旋固在一起。
固定安装在阀壳30内的阀主体40是采用诸如树脂等注塑成形的。阀主体40包括一个圆柱体部分41和一个在圆柱体部分41上部的凸缘部分42，和一个在凸缘部分42上部的块支撑部分43。圆柱体部分41的直径略小于阀壳30的内圆面，从而在装配时便于放入。凸缘部分42的直径大小应使凸缘部分紧密地与阀壳30的内圆面吻合，从而使凸缘部分42放置在阀壳30的内圆面上形成的卡固阶37上并固定在其上。在凸缘部分42和块支撑部分43的一侧形成一个切口部分44，所述切口部分用于容纳一个穿过在盖件36上形成的供液口P的冷却剂连接管31的端部31a。
阀主体40具有一个在圆柱体部分41里面形成的阀门室50a和一个导向液压室50b，通过对阀门室50a边缘的延伸形成该导向液压室。阀门室50a通过主端口连接孔51与在供液口P上的冷却剂连接管31连接，其中所述主端口连接孔在供液侧穿透阀门室50a上面的凸缘部分42的切口部分44。即阀门室50a可以通过在加载侧穿透圆柱体部分41的壁面的主端口连接孔在加载端口A和B侧与每一个冷却剂管32和33连接。通过对圆柱体部分41的壁面和底面的切割形成导向液压室50b，从而保证具有充分的空间，并用壁表面和在此处露在外面的阀壳30的内圆周底面实现对其的环围并在切口部分的两端对叶轮57和58进行固定。两个导向输入端口54和55穿透导向液压室50b，其中分别沿固定叶轮57和58一侧的壁面并在凸缘部分42的上面形成所述的导向输入口。导向液压室50b的导向排出口56穿透凸缘部分42的中心，始终与主柱塞60的一第二个流路连接，对此还将在下面加以说明。
在阀门室50a和导向液压室50b之间径向剖开阀主体40的圆柱体部分41，并且将密封块45和46插入切口部分内。密封块45和46利用其内端部分和阀壳30的内圆周面的外端部分实现与主阀柱60的凸台部分61的密封，对此在下面还将加以说明，从而使阀门室50a和导向液压室50b在密封空间内是分隔开的。密封环47和48设置在圆柱体部分41的外圆面上加载侧的主端口连接孔52和53上，以半嵌入状态与穿透阀壳30的内圆周面的加载口A和B紧密接触，从而实现密封。密封块45和46及密封环47和48是由一种具有高机械和密封性能的材料构成的，例如聚四氟乙烯基树脂。
主柱塞60，所述主柱塞由一圆柱形凸台部分61、一个从凸台部分61一侧延伸的并设置在阀门室50a内的阀柱部分62构成，一个叶轮部分63，所述叶轮从凸台部分61的另一侧开始延伸并设置在导向液压室50b内，和一个槽64，所述槽从阀柱部分62的端部延伸到凸台部分61的下端。在阀柱部分62的下端的槽64经阀主体40加载侧的主端口连接孔52和53中的一个连接孔与加载口A或B连接，并且所述凹槽始终与位于凸台部分61下端部分上的阀壳30的底部的排出口R连接，从而形成第二主流路。而且通过穿透主阀柱60的凸台部分61的上端部分形成排出连接孔65，所述连接孔用于将阀主体40的导向排出口56与槽64连接。
用聚四氟乙烯基树脂制成的密封环66和67与主柱塞60的圆柱形凸台部分61的上下端配合连接，从而实现穿透阀主体40的凸缘部分42的排出连接孔65周围和阀壳30的底部的排出口R周围的密封。用聚四氟乙烯基树脂制成的密封件68和69与阀柱部分62的端部配合连接，从而实现与阀门室50a侧的内圆周壁面的密封，并且所述密封环与叶轮部分63的边缘配合连接，从而实现导向液压室50b顶部和阀壳30的内圆周壁面及底部表面的密封。
另外还设有作为导向液压翻转机构的电磁线圈70、杆件71、柱塞72、导向轴75和轴密封座块80。电磁线圈70套在杆件71上并用螺钉77固定。杆件71的端部分穿入盖件36，将杆件71垂直地固定焊接在盖件36上。柱塞72和弹簧74一起插入杆件71内并且始终以弹簧偏移的方式向一个正常位置突出(参照图6A)。当电磁线圈70受到激励时，柱塞72被电推力推向翻转位置(参照图6B)。导向轴75具有一个凹腔76并且所述导向轴被插在柱塞72的端部形成的一个凹槽73内。导向轴75与轴密封块80的座面81贴合并在座面上滑动及并与柱塞72一起移动。
对诸如黄铜等金属进行加工制成设置在调节阀主体40的块支撑部分43的上面的轴密封块80，所述轴密封块在座面81上形成三个导向口连接孔82、83和84，所述导向口连连孔在垂直方向即柱塞72的移动方向与一间隙连通。三个导向口连接孔82、83和84中相邻两个之间的间隙小于导向轴75的凹腔76的直径，最上面的导向口连接孔82和最下面的导向口连接孔83之间的距离大于凹腔76的直径。当导向轴75处于正常位置时，下面的两个相邻的导向口连接孔83、84通过导向轴75的凹腔76相连通，最上面的导向口连接孔82则露在凹腔76的外面(参照图6A)。在翻转位置时，上面的两个相邻的导向口连接孔82和84通过导向轴75的凹腔77相连通，最下面的导向口连接孔83露在外面。
轴密封块80的导向口连接孔82、83和84中的最上面的导向口连接孔82和最下面的导向口连接孔83与阀主体40上的两个导向输入口54和55连通，另一个导向口连接孔84与导向排出口56连通。
在图5中，附图标记38和49代表一个凹槽，并且当阀主体40与阀壳30组装到一起时，具有一个用于对组装位置进行定位的突起。
参照图5，在本发明的四通换向阀工作时，通过供液口P侧的冷却剂连接管31提供的大部分液体(冷却剂)经供液侧的端口连接孔51流入阀门室50a。部分液体沿阀壳30的内圆周表面设置的间隙进入阀主体40凸缘部分42的上侧的空间内并接着经暴露在空间的轴密封块80的两个导向口连接孔82和83中的一个连接孔进入导向液压室50b的一侧。
当电磁线圈70处于未受激励的状态时，柱塞72被弹簧74向下推出，即在轴密封块80的座面81上的正常位置。如图6A所示，当导向轴75处于正常位置时，轴密封块80中的三个导向口连接孔82、83和84中的下面两个导向口连接孔83和84被导向轴75上的凹腔76连通，最上面的导向口连接孔82暴露在外面。因此，由供液口P提供的部分液体流入暴露在外面的最上面的导向口连接孔82内并且通过位于被连接的一侧的导向输入口54流向导向液压室50b。
液体通过导向输入口54输入导向液压室50b，从固定的叶轮57的一侧向固定叶轮58的另一侧对叶轮部分63施加压力，使整个主柱塞60顺时针旋转。
如图7A所示，当主柱塞60顺时针转动时，两个加载口A、B中位于一侧的加载口A与阀门室50a连通，形成一条第一主流路。在另一侧的加载口B通过主柱塞60的凹槽64与排出口R连通，形成一条第二主流路。从而所述空调系统被置于冷却工作方式。
同时，在主柱塞60顺时针转动的过程中，导向液压室50b中的顺时针转动的叶轮部分63中残余的液体通过在主柱塞60另一侧的导向输入口55被排出。如图6A所示，残余的液体流经与导向输入口55连通的导向口连接孔83、导向轴75上的凹腔76和导向口连接孔84。然后，如图5所示，液体顺序经过阀主体40的导向排出口56和主柱塞60的排出连接孔65，被引向主柱塞60上的凹槽64，形成第二主流路。液体汇入沿着凹槽64的第二主流路的液体主流，然后被排出。
随后，当电磁线圈70受到激励时，柱塞72被电磁线圈70的励磁产生的电推力向上推。如图6B所示，这时导向轴75位于轴密封块80的座表面81上的翻转位置。当导向轴75位于翻转位置时，轴密封块80上形成的三个导向口连接孔82、83和84中的上面两个导向口连接孔82和84与导向轴75上的凹腔76连通，并且最下面的导向口连接孔83露在外面。因此，由供液口P提供的部分液体流入露在外面的最下面的导向口连接孔83，并通过连通此处的导向输入口55流向液压控制室50b的另一侧。
通过另一侧的导向输入口55输入液压控制室50b的液体从固定的叶轮57另一侧向固定的叶轮57的一侧将压力加在主柱塞60的叶轮部分63上，使整个主柱塞60逆时针旋转。
如图7B所示，当主柱塞60逆时针旋转时，位于两个加载口A、B另一侧的加载口B与阀门室50a相连通，形成一条第一主流路。而在一侧的加载口A通过主柱塞60上的凹槽64与排出口R连通，形成一条第二主流路。从而所述空调系统被置于送暖工作方式。
同时，在主柱塞60逆时针旋转的过程中，导向液压室50b叶轮部分63的逆时针方向上残余的液体通过在一侧的导向输入口54被排出。如图6A所示，残余的液体流经与导向输入口54连通的导向口连接孔82、导向轴75上的凹腔76和导向口连接孔84。然后，如图5所示，液体顺序经过阀主体40的导向排出口56和主柱塞60的排出连接孔65，被引向主柱塞60的凹槽64，形成第二主流路。液体汇入沿着凹槽64的第二主流路流动的液体主流并被排出。
如上所述，本发明的四通换向阀包括一个作为电磁-液压-旋转控制装置的叶轮式主柱塞。由于用于控制飞轮式主柱塞的内部导向的电磁控制导向阀与阀壳内的阀主体结成一体，因而仅需要将与主端口相应的连接管焊接在阀壳上。所以，最大限度地减少了焊接点的数量并且易于制造。此外，还明显地减少了在制造和使用的过程中因焊接缺陷而导致的断损率。
虽然在上述对优选方式的说明中，本发明用于冷/暖热泵空调系统，但其应用不仅限于说明书所述和附图所示的范围。根据采用本发明的产品的不同可以改变端口的数量。而且也可以采用各种方式实现用于控制叶轮式主柱塞的电磁控制导向阀或叶轮的结构设计。
权利要求
1.一种四通换向阀，包括一个阀壳，所述阀壳具有多个端口，液体流经这些端口；一个阀主体，所述阀主体固定安装在阀壳上并具有一个阀门室，所述阀门室上形成多个主端口连接孔，所述主端口连接孔用于对端口进行选择性的连接；一个主柱塞，所述主柱塞可旋转地安装在阀主体的阀门室内，用于根据转动位置对端口进行选择性的连接；和一个轴驱动单元，所述轴驱动单元利用通过阀壳上的一个端口提供的一部分液体对主柱塞进行反向旋转。
2.按照权利要求1所述的四通换向阀，其中阀壳的端口包括一个供液口，所述供液口与液体源连接；两个加载口，所述加载口用于与一外负载连接，和一个用于排出的排出口，主柱塞包括一个轴部分，所述轴部分用于对两个加载口中的一个进行选择，和一个槽，所述槽穿过轴部分并与排出口连接，并且四通换向阀建立一条第一主流路，用于将液体由供液口经阀门室输送给两个加载口中的一个加载口，和一条第二主流路，用于将液体从两个加载口中的另一个加载口经槽输送给排出口。
3.按照权利要求1或2所述的四通换向阀，其中阀主体还包括一个导向液压室，该导向液压室是通过对阀门室的一侧的延伸而形成的并具有两个导向输入和输出口，所述导向输入和输出口穿入导向液压室，从而实现在阀壳内的两个相反的方向上对一部分液体的交替的输入和输出，和一个用于获得导向液体压力的导向排出口，主柱塞还包括一个叶轮部分，所述叶轮部分是通过对主柱塞一侧的延伸形成的，所述叶轮部分在导向液压室内的两个导向输入和输出口之间转动，和轴驱动单元包括一个电磁线圈，该电磁线圈通过电信号的激励产生电推力；一个柱塞，通过电磁线圈的电推力实现对该柱塞的移动；一个弹簧，所述弹簧产生弹力使柱塞反向克服电推力，和一个与柱塞相配合的导向轴，与柱塞一起移动和返回，并具有一个腔，所述腔用于将两个导向输入和输出口中的一个口与排出口连接。
4.按照权利要求2所述的四通换向阀，其中一个用于对空调系统的冷却剂管连接的冷却剂连接管被焊接在阀壳的每个端口上。
5.按照权利要求1所述的四通换向阀，其中阀主体的液压室与阀壳的内圆周的壁面和底面连通，并且当叶轮部分直接与露在外面的阀壳的内圆周面和底面接触时，主柱塞的叶轮部分转动并保持密封。
6.按照权利要求3所述的四通换向阀，还包括一个主柱塞密封块，所述主柱塞密封块与阀主体连接并具有一个平的主柱塞座面和三个在其上形成的导向口连接孔，与主柱塞座面连通，并对两个导向输入和输出口和导向排出口进行连接，并且导向主柱塞与主柱塞座的主柱塞座面接触并移动，实现与导向口连接孔的连接。
7.按照权利要求3所述的四通换向阀，其中轴驱动单元还包括一个杆件，所述杆件对柱塞和弹簧进行固定并且对电磁线圈进行支撑，杆件向外穿透阀壳进行固定。
全文摘要
一种四通换向阀包括一个阀壳，所述阀壳具有多个液体流的端口；一个阀主体，所述阀主体固定安装在阀壳上，所述阀主体有一个阀门室、阀门室上形成多个主端口，用于根据旋转位置对端口进行选择性地连接，和一个主柱塞驱动单元，该单元采用一部分经阀壳上的一个端口提供的一部分液体，实现对主柱塞的反向旋转。因此，由于将所有的导向阀结合成一体并避免了对导向阀的附加的毛细管连接，所以最大限度地减少了焊点数量。还有制造简单，并且大大降低了在制造和使用过程中由于焊接缺陷导致的断损率。
文档编号F16K31/42GK1441184SQ0213045
公开日2003年9月10日 申请日期2002年8月20日 优先权日2002年2月27日
发明者李允妢 申请人:李允妢