专利名称：滑块以及使用该滑块的四通换向阀主阀和四通换向阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制冷剂循环系统的四通换向阀，具体涉及滑块以及使用该滑块的四通换向阀主阀和四通换向阀。
背景技术：
现有的四通换向阀主要由电磁线圈、导阀和主阀组成。在控制过程中，通过电磁线 圈与导阀的共同作用实现主阀的换向，以切换制冷工质的流通方向，从而使得热泵型空调 在制冷和制热两种工作状态之间切换，实现夏天制冷、冬天制热一机两用的目的。请参见图1和图2，其分别示出了现有热泵型空调用四通换向阀的制冷工作模式 和制热工作模式。主阀体101的内部焊接有阀座103，且该阀座103上具有三个端口 与压 缩机吸气端口连通的S 口，与室内热交换器连通的E 口和与室外热交换器连通的C 口 ；主阀 体101内的两个活塞104通过连杆102固定连接，且两个活塞104将主阀体分成左、中、右 三个腔，中腔设有与压缩机排气端口连通的D 口 ；滑块105将上述中腔分隔为两部分并固定 在所述连杆102上；控制过程中，在连杆102的带动下，所述滑块105沿着所述阀座103的 上表面在制冷位置和制热位置之间滑动。其中，如图1所示，在制冷位置时，所述滑块105 滑动至左侧，所述E 口和S 口连通、所述D 口和C 口连通，此时E 口和S 口流通低温低压液 体、D 口和C 口流通高温高压气体；如图2所示，在制热位置时，所述滑块105滑动至右侧， 所述S 口和C 口连通、所述D 口和E 口连通，此时S 口和C 口流通低温低压液体、D 口和E 口 流通高温高压气体。由于所述滑块105外侧的腔室为高温高压的流体，其内侧为低温低压 的流体，因此，在工作过程中，滑块105的拱形薄壁结构承受较大的工作压力，特别是，其两 侧壁与滑座103相邻的中间位置处的受力状态最为恶劣，极易产生变形导致滑块105与滑 座103之间的密封失效，甚至断裂失效。日本专利文献特开2009-41636号特许公报中公开了两种解决方案，在滑块两侧 壁的中下部的内壁上分别嵌装有垫片，并通过支承棍将两垫片与滑块两侧壁抵接，以提高 滑块的整体强度。但是，两种方案在工作过程中均存在不足之处。如图3和图4所示，第一 种方案采用单根支承棍和两个圆形小垫片的结构形式，由于支撑面积较小，其对滑块两侧 壁的薄弱部位的保护作用小，因此，提高滑块整体强度的效果不显著；如图5所示，第二种 方案采用单根支承棍和两个半圆形大垫片的结构形式，增加了支承面积，由于只有单根支 承棍支承垫片且半圆形大垫片的边缘相对支点的距离d较大，支点两侧的垫片受力不均甚 至向滑块内凹容腔倾斜翘起，使得垫片对于滑块两侧壁薄弱侧的保护作用大大减弱，进而 影响滑块移动的可靠性。有鉴于此，亟待针对现有技术中支承棍和垫片的结构形式进行优化设计，在确保 滑块整体强度的基础上，具有较好的工作稳定性。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种滑块，该滑块在确保整体强度的基础上，具有较好的工作稳定性。在此基础上，本发明还提供一种应用该滑块的四通换 向阀主阀和四通换向阀。本发明提供的滑块，包括滑块本体、两个垫片和至少两根支承棍；其中，所述滑块 本体与阀座滑动配合的下表面上开有内凹容腔，以便于与阀座的相邻两个阀口连通形成低 温低压流体的流道；所述两个垫片分别与所述内凹容腔的前、后侧壁相抵；所述至少两根 支承棍沿左右方向依次设置；每根支承棍的两端部分别与所述两个垫片装配固定，形成一 体性的刚性支承。优选地，在与支承棍垂直的投影面内，支承棍的中心与滑块本体下表面的对称中 心所确定的直线与滑块本体下表面之间形成的夹角θ满足30° < θ <60° ；更加合适 的，夹角θ满足40°彡θ彡50°。优选地，在与支承棍垂直的投影面内，以滑块本体下表面的对称中心为圆心，R = 1/2 (C-D)为半径作圆，所述支承棍相对于垫片的位置关系满足4h2+m2彡(C-D-d)2，S卩，支 承棍置于该圆弧范围内；式中D-阀座的阀口通径；
C-阀座上相邻两个阀口的中心距；d-支承棍的外径；h-支承棍的中心与滑块本体下表面之间的距离；m-至少两根支承棍中两个外侧支承棍的中心距。优选地，所述垫片的下沿与滑块本体的下表面之间具有间隙，该间隙f满足f = 0. 5mm 3. 0mm。优选地，该间隙f满足f = Imm 2. 2讓。优选地，所述支承棍为两根，且左右对称设置。优选地，所述支承棍为三根。基于现有技术中采用支承棍和垫片配合使用的结构设计，本发明所述滑块采用至 少两根支承棍，且沿左右方向依次设置；装配完成后，每根支承棍的端部分别与两个垫片装 配固定，且两个垫片分别与滑块本体内凹容腔的前、后侧壁相抵，具有结构简单、设计合理 的特点。与现有技术相比，本发明的支承组件包括由左至右依次设置的至少两根支承棍， 也就是说，沿垫片的长度方向至少有两个受力支承点。在工作状态，受滑块外侧腔室中高温 高压流体的作用时，垫片具有至少两个固定约束，其承载面积较大，因此，大大提高了滑块 的承载能力，可有效避免滑块受压变形甚至断裂失效的问题出现。此外，由于支承棍作用于 垫片的支撑点靠近垫片左右两侧的外沿，可进一步避免垫片受力不均而导致其两侧外沿向 内凹容腔内倾斜翘起，提高垫片对于滑块两侧壁薄弱侧的有效保护作用，进而提高滑块移 动的可靠性。本发明所述滑块的优选方案中，在与支承棍垂直的投影面内，支承棍的中心与 滑块本体下表面的对称中心所确定的直线与滑块本体下表面之间形成的夹角θ满足 30° < θ <60° ；更加合适的，夹角θ满足40° < θ <50°。如此设计，能够限制支承 棍的中心与滑块本体下表面之间的距离h及该距离与支承棍之间的间距m之间的关系，以 避免支承中心偏于垫片的下部而导致支承结构不稳定；此外，还能够限制两个外侧支承棍的中心距之间的距离m，进一步确保垫片对于滑块两侧壁薄弱侧的有效保护作用及支撑作 用的稳定性与可靠性。在本发明所述滑块的另一优选方案中，公开了所述支承棍相对于滑块的最优布置 方式。在与支承棍垂直的投影面内，以滑块本体下表面的对称中心为圆心，R= 1/2(C-D)为 半径作圆，所述支承棍相对于垫片的位置关系满足4h2+m2 ( (C-D-d)2 ；式中D-阀座的阀 口通径；C-阀座上相邻两个阀口的中心距；d-支承棍的外径；h-支承棍的中心与滑块本体 下表面之间的距离；m-至少两根支承棍中两个外侧支承棍的中心距。也就是说，所述支承 棍置于该圆弧范围内，以限制支承棍的位置范围，这样，可确保两个外侧支承棍与流体的流 道不产生干涉，即，在最大限度增加滑块强度的同时不会影响四通阀流道，从而达到结构优 化设计目的。本发明提供的四通换向阀主阀，包括滑块，所述滑块采用如前所述的滑块。本发明提供的四通换向阀，包括主阀，所述主阀采用如前所述的四通换向阀主阀。
图1和图2是现有的热泵型空调用四通换向阀的主阀的结构示意图，其中，图1为制冷模式示意图，图2为制热模式示意图；图3是背景技术中所述日本专利文献特开2009-41636号特许公报中公开的第一 种滑块的仰视图；图4是图3的A-A剖视图；图5是背景技术中所述日本专利文献特开2009-41636号特许公报中公开的第二 种滑块的剖视图；图6是本发明提供的四通换向阀的整体结构示意图；图7是本发明所述四通换向阀主阀中滑块的仰视图；图8是图7的B-B剖视图；图9是图7的F-F剖视图；图10是图9的I部放大图；图11示出了具有两根支承棍的滑块与阀座的配合关系示意图；图12示出了一种具有三根支承棍的滑块与阀座的配合关系示意图；图13示出了另一种具有三根支承棍的滑块与阀座的配合关系示意图。图 6-图 10 中电磁线圈10 ；导阀20、套管201、小阀座202、滑碗203、芯铁204、回位弹簧205 ；主 阀30、主阀体1、连杆2、阀座3、活塞4、滑块5 ；滑块本体51、内凹容腔52、垫片53、支承棍 54、顶尖 541。
具体实施例方式下面结合说明书附图具体说明本实施方式。本文中所涉及上、下、前、后、左或右等方位词，是以附图中四通换向阀的图示位置 为基准来定义的，应当理解本文中所采用方位词不应当局限本专利的保护范围。参见图6、该图是本发明所提供的四通换向阀的整体结构示意图。
如图6所示，本实施方式所述四通换向阀主要由电磁线圈10、导阀20和主阀30组 成。四通换向阀主阀30主要由主阀体1、固定设置在主阀体1内腔的阀座3、分别置于 所述阀座3两侧的两个活塞4、连接两个活塞4的连杆2、固定设置在所述连杆2中部的滑 块5组成；两个活塞4将主阀分成左、中、右三个腔，滑块5将上述中腔分成两部分，随着活 塞4的左右移动，滑块5的下表面可沿着所述阀座3的上表面滑动且紧密贴合，其左右极限 位置分别为制冷状态和制热状态，图6中所示为制冷状态。图中所示，所述阀座3相对侧的 阀体1上插装有连接压缩机排气口的D接管，所述阀座3上的三个阀口依次分别与连接室 内热交换器的E接管、连接压缩机进气口连通的S接管和连接室外热交换器的C接管连通。导阀20主要由套管201、固定设置在套管201内腔的小阀座202、与小阀座202滑 动配合的滑碗203、带动滑碗203移动的芯铁204及用于芯铁204复位的回位弹簧205组 成；所述小阀座202上依次焊接有e毛细管、s毛细管、c毛细管且分别与所述主阀左腔、S 接管和主阀右腔连通，所述小阀座202旁侧的套管201上焊接有与所述D接管连通的d毛 细管。
电磁线圈10由线圈部件和导磁体组成，套装固定在所述套管201的外部。基于采用支承棍和垫片配合使用提高滑块整体强度的结构设计，本实施例沿左右 方向依次设置有至少两根支承棍，沿垫片的长度方向设置至少两个固定约束，以提高滑块 的承载能力。参见图7、图8和图9，其中，图7是本发明所述四通换向阀主阀中滑块的仰视 图，图8是图7的B-B剖视图，图9是图7的F-F剖视图。图中所示，滑块5由滑块本体51 及支撑组件组成。其中，滑块本体51的下表面为与阀座滑动配合的平面，且该平面上开有内凹容腔 52，用于与阀座上的相邻两个阀口有形成低温低压流体的流道。当滑块5位于制冷位置时， 该内凹容腔52与阀座的E 口和S 口连通，当滑块5位于制热位置时，该内凹容腔52与阀座 的S 口和C 口连通。其中，支撑组件包括两个垫片53和两根支承棍54，两个垫片53分别置于内凹容 腔52的前、后侧壁上设置的内凹部中，装配完成后两垫片53分别与该内凹容腔的前、后侧 壁相抵；沿左右方向，两根支承棍54依次线性设置，每根支承棍54的两端部分别与两个垫 片53装配固定，形成一体性的刚性支承。在工作状态，本发明所述滑块受其外侧腔室中高温高压流体的作用时，支承组件 的承载面积较大，大大提高了滑块的承载能力；此外，由于支承棍作用于垫片的支撑点靠近 垫片左右两侧的外沿，可进一步避免垫片受力不均而导致其两侧外沿向内凹容腔内倾斜翘 起。因此，可加强支承组件对于滑块两侧壁薄弱侧的保护作用，提高滑块移动的可靠性。另外，垫片的下沿应当与滑块本体的下表面之间具有间隙f，以避免在滑动过程中 与阀座产生摩擦而划伤配合面，此外，从支承效果的角度考虑f越小越好，具体地，所述垫 片的下沿与滑块本体的下表面之间的间隙f满足f = 0. 5mm 3. 0mm。优选地，两者之间 的间隙满足f = Imm 2. 2mm，此优选方案，允许垫片存在相对于支承棍的轴心线倾斜的装 配误差，进而可降低制造成本。本实施方式所述滑块的装配过程具体如下，首先，将各支承棍54分别与两个垫片 53组装在一起，支承棍两端部的装配轴肩与垫片的装配孔之间过盈或过渡配合；然后，再将组装好的支承组件与滑块本体51进行组装，利用两个垫片与滑块本体二侧壁槽的形状 配合定位，通过支承棍两端的圆锥形顶尖541插入滑块本体内(如图10所示)，以实现两者 之间的固定。至此，完成滑块部件的装配。为进一步优化本设计，合理的确定支承棍的数量及位置，下面分别以两根支承棍 和三根支承棍为例进行详细说明。参见图11，该图为具有两根支承棍的滑块与阀座的配合关系示意图 。 在与支承棍垂直的投影面内，支承棍的中心与滑块本体下表面的对称中心所确定 的直线与滑块本体下表面之间形成的夹角θ满足30° < θ <60°。支承棍的设置满足 上述条件，可限制支承棍的中心与滑块本体下表面之间的距离h，以避免支承中心偏于垫片 的下部而导致支承结构不稳定；此外，还进一步限制了两根支承棍的中心距离m，确保垫片 对于滑块两侧壁薄弱侧的保护作用的稳定性；另外还可以保证距离h与两根支承棍的中心 距离m之间的相对位置关系。从上述分析可知，两根支承棍的位置关系中，支承棍的中心与滑块本体下表 面之间的距离h与两根支承棍的中心距m之间存在一结构系数η = h/m，并且现根据 30°≤ θ <60°确定该结构系数η的最优范围为0. 289≤n≤0.87。优选的，角度满足 40°≤ θ ≤ 50° 时，0.42 ≤ n ≤0.6具体实施例如下表所示 图中所示，在与支承棍垂直的投影面内，以滑块本体下表面的对称中心为圆心，R =1/2 (C-D)为半径作圆，所述支承棍相对于垫片的位置关系满足4h2+m2 ≤(C-D-d)2，即， 支承棍置于该圆弧范围内；式中D —阀座的阀口通径；C-阀座上相邻两个阀口的中心距；d-支承棍的外径；h-支承棍的中心与滑块本体下表面之间的距离；m-两根支承棍的中心距。由于两根支承棍的中心距m过大将会影响四通阀低压侧的流道的流量，从而降低 四通阀的工作效率，因此，两根支承棍位置尺寸满足上述条件，即可确保支承棍不会与低压 流道产生干涉，即，在最大限度增加滑块强度的同时不会影响四通阀流道，从而达到结构优化设计目的。此外，从垫片的垂直方向进行受力分析，支承棍的中心与滑块本体下表面之间 的距离不能过小，否则将导致支承中心产生较大的偏心，从而使得支承结构不稳定。为 此，在与支承棍垂直的投影面内，支承棍的中心与滑块本体下表面之间的距离h满足 h≥ (0. 5d+l)。参见图12，该图为一种具有三根支承棍的滑块与阀座的配合关系示意图。图中所示，三根支承棍沿左右方向呈线性排列，各支承棍与两侧垫片的装配关系 与前例完全相同。可以理解的是，支承组件中的支承棍也可以根据实际需要设置为三根以 上的多根。对于三根及三根以上支承棍，其中，两个外侧的支承棍的设置应当满足的条件 与前述两根支承棍实施例完全相同；其中，中部支承棍的设置仅需要满足前述条件之一 30°≤θ≤60°，即可。应当理解，沿上下方向，中部支承棍可以与两外侧支承棍交错设置。如图13所示， 中部支承棍设置在两外侧支承棍的上方，只要满足使用需要均在本专利的保护范围内。本发明所提供的四通换向阀的工作过程，如下所述当空调需制冷运行时，电磁线圈10断电，在回位弹簧205的作用下，芯铁204带动 滑碗203 —起向左移动，从而使e、s两毛细管及c、d两毛细管分别相通，由于S接管为低压 低温区，主阀左腔内与s毛细管、滑碗203内腔、e毛细管相通，此时，主阀左腔为低压低温 区；压缩机排气端的高压高温气体通过d毛细管、套管201内腔、c毛细管进入所述主阀右 腔，此时，主阀右腔为高压高温区；这样在所述主阀30内的左右腔之间就形成了一个压力 差，在此压力差的作用下，所述滑块5和活塞4移向左侧，使E、S两管相通，D、C两管相通， 此时，系统内部的制冷工质流通路径为压缩机40排气口一 D接管一主阀体1 — C接管一 室外热交换器50 —节流元件60 —室内热交换器70 — E接管一滑块5 — S接管一压缩机 40吸气口，系统实现制冷循环。当空调需制热运行时，电磁线圈10通电，在线圈电磁力的作用下，芯铁204克服回 位弹簧205的作用力带动滑碗203 —起向右移动，从而使c、s两毛细管及e、d两毛细管分 别相通；所述主阀右腔与s毛细管、滑碗203内腔、c毛细管相通，此时，主阀右腔为低压低 温区；压缩机排气端的高压高温气体通过d毛细管、套管201内腔、e毛细管进入所述主阀 左腔，此时，所述主阀左腔成为高压高温区；这样在所述主阀30内的左右腔之间就形成了 一个压力差，在此压力差的作用下，所述滑块5和活塞4移向右侧，使C、S两管相通，D、E两 管相通，此时，系统内部的制冷工质流通路径为压缩机40排气口一 D接管一主阀体1 — E 接管一室内热交换器70 —节流元件60 —室外热交换器50 — C接管一滑块5 — S接管一 压缩机40吸气口，系统实现制热循环。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
滑块，包括滑块本体，其与阀座滑动配合的下表面上开有内凹容腔，以便于与阀座的相邻两个阀口连通形成低温低压流体的流道；两个垫片，分别与所述内凹容腔的前、后侧壁相抵；和支承棍，其两端部分别与所述两个垫片装配固定，形成一体性的刚性支承；其特征在于，所述支承棍至少为两个，且沿左右方向依次设置。
2.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于，在与支承棍垂直的投影面内，支承棍的 中心与滑块本体下表面的对称中心所确定的直线与滑块本体下表面之间形成的夹角9满 足30°彡e彡60°。
3.根据权利要求2所述的滑块，其特征在于，在与支承棍垂直的投影面内，支承棍的 中心与滑块本体下表面的对称中心所确定的直线与滑块本体下表面之间形成的夹角9满 足40°彡e彡50°。
4.根据权利要求2或3所述的滑块，其特征在于，在与支承棍垂直的投影面内，以滑块 本体下表面的对称中心为圆心，R= 1/2 (C-D)为半径作圆，所述支承棍相对于垫片的位置 关系满足4h2+m2 ( (C-D-d)2 ；式中D-阀座的阀口通径；C-阀座上相邻两个阀口的中心距；d-支承棍的外径；h-支承棍的中心与滑块本体下表面之间的距离； m-至少两根支承棍中两个外侧支承棍的中心距。
5.根据权利要求1所述的滑块，其特征在于，所述垫片的下沿与滑块本体的下表面之 间具有间隙，该间隙f满足f = 0. 5mm 3. 0mm。
6.根据权利要求5所述的滑块，其特征在于，该间隙f 满足f=1mm 2. 2mm。
7.根据权利要求1中任一项所述的滑块，其特征在于，所述支承棍为两根，且左右对称设置。
8.根据权利要求1中任一项所述的滑块，其特征在于，所述支承棍为三根。
9.四通换向阀主阀，包括滑块，其特征在于，所述滑块采用权利要求1至权利要求8中 任一项所述的滑块。
10.四通换向阀，包括主阀，其特征在于，所述主阀采用权利要求9所述的四通换向阀主阀。
全文摘要
本发明公开一种滑块，包括滑块本体、两个垫片和至少两根支承棍；其中，所述滑块本体与阀座滑动配合的下表面上开有内凹容腔，以便于与阀座的相邻两个阀口连通形成低温低压流体的流道；所述两个垫片分别与所述内凹容腔的前、后侧壁相抵；所述至少两根支承棍沿左右方向依次设置；每根支承棍的两端部分别与所述两个垫片装配固定，形成一体性的刚性支承。本发明在工作状态，受滑块外侧腔室中高温高压流体的作用时，垫片具有至少两个固定约束，其承载面积较大，因此，大大提高了滑块的承载能力，可有效避免滑块受压变形甚至断裂失效的问题出现。在此基础上，本发明还提供一种应用该滑块的四通换向阀主阀和四通换向阀。
文档编号F16K11/065GK101858447SQ20091013378
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者竹勇, 黄松炎 申请人:浙江三花制冷集团有限公司