专利名称：一种电子膨胀阀及其加工方法
技术领域：
本发明涉及控制阀技术领域，尤其涉及一种用于调节流体流量的电子膨胀阀及其加工方法。
背景技术：
在空调、冰箱、热泵热水器及各类制冷/制热设备中，通常采用电子膨胀阀调节流体的流量。在如图1所示的典型的电子膨胀阀原理结构图中，电子膨胀阀通常包括阀座1、固定在阀座I上的螺母14’、连于阀座I上的套管2和固定在套管外侧的线圈3，阀座I上开设有进口、出口以及连通进口和出口的阀口，套管2与阀座I之间通过焊接形成封闭的腔体4，腔体4内设有感受线圈3的磁场而转动的磁转子部件5，磁转子部件5的下端设有阀杆6，磁转子部件5上设置丝杆52’，在丝杆52’和螺母14’上分设有螺纹段，通过螺纹段相互螺纹配合，将磁转子部件5的转动转换为阀杆6沿其轴线方向的升降以改变所述阀口处流通面积。现有技术中，磁转子部件的丝杆与螺母之间的配合关系直接影响电子膨胀阀的工作性能，如间隙过大会使磁转子部件转动时偏离其设计的动作位置，进而产生震动和噪音，从而使得电子膨胀阀的动作的可靠性较低，缩短电子膨胀阀的使用寿命；如间隙过小会造成磁转子部件运转不灵活而卡死。所以在中国发明专利(CN200410093130.0)中公开了一种改进结构，即在螺母和丝杆上还设置有对应的光滑导向段。但是，即使通过光滑导向段来控制丝杆在螺母中转动的摆动，在阀工作一段时间后(如一般空调的使用寿命要求超过10年)，随着螺母和丝杆配合运动，会产生零件磨损，可靠性也会下降。还有的现有技术的电子膨胀阀是采用电镀或其他方法在基体表面附着润滑材料等方法以提高耐磨性和表面硬度，但是，由于附着材料与基体材料之间结合力不稳定可能导致附着材料表面有微小颗粒脱落，而电子膨胀阀控制精度要求较高，这一缺陷会影响阀的开/闭间隙或直接导致阀口处的堵塞。因此，如何提高电子膨胀阀中螺母和丝杆的配合运动精度和配合部位的耐磨损性，以提高电子膨胀阀的可靠性和长寿命，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子膨胀阀，通过表面处理的工艺的改进，直接对零件本身表面进行硬化和耐磨处理，大幅提高螺母和丝杆配合部位的硬度和耐磨损性，降低电子膨胀阀的动作电压，解决了潜在的阀口处出线异物导致阀开/闭不稳定的隐患，使电子膨胀阀的可靠性和长寿命提高。
本发明提供的电子膨胀阀，包括阀座、固定在所述阀座上的螺母、和套管、和固定在所述套管外侧的线圈，所述的阀座上开设有进口、出口以及连通所述进口和出口的阀口，所述套管与所述阀座构成腔体，所述腔体内设有感受所述线圈的磁场而转动的磁转子部件，在所述磁转子部件的下端设有阀杆，所述的磁转子部件上有丝杆，在所述丝杆和螺母上分设有第一螺纹段和第二螺纹段，通过所述第一螺纹段和第二螺纹段的相互螺纹配合动作，使所述阀杆沿其轴线方向升降运动，以改变所述阀口处的流通面积，其特征在于，在所述丝杆的第一螺纹段上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层。进一步，如上述技术的电子膨胀阀，在所述丝杆和螺母上还分设有相互配合的第一导向段和第二导向段，在所述丝杆的第一导向段上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层。优选地，所述丝杆为不锈钢材料；优选地，所述硬化层的深度小于0.06mm，所述硬化层的表面硬度为材料基体硬度的1.2倍以上。同时，本发明还提供一种的电子膨胀阀，包括阀座、固定在所述阀座上的螺母、和套管、和固定在所述套管外侧的线圈，所述的阀座上开设有进口、出口以及连通所述进口和出口的阀口，所述套管与所述阀座构成腔体，所述腔体内设有感受所述线圈的磁场而转动的磁转子部件，在所述磁转子部件的下端设有阀杆，所述的磁转子部件上有丝杆，在所述丝杆和螺母上分设有第一螺纹段和第二螺纹段，通过所述第一螺纹段和第二螺纹段的相互螺纹配合动作，使所述阀杆沿其轴线方向升降运动，以改变所述阀口处的流通面积，其特征在于，在所述螺母的第二螺纹段上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层。进一步，如上述技术的电子膨胀阀，在所述丝杆和螺母上还分设有相互配合的第一导向段和第二导向段，在所述螺母的第二导向段上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层；优选地，所述螺母为铜质材料；优选地，所述硬化层的深度小于0.06mm，所述硬化层的表面硬度为材料基体硬度的1.2倍以上。同时，本发明还提供了一种电子膨胀阀的加工方法，其电子膨胀阀包括阀座、固定在所述阀座上的螺母和套管、固定在所述套管外侧的线圈，所述的阀座上开设有进口、出口以及连通所述进口和出口的阀口，所述套管与所述阀座构成腔体，所述腔体内设有感受所述线圈的磁场而转动的磁转子部件，在所述磁转子部件的下端设有阀杆，所述的磁转子部件上有丝杆，在所述丝杆和螺母上分设有第一螺纹段和第二螺纹段，通过所述第一螺纹段和第二螺纹段的相互螺纹配合动作，使所述阀杆沿其轴线方向升降运动，以改变所述阀口处的流通面积，其特征在于，在所述丝杆的第一螺纹段，和/或在螺母的第二螺纹段通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺硬化处理，在所述微粒子或喷砂材料中还添加有二硫化钥(MoS2)材料。本发明提供的电子膨胀阀和其加工方法，通过微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对丝杆和螺母的表面进行处理，上述工艺是以微粒子高速碰撞材料金属表面，在其表面附近产生高残留压缩应力。所以提高了丝杆和螺母表面的疲劳强度，表面硬度会增强。同时通过如WPC处理的金属表面虽产生无数凹痕，但凹痕十分微细，使油分子难以切断，防止了油膜破裂，可长期保持润滑油的存在，而在微粒子或喷砂材料中添加了二硫化钥(MoS2)，增加了处理表面的光滑性，可以进一步提高零件加工表面的润滑性和降低磨擦系数。由于本技术是直接地零件本身的表面进行硬化和耐磨处理，避免出现潜在的由于镀层脱落使阀开/闭不稳定的隐患，上述特性使丝杆和螺母之间在配合传动中，配合面起到积存润滑油的作用和减少滑动部分摩擦磨损的效果，有效降低了电子膨胀阀的驱动电压，大幅度提高零件寿命和工作精度，保证了电子膨胀阀的可靠性和长寿命。
图1:典型结构电子膨胀阀原理结构示意图；图2:本发明给出的电子膨胀阀的磁转子部件的结构示意图；图3:本发明给出的电子膨胀阀的螺母安装在阀体上的示意图；图4:本发明提供的另一种电子膨胀阀具体实施例的结构示意图；图5:图4中螺母的结构示意图；图6:图4中磁转子部件的结构示意图；图7:材料硬化层的硬度和深度的影响特征图。图中符号说明:1/1A-阀座、2-套管；3-线圈、4-腔体；5/5A-磁转子部件；6/6A-阀杆；11-进口、12-出口；13-阀 口、14/14A-螺母；14b-第二导向部；14a_第二螺纹段；51-磁转子、52/52A-丝杆；52a-第一螺纹段；52b_第一导向部；52c-中空部；102-阀座体、101-阀芯座；103-进口接管、104-出口接管。
具体实施例方式为了使本领域的技术人员更好的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。图1为典型的电子膨胀阀原理结构图；图2为本发明给出的电子膨胀阀的磁转子部件的结构示意图；图3为本发明给出的电子膨胀阀的螺母安装在阀体上的示意图。如图2和图3所示并结合如图1。电子膨胀阀包括阀座1、在阀座I上开设有供制冷剂流通的通道进口 11和出口 12，在阀座I还加工有连通进口 11和出口 12的阀口 13，螺母14通过过盈配合方式固定在阀座I的上端，筒形的套管2与阀座I焊接固定以形成封闭腔体4，线圈3固定在套管2的外侧。在腔体4内设有磁转子部件5，磁转子部件5是由磁性材料加工的磁转子51和金属材料加工的丝杆52通过模具成型方法组合而成，
丝杆52具有轴向中空部52c，在该中空部52c内连接有阀杆6，丝杆52的杆部的外缘部具有第一导向部52b和第一螺纹段52a (外螺纹)；同样，在螺母14的内孔中具有第二导向部14b和第二螺纹段14a (内螺纹)，丝杆52的第一导向部52b与螺母14的第二导向部14b相互配合以限制丝杆52转动时的摆动。丝杆52的第一螺纹段52a和螺母14第二螺纹段14a的相互螺纹配合运动。当固定在套管2的外侧的线圈3通入脉冲电流时，磁转子部件5会在电磁场的作用下转动，通过螺母14的作用，磁转子部件5在转动的同时带动阀杆6沿其轴线方向的升降，这样可以改变阀口 13处的流通面积，控制制冷循环中的流体的流量大小。在该实施例中，丝杆52采用不锈钢材料，在第一导向部52b和第一螺纹段52a的位置通过微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对其表面进行处理，形成一定厚度的表面硬化层(H);螺母14采用铜质材料加工，在第二导向部14b和第二螺纹段14a的位置，通过微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺处理对其表面进行处理，形成一定厚度的表面硬化层(H)。由于上述工艺是以微粒子高速碰撞材料金属表面，在其表面附近产生高残留压缩应力。所以提高了丝杆和螺母表面的疲劳强度，表面硬度会增强。同时通过如WPC处理的金属表面虽产生无数凹痕，但凹痕十分微细，使油分子难以切断，防止了油膜破裂，可长期保持润滑油的存在，使丝杆和螺母在配合传动中，配合面起到积存润滑油的作用，减少滑动部分摩擦磨损的效果，大幅度提高零件寿命和工作精度，保证了电子膨胀阀的可靠性和长寿命。图7为材料硬化层的硬度和深度的影响特征图。参见图7并依据电子膨胀阀在制冷系统中的工作环境和产品本身的寿命要求，硬化层的深度优选的小于0.06mm，如果厚度过大，一方面加工表面的硬度不会再有较大的提升，同时也影响硬化层与基层之间的结合效果。通过处理后，不锈钢材料加工的丝杆和铜质材料加工的螺母可以使硬化层的表面硬度达到材料基体硬度的1.2倍以上，使丝杆和螺母配合运动时的耐磨性得到较大改善。而在微粒子或喷砂材料中添加了二硫化钥(MoS2)材料后，可以进一步提高零件加工表面的润滑性和降低磨擦系数，有效降低了电子膨胀阀的驱动电压。应该说明的是，在本实施例中作为优选方案，同时在丝杆的第一导向部和第一螺纹段以及在螺母的第二导向部和第二螺纹段，都采用微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对其表面进行处理。本领域的一般技术人员依据本发明的技术思想可以想到的是，仅对丝杆的第一导向部和第一螺纹段采用微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对其表面进行处理；或者仅对螺母的第二导向部和第二螺纹段采用微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对其表面进行处理。同样可以达到本发明的改进效果。同样，本领域的一般技术人员依据本发明的技术思想可以想到的是，仅对丝杆的第一螺纹段采用微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对其表面进行处理；或者仅对螺母的第二螺纹段采用微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对其表面进行处理。同样可以达到本发明的改进效果。同样应该说明的是，在本实施例中作为优选方案，考虑到金属工艺性和零件的结构和使用特点，丝杆采用不锈钢加工，螺母采用铜质材料加工，但也可以采用别的材料如合金材料等。图4为本发明提供的另一种电子膨胀阀具体实施例的结构示意图；图5为图4中螺母的结构示意图；图6为图4中磁转子部件的结构示意图。
如图4、图5和图6所示。在该实施例中，与前述方案不同的是，电子膨胀阀的阀座IA由筒状的阀座体102、阀芯座101、进口接管103、和出口接管104焊接组合而成。进口接管103和出口接管104构成供制冷剂流通的通道进口 11和出口 12。阀芯座101上加工有阀口 13，塑料材料模具成型的螺母14A通过过盈配或过渡配合方式固定阀芯座101的上部，筒形的套管2与阀座体102焊接固定以形成封闭腔体4，线圈3固定在套管2的外侧。在腔体4内设有磁转子部件5A，磁转子部件5A是有磁性材料的磁转子51和金属材料的丝杆52A通过模具成型方法组合而成，丝杆52A的下面与阀杆6A连接，丝杆52A的外缘部具有第一导向部52b和第一螺纹段52a (外螺纹)；同样在螺母14A的内孔中具有第二导向部14b和第二螺纹段14a (内螺纹)，丝杆52A的第一导向部52b与螺母14A的第二导向部14b相互配合以限制丝杆转动时的摆动。丝杆52的第一螺纹段52a和螺母14第二螺纹段14a的相互螺纹配合运动。在本实施例中，对丝杆52A的第一螺纹段采用微粒子喷射工艺(WPC)或精密喷砂工艺对其表面进行处理。表面处理后的丝杆在与塑料螺母的螺纹配合中，也可以达到本发明的改进效果，在此不再赘述。以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，本发明说明书中的上、下、内、外等方位用词只是为了说明清楚一些，不应视作对本发明的限制。由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，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
1.一种电子膨胀阀，包括阀座(I)、固定在所述阀座(I)上的螺母(14)和套管(2)、固定在所述套管外侧的线圈(3)，所述的阀座(I)上开设有进口(11)、出口(12)以及连通所述进口(11)和出口(12)的阀口(13)，所述套管(2)与所述阀座(I)构成腔体(4)，所述腔体⑷内设有感受所述⑶线圈的磁场而转动的磁转子部件(5)，在所述磁转子部件(5)的下端设有阀杆￠)，所述的磁转子部件(5)上有丝杆(52)，在所述丝杆(52)和螺母(14)上分设有第一螺纹段(52a)和第二螺纹段(14a)，通过所述第一螺纹段(52a)和第二螺纹段(14a)的相互螺纹配合动作，使所述阀杆(6)沿其轴线方向升降运动，以改变所述阀口(13)处的流通面积，其特征在于，在所述丝杆(52)的第一螺纹段(52a)上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层。
2.根据权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，在所述丝杆(52)和螺母(14)上还分设有相互配合的第一导向段(52b)和第二导向段(14b)，在所述第一导向段(52b)上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层。
3.根据权利要求1或2所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述丝杆(52)为不锈钢材料。
4.根据权利要求3所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述硬化层的深度为小于0.06mm。
5.根据权利要求3所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述硬化层的表面硬度为材料基体硬度的1.2倍以上。
6.一种电子膨胀阀，包括阀座(I)、固定在所述阀座(I)上的螺母(14)和套管(2)、和固定在所述套管外侧的线圈(3)，所述的阀座(I)上开设有进口(11)、出口(12)以及连通所述进口(11)和出口(12)的阀口(13)，所述套管(2)与所述阀座(I)构成腔体(4)，所述腔体(4)内设有感受所述线圈(3)的磁场而转动的磁转子部件(5)，在所述磁转子部件(5)的下端设有阀杆￠)，所述的磁转子部件(5)上有丝杆(52)，在所述丝杆(52)和螺母(14)上分设有第一螺纹段(52a)和第二螺纹段(14a)，通过所述第一螺纹段(52a)和第二螺纹段(14a)的相互螺纹配合动作，使所述阀杆(6)沿其轴线方向升降运动，以改变所述阀口(13)处的流通面积，其特征在于，在所述螺母(14)的第二螺纹段(14a)上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化`层。
7.根据权利要求6所述的电子膨胀阀，其特征在于，在所述丝杆(52)和螺母(14)上还分设有相互配合的第一导向段(52b)和第二导向段(14b)，在所述第二导向段(14b)上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层。
8.根据权利要求6或7所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述螺母(14)为铜质材料。
9.根据权利要求8所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述硬化层的深度小于0.06mm。
10.根据权利要求8所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述硬化层的表面硬度为材料基体硬度的1.2倍以上。
11.一种电子膨胀阀的加工方法，其电子膨胀阀包括阀座(I)、固定在所述阀座(I)上的螺母(14)和套管(2)、固定在所述套管外侧的线圈(3)，所述的阀座(I)上开设有进口(11)、出口(12)以及连通所述进口(11)和出口(12)的阀口(13)，所述套管(2)与所述阀座(I)构成腔体(4)，所述腔体(4)内设有感受所述(3)线圈的磁场而转动的磁转子部件(5)，在所述磁转子部件(5)的下端设有阀杆￠)，所述的磁转子部件(5)上有丝杆(52)，在所述丝杆(52)和螺母(14)上分设有第一螺纹段(52a)和第二螺纹段(14a)，通过所述第一螺纹段(52a)和第二螺纹段(14a)的相互螺纹配合动作，使所述阀杆(6)沿其轴线方向升降运动，以改变所述阀口(13)处的流通面积，其特征在于，在所述丝杆(52)的第一螺纹段(52a)和，/或螺母(14)的第二螺纹段(14a)通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺硬化处理，在所述微粒 子或喷砂材料中还添加有二硫化钥(MoS2)材料。
全文摘要
本发明公开了一种电子膨胀阀及其加工方法，涉及控制阀技术领域，其电子膨胀阀包括阀座(1)、固定在所述阀座(1)上的螺母(14)和套管(2)、和固定在所述套管外侧的线圈(3)，所述套管(2)与阀座(1)构成腔体(4)，所述腔体(4)内设有感受所述线圈的磁场而转动的磁转子部件(5)，所述磁转子部件(5)的下端设有阀杆(6)，所述的磁转子部件(5)上设置有丝杆(52)，在所述丝杆(52)和螺母(14)上分设有第一螺纹段(52a)和第二螺纹段(14a)，其特征在于，在所述丝杆(52)的第一螺纹段(52a)上具有通过微粒子喷射工艺或精密喷砂工艺处理的硬化层。直接对零件本身的表面进行硬化和耐磨处理，提高了丝杆和螺母表面的疲劳强度和表面硬度，减少滑动部分摩擦磨损，大幅度提高零件寿命和工作精度。
文档编号F16K31/44GK103115190SQ20111036384
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者不公告发明人 申请人:浙江三花股份有限公司