膨胀阀、冷媒循环系统和空调器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种膨胀阀、冷媒循环系统和空调器，膨胀阀包括阀体(1)和设置在阀体(1)内的阀针(2)，阀体(1)设有阀针孔，阀针(2)具有用于插入阀针孔的流量调节部，流量调节部的横截面沿膨胀阀内的流体流向是减缩的，阀针(2)能够沿阀针孔的轴向移动，以改变流量调节部与阀针孔之间的间隙，流量调节部包括第一阀针段(24)和第二阀针段(25)，第一阀针段(24)沿流体流向位于第二阀针段(25)的下游，第一阀针段(24)的横截面的变化率大于第二阀针段(25)的横截面的变化率。本发明的膨胀阀有利于减小在全开状态下的节流作用。
【专利说明】
膨胀阀、冷媒循环系统和空调器
技术领域
[0001]本发明涉及制冷技术领域，具体而言，涉及一种膨胀阀、冷媒循环系统和空调器。 【背景技术】
[0002]如图1所示，电子膨胀阀包括阀本体和连接在阀本体上的流体进管1’和流体出管 2’，阀本体的内部设置有阀针和阀针孔，阀针设置在阀针孔中，阀针包括锥形段，阀针在阀针孔内移动的过程中，上述的锥形段与阀针孔之间的间隙(开度)改变，从而使得阀体的流量改变。电子膨胀阀流量曲线往往随开度线性变化，且整条曲线斜率变化不大，在电子膨胀阀全开时电子膨胀阀仍存在节流作用，使得阀全开不能作为一个全开阀体应用，对于一些特殊需求适应性较差。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种膨胀阀、冷媒循环系统和空调器，以改善现有技术中的膨胀阀在全开的状态下仍存在节流作用的问题。
[0004]根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种一种膨胀阀，膨胀阀包括阀体和设置在阀体内的阀针，阀体设有阀针孔，阀针具有用于插入阀针孔的流量调节部，流量调节部的横截面沿膨胀阀内的流体流向是减缩的，阀针能够沿阀针孔的轴向移动，以便改变流量调节部与阀针孔之间的间隙，流量调节部包括第一阀针段和第二阀针段，第一阀针段沿流体流向位于第二阀针段的下游，第一阀针段的横截面的变化率大于第二阀针段的横截面的变化率。
[0005]可选地，第一阀针段和第二阀针段均为回转体，第一阀针段和第二阀针段与阀针同心，第一阀针段的母线与阀针轴线的夹角为Ml，第二阀针段的母线与阀针轴线的夹角为 M2,其中M1>M2。
[0006]可选地，Ml与M2的比值为1.05至1.2。
[0007]可选地，第一阀针段和第二阀针段的交界处形成过渡台阶。
[0008]可选地，流量调节部的最大直径为L1，流量调节部沿阀针的轴向延伸的长度为G， 其中，G与L1的比值为0.1至2.5。
[0009]可选地，阀针还包括沿着流体流向位于第二阀针段上游的第三阀针段，第三阀针段与第二阀针段之间设置有过渡斜面。
[0010]可选地，阀针还包括连接在第一阀针段的下游端的顶部，顶部为回转体，顶部的横截面沿流体流向是减缩的。
[0011]可选地，顶部为锥台型，顶部的邻接第一阀针段的一端的直径为L2,顶部的相对于阀针轴线对称的两条母线的夹角为m，顶部沿阀针的轴向延伸的长度为hi，其中，m的值为 100°至140°，或hi与L2的比值为0.2至0.4。
[0012]可选地，阀针孔包括:第一口部，第一口部位于阀针孔的出口端，第一口部的内径沿流体流向是渐增的。[0013 ]可选地，第一口部沿阀针的轴向的长度为h，第一口部的最小直径为D，第一口部的最大直径为D1，其中h的值为1毫米至5毫米，或D与D1的比值为0.3至0.7。
[0014]可选地，阀针孔还包括等径段，等径段位于第一口部的流体流向的上游，等径段的内径与第一口部的最小直径相等。
[0015]可选地，阀针孔包括第二口部，第二口部位于阀针孔的进口端，第二口部的内径沿流体流向是减缩的。
[0016]可选地，第二口部为回转体，第二口部的母线与其轴线之间的夹角为r，第二阀针段为回转体，第二阀针段的母线与阀针轴线的夹角为M2,第二口部沿阀针轴向的长度为h2， 其中，M2〈r〈60°或h2的值为0.2毫米至2毫米。
[0017]可选地，阀体设有入口，入口用于流体进入阀体，入口与阀针之间设置有遮挡件， 以防止由入口进入的流体直接冲击阀针。
[0018]可选地，遮挡件沿阀针的周向布置。
[0019]可选地，遮挡件上设置有多个通孔。
[0020]根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种冷媒循环系统，冷媒循环系统包括上述膨胀阀。
[0021]根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种空调器，空调器包括上述冷媒循环系统。
[0022]基于本发明所提供的冷却装置，其至少能够带来以下有益效果:有利于减小膨胀阀在全开状态下的节流作用。
[0023]通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1示出了现有技术的膨胀阀的结构示意图；
[0026]图2示出了本发明的第一实施例的膨胀阀的结构示意图；
[0027]图3示出了本发明的第一实施例的膨胀阀的流量跟随脉冲变化的曲线；
[0028]图4示出了本发明的第一实施例的膨胀阀的结构示意图；
[0029]图5示出了本发明的第一实施例的膨胀阀局部的结构示意图；
[0030]图6示出了本发明的第二实施例的膨胀阀的结构示意图；
[0031]图7示出了本发明的第三实施例的膨胀阀的结构示意图；
[0032]图8示出了本发明的第四实施例的膨胀阀的结构示意图。[〇〇33]图中:1’、流体进管;2’流体出管；1、阀体;11、第二口部；12、第一口部；13、等径段； 2、阀针;21、第一过渡斜面;22、第二过渡斜面;23、顶部；24、第一阀针段;25、第二阀针段； 26、第三阀针段;3、遮挡件。【具体实施方式】
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[〇〇35] 实施例一
[0036]如图2、4和5所示，本实施例的膨胀阀包括阀体1和设置在阀体1内的阀针2，阀体1 具有阀针孔，阀针2包括用于插入阀针孔的流量调节部，流量调节部的横截面沿所述膨胀阀内的流体的流向是减缩的，阀针2能够沿阀针孔的轴向移动，以改变流量调节部与阀针孔之间的间隙，流量调节部包括沿上述流向布置的第一阀针段24和第二阀针段25,第一阀针段 24沿所述流体流向位于第二阀针段25的下游，第一阀针段24的横截面的变化率大于第二阀针段25的横截面的变化率。
[0037]由于第一阀针段24的横截面小于第二阀针段25的横截面，所以膨胀阀处于全开状态时，第一阀针段24与阀针孔的内径最小处配合；由于第一阀针段24的横截面的变化率大于第二阀针段25的横截面的变化率，因此在保证全开状态下的节流作用较小的前提下，可以增加第二阀针段25的长度，有利于缩小第二阀针段25的横截面的缩小的变化率，因此使得第二阀针段25与阀针孔的内径最小处配合以改变膨胀阀的开度时，控制精度增加，在第二阀针段25移动的过程中，膨胀阀流量变化更加的平稳。在第一阀针段24与上述的阀针孔的内径最小处配合时，膨胀阀的节流作用更小。
[0038]结合附图2和3所示，阀针2相对于阀针孔向上移动的过程中，阀针2的流量调节部与阀针孔之间的间隙逐渐变化，以实现膨胀阀的流向调节。
[0039]在第二阀针段25与阀针孔的最小内径处配合以形成用于输出流体的开口时，随着阀针的移动，上述的开口逐渐增大，膨胀阀的出口的流量也逐渐增大，此时流量与膨胀阀的控制脉冲的关系为直线Y=AX+R。其中，Y表示空气在0.lMPa、20°C左右干空气下膨胀阀的流量;X表示控制膨胀阀的开度的脉冲值;A表示流量曲线斜率值;R为修正值。例如，在A = 0.2， R = 0.8，在控制膨胀阀的脉冲数为100P时的时，膨胀阀的流量为20.8L/min。
[0040]在第一阀针段24与阀针孔的最小内径处配合形成用于输出流体的开口时，随着阀针的移动，上述的开口逐渐增大，膨胀阀的流量也逐渐增大，此时流量与膨胀阀的控制脉冲的关系为直线YzBX+Wj表示空气在0.1MPa、20°C左右干空气下膨胀阀的流量;X表示控制膨胀阀的开度的脉冲值;B表示流量曲线斜率值;W为修正值。
[0041]第一阀针段24的靠近第二阀针段25的一端与上述的阀针孔的最小内径处配合时， 膨胀阀的流量为图2中A点对应的流量;第一阀针段24的远离第二阀针段25的一端与上述的阀针孔的最小内径处配合时，膨胀阀的流量为图2中B点对应的流量。
[0042]由于第一阀针段的横截面的变化率大于第二阀针段25的横截面的变化率，因此第一阀针段24与阀针孔形成的间隙随阀针2移动的变化率也大于第二阀针段25,因此直线Y = BX+W的斜率大于直线Y=AX+R，进一步地，在阀针2移动到全开位置时，也即图3中的B点所代表的位置，膨胀阀的节流作用相对于现有技术变小，甚至消失。
[0043]如图5所示，第一阀针段24和第二阀针段25均为回转体，第一阀针段24和第二阀针段25的回转中心均为阀针2的轴心，第一阀针段24的母线与阀针2轴线的夹角为Ml，第二阀针段25的母线与阀针2轴线的夹角为M2,其中M1>M2。从而使得第一阀针段24与阀针孔的内径最小处配合时，随阀针相对于阀针孔移动第一阀针段24与阀针孔的内径最小处的间隙变化率增加，相应地上述的直线Y = BX+W的斜率增加，因此在图3中B点所对应的膨胀阀的流量增加，膨胀阀在全开状态下的节流作用减小。[〇〇44] 在Ml等于M2的情况下，上述的直线Y = AX+R和上述的直线Y = BX+W的斜率相同，即A = B,ff=R〇[〇〇45] 相应地，若Ml =M2，膨胀阀的流量曲线接近线性变化，直线Y = AX+R和直线Y = BX+W 的斜率相同，此时图3中B点对应的膨胀阀的流量较小，在全开状态下，膨胀阀的节流作用较大。
[0046] 可选地，Ml与M2的比值为1.05至1.2。[〇〇47] Ml与M2的比值比值越大，上述的直线Y = BX+W的斜率越大。[〇〇48]例如:在Ml与M2的比值为1.05时，如图3所示，变化曲线的转折点之前，阀针每移动单位距离，膨胀阀的流量变化为a L/min;变化曲线的转折点之后阀针每移动单位距离，膨胀阀的流量变化约为1.〇5a L/min。[〇〇49]在Ml与M2的比值为1.14时，如图3所示，变化曲线的转折点之前阀针每移动单位距离，膨胀阀的流量变化为a L/min;变化曲线的转折点之后阀针每移动单位距离，膨胀阀的流量变化约为1.143 17111111。
[0050]在Ml与M2的比值为1.20时，如图3所示，变化曲线的转折点之前阀针每移动单位距离，膨胀阀的流量变化a L/min;变化曲线的转折点之后阀针每移动单位距离，膨胀阀的流量变化约为1.20a L/min。[〇〇51]可选地，第一阀针段24和第二阀针段25的交界处形成过渡台阶。从而使得上述的交界处与阀针孔的最小内径处配合形成间隙时，流量会陡然增大，有利于缩小或消除膨胀阀在全开状态的节流作用。
[0052]如图5所示，流量调节部的最大直径为L1，流量调节部沿阀针2的轴向延伸的长度为G，其中，G与L1的比值为0.1至2.5。
[0053]G与L1的比值越大，阀针每移动单位距离，则膨胀的流量变化越大。例如，当G与L1 的比值为〇.1时，驱动阀针的脉冲每增加1P流量的膨胀阀的流量变化值为〇.01L/min。
[0054]当G与L1的比值为0.8时，驱动阀针的脉冲每增加1P流量的膨胀阀的流量变化值为 0?04L/min〇
[0055]当G与L1的比值为2.5时，驱动阀针的脉冲每增加IP流量的膨胀阀的流量变化值为 0?llL/min〇
[0056]如图2、4和5所示，阀针2还包括沿着所述流体流向位于所述第二阀针段25上游的第三阀针段26,第三阀针段26与第二阀针段25之间设置有过第一渡斜面22。[〇〇57]采用第一过渡斜面22连接第二阀针段25和第三阀针段26,避免了阀针2出现台阶， 有利于防止流体在台阶处形成紊流，使得流体的流动更加顺畅，有利于降低噪音。[〇〇58]本实施例中，阀针2还包括第四阀针段，第四阀针段与第三阀针段26通多第二过渡斜面22连接，第二过渡斜面22能够使得流体的流动更加顺畅，有利于降低噪音。
[0059]如图3或4所示，阀针2还包括连接在第一阀针段的下游端的顶部23,顶部23为回转体，顶部23的直径是沿远离第一阀针段的方向逐渐减小的，回转体的母线为直线或曲线。
[0060]由于在第一阀针段的下游端的端面上设置了顶部23,该顶部23可以为锥形或半球形，因此在流体流动至第一阀针段24的下游端后，不会激烈地向第一阀针段24的下游端的中心汇集，有利于避免产生紊流，能够减小流体对阀针的冲击，阀针的晃动减少，有利于降低噪音，也有利于降低阀针2的振动。
[0061]可选地，顶部23为锥台型，顶部23的靠近第一阀针段24的一端的直径为L2,顶部23 的相对于阀针2轴线对称的两条母线的夹角为m，顶部23沿阀针的轴向延伸的长度为hi，其中，m的值为100°至140°，或hi与L2的比值为0.2至0.4。[〇〇62]当m值为120°时，hl/L2 = 0.3时液体从A流向B能够减小来流对阀针的冲击最小，相应地阀针晃动也最小。[〇〇63] 如图3所示，阀针孔包括第一口部12，第一口部12位于阀针孔的出口端，第一口部 12的内径是沿流体的流量增大的。因为第一口部12的内径是沿流体的流量增大的，所以可以起到很好的疏导流体的作用，有利于降低振动和噪音。可选地，第一口部12为喇叭口。 [〇〇64]可选地，第一口部12沿阀针2的轴向延伸的长度为h，第一口部12的最小直径为D， 第一口部的最大直径为D1，其中，h的值为1毫米至5毫米，或D与D1的比值为0.3至0.7。[〇〇65]可选地，第一口部12呈锥形，第一口部12的经过第一口部12的中心轴的截面两条侧边的夹角为第一口部12的锥角，锥角A为8度至16度。
[0066]为了使得流体在第一口部12内流动的过程中产生的噪音较小，第一口部12的参数满足以下公式:h=(Dl-D)/[2tan(A/2)]。
[0067]第一口部12的锥角为10度至13度时，流体在第一口部内流动所引起的扰动最小。 [〇〇68]本实施例中，当D/Dl=0.3、h = 2mm，且第一口部的锥角为10°，膨胀阀的噪音最低。 [〇〇69]阀针孔还包括等径段13,等径段13位于第一口部12的流体流向的上游，等径段13 的内径与第一口部12的最小直径相等，以使得气流顺畅，有利于降低噪音。
[0070]阀针孔包括第二口部11，第二口部11位于阀针孔的进口端，第二口部11的内径是沿流体的流量减小的。
[0071]可选地，第二口部11为喇叭口。
[0072]在本实施例中，等径段13是阀针孔中内径最小的一段，等径段与阀针2的流量调节部的间隙形成控制流量的开口。
[0073]可选地，第二口部11为回转体，第二口部11的母线为直线，第二口部11的母线与其轴线之间的夹角为r，第二阀针段25为回转体，第二阀针段25的母线与阀针2轴线的夹角为 M2,第二口部11沿阀针2的轴向延伸的长度为h2,其中，M2〈r〈60°或h2的值为0.2毫米至2毫米。
[0074]可选地，当h2为1.8至2毫米时，膨胀阀工作过程中产生的噪音较小。
[0075]结合图3所示，阀体1上设置有入口 B，入口 B与阀针2之间设置有遮挡件3，以防止由入口 B进入的流体直接冲击阀针2。从而可以降低阀针2的振动，有利于提高阀针2与阀体1的配合精度，防止阀针损伤，也有利于降低膨胀阀的振动。
[0076]遮挡件3沿阀针2的周向延伸。由入口B进入到阀体内的流体，被遮挡件3引导至阀针的外周，然后经由阀针2的流量控制部与阀针孔之间的间隙流向出口 A。使得流体的流动更加顺畅，有利于避免出现紊流。
[0077]可选地，遮挡件3上设置有多个通孔。多个通孔均匀地布置在遮挡件3上，流体进入到阀体的内部后，在遮挡件3的引导下向阀针2的四周流动的同时，通过上述的通孔流向阀针2,由于流体从不同的方向流向阀针2,可以使得阀针2的受力均衡，减小阀针的振动。
[0078]根据本申请的另一方面，本实施例还提供了一种冷媒循环系统，冷媒循环系统包括上述膨胀阀。
[0079]根据本申请的另一方面，本实施例还提供了一种空调器，空调器包括上述冷媒循环系统。
[0080]实施例二
[0081]图6示出了本申请第二实施例的膨胀阀的结构示意图。如图6所示，本实施例的膨胀阀的结构与实施例一的不同在于:阀针孔包括第一口部12,第一口部12的沿膨胀阀内的流体流向的上游段连接等径段13,等径段13延伸至阀针孔的端部。也即比本实施例的阀针孔比实施例一的阀针孔缺少了第二口部11。[〇〇82] 实施例三:
[0083]图7示出了本申请第三实施例的膨胀阀的结构示意图。如图7所示，本实施例的膨胀阀的结构与实施例一的不同在于:阀针2的沿膨胀阀中流体流向的下游端的端面为平面。 也即本实施例的阀针2比实施例一阀针2缺少了顶部23。
[0084]实施例四:
[0085]图8示出了本申请第三实施例的膨胀阀的结构示意图。如图8所示，本实施例的膨胀阀的结构与实施例一的不同在于:[〇〇86]阀针孔包括第一口部12，第一口部12的沿膨胀阀内的流体流向的上游段连接等径段13,等径段13延伸至阀针孔的端部。也即比本实施例的阀针孔比实施例一的阀针孔缺少了第二口部11。
[0087]阀针2的沿膨胀阀中流体流向的下游端的端面为平面。也即本实施例的阀针2比实施例一的阀针2缺少了顶部23。
[0088]以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种膨胀阀，其特征在于，所述膨胀阀包括阀体(1)和设置在所述阀体(1)内的阀针 (2)，所述阀体(1)设有阀针孔，所述阀针(2)具有用于插入所述阀针孔的流量调节部，所述 流量调节部的横截面沿所述膨胀阀内的流体流向是减缩的，所述阀针(2)能够沿所述阀针 孔的轴向移动，以便改变所述流量调节部与所述阀针孔之间的间隙，所述流量调节部包括 第一阀针段(24)和第二阀针段(25)，所述第一阀针段(24)沿所述流体流向位于第二阀针段 (25)的下游，所述第一阀针段(24)的横截面的变化率大于所述第二阀针段(25)的横截面的 变化率。2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述第一阀针段(24)和所述第二阀针段 (25)均为回转体，所述第一阀针段(24)和第二阀针段(25)与所述阀针(2)同心，所述第一阀 针段(24)的母线与所述阀针(2)轴线的夹角为Ml，所述第二阀针段(25)的母线与所述阀针 (2)轴线的夹角为M2,其中M1>M2。3.根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，Ml与M2的比值为1.05至1.2。4.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述第一阀针段(24)和所述第二阀针段 (25)的交界处形成过渡台阶。5.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述流量调节部的最大直径为L1，所述 流量调节部沿所述阀针(2)的轴向延伸的长度为G，其中，G与L1的比值为0.1至2.5。6.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀针(2)还包括沿着所述流体流向 位于所述第二阀针段(25)上游的第三阀针段(26)，所述第三阀针段(26)与所述第二阀针段 (25)之间设置有过渡斜面(22)。7.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀针(2)还包括连接在所述第一阀 针段的下游端的顶部(23)，所述顶部(23)为回转体，所述顶部(23)的横截面沿所述流体流 向是减缩的。8.根据权利要求7所述的膨胀阀，其特征在于，所述顶部(23)为锥台型，所述顶部(23) 的邻接所述第一阀针段(24)的一端的直径为L2,所述顶部(23)的相对于所述阀针(2)轴线 对称的两条母线的夹角为m，所述顶部(23)沿所述阀针的轴向延伸的长度为hi，其中，m的值 为100°至140°，或hi与L2的比值为0.2至0.4。9.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀针孔包括:第一口部(12)，所述第 一口部(12)位于所述阀针孔的出口端，所述第一口部(12)的内径沿所述流体流向是渐增 的。10.根据权利要求9所述的膨胀阀，其特征在于，所述第一口部(12)沿所述阀针(2)的轴 向的长度为h，所述第一口部(12)的最小直径为D，所述第一口部的最大直径为D1，其中h的 值为1毫米至5毫米，或D与D1的比值为0.3至0.7。11.根据权利要求9所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀针孔还包括等径段(13)，所述等 径段(13)位于所述第一口部(12)的流体流向的上游，所述等径段(13)的内径与所述第一口 部(12)的最小直径相等。12.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀针孔包括第二口部(11)，所述第 二口部(11)位于所述阀针孔的进口端，所述第二口部(11)的内径沿所述流体流向是减缩 的。13.根据权利要求12所述的膨胀阀，其特征在于，所述第二口部(11)为回转体，所述第二口部(11)的母线与其轴线之间的夹角为r，所述第二阀针段(25)为回转体，所述第二阀针 段(25)的母线与所述阀针(2)轴线的夹角为M2,所述第二口部(11)沿所述阀针(2)轴向的长 度为h2，其中，M2〈r〈60°或h2的值为0.2毫米至2毫米。14.根据权利要求1至13中任一项所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀体(1)设有入口 (B)，所述入口(B)用于流体进入所述阀体(1)，所述入口(B)与所述阀针(2)之间设置有遮挡 件(3)，以防止由入口(B)进入的流体直接冲击所述阀针(2)。15.根据权利要求14所述的膨胀阀，其特征在于，所述遮挡件(3)沿所述阀针(2)的周向 布置。16.根据权利要求14所述的膨胀阀，其特征在于，所述遮挡件(3)上设置有多个通孔。17.—种冷媒循环系统，其特征在于，所述冷媒循环系统包括权利要求1至16中任一项 所述膨胀阀。18.—种空调器，其特征在于，所述空调器包括权利要求17中所述冷媒循环系统。
【文档编号】F16K1/38GK105972233SQ201610574565
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】罗永前, 熊军, 吴俊鸿, 廖敏, 彭光前
【申请人】珠海格力电器股份有限公司