专利名称：一种带有内部旁路的膨胀阀的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种膨胀阀，具体地，涉及一种热膨胀阀，其中的流体可以反向流动。
背景技术：
热膨胀阀通常用于使用热泵的系统。在热泵系统中，制冷剂一般可反向流动。通过这种流动方式，热泵可在寒冷气候下提供热量和在温暖气候下进行制冷。为实现这个目的，这些系统通常包括两个一般称作盘管的热交换器，所使用的盘管为室内盘管和室外盘管，根据热泵是进行制冷还是提供热量，各盘管可用作冷凝器或蒸发器。为了使热泵系统正常地工作，各个盘管一般要连接有热膨胀阀。
一般地，当以制冷模式操作时，热泵系统的压缩机将制冷剂送到换向阀。制冷剂从换向阀流到用作冷凝器的室外盘管。制冷剂然后从室外盘管经过膨胀阀流到用作蒸发器的室内盘管。
一般地，热膨胀阀具有较小的膨胀孔，制冷剂必须流过膨胀孔以便进入冷却盘管。这样，热膨胀阀一直就是单向的。在反向流动的情况下，若使制冷剂通过膨胀孔将不适当地限制流动。因此，现有技术的热泵系统设置了外旁路管道，其上设置了止回阀。在反向流动的情况下，制冷剂流过旁路管道和止回阀。止回阀只允许流体单向流过。
单独的止回阀和旁路管道通常要求在现场进行安装并设置许多管路接头，因此，增加了安装费用以及维修的费用。此外，潜在可能发生的泄漏也由于增设了连接旁路管道和止回阀到热泵的管路而增加。
为了避免设置外旁路管道和止回阀带来的问题，制造出了设有内止回阀的膨胀阀。但是，这些内止回阀一般具有许多元件，包括弹簧加载的球或活塞。一些已知止回阀使用了挡板阀。档板阀一般依靠重力工作，必须设置在适当的方位。如果安装在直立或横向位置，要求有流体压力以保持档板位于闭合位置。当直立安装时，重力作用相对于流体压力，保持阀门打开。因此，如果热泵在低压下工作，存在着更大压力作用于阀使其打开的可能性，因此使阀不能保持处于闭合位置。因为止回阀不能保持处于闭合位置，就难以控制通过止回阀的制冷剂膨胀。
另一个困难出现在上述阀门处于高压的情况下，这时，高压流体开始通过膨胀阀和档板阀闭合之间存在时间差。在这段时间里，阀门仍旧是打开的，制冷剂可流过旁路管道，使膨胀阀难以控制。
当止回阀设置了位于阀体上加工出的孔的弹簧加载的球时，这种孔的加工可能很困难。因为阀体很小，其形状又使其难以精确定位。所要求的复杂形状增加了制造时间和成本。此外，止回阀的元件的安装也增加了阀门组件的整体复杂性。这进一步加重了制造时间和成本增加的问题。
根据上面所述，本发明的总目的是提供一种膨胀阀，其可改进或克服现有技术的膨胀阀的问题和缺点。
发明内容
本发明一方面涉及到一种膨胀阀，其包括阀体，其上形成有入口和出口。膨胀孔在阀体上形成并与入口和出口流体连通。闭合件位于所述阀体上，可在打开和闭合位置之间移动。当处于打开位置时，闭合件允许流体通过所述孔，从入口流到出口。当处于闭合位置时，闭合件闭合所述孔，防止流体在入口和出口之间流动。
阀体上还形成有与所述出口和入口流体连通的旁路流道。旁路闭合件以自由浮动的方式位于旁路流道，可在打开位置和闭合位置之间移动。当闭合件位于闭合位置，流体从出口流向入口，所属领域的技术人员经常遇到这种现象，在本发明中称作“反向流”；流体施加到旁路闭合件的压力使其从闭合位置朝打开位置移动，允许所述流体反向从出口流到入口。当闭合件从闭合位置朝打开位置移动时，流体从入口通过膨胀孔流到出口。在这种情况下，流体压力施加到旁路闭合件的后表面，使旁路闭合件保持在闭合位置。因此，取决于流体的方向，流体压力可施加到旁路闭合件的两侧，从而保持旁路闭合件处于闭合位置或打开位置。
为了使旁路闭合件更好地重复移动，设置了具有可旁路闭合件的引导通道的机构，旁路闭合件具有突出的延伸部，可滑动地位于所述引导通道中。工作时，当旁路闭合件在打开位置和闭合位置之间作常规直线移动时，所述延伸部在所述引导通道中移动。
在本发明的优选实施例中，旁路盖连接到所述阀体，并形成上述引导通道的至少一部分。所述引导通道最好具有中途通过旁路盖延伸的孔的形式。旁路盖最好可螺纹连接到阀体。
在本发明中，当旁路闭合件在打开和闭合位置之间移动时，旁路闭合件的结构可防止一般为制冷剂形式的流体驻留在引导通道。为了实现这个目的，延伸部具有至少一个径向突出的突起，最好具有多个这样的突起，使得最外边圆整成的形状基本与引导通道的截面形状相同。通过这种方式，连续的突起之间的间隙允许流体在旁路闭合件移动时从引导通道流过。
在许多应用中，通过本发明膨胀阀的流体是制冷剂，其具有具有液体的第一密度；所述旁路闭合件最好由具有基本上等于第一密度的第二密度的材料制成。通过使用这样的材料和由于旁路闭合件几乎完全被制冷剂包围，重力与浮力互相抵消。这样，移动自由浮动的旁路闭合件的所需力的大小只要能够克服出现的摩擦力就足够了。因此，当处于闭合位置时旁路闭合件被制冷剂几乎完全包围，膨胀阀可以任何方式定位。
本发明的一个优点是，通过使用具有上述结构的旁路闭合件，任何驻留在引导通道中的制冷剂可容易地移动，不会驻留在旁路闭合件的后面，不会造成可能的阀门失灵。
本发明的另一个优点是，通过使用可螺纹连接到阀体的形成引导通道的旁路盖，可以防止形成引导通道的阀体出现难以加工和固定的问题。
本发明的又一个优点是，通过使用具有与液体制冷剂基本相同密度的旁路闭合件，阀门可位于任何位置，且不会影响到其操作。
图1示意性地显示了典型的采用可逆热膨胀阀的可逆热泵系统；图2是具有互相偏离的出口和入口的热膨胀阀的透视图；图3是图2的热膨胀阀的底视图；图4是具有基本互相对齐的出口和入口的热膨胀阀的透视图；图5是图4的热膨胀阀的底视图；图6是图4和图5中的热膨胀阀沿图5的剖面6-6的剖视图；图7是图4和图5的热膨胀阀的部分剖视图；图8是图4和图5的热膨胀阀的部分剖视图，显示出旁路流道、旁路闭合件和旁路盖；图9是阀门沿图5的剖面9-9的剖视图。
具体实施例方式
如图1所示，热泵系统总体上用标记10来表示，其包括两个热交换器，分别具有室内盘管12和室外盘管14的形式。压缩机16用来提供制冷剂到4向阀，4向阀的位置决定了热泵系统中哪个盘管用作冷凝器，哪个盘管用作蒸发器。热膨胀阀20形成部分的热泵系统10。各热膨胀阀20使用温度传感温包22。
参考图2到5，温度传感温包22通过管线28连接到阀20。如图6所示，温包22感应到的温度使流体膨胀或收缩，伴随着压力的增加或下降。压力以常规的方式作用于热膨胀阀的膜片30。膜片30使压力施加到促动件32，如将在下面所进行的详细介绍，使促动件的闭合部分33在图6所示的闭合位置和打开位置之间移动。
回头参考图2到5，热膨胀阀20包括入口34，出口36和压力平衡连接件38。本文使用的术语“入口”和“出口”是相对用语，当流体通过膨胀阀反向流动时，入口和出口也反过来。从而，对于正常流动的流体，图中分别显示入口和出口34，36。
参考图6到8，热膨胀阀20包括入口孔40，其与膨胀孔42和旁路流道44流体连通。膨胀孔42可通过上面介绍的闭合部分33封闭，闭合部分可被弹簧46偏压到正常闭合位置。旁路闭合件48位于旁路流道44中，并可在如图6和8所示的闭合位置和打开位置(未显示)之间移动。当位于闭合位置时，旁路闭合件阻塞孔50，当旁路闭合件位于打开位置，孔50与旁路流道44和出口36流体连通。
旁路盖52螺纹连接到膨胀阀20的阀体54，并具有部分通过旁路盖延伸的孔56形式的引导通道。旁路闭合件48包括端部58，其可与阀体54接合，当旁路闭合件位于闭合位置时，可阻塞孔50。延伸部60从旁路闭合件48的端部58向外突出，可滑动地容纳在引导通道中。在旁路闭合件48从闭合位置移动到打开位置期间，延伸部60在其中移动并受到引导通道56的约束。如下面将详细进行的说明，旁路闭合件48在阀体54中是自由浮动的，在从入口流到出口的制冷剂的流体压力下保持在闭合位置，或是在从出口到入口的制冷剂的压力下朝开口位置移动。
如图9所示，旁路闭合件48的延伸部分60包括三个径向延伸的突起62，突起从大约中心的纵向轴向外延伸。突起62的外接圆形状66近似于引导通道56的截面形状68。突起62有近似相等的间距，其间形成的间隙允许制冷剂在旁路闭合件48移动期间流过。因此，可防止制冷剂驻留在引导通道56中。尽管介绍和显示了三个等间距的突起62，本发明并不只限于这样的形式，任何实际需要数量的突起，间距相等或不相等，都可以使用，这都属于本发明的广义范围。
为了使本发明的膨胀阀20能够用于任何的方位，旁路闭合件48最好用密度基本等于液体状态制冷剂的材料来制造。通过这种方式，移动自由浮动的旁路闭合件48所需的力只要能克服出现的摩擦力就可以了。旁路闭合件几乎完全被制冷剂包围，因此重力与浮力平衡。因此，膨胀阀可以任何方式定位。因此，一般用“R”来表示的普通制冷剂在250C具有下列密度，R-22的密度为1.247g/cm3，R-134A的密度为1.210g/cm3，R-410A的密度为1.062g/cm3，R-404A的密度为1.048g/cm3，R-407C的密度为1134g/cm3。根据这些值，优选的材料是聚醚醚酮，一种称作PEEK的聚合物。适当的可替代材料是尼龙，但是，本发明不限于这些材料，任何具有适当密度和适合于制冷剂的材料都可使用。
当膨胀阀20正常工作时，当制冷剂从入口34流向出口36时，促动件32的闭合部分33从闭合位置流向打开位置，从而允许制冷剂流过膨胀孔42。另外，制冷剂流入旁路流道44和向旁路闭合件的端部58的后表面70施加压力，因此使端部靠到孔50上，防止制冷剂流过。
在实现反向流动条件下，促动件32的闭合部分33位于闭合位置，制冷剂进入出口36并促使旁路闭合件的端部58推动旁路闭合件朝打开位置移动，使制冷剂流到孔50。一旦通过孔50，制冷剂沿旁路流道流动，流到入口34。
尽管显示和介绍了优选的实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改进和变更。因此，应当清楚对本发明通过示例性的而非限制性的方式进行了介绍。
权利要求
1.一种膨胀阀，包括阀体，其上形成有入口、出口、与所述进口和所述出口流体连通的孔；闭合件，位于所述阀体上，可闭合所述孔，所述闭合件可在打开和闭合位置之间移动，以允许或阻止流体通过所述孔，从所述入口流到所述出口；阀体上形成的旁路流道，与所述出口和所述入口流体连通，可允许流体从所述出口流到所述入口；旁路闭合件，位于所述旁路流道，可在打开位置和闭合位置之间移动，当所述闭合件位于闭合位置，从所述出口流到所述入口的流体使所述旁路闭合件朝所述打开位置移动，允许所述流体反向从所述出口流到所述入口；当所述闭合件朝所述打开位置移动时，流体压力保持所述旁路闭合件位于所述闭合位置，允许所述流体从所述入口流到所述出口；形成引导通道的机构，所述旁路闭合件具有可滑动地位于所述引导通道中的延伸部；和当所述旁路闭合件在所述打开位置和闭合位置之间移动时，所述旁路闭合件自由浮动，所述延伸部的形状可防止流体驻留在所述引导通道中。
2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述形成引导通道的机构包括连接到所述阀体的旁路盖，所述引导通道至少部分由所述旁路盖形成。
3.根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路盖可螺纹连接到所述阀体。
4.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路闭合件延伸到所述引导通道中的部分具有至少一个径向延伸的突起。
5.根据权利要求4所述的膨胀阀，其特征在于，所述部分具有多个径向延伸的突起。
6.根据权利要求5所述的膨胀阀，其特征在于，所述多个径向间隔开的突起互相基本上等距离间隔。
7.根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，所述引导通道由至少部分通过所述旁路闭合件延伸的孔形成。
8.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述流体是制冷剂，具有液体的第一密度；所述旁路闭合件由具有基本上等于所述第一密度的第二密度的材料制成。
9.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路闭合件由聚合材料制成。
10.根据权利要求9所述的膨胀阀，其特征在于，所述聚合材料是聚醚醚酮。
11.根据权利要求9所述的膨胀阀，其特征在于，所述聚合材料是尼龙。
12.一种膨胀阀，包括阀体，其上形成有入口、出口、与所述进口和所述出口流体连通的孔；闭合件，位于所述阀体上，可在打开和闭合位置之间移动，以允许或阻止流体通过所述孔，从所述入口流到所述出口；所述阀体上形成的旁路流道，所述旁路流道与所述出口和所述入口流体连通，可允许流体从所述出口流到所述入口；旁路闭合件，位于所述阀体，可在打开位置和闭合位置之间移动，当所述闭合件位于所述闭合位置，从所述出口流到所述入口的流体使所述旁路闭合件朝所述打开位置移动，允许所述流体反向从所述出口流到所述入口；当所述闭合件朝所述打开位置移动时，流体压力保持所述旁路闭合件位于所述闭合位置，从而允许所述流体从所述入口流到所述出口；其中，所述流体形成第一密度，所述旁路闭合件由具有基本上等于所述第一密度的第二密度的材料制成。
13.根据权利要求12所述的膨胀阀，其特征在于，所述流体是制冷剂，所述旁路闭合件由聚合材料形成。
14.根据权利要求13所述的膨胀阀，其特征在于，所述聚合材料是聚醚醚酮。
15.根据权利要求13所述的膨胀阀，其特征在于，所述聚合材料是尼龙。
16.一种膨胀阀，包括阀体，其上形成有入口、出口、与所述进口和所述出口流体连通的孔；闭合件，位于所述阀体上，可在打开和闭合位置之间移动，以允许或阻止流体通过所述孔，从所述入口流到所述出口；所述阀体上形成的旁路流道，所述旁路流道与所述出口和所述入口流体连通，可允许流体从所述出口流到所述入口；旁路闭合件，位于所述阀体，可在打开位置和闭合位置之间移动，当所述闭合件位于所述闭合位置，从所述出口流到所述入口的流体使所述旁路闭合件朝所述打开位置移动，允许所述流体反向从所述出口流到所述入口；当所述闭合件朝所述打开位置移动时，流体压力保持所述旁路闭合件位于所述闭合位置，从而允许所述流体从所述入口流到所述出口；旁路盖，连接到所述阀体并形成引导通道，其中，所述旁路闭合件包括向外突出的延伸部，所述延伸部可滑动地容纳于所述引导通道。
17.根据权利要求16所述的膨胀阀，其特征在于，所述旁路盖可螺纹连接到所述阀体。
全文摘要
一种膨胀阀，阀体的入口和出口流体连通地结合到孔。一闭合件位于阀体上，可在打开位置和闭合位置之间移动，允许或阻止流体通过孔从入口流到出口。阀体形成有旁路流道，旁路流道与出口和入口流体连通，可允许流体从出口流到入口；位于旁路流道的旁路闭合件可在打开位置和闭合位置之间移动，当所述闭合件位于闭合位置，从所述出口流到入口的流体使旁路闭合件朝所述打开位置移动，允许流体反向从出口流到入口。当闭合件朝打开位置移动时，流体压力保持旁路闭合件位于闭合位置，允许流体从入口流到出口。旁路闭合件在阀体内自由浮动。
文档编号G05D23/12GK1499160SQ20031010360
公开日2004年5月26日 申请日期2003年10月29日 优先权日2002年10月30日
发明者A·维斯特加德, M·H·拉斯穆森, T·芬德-克里斯滕森, H·K·彼得森, A 维斯特加德, 克里斯滕森, 彼得森, 拉斯穆森 申请人:丹福斯有限公司