CN101614288B - 阀座以及使用该阀座的四通换向阀主阀和四通换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阀座，该阀座的上表面为平面，下表面与阀体内壁相吻合；沿阀座的长度方向，阀座上具有三个通孔：依次为第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述阀座由上、下部阀座固定连接形成，其中，下部阀座的材料导热率低于上部阀座的材料导热率。本发明技术方案中，所述上部阀座选用机加性能较好材质以保证上表面的加工精度，可满足滑动部件与滑座之间的密封要求；所述下部阀座选用不锈钢材质，不锈钢的导热率仅为黄铜的导热率的25％左右，可有效的减少阀座处高温流体向低温流体之间的综合热传导系数，大大降低能量损失。优选地，上部阀座的材料采用黄铜，下部阀座的材料采用不锈钢。本发明还提供了使用该阀座的四通换向阀主阀和四通换向阀。

Description

阀座以及使用该阀座的四通换向阀主阀和四通换向阀

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，具体涉及阀座以及使用该阀座的四通换向阀主阀和四通换向阀。

背景技术

热泵型空调与单冷空调相比，关键的部件在于四通换向阀。现有四通换向阀主要由电磁线圈、导阀和主阀组成，通过电磁线圈与导阀的共同作用就可以实现主阀的换向，通过主阀的换向来切换制冷工质的流通方向，进而切换热泵型空调的制冷、制热状态。在制冷状态时，室外热交换器作为冷凝器使用，室内热交换器作为蒸发器吸收热量；而制热状态时，室外热交换器作为蒸发器使用，室内热交换器作为冷凝器释放热量，从而使热泵型空调实现夏天制冷冬天制热的一机两用的目的。

请参见图1a和图1b，图1a和图1b是现有的热泵型空调用四通换向阀的主阀的结构示意图，其分别示出现有热泵型空调用四通换向阀的制冷模式和制热模式。如图中所示，圆筒形的主阀体101的内部焊接有阀座103；所述主阀体101内的两个活塞部件104通过连杆102固定连接，且所述两个活塞部件104将主阀分成左、中、右三个腔，中腔设有与压缩机排气端口连通的D口；所述滑块部件105由所述连杆102带动固定，且所述滑块部件105将上述中腔分成两部分，所述阀座103上具有三个端口：与压缩机吸气端口连通的S口中，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；其中，所述滑块部件105在所述连杆102的带动下在所述阀座103上的制冷位置和制热位置之间滑动，如图1a所示，在制冷位置时，所述滑块部件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口流通低温低压气体、D口和C口流通高温高压气体；如图1b所示，在制热位置时，所述滑块部件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口流通低温低压气体、D口和E口流通高温高压气体。

如上所述可以得知，在空调系统的运行中，四通换向阀主阀内同时流动着高温高压气体和低温低压气体。图2a、图2b和图2c分别为现有阀座103的三视图；由于现有主阀阀座103采用导热率较高的黄铜制成，因此，在所述阀座103上的相邻的E口、S口和C口之间存在着一定的热量传递，从而带来一定的能量损失。其中，各口之间的热量传递过程请参见图3a和图3b，图3a和图3b分别示出现有四通换向阀的阀座在制冷模式和制热模式的热传递过程。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种阀座以及使用该阀座的四通换向阀主阀和四通换向阀。

本发明提供的阀座，置于阀体内，该阀座的上表面为平面，下表面与阀体内壁相吻合；沿阀座的长度方向，阀座上具有三个通孔：依次为第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述阀座为固连为一体的上部阀座、下部阀座组成，其中，所述下部阀座的材料导热率低于所述上部阀座的材料导热率。

优选地，所述上部阀座的材料采用黄铜、铝或铝合金，下部阀座的材料采用不锈钢；所述上部阀座的厚度为1～5mm。

优选地，所述下部阀座的上表面上具有凹槽，相应地，所述上部阀座的下表面上向下伸出有凸起，所述凸起置于所述凹槽内。

所述凸起与所述凹槽之间为过盈配合以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。

所述上部阀座和下部阀座之间采用点焊方式定位固定。

优选地，所述上部阀座的相对侧的外缘分别向下伸出有凸肩，所述下部阀座的上端部置于所述两个凸肩之间形成的容纳部内。

所述下部阀座的上端部与所述两个凸肩之间为过盈配合以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。

所述上部阀座和下部阀座之间采用点焊方式定位固定。

优选地，还包括若干个定位销，所述上部阀座的下表面和下部阀座的上表面上均设置有分别对应的若干个盲孔，所述若干个定位销分别置于所述上、下部阀座上相对应的盲孔中。

所述定位销与所述上、下部阀座上的盲孔之间为过盈配合以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。

所述上部阀座和下部阀座之间采用点焊方式定位固定。

本发明提供的阀座与现有技术相比，本发明提供的阀座采用上、下阀座两部份组合而成，其中，所述下部阀座的材料导热率低于所述上部阀座的材料导热率，上部阀座可选用机加性能较好的黄铜、铝或铝合金，以确保上表面的加工精度，满足四通换向阀换向过程中滑动部件与滑座之间的密封要求；下部阀座选用导热率相对较小的材料如不锈钢材质，不锈钢的导热率仅为黄铜的导热率的25％左右，可有效的减少阀座处高温流体向低温流体之间的综合热传导，大大降低热传导引起的能量损失。

在本发明的优选方案中，所述上部阀座和下部阀座上分别设置有相互压装配合的凸起和凹槽，利用所述凸起与凹槽之间的紧配合关系或者点焊方式定位固定，利于总体装配。

本发明的另一优选方案中，所述上部阀座的两对侧缘分别向下伸出有凸肩，所述下部阀座的上端部与两个凸肩形成的容纳部之间压装配合，同样，利用凸肩与所述下部阀座上端部之间的紧配合关系或者点焊方式获得可靠的定位、固定关系。

本发明的另一优选方案中，所述上部阀座与下部阀座均设置有相对应的盲孔，上、下部阀座相对应的盲孔中采用金属销子进行固定连接，可采用压接或焊接固定方式，这样可以减少上部阀座的材料使用量，减少材料浪费，使用效果相同。

本发明提供的使用该阀座的四通换向阀主阀，包括阀座，所述阀座采用如前所述的阀座。

本发明提供的使用该阀座的四通换向阀，包括主阀，所述主阀采用如前所述的四通换向阀主阀。

附图说明

图1a和图1b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1a为制冷模式示意图，图1b为制热模式示意图；

图2a、图2b和图2c是现有阀座的结构示意图，其中，图2a为主视图，图2b为俯视图，图2c为侧视图；

图3a和图3b是现有四通换向阀的阀座的热传递过程示意图，其中，图3a为制冷模式示意图，图3b是制热模式示意图；

图4a、图4b和图4c是本发明所提供阀座的结构示意图，其中，图4a为主视图，图4b为俯视图，图4c为侧视图；

图5a是第一种实施方式所述上部阀座和下部阀座之间连接结构示意图；图5b、图5c和图5d(三图均为图5a中I位置的局部放大图)分别示出三种截面形状的凹槽及相应的凸起；

图6是第二种实施方式所述上部阀座和下部阀座之间连接结构示意图；

图7是第三种实施方式所述上部阀座和下部阀座之间连接结构示意图；

图8是本发明所提供的四通换向阀主阀的整体结构示意图，其中，图8a为主阀的主视图，图8b为图8a所示主阀在装配之前主阀筒体焊接阀座、接管后的部件侧视图；

图9是本发明所提供的四通换向阀的整体结构示意图。

在附图中相同的附图标记表示相同的或等效的部件。

图2-图9中所示：

电磁线圈10；

导阀20、小阀体201、套管202、封头203、芯铁204、拖动架205、小阀座206、滑碗207、回位弹簧208、分磁环209、e毛细管、s毛细管、c毛细管、d毛细管；

主阀30、主阀体1、筒体11、第四通孔111、端盖12、连杆2、阀座3、上部阀座31，31a，31b，31c、上表面311、凸起312，312a，312b，312c、凸肩313、下部阀座32，32a，32b，32c、下表面321、凹槽322，322a，322b，322c、第一通孔33、第二通孔34、第三通孔35、定位销36、活塞4、滑块部件5、D接管、E接管、S接管、C接管；

压缩机40、室外热交换器50、节流元件60、室内热交换器70。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体说明本发明的几种实施方式。

本发明提供阀座的结构设计思想是，在保证阀座上表面的机加工艺性的基础上，减少阀座处各端口之间的热传递所带来的热量损失，以利于节能。

基于此，本实施例提供了一种组合结构的四通换向阀阀座，该阀座3为由上、下部阀座固连为一体组成，下部阀座的材料导热率低于上部阀座的材料导热率。具体请参见图4a、图4b和图4c，图4a、图4b和图4c是本发明所提供阀座的结构示意图。

如图4a所示，本实施例所述阀座3由上部阀座31和下部阀座32固定连接而成，其中上部阀座31的材料采用黄铜，下部阀座32的材料采用不锈钢，所述上部阀座31的上表面311为机加平面，用于实现与四通换向阀的滑块部件之间的密封配合；如图4c所示，所述阀座3的侧面形状近似于“D”字形，所述下部阀座32的下表面321与四通换向阀主阀体内壁相吻合，以利于阀座3与阀体之间的定位、封固，当然，所述阀座3的截面形状随着主阀体内腔的截面形状的变化而变化，而不局限于图示的“D”字形；如图4b所示，沿阀座3的长度方向，阀座3上具有三个上小、下大的台阶孔：依次为第一通孔33、第二通孔34和第三通孔35，其中，所述第一通孔33与连接室内热交换器的E接管连通，所述第二通孔34与连接压缩机进气口连通的S接管连通，所述第三通孔35与连接室外热交换器的C接管连通。

图示，所述阀座3上的通孔为上小、下大的台阶孔，如此设计是为了便于接管的定位安装，可以理解的是，所述第一通孔33、第二通孔34和第三通孔35为直孔同样可以满足使用需要。

相比于现有四通换向阀阀座，现有阀座由黄铜材料制成，其导热率为106W/(m.K)，在相邻流体端口之间发生热量传递，进而会有较大的能量损失；而本发明所提供的阀座结构，上部阀座31选用黄铜材质，其上表面可获得较高的加工精度，与滑动部件之间的配合精度可满足四通换向阀换向过程中的密封要求；下部阀座32选用不锈钢材质，由于不锈钢的导热率为24.5W/(m.K)，可有效的减少阀座处高温流体向低温流体之间的综合热传导系数，因此，能够大大降低能量损失。实际上，所述上部阀座31也可以选用机加性能较好的铝或铝合金材质；所述下部阀座32可以选用其它耐蚀、耐高温、高压的材料，而不局限于不锈钢，只要下部阀座材料的导热率低于上部阀座材料的导热率满足本发明的发明目的，均在本专利的保护范围内。

进一步地，所述上部阀座31的厚度T为1～5mm。实际上，为减少能量损失，在满足机械加工的条件时，所述上部阀座31的厚度T应尽量减小，以最大限度地减少能量损失。

装配前，首先需要将所述上部阀座31和下部阀座32进行预定位固定，上部阀座31与下部阀座32通过焊接方式如点焊进行固定连接。再将本发明所述阀座3置入阀体内进行总装焊接。

关于所述上部阀座31和下部阀座32之间的定位、固定结构，进一步地，本发明还另外提供了三种优选实施方式。

请参见图5a，该图示出了第一种所述上部阀座31a和下部阀座32a之间连接结构。

如图5a所示，所述下部阀座32a的上表面上具有凹槽322，相应地，所述上部阀座31a的下表面上向下伸出有凸起312，所述凸起312置于所述凹槽322内。

其中，所述凸起312的高度大于所述凹槽322的深度，装配时将所述凸起312压装在所述凹槽322内，由于黄铜材质较软，通过压合所述凸起312在所述凹槽322内变形达到过盈配合的效果，以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。

当然，所述上部阀座31a和下部阀座32a之间的预定位固定也可以采用其他方式来实现，比如说，所述上部阀座31a和下部阀座32a之间可以采用点焊方式定位固定。

其中，所述下部阀座32a上表面上的凹槽及相应凸起的截面形状可以为多种，请参见图5b、图5c和图5d，为了更加清楚地示出所述凹槽322的截面形状，其分别为三种凹槽322截面形状的局部放大示意图。

如图5b所示，所述凹槽322a的截面形状为上小下大的梯形；如图5c所示，所述凹槽322b的截面形状为上大下小的梯形；如图5c所示，所述凹槽322c的截面形状为矩形。实际上，能够实现上述配合关系的所述凹槽322截面形状不局限于前述三种情形。

当然，压合装配后，由于上小下大梯形截面的凹槽322与所述黄铜凸起312之间的定位固定关系更加可靠，故图5b中所示凹槽322a的形状为最佳方案。

在压合装配前，所述的上部阀座的厚度约为1.3mm，与下部阀座压合或焊接固定后，阀座的表面会有一定的变形，再加上与筒体11焊接时也会有一定量的变化，所以阀座的表面会有0.08～0.15左右的变形，因此在筒体11与接管、阀座的焊接完成后需进行阀座的上表面的平面加工，经切削加工后使阀座的上表面保持平整及并达到一定的表面质量，从而满足与滑块部件5的密封要求。一般加工量在0.3mm左右，这样经加工后上部阀座的厚度保留在1mm。当然，上部阀座并不局限于这一厚度，随着主阀筒体11的内径的大小变化，上部阀座的厚度也要相应适当变化，在满足机械加工的要求情况下，上部阀座的厚度尽可能小以减少相应地传热损失。

请参见图6，该图是第二种所述上部阀座31b和下部阀座32b之间连接结构示意图。

如图6所示，所述上部阀座31b的厚度T为1-5mm，上部阀座31b的厚度可以随主阀筒体11的大小适当调整，一般地在主阀筒体11的内径为24mm时，上部阀座31b的厚度可为3mm，且所述上部阀座31b的相对侧的外缘分别向下伸出有凸肩313，所述下部阀座32b的上端部置于所述两个凸肩313之间形成的容纳部内。

在本结构方式中，为实现所述上部阀座31a与所述下部阀座32b之间紧配合关系，所述凸肩313之间所形成的容纳部的长度小于所述下部阀座32b上端部的长度，装配时将所述下部阀座32b压装在所述凸肩313之间所形成的容纳部内，通过压合所述凸肩313变形达到过盈配合的效果，实现所述上部阀座31b和下部阀座32b之间的定位固定。

需要说明的是，所述凸肩313可以沿前、后方向或左、右方向相对设置，或沿两个方向均设置凸肩313；当然，在阀体内部结构空间允许的情况下，沿两个方向设置凸肩313为最佳方案，以获得更加可靠的上部阀座31b和下部阀座32b之间定位固定关系。当然，还可以在上部阀座与下部阀座压接固定后再进行焊接以进一步增加其固定可靠性。

请参见图7，该图是第三种所述上部阀座31c和下部阀座32c之间连接结构示意图。如图7所示，所述上部阀座31c的厚度T为5mm，所述上部阀座31c的下表面和下部阀座32c的上表面上均设置有分别对应的若干个盲孔314、323，所述上、下部阀座相对应的盲孔314、323中分别采用定位销36进行固定连接，所述定位销36与所述上、下部阀座上的盲孔314、323之间为过盈配合以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。同样，所述上部阀座和下部阀座之间也可以采用焊接如点焊方式定位固定。

本实施方式还提供了一种四通换向阀主阀，请参见图8，图8是本发明所提供的四通换向阀主阀的整体结构示意图，其中，图8a为主阀的主视图，图8b为图8a所示主阀在装配之前主阀筒体焊接阀座、接管后的部件侧视图。

本实施方式提供的四通换向阀主阀主要由主阀体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中部的滑块部件5组成；其中，所述主阀体1由圆柱状筒体11和两个端盖12焊接而成；所述阀座3采用前述分体式阀座，下部阀座32的材料导热率低于上部阀座31的材料导热率，所述阀座3与主阀体之间采用钎焊工艺，钎焊时焊料渗入两者之间配合间隙，将两者焊为一体，可以保证密封和强度要求；所述两个活塞部件4将主阀分成左、中、右三个腔，所述滑块部件5将上述中腔分成两部分，随着活塞4的左右移动，所述滑块部件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8a中所示为制冷状态。图中所示，所述阀座3相对侧的阀体1上开有第四通孔111，所述第四通孔111与连接压缩机排气口的D接管连通，所述阀座3上的所述第一通孔33与连接室内热交换器的E接管连通，所述第二通孔34与连接压缩机进气口连通的S接管连通，所述第三通孔35与连接室外热交换器的C接管连通。

本实施方式还提供了一种四通换向阀，请参见图9，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9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。其中，所述主阀30的结构如前所述，在此不予赘述。

所述导阀20包括小阀体201、套管202、封头203、芯铁204、拖动架205、小阀座206、滑碗207、回位弹簧208、e毛细管、s毛细管、c毛细管和d毛细管；所述小阀体201上具有阶梯盲孔，所述套管202的一端插装固定在所述阶梯盲孔内且其另一端通过封头203封固焊接为一体(若为交流控制阀，在所述封头203的内侧设置有分磁环209)，所述芯铁204设置在所述套管202内，所述拖动架205置于所述小阀体201的内腔且其右端与所述芯铁204固定连接，所述小阀座206固定设置在所述小阀体201内，所述滑碗207固定设置在所述小阀座206上方的拖动架205上，且所述滑碗207的下表面可相对于所述小阀座206的下表面滑动，所述回位弹簧208设置在所述芯铁204和封头203之间，所述小阀座206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206相对侧的小阀体201上焊接有与所述D接管连通的d毛细管。

所述电磁线圈10由线圈部件和导磁体组成，套装固定在所述套管202的外部。

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208的作用下，芯铁204拖动架205组件带动滑碗207一起向左移动，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207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、小阀体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，所述滑块部件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→D接管→主阀体1→C接管→室外热交换器50→节流元件60→室内热交换器70→E接管→滑块部件5→S接管→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拖动架205组件克服回位弹簧208的作用力带动滑碗207一起向右移动，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207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、小阀体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，所述滑块部件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→D接管→主阀体1→E接管→室内热交换器70→节流元件60→室外热交换器50→C接管→滑块部件5→S接管→压缩机40吸气口，系统实现制热循环。

综上所述，本发明在保证四通换向阀换向功能可靠的前提下，大大降低了制冷循环与制热循环过程中所述阀座3处各流体开口之间的热量传递量，本发明具有节能节材、高效可靠的特点，符合热泵用四通换向阀的研发趋势。

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。

Claims (11)

1.阀座，置于阀体内，该阀座的上表面为平面，下表面与阀体内壁相吻合；沿阀座的长度方向，阀座上具有三个通孔：依次为第一通孔、第二通孔和第三通孔，其特征在于，该阀座为固连为一体的上部阀座、下部阀座组成，其中，所述下部阀座的材料导热率低于所述上部阀座的材料导热率。

2.根据权利要求1所述的阀座，其特征在于，所述上部阀座的材料采用黄铜、铝或铝合金，下部阀座的材料采用不锈钢；所述上部阀座的厚度为1～5mm。

3.根据权利要求1所述的阀座，其特征在于，所述上部阀座和下部阀座之间采用点焊方式定位固定。

4.根据权利要求1、2或3所述的阀座，其特征在于，所述下部阀座的上表面上具有凹槽，相应地，所述上部阀座的下表面上向下伸出有凸起，所述凸起置于所述凹槽内。

5.根据权利要求4所述的阀座，其特征在于，所述凸起与所述凹槽之间为过盈配合以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。

6.根据权利要求1、2或3所述的阀座，其特征在于，所述上部阀座的相对侧的外缘分别向下伸出有凸肩，所述下部阀座的上端部置于所述两个凸肩之间形成的容纳部内。

7.根据权利要求6所述的阀座，其特征在于，所述下部阀座的上端部与所述两个凸肩之间为过盈配合以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。

8.根据权利要求1、2或3所述的阀座，其特征在于，还包括若干个定位销，所述上部阀座的下表面和下部阀座的上表面上均设置有分别对应的若干个盲孔，所述若干个定位销分别置于所述上、下部阀座上相对应的盲孔中。

9.根据权利要求8所述的阀座，其特征在于，所述定位销与所述上、下部阀座上的盲孔之间为过盈配合以用于所述上部阀座和下部阀座之间的定位固定。

10.四通换向阀主阀，包括阀座，其特征在于，所述阀座采用权利要求1至权利要求9中任一权利要求所述的阀座。

11.四通换向阀，包括主阀，其特征在于，所述主阀采用权利要求10所述的四通换向阀主阀。

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