CN113685557A - 电子膨胀阀及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子膨胀阀及制冷设备。所述电子膨胀阀包括阀壳体、螺母、转子组件、螺杆以及阀针，其中阀壳体设有阀口；螺母安装于阀壳体内；转子组件设于阀壳体内；螺杆一端与转子组件连接，另一端插设于螺母内，并与螺母螺纹连接，螺杆具有通孔；阀针穿设于通孔和螺母设置，阀针插设于阀口，螺杆沿螺母的轴向可往复运动，以带动阀针运动对应打开或者关闭阀口，阀针的外表面和/或螺杆的通孔内壁设置有润滑涂层。本发明的电子膨胀阀能够减少阀针的磨损，提高阀针的动作性能。

Description

电子膨胀阀及制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种电子膨胀阀及制冷设备。

背景技术

相关技术中，电子膨胀阀的阀针和螺杆之间具有相对滑动，在长期使用过程中，阀针和螺杆之间容易发生磨损，产生碎屑，导致阀针的动作性能差，影响电子膨胀阀的可靠性。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电子膨胀阀，旨在减少阀针与在使用过程中的磨损。

为实现上述目的，本发明提出的电子膨胀阀包括：

阀壳体，设有阀口；

螺母，安装于所述阀壳体内；

转子组件，设于所述阀壳体内；

螺杆，所述螺杆一端与所述转子组件连接，另一端插设于所述螺母内，并与所述螺母螺纹连接，所述螺杆具有通孔；以及

阀针，穿设于所述通孔和螺母设置，所述阀针插设于所述阀口，所述螺杆沿所述螺母的轴向可往复运动，以带动所述阀针运动对应打开或者关闭所述阀口，所述阀针的外表面和/或所述螺杆表面设置有润滑涂层。

可选地，所述螺杆设置有润滑涂层时，至少所述螺杆的通孔内壁设置有所述润滑涂层。

可选地，所述阀针包括沿所述螺母轴向依次连接的阀针尖端段、主体段和贯穿段，所述阀针尖端段与所述阀口配合，所述主体段与所述螺母导向配合，所述贯穿段穿过所述通孔设置，所述阀针的外表面设置有润滑涂层时，至少所述阀针尖端段的外表面设置有所述润滑涂层。

可选地，所述阀针的外表面设置有润滑涂层时，所述主体段和/或所述贯穿段的外表面设置有所述润滑涂层。

可选地，所述阀针还包括固定段，所述固定段设于所述贯穿段远离所述主体段的一端，所述固定段伸出所述螺杆远离所述螺母的一端设置，所述阀针组件还包括定位件，所述定位件设于所述固定段。

可选地，所述定位件为套接于所述固定段上的定位套。

可选地，所述定位件靠近所述阀杆的一端设置有所述润滑涂层。

可选地，所述螺母的内壁设置有所述润滑涂层。

可选地，所述螺母包括金属座和螺母套，所述螺母套的一端朝向所述阀口设置，所述金属座设于所述螺母套朝向所述阀口的一端的外周壁上，并与所述阀壳体的内壁固定连接；

所述螺母套包括螺纹段和导向段，所述螺纹段与所述螺杆螺纹连接，所述导向段与所述阀针导向配合，所述螺纹段内壁和/或所述导向段内壁设置有所述润滑涂层。

本发明还提出一种制冷设备，包括如上任一项所述的电子膨胀阀。

本发明的技术方案，转子组件转动带动螺杆沿螺母的周向作往复运动，进而推动阀针阀针运动以打开或关闭阀口，通过在阀针与阀杆的相对运动面上设置润滑涂层，减少了阀针和螺杆之间的磨损，使得阀针的动作性能更好。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电子膨胀阀一实施例的结构示意图；

图2为图1中螺母的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电子膨胀阀100，应用于制冷系统。该制冷系统可以为空调器、冷冻机、冰箱、热泵热水器或其他制冷、制热设备的制冷系统。通过该电子膨胀阀100100能够控制制冷系统中的制冷介质流量。

在本发明一实施例中，如图1所示，该电子膨胀阀100包括阀壳体10、螺母20、转子组件30、螺杆40以及阀针50。其中阀壳体10设有阀口101；螺母20安装于阀壳体10内，并与阀壳体10的内壁通过焊接或过盈方式等固定连接。转子组件30设于阀壳体10内，螺杆40一端与转子组件30通过焊接等方式固定连接连接，螺杆40的另一端插设于螺母20内，并与螺母20螺纹连接，螺杆40具有通孔。阀针50穿设于通孔和螺母20设置，阀针50插设于阀口101，螺杆40沿螺母20的轴向可往复运动，以带动阀针50运动对应打开或者关闭阀口101，阀针50的外表面和/或螺杆40的通孔内壁设置有润滑涂层。

可以理解的是，电子膨胀阀100还包括定子组件60及弹性件70，定子组件60套设于阀壳体10外侧，定子组件60对应转子组件30的位置设置，转子组件30与螺杆40固定连接，螺杆40一端沿螺母20的轴向在第一位置和第二位置之间可往复移动的设于螺母20内，螺杆40设有通孔，阀针50可移动地穿设于通孔及螺母20设置，弹性件70设于阀针50与螺杆40之间。需要说明的是，该弹性件70为弹簧，当电子膨胀阀100通电后，转子组件30沿预设方向旋转带动螺杆40转动，螺杆40与螺母20螺纹配合，使螺杆40沿螺母20的轴向朝阀口101方向移动，螺杆40挤压弹性件70以使阀针50沿螺母20的轴向朝阀口101方向移动，从而关闭阀口101；磁转子组件30沿与预设方向相反的方向旋转带动螺杆40转动，使螺杆40沿螺母20的轴向朝背离阀口101的方向移动，螺杆40抵顶定位件80朝阀口101的一端，以使阀针50沿螺母20的轴向朝背离阀口101的方向移动，从而打开阀口101，以调节冷媒的流量。

而由于阀针50存在偏心的可能性，在长期使用过程中，随着阀针50的开关次数的增多，阀针50的外表面可能会与螺杆40或螺母20之间发生触碰，在触碰过程中可能会导致阀杆和阀针50之间发生磨损，阀针50和螺杆40的触碰表面会产生粉末状颗粒，从而影响阀针50的运动性能。在本实施例中，通过在阀针50的外表面和/或螺杆40的表面设置有润滑涂层，使得即使阀针50和螺杆40在碰撞状态下发生相对转动也不会产生磨损，不会产生阻扰阀针50转动的粉末状颗粒，在能减少阀针50的磨损的同时，提高了阀针50的动作性能，使得整个电子膨胀阀100的可靠性更高。

需要说明的是，润滑涂层可以仅仅设置在阀针50的外表面，也可以是只设置在螺杆40的内表面或者是外表面上，当然，也可以是同时设置在阀针50的外表面和螺杆40的内表面上，只要能够减少螺杆40或者是阀针50的磨损即可，在此不一一限定。

需要说明的是，润滑涂层的主要成分为聚四氟乙烯(PTFE)、环氧树脂、聚酰亚胺、N-甲基吡咯烷酮、二硫化钼、石墨等。其中PTFE具有良好的耐腐蚀性及高润滑性和弹性，是软密封选择的主要材料，在结构中主要起到润滑作用及增加弹性，以减小摩擦副的的摩擦阻力和弥补密封副上轻微缺陷的作用。聚酰亚胺起粘接的作用，特别是能增加涂层耐磨性，提高涂层使用寿命。N-甲基吡咯烷酮能使涂层中成分颗粒分散均匀，使涂层厚薄均匀，摩擦阻力降到最小，二硫化钼、石墨可进一步降低摩擦系数及涂层的强度。

由于涂层含有PTFE、二硫化钼、石墨、聚酰亚胺等材料，涂覆后接触表面摩擦系数低，耐磨性好，同时喷涂厚度可根据工作条件苛刻性选择合适的喷涂厚度，涂层厚度从5μm～50μm任意可选，兼顾经济性，本方案优选5～25μm，比传统电镀PTFE+NIP工艺有巨大的优越性，传统镀PTFE+NIP涂层厚度只能达到3μm，能起到润滑作用的PTFE厚度不到整个涂层厚度度的十分之一，该涂层容易磨损，且只能实施零件整体涂覆，无法避开焊接面。

为使涂层达到最佳效果，涂层材料中PTFE含量为10％～50％，PTFE含量低于10％会降低润滑效果，而高于50％会使涂层粘附性以及涂层强度不足。聚酰亚胺含量为5％～30％，含量低于5％起不到提高涂层粘附力、提高涂层耐磨损的作用，含量高于30％会使涂层润滑作用不足。N-甲基吡咯烷酮含量为0％～40％，起分散涂层颗粒作用，含量高于40％会使涂层强度、粘接性、润滑作用不足。

在一实施例中，螺杆40设置有润滑涂层时，至少螺杆40的通孔内壁设置有润滑涂层。该涂层实施非常方便，涂层采用涂覆的方式覆盖在所需要的接触表面，可实施局部喷涂，也可整体喷涂。可以理解的是，在螺杆40转动推动阀针50作反复运动的过程中，螺杆40的通孔与阀针50之间会发生相对转动，而由于阀针50具有偏心的可能性，使得阀针50和螺杆40的通孔内壁会因触碰而发生磨损，因此为减少阀针50的磨损，提高阀针50的动作性能，至少应在螺杆40的通孔内壁上喷涂润滑涂层。

当然，需要说明的是，考虑到在长期使用过程中螺杆40的外部螺纹与螺母20的螺纹在转动螺纹配合过程中可能会产生磨损，在其他实施例中，也可以同时在螺杆40的外表面喷涂该润滑涂层，增强其耐磨性，防止在长期使用过程中螺纹损耗产生小颗粒而影响阀针50的运动，使得阀针50的动作性能更好。

在一实施例中，阀针50包括沿螺母20轴线依次连接的阀针尖端段501、主体段502和贯穿段503，阀针尖端段501与阀口101配合，主体段502与螺母20导向配合，贯穿段503穿过通孔设置，阀针50的外表面设置有润滑涂层时，至少所述阀针尖端段501的外表面设置有润滑涂层。

需要说明的是，给步进电机定子全关指令，阀针50的阀针尖端段501与阀口101接触并紧贴。由于阀针尖端段501和阀口101均由不锈钢加工而成，因此在现有技术当中，两者之间的密封为硬密封。若阀针尖端段501与阀口101存在轻微的缺陷则会产生内泄漏超差现象，导致整个产品的失效或报废。而在本实施例中，考虑到给阀针50表面喷涂涂层的成本方面考虑，可以通过在阀针尖端段501外表面喷涂有润滑涂层，能实现阀针尖端段501与阀口101的软密封。同时，由于该润滑涂层具有很强的耐磨性能，使得即使阀针尖端段501和阀口101之间在接触的状态下发生转动也不会产生磨损，降低了电子膨胀阀100在使用过程中的出现内漏的风险。同时，使得电子膨胀阀100的使用寿命更长。

进一步的，阀针50的外表面设置有润滑涂层时，主体段502和/或贯穿段503的外表面设置有润滑涂层。即，磁转子组件30沿与预设方向相反的方向旋转带动螺杆40转动，使螺杆40沿螺母20的轴向朝背离阀口101的方向移动，螺杆40抵顶定位套朝阀口101的一端，以使阀针50沿螺母20的轴向朝背离阀口101的方向移动，从而使阀针尖端段501离开阀口101以打开阀口101。由于阀针50存在偏心的可能性，因此阀针50的主体段502在螺母20内沿螺母20轴向运动时，可能会与螺母20内壁发生接触而产生摩擦，导致主体段502磨损。因此，还可以在阀针50的主体段502喷涂上述润滑涂层，降低其相对滑动时可能产生的摩擦力的同时，减少其磨损，提高电子膨胀阀100的。相应的，阀针50的贯穿段503直接穿过螺杆40的通孔，在上升下降过程中会与螺杆40之间相对滑动，在其他实施例中，可以在阀针50的贯穿段503的外表面喷涂润滑涂层，以起到防止阀针50的贯穿段503发生磨损的作用。

需要说明的是，结合电子膨胀阀100在实际过程中主体段502和贯穿管在单位时间内被磨损的数据和喷涂润滑涂层的成本两方面考虑，用户可以选择仅仅在阀针50主体段502的外表面喷涂润滑涂层，可以仅仅只在阀针50贯穿段503的外表面喷涂该润滑涂层，可以在阀针50主体段502和贯穿段503都喷涂该润滑涂层，也可以在阀针50的外表面整体喷涂润滑涂层，在此不一一限定。

在一实施例中，阀针50还包括固定段504，固定段504设于贯穿段503远离主体段502的一端，固定段504伸出螺杆40远离螺母20的一端设置，阀针50组件还包括定位件80，定位件80通过焊接或过盈连接等方式固定连接在固定段504上。磁转子组件30沿与预设方向相反的方向旋转带动螺杆40转动，使螺杆40沿螺母20的轴向朝背离阀口101的方向移动，通过螺杆40抵顶该定位套，控制阀针50沿螺母20的轴向朝背离阀口101的方向移动，从而使阀针尖端段501离开阀口101以打开阀口101，从而不需要将螺杆40和阀针50一体设置，使得阀针50运动更灵活。

可选地，如图所示，该定位件80为套接于固定段504上的定位套。该定位套为空心圆筒状，套接固定在阀针50的固定段504，周向均匀分布在固定段504的四周，使得阀针50的定位段的质量更加均匀，在被螺杆40推动朝远离阀口101的方向运动时，阀针50运动的同轴度更高，阀针尖端段501不会在运动过程中出现偏心运动，从而与阀口101或是与螺杆40产生相对摩擦，影响阀针50的动作性能。需要说明的是，在其他实施例中，定位件80为矩形体或是球体也是可行的，只要能起到带动螺杆40间接推动而带动阀针50上升运动的同时，不使阀针50在运动过程中出现偏心运动都是可行的。

在一实施例中，定位件80靠近螺杆40的一端设置有润滑涂层。可以理解的是，在螺杆40沿螺母20的轴向朝背离阀口101的方向移动过程中，为使阀针50打开阀口101，螺杆40的上端表面必然会抵接推动定位件80朝远离阀口101的方向运动，因此螺杆40的上端表面和定位件80的下表面之间会有一个相对的抵压力，在长时间的使用过程中，定位件80的与螺杆40相抵接的表面很容易产生磨损而产生细碎的磨损粉末，进入到螺杆40的通孔内可能导致阀针50的卡死。而通过在定位件80靠近与螺杆40的一面，即与螺杆40相抵接的一面上喷涂有润滑涂层，减少定位件80和螺杆40之间的磨损，从而使得阀针50的动作性能更好。

在一实施例中，螺母20的内壁设置有润滑涂层。可以理解的是，由于阀针50存在偏心的可能性，因此阀针50的主体段502在螺母20内沿螺母20轴向运动时，可能会与螺母20内壁发生接触而产生摩擦，导致主体段502磨损。因此，除了可以在阀针50的主体段502喷涂上述润滑涂层，还能在螺母20的内壁喷涂该润滑涂层，同样可以降低其相对滑动时可能产生的摩擦力，减少阀针50的磨损的目的，提高电子膨胀阀100的。

可选地，如图1和图2所示，螺母20包括金属座21和螺母套22，螺母套22的一端朝向阀口101设置，金属座21设于螺母套22朝向阀口101的一端的外周壁上，并与阀壳体10的内壁固定连接；螺母套22包括螺纹段221和导向段222，螺纹段221与螺杆40螺纹连接，所述导向段222与所述阀针50导向配合，螺纹段221内壁和/或导向段222内壁设置有润滑涂层。

需要说明的是，金属座21的外壁与阀壳体10的内周壁通过焊接方式连接固定，焊接的连接强度高，以防止螺母20与阀壳体10产生相对位移，进一步固定螺母20于阀壳体10。在其他实施例中，金属座21也可以通过卡接或者是过盈连接等方式实现相互固定连接。而螺母20帽呈圆筒状，螺母20帽具有沿其轴向延伸设置的穿孔，穿孔具有沿阀壳体10轴向指向阀口101方向设置的螺纹段221和导向段222，螺杆40与螺纹段221螺纹连接，导向段222与阀针50导向配合，螺母20帽朝向阀口101的一端连接于安装孔内。安装孔的中心与连接座的外周壁所在圆的圆心重合，穿孔与安装孔同轴设置，以保证穿设于穿孔的阀针50与阀口101之间的同轴度。

本实施例中，螺杆40具有外螺纹，螺母套22的螺纹段221具有内螺纹，螺杆40的外螺纹与螺母套22的内螺纹啮合实现螺纹配合。可以理解的是，在啮合过程中，螺杆40与螺母20之间易出现螺纹配合不顺滑而导致螺杆40与螺母20卡死的问题，且尝试间使用过程中，螺杆40和螺母套22的内螺纹之间很容易产生摩擦粉末，而导致阀针50卡死，通过在螺纹段221的外壁上喷涂该润滑涂层能大大减少他们之间的摩擦力，减少螺杆40与螺母20之间的磨损，从而提升阀针50的运动性能。

相应的，阀针50与螺母20帽的导向段222之间导向配合过程中，由于阀针50存在偏心的可能性，阀针50在与螺母20帽的导向段222的内壁之间碰触，并相对转动发生而产生摩擦，通过在导向段222的内壁上喷涂该润滑涂层或阀针50外表面喷涂该润滑涂层也能起到相同的防止阀针50磨损的效果，使得阀针50的动作性能更好。需要说明的是，在其他实施例中，综合防摩擦效果、性能以及生产成本考虑，也可以同时在螺母20帽的螺纹段221内壁和导向段222内壁喷涂该润滑涂层，在此不一一限定。

本发明还提出一种制冷设备，该制冷设备包括电子膨胀阀100，该电子膨胀阀100的具体结构参照上述实施例，由于本制冷设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，制冷设备可以为空调器、冷冻机、冰箱、热泵热水器等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子膨胀阀，其特征在于，包括：

阀壳体，设有阀口；

螺母，安装于所述阀壳体内；

转子组件，设于所述阀壳体内；

螺杆，所述螺杆一端与所述转子组件连接，另一端插设于所述螺母内，并与所述螺母螺纹连接，所述螺杆具有通孔；以及

阀针，穿设于所述通孔和螺母设置，所述阀针插设于所述阀口，所述螺杆沿所述螺母的轴向可往复运动，以带动所述阀针运动对应打开或者关闭所述阀口，所述阀针的外表面和/或所述螺杆表面设置有润滑涂层。

2.如权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述螺杆设置有润滑涂层时，至少所述螺杆的通孔内壁设置有所述润滑涂层。

3.如权利要求1所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针包括沿所述螺母轴向依次连接的阀针尖端段、主体段和贯穿段，所述阀针尖端段与所述阀口配合，所述主体段与所述螺母导向配合，所述贯穿段穿过所述通孔设置，所述阀针的外表面设置有润滑涂层时，至少所述阀针尖端段的外表面设置有所述润滑涂层。

4.如权利要求3所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针的外表面设置有润滑涂层时，所述主体段和/或所述贯穿段的外表面设置有所述润滑涂层。

5.如权利要求3所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述阀针还包括固定段，所述固定段设于所述贯穿段远离所述主体段的一端，所述固定段伸出所述螺杆远离所述螺母的一端设置，所述阀针组件还包括定位件，所述定位件设于所述固定段。

6.如权利要求5所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述定位件为套接于所述固定段上的定位套。

7.如权利要求5所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述定位件靠近所述阀杆的一端设置有所述润滑涂层。

8.如权利要求2所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述螺母的内壁设置有所述润滑涂层。

9.如权利要求8所述的电子膨胀阀，其特征在于，所述螺母包括金属座和螺母套，所述螺母套的一端朝向所述阀口设置，所述金属座设于所述螺母套朝向所述阀口的一端的外周壁上，并与所述阀壳体的内壁固定连接；

所述螺母套包括螺纹段和导向段，所述螺纹段与所述螺杆螺纹连接，所述导向段与所述阀针导向配合，所述螺纹段内壁和/或所述导向段内壁设置有所述润滑涂层。

10.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电子膨胀阀。

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