CN101469696A - 可变排放量压缩机的电控阀 - Google Patents

Abstract

揭示了一种可变排放量压缩机的电控阀，包括：电子压力感应件，贴于压力感应腔的腔壁上感应吸气压力的变化，所述电子压力感应件引出线与螺线管绕线直接或间接地连接；电子压力感应件通过感应吸气压力的变化值来改变自身的电特性，由此改变螺线管上电流值的大小，从而改变作用在动铁芯上的电磁力。用电子压力感应件代替波纹管作为感压元件来控制电控阀的开度的控制线形度比较理想。这种线形控制方式能使电控阀更有效的对负载的变化作出反应，改变阀杆的开度使压缩机的排量得到控制。同时，将电子压力感应件集成在电控阀内部，减小了电控阀的体积，降低了制造和装配类似波纹管感压元件的成本和难度。

Description

可变排放量压缩机的电控阀

技术领域

本发明涉及可变排放量压缩机的控制技术，更具体地说，涉及可变排放量压缩机的电控阀。

背景技术

目前电控阀多用于可变排放量压缩机的控制装置。该电控阀通过感受吸气压力Ps的变化来改变阀口的开度，从而改变了排气压力Pd到腔内压力Pc的导通程度，以此来控制压缩机的排量。Ps引入压缩机吸气压力区1，Pd引入压缩机排气压力区2。电控阀是一个排量控制阀，用于调整压缩机的曲柄腔压力区3中的曲柄腔压力区Pc。该压缩机包括吸气压力区1和排气压力区2，其中吸气压力区1的压力为吸气压力Ps，排气压力区2的压力为排气压力Pd。该控制阀包括阀杆4、压力感应元件10和螺线管5。压力感应元件10通过感应吸气压力Ps来移动阀体，从而改变阀口12的流通面积以改变Pd至Pc的流量，Pd至Pc的流量改变导致Pc的压力变化。

由图5所示，在变排量式活塞压缩机中，曲柄腔压力Pc与排气压力Pd的压差可控制压缩机斜盘32的倾斜角度，在排气压力Pd不变的情况下，通过改变曲柄腔压力Pc的大小可对压缩机的斜盘角度进行调整，由此改变了活塞31行程，使压缩机的排量得到改变。

图1示出了传统技术中采用波纹管作为压力感应元件10的电控阀截面图。在该电控阀中，通电螺线管5通过控制电流而感生出感应磁场对静铁芯6与动铁芯8磁化，从而静铁芯6与动铁芯8之间产生电磁力，由于静铁芯6被紧固在阀体上，因此动铁芯8受到电磁力带动阀内的拉动阀杆4。动铁芯8可在阀体内自由滑动。感压元件波纹管10与动铁芯8之间靠一杆14连接。杆14上有一回复弹簧7固定在动、静铁芯之间。动铁芯8与阀体之间有一气隙通路13。吸气压力Ps从吸气压力区1引入后，沿着动铁芯8与阀体间的气隙通路13通过电控阀后壳体上的压力引导通道11对感压组元件波纹管10施加一个力。该力与阀体上的电磁力所形成的合力来控制阀杆4，由此来改变电控阀内排气压力区2与曲柄腔压力区3之间的导通程度。电磁力与供给到螺线管5上的控制电流大小相对应，该电流量决定了吸气压力的目标值。当电流量减少时，电控阀的开度变大。当没有电流供给到螺线管5时，阀的开度将设定在一最大值。波纹管10上的受力、回复弹簧7的弹性力和电磁力、电控阀后壳体内弹簧9的弹性力平衡时，可以决定排气压力Pd与曲柄腔压力Pc的导通程度从而使Pc达到目标值。

上述的电控阀中，电控阀的内部感压元件10为波纹管，阀杆上4的受力分别为动铁芯对阀杆的电磁拉力F_E、波纹管上感受的压力Ps后的作用力F_b、回复弹簧对阀杆的推力F_k1和电控阀后壳体弹簧的弹性力F_k2。如图3所示，这四个力的大小决定了阀杆的开度。当F_E++F_k2>F_b+F_k1时，电控阀后壳体的弹簧被压缩，即阀杆向阀关的方向移动。反之，阀杆则向阀开的方向移动。当电控阀不通电时，波纹管受力F_b与回复弹簧的弹簧力F_k1始终大于阀后壳体的弹簧弹性力F_k2。在图中，螺线管吸引力、后壳体弹性力和波纹管力、预紧弹簧力的交叉点是一个平衡位置，此时，阀体的行程就是阀打开的程度。在横坐标上，在平衡点的左边即是阀关的方向，在平衡点的右边是阀开的方向。在图中，不同电流值下电磁力的大小也不同。图中线a、b、c是不同电流值时阀关方向力的变化曲线。

波纹管作为电控阀内的感压元件，其感应吸气压力Ps而改变波纹管的压缩量，从而改变作用在阀杆上的弹簧力，使阀杆上的力达到新的平衡。由于Ps压力较小，波纹管内部一般需要真空设置来感应Ps压力，因此对波纹管的气密性就有很高的要求，对波纹管的加工也比较困难，制造成本也较高。

发明内容

本发明在螺线管内接入一电路回路用来控制螺线管的有效电流值，该有效电流值直接感应生成电磁力作用阀杆。上述电路回路主要由感压电路组成，感压电路由可感受压力的电子压力感应元件组成，如压敏电阻、可变电容、和带膜片的电动式线圈等，从而代替现有电控阀内的机械式感压元件，如波纹管和膜片。

根据本发明，提供一种可变排放量压缩机的电控阀，包括：

电子压力感应元件，置于压力感应腔内感应压力的变化，所述电子压力感应元件引出线与螺线管绕线直接或者间接连接；所述电子压力感应元件通过感应压力的变化值来改变自身的电特性，由此改变螺线管上电流值的大小，从而改变作用在动铁芯上的电磁力。

电控阀还包括：吸气通道，用于引入吸气压力Ps；排气通道，用于引入排气压力Pd；腔内压力通道，用于引入曲柄腔压力Pc。

所述电控阀还包括：静铁芯，设置于所述螺线管下，所述静铁芯固定于电控阀的阀体；动铁芯，设置于所述螺线管下，所述动铁芯在阀体内轴向滑动，与所述静铁芯作轴向相对运动；回复弹簧，设置于静铁芯和动铁芯之间；阀杆，一端连接于所述动铁芯，跟随所述动铁芯一起在阀体内轴向移动；压缩弹簧，连接在所述阀杆的另一端和阀体之间；阀，位于所述阀杆上，对应于电控阀阀口的位置；其中，所述压缩弹簧产生的力使得阀杆朝关闭阀的方向运动，所述回复弹簧产生的力使得阀杆朝阀开启的方向运动，当螺线管通电时，所述动铁芯与静铁芯之间的电磁力使得阀杆朝关闭阀的方向运动。

其中，所述螺线管外由不导磁材料密封。所述静铁芯紧固连接于钢套，通过所述钢套固定于电控阀的阀体，所述静铁芯的中间具有内部气路，所述钢套上对应所述内部气路的位置具有小孔，从而使所述内部气路连通到所述压力感应腔；所述动铁芯和静铁芯之间具有间隙，形成气隙通路，所述气隙通路连通吸气压力区和所述内部气路。所述阀的横截面积大于所述阀口的横截面积。

根据一实施例，所述电子压力感应元件是压敏电阻；所述电子压力感应元件感应的压力是压缩机吸气压力Ps。

如果电子压力感应元件与螺线管绕线连接方式是间接连接，可以通过一电路与螺线管绕线连接。

该电控阀的工作原理如下：

当螺线管通电时，由电磁感应效应在螺线管内产生磁场，该磁场对动铁芯产生轴向电磁力F_E，该力的方向是使阀关闭的方向，其大小与螺线管上通电电流值Ie的大小有关；

吸气通道引入吸气压力Ps后，吸气压力沿着动铁芯与静铁芯之间的气路通道进入静铁芯的内部气路，进入到压力感应腔，对压敏电阻施加吸气压力，吸气压力不变时，压敏电阻的电阻值Rx不产生变化，通电螺线管对动、静铁芯的电磁力保持在一恒定值；

当吸气压力变化时，压敏电阻通过感应压力的变化值来改变自身的电阻值Rx，由此改变螺线管上电流值的大小，在动铁芯上的电磁力也得到相应的变化，当电磁力、回复弹簧的弹性力和压缩弹簧的弹性力达到新的平衡时，阀杆的开度将被保持在一恒值，使腔内压力Pc得到控制。

当压敏电阻与螺线管绕线直接并联连接时，上述电磁力、回复弹簧的弹性力和压缩弹簧的弹性力达到平衡时，符合：

Ie＝I＊Rs/(Rs+Rx)，F_E＝f(Ie)

其中，I为控制电流值，Rs为螺线管电阻值，Rx为可变电阻值，Ie为螺线管上的电流值，F_E为动铁芯的电磁力。可以发现，电磁力不但取决于控制电流值，也取决于可变电阻Rx，即吸气压力Ps。

吸气压力Ps的变化影响了压敏电阻的电阻值，改变了电流值的大小，从而使阀杆上的电磁力得到控制。由于压敏电阻感受吸气压力Ps的变化对其电阻值的变化线形度较好，预紧弹簧的弹性力和后壳体弹簧的弹性力都与其弹簧本身的弹性系数有关，弹性力的大小是和位移呈线性变化的。因此，用压敏电阻代替波纹管作为感压元件来控制电控阀的开度的控制线形度也很理想。这种线形控制方式能使电控阀更有效的对负载的变化作出反应，改变阀杆的开度使压缩机的排量得到控制。在结构上，通过对感压元件的调整，将压敏电阻集成在电控阀内部，减小了电控阀的体积，降低了制造和装配类似波纹管感压元件的成本和难度。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是波纹管作为感压元件的电控阀截面图。

图2是根据本发明采用压敏电阻作为感压元件的电控阀截面图。

图3是传统技术中波纹管作为感压元件时施加在阀上负载与阀开关的位置关系。

图4是根据本发明采用压敏电阻作为感压元件时施加在阀上负载与阀开关的位置关系。

图5示出了通过压力差改变斜盘倾斜程度的示意图。

具体实施方式

本发明通过在螺线管内接入一电路回路用来控制螺线管的有效电流值，该有效电流值直接感应生成电磁力作用阀杆。上述电路回路主要由感压电路组成，感压电路由可感受压力的电子压力感应元件组成，如压敏电阻、可变电容、和带膜片的电动式线圈等，从而代替现有电控阀内的机械式感压元件，如波纹管和膜片。当感应压力的大小变化时，感压电子元件通过感应压力的变化来改变自身的特性，再通过感压电路改变螺线管内电流值的大小来改变电磁力的大小，控制阀杆的力平衡点，使阀杆的开度得到控制。最终达到控制阀杆行程的目的，从而使压缩机的排量得到控制。

图2根据本发明采用压敏电阻作为电子压力感压元件的电控阀截面图。如图2所示，吸气通道24引入吸气压力Ps，排气通道25引入排气压力Pd，腔内压力通道26引入曲柄腔压力Pc。

该电控阀包含螺线管21、阀杆23和压敏电阻212。螺线管21外由不导磁材料22密封。环型螺线管21下设有静铁芯28和动铁芯29。静铁芯28与钢套218紧固连接，静铁芯28与动铁芯29之间靠回复弹簧210连接。动铁芯29可在阀体内自由滑动。螺线管21上没有电流通过时，回复弹簧210有一预紧压缩量以保证阀口217保持在打开状态。在动铁芯29顶部有一可轴向移动的阀杆23，该阀杆23端部与电控阀端部的压缩弹簧27连接，另一端与动铁芯29配合。压缩弹簧27与电控阀端部紧固连接。压缩弹簧27作用阀朝关闭的方向运动，回复弹簧210作用阀朝开启的方向运动，动铁芯29作用力为阀关闭的方向。阀219的截面积比阀口217的面积大，以保证在阀关的状态下，排气压力Pd与腔内内力Pc之间不能导通。

吸气压力Ps由吸气通道24引入后，通过在动、静铁芯之间的气隙通路215经由静铁芯28的内部气路通道214传导压力。在静铁芯28外有不导磁钢套218，在钢套218底部有小孔216，通过钢套218底部的小孔216，吸气Ps可在电控阀后壳体内形成Ps压力感应腔211，压敏电阻212贴于腔壁上感应吸气压力Ps的变化。压敏电阻引出线213与螺线管21绕线并联连接。在该实施例中，作为电子压力感应原件的压敏电阻是直接与螺线管的绕线并联。需要说明的是，如果采用其他的元件作为电子压力感应元件，那么与螺线管绕线连接方式也可以是间接的，比如通过一电路与螺线管绕线连接。

当螺线管21通电时，由电磁感应效应，会在螺线管21内产生磁场。该磁场对动铁芯29产生轴向电磁力F_E。该力的方向与阀闭的方向相同，其大小与螺线管21上通电电流值Ie的大小有关。吸气通道24引入吸气压力Ps后，吸气压力沿着动铁芯29与静铁芯28之间的气路通道215进入静铁芯的内部气路214，在电控阀的后壳体形成Ps压力腔，对压敏电阻施加吸气压力。吸气压力不变时，压敏电阻的电阻值Rx不产生变化。通电螺线管对动、静铁芯的电磁力保持在一恒定值。当吸气压力变化时，压敏电阻212通过感应压力的变化值来改变自身的电阻值Rx，由此改变螺线管21上电流值的大小，在动铁芯29上的电磁力也得到相应的变化。当电磁力、回复弹簧210的弹性力和压缩弹簧27的弹性力达到新的平衡时，阀杆的开度将被保持在一恒值，使腔内压力Pc得到控制。其中，相关公式如下：

Ie＝I＊Rs/(Rs+Rx)，F_E＝f(Ie)

I为控制电流值，Rs为螺线管电阻值，Rx为可变电阻值，Ie为螺线管上的电流值，F_E为动铁芯的电磁力。可以发现，电磁力不但取决于控制电流值，也取决于可变电阻Rx，即吸气压力Ps。

本发明用压敏电阻代替了原来的感压元件波纹管。压敏电阻感受吸气压力Ps值的变化改变自身的电阻值，达到调节螺线管上通电电流值的大小。这时阀杆上受的力为电磁力F_E(R)回复弹簧对阀杆的推力F_k1和电控阀后壳体弹簧的弹性力F_k2。当F_E(R)+F_k2>F_k1时，电控阀后壳体的弹簧被压缩，即阀杆向阀关的方向移动。反之，阀杆则向阀开的方向移动。当电控阀不通电时，回复弹簧的弹簧力F_k1始终大于阀后壳体的弹簧弹性力F_k2。如图4所示，螺线管吸引力、后壳体弹性力和回复弹簧力的交叉点是一个平衡位置，阀体的行程就是电控阀打开的总量。在横坐标上，在平衡点的左边即是阀关的方向，在平衡点的右边是阀开的方向。在图中，不同电流值下电磁力的大小也不同，图中线a、b、b是不同电流值时阀关方向力的变化曲线，根据四个不同的控制电流，这四根虚线与F_k1的四个交点表示电控阀阀杆在压敏电阻值不变的情况下四个不同的平衡点，即阀口的四个开度。

吸气压力Ps的变化影响了压敏电阻的电阻值，改变了电流值的大小，从而使阀杆上的电磁力得到控制。由于压敏电阻感受吸气压力Ps的变化对其电阻值的变化线形度较好，预紧弹簧的弹性力和后壳体弹簧的弹性力都与其弹簧本身的弹性系数有关，弹性力的大小是和位移呈线性变化的。因此，用压敏电阻代替波纹管作为感压元件来控制电控阀的开度的控制线形度也很理想。这种线形控制方式能使电控阀更有效的对负载的变化作出反应，改变阀杆的开度使压缩机的排量得到控制。在结构上，通过对感压元件的调整，将压敏电阻集成在电控阀内部，减小了电控阀的体积，降低了制造和装配类似波纹管感压元件的成本和难度。压敏电阻的安置位置与连接方式并不局限在本实施例中，可以认为只要是能感受到吸气压力的位置都落入本发明的权利要求以内，能实现电流控制的电阻连接方式也都在本发明权利要求内。

虽然上面所描述的实施例是以压敏电阻作为电子压力感应元件的例子而进行说明的，但是本领域的技术人员应当理解，使用其他的元件，比如可变电容、和带膜片的电动式线圈也可以实现本发明，虽然电路结构会稍有不同，但是并没有脱离本发明的实质思想。上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，包括：

电子压力感应元件，置于压力感应腔内感应压力的变化，所述电子压力感应元件引出线与螺线管绕线直接或者间接连接；

所述电子压力感应元件通过感应压力的变化值来改变自身的电特性，由此改变螺线管上电流值的大小，从而改变作用在动铁芯上的电磁力。

2.如权利要求1所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，所述电控阀包括：

吸气通道，用于引入吸气压力Ps；

排气通道，用于引入排气压力Pd；

腔内压力通道，用于引入曲柄腔压力Pc。

3.如权利要求2所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，所述电控阀包括：

静铁芯，设置于所述螺线管下，所述静铁芯固定于电控阀的阀体；

动铁芯，设置于所述螺线管下，所述动铁芯在阀体内轴向滑动，与所述静铁芯作轴向相对运动；

回复弹簧，设置于静铁芯和动铁芯之间；

阀杆，一端连接于所述动铁芯，跟随所述动铁芯一起在阀体内轴向移动；

压缩弹簧，连接在所述阀杆的另一端和阀体之间；

阀，位于所述阀杆上，对应于电控阀阀口的位置；

其中，所述压缩弹簧产生的力使得阀杆朝关闭阀的方向运动，所述回复弹簧产生的力使得阀杆朝阀开启的方向运动，当螺线管通电时，所述动铁芯与静铁芯之间的电磁力使得阀杆朝关闭阀的方向运动。

4.如权利要求3所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，

所述螺线管外由不导磁材料密封。

5.如权利要求3所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，

所述静铁芯紧固连接于钢套，通过所述钢套固定于电控阀的阀体，所述静铁芯的中间具有内部气路，所述钢套上对应所述内部气路的位置具有小孔，从而使所述内部气路连通到所述压力感应腔；

所述动铁芯和静铁芯之间具有间隙，形成气隙通路，所述气隙通路连通吸气压力区和所述内部气路。

6.如权利要求3所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，

所述阀的横截面积大于所述阀口的横截面积。

7.如权利要求1-6中任一项所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，

所述电子压力感应元件是压敏电阻；

所述电子压力感应元件感应的压力是压缩机吸气压力Ps。

8.如权利要求7所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，

所述电子压力感应元件与螺线管绕线连接方式是通过一电路与螺线管绕线连接。

9.如权利要求7所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，

当螺线管通电时，由电磁感应效应在螺线管内产生磁场，该磁场对动铁芯产生轴向电磁力FE，该力的方向是使阀关闭的方向，其大小与螺线管上通电电流值Ie的大小有关；

吸气通道引入吸气压力Ps后，吸气压力沿着动铁芯与静铁芯之间的气路通道进入静铁芯的内部气路，进入到压力感应腔，对压敏电阻施加吸气压力，吸气压力不变时，压敏电阻的电阻值Rx不产生变化，通电螺线管对动、静铁芯的电磁力保持在一恒定值；

当吸气压力变化时，压敏电阻通过感应压力的变化值来改变自身的电阻值Rx，由此改变螺线管上电流值的大小，在动铁芯上的电磁力也得到相应的变化，当电磁力、回复弹簧的弹性力和压缩弹簧的弹性力达到新的平衡时，阀杆的开度将被保持在一恒值，使腔内压力Pc得到控制。

10.如权利要求9所述的可变排放量压缩机的电控阀，其特征在于，当压敏电阻与螺线管绕线直接并联连接时，电磁力、回复弹簧的弹性力和压缩弹簧的弹性力达到平衡时，符合：

Ie＝I＊Rs/(Rs+Rx)，F_E＝f(Ie)

其中，I为控制电流值，Rs为螺线管电阻值，Rx为可变电阻值，Ie为螺线管上的电流值，F_E为动铁芯的电磁力。可以发现，电磁力不但取决于控制电流值，也取决于可变电阻Rx，即吸气压力Ps。

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