背景技术
流量调节阀是组成制冷***的重要部件,是制冷***四个基本部件中除去蒸发器、压缩机和冷凝器之外的另一基本部件。流量调节阀的工作过程一般为:随着线圈装置的通电或断电,阀针调节阀口的开度,从而调节制冷剂的流量。此外,流量调节阀在液压***和石油输送等其他流体控制领域也存在广泛的应用。
在现有技术中,专利号为200580023202.7的中国专利公开了一种流量调节阀;具体地,请参考图1和图2,图1为现有技术中一种流量调节阀的结构示意图,图2为图1中流量调节阀的局部放大图。
如图1所示,电机壳体62的内部设有电机70,该电机壳体62的下部壳体60通过螺纹配合连接在头部48中。如图2所示,阀单元40包括排放活塞130(相当于螺母),该排放活塞130具有内螺纹,用于容纳具有外螺纹的驱动轴78(相当于丝杆)。该排放活塞130沿轴向延伸较长的长度,并可滑动地安装在套管146中,该套管146安装下部壳体60中。排放活塞130被套管146限制不能周向转动,当电机70通过齿轮***驱动具有外螺纹的驱动轴78旋转时,由于排放活塞130不能周向转动,因而只能轴向运动,进而带动阀单元40调节阀座22上阀口的开度。
如图2所示,阀单元40的前端部设有中心凹部109,该中心凹部109与中心孔112连通,中心孔112进而与中心孔扩大部分112a连通;如图2所示,阀单元40包括后部件94,该后部件94通过螺纹配合连接于中间部件96中,中心孔扩大部分112a进而与该中间部件96的中心通孔连通,该中间部件96的中心通孔进而通过驱动轴78与排放活塞130之间的间隙及侧向孔150与阀单元40的上方的第一腔体11连通。由此可知,第二腔体12中的流体通过中心凹部109、中心孔112、中心孔扩大部分112a、中间部件96的中心通孔、驱动轴78与排放活塞130之间的间隙及侧向孔150构成的平衡流道进入第一腔体11中。该平衡通道使得阀单元40的前端和后端连通(亦即第一腔体11和第二腔体12连通),从而使得作用在阀单元40上的流体压力达到静态和动态平衡。然而,上述平衡流道的设计具有如下缺陷:
第一,在上述平衡流道中,流体最终需要通过驱动轴78与排放活塞130之间的间隙进入第一腔体11中,由于驱动轴78的外螺纹与排放活塞130的内螺纹之间是螺纹配合,因而二者之间的间隙非常小,流体在该间隙中的流通并不通畅,因而需要经过一段较长时间才能实现第一腔体11和第二腔体12中的流体压力相等,亦即该种平衡流道的设计不能及时有效地平衡阀单元40受到的流体压力。
第二,如上段所述,流体最终需要通过驱动轴78与排放活塞130之间的间隙进入第一腔体11中。由于流体进入驱动轴78与排放活塞130之间的间隙中,因而流体会对驱动轴78在排放活塞130中的旋转造成影响,会影响驱动轴78旋转的稳定性和可靠性。
有鉴于此,如何对现有技术中的流量调节阀的平衡流道作出改进,从而一方面使得其能够及时有效地平衡阀单元受到的流体压力,另一方面能够避免对驱动轴的旋转造成的影响,是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种流量调节阀,该种流量调节阀的平衡流道的设计一方面能够及时有效地平衡阀杆受到的流体压力,另一方面能够避免对丝杆的旋转造成影响。
为解决上述技术问题,本发明提供一种流量调节阀,包括阀座及连接于阀座上的壳体;所述壳体的内部设有电机,所述电机通过其输出轴连接有丝杆,所述丝杆通过螺纹配合连接有螺母,所述螺母连接有阀杆,所述阀杆沿轴向运动调节所述阀座上的阀口的开度;所述阀杆上设有连通其上方的第一腔体和其下方的第二腔体的平衡流道;所述阀杆的内部设有安装槽,所述螺母整体或所述螺母的下部配合于所述安装槽中;所述平衡流道包括第一流道,所述螺母与所述安装槽的内壁之间形成所述第一流道。
优选地,所述螺母的外侧壁和所述安装槽的内壁中的至少一者开设有流通凹槽,所述流通凹槽形成所述第一流道。
优选地,所述螺母整体或所述螺母的下部沿径向配合于所述安装槽中,所述螺母与所述安装槽的内壁之间的间隙形成所述第一流道。
优选地,所述安装槽的内壁上设有环形限位槽,所述螺母的圆周侧壁上开设有限位台阶面,所述环形限位槽中卡装有卡圈。
优选地,所述螺母的外部设有套装支撑于所述限位台阶面上的档圈,所述档圈设有档圈台阶部;所述第一流道包括与所述第一腔体连通的第一子流道及与所述第二腔体连通的第二子流道,所述卡圈的内壁与所述档圈台阶部的侧面之间的间隙形成所述第一子流道,所述卡圈的底壁与所述档圈台阶部的台阶面之间的间隙形成所述第二子流道。
优选地,所述第一流道还包括第三子流道,所述档圈的外侧壁与所述安装槽的内壁之间的间隙形成所述第三子流道,所述第二子流道通过所述第三子流道与所述第二腔体连通。
优选地,所述第一流道还包括第四子流道,所述螺母的外侧壁与所述安装槽的内壁之间的间隙形成所述第四子流道,所述第三子流道通过所述第四子流道与所述第二腔体连通。
优选地,所述第一流道还包括第五子流道,所述螺母的底壁与所述安装槽的底壁之间的间隙形成所述第五子流道,所述第四子流道通过所述第五子流道与所述第二腔体连通。
优选地,所述平衡流道还包括第二流道,所述阀杆的管状内腔形成所述第二流道,所述第五子流道进一步通过所述第二流道与所述第二腔体连通。
优选地,所述电机的输出轴进一步通过齿轮***与所述丝杆连接,所述齿轮***支撑于齿轮座上,所述齿轮座设于所述阀座的内部;所述平衡流道还包括设于所述齿轮座上并连通所述第一腔体和所述电机下部的第三腔体的第三流道。
优选地,所述电机进一步通过电极板支撑于所述壳体的内部;所述平衡流道还包括设于所述电极板上并连通所述第三腔体和所述电极板上方的第四腔体的第四流道。
优选地,所述阀座还设有与所述第一腔体隔离密封的第五腔体,在所述第五腔体的内部所述阀座设有导向部,所述阀杆穿过所述导向部伸入所述第五腔体内;所述导向部上进一步设有套装于阀杆外部的密封件。
在现有技术的基础上,本发明所提供的流量调节阀的阀杆的内部设有安装槽,所述螺母整体或所述螺母的下部配合于所述安装槽中;所述平衡流道包括第一流道,所述螺母与所述安装槽的内壁之间形成所述第一流道。
工作时,第二腔体中的流体通过该螺母与安装槽的内壁之间的第一流道与第一腔体连通,从而对阀杆的上端和下端受到的流体压力进行平衡。由于大部分的流体通过螺母与安装槽的内壁之间的第一流道便可以较为通畅地进入第一腔体中,因而流体不再通过或较少地通过丝杆的外螺纹与螺母的内螺纹之间的微小间隙进入第一腔体中,进而能够避免流体对丝杆在螺母中的旋转造成影响。
此外,相对于丝杆的外螺纹与螺母的内螺纹之间的间隙,螺母与安装槽的内壁之间的第一流道的流通面积可以作得比较大,因而使得流体能够较为通畅地进入第一腔体中,能够迅速有效地使得第一腔体和第二腔体中的流体压力相等,亦即本发明的结构设计能够及时有效地平衡阀杆受到的流体压力。
综上所述,本发明所提供的流量调节阀的平衡流道的设计一方面能够及时有效地平衡阀杆受到的流体压力,另一方面能够避免对丝杆的旋转造成影响。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种流量调节阀,该流量调节阀的平衡流道的设计一方面能够及时有效地平衡阀杆受到的流体压力,另一方面能够避免对丝杆的旋转造成影响。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图3,图3为本发明一种实施例中流量调节阀的结构示意图。
在本发明的基础技术方案中,流量调节阀包括阀座1及连接于阀座1上的壳体2,壳体2内设有电机21,电机21的输出轴通过支撑于齿轮座6上的齿轮***22与丝杆3传动连接,因而丝杆3随着电机21的输出轴发生转动;丝杆3通过螺纹配合连接有螺母4,螺母4连接有阀杆5,随着电机21的输出轴转动,丝杆3发生旋转,丝杆3进而带动阀杆5沿轴向运动,阀杆从而调节阀座1上的阀口的开度。所述阀杆上设有连通其上方的第一腔体和其下方的第二腔体的平衡流道。
在上述结构的基础上,如图3所示,阀杆5的内部设有安装槽51(示于图4-2中),螺母4整体或螺母4的下部配合于安装槽51中;所述平衡流道包括第一流道,螺母4与安装槽51的内壁之间形成所述第一流道。
工作时,第二腔体72中的流体通过该螺母4与安装槽51的内壁之间的第一流道与第一腔体71连通,从而对阀杆5的上端和下端受到的流体压力进行平衡。由于大部分的流体通过螺母4与安装槽51的内壁之间的第一流道便可以较为通畅地进入第一腔体71中,因而流体不再通过或较少地通过丝杆3的外螺纹与螺母4的内螺纹之间的微小间隙进入第一腔体71中,因而能够避免流体对丝杆3在螺母4中的旋转造成影响。
此外,相对于丝杆3的外螺纹与螺母4的内螺纹之间的间隙,螺母4与安装槽51的内壁之间的第一流道的流通面积可以作得比较大,因而使得流体能够较为通畅地进入第一腔体71中,进而能够迅速有效地使得第一腔体71和第二腔体72中的流体压力相等,亦即本发明的结构设计能够及时有效地平衡阀杆5受到的流体压力。
综上所述,本发明所提供的流量调节阀的平衡流道的设计一方面能够及时有效地平衡阀杆5受到的流体压力,另一方面能够避免对丝杆3的旋转造成影响。
需要说明是,在上述技术方案中,可以具体设计第一流道的结构。比如,螺母4的外侧壁和安装槽51的内壁中的至少一者开设有流通凹槽,所述流通凹槽形成所述第一流道;亦即,可以螺母4的外侧壁上开设有流通凹槽,或者安装槽51的内壁上开设有流通凹槽,或者螺母4的外侧壁和安装槽51的内壁上均同时开设有流通凹槽。
当然,还可以具体设计一种第一流道的结构。比如,螺母4整体或螺母4的下部可以沿径向配合于安装槽51中,螺母4与安装槽51的内壁之间的间隙形成所述第一流道。显然该种技术方案也能解决技术问题,实现发明目的。
此外,需要说明的是,在本发明中,由于螺母4整体或螺母4的下部沿径向间隙配合于安装槽51中,因而组装完成后,螺母4可以在丝杆3的带动下,在阀杆5中沿径向小间隙晃动,因而能够消除零部件加工及组装所带来的螺母4与丝杆3之间的同轴度误差,进而能够避免丝杆3卡死现象的发生。
在上述基础技术方案的基础上,可以作出进一步改进。具体地,请同时参考图4、图4-1、图4-2、图4-3和图4-4,图4为图3中流量调节阀的阀杆的结构示意图;图4-1为图4中阀杆的剖视图;图4-2为图4和图4-1中阀杆的***图;图4-3为图4-1中阀杆的A部位的局部放大图;图4-4为图4-1中阀杆的B部位的局部放大图。
如图4-2和图4-1所示,安装槽51的内壁上设有环形限位槽52,螺母4的圆周侧壁上开设有限位台阶面41,环形限位槽52中卡装有卡圈53,该卡圈53对限位台阶面41在轴向上进行限位,进而防止螺母4从而安装槽51中脱出。
进一步地,如图4-2和图4-1所示,螺母4的外部设有套装支撑于限位台阶面41上的档圈54,档圈54设有档圈台阶部541,卡圈53进一步通过对档圈台阶部541在轴向上进行限位,进而实现对螺母4在轴向上进行限位的目的。环形限位槽52、卡圈53和档圈54的结构设计能够较为方便地实现了对螺母4的轴向限位,并且避免了现有技术中通过螺纹配合进行限位所带来的易于发生松动的问题。
在上述结构的基础上,所述第一流道包括第一子流道81和第二子流道82,并第一子流道81与第一腔体71连通,第二子流道82与第二腔体72连通;如图4-3所示,卡圈53的内壁与档圈台阶部541的侧面541b之间的间隙形成第一子流道81,卡圈53的底壁与档圈台阶部541的台阶面541a之间的间隙形成第二子流道82。
卡圈53的内壁与档圈台阶部541的侧面541b之间具有间隙,一方面使得卡圈53能够较为方便地安装于环形限位槽52中,另一方面可以形成第一子流道81,以便流体通过进入第一腔体71中;此外,该间隙也有利于实现螺母4发生径向小间隙晃动,能够消除零部件加工及组装所带来的螺母4与丝杆3之间的同轴度误差,进而能够避免丝杆3卡死现象的发生。卡圈53的底壁与档圈台阶部541的台阶面541a之间具有间隙,可以便于形成与第一子流道81连通的第二子流道82,以便流体通过。
需要说明的是,上述技术方案对于第二子流道82如何与第二腔体72实现连通不作限制,因而任一种连通方式均应该在本发明的保护范围之内。当然,可以具体设计一种连通结构。比如,如图4-3所示,所述第一流道还可以包括第三子流道83,第二子流道82通过第三子流道83与第二腔体72连通。具体地,如图4-3所示,档圈54的外侧壁与安装槽51的内壁之间的间隙形成第三子流道83。
档圈54的外侧壁与安装槽51的内壁之间具有间隙,一方面能便于形成第三子流道83,以便流体通过进入第二子流道82中;另一方面有利于实现螺母4发生径向小间隙晃动,能够消除零部件加工及组装所带来的螺母4与丝杆3之间的同轴度误差,进而能够避免丝杆3卡死现象的发生。
在上述技术方案的基础上,还可以具体设计第三子流道83与第二腔体72的一种连通结构。具体地,所述第一流道还包括第四子流道84,第三子流道83通过第四子流道84与第二腔体72连通。如图4所示,螺母4的外侧壁与安装槽51的内壁之间的间隙可以形成第四子流道84。
螺母4的外侧壁与安装槽51的内壁之间具有间隙,一方面能便于形成第四子流道84,以便流体通过进入第三子流道83中;另一方面有利于实现螺母4发生径向小间隙晃动,能够消除零部件加工及组装所带来的螺母4与丝杆3之间的同轴度误差,进而能够避免丝杆3卡死现象的发生。
在上述技术方案中,还可以对第四子流道84与第二腔体72如何实现连通,作出具体设计。比如,如图4-4所示,所述第一流道还包括第五子流道85,第四子流道84可以通过第五子流道85与第二腔体72连通。具体地,如图4-4所示,螺母4的底壁与安装槽51的底壁之间的间隙可以形成第五子流道85。螺母4的底壁与安装槽51的底壁之间具有间隙,可以便于形成与第四子流道84连通的第五子流道85,以便流体通过进入第四子流道84中。
此外,请同时参考图4-1和图4-2,安装槽51的底壁上可以开设有周向限位槽55,螺母4的底壁上可以设有周向限位部42,周向限位部42设于周向限位槽55中。该种结构设计较为方便地实现了螺母4相对于阀杆5周向限位的目的,并且结构较为简单,加工成本较低。
具体地,平衡流道还包括第二流道91,第五子流道85可以进一步通过第二流道91与第二腔体72连通;请同时参考3和图4-1,阀杆5设有管状内腔,该管状内腔形成第二流道91,该第二流道91与第二腔体72连通。
在上述任一种技术方案的基础上,还可以作出进一步改进。比如,如图3所示,电机21的输出轴进一步通过齿轮***22与丝杆3连接,齿轮***22支撑于齿轮座6上,齿轮座6设于阀座1的内部,并且阀座1的上端部与壳体2连接。具体地,阀座1的上端部需要与壳体2的下端部密封连接。与现有技术相比,齿轮座6进一步设于阀座1的内腔中,并阀座1的上端部与壳体2的下端部密封连接,因而该结构存在有一个密封部位,密封部位较少,泄漏的概率较低。此外,在本发明中,齿轮座6设于阀座1的内部,并阀座1的上端部与壳体2的下端部连接,因而与现有技术相比,其装配结构得到了简化。
需要说明的是,如图3所示,阀座1可以为分体结构,包括上阀座11、下阀座12和套筒13,在此结构中,齿轮座6进一步设于套筒13的内腔中;但是,本发明中,阀座1的结构并不限于此,阀座1可以为一体化构件,亦即上阀座11、下阀座12和套筒13三者为一体化构件;亦可以上阀座11和下阀座12为一体化构件,然后再与套筒13形成阀座1,对此本发明均不作限制。
请参考图5和图5-1,图5为图3中流量调节阀的齿轮座的结构示意图;图5-1为图5中齿轮座的剖视图。
在上述技术方案中,如图5-1所示,所述平衡流道还包括第三流道92;该第三流道92设于所述齿轮座6上,并连通第一腔体71和电机21下部的第三腔体73。该种结构设计使得第一腔体71和第三腔体73中的流体压力相等,因而使得两个腔体之间的齿轮座6和齿轮***22等部件受到的流体压力得到了平衡。
此外,如图5和图5-1所示,齿轮座6设有多个沿轴向延伸的定位杆件61,各个定位杆件61中,至少有一组相邻的定位杆件61之间的间隙形成有限位间隙62;如图4和图4-1所示,阀杆5的侧壁上设有限位凸出部56,该限位凸出部56***该限位间隙62中。该种结构设计非常方便地实现了阀杆5相对于齿轮座6沿轴向滑动并沿周向限位的目的,并且结构简单,消耗的材料成本较低。
在上述技术方案的基础上,还可以作出进一步设计。具体地,请参考图3和图6,图6为图3中流量调节阀的轴测图。
如图3和图6所示,所述电机进一步通过电极板支撑于壳体的内部,所述平衡流道还包括第四流道93,该第四流道93设于电极板23上,并连通第三腔体73和电极板23上方的第四腔体74。第四流道93的结构设计使得第三腔体73和第四腔体74中的流体压力相等,因而使得电机21受到的流体压力得到了平衡。
此外,在上述任一种技术方案的基础上,还可以作出进一步设计。比如,如图3所示,阀座1还设有与第一腔体71隔离密封的第五腔体75,在第五腔体75的内部阀座设有导向部111,阀杆5穿过导向部111伸入第五腔体75内;具体地,如图3所示,上阀座11中形成有第五腔体75,并设有导向部111。导向部111上进一步设有套装于阀杆5外部的密封件112。
在上述结构中,密封件112是设于上阀座11的导向部111上,而不是如前文现有技术中设于阀杆5上,此时为了保持密封件112的密封性能,对于导向部111的轴向长度没有要求,导向部111的轴向长度可以较小,进而减少了阀体的轴向尺寸。
以上对本发明所提供的一种流量调节阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。