CN104344016B - 四通换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四通换向阀，其换向过程中的摩擦力较小，切换可靠性较高。所述四通换向阀包括压合于阀座上的滑块和用于推动所述滑块的连杆，所述连杆具有托载结构，所述滑块具有与所述托载结构相配合的承受结构，在所述连杆推动所述滑块滑动的过程中，所述托载结构对所述承受结构产生垂直于所述滑块的滑动面且向上的分力。在连杆对滑块施加推动力的过程中，会对滑块产生一个垂直于两者接触面的推动力，该推动力能够分解产生垂直于滑动面且向上的分力，以提供对滑块的支撑力，从而分担滑块作用于阀座上的正压力，进而减小滑块在换向过程中受到的摩擦阻力，保证四通换向阀顺利完成换向，减轻换向过程中产生的抖动及噪音，提高切换可靠性。

Description

四通换向阀

技术领域

本发明涉及阀体技术领域，特别是涉及一种四通换向阀。

背景技术

现有的变频空调机组的特点是工作压力范围较宽，这就要求与之匹配的四通换向阀能够可靠地实现制冷、制热的切换，同时在切换的过程中不会产生异常的噪音。

请参考图1-图3，图1为现有技术中四通换向阀的滑块一种设置方式的立体结构示意图；图2为现有技术中四通换向阀的连杆一种设置方式的立体结构示意图；图3为现有的四通换向阀一种设置方式的剖面结构示意图。

现有技术中的四通换向阀包括滑块1’、连杆2’和阀座3’，阀座3’上开设有E、S、C三个工作口，阀体上设有与高压腔连通的高压口D，在高压腔的作用下，滑块1’密封地贴合在阀座3’上，如图3所示；连杆2’上开设有卡口21’，滑块1’以其两侧端伸入所述卡口21’内，以便连杆2’的推动能够带动滑块1’滑动，当滑块1’从阀座的OFF侧滑动到ON侧或者从ON侧滑动到OFF侧时就实现了四通换向阀的换向。

如图3所示，定义滑块1’靠近ON侧的一端为前端，靠近OFF侧的一端为后端，则在连杆2’推动滑块1’从OFF侧切换到ON侧的过程中，连杆2’与滑块1’的后端面接触配合，与滑块1’的前端面处于分离状态；反之，在连杆2’推动滑块1’从ON侧切换到OFF侧的过程中，连杆2’与滑块1’的前端面接触配合，与滑块1’的后端面处于分离状态。

在四通换向阀的换向过程中，滑块1’始终受到来自连杆2’的水平向前或者向后的推力F’，且其受力点位于连杆2’与滑块1’接触的水平位置；同时，在高压腔的作用下，滑块1’在与阀座3’的接触面还会产生摩擦阻力f’，其受力方向与推动方向相反，作用于阀座3’与滑块1’接触面的水平位置，如图3所示。

虽然，高压腔对滑块1’施加的压力能够保证滑块1’与阀座3’的密封可靠性，但是这种压力在滑块1’滑动的过程中会产生较大的摩擦阻力f’；当摩擦阻力f’较大时，换向过程中会产生抖动以及噪音，同时还会由于摩擦阻力f’的阻碍降低四通换向阀的切换可靠性。

因此，如何设置一种四通换向阀，以减小换向过程中产生的摩擦阻力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种四通换向阀，其换向过程中的摩擦力较小，切换可靠性较高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种四通换向阀，包括压合于阀座上的滑块和用于推动所述滑块的连杆，所述连杆具有托载结构，所述滑块具有与所述托载结构相配合的承受结构，在所述连杆推动所述滑块滑动的过程中，所述托载结构对所述承受结构产生垂直于所述滑块的滑动面且向上的分力。

本发明的四通换向阀，连杆和滑块设有相互配合的托载结构和承受结构，在进行换向时，连杆对滑块施加推动力的过程中，会对滑块产生一个垂直于两者接触面的推动力，该推动力能够分解产生垂直于滑动面且向上的分力，以提供对滑块的支撑力，从而分担滑块作用于阀座上的正压力，进而减小滑块在换向过程中受到的摩擦阻力，保证四通换向阀顺利完成换向；此外，摩擦阻力的减小还可以有效地减轻换向过程中产生的抖动及噪音，提高四通换向阀的切换可靠性。

优选地，所述托载结构为相对于所述滑动面朝上倾斜设置的承载斜面，所述承受结构为朝下倾斜设置并能够与相应的所述承载斜面相贴合的承受斜面。

所述托载结构和承受结构可以设置为相互配合的斜面结构，在连杆推动滑块滑动的过程中，所述承载斜面与承受斜面可以相互紧密地贴合在一起，则连杆对滑块的推动力作用于整个承受斜面上，以便稳定地推动滑块滑动；另一方面，该推动力所分解产生的支撑力较为均匀地分布在所述承受斜面所对应的一段滑动面上，能够对滑块产生持续有效的支撑。

优选地，所述承载斜面和所述承受斜面相对于所述滑动面的倾斜角度均设置在45度～80度之间。

所述承载斜面和承受斜面的倾斜角度可以设置在45度～80度之间，该角度的设置能够对滑块产生足够的支撑力，从而有效减小滑块换向时受到的摩擦阻力；同时，该角度的设置不会使得连杆对滑块的支撑力过大，影响滑块与阀座的密封可靠性，也不会过多地减小了用于换向的推动力，以免影响换向。

优选地，所述滑块的左右两侧均设有所述凸台，所述连杆的左右两侧均设有前后方向尺寸略大于所述凸台的容纳腔；所述容纳腔的前后两内壁形成两所述承载斜面，所述凸台的前后两外壁形成相应的两所述承受斜面。

滑块和连杆可以设置相互配合的凸台和容纳腔，然后将两者的连接面设置为斜面，以分别构成所述承受斜面和承载斜面，由于凸台的前后尺寸略小于所述容纳腔，则当连杆推动滑块滑动时，容纳腔以其后侧的承载斜面抵顶处于凸台后侧的承受斜面，从而推动滑块向前滑动；同时，前侧的承载斜面与前侧的承受斜面相分离，以避免凸台卡死在容纳腔内，防止因凸台卡死后被连杆架空而影响滑块与阀座的密封。

优选地，所述凸台的上边在前后方向的尺寸不大于所述容纳腔的下端开口在前后方向的尺寸。

由于容纳腔的前后内壁形成所述承载斜面，两所述承载斜面均相对于滑动面朝上倾斜设置，故所述容纳腔的下端开口的前后尺寸最小，同理，凸台的上边的前后尺寸最大，当凸台的上边的前后尺寸不大于所述容纳腔的下端开口时，凸台能够从容纳腔的下端嵌入所述容纳腔内，以完成滑块与连杆的安装，且便于进行拆卸。

优选地，所述容纳腔的上端开口和下端开口处的内壁均向外弯折形成倒角。

倒角的设置便于凸台推送到容纳腔中，提高连杆与滑块的拆装便捷性。

优选地，所述滑块的左右两侧均设有至少两个前后分布的凸台，相应地，所述连杆的左右两侧均设有相同数目且前后分布的所述容纳腔。

滑块可以沿前后方向间隔地设置至少两个凸台，以提高滑块在前后方向上受力的均衡性，避免滑块在换向过程中因受力不均而发生前后倾斜，在提高连接可靠性的同时提高了整个阀体的密封可靠性。

优选地，所述滑块设有偶数个所述凸台，偶数个所述凸台关于所述滑块的中心线对称分布在其前后方向。

在此基础上，凸台还可以关于滑块的中心线对称分布，则滑块在前后方向上受到的支撑力较为均衡，不仅可以提高连接的可靠性，还使得不同方向的换向力相等，以提高换向的平稳性。

附图说明

图1为现有技术中四通换向阀的滑块一种设置方式的立体结构示意图；

图2为现有技术中四通换向阀的连杆一种设置方式的立体结构示意图；

图3为现有的四通换向阀一种设置方式的剖面结构示意图；

图4为本发明所提供四通换向阀在一种具体实施方式中的剖面结构示意图；

图5为本发明所提供连杆一种设置方式的立体结构示意图；

图6为图5所示连杆的侧视图；

图7为图5所示连杆的俯视图；

图8为本发明所提供滑块一种设置方式的立体结构示意图；

图9为图8所示滑块的俯视图；

图10为图8所示滑块的侧视图；

图11为本发明的四通换向阀与现有技术的四通换向阀在换向过程中所受摩擦阻力的对比示意图。

图1-3中：

1’滑块、2’连杆、21’卡口、3’阀座

图4-11中：

1滑块、11凸台、2连杆、21容纳腔、211倒角、22侧杆、23空腔、3阀座

具体实施方式

本发明的核心是提供一种四通换向阀，其换向过程中的摩擦力较小，切换可靠性较高。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图4，图4为本发明所提供四通换向阀在一种具体实施方式中的剖面结构示意图。

本发明的四通换向阀包括滑块1、连杆2和阀座3，阀座3上开设有E、S、C三个工作口，阀体上设有与高压腔连通的高压口D，在高压腔的作用下，滑块1密封地压紧贴合在阀座3上，滑块1的两端部分别与四通换向阀的开启(ON)和关闭(OFF)对应；连杆2用于推动滑块1在开启端和关闭端之间来回滑动，以实现四通换向阀的换向。

需要说明的是，本文中的上下、左右和前后方位词以滑块1为参照，定义滑块1的滑动方向为所述前后方向，与开启(ON)端对应的一方为前方，相应地，与关闭(OFF)端对应的一方为后方；与滑块1的滑动面垂直的方向为所述上下方向，所述滑块1的滑动面即为滑块1与阀座3的接触面，由阀座3指向滑块1的方向为上方，与所述上方相反的方向即为下方；在所述滑动面内或者与所述滑动面平行的平面内，与所述前后方向相垂直的方向为所述左右方向。

所述连杆2具有托载结构，滑块1具有承受结构，且所述托载结构与所述承受结构相互配合；在连杆2推动滑块1滑动的过程中，所述托载结构能够对所述承受结构产生用于支撑滑块1的分力，该分力垂直于滑块1的滑动面向上，以减小滑块1作用于阀座3的正压力，进而减小滑块1在滑动过程中受到的摩擦阻力f。

可以想到，由于滑块1在高压腔的压力作用下压合于阀座3上，根据力的相互作用原理，阀座3对滑块1具有一定的支撑力，为减小阀座3对滑块1的支撑力，本发明在滑块1和连杆2上设置相应的托载结构和承受结构，在连杆2对滑块1进行推动时，所述托载结构能够对承受结构产生垂直于滑动面向上的分力，从而部分抵消滑块1施加到阀座3上的压力，最终减小滑块1在滑动过程中受到的摩擦阻力，有效缓解滑块1的抖动以及滑动过程中产生的噪音，提高换向的可靠性以及平稳性。

在一种具体实施方式中，所述托载结构可以设置为相对于滑动面倾斜设置的承载斜面，所述承受结构可以设置为朝下倾斜设置的承受斜面，且所述承受斜面能够与相应的所述承载斜面相贴合，则当连杆2推动滑块1滑动时，所述承载斜面抵顶与其对应的承受斜面，连杆2对滑块1产生垂直于所述承受斜面斜向上的作用力F，作用力F会分解出对滑块1的支撑力，以达到减小滑块1所受摩擦阻力f的作用。

在该种实施方式中，滑块1可以其前后方的承受斜面与连杆2前后方的承载斜面分别抵接，两者能够更好地相互配合，提高两者连接的可靠性，以便连杆2平稳地推动滑块1滑动；另一方面，由于连杆2与滑块1的接触点较为均匀地分布在整个承受斜面上，则连杆2对滑块1的支撑力和推动力分布较为均匀，能够较好地协调对滑块1的滑动稳定性，有效防止抖动和噪音。

本领域技术人员应该可以想到，所述托载结构和承受结构并不仅限于上述承载斜面和承受斜面，例如，所述托载结构可以设置为弧形端面或者球形曲面，该弧形端面或球形曲面相对于所述滑动面朝上突出设置，所述承受结构为能够与所述弧形端面或球形曲面形成点接触、线接触或者面接触的任意形状结构，则在连杆2接触所述托载结构作用于滑块1时，均能够产生垂直于所述滑动面向上的分力；同理，所述托载结构还可以设置为其他不规则的连接端面，只要该连接端面整体具有相对于所述滑动面向上延伸的趋势，就能够产生垂直于所述滑动面向上的分力。

可以想到，所述托载结构和承受结构中，至少有一者设置为相对于滑动面倾斜的结构即可，由于两者的接触点处于该倾斜的结构上，必然会产生垂直于滑动面向上的分力；也就是说，所述托载结构和承受结构中至少有一者具有相对于滑动面倾斜的结构即可，另一者的结构可以随意设置；当然，将两者设置为相互贴合的倾斜结构时能够提高连接的可靠性，但这并非必然，凡是能够使得托载结构对承受结构产生垂直于滑动面向上的分力的结构，均属于本发明的保护范围。

在上述基础上，所述承载斜面和所述承受斜面相对于所述滑动面的倾斜角度均可以设置在45度～80度之间。

上述角度的设置能够较好地兼顾连杆2对滑块1的推动和支撑需求，在保证有效推动滑块1的同时，尽可能的增加垂直于滑动面向上的分力。

请参考图5-图10，图5为本发明所提供连杆一种设置方式的立体结构示意图；图6为图5所示连杆的侧视图；图7为图5所示连杆的俯视图；图8为本发明所提供滑块一种设置方式的立体结构示意图；图9为图8所示滑块的俯视图；图10为图8所示滑块的侧视图。

具体地，滑块1的左右两侧可以均设置凸台11，连杆2的左右两侧相应的设置容纳腔21，容纳腔21的前后尺寸略大于凸台11；容纳腔21的前后两内壁形成两所述承载斜面，凸台11的前后两外壁形成相应的两所述承受斜面，如图8和图10所示，凸台11以其后侧的承受斜面与容纳腔21的后侧承载斜面贴合连接，形成图4所示的四通换向阀。

凸台11的前后尺寸略小于与其对应的容纳腔21，当连杆2推动滑块1滑动时，凸台11处于后侧的承受斜面或者处于前侧的承受斜面分别与容纳腔21处于后侧的承载斜面或者处于前侧的承载斜面相抵靠，而两者处于前侧的端面相分离，可以有效防止凸台11卡死在容纳腔21中，避免因凸台11被卡死导致整个滑块1被架空在阀座3之上，以保证阀座3与滑块1的密封可靠性；同时，由于滑块1通常采用塑料制成，而四通换向阀在使用的过程中可能会受到外界环境的干扰，导致滑块1产生热涨变形，凸台11与容纳腔21的尺寸差还可以给予凸台11一定变形空间，防止凸台11过度变形对连杆2和阀座3造成影响。

其中，容纳腔21的前后尺寸和凸台11的前后尺寸的比较是以同一平面为参照的，所述平面平行于所述滑动面，如果将处于上下方向的长度假定为高度，则容纳腔21和凸台11的前后尺寸的比较是指处于同一高度上的前后尺寸的比较。

在上述基础上，凸台11的上边沿前后方向的尺寸可以小于或等于容纳腔21的下端开口。凸台11的前后两外壁构成所述承受斜面，且两承受斜面相对于所述滑动面朝下倾斜，则凸台11的上边为其最长边，其下边为其最短边，相应的，容纳腔21的下端开口的口径最小，上端开口的口径最大；当凸台11的上边不大于容纳腔21的下端开口时，凸台11可以从容纳腔21的下端被推送到容纳腔21中，从而实现连杆2与滑块1的连接；在需要解除连接时，只需将凸台11由上往下推出容纳腔21即可，整个安装和拆卸的过程较为简单。

与此同时，容纳腔21的上端开口和下端开口处的内壁均可以向外弯折设置，以形成倒角211；倒角211的设置能够减小凸台11推入或推出容纳腔21时受到的阻力，减小对两者的损伤。

在一种更为优选的实施方式中，滑块1的左右两侧可以均设置至少两个前后分布的凸台11，相应地，连杆2的左右两侧设置数目相同的容纳腔21，且各个容纳腔21也沿前后方向分布，如图5-10所示。

在分别在所述滑块1和连杆2的前后方向分布凸台11和容纳腔21，可以提高两者在前后方向连接的可靠性；更为重要的是，滑块1在前后滑动换向的过程中，其前后两侧均能够得到有效的定位，以便滑块1在换向的过程中发生前后倾斜。

更为优选的是，滑块1可以设置偶数个凸台11，偶数个凸台11可以关于滑块1的中心线P对称分布在前后方向，如图9所示，则以中心线P为界，将滑块1滑动方向划分为前后两个部分，两个部分对等地设置有凸台11，以保证滑块1在滑动过程的稳定性以及滑块1与阀座3的连接可靠性。

可以对上文所述的本发明的四通换向阀进行进一步的改进。

可以想到，容纳腔21可以设置为对称结构，其处于前后方向的承载斜面可以关于容纳腔21在前后方向的中轴线M对称设置,如图6所示；相应地，凸台11也可以设置为对称结构，如图10所示，凸台11以其前后方向上的中轴线O为轴，设置为前后对称结构，即凸台11前后方向的承受斜面的倾斜角度相同、倾斜方向相反，凸台11的截面可以呈倒置的等腰梯形设置；当然，容纳腔21和凸台11也可以设置为非对称结构，根据换向的需要，两者在前后方向可以设置不同的倾斜角度。

其中，容纳腔21前后两侧的内壁与滑动面之间形成夹角θ，如图6所示，凸台11的前后外壁与滑动面之间形成夹角α，夹角α和夹角θ均可以设置在45度～80度；显然，容纳腔21的前侧内壁和后侧内壁的倾斜角度可以在上述角度范围内取相同或者不同的值，同理，凸台11的前侧外壁和后侧外壁的倾斜角度也可以相同或者不同，但容纳腔21和凸台11相对应的一侧壁面应采用相同的倾斜角度设置。

如图5和图7所示，连杆2可以包括两个左右相对设置的侧杆22，侧杆22用于与滑块1连接，两侧杆22相对设置形成一空腔23，以便滑块1伸入空腔23后以其左右两侧壁与相应的侧杆22连接，形成图4所示的四通换向阀。

请参考图11并结合图3和图10，图11为本发明的四通换向阀与现有技术的四通换向阀在换向过程中所受摩擦阻力的对比示意图。

如图10所示，当容纳腔21后侧的承载斜面与凸台11后侧的承载斜面抵靠时，两者形成面接触，连杆2对滑块1产生垂直于两者的接触面斜向上的作用力F，该作用力F可以分解为垂直于滑动面向上的支撑力F1和平行于滑块1的滑动面向前的推力F2；由于支撑力F1的产生抵消了四通换向阀整体通过滑块1作用于阀座3上的正压力，也就相应地减小了滑块1滑动过程中受到的摩擦阻力f；当摩擦阻力f减小时，在推力F2的作用下，滑块1能够顺利地将四通换向阀由关闭状态切换到开启状态，如图4所示，或者由开启状态切换到关闭状态。

当所述承载斜面与承受斜面抵接贴合时，两者形成面接触，则连杆2对滑块1的作用力F较为均匀地分布在整个承受斜面上，作用力F在滑动方向的分力F1较为稳定，从而推动滑块1平稳移动，顺利完成换向；同时，作用力F还会分解产生垂直于滑动面向上的支撑力F1，该支撑力F1分布在整个承受斜面上，能够对滑块1产生持续有效的支撑，从而在较大程度上减小了滑块1作用于阀座3的正压力，以减小其受到的摩擦阻力f，避免产生抖动和噪音。

以滑块1在换向过程中所受摩擦阻力f为纵坐标，以滑块1运动行程s为横坐标绘制图11；其中，实线代表本发明的滑块1的摩擦阻力曲线，虚线代表现有技术中滑块1’的摩擦阻力曲线。

本发明的滑块1在换向时受到来自连杆2斜向上的作用力F，且该作用力F分解出垂直于滑动面向上的支撑力F1，而现有技术中，连杆2’作用于滑块1’的换向力平行于其滑动面，无法分担滑块1’作用于阀座3’的正压力，故本发明的滑块1所受到的摩擦阻力f要小于现有技术中滑块1’所受到的摩擦阻力f’，如图11所示。

因此，本发明的四通换向阀具有切换可靠性较高、换向过程中无抖动、噪音等优点。

以上对本发明所提供的四通换向阀进行了详细介绍。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。

Claims (8)

1.一种四通换向阀，包括压合于阀座(3)上的滑块(1)和用于推动所述滑块(1)的连杆(2)，其特征在于，所述连杆(2)具有托载结构，所述滑块(1)具有与所述托载结构相配合的承受结构，在所述连杆(2)推动所述滑块(1)滑动的过程中，所述托载结构对所述承受结构产生垂直于所述滑块(1)的滑动面且向上的分力。

2.如权利要求1所述的四通换向阀，其特征在于，所述托载结构为相对于所述滑动面朝上倾斜设置的承载斜面，所述承受结构为朝下倾斜设置并能够与相应的所述承载斜面相贴合的承受斜面。

3.如权利要求2所述的四通换向阀，其特征在于，所述承载斜面和所述承受斜面相对于所述滑动面的倾斜角度均设置在45度～80度之间。

4.如权利要求2所述的四通换向阀，其特征在于，所述滑块(1)的左右两侧均设有凸台(11)，所述连杆(2)的左右两侧均设有前后方向尺寸略大于所述凸台(11)的容纳腔(21)；所述容纳腔(21)的前后两内壁形成两所述承载斜面，所述凸台(11)的前后两外壁形成相应的两所述承受斜面。

5.如权利要求4所述的四通换向阀，其特征在于，所述凸台(11)的上边在前后方向的尺寸不大于所述容纳腔(21)的下端开口在前后方向的尺寸。

6.如权利要求5所述的四通换向阀，其特征在于，所述容纳腔(21)的上端开口和下端开口处的内壁均向外弯折形成倒角(211)。

7.如权利要求4-6任一项所述的四通换向阀，其特征在于，所述滑块(1)的左右两侧均设有至少两个前后分布的所述凸台(11)，相应地，所述连杆(2)的左右两侧均设有相同数目且前后分布的所述容纳腔(21)。

8.如权利要求7所述的四通换向阀，其特征在于，所述滑块(1)设有偶数个所述凸台(11)，偶数个所述凸台(11)关于所述滑块(1)的中心线对称分布在其前后方向。