CN105318040A - 一种多气库制冷机回转阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多气库制冷机回转阀，包括阀体、两对阀芯、阀轴及电机，阀芯由静子与动子配合形成，两对阀芯的静子分别连接在阀体内两端，动子分别压在静子上，静子与动子上分别开设有不同接口，静子上的接口与外部气库、脉管连通，阀轴与两对阀芯的动子通过销钉在径向固定连接，并且轴向可自由移动，电机与阀轴连接，带动阀轴及阀轴上的动子转动；两对阀芯的动子与阀轴之间分别形成独立的平衡腔，且这两个平衡腔均通过阀轴上的孔与动子背压相异的气体相通，通过平衡腔来平衡两对阀芯的轴向推力。与现有技术相比，本发明中的两对阀芯分别采用单独的平衡腔来平衡阀芯的轴向推力，这样两对阀芯的面压可分别达到最佳，从而达到回转阀整体的长寿命。

Description

一种多气库制冷机回转阀

技术领域

本发明涉及一种用于多气库制冷机的阀门，尤其是涉及一种多气库制冷机回转阀。

背景技术

常见的多气库制冷机，如多气库脉管制冷机或多气库GM制冷机中，连接有多个气库，并同时与高低压气源连接。在这些多气库制冷机中，采用回转阀来控制气库或气源的开闭是一种通常的方式。已有的由两个回转面组成的阀中，控制气库开闭的阀在一个回转面上，控制高低压气源开闭的阀在另一个回转面上。这需要两对阀芯来实现，每对阀芯各有一个静子和动子。现有的结构是两对阀芯公用一个平衡腔以调整轴向推力从而使动子对静子的面压减小以增加寿命。由于两对阀芯的轴向推力要求不一样，采用一个平衡腔很难兼顾俩对阀芯的轴向推力，结果是一对阀芯寿命长，一对阀芯寿命短，从而使得回转阀整体寿命缩短。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用不同的平衡腔、两对阀芯轴向推力可分别调节的多气库制冷机回转阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多气库制冷机回转阀，包括阀体、两对阀芯、阀轴及电机，所述的阀芯由静子与动子配合形成，两对阀芯的静子分别连接在阀体内部的两端，动子分别压在静子上，形成密封面，所述的静子与动子上分别开设有不同接口，这些接口均位于密封面上，静子上的接口与外部气库、脉管连通，阀体上设有集气室与阀室，所述的阀轴设在阀体内，并与两对阀芯的动子通过销钉在径向固定连接，并且轴向可自由移动，所述的电机与阀轴连接，带动阀轴及阀轴上的动子转动，转动过程中，动子上的接口与静子上的接口闭合或错开，控制着脉管或回热器与外部气库或高低压气体的连通与否；两对阀芯的动子与阀轴之间分别形成平衡腔，且这两个平衡腔均通过阀轴上的孔与压力不同于阀室压力的气体相通，通过平衡腔来平衡两对阀芯的轴向推力。

当阀室的压力为高压时，平衡腔的压力为低压；当阀室的压力为低压时，平衡腔的压力为高压。

所述的两对阀芯为气库阀阀芯与高低压气源阀阀芯，其中，气库阀阀芯由气库阀静子与气库阀动子组成，所述的气库阀动子压在气库阀静子上，形成气库阀密封面；高低压气源阀阀芯由高低压气源阀静子与高低压气源阀动子组成，所述的高低压气源阀动子压在高低压气源阀静子上，形成高低压气源阀密封面；所述的阀轴包括高低压气源阀平衡轴、气库阀平衡轴和阀轴连接部，阀轴的这几部分可一体成型也可以分割成几个部件连接形成，所述的高低压气源阀平衡轴与高低压气源阀动子之间设有第一密封圈，所述的气库阀平衡轴与气库阀动子之间设有第二密封圈。所述的高低压气源阀平衡轴与高低压气源阀动子之间形成高低压气源阀平衡腔，所述的气库阀平衡轴与气库阀动子之间形成气库阀平衡腔，阀轴连接部与外部电机连接。

所述的阀体由左阀体与右阀体密封连接形成，所述的左阀体上设有回热器接口与高压气体入口，该高压气体入口与阀室连通，所述的右阀体上设有中压气库接口、高压气库接口、脉管接口及低压气库接口。

所述的气库阀静子通过销钉安装在右阀体内，气库阀密封面上设有与中压气库接口相通的气库静子中压气库接口、与高压气库接口相通的气库静子高压气库接口、与脉管接口相通的气库静子脉管接口、与低压气库接口相通的气库静子低压气库接口；

所述的气库阀动子上设有气库动子接口，气库动子接口为一个气流槽，和气库静子脉管接口一直相通，随着气库阀动子转动，气库动子接口分别与气库静子高压气库接口、气库静子中压气库接口或气库静子低压气库接口闭合或错开，控制着脉管与外部气库的连通与否。

所述的高低压气源阀静子通过销钉安装在左阀体内，所述的高低压气源阀静子上设有与回热器接口相通的高低压气源阀静子回热器接口，和与集气室相通的高低压气源阀静子低压气体出口；

所述的高低压气源阀动子上设有与阀室相通的高低压气源阀动子高压气体接口和与集气室相通的高低压气源阀动子低压气体接口，高低压气源阀动子旋转时，高低压气源阀动子高压气体接口和高低压气源阀动子低压气体接口分别与高低压气源阀静子回热器接口闭合或错开，控制着回热器与高低压气源的连通与否。

所述的高低压气源阀平衡腔与气库阀平衡腔的大小可调，平衡腔可通过动子上设置腔体，阀轴上设置凸台围合形成，也可以通过动子上设置凸台，阀轴上开设腔体围合形成。

高低压气源阀密封面和气库阀密封面间的压力基本为平均压力，阀室的压力为高压，如果没有高低压气源阀平衡腔与气库阀平衡腔，那么动子和静子间的压力很大，在静子和动子相互运动时产生很大的摩擦力，不仅所要的驱动扭矩大，而且密封面很快磨损，寿命很短。而将高低压气源阀平衡腔与气库阀平衡腔与压力为低压的集气室相通，则高低压气源阀平衡腔与气库阀平衡腔的压力为低压，可减小轴向压力，通过调节平衡腔的面积的大小可调节轴向压力。但是轴向压力太小时，漏气很大，影响阀体的使用效率。

所述的高低压气源阀平衡轴和气库阀平衡轴的直径可以不同，同时气库阀阀芯与高低压气源阀阀芯的直径也可以不同，这样，可通过调节平衡轴的直径来调节平衡腔的面积，使动子对静子在轴向的压力适当，从而将气库阀密封面与高低压气源阀密封面的面压调整到最佳，从而达到回转阀整体的长寿命。

所述的气库阀动子与高低压气源阀动子均设在阀室内，且气库阀动子与高低压气源阀动子之间设有提供预压力的弹簧。

所述的静子与动子一个采用金属材料，一个采用非金属材料。非金属材料采用摩擦系数小的材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺等材料或以此为基础添加其他材料的工程上的低摩擦系数材料制成。

与现有技术相比，本发明的回转阀中，两对阀芯分别采用单独的平衡腔来平衡阀芯的轴向推力，并且通过调节平衡腔的大小来调节两对阀芯的轴向推力的大小。这样，两对阀芯的面压可分别达到最佳，从而达到回转阀整体的长寿命。

附图说明

图1为本发明的回转阀的整体结构示意图；

图2为本发明的回转阀的剖面结构示意图；

图3为气库阀静子结构示意图；

图4为气库阀动子正视结构示意图；

图5为图4中的A-A面剖视结构示意图；

图6为气库阀动子后视结构示意图；

图7为高低压气源阀静子结构示意图；

图8为高低压气源阀动子正视结构示意图；

图9为图8中的A-A面剖视结构示意图；

图10为高低压气源阀动子后视结构示意图；

图11为实施例2中回转阀的剖面结构示意图；

图12为实施例3中高低压气源阀静子示意图

图13为图12中A-A面剖视结构示意图；

图14为图12中B-B面剖视结构示意图。

图中标号：1为左阀体，11为回热器接口，12为高压气体入口，13为阀室，14为集气室，2为右阀体，21为中压气库接口，22为高压气库接口，23为脉管接口，24为低压气库接口，3为气库阀静子，31为气库阀密封面，321为气库静子中压气库接口，322为气库静子高压气库接口，323为气库静子脉管接口，324为气库静子低压气库接口，4为气库阀动子，41为气库动子接口，42为气库动子销钉槽，43为气库动子平衡腔孔，5为阀轴，51为高低压气源阀平衡轴，511为高低压气源阀平衡腔，512为第一密封圈，52为气库阀平衡轴，521为气库阀平衡腔，522为第二密封圈，53为阀轴连接部，54为第一轴销钉，55为第二轴销钉，6为高低压气源阀动子，61为高低压气源阀密封面，62为高低压气源阀动子销钉槽，63为高低压气源阀动子平衡腔孔，611为高低压气源阀动子高压气体接口，612为高低压气源阀动子低压气体接口，7为高低压气源阀静子，711为第一高低压气源阀静子回热器接口，711a为第二高低压气源阀静子回热器接口，714为高低压气源阀静子低压气体出口，8为弹簧，9为电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种多气库制冷机回转阀，如图1和图2所示，包括阀体、两对阀芯、阀轴5及电机9，阀芯由静子与动子配合形成，两对阀芯的静子分别连接在阀体内部的两端，动子分别压在静子上，形成密封面，静子与动子上分别开设有不同接口，这些接口均位于密封面上，静子上的接口与外部气库、脉管连通，阀体上设有集气室14与阀室13，阀轴5设在阀体内，并与两对阀芯的动子通过销钉在径向固定连接，并且轴向可自由移动，电机9的轴与阀轴5连接，带动阀轴5及阀轴5上的动子转动，转动过程中，动子上的接口与静子上的接口闭合或错开，控制着脉管或回热器与外部气库或高低压气体的连通与否；两对阀芯的动子与阀轴5之间分别形成独立的平衡腔，且这两个平衡腔均通过阀轴5上的孔与集气室14相通，通过平衡腔来平衡两对阀芯的轴向推力。当阀室13的压力为高压时，平衡腔的压力为低压；当阀室13的压力为低压时，平衡腔的压力为高压。

两对阀芯为气库阀阀芯与高低压气源阀阀芯，其中，气库阀阀芯由气库阀静子3与气库阀动子4组成，气库阀动子4压在气库阀静子3上，形成气库阀密封面31；高低压气源阀阀芯由高低压气源阀静子7与高低压气源阀动子6组成，高低压气源阀动子6压在高低压气源阀静子7上，形成高低压气源阀密封面61；阀轴5包括高低压气源阀平衡轴51、气库阀平衡轴52和阀轴连接部53，阀轴的这几部分可一体成型也可以分割成几个部件连接形成，阀轴5上装有第一轴销钉54与第二轴销钉55、第一密封圈512和第二密封圈522，高低压气源阀平衡轴51与高低压气源阀动子6之间形成高低压气源阀平衡腔511，气库阀平衡轴52与气库阀动子4之间形成气库阀平衡腔521，高低压气源阀平衡腔511与气库阀平衡腔521的大小可调，本实施例中平衡腔通过动子上设置腔体，阀轴上设置凸台围合形成。阀轴连接部53与外部电机9的轴连接。

阀体由左阀体1与右阀体2密封连接形成，左阀体1上设有回热器接口11与高压气体入口12，该高压气体入口12与阀室13连通，右阀体2上设有中压气库接口21、高压气库接口22、脉管接口23及低压气库接口24。

如图3所示，气库阀静子3通过销钉安装在右阀体2内，气库阀密封面31上设有与中压气库接口21相通的气库静子中压气库接口321、与高压气库接口22相通的气库静子高压气库接口322、与脉管接口23相通的气库静子脉管接口323、与低压气库接口24相通的气库静子低压气库接口324；

如图4～图6所示，气库阀动子4上设有气库动子接口41，气库动子接口41为一个气流槽，和气库静子脉管接口323一直相通，随着气库阀动子4转动，气库动子接口41分别与气库静子高压气库接口322、气库静子中压气库接口321或气库静子低压气库接口324闭合或错开，控制着脉管与外部气库的连通与否。气库阀动子4背面有气库阀动子销钉槽42与气库阀动子平衡腔孔43，气库阀动子销钉槽42用以放入第一轴销钉54，气库阀动子平衡腔孔43用以放入气库阀平衡轴52。

如图7所示，高低压气源阀静子7通过销钉安装在左阀体1内，高低压气源阀静子7上设有与回热器接口11相通的第一高低压气源阀静子回热器接口711，和与集气室14相通的高低压气源阀静子低压气体出口714；

如图8～图10所示，高低压气源阀动子6上设有与阀室13相通的高低压气源阀动子高压气体接口611和与集气室14相通的高低压气源阀动子低压气体接口612，高低压气源阀动子6旋转时，高低压气源阀动子高压气体接口611和高低压气源阀动子低压气体接口612分别与第一高低压气源阀静子回热器接口711闭合或错开，控制着回热器与高低压气源的连通与否。高低压气源阀动子6的背面有高低压气源阀动子销钉槽62和高低压气源阀动子平衡腔孔63，高低压气源阀动子销钉槽62用以放入第二轴销钉55，高低压气源阀动子平衡腔孔63用以放入气库阀平衡轴51。

高低压气源阀密封面61和气库阀密封面31间的压力基本为平均压力，阀室13的压力为高压，如果没有高低压气源阀平衡腔511与气库阀平衡腔521，那么动子和静子间的压力很大，在静子和动子相互运动时产生很大的摩擦力，不仅所要的驱动扭矩大，而且密封面很快磨损，寿命很短。而将高低压气源阀平衡腔511与气库阀平衡腔521与集气室14相通，集气室14的压力为低压，则高低压气源阀平衡腔511与气库阀平衡腔521的压力为低压，可减小轴向压力，通过调节平衡腔的面积的大小可调节轴向压力。但是轴向压力太小时，漏气很大，影响阀体的使用效率。

高低压气源阀平衡轴51和气库阀平衡轴52的直径可以不同，同时气库阀阀芯与高低压气源阀阀芯的直径也可以不同，这样，可通过调节平衡轴的直径来将每对阀芯的密封面的面压调整到最佳，即将气库阀密封面31与高低压气源阀密封面61的面压调整到最佳，从而达到回转阀整体的长寿命。

气库阀动子4与高低压气源阀动子6均设在阀室13内，且气库阀动子4与高低压气源阀动子6之间设有提供预压力的弹簧8。

静子与动子一个采用金属材料，一个采用非金属材料。非金属材料采用摩擦系数小的材料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺等材料或以此为基础添加其他材料的工程上的低摩擦系数材料制成。

实施例2

如图11所示，与实施例1不同之处在于，平衡腔通过动子上设置凸台，阀轴上开设腔体围合形成。

低压气体出口可直接在左阀体1上开口，而不经电机，流经电机是为冷却电机的，如果电机发热量不大，这可大大简化设计。

图2与图11中，阀轴5可用轴承支承，从而使电机不承受轴向力。这样，可降低电机的要求。

如果高压气体入口12进低压气体，高压气体从电机流出，或在左阀体1的集气室14上开孔流入，则集气室14为高压腔体，阀室13为低压腔体，图1、图2的阀仍然工作，这时，静子轴向固定，高压气库的压力变低压，低压气库的压力变高压，高低压气源阀平衡腔511与气库阀平衡腔521的压力为高压，而高低压气源阀动子6与气库阀动子4的背面压力为低压，密封面的压力基本不变，通过调整平衡腔的面积可调整密封面的面压。

实施例3

在预冷式双级脉管制冷机中，由两个相对独立的冷头组成，另一个冷头由另外的高低压阀与高低压气源相接。这可由图12～图14所示的高低压气源阀静子结构实现，在高低压气源阀静子上开第二高低压气源阀静子回热器接口711a。其位置可与第一高低压气源阀静子回热器接口711相错90度，这样，第二高低压气源阀静子回热器接口711a和第一高低压气源阀静子回热器接口711一样实现对高低压气体的切换。

第二高低压气源阀静子回热器接口711a在左阀体上的开口可和第一高低压气源阀静子回热器接口711的一样设计。

同样地，可再增加另外的高低压气源阀静子回热器接口以用于大于二级的多级制冷机。

这里，接口成对分布是为了取得周向力的平衡，以利于长寿命。这样，电机运行一周，阀开闭俩周。

接口单个分布也可以，有可能减低寿命，但一个周期内的通流面积相对较大。这样，电机运行一周，阀开闭一周。

接口多于俩个分布也可以，但一个周期内的通流面积相对较小。这样，电机运行一周，阀开闭多于俩周。

本发明不仅可用于多气库型脉管制冷机，也可用于多气库型气动GM制冷机。也可用于多阀的其他形式的脉管制冷机。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多气库制冷机回转阀，包括阀体、两对阀芯、阀轴(5)及电机，所述的阀芯由静子与动子配合形成，两对阀芯的静子分别连接在阀体内部的两端，动子分别压在静予上，形成密封面，所述的静子与动子上分别开设有不同接口，这些接口均位于密封面上，静子上的接口与外部气库、脉管连通，阀体上设有集气室(14)与阀室(13)，所述的阀轴(5)设在阀体内，并与两对阀芯的动子在径向固定连接，轴向自由，所述的电机与阀轴(5)连接，带动阀轴(5)及阀轴(5)上的动子转动，转动过程中，动子上的接口与静子上的接口闭合或错开，控制着脉管或回热器与外部气库或高低压气体的连通与否；其特征在于，两对阀芯的动子与阀轴(5)之间分别形成平衡腔。

2.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，这两个平衡腔均通过阀轴(5)上的孔与不同于阀室(13)内压力的气体相通。

3.根据权利要求2所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，当所述的阀室(13)的压力为高压时，平衡腔的压力为低压，或者，

当所述的阀室(13)的压力为低压时，平衡腔的压力为高压。

4.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的两对阀芯为气库阀阀芯与高低压气源阀阀芯，气库阀阀芯由气库阀静子(3)与气库阀动子(4)组成，所述的气库阀动子(4)压在气库阀静子(3)上，形成气库阀密封面(31)；高低压气源阀阀芯由高低压气源阀静子(7)与高低压气源阀动子(6)组成，所述的高低压气源阀动子(6)压在高低压气源阀静子(7)上，形成高低压气源阀密封面(61)；

所述的阀轴(5)包括高低压气源阀平衡轴(51)和气库阀平衡轴(52)，所述的高低压气源阀平衡轴(51)与高低压气源阀动子(6)之间设有第一密封圈(512)，所述的气库阀平衡轴(52)与气库阀动子(4)之间设有第二密封圈(522)；所述的高低压气源阀平衡轴(51)与高低压气源阀动子(6)之间形成高低压气源阀平衡腔(511)，所述的气库阀平衡轴(52)与气库阀动子(4)之间形成气库阀平衡腔(521)。

5.根据权利要求4所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的高低压气源阀平衡腔(511)与气库阀平衡腔(521)的大小可由所述的高低压气源阀平衡轴(51)和气库阀平衡轴(52)直径不同而调节。

6.根据权利要求4所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的气库阀动子(4)与高低压气源阀动子(6)均设在阀室(13)内，且气库阀动子(4)与高低压气源阀动子(6)之间设有提供预压力的弹簧(8)。

7.根据权利要求4所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的阀体由左阀体(1)与右阀体(2)密封连接形成，所述的左阀体(1)上设有回热器接口(11)与高压气体入口(12)，该高压气体入口(12)与阀室(13)连通，所述的右阀体(2)上设有中压气库接口(21)、高压气库接口(22)、脉管接口(23)及低压气库接口(24)。

8.根据权利要求7所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的气库阀静子(3)安装在右阀体(2)内，气库阀密封面(31)上设有与中压气库接口(21)相通的气库静子中压气库接口(321)、与高压气库接口(22)相通的气库静子高压气库接口(322)、与脉管接口(23)相通的气库静子脉管接口(323)、与低压气库接口(24)相通的气库静子低压气库接口(324)；

所述的气库阀动子(4)上设有气库动子接口(41)，气库动子接口(41)为一个气流槽，和气库静子脉管接口(323)一直相通，随着气库阀动子(4)转动，气库动子接口(41)分别与气库静子高压气库接口(322)、气库静子中压气库接口(321)或气库静子低压气库接口(324)闭合或错开，控制着脉管与外部气库的连通与否。

9.根据权利要求7所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的高低压气源阀静子(7)安装在左阀体(1)内，所述的高低压气源阀静子(7)上设有与回热器接口(11)相通的第一高低压气压阀静子回热器接口(711)，和与集气室(14)相通的高低压气源阀静子低压气体出口(714)；

所述的高低压气源阀动子(6)上设有与阀室(13)相通的高低压气源阀动子高压气体接口(611)和与集气室(14)相通的高低压气源阀动子低压气体接口(612)，高低压气源阀动子(6)旋转时，高低压气源阀动子高压气体接口(611)和高低压气源阀动子低压气体接口(612)分别与第一高低压气源阀静子回热器接口(711)闭合或错开，控制着回热器与高低压气源的连通与否。

10.根据权利要求9所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的高低压气源阀静子(7)上设有另外的高低压气源阀静子回热器接口(711)以用于二级制冷机。