CN116075662A - 先导式电驱动阀 - Google Patents

Abstract

提供一种能够有效地抑制在开阀时产生的噪声的先导式电驱动阀。先导式电驱动阀(1)具有：具备与流入口(12d)和流出口(13a)连通的阀室(CA)的阀主体(10)；能够相对于所述阀主体(10)进行相对移动的先导阀芯(35)；能够相对于所述阀主体(10)进行相对移动，并且能够相对于所述阀室(CA)内的阀座(14)落座或分离的主阀芯(15)；及配置为能够供所述先导阀芯(35)抵接或分离，并且能够相对于所述主阀芯(10)进行相对移动的副阀芯(16)，在所述先导阀芯(35)与所述副阀芯(16)之间形成有包含流体的背压室(CD)，在所述主阀芯(15)与所述副阀芯(16)之间形成有包含流体的均压室(CB)。

Description

先导式电驱动阀

技术领域

本发明涉及一种先导式电驱动阀。

背景技术

以往，已知通过电磁式致动器驱动先导阀芯进行开闭，响应于该先导阀芯而对主阀芯进行开闭，从而进行流体的流路的开闭的先导式电驱动阀。

专利文献1公开了以下这样的先导式电驱动阀：通过线圈的通电，将柱塞吸引并吸附于吸引元件，伴随于此，先导阀芯向开阀方向移动，背压室的流体通过先导通路而排出，从而背压室被减压，主阀芯通过开阀弹簧的作用力而提升并开阀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-92826号公报

发明所要解决的技术问题

在专利文献1的电动阀中，由于在先导阀芯向开阀方向移动后，主阀芯立即开始移动，因此在通过高压的流入口与低压的流出口之间的阀座的流体产生较大的压力损失，有由此而产生较大的噪声的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效地抑制在开阀时产生的噪声的先导式电驱动阀。

用于解决技术问题的技术手段

本发明所涉及的先导式电驱动阀，具有：

阀主体，该阀主体具备与入口开口和出口开口连通的阀室；

先导阀芯，该先导阀芯能够相对于所述阀主体进行相对移动；

主阀芯，该主阀芯能够相对于所述阀主体进行相对移动，并且能够相对于所述阀室内的阀座落座或分离；以及

副阀芯，该副阀芯配置为能够供所述先导阀芯抵接或分离，并且能够相对于所述主阀芯进行相对移动，

在所述先导阀芯与所述副阀芯之间形成有包含流体的背压室，

在所述主阀芯与所述副阀芯之间形成有包含流体的均压室。

发明的效果

根据本发明，可提供一种能够有效地抑制在开阀时产生的噪声的先导式电驱动阀。

附图说明

图1是表示第一实施方式的先导式电驱动阀的纵剖视图。

图2是在分解了主阀芯和副阀芯的状态下表示的剖视图。

图3是用于说明先导式电驱动阀的动作的主要部分剖视图，并且表示闭阀状态。

图4是用于说明先导式电驱动阀的动作的主要部分剖视图，并且表示先导阀芯从副阀芯分离的状态。

图5是用于说明先导式电驱动阀的动作的主要部分剖视图，并且表示副阀芯开始从主阀芯分离的状态。

图6是用于说明先导式电驱动阀的动作的主要部分剖视图，并且表示副阀芯与导向管抵接的状态。

图7是用于说明先导式电驱动阀的动作的主要部分剖视图，并且表示开阀状态。

图8是表示第二实施方式的先导式电驱动阀的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的电动阀的实施方式进行说明。此外，在本说明书中，将从先导阀芯朝向吸引元件的方向设为上方，将其相反方向设为下方。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的先导式电驱动阀1的纵剖视图，并且以闭阀时的状态表示。

图示例子的先导式电驱动阀1例如用于冷却机等的制冷循环，并且与电磁式致动器20组合使用。

先导式电驱动阀1具备阀主体10、滑动自如地插嵌于阀主体10的主阀芯15以及滑动自如地插嵌于主阀芯15的副阀芯16。将先导式电驱动阀1的轴线设为L。

阀主体10在内部具备阀室CA，并且阀主体10具有将侧壁12和底壁13相连设置的有底圆筒形状。在底壁13的中央形成有出口开口13a，出口开口13a的上端构成阀座14。流出管OT以与出口开口13a连通的方式通过钎焊等与底壁13连接固定。

阀主体10的侧壁12通过底壁13侧的下方侧壁部12a、内径比下方侧壁部12a大的中间侧壁部12b以及内径比中间侧壁部12b大的上方侧壁部12c相连设置而成。上方侧壁部12c是能够铆接的程度的薄壁形状。另外，在下方侧壁部12a形成有入口开口12d，并且流入管IT以与入口开口12d连通的方式通过钎焊等与下方侧壁部12a连接固定。将流入管IT的轴线设为O。

图2是在分解了主阀芯15和副阀芯16的状态下表示的剖视图，与第一螺旋弹簧(第二弹性部件)17和第二螺旋弹簧(第一弹性部件)18一同示出。

在图2中，主阀芯15具备随着朝向下端而外径阶梯性地减少的圆管形状。更具体而言，主阀芯15从其下端起具有第一外周部15a、比第一外周部15a大径的第二外周部15b、比第二外周部15b大径的第三外周部15c以及比第三外周部15c大径的第四外周部15d。

另外，主阀芯15从其下端起具有第一内周部15e、比第一内周部15e大径的第二内周部15f、比第二内周部15f大径的第三内周部15g以及比第三内周部15g大径的第四内周部15h。

第一内周部15e形成于第一外周部15a的径向内侧，第二内周部15f和第三内周部15g形成于第二外周部15b的径向内侧，第四内周部15h形成于第三外周部15c和第四外周部15d的径向内侧。在第一外周部15a与主阀芯15的下端之间形成有锥形部15i，在第一内周部15e与主阀芯15的下端之间形成有内径比第一内周部15e小的缩径开口(第二先导端口)15j。

进一步，以贯通第一内周部15e与第一外周部15a之间的方式形成有第一均压孔15k，另外，以贯通第二内周部15f与第二外周部15b之间的方式形成有第二均压孔15m。在本实施方式中，虽然第一均压孔15k的内径比第二均压孔15m的内径大，但是并不限定于此。

副阀芯16具有轴部16a和在轴部16a的上端同轴地相连设置的圆板部16b。在圆板部16b的上表面，以比周围低一级的方式与轴部16a同轴地形成有锪孔面16c。形成于轴部16a的内部的连通孔16d在轴部16a的下端和圆板部16b的上表面开口。在连通孔16d的上端形成有相比除此以外的部位缩径的缩径部(第一先导端口)16e。

参照图1、2，当在阀主体10的阀室CA内组装主阀芯15时，第四外周部15d以能够滑动的方式与中间侧壁部12b的内周嵌合。此时，在阀主体10的下方侧壁部12a与主阀芯15的第二外周部15b之间形成有微小的间隙。

在图1的闭阀状态下，主阀芯15的锥形部15i落座于阀座14而关闭出口开口13a。

参照图1、2，第二螺旋弹簧18的下端抵接于阀主体10的下方侧壁部12a与中间侧壁部12b之间的台阶面12e(图1)，该第二螺旋弹簧18的上端抵接于主阀芯15的第三外周部15c与第四外周部15d之间的台阶面15p(图2)，第二螺旋弹簧18相对于阀主体10对主阀芯15向上方施力。

另外，当在主阀芯15内组装副阀芯16时，圆板部16b的外周以能够滑动的方式与第四内周部15h嵌合。此时，在主阀芯15的第一内周部15e与副阀芯16的轴部16a之间形成有微小的间隙。

在图1的闭阀状态下，副阀芯16的轴部16a的下端在主阀芯15触底而关闭缩径开口15j。

在此，由副阀芯16的圆板部16b的下表面(顶面)；轴部16a的外周面(内侧内周面)；主阀芯15的第二内周部15f、第三内周部15g及第四内周部15h(外侧内周面)；以及主阀芯15的第一内周部15e与第二内周部15f之间的台阶面15r(底面)形成内部均压室CB。

另外，由主阀芯15的第三外周面15c与第四外周部15d之间的台阶面15p(顶面)；主阀芯15的第二外周部15b及第三外周部15c(内侧内周面)；阀主体10的中间侧壁部12b的内周面(外侧内周面)；以及阀主体10的下方侧壁部12a与中间侧壁部12b之间的台阶面12e(底面)形成外部均压室CC。

第一螺旋弹簧17的下端抵接于主阀芯15的第二内周部15f与第三内周部15g之间的台阶面15q(图2)，该第一螺旋弹簧17的上端抵接于副阀芯16的圆板部16b的下表面，第一螺旋弹簧17以使副阀芯16和主阀芯15沿着轴线L方向彼此分离的方式施力。

在图1中，电磁式致动器20具备：通电励磁用的线圈单元22、配置为覆盖该线圈单元22的外周的壳体21、配置于线圈单元22的上部内周侧且通过螺栓28而固定于壳体21的有底圆筒状或者圆柱状的吸引元件25以及与该吸引元件25相对配置的柱塞30。

在柱塞30的顶端设置有保持孔31。在该保持孔31收容有由球构成的先导阀芯35。先导阀芯35在其下表面的一部分露出的状态下通过在内侧铆接于从柱塞30下端筒状地突出的铆接部31a而被固定。

当柱塞30向下方移动时，使先导阀芯35向闭阀方向移动，当柱塞30向上方移动时，使先导阀芯35向开阀方向移动。在柱塞30与副阀芯16之间形成有背压室CD。

在柱塞30的上部形成有供由螺旋弹簧构成的闭阀弹簧26***卡定的纵孔(弹簧室)30a和横孔(均压孔)30b。

在线圈单元22与吸引元件25之间配置有导向管32。柱塞30滑动自如地插嵌于导向管32内。导向管32的上端32a通过TIG焊接等固定于吸引元件25的外周台阶部。导向管32的下端凸缘状部32b的外周部分抵接于阀主体10的中间侧壁部12b与上方侧壁部12c之间的台阶面。

导向管32的下端凸缘状部32b在其上表面载放了环状部件27的状态下，通过在内侧铆接于阀主体10的上方侧壁部12c，从而以夹持环状部件27的方式固定。进一步，上方侧壁部12c、环状部件27以及导向管32通过焊接而密封固定。

(先导式电驱动阀的动作)

对先导式电驱动阀1的动作进行说明。在此，将流入管IT内的闭阀时的流体压力设为P1，将阀室上部空间CF(参照图6)的压力设为P2。此外，将流出管OT内的闭阀时的流体压力(出口开口13a内的压力)设为P3。

虽然阀室上部空间CF是在副阀芯16的上升时划分出的空间，但是在本说明中为了方便说明，将在轴向上隔着主阀芯15上端部而与外部均压室CC位于相反侧的空间作为阀室上部空间CF来进行说明。另外，在以下的说明中，为了简单化，假定出口压力(出口开口13a内的压力)P3为零而进行。

图3～7是用于说明先导式电驱动阀1的动作的主要部分剖视图。

图3表示主阀芯15闭阀的状态。此时，先导阀芯35封闭副阀芯16的连通孔16d的缩径部16e，并且主阀芯15的锥形部15i落座于阀座14。

在闭阀状态下，从流入管IT经由入口开口12d被导入阀室CA的流体通过主阀芯15的外周面与阀主体10的内周面之间(滑动面之间)、第一均压孔15k、第二均压孔15m等，被导入内部均压室CB、外部均压室CC以及背压室CD。另外，参照图1，被导入背压室CD的流体通过柱塞30的外周面与导向管32的内周面之间(滑动面之间)和横孔30b、纵孔30a，也被导向在吸引元件25的下端面与柱塞30之间形成的间隙空间CE。

在闭阀状态的先导式电驱动阀1中，当从未图示的电源对线圈单元22通电时，柱塞30被吸引并吸附于吸引元件25，由此如图4所示，先导阀芯35向开阀方向上升。由于背压室CD和间隙空间CE的内压相等，因此不会妨碍柱塞30的动作。

另外，由于背压室CD被与流入管IT内的流体压力P1几乎相等的压力的流体充满，因此通过该压力，对副阀芯16向下方施力而不会立即追随先导阀芯35。

然而，通过先导阀芯35的上升而副阀芯16的缩径部16e被开放时，背压室CD内的流体经由连通孔16d而向出口开口13a流出(参照图4)。此时，由于通过内部均压室CB内的流体压力P1和第一螺旋弹簧17的作用力而从下方对圆板部16b施力，因此伴随着背压室CD的减压，如图5所示的那样副阀芯16也开始上升。进一步如图6所示，副阀芯16通过圆板部16b的上表面外周与导向管32的下端凸缘状部32b的下表面抵接而卡定。

在此，即使副阀芯16上升，主阀芯15也停留在闭阀位置。以下，对其条件进行说明。

在副阀芯16开始上升的时间点(参照图5)，由于阀室上部空间CF并未被划分为能够与背压室CD区别的空间，而是与背压室CD相连，因此压力P2与背压室CD的压力相等。另外，背压室CD的压力与P3几乎相同。此时向上方对主阀芯15施加的力是外部均压室CC内的流体压力P1与阀室上部空间CF的内压P2(此时，P2＝P3)的差压和第二螺旋弹簧18的作用力。另一方面，向下方对主阀芯15施加的力是内部均压室CB内的流体压力P1(如果P3不是零，则为P1与P3的差压)和第一螺旋弹簧17的作用力。

在此，参照图6，当将外部均压室CC和阀室上部空间CF的主阀芯15的承压面积(沿着轴线L相对的面的面积，下同)设为S1，并且将内部均压室CB的承压面积设为S2时，S1＜S2。另外，当进一步将第一螺旋弹簧17的弹簧力设为K1，并且将第二螺旋弹簧18的弹簧力设为K2时，K1＜K2。为了使主阀芯15停留在闭阀位置，满足以下的公式(1)即可。(1)式的左边表示向上方按压的力，右边表示向下方按压的力。

(P1－P2)×S1+K2＜P1×S2+K1 (1)

将公式(1)变形而得到公式(2)。

K2－K1＜P1×S2－(P1－P2)×S1 (2)

在本实施方式中，由于将S1、S2、K1、K2设定为满足公式(2)，因此即使副阀芯16开始上升，如图5所示，主阀芯15也停留在闭阀位置，锥形部15i不立即从阀座14分离。

但是，通过副阀芯16上升，如图6所示，轴部16a的下端将缩径开口15j开放。这样，限定的量的流体从阀室CA经由第一均压孔15k以及轴部16a与第一内周部15e的间隙朝向出口开口13a流出。

使主阀芯15停留在闭阀位置的力的关系由上述的公式(2)表示。因此，当满足公式(2)时主阀芯15不上升，但如果变得不满足公式(2)，则主阀芯15上升。

当副阀芯16上升时，由于在阀室上部空间CF中，背压室CD被封闭，从副阀芯16的圆板部16b与主阀芯15的第四外周部15d的间隙将阀室上部空间CF内和内部均压室CB连通，因此P2变得与P1相等，P1－P2＝0。因此，公式(2)如下所示。

K2－K1＜P1×S2 (3)

由于随着均压的进行P1减小而变得不满足上式，因此主阀芯15上升。此时(不满足公式(3)时)的P1的值由S2和K2－K1的设定决定。

当主阀芯15上升时，由于锥形部15i从阀座14分离，因此从流入管IT流入阀室CA的流体经由阀座14和出口开口13a向流出管OT流出。如图7所示，主阀芯15通过其上端部与导向管32的下端凸缘状部32b的下表面抵接，从而卡定在开阀位置。

相对于此，当从图7的开阀状态，从未图示的电源对线圈单元22供给的电力断开时，柱塞30通过弹簧26的作用力而下降，先导阀芯35封闭副阀芯缩径部16e，从而背压室CD和间隙空间CE的压力上升，副阀芯16受到向下的负荷而被压下，从而轴部16a的下端在主阀芯15触底。进一步，当主阀芯上部的压力上升，则先导阀芯35、副阀芯16以及主阀芯15一体地下降，锥形部15i落座于阀座14，向图3所示的闭阀位置恢复。

根据本实施方式，通过线圈单元22的通电，即使先导阀芯35上升，主阀芯15也不立即上升，在进一步内部均压室CB内的压力变化产生后上升而将阀座14开放。因此，能够在开阀时缓慢地增加从流入管IT向流出管OT流动的流体的流量，由此能够有效地抑制产生的噪声。

另外，由于用于使主阀芯15上升的条件是不满足公式(2)，因此，通过使第二螺旋弹簧18的弹簧力K2相对于第一螺旋弹簧17的弹簧力K1进行增减，能够任意地变更使主阀芯15上升的P1。另外，当将第一均压孔15k的直径设得较小时，内部均压室CB和外部均压室CC的压力降低的速度变慢，能够使主阀芯15上升的时间点延迟。此外，在先导式电驱动阀1中，也可以不设置第一螺旋弹簧17，在该情况下K1＝0。

此外，在上述的说明中，虽然将P3设为零而进行说明，但是如果P3不为零，则在差压(P1－P3)小于规定值时，主阀芯15开始上升。如果将主阀芯开始上升的压差设为阈值ΔP，则阈值较小时能够延迟主阀芯上升的时间点。

[第二实施方式]

图8是表示第二实施方式的先导式电驱动阀1A的纵剖视图，并且表示闭阀时的状态。本实施方式的先导式电驱动阀1A与第一实施方式不同的点在于不具有第一均压孔。

即使在不具有第一均压孔15k的情况下，当在副阀芯16上升时，轴部16a的下端将缩径开口15j开放，则限定的量的流体经由第二均压孔15m、内部均压室CB以及轴部16a与第一内周部15e的间隙而从阀室CA朝向出口开口13a流出。因此，能够使主阀芯15停留在闭阀位置，直至P3与外部均压室CC的内压P1的差压(P1－P3)为阈值ΔP以下。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式。在本发明的范围内，上述的实施方式的任意的结构要素能够变形。另外，在上述的实施方式中，能够追加或者省略任意的结构要素。例如，也可以代替电磁式致动器20而使用具有螺纹升降机构的电机式致动器，或者也可以使用常开式的电磁致动器。

符号说明

1、1A 先导式电驱动阀

10 阀主体

14 阀座

15 主阀芯

16 副阀芯

17 第一螺旋弹簧(第二弹性部件)

18 第二螺旋弹簧(第一弹性部件)

20 电磁式致动器

30 柱塞

35 先导阀芯

CA 阀室

CB 内部均压室

CC 外部均压室

CD 背压室

Claims (8)

1.一种先导式电驱动阀，其特征在于，具有：

阀主体，该阀主体具备与入口开口和出口开口连通的阀室；

先导阀芯，该先导阀芯能够相对于所述阀主体进行相对移动；

主阀芯，该主阀芯能够相对于所述阀主体进行相对移动，并且能够相对于所述阀室内的阀座落座或分离；以及

副阀芯，该副阀芯配置为能够供所述先导阀芯抵接或分离，并且能够相对于所述主阀芯进行相对移动，

在所述先导阀芯与所述副阀芯之间形成有背压室，

在所述主阀芯与所述副阀芯之间形成有均压室。

2.根据权利要求1所述的先导式电驱动阀，其特征在于，

具有第一弹性部件，该第一弹性部件相对于所述阀主体对所述主阀芯向从所述阀座分离的方向施力。

3.根据权利要求1或2所述的先导式电驱动阀，其特征在于，

当所述先导阀芯向闭阀方向移动时，经由所述副阀芯使所述主阀芯落座于所述阀室内的阀座。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的先导式电驱动阀，其特征在于，

所述副阀芯具有第一先导端口，

当所述先导阀芯向开阀方向移动时，通过将所述副阀芯的所述第一先导端口开放，所述背压室内的流体经由所述第一先导端口向所述出口开口流出，从而所述副阀芯向开阀方向移动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的先导式电驱动阀，其特征在于，

具有第二弹性部件，该第二弹性部件相对于所述阀主体对所述主阀芯向接近所述阀座的方向施力。

6.根据权利要求4所述的先导式电驱动阀，其特征在于，

所述主阀芯不追随所述副阀芯向开阀方向移动，直至所述出口开口与所述均压室的差压下降至阈值以下。

7.根据权利要求6所述的先导式电驱动阀，其特征在于，

所述主阀芯具有第二先导端口，

当所述副阀芯向开阀方向移动时，通过将所述主阀芯的所述第二先导端口开放而使所述均压室和所述出口开口连通。

8.根据权利要求7所述的先导式电驱动阀，其特征在于，

通过所述均压室和所述出口开口连通而使所述均压室与所述出口开口的差压降低至所述阈值以下时，所述主阀芯向开阀方向移动而从所述阀室内的阀座分离。

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