| CN2706644Y | 2005-06-29 | |||
| NL6407576A | 1965-01-06 | |||
| CN101576169A | 2009-11-11 | |||
| CN102518832A | 2012-06-27 |
上海申汇专利代理有限公司 (CN)
| 权利要求： 1. 一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于， 包括阀体 （1 ) 及在阀 体（1 ) 内可在第一停留位及第二停留位之间切换的阀芯（2)， 阀体（1 )与阀芯 (2) 同轴布置， 由位于阀芯 （2)两端的端部密封结构 （3)及位于阀芯 （2) 中 部的中部密封结构 （4) 将阀体 （1 ) 与阀芯 （2) 之间的空间至少分割为第一高 压腔 （5)、 低压腔 （6)及第二高压腔 （7)， 第一高压腔 （5) 与第二高压腔 （7) 相连通， 第一高压腔 （5) 与低压腔 （6) 之间及低压腔 （6) 与第二高压腔 （7) 之间各自独立； 在阀体 （1 ) 上设有与其连通的高压进气管 （D)、 蒸发管 （E)、 冷凝管 （C) 及低压排气管 （S)， 冷凝管 （C) 与蒸发管 （E) 的径向角度相同， 低压排气管 （S)位于冷凝管 （C)与蒸发管 （E) 的居中位置， 高压进气管 （D) 位于阀体 （1 ) 的一端设置； 2. 当阀芯 （2) 移动至第一停留位时， 高压进气管 （D) 通过第一高压腔 （5) 仅与冷凝管 （C) 相连通， 蒸发管 （E) 通过低压腔 （6) 仅与低压排气管 （S ) 相连通； 3. 当阀芯 （2) 运动至第二停留位时， 高压进气管 （D) 通过第一高压腔 （5) 及第二高压腔 （7) 仅与蒸发管 （E) 相连通， 冷凝管 （C) 通过低压腔 （6) 仅 与低压排气管 （S) 相连通。 4. 如权利要求 1所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述蒸发管 （E)、 冷凝管 （C)及低压排气管 （S) 的管径相同， 冷凝管 （C) 与蒸 发管 （E) 的中心间距为大于 2倍管径且小于 3倍管径。 5. 如权利要求 1所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述低压排气管 （S) 的中轴线与所述冷凝管 （C) 或所述蒸发管 （E) 的中轴线交 叉后的夹角为 0〜180度； 所述高压进气管 （D) 的中轴线与所述冷凝管 （C)或 所述蒸发管 （E) 的中轴线交叉后的夹角为 0〜180度。 6. 如权利要求 1所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述阀芯 （2) 采用空心管， 空心管管径与高压进气管相同或略大于高压进气管管 径， 位于第一高压腔（5)与第二高压腔 （7) 内的部分上分别开孔， 开孔面积大 于高压进气管面积， 使得所述第一高压腔 （5) 通过开孔及空心管内的中空通道 与所述第二高压腔 （7) 相连通。 7. 如权利要求 1所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述中部密封结构（4)或为直接紧套在所述阀芯（2)上的第一 U字形密封圈（8)， 第一 U字形密封圈 （8) 的外圆周面与所述阀体 （1 ) 的内壁密封配合， 第一 U 字形密封圈 （8) 的开口分别朝向所述第一高压腔 （5) 或所述第二高压腔 （7); 或为紧套在所述阀芯（2)上的皮碗（15)， 皮碗（15)的外圆周面与所述阀体（1 ) 的内壁密封配合， 皮碗 （15) 的开口分别朝向所述第一高压腔 （5) 或所述第二 高压腔 （7)。 8. 如权利要求 5所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述第一 U字形密封圈 （8) 通过设置在所述阀芯 （2) 上的密封圈定位环 （13) 固定在所述阀芯 （2) 上， 在密封圈定位环 （13) 对侧设有密封圈保护环 （14)， 由密封圈定位环 （13) 与密封圈保护环 （14) 把所述第一 U字形密封圈 （8) 夹 住； 所述皮碗 （15) 通过设置在所述阀芯 （2) 上的皮碗挡环 （17) 固定在所述 阀芯（2)上， 在皮碗挡环（17)对侧设有皮碗保护套（16)， 由皮碗保护套（16) 及皮碗挡环 （17) 把所述皮碗 （15) 夹住； 所述阀芯 （2) 在所述第一停留位及 所述第二停留位之间换向移动时， 所述第一 U字形密封圈 （8)经过所述冷凝管 (C) 及所述蒸发管 （E) 的管口开口时， 在密封圈定位环 （13) 及密封圈保护 环 （14) 的保护下不至于撕裂损坏， 或所述皮碗 （15) 经过所述冷凝管 （C) 及 所述蒸发管 （E) 的管口开口时， 在皮碗保护套 （16) 及皮碗挡环 （17) 的保护 下不至于撕裂损坏。 9. 如权利要求 5所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述端部密封结构 （3)或采用密封端盖结构 （9)， 该密封端盖结构 （9) 的外圆周 面与所述阀体（1 ) 的内壁密封配合； 或包括固定在所述阀芯（2)端部的活塞座 ( 10)， 在活塞座 （10) 上套有第二 U字形密封圈 （11 )， 该第二 U字形密封圈 ( 11 ) 的开口分别朝向所述第一高压腔 （5) 或所述第二高压腔 （7 )， 其外圆周 面与所述阀体 （1 ) 的内壁密封配合。 10. 如权利要求 7所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述第一 U字形密封圈 （8)或所述第二 U字形密封圈 （11 )采用耐氟利昂及耐高 温的材料制得； 在所述第一 U字形密封圈 （8) 或所述第二 U字形密封圈 （11 ) 内嵌有弹簧 （12)， 或在所述皮碗 （15) 内嵌有齿形弹簧 （18 )， 在所述第一 U 字形密封圈 （8) 或所述第二 U字形密封圈 （11 ) 或所述皮碗 （15) 的外圆周面 形成有一圈顶角为钝角的钝角突起， 仅该钝角突起的最外圈与所述阀体 （1 ) 的 内壁精密接触构成高低压的密封。 11. 如权利要求 1所述的一种低压降低泄漏节能型四通换向阀， 其特征在于： 所 述阀体（1 )采用导热性能较差的不锈钢、 不锈铁或黄铜制成； 所述阀芯（2)采 用导热性能较差的不锈钢、 不锈铁或黄铜制成。 |
技术领域
本发明涉及一种用于热泵空调系统制冷制热换 向的四通换向阀。 背景技术
热泵制冷机组通过其内部的四通换向阀来改变 制冷剂流动方向以转换制冷 系统的制冷或制热模式。四通换向阀通常具有 两个相互隔离的高压通道及低压通 道，为了能使热泵式制冷系统具有高的能效比 ， 就必须要减少经过四通换向阀的 压力降、 热量传导及高低压通道间的泄漏。 其次， 热泵机组在制造及运行中， 系 统内难免会有金属屑焊渣等小颗粒，需要保证 这些小颗粒不能对四通换向阀的换 向切换造成影响。
在热泵机组内装置四通换向阀后，会额外增加 压力损失、热量传导及内部泄 漏，如图 1所示的现有的较小容量的四通换向阀一般会 成整个机组的制冷性能 下降约 4%〜8%。该四通换向阀的低压通道由蒸发管 E到低压排气管 S经过 180 度的转弯， 在额定制冷量时， 一般的低压压力损失在 2.0 psi(13.8kpa)， 且该四通 换向阀的内部泄漏较大， 例如在 5冷吨（18kw) 的额定容量时， 其内部泄漏为 4 升 /分。 若低压压力降从 2.0 psi(13.8kpa)减小为 0.8psi (5.5kPa)时， 在无需增加输 入功率的情况下增加约 1.2kw的热量输出，因此这种四通换向阀对空调 统的低 碳节能不利。 发明内容
本发明要解决的技术问题是降低四通换向阀的 低压压力损失及内部泄漏。 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是 提供了一种低压降低泄漏节能 型四通换向阀， 其特征在于，包括阀体及在阀体内可在第一停 留位及第二停留位 之间移动的阀芯， 阀体与阀芯同轴布置， 由位于阀芯两端的端部密封结构及位于 阀芯中部的中部密封结构将阀体与阀芯之间的 空间至少分割为第一活塞腔、第一 高压腔、 低压腔、 第二高压腔及第二活塞腔， 第一高压腔与第二高压腔相连通， 第一高压腔与低压腔之间及低压腔与第二高压 腔之间各自独立；在阀体上设有与 其连通的高压进气管、 蒸发管、冷凝管及低压排气管， 冷凝管与蒸发管的径向角 度相同，低压排气管位于冷凝管与蒸发管的居 中位置， 高压进气管位于阀体的一 端设置；
当阀芯运动至第一停留位时， 高压进气管通过第一高压腔仅与冷凝管相连 通， 蒸发管通过低压腔仅与低压排气管相连通；
当阀芯运动至第二停留位时，高压进气管通过 第一高压腔及第二高压腔仅与 蒸发管相连通， 冷凝管通过低压腔仅与低压排气管相连通。
优选地， 所述蒸发管、冷凝管及低压排气管的管径相同 ， 冷凝管与蒸发管的 中心间距为大于 2倍管径且小于 3倍管径。
优选地，所述低压排气管的中轴线与所述冷凝 管或所述蒸发管的中轴线交叉 后的夹角为 0〜180度； 或所述高压进气管的中轴线与所述冷凝管或所 述蒸发管 的中轴线交叉后的夹角为 0〜180度。
优选地，所述阀芯采用空心管， 空心管管径与高压进气管相同或略大于进气 管管径，位于第一高压腔与第二高压腔内的部 分上分别开孔， 开孔面积大于高压 进气管面积，使得所述第一高压腔通过开孔及 空心管内的中空通道与所述第二高 压腔相连通。
优选地， 所述中部密封结构或为直接紧套在所述阀芯上 的第一 U字形密封 圈， 第一 U字形密封圈的外圆周面与所述阀体的内壁密 配合， 第一 U字形密 封圈的开口分别朝向所述第一高压腔或所述第 二高压腔；或为紧套在所述阀芯上 的皮碗， 皮碗的外圆周面与所述阀体的内壁密封配合， 皮碗的开口分别朝向所述 第一高压腔或所述第二高压腔。
优选地， 所述第一 U字形密封圈通过设置在所述阀芯上的密封圈 位环固 定在所述阀芯上，在密封圈定位环对侧设有密 封圈保护环， 由密封圈定位环与密 封圈保护环把所述第一 U字形密封圈夹住； 所述皮碗通过设置在所述阀芯上的 皮碗挡环固定在所述阀芯上，在皮碗挡环对侧 设有皮碗保护套， 由皮碗保护套及 皮碗挡环把所述皮碗夹住；所述阀芯在所述第 一停留位及所述第二停留位之间换 向移动时， 所述第一 U字形密封圈经过所述冷凝管及所述蒸发管的 口开口时， 在密封圈定位环及密封圈保护环的保护下不至 于撕裂损坏，或所述皮碗经过所述 冷凝管及所述蒸发管的管口开口时，在皮碗保 护套及皮碗挡环的保护下不至于撕 裂损坏。 优选地，所述端部密封结构或采用密封端盖结 构， 该密封端盖结构的外圆周 面与所述阀体的内壁密封配合； 或包括固定在所述阀芯端部的活塞座，在活塞 座 上套有第二 U字形密封圈， 该第二 U字形密封圈的开口分别朝向所述第一高压 腔或所述第二高压腔， 其外圆周面与所述阀体的内壁密封配合。
优选地， 所述第一 U字形密封圈或所述第二 U字形密封圈采用耐氟利昂及 耐高温的材料制得； 在所述第一 U字形密封圈或所述第二 U字形密封圈内嵌有 弹簧， 或在所述皮碗内嵌有齿形弹簧， 在所述第一 U字形密封圈或所述第二 U 字形密封圈或所述皮碗的外圆周面形成有一圈 顶角为钝角的钝角突起，仅该钝角 突起的最外圈与所述阀体的内壁精密接触构成 高低压的密封。
优选地， 所述阀体采用导热性能较差的不锈钢、不锈铁 或黄铜制成； 所述阀 芯采用导热性能较差的不锈钢、 不锈铁或黄铜制成。
本发明提供的四通换向阀具有以下几个方面的 特点：
第一、低压流道可视为一个 S弯头。因此压力损失比现有的四通换向阀减 50%以上。
第二、高压部分与低压部分之间的密封为耐氟 利昂及耐高温的带弹簧的聚四 氟乙烯类或类似材料制成的 U字形密封圈， 弹簧提供初始密封比压， 在高低压 压差比较小时起到密封作用， 当高低压压差大时 U字形密封圈内部在高压气体 的作用下对阀体的密封压力亦成比例增大，因 此在高温及高压力差时都能自动补 偿可靠密封， 因此内泄漏几乎为零。
第三、阀芯与阀体同轴安装，阀芯与阀体除密 封圈的最大外径的钝角接触外， 其余部分有 0.3mm 以上的间隙， 系统的高低压压差对阀芯不产生轴向及侧向压 力， 阀芯移动只需要克服密封圈对阀体的滑动摩擦 力， 本发明的 U字形密封圈 是含有大部分的聚四氟乙烯成分即使在无油时 也具有极小的摩擦系数，因此本发 明的密封圈对阀体的摩擦力远小于现有四通换 向阀滑碗与阀体直接接触的摩擦 力，例如 10冷吨（35kW)冷量在 IMPa压差时现有的四通换向阀大概需要 180N〜 250N的阀芯推力， 而本发明同容量的四通换向阀只需要提供 80N的阀芯推力就 可以换向， 因此换向所需推力小， 换向可靠。
第四、 固定在阀芯上的 U字形密封圈除起到密封作用外， 在换向时对阀体 内壁的密封面有擦拭作用， 因此系统内的微小金属屑、焊渣等杂质不会影 响本阀 的密封及换向。
第五、本发明的四通换向阀的阀体的长度略长 ，但阀体管径约为低压排气管 的 1.3倍， 与现有的同容量四通换向阀相比要小， 也不需要在主阀内焊接阀座的 复杂工艺， 因此结构也要简单， 这样除性能上有明显突破外成本上也有优势。 附图说明
图 1为已有的四通换向阀的结构示意图；
图 2为本发明提供的第 1种结构的四通换向阀的阀芯位于第一停留位 示意 图；
图 3为本发明提供的第 1种结构的四通换向阀的阀芯位于第二停留位 示意 图；
图 4为中部密封结构的示意图；
图 5为图 2中的端部密封结构的示意图；
图 6为本发明提供的第 2种结构的四通换向阀的示意图；
图 7为图 6中的端部密封结构的示意图；
图 8为本发明提供的第 3种结构的四通换向阀的示意图；
图 9为本发明提供的第 4种结构的四通换向阀的示意图；
图 10为本发明提供的第 5种结构的四通换向阀的示意图；
图 11为图 10中的中部密封结构示意图。 具体实施方式
为使本发明更明显易懂， 兹以优选实施例， 并配合附图作详细说明如下。
实施例 1
如图 2及图 3所示，本发明提供的一种热泵空调系统制冷 热换向用的四通 换向阀，包括阀体 1及在阀体 1内可在第一停留位及第二停留位之间切换的 芯 2， 阀体 1与阀芯 2同轴布置。 阀体 1及阀芯 2均采用导热性能较差的不锈钢、 不锈铁或黄铜制成。由位于阀芯 2两端的端部密封结构 3及位于阀芯 2中部的两 个中部密封结构 4将阀体 1与阀芯 2之间的空间分割为第一高压腔 5、 低压腔 6 及第二高压腔 7。 阀芯 2采用空心管， 空心管位于第一高压腔 5与第二高压腔 7 内的部分上分别开孔，使得第一高压腔 5通过开孔及空心管内的中空通道与第二 高压腔 7相连通。 同时，第一高压腔 5与低压腔 6之间及低压腔 6与第二高压腔 7之间各自独立。 在阀体 1设有与其连通的高压进气管 D、 蒸发管 E、 冷凝管 C 及低压排气管 S。蒸发管 E、冷凝管 C及低压排气管 S的管径相同， 冷凝管 C与 蒸发管 E的中心间距为大于 2倍管径且小于 3倍管径。 冷凝管 C与蒸发管 E的 径向角度相同， 即冷凝管 C与蒸发管 E方向相同， 低压排气管 S则位于冷凝管 C与蒸发管 E的居中位置， 且在本实施例中， 低压排气管 S与冷凝管 C及蒸发 管 E的方向相反， 高压进气管 D位于阀体 1的一端设置， 且在本实施例中， 高 压进气管 D与冷凝管 C及蒸发管 E的方向相同。
如图 2所示， 当阀芯 2运动至第一停留位时， 高压进气管 D通过第一高压 腔 5仅与冷凝管 C相连通， 蒸发管 E通过低压腔 6仅与低压排气管 S相连通。
如图 3所示， 当阀芯 2运动至第二停留位时， 高压进气管 D通过第一高压 腔 5及第二高压腔 7仅与蒸发管 E相连通， 冷凝管 C通过低压腔 6仅与低压排 气管 S相连通。
如图 4所示， 中部密封结构 4为直接紧套在所述阀芯 2上的第一 U字形密 封圈 8， 第一 U字形密封圈 8通过设置在所述阀芯 2上的密封圈定位环 13固定 在所述阀芯 2上， 在密封圈定位环 13对侧设有密封圈保护环 14， 由密封圈定位 环 13与密封圈保护环 14把所述第一 U字形密封圈 8夹住， 使所述阀芯 2在所 述第一停留位及所述第二停留位之间换向移动 时， 第一 U字形密封圈 8经过所 述冷凝管 C及所述蒸发管 E的管口开口不至于撕裂损坏， 两个第一 U字形密封 圈 8的开口分别朝向第一高压腔 5及第二高压腔 7。
如图 5所示， 端部密封结构 3包括固定在阀芯 2端部的活塞座 10， 在活塞 座 10上套有第二 U字形密封圈 11， 两个第二 U字形密封圈 11的开口分别朝向 第一高压腔 5及第二高压腔 7。
第一 U字形密封圈 8及第二 U字形密封圈 11采用耐氟利昂及耐高温的材料 制得， 例如聚四氟乙烯或性能相似的材料。 在第一 U字形密封圈 8及第二 U字 形密封圈 11分别内嵌有弹簧 12， 在第一 U字形密封圈 8及第二 U字形密封圈 11 的外圆周面形成有一圈顶角为钝角的钝角突起 ， 仅该钝角突起的最外圈与阀 体 1的内壁精密接触构成高低压的密封。 只有第一 U字形密封圈 8及第二 U字 形密封圈 11的最大外径的钝角与阀体 1紧密接触把第一高压腔 5及第二高压腔 7与低压腔 6严格隔离， 弹簧 12提供初始密封比压， 当高低压压力差较大时， 压差在第一 U字形密封圈 8及第二 U字形密封圈 11内部把密封圈撑开，使密封 比压与压差同步增加，因此内部几乎无泄漏； 低压腔 6内的低压通路阻力损失小； 阀芯 2沿轴线可以自由旋转， 而且高低压气流不对阀芯 2产生径向及轴向力， 阀 芯 2移动的摩擦阻力小， 换向可靠。
实施例 2
如图 6及图 7所示，本实施例与实施例 1的区别在于： 端部密封结构 3采用 密封端盖结构 9， 该密封端盖结构 9的外圆周面与阀体 1的内壁密封配合， 其他 结构及工作原理同实施例 1。
实施例 3
如图 8所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 低压排气管 S与冷凝管 C 及蒸发管 E的方向相同， 且与其并排布置， 其他结构及工作原理同实施例 1。
实施例 4
如图 9所示，本实施例与实施例 3的区别在于，低压排气管 S通过以弯管结 构布置在低压排气管 S与冷凝管 C的侧边， 其他结构及工作原理同实施例 3。
实施例 5
如图 10及图 11所示， 本实施例与实施例 2的区别在于： 中部密封结构 4采 用紧套在阀芯 2上的皮碗 15， 皮碗 15的开口分别朝向第一高压腔 5及第二高压 腔 7，在皮碗 15内嵌有齿形弹簧 18，在皮碗 15的外圆周面形成有一圈顶角为钝 角的钝角突起，仅该钝角突起的最外圈与阀体 1的内壁精密接触构成高低压的密 封。 皮碗 15通过设置在阀芯 2上的皮碗挡环 17固定在阀芯 2上， 在皮碗挡环 17对侧设有皮碗保护套 16，由皮碗保护套 16及皮碗挡环 17把所述皮碗 15夹住， 阀芯 2在第一停留位及第二停留位之间换向移动时 皮碗 15经过冷凝管 C及蒸 发管 E的管口开口时， 在皮碗保护套 16及皮碗挡环 17的保护下不至于撕裂损 坏。 其他结构及工作原理同实施例 2。