CN104006185B - 一种三通电磁阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种三通电磁阀，包括阀座和输出轴向位移驱动力的驱动部件；所述阀座具有一内部阀腔，及与所述内部阀腔连通的进口和两个出口；所述内部阀腔中设置有与所述驱动部件的输出件连接的阀芯部件，所述阀芯部件可在所述输出件的带动下在两个工作位置之间切换，并配置成：位于第一工作位置的所述阀芯部件封堵第一出口，所述进口与第二出口连通；位于第二工作位置的所述阀芯部件封堵第二出口，所述进口与第一出口连通。本方案中，制冷剂的进口与两个出口均与同一个内部阀腔连通，因而完全规避了现有两个阀腔之间开设中间流道所存在的问题，大大提高了阀座的加工工艺性，结构布置简单，可有效控制产品制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及热交换系统用阀元件技术，具体涉及一种三通电磁阀。
背景技术
众所周知，冷暖空气调节装置通常具有两个热交换器，以便于实现在不同时间段不同位置的热交换转换；也就是说，在t1时间A热交换器工作，就需要控制制冷剂流过A热交换器，而在t2时间又要切换到B热交换器工作，就需要控制制冷剂流过B热交换器，即制冷剂需要在两个流道之间进行切换。
现有技术中大多采用三通电磁阀满足上述功能需要，并通过控制其线圈通断电控制制冷剂在二个流道之间的切换。具体请参见图1，该图示出了一种三通电磁阀的整体结构示意图。
如图1所示，线圈（图中未示出）不通电时，弹簧5推动芯铁部件3向下位移，通过钢球压住上阀口，上阀口关闭；与此同时，芯铁部件3通过传动杆2向下推钢球部件8，打开下阀口，此时制冷剂流体从进口管4通过下阀口流向出口管7。线圈通电时，在电磁力作用下芯铁部件3与封头6相抵贴合，芯铁部件3下端的钢球与上阀口脱开，上阀口打开；与此同时，传动杆2失去芯铁部件3的推动力，回复弹簧9将钢球部件8向上顶压封堵下阀口，下阀口关闭，此时制冷剂流体从进口管4、下阀腔流到上阀腔，最后经上阀口流向出口管10。
其中，阀座1上需要开设一连通上、下阀腔的中间流道11，以便线圈通电时制冷剂流体自下阀腔流到上阀腔中。显然，开通上下阀腔之间的中间流道提高了加工成本，同时，由于结构和成本上的需要，阀体的上、下内腔较小，阀座1上还要排布出中间流道11、传动杆2穿出孔等，工艺性较差。具体请一并参见图2，该图为图1的A-A剖视图。
此外，线圈通电时，芯铁部件3与封头6贴紧，为确保此时钢球部件8能够可靠封住下阀口，传动杆2上端面与芯铁部件3下端面的间隙理论上必须大于或者等于零。然而，每个零件都存在着加工误差，组装完成后无法保证二者的间隙为零，也就是说，实际上二者之间是有间隙的。当线圈断电时刻，芯铁部件3对传动杆2将产生一个冲击力F，该冲击力F除与线圈电磁力、阀体结构有关外，还与传动杆2与芯铁部件3之间的前述间隙直接相关，二者之间间隙越大，芯铁部件3在电磁力作用下的活动行程也越大，在线圈电磁力的加速度作用下，芯铁部件3较大的行程导致其速度也越高，由此，零件的冲击力也越大。工作过程中，每一次动作均会造成二个零件的冲撞，冲撞后芯铁部件3与传动杆2的变形使得二者之间的间隙进一步增大，动作次数越多，二者间隙也越大，从而二者之间的冲击力也越大，导致传动杆2的受力也越来越大。现有技术为了确保产品有一定的使用寿命，传动杆2通常选择用更高强度的材料，成本较高。
有鉴于此，亟待针对现有三通电磁阀进行优化设计，以有效提升加工工艺性，降低产品制造成本。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种三通电磁阀，以提高加工工艺性，并降低产品的加工制造成本。
本发明提供的三通电磁阀，包括阀座和输出轴向位移驱动力的驱动部件；所述阀座具有一内部阀腔，及与所述内部阀腔连通的进口和两个出口；所述内部阀腔中设置有与所述驱动部件的输出件连接的阀芯部件，所述阀芯部件可在所述输出件的带动下在两个工作位置之间切换，并配置成：位于第一工作位置的所述阀芯部件封堵第一出口，所述进口与第二出口连通；位于第二工作位置的所述阀芯部件封堵第二出口，所述进口与第一出口连通。
优选地，所述阀芯部件包括连接于所述输出件的阀芯本体，以及轴向相对设置于所述阀芯本体上的两个弹性封堵件；其中，位于第一工作位置的所述阀芯部件上的第一弹性封堵件与所述第一出口相抵，位于第二工作位置的所述阀芯部件上的第二弹性封堵件与所述第二出口相抵。
优选地，所述阀芯本体具有轴向贯通孔，所述第一弹性封堵件和第二弹性封堵件分别自所述轴向贯通孔的两端伸出，且所述轴向贯通孔中设置有抵接于所述第一弹性封堵件和第二弹性封堵件之间的第一弹性部件。
优选地，所述第一弹性封堵件和第二弹性封堵件与所述轴向贯通孔的孔端部均形成有轴向限位副，以分别限制两者相对于所述阀芯本体的伸出极限位置。
优选地，所述轴向限位副形成于所述轴向贯通孔端部的径向内伸凸台与相应的所述弹性封堵件的径向外伸凸台之间。
优选地，所述弹性封堵件采用橡胶材料制成，所述第一弹性部件为压缩弹簧。
优选地，所述驱动部件包括相适配的线圈和芯铁，所述芯铁内置于与所述阀座固定连接的套管部件内，所述芯铁与套管部件之间设置有第二弹性部件；所述第二弹性部件可施加切换至第一工作位置的轴向作用力于所述芯铁，所述线圈通电后可施加切换至第二工作位置的轴向作用力于所述芯铁，且所述芯铁通过插装于所述内部阀腔中的传动杆与所述阀芯本体连接，以带动其在两个工作位置之间切换。
优选地，所述第二弹性部件为压缩弹簧。
优选地，所述传动杆插装于所述阀芯本体中，所述传动杆的插入端与嵌装于所述阀芯本体上的盖板固定连接，且所述盖板的内侧缘用于形成相应端部的所述轴向限位副的所述径向内伸凸台。
优选地，所述传动杆的插入端与所述盖板之间粘接或焊接固定。
基于现有的三通电磁阀，本发明针对建立两个内部导通的结构关系进行了改进，其进口和两个出口与一个内部阀腔连通，通过驱动部件的输出件带动阀腔内阀芯部件的轴向位移，实现工作位置的切换，具体地，位于第一工作位置的阀芯部件封堵第一出口，进口与第二出口连通，使得制冷剂流体进入一工作流道；位于第二工作位置的阀芯部件封堵第二出口，进口与第一出口连通，使得制冷剂流体进入另一工作流道。也就是说，通过驱动部件带动阀芯部件在该内部阀腔中轴向位移，即可实现封堵一出口、建立进口与另一出口连通，从而可靠地实现三通阀的基本功能；与现有技术相比，本方案中制冷剂的进口与两个出口均与同一个内部阀腔连通，因而完全规避了现有两个阀腔之间开设中间流道所存在的问题，大大提高了阀座的加工工艺性，结构布置简单，可有效控制产品制造成本。
在本发明的优选方案中，其阀芯部件包括阀芯本体及设置于阀芯本体上的两个弹性封堵件，采用弹性封堵件与相应的出口相抵适配实现封堵；其中，位于第一工作位置的第一弹性封堵件与第一出口相抵，位于第二工作位置的第二弹性封堵件与第二出口相抵。相比于金属材料，由于弹性封堵件自身具有弹性，当其与相应出口相抵封堵的瞬间，可以在一定程度上适应零件加工误差形成的装配误差，一方面可以起到补偿加工误差的作用，降低工作冲击，同时还可以缓冲减震，为优质三通阀机能提供了可靠保障。
在本发明的另一优选方案中，第一弹性封堵件和第二弹性封堵件之间设置有第一弹性部件，该第一弹性部件与两个弹性封堵件抵接；如此设置，即便是相关零件有较大的加工误差，当两个弹性封堵件中一者与相应进口相抵时，由于第一弹性部件能够受压变形，该弹性封堵件可以相对于阀芯本体产生轴向位移，因此相抵封堵瞬间不会出现冲击现象，可进一步补偿加工误差的影响，从而确保驱动部件的动力输出件的使用寿命。同时，该设计优化使得对于输出件的材料强度要求也可相对降低，进而在相同阀机能的基础上还可进一步控制产品制造成本。
附图说明
图1示出了现有技术中一种典型的三通电磁阀的示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为具体实施方式中所述三通电磁阀的整体结构示意图；
图4为图3的B-B剖视图；
图5为具体实施方式中所述三通电磁阀的线圈断电工作状态示意图；
图6为具体实施方式中所述三通电磁阀的阀芯部件示意图。
图3-图6中：
芯铁101、套管部件102、第二弹性部件103、传动杆104、封堵件105、阀座20、内部阀腔201、进口202、第一出口203、第二出口204、小阀座205、阀芯部件30、阀芯本体301、轴向贯通孔3011、径向内伸凸台3012、第一弹性封堵件302、径向外伸凸台3021、第二弹性封堵件303、径向外伸凸台3031、第一弹性部件304、盖板305。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种三通电磁阀，通过结构优化可有效提升加工工艺性，同时，为控制产品制造成本提供了可靠保障。下面结合说明书附图进行具体说明。
请参见图3，该图示出本实施方式所述三通电磁阀的整体结构示意图。
如图3所示，该三通电磁阀的驱动部件主要由相适配的线圈（图中未示出）和芯铁101，该芯铁101内置于与阀座20固定连接的套管部件102内，且芯铁101与套管102部件的封堵件105之间设置有第二弹性部件103；具体地，线圈通电后，可施加切换至第二工作位置的轴向作用力于芯铁101，此过程中第二弹性部件103受压变形；线圈断电后，第二弹性部件103释放弹性变形能，可施加切换至第一工作位置的轴向作用力于芯铁101，其中，作用于芯铁101上的切换两个工作位置的轴向作用力方向相反。优选地，第二弹性部件103采用压缩弹簧。
该芯铁101通过插装于传动杆104与阀芯部件30连接，以带动阀座20内的阀芯部件30直线位移，切换于两个工作位置之间。显然，传动杆104作为驱动部件的输出件实现轴向驱动作用力的输出。
需要说明的是，提供阀芯部件30轴向位移驱动力的驱动部件还可以采用其他结构形式实现，而不局限于图中所示的线圈与芯铁的配合实现方式。例如，采用电机驱动齿轮、齿条机构，齿轮为主动构件，齿条为被动构件，通过电机的正反转动作带动齿条的双向直线位移，显然，只要能够驱动阀芯部件30轴向位移进行制冷剂在两个流道之间切换的控制，均在本申请请求保护的范围内。
请进一步结合图4所示，图4为图3的B-B剖视图。该阀座20具有一内部阀腔201，及与该内部阀腔201连通的一个进口和两个出口；传动杆104插装于内部阀腔201中，并与内置于内部阀腔201中的阀芯部件30连接。其中，该阀芯部件30可在传动杆104的带动下在两个工作位置之间切换，并配置成：位于第一工作位置的阀芯部件30封堵第一出口203，进口202与第二出口204连通，如图3和图4所示，此状态下，制冷剂依次经由进口202、内部阀腔201、第二出口204进入一工作流道；位于第二工作位置的阀芯部件30封堵第二出口204，进口202与第一出口203连通，如图5所示，此状态下，制冷剂依次经由进口202、内部阀腔201、第一出口203进入另一工作流道。
本方案中，制冷剂的进口202与两个出口（第一出口203、第二出口204）均与同一个内部阀腔201连通，一方面提高了阀座20的加工工艺性，同时使得结构布置简单易实现，可完全规避现有技术两个阀腔之间开设中间流道所存在的缺陷。
为进一步提高本方案所述三通电磁阀的机能特性，可以针对阀芯部件作进一步的优化设计，具体请一并参见图6，该图为阀芯部件的整体结构示意图。
如图所示，该阀芯部件30包括与传动杆104连接的阀芯本体301，以及轴向相对设置于阀芯本体301上的两个弹性封堵件，具体采用弹性封堵件与相应的出口相抵适配实现封堵；位于第一工作位置的第一弹性封堵件302与第一出口203相抵，位于第二工作位置的第二弹性封堵件303与第二出口204相抵。基于弹性封堵件自身具有的弹性，当其与相应出口相抵封堵的瞬间，可以在一定程度上适应零件加工误差形成的装配误差，一方面可以起到补偿加工误差的作用，降低工作冲击，同时还可以缓冲减震。优选地，两个弹性封堵件均采用橡胶材料制成。当然，除了橡胶材料之外，还可以采用其它适宜的材料，如聚四氟乙烯等。
基于现有构件连接手段，两个弹性封堵件与阀芯本体之间的连接关系可以有不同的连接方式。例如，弹性封堵件采用粘接或嵌装工艺与阀芯本体之间固定连接。
当然，也可以是这样的设计，两个弹性封堵件与阀芯本体可在封堵时相对于阀芯本体轴向位移，以进一步提高阀的机能特性；具体如图6所示，阀芯本体301具有轴向贯通孔3011，第一弹性封堵件302和第二弹性封堵件303分别自轴向贯通孔3011的两端伸出，且轴向贯通孔3011中设置有抵接于第一弹性封堵件302和第二弹性封堵件303之间的第一弹性部件304。如此设置，当两个弹性封堵件中一者与相应进口相抵时，由于第一弹性部件302能够受压变形，该弹性封堵件可以相对于阀芯本体301产生轴向位移，因此，即便是相关零件有较大的加工误差，相抵封堵瞬间不会出现冲击现象，可进一步补偿加工误差的影响。同时，该设计优化使得对于输出件的材料强度要求也可相对降低。优选地，第一弹性部件302也采用结构简单易于实现的压缩弹簧。
另外，两个弹性封堵件与轴向贯通孔3011的孔端部均形成有轴向限位副，以分别限制两者相对于阀芯本体301的伸出极限位置。具体如图所示，该轴向限位副形成于轴向贯通孔端部的径向内伸凸台3012与相应的第一弹性封堵件302的径向外伸凸台3021和第二弹性封堵件303的径向外伸凸台3031之间。
此外，为进一步改善阀芯部件30的装配工艺性，还可以采用这样的设计。如图所示，作为驱动部件输出件的传动杆104，其插入端与嵌装于阀芯本体301上的盖板305固定连接，组装时，可以先将两个弹性封堵件及第一弹性部件304安装到位，然后再将盖板305嵌装固定于阀芯本体301上，且盖板305的内侧缘可以形成相应端部轴向限位副的径向内伸凸台3031。其中，传动杆104的插入端与盖板305之间固定连接方式可以粘接工艺，或者焊接工艺实现；如图4所示，本方案中的传动杆104左右对称设置为两个，以便芯铁101轴向位移带动阀芯部件30过程中均载，避免出现偏载卡滞现象。
同样地，为进一步改善阀座整体的装配工艺性，阀座20的与芯铁101的相对侧为开口状，通过小阀座205与阀座20分体式固定连接，阀芯部件30组装完成后，再将小阀座205与阀座20连接固定；相应地，第二出口204开设于小阀座205上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.三通电磁阀，包括阀座和输出轴向位移驱动力的驱动部件；其特征在于，所述阀座具有一内部阀腔，及与所述内部阀腔连通的进口和两个出口，两所述出口分别为第一出口和第二出口；所述内部阀腔中设置有与所述驱动部件的输出件连接的阀芯部件，所述阀芯部件包括：阀芯本体，连接于所述输出件；两个弹性封堵件，轴向相对设置于所述阀芯本体上；所述阀芯部件可在所述输出件的带动下在两个工作位置之间切换，且位于第一工作位置的所述阀芯部件上的第一弹性封堵件与所述第一出口相抵，以封堵所述第一出口，所述进口与所述第二出口连通，位于第二工作位置的所述阀芯部件上的第二弹性封堵件与所述第二出口相抵，以封堵所述第二出口，所述进口与所述第一出口连通；
所述阀芯本体具有轴向贯通孔，所述第一弹性封堵件和第二弹性封堵件分别自所述轴向贯通孔的两端伸出，且所述轴向贯通孔中设置有抵接于所述第一弹性封堵件和第二弹性封堵件之间的第一弹性部件；
所述驱动部件包括相适配的线圈和芯铁，所述芯铁通过插装于所述内部阀腔中的传动杆与所述阀芯本体连接，以带动其在两个工作位置之间切换，所述传动杆与所述阀芯本体连接后，二者的轴线相互远离，且沿径向所述传动杆与所述轴向贯通孔、两所述出口和两弹性封堵件均具有预定距离。
2.根据权利要求1所述的三通电磁阀，其特征在于，所述第一弹性封堵件和第二弹性封堵件与所述轴向贯通孔的孔端部均形成有轴向限位副，以分别限制两者相对于所述阀芯本体的伸出极限位置。
3.根据权利要求2所述的三通电磁阀，其特征在于，所述轴向限位副形成于所述轴向贯通孔端部的径向内伸凸台与相应的所述弹性封堵件的径向外伸凸台之间。
4.根据权利要求3中所述的三通电磁阀，其特征在于，所述弹性封堵件采用橡胶材料制成，所述第一弹性部件为压缩弹簧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的三通电磁阀，其特征在于，所述芯铁内置于与所述阀座固定连接的套管部件内，所述芯铁与套管部件之间设置有第二弹性部件；所述第二弹性部件可施加切换至第一工作位置的轴向作用力于所述芯铁，所述线圈通电后可施加切换至第二工作位置的轴向作用力于所述芯铁。
6.根据权利要求5所述的三通电磁阀，其特征在于，所述第二弹性部件为压缩弹簧。
7.根据权利要求3或4所述的三通电磁阀，其特征在于，所述传动杆插装于所述阀芯本体中，所述传动杆的插入端与嵌装于所述阀芯本体上的盖板固定连接，且所述盖板的内侧缘用于形成相应端部的所述轴向限位副的所述径向内伸凸台。
8.根据权利要求7所述的三通电磁阀，其特征在于，所述传动杆的插入端与所述盖板之间粘接或焊接固定。
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