专利名称：膨胀阀及其膜片支撑结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于膨胀阀的膜片支撑结构和具有这种支撑结构的膨胀阀。
背景技术：
在空调和制冷系统中，膨胀阀用来控制流入蒸发器的制冷剂量，使流入蒸发器的 制冷剂量与蒸发器的负荷相匹配，从而使制冷剂得到最充分的利用，实现制冷或制热。膨胀阀包括一个或几个膜片，充注介质压力、系统制冷介质压力、和弹簧力同时作 用在膜片上，三个力的大小关系决定膜片的弯曲程度，膜片的弯曲变化被传递到阀芯，引起 阀芯开启程度的变化，从而达到控制制冷剂流量的目的。传统上，在阀芯的上端通常安装有 刚性的传递座(或称为膜片变位限制部件)，用于将膜片的弯曲变化传递到阀芯上，参考中 国发明专利申请CN1932344A和CN101101046A。近来，随着新的制冷剂如R410A的应用，系统的运行压力大大提高，大的运行压力 会对膨胀阀的寿命带来不利影响，因此系统压力的提高对膨胀阀寿命也提出了更高的要 求。膨胀阀的疲劳失效大多发生在膜片上，所以膨胀阀的寿命很大程度上取决于膜片 的寿命。影响膜片寿命的主要有两个因素膜片的硬度和强度越高，膜片的寿命会越好，但 是膜片的硬度太高又会使膨胀阀的稳定性和精确性降低。另外，阀体和/或传递座生产和加工过程产生的碎屑可能进入到膜片下部，在高 压气流或液流的作用下，对膜片产生损伤，这也是影响膜片寿命的一个重要因素。而且，传统膨胀阀的传递座在径向方向上通过阀体定位，因此需要与阀体接触，因 此在传递座随阀芯上下移动时，传递座与阀体摩擦，从而降低膨胀阀的寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个方面 在于提出一种膨胀阀的膜片支撑结构，该膜片支撑结构用于支撑膜片并且将膜片的变形传 递到阀芯上，且能够同时保证高的膜片寿命和高的膨胀阀稳定性和精确性。根据本发明第一方面实施例的膨胀阀的膜片支撑结构包括支撑体；柔性支撑 板，所述柔性支撑板安装在所述支撑体的上端面上且其外周边沿径向伸出支撑体的上端面 以便所述柔性支撑板可挠性变形。根据本发明的膜片支撑结构，采用它的膨胀阀的膜片硬度可以很高，由此提高膜 片的寿命，同时膜片的高硬度对膨胀阀的稳定性和精确性的不利影响通过柔性支撑板的挠 性变形抵消，从而能够提高膨胀阀的稳定性和精确性。另外，根据本发明实施例的膨胀阀的膜片支撑结构还具有如下附加技术特征所述支撑体为圆柱状，且所述柔性支撑板为圆盘状。所述支撑体的中心与所述柔性支撑板的中心对齐。所述支撑体分为上段和下段，其中所述上段的外径小于下段的外径。
所述下段的下端面上设有环形凹槽从而在所述下段的下端面上形成中心凸缘和 周边凸缘，其中所述中心凸缘的下端面与环形凹槽底面之间的距离大于所述周边凸缘的下 端面与环形凹槽底面之间的距离。所述柔性支撑板通过螺纹连接或焊接安装在所述支撑体的上端面上。所述柔性支撑板上设有孔，所述支撑体的上端面上设有与所述孔适配的凸起，其 中所述凸起插入到所述孔内以便将柔性支撑板安装到支撑体上。所述柔性支撑板和所述支撑体利用所述孔和所述凸起铆接。所述凸起和所述孔为非圆形。所述支撑体的下端面上设有盲孔。所述盲孔的底面上设有向下延伸的支柱，其中支柱的长度小于盲孔的深度。所述支柱的下端面经过冲压处理。由此避免提高支柱精度，避免其他加工方法带 来的碎屑问题。所述柔性支撑板的下表面和/或支撑体的下端面经过冲压处理。由此提高支撑板 下表面或支撑体的下端面的精度，消除其他加工方法带来的碎屑问题。本发明的另一方面在于提出一种具有根据本发明第一方面所述的膜片支撑结构 的膨胀阀。根据本发明另一方面实施例的膨胀阀包括阀体，所述阀体设有制冷剂入口通道 和出口通道；膜盒，所述膜盒安装在阀体的上端；膜片，所述膜片设置在膜盒内；阀芯，所述 阀芯设置在阀体内；弹性部件，所述弹性部件设置在阀体内用于朝向膜片推动阀芯；和膜 片支撑结构，所述膜片支撑结构为根据本发明第一方面所述的膜片支撑结构，其中所述膜 片支撑结构安装在阀芯的上端且所述柔性支撑板适于接触和支撑膜片。所述阀体上设有限位部，在柔性支撑板的下表面或支撑体的下端面与限位部的上 表面接触时所述膜片支撑结构到达其下限位置。柔性支撑板的下表面和支撑体的下端面中与限位部的上表面接触的一个和/或 所述限位部的上表面经过冲压处理。所述膜片支撑结构在径向方向上与所述阀体间隔开。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1是根据本发明一个实施例的膨胀阀的膜支撑结构的剖视示意图；图2是根据本发明另一实施例的膨胀阀的膜支撑结构的剖视示意图；图3是具有图1所示膜片支撑机构的膨胀阀的剖视示意图；图4是图3中圆A所示部分的放大示意图；图5是具有图2所示膜片支撑机构的膨胀阀的剖视示意图；和图6是图5中圆B所示部分的放大示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明中，术语“上”、“下”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操 作，因此不能理解为对本发明的限制。下面参考附图描述根据本发明实施例的膨胀阀的膜片支撑结构100。如图1所示，根据本发明一个实施例的膨胀阀的膜片支撑结构100包括柔性支撑 板1和支撑体2。柔性支撑板1例如可以用不锈钢片制成。柔性支撑板1安装在支撑体2的上端面 上且其外周边沿径向伸出支撑体2的上端面，换言之，柔性支撑板1的上表面和下表面的面 积远远大于支撑体2的上端面的面积，从而保证了安装在支撑体2的上端面上之后的柔性 支撑板1的柔韧性和自由度，即柔性支撑板1安装在支撑体2上之后仍然可以挠性变形。根据本发明实施例的膨胀阀的膜片支撑结构100，当其安装到膨胀阀内时，支撑体 2的下端与膨胀阀的杆状阀芯4(参见图3和图5，下面将会详细描述)相连，柔性支撑板 1适于接触并支撑膜片6，从而当膜片6弯曲变形时，膜片6的弯曲变形通过膜片支撑结构 100传递到阀芯4，引起阀芯4开启程度的变化，从而达到控制制冷剂流量的目的。由于膜片支撑结构100的柔性支撑板1的柔软性和自由度提高且可挠性变形，因 此膜片6可以的硬度可以很高，从而提高膜片6的寿命。同时当膜片6在冲注介质的压力 作用下弯曲变形时，柔性支撑板1在膜片6的作用下变形，由此柔性支撑板1的挠性变形能 够抵消膜片6硬度太高对膨胀阀稳定性和精确性的不利影响。因此，通过使柔性支撑板1 能够挠性变形，既能提高膨胀阀的寿命，又能保证膨胀阀的稳定性和精确性。在本发明的一个示例中，支撑体2可以制成圆柱状，柔性支撑板1可以制成圆盘 状，由此支撑体2和柔性支撑板1便于加工和制造。如图1所示，将圆盘状的柔性支撑板1 安装在圆柱状的支撑体2的上端面上，支撑体2的中心与柔性支撑板1的中心对齐。柔性 支撑板1例如可以通过螺纹连接或焊接固定到支撑体2的上端面上。可选地，如图1所示， 可以在支撑体2的上端面的中心形成凸起26，在柔性支撑板1的中心形成孔11，凸起26插 入到孔11内，从而将柔性支撑板1固定到支撑体2的上端面上，孔11和凸起26可以为非 圆形，以免柔性支撑板1相对于支撑体2转动。凸起26与孔11可以过盈配合或过渡配合。 当然，凸起26与孔11也可以间隙配合，同时通过键将支撑体2和柔性支撑板1彼此固定， 可选地，凸起26可以与孔11铆接。对于本领域的普通技术人员可以理解，凸起也可以形成在柔性支撑板1的下表面 上，而孔形成在支撑体2的上端面上。参考图1并结合图3，为了便于支撑体2与杆状阀芯4相连，在支撑体2的下端面 上设有盲孔27，阀芯4的上端尺寸与盲孔27的尺寸适配，从而阀芯4的上端能够插入和配 合在盲孔27内，由此膜片6的弯曲变形能够通过膜片支撑结构100传递到阀芯4，同时可 以通过阀芯4对膜片支撑结构100进行支撑和径向定位，与传统的通过阀体对膜片支撑结 构100进行径向定位相比，减小了膜片支撑结构100与阀体之间的磨损(下面将会详细描述)ο如图1所示，在本发明的一个示例中，盲孔27的底面上设有向下延伸的支柱28，支 柱28的长度小于盲孔27的深度，即支柱28没有从盲孔27内伸出。支柱28的下端面与阀 芯4的上端面接触，通过调节支柱28的长度，可以调节膜片支撑结构100运动的上限位置。 此外，通过设置支柱28，可以方便地对支柱28的下端面进行高精度加工，从而提高膨胀阀 的精度。支柱28的下端面可以进行冲压处理，从而消除车加工过程产生碎屑，避免碎屑对 膨胀阀带来的不利影响。在图1所示的示例中，柔性支撑板1的下表面也可以经过冲压处理，当通过柔性支 撑板1的下表面与阀体3接触而限定膜片支撑结构(和阀芯4)的下限位置时，能够避免车 加工过程产生的碎屑对膨胀阀带来的不利影响，例如，柔性支撑板1的下表面将通过与阀 体3的限位部33接触而确定膜片支撑结构100的下限位置(下面将会详细描述)。下面参考图2描述根据本发明另一实施例的膜片支撑结构100。如图2所示，膜片支撑结构100包括柔性支撑板1和支撑体2。支撑体2分为上段 21和下段22，其中上段21的外径小于下段22的外径，由此柔性支撑板1安装在上段21的 上端面上，且柔性支撑板1的上表面和下表面的面积远大于上段21的上端面的面积，由此 安装在上段21上之后，柔性支撑板1仍然可以挠性变形。由此膨胀阀的膜片6可以制成的 硬度很高，以提高寿命，同时柔性支撑板1的挠性变形可以抵消膜片6硬度太高对膨胀阀稳 定性和定都的不利影响。如上所述，在图1所示的实施例中，支撑体2在上下方向上具有大体一致的径向尺 寸，并且该尺寸小于柔性支撑板1的径向尺寸。如图2所示，由于支撑体2分为两段，通过 使上段21的径向尺寸小于柔性支撑板1的径向尺寸，就能够保证安装到支撑体2上的柔性 支撑板1可以挠性变形，而下段22的径向尺寸例如可以与柔性支撑板1的径向尺寸基本一致。在本发明的一个示例中，在下段22的下端面上形成有环形凹槽23，由此在下段22 的下端面上形成了中心凸缘24和周边凸缘25。中心凸缘24的下端面距环形凹槽23底面 之间的距离大于周边凸缘25的下端面与环形凹槽23的底面之间的距离。在中心凸缘24 的下端面上形成盲孔27，盲孔27的底面上向下延伸形成支柱28。周边凸缘25将用于与阀 体3的限位部33 (参见图5)接触，用于确定膜片支撑结构100的下限位置，在此情况下，周 边凸缘25的下端面和限位部33的上表面都可以通过冲压处理，以免车加工形成的碎屑带 入膨胀阀内对膨胀阀带来损坏。图2所示实施例的膜片支撑结构100与图1所示实施例的膜片支撑结构100的其 他结构大体相同，这里不再详细描述。下面参考图3和图4描述根据本发明一个实施例的膨胀阀。如图3和图4所示，根据本发明一个实施例的膨胀阀包括阀体3、由上盖51和下盖 52构成的膜盒5、阀芯4、弹性部件7和膜片支撑结构100。如图3所示，阀体3形成有制冷剂入口通道31和出口通道32。膜盒5安装在阀体 3的上端，更具体而言，膜盒5的下盖52套在阀体3上端的周壁上形成的一个台阶处，从而 将膜盒5安装在阀体3的上端，但本发明并不限于此。
膜片6设置在膜盒5内，且其外周沿夹在上盖51和下盖52之间，膜片6与上盖51 之间的空间充填冲注介质，膜片6的下侧为系统侧。杆状阀芯4沿上下方向设置在阀体3 的内腔34中并且可以上下移动。弹性部件7，例如弹簧也设置在阀体3的内腔34中，并且 上端顶住阀芯4的下端，以便朝向膜片6的方向(即向上)推动阀芯4。膜片支撑结构100的下端与阀芯4的上端相连，在图3所示的实施例中，膜片支撑 结构100是图1所示的膜片支撑结构。更具体而言，阀芯4的上端插入膜片支撑结构100 的支撑体2的盲孔27内，且阀芯4的上端面与盲孔27内的支柱28的下端面接触，从而阀 芯4起到安装膜片支撑结构100的作用，同时阀芯4对膜片支撑结构100进行径向定位，并 且膜片支撑结构100在径向方向上与阀体3间隔开，当阀芯4与膜片支撑结构100 —起上 下移动时，由于膜片支撑结构100与阀体3之间不接触，由此避免了它们之间的磨损。相比 而言，传统膨胀阀中，膜片支撑结构(或限位部件)都是通过阀体进行径向定位，由于阀芯 和膜片支撑结构一起移动，而阀体是不动的，因此膜片支撑结构容易与阀体磨损，且产生碎 屑，影响膨胀阀的寿命、稳定性和精度，本发明通过阀芯4对膜片支撑结构100进行径向定 位，克服了传统膨胀阀中存在上述问题。膜片支撑结构100的柔性支撑板1适于接触并支撑膜片6，从而膜片6的向下弯曲 变形能够通过膜片支撑结构100传递给阀芯4。由于柔性支撑板1能够挠性变形，因此膜片 6的硬度可以很高，以提高膜片6的寿命，而且通过柔性支撑板1的挠性变形能够抵消膜片 6的高硬度对膨胀阀的稳定性和精确性的不利影响，由此提高膨胀阀的稳定性和精确性。如图3和4所示，阀体3的上端形成有限位部33，换言之，限位部33是通过将阀体 3的上端的直径缩小而形成的，当膜片6向下弯曲变形时，推动膜片支撑结构100和阀芯4 向下移动，当柔性支撑板1的下表面与限位部33的上端面接触时，膜片支撑结构100到达 其下限位置，无法进一步向下移动。在此情况下，柔性支撑板1的下表面和阀体3的限位部 33的上端面中的至少一个可以经过冲压处理，在本发明的一个示例中，对限位部33的上表 面进行冲压处理，由此柔性支撑板1的下表面和限位部33的上端面不会留有碎屑，从而避 免碎屑对膨胀阀的不利影响。如图4所示，如上分析，膜片支撑结构100由阀芯4进行径向定位，膜片支撑结构 100的支撑体2与阀体3的内腔34周壁之间留有间隙，由此膜片支撑结构100不与阀体3 摩擦，提高了膨胀阀的寿命，稳定性和精确性。下面参考图5和图6描述根据本发明另一实施例的膨胀阀。与图3和图4所示实施例相比，图5和图6所示的膨胀阀中安装有图2所示的膜 片支撑结构100。此外，弹簧7套在阀芯4上，并且朝着膜片6的方向(向上)推动阀芯4。 限位部33是在阀体3的内腔34中邻近阀体3的上端形成的台阶。当膜片6弯曲变形向下 推动膜片支撑结构100和阀芯4时，在支撑体2的周边凸缘25与限位部33接触时，膜片支 撑结构100到达下极限位置。由于支撑体2的下段22的径向尺寸与柔性支撑板1的径向 尺寸大体相等，因此阀体3的内腔34的上端部的径向尺寸扩大，以容纳支撑体2。与图3所示膨胀阀一样，图5所示膜片支撑结构100通过阀芯4的上端插入下段 22的盲孔27内而被安装和径向定位，阀芯4的上端面与支柱28的下端面接触。如图6所 示，膜片支撑结构100与阀体3的内腔34的周壁通过缝隙间隔开，因此与阀芯4 一起移动 的膜片支撑结构100不会与阀体3磨损，提高膨胀阀的寿命、稳定性和精确性。在图5和图6所示的示例中，膜片支撑结构100是在支撑体2的周边凸缘25的下端面与限位部33的上 表面接触时到达下限位置，因此周边凸缘25的下端面和限位部33的上表面中的至少一个 可以经过冲压处理，以消除碎屑问题，在本发明的一个示例中，是对支撑体2的下端面进行 冲压处理。图5所示膨胀阀的其他结构与图3所示膨胀阀的其他结构大体相同，这里不再详 细描述。下面参考图3和图5描述根据本发明实施例的膨胀阀的操作。制冷剂从入口通道31流入膨胀阀，然后从出口通道32留出膨胀阀。正常情况下， 膜片6在冲注介质压力，制冷介质压力和弹簧力的作用下保持平衡。当蒸发器出口的温度升高，冲注介质的压力就会随之升高，冲注介质的压力大于 制冷介质压力与弹簧力的和，膜片6在冲注介质的压力作用下向下弯曲，膜片6的弯曲通过 膜片支撑结构100传递到阀芯4，使阀芯4向下移动而打开更大，从而流过膨胀阀的制冷剂 增多。反之，阀芯4和膜片支撑结构100向上移动，阀芯4打开的更小，流过膨胀阀的制冷 剂就会减少。当膜片6的向下弯曲作用到膜片支撑结构100上时，柔性支撑板1也弯曲，从而抵 消高硬度膜片6对膨胀阀的稳定性和精确性的不利影响。当膜片支撑结构100和阀芯4向 下运动时，膜片支撑结构100与阀体3不发生摩擦，当支撑体2的周边凸缘25的下端面与 限位部33接触(图5所示)或柔性支撑板1的下表面与限位部33接触(图3所示)时， 膜片支撑结构100运动到下限位置。根据本发明的膨胀阀的其他操作对于本领域的普通技术人员而言是能够容易理 解的，这里不再详细描述。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
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权利要求
一种膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，包括支撑体；柔性支撑板，所述柔性支撑板安装在所述支撑体的上端面上且其外周边沿径向伸出支撑体的上端面以便所述柔性支撑板可挠性变形。
2.根据权利要求1所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述支撑体为圆柱状， 且所述柔性支撑板为圆盘状。
3.根据权利要求2所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述支撑体的中心与 所述柔性支撑板的中心对齐。
4.根据权利要求2所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述支撑体分为上段 和下段，其中所述上段的外径小于下段的外径。
5.根据权利要求4所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述下段的下端面上 设有环形凹槽从而在所述下段的下端面上形成中心凸缘和周边凸缘，其中所述中心凸缘的 下端面与环形凹槽底面之间的距离大于所述周边凸缘的下端面与环形凹槽底面之间的距 罔。
6.根据权利要求1所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑板通过 螺纹连接或焊接安装在所述支撑体的上端面上。
7.根据权利要求1所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑板上设 有孔，所述支撑体的上端面上设有与所述孔适配的凸起，其中所述凸起插入到所述孔内以 便将柔性支撑板安装到支撑体上。
8.根据权利要求7所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述凸起和所述孔为 非圆形。
9.根据权利要求7所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑板和所 述支撑体利用所述孔和所述凸起铆接。
10.根据权利要求1所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述支撑体的下端面 上设有盲孔。
11.根据权利要求10所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述盲孔的底面上 设有向下延伸的支柱，其中支柱的长度小于盲孔的深度。
12.根据权利要求11所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述支柱的下端面 经过冲压处理。
13.根据权利要求1所述的膨胀阀的膜片支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑板的下 表面和/或支撑体的下端面经过冲压处理。
14.一种膨胀阀，其特征在于，包括阀体，所述阀体设有制冷剂入口通道和出口通道；膜盒，所述膜盒安装在阀体的上端；膜片，所述膜片设置在膜盒内；阀芯，所述阀芯设置在阀体内；弹性部件，所述弹性部件设置在阀体内用于朝向膜片推动阀芯；和膜片支撑结构，所述膜片支撑结构为根据权利要求1-12中任一项所述的膜片支撑结 构，其中所述膜片支撑结构安装在阀芯的上端且所述柔性支撑板适于接触和支撑膜片。
15.根据权利要求14所述的膨胀阀，其特征在于，所述阀体上设有限位部，在柔性支撑 板的下表面或支撑体的下端面与限位部的上表面接触时所述膜片支撑结构到达其下限位置。
16.根据权利要求15所述的膨胀阀，其特征在于，柔性支撑板的下表面和支撑体的下 端面中与限位部的上表面接触的一个和/或所述限位部的上表面经过冲压处理。
17.根据权利要求14所述的膨胀阀，其特征在于，所述膜片支撑结构在径向方向上与 所述阀体间隔开。
全文摘要
本发明公开一种膨胀阀的膜片支撑结构，包括支撑体；柔性支撑板，所述柔性支撑板安装在所述支撑体的上端面上且其外周边沿径向伸出支撑体的上端面以便所述柔性支撑板可挠性变形。根据本发明的膜片支撑结构，能够同时保证高的膜片寿命和高的膨胀阀稳定性和精确性。本发明还公开一种具有上述膜片支撑结构的膨胀阀。
文档编号F16K31/126GK101968118SQ200910152059
公开日2011年2月9日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者安金改, 王文财 申请人:丹佛斯(天津)有限公司