电子膨胀阀的制作方法

电子膨胀阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电子膨胀阀，包括：阀组件；执行机构，其包括心轴且用于带动可动阀构件进行轴向运动；驱动机构，其用于为执行机构提供动力；和电磁保持机构，其包括动铁且适于保持和释放执行机构，当电磁保持机构在通电情况下保持执行机构时，心轴能够带动可动阀构件进行轴向运动以便调节电子膨胀阀的阀开度，当电磁保持机构在断电情况下释放执行机构时，可动阀构件移动至使得电子膨胀阀关闭的位置，其中，心轴与动铁螺纹连接，使得心轴能够相对于动铁旋转，并且，电子膨胀阀设置有防旋转结构，使得动铁只能够沿电子膨胀阀的轴向方向进行平移运动而不能够进行旋转运动。根据本实用新型，以更加可靠和有效的方式实现电子膨胀阀的断电自保护功能。
【专利说明】电子膨胀阀
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种电子膨胀阀。
【背景技术】
[0002]电子膨胀阀是制冷/制热系统中的重要部件，主要用于对制冷剂流体的流量进行调节。传统的电子膨胀阀一般采用步进电机进行控制，并且通常由驱动机构(步进电机)、执行机构(螺纹螺杆机构)、节流机构(阀针阀座)以及相关的辅助机构构成。
[0003]在本领域中，存在巧妙地通过机械结构设计将电磁阀断电后自行关闭的特性集成在电子膨胀阀中从而实现电子膨胀阀的断电自保护功能的需求，并且存在顺应于电子膨胀阀的断电自保护功能而开发出新的可靠和有效的螺纹螺杆机构(螺纹副连接)的需求。
[0004]这里，应当指出的是，本部分中所提供的技术内容旨在有助于本领域技术人员对本实用新型的理解，而不一定构成现有技术。
实用新型内容
[0005]在本部分中提供本实用新型的总概要，而不是本实用新型完全范围或本实用新型所有特征的全面公开。
[0006]本实用新型的一个或多个实施方式的一个目的是提供一种巧妙地通过机械结构设计而将电磁阀断电后自行关闭的特性集成在电子膨胀阀中从而实现电子膨胀阀的断电自保护功能的电子膨胀阀。
[0007]本实用新型的一个或多个实施方式的另一目的是提供一种可以避免因转子和心轴过度旋转而引起的螺纹副咬死和磨损问题的电子膨胀阀。
[0008]本实用新型的一个或多个实施方式的另一目的是提供一种一方面在意外断电之后动铁脱离定铁的情况下使动铁能够可靠地且平稳地恢复至与定铁磁性吸合的状态、而另一方面也能够确保心轴连同阀针进行轴向运动以实现可靠和平稳的阀开关过程的电子膨胀阀。
[0009]本实用新型的一个或多个实施方式的另一目的是提供一种可以减小由螺纹连接结构的操作而可能导致的阀针联接部件进而阀针出现晃动的风险、由此可以实现更加可靠和平稳的阀开关过程的电子膨胀阀。
[0010]本实用新型的一个或多个实施方式的另一目的是提供一种可以避免采用轴承和轴承限位部件等零部件而导致结构复杂化、并且还可以免除由于动铁有可能跟随心轴的旋转而相对于定铁旋转而导致定铁与动铁之间出现不当磨损的情况的电子膨胀阀。
[0011]本实用新型的一个或多个实施方式的另一目的是提供一种以更加可靠和有效的方式实现电子膨胀阀的断电自保护功能的电子膨胀阀。
[0012]为了实现上述目的中的一个或多个，根据本实用新型，提供一种电子膨胀阀，包括:阀组件，所述阀组件包括可动阀构件并且用于对流过所述电子膨胀阀的流体的流量进行调节；执行机构，所述执行机构包括心轴并且用于带动所述可动阀构件进行轴向运动；驱动机构，所述驱动机构用于为所述执行机构提供动力；以及电磁保持机构，所述电磁保持机构包括动铁并且适于通过电磁吸引力保持和释放所述执行机构，当所述电磁保持机构在通电情况下保持所述执行机构时，所述心轴能够带动所述可动阀构件进行轴向运动以便调节所述电子膨胀阀的阀开度，当所述电磁保持机构在断电情况下释放所述执行机构时，所述可动阀构件移动至使得所述电子膨胀阀关闭的位置，其中，所述心轴与所述动铁螺纹连接，使得所述心轴能够相对于所述动铁旋转，并且，所述电子膨胀阀设置有防旋转结构，使得所述动铁只能够沿所述电子膨胀阀的轴向方向进行平移运动而不能够进行旋转运动。
[0013]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述可动阀构件是阀针，所述阀组件还包括阀座，并且，所述阀针适于与所述阀座接合从而使所述电子膨胀阀关闭。
[0014]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述执行机构还包括阀针联接部件，所述阀针经由所述阀针联接部件联接至所述心轴。
[0015]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述阀针联接部件包括第一部分以及第二部分，所述第一部分固定地连接至所述心轴，所述阀针以轴向可滑动方式联接至所述第二部分。
[0016]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，在所述阀针联接部件与所述阀针之间设置向所述阀针施加弹簧力的第一压缩弹簧。
[0017]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，在所述阀针联接部件的第二部分处设置容纳孔，所述第一压缩弹簧和所述阀针的一端布置在所述容纳孔中，使得所述第一压缩弹簧位于所述阀针联接部件与所述阀针的所述一端之间。
[0018]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，在所述容纳孔的下端的内壁表面处设置环形槽，所述电子膨胀阀还包括挡圈，所述挡圈布置在所述环形槽中从而能够与形成在所述阀针的外周处的第一台阶部抵接，由此限制所述阀针从所述阀针联接部件脱出。
[0019]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述挡圈实施为以可拆卸方式布置在所述环形槽中的异形弹性挡圈。
[0020]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述挡圈包括大致环形的弹性本体部以及一对抓持部，每个所述抓持部分别从所述弹性本体部的相应末端延伸出。
[0021]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述驱动机构包括转子，所述转子实施为与所述心轴一体地形成或固定地连接的、一端开口的圆筒状磁环。
[0022]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，在所述执行机构中设置用于限制所述心轴的旋转范围的止位机构。
[0023]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述止位机构包括:弹簧螺旋导轨；滑环；以及导向销。
[0024]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述心轴包括外螺纹端，并且所述动铁包括内螺纹孔，由此所述心轴与所述动铁能够实现所述螺纹连接，或者，所述心轴包括内螺纹孔，并且所述动铁包括突出的螺栓部，由此所述心轴与所述动铁能够实现所述螺纹连接。
[0025]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述电磁保持机构还包括:在通电时产生磁吸引力的电磁线圈；以及相对于所述电磁线圈固定的、适于与所述动铁磁性吸合的定铁。
[0026]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述动铁在沿轴向方向的至少一部分上设置用于形成所述防旋转结构的至少一部分的非圆形或多边形外周。[0027]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述电子膨胀阀包括防旋转构件，所述防旋转构件具有通孔，所述通孔设置有与所述动铁的非圆形或多边形外周相匹配的、用于形成所述防旋转结构的至少一部分的非圆形或多边形内周。
[0028]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述防旋转构件是形成所述电子膨胀阀的外观的至少一部分的壳体或固定地联接在所述壳体的通孔中的套筒。
[0029]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述动铁包括第一部段以及第二部段，所述第一部段具有圆形外周，所述第二部段具有截圆状外周，并且，所述壳体的通孔具有相匹配的截圆状内周。
[0030]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述动铁形成为在外周处具有沿整个轴向方向延伸的沟槽，并且，所述壳体形成为在所述壳体的通孔的内周处具有与所述沟槽相匹配的凸脊。
[0031 ] 在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述动铁形成为在外周处具有沿整个轴向方向延伸的沟槽，并且，在所述套筒的通孔的内周处具有与所述沟槽相匹配的凸脊。
[0032]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述动铁具有呈圆筒形的第一部段以及呈八面体形状的第二部段，并且，所述套筒的通孔呈大致方形并且适于容纳所述动铁的第二部段。
[0033]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，所述电子膨胀阀还包括支撑件，所述支撑件适于与所述心轴的设置在所述心轴的下部分处的轴颈部以及与所述阀针联接部件的第一部分滑动接合。
[0034]在根据本实用新型的电子膨胀阀中，在所述阀针联接部件的外周处形成有第二台阶部，在所述第二台阶部与所述支撑件之间设置第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧适于为所述阀针联接部件提供弹簧力。
[0035]根据本实用新型的一个或多个实施方式，巧妙地通过机械结构设计而将电磁阀断电后自行关闭的特性集成在电子膨胀阀中从而实现电子膨胀阀的断电自保护功能。特别地，与采用直接串联独立电磁阀的方式来实现断电保护功能的方案(在该方案中，考虑到压降，独立电磁阀的通流截面通常较大从而成本很高)相比，可以实现更加紧凑的结构和更高的可靠性，可以使终端设备商节省两道现场钎焊工艺，并且可以大大地降低成本。另外，与在电子膨胀阀控制板中增加实现能量储存的超级电容以在断电后的有限时间内进行供电从而实现阀门关闭的方案相比，可以避免阀门必须与特定控制器配套使用、超级电容成本很高、控制器对工作环境比较敏感的相关问题。另外，与在电子膨胀阀控制板中安装备用电池以在断电后能够继续执行阀门关闭的方案相比，可以避免需要定期更换电池且不环保(铅酸蓄电池对环境有不良影响)的相关问题。
[0036]根据本实用新型的一个或多个实施方式，由于设置有止位机构，因此可以适当地限制心轴的旋转。由此，例如在阀门的全开和全闭位置中，可以避免因转子和心轴过度旋转而引起的螺纹副咬死和磨损问题，从而保证螺纹副的顺利传动。
[0037]根据本实用新型的一个或多个实施方式，由于在防旋转构件(壳体)与动铁之间设置防旋转结构并且在动铁与心轴之间设置螺纹连接结构，因此一方面在意外断电之后动铁脱离定铁的情况下使动铁能够可靠地且平稳地恢复至与定铁磁性吸合的状态，而另一方面也能够确保心轴连同阀针进行轴向运动以实现可靠和平稳的阀开关过程。特别是，根据本实用新型的实施方式，由于在动铁与心轴之间设置螺纹连接结构，与在心轴与阀针联接部件之间设置螺纹连接结构的方案相比，可以使螺纹连接结构更远离用于实现闭阀的阀针末端(下端)，从而可以减小由螺纹连接结构的操作而可能导致的阀针联接部件进而阀针出现晃动的风险，由此可以实现更加可靠和平稳的阀开关过程。
[0038]根据本实用新型的一个或多个实施方式，由于在防旋转构件(壳体)与动铁之间设置防旋转结构并且在动铁与心轴之间设置螺纹连接结构，与动铁与心轴之间通过轴承和轴承限位部件等来连接的方案相比，可以避免采用轴承和轴承限位部件等零部件而导致结构复杂化，并且还可以免除由于动铁有可能跟随心轴的旋转而相对于定铁旋转而导致定铁与动铁之间出现不当磨损的情况。
[0039]特别地，根据本实用新型的一个或多个实施方式，以更加可靠和有效的方式实现电子膨胀阀的断电自保护功能。
【专利附图】

【附图说明】
[0040]通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或多个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中:
[0041]图1是根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的纵剖视图；
[0042]图2是根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的分解剖视图；
[0043]图3是根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的分解立体图；
[0044]图4A是沿图1中的平面A-A截取的示出动铁与心轴和壳体的配合关系的剖视图；
[0045]图4B是示出根据本实用新型的实施方式的动铁的立体图；
[0046]图5A是示出根据本实用新型的实施方式的第一变型例的防旋转结构的剖视图；
[0047]图5B是示出根据本实用新型的实施方式的第一变型例的具有防旋转结构的动铁的立体图；
[0048]图6A是示出根据本实用新型的实施方式的第二变型例的防旋转结构的剖视图；
[0049]图6B是示出根据本实用新型的实施方式的第二变型例的具有防旋转结构的动铁和套筒的立体图；
[0050]图7A是示出根据本实用新型的实施方式的第三变型例的防旋转结构的剖视图；
[0051]图7B是示出根据本实用新型的实施方式的第三变型例的具有防旋转结构的动铁和套筒的立体图；以及
[0052]图8A、图8B、图8C和图8D是示出根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的工作过程的一系列图
【具体实施方式】
[0053]下面参照附图、借助示例性实施方式对本实用新型进行详细描述。对本实用新型的以下详细描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本实用新型及其应用或用途的限制。
[0054]首先，将参照图1至图3描述根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的总体结构。其中，图1是根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的纵剖视图，图2是根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的分解剖视图，而图3是根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的分解立体图。[0055]根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀I可以包括:用于对流过电子膨胀阀I的流体的流量进行调节的阀组件10 ;用于带动阀组件10的可动阀构件(阀针)进行轴向运动的执行机构50 ;为执行机构50提供动力的驱动机构40 ;以及用于保持和释放执行机构50的电磁保持机构60。
[0056]在优选的示例中，阀组件10包括阀体12。在阀体12中设置与入流管92连接的入口 12-1以及与出流管94连接的出口 12-2。流体经由入流管92流入电子膨胀阀1，然后经由出流管94流出电子膨胀阀I。
[0057]在一些示例中，在阀体12的出口 12-2处一体地形成有固定阀构件(阀座)12_3。
[0058]在优选的示例中，如上文所提及，电子膨胀阀I的阀组件10还包括阀针14。而且，如上文所提及，阀针14在执行机构50的带动下进行轴向运动(例如在旋转的同时进行轴向运动)，从而能够打开和关闭阀座12-3 (具体为形成在阀座12-3中的阀孔)并且能够调节电子膨胀阀I的阀开度。阀针14可以包括第一端(上端)14-1和第二端(下端)14-2。第一端14-1用于与下文将做描述的阀针联接部件的第二部分(下部分/阀针联接部)联接。第二端14-2用于与阀座12-3接合从而关闭阀座12-3。
[0059]在图示的示例中，阀针14以可(轴向)滑动方式联接至阀针联接部件55的第二部分55-2。具体地，在第二部分55-2中形成有朝向下方开口的容纳孔55-21。在容纳孔55-21中可以设置压缩弹簧(用作根据本实用新型的第一压缩弹簧)38，并且容纳孔55-21还用于容纳阀针14的第一端14-1使得第一端14-1能够在容纳孔55-21中以受引导的方式滑动。在容纳孔55-21的下端的内壁表面处可以设置环形槽(未标示)，该环形槽可以用于容纳下文将做描述的挡圈。阀针14可以形成为第一端14-1的外径大于第二端14-2的外径，使得在阀针14的外侧/外周、在第一端14-1与第二端14-2之间形成有台阶部(用作根据本实用新型的第一台阶部)14-3。可以设置挡圈36,挡圈36可以布置在环形槽中。挡圈36可以与阀针14的台阶部14-3抵接，从而限制阀针14移动离开容纳孔55-21进而防止阀针14从阀针联接部件55脱出。
[0060]由此，阀针14可以与阀针联接部件55—起进行轴向运动。而且，当阀针联接部件55向下移动并且阀针14与阀座12-3抵接时，压缩弹簧38从阀针14的第一端14_1施加弹簧力以使阀针14与阀座12-3之间具有合适的抵接力，从而一方面因提供接触缓冲作用而保护阀针14和阀座12-3不被损坏，另一方面则提供可靠的密封效果。
[0061]在优选的示例中，挡圈36可以实施为异形弹性挡圈(特别参见图3)。可选地，挡圈36可以包括大致环形的弹性本体部以及一对抓持部，每个抓持部分别从弹性本体部的相应末端延伸出。由此，可以通过手动方式方便地将挡圈36装配至环形槽和从环形槽拆卸，从而可以方便地将阀针14和/或压缩弹簧38从阀针联接部件55拆卸以便于进行例如更换等操作。
[0062]这里，本领域技术人员应当理解，阀针14也能够以其它适当的方式联接至阀针联接部件55，或者，阀针14甚至可以与阀针联接部件55 —体地形成。
[0063]在图示的示例中，驱动机构40可以是包括定子41和转子42的电机。转子42可以在定子41中旋转。此外，可以在定子41与转子42之间设置筒体44以实现装配方便和容易密封的目的。
[0064]在优选的示例中，转子42实施为一端开口的圆筒状磁环，从而限定出转子腔42-1。下文将提及的止位机构至少部分地布置在转子腔42-1中。
[0065]此外，在优选的示例中，转子42与执行机构50的心轴51注塑成一体，使得当驱动机构(电机)40通电时转子42与心轴51 —体地旋转。然而，本领域技术人员应当理解，转子42与心轴51也可以单独地形成，然后通过适当的方式固定地连接在一起。
[0066]在优选的示例中，执行机构50包括:如上文所提及的心轴51 ;以及如上文所提及的阀针联接部件55。
[0067]在一些示例中，心轴51可以包括第一端(上端)51-1和第二端(下端)51-2。第一端51-1可以形成有外螺纹。第一端(外螺纹端)51-1用于与下文将做描述的电磁保持机构60的动铁64的下部段(内螺纹部)64-2螺纹连接，从而在心轴51轴向固定且动铁64周向固定的情况下通过心轴51的旋转而迫使动铁64进行轴向运动(远离心轴51的向上轴向运动)，或者在动铁64轴向固定(被定铁吸合)且周向固定的情况下通过心轴51的旋转而迫使心轴51本身进行轴向运动(朝向动铁64的向上轴向运动)，这方面将在下文做进一步描述。第二端51-2用于与阀针联接部件55接合。
[0068]在图示的示例中，可以在心轴51的下部分处——具体为在心轴51的第二端51-2的邻近上方处——设置轴颈部51-4。轴颈部51-4用于与下文将做描述的支撑件80的第一部分80-1滑动接合，从而引导心轴51的相对于支撑件80的旋转运动和轴向运动。在优选的示例中，轴颈部51-4可以单独地形成，然后例如通过过盈配合而固定地连接至心轴51的本体。在其它示例中，轴颈部51-4可以与心轴51的本体一体地形成。
[0069]在优选的示例中，阀针联接部件55包括:第一部分(上部分/支撑件接合部)55-1 ；以及如上文所提及的第二部分(下部分/阀针联接部)55-2。第一部分55-1 —方面用于与心轴51的第二端51-2固定地连接从而能够与心轴51 —体地运动(轴向上下运动和周向旋转运动)，另一方面则用于与支撑件80的第二部分80-2滑动接合，从而通过支撑件80来引导阀针联接部件55的旋转运动和轴向运动。
[0070]在图示的示例中，在第一部分55-1中可以形成有插孔55-11，并且心轴51的第二端51-2可以例如通过过盈配合而固定地插入至插孔55-11中，从而实现阀针联接部件55与心轴51的固定连接。这里，本领域技术人员应当理解，阀针联接部件55也能够以其它适当的方式固定地连接至心轴51,或者，阀针联接部件55甚至可以与心轴51 —体地形成。
[0071]在图示的示例中，第一部分55-1可以呈圆筒状外形，以便实现如上文所描述的与支撑件53的第二部分80-2的滑动接合。
[0072]在一些示例中，可以在阀针联接部件55的外侧/外周、在第一部分(上部分/支撑件接合部)55-1与第二部分(下部分/阀针联接部)55-2之间形成有台阶部(用作根据本实用新型的第二台阶部)55-4。在台阶部55-4与支撑件80之间可以设置压缩弹簧(用作根据本实用新型的第二压缩弹簧)39。压缩弹簧39可以为阀针联接部件55提供向下的弹簧力，以在电子膨胀阀断电的情况下辅助阀针联接部件55连同阀针14、心轴51、转子42和动铁64移动至使得阀针14关闭阀座12-3的位置。另外，压缩弹簧39还可以提供拉力以使心轴51始终与动铁64保持同一侧接触，这有利于消除反向运动时的螺纹间隙。然而，本领域技术人员应当理解，由于阀针联接部件55、阀针14、心轴51、转子42和动铁64本身具有一定的重量以提供上述力，因此压缩弹簧39可以被省略。
[0073]在优选的示例中，电子膨胀阀I还包括支撑件80，支撑件80可以包括:如上文所提及的第一部分80-1 ;以及如上文所提及的第二部分80-2。在第一部分80-1中可以形成有通孔，该通孔可以具有圆形形状。由此，第一部分80-1借助其圆形通孔以可滑动方式容纳心轴51的轴颈部51-4 (相当于在第一部分80-1与轴颈部51-4之间设置滑动轴承)，从而引导心轴51的旋转运动和轴向运动，以使心轴51的旋转运动和轴向运动更加平稳(使心轴51得到可靠的径向定位)。在第二部分80-2中也可以形成有圆形通孔，该圆形通孔用于以可滑动方式容纳阀针联接部件55的第一部分55-1(相当于在第二部分80-2与阀针联接部件55的第一部分55-1之间设置滑动轴承)，从而引导阀针联接部件55的旋转运动和轴向运动，以使阀针联接部件55的旋转运动和轴向运动更加平稳(使阀针联接部件55得到可靠的径向定位)。以此方式，可以确保心轴51和阀针联接部件55作为整体(即执行机构50)的旋转运动和轴向运动更加平稳。
[0074]在优选的示例中，电磁保持机构60设置在执行机构50上方，并且电磁保持机构60的中心轴线可以设置成与心轴51的旋转轴线大致重合。
[0075]在优选的示例中，电磁保持机构60包括:在通电时产生磁吸引力的电磁线圈61 ；相对于电磁线圈61固定的定铁62 ；以及如上文所提及的能够相对于定铁62移动的动铁64。
[0076]电磁保持机构60构造成用于实现电磁阀I断电后自行关闭的功能(电子膨胀阀的断电自保护功能)。亦即，电磁保持机构60在电磁保持机构60 (具体为电磁线圈61)通电时使定铁62与动铁64磁性吸合，从而使动铁64保持在第一轴向位置(吸合位置)。在该第一轴向位置，能够在动铁64保持于固定的轴向高度的情况下通过心轴51的旋转而迫使心轴51本身连同阀针联接部件55和阀针14进行轴向运动，以调节电子膨胀阀I的阀开度(包括将阀开度调节为全开、中间开度和全闭)。另一方面，电磁保持机构60在电磁保持机构60断电时能够使动铁64释放至第二轴向位置(未吸合位置)。在该第二轴向位置，阀针14能够关闭阀座12-3。具体地，当例如由于系统意外断电而使电子膨胀阀I进而电磁保持机构60的电磁线圈61断电时，定铁62与动铁64之间的磁性吸合消失。这样，如果此时阀针14处于未关闭阀座12-3 (即阀针14的第二端14-2离开阀座12_3)的状态，则动铁64、心轴51、转子42、阀针联接部件55和阀针14能够作为一个单元共同地在重力作用下和/或在设置在支撑件80与阀针联接部件55的台阶部55-4之间的压缩弹簧39的弹簧力的作用下向下坠落以使阀针14关闭阀座12-3。
[0077]在图示的示例中，动铁64可以包括上部段64-1和上文所提及的下部段64_2。上部段64-1可以具有圆形外周(即径向截面呈圆形)。下部段64-2可以具有与下文将做描述的壳体(用作根据本实用新型的防旋转构件)70的通孔的非圆形或多边形内周相匹配的非圆形或多边形外周(即径向截面呈非圆形或多边形，用作根据本实用新型的防旋转结构AR)。例如，如图4A和图4B所示(图4A是沿图1中的平面A-A截取的示出动铁与心轴和壳体的配合关系的剖视图，而图4B是示出根据本实用新型的实施方式的动铁的立体图)，下部段64-2可以具有在径向相对两侧对称地平截的截圆状外周，换言之，下部段64-2可以两个相对的大致平直的侧部以及两个相对的圆弧形的侧部。这里，尽管上文所描述的是动铁64仅仅在一部分(下部段64-2)处设置防旋转结构AR，然而可以构想，也可以在动铁64的整个轴向长度上设置防旋转结构AR (如下文所描述)。
[0078]在优选的示例中，在动铁64的下部段(内螺纹部)64-2中形成有朝向下方开口的容置孔(用作根据本实用新型的内螺纹孔)64-21，容置孔64-21可以具有圆形形状并且在容置孔64-21中可以形成有内螺纹。容置孔64-21用于以螺纹连接方式容纳心轴51的第一端(上端/外螺纹端)51-1。
[0079]根据本实用新型的实施方式，设置用于与动铁64的下部段64-2配合的壳体70。壳体70可以具有通孔70-1，通孔70-1可以具有与动铁64的下部段64_2的非圆形或多边形外周/外壁表面相匹配的非圆形或多边形内周/内壁表面(即径向截面呈非圆形或多边形，用作根据本实用新型的防旋转结构AR)。例如，如图4A所示，通孔70-1可以具有在径向相对两侧对称地平截的截圆状内周。由此，借助动铁64的下部段64-2与壳体70的通孔70-1的这种非圆形或多边形配合，动铁仅仅能够进行轴向平移运动而不能够进行周向旋转运动。
[0080]根据本实用新型的实施方式，可选地，可以在执行机构50中设置止位机构57。止位机构57可以包括:弹簧螺旋导轨57-1 ;滑环57-3 ;以及导向销57_5。止位机构57限制心轴53进而整个执行机构50的旋转范围，使得能够避免因执行机构50的过度旋转而造成螺纹副(例如心轴51的第一端51-1与动铁64的下部段64-2的容置孔64-21之间的螺纹连接)咬死和磨损问题，从而保证螺纹副的顺利传动。
[0081]下面将参照图8A、图8B、图8C和图8D描述根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀I的工作过程。其中，图8A、图SB、图SC和图8D是示出根据本实用新型的实施方式的电子膨胀阀的工作过程的一系列图。
[0082]从电子膨胀阀I处于如图8A所示的状态开始进行描述，该状态对应于在系统意外断电的情况下动铁64、转子42、心轴51、阀针联接部件55和阀针14 一起向下坠落使得阀针14关闭阀座12-3之后所处的状态。在该断电自保护状态下，阀针14关闭阀座12-3从而电子膨胀阀I处于全闭位置，动铁64例如与定铁62脱离并且动铁64与定铁62处于非吸合状态，而止位机构57的滑环57-3例如处于上止位位置。
[0083]接着，在供电恢复正常的情况下，首先向驱动机构40施电，使得转子42沿第一方向(如图8A所示的方向)旋转。转子42的旋转导致心轴51连同阀针联接部件55和阀针14也沿第一方向旋转。随着心轴51的旋转，其下部段64-2与心轴51的第一端51_1螺纹连接的动铁64在由于与壳体70的防旋转配合而无法旋转的情况下被迫向上平移，使得动铁恢复至如图8B所示的与定铁62接触的状态。在如图8B所示的恢复状态下，阀针14仍然关闭阀座12-3从而电子膨胀阀I仍然处于全闭位置，动铁64与定铁62接触并且此时可以向电磁保持机构60施电以使动铁64与定铁62处于磁性吸合状态,而止位机构57的滑环57-3变为处于下止位位置。
[0084]接着，从图8B所示的状态，当需要打开电子膨胀阀I时，对驱动机构40的施电进行控制，使得转子42沿与第一方向相反的第二方向(如图8C所示的方向)旋转。转子42的旋转导致心轴51连同阀针联接部件55和阀针14也沿第二方向旋转。随着心轴51的旋转，其第一端51-1与动铁64的下部段64-2螺纹连接的心轴51本身连同阀针联接部件55和阀针14被迫在旋转的同时沿轴向向上移动，由此可以打开电子膨胀阀I。这样，电子膨胀阀I可以处于如图8C所示的状态，在该电子膨胀阀正常工作的状态下，阀针14离开阀座12-3从而电子膨胀阀I处于全开位置，动铁64与定铁62保持处于磁性吸合状态，而止位机构57的滑环57-3变为重新处于上止位位置。在这方面，可以仅仅适当地增大电子膨胀阀I的阀开度，亦即使阀开度处在介于全开与全闭之间的中间开度(此时，止位机构57的滑环57-3相应地处在介于上止位位置与下止位位置之间的中间位置)。
[0085]接着，当在图SC所示的状态下电子膨胀阀I突然意外断电时，由于电磁保持机构60的电磁线圈61断电，定铁62不再吸引动铁64。由此，动铁64、心轴51、转子42、阀针联接部件55和阀针14作为一个单元共同地在重力作用下和/或在设置在支撑件80与阀针联接部件55的台阶部55-4之间的压缩弹簧39的弹簧力的作用下向下坠落以使阀针14关闭阀座12-3，如图8D所示(图8D所示的状态实际上对应于图8A所示的状态)。此时，借助压缩弹簧38和压缩弹簧39的双重作用，阀针14能够可靠地与阀座12-3接合，从而可靠地实现无需任何外加能源的断电自保护。
[0086]在上文参照图8A至图8D描述的工作过程中，首先向驱动机构40施电使得动铁64向上平移直至动铁64与定铁62接触，然后才向电磁保持机构60施电使得定铁62与动铁64磁性吸合。然而，也可以在动铁64向上平移至动铁64与定铁62接触之前向电磁保持机构60施电，例如同时地向驱动机构40和电磁保持机构60施电。这样，可以例如在动铁64借助于心轴51的旋转而向上平移至特定位置时通过定铁62的磁吸引力而向上吸引动铁64，而心轴51继续旋转以恢复至最远离动铁64且使得阀针14关闭阀座12_3的位置。以此方式，可以促使动铁64与定铁62处于相互接触的磁性吸合状态。
[0087]根据本实用新型的实施方式，至少可以提供如下有益效果。
[0088](I)根据本实用新型的实施方式，巧妙地通过机械结构设计而将电磁阀断电后自行关闭的特性集成在电子膨胀阀中从而实现电子膨胀阀的断电自保护功能。特别地，与采用直接串联独立电磁阀的方式来实现断电保护功能的方案(在该方案中，考虑到压降，独立电磁阀的通流截面通常较大从而成本很高)相比，可以实现更加紧凑的结构和更高的可靠性，可以使终端设备商节省两道现场钎焊工艺，并且可以大大地降低成本。另外，与在电子膨胀阀控制板中增加实现能量储存的超级电容以在断电后的有限时间内进行供电从而实现阀门关闭的方案相比，可以避免阀门必须与特定控制器配套使用、超级电容成本很高、控制器对工作环境比较敏感的相关问题。另外，与在电子膨胀阀控制板中安装备用电池以在断电后能够继续执行阀门关闭的方案相比，可以避免需要定期更换电池且不环保(铅酸蓄电池对环境有不良影响)的相关问题。
[0089](2)根据本实用新型的实施方式，由于设置有止位机构，因此可以适当地限制心轴的旋转。由此，例如在阀门的全开和全闭位置中，可以避免因转子和心轴过度旋转而引起的螺纹副咬死和磨损问题，从而保证螺纹副的顺利传动。
[0090](3)根据本实用新型的实施方式，由于在防旋转构件(壳体)与动铁之间设置防旋转结构AR并且在动铁与心轴之间设置螺纹连接结构，因此一方面在意外断电之后动铁脱离定铁的情况下使动铁能够可靠地且平稳地恢复至与定铁磁性吸合的状态，而另一方面也能够确保心轴连同阀针进行轴向运动以实现可靠和平稳的阀开关过程。特别是，根据本实用新型的实施方式，由于在动铁与心轴之间设置螺纹连接结构，与在心轴与阀针联接部件之间设置螺纹连接结构的方案相比，可以使螺纹连接结构更远离用于实现闭阀的阀针末端(下端)，从而可以减小由螺纹连接结构的操作而可能导致的阀针联接部件进而阀针出现晃动的风险，由此可以实现更加可靠和平稳的阀开关过程。
[0091](4)根据本实用新型的实施方式，由于在防旋转构件(壳体)与动铁之间设置防旋转结构AR并且在动铁与心轴之间设置螺纹连接结构，与动铁与心轴之间通过轴承和轴承限位部件等来连接的方案相比，可以避免采用轴承和轴承限位部件等零部件而导致结构复杂化，并且还可以免除由于动铁有可能跟随心轴的旋转而相对于定铁旋转而导致定铁与动铁之间出现不当磨损的情况。
[0092]特别地，根据本实用新型的实施方式，以更加可靠和有效的方式实现电子膨胀阀的断电自保护功能。
[0093]本实用新型可以容许若干变型和修改。
[0094]例如，如图5A和5B所示(图5A是示出根据本实用新型的实施方式的第一变型例的防旋转结构的剖视图，而图5B是示出根据本实用新型的实施方式的第一变型例的具有防旋转结构的动铁的立体图)，动铁64A可以形成为在外周处具有沿整个轴向方向延伸的沟槽64A-5，例如具有以90度沿周向方向等距间隔的四个沟槽64A-5。另外，壳体70A可以形成为在壳体70A的通孔70A-1的内周处具有与沟槽64A-5相匹配的凸脊70A-5。通过这种方式，也可以可靠地形成防旋转结构AR。
[0095]再例如，如图6A和6B所示(图6A是示出根据本实用新型的实施方式的第二变型例的防旋转结构的剖视图，而图6B是示出根据本实用新型的实施方式的第二变型例的具有防旋转结构的动铁和套筒的立体图)，根据第二变型例的动铁64B的结构可以与根据第一变型例动铁64A的结构相同(具有相同的外部轮廓)。另外，在第二变型例中，在动铁64B与壳体70B之间设置套筒75B作为中间构件(用作根据本实用新型的防旋转构件)。套筒75B可以例如通过过盈配合而固定地插入至壳体70B的通孔中，同时在套筒75B的通孔75B-1的内周处具有与沟槽64B-5相匹配的凸脊75B-5。通过这种方式，也可以可靠地形成防旋转结构AR。
[0096]再例如，如图7A和7B所示(图7A是示出根据本实用新型的实施方式的第三变型例的防旋转结构的剖视图，而图7B是示出根据本实用新型的实施方式的第三变型例的具有防旋转结构的动铁和套筒的立体图)，根据第三变型例的动铁64C具有呈圆筒形的上部段以及呈八面体形状的下部段。另外，在第三变型例中，在动铁64C与壳体70C之间设置套筒75C作为中间构件(用作根据本实用新型的防旋转构件)。套筒75C可以通过过盈配合而固定地插入至或以其它适当方式(例如焊接、螺纹连接等)固定地联接在壳体70C的通孔中，同时套筒75C的通孔75C-1呈大致方形。动铁64C的呈八面体形状的下部段适于相匹配地插入至套筒75C的通孔75C-1中，使得动铁64C不能够进行周向旋转而只能够进行轴向平移。通过这种方式，也可以可靠地形成防旋转结构AR。而且，通过这种方式，由于在方形通孔75C-1的四个角部处形成有间隙以便于空气流通而避免所谓的“气阻”情况，因此有利于动铁相对于壳体或套筒等的顺利平移。
[0097]另外，尽管上文所描述的是，心轴51形成外螺纹而动铁64形成内螺纹，然而可以构想，心轴51形成内螺纹而动铁64形成外螺纹(例如在心轴顶端设置内螺纹孔而在动铁底端设置突出的螺栓部)或者其它适当的螺纹连接方式。
[0098]尽管上文所描述的阀针14经由阀针联接部件55联接至心轴51，然而可以构想，阀针14也可以直接地联接至心轴51。
[0099]尽管上文所描述的是，在壳体70、70A、70B、70C或作为中间构件的套筒75B、75C与动铁64、64A、64B、64C之间设置防旋转结构AR，然而可以构想，也可以在动铁64与其它构件(用作根据本实用新型的防旋转构件)之间(例如在动铁64的上部段64-1的外周与电磁保持机构60的电磁线圈61内侧的筒体的内周之间)设置防旋转结构AR。
[0100]在本申请文件中，方位术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“上方”和“下方”等的使用仅仅出于便于描述的目的，而不应视为是限制性的。
[0101]虽然已经参照示例性实施方式对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型并不局限于文中详细描述和示出的具体示例/实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对示例性实施方式做出各种改变。
【权利要求】
1.一种电子膨胀阀(I)，包括: 阀组件(10)，所述阀组件(10)包括可动阀构件(14)并且用于对流过所述电子膨胀阀(I)的流体的流量进行调节； 执行机构(50)，所述执行机构(50)包括心轴(51)并且用于带动所述可动阀构件(14)进行轴向运动； 驱动机构(40)，所述驱动机构(40)用于为所述执行机构(50)提供动力；以及 电磁保持机构(60),所述电磁保持机构(60)包括动铁(64,64A, 64B, 64C)并且适于通过电磁吸引力保持和释放所述执行机构(50)，当所述电磁保持机构(60)在通电情况下保持所述执行机构(50)时，所述心轴(51)能够带动所述可动阀构件(14)进行轴向运动以便调节所述电子膨胀阀(I)的阀开度，当所述电磁保持机构(60)在断电情况下释放所述执行机构(50)时，所述可动阀构件(14)移动至使得所述电子膨胀阀(I)关闭的位置， 其特征在于，所述心轴(51)与所述动铁(64，64A，64B，64C)螺纹连接，使得所述心轴(51)能够相对于所述动铁(64，64A，64B，64C)旋转，并且，所述电子膨胀阀(I)设置有防旋转结构(AR)，使得所述动铁(64，64A，64B，64C)只能够沿所述电子膨胀阀(I)的轴向方向进行平移运动而不能够进行旋转运动。
2.根据权利要求1所述的电子膨胀阀(I)，其中 所述可动阀构件(14)是阀针(14), 所述阀组件(10)还包括阀座(12-3)，·· 并且，所述阀针(14)适于与所述阀座(12-3)接合从而使所述电子膨胀阀(I)关闭。
3.根据权利要求2所述的电子膨胀阀(I)，其中，所述执行机构(50)还包括阀针联接部件(55)，所述阀针(14)经由所述阀针联接部件(55)联接至所述心轴(51)。
4.根据权利要求3所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述阀针联接部件(55)包括第一部分(55-1)以及第二部分(55-2)，所述第一部分(55-1)固定地连接至所述心轴(51)，所述阀针(14)以轴向可滑动方式联接至所述第二部分(55-2)。
5.根据权利要求4所述的电子膨胀阀(1)，其中，在所述阀针联接部件(55)与所述阀针(14)之间设置向所述阀针(14)施加弹簧力的第一压缩弹簧(38)。
6.根据权利要求5所述的电子膨胀阀(1)，其中，在所述阀针联接部件(55)的第二部分(55-2)处设置容纳孔(55-21)，所述第一压缩弹簧(38)和所述阀针(14)的一端(14_1)布置在所述容纳孔(55-21)中，使得所述第一压缩弹簧(38 )位于所述阀针联接部件(55 )与所述阀针(14)的所述一端(14-1)之间。
7.根据权利要求6所述的电子膨胀阀(I)，其中 在所述容纳孔(55-21)的下端的内壁表面处设置环形槽， 所述电子膨胀阀(I)还包括挡圈(36 )，所述挡圈(36 )布置在所述环形槽中从而能够与形成在所述阀针(14)的外周处的第一台阶部(14-3)抵接，由此限制所述阀针(14)从所述阀针联接部件(55)脱出。
8.根据权利要求7所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述挡圈(36)实施为以可拆卸方式布置在所述环形槽中的异形弹性挡圈。
9.根据权利要求8所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述挡圈(36)包括大致环形的弹性本体部以及一对抓持部，每个所述抓持部分别从所述弹性本体部的相应末端延伸出。
10.根据权利要求1所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述驱动机构(40)包括转子(42)，所述转子(42)实施为与所述心轴(51)—体地形成或固定地连接的、一端开口的圆筒状磁环。
11.根据权利要求1所述的电子膨胀阀(1)，其中，在所述执行机构(50)中设置用于限制所述心轴(51)的旋转范围的止位机构(57)。
12.根据权利要求11所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述止位机构(57)包括:弹簧螺旋导轨(57-1);滑环(57-3);以及导向销(57-5)。
13.根据权利要求1所述的电子膨胀阀(1)，其中 所述心轴(51)包括外螺纹端(51-1 )，并且所述动铁(64，64A，64B, 64C)包括内螺纹孔(64-21)，由此所述心轴(51)与所述动铁(64，64A，64B，64C)能够实现所述螺纹连接， 或者，所述心轴(51)包括内螺纹孔，并且所述动铁(64，64A，64B，64C)包括突出的螺栓部，由此所述心轴(51)与所述动铁(64，64A，64B，64C)能够实现所述螺纹连接。
14.根据权利要求 1所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述电磁保持机构(60)还包括:在通电时产生磁吸引力的电磁线圈(61);以及相对于所述电磁线圈(61)固定的、适于与所述动铁(64，64A，64B，64C)磁性吸合的定铁(62 )。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述动铁(64，64A，64B，64C)在沿轴向方向的至少一部分上设置用于形成所述防旋转结构(AR)的至少一部分的非圆形或多边形外周。
16.根据权利要求15所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述电子膨胀阀(I)包括防旋转构件，所述防旋转构件具有通孔，所述通孔设置有与所述动铁(64，64A，64B, 64C)的非圆形或多边形外周相匹配的、用于形成所述防旋转结构(AR)的至少一部分的非圆形或多边形内周。
17.根据权利要求16所述的电子膨胀阀(1)，其中，所述防旋转构件是形成所述电子膨胀阀(I)的外观的至少一部分的壳体(70，70A)或固定地联接在所述壳体(70B，70C)的通孔中的套筒(75B，75C)。
18.根据权利要求17所述的电子膨胀阀(I)，其中 所述动铁(64)包括第一部段(64-1)以及第二部段(64-2)，所述第一部段(64-1)具有圆形外周，所述第二部段(64-2)具有截圆状外周， 并且，所述壳体(70)的通孔(70-1)具有相匹配的截圆状内周。
19.根据权利要求17所述的电子膨胀阀(I)，其中 所述动铁(64A)形成为在外周处具有沿整个轴向方向延伸的沟槽(64A-5)， 并且，所述壳体(70A)形成为在所述壳体(70A)的通孔(70A-1)的内周处具有与所述沟槽(64A-5)相匹配的凸脊(70A-5)。
20.根据权利要求17所述的电子膨胀阀(I)，其中 所述动铁(64B)形成为在外周处具有沿整个轴向方向延伸的沟槽(64B-5)， 并且，在所述套筒(75B)的通孔(75B-1)的内周处具有与所述沟槽(64B-5)相匹配的凸脊(75B-5)。
21.根据权利要求17所述的电子膨胀阀(I)，其中 所述动铁(64C)具有呈圆筒形的第一部段以及呈八面体形状的第二部段，并且，所述套筒(75C)的通孔(75C-1)呈大致方形并且适于容纳所述动铁(64C)的第二部段。
22.根据权利要求4至9中任一项所述的电子膨胀阀(I)，其中，所述电子膨胀阀(I)还包括支撑件(80)，所述支撑件(80)适于与所述心轴(51)的设置在所述心轴(51)的下部分处的轴颈部(51-4)以及与所述阀针联接部件(55)的第一部分(55-1)滑动接合。
23.根据权利要求22所述的电子膨胀阀(1)，其中，在所述阀针联接部件(55)的外周处形成有第二台阶部(55-4)，在所述第二台阶部(55-4)与所述支撑件(80)之间设置第二压缩弹簧(39)，所述第二 压缩弹簧(39)适于为所述阀针联接部件(55)提供弹簧力。
【文档编号】F16K17/20GK203641609SQ201320799470
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】刘敬喜, 汪羽丰, 韩荣耀 申请人:艾默生环境优化技术(苏州)有限公司