专利名称：一种自力式三通阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于热泵的三通阀，尤其涉及一种不需要附加动力即可进行管路
切换的自力式三通阀。
背景技术：
在制冷热泵领域，不同运行模式之间的替换往往需要对压縮机出口制冷剂流动方 向实现改变。压縮机出口制冷剂的显著特征是高温高压，采用普通电磁或电动阀门(譬如 电磁通断阀、电动通断阀、电磁/电动三通阀等)时，线圈会一直处于较高的工作温度下，导 致线圈和控制阀的使用寿命縮短，制冷机组的可靠性随运行时间的增加快速下降。现有技 术中还使用外部气源的控制阀来解决上述问题，但其结构相对复杂、耗用材料多、制作成本 高。CN101245864A公开了一种"用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀"，虽然该 发明提供的自力式三通阀，勿需任何外部动力即可实现冷媒自然循环并用型机房专用机的 制冷循环和自然循环的自由切换，提高了机房专用机的可靠性，充分发挥自然循环并用型 机房专用机的机房专用机的独特优势，但是在实际的实施过程中，自然循环时的三通阀阻 力较大，而在压縮机启动时阀芯容易翻转，这些都将影响冷媒自然循环时空调机组的正常 使用。
发明内容
针对以上现有技术的缺陷，本发明提出一种自力式三通阀，依靠系统运行过程中 的压縮机吸排气口的压差变化来实现阀门的自动切换，克服了自然循环模式时三通阀阻力 大；压縮机启动时阀芯容易翻转的问题，真正实现了无附加动力的可靠切换。
本发明的技术方案如下 —种自力式三通阀，包括阀体、阀芯、低压进气管、高压进气管、排气管、低压毛细 管和高压毛细管，阀体内设置可轴向移动的阀芯；低压进气管、高压进气管和排气管垂直设 置在阀体上，低压进气管与排气管相对设置，高压进气管与低压进气管在阀体同一侧且相 互平行；阀体一端腔体内固定设置有挡体，挡体是固定不能移动的，挡体与阀芯之间设置有 弹性元件；阀芯与阀体的内端面之间形成高压腔，挡体与阀体另一内端面之间形成低压腔； 低压毛细管连接低压腔和低压进气管，高压毛细管连接高压腔和高压进气管；阀芯上设置 有纵向贯通的通孔。纵向为与阀体轴向垂直的方向。 所述弹性元件处于最大伸展位置时，通孔将低压进气管与排气管连通；弹性元件 处于最小压縮位置时，通孔将高压进气管与排气管连通。 所述通孔由设置在靠高压进气管一侧的孔和设置在排气管一侧的下凹平台构成， 孔与下凹平台连通。 所述孔的内径与低压进气管的内径相同。 所述挡体为挡筒，弹性元件设置在挡筒内。挡筒是一个方向封闭的套筒，封闭的那 个方向位于靠阀体端面的一侧。
所述阀体高压腔内还设置有阀座，阀座固定在阀体上，阀芯在阀座上往复滑动。阀 座保证了阀芯不能转动，而只能平动。在使用过程中，阀芯会存在受力不均的情况，此时由 于其柱形结构，易在阀体内产生转动，影响冷媒流路的畅通，增加局部阻力，甚至可能切断 冷媒流路，而设置阀座后，由于阀座固定在阀体上，"卡"住了阀芯，阀芯也不再是完全的圆 柱结构，在阀体内腔中就只能平动，而不能转动，解决了上述问题。 所述阀座一端固定抵于阀体高压腔端面，阀座长度小于高压腔端面到低压进气管 之间的轴线距离。 所述阀芯由摩擦系数小的弹性材料制成。
所述阀芯的材料为聚四氯乙烯。
本发明的有益效果 本发明提供的是自力式三通阀，采用简单的弹性元件、阀芯结构和合理的阀口设 置，利用空调机组中制冷压縮机自身的开机、停机产生的压縮机吸排气的压差变化和弹性 元件的弹力，实现了三通阀无附加动力的有效切换，勿需外力即可实现带热管功能制冷机 组的冷媒制冷循环模式和自然循环模式的自由切换，提升了该机组的节能性和可靠性。且 本发明的三通阀结构简单，容易加工。
图l为本发明实施例的自力式三通阀的剖面结构示意图(弹性元件处于最大伸展 位置)； 图2为本发明实施例的自力式三通阀的剖面结构示意图(弹性元件处于最小压縮 位置)； 图3为图1的A-A向剖视结构图； 图4为本发明实施例的自力式三通阀的左视图； 图5为本发明实施例中阀芯的结构示意图。 图6为本发明实施例的自力式三通阀在热管与蒸气压縮复合制冷空调机组中的 连接示意图。 附图中的主要元件 1、阀体；2、阀芯；3、凹槽；4、弹簧；5、弹簧套筒；6、低压腔；71、左端盖；72、右端 盖；8、高压腔；9、低压毛细管；10、高压毛细管；11、低压进气管；12、高压进气管；13、排气 管；14、阀座；15、气体管；16、液体连接管；17、冷凝器；18、蒸发器；19、节流装置；20、电磁 阀；21、孔；22、下凹平台；100、自力式三通阀；101、压縮机。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明的最佳实施例。 本发明的自力式三通阀100包括阀体1、阀芯2、低压进气管11、高压进气管12、排 气管13、低压毛细管9和高压毛细管10，阀体1轴向两端分别设置有左端盖71和右端盖 72。其左视图可参见图4。 阀芯2设置在阀体1内，可在阀体1内轴向往复运动。 低压进气管11、高压进气管12、排气管13垂直设置在阀体1上，即三管的轴心线与阀体的轴线相垂直；低压进气管11与排气管13相对设置，即两管的轴心线重合；低压进 气管11与高压进气管12设置在阀体1的同一侧，且相互平行，即两管的轴心线平行。
阀体1 一端内固定设置有挡体，挡体不能移动，挡体为挡筒5，挡筒5为一个方向封 闭的套筒，封闭的一面面向端面，在图中为左端面，在挡筒5与阀芯2之间设置有弹性元件， 在本实施例中为弹簧4，为使弹簧4更稳固地抵靠在阀芯2上，阀芯2面向弹簧4的一端设 置有凹槽3，弹簧4 一端固定在凹槽3内，另一端抵靠在挡筒5内。 挡筒5与阀体1的左内端面形成低压腔6，而阀芯2与阀体1右内端面形成高压腔 8 ;低压毛细管9穿过左端盖71将低压腔6与低压进气管11连通，高压毛细管10穿过右端 盖72将高压腔8与高压进气管12连通。 阀芯2上设置有纵向贯通的通孔，当弹簧4处于最大伸展位置时，通孔将低压进气 管11与排气管13连通，见图1 ;当弹簧4处于最小压縮位置时，通孔将高压进气管12与排 气管13连通，见图2。通孔的形状是可以变化的，可以是圆柱形、方柱形等，但为了使本发明 达到最佳的效果，本实施例采用如下的设计即将通孔设计为部分一和部分二，部分一为设 置在高压进气管12—侧的孔21，其内径与低压进气管11的内径相同；部分二为设置在排 气管13 —侧的下凹平台22，下凹平台22垂直与孔21的轴线，下凹平台22与孔21连通。 参见图5。 在阀体1高压腔8 —端靠低压进气管11 一侧还设置有阀座14，阀座14固定在阀 体1上，阀芯2在阀座14上往复滑动。阀座14的一端固定抵于阀体1高压腔8内端面，阀 座14的长度小于高压腔8端面到低压进气管11之间的轴线距离。阀座14的作用是保证 阀芯2在阀体1内只能轴向平动，而不能转动。 为使阀芯2能够在阀体1内轴向往复运动，并在阀座14上滑动，阀芯2应采用摩 擦系数小的弹性材料制成，如聚四氯乙烯。 为了使本发明的自力式三通阀100达到最佳的使用效果，本实例提供了自力式三 通阀22的最佳制造尺寸。其中高压进气管12与低压进气管11轴心线之间的距离大于二 者的内半径之和；下凹平台22的高度不大于阀芯2的半径、长度不小于低压进气管11与高 压进气管12之间的距离与低压进气管11内半径及高压进气管内半径三者之和；阀座14与 阀芯2在弹簧4处于最大伸展位置时完全闭合，在阀芯2移动时分开；阀座14的高度不大 于阀芯2的半径、长度大于低压进气管11的轴线与高压进气管12的轴线间的距离并小于 右阀盖72与低压进气管11的轴线距离减去低压进气管外径的长度。 本发明的自力式三通阀100的工作原理为当压縮机101未开启时，低压进气管 11和高压进气管12中压力相当，则低压腔6和高压腔8之间压差较小，弹簧4处于伸展状 态，阀芯2在弹簧4的推动作用下向右并将高压腔8中的制冷剂排出至高压进气管12中， 到弹簧4处于最大伸展位置时，低压进气管11通过孔21和下凹平台22和排气管13导通， 冷媒通过低压进气管11经阀芯2经排气管13流出，参见图1。当压縮机101开启时，与压 縮机101排气管连通的高压进气管12中的压力迅速上升，而与压縮机101吸气管连通的低 压进气管11中的压力迅速下降，由此导致阀体1中高压腔8与低压腔6之间的压差迅速建 立，推动阀芯2克服弹簧4的推力向左运动，直至阀芯2被挡体5阻挡，此时弹簧4处于最 小压縮位置，高压进气管12通过孔21和下凹平台22与排气管13导通，而低压进气管11 被截止，参见图2。
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图6显示了本发明自力式三通阀100应用到热管与蒸气压縮复合制冷空调机组中 时的连接关系。本发明自力式三通阀100的排气管13与空调机组的冷凝器17入口相连， 高压进气管12与压縮机101的排气管相连，低压进气管11与气体管15相连。在自然循环 模式下，压縮机101不启动，低压进气管11与排气管13导通，从蒸发器18吸热后出来经气 体管15的冷媒蒸气通过低压进气管11流经阀芯2中通孔21和下凹平台22，经排气管13 流出至冷凝器17放热，然后通过电磁阀20经液体连接管16流回蒸发器18，实现热管功能 的自然循环模式。冷媒制冷循环模式下，压縮机101启动，排出高压气体，高压气体进入高 压进气管12并通过高压毛细管10的连通传至阀芯2右侧高压腔8内，进而使得阀芯2右 侧的压力大于左侧压力，推动阀芯2左移压縮弹簧4，直到弹簧4处于最小压縮位置，高压进 气管12与排气管13导通，低压进气管11截止，则从蒸发器18吸热后出来经气体管15的 冷媒经压縮机101压縮后通过高压进气管12流经阀芯2中的通孔21和下凹平台22，经排 气管13流出至冷凝器17放热，实现冷媒管路的切换。冷媒经冷凝器17放热后，通过节流 机构19经液体连接管16回到蒸发器18，实现蒸气压縮制冷的冷媒制冷循环模式。
权利要求
一种自力式三通阀，包括阀体、阀芯、低压进气管、高压进气管、排气管、低压毛细管和高压毛细管，其特征是阀芯设置在阀体内，轴向移动；低压进气管、高压进气管和排气管垂直设置在阀体上，低压进气管与排气管相对设置，高压进气管与低压进气管在阀体同一侧且相互平行；阀体一端腔体内固定设置有挡体，挡体与阀芯之间设置有弹性元件；阀芯与阀体的内端面之间形成高压腔，挡体与阀体另一内端面之间形成低压腔；低压毛细管连接低压腔和低压进气管，高压毛细管连接高压腔和高压进气管；阀芯上设置有纵向贯通的通孔。
2. 根据权利要求1所述的自力式三通阀，其特征是所述弹性元件处于最大伸展位置 时，通孔将低压进气管与排气管连通；弹性元件处于最小压縮位置时，通孔将高压进气管与 排气管连通。
3. 根据权利要求2所述的自力式三通阀，其特征是所述通孔由设置在靠高压进气管 一侧的孔和设置在排气管一侧的下凹平台构成，孔与下凹平台连通。
4. 根据权利要求3所述的自力式三通阀，其特征是所述孔的内径与低压进气管的内 径相同。
5. 根据权利要求l-4任一项所述的自力式三通阀，其特征是所述阀体高压腔内还设 置有阀座，阀座固定在阀体上，阀芯在阀座上往复滑动。
6. 根据权利要求5所述的自力式三通阀，其特征是所述阀座一端固定抵于阀体高压 腔端面，阀座长度小于高压腔端面到低压进气管之间的轴线距离。
7. 根据权利要求1所述的自力式三通阀，其特征是所述挡体为挡筒，弹性元件设置在 挡筒内。
8. 根据权利要求6所述的自力式三通阀，其特征是所述阀芯由摩擦系数小的弹性材 料制成。
9. 根据权利要求8所述的自力式三通阀，其特征是所述阀芯的材料为聚四氯乙烯。
全文摘要
本发明涉及一种自力式三通阀，包括阀体、阀芯、低压进气管、高压进气管、排气管、低压毛细管和高压毛细管，阀体内设置可轴向移动的阀芯；低压进气管、高压进气管和排气管垂直设置在阀体上，低压进气管与排气管相对设置，高压进气管与低压进气管在阀体同一侧；阀体一端腔体内固定设置有挡体，挡体与阀芯之间设置有弹性元件；阀芯与阀体的内端面之间形成高压腔，挡体与阀体另一内端面之间形成低压腔；低压毛细管连接低压腔和低压进气管，高压毛细管连接高压腔和高压进气管；阀芯上设置有纵向贯通的通孔。本发明利用压缩机自身的开机、停机产生的压差变化和弹性元件的弹力，实现了三通阀无附加动力的有效切换，提升了制冷机组的节能性和可靠性。
文档编号F25B41/04GK101769393SQ201010125798
公开日2010年7月7日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者郭忠健 申请人:北京水木能环节能技术有限公司