一种电动阀的制作方法

本发明涉及流体控制技术领域，具体涉及一种电动阀。

背景技术：

图11所示为背景技术的一种电动阀的局部结构示意图。如图11所示的电动阀，包括阀座01，流体进口02和流体出口03。阀座01包括阀口部011，阀芯04能够轴向移动与阀口部011抵接或分离以关闭或打开电动阀的阀口012。如何减少电动阀关阀时的内泄漏，是本领域技术人员不断努力解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电动阀，减少电动阀关阀时的内泄漏。

本发明的电动阀包括阀体部件、阀座部件、阀芯部件，所述阀芯部件设置于所述阀体部件的内腔，所述阀芯部件包括阀芯，所述阀芯大致呈管状，所述阀芯包括本体部和下段部，所述下段部大致呈环状，所述阀座部件包括第一密封部，所述下段部的端部能够与所述第一密封部抵接或分离，所述阀体部件包括衬套部件，所述阀芯部件包括第二密封部，所述阀芯部件通过所述第二密封部与所述衬套部件滑动配合，所述第二密封部与所述衬套部件的内壁贴合；定义所述内腔包括位于所述阀芯部件上方的第一腔，所述阀芯部件包括平衡流路，当所述下段部与所述第一密封部抵接时，所述第一腔与所述电动阀的第一流体端口通过所述平衡流路连通；所述下段部的外径自所述下段部的上端向所述下段部的下端逐渐减小，所述下段部的外壁与所述下段部的横截面具有第一钝角θ，90<θ≤100°；和/或所述下段部的内径自所述下段部的上端向所述下段部的下端逐渐减小，在所述下段部的纵截面上，所述下段部的内壁与所述下段部的横截面具有第二钝角γ，90<γ≤100°，定义所述第二密封部的外缘在所述下段部的横截面上的轴向投影环线的直径为d1；在所述下段部的横截面上，所述轴向投影环线的直径d1、所述下段部的外径d2及所述下段部的内径d3满足如下关系：1mm²<d1*(d2-d3)<6mm²。

本发明所提供的电动阀，下段部的外径自下段部的上端向下段部的下端逐渐减小，下段部的外壁与下段部的横截面具有第一钝角θ，90<θ≤100°；和/或下段部的内径自下段部的上端向下段部的下端逐渐减小，在下段部的纵截面上，下段部的内壁与下段部的横截面具有第二钝角γ，90<γ≤100°，定义第二密封部的外缘在下段部的轴向投影环线的直径为d1；在下段部的横截面上，轴向投影环线的直径d1、下段部的外径d2及下段部的内径d3满足如下关系：1mm²<d1*(d2-d3)<6mm²，以减少电动阀关阀时的内泄漏。

附图说明

图1：本发明提供的一种电动阀在关阀状态下的结构示意图；

图2：图1中i1处的局部放大图；

图3所示为图1中阀芯的结构示意图；

图4a所示为图3中i2处的局部放大图；

图4b所示为图4a的i3处的第一变形例的结构示意图；

图4c所示为图4a的i3处的又一形例的结构示意图；

图5a所示为流体正向进入时阀芯部件的受力分析示意图；

图5b所示为流体反向进入时阀芯部件的受力分析示意图；

图6所示为本发明电动阀的实施例二结构示意图；

图7为图6的局部结构示意图；

图8所示为图6中阀芯的结构示意图；

图9所示为本发明提供的电动阀的实施例三的结构示意图；

图10所示为图9中电动阀的局部结构示意图；

图11所示为背景技术的一种电动阀的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

这里需要说明的是，本文中所涉及的上和下等方位词是以零部件位于说明书附图中所示位置时定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，本文所采用的方位词不应限制本申请请求保护的范围。

本方中所述的“固定连接”可以是两个零部件直接固定连接，也可以是两个零部件通过其它零部件实现可行的固定连接，即两个零部件间接固定连接。

本文中的“d2-d3”均是指以下段部的同一个横截面为基准的。

图1所示为本发明电动阀的实施例一结构示意图，图2所示为图1中i1处的局部放大图，图3所示为图1中阀芯的结构示意图，图4a所示为图3中i2处的局部放大图，图4b所示为图4a的i3处的第一变形例的结构示意图。

如图1至图3及图4a所示，该电动阀包括阀体部件10、阀座部件20、阀芯部件30和密封组件。阀体部件10包括阀体11，阀体11上开设有第二流体端口a。阀座部件20包括阀座21和密封环22，阀座21上设置有第一流体端口b。阀芯部件30设置于阀体部件10的内腔，阀芯部件30包括阀芯31，阀芯31大致呈管状，阀芯31包括环状的下段部311，密封环22包括第一密封部221，下段部311的端部能够与第一密封部221抵接或分离以使第二流体端口a与第一流体端口b断开或连通，阀体部件10还包括衬套部件12，阀芯部件30包括第二密封部321，阀芯31通过第二密封部321与衬套部件12滑动配合，第二密封部321与衬套部件12的内壁贴合，定义阀体部件10的内腔包括位于阀芯部件30上方的第一腔50，阀芯部件30包括平衡流路e，当阀芯31与密封环22抵接时，第一腔50与第二流体端口a不连通，第一腔50与第一流体端口b通过平衡流路e连通。参照附图可以理解的是，如此设计，有利于阀芯部件30的受力平衡。

具体地，如图3所示，阀芯31包括本体部312，阀芯31的本体部312包括小径段3121和大径段3122，即，大径段3122的外径大于小径段3121的外径。衬套部件12包括衬套121，衬套121的外壁与阀体部件10焊接固定，衬套121包括大致呈圆筒状的第一筒状部1211，第一筒状部1211的内径大致相等。阀芯部件30还包括密封组件，密封组件抵接于小径段3121的外壁与第一筒状部1211的内壁之间。具体地，密封组件包括密封圈35和垫片36，本体部312的大径段3122能够相对于第一筒状部1211内壁滑动，密封圈35设置于垫片36与小径段3121之间，密封圈35的内壁与小径段3121的外壁抵接，垫片36的外壁与第一筒状部1211的内壁抵接，以在阀芯31与衬套部件12之间形成动密封，动密封是指，密封组件能够相对于衬套121滑动，但密封组件又在阀芯部件30与衬套121之间形成密封，即，密封组件的上侧与下侧在该部位不连通，垫片36包括前述的第二密封部321。

如图4a及图4b所示，下段部311的外径自下段部311的上端向下段部311的下端逐渐减小，下段部311的外壁与下段部311的横截面具有第一钝角θ，90<θ≤100°，下段部311的内径自下段部311的上端向下段部311的下端逐渐减小，在下段部311的纵截面上，下段部311的内壁与下段部311的横截面具有第二钝角γ，90<γ≤100°。第二密封部321的外缘在下段部311的轴向投影环线m的直径为d1，在下段部311的横截面上，轴向投影环线m的直径d1、下段部311的外径d2及下段部311的内径d3满足如下关系：1mm²<d1*(d2-d3)<6mm²。此处，需要说明的是，本实施例中，下段部311的外壁或下段部311的内壁为非等径设置，因此，本文中的d2和d3并不限定于图4a及图4b中所示位置。而是指在下段部311的横截面上均满足上述关系。

并且，需要说明是的，图4a和图4b所示结构仅是一种具体实施例。本方案中，还可以是下段部311的外壁大致呈等径设置(即图中θ＝90°)时，下端311的内径呈自下段部311的上端向下段部311的下端逐渐减小，即(90<γ≤100°)；或者是下段部311的内壁大致呈等径设置(即图中γ＝90°)时，下段部311的外径呈自下段部311的上端向下段部311的下端逐渐减小(90<θ≤100°)，这可以对照图4a及图4b来理解，在此不再以附图单独示出。

该方案的电动阀，下段部311的外径自下段部311的上端向下段部311的下端逐渐减小，下段部311的外壁与下段部311的横截面具有第一钝角θ，90<θ≤100°；和/或下段部311的内径自下段部311的上端向下段部311的下端逐渐减小，在下段部311的纵截面上，下段部311的内壁与下段部311的横截面之间具有第二钝角γ，90<γ≤100°。并且，第二密封部321的外缘的在下段部311的横截面上的轴向投影环线的直径为d1，其与下段部311的外径d2及下段部311的内径d3满足如下关系：1mm²<d1*(d2-d3)<6mm²，以减少电动阀关阀时的内泄漏。

在上述结构基础上，d1*(d2-d3)≥1mm²，则在轴向投影环线的直径d1不变的情况下，下段部311的壁不会太薄，便于加工，另一方面，阀芯31的强度可靠性也较好，密封可靠性较好。再者，当阀芯31与下文所述的密封环22抵接以关阀时，若密封环22由软性材料制成，例如由橡胶材料制成，则如此设计，减小了下段部311超过密封环22材料承受极限的风险，减小阀芯31的下段部311对密封环22的冲击，利于延长密封环的使用寿命，使阀芯31与密封环22较好地配合，减少关阀时的内泄漏，利于电动阀的关阀可靠性。

而在轴向投影环线的直径d1不变的情况下，d1*(d2-d3)≤6mm²，电动阀的开阀动作阻力得到改善，减少关阀时的内泄漏，利于电动阀开阀可靠性。具体将在后文详述。

其中，密封环22由软性材料制成以提高电动阀关阀时的密封性能，具体地，密封环22由橡胶材料制成，例如丁腈橡胶。阀芯31的下段部311的端部能够与第一密封部221抵接或分离以使第二流体端口a与第一流体端口b连通或不连通，此处的不连通是指阀不发生内泄漏时不连通。但实际产品中，不排除由于工艺等原因，产生少许的内泄漏，因此，本专利的效果之一是减少内泄漏，理想目的是不发生内泄漏。当阀芯31的下段部311的端部与第一密封部221抵接时，定义阀体部件10的内腔包括位于阀芯31与阀体部件10之间的第二腔60，在阀芯31与第一密封部221抵接没有发生内泄漏时，第二腔60与第一流体端口b不连通。

由于密封环22的材料属性，设置阀芯31的下段部311的径向尺寸满足0.1mm<d2-d3<0.6mm，则d2-d3>0.1mm，便于阀芯31的加工，改善阀芯31的下段部311的端部与密封环22抵接以关阀时对密封环22的损伤，而d2-d3<0.6mm，较之d2-d3>0.6mm能够减少阀芯部件10受到的压差力，避免下段部311壁厚较厚带来的不利于电动阀的开阀可靠性。此外，在阀芯向开阀方向动作至阀芯31处于小开度位置时(例如开阀脉冲在阀全开脉冲10％以下)，还能够使流体较快速地在下段部311与密封环22之间流过，进一步提高阀的动作性能。进一步地，本实施例中，当d1＝16.2mm，d2-d3的最小值为0.2mm时，较好地兼顾了电动阀为双向电动阀时，电动阀正向及反向时的动作性能，并还兼顾了密封环22的使用寿命。

由于密封环22由橡胶等软性材料制成，则其具有一定弹性，在受到外力作用时将发生弹性变形。当阀芯31向下移动以与第一密封部221抵接关阀时，在阀芯31下移过程中，为了控制阀芯31的下段部311与密封环22配合的接触面积，使接触面积的大小由下段部311的壁厚(即d2-d3的值)确定，为此，设置阀芯31的下段部311的高度l≥0.4mm。

更进一步地，阀芯31还包括过渡部313，过渡部313设置本体部312与下段部311之间。为了便于控制上述阀芯31的下段部311与密封环22配合的接触面积，过渡部313包括与下段部311衔接的第一过渡段3131，第一过渡段3131的纵向截面大致呈锥形，如图4a所示，第一过渡段3131的上端的内径小于第一过渡段3131的下端的内径。具体地，第一过渡段3131的内壁与水平方向具有第一锐角夹角α。第一过渡段3131的上端的外径大于第一过渡段3131的下端的外径，具体地，第一过渡段3131的外壁与水平方向具有第二锐角夹角β。如图3所示，过渡部313还包括与本体部312衔接的第二过渡段3132，第二过渡段3132的上端的内径小于第二过渡段3132的下端的内径，第二过渡段3132的上端的外径小于第二过渡段3132的下端的外径，第二过渡段3132的上端部的外径大于下段部311的最小外径。第二过渡段3132的上端的外径小于下段部311的最小外径，如此设置，第二密封部321的外缘在阀芯31的轴向投影环线m能够座落于下段部311的任一横截面上，利于阀芯部件30的受力平衡。需要说明的是，本文中的“受力平衡”是指大体平衡，未必是完全的平衡，如果有稍许的受力不平衡，可以通过适当改变电动阀的驱动部件的作用力来调节。

阀芯31的下段部311的纵截面下端大致呈圆弧状，以减少阀芯31对密封环22的磨损，提高密封环22的使用寿命。需要说明的是，本方案中，阀芯31的下端面不设置为该圆弧状也是可以的，例如，阀芯31的下端面大致为小平面状。此处需要说明的是，下段部311的纵截面下端大致呈圆弧状时，该圆弧状部分是比较小的，下段部311整体的外径和内径还是分别大致呈等径设置的，圆弧部对下段部311的整体结构的影响不大。

图4c所示为图4a的i3处的又一变形例的结构示意图。在该实施例的阀芯中，过渡部313c未设置图4a结构中的第一过渡段，过渡部313c仅设置第二过渡段3132c。第二过渡段3132c与下段部311c直接衔接。其有益效果同前图4a中阀芯结构有益效果，在此不再重复叙述。

如图2所示，阀座部件20还包括内衬套25和压块26。阀座21包括轴向通孔27，内衬套25部分地设置在轴向通孔27中并与阀座21焊接固定，密封环22具体设置在内衬套25的外侧和阀座21之间，阀座21包括第一台阶部215，阀座21的上端将压块26铆压固定在阀座21的第一台阶部215的台阶面上。压块26的下端面还与密封环22的上端面相对设置，以对密封环22进行进一步的轴向限位。当然，可以理解的是，压块26的下端面可以与密封环22抵接，也可以不抵接。压块26包括基部261和导向部262。导向部262的内径大于基部261的内径，当下段部311的端部与密封环22的第一密封部221抵接时，阀芯31的下段部311与内衬套25和压块26的基部261能够间隙配合。此处能够间隙配合是指，理想状态时，阀芯31与内衬套25和压块26均间隙配合，以避免发生干涉，但考虑到装配及工艺等因素，可能存在不期望的下述情况：阀芯31与内衬套25或外衬套26发生干涉而没有间隙配合。进一步地，导向部262的内径大致呈自下向上渐大设置，即，导向部262的内孔自下向上大致呈扩径状设置，这样，不仅在导向部的内侧对阀芯31的轴向运动提供导向，阀芯31的下段部311的端部与密封环22的第一密封部抵接时，还能在阀芯31的外部与压块26的内壁之间形成一个导流空间q，利于流体的流动。

本文各实施例的电动阀可以是具有双向流通功能的电动阀(即，电动阀开阀时，流体的流向为自第二流体端口a进入，自第一流体端口b流出(以下简称为正向),或电动阀开阀时，流体的流向还可以自第一流体端口b进入，自第二流体端口a流出(以下简称为反向)。当然，各实施例的电动阀也可以是仅供单向流通。

图5a所示为流体正向进入时阀芯部件的受力分析示意图，图5b所示为流体反向进入时阀芯部件的受力分析示意图。

如图5a及图5b所示，当压力为p的流体正向进入时，在关阀状态下，阀芯部件30主要受到的压差力f正＝pπ(d2²-d1²)，力的作用方向向下；当压力为p的流体反向进入时，在关阀状态下，阀芯部件30主要受到的压差力f反＝pπ(d1²-d3²)，力的作用方向向下，也有利于减小电动阀关阀时的内泄漏，有利于关阀的动作可靠性。

在电动阀阀芯以外的结构尺寸一定时，即在d1不变时，若d1*(d2-d3)>6mm²。则d2-d3增加，有如下三种情况：第一，d2不变，d3减小；第二，d2增加，d3不变；第三，d2及d3均增加。

如d2不变，d3减小时，则f正基本无变化，f反增加，即流体正向流入时，其对开阀及关阀动作影响不大，流体反向流入时，开阀阻力增加，不利于流体反向流入时电动阀的开阀可靠性，d2-d3的值越大，其不利影响越大。

如d2增加，d3不变，则f正增加，f反基本无变化，流体正向流入时，开阀阻力增加，不利于流体正向流入时电动阀的开阀可靠性，d2-d3的值越大，其不利影响越大。流体反向流入时，其对开阀及关阀动作影响不大。

如d2及d3均增加，则f正增加，f反减小，流体正向流入时，开阀阻力增加，不利于流体正向流入时电动阀的开阀可靠性，d2-d3的值越大，其不利影响越大。流体反向流入时，其利于开阀动作。

因此，本方案的电动阀，设计1mm²≤d1*(d2-d3)≤6mm²，当电动阀为双向电动阀时，在改善内泄漏性能以改善关阀可靠性的同时，还能够将电动阀正向及反向时的开阀可靠性均控制在一个较好的程度内。

上述设计，还有利于产品的系列化，即在d1确定时，可以通过上述数值关系计算出d2-d3的数值范围，即得出阀杆的下段部311的壁厚范围。同样地，即在d2-d3范围确定时，可以通过上述数值关系计算出d1的数值范围。

需要说明的是，在前述技术方案的说明基础上，可以理解的是，上述各实施例的电动阀，可以是能够调节流体的流量的电子膨胀阀，也可以是开关阀，例如电磁阀或双向电磁阀。

图6所示为本发明电动阀的实施例二结构示意图。图7为图6的局部结构示意图，图8所示为图6中阀芯的结构示意图。

本实施例的电动阀与前一实施例中电动阀的区别在于，密封组件是密封座部件的一部分，阀芯部件与密封组件滑动配合。阀芯包括第二密封部。具体说明如下：

如图6－图8所示，阀座部件包括内衬套25e和压块26e。衬套部件12e包括衬套121e和密封组件，衬套121e包括第二筒状部1211e(图中仅示出部分)，密封组件固定或限位在衬套121e上，密封组件包括密封圈35e和垫片36e，阀芯31e包括本体部312e和下段部311e，至少部分垫片36e与本体部312e的内壁贴合抵接，密封圈35e与衬套121e的内壁抵接。本体部312e能够相对于密封组件滑动。本体部312e的外径大致相同，本体部312e的外壁包括第二密封部321e。本体部312e的外壁在阀芯31e的下段部311e上的轴向投影环线n的直径为d1。在下段部311e的横截面上，定义下段部311e的外径为d2，定义下段部311e的内径为d3，直径d1与下段部311e的外径的直径d2及下段部的内径d3的关系满足1mm²≤d1*(d2-d3)≤6mm²。本实施例的其它结构可以参照实施例一理解，实施例一关于下段部的各种变形及其受力关系同样适用于本实施例，相应地，本实施例也具有实施例一的有益效果，可参照实施例一理解，在此不再重述。更具体地，本实施例中，d1＝9.2mm时，可以设置d2-d3的最小值为0.5mm。较好地兼顾了电动阀为双向电动阀时，电动阀正向及反向时的动作性能，并还兼顾了密封环22的使用寿命。

图9所示为本方案的电动阀的实施例三的结构示意图，图10为图9中电动阀的局部结构示意图。

如图所示，该电动阀具体为电磁阀，包括封头100，动铁芯101，封头100和动铁芯101作为驱动部件的组成部分，阀体部件102与阀座部件103焊接固定，阀芯31f包括本体部312f和下段部311f。阀座部件包括内衬套25f和压块26f。本实施例中，本体部312f的外壁呈等径设计，其外壁作为第二密封部，第二密封部的直径d1与下段部311f的外径d2及下段部311f的内径d3满足1mm²≤d1*(d2-d3)≤6mm²，实施例一中关于下段部的结构及变形例也同样适用于该电磁阀，该电磁阀也同样能够实现前述实施例电动阀的减小关阀时的内泄漏的作用，该电磁阀的其它结构可以参照前述实施例进行设计，也可以在不脱离本申请原理的框架内进行变更设计，在此不再重复叙述。

以上对本发明所提供的电动阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。