一种基于旋转式阀芯的换向阀及其制冷制热系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷领域，特别涉及基于旋转式阀芯的换向阀及其制冷制热系统。


背景技术：

2.换向阀是具有多个进出口的控制阀，多个进出口与外部管路连通，通过阀芯可实现流体流通时的换向，换向阀是制冷设备中不可缺少的部件。制冷制热系统中，换向阀起到制冷、制热转换的作用，通过更换压缩机排气管和回气管进入蒸发器和冷凝器的方向，从而达到制冷或制热目的。换向阀作为制冷制热系统的重要组成部分，其质量的好坏将直接导致产品质量好坏。传统的换向阀采用手动或电机驱动阀芯来实现对流体的换向操作，而手动的驱动方式过于麻烦，不利于自动控制。现有的电机驱动阀芯的换向阀，都是通过电机直接驱动阀芯直线运动实现换向，但是申请人发现该种结构的换向阀容易受到震动、压力过大等原因造成结构失效、卡死或泄露等现象。
3.因此，设计一种能够实现进出口换向、结构简单、操作方便、工作稳定性好、控制精准、耐高压的基于旋转式阀芯的换向阀及其制冷制热系统，是本实用新型的创研动机。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实现进出口换向、结构简单、操作方便、工作稳定性好、控制精准、耐高压的基于旋转式阀芯的换向阀及其制冷制热系统。阀芯在电机的驱动下旋转实现进出口的换向，通过设置阀芯的长度，四通阀可以扩展为八通阀、十二通阀。本实用新型还提供了可使用小换热面积冷凝装置的同时，还能够保证制冷剂液化、制冷效率高的制冷制热系统。
5.本实用新型提供的一种基于旋转式阀芯的换向阀，其技术方案为：
6.一种基于旋转式阀芯的换向阀，包括阀体、端盖、阀芯、电机和电机保护盖，阀芯设置在阀体的空腔内，端盖安装在阀体的一侧，阀芯的一端通过连接组件与电机连接，另一端通过相互配合的销轴和销轴孔与端盖连接；电机能够带动阀芯转动实现接口之间的换向；电机保护盖与阀体连接，电机设置在电机保护盖内，电机保护盖上设置有电连接器，电连接器与电机连接。
7.优选地，电连接器是四芯密封连接器。
8.优选地，阀芯的一端通过齿轮组件与电机连接。
9.优选地，阀体与端盖通过螺钉连接，电机保护盖与阀体通过螺钉连接；
10.电机保护盖与阀体的连接处设置有o型密封圈，端盖与阀体的连接处设置有 o型密封圈。
11.优选地，端盖上设置有销轴，阀芯上设置有销轴孔，销轴与销轴孔能够相互配合连接；
12.换向阀还包括电机法兰和电机法兰盖，连接组件设置在电机法兰和电机法兰盖之
间。
13.优选地，阀芯是与阀体的腔体密闭配合的片状结构。
14.优选地，端盖上设置有位置传感器，位置传感器用于检测阀芯的转动位置。
15.优选地，阀芯包括第一排接口和第二排接口，第一排接口和第二排接口之间的阀芯上设置有与阀体内腔密闭配合的环形圈，环形圈用于分隔第一排接口和第二排接口；第一排接口和第二排接口均包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，构成八通换向阀。
16.一种包含上述的基于旋转式阀芯的换向阀的制冷制热系统，制冷制热系统包括依次连接的压缩机、换向阀、冷凝组件、储液器和蒸发器，换向阀是上述的基于旋转式阀芯的换向阀；
17.冷凝组件包括动能气力转化器、冷凝装置和气液分离器，动能气力转化器包括进气接口、出气接口和回气接口，进气接口与压缩机排气端连接，出气接口与冷凝装置进气端连接，回气接口与气液分离器连接，气态制冷剂能够在气液分离器、动能气力转化器和冷凝装置之间循环。
18.优选地，进气接口端设置有进气导流片，进气导流片与壳体之间具有气缝；
19.气液分离器内设置有高液位传感器和低液位传感器，气液分离器与储液器连接，气液分离器与储液器之间设置有电子膨胀阀。
20.本实用新型的实施包括以下技术效果：
21.本实用新型的基于旋转式阀芯的换向阀能够实现进出口换向、结构简单、操作方便、工作稳定性好、控制精准、密封性好、耐高压，阀芯在电机的驱动下旋转实现进出口的换向，通过设置阀芯的长度，四通阀可以扩展为八通阀、十二通阀，本实用新型的换向阀够承受0
‑
100mpa的高压。
22.阀芯两端均能够在电机驱动端和端盖端限位，相比较于传统的蝶阀结构，在转动或者承受高压时，不会基于阀芯自重、制冷剂压力等客观原因产生变形，从而不会造成结构失效、换向卡死或泄露等情形，更经久耐用。
23.通过在电机保护盖上设置电连接器，通过电连接器接通外电源，能够把高压用电和低压用电分开，用电更安全；还能够避免外接电缆的自重对电机接口的影响，且更容易维护维修。
24.位置传感器的设置能够让使用者知道目前换向阀四个接口之间的流通状态，使用起来更方便，还能避免误操作。
25.包含基于旋转式阀芯的换向阀和动能气力转化器的制冷制热系统，能够精确换向，能够将现有系统中的低速单向流动的制冷剂，改变为高速的循环流动状态，使气液分离器内的气态制冷剂重复循环冷凝，降低冷凝的压力，从而提高系统的换热冷凝效率；还能增大液态制冷剂的过冷度，提高系统制冷效率。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例的基于旋转式阀芯的换向阀的剖面结构示意图。
27.图2为阀芯和电机剖面结构示意图。
28.图3为基于旋转式阀芯的换向阀的侧视结构示意图。
29.图4为基于旋转式阀芯的换向阀换向前的制冷剂流通状态示意图。
30.图5为基于旋转式阀芯的换向阀换向后的制冷剂流通状态示意图。
31.图6为包含基于旋转式阀芯的换向阀的制冷制热系统示意图。
32.图7为动能气力转化器结构示意图。
33.图中：1.阀体；2.阀芯；3.电机；4、连接组件；5.电机保护盖；6.电连接器； 7、电机法兰；8.电机法兰盖；9.销轴；10.螺钉；11.o型密封圈；12.第一排接口； 13.第二排接口；14.销轴孔；15、端盖；16.第一接口；17.第二接口；18.第三接口； 19.第四接口；20、压缩机；21、冷凝组件；210、动能气力转化器；211、进气接口；212、出气接口；213、回气接口；214、进气导流片；215、气缝；216、气液分离器；217、高液位传感器；218、低液位传感器；219、冷凝装置；22、储液器；23、电子膨胀阀；24、蒸发器；25、换向阀。
具体实施方式
34.下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
35.参见图1和图2所示，本实施例的一种基于旋转式阀芯的换向阀，包括阀体 1、端盖15、阀芯2、电机3和电机保护盖5，阀芯2设置在阀体1的空腔内，端盖15安装在阀体1的一侧，阀芯2的一端通过连接组件4与电机3连接，另一端通过相互配合的销轴9和销轴孔14与端盖15连接；电机3能够带动阀芯2转动实现接口之间的换向；电机保护盖5与阀体1连接，电机3设置在电机保护盖 5内，电机保护盖5上设置有电连接器6，电连接器6与电机3连接。本实施例的换向阀，阀芯2两端均能够在电机3端和端盖15端限位，相比较于传统的蝶阀结构，在转动或者承受高压时，不会基于阀芯2自重、制冷剂压力等客观原因产生变形，从而不会造成结构失效、换向卡死或泄露等情形，更经久耐用。通过在电机保护盖5上设置电连接器6，电连接器6接通外电源，能够把高压用电和低压用电分开，用电更安全；还能够避免外接电缆的自重对电机3接口的影响，且更容易维护维修。
36.优选地，电连接器6是四芯密封连接器，选用四芯密封连接器能够保证换向阀的密封性，安全耐用。阀芯2的一端通过齿轮组件与电机3连接，齿轮传动的方式控制精度高，能够准确控制阀芯2的转动角度，实现精确换向。阀体1与端盖15通过螺钉10连接，电机保护盖5与阀体1通过螺钉连接，螺钉10连接方式简单，制造成本低。电机保护盖5与阀体1的连接处设置有o型密封圈11，端盖15与阀体1的连接处设置有o型密封圈，保证了整个换向阀的密封性，避免水汽、粉尘进入阀体1内部，能够延长换向阀的使用寿命。端盖15上设置有位置传感器，位置传感器用于检测阀芯2的转动位置，位置传感器的设置能够让使用者知道目前换向阀的四个接口之间的流通状态，使用起来更方便，还能避免误操作。具体地，端盖15上设置有销轴9，阀芯2上设置有销轴孔14，销轴9与销轴孔14能够相互配合连接，通过将阀芯2的另一端也限位，避免阀芯2应自身重力产生挠度变形带来的影响，确保换向时阀芯2的稳定性。
37.参见图1和图2所示，换向阀还包括电机法兰7和电机法兰盖8，连接组件4设置在电机法兰7和电机法兰盖8之间，电机法兰7和电机法兰盖8均能够起到固定阀芯2的作用，将连接组件4设置在电机法兰7和电机法兰盖8之间，避免阀体1腔体内的异物干扰连接组件4。阀芯2是与阀体1的腔体密闭配合的片状结构，片状结构的阀芯2结构简单，制造成本低廉，相比较于复杂的蝶阀结构，结构简单，耐用。
38.参见图1至图5所示，阀芯2可以包括一排以上的接口(含一排)，具体设置几排，可以根据实际需要设置。图1以两排接口作为示意，分别包括第一排接口12和第二排接口13，第一排接口12和第二排接口13均包括第一接口16、第二接口17、第三接口18和第四接口19，第一排接口12和第二排接口13之间的阀芯2上设置有与阀体1内腔密闭配合的环形圈，环形圈用于分隔第一排接口12 和第二排接口13，构成八通换向阀。图4所示的阀芯2所对应的位置时，第一接口16和第二接口17导通，第三接口18和第四接口19导通，图5所示的阀芯2 所对应的位置时，第一接口16和第四接口19导通，第二接口17和第三接口18 导通。
39.参见图6所示，本实施例还提供了一种包含上述的基于旋转式阀芯的换向阀的制冷制热系统，制冷制热系统包括依次连接的压缩机20、换向阀25、冷凝组件21、储液器22和蒸发器24，换向阀25是上述的基于旋转式阀芯的换向阀。本实施例提供的换向阀25耐高压，适用于二氧化碳制冷剂、氟利昂制冷剂或者氨制冷剂。
40.参见图6和图7所示，冷凝组件21包括动能气力转化器210、冷凝装置219 和气液分离器216，动能气力转化器210包括进气接口211、出气接口212和回气接口213，进气接口211与压缩机20排气端连接，出气接口212与冷凝装置219 进气端连接，回气接口213与气液分离器216连接，气态制冷剂能够在气液分离器216、动能气力转化器210和冷凝装置219之间循环。该种结构在不增加动力的情况下，将现有系统中的低速单向流动的制冷剂，改变为高速的循环流动状态，使气液分离器216内的气态制冷剂重复循环冷凝，降低冷凝的压力，从而提高系统的换热冷凝效率；还能增大液态制冷剂的过冷度，提高系统制冷效率。
41.参见图7所示，进气接口211端设置有进气导流片214，进气导流片214与壳体之间具有气缝215，气缝215为圆环形气缝，进气导流片214阻挡制冷剂后从更小的气缝215进入出气接口212端。回气接口213的内径为逐渐收缩变窄的圆台管结构。出气接口212端依次包括内径逐渐收缩变窄的圆台管结构、内径相同的圆柱形结构、内径逐渐扩张变宽的圆台管结构。制冷剂在该种管径结构中流通时，制冷剂在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面面积成反比，制冷剂在通过扩张的过流断面时，流体出现流速减小的现象，从而产生压差，产生吸附作用，使得压缩机20端的制冷剂和回气端的制冷剂源源不断地从出气端进入冷凝装置219。
42.气液分离器216内设置有高液位传感器217和低液位传感器218，气液分离器216与储液器22连接，气液分离器216与储液器22之间设置有电子膨胀阀23。气液分离器216内高位传感器检测到液位时，控制电子膨胀阀23打开，气液分离器216内的液态制冷剂流入储液器22，气液分离器216内低位传感器检测到液位时，控制电子膨胀阀23关闭，气液分离器216内的气态制冷剂通过动能气力转化器210的回气接口213进入冷凝装置219继续冷凝。
43.参见图6和图7所示，当系统运行制冷时，压缩机20打开将压缩气体压入冷凝装置219，经过动能气力转化器210时，通过进气导流片214与壳体之间的气缝215，使得动能气力转化器210的出气接口212端产生较高流速，从而产生吸附作用，动能气力转化器210的回气接口213端与动能气力转化器210的出气接口212端之间产生压差，将气液分离器216内的气态制冷剂抽吸进入冷凝装置 219继续冷凝。在工作过程中不需要提供额外的动力，即无需添加如电机3一类的动力组件，完全依靠系统自身产生的压差即可实现循环工作，以提高制冷剂的液化量，使制冷剂充分液化，进而提冷凝器的制冷效率。同时，由于气液分离器216中的气态制冷剂被不断抽出，会导致气液分离器216内的压力变小，此时，会有部分液态制冷
剂闪发为气体，以维持气液分离器216内整体环境压力的平衡。这部分液态制冷剂在闪发为气体的过程中会吸收热量，使气液分离器216中剩余的液态制冷剂温度降低，即增大了剩余液态制冷剂的过冷度，进一步提高了冷凝器的制冷效率。
44.特别需要说明的是，为了将制冷剂充分液化，传统的解决办法是增大冷凝装置219的换热面积，用来储存冷凝下来的液体，进而起到液封作用，这样造成冷凝装置219面积过大，配置的风机水泵等辅助设备也偏大，成本偏高，增大了占地面积；而且使用传统的冷凝器，在炎热的夏季，冷凝效果不好时，无法形成液封时，部分气体进入膨胀阀降低夏季制冷效率，还可能造成压缩机20故障停机。再者，现有冷凝器，是上端进气，下端出液，制冷剂在冷凝装置219里边流速低，冷凝效果不好。本实用新型的具有动能气力转化器210、冷凝装置219和气液分离器216循环的冷凝器，在不增加动力的情况下，将现有系统中的低速单向流动的制冷剂，改变为高速的循环流动状态，使气液分离器216内的气态制冷剂重复循环冷凝，提高系统制冷效率。通过电子膨胀阀23与高液位传感器217和低液位传感器218的配合，避免进入储液器22的制冷剂含有气体。
45.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。