用于制冷系统的四通换向阀的制作方法

1.本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种用于制冷系统的四通换向阀。


背景技术：

2.制冷系统中，传统的四通换向阀是通过制冷系统的排气压力和吸气压力的差值来推动活塞进行位置移动，以实现换向的。如果制冷系统需要在冬天运行热泵循环模式，必须先启动制冷循环，当制冷系统的高压和低压之间的压差高于设定的差值后，四通换向阀的导阀通电管道接通，从压缩机排气引出高压气体来推动四通换向阀的活塞位置移动，实现四通换向阀换向动作。此时，制冷系统再切换到热泵循环模式。现有技术中这种通过压差控制和模式转化过渡来实现四通换向阀动作的方式操作繁琐，效率较低，且使用时极为不便。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种通过电机直接驱动，且结构简单，换向方便的用于制冷系统的四通换向阀。
4.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种用于制冷系统的四通换向阀，包括：
6.阀座，所述阀座上沿周向设置有四个管口，依次为第一管口、第二管口、第三管口及第四管口；
7.阀芯，设于所述阀座内，所述阀芯上形成有第一流道和第二流道；
8.电机，设于所述阀座上且与所述阀芯连接，所述电机能驱动所述阀芯在所述阀座内转动，以使所述阀芯在第一状态和第二状态间切换；
9.所述第一状态下，所述第一流道将所述第一管口与所述第二管口连通，所述第二流道将所述第三管口与所述第四管口连通；
10.所述第二状态为所述第一状态下所述阀芯顺时针旋转或逆时针旋转得到；所述第一状态下所述阀芯逆时针旋转得到所述第二状态时，此时在所述第二状态下，所述第一流道将所述第一管口与所述第四管口连通，所述第二流道将所述第二管口与所述第三管口连通；所述第一状态下所述阀芯顺时针旋转得到所述第二状态时，此时在所述第二状态下，所述第一流道将所述第二管口与所述第三管口连通，所述第二流道将所述第一管口与所述第四管口连通。
11.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述阀芯的转动角度为 90
°
或-90
°
。
12.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述阀芯为圆柱形，所述第一流道及所述第二流道为从所述阀芯的侧壁向所述阀芯的中心延伸的两个对称的缺口。
13.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述阀芯与所述阀座其中之一上设置限位柱，其中另一上设置弧形限位槽，且所述弧形限位槽的圆心在所述阀芯的中轴线上，以限制所述阀芯的转动角度。
14.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述阀芯的一端设置有第一连接轴，所述第一连接轴连接至所述电机；所述第一连接轴上套设有轴承；
15.所述阀芯的另一端设置有第二连接轴，所述第二连接轴上套设有轴承。
16.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述阀座包括阀座本体和阀盖，所述电机设于所述阀盖上，所述第一连接轴从所述阀座内部穿过所述阀盖，并与所述电机连接。
17.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述第一连接轴上套设有密封圈。
18.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述阀芯的外周设置有沿其轴向延伸的竖槽，所述阀座的底部设置有发射状的发射槽，所述阀座的底部设置有与所述发射槽连通的环形槽，所述环形槽位于所述阀芯的外围。
19.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述阀芯的表面设置有聚四氟乙烯涂层。
20.作为上述用于制冷系统的四通换向阀的可选方案，所述第一管口为压缩机的排气口，所述第二管口为室外侧的换热器口，所述第三管口为压缩机的吸气口，所述第四管口为舱内侧的换热器口。
21.本实用新型的有益之处在于：在用于制冷系统的四通换向阀上设置电机，通过电机驱动阀芯动作，实现换向，而无需通过压差控制和模式转化过渡来实现四通换向阀动作，实现方式简单，控制精准，效率较高。阀芯中设置第一流道和第二流道，转动阀芯使阀芯中的流道连通阀座上的不同管口即可实现制冷剂的换向，切换不同的工作模式，结构简单，操作方便。
附图说明
22.图1是本实用新型中四通换向阀的结构示意图；
23.图2是本实用新型中四通换向阀的分解结构示意图；
24.图3是本实用新型中四通换向阀的横向截面结构示意图；
25.图4是图3所示结构中阀芯处于另一状态的结构示意图；
26.图5是本实用新型中四通换向阀的纵向截面结构示意图；
27.图6是本实用新型中阀座去掉阀盖的俯视结构示意图。
28.图中：
29.100、阀座；101、轴承；110、阀座本体；111、第一管口；112、第二管口；113、第三管口；114、第四管口；115、弧形限位槽；116、发射槽；117、环形槽；120、阀盖；
30.200、阀芯；201、第一流道；202、第二流道；203、限位柱；204、第一连接轴；205、第二连接轴；206、密封圈；207、竖槽；
31.300、电机。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明
的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
33.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的含义。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
36.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
37.本实用新型提供了一种用于制冷系统的四通换向阀。如背景技术介绍，本实用新型的四通换向阀主要是针对制冷系统中的四通换向阀的不足进行的改进，因此本实用新型的四通换向阀主要用于制冷系统，但是，也可以应用于其它技术领域和场景，在此不作限制。
38.请参考图1至图3，本实用新型的四通换向阀包括阀座100、安装在阀座100内的阀芯200以及电机300。阀座100包括阀座本体110和阀盖120。电机300设置在阀座100上，具体可设置在阀盖120上，且电机300的转子轴与阀芯200连接，以使阀芯200在电机300的驱动下转动。阀芯200中设置有不同的流道，阀座100上设置有多个管口，阀芯200中的流道能将阀座100上的管口连通，实现制冷剂的流动。阀芯200转动后，阀芯200中的流道连通连阀座100上不同的管口，实现流路的切换，也就是实现换向。
39.具体的，如图1至图3所示，阀座100上沿周向设置有四个管口，依次为第一管口111、第二管口112、第三管口113及第四管口114。阀芯200上形成有两条流道，分别为第一流道201和第二流道202。第一流道201与第二流道202是两条单独的流道，互相之间隔开不连通。
40.电机300能驱动阀芯200在第一状态和第二状态间切换，图3所示为阀芯200处于第一状态的示意图，图4所示为阀芯200处于第二状态的示意图。第二状态为第一状态下阀芯顺时针旋转或逆时针旋转得到。阀芯200从图3所示的第一状态转动到图4所示的第二状态为逆时针旋转90
°
。如图3所示，阀芯200处于第一状态时，第一流道201将第一管口111与第二管口112连通，第二流道202将第三管口113与第四管口114连通。如图4所示，阀芯200处于第二状态时，第一流道201将第一管口111与第四管口114连通，第二流道202将第二管口112与第三管口113连通。或者，在另一种情况下，阀芯200处于第二状态时，第一流道201将第二管口112与第三管口113连通，第二流道202将第一管口111与第四管口114连通。具体的，如
前文所述，图3和图4所示的实施例中，阀芯200由图3所示的状态转动到图4所示的状态为逆时针转动90
°
，使得图4中第一流道201将第一管口111与第四管口114连通，第二流道202将第二管口112与第三管口113连通。若图3中阀芯200顺时针转动90
°
，则会形成第一流道201将第二管口112与第三管口113连通，第二流道202将第一管口111与第四管口114连通的情况。也就是说，阀芯200的转动角度为 90
°
或-90
°
。
41.第一流道201和第二流道202可通过一体铸造成型的方式或者机加工的方式成型在阀芯200上。本实用新型中，对第一流道201和第二流道202的形状不作具体限定，只要能连通阀座100上相应的口部即可。于一实施例中，阀芯200为圆柱形，如图3和图4所示，第一流道201和第二流道202为从阀芯200的侧壁向阀芯200的中心延伸的两个对称的缺口，这样的流道形式便于成型。可以理解的是，在其它实施例中，第一流道201和第二流道202可以是设置在阀芯200内部的流道，而不是从表面向内凹陷的缺口。
42.于一实施例中，阀座100的第一管口111为压缩机的排气口，第二管口112为室外侧的换热器口，第三管口113为压缩机的吸气口，第四管口114为舱内侧的换热器口。图3所示为制冷系统处于制冷循环运行模式，压缩机的排气口(第一管口111)与室外侧的换热器口(第二管口112)相连，压缩机的高压排气进入到室外侧的换热器，室外侧换热器为冷凝器；压缩机的吸气口(第三管口113)与舱内侧的换热器口(第四管口114)相连，舱内换热器作为蒸发器，蒸发器吸气进入到压缩机的吸气口。图4所示为制冷系统处于制热循环运行模式，压缩机的排气口(第一管口111)和舱内侧的换热器口(第四管口114)连通，压缩机的高压排气进入到舱内换热器，舱内换热器为冷凝器；室外侧的换热器口(第二管口112)和压缩机的吸气口(第三管口113)连通，室外侧换热器作为蒸发器，蒸发器吸气进入到压缩机的吸气口。
43.为了对阀芯200的转动进行限位和导向，结合图2、图5及图6所示，可以在阀芯200与阀座100两者中的一者上设置限位柱203，另一者上设置弧形限位槽115，限位柱203配合在弧形限位槽115中，实现对阀芯200的限位和导向。本实用新型中，将弧形限位槽115设置在阀座100上，限位柱203设置在阀芯200上。如图6所示，弧形限位槽115的圆心在阀芯200的中轴线上，阀芯200转动时，带动限位柱203在弧形限位槽115中滑动，以限制阀芯200的转动角度，同时也可以提升阀芯200转动时的稳定性。可以理解的是，弧形限位槽115对应的圆心角的角度为90
°
，以限制阀芯200只能转动90
°
。另外，在电机300设计时，也可以进一步的采用电机300位置限制，通过弧形限位槽115与限位柱203配合的机械限位机构和电机300限位设计相结合，可以确保四通换向阀的准确的位置反馈和运行状态监控。例如，假如阀芯200未转动到限位柱203和弧形限位槽115的机械限位点，那么说明阀芯200实际已经被卡阻了无法转动到机械限位点，要是电机300限位检测到还未到位，就可以判断四通换向阀出现卡阻，即可进行故障上报。
44.为了便于阀芯200的安装，如图5所示，阀芯200的上下两端分别设置有第一连接轴204和第二连接轴205。第一连接轴204连接至电机300，第二连接轴205与阀座100上的安装孔位配合。第一连接轴204和第二连接轴205上均套设有轴承101，以使阀芯200与阀座100之间通过轴承101装配，阀芯200能在阀座100内顺畅转动。
45.轴承101可采用自润滑径向轴承、自润滑止推轴承或者滚动轴承。本实用新型中，如图5所示，采用上下两个轴承101来进行两点承载，可以确保阀芯200精确地轴向定位和径
向定位，使阀芯200组成的轴系更加可靠。自润滑轴承和轴的最大径向间隙为8丝，滚动轴承和轴的最大径向游隙是3丝，在阀芯200外径和阀座100内径的间隙设计的时候，可以保证更小的阀芯200阀座100间隙，无需阀芯200和阀座100外径直接接触，所有的由于高压流道(图3中第一管口111和第二管口112连通时的通道，图4中第一管口111和第四管口114连通时的通道)与低压通道(图3中第三管口113和第四管口114连通时的通道，图4的第二管口112和第三管口113连通时的通道)之间的压差产生的径向承载力和轴向承载力完全由轴承101来承担，保证了轴系可靠。
46.如前文所述，阀座100包括盖设在阀座本体110顶部的阀盖120，阀盖120将阀芯200限制在阀座100内。而电机300则设置在阀座100外部，具体是设置在阀盖120上方，第一连接轴204从阀座100内部穿过阀盖120后，与阀盖120上方的电机300连接。电机300的定子通过螺钉固定在阀盖120上。本实用新型中，采用开启式电机驱动阀芯200转动实现四通换向阀的换向，无需做成半封闭式或者封闭式电机形式，这样电机300就不需要进行制冷剂承压设计，也不需要进行电机300密封设计以及制冷剂相容性设计，使电机300的设计匹配更加简单。采用12v、24v直流电机或者步进电机均可。
47.参考图5，为了提升密封性能，第一连接轴204上套设有密封圈206。具体的，密封圈206设置在第一连接轴204上位于轴承101上方处，以避免制冷剂从第一连接轴204和阀盖120的配合面泄露。
48.如图2及图5所示，阀芯200的外周设置有沿其轴向延伸的竖槽207，参考图6，阀座100的底部设置有发射状的发射槽116，阀座100的底部设置有与发射槽116连通的环形槽117，环形槽117位于阀芯200的外围。竖槽207用来存储和收集金属杂质颗粒，避免金属杂质颗粒刮伤和卡阻阀芯200的外圆面，即使杂质进入到阀座100底部，也可以通过发射槽116收集到环形槽117内。
49.于一实施例中，阀芯200的表面设置有聚四氟乙烯涂层。具体的，聚四氟乙烯涂层可以只设置在阀芯200的外圆面上，也可以在整个阀芯200的表面均设置聚四氟乙烯涂层，在此不作限制。聚四氟乙烯涂层具有以下优点：a，阀芯200喷涂聚四氟乙烯涂层后，阀芯200和阀座100之间的间隙进一步减小，减小的间隙可以防止高压通道(图3中第一管口111和第二管口112连通时的通道，图4中第一管口111和第四管口114连通时的通道)与低压通道(图3中第三管口113和第四管口114连通时的通道，图4的第二管口112和第三管口113连通时的通道)之间的压差导致的泄露，提高制冷系统的效率，保证四通换向阀可靠运行。b，聚四氟乙烯材料属于软性涂层，在350℃温度下喷涂并附着，在常温和较高温度下就具有了相当优良涂层附着力，具有较高的应用温度，完全满足制冷系统的最高150℃的温度要求，材料的化学特性使其和氟利昂制冷剂及常用的制冷系统润滑油具有非常优良的兼容特性，且具有优异的润滑性能。c，聚四氟乙烯涂层的特性是具备优良的润滑特性，用在阀芯200和阀座100之间相对滑动条件下，即使出现阀座100的内壁面和阀芯200的外壁面之间出现了接触导致了摩擦，也可以确保摩擦系数和摩擦阻力较小，不会影响阀芯200转动以及制冷、制热运行模式的切换，可以保证转动过程的阻力损失更小，电机300扭矩更小。聚四氟乙烯材料为软性材料，在出现杂质侵入的时候，也完全可以避免金属和金属之间的直接卡阻，可以保证四通换向阀的换向机械动作正常进行。d，聚四氟乙烯涂层属于软性材料，即使出现了硬接触，涂层被擦伤和局部刮掉，也不会导致机械卡阻。阀芯200和阀座100之间无论在任何温
度膨胀的情况下，都不会出现直接接触。同时采用了双轴承101支撑设计，轴系刚度极其优良，轴承101的间隙(径向游隙)通常为最大3丝，阀座100和阀芯200的间隙设计为8-9丝即可保证轴承101承载压差力而不是阀芯200承载压差力。
50.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。