一种多气库制冷机回转阀

摘要

本发明涉及一种多气库制冷机回转阀，包括阀体、静子、动子及阀轴，动子与静子分别设在阀体内部，共同形成阀芯，阀轴一端与动子传动连接，另一端与电机连接，动子与静子的接触面为阀芯密封面，与外部气库相连通的接口位于阀芯密封面的一个环面上，与高低压气源相连通的接口位于阀芯密封面的另一个环面上，电机带动动子旋转，动子上的接口与静子上的接口闭合或错开，控制着脉管或回热器与外部气库或高低压气源的连通与否。本发明中所有的形成阀的接口都集中在一个密封面上，从而可采用一对阀芯，减低造价。阀轴中间为一个与低压气源流通的流道，通过设置密封动子与密封静子使阀轴与左阀体之间密封良好，使得高压气源气体尽量不向低压气源泄漏。

权利要求

1.一种多气库制冷机回转阀，包括阀体、静子(3)、动子(4)及阀轴(5)，所述的动子(4)与静子(3)分别设在阀体内部，共同形成阀芯，所述的阀轴(5)一端与动子(4)传动连接，另一端与外部的电机(1)连接，所述的静子(3)与动子(4)上分别开设有不同接口，这些接口分别与外部气库、脉管、回热器或高低压气源连通，电机(1)通过阀轴(5)带动动子(4)旋转，动子(4)转动过程中，动子(4)上的接口与静子(3)上的接口闭合或错开，控制着脉管或回热器与外部气库或高低压气源的连通与否；

其特征在于，所述的动子(4)与静子(3)分别设有一个，动子(4)与静子(3)的接触面为阀芯密封面(43)，与外部气库相连通的接口位于阀芯密封面(43)的一个环面上，与高低压气源相连通的接口位于阀芯密封面(43)的另一个环面上；

所述的阀轴(5)为中空结构，内部为一个气流通道，该气流通道与其他通道之间密封隔开；所述的阀轴(5)与阀体之间通过密封动子(61)与密封静子(62)密封连接，其中密封静子(62)嵌设在阀体内，密封动子(61)压在密封静子(62)上。

2.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的阀轴(5)的外端为与低压气源连通的低压气体出口(212)，阀轴(5)的内端与动子(4)之间形成气库阀平衡腔(4212a)。

3.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的阀体上设有与高压气源连通的高压气体入口(211)，且阀轴(5)、动子(4)及阀体之间形成高压气体室(213)。

4.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的阀体由左阀体(21)与右阀体(22)组成，所述的动子(4)设在左阀体(21)内，所述的静子(3)设在右阀体(22)内，所述的静子(3)上设有静子中压气库接口(3221)、静子脉管接口(3222)、第一静子回热器接口(3223)、静子低压气库接口(3224)及静子高压气库接口(3225)，所述的右阀体(22)上设有中压气库接口(221)、脉管接口(222)、回热器接口(223)、低压气库接口(224)、高压气库接口(225)，所述的中压气库接口(221)与静子中压气库接口(3221)连通，所述的脉管接口(222)与静子脉管接口(3222)连通，所述的回热器接口(223)与第一静子回热器接口(3223)连通，所述的低压气库接口(224)与静子低压气库接口(3224)连通，所述的高压气库接口(225)与静子高压气库接口(3225)连通。

5.根据权利要求4所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的静子(3)上设有另外的静子回热器接口以用于二级或大于二级的多级制冷机。

6.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的动子(4)上设有动子高压气体接口(4211)、动子低压气体接口(4212)、动子脉管接口(4222)及动子气库动接口(41)，且动子脉管接口(4222)与动子气库动接口(41)连通。

7.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，所述的动子(4)设在左阀体(21)内，所述的静子(3)设在右阀体(22)内，所述的阀轴(5)与动子(4)直接固定连接，所述的静子(3)端部设有静子凸台(33)，该静子凸台(33)与右阀体(22)之间形成低压腔(2212)和高压腔(2211)，且高压腔(2211)与开设在右阀体(22)上的高压气体入口(211)连通，所述的左阀体(21)上开设有与低压气源连通的低压气体出口(212)。

8.根据权利要求1所述的一种多气库制冷机回转阀，其特征在于，与外部气库相接的接口、与高低压气源相接的接口、与回热器相接的接口和与脉管相接的接口分别分布在3个环面和环面的中心位置上。

说明书

一种多气库制冷机回转阀

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于多气库制冷机的阀门，尤其是涉及一种多气库制冷机回转阀。

背景技术

[0002] 常见的多气库制冷机，如多气库脉管制冷机或多气库GM制冷机中，连接有多个气库，并同时与高低压气源连接。在这些多气库制冷机中，采用回转阀来控制气库或气源的开闭是一种通常的方式，但已有的回转阀要两个回转面才有可能将气库阀和高低压阀安排好，气库的阀在一个回转面上，高低压气源的阀在另一个回转面上。这要两对阀芯来实现，每对阀芯各有一个转子和动子。回转面是动密封面，一般要求是镜面研磨。这样造成制造成本上升。由于各个阀的开闭有时间要求，分布在两个密封面上，为了克服装配公差累积问题，要有较高的制造精度，成本上升。

发明内容

[0003] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多气库制冷机回转阀。采用一对动子和静子组成一个密封面，将气库阀和高低压阀安排在同一个密封面上；与气库相接的孔在一个环面上，与高低压气源相接的孔在另一个环面上。

[0004] 为了减小由此带来的回转面直径大的问题，本发明的多气库制冷回转阀将阀轴做成中空式，阀轴中间为一个流道，阀轴采用密封件密封。

[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0006] 一种多气库制冷机回转阀，包括左阀体、右阀体、静子、动子及阀轴，[0007] 所述的左阀体与右阀体密封连接形成阀体，所述的动子与静子共同形成阀芯，所述的动子与静子接触面为阀芯密封面，所述的阀轴一端与动子传动连接，另一端与外部的电机连接；

[0008] 所述的静子与动子上分别开设有不同接口，这些接口均位于阀芯密封面上，静子上的接口与外部气库、脉管、回热器连通，所述的阀轴内部与低压气源连通，所述的左阀体与高压气源连通；与外部气库相连通的接口位于阀芯密封面的一个环面上，与高低压气源相连通的接口位于阀芯密封面的另一个环面上。

[0009] 电机通过阀轴带动动子旋转，动子转动过程中，动子上的接口与静子上的接口闭合或错开，控制着脉管或回热器与外部气库或高低压气源的连通与否。

[0010] 所述的阀轴为中空结构，内部为一个气流通道，该气流通道与其他通道之间密封隔开。阀轴的外端为与低压气源连通的低压气体出口，阀轴的内端与动子之间形成气库阀平衡腔。

[0011] 所述的左阀体上设有与高压气源连通的高压气体入口，且阀轴、动子及左阀体之间形成高压气体室。

[0012] 所述的动子设在左阀体内，所述的静子设在右阀体内，所述的静子上设有静子中压气库接口、静子脉管接口、第一静子回热器接口、静子低压气库接口及静子高压气库接口，

[0013] 所述的右阀体上设有中压气库接口、脉管接口、回热器接口、低压气库接口、高压气库接口，

[0014] 所述的中压气库接口与静子中压气库接口连通，所述的脉管接口与静子脉管接口连通，所述的回热器接口与第一静子回热器接口连通，所述的低压气库接口与静子低压气库接口连通，所述的高压气库接口与静子高压气库接口连通。

[0015] 所述的静子上设有另外的静子回热器接口以用于二级或大于二级的多级制冷机。

[0016] 所述的动子上设有动子高压气体接口、动子低压气体接口、动子脉管接口及动子气库动接口，且动子脉管接口与动子气库动接口连通。

[0017] 所述的阀轴与左阀体之间通过密封动子与密封静子密封连接，其中密封静子嵌设在左阀体内，密封动子压在密封静子上，所述的密封动子、动子及阀轴之间通过销钉连接。

[0018] 所述的动子设在左阀体内，所述的静子设在右阀体内，所述的阀轴与动子直接固定连接，所述的静子端部设有静子凸台，该静子凸台与右阀体之间形成低压腔和高压腔，且高压腔与开设在右阀体上的高压气体入口连通，所述的左阀体上开设有与低压气源连通的低压气体出口。

[0019] 与外部气库相接的接口、与高低压气源相接的接口、与回热器相接的接口和与脉管相接的接口分别分布在3个环面和环面的中心位置上。

[0020] 与现有技术相比，本发明由一对动子和静子组成，所有形成阀的孔在一个密封面上，从而减低了部件的数量，减低了造价。同时，将阀轴做成中空式，阀轴中间为一个流道，该流道与低压气源相通，通过设置密封动子与密封静子将阀轴与左阀体之间密封良好，从而减少密封面上的空的数目，使密封面的直径减低。由于所有的阀的孔都集中到一个密封面上而带来了密封面的增大问题。这可使密封面减小一些。

附图说明

[0021] 图1为本发明的外形结构示意图；

[0022] 图2为实施例1中的多气库制冷机回转阀剖面结构示意图；

[0023] 图3为实施例1中静子的立体结构示意图；

[0024] 图4为实施例1中静子的平面结构示意图；

[0025] 图5为实施例1中动子的立体结构示意图；

[0026] 图6为实施例1中动子的平面结构示意图；

[0027] 图7为实施例2中静子的平面结构示意图；

[0028] 图8为实施例2中动子的平面结构示意图；

[0029] 图9为实施例3中的多气库制冷机回转阀剖面结构示意图；

[0030] 图10为实施例3中静子的立体结构示意图；

[0031] 图11为实施例3中静子的平面结构示意图；

[0032] 图12为实施例3中动子的立体结构示意图；

[0033] 图13为实施例3中动子的平面结构示意图；

[0034] 图14为实施例4中的多气库制冷机回转阀剖面结构示意图；

[0035] 图15为实施例4中静子的立体结构示意图；

[0036] 图16为实施例4中静子的平面结构示意图；

[0037] 图17为实施例4中动子的立体结构示意图；

[0038] 图18为实施例4中动子的平面结构示意图；

[0039] 图19为实施例5中静子的平面结构示意图。

[0040] 图中标号：1为电机，21为左阀体，211为高压气体入口，212为低压气体出口，213为高压气体室，214为低压气体室，22为右阀体，221为中压气库接口，222为脉管接口，223为回热器接口，224为低压气库接口，225为高压气库接口，3为静子，3211为静子高压气体接口，3212为静子低压气体接口，3221为静子中压气库接口，3222为静子脉管接口，3223为第一静子回热器接口，3223a为第二静子回热器接口，3224为静子低压气库接口，3225为静子高压气库接口，33为静子凸台，4为动子，41为动子气库动接口，4211为动子高压气体接口，4211a为高低压气源阀平衡腔，4212为动子低压气体接口，4212a为气库阀平衡腔，4222为动子脉管接口，43为阀芯密封面，44为动子气源口，5为阀轴，52为销钉，53为弹簧，61为密封动子，
611为密封动子平衡面，62为密封静子，6162为密封动子静子密封面。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0042] 实施例1

[0043] 一种多气库制冷机回转阀，如图1～图2所示，包括左阀体21、右阀体22、静子3、动子4、阀轴5及电机1，左阀体21与右阀体22密封连接形成阀外壳，动子4与静子3共同形成阀芯，动子4与静子3接触面为阀芯密封面43，阀轴5一端与动子4传动连接，另一端与外部的电机1连接；阀轴5为中空结构，阀轴5的外端为与低压气源连通的低压气体出口212，阀轴5的内端与动子4之间形成气库阀平衡腔4212a。

[0044] 左阀体21上设有与高压气源连通的高压气体入口211，且阀轴5、动子4及左阀体21之间形成高压气体室213。

[0045] 阀轴5与左阀体21之间通过密封动子61与密封静子62密封连接，其中密封静子62嵌设在左阀体21内，密封动子61压于密封静子62上，形成密封动子静子密封面6162，密封动子61背面有暴露在低压的密封动子平衡面611；密封动子61、动子4及阀轴5之间通过销钉52连接。

[0046] 参考图3、图4，静子3设在右阀体22内，静子3上设有静子中压气库接口3221、静子脉管接口3222、第一静子回热器接口3223、静子低压气库接口3224及静子高压气库接口3225，右阀体22上设有中压气库接口221、脉管接口222、回热器接口223、低压气库接口224、高压气库接口225，中压气库接口221与静子中压气库接口3221连通，脉管接口222与静子脉管接口3222连通，回热器接口223与第一静子回热器接口3223连通，低压气库接口224与静子低压气库接口3224连通，高压气库接口225与静子高压气库接口3225连通，中压气库接口
221、低压气库接口224、高压气库接口225分别与中压气库、低压气库、高压气库连接，脉管接口222连接脉管室温端，回热器接口223连接回热器室温端。

[0047] 参考图5、图6，动子4设在左阀体21内，动子4上设有动子高压气体接口4211、动子低压气体接口4212、动子脉管接口4222及动子气库动接口41，且动子脉管接口4222与动子气库动接口41连通。高压气体接口4211与高压气体室213相通，动子低压气体接口4212与气库阀平衡腔4212a和低压气体出口212相通。

[0048] 电机1带动阀轴5转动，并承载阀轴5的轴向力。阀轴5通过销钉52带动动子4和密封动子61旋转。密封动子61和密封静子62阻挡高压气体泄漏。阀芯密封面43也阻止高压气体泄漏。阀轴5与动子4之间有气库阀平衡腔4212a，以平衡动子4对静子3的压力。动子4左侧为高压，阀芯密封面43上的压力大约为平均压力，调节气库阀平衡腔4212a的面积可调节动子4对静子3的压力，使压力不至于过大使磨损增大，也不过小使高压气体泄漏很大。这里要求，电机轴向要有足够的轴向承载能力，如果电机轴向没有足够的承载能力，那么阀轴5需要加装轴承以承载轴向力。

[0049] 电机1通过阀轴5带动动子4旋转，动子4转动过程中，动子4上的接口与静子3上的接口闭合或错开，控制着脉管或回热器与外部气库或高低压气源的连通与否。当动子气库动接口41与静子3上某一气库接口相合时，即为气库阀开，反之阀闭。动子高压气体接口4211和第一静子回热器接口3223相合即高压阀开，反之阀闭，动子低压气体口4212和第一静子回热器接口3223相合即低压阀开，反之阀闭。

[0050] 这里，与气库相接的孔设在外环上，与高低压气体相接的孔在内环上。中心部为与脉管相连的孔。

[0051] 这里，密封动子与密封静子之间的压力基本为平均压力，密封动子的背面暴露在低压与高压下的面积可通过密封动子平衡面611调节，从而可调节面压，达到长寿命。这种密封的一个优点是密封面随着时间的推移，虽然磨损，但密封面总是会紧贴，因为密封动子轴向自由。

[0052] 如果高压气体室213通低压气体，低压气体入口212通高压气体，静子3在轴向固定，本结构同样工作。

[0053] 实施例2

[0054] 与实施例1不同之处在于，本实施例中，静子3的结构如图7所示，动子4的结构如图8所示，与相应气库连通的接口设置在内环上。这时，回热器侧的通道在外环上，通流面积可更大。

[0055] 实施例3

[0056] 本实施例中的静子如图10、11所示，动子的结构如图12、13所示。

[0057] 如图9所示，与实施例1不同之处在于，动子4设在左阀体21内，静子3设在右阀体22内，阀轴5与动子4直接固定连接，静子3端部设有静子凸台33，该静子凸台33与右阀体22之间形成低压腔2212和高压腔2211。高压腔2211与开设在右阀体22上的高压气体入口211连通，同时和静子高压接口3212相通。低压腔2212与左阀体21上开设的与低压气源连通的低压气体出口212连通，同时与静子低压接口3211相通。

[0058] 所有的通道在一侧。静子可在轴向移动，静子上有静子凸台33形成低压腔2212和高压腔2211，这两个腔形成一个向左的推力，推力的大小可由静子凸台33的面积调节。阀芯密封面43的压力大约是平均压力。

[0059] 这时，动子的轴向推力可由轴承7平衡，或直接由电机平衡，如果电机的轴承的轴向承载能力足够的话。

[0060] 动子气源口44一直与第一静子回热器接口3223相合，当动子气源口44和静子低压接口3211相合时，低压阀开，反之，低压阀闭。当44和静子高压接口3212相合时，高压阀开，反之，高压阀闭。气库阀的开闭和图2的一样。

[0061] 本实施例的好处是部件少，没有密封件。缺点是所有的对外的气体通道都在一个平面上，密封面直径较大。大的密封面要大的电机驱动扭矩，造价也高。动子所要的驱动扭矩与密封面的直径平方成正比。

[0062] 在本实施中，第一静子回热器接口3223在静子脉管接口3222的外环上。第一静子回热器接口3223呈环状以增大面积，并且与其他接口的连接通道要几个以减小径向的尺寸。

[0063] 这里，接口可分为与气库相接的一类，与高低压相接的一类，与回热器相接的一类，和与脉管相接的一类。这4类接口分布在3个环面上和中心位置上。

[0064] 本实施例的高压气体通道也可在第一静子回热器接口3223处，第一静子回热器接口3223的位置可在静子低压接口3212处，在动子上与动子气源口44成90度的位置上设置低压气体接口与低压气体出口212相通，其他通道按此安排可做相应调整，这里不再累述。

[0065] 实施例4

[0066] 图14～图18中，高压气体通道在中部，从左侧进入，高低压气源阀平衡腔4211a提供向右的压力，使动子紧贴静子。214为低压气室。

[0067] 与图1相比，虽然简单，但为了获得相通的同流面积，密封面直径要大一些。这里在密封面上的接口的形状呈腰子型或近方型是为了满足阀的开启时间或足够的开度而设置的。圆形的也可以，几个圆孔排列在一起以满足阀的开启时间也可以。

[0068] 实施例5

[0069] 在预冷式双级脉管制冷机中，冷头由两个冷头组成，高低压阀由两对组成，这可由图19所示的阀实现，与图4相比，在高低压气源阀静子3上设置第二静子回热器接口3223a，且大约与第一静子回热器接口3223成90度角布置，第二静子回热器接口3223a与右阀体的连接形式可与第一静子回热器接口3223一样。这样同一对阀，可实现两对高低压阀的开闭。

[0070] 同样地，可实现多对高低压阀的开闭。

[0071] 这里，接口成对分布是为了取得周向力的平衡，以利于长寿命。这样，电机运行一周，阀开闭俩周。

[0072] 接口单个分布也可以，有可能减低寿命，但一个周期内的通流面积相对较大。这样，电机运行一周，阀开闭一周。

[0073] 接口多于俩个分布也可以，但一个周期内的通流面积相对较小。这样，电机运行一周，阀开闭多于俩周。

[0074] 本发明不仅可用于多气库型脉管制冷机，也可用于多气库型气动GM制冷机。也可用于多阀的其他形式的脉管制冷机。

[0075] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。