CN101162051B - 汽车空调热力膨胀阀 - Google Patents

Abstract

一种汽车空调热力膨胀阀，阀体的上部和下部分别开有出口I、进口II、出口III和进口IV，阀体内设一推杆，推杆底端顶于一阀球上，阀球置于阀座上，阀座置于一弹簧上，弹簧置于一调节螺栓的凹槽内，调节螺栓自阀体底部旋入，推杆顶端经一记忆合金弹簧与一密封盖连接，推杆顶端的记忆合金弹簧与推杆顶端之间设置一感温膜片，感温膜片与一感温膜片压环焊接于阀体内部的凸台，推杆的上端设有凸台，其直径大于推杆其余部分的直径；或者记忆合金弹簧套在推杆上，记忆合金弹簧受推杆上的凸台支撑，密封螺栓外圆螺进阀体顶部。本发明的优点是结构简单、感温可靠、成本低廉，用记忆合金弹簧作为感温介质，解决了感温介质泄漏的问题。

Description

汽车空调热力膨胀阀

技术领域

本发明涉及一种制冷系统流量控制装置，特别涉及一种应用于汽车空调系统的热力膨胀阀。

背景技术

由于汽车空调系统长期都处在振动、颠簸的条件下运行，因此应用于汽车空调系统的热力膨胀阀对抗振性、可靠性等性能的要求较高。热力膨胀阀按其形状分为F型和H型，F型汽车空调热力膨胀阀是一种外感温式节流控制元件，它受感温包和吸气管壁的接触面积、接触紧密程度以及环境温度的影响，而且感温包的连接毛细管容易被折损；H型汽车空调热力膨胀阀的感温条件、抗振性、耐用性、调节性能均优于F型热力膨胀阀，其特点是内置感温元件直接感受蒸发器出口制冷剂气体的温度，无需连接毛细管和外置感温包，它以感温准确、可靠、受环境条件影响小的优点成为国内外公认的先进的汽车空调节流装置。

目前已有技术中的H型热力膨胀阀都是由膜盒中充注的感温剂来感受、传递蒸发器出口制冷剂气体的温度信号，从而实现根据蒸发器出口气体的过热度来调节制冷剂流量的目的，因此膜盒是H型热力膨胀阀的关键部件，要保证感温准确可靠，就必须严格控制膜盒内感温剂的充注量，还要保证膜盒具有良好的密封性。在研发用于不同制冷剂的各种热力膨胀阀时，要确定膜盒内充注的感温剂的种类、充注形式和充注质量或压力，就需要经过较长时间的研究探索；在传统的膜盒充注过程中，抽真空、充注、封口都是借助膜盒上盖顶部的工艺管来完成，但这样不仅影响外观，而且工艺管极易在产品的使用过程中开裂或折断，导致膜盒内感温剂通过充注工艺管泄漏，使热力膨胀阀不能正常工作；同时现有H型热力膨胀阀的感温气流是通过膜盒下盖和顶板之间的微小环隙到达膜片下面，但在气流直通情况下，很难有气体经过环隙绕道而行，因此感温不灵敏。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号为CN2588345，专利名称为：膜盒用感温剂充注装置，提出一种用于向热力膨胀阀的膜盒内充注感温剂的专用装置，主要包括：带滑动轴的基座，置于基座上的腔体和膜盒座，置于腔体与基座之间的弹簧，置于腔体内的充注内孔，置于腔体上与充注内孔相通的接头。该装置能连续完成对膜盒的抽真空、充注感温剂、用封口钢球或封口钉封口等工序，而且不需在膜盒顶部设置工艺管就能完成向膜盒内充注感温剂的整个过程。但是本发明需要准备一套专用的感温剂充注装置，而且它并没有完全避免膜盒内感温剂泄漏的可能性，同时在产品的研发过程中，仍然需要研究探索膜盒内感温剂的充注形式、充注质量或压力。

发明内容

本发明的技术问题是要提供一种记忆合金弹簧作为感温介质，避免膜盒内感温剂泄漏的汽车空调热力膨胀阀。

形状记忆合金材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料，它除了具备金属所具有的强度、塑性、延展性和传导性之外，还具有非常奇特的形状记忆效应和超弹性，即处于低温下的形状记忆合金在外力作用下产生变形后，如果将其加热至超过其相变点的温度，它就会恢复到变形前状态的形状；而且在外力作用下它会产生远大于其弹性极限应变量的应变，卸载后又能自动恢复到原始状态。本发明提出采用由形状记忆合金材料制成的弹簧作为H型热力膨胀阀的感温元件，使其能根据蒸发器出口气体温度的变化改变阀口开度的大小，即取代膜盒内的感温剂。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种汽车空调热力膨胀阀，包括阀体，阀体的上部和下部分别开有出口I、进口II、出口III和进口IV，阀体内设一推杆，推杆底端顶于一阀球上，阀球置于阀座上，阀座置于一弹簧上，弹簧置于一调节螺栓的凹槽内，调节螺栓自阀体底部旋入，通过调节螺栓来调整其初始预紧力的大小；推杆顶端经一记忆合金弹簧与一密封盖连接，阀体上端与阀体的密封盖形成的密闭空间被抽为真空。

所述推杆顶端的记忆合金弹簧与推杆顶端之间设置一感温膜片，感温膜片与一感温膜片压环焊接于阀体内部的凸台，感温膜片压环为环形金属片，其作用是增强感温膜片的承压能力。所述推杆的上端设有凸台，其直径大于推杆其余部分的直径，以使推杆上端面的受力沿径向均匀分布，这就省去了现有热力膨胀阀中的传动块。根据各种H型热力膨胀阀适用制冷剂的饱和温度——饱和压力的对应关系设计记忆合金弹簧感应温度——输出应力的性能曲线，通过感温膜片感受到的蒸发器出口过热制冷剂气体的温度信号以压力信号的形式给感温膜片上表面施加向下的压力，同时蒸发器出口气体给感温膜片施加向上的压力；推杆顶端直接与感温膜片的下侧表面接触，推杆底端顶于一阀球的上球面，推杆推动阀球调节阀球和阀口之间的间隙，从而自动调节进入蒸发器的制冷剂的流量。

或者，记忆合金弹簧套在推杆上，记忆合金弹簧受推杆上的凸台支撑，推杆的上端和下端各设有放置记忆合金弹簧的上凸台和下凸台，密封螺栓外圆螺进阀体顶部，记忆合金弹簧固定于密封螺栓上；顶部套有记忆合金弹簧的推杆底部与阀球之间，也套有一记忆合金弹簧，该记忆合金弹簧顶端受推杆上一凸台支撑向上顶压推杆，该记忆合金弹簧的底端固定在出口III的内壁面上。推杆下部的外壁面上设有用于放置密封圈的凹槽，密封圈外套有密封环，用于密封阀体上部气腔和下部液腔的通道。推杆顶部套有的记忆合金弹簧位置对应进口II，进口II接蒸发器出口，记忆合金弹簧直接与蒸发器出口气体接触；推杆底部套有的记忆合金弹簧位置对应出口III，出口III接蒸发器进口，记忆合金弹簧直接感受蒸发器进口制冷剂的温度。推杆顶部套有的记忆合金弹簧将感受到的蒸发器出口制冷剂气体的温度信号以压力信号的形式给推杆施加向下的压力，而推杆底部套有的记忆合金弹簧将感受到的蒸发器进口制冷剂的温度信号以压力信号的形式给推杆施加向上的压力。

本发明的优越功效在于：

1)用记忆合金弹簧取代膜盒内感温剂作为感温介质，不存在感温介质泄漏的问题，因此可相应降低对膜盒的加工精度和密封性能的要求，这使得生产成本得到降低；

2)由于记忆合金弹簧的感应温度——输出应力的性能曲线可根据各种制冷剂的饱和温度和饱和压力的对应关系来设计，就能使记忆合金弹簧作为适用于相应制冷剂的H型热力膨胀阀的动力部件中的感温介质，而不需要对膜盒内充注的感温剂的种类、充注质量或充注压力和充注方法进行研究，简化了新产品的开发流程，降低了产品开发的成本；

3)本发明具有结构简单、感温可靠、成本低廉的优点。

附图说明

图1为本发明的一个具体实施例的结构示意图；

图2为本发明的另一个具体实施例的结构示意图；

图中标号说明

1-阀体；          2-上封盖；

3-记忆合金弹簧；  4-感温膜片压环；

5-感温膜片；

6-推杆；

61-上凸台；    62-下凸台；

7-阀球；       8-阀座；

9-弹簧；       10-调节螺栓；

11-阀口；      12-出口I；

13-进口II；    14-出口III；

15-进口IV；    16-密封螺栓；

17-密封圈；    18-密封环。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种汽车空调热力膨胀阀，包括阀体1，阀体的上部和下部分别开有出口I12、进口II13、出口III14和进口IV14，阀体1内设一推杆6，推杆6底端顶于一阀球7上，阀球7置于阀座8上，阀座8置于一弹簧9上，弹簧9置于一调节螺栓10的凹槽内，调节螺栓10自阀体1底部旋入，通过调节螺栓10来调整其初始预紧力的大小；推杆6顶端经一记忆合金弹簧3与一密封盖连接，记忆合金弹簧3固定于上封盖2内表面的定位槽中，阀体1上端与阀体1的密封盖形成的密闭空间被抽为真空。推杆6的上端设有凸台，其直径大于推杆其余部分的直径，以使推杆6上端面的受力沿径向均匀分布，这就省去了现有热力膨胀阀中的传动块。推杆6顶端的记忆合金弹簧3与推杆6顶端之间设置一感温膜片5，感温膜片5与一感温膜片压环4焊接于阀体1内部的凸台，感温膜片压环4为环形金属片，其作用是增强感温膜片5的承压能力。根据各种H型热力膨胀阀适用制冷剂的饱和温度——饱和压力的对应关系设计记忆合金弹簧3感应温度——输出应力的性能曲线，通过感温膜片5感受到的蒸发器出口过热制冷剂气体的温度信号以压力信号的形式给感温膜片5上表面施加向下的压力，同时蒸发器出口气体给感温膜片5施加向上的压力；推杆6顶端直接与感温膜片5的下侧表面接触，推杆6底端顶于一阀球7的上球面，推杆6推动阀球7调节阀球7和阀口11之间的间隙，从而自动调节进入蒸发器的制冷剂的流量。

本发明的一个实施例的工作原理是：冷凝器出口的制冷剂液体从进口IV15进入阀体1下部流道，经过阀球7与阀口11之间的间隙实现节流降压，然后通过出口III14进入蒸发器，在蒸发器内吸热蒸发的制冷剂气体从进口II13进入阀体1上部的气体腔，置于阀体1上端和上封盖2形成的密闭空间中的记忆合金弹簧3通过感温膜片5感受蒸发器出口制冷剂气体的温度，并根据感受到的温度对感温膜片5施加向下的压力P，而蒸发器出口气体的压力对感温膜片5施以向上的推力P₀，P和P₀这两个力通过感温膜片5传递到推杆6的上端部，同时调节弹簧9的预紧力P_a给推杆6的下端部施加向上的推力，推杆6在这三个力的共同作用下发生位移，并推动阀球7，从而调节阀球7和阀口11之间间隙的大小，实现对进入蒸发器的制冷剂流量的自动调节。当蒸发器出口气体的过热度增大时，用于感受蒸发器出口制冷剂气体温度的记忆合金弹簧3的应力会随感受到的温度的升高而增大，通过感温膜片5对推杆6上端部施加的压力P随之增加，因此推杆6会推动阀球7向下移动，阀球7和阀口11之间的间隙增大，使得制冷剂流量增大；反之当蒸发器出口气体的过热度减小时，用于感受蒸发器出口制冷剂气体温度的记忆合金弹簧3通过感温膜片5对推杆6上端部施加的压力P会随之减小，这时P₀+P_a＞P，阀球7在调节弹簧9的作用下向上移动，因此阀球7和阀口11之间的间隙减小，制冷剂流量减小。

如图2所示，本发明提供了另一种汽车空调热力膨胀阀的具体实施例，包括阀体1，阀体1的上部和下部分别开有出口I12、进口II13、出口III14和进口IV15，阀体1内设一推杆6，推杆6底端顶于一阀球7上，阀球7置于阀座8上，阀座8置于一弹簧9上，弹簧9置于一调节螺栓10的凹槽内，调节螺栓10自阀体1底部旋入，通过调节螺栓10来调整其初始预紧力的大小；记忆合金弹簧3套在推杆6上，记忆合金弹簧3受推杆6上的上凸台61支撑，密封螺栓16外圆螺进阀体1顶部，记忆合金弹簧3上端固定于密封螺栓16上；推杆6的上端和下端各设有放置记忆合金弹簧的上凸台61和下凸台62，顶部套有记忆合金弹簧的推杆6底部与阀球7之间，套有一记忆合金弹簧3，该记忆合金弹簧3顶端受推杆6上的下凸台62支撑向上顶压推杆6，该记忆合金弹簧3的底端固定在出口III14的内壁面上，推杆6下部的外壁面上设有凹槽，用于放置密封圈17，密封圈17外套有密封环18，密封环18用于密封阀体1上部气腔和下部液腔的通道，推杆6顶部套有的记忆合金弹簧3位置对应进口II13，进口II13接蒸发器出口，记忆合金弹簧直接与蒸发器出口气体接触；推杆6底部套有的记忆合金弹簧3位置对应出口III14，出口III14接蒸发器进口，记忆合金弹簧直接感受蒸发器进口制冷剂的温度。推杆6顶部套有的记忆合金弹簧3将感受到的蒸发器出口制冷剂气体的温度信号以压力信号的形式给推杆6施加向下的压力，而推杆6底部套有的记忆合金弹簧3将感受到的蒸发器进口制冷剂的温度信号以压力信号的形式给推杆6施加向上的压力。

本发明的另一实施例的工作原理是：冷凝器出口的制冷剂液体从进口IV15进入阀体1下部流道，经过阀球7与阀口11之间的间隙实现节流降压，然后通过出口III14进入蒸发器，在蒸发器内吸热蒸发的制冷剂气体从进口II13进入阀体1上部的气体腔，置于阀体1上部的气体腔记忆合金弹簧3根据感受到的蒸发器出口气体的温度对推杆6施以向下的压力P，而置于阀体1下部的液腔记忆合金弹簧3将感受到的蒸发器进口制冷剂的温度信号转换为压力信号对推杆6施加向上的压力P₀，推杆6下端还受调节弹簧9预紧力Pa的作用，因此推杆6会在这三个力的共同作用下发生位移，然后通过推杆6推动阀球7，调节阀球7和阀口11之间间隙的大小，实现对进入蒸发器的制冷剂流量的自动调节。当蒸发器出口气体的过热度增大时，气腔记忆合金弹簧3的应力会随感受到的温度的升高而增大，其对推杆6施加的压力P随之增加，因此推杆6会推动阀球7向下移动，阀球7和阀口11之间的间隙增大，制冷剂流量增大；反之当蒸发器出口气体的过热度减小时，气腔记忆合金弹簧3对推杆6施加的压力P会随之减小，这时Po+Pa＞P，阀球7在调节弹簧9的作用下向上移动，使得阀球7和阀口11之间的间隙减小，制冷剂流量减小。

Claims (1)

1.一种汽车空调热力膨胀阀，包括阀体，阀体的上部和下部分别开有出口I、进口II、出口III和进口IV，阀体内设一推杆，推杆底端顶于一阀球上，阀球置于阀座上，阀座置于一弹簧上，弹簧置于一调节螺栓的凹槽内，调节螺栓自阀体底部旋入；推杆顶端经一记忆合金弹簧与一上封盖连接，其特征在于：

推杆顶端的记忆合金弹簧与推杆顶端之间设置一感温膜片，感温膜片与一感温膜片压环焊接于阀体内部的凸台，推杆的上端设有凸台，其直径大于推杆其余部分的直径，推杆顶端的记忆合金弹簧固定于上封盖内表面的定位槽中，阀体上端与阀体的上封盖形成的密闭空间被抽为真空。

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