CN101245864B - 用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀 - Google Patents

Abstract

用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，该三通阀包括阀体，低压进气管，高压进气管和排气管；阀体内设有活塞组件、阀座以及滑阀，阀体内腔由可沿轴向移动的活塞分为低压腔和高压腔，低压腔与低压进气管之间连接有低压毛细管，高压腔与高压进气管之间连接有低压毛细管；在低压腔或/和高压腔内设置有弹簧。通过弹簧力和压缩机启动时的吸、排气压力差使设置在阀体内部的活塞组件带动滑阀贴合在阀座表面滑动，从而实现高压进气管与排气管连通或低压进气管与排气管连通。该三通阀勿需任何外界动力，仅根据压缩机的运行状态即可实现冷媒制冷循环和自然循环的自由切换，从而充分发挥冷媒循环并用型机房专用机独特的节能优势，提高其运行可靠性。

Description

用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀

技术领域

本发明涉及一种用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，属于流体机械自动控制阀件，特别适用于冷媒自然循环并用型机房专用机，通过自力式三通阀转换冷媒流向，实现自然循环和制冷循环的转换。

背景技术

随着大型计算机的广泛应用及移动通讯的普及，机房专用机设备得到大量应用。由于机房专用机是全年制冷运行的直接蒸发式空调系统，故即使在寒冷的冬季(外温很低时)仍需对机房内进行制冷降温，造成全年的运行费用极高，制冷系统的启停损失增大、机器寿命缩短。为降低机房专用机的能耗，1985年日本大金工业株式会社研制成带有冷媒自然循环的机房专用机即冷媒自然循环并用型机房专用机，该机在过渡季或冬季等外界温度较低时，通过停止运行压缩机，优先运转冷媒自然循环的控制方式，可以大幅度地降低耗电量(参见：孙丽颖，马最良.冷剂自然循环空调机的特性与应用.哈尔滨商业大学学报(自然科学版)，2004，20(6)：729-732.)。

冷媒自然循环并用型机房专用机的结构如附图1所示，它由室外机组1、室内机组2两部分构成，通过气体连接管3和液体连接管4构成一个整体；当室外温度较低时，机房专用机按自然循环运行，此时自然循环电磁阀7、液体管电磁阀8开启，制冷循环电磁阀9关闭，气态冷媒在冷凝器5中冷凝成液体，流经电磁阀8并进入蒸发器6内吸热蒸发成气态，实现室内降温；当室外温度较高时，机房专用机转换为制冷循环运行，此时自然循环电磁阀7、液体管电磁阀8关闭，制冷循环电磁阀9开启，压缩机10投入运行，气态冷媒在冷凝器5中冷凝成液体，经节流装置11降压后，在蒸发器6中蒸发吸热，实现室内降温之目的。机房专用机根据室内温度的高低，转换制冷循环和自然循环，可大幅度降低室内降温的能耗。

在冷媒自然循环并用型机房专用机中，实现制冷循环和自然循环转换的主要部件是设置在自然循环支路上的自然循环电磁阀7和设置在压缩机进口或出口管路上的制冷循环电磁阀9，二者的启闭总是互逆的，即自然循环电磁阀7开启时制冷循环电磁阀9一定关闭，自然循环电磁阀7关闭时制冷循环电磁阀9一定开启，以实现冷媒制冷循环和自然循环的切换。

采用两只电磁阀虽然可以实现冷媒制冷循环和自然循环的切换，但却使机房专用机运行的安全性和可靠性降低、故障率升高、运行性能降低。其具体表现在：

(1)由于电磁阀内部具有密封圈，频繁动作或长期工作在高温环境中，容易导致密封圈变形或变性，使电磁阀丧失密封性能，起不到关闭效果；另一方面，电磁阀的使用寿命有限，当超过一定的启闭次数后，电磁阀将失效，导致机房专用机故障。

(2)电磁阀需要电力作为动力，开启时始终带电，白白耗费电能。

(3)电磁阀的阀口是一个冷媒流动的局部阻力部件，无论是制冷循环还是自然循环，都将导致制冷剂的压力降低，影响机房专用机的性能；特别是当制冷循环电磁阀9出现故障不能开启时，压缩机不能抽吸蒸发器6中的气体，将使压缩机10排气温度升高，烧毁压缩机。

虽然冷媒自然循环并用型机房专用机在原理上具有高效节能的优点，然而启闭互逆的自然循环电磁阀7和制冷循环电磁阀9的可靠性问题仍是妨碍机房专用机推广应用的重要原因。因此，迫切需要提供全新的冷媒制冷循环和自然循环的切换部件。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，以实现冷媒制冷循环和自然循环的自由切换，提高系统的可靠性，并有效提高机房专用机的运行性能。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，其特征在于：该自力式三通阀含有阀体，低压进气管，高压进气管，排气管；在所述的阀体内设有轴向移动的活塞组件、阀座以及在阀座上移动的滑阀，该活塞组件由两个活塞以及与两活塞和滑阀相连的连杆构成，两个活塞的端面与阀体内表面分别构成低压腔和高压腔，在低压腔与低压进气管之间连接有低压毛细管，在高压腔与高压进气管之间连接有高压毛细管；在所述的低压腔内设置有推力弹簧，或在所述的高压腔内设置拉力弹簧，或同时在低压腔和高压腔内分别设置推力弹簧和拉力弹簧。

在本发明的上述技术方案中，所述的滑阀的形状为弧形状。并在滑阀两侧的连杆上对称开设有通孔。

本发明提供的自力式三通阀，勿需任何外部动力即可实现冷媒自然循环并用型机房专用机的制冷循环和自然循环的自由切换，提高了机房专用机的可靠性，可充分发挥自然循环并用型机房专用机的机房专用机的独特优势。具体表现在：

①冷媒自然循环时，弹簧克服滑阀的摩擦力推动滑阀移动，使自力式三通阀的低压进气管与排气管连通；制冷循环时，利用压缩机的排气压力克服滑阀的摩擦力和弹簧力，使自力式三通阀的高压进气管与排气管连通。由于依靠弹簧力或压缩机吸、排气压力差切换机房专用机的运行方式，使其可靠性提高，故障率降低。

②自力式三通阀勿需任何外部推动力，具有节能效果。

③自力式三通阀采用滑阀结构，摒弃了现有电磁阀的局部阻力结构，使得局部阻力大大减小，压缩机启动后会自动接通制冷循环通道，永远不会出现应阀体不能开启出现的压缩机烧毁现象。

附图说明

图1为现有技术“冷媒自然循环并用型机房专用机”工作原理图。

图2为采用本发明后的“冷媒自然循环并用型机房专用机”工作原理图。

图3为自力式三通阀在冷媒制冷循环时的阀位状态。

图4为自力式三通阀在冷媒自然循环时的阀位状态。

图5为另一种实施例的自力式三通阀在冷媒自然循环时的阀位状态。

图1～图5中各部件的名称为：

1-室外机组；2-室内机组；3-气体连接管；4-液体连接管；5-冷凝器；6-蒸发器；7-自然循环电磁阀、8-液体管电磁阀、9-制冷循环电磁阀；10-压缩机；11-节流装置；12-自力式三通阀；13-低压进气管；14-高压进气管；15-排气管；16-阀体；17-端盖；18-低压毛细管；19-高压毛细管；20-阀座；21-弹簧；21a-推力弹簧；21b-拉力弹簧；22-活塞；23-连杆；24-滑阀；25-通孔；26-低压腔；27-高压腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式、工作原理和工作过程进一步的说明。

图2是采用本发明提供的自力式三通阀的“冷媒自然循环并用型机房专用机”工作原理图。其工作原理与图1所示的现有技术基本相似，所不同的是，用自力式三通阀12替代了现有技术的自然循环电磁阀7和制冷循环电磁阀9。其具体流程如下：

采用自力式三通阀的“冷媒自然循环并用型机房专用机”由室外机组1、室内机组2两部分构成，通过气体连接管3和液体连接管4构成一个整体。当室外或室内温度较低时，开启液体管电磁阀8，压缩机10停止运行，自力式三通阀12的低压进气管13与排气管15自动连通，机房专用机按自然循环运行。此时，液态冷媒在蒸发器6内吸热蒸发成气态，气态冷媒沿气体连接管3上升，经自力式三通阀12的低压进气管13、排气口15，进入冷凝器5内冷凝成液体，流经电磁阀8、液体连接管4，返回蒸发器6内，实现室内降温目的。

当室外或室内温度较高，导致自然循环冷却能力降低时，则启动压缩机10，关闭液体管电磁阀8，自力式三通阀12的高压进气管14与排气管15自动连通，使机房专用机按制冷循环运行。此时，压缩机从蒸发器6中抽吸低压冷媒蒸汽，经压缩机10压缩后进入在冷凝器5，并冷凝成液体，经节流装置11降压进入蒸发器6中吸热蒸发，实现室内降温之目的。

自力式三通阀的实施例如下：

实施例一

图3与图4示出了一种在低压腔内设置推力弹簧的自力式三通阀的结构特征和工作状态，其中图3为冷媒制冷循环时自力式三通阀的阀位状态；图4为冷媒自然循环时自力式三通阀的阀位状态。

用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，包括阀体16，低压进气管13、高压进气管14和排气管15；在阀体16内设有轴向移动的活塞组件、阀座20以及在阀座上移动的滑阀24，阀座20上设有两个通孔，与低压进气管13和高压进气管14对齐；活塞组件由两个活塞22以及与两活塞和滑阀相连的连杆23构成，活塞组件在阀体16内轴向移动时，带动滑阀24贴合在阀座20表面同步移动，封闭低压进气管13或高压进气管14，从而实现高压进气管14与排气管15连通或低压进气管13与排气管15连通；两个活塞22的端面、阀体内表面和阀体两端的端盖17分别构成低压腔26和高压腔27，低压腔26与低压进气管13之间连接有低压毛细管18，高压腔27与高压进气管14之间连接有低压毛细管19；在低压腔26内设置有推力弹簧21。此外，为了减小冷媒的流动阻力，滑阀24的形状可采用弧形状，并在滑阀两侧的连杆上对称开设通孔25。

当压缩机10停机时，活塞组件在推力弹簧21作用下，克服活塞22与阀体16内壁面之间的摩擦力，向高压腔27方向移动，滑阀24关闭高压进气管14，使低压进气管13与排气管15连通，机房专用机进入冷媒自然循环。

当压缩机10启动时，压缩机10沿低压毛细管18抽吸低压腔26内的冷媒蒸汽，同时高压冷媒蒸汽经高压毛细管19进入高压腔27内，在压缩机吸、排气压力差的作用下，克服弹簧21的压缩张力和摩擦力，推动活塞组件向低压腔26方向移动，滑阀24关闭低压进气管13，使高压进气管13与排气管15连通，机房专用机进入冷媒制冷循环。

实施例二

图5示出了一种在低压腔26和高压腔27内分别设置推力弹簧和拉力弹簧的自力式三通阀的结构特征，图中状态是机房专用机处于冷媒自然循环时的阀位状态。

在该实施例中，自力式三通阀12中的弹簧21是由设置在低压腔26内的推力弹簧21a和设置在高压腔27内的拉力弹簧21b构成的组合弹簧，推力弹簧21a和拉力弹簧21b的作用力方向一致，与单独在低压腔26内采用推力弹簧21a的效果完全相同。

由于实施例二所示的自力式三通阀12的换向原理与实施例一完全相同，故此处不再赘述。此外，单独在高压腔27内设置拉力弹簧21b，也同样具有实施例一和实施例二的应用效果，故也属本发明的保护范围。

无论是采用哪种实施例的自力式三通阀，冷媒循环并用型机房专用机均根据室内或室外温度的高低，启停压缩机10和启闭液体管电磁阀8，自力式三通阀12无需任何外部动力自动切换制冷剂流向，转换机房专用机的制冷循环和自然循环，可大幅度降低室内降温的空调能耗，提高机房专用机的可靠性，降低维修费用。

Claims (3)

1.用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，其特征在于：该自力式三通阀含有阀体(16)，低压进气管(13)，高压进气管(14)，排气管(15)；在所述的阀体内设有轴向移动的活塞组件、阀座(20)以及在阀座上移动的滑阀(24)，该活塞组件由两个活塞(22)以及与两活塞和滑阀相连的连杆(23)构成，两个活塞的端面与阀体内表面分别构成低压腔(26)和高压腔(27)，在低压腔(26)与低压进气管(13)之间连接有低压毛细管(18)，在高压腔(27)与高压进气管(14)之间连接有高压毛细管(19)；在所述的低压腔(26)内设置有推力弹簧(21a)，或在所述的高压腔(27)内设置拉力弹簧(21b)，或同时在低压腔(26)和高压腔(27)内分别设置作用力方向一致的推力弹簧(21a)和拉力弹簧(21b)。

2.按照权利要求1所述的用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，其特征在于：所述的滑阀的形状为弧形状。

3.根据权利要求1或2所述的用于冷媒循环并用型机房专用机的自力式三通阀，其特征在于：在滑阀两侧的连杆(23)上对称开设有通孔(25)。

Images