CN101377239A

CN101377239A - 热力膨胀阀

Info

Publication number: CN101377239A
Application number: CNA2007100710316A
Authority: CN
Inventors: 邓永林; 顾其江; 叶兴海; 徐立中; 干宝牛; 方巧珍
Original assignee: Zhejiang Chunhui Intelligent Control Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Chunhui Intelligent Control Co Ltd
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-03-04

Abstract

本发明公开了一种热力膨胀阀，属蒸气压缩式制冷技术领域，其包括膜盒、阀体、阀针、弹簧和调节螺柱等，其特征在于阀座孔和阀芯均为圆锥形，使其节流方式成为圆锥环形管节流，对于单向热力膨胀阀可消除调节过程中的流量波动或振荡，对于双向热力膨胀阀，同时能有效满足制冷与制热条件下的不同流量需求，使制冷系统的制冷(热)量和能效比得到提高。

Description

热力膨胀阀

技术领域

本发明涉及一种热力膨胀阀，属蒸气压缩式制冷技术领域，适用于制冷系统各种结构的单向热力膨胀阀，更适用于各种结构的双向热力膨胀阀。

已知的各种结构单向热力膨胀阀和各种结构双向热力膨胀阀，其阀座孔均为圆柱形孔，对于单向热力膨胀阀普遍存在的缺点是，调节过程中产生波动或振荡，即在制冷系统中，通过热力膨胀阀供给蒸发器的液体制冷剂流量忽大忽小或周期性波动，导致系统制冷量下降和能效比降低。对于双向热力膨胀阀除了存在上述缺点外，并存在不能同时满足制冷与制热条件下的不同流量需求，例如：在热泵型房间空气调节器的制冷系统中，在各种不同制冷工况条件下热力膨胀阀正向工作时蒸发器的液态制冷剂需求量，与制热工况条件下热力膨胀阀反向工作时蒸发器的液态制冷剂需求量是不同的。已知的用于热泵型房间空气调节器制冷系统的双向热力膨胀阀不能同时满足制冷和制热条件下的流量需求，导致热泵型房间空气调节器的制冷(热)量下降和能效比降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种设计合理，结构简单，对于单向工作的热力膨胀阀在调节过程中不会产生波动或振荡，对于双向工作的热力膨胀阀不但在调节过程中不会产生波动和振荡，并能同时满足制冷和制热条件下的不同流量需求。

本发明的热力膨胀阀，包括膜盒、阀体、阀针、弹簧和调节螺柱等，其特征在于阀座孔和阀芯均为圆锥形。

所述圆锥形阀座孔和圆锥形阀芯的锥角α小于10°时，圆锥形阀芯轴向设有测试槽。

本发明的热力膨胀阀由于阀座孔为圆锥形，阀芯也是圆锥形。

对于单向热力膨胀阀，本发明节流方式与已知热力膨胀阀的节流方式不同，已知热力膨胀阀为圆环形孔板节流，调节过程是调节圆环形孔板的通道截面积，属孔板节流，节流过程为单相(液相)节流，调节过程流量变化大，容易产生波动或振荡。本发明的热力膨胀阀为圆锥环形管节流，调节过程是调节圆锥环形管的通道截面积，属管状节流，节流过程为两相(气、液两相)节流，调节过程的流量变化平稳，不会产生波动或振荡，使系统的制冷量和能效比得到提高。

对于双向热力膨胀阀，本发明除了具有上述单向热力膨胀阀的优点外，同时能满足制冷和制热条件下的不同流量需求，使系统的制冷(热)量和能效比得到提高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为已知外平衡内感温单向热力膨胀阀的结构图。

图2为已知外平衡内感温单向热力膨胀阀结构的局部放大图。

图3为已知外平衡内感温双向热力膨胀阀的结构图。

图4为已知外平衡外感温单向热力膨胀阀的结构图。

图5为已知外平衡外感温双向热力膨胀阀的结构图。

图6为已知内平衡外感温单向热力膨胀阀的结构图。

图7为本发明实施例1—外平衡内感温单向热力膨胀阀的结构图。

图8为本发明实施例1—外平衡内感温单向热力膨胀阀结构的局部放大图。

图9为本发明实施例2—外平衡内感温双向热力膨胀阀的结构图。

图10为本发明实施例3—外平衡外感温单向热力膨胀阀的结构图。

图11为本发明实施例4—外平衡外感温双向热力膨胀阀的结构图。

图12为本发明实施例5—内平衡外感温单向热力膨胀阀的结构图。

图13为设有测试槽的圆锥形阀芯的结构图。

图1、图2所示：

11—膜盒、12—阀体、13—阀针、14—圆柱形阀座孔、15—球形阀芯、16—弹簧、17—调节螺柱

图3所示

31—膜盒、32—阀体、33—阀针、34—圆柱形阀座孔、35—球形阀芯、36—弹簧、37—调节螺柱

图4所示

41—膜盒、42—阀体、43—阀针、44—圆柱形阀座孔、45—球形阀芯、46—弹簧、47—调节螺柱、48—外感温管、49—压力传递管

图5所示

51—膜盒、52—阀体、53—阀针、54—圆柱形阀座孔、55—球形阀芯、56—弹簧、57—调节螺柱、58—外感温管、59—压力传递管

图6所示

61—膜盒、62—阀体、63—阀针、64—圆柱形阀座孔、65—圆锥形阀芯、66—弹簧、67—调节螺柱、68—外感温管

具体实施方式

本发明实施例1—外平衡内感温单向热力膨胀阀的结构如图7、图8所示：

71—膜盒、72—阀体、73—阀针、74—圆锥形阀座孔、75—圆锥形阀芯、76—弹簧、77—调节螺柱

单冷型制冷系统的工作过程如下：

经压缩机压缩后的高压高温气态制冷剂进入冷凝器冷凝成为高压液态制冷剂，高压液态制冷剂经外平衡内感温单向热力膨胀阀节流成为低压低温液态制冷剂，低压低温液态制冷剂进入蒸发器吸热蒸发成为低压气态制冷剂，低压气态制冷剂回到压缩机再压缩成为高压高温气态制冷剂完成循环。从蒸发器获得冷量。

外平衡内感温单向热力膨胀阀的调节过程如下：

通过膜盒71感受流经其上部通道从蒸发器出来的回气温度，自动调节圆锥环形管的通道截面积，当膜盒71感受到的回气温度升高时，膜盒71内感温剂的压力随之上升。膜盒71内的膜片71a向下变形量增大，通过阀针73和圆锥形阀芯75压缩弹簧76使圆锥形阀芯75向下移动。圆锥形阀座孔74与圆锥形阀芯75之间的圆锥环形管通道截面积增大，使进入蒸发器的低压低温液态制冷剂的流量增加。反之，当膜盒71感受到的回气温度降低时，膜盒71内感温剂的压力随之降低，弹簧76的弹簧力通过圆锥形阀芯75和阀针73使膜盒71内的膜片71a向下变形量减小，使圆锥形阀芯75向上移动，圆锥形阀座孔74与圆锥形阀芯75之间的圆锥环形管通道截面积减少，使进入蒸发器的低压低温液态制冷剂的流量减少，由于阀座孔与阀芯均为圆锥形，节流方式不同于已知热力膨胀阀的圆环形孔板节流，而是圆锥环形管节流，因此调节平稳，不会产生波动或振荡，使系统的制冷量和能效比得到提高。

本发明实施例2—外平衡内感温双向热力膨胀阀的结构如图9所示：

91—膜盒、92—阀体、93—阀针、94—圆锥形阀座孔、95—圆锥形阀芯、96—弹簧、97—调节螺柱

热泵型制冷系统的工作过程如下：

制冷时，经压缩机压缩后的高压高温气态制冷剂进入室外热交换器(冷凝器)冷凝成为高压液态制冷剂，高压液态制冷剂经外平衡内感温双向热力膨胀阀正向节流成为低压低温液态制冷剂，低压低温液态制冷剂进入室内热交换器(蒸发器)吸热蒸发成为低压气态制冷剂，低压气态制冷剂回到压缩机再压缩成为高压高温气态制冷剂，如此不断循环。从室内热交换器(蒸发器)获得冷量。

外平衡内感温双向热力膨胀阀正向节流时的调节过程如下：

通过膜盒91感受流经其上部通道从室内热交换器(蒸发器)出来的回气温度，自动调节圆锥环形管的通道截面积，当膜盒91感受到的回气温度升高时，膜盒91内感温剂的压力随之升高，膜盒内的膜片91a向下变形量增大，通过阀针93和圆锥形阀芯95压缩弹簧96，使圆锥形阀芯95向下移动，圆锥形阀座孔94与圆锥形阀芯95之间的圆锥环形管通道截面积增大，进入室内热交换器(蒸发器)的低压低温液态制冷剂的流量增加。反之，当膜盒91感受到的回气温度降低时，膜盒91内感温剂的压力随之降低，弹簧96的弹簧力通过圆锥形阀芯95和阀针93使膜盒91内的膜片91a向下变形量减小，使圆锥形阀芯95向上移动，圆锥形阀座孔94与圆锥形阀芯95之间的圆锥环形管通道截面积减小，使进入室内热交换器(蒸发器)的低压低温液态制冷剂的流量减少。

制热时，经压缩机压缩后的高压高温气态制冷剂通过四通电磁换向阀换向(四通电磁换向阀换向的目的是，使室内热交换器由制冷时的蒸发器转变为冷凝器，室外热交换器由制冷时的冷凝器转变为蒸发器)进入室内热交换器冷凝成为高压液态制冷剂，高压液态制冷剂经外平衡内感温双向热力膨胀阀反向节流成为低压低温液态制冷剂，低压低温液态制冷剂进入室外热交换器吸热蒸发成为低压气态制冷剂，低压气态制冷剂回到压缩机再压缩成为高压高温气态制冷剂完成循环。从室内热交换器(冷凝器)获得热量。

外平衡内感温双向热力膨胀阀反向节流时的调节过程相同于正向节流。

由于阀座孔和阀芯均为圆锥形，节流方式不同于已知膨胀阀的圆环形孔板节流，而是圆锥环形管节流，因此，调节平稳，不会产生波动或振荡。又由于制热时，冷凝后的高压液态制冷剂从反向进入外平衡内感温双向热力膨胀阀，高压反向作用于圆锥形阀芯95，其作用力促使圆锥环形管通道截面积增大，而制冷时，高压液态制冷剂从正向进入外平衡内感温双向热力膨胀阀，高压正向作用于圆锥形阀芯95，高压作用力促使圆锥环形管通道截面积减小，通过分别调整圆锥形阀芯95和圆锥形阀座孔94的锥角和直径，可同时满足正向流量需求和反向流量需求，使系统的制冷(热)量和能效比得到提高。

本发明实施例3—外平衡外感温单向热力膨胀阀的结构如图10所示：

101—膜盒、102—阀体、103—阀针、104—圆锥形阀座孔、105—圆锥形阀芯、106—弹簧、107—调节螺柱、108—外感温管、109—压力传递管

单冷型制冷系统的工作过程和调节过程相同于实施例1，但膜盒101的感温方式不同于实施例1是通过膜盒71感受流经其上部通道从蒸发器出来的回气温度，而是通过与膜盒101相连通的外感温管108与从蒸发器出来的回气管接触感受回气温度。膜盒101内的膜片101a下端所承受的压力不同于实施例1是来自流经其上部通道从蒸发器出来的回气压力，而是通过压力传递管将从蒸发器出来的回气压力传递至膜片101a下端。

本发明实施例4—外平衡外感温双向热力膨胀阀的结构如图11所示：

111—膜盒、112—阀体、113—阀针、114—圆锥形阀座孔、115—圆锥形阀芯、116—弹簧、117—调节螺柱、118—外感温管、119—压力传递管

热泵型制冷系统的工作过程和调节过程相同于实施例2，而膜盒111的感温方式相同于实施例3。

本发明实施例5——内平衡外感温单向热力膨胀阀的结构如图12所示：

121—膜盒、122—阀体、123—阀针、124—圆锥形阀座孔、125—圆锥形阀芯、126—弹簧、127—调节螺柱、128—外感温管

图13所示：

5—圆锥形阀芯、5a—测试槽

单冷型制冷系统的工作过程相同于实施例1，膜盒121感温方式相同于实施例3，但膜盒121内的膜片121a下端所承受的压力不同于实施例3承受蒸发器的出口压力，而是承受蒸发器的进口压力。

综合上述各实施例，与已知各种结构热力膨胀阀相比，由于阀座孔的结构不同，其节流方式和节流过程也不相同，已知的各种结构热力膨胀阀，其阀座孔均为圆柱形孔。节流方式为圆环形孔板节流，节流过程是单相(液相)节流。本发明的各种结构热力膨胀阀，其阀座孔均为圆锥形孔和圆锥形阀芯，节流方式为圆锥环形管节流，节流过程是两相(气、液相)节流。

为避免圆锥形阀座孔与圆锥形阀芯的锥角α<10°时，热力膨胀阀处于关闭状态时，圆锥形阀芯卡在圆锥形阀座孔内，圆锥形阀芯与圆锥形阀座孔之间应有空隙，为测试其间隙量，如图13所示，圆锥形阀芯轴向设有测试槽，用气体测试圆锥形阀芯与圆锥形阀座孔之间间隙时，测试气体通过测试槽进入上述间隙，根据通过上述间隙气体量确定间隙量。

本发明的各种结构单向热力膨胀阀其所产生的积极效果是：调节过程中流量不会产生波动或振荡，制冷系统的制冷量和能效比得到提高。

本发明的各种结构双向热力膨胀阀所产生的积极效果是：调节过程中流量不会产生波动或振荡，同时能有效满足制冷和制热条件下的不同流量需求，使制冷系统的制冷(热)量和能效比得到提高。

Claims

1、一种热力膨胀阀，包括膜盒、阀体、阀针、弹簧和调节螺柱等，其特征在于阀座孔和阀芯均为圆锥形。

2、根据权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征还在于圆锥形阀座孔和圆锥形阀芯的锥角α小于10°时，圆锥形阀芯轴向设有测试槽。