CN101988585A - 一种热力膨胀阀 - Google Patents

Abstract

一种热力膨胀阀，属于制冷控制技术领域。其包括：开设有第一腔室和第二腔室的上阀体，所述上阀体设置有一对回气导管；与所述上阀体固定连接的下阀体，所述下阀体设置有一对节流导管；受感温部件温度/压力的影响而发生位移变化的传动杆；置于所述第一腔室内的阀芯，所述传动杆的位移控制所述阀芯的运动，从而控制节流口的开度；其特征在于，所述热力膨胀阀在正向节流和反向节流状态下，制冷剂流经所述节流口的方向相同。本发明克服了现有技术中正向节流和反向节流的差异，同时，可以避免制冷剂在节流过程中对传动杆造成不均匀的冲击，不仅可以提高传动杆的动作可靠性，并且可以显著降低噪音。

Description

一种热力膨胀阀

技术领域

本发明属于制冷控制技术领域，尤其适合于蒸汽压缩式热泵系统(如空调系统)等。具体涉及一种热力膨胀阀结构。

背景技术

作为节流装置的膨胀阀广泛使用于制冷系统的回路中，通过感知特定位置制冷剂的温度/压力，来控制制冷剂流量的大小。如专利号为200520013860.5的中国专利公开了一种如图9所示的双向热力膨胀阀结构。该结构包括开设有第一腔室11′和第二腔室12′的阀体1′，在第一腔室11′中设置有作为阀芯3′的钢球，在阀体1′的一端固定有作为感温部件的气箱头200，气箱头200由气箱座201、传动片202、膜片203、气箱盖204焊接组成，在膜片203和气箱盖204之间的密封腔内充注有制冷剂205，当第二腔室12′中的制冷剂温度/压力变化时，密封腔内的制冷剂的压力就会产生变化，这个变化促使膜片203推动传动片202产生位移的变化，再将这种变化通过传动杆2′移动传递到阀芯3′，以控制阀芯3′与阀口6′的开度，即控制阀开度的大小，达到调整节流通道的制冷剂流量作用。在夏季制冷时，室内热交换器成为蒸发器，室外热交换器成为冷凝器，制冷剂从进液管4′进入第一腔室11′，经过阀芯3′与阀口6′之间的流路，从出液管5′流出；反之，在冬季制热时，室内热交换器成为冷凝器，室外热交换器成为蒸发器，制冷剂从出液管5′反向流入，经过阀芯3′与阀口6′之间的流路，从进液管4′流出。

在现有技术所描述的双向热力膨胀阀中，存在以下缺点：

1、双向热力膨胀阀在制冷和制热时，制冷剂流经阀口的方向是相反的，这样，由于弹簧和阀芯及阀口形状的差异，会导致正向节流和反向节流的差异。

2、在制冷剂流过阀口之前、通过传动杆时的液流不对称，即只从某一个方向对传动杆带来冲击，这样就会很容易引起传动杆的晃动，从而导致降低阀口开度的可靠性，并且会带来噪音。

所以如何在膨胀装置中，使双向热力膨胀阀在制冷和制热工况下，制冷剂以同样的流动方向流经节流口(阀口)，并且使制冷剂在流经传动杆时的液流对称，即均匀地作用在传动杆上，使传动杆不产生晃动现象，避免噪音的产生，是本领域技术人员所要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是提供一种新的膨胀阀结构，该结构能够克服现有技术中正向节流和反向节流的差异，同时，可以避免制冷剂在节流过程中对传动杆造成不均匀的冲击，不仅可以提高传动杆的动作可靠性，并且可以显著降低噪音。

为此本发明公开一种热力膨胀阀，包括：开设有第一腔室和第二腔室的上阀体，所述上阀体设置有一对回气导管；与所述上阀体固定连接的下阀体，所述下阀体设置有一对节流导管；受感温部件温度/压力的影响而发生位移变化的传动杆；置于所述第二腔室内的阀芯，所述传动杆的位移控制所述阀芯的运动，从而控制节流口的开度；其特征在于，所述热力膨胀阀在正向节流和反向节流状态下，制冷剂流经所述节流口的方向相同。

优选地，所述第二腔室内设置有阀芯座，所述阀芯座与所述阀芯相抵接，所述阀芯座与所述下阀体之间设置有调节弹簧。

优选地，所述上阀体内设置有一对用于制冷剂流通的轴向孔。

优选地，所述上阀体进一步设置有径向孔，所述径向孔与所述一对轴向孔连通，所述传动杆部分位于所述径向孔的通路中。

优选地，所述径向孔的两端设置有封塞，所述封塞与所述径向孔的两端固定连接以实现密封。

优选地，所述下阀体内设置有转向腔室，所述转向腔室内设置有转向控制器；所述转向控制器可在所述转向腔室内左右移动。

优选地，所述下阀体内设置有一对内轴向孔，所述内轴向孔与所述第二腔室以及所述转向腔室相连通。

优选地，所述下阀体设置有一对外轴向孔，所述一对外轴向孔与所述上阀体的一对轴向孔分别相连通。

优选地，所述转向控制器大体呈圆柱状，中部对称设置有一对环形槽，所述环形槽在所述转向控制器的位移处于极限位置时，至少有一条环形槽与至少一个所述内轴向孔相连通。

优选地，所述一对环形槽上均开设有径向通孔。

优选地，所述转向控制器的两端分别设置有轴向沉孔，所述轴向沉孔的底部与所述径向通孔相连通。

优选地，所述转向控制器的中部设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封部件。

优选地，所述一对节流导管与所述下阀体固定连接，两者之间设置有密封环，所述密封环用于与所述转向控制器处于极限位置时进行密封。

本发明的热力膨胀阀，通过设置转向控制器，实现了热力膨胀阀在制冷和制热状态下，制冷剂均依次通过节流管、设置在下阀体上的外轴向孔、设置在上阀体上的轴向孔、径向孔，从相同的方向流入节流口，从而避免了现有技术中由于弹簧和阀芯、阀口形状的差异而导致的节流差异；并且由于本发明的技术方案中，在节流之前通过传动杆的液流对称，从而避免了传动杆的晃动，可以显著降低噪音。

附图说明

图1为本发明热力膨胀阀处于正向循环的结构示意图；

图1a为图1中热力膨胀阀Y-Y剖视图；

图2为本发明热力膨胀阀处于反向循环的结构示意图；

图3为本发明转向控制器结构示意图；

图4为本发明上阀体的仰视图；

图5为本发明下阀体的俯视图；

图6为现有技术的热力膨胀阀结构示意图；

图7为双向循环的制冷系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本发明的实施方式。

本发明的热力膨胀阀适合应用于制冷系统，由于制冷系统的原理基本相同，所以下面以一种热泵型的空调系统为例来进行说明。

图7为双向热力膨胀阀应用于一种热泵空调的制冷系统的典型制冷流路图。在制冷系统中，制冷剂流路中主要包括：压缩机401、换向阀402、热力膨胀阀400、第一热交换器403(如室外热交换器)、第二热交换器404(如室内热交换器)。

当空调制冷运行时，通过换向阀切换，制冷剂流通路径为：压缩机401排出的高压气体→换向阀402→第一热交换器403(室外热交换器)→热力膨胀阀400的第二腔室12′→第二热交换器404(室内热交换器)→换向阀402→热力膨胀阀400的回气通道11′→压缩机401吸入；当空调制热运行时，通过换向阀402切换，制冷剂流通路径为：压缩机401排出的高压气体→换向阀402→第二热交换器404(室内热交换器)→热力膨胀阀400的第二腔室12′→第一热交换器403(室外热交换器)→换向阀402→热力膨胀阀400的回气通道11′→压缩机401吸入。通过膨胀阀的节流通道双向工作，使空调实现夏天制冷冬天制热的一机两用的目的。

请参照图1，图1为本发明热力膨胀阀处于正向循环的结构示意图。

热力膨胀阀的阀体由两大部分组成，分别为上阀体1a和下阀体1b，均大体呈柱状结构。在上阀体1a中，沿轴线方向从两端开设的圆柱形腔室分别作为第一腔室11和第二腔室13、第一腔室11和第二腔室13由贯穿孔101连通，上阀体1a的下端与下阀体1b的上端通过焊接或者其它连接方式进行固定连接。

在上阀体1a的上端部安装有感温部件200，在第二腔室13中设置有阀芯3，传动杆2贯穿于贯穿孔101，在第二腔室13中设置的调节弹簧5使阀芯3通过传动杆2抵接感温部件200。

需要指出的是，上文中所提及的“上端”、“下端”均是针对附图所示的位置关系而言的，在实际的实施方式中并不受此限制。另外，对于下文中涉及的位置关系也均参照附图所示，不再一一说明。

第二腔室13的轴向位置上设置有节流口15，阀芯3呈圆球状，在传动杆2的推动下沿着上阀体1a的轴线方向上下运动，以离开或靠近节流口15。

上阀体1a沿径向开设有贯通的径向孔103，径向孔103与贯穿孔101大致呈垂直交叉，两者相交叉处位于上阀体1a的轴线上。传动杆2沿着贯穿孔101伸入第二腔室内，因此，传动杆2有一段位于径向孔103的通路上。

径向孔103作为制冷剂的流通路径，因此必须将其两端进行封堵，在本实施方式中，采用封塞110对径向孔103的两端堵住，并采用焊接或者其它方式进行密封。

请参照图4，图4为上阀体1a的仰视图。

在上阀体1a的下端，开设有环形槽104，环形槽104设置在第二腔室13的外围，其内径大于第二腔室13的直径。在环形槽104上，沿着中心孔的径向开设有一对轴向孔102a/102b，轴向孔102a/102b对称设置，且两者之间的连线与径向孔103平行，使得轴向孔102a/102b分别与径向孔103相连通。

上阀体1a的下端面上，在环形槽104与第二腔室13之间还设置有凹槽，并在凹槽中放置密封圈120，使得上阀体1a与下阀体1b固定连接后，接触面密封性能更好，从而避免因接触面存在间隙，而使轴向孔102a与第二腔室之间发生泄漏。

请参照图5，图5为下阀体1b的俯视图。

下阀体1b大体呈柱状结构，其上端面与上阀体1a的下端面固定连接，两者可以通过焊接的方式固定。为使两者紧密接触，并提高接合的强度，可以将下阀体1b的上端面设置成台阶状，即在外周面形成较薄的台阶16，进而通过焊接的方式将上阀体1a与下阀体1b紧密固定连接。

在下阀体1b的上端面开设有台阶圆孔14，台阶圆孔14的直径比第二腔室13的直径小，并将调节弹簧5置于台阶圆孔14内。调节弹簧的外径与台阶圆孔14的直径相匹配，以避免调节弹簧在台阶圆孔14内发生扭动现象。调节弹簧5上端支撑着阀芯座4，阀芯座4在调节弹簧5的作用力下与阀芯3相抵接。

下阀体1b沿其径向开有贯通的孔，在孔两端分别固定有节流导管6/7，从而在中间段形成转向腔室107。在下阀体1b的上端面上沿着同一条直径所限定的中心线上，分别开设有一对内轴向孔106a/106b和一对外轴向孔105a/105b。该中心线与上文所述径向孔103的中心线以及转向腔室的中心线均呈平行状态。外轴向孔105a和105b、内轴向孔106a和106b分别对称设置，并且均与转向腔室107相连通。

内轴向孔106a/106b之间的间距以与第二腔室13的内径相匹配为宜，即在阀体的横截面方向，使得内轴向孔106a/106b所限定的圆与第二腔室13所限定的圆相切。这样设置的好处是，液流在流入第二腔室13之后，可以直接沿着内轴向孔106a/106b流向转向腔室，减少液流受到的阻碍。

转向腔室107内设置有转向控制器310，请参照图3，图3是转向控制器310的结构示意图。转向控制器310呈圆柱状，其直径与转向腔室107的内径大致相同。转向控制器310的圆周面306与转向腔室107的内表面贴合，但两者可相对滑动。为了保证转向控制器310一端的液流通过两者之间的间隙进入另一端，可以在转向控制器310的圆周面的中间部位开设密封槽301，在密封槽301中设置密封部件，具体地，可以选择密封圈320作为密封部件。

转向控制器310的圆周面306上开设有一对环形槽302a/302b，环形槽302a/302b对称地分布在密封槽301的两边。环形槽302a/302bh的具体位置可以根据内轴向孔106a/106b的间距来确定，在转向控制器310向左或向右滑动至极限位置时，环形槽302a/302b其中之一与内轴向孔106a/106b其中之一相连通，另一环形槽302a/302b则被转向腔室107的内壁所封堵，并且由于密封圈320的存在，保证环形槽302a与302b之间在任何情况下均相互隔绝。

在环形槽302a与302b上分别开设有径向通孔303a和303b，同时，在沿着转向控制器310的轴向中心线方向，分别在其两端开设轴向沉孔304a/304b，轴向沉孔304a与径向通孔303a相连通，轴向沉孔304b与径向通孔303b相连通。

为了便于转向控制器310在转向腔室内的定位并且实现密封，可以将转向控制器310的两端分别加工密封斜面305a/305b；与之相适应，在节流管6/7与下阀体1b之间设置有密封环330a/330b。转向控制器310通过两端的密封斜面305a/305b分别与密封环330a/330b配合，从而实现定位和密封。

请参照图1，图1为热力膨胀阀处于正向循环(如制冷循环)的结构示意图。制冷剂经热交换后，沿节流导管6进入转向腔室107，此时转向控制器310的左端压力大于右端，在压差力的作用下，将转向控制器310向右推移，与密封环330b抵接。此时，环形槽302a被转向腔107的内壁所封闭，环形槽302b与内轴向孔106b相连通。制冷剂从转向控制器的左端空间沿着外轴向孔105a依次流经环形槽104、轴向孔102a、径向孔103(图中箭头所示方向)。

当第一腔室11内的温度/压力发生变化，如在特定的压力下温度增加，感温部件200作用，阀芯3在传动杆2和调节弹簧5的共同作用下，从图1所示位置下移，使节流口15的开度增大，此时制冷剂沿着传动杆2与节流口之间的空隙流入第二腔室13，并沿着内轴向孔106b、环形槽302b、径向通孔303b、轴向沉孔304b，最终经节流导管7流出。

请参照图2，图2为热力膨胀阀处于反向循环(如制热循环)的结构示意图。制冷剂经热交换后，沿节流导管7进入转向腔室107，此时转向控制器310的右端压力大于左端，在压差力的作用下，将转向控制器310向左推移，与密封环330a抵接。此时，环形槽302b被转向腔107的内壁所封闭，环形槽302a与内轴向孔106a相连通。制冷剂从转向控制器的右端空间沿着外轴向孔105b依次流经环形槽104、轴向孔102b、径向孔103(图中箭头所示方向)。

当第一腔室11内的温度/压力发生变化，如在特定的压力下温度降低，感温部件200作用，阀芯3在传动杆2和调节弹簧5的共同作用下下移，使节流口15的开度减小，此时制冷剂沿着传动杆2与节流口之间的空隙流入第二腔室13，并沿着内轴向孔106a、环形槽302a、径向通孔303a、轴向沉孔304a，最终经节流导管7流出。

由以上过程可知，无论是在制冷状态还是在制热状态，制冷剂都是沿着径向孔103与传动杆2之间的间隙从上往下流入第二腔室13(依图1、图2所示方向)，与现有技术中，制冷制热状态下制冷剂以相反的方向流经节流口相比，可以避免因调节弹簧和阀芯及节流口形状所导致的正向节流和反向节流的差异。并且，在本方案中，由于径向孔103的存在，使得制冷剂在经过节流口15之前通过传动杆2的液流对称，可以避免传动杆的晃动现象，不仅可以提高传动杆的动作可靠性，并且可以降低噪音。

以上仅是为能更好的阐述本发明的技术方案所例举的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，所有这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种热力膨胀阀，包括：开设有第一腔室和第二腔室的上阀体，所述上阀体设置有一对回气导管；与所述上阀体固定连接的下阀体，所述下阀体设置有一对节流导管；受感温部件温度/压力的影响而发生位移变化的传动杆；置于所述第二腔室内的阀芯，所述传动杆的位移控制所述阀芯的运动，从而控制节流口的开度；其特征在于，所述热力膨胀阀在正向节流和反向节流状态下，制冷剂流经所述节流口的方向相同。

2.如权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述第二腔室内设置有阀芯座，所述阀芯座与所述阀芯相抵接，所述阀芯座与所述下阀体之间设置有调节弹簧。

3.如权利要求2所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述上阀体内设置有一对用于制冷剂流通的轴向孔。

4.如权利要求3所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述上阀体进一步设置有径向孔，所述径向孔与所述一对轴向孔连通，所述传动杆部分位于所述径向孔的通路中。

5.如权利要求4所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述径向孔的两端设置有封塞，所述封塞与所述径向孔的两端固定连接以实现密封。

6.如权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述下阀体内设置有转向腔室，所述转向腔室内设置有转向控制器；所述转向控制器可在所述转向腔室内左右移动。

7.如权利要求6所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述下阀体内设置有一对内轴向孔，所述内轴向孔与所述第二腔室以及所述转向腔室相连通。

8.如权利要求7所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述下阀体设置有一对外轴向孔，所述一对外轴向孔与所述上阀体的一对轴向孔分别相连通。

9.如权利要求6所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述转向控制器大体呈圆柱状，中部对称设置有一对环形槽，所述环形槽在所述转向控制器的位移处于极限位置时，至少有一条环形槽与至少一个所述内轴向孔相连通。

10.如权利要求9所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述一对环形槽上均开设有径向通孔。

11.如权利要求10所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述转向控制器的两端分别设置有轴向沉孔，所述轴向沉孔的底部与所述径向通孔相连通。

12.如权利要求9所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述转向控制器的中部设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封部件。

13.如权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于，所述一对节流导管与所述下阀体固定连接，两者之间设置有密封环，所述密封环用于与所述转向控制器处于极限位置时进行密封。

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