CN103673426A - 一种开度反馈电子膨胀阀及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开度反馈电子膨胀阀及其控制系统，开度反馈电子膨胀阀包括外壳、外壳内安装膨胀阀转子，膨胀阀转子上设置阀针，其外壳内还设置旋转式电位器，旋转式电位器上设置电位器齿轮，所述膨胀阀转子上设置膨胀阀齿轮，电位器齿轮与膨胀阀齿轮相互啮合；开度反馈电子膨胀阀控制系统，其包括开度反馈电子膨胀阀，开度反馈电子膨胀阀连接检测与滤波电路模块，检测与滤波电路模块连接中心控制模块，中心控制模块连接显示电路，中心控制模块发送控制信号给开度反馈电子膨胀阀；本发明能够直接反映电子膨胀阀的实际开度，并将开度反馈信号发送给控制器，便于发现和解决失步等故障，实现对电子膨胀阀开度的闭环控制。

Description

一种开度反馈电子膨胀阀及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种制冷系统中使用的电子膨胀阀，具体是指一种能够进行真实开度反馈并达到闭环控制的空调电子膨胀阀。

背景技术

电子膨胀阀是在空调系统中四大部件之一。通常电子膨胀阀的控制是单向的，即由控制系统发出，而电子膨胀阀的实际开度不能反馈回控制系统，这样电子膨胀阀的控制是开环的，其实际运行情况并不清楚。制冷系统中使用的电子膨胀阀的本体是步进电机，其控制中可能发生失步等故障，当电子膨胀阀发生失步等故障时，如果反馈的控制系统发出的脉冲信号仍是正常的，即反馈的开度是正常的，则不能及时发现故障，并作调整与维护，从而会出现整个制冷系统运行不稳定，会造成开度不够甚至控制失效，造成空调系统的冷媒节流控制失败，影响空调的制冷、制热效果，甚至引发空调系统其他故障。因此，得到电子膨胀阀的真实开度，对于高性能空调控制可以发挥重要作用。

现有技术中的电子膨胀阀开度反馈具有如下两种方式：

1、对电子膨胀阀开度的反馈大多是通过对控制系统发出的脉冲信号的反馈，这种反馈并不是对电子膨胀阀阀体实际机械进程即真实开度的反馈。

2、通过与电子膨胀阀连接的制冷系统的其他部位布置温度传感器或压力传感器等间接地反映电子膨胀阀开度，如下列申请：

专利申请号200810061905.4，一种设有新型电子膨胀阀开度控制装置的制冷系统，本发明公开了一种设有新型电子膨胀阀开度控制装置的制冷系统，包括压缩机、蒸发器、冷凝器、电子膨胀阀及电子膨胀阀开度控制装置，所述电子膨胀阀开度控制装置包括控制器及分别与控制器电连接的压力传感器、温度传感器，所述控制器还电连接电子膨胀阀，所述压力传感器设置在冷凝器冷媒侧用以检测冷凝压力，所述温度传感器设置在压缩机的排气端用以检测压缩机排气温度。本发明控制方式可靠、高效，且节约成本。

专利申请号200920091236.5，一种电子膨胀阀制冷系统，本实用新型公开一种电子膨胀阀制冷系统，属于制冷装置领域。包括依次连接的压缩机、冷凝器和蒸发器，冷凝器和蒸发器之间设有电子膨胀阀，电子膨胀阀的驱动装置是步进电机，步进电机连接电子膨胀阀控制器，电子膨胀阀控制器连接压力变送器和温度变送器，压力变送器和温度变送器连接蒸发器的出口的回气压力和回气温度测量探头，电子膨胀阀上并联有至少一个电磁阀，电磁阀连接PLC，PLC分别连接压力变送器和温度变送器的信号输出端。在电子膨胀阀旁边并联电磁阀后，当电子膨胀阀步进电机出现失步时，PLC控制旁通电磁阀的开闭，调节过热度。电磁阀的数量和制冷量可以根据系统的能量进行选择，精度高，确保了冷却系统的稳定性。

上述的技术方案也难以准确反馈电子膨胀阀实际开度，即便可以检测膨胀阀开度却无法输出反馈信号，作为控制应用。

因此，现有技术中的开度反馈均不能实现如实反映电子膨胀阀的真实开度情况，从而及时排除故障，维护系统运行的稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种开度反馈电子膨胀阀及其控制系统，能够直接反映电子膨胀阀的实际开度，并将开度反馈信号发送给控制器，便于发现和解决失步等故障，实现对电子膨胀阀开度的闭环控制。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是，一种开度反馈电子膨胀阀，包括外壳、外壳内安装膨胀阀转子，膨胀阀转子上设置阀针，其外壳内还设置旋转式电位器，旋转式电位器上设置电位器齿轮，所述膨胀阀转子上设置膨胀阀齿轮，电位器齿轮与膨胀阀齿轮相互啮合。

上述的开度反馈电子膨胀阀，其电位器齿轮和（或）膨胀阀齿轮的轴向厚度大于等于阀针的轴向运动行程。

上述的开度反馈电子膨胀阀，其旋转式电位器的量程大于等于阀针全部行程所产生的电位差值。

上述的开度反馈电子膨胀阀，其旋转式电位器与膨胀阀转子轴向平行。

上述的开度反馈电子膨胀阀，其旋转式电位器与膨胀阀转子分别安装在外壳内固定的密封隔层上。

上述的开度反馈电子膨胀阀控制系统，其包括开度反馈电子膨胀阀，开度反馈电子膨胀阀连接检测与滤波电路模块，检测与滤波电路模块连接中心控制模块，中心控制模块连接显示电路，中心控制模块发送控制信号给开度反馈电子膨胀阀。

本发明的工作过程是这样的：

对电子膨胀阀线圈施加控制信号，膨胀阀转子旋转，进而带动阀针产生上升或下降的旋转运动，阀针的这种运动，使得膨胀阀齿轮也产生同样的上升或下降旋转运动，进而带动与之啮合的电位器齿轮的旋转运动，电位器齿轮的旋转必然引起旋转式电位器转轴的旋转，由此，旋转式电位器转轴的旋转就会使电位器电阻发生变化。由此可知，电位器变化的电阻值与阀针的上升或下降运动的进程是一一对应的。所以，通过检测电阻值就可以得出阀针的具体位置，即：得到了电子膨胀阀的真实开度。

本发明具有如下优点及有益技术效果：

1、本发明的通过齿轮传动，使得电子膨胀阀的阀针与旋转式电位器转轴的运动同步，从而通过测量旋转式电位器电阻值的变化来确定电子膨胀阀开度情况，能够准确、直观的反映电子膨胀阀的真实开度。

2、本发明的电位器齿轮和（或）膨胀阀齿轮的轴向厚度大于等于阀针的轴向运动行程，能够有效保证阀针在上升或者下降过程中电位器齿轮与膨胀阀齿轮始终相互啮合。

3、本发明的旋转式电位器的量程大于等于阀针全部行程所产生的电位差值，能够保证电磁阀开度的整个过程中均能够准确测量，不会因为旋转式电位器量程过小而使得阀针运动到某一位置时，出现无法测量的情况。

4、本发明的旋转式电位器与膨胀阀转子轴向平行；旋转式电位器与膨胀阀转子分别安装在外壳内固定的密封隔层上，均是为了避免外力与环境的干扰，能够更好的保证测量反馈的准确性。

5、本发明的开度反馈电子膨胀阀控制系统为闭环系统，而且通过显示电路将此开度值实时显示出来，此闭环系统能够提高电子膨胀阀控制精度，有效解决膨胀阀失步、堵转等故障问题。

附图说明

图1是本发明开度反馈电子膨胀阀阀体结构示意图；

图2是图1中D向电位器齿轮与膨胀阀齿轮相互配合示意图；

图3 是本发明检测与滤波电路图；

图4 是本发明开度反馈电子膨胀阀控制系统示意图；

上述图中：

外壳1，膨胀阀转子2，阀针3，旋转式电位器4，电位器齿轮5，膨胀阀齿轮6，上层密封隔层7，下层密封隔层8。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的一种开度反馈电子膨胀阀，包括外壳1、外壳1内安装膨胀阀转子2，膨胀阀转子2上设置阀针3，其外壳1内还设置旋转式电位器4，旋转式电位器4上设置电位器齿轮5，所述膨胀阀转子2上设置膨胀阀齿轮6，电位器齿轮5与膨胀阀齿轮6相互啮合，旋转式电位器4与膨胀阀转子2轴向平行，旋转式电位器4与膨胀阀转子2分别安装在外壳1内固定的密封隔层上，旋转式电位器4安装在上层密封隔层7，膨胀阀转子2安装在下层密封隔层8上。电位器齿轮5与膨胀阀齿轮6任意一个的轴向厚度大于等于阀针3的轴向运动行程，或者电位器齿轮5与膨胀阀齿轮6的轴向厚度均大于等于阀针3的轴向运动行程；旋转式电位器4的量程大于等于阀针3的全部行程所产生的电位差值。

本实施例的开度反馈电子膨胀阀控制系统，其包括上述开度反馈电子膨胀阀，开度反馈电子膨胀阀连接检测与滤波电路模块，检测与滤波电路模块连接中心控制模块，中心控制模块连接显示电路，中心控制模块发送控制信号给开度反馈电子膨胀阀。

本发明实施例的工作过程是这样的：

对电子膨胀阀线圈施加控制信号，膨胀阀转子2旋转，进而带动阀针3产生上升或下降的旋转运动，阀针3的这种运动，使得膨胀阀齿轮6也产生同样的上升或下降旋转运动，进而带动与之啮合的电位器齿轮5的旋转运动，电位器齿轮5的旋转必然引起旋转式电位器4转轴的旋转，由此，旋转式电位器4转轴的旋转就会使旋转式电位器4的电阻发生变化，可以看出旋转式电位器4变化的电阻值与阀针3的上升或下降运动的进程是一一对应的。所以，通过检测旋转式电位器4变化的电阻值就可以得出阀针3的具体位置，即：得到了电子膨胀阀的真实开度。

本实施例可以在常用的电子膨胀阀基础上改造得到，对膨胀阀线圈不用做处理，如图1所示，下层的密封隔层8以下为原有的电子膨胀阀结构，上层密封隔层7到下层密封隔层8为改造的部分；其中，阀针3、膨胀阀转子2和膨胀阀齿轮6是一体的，旋转式电位器4的转轴与电位器齿轮5是一体的。对电子膨胀阀线圈施加控制信号，使膨胀阀转子2旋转，进而使阀针3产生旋转的上升或下降运动，阀针3的这种运动使得与其一体的膨胀阀齿轮6也产生同样的上升或下降运动，同时，引起与膨胀阀齿轮6啮合的电位器齿轮5的旋转运动，电位器齿轮5的旋转必然引起旋转式电位器4转轴的旋转，由此，旋转式电位器4转轴的旋转会使旋转式电位器4的电阻发生变化，即：图1中的A、B两点之间的电阻值即为变化的电阻值，变化的电阻值与阀针3的上升或下降运动的进程是一一对应的，将此变化的电阻值用导线引出，即：将A、B两点接到检测与滤波电路模块，再连接到中心控制模块，检测出A、B两点的电阻值就可以得出阀针3的具体位置，也就得到了电子膨胀阀的真实开度。通过调节电位器齿轮5和膨胀阀齿轮6的直径和齿数比就可以确定变化的电阻值和电子膨胀阀开度之间合适的比例关系。旋转式电位器4的量程要留有余量，保证电子膨胀阀整个行程范围的测量。

如图2所示，测量A、B两点电阻值的具体电路，即检测与滤波电路模块使用的电路是常用的AD采样电路，图2中，左边虚线框内表示电子膨胀阀内部旋转式电位器的电路，旋转式电位器的变化电阻为Rx。A、B两点同图1中的A、B，将这两点接在图2的电路中，图2中，Rx和R1形成对+5V的分压电路，R2、C1和C2是RC滤波电路。这样，Rx电阻值的变换引起R1上电压的变化，即图2中B点电位变化。由此，R1上电压的变化也就与电子膨胀阀的开度一一对应。R1上的电压变化经过滤波被送到中心控制模块的控制器CPU的AD端口，通过CPU的AD转换、计算就可以得出此时电子膨胀阀的真实开度。

如图3所示，中心控制模块通过显示电路将电子膨胀阀的真实开度值实时显示出来，中心控制模块同时将此开度值接收并处理，发出控制信号给电子膨胀阀，形成闭环控制系统，控制信号是通常的电子膨胀阀各相脉冲控制信号，此闭环系统对于提高电子膨胀阀控制精度，解决膨胀阀失步、堵转等故障问题具有很好的现实意义。

以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种开度反馈电子膨胀阀，包括外壳、外壳内安装膨胀阀转子，膨胀阀转子上设置阀针，其特征在于：所述外壳内还设置旋转式电位器，旋转式电位器上设置电位器齿轮，所述膨胀阀转子上设置膨胀阀齿轮，电位器齿轮与膨胀阀齿轮相互啮合。

2.根据权利要求1所述的开度反馈电子膨胀阀，其特征在于：所述电位器齿轮和（或）膨胀阀齿轮的轴向厚度大于等于阀针的轴向运动行程。

3.根据权利要求1所述的开度反馈电子膨胀阀，其特征在于：所述旋转式电位器的量程大于等于阀针全部行程所产生的电位差值。

4.根据权利要求1所述的开度反馈电子膨胀阀，其特征在于：所述旋转式电位器与膨胀阀转子轴向平行。

5.根据权利要求1所述的开度反馈电子膨胀阀，其特征在于：所述旋转式电位器与膨胀阀转子分别安装在外壳内固定的密封隔层上。

6.一种权利要求1所述的开度反馈电子膨胀阀控制系统，其特征在于：它包括开度反馈电子膨胀阀，开度反馈电子膨胀阀连接检测与滤波电路模块，检测与滤波电路模块连接中心控制模块，中心控制模块连接显示电路，中心控制模块发送控制信号给开度反馈电子膨胀阀。

Images