CN103775685A

CN103775685A - 一种可调节的螺纹节流制冷元件

Info

Publication number: CN103775685A
Application number: CN201410022522.1A
Authority: CN
Inventors: 赖天伟; 张兴群; 刘秀芳; 陈双涛; 赵红利; 侯予
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2014-01-18
Filing date: 2014-01-18
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2034-01-18
Also published as: CN103775685B

Abstract

本发明公开了一种可调节的螺纹节流制冷元件，包括阀杆和阀体，所述阀杆上和阀体内分别加工有相互配合的外螺纹和内螺纹，外螺纹下表面与内螺纹上表面之间配合形成螺纹节流流道，外螺纹上表面与内螺纹下表面之间通过阀杆上下压差贴合而形成流道密封面，通过旋起或降低阀杆，使得外螺纹和内螺纹配合长度发生变化，实现螺纹节流流道长度的无级调节；在阀体内顶部设置有多层密封填料，在阀体顶部设置有用于将多层密封填料压紧的阀盖；外螺纹和内螺纹通过制冷剂高压与低压侧的压差实现高低压流道之间的自然隔离；具有调节和适应能力强，运动部件少，结构紧凑和可靠性高的特点，实现了节流效应的无级调节。

Description

一种可调节的螺纹节流制冷元件

技术领域

本发明属于制冷与空调技术领域，具体涉及一种可调节的螺纹节流制冷元件。

背景技术

流体膨胀制冷是应用最广泛的人工制冷方法，其中节流阀和膨胀机是最常见的两种流体膨胀装置。节流元件是具有一定流速的流体在局部阻力的作用下产生降压膨胀现象的简单装置，其作用是将高温高压制冷剂流体节流至较低温度和压力的状态，同时将制冷装置的高压部分和低压部分隔开。常用的节流元件有手动节流阀、浮球节流阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀、恒压膨胀阀、毛细管、节流孔板等。其中，毛细管是一种等截面节流装置，工作原理是制冷剂在流动过程中，不断克服摩擦阻力，使其自身压力持续下降，从而起到节流膨胀的作用，通常应用在小型的氟利昂制冷装置中。

毛细管的优点是结构简单，成本低廉，没有运动部件，运行可靠，使用寿命长。而且毛细管安装在冷凝器与蒸发器之间，形成一个常通的通道，这样可以保证在压缩机停车后，蒸发器与冷凝器之间的压力（即系统的高、低压）迅速平衡，从而使压缩机下次能很容易起动。这一点对全封闭制冷系统压缩机尤为重要。

毛细管的缺点是调节性能差，不能随着制冷系统热负荷的变化而自动调节流通截面。通过毛细管的流量，只是随毛细管进口状态或出口压力的变化而稍有变化。当制冷机偏离设计工况运行时，由于流过毛细管的制冷剂流量与蒸发器中的蒸发量不相适应，这时可能会出现压缩机的湿行程或蒸发器供液不足的情况。有时为了避免由于充注量不准确而影响机组的工作，可设置贮液器，让它来做些自动调整。毛细管作为节流元件在蒸发压力和温度不变或变化不大的制冷装置中比较适用，但在蒸发压力和温度变化很大的变频空调器中应用将导致季节制冷量和季节能源消耗效率较大幅度的下降，所以在变频房间空调器中不宜采用毛细管作为节流元件。在高压或者超高压制冷循环中，毛细管的厚度限制了其应用范围，另一方面，壁厚过大也会给毛细管的加工方面的带来困难。此外，毛细管尺寸与制冷系统的匹配中制冷剂的充注量必须经过反复实验确认，过程繁琐。而且，毛细管出口处会产生喷流噪声，需要隔音、减震。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可调节的螺纹节流制冷元件，具有调节和适应能力强，运动部件少，结构紧凑和可靠性高的特点，实现了节流效应的无级调节。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调节的螺纹节流制冷元件，包括阀杆1和阀体4，所述阀杆1上和阀体4内分别加工有相互配合的外螺纹7和内螺纹8，外螺纹7下表面与内螺纹8上表面之间配合形成螺纹节流流道9，外螺纹7上表面与内螺纹8下表面之间通过阀杆1上下压差贴合而形成流道密封面10，通过旋起或降低阀杆1，使得外螺纹7和内螺纹8配合长度发生变化，实现螺纹节流流道9长度的无级调节；在阀体4内顶部设置有多层密封填料3，在阀体4顶部设置有用于将多层密封填料3压紧的阀盖2。

所述外螺纹7和内螺纹8通过制冷剂高压与低压侧的压差实现高低压流道之间的自然隔离。

所述外螺纹7和内螺纹8的螺纹具有相同的公称直径和螺距，牙型为矩形、梯形、锥形或三角形。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

1、本发明提供了一种结构简单的可调节的螺纹节流制冷元件，节流通道通过内螺纹和外螺纹的配合形成。

2、螺纹节流流道可变长度，并且可以实现长度的无级调节。常用毛细管制冷系统中，毛细管长度为一定值，比较难于适应不用工况。本发明可以通过阀杆的上升和下降实现内外螺纹贴合面长度的改变。在制冷系统工况发生变化时，可以通过旋动阀杆升降以调节实际有效螺纹节流流道的长度。由于该节流元件只调节有效节流流道的长度，其调节过程对制冷系统冲击较小，适用于高精度温度调节。

3、阀杆上下两端具有不同压力，可以运用制冷剂上下端的压差实现内外螺纹面的自然贴合，实现高低压流道之间的隔离。

4、螺旋线流道内部流动过程伴随有二次流，有利于提高节流机构单位长度的压降，具有较好的节流制冷效果。

5、节流制冷元件运动部件少，结构紧凑，可靠性高。

附图说明

图1是可调节的螺纹节流制冷元件结构示意图。

图2是阀杆受力图。

图3是螺纹节流元件阀杆悬起前后对比图。

图4是阀杆悬起前后有效节流流道长度对比图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例题，对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明一种可调节的螺纹节流制冷元件，包括阀杆1和阀体4，所述阀杆1上和阀体4内分别加工有相互配合的外螺纹7和内螺纹8，外螺纹7下表面与内螺纹8上表面之间配合形成螺纹节流流道9，外螺纹7上表面与内螺纹8下表面之间通过阀杆1上下压差贴合而形成流道密封面10，通过旋起或降低阀杆1，使得外螺纹7和内螺纹8配合长度发生变化，实现螺纹节流流道9长度的无级调节；在阀体4内顶部设置有多层密封填料3，在阀体4顶部设置有用于将多层密封填料3压紧的阀盖2。其中阀杆（1）提供外螺纹结构（7）的同时用于调节螺纹节流流道（9）的长度，阀盖（2）用于将多层密封填料（3）压紧，多层密封填料（3）用于防止高压流体从节流元件向外部环境泄漏或者外部环境流体向节流元件内部泄漏。另外，多层密封填料可以防止阀杆（1）从阀体（4）中旋出。

所述外螺纹7和内螺纹8的螺纹具有相同的公称直径和螺距，所述的螺纹节流通道的截面形状通过内外螺纹牙型的匹配实现，其中螺纹牙型可以是矩形、梯形、锥形、三角或其他几何形状。

所述的外螺纹7和内螺纹8的螺纹牙型通过铣削、车削、磨削、研磨和滚压等方式实现。

如图2所示，在上下压差（P2>P1）作用下，阀杆（1）受到向上作用力，外螺纹（7）和内螺纹（8）会自然形成贴合良好的流道密封面10，实现高低压螺纹节流流道内不同压力流体的隔离。

螺纹节流元件长度的调节原理如图3所示，阀杆（1）从阀体（4）中悬起高度H之后，外螺纹（7）和内螺纹（8）之间形成的有效配合长度发生变化。阀杆（1）悬起前后实际螺纹节流流道（9）的高度如图4中所示，高度分别为H₁和H₂（H₁>H₂），即阀杆（1）悬起高度H之后有效螺纹节流机构的高度由H₁减小到H₂。

在制冷系统中，高压腔体（5）内为高压流体，低压腔体（6）内为低压流体。高压腔体（5）内的高压流体进入可调节螺纹节流流道（9），在狭长通道内克服摩擦阻力，实现制冷剂流体降压和降温的节流制冷效应，然后流体进入到低压腔体（6）内。另外，通过阀杆（1）的升降，可以改变螺纹节流通道（9）的有效长度，从而实现节流制冷效应的无级调节。

由于可调长度节流元件本身具有相对运动部件，静止部件和运动部件之间通过图1中的多层密封填料（3）将工作流体与外部环境进行隔离，防止节流元件内部流体向外部环境泄漏或者外部环境流体向节流元件内部泄漏。

Claims

1.一种可调节的螺纹节流制冷元件，其特征在于：包括阀杆（1）和阀体（4），所述阀杆（1）上和阀体（4）内分别加工有相互配合的外螺纹（7）和内螺纹（8），外螺纹（7）下表面与内螺纹（8）上表面之间配合形成螺纹节流流道（9），外螺纹（7）上表面与内螺纹（8）下表面之间通过阀杆（1）上下压差贴合而形成流道密封面（10），通过旋起或降低阀杆（1），使得外螺纹（7）和内螺纹（8）配合长度发生变化，实现螺纹节流流道（9）长度的无级调节；在阀体（4）内顶部设置有多层密封填料（3），在阀体（4）顶部设置有用于将多层密封填料（3）压紧的阀盖（2）。

2.根据权利要求1所述的一种可调节的螺纹节流制冷元件，其特征在于：所述外螺纹（7）和内螺纹（8）通过制冷剂高压与低压侧的压差实现高低压流道之间的自然隔离。

3.根据权利要求1所述的一种可调节的螺纹节流制冷元件，其特征在于：所述外螺纹（7）和内螺纹（8）具有相同的公称直径和螺距，牙型为矩形、梯形、锥形或三角形。