CN106440551A - 调节阀、调节器、制冷或热泵装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过冷度调节阀、一种冷凝压力调节阀、一种冷凝器运行调节器、一种制冷或热泵装置以及一种制冷或热泵系统，所述过冷度调节阀是热力式调节阀；所述冷凝压力调节阀包含低压冷媒进口和低压冷媒出口，设置有弹簧，还设置有冷凝压力连接口或者设置有高压冷媒进口和出口；所述冷凝器运行调节器包含所述过冷度调节阀和所述冷凝压力调节阀。把过冷度调节阀、冷凝压力调节阀和冷凝器运行调节器分别应用于制冷或热泵系统中，可以分别对冷凝器出口的过冷度、冷凝压力、冷凝器的运行状况进行控制，从而提高系统的可靠性和效率。本发明控制简单，使用方便。

Description

调节阀、调节器、制冷或热泵装置及系统

技术领域

本发明涉及制冷或热泵领域，具体而言，涉及一种过冷度调节阀、一种冷凝压力调节阀、一种冷凝器运行调节器、一种制冷或热泵装置以及一种制冷或热泵系统。

背景技术

热力膨胀阀在制冷或热泵系统中应用已经比较普遍，按照平衡方式分为内平衡式和外平衡式，按照结构类型分为F型和H型。F型主要用于一般制冷或热泵系统中，H型主要用于汽车空调。H型热力膨胀阀有四个接口与制冷系统连接，其中两个接口与F型热力膨胀阀相同，一个连接储液干燥器，一个连接蒸发器进口；另外两个接口，一个连接蒸发器出口，一个连接压缩机进口。H型膨胀阀的感温包直接处在蒸发器出口的气流中，该膨胀阀由于取消了F型外平衡热力膨胀阀外置的感温包、毛细管和外平衡接管，提高了调节灵敏度，结构紧凑，抗震可靠，十分符合汽车空调的要求。但是，现有的热力膨胀阀只是用来控制蒸发器出口的过热度，同时用来调整系统的供液量，目前，还没有用来控制冷凝器出口过冷度的热力式调节阀，在需要用到过冷度调节时，仍需采用电子膨胀阀，以致控制复杂，在较多场合难以普及。

制冷系统中，若冷凝压力偏高，压缩机排气温度会上升，压缩比增大，制冷量减少，功耗增大，冷凝压力偏高，还容易引起设备破损事故。若冷凝压力过低，特别是在冬季，环境温度或冷却水温度较低，导致冷凝压力过低，以致热力膨胀阀前后压力差太小，供液动力不足，造成流经热力膨胀阀的制冷剂流量急剧减少，使制冷量大大降低，甚至制冷装置工作失调。另外，多数厂家的压缩机，也会有最低冷凝压力的使用要求，甚至随着蒸发压力的不同，最低冷凝压力要求也不同。因此，为保证制冷系统和压缩机的可靠工作，必须对冷凝压力实施控制。冷凝压力的控制方法，现有技术主要有两种：1、控制冷却水流量或者冷却风量，对于风冷，常用的有：a)风扇电动机变速；b)风阀控制调节冷却空气流量；c)冷凝风机开、停控制，这些方法应用在常年环境温度高于4℃以上场合比较有效；2、从制冷剂侧采用旁通调节方法控制制冷压力，具体连接方式为：在冷凝器出口安装一个高压调节阀，高压调节阀的另一端连接储液器入口，在压缩机排气口与储液器入口之间接旁通管，在旁通管上安装差压调节阀。采用以上两种方法，制冷系统在寒冷季节工作时冷凝器和风机(或水泵)的换热能力没有得到充分利用，能效比仍然较低，与温暖季节甚至夏季时相比，比较接近。因为风机或水泵的能耗大约只占到系统总能耗的10％，而压缩机的能耗大约能占到90％。

常用的制冷或热泵系统，包含压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，采用干式蒸发器的比较普遍。这样，节流后的制冷剂为气液两相，一方面，气液两相冷媒在进入蒸发器的时候，由于蒸发器有多路而往往分液不均，影响蒸发器的换热效果，另一方面，气态冷媒进入蒸发器降低了蒸发器的换热效果。因此，满液式蒸发器具有很好的换热效果，但是，在干式蒸发器中又难以实现。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种过冷度调节阀，该阀是热力式调节阀。

优先的，所述过冷度调节阀包含弹簧和感温包，设置有低压冷媒进口和低压冷媒出口，还符合下列条件a和b之一：a)设置有高压压力连接口；b)设置有高压液态冷媒进口和出口。

进一步的，所述过冷度调节阀包含导阀和主阀。

为实现上述目的，本发明还提供了一种冷凝压力调节阀，包含低压冷媒进口和低压冷媒出口，设置有弹簧，还符合下列条件c和d之一：c)设置有冷凝压力连接口；d)设置有高压冷媒进口和出口。

进一步的，所述冷凝压力调节阀包含导阀和主阀。

为实现上述目的，本发明还提供了一种冷凝器运行调节器，包含上述任一项所述的过冷度调节阀和上述任一项所述的冷凝压力调节阀。

进一步的，所述过冷度调节阀和所述冷凝压力调节阀的低压冷媒通道用来串联连通。

进一步的，所述冷凝器运行调节器是一体式结构。

为实现上述目的，本发明还提供了一种制冷或热泵装置，包含上述任一项所述的调节阀或者调节器。

为实现上述目的，本发明还提供了一种制冷或热泵系统，包含制冷或热泵回路，所述制冷或热泵回路至少由压缩机、冷凝器、节流装置、储液器、蒸发器依次串联连通组成，所述储液器设置有冷媒进口管道、液态冷媒出口管道和气态冷媒出口管道，所述储液器的冷媒进口管道和液态冷媒出口管道分别连通所述节流装置和所述蒸发器，所述蒸发器连通所述压缩机的吸气口或补气口，所述储液器的气态冷媒出口管道通过支路管道连通所述制冷或热泵回路中从所述储液器的液态冷媒出口管道至所述压缩机吸气口或补气口之间的冷媒通道；所述储液器的气态冷媒出口管道上或者所述支路管道上串接有上述任一项所述的调节阀或者调节器。

把本发明的过冷度调节阀、冷凝压力调节阀和冷凝器运行调节器分别应用于制冷或热泵系统中，可以分别对冷凝器出口的过冷度、冷凝压力、冷凝器的运行状况进行控制，从而提高系统的可靠性或效率。本发明控制简单，使用方便。尤其是本发明的制冷或热泵系统，还可以把进入蒸发器前的低压气态冷媒全部分离出去，使全液态的冷媒进入蒸发器，从而大大提高了蒸发器的分液均匀性和换热效果。

附图说明

图1为本发明过冷度调节阀第一实施例的结构示意图。

图2为本发明过冷度调节阀第一实施例的工作原理示意图。

图3为本发明制冷或热泵系统第一实施例的组成原理示意图。

图4为本发明冷凝压力调节阀第一实施例的结构示意图。

图5为本发明制冷或热泵系统第二实施例的组成原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本发明过冷度调节阀第一实施例的结构示意图。其中，11为阀芯(或阀板、阀片)，12为膜片，13为弹簧，14为过冷度调节杆，15为感温包，16为高压压力连接口，17为低压气态冷媒进口，18为低压气态冷媒出口，感温包15通过毛细管连通膜片12的上部空间。

如图2所示，为本发明过冷度调节阀第一实施例的工作原理示意图。其中11为阀芯(或阀板、阀片)，12为膜片，13为弹簧，14为过冷度调节杆，15为感温包，16为高压压力连接口，19为高压压力连接管。实心箭头表示高压液体冷媒流通方向，空心箭头表示低压气态冷媒流通方向。感温包15设置在冷凝器出口的高压液态冷媒管道上，高压压力连接口16通过压力连接管19连通冷凝器出口的高压液态冷媒管道，过冷度调节阀中流通的是低压气态冷媒。高压压力连接口16接通的高压液态冷媒给膜片的压力为P1，感温包15内的介质给予膜片的压力为P2，弹簧13给予膜片的压力为P3，P2和P3方向相同。P1作用在膜片下方，有使膜片向上弯曲带动阀杆和阀芯11向上移动使阀门开度增加的趋势，P2和P3作用在膜片的上方，有使膜片向下弯曲带动阀杆和阀芯11向下移动使阀门开度减小的趋势。

对于任意稳定运行工况，这三个作用力均会达到平衡，即P1＝P2+P3，此时，膜片12不动，阀芯11位置不动，阀门开度一定，下面结合制冷或热泵系统进一步详细说明。

如图3所示，为本发明制冷或热泵系统第一实施例的组成原理示意图。其中，压缩机61、冷凝器62、热力膨胀阀63、储液器64、蒸发器65依次串联连通，66即为上一实施例的热力式过冷度调节阀，储液器64设置有冷媒进口管641，液态冷媒出口管642，气态冷媒出口管643，冷媒进口管641连通热力膨胀阀63，液态冷媒出口管642连通蒸发器65，气态冷媒出口管643连通过冷度调节阀66的低压冷媒进口17，过冷度调节阀66的低压冷媒出口18连通蒸发器65和压缩机61之间的吸气管道。过冷度调节阀66的感温包15设置在冷凝器62出口的管道上，过冷度调节阀66的高压压力连接口16也通过管道连通冷凝器62出口的冷媒管道。当然，热力膨胀阀63的感温包与常规一样，设置在蒸发器65出口的管道上。

系统运行时，当冷凝器62出口冷媒的过冷度偏低，则P1＜P2+P3，过冷度调节阀66的膜片12带动阀杆和阀芯11向下移动，阀门开度减小，经过过冷度调节阀66的低压气态冷媒流量减小，而储液器64中仍从冷媒进口管641源源不断进入气态和液态的两相冷媒，储液器64中的液位下降，从而使冷凝器62中的冷媒循环量增加以致冷凝器出口的过冷度增加；当冷凝器62出口冷媒的过冷度偏高，则P1＞P2+P3，过冷度调节阀66的膜片12带动阀杆和阀芯11向上移动，阀门开度增加，经过过冷度调节阀66的低压气态冷媒流量增加，以致储液器64中的液位上升，从而使冷凝器62中的冷媒循环量减小以致冷凝器出口的过冷度减小；当系统运行稳定时，P1＝P2+P3，此时膜片12不动，阀芯11位置不动，阀门开度一定，储液器64中的液位稳定，制冷或热泵系统的冷媒循环量一定，冷凝器出口的过冷度一定，进入蒸发器65的是全液态的低压冷媒，蒸发器65分液均匀，换热效率高，系统具有较高的效率。

但是，对于全年制冷系统，采用风冷时，随着冷凝器62所在室外环境温度的降低，系统的冷凝压力也会降低，特别是在冬季，冷凝压力过低会导致热力膨胀阀63前后压力差太小，供液动力不足，造成流经热力膨胀阀63的制冷剂流量急剧减少，使制冷量大大降低，甚至制冷装置工作失调。另外，多数厂家的压缩机，也会有最低冷凝压力的使用要求，甚至随着蒸发压力的不同，最低冷凝压力要求也不同。因此，为保证制冷系统和压缩机的可靠工作，必须对冷凝压力实施控制。

如图4所示，为本发明冷凝压力调节阀第一实施例的结构示意图。其中，21为阀板(或阀片、阀芯)，22为膜片，23为弹簧，24为调节螺母，26为冷凝压力连接口，27为低压气态冷媒进口，28为低压气态冷媒出口。通过调节螺母24可以调节弹簧23给膜片22的压力，弹簧23给膜片22的压力作用在膜片22的上方，有使膜片22向下弯曲带动阀杆和阀板21向下移动使阀门开度减小的趋势，冷凝压力连接口26连通的冷凝压力作用在膜片22的下方，有使膜片22向上弯曲带动阀杆和阀板21向上移动使阀门开度增加的趋势。对于任意稳定运行工况，这两个作用力均会达到平衡，此时，膜片22不动，阀板21位置不动，阀门开度一定，下面结合制冷或热泵系统进一步详细说明。

如图5所示，为本发明制冷或热泵系统第二实施例的组成原理示意图。本实施例是在上述本发明制冷或热泵系统第一实施例的基础上，增加了冷凝压力调节阀67，冷凝压力调节阀67采用上一实施例的冷凝压力调节阀。冷凝压力调节阀67串接在储液器64的气态冷媒出口管643和过冷度调节阀66之间，冷凝压力调节阀67的低压气态冷媒进口27连接气态冷媒出口管643，冷凝压力调节阀67的低压气态冷媒出口28连接过冷度调节阀66的低压气态冷媒进口17，冷凝压力调节阀67的冷凝压力连接口26与过冷度调节阀66的高压压力连接口16一起连通冷凝器62出口的高压冷媒管道。

冷凝压力调节阀67通过调节螺母24可以给弹簧23预设一个压力，该压力微大于或等于系统允许的最低冷凝压力。

系统运行时，当冷凝压力较高时，冷凝压力调节阀67中接通的冷凝压力明显大于弹簧23的压力，膜片22向上弯曲带动阀杆和阀板21向上移动使阀门开度大增或者全开，这时，从储液器64的气态冷媒出口管643输出的气态冷媒量靠过冷度调节阀66来调整，参见本发明制冷或热泵系统第一实施例。

系统运行时，当冷凝压力较低时，冷凝压力调节阀67中接通的冷凝压力小于弹簧23的压力，膜片22向下弯曲带动阀杆和阀板21向下移动使阀门开度减小甚至全关，经过冷凝压力调节阀66的低压气态冷媒流量减小，而储液器64中仍从冷媒进口管641源源不断进入气态和液态的两相冷媒，储液器64中的液位下降，从而使冷凝器62中的冷媒循环量增加以致冷凝压力和冷凝器出口的过冷度增加，过冷度调节阀66开度较大甚至全开，直到冷凝压力上升到冷凝压力调节阀67的预设值附近，冷凝压力调节阀67中接通的冷凝压力等于弹簧23的压力，阀门开度一定，储液器64中的液位稳定，制冷或热泵系统的冷媒循环量一定，冷凝器中的冷凝压力一定。

由此，对于全年制冷系统，即使是在冬季，仍可保证制冷系统和压缩机的可靠工作。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，所属技术领域的普通技术人员应当理解，仍可以对本发明的具体实施方式及应用场合或领域进行修改或者对部分技术特征进行等效替换。所以，只要不脱离本发明技术方案的精神，均应该涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种过冷度调节阀，其特征在于：

是热力式调节阀。

2.根据权利要求1所述的一种过冷度调节阀，其特征在于：

包含弹簧(13)和感温包(15)，设置有低压冷媒进口(17)和低压冷媒出口(18)，还符合下列条件a和b之一：

a)设置有高压压力连接口(16)；

b)设置有高压液态冷媒进口和出口。

3.根据权利要求2所述的一种过冷度调节阀，其特征在于：

包含导阀和主阀。

4.一种冷凝压力调节阀，其特征在于：

包含低压冷媒进口(27)和低压冷媒出口(28)，设置有弹簧(23)，还符合下列条件c和d之一：

c)设置有冷凝压力连接口(26)；

d)设置有高压冷媒进口和出口。

5.根据权利要求4所述的一种冷凝压力调节阀，其特征在于：

包含导阀和主阀。

6.一种冷凝器运行调节器，其特征在于：

包含上述权利要求1至3任一项所述的过冷度调节阀和上述权利要求4至5任一项所述的冷凝压力调节阀。

7.根据权利要求6所述的一种冷凝器运行调节器，其特征在于：

所述过冷度调节阀(66)和所述冷凝压力调节阀(67)的低压冷媒通道用来串联连通。

8.根据权利要求7所述的一种冷凝器运行调节器，其特征在于：

是一体式结构。

9.一种制冷或热泵装置，其特征在于：

包含上述权利要求1至8任一项所述的调节阀或者调节器。

10.一种制冷或热泵系统，其特征在于：

包含制冷或热泵回路，所述制冷或热泵回路至少由压缩机(61)、冷凝器(62)、节流装置(63)、储液器(64)、蒸发器(65)依次串联连通组成，所述储液器(64)设置有冷媒进口管道(641)、液态冷媒出口管道(642)和气态冷媒出口管道(643)，所述储液器的冷媒进口管道(641)和液态冷媒出口管道(642)分别连通所述节流装置(63)和所述蒸发器(65)，所述蒸发器(65)连通所述压缩机(61)的吸气口或补气口，所述储液器(64)的气态冷媒出口管道(643)通过支路管道连通所述制冷或热泵回路中从所述储液器(64)的液态冷媒出口管道(642)至所述压缩机(61)吸气口或补气口之间的冷媒通道；

所述储液器(64)的气态冷媒出口管道(643)上或者所述支路管道上串接有上述权利要求1至8任一项所述的调节阀或者调节器。