CN108981248A - 一种无源自适应式单向制冷膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及膨胀阀技术领域，尤其是一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，包括外壳，在外壳内部设置有阀座及主阀芯，在主阀芯的外侧壁上设置有多条通流槽，在靠近阀座一端的外壳端部形成一个高压腔，在靠近主阀芯一端的外壳端部形成一个低压腔，在阀座中心处设置有一个阀口，在主阀芯的中空结构内设置有阀针，阀针穿过阀针孔进入阀口内，在主阀芯的中空结构内设置有先导阀芯，先导阀芯与主阀芯之间滑动连接，在先导阀芯与阀针之间设置有先导弹簧，阀针与先导阀芯能对先导弹簧进行压缩，在先导阀芯与出料区上的端盖之间设置有压控弹簧。本发明所得到的一种无源自适应式单向膨胀阀，其结构简单，无需动力源，运行稳定可靠且可实现自适应控制。

Description

一种无源自适应式单向制冷膨胀阀

技术领域

本发明涉及制冷膨胀阀技术领域，尤其是一种无源自适应式单向制冷膨胀阀。

背景技术

在变频空调系统中，现有的制冷膨胀阀技术，主要有电子膨胀阀和热力膨胀阀两大类。电子膨胀阀是由线圈和磁性材料组成的步进电机加动作执行结构组合，形成阀针开启、闭合的动力，并控制阀口开度，整体结构较为复杂，材料成本和加工成本都很高，在使用过程中容易出现因电子设备不稳定或结构卡死不转动等原因造成运行故障，影响膨胀阀的使用性能。热力膨胀阀的工作原理是通过感知外部的温度变化来控制阀口开度，结构复杂，控制精度低，响应速度慢。

发明内容

本发明的目的，是为了解决上述技术中的不足而提供一种无需外部动力且运行稳定的无源自适应式单向制冷膨胀阀。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，包括外壳，所述的外壳内部为圆柱体中空结构，在外壳的两端分别设置有端盖，在外壳内部设置有阀座及主阀芯，所述的阀座固定在外壳内部，主阀芯与外壳之间滑动连接，在主阀芯的外侧壁上设置有一条或多条通流槽，在靠近阀座一端的外壳端部形成一个高压腔，在靠近主阀芯一端的外壳端部形成一个低压腔，靠近低压腔一端的通流槽的深度为零，低压腔的直径大于主阀芯所在区域的外壳的内径，在高压腔范围内的外壳侧壁或端盖上设置有冷媒进管，在低压腔范围内的外壳侧壁或端盖上设置有冷媒出管，在阀座中心处设置有一个阀口，在靠近低压腔一侧的阀座端面上设置有中压腔，所述的阀口位于中压腔范围内，主阀芯在靠近低压腔一端的端面向内凹形成圆柱形内凹结构，且在靠近高压腔一端的主阀芯端面上设置有阀针孔，阀针孔与阀口轴向对应，在主阀芯的中空结构内设置有阀针，阀针穿过阀针孔进入阀口内，在主阀芯的中空结构内设置有先导阀芯，先导阀芯与主阀芯之间滑动连接，在先导阀芯与阀针之间设置有先导弹簧，阀针与先导阀芯能对先导弹簧进行压缩，在先导阀芯与低压腔的端盖之间设置有压控弹簧。

上述技术方案，在实际使用过程中，冷媒进入高压腔并对阀口内的阀针的端部进行挤压，达到预定压力后，造成先导弹簧压缩，从而阀针向先导弹簧一端移动，实现阀针与阀口之间不密封，高压液态冷媒经过阀口进行膨胀后，变成过饱和的气态冷媒和雾状液态冷媒的混合体，进入中压腔和通流槽内，并对主阀芯产生轴向推力，当推力达到预定值时，压控弹簧被压缩，主阀芯向低压腔一端移动，根据推力的大小按比例打开通流槽，并同步带动阀针按比例打开阀口，则通流槽与低压腔之间连通，通道打开并根据推力大小按比例形成开度，混合冷媒从通流槽进入低压腔后经管路通向蒸发器完全汽化。高压腔与低压腔之间的压力差越大，主阀芯承受的推力就越大，则压控弹簧被压缩越多，阀口和通流槽的开度越大，则冷媒的流量越大，反之则变小，可以实现自动调节，而且无需外界动力控制，设备结构简单，极大提高了运行的可靠性和稳定性，且响应速度快，并实现精准控制。

所述的阀针的中部为圆柱体结构，其中一端为圆锥体结构，另一端为扁平的圆盘结构，所述的圆盘结构位于主阀芯和先导阀芯之间的中空结构内，圆柱体结构穿过主阀芯的阀针孔，进入中压腔，圆锥体结构位于阀口内，且圆柱体结构的直径与阀针孔的直径一致或略小于，圆柱体结构的直径大于靠近主阀芯一端的阀座上的阀口直径，圆盘结构的直径大于阀针孔的直径，圆柱体结构的高度大于中压腔的深度和阀针孔的深度之和。该结构的设计，能实现高压腔内的冷媒在密封状态下，仅对阀针产生推压力，而且先导弹簧对阀针的支撑力及阀针的位移被主阀芯和先导阀芯限位，稳定性和可控性高；同时先导弹簧对阀针的压力可直接传递至阀座上，实现阀针与阀座之间的密封稳定可靠。

靠近低压腔一端的通流槽的底面呈斜面或弧面向外壳内壁靠近并直至通流槽的底面与外壳的内壁贴合。该结构的设计，根据高压腔与低压腔之间的冷媒的压力差实现阀针和通流槽开度的同步自动调节，且调节精度和可靠性高。

靠近阀座一端的通流槽与中压腔之间相互连通。

在先导阀芯靠近阀针一端设置有内凹的先导弹簧腔，所述的先导弹簧位于先导弹簧腔内，在先导弹簧腔的端部设置有直径略大于阀针上的圆盘结构的阀针腔，阀针腔的深度大于圆盘结构的厚度，且小于中压腔的深度与阀针孔的深度之和。该结构的设计，在阀针压缩先导弹簧的行程中不会造成行程过大，影响控制精度，并确保先导弹簧使用的可靠性。

作为优化，所述的通流槽间隔对称分布在主阀芯的圆周向侧壁上。其中所述的间隔对称分布是指在主阀芯的圆周向侧壁上的通流槽需间隔设置，并且通流槽内的高压冷媒对主阀芯的作用力合成后形成的作用力沿轴向即可。通常情况采用通流槽的各个尺寸均一致，此时若通流槽的为单数时，则通流槽间隔均匀的呈周向排列；若通流槽的数量为双数时，则通流槽会沿其中相互垂直的两条直径对成。上述结构的设计，能实现高压冷媒对主阀芯压力平衡并沿轴向，确保主阀芯沿轴向运动，避免发生干涉等情况，运行更加顺畅。

在主阀芯靠近低压腔一侧的侧壁上设置有间隔对称分布在主阀芯的圆周向通孔，通孔连通主阀芯的外壁与主阀芯内部的圆柱形内凹结构。该结构的设计，当高压腔与低压腔之间的压力差较大时，混合冷媒将压控弹簧全部压缩时，主阀芯的端部与低压腔的端盖贴合限位，此时通孔将主阀芯内外的低压腔连通，从而确保冷媒进入冷媒出管，安全性和可靠性得到提升。

大道至简。本发明所得到的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，本膨胀阀的设计根据制冷剂制冷需要稳定的膨胀压力差的基本原理，抛开现有膨胀阀的复杂的设计理念，用最简单的模式，完美实现了在空调制冷系统中，建立可控范围内的制冷剂膨胀压差控制，并得到精确可调的、稳定的压差-流量曲线，可广泛应用于空调、冰箱等变频制冷机组的制冷系统。同时实现了无电源化控制，大大降低了膨胀阀的生产成本，消除了多重电控故障点，极大地延长了膨胀阀的使用寿命，可保证系统更加稳定可靠地运行；实现了自适应控制，可在各种工况下（如新机、旧机，在一定范围内的制冷剂量的减少），自动调节，保持制冷剂膨胀压差的稳定，使整个制冷系统在最优状态下运行，提高了制冷效率，更加的节能。同时极大地提高了压力-流量响应速度，阀口的开度可根据制冷剂压力的变化实时响应，减少了因压缩机突然的转速变化给制冷系统带来的压力冲击。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主阀芯的剖面示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1、图2所示，本实施例描述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，包括外壳1，所述的外壳1内部为圆柱体中空结构，在外壳1的两端分别设置有端盖2，在外壳1内部设置有阀座3及主阀芯4，所述的阀座3固定在外壳1内部，主阀芯4与外壳1之间滑动连接，在主阀芯4的外侧壁上设置有四条通流槽5，在靠近阀座3一端的外壳1端部形成一个高压腔10，在靠近主阀芯4一端的外壳1端部形成一个低压腔11，靠近低压腔11一端的通流槽5的深度为零，低压腔11的直径大于主阀芯4所在区域的外壳1的内径，在高压腔10范围内的外壳1侧壁上设置有冷媒进管8，在低压腔11范围内的端盖2上设置有冷媒出管9，在阀座3中心处设置有一个阀口14，在靠近低压腔11一侧的阀座3端面上设置有中压腔15，所述的阀口14位于中压腔15范围内，主阀芯4在靠近低压腔11一端的端面向内凹形成圆柱形内凹结构，且在靠近高压腔10一端的主阀芯4端面上设置有阀针孔18，阀针孔18与阀口14轴向对应，在主阀芯4的中空结构内设置有阀针7，阀针7穿过阀针孔18进入阀口14内，在主阀芯4的中空结构内设置有先导阀芯6，先导阀芯6与主阀芯4之间滑动连接，在先导阀芯6与阀针7之间设置有先导弹簧12，阀针7与先导阀芯6能对先导弹簧12进行压缩，在先导阀芯6与出料区上的端盖2之间设置有压控弹簧13。

所述的阀针7的中部位于圆柱体结构，其中一端为圆锥体结构，另一端为扁平的圆盘结构，所述的圆盘结构位于主阀芯4的中空结构内，圆柱体结构位于阀针孔18和中压腔15内，圆锥体结构位于阀口14内，且圆柱体结构的直径与阀针孔18的直径一致，圆柱体结构的直径大于靠近主阀芯4一端的阀口14的直径，圆盘结构的直径大于阀针孔18的直径，圆柱体结构的高度大于中压腔15的深度和阀针孔18的深度之和。

靠近低压腔11一端的通流槽5的底面呈斜面向外壳1内壁靠近并直至通流槽5的底面与外壳1的内壁贴合密封。

靠近阀座3一端的通流槽5与中压腔15之间相互连通。

在先导阀芯6靠近阀针7一端设置有内凹的先导弹簧腔16，所述的先导弹簧12位于先导弹簧腔16内，在先导弹簧腔16的端部设置有直径大于阀针7上的圆盘结构的阀针腔17，阀针腔17的深度大于圆盘结构的厚度，且小于中压腔15的深度与阀针孔18的深度之和。

所述阀口14包括靠近主阀芯4一端的圆柱体部分及靠近高压腔10一端的圆锥台结构，圆柱体部分的直径与圆锥台结构的较小端直径一致并对接。

所述的通流槽5间隔均匀分布在主阀芯4的周向侧壁上，即相邻通流槽5之间的间隔均为90°。

在主阀芯4靠近低压腔11一侧的侧壁上设置有通孔19，通孔19连通主阀芯4的外壁与主阀芯4内部的圆柱形内凹结构。

实施例2：

本实施例描述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其与实施例1的区别在于通流槽5的数量为5条，5条通流槽5间隔均匀的呈周向排列在主阀芯4上。

实施例3：

本实施例描述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其与实施例1的区别在于通流槽5的数量为4条，4条通流槽5之间的间隔依次为60°、120°、60°、120°。

Claims (7)

1.一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其特征是：包括外壳，所述的外壳内部为圆柱体中空结构，在外壳的两端分别设置有端盖，在外壳内部设置有阀座及主阀芯，所述的阀座固定在外壳内部，主阀芯与外壳之间滑动连接，在主阀芯的外侧壁上设置有一条或多条通流槽，在靠近阀座一端的外壳端部形成一个高压腔，在靠近主阀芯一端的外壳端部形成一个低压腔，靠近低压腔一端的通流槽的深度为零，低压腔的直径大于主阀芯所在区域的外壳的内径，在高压腔范围内的外壳侧壁或端盖上设置有冷媒进管，在低压腔范围内的外壳侧壁或端盖上设置有冷媒出管，在阀座中心处设置有一个阀口，在靠近低压腔一侧的阀座端面上设置有中压腔，所述的阀口位于中压腔范围内，主阀芯在靠近低压腔一端的端面向内凹形成圆柱形内凹结构，且在靠近高压腔一端的主阀芯端面上设置有阀针孔，阀针孔与阀口轴向对应，在主阀芯的中空结构内设置有阀针，阀针穿过阀针孔进入阀口内，在主阀芯的中空结构内设置有先导阀芯，先导阀芯与主阀芯之间滑动连接，在先导阀芯与阀针之间设置有先导弹簧，阀针与先导阀芯能对先导弹簧进行压缩，在先导阀芯与低压腔的端盖之间设置有压控弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其特征是：所述的阀针的中部为圆柱体结构，其中一端为圆锥体结构，另一端为扁平的圆盘结构，所述的圆盘结构位于主阀芯和先导阀芯之间的中空结构内，圆柱体结构穿过主阀芯的阀针孔，进入中压腔，圆锥体结构位于阀口内，且圆柱体结构的直径与阀针孔的直径一致或略小于，圆柱体结构的直径大于靠近主阀芯一端的阀座上的阀口直径，圆盘结构的直径大于阀针孔的直径，圆柱体结构的高度大于中压腔的深度和阀针孔的深度之和。

3.根据权利要求2所述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其特征是：靠近低压腔一端的通流槽的底面呈斜面或弧面向外壳内壁靠近并直至通流槽的底面与外壳的内壁贴合密封。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其特征是：靠近阀座一端的通流槽与中压腔之间相互连通。

5.根据权利要求4所述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其特征是：在先导阀芯靠近阀针一端设置有内凹的先导弹簧腔，所述的先导弹簧位于先导弹簧腔内，在先导弹簧腔的端部设置有直径略大于阀针上的圆盘结构的阀针腔，阀针腔的深度大于圆盘结构的厚度，且小于中压腔的深度与阀针孔的深度之和。

6.根据权利要求1所述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其特征是：所述的通流槽间隔对称分布在主阀芯的圆周向侧壁上。

7.根据权利要求4所述的一种无源自适应式单向制冷膨胀阀，其特征是：在主阀芯靠近低压腔一侧的侧壁上设置有间隔对称分布在主阀芯的圆周向通孔，通孔连通主阀芯的外壁与主阀芯内部的圆柱形内凹结构。