CN202267277U - 无感温包的热泵型膨胀阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无感温包的热泵型膨胀阀，由气箱头组件、阀体、阀针组件、传动杆、弹簧组件、调节组件、阀帽、进口接管和出口接管组成，所述阀体的上端部设有气箱头组件，阀体的下端部设有阀帽，阀帽与阀体之间设有调节组件，调节组件上部连接到弹簧组件的下部，弹簧组件的上部连接到传动杆的下端，传动杆的上端连接到阀针组件，进口接管和出口接管安装在阀体上且位于阀针组件的下方，所述气箱头组件由毛细管、气箱盖、膜片、气箱座和传动块组成，气箱盖和气箱座配合形成腔体，膜片将腔体分隔成上开放腔和下封闭腔，毛细管的一端连接到空调系统的回气管，另一端连接到上开放腔，下封闭腔内设有传动块，所述传动块与阀针组件密封连接。它没有感温管、不进行工质充注，即没有感温机构，而是直接将毛细管接入压缩机的回气管，由压缩机吸气压力直接来控制膨胀阀工作。本实用新型适用任何制冷工质的空调系统，安装方便，动作灵敏，成本低。

Description

无感温包的热泵型膨胀阀

【技术领域】

本实用新型涉及在制冷、空调系统中的热泵型膨胀阀，尤其是一种不带感温包的、不进行工质充注的、没有感温机构的由压缩机吸气压力直接来控制的能自动调节系统制冷剂流量的一种热泵型膨胀阀。

【背景技术】

氟利昂空调系统的系统原理图如图1所示，包括压缩机11、四通换向阀12、室外换热器13、热泵型膨胀阀(热泵型热力膨胀阀)14、室内换热器15。热泵型热力膨胀阀14是氟利昂空调系统中不可缺少的五大件之一，主要用来调节制冷剂流量。它既是控制流量的调节阀，同时又是制冷、制热的双向节流阀。它安装在两个换热器之间，它的外平衡管与压缩机的吸气管相接，始终保持与压缩机出口压力相一致；它的温包是包扎在四通换向阀的回汽管上，感受蒸发器的回气温度，以自动控制膨胀阀的开闭，确保系统一定的流量。

热泵型热力膨胀阀的作用主要有以下四点：

1.双向平衡流的作用。不管系统处于制冷(正向)和制热(反向)的任一状态，膨胀阀的双向都会稳定地起到节流和自动调节作用，达到以下三点功效。

2.使常温高压的制冷剂液体流经膨胀阀时节流降压，变为低温低压的制冷剂湿蒸汽进入蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的。

3.按照外平衡管与压缩机回气管连通的回气压力所对应的回气温度，及感温包感受到的蒸发器出口温度的温度差(即制冷剂蒸汽过热度的变化)，来改变膨胀阀的开启度，自动调节流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。

4.通过膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，既能保证蒸发器的传热面积的充分利用，又能防止压缩机出现液击冲缸现象。

热泵型热力膨胀阀的结构如图2所示，主要由气箱头部件、阀体、阀针组合件、传动杆、调节弹簧、调节杆、外平衡管等部件组成，具体包括O形圈21、调节座22、弹簧座23、调节弹簧24、感温包25、进(出)口接管26、传动杆27、充注管28、传动块29、膜片盖210、毛细管211、膜片212、膜片座213、外平衡管214、出(进)口接管215、阀针组合件216、阀体217、调节杆218、阀帽219。

气箱头部件主要起感温、传递作用，它由感温管(温包)、毛细管、气箱盖、膜片、气箱座、传动片等部件组成，其中膜片将整个气箱头部件分成上下两个腔、上腔为一个封闭容器，温包内通过充注管充适量的制冷工质(一般以同工质液体充注为多，另有液体交叉充注、气体充注、混合充注、吸附充注等，主要根据系统性能要求而定)，它内部的压力P饱随温包温度T0的变化而变化；下腔接外平衡管与系统的压缩机回气管相通，压力与回气压力P1相一致。

根据热泵型热力膨胀阀14的工作原理，对气箱头的膜片进行受力分析，如图3-1、3-2。图3-1、3-2中：P0-蒸发压力。它的大小由蒸发温度决定。P弹-弹簧力折算成的压力。它的大小由弹簧调节的松紧决定。P饱-充入感温包内工质的饱和压力。它的大小由感温包内工质的性质及所感受的蒸发器出口处制冷剂温度的高低决定。该处省略以下两个影响极小的力：PK-膨胀阀的进出口压力差作用在阀芯上的力折算成对膜片的压力。P膜-膜片弹力折算成的压力。

从图3-1、3-2中可以看出：作用在膜片下方有2个压力：P0、P弹，这两个力使阀关闭；而作用在膜片上方有1个压力：P饱，这个力使阀打开；当P饱＝P0+P弹时，阀处于某一开度的平衡状态。

当蒸发器的热负荷增大时，引起蒸发器出口处制冷剂的过热度增大，那么感温包感受到的温度升高，它相应的饱和压力P饱也增大，形成P饱＞P0+P弹。这样就导致膜片推动传动杆下移，使阀的开度增大，制冷剂流量增多，制冷量增大，从而与蒸发器的热负荷相匹配。这时阀又处于一个新的平衡状态。

相反，当蒸发器的热负荷减小时，引起蒸发器出口处制冷剂的过热度减小，那么感温包感受到的温度降低，它相应的饱和压力P饱也减小，形成P饱＜P0+P弹。这样就导致弹簧推动传动杆上移，使阀的开度减小，制冷剂流量减少，制冷量减小，从而与蒸发器的热负荷相匹配。这时阀又处于另一个新的平衡状态。

所以，热泵型热力膨胀阀是根据蒸发器出口的制冷剂过热度的变化来调整阀的开度，达到自动调节制冷装置的冷量以满足外界热负荷不断变化的需求。

该结构的热泵型热力膨胀阀主要存在以下不足：

1.感温包内充注的工质的温度——压力特性直接影响着膨胀阀的性能，它对膨胀阀起着关键性能的作用，因此充注技术也是目前世界上各国、各企业的行业秘密，膨胀阀性能的好坏主要体现在充注技术的高低，但这项技术掌握较难；

2.对某类膨胀阀来说，由于感温包内充注的工质是恒定不变的，因此该类膨胀阀的特性只能适用在与它同类型的制冷空调系统中，这样膨胀阀就有不同系统的分类，如R22用、R134a用、R407C用等等，种类繁多，通用性差；

3.必须有一根外平衡管与压缩机的吸气管相接，以确保膨胀阀的准确地开闭以及系统制热时膨胀阀能反向正常工作，因此，会给安装带来诸多不便，也增加了产品的制造成本。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种无感温包的热泵型膨胀阀，不进行工质的充注，不但能够省去难以掌握的气箱头的充注工艺过程，适用于任何工质的制冷空调系统，而且使安装过程不受环境温度影响，安装方便。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种无感温包的热泵型膨胀阀，它由气箱头组件、阀体、阀针组件、传动杆、弹簧组件、调节组件、阀帽、进口接管和出口接管组成，所述阀体的上端部设有气箱头组件，阀体的下端部设有阀帽，阀帽与阀体之间设有调节组件，调节组件上部连接到弹簧组件的下部，弹簧组件的上部连接到传动杆的下端，传动杆的上端连接到阀针组件，进口接管和出口接管安装在阀体上且位于阀针组件的下方，所述气箱头组件由毛细管、气箱盖、膜片、气箱座和传动块组成，但没有感温管，气箱盖和气箱座配合形成腔体，膜片将腔体分隔成上开放腔和下封闭腔，毛细管的一端直接接入空调系统的回气管，另一端连接到上开放腔，下封闭腔内设有传动块，所述传动块与阀针组件密封连接。该膨胀阀没有感温管，也不进行工质的充注，无感温机构，而是由毛细管直接与空调系统回气管相接，由回气压力直接来控制膨胀阀工作，在原理上就是用压力控制代替传统的温度控制，并在阀体结构上有所改进。

作为优选，所述阀针组件将阀体上端密封，且阀针组件、传动块、阀体三者之间设有第二O形圈，进一步提高了密封效果。

作为优选，所述弹簧组件包括弹簧座、弹簧和弹簧套，所述弹簧的一端安装在弹簧座上，另一端安装在弹簧套上，传动杆的下端连接弹簧套，结构简单，安装方便，弹簧伸缩稳定。

作为优选，所述调节组件包括调节座和安装在调节座上的调节杆，所述调节杆连接弹簧座的底部，调节座螺纹连接在阀体下端部，阀帽螺纹连接在调节座的下端部，结构简单，调节方便。

作为优选，所述调节杆与调节座之间设有第一O形圈，进一步提高了密封效果。

作为优选，所述调节杆的上端部为圆锥形，弹簧座的底部设有与圆锥形相配合的锥形凹槽，安装方便。

本实用新型的有益效果：本实用新型取消了感温管，免去了难以掌握的气箱头充注工艺过程，不但安装方便，不受环境温度的影响，而且大大减少了品种规格，可以实现环保生产，并适用于任何工质的制冷空调系统，直接引用系统的回气压力进行控制，动作灵敏，无传统膨胀阀因通过“回气压力→回气温度→感温管温度→感温管压力→气箱头压力”一系列的传递而产生动作迟后现象，不会引起因此而产生的制冷量的波动。同时，省去了外平衡管和感温管，安装更方便，并且，进一步降低了成本。本实用新型特别适用于回气压力变化频繁的制冷空调系统，如汽车空调系统、变频空调体统等。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是氟利昂空调系统的系统原理图；

图2是现有技术中热泵型膨胀阀的结构示意图；

图3-1是现有技术中热泵型膨胀阀的气箱头的膜片的受力示意图；

图3-2是现有技术中热泵型膨胀阀的气箱头的膜片的受力分析示意图；

图4是本实用新型热泵型膨胀阀的结构示意图；

图5-1是本实用新型热泵型膨胀阀的气箱头的受力示意图；

图5-2是本实用新型热泵型膨胀阀的气箱头的受力分析示意图。

【具体实施方式】

如图4所示，无感温包的热泵型膨胀阀，由气箱头组件、阀体416、阀针组件46、传动杆414、弹簧组件、调节组件、阀帽418、进(出)口接管45和出(进)口接管413组成，所述阀体416的上端部设有气箱头组件，阀体416的下端部设有阀帽418，阀帽418与阀体416之间设有调节组件，调节组件上部连接到弹簧组件的下部，弹簧组件的上部连接到传动杆414的下端，传动杆414的上端连接到阀针组件46，进(出)口接管45和出(进)口接管413安装在阀体416上且位于阀针组件46的下方，所述气箱头组件由毛细管410、气箱盖49、膜片411、气箱座412和传动块48组成，气箱盖49和气箱座412配合形成腔体，膜片411将腔体分隔成上开放腔和下封闭腔，毛细管410的一端连接到空调系统的回气管，另一端连接到上开放腔，下封闭腔内设有传动块48，所述传动块48与阀针组件46密封连接。所述阀针组件46将阀体416上端密封，且阀针组件46、传动块48、阀体416三者之间设有第二O形圈47。所述弹簧组件包括弹簧座43、弹簧4和弹簧套15，所述弹簧4的一端安装在弹簧座43上，另一端安装在弹簧套15上，传动杆414的下端连接弹簧套15。所述调节组件包括调节座2和安装在调节座2上的调节杆17，所述调节杆17连接弹簧座43的底部，调节座2螺纹连接在阀体416下端部，阀帽418螺纹连接在调节座2的下端部。所述调节杆17与调节座2之间设有第一O形圈1。所述调节杆17的上端部为圆锥形，弹簧座43的底部设有与圆锥形相配合的锥形凹槽。省去了感温管，不进行气箱头的充注；将阀口和阀针组件46设置在进口管(正向)和气箱头之间；膜片411下部的传动片和阀针组件46之间采用密封件将两者隔离，使蒸发器的进口压力P0不会导入到膜片411下腔；设计时，使膜片411的有效面积与阀针组件46的有效面积具有有一定的比例差。

本实用新型专利改变了传统热泵型热力膨胀阀的工作原理，取消了感温管，用传递毛细管410直接接到压缩机的回气管上，直接采集压缩机的回气压力P1来驱动热泵型膨胀阀的开闭，并对热泵型膨胀阀的内部结构作适当改变，以确保膨胀阀能正反双向正常工作。该方案无感温包、无工质的充注，即无感温机构，用毛细管直接接入压缩机回气管来控制膨胀阀工作，在原理上就是用压力控制代替传统的温度控制，并在阀体结构上有所改进。

从图4中可以看出，本实用新型的气箱头的膜片411受力和面积已发生改变，受力分析如图5-1、5-2。

其三个作用力：

P1-膜片411上部作用力，是直接引用蒸发器经压损及过热后的压缩机回气压力，称为关阀力。

P0-阀针组合件下部作用力是蒸发器进口压力，无压损，称开阀力。

P弹-调节弹簧作用力，称开阀力。

F膜-膜片411的有效面积。

F针-阀针组合件的有效面积。

在工作过程中，当阀处于平衡时，三个作用力为下列等式：

P0×F针+P弹＝P1×F膜

从上述等式可知，已调定的弹簧力不变，它可以使阀门开启；冷凝压力Pk在此节流后变为蒸发压力P0，此时的压力为蒸发器进口端压力，它作用于阀针组合件的面积为F针，使阀针向上开启，故称为开阀力。当制冷剂流经蒸发器后产生一定的压损、及至压缩机回气产生一定的过热所引起的压差ΔP，ΔP＝P0-P1。从此图中可知，引用P1作用于气箱头的膜片411上，膜片411的面积F膜大于F针，将阀门关闭，称为关闭力。而气箱头的膜片411下部与阀体416用O型圈隔离，使蒸发压力只作用于阀针组合件，不能作用于膜片411下部，F膜＞F针，将阀门关闭至一定平衡时，由于温度降低P1值逐渐减小，作用于F膜上的力随之也减小，使阀门又自动开启至一新的平衡点，其实际工作等式为：

P0×F针+P弹≥P1×F膜

P0-蒸发器进口压力

P1-压缩机回气压力

F针-阀针组件46的有效作用面积

F膜-膜片411工作的有效作用面积

P弹-调节弹簧产生的总力

由此可见，阀门的开启大小，其工作等式中的P0值、P1值不变，阀门开度也将不变。反之，P0值、P1值变大或变小，都直接导致阀门变大变小，工作时，调节弹簧力不变，由于制冷剂温度下降，使P0值变小，开阀力减小，使阀门关小。达到冷却温度下降时，流量随之自动减少的目的。反之，温度上升，使P0值增大，开阀力增大，阀门流量增大。

从图中可知，使阀门变化最大的是蒸发器出口压力P1和工作面积最大的膜片411面积。因膜片411面积大，作用于上部的力一变化马上导致阀门变化。当室温下降时，变频空调的压缩转速变慢，压缩机吸气能力下降，此时P1值上升，作用于膜片411面积上的力增大，将阀门关小。流经的冷剂通过新的平衡来满足压缩机吸气需要。反之温度上升，变频压缩机转速加快，吸气力提高，即P1值减小，作用于膜片411面积的力减小，阀门开大，来自行达到一个新的平衡点。

从上述可知，阀门开启的流量的大小，只要靠压缩机回气压力的大小来决定，即回气压力P1值大，阀门流量变小，P1值小，阀门流量变大，而决定P1值大小又靠压缩机吸气力的大小，压缩机的吸气力小时，P1值增大，使阀门流量减小。反之，P1值减小时，使阀门流量增大。所以这种节流阀门是根据压缩机吸力大小来作自动调节，满足压缩机吸气要求。当压缩机停机时，P1值增大，当P1×F膜＞P0×F针+P弹时，阀门关闭，以防压缩机启动的液击现象。压缩机开机时，P1值到一定的值时，阀门才重新慢慢打开。

当空调制热时，流向相反，开阀力P弹不变，原作用于F针的P0值变为高压的冷凝压力Pk，同时，由于开阀力增大后，P1值也增大，新的平衡点工作等式为：

Pk×F针+P弹≥P1×F膜

因Pk×F针+P弹＞P0×F针+P弹≥P1×F膜，使阀门的反向流量大于正向流量，由于设计时，F膜与F针成一定比例，它的反向流量增大，正好是制热时所需的流量。

这种直接靠压缩机吸气压力来自动调节的热泵型膨胀阀，主要有以下几个特点：

1.不带感温管，免去充注工质，将毛细管直接接入系统的回气管，可适用于任何工质制冷空调系统；而膨胀阀本身却省去了难以掌握的气箱头的充注技术，也大大减少了品种规格；同时，因不需在气箱头内无充注工质，可以实现环保生产。

2.直接引用系统的回气压力进行控制，动作灵敏，无传统膨胀阀因通过“回气压力→回气温度→感温管温度→感温管压力→气箱头压力”一系列的传递而产生动作迟后现象，不会引起因此而产生的制冷量的波动。

3.无感温管、气箱头内无充注工质，因此安装不受环境温度的影响。

4.省去了外平衡管和感温管，安装方便。

5.特别适用于回气压力变化频繁的制冷空调系统，如汽车空调系统、变频空调体统等。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.无感温包的热泵型膨胀阀，其特征在于：由气箱头组件、阀体、阀针组件、传动杆、弹簧组件、调节组件、阀帽、进口接管和出口接管组成，所述阀体的上端部设有气箱头组件，阀体的下端部设有阀帽，阀帽与阀体之间设有调节组件，调节组件上部连接到弹簧组件的下部，弹簧组件的上部连接到传动杆的下端，传动杆的上端连接到阀针组件，进口接管和出口接管安装在阀体上且位于阀针组件的下方，所述气箱头组件由毛细管、气箱盖、膜片、气箱座和传动块组成，但没有感温管，气箱盖和气箱座配合形成腔体，膜片将腔体分隔成上开放腔和下封闭腔，毛细管的一端直接接入空调系统的回气管，另一端连接到上开放腔，下封闭腔内设有传动块，所述传动块与阀针组件密封连接。

2.如权利要求1所述的无感温包的热泵型膨胀阀，其特征在于：所述阀针组件将阀体上端密封，且阀针组件、传动块、阀体三者之间设有第二O形圈。

3.如权利要求1所述的无感温包的热泵型膨胀阀，其特征在于：所述弹簧组件包括弹簧座、弹簧和弹簧套，所述弹簧的一端安装在弹簧座上，另一端安装在弹簧套上，传动杆的下端连接弹簧套。

4.如权利要求3所述的无感温包的热泵型膨胀阀，其特征在于：所述调节组件包括调节座和安装在调节座上的调节杆，所述调节杆连接弹簧座的底部，调节座螺纹连接在阀体下端部，阀帽螺纹连接在调节座的下端部。

5.如权利要求4所述的无感温包的热泵型膨胀阀，其特征在于：所述调节杆与调节座之间设有第一O形圈。

6.如权利要求4或5所述的无感温包的热泵型膨胀阀，其特征在于：所述调节杆的上端部为圆锥形，弹簧座的底部设有与圆锥形相配合的锥形凹槽。

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