CN2301684Y - 用于小型制冷机中的新型节流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型节流装置,主要适用于电冰箱、空调器、冷风机、空气降湿机及其它小型制冷机产品上。其主要技术方案是在铜质管壳内装置有芯体套管,其内是外圆表面有螺旋槽、可沿轴线方向运动且与芯体套管为滑动配合的柱状芯体,芯体一端与管壳之间装有压力弹簧,制冷剂经由螺旋槽旋绕流过而产生降压节流作用。以此替代毛细管节流器,可使制冷机在较宽的工况条件变动时仍有较好的运行特性并达到节能效果。

Description

用于小型制冷机中的新型节流装置

本实用新型涉及一种新型节流装置，以此可替代小型制冷机系统中的毛细管节流器。

目前，几乎所有的家用电冰箱、空调器均是以毛细管做为其制冷系统中制冷剂的节流(膨胀)器件，在其它以小型全封闭式制冷压缩机工体的设备中，如：冷风机、空气降湿机以及小型低温产品上亦应用广泛。做为制冷系统中足以影响制冷机整机性能的重要部件之一的节流装置，毛细管具有结构简单、价格低、本身不易泄漏和产生故障等优点。此外，当制冷压缩机停止运转后，制冷系统中高低两侧压力可通过毛细管在较短时间内达到平衡，当再次启动运转时，制冷压缩机的电机负荷相应变小，故可不需使用高启动转矩的电机，这也是采用半封闭式和全封闭式制冷压缩机的制冷系统广泛使用毛细管节流器的主要原因之一。

然而，毛细管节流器的缺陷不仅表现在其对制冷系统中制冷剂的充注量要求精确，最主要的是毛细管节流器要求制冷系统始终处于比较稳定的工况条件，虽然毛细管对制冷剂的实际通过量具有一定的自补偿作用，可是当环境温度(即热源温度)变动增大时，导致整个系统的工况变动，毛细管节流器与系统，特别是与制冷压缩机原有的匹配特性将被破坏，整机性能下降，尤其是制冷机在变化较宽的环境温度条件下运行时更加明显。

本实用新型提供的是一种新型节流装置，它可替换毛细管节流器而广泛用于前述各种小型制冷机系统中。其突出的特点在于，当制冷机在通常的使用工况范围变动下工作时，该节流装置可以较好地予以适应并与系统工体保持匹配，从而使制冷机的总体性能指标得以提高。

本实用新型的目的是这样实现的：在铜质管壳内装置有芯体套管，其内是外圆表面有螺旋槽，可沿轴线方向运动且与芯体套管为滑动配合的柱状芯体，芯体靠近制冷剂出口一端与管壳间配置有压力弹簧。当制冷剂流经本节流装置时，其只能沿芯体表面的螺旋槽旋绕通过，由于螺旋槽具有一定的展开长度，并且当量直径相对很小，故而对制冷剂起到阻流降压(膨胀)作用，工作状态时，芯体在芯体套管内沿轴线方向相对静止的条件为：入口侧制冷剂压力(即流体压强)乘以芯体横断面积等于出口侧制冷剂压力(流体压强)乘以芯体横断面积加压力弹簧的弹簧力。在最佳设计工况运行时，芯体处于适当的预定工作位置，这可以解释为，此时有效的节流通道长度(有效节流长度即芯体伸进有配合部分的芯体套管内芯体圆周面螺旋槽展开长度)所通过的制冷剂流量值(亦即在进出口两侧制冷剂因此产生的压力差值)与设计值相符。在当工况变化时，芯体则会在两端合力的作用之下产生相应位移，有效节流长度改变，制冷剂流量对应增减，以满足和接近工况变动条件下系统对制冷剂的需要流量。

由于采取上述方案，制冷设备中最主要的耗能器件，即制冷压缩机不仅在最佳设计工况并且在变工况运行时的特性需要的均得到了较好地适应，故达到其提高性能指标，降低能源消耗之目的。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明

图1是本实用新型第一个实施例的纵剖面构造图。

图2是第一个实施例中芯体的正视图。

图3是芯体螺旋槽横截面槽形示图。

图4是芯体螺旋槽横截面另一槽形示图。

图5是本实用新型第二个实施例的纵剖面构造图。

图6是本实用新型第三个实施例的纵剖面构造图。

图7是本实用新型第四个实施例的纵剖面构造图。

图中：1.制冷剂流入方向  2.上管壳  3.芯体  4.芯体套管5.压力弹簧  6.限位环  7.下管壳  8.制冷剂流出方向  9.芯体末端  10.整体管壳

在图1所示的实施例中，上管壳(2)与下管壳(7)钎焊成一整体，其内芯体套管(4)与下管壳(7)为静装配，芯套管(4)距制冷剂流出方向(8)一端的轴向位置长度由限位环(6)所限定。芯体(3)与芯体套管(4)为滑动配合(其配合间隙应控制在较小范围)，在芯体(3)靠近制冷剂流出方向(8)的一端通过压力弹簧(5)和下管壳(7)相连接。〖注：本图所示的芯体(3)在芯体套管(4)内的位置为制冷机在最佳设计工况条件下运行时的相对工作位置〗。

图2为芯体(3)的正视图，其圆柱面上螺旋槽横断面槽形可如图3和图4所示，或加工成三角形及其它特定形状。

如图1所示的实施例中，当为冷凝压力Pk的高压液体制冷剂沿图中(1)所示方向流入时，芯体(3)受其力的作用有向前运动的趋势，但与此同时，芯体(3)的另一端亦承受着为蒸发压力P0的低压制冷剂和压力弹簧(5)给予的反作用力，在稳定流动状态下，芯体(3)两端所受到的沿轴线方向的合力为零，芯体(3)在芯体套管(4)中的位置相对静止不动。此时，单位时间所流通过的制冷剂之重量为一定值。

但当制冷机工况条件变化时，如使用环境温度升高(或制冷机处于较最佳设计工况为高的环境温度条件下工作)时，制冷剂的冷凝压力Pk亦随之升高，受其影响和作用，芯体(3)向制冷剂的流出方向(8)运动，而芯体(3)的另一端压力弹簧(5)因此而受压，其弹簧力也将随之增大(低压制冷剂的压力变化很小，可以忽略)，最终在合力的作用下达到平衡，芯体(3)处于新的工作位置。届时，芯体(3)伸进芯体套管(4)中的轴向长度增加，有效节流长度(即芯体(3)与芯体套管(4)有配合部分的芯体(3)圆柱面上螺旋槽展开长度)加长，流阻加大，制冷剂的通过流量减少，反之亦成立。

如图1所示的实施例中，当制冷机停止运转时，制冷剂通过芯体(3)的螺旋槽通道仍会延续流动，芯体(3)两端制冷剂压差将逐渐减少，在压力弹簧(5)的作用下，芯体(3)将最大限度地移向制冷剂流入方向(1)一侧，此状态时，芯体(3)伸进芯体套管(4)中的长度最小，有效节流长度亦最短，制冷系统中高低两侧压力会由此迅速达到平衡，这一点即保持了毛细管节流器的主要优点。

在图5所示的第二个实施例中，其结构和组成与第一个实施例基本相同，区别在于本实施例中芯体套管(4)内圆表面加工有螺旋槽，而芯体(3)外圆周为光滑表面，芯体(3)与芯体套管(4)仍成滑动配合关系，芯体(3)可沿其轴线方向运动。

在图6所示的第三个实施例中，上管壳(3)与下管壳(7)钎焊为一整体，其内芯体套管(4)与下管壳(7)为静装配〖或与上管壳(2)、下管壳(7)均为静装配〗，芯体(3)与芯体套管(4)为滑动配合，在芯体(3)的一端(即对应于制冷剂流出方向(8)侧)通过压力弹簧(5)和下管壳(7)相连接。

在本实施例中，芯体(3)在制冷剂流通的末端(即对应于制冷剂流出方向(8)侧)有部分轴向长度上末加工有螺旋槽，仍是与芯体套管(4)成滑动配合的圆柱面(9)。其作用是当制冷机停止运行后，可以此阻断节流装置前端，即冷凝器内(系统的高压端)的制冷剂继续涌入蒸发器内(系统的低压端)，起到止逆阀的作用，以避免造成蒸发器充液过多，蒸发压力Po上升，蒸发器变暖，降低制冷效果以及压缩机再次启动时产生湿压缩等不良后果，较适用于制冷能力稍大些的制冷装置中。本实施例中，芯体(3)与芯体套管(4)为柱面密封，亦可考虑角度(斜面)密封方式，在此不再赘述。

在图7所示的第四个实施例中，其主要特点在于将前述实施例中的上管壳(2)与下管壳(7)改为一整体管壳(10)，其效果不仅使得本新型节流装置外表光滑美观，而且确保了装置本身的气密性。本实施例的装配是自下而上进行的，芯体套管(4)和整体管壳(10)为静装配，最后用公知的方法对制冷剂流入方向(1)侧的管壳进行收口加工成型。

综上述，本实用新型提供的新型节流装置具有这样的工作特性，即制冷剂的流通量随制冷机实际运行工况的变化而改变，并且与入口侧制冷剂的压力(即制冷系统的冷凝压力Pk)成反比，这正符合于制冷压缩机在变工况运行时对制冷剂的流动特性需要(而理论分析和实际应用均表明毛细管节流器的工作特性恰与此相反)。

此外，本实用新型应用时，最好使制冷系统中的冷凝器末端引出管与蒸发器末端的回气管组合于一起，形成一热交换器，以尽可能加大高压液体制冷剂的过冷度，这对提高本实用新型的应用效果是极为有利的。

Claims (6)

1.一种用于小型制冷机上的新型节流装置，其特征是：在铜质管壳内装置有芯体套管，其内是外圆表面有螺旋槽，可沿轴线方向运动且与芯体套管为滑动配合的柱状芯体，芯体靠近制冷剂出口一端与管壳间配置有压力弹簧。

2.根据权利要求1所述的新型节流装置，其特征是芯体套管的内圆表面有螺旋槽，其内是可沿轴线方向运动并与芯体套管为滑动配合的柱状芯体，芯体靠近制冷剂出口一端与管壳间配置有压力弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的新型节流装置，其特征是其螺旋槽横断面槽形为方形、梯形或三角形。

4.根据权利要求1或2所述的新型节流装置，其特征是铜质管壳是一整体，或者由上管壳和下管壳两部分组成，二者间以焊接或螺纹连接。

5.根据权利要求1或2所述的新型节流装置，其特征是在管壳距离制冷剂出口端的一定位置上设置有限位环，以限定芯体套管在管壳中的轴向位置。

6.根据权利要求1所述的新型节流装置，其特征是在芯体对应于制冷剂流出方向一端的部分轴向长度上没有螺旋槽，其外径与有螺旋槽部分的外圆直径完全等同。

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