[发明专利]跨临界二氧化碳制冷系统高压控制阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷系统节流元件，具体地说是一种跨临界二氧化碳制冷系统高压控制阀，属于制冷技术领域。

背景技术

长期以来工业界一直使用CFC类和HFC类制冷剂作为制冷工质，前者会破坏臭氧层，后者会产生明显的温室效应，人工合成的制冷工质不可避免地都对自然环境造成破坏。二氧化碳是一种天然制冷剂，可以取自大自然或工业排放废气，有利于环保，同时跨临界二氧化碳制冷循环的性能也与传统氟利昂制冷循环相当，因此二氧化碳制冷系统被广泛地认为具有很大的发展前途。

跨临界二氧化碳制冷系统的高低压的控制特性与常见的压缩式制冷系统有较大的不同。目前常用的压缩式制冷系统采用亚临界循环，不管是高压侧还是低压侧，温度与压力均密切相关。在机组运行过程中，主要是通过调节节流元件来控制蒸发压力与温度，提高系统的工作效率。对于高压侧来讲，冷凝温度主要依赖于冷却介质的温度与流量，冷凝压力与冷凝温度一一对应，而高压侧的压力即为冷凝压力，因此高压侧的压力基本上依赖于冷却介质的温度与流量，在系统中不需要专门进行控制。对于跨临界二氧化碳制冷系统来讲，其高压侧制冷剂发生的不是冷凝过程，而是超临界气体的冷却过程，其压力与温度是两个独立的变量。因此尽管温度受到冷却介质的限定，但是压力却不直接受到限制。在跨临界二氧化碳制冷系统中，高压侧压力可达70～150bar，是常用制冷装置的7～10倍。另外高压侧的压力特性对于系统的工作效率有很大的影响，对于某一工况存在一个最优压力，使得系统能效比达到最大。因此不管是从安全性还是从热效率角度考虑，在跨临界二氧化碳制冷系统中，均不能像通常的亚临界循环制冷系统那样，不设置直接对高压侧压力进行调节的装置。为了保证跨临界二氧化碳制冷装置高压侧压力得到控制，可以采用节流机构来控制高压侧的压力。当高压侧压力过高时，增大节流机构的开度，而当压力偏低时，则减小开度。

经对现有技术文献的检索发现：中国专利公开号为CN1737472A，公开日为2006年2月22日，专利名称为：跨临界二氧化碳制冷系统节流短管，提出一种可调节流量的节流短管，其核心是：采用一种机械式的带有内部旁通功能的节流短管作为节流元件，其流量可以根据节流短管进口高压的变化实现自动调节。该机构内部设置了一个主节流短管和一个辅助节流短管，主节流短管始终处于打开状态，流量的变化靠辅助节流短管调节，通过调节流量大小来控制气体冷却器内的压力。这个方案中的节流短管对于变化的气体冷却器出口温度必须用调节螺栓改变弹簧的预紧力，以此来调节出最优压力，不具有自动调节的功能，因此在实际应用中系统运行工况受到很大限制。

到目前为止，还没有出现适用于跨临界二氧化碳制冷系统的，采用新型感温控制元件针对不同的气体冷却器出口温度自动调节出系统最优压力的，不需要另外引入驱动控制方式的可调节式节流机构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计提供一种跨临界二氧化碳制冷系统高压控制阀，能够随气体冷却器出口温度的变化自动调节系统最优压力，调节灵敏度高，具有较高的可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出的跨临界二氧化碳制冷系统高压控制阀包括：阀体、阀座、阀口、阀杆、球形阀头、传动板、记忆弹簧、传动板连杆、进气通道构件、进气孔道、中心孔、定位圈、进气管、出气管、进气腔、密封块。阀体右端连接进气管，由制冷循环中的气体冷却器通过进气管流入的制冷剂压力直接作用于传动板右侧面，产生向左的作用力，进气腔通过设置于进气通道构件上的进气孔道与进气管导通，流入进气腔的制冷剂压力作用于传动板连杆的左端面，产生向右的作用力，记忆弹簧放置在进气腔内，弹簧两端分别与阀座和传动板连杆接触，记忆弹簧感受到制冷剂温度后对传动板连杆的左端面产生向右的作用力，阀口位于阀座的中心，球形阀头固定在阀杆左端，阀口与球形阀头构成的最小流通截面——喉部起到节流降压作用，阀杆右端与传动板连杆固定，传动板连杆右端固定在传动板左侧面中心位置上，传动板连杆从中心孔的右端插入，中心孔右端设一密封块与传动板连杆紧密配合，阀座与进气通道构件之间设置一定位圈，阀座外周处嵌设有第三密封圈，进气通道构件外周处嵌设有第四密封圈，阀座、进气通道构件和定位圈均压装在阀体的内壁面上，阀体左端连接出气管。