[发明专利]一种用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷系统的膨胀装置，特别是可自动调节热阀开度以得到最佳制冷效应或制热效应的涡流管式热力膨胀装置，属制冷与空调技术领域。

背景技术

涡流管、透平膨胀机以及节流阀均是通过对工质膨胀来得到冷量的装置。节流阀是具有一定流速的流体在局部阻力的作用下产生降压膨胀现象的简单装置，控制工质的进口状态可以产生制冷效应。节流时存在摩擦阻力损耗，所以节流后熵必定增加，但节流前后的焓值不变。节流阀结构简单、调节方便，在工程实际中应用较为广泛。透平膨胀机是利用工质流动时速度的变化来进行能量转换的，也称为速度型膨胀机。它既可以用于空分领域、空调设备、低温环境模拟以及氢、氦的液化制冷，还可以作为能量回收机械来使用。涡流管是一种结构简单的能量分离装置，由喷嘴、涡流室、冷端孔板、冷热两端管和热端调节阀组成。工作时高压气体由进气管进入喷嘴，经喷嘴内膨胀加速后，以很高的速度沿切线方向进入涡流室，气流在涡流室内形成高速涡旋，由于热端调节阀与冷端孔板之间的压力差，在涡流管内的中心区域形成回流气体，经过涡流变换后分离成总温不相等的两部分气流。其中，处于中心部位的回流气流由冷端孔板流出，温度降低，形成冷气流，而处于外层部位的气流从热端经热端调节阀流出，温度升高，形成热气流，这就是所谓的“涡流效应”或“兰克效应”，近年来涡流管在小型空调，移动式空气调节装置上已得到了应用。

通过热力学基本定律并结合实例对涡流管、透平膨胀机及节流阀膨胀过程进行分析，有关效率值数据参看表1：

表1压缩空气经不同膨胀过程的各种效率值

表中结果表明：这三种通过膨胀得到冷量的装置，节流阀的不可逆损失最大，涡流管次之，透平膨胀机最小。相同条件下，涡流管的效率远高于节流阀，随着入口温度的升高，涡流管有效能损失明显减少，此时可以考虑用涡流管来代替透平膨胀机。此外，与透平膨胀机相比，涡流管结构简单，无运动部件，维护工作量很小，运行稳定，经济实用。

热端调节阀(热阀)是涡流管的主要部件之一，通过热端调节阀调节冷、热气流流率的比例，可以得到最佳制冷效应或制热效应。但目前涡流管的热端调节阀均为手动调节，其结构为在热阀端部设置一延伸到涡流管外部的调节手柄，通过转动调节手柄达到调节热阀开度目的，该结构用于制冷装置时不利于系统的自动控制，因此有待于改进。

发明内容

本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种可以根据实际负荷变化自动调节涡流管热阀开度，从而使得采用涡流管作为膨胀装置的制冷系统可以根据工况变化实现自动稳定运行的用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置。

本发明所称问题是以下述技术方案解决的：

一种用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置，其特别之处是：它由热力膨胀部分和自动调节部分组成，所述热力膨胀部分为涡流管，涡流管的热端管内设有热阀，所述自动调节部分包括弹簧、调节头、膜片、毛细管和感温包，调节头为管状体，其一端与涡流管的热端管端壁连通、另一端依次与膜片、毛细管端口对接，毛细管连通感温包，所述调节头内设有顶杆，顶杆受弹簧力作用其两端分别连接膜片和热阀尾端。

上述用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置，增设弹簧预紧力调整机构，所述弹簧预紧力调整机构位于调节头处，它由调节螺母、弹簧定位件、定位螺母和锁紧螺栓组成，弹簧定位件固定在调节螺母内孔中部，其上设有中心孔和均布的6～8个通流孔，所述调节头为两段组合结构，调节螺母两端分别与两段调节头螺纹连接，两段调节头间留有弹簧定位件移动空间，所述定位螺母分别位于调节螺母两侧，锁紧螺栓连接并锁紧两定位螺母，所述弹簧位于调节头内，顶杆位于弹簧中心，弹簧两端分别由弹簧定位件和顶杆端部的凸环限位。

上述用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置，增设弹簧预紧力调整机构，所述弹簧预紧力调整机构位于热端管处，它由调节螺母、整流器、定位螺母和锁紧螺栓组成，整流器由连接筋固定在调节螺母内孔中部，所述热端管为两段组合结构，调节螺母两端分别与两段热端管螺纹连接，两段热端管间留有连接筋移动空间，定位螺母分别位于调节螺母两侧，锁紧螺栓连接并锁紧两定位螺母，所述弹簧位于热端管内，其两端分别由整流器尾端和热阀顶端限位。

上述用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置，所述调节头与热端管之间均布4～8个均压孔。

上述用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置，所述调节头内设有套管，所述顶杆由套管内穿过。

上述用于制冷系统的可自动调节的热力膨胀装置，所述锁紧螺栓为4～6，所述定位螺母上均布4～6个弧状锁紧螺栓孔。