[发明专利]热力膨胀阀

说明书

技术领域

本发明涉及热力膨胀阀。

背景技术

热力膨胀阀是氟利昂制冷装置(冷库、冷柜、空调等)中不可缺少的四大件(压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器)之一，主要用来调节制冷剂流量。它既是控制流量的调节阀，同时又是制冷装置中的节流阀。它安装在贮液器和蒸发器之间，它的感温管是包扎在蒸发器出口末端。

热力膨胀阀的主要作用有以下三点：

1.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。

2.按照感感温管感受到的蒸发器出口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。

3.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。

热力膨胀阀主要由气箱头部件1、阀体2、阀芯3、传动杆4、调节弹簧5等部件组成，它的结构简图如图1所示，而气箱头部件主要起感温、传递作用，它由感温管6、毛细管7、气箱盖8、膜片9、气箱座10、传动片11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，感温管内充适量的制冷工质(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_饱随感温管温度的变化而变化；下腔与系统的蒸发器相通，压力与蒸发压力P₀相一致。它的结构简图如图2、图3所示。

根据热力膨胀阀的工作原理，对气箱头的膜片进行受力分析，如图4，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。P_K-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。它与阀口大小有关，压力一般极小，它对膨胀阀的工作影响也极小，几乎可以忽略。P_膜-膜片弹力折算成的压力。也就是膜片本身的压力损失，它对膨胀阀的工作影响随蒸发温度的降低而增大。它作用在膜片下方。作用在膜片下方有3个压力：P₀、P_弹和P_膜，这三个力使阀关闭；而作用在膜片上方有2个压力：P_饱和P_K，这两个力使阀打开；当P_饱+P_K＝P₀+P_弹+P_膜时，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+P_K＞P₀+P_弹+P_膜。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+P_K＜P₀+P_弹+P_膜。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。

目前市场上的热力膨胀阀主要存在以下不足：

1.随着蒸发温度的降低，开启膨胀阀的过热度增大，使得膨胀阀的温度控制范围较小，不适宜在低温下工作；

2.膜片的实际有效面积较小(一般为设计面积的40％～60％)，膨胀阀的开启灵敏度较低，导致膨胀阀的开启过热度相应增大，造成膨胀阀的动作滞后，引起蒸发器热负荷的波动，影响制冷效果。

发明内容

本发明的目的在于提供热力膨胀阀，能够有效解决现有热力膨胀阀温度控制范围小、不适宜低温工作、开启灵敏度较低的问题。