[发明专利]制冷系统及其热力膨胀阀

说明书

技术领域

本发明涉及冷媒流体控制部件技术领域，特别涉及一种热力膨胀阀。此外，本发明还涉及一种包括该热力膨胀阀的制冷系统。

背景技术

热力膨胀阀是组成制冷系统的重要部件，是制冷系统四个基本部件中除去蒸发器、压缩机和冷凝器之外的另一基本部件。热力膨胀阀的主要作用是通过感应制冷系统中蒸发器出口端或压缩机吸入端的过热度来控制阀的开度大小，从而实现系统冷媒流量调节和节流降压的目的。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的热力膨胀阀的结构示意图。

该热力膨胀阀包括阀体1′，阀体1′的上端连接有包括气箱座2′4和气箱盖2′5的气箱，该气箱的内腔由膜片2′1分隔为上腔2′2和下腔2′3；如图1所示，上腔2′2通过充满有冷媒并通过毛细管4′1与感温包4′2连接，感温包4′2用于感受蒸发器出口端或者压缩机入口端的冷媒的过热度，并在上腔中产生一个温度压力P_b；同时，下腔2′3通过平衡管(图中未示出)与所述蒸发器出口端连通，从而在下腔2′3中产生一个蒸发压力P_o。

此外，如图1所示，阀体1′的内腔中形成有阀口1′1，该阀口1′1配合有阀芯3′1，阀芯3′1的上端连接有传动杆3′2，该传动杆3′2的连接有位于下腔的传动片3′3；需要说明的是，在本现有技术中，阀芯3′1、传动杆3′2和下文所述的导向球3′4合称为阀芯部件，因而本现有技术中阀芯部件为一种分体部件；阀芯3′1的外部套装有导向环7′，该导向环7′以下的腔体为平衡腔1′4，平衡腔1′4中设有支撑阀芯3′1的弹簧6′，该弹簧6′给阀芯3′1一个向上的弹力P_t。

以阀芯3′1和传动杆3′2作为受力分析对象，阀芯3′1和传动杆3′2受到一个向上的弹力P_t，同时会受到传动片3′3给予的向下的推力，该推力由膜片2′1推动传动片3′3形成，因而该推力亦即使得膜片2′1向下运动的力，亦即P_b-P_o；当阀芯3′1处于平衡状态时，P_b-P_o＝P_t，亦即P_b＝P_o+P_t，当蒸发器出口端的温度过高时，P_b增大，从而推动阀芯3′1向下运动，从而增大冷媒的流量；当蒸发器出口端的温度过低时，P_b减小，从而推动阀芯3′1向上运动，从而减小冷媒的流量。

然而，如图1所示，在实际工作过程中，阀芯3′1除了会受到上述温度压力P_b、蒸发压力P_o和弹簧弹力P_t之外，还会受到第一接口腔1′2中冷媒产生的使阀芯3′1开启的压力和第二接口腔1′3中使阀芯3′1关闭的压力，该两个压力的差值产生一个系统压差；对于小容量阀或者低压制冷系统而言，该系统压差的对阀芯3′1的影响基本可以忽略不计，但是对于大容量阀或者高压制冷系统而言，该系统压差的对阀芯3′1的影响很大，从而严重影响着阀芯3′1的调节精度。

有鉴于此，如图1所示，阀芯3′1开设通孔3′11连通第一接口腔1′2和平衡腔1′4，该通孔3′11的下端配合有导向球3′4，该导向球3′4与通孔3′11之间具有间隙，从而使得两个腔室的压力相等，同时使得第一接口腔1′2中的第二承压面S′2与平衡腔1′4中的第一承压面S′1的受力面积相等，由于第一承压面S′1和第二承压面S′2的受力方向相反，因而第一接口腔1′2中的冷媒对阀芯3′1产生的压力相互抵消；如图2所示，第二接口腔1′3中设有受力方向相反的第三承压面S′3和第四承压面S′4，由于该两个承压面的受力面积相等，因而第二接口腔1′3中的冷媒对阀芯3′1产生的压力相互抵消。因而，冷媒无论由第一接口腔1′2流向第二接口腔1′3，还是由第二接口腔1′3流向第一接口腔1′2，系统压差基本为零，因而热力膨胀阀可以实现双向平衡流动。

虽然，图1所示的热力膨胀阀可以实现双向平衡流动，但是这种平衡仅仅是一种基本平衡，系统压差并没有完全为零，并没有实现完全平衡。具体地，如图1所示，由于传动片3′3与传动杆3′2之间的连接是一种间隙连接，因而下腔2′3中冷媒的压强作用于传动杆3′2的上端面上，进而给阀芯3′1一个向下的作用力，该作用力的存在使得系统压差并不能完全为零，因而仍然会对阀芯3′1的调节精度造成影响。