[发明专利]无感温包的热泵型膨胀阀

说明书

【技术领域】

本发明涉及在制冷、空调系统中的热泵型膨胀阀，尤其是一种不带感温包的、不进行工质充注的、没有感温机构的由压缩机吸气压力直接来控制的能自动调节系统制冷剂流量的一种热泵型膨胀阀。

【背景技术】

氟利昂空调系统的系统原理图如图1所示，包括压缩机11、四通换向阀12、室外换热器13、热泵型膨胀阀(热泵型热力膨胀阀)14、室内换热器15。热泵型热力膨胀阀14是氟利昂空调系统中不可缺少的五大件之一，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、制热的双向节流阀。它安装在两个换热器之间，它的外平衡管与压缩机的吸气管相接，始终保持与压缩机出口压力相一致；它的温包是包扎在四通换向阀的回汽管上，感受蒸发器的回气温度，以自动控制膨胀阀的开闭，确保系统一定的流量。

热泵型热力膨胀阀的作用主要有以下四点：

1.双向平衡流的作用。不管系统处于制冷(正向)和制热(反向)的任一状态，膨胀阀的双向都会稳定地起到节流和自动调节作用，达到以下三点功效。

2.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。

3.按照外平衡管与压缩机回气管连通的回气压力所对应的回气温度，及感温包感受到的蒸发器出口温度的温度差(即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。

4.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。

热泵型热力膨胀阀的结构如图2所示，主要由气箱头部件、阀体、阀针组合件、传动杆、调节弹簧、调节杆、外平衡管等部件组成，具体包括O形圈21、调节座22、弹簧座23、调节弹簧24、感温包25、进(出)口接管26、传动杆27、充注管28、传动块29、膜片盖210、毛细管211、膜片212、膜片座213、外平衡管214、出(进)口接管215、阀针组合件216、阀体217、调节杆218、阀帽219。

气箱头部件主要起感温、传递作用，它由感温管(温包)、毛细管、气箱盖、膜片、气箱座、传动片等部件组成，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，温包内通过充注管充适量的制冷工质(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饱随温包温度T0的变化而变化；下腔接外平衡管与系统的压缩机回气管相通，压力与回气压力P1相一致。

根据热泵型热力膨胀阀14的工作原理，对气箱头的膜片进行受力分析，如图3-1、3-2。图3-1、3-2中：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。该处省略以下两个影响极小的力：PK-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。P膜-膜片弹力折算成的压力。

从图3-1、3-2中可以看出：作用在膜片下方有2个压力：P0、P弹，这两个力使阀关闭；而作用在膜片上方有1个压力：P饱，这个力使阀打开；当P饱＝P0+P弹时，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＞P0+P弹。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＜P0+P弹。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，热泵型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。

该结构的热泵型热力膨胀阀主要存在以下不足：

1.感温包内充注的工质的温度——压力特性直接影响着膨胀阀的性能，它对膨胀阀起着关键性能的作用，因此充注技术也是目前世界上各国、各企业的行业秘密，膨胀阀性能的好坏主要体现在充注技术的高低，但这项技术掌握较难；