[实用新型]低温系统温度控制节流阀

说明书

技术领域

低温系统温度控制节流阀属-200℃以下低温系统用温度控制装置及节流制冷装置，属新型低温过程控制前端产品，涉及低温流体多相变制冷用节流制冷装备技术，适用于低温系统中低温流体的排放控制过程、温度控制过程及节流制冷过程，其主要作用是利用压差式温度控制技术控制系统内部饱和液体温度并产生微分节流效应，实现低温系统温度控制及节流制冷功效。

背景技术

由于低温制冷系统温度一般低于-200℃，相对环境温度有较大温差，低温流体一般处于饱和状态、过热状态或高压多相流状态。当系统热环境发生变化时，多相流极易引起过热沸腾或过冷沸腾。在起动及稳定运行过程中具有复杂的传热工况，系统中低温流体处于激烈的相变及多相流动状态并伴随有压力及温度的剧烈变化，不断产生大量饱和蒸气、过热蒸气、饱和液体、过热液体及气液两相流，在变压变温过程中须不段向外排放，低温系统温度难以控制，制冷过程复杂多变，安全性难以保证等问题。本实用新型主要针对低温流体温度控制及节流制冷问题，通过控制系统内部饱和蒸汽压力控制内部饱和液体温度，减少由于系统变压、变温及表面热流密度不稳定所造成的内部温度突变问题，最终解决低温系统的温度控制及制冷问题。同时低温系统温度控制节流阀在低温流体加注或起动过程中对过量制冷剂的相变制冷、扩压分流并保持整体结构稳定、全局温度合理分布等方面同样具有重要作用。

发明内容

根据开式低温相变制冷过程中温度控制技术特点，设计低温系统温度控制节流阀，用于解决变压、变温、多相流低温系统动态制冷过程中的低温流体温控及制冷难题，提高相变制冷效率，实现低温系统温度的有效控制、低温流体制冷过程的有效管理。

本实用新型技术解决方案：

根据低温系统温度控制及制冷特点，设计低温系统温度控制节流阀，包括阀杆1、阀体2、弹簧3、弹簧调整圈4、弹簧调整螺栓5、阀体端盖6、弹簧压盖7、密封圈8、扩压罩9。所述阀杆1位于扩压罩9中心并设有密封圈8；扩压罩9位于阀体2中心；阀体2顶部螺纹连接扩压罩9，底部螺纹连接阀体端盖6，中间设置压紧弹簧3；弹簧3运动端与弹簧调整圈4接触；弹簧调整螺栓5穿过阀体端盖6螺纹连接弹簧压盖7；弹簧压盖7底端螺纹连接阀杆1；阀体2边缘设有法兰，节流阀通过阀体2法兰与低温系统连接；阀体2安装于低温系统内，侧面开有流体进口；扩压罩9位于低温系统外，扩压罩9底部开有流体进口。

通过旋转弹簧调整螺栓5推进弹簧调整圈4可微调弹簧3预紧力；弹簧3通过预紧力对应系统饱和压力控制定值低温系统饱和温度。当系统饱和温度对应饱和压力超过弹簧3控制系统压力即大于弹簧3预紧力时，低温流体通过阀体2下部进口进入阀体2，再通过扩压罩9下部进口进入扩压罩9，流经扩压罩9顶部时压迫阀杆1向上运动，同时带动弹簧压盖7、弹簧调整圈4、弹簧调整螺栓5向上运动并压缩弹簧3，再带动阀杆1顶部阀芯振动并产生节流微分效应，达到节流制冷目的，产生的冷量可通过系统管路有效应用于低温系统的自身温度控制过程。

方案所涉及的原理问题：

低温系统表面接受太阳能辐射、空气对流换热、环境热辐射或气动摩擦热以后，系统内部蒸气温度会随之改变，尤其在接受瞬时高热流密度热量加热后，由于制冷剂过冷沸腾产生大量的过热蒸气，过热蒸气导致系统压力剧烈变化，如果不能有效排出过热蒸气可能会造成一定的安全问题。如果系统内传热条件差、系统温度过低，低于制冷剂三相点所对应的饱和蒸气温度时，则会出现严重的阶段性液泛现象或固化现象，如果液泛产生的大量过热蒸气不能有效排出，则系统内部压力会急剧上升，从而产生危险。制冷剂固化则可能导致内部毛细材料不能有效传递制冷剂，传热条件恶化，表面温度无法得到均匀控制。本实用新型着重描述通过控制低温系统压力进而控制系统饱和温度介于定值温度与三相点温度之间，实现低温流体在环境压力变化时的有效管理问题。控制低温系统温度介于三相点温度至制冷剂定值饱和温度之间，如果系统温度高于定值饱和温度，则阀门自动打开以节流制冷方式卸压，从而产生节流制冷效应，回收冷量后使低温系统温度维持定值温度；当系统温度低于定值温度时，节流阀自动关闭。当系统内部温度再次升高，表面温度升高时，再节流制冷，如此循环，最终实现低温系统温度控制及产生节流微分制冷效应。

本发明的技术特点：