專利名稱：R410a制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)節(jié)流機構(gòu)，具體地說是一種R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng) 調(diào)節(jié)式膨脹閥，屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)外環(huán)保法規(guī)的逐步推出和實施，家用空調(diào)器中所使用的傳統(tǒng)氟利昂 制冷劑R22正迅速地被新型環(huán)保制冷劑R410A逐步取代。R410A除了其環(huán)保優(yōu)勢 外的一大特性就是壓力較高，在R410A制冷系統(tǒng)中，高壓側(cè)運行壓力最高可達 4.6MPa，比其它常用制冷劑壓力高2 4倍，這使得R410A制冷系統(tǒng)使用的膨脹 閥可以采用系統(tǒng)自身壓差驅(qū)動的方式來進行控制和調(diào)節(jié)。
膨脹閥的使用可有效控制蒸發(fā)器出口過熱度，改善蒸發(fā)器的換熱效率和系統(tǒng) 性能。目前已有技術(shù)中的膨脹閥分兩類，即熱力膨脹閥(TXV)和電子膨脹閥(EEV)。 熱力膨脹閥在市場中的應(yīng)用最為廣泛，它用一個感溫動力頭組件驅(qū)動閥桿升降運 動，改變閥口流通面積來調(diào)節(jié)制冷劑流量，但其缺點顯著，諸如調(diào)節(jié)響應(yīng)滯后、 流量不穩(wěn)定、系統(tǒng)易發(fā)生振蕩、動力頭組件易損壞等；電子膨脹闊作為熱力膨脹 閥的替代產(chǎn)品，性能上有非常大的改善，主要表現(xiàn)在流量調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)范圍 寬、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、響應(yīng)速度快、節(jié)能效果顯著等方面，但由于其需要步進電機 驅(qū)動，使得生產(chǎn)成本相對過高，極大限制了它的市場應(yīng)用范圍。由此可以看出， 如果對現(xiàn)有膨脹閥的驅(qū)動控制裝置進行改進，將提高膨脹閥的性價比。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)中國專利公開號為CN1789768A，
公開日為 2006年6月21日，專利名稱為電子膨脹閥，提出一種步進電機驅(qū)動的電子膨 脹閥，其核心是通電線圈產(chǎn)生的磁場使磁轉(zhuǎn)子部件轉(zhuǎn)動，并將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為軸向 的升降運動，磁轉(zhuǎn)子下端設(shè)有隨之一起升降的闊桿，用以改變閥口流通面積。這 個方案中，需要引入外接電源給線圈通電，并且需要用壓力傳感器、溫度傳感器 以及控制器來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器出口的過熱度，這就增加了空調(diào)系統(tǒng)的能耗。
到目前為止，還沒有出現(xiàn)適用于R410A系統(tǒng)的，完全采用系統(tǒng)壓差驅(qū)動，不 需要另外引入電源或者感溫動力頭驅(qū)動的膨脹閥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào) 節(jié)式膨脹閥，適用于R410A家用空調(diào)系統(tǒng)，不用外加驅(qū)動控制方式，能對蒸發(fā)器 出口過熱度進行自動調(diào)節(jié)，并且降低同類型節(jié)流機構(gòu)的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明提出的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào) 節(jié)式膨脹閥包括閥體、氣缸、活塞、活塞連桿8、高壓腔、低壓腔、預(yù)緊調(diào)節(jié) 螺栓、預(yù)緊彈簧、閥針、高壓腔進氣通道、高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓、低壓腔進氣通 道、進液口、出液口。闊體上部設(shè)有氣缸，氣缸被活塞分隔成上部低壓腔和下部 高壓腔，閥體側(cè)面設(shè)置帶進液管的進液口，高壓腔通過高壓腔進氣通道與進液口 連通，高壓腔進氣通道內(nèi)設(shè)有高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓，低壓腔通過低壓腔進氣通道 與出液口連通，帶出液管的出液管接頭固定于閥體下部，并與出液口連通，氣缸 密封螺母固定在閥體頂端，氣缸密封螺母內(nèi)旋有預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓，閥針固定在活塞 下端面中心位置，活塞連桿固定于活塞上端面中心位置，預(yù)緊彈簧置于預(yù)緊調(diào)節(jié) 螺栓下部的定位槽內(nèi)，并套在活塞連桿上。
本發(fā)明的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥安裝在制冷系統(tǒng)中的冷凝器 與蒸發(fā)器之間，當制冷負荷增加導(dǎo)致出口連接管所連接的蒸發(fā)器出口 (壓縮機吸 氣口)過熱度增大，壓縮機排氣口的過熱度也會增大，最終將導(dǎo)致冷凝壓力升高， 此時流過膨脹闊進液口的制冷劑經(jīng)過高壓腔進氣通道流入氣缸的高壓腔，使高壓 腔的壓力P3升高，繼而將推動氣缸活塞向上運動，活塞下表面所連接的閥針也 同時向上運動，使得閥口流通面積增加，膨脹閥的開度增大，導(dǎo)致制冷劑的流量 增大，此時膨脹閥下游的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度也將升高，過熱度將減小。同時通 過低壓腔進氣通道與低壓制冷劑出口連通的低壓腔壓力P:也將升高，并且由于 預(yù)緊彈簧壓縮形變增加導(dǎo)致其對活塞的向下壓力P2增大，而此時冷凝壓力會因 為流過膨脹閥的制冷劑流量增大而有所降低，氣缸高壓腔感受到的壓力Pg也降 低，于是在Ph P2、 P3三個力的作用下，氣缸中的活塞將連同閥針一起先向上運 動，并逐漸減緩?fù)Ｖ乖谀骋黄胶馕恢?，使膨脹閥開度在某一穩(wěn)定運行工況下不再 變化。在閥針向上運動的開閥過程中，由于活塞連桿的設(shè)計高度大于低壓腔進氣 通道在氣缸內(nèi)壁面出口下邊緣至預(yù)緊彈簧定位槽底部的距離，因此在最大開度狀 態(tài)下低壓腔仍然與出液口相連通。另一方面，如果制冷劑流量逐漸偏大，此時的蒸發(fā)壓力將增大，壓縮機吸氣過熱度將減小，在制冷負荷不變的情況下冷凝壓力 將減小，即此時在氣缸中P,升高，P.,降低，使得活塞連同閥針一起向下運動，膨 脹閥的開度減小，流量將逐漸達到適量狀態(tài)，不會導(dǎo)致流量過大，過熱度始終偏 低，甚至出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)霜的現(xiàn)象。在關(guān)閥過程中，由于活塞向下止動的設(shè)計位置 使得閥針在最低位置時閥口仍有一定開度，所以制冷系統(tǒng)在不同運行工況下不會 出現(xiàn)管路閉塞的危險。
上述的調(diào)節(jié)過程中膨脹閥對系統(tǒng)壓差變化的響應(yīng)快慢可以通過高壓腔進氣 調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)節(jié)，以確保制冷系統(tǒng)穩(wěn)定運行，不會出現(xiàn)頻繁的系統(tǒng)振蕩。當響應(yīng) 過快時，順時針旋轉(zhuǎn)高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓關(guān)小通道的流通面積；當響應(yīng)過慢時， 逆時針旋轉(zhuǎn)高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓開大通道的流通面積。在過熱度的調(diào)節(jié)方面，用 預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓將預(yù)緊彈簧調(diào)至某一合適的預(yù)緊力，使膨脹閥在設(shè)計工況范圍內(nèi)能 保持蒸發(fā)器的出口過熱度在預(yù)定范圍內(nèi)。
通過上述的響應(yīng)系統(tǒng)工況變化的自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制方式，可以使蒸發(fā)器出口過 熱度始終保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，相比于同類節(jié)流機構(gòu)，如熱力膨脹閥和電子膨脹閥， 本發(fā)明節(jié)省了額外的驅(qū)動裝置，簡化了闊體的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使控制調(diào)節(jié)方式更加簡 捷有效。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中閥體l，進液口2，進液管3，高壓腔進氣通道4，高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺 栓5，活塞6，閥針7，活塞連桿8，預(yù)緊彈簧9，出液口 10，出液管ll，閥口 12，低壓腔進氣通道13，高壓腔14，低壓腔15，預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16，氣缸密封螺 母17，出液管接頭l8，氣缸19，預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓密封圈20，高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓 密封圈21。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括閥體l、進液口 2、高壓腔進氣通道4、高壓腔
進氣調(diào)節(jié)螺栓5、活塞6、閥針7、活塞連桿8、預(yù)緊彈簧9、出液口 10、低壓腔 進氣通道13、高壓腔14、低壓腔15、預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16、氣缸19。
閥體1上部設(shè)有氣缸19，氣缸19被活塞6分隔成上部低壓腔15和下部高壓腔M，閥體1側(cè)面設(shè)置帶進液管3的進液口 2,高壓腔14通過高壓腔進氣通 道4與進液口 2連通，高壓腔進氣通道4內(nèi)設(shè)有高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓5，低壓腔 15通過低壓腔進氣通道13與出液口 10連通，帶出液管11的出液管接頭18固 定于閥體1下部，并與出液口 10連通，氣缸密封螺母17固定在閥體1頂端，氣 缸密封螺母17內(nèi)旋有預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16，閥針7固定在活塞6下端面中心位置， 活塞連桿8固定于活塞6上端面中心位置，預(yù)緊彈簧9置于預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16下 部的定位槽內(nèi)，并套在活塞連桿8上。
活塞6到達向下最大行程時，閥針7與閥口 12所形成的流道喉部截面積略 大于0。
預(yù)緊彈簧9在活塞6的行程中始終處于壓縮形變狀態(tài)。
在預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16外周處嵌設(shè)有預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓密封圈20，高壓腔進氣調(diào)節(jié) 螺栓5外周處嵌設(shè)有高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓密封圈21。
預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16旋動至最下端時，預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16的底部距離低壓腔進氣 通道13位于低壓腔15壁面的出口仍有距離。
低壓腔進氣通道13位于低壓腔15壁面的出口下邊緣至預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓16下 部彈簧定位槽底部的距離不大于活塞連桿8的高度。
在制冷系統(tǒng)運行時，由冷凝器流出的過冷狀態(tài)制冷劑通過進液管3流經(jīng)閥口 12后成為兩相制冷劑，通過出液管ll流向蒸發(fā)器，完成對工作流體的節(jié)流降壓 過程。同時，流入進液口 2的少量制冷劑將通過高壓腔進氣通道4流入高壓腔 14，通道內(nèi)的流動阻力由高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓5旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，從閥口12流出的少 量兩相制冷劑將通過低壓腔進氣通道13流入低壓腔15。通過氣缸19內(nèi)部高低 壓腔壓力及預(yù)緊彈簧9的彈力的相互平衡，活塞6將穩(wěn)定在對應(yīng)某一工況下的平 衡位置，此時閥針7與閥口 12構(gòu)成的喉部流通面積不再變化，流經(jīng)膨脹閥的制 冷劑流量以及蒸發(fā)器出口過熱度保持穩(wěn)定。
本發(fā)明膨脹閥的開度受控于制冷系統(tǒng)的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力，系統(tǒng)高低壓差 的變化可以使閥體內(nèi)的氣缸活塞連同閥針上下運動，以此來調(diào)節(jié)膨脹閥喉部的流 通面積，通過對制冷劑流量的調(diào)節(jié)來改變蒸發(fā)器出口的過熱度。本發(fā)明的控制機 構(gòu)不需要引入閥體以外的任何驅(qū)動控制方式，整體設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)靈 敏度高，具有較好的經(jīng)濟性和可靠性。
權(quán)利要求
1、一種R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，包括閥體(1)、進液口(2)、高壓腔進氣通道(4)、高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓(5)、活塞(6)、閥針(7)、活塞連桿(8)、預(yù)緊彈簧(9)、出液口(10)、低壓腔進氣通道(13)、高壓腔(14)、低壓腔(15)、預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓(16)、氣缸(19)，其特征在于閥體(1)上部設(shè)有氣缸(19)，氣缸(19)被活塞(6)分隔成上部低壓腔(15)和下部高壓腔(14)，高壓腔(14)通過高壓腔進氣通道(4)與進液口(2)連通，高壓腔進氣通道(4)內(nèi)設(shè)有高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓(5)，低壓腔(15)通過低壓腔進氣通道(13)與出液口(10)連通，閥體(1)側(cè)面設(shè)置帶進液管(3)的進液口(2)，帶出液管(11)的出液管接頭(18)固定于閥體(1)下部，并與出液口(10)連通，氣缸密封螺母(17)固定在閥體(1)頂端，氣缸密封螺母(17)內(nèi)旋有預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓(16)，閥針(7)固定在活塞(6)下端面中心位置，活塞連桿(8)固定于活塞(6)上端面中心位置，預(yù)緊彈簧(9)置于預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓(16)下部的定位槽內(nèi)，并套在活塞連桿(8)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，其特征在 于所述活塞(6)到達向下最大行程時，閥針(7)的下端頭部與闊口 (12)所形 成的流道喉部截面積略大于0。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，其特征在 于所述高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓(5)外周處嵌設(shè)有高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓密封圈(21)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，其特征在 于所述預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓(16)外周處嵌設(shè)有預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓密封圈(20)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，其特征在 于所述預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓(16)旋動至最下端時，螺栓的底部距離低壓腔進氣通道(13) 位于低壓腔(15)壁面的出口仍有距離。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，其特征在 于所述低壓腔進氣通道(13)位于低壓腔(15)壁面的出口下邊緣至預(yù)緊調(diào)節(jié)螺 栓(16)下部彈簧定位槽底部的距離不大于活塞連桿(8)的高度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，其特征在 于所述預(yù)緊彈簧(9)在活塞(6)的行程中始終處于壓縮形變狀態(tài)。
全文摘要
一種R410A制冷系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)式膨脹閥，屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中閥體上端部設(shè)有氣缸，閥體側(cè)面設(shè)置帶進液管的進液口，氣缸被活塞分隔成上部低壓腔與下部高壓腔，高壓腔通過高壓腔進氣通道與進液口連通，高壓腔進氣通道的流通面積由高壓腔進氣調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)，低壓腔通過低壓腔進氣通道與出液口連通，氣缸密封螺母內(nèi)旋有預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓，預(yù)緊彈簧置于預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓下部的定位槽內(nèi)。該膨脹閥的開度受控于制冷系統(tǒng)的冷凝壓力和蒸發(fā)壓力，系統(tǒng)高低壓差的變化可以使閥體內(nèi)的氣缸活塞連同閥針上下運動，以此來調(diào)節(jié)膨脹閥喉部的流通面積，通過對制冷劑流量的調(diào)節(jié)來改變蒸發(fā)器出口的過熱度。
文檔編號F25B41/04GK101298956SQ20081003957
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者亮 陳, 陳江平, 陳芝久 申請人:上海交通大學