專利名稱：一種利用敏感元件控制閥芯開度的壓力控制閥及制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力控制閥及制冷系統(tǒng)，特別是涉及一種利用敏感元件 控制閥芯開度的壓力控制閥及制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的發(fā)展，高壓工質(zhì)的裝置應(yīng)用越來越廣泛，比如制冷系統(tǒng)中， 被廣泛認(rèn)為有發(fā)展前途的制冷工質(zhì)一一二氧化碳，作為一種自然的制冷工質(zhì)， 有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)跨臨界二氧化碳制冷循環(huán)的性能也與傳統(tǒng)氟里昂制冷 工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的性能相當(dāng)。但是，跨臨界二氧化碳制冷系統(tǒng)高低壓的控制特 性與傳統(tǒng)的壓縮式制冷系統(tǒng)有較大的不同，其高壓側(cè)制冷工質(zhì)發(fā)生的不是冷 凝過程，而是超臨界氣體冷卻過程，其壓力和溫度是兩個(gè)獨(dú)立的變量，盡管 溫度受冷卻介質(zhì)的限定，但是壓力卻不直接受到限制，高壓側(cè)壓力可達(dá) 70-150bar，是傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)裝置的7-10倍；另外，高壓側(cè)的壓力特性對(duì)于系 統(tǒng)的工作效率也有很大的影響，因此不管是從安全性還是從工作效率考慮， 在跨臨界二氧化碳制冷系統(tǒng)中，必須對(duì)高壓側(cè)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此就需要相 應(yīng)的壓力控制裝置。
為適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)對(duì)壓力控制的需要，特別是適應(yīng)對(duì)跨臨界二氧化碳制冷 系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的需要，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了多種壓力控制閥，比如專利 號(hào)為JPll-63740公開一種壓力控制裝置，這種壓力控制裝置是利用波紋管作 為感應(yīng)部件來對(duì)壓力進(jìn)行控制的。如圖l所示，這種壓力控制裝置包括位于 閥體內(nèi)的進(jìn)口301、出口 309,連通進(jìn)口與出口的閥孔307，所述閥孔內(nèi)端為 閥口 ，作為感應(yīng)部件的波紋管303下端固定，作為自由端的上端與傳動(dòng)桿306 焊接固定，波紋管303內(nèi)部封閉，且被密封在由殼體308形成的封閉空間內(nèi)。 其基本工作過程是高壓制冷工質(zhì)通過進(jìn)口 301、通道302、 304、 305進(jìn)入 波紋管303與外部殼體308形成的封閉空間；在進(jìn)口制冷工質(zhì)壓力變大時(shí)， 由于波紋管303外壓力不變，內(nèi)外壓力差改變，波紋管303外形產(chǎn)生與壓力 改變相應(yīng)的變化，下端固定，自由端移動(dòng)，帶動(dòng)與其焊接成一體的傳動(dòng)桿306相對(duì)與閥孔307作軸向運(yùn)動(dòng)，閥口通道的截面變大，制冷工質(zhì)通過阻力減小， 進(jìn)口壓力變化??；進(jìn)口制冷工質(zhì)壓力變小時(shí)，傳動(dòng)桿306反向移動(dòng)，閥口通 道的截面減小，制冷工質(zhì)通過阻力增大，進(jìn)口壓力變大，從而通過對(duì)閥口開 度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口制冷工質(zhì)壓力的控制。
這種壓力控制裝置雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高壓流體的壓力控制，但是，由于其 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝繁瑣，質(zhì)量難以保證，調(diào)整精度不高；傳動(dòng)桿與波紋管 固定部分、閥體各部分焊接較多，高壓系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在高壓流體作用下 很容易引起波紋管或焊接區(qū)域泄漏，導(dǎo)致安全事故發(fā)生；波形管調(diào)節(jié)敏感度 太高，調(diào)節(jié)頻繁，不能適應(yīng)壓力控制操作穩(wěn)定的需要。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中壓力控制閥存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利 用波登管作為敏感元件，并根據(jù)波登管內(nèi)部壓力變化控制閥芯開度的壓力控 制閥，實(shí)現(xiàn)較高精度的控制，同時(shí)保證壓力控制閥的安全性，提高壓力控制 閥的使用壽命和操作的穩(wěn)定性；另外，還提供了一種采用本發(fā)明壓力控制閥 的制冷系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的利用敏感元件控制閥芯的壓力控制閥 包括閥體，閥芯，所述閥體設(shè)有進(jìn)口和出口，所述進(jìn)口與出口的連通管3各
上具有閥口，該閥口開度的大小受閥芯的控制；還包括波登管和轉(zhuǎn)換部分； 所述波登管包括固定端和自由端，其內(nèi)腔與進(jìn)口相通；所述固定端固定
在閥體上，所述自由端才艮據(jù)內(nèi)腔中的壓力變化產(chǎn)生與該壓力大小相應(yīng)的位移； 所述的轉(zhuǎn)換部分兩端分別連接波登管自由端和閥芯，用于將所述波登管
自由端的位移轉(zhuǎn)換為閥芯位移，所述閥芯位移控制閥口開度大小。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換部分包括連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺紋傳動(dòng)機(jī)
構(gòu)；
所述連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括中間桿和連接桿；所述中間桿的一端為該轉(zhuǎn)換部 分與所述波登管自由端連接的一端，其另一端4交接所述連接桿的一端；所述 連接桿另一端與主動(dòng)齒輪相聯(lián)，并驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪，與主動(dòng)齒輪相嚙合的從動(dòng)齒4侖；所述的從動(dòng)齒輪與下述螺桿固定，且在同一軸線上；
所述螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括螺桿、與螺桿相配合的螺母和傳動(dòng)桿，所述螺母 固定在閥體上，所述傳動(dòng)桿固定在螺桿上，且與螺桿同軸線；
所述閥芯固定在傳動(dòng)桿端部，并位于閥口處。
另一種轉(zhuǎn)換部分的優(yōu)選方式基本上述轉(zhuǎn)換部分相同，只是閥芯不是固定
在傳動(dòng)桿端部，而是位于閥口處，并與傳動(dòng)桿端部接觸，并且所述傳動(dòng)桿軸 線、閥孔軸線和閥芯中心同軸。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換部分包括連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)^L構(gòu)和螺紋傳動(dòng)才幾
構(gòu)；
所述連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括中間桿和連接桿；所述中間桿的一端為該轉(zhuǎn)換部 分與所述波登管自由端連接的一端，其另一端鉸接所述連接桿的一端；所述 連接桿另一端與主動(dòng)齒輪相聯(lián)，并驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒^r轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪，與主動(dòng)齒輪相嚙合的從動(dòng)齒輪；所述 的從動(dòng)齒輪與下述螺桿固定，且在同一軸線上；
所述螺纟丈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括螺桿、與螺桿相配合的螺母和傳動(dòng)桿，所述螺母 固定在閥體上，所述傳動(dòng)桿固定在螺桿上，且與螺桿同軸線；
所述閥芯位于閥口處，并與傳動(dòng)桿端部接觸，所述傳動(dòng)桿軸線、閥孔軸 線和閥芯中心同軸。
優(yōu)選地，所述的主動(dòng)齒輪為扇形齒輪。
優(yōu)選地，所述的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的軸線平行。
優(yōu)選地，還包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括閥芯架、調(diào)節(jié)彈簧和堵塊， 所述閥芯架一端支撐閥芯，另一端支撐在調(diào)節(jié)彈簧上，調(diào)節(jié)彈簧支撐在與閥 體固定的堵塊上。
優(yōu)選地，所述堵塊為中空的調(diào)節(jié)螺釘，所述調(diào)節(jié)螺釘通過螺紋與閥體固 定聯(lián)接。
優(yōu)選地，在閥體上還設(shè)有罩體，所述罩體與閥體形成封閉的空腔，所述 空腔將波登管，轉(zhuǎn)換部分封閉。
優(yōu)選地，在連通進(jìn)口和波登管內(nèi)腔的管路中，還設(shè)有阻尼孔。本發(fā)明提供的制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，氣體冷卻器，內(nèi)部熱交換器，蒸 發(fā)器，氣液分離器，上述的壓力控制閥，所述壓力控制閥的進(jìn)口與內(nèi)部熱交 換器的出口相通，出口與蒸發(fā)器的進(jìn)口相通。
波登管^皮應(yīng)用于壓力表的制造上已經(jīng)有六十多年的歷史，具有優(yōu)越的特 性曲線，制造工藝成熟，因此利用波登管作為敏感元件完全可以滿足對(duì)壓力 控制的要求，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的控制。本發(fā)明提供的壓力控制閥與現(xiàn)有技 術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
第一、由于波登管材料具有抗壓強(qiáng)度高和制造簡(jiǎn)單等特性，，使本發(fā)明提 供的壓力控制閥制造成本低，可靠性高。
第二、本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中的轉(zhuǎn)換部分把壓力控制閥的進(jìn)口壓力通過 齒輪傳動(dòng)組件按照一定的傳動(dòng)比例準(zhǔn)確地、以旋轉(zhuǎn)角度的形式傳遞到螺紋傳 動(dòng)聯(lián)接，螺紋傳動(dòng)將上述旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換成軸向位移，并通過軸向位移控制閥 芯的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閥口開度的控制，通過選擇合適的齒輪傳動(dòng)與螺紋傳 動(dòng)關(guān)系能夠很容易地保證了較高的控制精度，并且保證控制過程穩(wěn)定。
第三，本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中外罩與閥體形成一個(gè)空腔，內(nèi)部的波登管、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等都置于所述空腔中，即使閥體或波登管出現(xiàn)非預(yù)見的泄漏，不會(huì) 對(duì)周圍環(huán)境的安全產(chǎn)生威脅。
第四，本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案中阻尼孔的增加可以在高壓流體壓力波動(dòng)時(shí)， 延緩壓力的傳遞時(shí)間，提高壓力控制閥的使用壽命和操作的穩(wěn)定性能。
基于本發(fā)明中壓力控制閥所具備的優(yōu)點(diǎn)，采用本發(fā)明壓力控制閥的制冷 系統(tǒng)，可以對(duì)系統(tǒng)高壓側(cè)的壓力進(jìn)行較好控制，保證較好制冷效果。
本發(fā)明提供的控制閥適用于高壓裝置系統(tǒng)中的壓力控制，特別適用于跨 臨界二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)高壓制冷工質(zhì)壓力的控制。


圖1現(xiàn)有技術(shù)JPll-63740壓力控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明壓力控制閥實(shí)施例一內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2實(shí)施例中俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖2的I——I部分放大圖。
圖5為本發(fā)明壓力控制閥實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明壓力控制閥實(shí)施例三結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本發(fā)明提供的制冷系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明基本構(gòu)思是用波登管這種敏感元件代替現(xiàn)有技術(shù)中的波紋管或 彈性膜盒等作為壓力傳感器件，通過感知進(jìn)口端壓力的變化，將波登管的彈 性形變通過相應(yīng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成閥芯位置的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制閥出口壓力的 控制。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。
本部分實(shí)施例雖以對(duì)跨臨界二氧化碳制冷系統(tǒng)中高壓制冷工質(zhì)的壓力 進(jìn)行控制為背景進(jìn)行描述的，但并不限制其他相似場(chǎng)合的應(yīng)用。圖2是實(shí)施 例一壓力控制閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2的壓力控制閥俯視圖，下面結(jié) 合圖2和圖3對(duì)本例中壓力控制閥進(jìn)行描述。
如圖2所示，在閥體11中，有通過螺紋13、 15與制冷系統(tǒng)聯(lián)^妻的制冷 工質(zhì)進(jìn)口 12和出口 14,所述進(jìn)口 12通過閥孔46與出口 14連通，閥孔下端 為閥口45。壓力控制閥還包括波登管21、轉(zhuǎn)換部分和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
參照?qǐng)D2和圖3。波登管21開口一端固定在閥體11上，波登管21內(nèi)腔 21-1通過進(jìn)口支道17與進(jìn)口 12相通，另一端為封閉的自由端；波登管21 自由端焊接有連接頭23。
轉(zhuǎn)換部分又包括連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺纟丈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。連桿傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括第一中間軸712、第二中間軸711、中間桿732和連^^妄桿 731;齒4侖傳動(dòng)才幾構(gòu)進(jìn)一步包括扇形齒輪34、固定軸72和從動(dòng)齒4侖35;螺紋 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)軸36、螺桿37、螺母38和傳動(dòng)桿41。具體連接結(jié)構(gòu) 是中間桿732—端通過第一中間軸712與連接頭23鉸接，另一端通過第二 中間軸711與連接桿731 —端4史接，連接桿731另一端固定在作為主動(dòng)齒4侖 的扇形齒輪34上，扇形齒輪34繞固定軸72旋轉(zhuǎn)，所述固定軸72固定在閥 體11上；從動(dòng)齒輪35與扇形齒輪34嚙合，并與轉(zhuǎn)軸36固定并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)， 在轉(zhuǎn)軸36上設(shè)置螺桿37,所述螺桿37與固定在閥體11上的螺母38嚙合構(gòu) 成螺紋傳動(dòng)聯(lián)接，在螺桿37還固定傳動(dòng)桿41,傳動(dòng)桿41延伸至連通進(jìn)口 12與出口 14的閥孔46的外端閥口 45，所述轉(zhuǎn)軸36、螺桿37、傳動(dòng)桿41、閥 孔46同軸線；作為閥芯的鋼球42位于在閥孔46外端的閥口 45處，鋼球42 中心在傳動(dòng)桿軸線上且與傳動(dòng)桿41 一端接觸。
調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括作為閥芯架的閥球架43、調(diào)節(jié)彈簧51和中空螺釘52。如 圖4所示，所述鋼球42焊接在閥球架43上，閥球架43下方設(shè)有調(diào)節(jié)彈簧 51，調(diào)節(jié)彈簧51上端支撐閥球架43,下端支撐在中空的調(diào)節(jié)螺釘52上，調(diào) 節(jié)螺釘52又通過螺紋固定在閥體11上。
本例中，扇形齒輪34與從動(dòng)齒輪35軸線平行，通過直齒輪實(shí)現(xiàn)嚙合； 從動(dòng)齒輪35、轉(zhuǎn)軸36、螺桿37、傳動(dòng)桿41為一體結(jié)構(gòu)；在傳動(dòng)桿41與閥 體11之間還設(shè)有密封件47,用于保證高壓制冷工質(zhì)不會(huì)通過傳動(dòng)桿41與閥 體11之間泄漏。
本例中，波登管21作用是感知閥體11的進(jìn)口 12的壓力大小，將波登 管21的內(nèi)腔21-1壓力的變化轉(zhuǎn)換為自由端的彈性形變變化。基本原理是 波登管21外部壓力保持不變，因?yàn)閮?nèi)腔21-1與進(jìn)口 12相通，制冷工質(zhì)壓力 改變時(shí)，波登管21的內(nèi)部壓力與外部壓力之差就會(huì)改變，壓力差的變化使波 登管21產(chǎn)生彈性形變的變化；連接桿731,中間桿732、第一中間軸711、 第二中間軸712和固定軸72形成的連桿機(jī)構(gòu)的作用是將波登管21的彈性形 變轉(zhuǎn)化成扇形齒輪34在平面上繞固定軸72轉(zhuǎn)動(dòng)角度的變化；齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的作用一是放大波登管自由端的彈性形變量來保證壓力控制的精度；螺紋傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是將轉(zhuǎn)軸36的轉(zhuǎn)動(dòng)位移轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)桿41的軸向線性位移；調(diào) 節(jié)彈簧51的作用 一是支撐鋼球、閥球架，二是到消除傳動(dòng)間隙；調(diào)節(jié)螺釘 52的作用是調(diào)節(jié)設(shè)定彈簧51壓縮量，最終調(diào)整驅(qū)動(dòng)閥芯所需力的大小，調(diào) 整壓力控制閥的敏感度。
本例壓力控制閥的完整工作過程是當(dāng)進(jìn)口 12制冷工質(zhì)壓力增大時(shí)， 波登管21內(nèi)腔21-1壓力增大，彈性形變量增大；當(dāng)進(jìn)口端制冷工質(zhì)壓力減 小時(shí)，波登管21彈性形變量減小，波登管21自由端隨著彈性形變量的變化 發(fā)生位移，通過連接頭23、中間桿732和連接桿731驅(qū)動(dòng)扇形齒輪34繞固定軸72轉(zhuǎn)動(dòng)，扇形齒輪34通過齒輪嚙合帶動(dòng)從動(dòng)齒輪35、轉(zhuǎn)軸36和螺桿 37轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸36上的螺桿37與固定在閥體11的螺母36相配合，由于螺紋 傳動(dòng)的作用，轉(zhuǎn)軸36在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)同時(shí)，還有軸向位移的變化，由于螺桿37 與傳動(dòng)桿41剛性聯(lián)接，所以傳動(dòng)桿41隨轉(zhuǎn)軸上下移動(dòng)，由于與鋼球42焊接 聯(lián)接的鋼球架43的下方彈簧51向上的約束力，使鋼球42總是與傳動(dòng)桿端部 保持接觸，因此通過傳動(dòng)桿41的軸向位移來控制鋼球42在相對(duì)與閥口 45 的位置，使鋼5求42與閥口 45之間形成節(jié)流通道，鋼球42向上移動(dòng)時(shí)，節(jié)流 通道截面積減小；當(dāng)鋼球42向下移動(dòng)時(shí)，節(jié)流通道截面積增大。當(dāng)高溫高壓 的制冷工質(zhì)氣體流經(jīng)該節(jié)流通道時(shí)，制冷工質(zhì)壓力和溫度就會(huì)降低，形成氣 液混合狀態(tài)體，才艮據(jù)節(jié)流通道截面積的不同，制冷工質(zhì)壓力變化不同，因此 實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷工質(zhì)壓力的控制。
為了進(jìn)一步保證壓力控制閥的安全性，實(shí)施例二在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上增 設(shè)罩體，如圖5所示，罩體60與閥體11焊接成一個(gè)密封的空腔，內(nèi)部的波 登管、連桿機(jī)構(gòu)，齒輪及軸都置于密封的空腔內(nèi)。在本例中，在密封件47 失效或波登管出現(xiàn)非預(yù)見的泄漏時(shí)，高壓的二氧化碳制冷工質(zhì)會(huì)#:密閉在空 腔內(nèi)，不會(huì)對(duì)人體和周圍環(huán)境造成危害，提高壓力控制閥的安全性。鑒于其 他部分與實(shí)施例一相同，此外不再贅述。
鑒于制冷系統(tǒng)工況的復(fù)雜性，制冷工質(zhì)壓力發(fā)生波動(dòng)性變化是不可避免 的，如果對(duì)制冷工質(zhì)每一次壓力波動(dòng)變化都進(jìn)行壓力調(diào)整，就不能保證壓力 控制閥的使用壽命和操作的穩(wěn)定性，另一方面，對(duì)于壓力波動(dòng)性變化，由于 其時(shí)間短，也沒有必要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。因此，實(shí)現(xiàn)例三在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上 進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)，提供了一種保證壓力控制閥工作穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。如圖6所示， 在進(jìn)口支道17與進(jìn)口之間，設(shè)置較小直徑的阻尼孔16，制冷工質(zhì)流經(jīng)阻尼 孔16進(jìn)入波登管21的內(nèi)腔21-1,當(dāng)進(jìn)口制冷工質(zhì)壓力突然增大時(shí)，由于阻 尼作用，阻尼孔16阻止制冷工質(zhì)流量的突變，延緩了壓力傳遞的時(shí)間，同樣， 當(dāng)進(jìn)口制冷工質(zhì)壓力減小時(shí)，阻尼孔16會(huì)阻止進(jìn)口支道17內(nèi)制冷工質(zhì)流量 的突變，延緩壓力傳遞時(shí)間。這樣的結(jié)構(gòu)使壓力控制閥能夠避免制冷工質(zhì)壓力波動(dòng)時(shí)壓力控制閥的頻繁調(diào)整，有利提高壓力控制閥的使用壽命和操作的 穩(wěn)定性能。鑒于其他部分與實(shí)施例二相同，此外不再贅述。
雖然以上各例均是以跨臨界二氧化碳制冷系統(tǒng)中壓力控制閥為基礎(chǔ)進(jìn) 行的描述，但由于對(duì)壓力調(diào)節(jié)或控制的原理相同，上述各例提供的結(jié)構(gòu)同樣 適用于對(duì)各種高壓工質(zhì)壓力的調(diào)節(jié)或控制。
以上述各例為基礎(chǔ)，其具體結(jié)構(gòu)還可以做出^f艮多變形，比較典型的有 密封件47密封功能也可以通過傳動(dòng)桿41與閥體11之間的配合關(guān)系實(shí)現(xiàn)；調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)的增加為壓力控制閥適用于多種環(huán)境提供了基礎(chǔ)，但對(duì)于本發(fā)明的而 言不是必要技術(shù)特征；調(diào)節(jié)彈簧53下的螺釘52也可以是不可調(diào)的中空堵塊 或是設(shè)在閥體上的凸臺(tái)，只是這樣的結(jié)構(gòu)不能根據(jù)實(shí)際工況的要求對(duì)彈簧壓 縮量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，影響對(duì)壓力控制閥敏感度的調(diào)整；扇形齒輪34與從動(dòng)齒 輪35嚙合也不限于直齒輪嚙合，在兩齒輪軸線不平行或角度很大的情況下， 還可以通過斜齒輪或蝸輪蝸桿嚙合實(shí)現(xiàn)；主動(dòng)齒輪當(dāng)然也可以為半圓齒輪甚 至是全周齒輪，主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)角度不大，扇形齒輪足以滿足需要，而且可以 節(jié)約空間；閥芯也可以固定在傳動(dòng)桿端部，只是安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜；閥口也可以 在閥孔的內(nèi)端，這樣傳動(dòng)桿41端部可以做成與閥口相配合的形狀，與閥口形 成節(jié)流截面。
上述各例僅是本發(fā)明的典型示例，根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思的啟示，還可 以在總體結(jié)構(gòu)上做出更多的變化，第一，對(duì)于波登管，可以選用C型組合的 波登管；第二，轉(zhuǎn)換部分可以采用多種方式實(shí)現(xiàn)，連桿傳動(dòng)，螺紋傳動(dòng)和齒 輪傳動(dòng)或者是其他傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)，或者是這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組合，都可以實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明的目的；第三，轉(zhuǎn)換部分與閥芯的聯(lián)接也可以用多種方式實(shí)現(xiàn)，例 中凸輪軸驅(qū)動(dòng)閥芯，螺紋桿直接驅(qū)動(dòng)，連桿直接驅(qū)動(dòng)以及波登管自由端直接 驅(qū)動(dòng)都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。由于本發(fā)明的構(gòu)思是突破了現(xiàn)有技術(shù)中壓力 控制閥的固有思維產(chǎn)生，因此，本發(fā)明包括更多的內(nèi)容。
本發(fā)明還提供了一種利用本發(fā)明提供的壓力控制閥的制冷系統(tǒng)，圖7為 跨臨界二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)的原理圖。系統(tǒng)中制冷工質(zhì)的循環(huán)流程為壓縮機(jī)110 —?dú)怏w冷卻器120—內(nèi)部熱交換器130 —壓力控制閥140 —蒸發(fā)器 150—?dú)庖悍蛛x器160-壓縮機(jī)110，本例中壓力控制閥140就是采用本發(fā)明 實(shí)施例三中的壓力控制閥。制冷系統(tǒng)的工作原理是制冷工質(zhì)在壓縮機(jī)110 中升壓至超臨界壓力，然后進(jìn)入氣體冷卻器120中，被冷卻介質(zhì)所冷卻，為 了提高系統(tǒng)的性能，出氣體冷卻器120后的高壓氣體在內(nèi)部熱交換器130中 進(jìn)一步冷卻，內(nèi)部熱交換器130熱量交換用壓縮機(jī)110回氣管前面的低溫低 壓蒸汽實(shí)現(xiàn)，然后用壓力控制閥140減壓節(jié)流，經(jīng)節(jié)流后的氣體被冷卻，且 部分氣體液化，濕蒸氣進(jìn)入蒸發(fā)器150內(nèi)汽化，吸收周圍介質(zhì)的熱量。由于 蒸發(fā)器150中的液體并不全部汽化，而是有少量液體盈余，因此，在蒸發(fā)器 150與內(nèi)部熱交換器130之間設(shè)氣液分離器160，以防止壓縮機(jī)110液擊，氣 液分離器160出來的低壓飽和蒸汽進(jìn)入內(nèi)部熱交換器130的低壓側(cè)通道，吸 收高溫高壓的超臨界氣體的熱量后，成為過熱蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)IIO升壓，如 此周而復(fù)始循環(huán)。
壓力控制閥140設(shè)置在內(nèi)部熱交換器130和蒸發(fā)器150之間，如圖3所 示，其具體的工作過程為進(jìn)口 12與內(nèi)部熱交換器130出口相連，出口 14 與蒸發(fā)器150進(jìn)口相連，高壓高溫的制冷工質(zhì)氣體從內(nèi)部熱交換器130流入 進(jìn)口 12,經(jīng)過節(jié)流閥口 45絕熱膨脹之后，變成壓力和溫度較低的氣液混合 狀態(tài)從出口 14流出至蒸發(fā)器150，制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器150中蒸發(fā)吸收熱量， 從而達(dá)到制冷的目的。本例中的制冷系統(tǒng)中壓力控制閥可以采用上壓力控制 閥實(shí)施例中的各結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選典型實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理或構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)一見為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種利用敏感元件控制閥芯的壓力控制閥，包括閥體，閥芯，所述閥體設(shè)有進(jìn)口和出口，所述進(jìn)口與出口的連通管路上具有閥口，其特征在于，還包括波登管和轉(zhuǎn)換部分；所述波登管包括固定端和自由端，所述固定端固定在閥體上，所述自由端根據(jù)內(nèi)腔中的壓力變化產(chǎn)生相應(yīng)的位移；所述的轉(zhuǎn)換部分兩端分別連接波登管的自由端和閥芯，用于將所述波登管自由端的位移轉(zhuǎn)換為閥芯的位移，通過所述閥芯的位移控制閥口開度大小。
2、 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換部分包括連桿 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括中間桿和連接桿；所述中間桿的一端為該轉(zhuǎn)換部分 與所述波登管自由端連接的一端，其另一端鉸接所述連接桿的一端；所述連接 桿另一端與主動(dòng)齒輪相聯(lián)，并驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪，與主動(dòng)齒輪相嚙合的從動(dòng)齒輪；所述的 從動(dòng)齒輪與下述螺桿固定，且在同一軸線上；所述螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括螺桿、與螺桿相配合的螺母和傳動(dòng)桿，所述螺母固 定在閥體上，所述傳動(dòng)桿固定在螺桿上，且與螺桿同軸線；所述閥芯固定在傳動(dòng)桿端部，并位于閥口處。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換部分包括連桿 傳動(dòng)纟幾構(gòu)、齒4合傳動(dòng)一幾構(gòu)和螺紋傳動(dòng)一幾構(gòu)；所述連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括中間桿和連接桿；所述中間桿的一端為該轉(zhuǎn)換部分 與所述波登管自由端連接的一端，其另一端鉸接所述連接桿的一端；所述連接 桿另一端與主動(dòng)齒輪相聯(lián)，并驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪，與主動(dòng)齒輪相嚙合的從動(dòng)齒4侖；所述的 從動(dòng)齒輪與下述螺桿固定，且在同一軸線上；所述螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括螺桿、與螺桿相配合的螺母和傳動(dòng)桿，所述螺母固 定在閥體上，所述傳動(dòng)桿固定在螺桿上，且與螺桿同軸線；所述閥芯位于閥口處，并與傳動(dòng)桿端部接觸，所述傳動(dòng)桿軸線、閥孔軸線 和閥芯中心同軸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的壓力控制閥，其特征在于，所述的主動(dòng)齒 輪為扇形齒輪。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的壓力控制閥，其特征在于，所述的主動(dòng)齒 輪與從動(dòng)齒輪的軸線平行。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制閥，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括閥芯架、調(diào)節(jié)彈簧和堵塊，所述閥芯架一端支撐閥芯，另一端支 撐在調(diào)節(jié)彈簧上，調(diào)節(jié)彈簧支撐在與閥體固定的堵塊上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力控制閥，其特征在于，所述堵塊為中空的 調(diào)節(jié)螺釘，所述調(diào)節(jié)螺釘通過螺紋與閥體固定聯(lián)接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l， 2， 3， 6或7任一項(xiàng)所述的壓力控制閥，其特征在于， 在閥體上還設(shè)有罩體，所述罩體與閥體形成封閉的空腔，所述空腔將波登管， 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)封閉。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l, 2, 3, 6或7任一項(xiàng)所述的壓力控制閥，其特征在于， 在連通進(jìn)口和波登管內(nèi)腔的管路中，還設(shè)有阻尼孔。
10、 一種制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，氣體冷卻器，內(nèi)部熱交換器，蒸發(fā)器， 氣液分離器，其特征在于，還包括權(quán)利要求l, 2， 3, 6或7任一項(xiàng)所述的壓 力控制閥，所述壓力控制閥的進(jìn)口與內(nèi)部熱交換器的出口相通，出口與蒸發(fā)器 的進(jìn)口相通。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用敏感元件控制閥芯開度的壓力控制閥及制冷系統(tǒng)，包括閥體，波登管和轉(zhuǎn)換部分；所述轉(zhuǎn)換部分包括連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；波登管和轉(zhuǎn)換部分將壓力變化轉(zhuǎn)換成閥芯的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閥口開度的控制；閥體與罩體形成封閉波登管和轉(zhuǎn)換部分的空腔，增強(qiáng)了控制閥的安全性；波登管內(nèi)腔與閥體進(jìn)口之間的阻尼孔保證了控制閥操作的穩(wěn)定性。本發(fā)明公開的制冷系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，氣體冷卻器，內(nèi)部熱交換器，蒸發(fā)器，氣液分離器，和本發(fā)明公開的壓力控制閥。本發(fā)明提供的壓力控制閥適用于對(duì)高壓制冷工質(zhì)的壓力的控制，特別適用于跨臨界二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)中對(duì)制冷工質(zhì)的壓力進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)F25B1/00GK101545555SQ20081008805
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者磊 時(shí), 章劍敏 申請(qǐng)人:浙江三花汽車控制系統(tǒng)有限公司