專利名稱：熱力膨脹閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱力膨脹閥。
背景技術(shù)：
熱力膨脹閥是氟利昂制冷裝置(冷庫、冷柜、空調(diào)等)中不可缺少的四大件(壓 縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器)之一，主要用來調(diào)節(jié)制冷劑流量。它既是控制流量的 調(diào)節(jié)閥，同時又是制冷裝置中的節(jié)流閥。它安裝在貯液器和蒸發(fā)器之間，它的感溫管是 包扎在蒸發(fā)器出口末端。熱力膨脹閥的主要作用有以下三點(diǎn)1.使常溫高壓的制冷劑液體流經(jīng)膨脹閥時節(jié)流降壓，變?yōu)榈蜏氐蛪旱闹评鋭?蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，從而達(dá)到制冷降溫的目的。2.按照感感溫管感受到的蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽過熱度的變化，來改變膨脹閥 的開啟度，自動調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器的制冷劑流量，使制冷劑流量始終與蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相 匹配。3.通過膨脹閥的控制，使蒸發(fā)器出口的制冷劑蒸汽保持一定的過熱度，既能保 證蒸發(fā)器的傳熱面積的充分利用，又能防止壓縮機(jī)出現(xiàn)液擊沖缸現(xiàn)象。熱力膨脹閥主要由氣箱頭部件1、閥體2、閥芯3、傳動桿4、調(diào)節(jié)彈簧5等部件 組成，它的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，而氣箱頭部件主要起感溫、傳遞作用，它由感溫管6、 毛細(xì)管7、氣箱蓋8、膜片9、氣箱座10、傳動片11等部件組成，其中膜片將整個氣箱頭 部件分成上下兩個腔、上腔為一個封閉容器，感溫管內(nèi)充適量的制冷工質(zhì)(一般以同工 質(zhì)液體充注為多，另有液體交叉充注、氣體充注、混合充注、吸附充注等，主要根據(jù)系 統(tǒng)性能要求而定)，它內(nèi)部的壓力Pte隨感溫管溫度的變化而變化；下腔與系統(tǒng)的蒸發(fā)器 相通，壓力與蒸發(fā)壓力P。相一致。它的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2、圖3所示。根據(jù)熱力膨脹閥的工作原理，對氣箱頭的膜片進(jìn)行受力分析，如圖4，Ptl-蒸發(fā) 壓力。它的大小由蒸發(fā)溫度決定。彈簧力折算成的壓力。它的大小由彈簧調(diào)節(jié)的 松緊決定。Pte-充入感溫包內(nèi)工質(zhì)的飽和壓力。它的大小由感溫包內(nèi)工質(zhì)的性質(zhì)及所感 受的蒸發(fā)器出口處制冷劑溫度的高低決定。Pk-膨脹閥的進(jìn)出口壓力差作用在閥芯上的力 折算成對膜片的壓力。它與閥口大小有關(guān)，壓力一般極小，它對膨脹閥的工作影響也極 小，幾乎可以忽略。Pk-膜片彈力折算成的壓力。也就是膜片本身的壓力損失，它對膨 脹閥的工作影響隨蒸發(fā)溫度的降低而增大。它作用在膜片下方。作用在膜片下方有3個 壓力P0、P彈和Ρκ，這三個力使閥關(guān)閉；而作用在膜片上方有2個壓力P飽和Ρκ，這 兩個力使閥打開；當(dāng)P飽+ΡΚ = Ρ0+Ρ彈+Pk時，閥處于某一開度的平衡狀態(tài)。當(dāng)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷增大時，引起蒸發(fā)器出口處制冷劑的過熱度增大，那么感溫 包感受到的溫度升高，它相應(yīng)的飽和壓力P飽也增大，形成P飽+ΡΚ>Ρ0+Ρ彈+Ρκ。這樣 就導(dǎo)致膜片推動傳動桿下移，使閥的開度增大，制冷劑流量增多，制冷量增大，從而與 蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相匹配。這時閥又處于一個新的平衡狀態(tài)。
相反，當(dāng)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷減小時，引起蒸發(fā)器出口處制冷劑的過熱度減小，那 么感溫包感受到的溫度降低，它相應(yīng)的飽和壓力P飽也減小，形成P飽+PK<P0+P彈+P膜。 這樣就導(dǎo)致彈簧推動傳動桿上移，使閥的開度減小，制冷劑流量減少，制冷量減小，從 而與蒸發(fā)器的熱負(fù)荷相匹配。這時閥又處于另一個新的平衡狀態(tài)。所以，熱力膨脹閥是根據(jù)蒸發(fā)器出口的制冷劑過熱度的變化來調(diào)整閥的開度， 達(dá)到自動調(diào)節(jié)制冷裝置的冷量以滿足外界熱負(fù)荷不斷變化的需求。目前市場上的熱力膨脹閥主要存在以下不足1.隨著蒸發(fā)溫度的降低，開啟膨脹閥的過熱度增大，使得膨脹閥的溫度控制范 圍較小，不適宜在低溫下工作；2.膜片的實(shí)際有效面積較小(一般為設(shè)計(jì)面積的40% 60%)，膨脹閥的開啟靈 敏度較低，導(dǎo)致膨脹閥的開啟過熱度相應(yīng)增大，造成膨脹閥的動作滯后，引起蒸發(fā)器熱 負(fù)荷的波動，影響制冷效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供熱力膨脹閥，能夠有效解決現(xiàn)有熱力膨脹閥溫度控制范 圍小、不適宜低溫工作、開啟靈敏度較低的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的熱力膨脹閥，包 括氣箱頭和閥體，所述氣箱頭包括感溫管、毛細(xì)管、氣箱蓋、氣箱座、傳動片、膜片， 所述氣箱蓋通過毛細(xì)管與感溫管相通，所述膜片設(shè)置在氣箱蓋與氣箱座之間，所述傳動 片設(shè)置在膜片下方的氣箱座內(nèi)，所述氣箱座的下端與閥體相連，當(dāng)閥體關(guān)閉時，膜片向 氣箱蓋凸起。優(yōu)選的，當(dāng)閥體開啟到最大位置時，膜片處于水平狀態(tài)；保證膜片不變形同時 獲得最大的下壓行程。優(yōu)選的，所述氣箱蓋頂部開有通孔，所述毛細(xì)管一端與通孔連接，所述毛細(xì)管 的另一端與感溫管連接；保證感溫管內(nèi)的壓力及時傳導(dǎo)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是改變了傳統(tǒng)熱力膨脹閥的膜片正向動作的 原理，采用了膜片反向動作的原理，使膜片彈力在低溫區(qū)的工作效果從影響膨脹閥的開 啟轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)膨脹閥的開啟，從根本上消除了膜片自身不可忽略的彈力影響，由于膜片 的動作改為反向向上設(shè)計(jì)，相應(yīng)地減少了氣箱頭的容積，減少了感溫包內(nèi)的工質(zhì)可能過 多地凝結(jié)在氣箱頭上而引起“控制逆轉(zhuǎn)"現(xiàn)象，在感溫管的容積不變的情況下，減小氣 箱頭的容積能提高感溫管控制的靈敏度。


圖1為現(xiàn)有熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有熱力膨脹閥中氣箱頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有熱力膨脹閥中膜片設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有熱力膨脹閥中膜片的受力示意圖；圖5為本發(fā)明熱力膨脹閥中膜片設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明熱力膨脹閥中膜片的受力示意4
圖7為本發(fā)明熱力膨脹閥與現(xiàn)有熱力膨脹閥、制冷劑R22的壓力-溫度曲線。
具體實(shí)施例方式參閱圖5為本發(fā)明熱力膨脹閥的實(shí)施例，熱力膨脹閥，包括氣箱頭和閥體，所 述氣箱頭包括感溫管6、毛細(xì)管7、氣箱蓋8、氣箱座10、傳動片11、膜片9，所述氣箱 蓋8頂部開有通孔，所述毛細(xì)管7—端與通孔連接，所述毛細(xì)管7的另一端與感溫管6連 接，所述膜片9設(shè)置在氣箱蓋8與氣箱座10之間，所述傳動片11設(shè)置在膜片9下方的氣 箱座10內(nèi)，所述氣箱座10的下端與閥體相連，當(dāng)閥體關(guān)閉時，膜片9向氣箱蓋8凸起， 當(dāng)閥體開啟到最大位置時，膜片9處于水平狀態(tài)。參閱圖6，更改后的氣箱頭膜片動作原理剛好與更改前相反，受力分析作用 在膜片下方有2個壓力Ptl和P彈，這兩個力使閥關(guān)閉；而作用在膜片上方有3個壓力P 飽、P膜禾口 Ρκ，這三個力使閥打開；當(dāng)P飽+P膜+Pk = Ρο+Ρ彈，艮口 P飽+Pk = Ρ0+Ρ彈—P膜時， 閥處于某一開度的平衡狀態(tài)。與更改前比較(即Pte+PK = Ρο+Ρ#+P，不難看出，在 同一工況下，同樣開啟膨脹閥所需的過熱度(即相應(yīng)溫包壓力Pte)，更改后要比更改前小 2倍的Ρκ，這就大大降低了膨脹閥在低溫下開啟的過熱度，即使在極限溫度下，膨脹閥 也能正常開啟。在這里，Pk-膜片彈力折算成的壓力，也就是膜片本身的壓力損失，更改前 它作用在膜片下方，對膨脹閥的開啟起阻礙作用，這一阻礙作用隨蒸發(fā)溫度的降低而增 大；更改后它作用在膜片上方，對膨脹閥的開啟起促進(jìn)作用，這一促進(jìn)作用也隨蒸發(fā)溫 度的降低而增大。參閱圖7，示例了 R22為制冷劑的熱力膨脹閥的實(shí)際測試的開啟曲線，圖中A線 為采用本發(fā)明的熱力膨脹閥開啟所需要的感溫管壓力-溫度曲線，B線為制冷劑R22固 有的飽和壓力-溫度曲線，C線為現(xiàn)有技術(shù)的熱力膨脹閥開啟所需的感溫管壓力-溫度 曲線，當(dāng)蒸發(fā)溫度為0°C時，傳統(tǒng)膨脹閥的開啟過熱度為3.9°C-0°C=3.9°C，而本發(fā)明 的膨脹閥的開啟過熱度為-1.5°C-0°C=-1.5°C，在低于蒸發(fā)溫度1.5°C時就開始開啟； 當(dāng)蒸發(fā)溫度降低到-30°C時，傳統(tǒng)膨脹閥的開啟過熱度為-23°C-(-30°C) =7°C，而本 發(fā)明的膨脹閥的開啟過熱度為-34.9°C-(-30°C) =-4.9在低于蒸發(fā)溫度_4.9°C時 就開始開啟。這就大大改善了閥的開啟性能，特別是低溫時，傳統(tǒng)膨脹閥在_33°C溫度 時，其開啟壓力幾乎為0，閥因關(guān)閉而不能正常工作；而本發(fā)明的膨脹閥的開啟壓力仍 有0.08MPa左右，使閥在低溫下仍能正常工作。從膜片有效面積進(jìn)行分析，膨脹閥的開啟力=膜片上部的壓力χ膜片面積，即F = PtexS,而膨脹閥的開啟力就是克服調(diào)節(jié)彈簧所需的力，因此，F(xiàn) =F彈=P飽xS，推 出為S = F彈/Pte，式中F彈在一定工況下是恒定不變的，而膜片上部的壓力Pte前面 已分析，在_33°C蒸發(fā)溫度時，更改后要比更改前小O.OSMPa左右，所以膜片的有效面積 S相應(yīng)就增大。通過實(shí)際測試比較，以RF22-c53型熱力膨脹閥為例，其膜片設(shè)計(jì)直徑為 Φ 3.9cm,設(shè)計(jì)面積為11.94cm2，測得初始開啟時的實(shí)際面積為6.00cm2 (為設(shè)計(jì)面積的 47.4%),而改進(jìn)后測得初始開啟時的實(shí)際面積為14.57cm2(為設(shè)計(jì)面積的122%)，比改 進(jìn)前增大較多，而且超出了設(shè)計(jì)面積，因此膨脹閥的開啟靈敏度提高較大，消除膨脹閥 的動作滯后，減少蒸發(fā)器熱負(fù)荷的波動，極大地提高了制冷效果。
另外，由于膜片的動作改為反向向上設(shè)計(jì)，相應(yīng)地減少了氣箱頭的容積，減少 了感溫包內(nèi)的工質(zhì)可能過多地凝結(jié)在氣箱頭上而引起“控制逆轉(zhuǎn)"現(xiàn)象。也就是說，當(dāng) 氣箱頭的溫度低于感溫包時，感溫包內(nèi)的液體工質(zhì)就會移居到氣箱頭上，如果氣箱頭的 容積超過感溫包容積的1/3 1/2時，感溫包就失去控制作用，產(chǎn)生“控制逆轉(zhuǎn)"現(xiàn)象， 膨脹閥就無法正常工作。因此，在感溫管的容積不變的情況下，減小氣箱頭的容積能提 高感溫管控制的靈敏度。這一設(shè)計(jì)在無形中起到這一效果。以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
權(quán)利要求
1.熱力膨脹閥，包括氣箱頭和閥體，所述氣箱頭包括感溫管(6)、毛細(xì)管(7)、氣箱 蓋(8)、氣箱座(10)、傳動片(11)、膜片(9)，所述氣箱蓋(8)通過毛細(xì)管(7)與感溫管 (6)相通，所述膜片(9)設(shè)置在氣箱蓋(8)與氣箱座(10)之間，所述傳動片(11)設(shè)置在 膜片(9)下方的氣箱座(10)內(nèi)，所述氣箱座(10)的下端與閥體相連，其特征在于當(dāng)閥 體關(guān)閉時，膜片(9)向氣箱蓋(8)凸起。
2.如權(quán)利要求1所述的熱力膨脹閥，其特征在于當(dāng)閥體開啟到最大位置時，膜片 (9)處于水平狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的熱力膨脹閥，其特征在于所述氣箱蓋(8)頂部開有通孔，所 述毛細(xì)管(7) —端與通孔連接，所述毛細(xì)管(7)的另一端與感溫管(6)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了熱力膨脹閥，包括氣箱頭和閥體，氣箱頭包括感溫管、毛細(xì)管、氣箱蓋、氣箱座、傳動片、膜片，氣箱蓋通過毛細(xì)管與感溫管相通，膜片設(shè)置在氣箱蓋與氣箱座之間，傳動片設(shè)置在膜片下方的氣箱座內(nèi)，氣箱座的下端與閥體相連，當(dāng)閥體關(guān)閉時，膜片向氣箱蓋凸起。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用了膜片反向動作，使膜片彈力在低溫區(qū)的工作效果從影響膨脹閥的開啟轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)膨脹閥的開啟，從根本上消除了膜片自身不可忽略的彈力影響，由于膜片的動作改為反向向上設(shè)計(jì)，相應(yīng)地減少了氣箱頭的容積，減少了感溫包內(nèi)的工質(zhì)可能過多地凝結(jié)在氣箱頭上而引起“控制逆轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，在感溫管的容積不變的情況下，減小氣箱頭的容積能提高感溫管控制的靈敏度。
文檔編號F16K31/68GK102022564SQ20101057930
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者周水根, 竺亞均, 董槐明 申請人:浙江鴻森機(jī)械有限公司