本發(fā)明涉及空調(diào)器用的排水閥技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱泵冷暖窗式空調(diào)器用的壓力式溫控自動排水閥。
背景技術(shù)：
熱泵冷暖窗式空調(diào)器在夏天制冷時保留流到底盤上的冷凝水，由室外機風(fēng)扇葉濺起到室外熱交換器（此時作為冷凝器）上，能夠提高制冷效率；但在冬天熱泵制熱時，底盤上的化霜水必須流走，否則會濺起在室外熱交換器（此時作為蒸發(fā)器）上并結(jié)霜，嚴重影響制熱效果。目前采用安裝在空調(diào)器底盤上的溫控自動排水閥來實現(xiàn)自動的堵水和排水，由波紋管及固定在波紋管上的移動頂軸及移動頂軸端的圓錐形橡膠塞及支架等組成，波紋管內(nèi)充入了冷媒工質(zhì)，環(huán)境溫度高時波紋管內(nèi)部工質(zhì)飽和壓強增大，波紋管膨脹使膠塞堵住底盤出水口，環(huán)境溫度低時波紋管內(nèi)部工質(zhì)壓強減小使波紋管收縮排水。
中國專利cn2326896y公開了這樣一種溫控自動排水閥。該專利實際使用的工質(zhì)是r160，其標準沸點為13.1℃，在環(huán)境溫度高于其標準沸點時波紋管膨脹，在環(huán)境溫度低于其標準沸點時波紋管收縮，當(dāng)夏天環(huán)境（例如>20℃）時波紋管膨脹到膠塞堵住底盤出水口，當(dāng)冬天環(huán)境（例如5℃）時波紋管收縮到距離底盤出水口5mm以上，保證積水完全排出。由于該工質(zhì)標準沸點正好介于夏冬兩季溫度之間，波紋管的膨脹收縮行程都利用到了，因此可使用比較短的波紋管來實現(xiàn)上述功能，此時波紋管的波數(shù)為7個。但是，r160（一氯乙烷）含有氯離子，屬于hcfc工質(zhì)，報廢后最終排放到大氣中會對臭氧層產(chǎn)生破壞，是一種非環(huán)保工質(zhì)，因此，發(fā)達國家從2015年起已完全禁止使用hcfc工質(zhì)。
圖1表示如果改用環(huán)保工質(zhì)r600a后按現(xiàn)有常規(guī)設(shè)計的一種溫控自動排水閥的方案。改用環(huán)保工質(zhì)后，由于環(huán)保工質(zhì)r600a的標準沸點為-11.7℃，即使在冬天環(huán)境（例如5℃）下波紋管也處于膨脹狀態(tài)中，夏、冬兩季環(huán)境轉(zhuǎn)換只能利用波紋管膨脹狀態(tài)的一部分，受波紋管單波允許最大位移量的限制（超過單波允許最大位移量，波紋管將永久塑性變形，從而改變了排水閥的工作狀態(tài)甚至導(dǎo)致排水閥失效），波紋管的波數(shù)要選取13個，比采用工質(zhì)r160時多將近一倍才可滿足上述的溫度位移要求。由于波紋管的波數(shù)多且一直工作在膨脹狀態(tài)，所以，這種采用環(huán)保工質(zhì)r600a的溫度自動排水閥的高度和體積幾乎是原來的一倍，在某些緊湊型的熱泵冷暖窗式空調(diào)器機型上的應(yīng)用受到了限制。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種壓力式溫控自動排水閥，它采用環(huán)保工質(zhì)r600a，但卻具有原來采用非環(huán)保工質(zhì)r160的溫控自動排水閥一樣的高度和小體積，因而，能應(yīng)用于緊湊型的熱泵冷暖窗式空調(diào)器機型中。
本發(fā)明所提出的技術(shù)解決方案如下：
一種壓力式溫控自動排水閥，包括金屬波紋管、毛細管、底板、固定架、支架、移動頂柱、膠塞，所述金屬波紋管下端部與毛細管釬焊在底板上，通過毛細管端部充入環(huán)保工質(zhì)r600a并封口，底板固定在固定架內(nèi)底部，固定架上部鉚接在支架上，移動頂柱焊接在金屬波紋管上頂部，移動頂住的上端部固裝有錐形膠塞7，在支架底部與金屬波紋管上頂部之間設(shè)有一壓力彈簧，所述壓縮彈簧采用圓錐螺旋壓縮彈簧，該壓縮彈簧的小徑端與金屬波紋管上頂部接觸連接，所述移動頂柱由大、小兩級圓柱組成，小圓柱與支架的中心孔滑動連接，大小圓柱級面與支架底部定位接觸連接。
由于壓縮彈簧8的壓力，即使在高于環(huán)保工質(zhì)r600a的標準沸點-11.7℃的環(huán)境溫度下，有可能使金屬波紋管頂部克服內(nèi)部壓強而收縮。通過設(shè)計適當(dāng)?shù)膲嚎s彈簧8的自由高和剛度，可以設(shè)計出堵塞溫度、開啟溫度、開啟行程等溫控自動排水參數(shù)。
由于壓縮彈簧采用圓錐螺旋壓縮彈簧，可充分利用支架底部與金屬波紋管頂部之間的空間，無須加大排水閥的體積。
本發(fā)明的工作原理如下：
金屬波紋管可看成一個隔膜與一個彈性元件的組合體，一方面隔膜因內(nèi)外壓強之差而向壓強低的一方移動，另一方面彈性體因位移而產(chǎn)生回復(fù)到自由狀態(tài)的趨勢，兩者達到平衡，即（pg-pa）xa=mxs
式中pg---氣體壓強（絕對壓力值），與溫度對應(yīng)（mpa）
pa---大氣壓（絕對壓力值）（mpa）
a---波紋管有效面積（mm2）
m---波紋管彈性剛度（n/mm）
s---波紋管伸長位移（負值即為壓縮）（mm）
當(dāng)采用標準沸點為-11.7℃的環(huán)保工質(zhì)r600a時，由于5℃>-11.7℃，pg（5℃）>pa，因此即使在5℃下s都是正數(shù)，波紋管膨脹；當(dāng)20℃時，pg（20℃）>>pa，波紋管膨脹更多。由于波紋管只工作在膨脹段，受單波允許最大位移量的限制，如果超過了單波最大允許位移量則波紋管會發(fā)生永久塑性變形，需要更多波數(shù)，且需要預(yù)留膨脹的空間給移動頂柱，所以排水閥的長度和體積較大。
本發(fā)明加入壓縮彈簧后，增加了壓縮彈簧壓力，三者達到平衡，即：
（pg-pa）xa=mxs+kxl
式中k---壓縮彈簧剛度
l---壓縮彈簧壓縮量
其中l(wèi)與s具有相同的運動變化量，即s增加1mm則l也增加1mm。通過適當(dāng)設(shè)計壓縮彈簧剛度k和初始（移動頂柱縮到最低位置時）壓縮量l0，就可以實現(xiàn)5℃時波紋管有一定壓縮（s為負值）、而20℃時波紋管剛好膨脹到最高位置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果：
（1）本發(fā)明的壓力式溫控自動排水閥采用環(huán)保工質(zhì)r600a并以較小的體積達到了溫控自動排水閥所要求的性能參數(shù)，完全滿足緊湊型的熱泵冷暖窗式空調(diào)器機型的安裝和工作要求。
（2）由于核心部件金屬波紋管的波數(shù)大幅減少，其制造難度大大降低，制造成本也大大降低，使得溫控自動排水閥的整體成本大為降低。
附圖說明
圖1表示如果按常規(guī)設(shè)計的采用環(huán)保工質(zhì)r600a的溫控自動排水閥在膠塞頂起狀態(tài)下的模擬結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明一種壓力式溫控自動排水閥在膠塞頂起狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明一種壓力式溫控自動排水閥在金屬波紋管收縮狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標號表示：1、金屬波紋管；2、毛細管；3、底板；4、固定架；5、支架；6、移動頂柱；6-1、大圓柱；6-2、小圓柱；6-3、大小圓柱級面；7、膠塞；8、壓縮彈簧。
具體實施方式
通過下面實施例對本發(fā)明作進一步詳細闡述。
圖1是采用標準沸點為-11.7℃的環(huán)保工質(zhì)r600a后按現(xiàn)有溫控自動排水閥結(jié)構(gòu)進行的一個模擬設(shè)計，由于只能利用金屬波紋管膨脹位移的一部分，受波紋管單波最大允許位移量的限制，所以需要多波數(shù)（13個波）的波紋管才可實現(xiàn)排水閥所需的性能參數(shù)，因此排水閥的高度和體積要比原來的大近一倍。
參見圖2-圖3所示，一種壓力式溫控自動排水閥，由金屬波紋管1、毛細管2、底板3、固定架4、支架5、移動頂柱6、膠塞7、壓縮彈簧8組成，所述金屬波紋管1下端部與毛細管2釬焊在底板3上，通過毛細管2端部充入標準沸點為-11.7℃的環(huán)保工質(zhì)r600a并封口，底板3鉚接固定在固定架4內(nèi)底部，固定架4上部鉚接在支架5上，移動頂柱6焊接在金屬波紋管1上頂部，移動頂柱6的上端部固裝有膠塞7，在支架5底部與金屬波紋管1上頂部之間設(shè)有一壓力彈簧8，所述壓縮彈簧8采用圓錐螺旋壓縮彈簧，該壓縮彈簧8的大徑端與支架5底部接觸連接，該壓縮彈簧8的小徑端與金屬波紋管1上頂部接觸連接。
所述移動頂柱6由大、小兩級圓柱6-1、6-2組成，小圓柱6-2與支架5的中心孔滑動連接，大小圓柱級面6-3與支架5底部定位接觸連接。
所述金屬波紋管1采用7個波的設(shè)計，充分利用了金屬波紋管每個波的單波允許最大位移量。
所述壓縮彈簧8的小徑端套在移動頂柱6的大圓柱6-1上并與金屬波紋管1頂部接觸連接。壓縮彈簧8選用圓錐螺旋型彈簧，是考慮到該彈簧即使被壓縮至極限，也只占用一個彈簧鋼絲直徑的高度，（圓柱型彈簧不可能做到），這能充分地利用支架5底部與金屬波紋管1頂部之間的空間，故無須增加該排水閥的整體高度和體積。大圓柱6-1的高度選取稍大于所述壓縮彈簧8的鋼絲直徑，但考慮到大圓柱6-1與金屬波紋管1之間的焊接工藝和焊接特性，其高度選取4～5mm。
通過適當(dāng)選取壓縮彈簧8的彈簧鋼絲直徑以保證足夠強度，并設(shè)計適當(dāng)?shù)膹椈蓜偠群妥杂筛撸涂梢詫崿F(xiàn)移動頂柱6到達最高位置時對應(yīng)的上限溫度為20℃，移動頂柱6離開最高位置為5mm（稱開啟行程）時對應(yīng)的開啟溫度為5℃。
所述壓縮彈簧8采用不銹鋼絲制造而成，在多水高濕度環(huán)境下具有持久的耐腐蝕性。
本發(fā)明的壓力式溫控自動排水閥是倒轉(zhuǎn)放置的通過支架5安裝在熱泵冷暖窗式空調(diào)器的底盤上，安裝使得膠塞7在移動頂柱6距離上限1~2mm處就頂住塞死底盤排水口，則該排水閥就能夠自動在夏天堵住排水口、在冬天則自動打開排水口進行排水。