专利名称：低温系统温度控制节流阀的制作方法
技术领域：
低温系统温度控制节流阀属-200°c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°C ,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エ况，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カ及温度的剧烈变化，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カ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，最終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I、 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I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I ;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，侧面开有流体进ロ ；扩压罩9位于低温系统外，扩压罩9底部开有流体进ロ。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预紧カ；弹簧3通过预紧カ对应系统饱和压カ控制定值低温系统饱和温度。当系统饱和温度对应饱和压カ超过弹簧3控制系统压カ即大于弹簧3预紧カ时，低温流体通过阀体2下部进ロ进入阀体2，再通过扩压罩9下部进ロ进入扩压罩9，流经扩压罩9顶部时压迫阀杆I向上运动，同时带动弹
3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I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カ剧烈变化，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吋，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，则系统内部压カ会急剧上升，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カ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維持定值温度；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，最終实现低温系统温度控制及产生节流微分制冷效应。本发明的技术特点本发明主要针对低温系统温度控制及节流制冷问题，其特点是能够满足低温系统温度控制的要求，能够实现低温流体高低压控制目的，实现温度控制与节流制冷的双重效用，有利于解决外部恶性传热造成的多相流问题。当系统接受瞬时高热流密度加热时，制冷剂过热沸腾导致系统内部蒸汽压カ剧烈变化，应用温度控制节流阀的温度控制能力能够有效控制过热蒸气排放，保证系统安全运行。低温系统温度控制节流阀能够有效节流饱和蒸气、饱和液体、过冷液体、过热液体、过冷蒸气、过热蒸气及多相流,最终实现低温系统的温度控制及节流制冷目的。
图I所示为低温系统温度控制节流阀的主要部件及位置关系。
具体实施方式
通过旋转弹簧调整螺栓5推进弹簧调整圈4微调弹簧3预紧カ，使弹簧3预紧カ与低温系统定值饱和温度对应的系统饱和压カー致，且预紧力高于对应制冷剂三相点饱和压力；将低温系统温度控制节流阀安装于低温系统上，运行低温系统，使节流阀能够控制系统温度介于三相点对应的饱和温度与定值温度之间；在低温エ况下反复调整弹簧3预紧力， 使控制定值温度达到控制精度要求；系统温度超过定值温度时，节流阀自动打开以节流方式卸压并制冷，产生节流制冷效应，冷量通过外加冷却管路的方法引入低温系统并回收，使低温系统维持定值温度；环境温度发生变化时，系统温度低于三相点温度，环境压力低于三相点饱和压力时，节流阀自动关闭，維持系统三相点温度。具体过程如下所述当系统温度与饱和温度一致时，节流阀控制定值系统饱和温度，并保持静止状态；当系统压力超过弹簧3控制系统压カ即大于弹簧3预紧カ时，流体通过扩压罩9下方的进ロ流进扩压罩9，压迫阀杆I向上运动且带动弹簧压盖7、弹簧调整圈4、弹簧调整螺栓5向上运动，并压缩弹簧3，最后经节流阀节流，达到节流制冷并控制温度作用。温度降低后节流阀恢复静止状态。
权利要求1.低温系统温度控制节流阀，主要由阀杆(I)、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)构成，所述节流阀阀杆(I)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(I)。
2.根据权利要求I所述的低温系统温度控制节流阀，其特征在于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)预紧カ；通过控制弹簧(3)预紧カ可控制低温系统饱和压カ对应的定值饱和温度。
3.根据权利要求I所述的低温系统温度控制节流阀，其特征在于阀体(2)边缘设有法兰，低温系统温度控制节流阀通过阀体(2)法兰与低温系统连接；阀体(2)安装于低温系统内，侧面开有流体进ロ。
4.根据权利要求I所述的低温系统温度控制节流阀，其特征在于扩压罩(9)位于低温系统外，扩压罩(9)底部开有流体进ロ。
5.根据权利要求I所述的低温系统温度控制节流阀，其特征在于当低温系统压カ超过弹簧(3)控制系统压カ即大于弹簧(3)预紧カ时，低温流体通过阀体(2)下部进ロ进入阀体(2)，再通过扩压罩(9)下部进ロ进入扩压罩(9)，流经扩压罩(9)时压迫阀杆(I)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(I)顶部阀芯振动并产生节流微分效应，达到节流制冷目的。
专利摘要低温系统温度控制节流阀，属-200℃低温系统用温度控制装置及节流制冷装置，包括阀杆、阀体、弹簧、弹簧压盖、弹簧调整螺栓、阀体端盖、弹簧调整圈、密封圈、扩压罩等，其特征是节流阀阀体顶部螺纹连接扩压罩，底部螺纹连接阀体端盖，中间设置压紧弹簧，弹簧运动端与弹簧调整圈接触，弹簧调整螺栓螺纹连接弹簧压盖；阀杆位于扩压罩中心并设有密封圈，阀杆底端螺纹连接弹簧压盖；通过旋转弹簧调整螺栓推进弹簧调整圈微调弹簧预紧力可控制系统定值饱和压力对应饱和温度；低温流体流经扩压罩压迫阀杆向上运动并产生剧烈振动后实现节流微分制冷效应，节流后冷量可有效应用于低温系统温度控制。节流阀适用于变压、变温、多相流的动态低温制冷过程。
文档编号F16K17/164GK202349305SQ20112037001
公开日2012年7月25日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者张周卫, 张小卫, 汪雅红 申请人:张周卫