专利名称：热力膨胀阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热力膨胀阀。
背景技术：
热力膨胀阀是氟利昂制冷装置(冷库、冷柜、空调等)中不可缺少的四大件(压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器)之一，主要用来调节制冷剂流量。它既是控制流量的调节阀， 同时又是制冷装置中的节流阀。它安装在贮液器和蒸发器之间，它的感温管是包扎在蒸发器出口末端。热力膨胀阀的主要作用有以下三点1.使常温高压的制冷剂液体流经膨胀阀时节流降压，变为低温低压的制冷剂湿蒸汽进入蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的。2.按照感感温管感受到的蒸发器出口制冷剂蒸汽过热度的变化，来改变膨胀阀的开启度，自动调节流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。3.通过膨胀阀的控制，使蒸发器出口的制冷剂蒸汽保持一定的过热度，既能保证蒸发器的传热面积的充分利用，又能防止压缩机出现液击冲缸现象。热力膨胀阀主要由气箱头部件1、阀体2、阀芯3、传动杆4、调节弹簧5等部件组成，它的结构简图如图1所示，而气箱头部件主要起感温、传递作用，它由感温管6、毛细管 7、气箱盖8、膜片9、气箱座10、传动片11等部件组成，其中膜片将整个气箱头部件分成上下两个腔、上腔为一个封闭容器，感温管内充适量的制冷工质(一般以同工质液体充注为多， 另有液体交叉充注、气体充注、混合充注、吸附充注等，主要根据系统性能要求而定)，它内部的压力P饱随感温管温度的变化而变化；下腔与系统的蒸发器相通，压力与蒸发压力P。相一致。它的结构简图如图2、图3所示。根据热力膨胀阀的工作原理，对气箱头的膜片进行受力分析，如图4，Pq-蒸发压力。它的大小由蒸发温度决定。弹簧力折算成的压力。它的大小由弹簧调节的松紧决定。Pte-充入感温包内工质的饱和压力。它的大小由感温包内工质的性质及所感受的蒸发器出口处制冷剂温度的高低决定。Pk-膨胀阀的进出口压力差作用在阀芯上的力折算成对膜片的压力。它与阀口大小有关，压力一般极小，它对膨胀阀的工作影响也极小，几乎可以忽略。Pk-膜片弹力折算成的压力。也就是膜片本身的压力损失，它对膨胀阀的工作影响随蒸发温度的降低而增大。它作用在膜片下方。作用在膜片下方有3个压力=PpP3^nPil, 这三个力使阀关闭；而作用在膜片上方有2个压力P饱和Ρκ，这两个力使阀打开；当Pte+PK =P0+P弹+ρ膜时，阀处于某一开度的平衡状态。当蒸发器的热负荷增大时，引起蒸发器出口处制冷剂的过热度增大，那么感温包感受到的温度升高，它相应的饱和压力P饱也增大，形成P饱+Pk > PQ+P#+PK。这样就导致膜片推动传动杆下移，使阀的开度增大，制冷剂流量增多，制冷量增大，从而与蒸发器的热负荷相匹配。这时阀又处于一个新的平衡状态。相反，当蒸发器的热负荷减小时，引起蒸发器出口处制冷剂的过热度减小，那么感温包感受到的温度降低，它相应的饱和压力P饱也减小，形成Pte+PK < Ρ0+Ρ#+Ρκ。这样就导致弹簧推动传动杆上移，使阀的开度减小，制冷剂流量减少，制冷量减小，从而与蒸发器的热负荷相匹配。这时阀又处于另一个新的平衡状态。所以，热力膨胀阀是根据蒸发器出口的制冷剂过热度的变化来调整阀的开度，达到自动调节制冷装置的冷量以满足外界热负荷不断变化的需求。目前市场上的热力膨胀阀主要存在以下不足1.随着蒸发温度的降低，开启膨胀阀的过热度增大，使得膨胀阀的温度控制范围较小，不适宜在低温下工作；2.膜片的实际有效面 积较小(一般为设计面积的40% 60%)，膨胀阀的开启灵敏度较低，导致膨胀阀的开启过热度相应增大，造成膨胀阀的动作滞后，引起蒸发器热负荷的波动，影响制冷效果。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供热力膨胀阀，能够有效解决现有热力膨胀阀温度控制范围小、不适宜低温工作、开启灵敏度较低的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的热力膨胀阀，包括气箱头和阀体，所述气箱头包括感温管、毛细管、气箱盖、气箱座、传动片、膜片，所述气箱盖通过毛细管与感温管相通，所述膜片设置在气箱盖与气箱座之间，所述传动片设置在膜片下方的气箱座内，所述气箱座的下端与阀体相连，当阀体关闭时，膜片向气箱盖凸起。优选的，当阀体开启到最大位置时，膜片处于水平状态；保证膜片不变形同时获得最大的下压行程。优选的，所述气箱盖顶部开有通孔，所述毛细管一端与通孔连接，所述毛细管的另一端与感温管连接；保证感温管内的压力及时传导。与现有技术相比，本实用新型的优点是改变了传统热力膨胀阀的膜片正向动作的原理，采用了膜片反向动作的原理，使膜片弹力在低温区的工作效果从影响膨胀阀的开启转变为促进膨胀阀的开启，从根本上消除了膜片自身不可忽略的弹力影响，由于膜片的动作改为反向向上设计，相应地减少了气箱头的容积，减少了感温包内的工质可能过多地凝结在气箱头上而引起“控制逆转"现象，在感温管的容积不变的情况下，减小气箱头的容积能提高感温管控制的灵敏度。
图1为现有热力膨胀阀的结构示意图；图2为现有热力膨胀阀中气箱头的结构示意图；图3为现有热力膨胀阀中膜片设置的结构示意图；图4为现有热力膨胀阀中膜片的受力示意图；图5为本实用新型热力膨胀阀中膜片设置的结构示意图；图6为本实用新型热力膨胀阀中膜片的受力示意图；图7为本实用新型热力膨胀阀与现有热力膨胀阀、制冷剂R22的压力-温度曲线。
具体实施方式
参阅图5为本实用新型热力膨胀阀的实施例，热力膨胀阀，包括气箱头和阀体，所述气箱头包括感温管6、毛细管7、气箱盖8、气箱座10、传动片11、膜片9，所述气箱盖8顶部开有通孔，所述毛细管7 —端与通孔连接，所述毛细管7的另一端与感温管6连接，所述膜片9设置在气箱盖8与气箱座10之间，所述传动片11设置在膜片9下方的气箱座10内， 所述气箱座10的下端与阀体相连，当阀体关闭时，膜片9向气箱盖8凸起，当阀体开启到最大位置时，膜片9处于水平状态。参阅图6，更改后的气箱头膜片动作原理刚好与更改前相反，受力分析作用在膜片下方有2个压力PQ和P弹，这两个力使阀关闭；而作用在膜片上方有3个压力P饱、Pk和 Ρκ，这三个力使阀打开；当P饱+P膜+Pk = Ρ0+Ρ弹，即P饱+Pk = Ρ0+Ρ弹-P膜时，阀处于某一开度的平衡状态。与更改前比较(即Pte+PK = PQ+P#+P)i)，不难看出，在同一工况下，同样开启膨胀阀所需的过 热度(即相应温包压力Pte)，更改后要比更改前小2倍的Pk，这就大大降低了膨胀阀在低温下开启的过热度，即使在极限温度下，膨胀阀也能正常开启。在这里，Pk-膜片弹力折算成的压力，也就是膜片本身的压力损失，更改前它作用在膜片下方，对膨胀阀的开启起阻碍作用，这一阻碍作用随蒸发温度的降低而增大；更改后它作用在膜片上方，对膨胀阀的开启起促进作用，这一促进作用也随蒸发温度的降低而增大。参阅图7，示例了 R22为制冷剂的热力膨胀阀的实际测试的开启曲线，图中A线为采用本发明的热力膨胀阀开启所需要的感温管压力-温度曲线，B线为制冷剂R22固有的饱和压力-温度曲线，C线为现有技术的热力膨胀阀开启所需的感温管压力-温度曲线，当蒸发温度为0°C时，传统膨胀阀的开启过热度为3. 9°C -0°C = 3. 9°C，而本发明的膨胀阀的开启过热度为-1.5°C-0°C = -1.5°C，在低于蒸发温度1.5°C时就开始开启；当蒸发温度降低到-30°C时，传统膨胀阀的开启过热度为-23°C -(-30°C ) = 7°C，而本发明的膨胀阀的开启过热度为-34.9°C-(-30°C) =_4.9°C，在低于蒸发温度_4.9°C时就开始开启。这就大大改善了阀的开启性能，特别是低温时，传统膨胀阀在_33°C温度时，其开启压力几乎为0， 阀因关闭而不能正常工作；而本发明的膨胀阀的开启压力仍有0. OSMPa左右，使阀在低温下仍能正常工作。从膜片有效面积进行分析，膨胀阀的开启力=膜片上部的压力χ膜片面积，即F =PtexS，而膨胀阀的开启力就是克服调节弹簧所需的力，因此，F = F弹=PtexS，推出为 S = F弹/Pte，式中F弹在一定工况下是恒定不变的，而膜片上部的压力P饱前面已分析， 在_33°C蒸发温度时，更改后要比更改前小0. OSMPa左右，所以膜片的有效面积S相应就增大。通过实际测试比较，以RF22-c53型热力膨胀阀为例，其膜片设计直径为Φ3.9( πι，设计面积为11. 94cm2，测得初始开启时的实际面积为6. 00cm2(为设计面积的47. 4% )，而改进后测得初始开启时的实际面积为14. 57cm2(为设计面积的122% )，比改进前增大较多，而且超出了设计面积，因此膨胀阀的开启灵敏度提高较大，消除膨胀阀的动作滞后，减少蒸发器热负荷的波动，极大地提高了制冷效果。另外，由于膜片的动作改为反向向上设计，相应地减少了气箱头的容积，减少了感温包内的工质可能过多地凝结在气箱头上而引起“控制逆转"现象。也就是说，当气箱头的温度低于感温包时，感温包内的液体工质就会移居到气箱头上，如果气箱头的容积超过感温包容积的1/3 1/2时，感温包就失去控制作用，产生“控制逆转"现象，膨胀阀就无法正常工作。因此，在感温管的容积不变的情况下，减小气箱头的容积能提高感温管控制的灵敏度。这一设计在无形中起到这一效果。
以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。
权利要求1.热力膨胀阀，包括气箱头和阀体，所述气箱头包括感温管(6)、毛细管(7)、气箱盖 (8)、气箱座(10)、传动片(11)、膜片(9)，所述气箱盖(8)通过毛细管(7)与感温管(6)相通，所述膜片(9)设置在气箱盖(8)与气箱座(10)之间，所述传动片(11)设置在膜片(9) 下方的气箱座(10)内，所述气箱座(10)的下端与阀体相连，其特征在于当阀体关闭时，膜片(9)向气箱盖(8)凸起。
2.如权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于当阀体开启到最大位置时，膜片(9) 处于水平状态。
3.如权利要求1所述的热力膨胀阀，其特征在于所述气箱盖(8)顶部开有通孔，所述毛细管(7) —端与通孔连接，所述毛细管(7)的另一端与感温管(6)连接。
专利摘要本实用新型公开了热力膨胀阀，包括气箱头和阀体，气箱头包括感温管、毛细管、气箱盖、气箱座、传动片、膜片，气箱盖通过毛细管与感温管相通，膜片设置在气箱盖与气箱座之间，传动片设置在膜片下方的气箱座内，气箱座的下端与阀体相连，当阀体关闭时，膜片向气箱盖凸起。本实用新型的优点是采用了膜片反向动作，使膜片弹力在低温区的工作效果从影响膨胀阀的开启转变为促进膨胀阀的开启，从根本上消除了膜片自身不可忽略的弹力影响，由于膜片的动作改为反向向上设计，相应地减少了气箱头的容积，减少了感温包内的工质可能过多地凝结在气箱头上而引起“控制逆转″现象，在感温管的容积不变的情况下，减小气箱头的容积能提高感温管控制的灵敏度。
文档编号F25B41/06GK202066257SQ20102064798
公开日2011年12月7日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者周水根, 竺亚均, 董槐明 申请人:浙江鸿森机械有限公司