專利名稱：熱力膨脹閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱力膨脹閥。
背景技術：
熱力膨脹閥是氟利昂制冷裝置(冷庫、冷柜、空調等)中不可缺少的四大件(壓 縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器)之一，主要用來調節制冷劑流量。它既是控制流量的 調節閥，同時又是制冷裝置中的節流閥。它安裝在貯液器和蒸發器之間，它的感溫管是 包扎在蒸發器出口末端。熱力膨脹閥的主要作用有以下三點1.使常溫高壓的制冷劑液體流經膨脹閥時節流降壓，變為低溫低壓的制冷劑濕 蒸汽進入蒸發器，在蒸發器內蒸發吸熱，從而達到制冷降溫的目的。2.按照感感溫管感受到的蒸發器出口制冷劑蒸汽過熱度的變化，來改變膨脹閥 的開啟度，自動調節流入蒸發器的制冷劑流量，使制冷劑流量始終與蒸發器的熱負荷相 匹配。3.通過膨脹閥的控制，使蒸發器出口的制冷劑蒸汽保持一定的過熱度，既能保 證蒸發器的傳熱面積的充分利用，又能防止壓縮機出現液擊沖缸現象。熱力膨脹閥主要由氣箱頭部件1、閥體2、閥芯3、傳動桿4、調節彈簧5等部件 組成，它的結構簡圖如圖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，感溫管內充適量的制冷工質(一般以同工 質液體充注為多，另有液體交叉充注、氣體充注、混合充注、吸附充注等，主要根據系 統性能要求而定)，它內部的壓力Pte隨感溫管溫度的變化而變化；下腔與系統的蒸發器 相通，壓力與蒸發壓力P。相一致。它的結構簡圖如圖2、圖3所示。根據熱力膨脹閥的工作原理，對氣箱頭的膜片進行受力分析，如圖4，Ptl-蒸發 壓力。它的大小由蒸發溫度決定。彈簧力折算成的壓力。它的大小由彈簧調節的 松緊決定。Pte-充入感溫包內工質的飽和壓力。它的大小由感溫包內工質的性質及所感 受的蒸發器出口處制冷劑溫度的高低決定。Pk-膨脹閥的進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，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P飽+ΡΚ = Ρ0+Ρ彈+Pk時，閥處于某一開度的平衡狀態。當蒸發器的熱負荷增大時，引起蒸發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，它相應的飽和壓力P飽也增大，形成P飽+ΡΚ>Ρ0+Ρ彈+Ρκ。這樣 就導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 蒸發器的熱負荷相匹配。這時閥又處于一個新的平衡狀態。
相反，當蒸發器的熱負荷減小時，引起蒸發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，它相應的飽和壓力P飽也減小，形成P飽+PK<P0+P彈+P膜。 這樣就導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 而與蒸發器的熱負荷相匹配。這時閥又處于另一個新的平衡狀態。所以，熱力膨脹閥是根據蒸發器出口的制冷劑過熱度的變化來調整閥的開度， 達到自動調節制冷裝置的冷量以滿足外界熱負荷不斷變化的需求。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.膜片的實際有效面積較小(一般為設計面積的40% 60%)，膨脹閥的開啟靈 敏度較低，導致膨脹閥的開啟過熱度相應增大，造成膨脹閥的動作滯后，引起蒸發器熱 負荷的波動，影響制冷效果。
發明內容
本發明的目的在于提供熱力膨脹閥，能夠有效解決現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。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的熱力膨脹閥，包 括氣箱頭和閥體，所述氣箱頭包括感溫管、毛細管、氣箱蓋、氣箱座、傳動片、膜片， 所述氣箱蓋通過毛細管與感溫管相通，所述膜片設置在氣箱蓋與氣箱座之間，所述傳動 片設置在膜片下方的氣箱座內，所述氣箱座的下端與閥體相連，當閥體關閉時，膜片向 氣箱蓋凸起。優選的，當閥體開啟到最大位置時，膜片處于水平狀態；保證膜片不變形同時 獲得最大的下壓行程。優選的，所述氣箱蓋頂部開有通孔，所述毛細管一端與通孔連接，所述毛細管 的另一端與感溫管連接；保證感溫管內的壓力及時傳導。與現有技術相比，本發明的優點是改變了傳統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的工作效果從影響膨脹閥的開 啟轉變為促進膨脹閥的開啟，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計，相應地減少了氣箱頭的容積，減少了感溫包內的工質可能過 多地凝結在氣箱頭上而引起“控制逆轉"現象，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為現有熱力膨脹閥的結構示意圖；圖2為現有熱力膨脹閥中氣箱頭的結構示意圖；圖3為現有熱力膨脹閥中膜片設置的結構示意圖；圖4為現有熱力膨脹閥中膜片的受力示意圖；圖5為本發明熱力膨脹閥中膜片設置的結構示意圖；圖6為本發明熱力膨脹閥中膜片的受力示意4
圖7為本發明熱力膨脹閥與現有熱力膨脹閥、制冷劑R22的壓力-溫度曲線。
具體實施例方式參閱圖5為本發明熱力膨脹閥的實施例，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，所述毛細管7—端與通孔連接，所述毛細管7的另一端與感溫管6連 接，所述膜片9設置在氣箱蓋8與氣箱座10之間，所述傳動片11設置在膜片9下方的氣 箱座10內，所述氣箱座10的下端與閥體相連，當閥體關閉時，膜片9向氣箱蓋8凸起， 當閥體開啟到最大位置時，膜片9處于水平狀態。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。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作用，這一促進作用也隨蒸發溫 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際測試的開啟曲線，圖中A線 為采用本發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線為現有技術的熱力膨脹閥開啟所需的感溫管壓力-溫度 曲線，當蒸發溫度為0°C時，傳統膨脹閥的開啟過熱度為3.9°C-0°C=3.9°C，而本發明 的膨脹閥的開啟過熱度為-1.5°C-0°C=-1.5°C，在低于蒸發溫度1.5°C時就開始開啟； 當蒸發溫度降低到-30°C時，傳統膨脹閥的開啟過熱度為-23°C-(-30°C) =7°C，而本 發明的膨脹閥的開啟過熱度為-34.9°C-(-30°C) =-4.9在低于蒸發溫度_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，傳統膨脹閥在_33°C溫度 時，其開啟壓力幾乎為0，閥因關閉而不能正常工作；而本發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節彈簧所需的力，因此，F =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相應就增大。通過實際測試比較，以RF22-c53型熱力膨脹閥為例，其膜片設計直徑為 Φ 3.9cm,設計面積為11.94cm2，測得初始開啟時的實際面積為6.00cm2 (為設計面積的 47.4%),而改進后測得初始開啟時的實際面積為14.57cm2(為設計面積的122%)，比改 進前增大較多，而且超出了設計面積，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，減少蒸發器熱負荷的波動，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計，相應地減少了氣箱頭的容積，減少 了感溫包內的工質可能過多地凝結在氣箱頭上而引起“控制逆轉"現象。也就是說，當 氣箱頭的溫度低于感溫包時，感溫包內的液體工質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，產生“控制逆轉"現象， 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。這一設計在無形中起到這一效果。以上所述僅為本發明的具體實施例，但本發明的技術特征并不局限于此，任何 本領域的技術人員在本發明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發明的專利范圍之中。
權利要求
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)通過毛細管(7)與感溫管 (6)相通，所述膜片(9)設置在氣箱蓋(8)與氣箱座(10)之間，所述傳動片(11)設置在 膜片(9)下方的氣箱座(10)內，所述氣箱座(10)的下端與閥體相連，其特征在于當閥 體關閉時，膜片(9)向氣箱蓋(8)凸起。
2.如權利要求1所述的熱力膨脹閥，其特征在于當閥體開啟到最大位置時，膜片 (9)處于水平狀態。
3.如權利要求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 述毛細管(7) —端與通孔連接，所述毛細管(7)的另一端與感溫管(6)連接。
全文摘要
本發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、毛細管、氣箱蓋、氣箱座、傳動片、膜片，氣箱蓋通過毛細管與感溫管相通，膜片設置在氣箱蓋與氣箱座之間，傳動片設置在膜片下方的氣箱座內，氣箱座的下端與閥體相連，當閥體關閉時，膜片向氣箱蓋凸起。本發明的優點是采用了膜片反向動作，使膜片彈力在低溫區的工作效果從影響膨脹閥的開啟轉變為促進膨脹閥的開啟，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計，相應地減少了氣箱頭的容積，減少了感溫包內的工質可能過多地凝結在氣箱頭上而引起“控制逆轉”現象，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 優先權日2010年12月8日
發明者周水根, 竺亞均, 董槐明 申請人:浙江鴻森機械有限公司