阀芯可更换的二氧化碳制冷系统节流阀技术方案

一种阀芯可更换的二氧化碳制冷系统节流阀，属于制冷技术领域。本发明专利技术包括：套管、阀座、阀口、阀针、传动板、记忆弹簧、传动板连杆、进气通道构件、进气孔道、中心孔、环形凹槽、进气腔、出气管接头、进气管、出气管、密封块。套管左端内壁面压装有阀座，阀座左端与出气管接头螺纹连接，套管右端焊接进气管，阀口位于阀座中心位置，进气腔通过设置于进气通道构件上的进气孔道与进气管导通，在进气通道构件右端的中心孔内设有记忆弹簧，记忆弹簧的左端与传动板连杆接触，传动板连杆固定在左侧带有阀针的传动板的右侧面中心。本发明专利技术可以针对不同的气体冷却器出口温度自动调节气体冷却器内的压力达到最优压力，使系统运行的能效比达到最大值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制冷系统节流元件，具体地说是一种阀芯可更换的二氧化碳 制冷系统节流阀，属于制冷

技术介绍
在制冷
，二氧化碳是一种环保天然制冷剂，它作为工质的跨临界二 氧化碳制冷系统的性能也与传统氟利昂制冷系统相当，因此二氧化碳制冷系统具 有很大的发展前景。跨临界二氧化碳制冷循环中，高压侧制冷剂发生的不是冷凝过程，而是超临 界气体的冷却过程，其压力与温度是两个独立的变量，尽管温度受到冷却介质的 限定，但是压力却不直接受到限制。在二氧化碳制冷系统中，高压侧压力存在一 个最优压力值，当高压侧压力超过最优压力后，制冷量几乎不变，而此时压縮机 功率却在增加，故COP会降低；而当高压侧压力低于最优压力时，制冷量将明 显减小，而此时压縮机功率基本维持不变，甚至会有所增大，导致COP显著下 降。因此，跨临界二氧化碳制冷系统中的高压侧压力需要专门进行控制。另外，在跨临界二氧化碳制冷系统中，高压侧压力可达70 150bar，是常用制冷装置的 7 10倍。因此不管是从运行效率还是从安全性角度考虑，在跨临界二氧化碳制 冷系统中，均不能像通常的亚临界循环制冷系统那样，不设置直接对高压侧压力 进行调节的装置。为了保证跨临界二氧化碳制冷装置高压侧压力得到控制，可以 采用节流机构来控制高压侧的压力。当高压侧压力过高时，增大节流机构的丌度， 而当压力偏低时，则减小开度。经对现有技术文献的检索发现中国专利公开号为CN1580672A，公丌FI为 2005年2月16日，为跨临界二氧化碳制冷系统全机械式节流控制机 构，提出一种可调节高压侧压力和蒸发器出口过热度的节流控制机构，主要包括节流阀、气液分离器、混合器、热力膨胀阀、高压控制阀。其中高压控制阀包括高压控制阀调节流路、高压控制阀主流路、进气控制活塞、进气控制弹簧、调节4螺栓、调节杆控制活塞、调节杆控制弹簧、调节杆。高压侧压力的控制是通过高 压控制阀控制进入热力膨胀阀进口的制冷剂气体含量来实现。这个方案中的高压 控制阀结构非常复杂，组成元件的种类较多且不是通用元件，需专门设计，制造 成本较高，可靠性不好。在适用性方面，该节流控制机构在气体冷却器温度变化 范围较大时，不能有效调节出相应的高压侧最优压力。另外，普通常用节流装置均是分不同的产品系列、不同系列中又分不同的规 格，以匹配不同容量需求的制冷系统，即制冷系统容量需要改变时，必须更换整 个节流装置。到目前为止，还没有出现适用于跨临界二氧化碳制冷系统的，采用新型感温 元件针对不同的气体冷却器出口温度自动调节出系统最优压力的，结构简单，拆 装方便、可根据系统容量需求更换部分阀芯组件的可调节式节流机构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阀芯可更换的二氧化碳制 冷系统节流阀，阀芯组件可根据系统容量需求更换，并且能够随气体冷却器出口 温度的变化自动调节系统高压侧最优压力。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出的阀芯可更换的二氧化碳制 冷系统节流阀包括套管、阀座、阀口、阔针、传动板、记忆弹簧、传动板连杆、 进气通道构件、进气孔道、中心孔、环形凹槽、进气腔、出气管接头、进气管、 出气管、密封块。套管左端点附近处通过挤压加工，在外周处形成一环形凹槽， 用来将其两端的阀座和进气通道构件定位，整个节流阀采用可拆卸式装配，具体 方式是在阀座外周处嵌设有第三密封圈，阀座压装在套管左端内壁面上，阀口 位于阀座的中心，阔座与环形凹槽之间设有第四密封圈，阀座左端与带有出气管 的出气管接头螺纹连接，出气管接头与套管之间设有第六密封圈，记忆弹簧放置 在进气通道构件的右端中心孔内，其右端紧靠中心孔右端的台阶，左端与传动板 连杆接触，传动板外周处嵌设有第一密封圈，密封块孔内处嵌设有第五密封圈， 传动板与进气通道构件内腔壁面紧密配合，传动板连杆与中心孔以及密封块紧密 配合，以上所述的带阀口的阀座、阀针、传动板、记忆弹簧和传动板连杆构成了 节流阀的阔芯组件，该组件可拆卸更换，具体可将阀座从套管中拆卸下来后，根 据不同系统容量需求，分别更换不同直径的阀口和阀针、不同规格的记忆弹簧。阀针固定在传动板左侧面中心位置，传动板连杆固定在传动板右侧面中心，进气 腔通过设置于进气通道构件上的进气孔道与进气管导通，在套管的右侧进气端和 左侧出气管内壁面上分别装配进气端滤网和出气端滤网，套管右端与进气管焊 接。进气通道构件的圆周上均布有个进气孔道，其总的流通面积大于阀座上的阀 口的面积，进气通道构件外周处嵌设有第二密封圈，进气通道构件压装在套管的 内壁面上，进气通道构件与传动板和传动板连杆构成的密闭空间为真空状态。记 忆弹簧压縮形变产生的力与进气腔压力同时作用于传动板，传动板受力并带动阀 针左右移动，以关闭或打开阀口。所述的记忆弹簧是采用形状记忆合金制成的，在运行工况范围内均处于压縮 状态。形状记忆合金是一种具有记忆特性的特殊合金材料，在不同温度下记忆弹 簧会自动伸縮为所记忆的形状。本专利技术中所选用的记忆弹簧是依据二氧化碳制冷 系统气体冷却器出口的最优压力——温度特性，对记忆弹簧的形变——温度特性 进行设计，使其安装在节流阀内在一定温度和长度下由压縮形变产生的作用力能 使二氧化碳制冷系统高压侧达到最优压力。由于应用了记忆弹簧作为感温控制元件，本专利技术的节流阀能够应对制冷循环 中气体冷却器出口温度的变化自动将高压侧压力调至最优压力，相比于其它节流 机构，本专利技术的节流阀完全依靠系统自身的压力进行驱动，以及内置的感温控制 元件进行自动调节。当本专利技术的节流阀调节能力不能满足系统容量需求时，不需 要将节流阀整体更换，只要从出气管一端将阀座拆卸下来，更换不同直径的阀口 和阀针，以及不同规格的记忆弹簧，以满足制冷系统的匹配要求。这样，通过简 单拆卸及更换相应的阀芯组件，使得本专利技术节流阀的绝大部分部件都可重复使 用，这种绿色环保设计形式节省了该节流阀的使用成本，拓宽了其应用范围。 附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的节流阀内部的进气通道构件8的示意图。 图3为图2所示A-A剖视图。图l中阀体l，阀座2，阀口3，阀针4，传动板5，记忆弹簧6，传动板 连杆7，进气通道构件8，进气孔道9，中心孔IO，环形凹槽ll,第一密封圈12，台阶13，进气端滤网14a，出气端滤网14b，第二密封圈15a，第三密封圈15b， 第四密封圈15c，进气腔16，出气管接头17,进气管18，出气管19，密封块 20，第五密封圈21，第六密封圈22。图2-3中进气通道构件8，进气孔道9，中心孔IO，第二密封圈15a，密 封块20,第五密封圈21。 具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步描述。如图1所示，本专利技术包括套管l、阀座2、阀口3、阀针4、传动板5、记 忆弹簧6、传动板连杆7、进气通道构件8、进气孔道9、中心孔10、环形凹槽 11、进气腔16，出气管接头17，进气管18，出气管19，密封块20。套管1左端点附近处通过挤压加工，在外周处形成一环形凹槽11，用来将 其两端的阀座2和进气通道构件8定位，整个节流阀采用可拆卸式装配，具体方 式是在阀座2外周处嵌设有第三密封圈15b，阀座2压装在套管1左端内壁面 上，阀口 3位于阀座2的中心，阀座2与环形凹槽11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀芯可更换的二氧化碳制冷系统节流阀，包括：套管（１）、阀座（２）、阀口（３）、阀针（４）、传动板（５）、记忆弹簧（６）、传动板连杆（７）、进气通道构件（８）、进气孔道（９）、中心孔（１０）、环形凹槽（１１）、进气腔（１６）、出气管接头（１７）、进气管（１８）、出气管（１９）、密封块（２０），其特征在于：套管（１）左端点外周处形成一环形凹槽（１１），用来将其两端的阀座（２）和进气通道构件（８）定位，在阀座（２）外周处嵌设有第三密封圈（１５ｂ），阀座（２）压装在套管（１）左端内壁面上，阀口（３）位于阀座（２）的中心，阀座（２）与环形凹槽（１１）之间设有第四密封圈（１５ｃ），阀座（２）左端与带有出气管（１９）的出气管接头（１７）螺纹连接，出气管接头（１７）与套管（１）之间设有第六密封圈（２２），阀针（４）固定在传动板（５）左侧面中心位置，传动板连杆（７）固定在传动板（５）右侧面中心，记忆弹簧（６）放置在进气通道构件（８）的右端中心孔（１０）内，其右端紧靠中心孔（１０）右端的台阶（１３），左端与传动板连杆（７）接触，进气腔（１６）通过设置于进气通道构件（８）上的进气孔道（９）与进气管（１８）导通，传动板（５）外周处嵌设有第一密封圈（１２），密封块（２０）孔内处嵌设有第五密封圈（２１），传动板（５）与进气通道构件（８）内腔壁面紧密配合，传动板连杆（７）与中心孔（１０）以及密封块（２０）紧密配合，以上所述的带阀口（３）的阀座（２）、阀针（４）、传动板（５）、记忆弹簧（６）和传动板连杆（７）构成了节流阀的阀芯组件，该阀芯组件可拆卸更换。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，陈江平，陈芝久，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]