具有热控制安全功能的制冷或热泵回路用恒温膨胀阀制造技术

本发明专利技术涉及一种具有热控制安全功能的制冷或热泵回路用恒温膨胀阀，其具有阀元件（３３），该阀元件沿开口方向关闭和移动布置在供应开口（２７）和排放开口（３１）之间的通道开口（２９）的阀座（３２），以使制冷剂流通，并且该阀元件被分配给第一致动元件（３６），第一致动元件（３６）包括腔室（３８），其由第一工作面（３７）划界并且包含控制装料（４１），其中提供了致动元件（４６），其被进行与高压无关的热激励，当热可激励致动元件（４６）的温度相关致动运动与第一致动元件（３６）的第一工作面（３７）的致动运动相反时，该致动元件（４６）的致动运动在运动上与第一致动元件（３６）的第一工作面（３７）耦合，该热可激励致动元件（４６）对于致动运动的温度阈值被设置成是与第一致动元件（３６）的控制装料（４１）的ＭＯＴ（最大运行温度）相同的值，该控制装料（４１）具有低于其临界密度的流体密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据权禾腰求1的前序部分的第岭或热泵回路用恒温
技术介绍
在跨临界制冷或热泵回路中，通常在所用制冷剂的临界压力之 上，发生高压侧热量耗散。由于由此造成的在气体冷却器中产生的温 度梯度，气体冷却器出口处的压力在回路过程中具有一定的自由度。 具体而言，在使用C02作为制冷剂的回路过程中，将高压调整到作为 外界或气体冷却器出口温度的函数的最优效率范围之内是非常重要 的。在C02空调系统中，通常只在制冷回路的调节中使用固定的节流阀或外部控制膨胀元件。在运行期间，前者不允许高压对过程边界条 件的任何适应。为了该目的，必须利用电子控制元件来调节外部控制 膨胀元件，而电子控制元件的响应特别不足以用于汽车应用。因此， 所述外部控制膨胀元件不能提供足够水平的运行可靠性。故障高发和 高的开发与购买成本导致了更多的劣势。DE 102 49 950B4披露了一种用于高压制冷系统的膨胀阀，该膨 胀阀具有阀座以及与该阀座互相配合的阀元件、作用于阀元件的弹簧 装置、以及用于弹簧装置的调节装置，所述弹簧装置具有作用于阀元 件的至少一个第一弹簧和一个第二弹簧。第一弹簧限定了工作范围， 而第二弹簧具有能够由所述调节装置改变的弹簧力。US 6,012,300披露了一种具有腔室的膨胀阀，在腔室中密封有制 冷剂。该腔室由间接作用于阀元件的隔膜进行划界。然而，该隔膜也 暴露于高压侧制冷剂。尤其是，密封在腔室内的制冷剂所作用的工作 面(active face)和从气体冷却器经过的高压侧制冷剂所作用的其它工作面是同样的。使用所述膨胀阀，可能没有用于防止高压超过最大允许值(例如120 bar)的安全装置。另外，在该膨胀阀入口温度高 于制冷剂临界温度时，不可能得到可靠的启动特性。因此，利用所述 膨胀阀不能在运行上实现可靠的应用。DE 10 2005 034 709.6披露了一种具有第一和第二工作面的热膨 胀阀，其中所述第一和第二工作面通过运动与阀元件相耦合。第一工 作面是热头(thermal head)中的可膨胀分离装置的一部分，该可膨 胀分离装置包括具有控制装料(control charge)的腔室。可以利用这 种方式来感应高压侧制冷剂的温度。借助该热头的所述可膨胀分离装 置，将腔室中的控制装料的温度相关的压力传送到与该第二工作面连 接的温度无关弹簧元件，其中所述第二工作面也受高压的影响。借助 于所述实施例，旨在获得在超临界调节范围中的高压限制功能。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是进一步开发一种能够调节制冷或热泵回路 的高压的膨胀阀，所述制冷或热泵回路可以跨临界运行和亚临界运行 在最优范围内并且可以自动防止超过最大允许值。所述目的通过根据权利要求1的特征部分的膨胀阀来实现。通过 使用热可控致动元件，可以提供限压功能或安全功能以防止过高的运 行压力，而无需外部激励，其中只有在第二者，即所述热可控致动元 件的温度相关致动运动与第一致动元件的第一工作面的致动运动相 反时，所述热可控致动元件的致动运动才在运动上与第一致动元件的 第一工作面耦合。在这里，选择用于致动运动的热可激励致动元件的温度阈值，其 与控制装料的MOT的温度值相对应。该温度阈值是热可控致动元件 产生致动或冲程运动的温度。该热控制致动元件的工作特征曲线与过 热蒸汽状态下的控制装料的工作特征曲线具有相同的梯度，但是在相 反的方向上。利用这种方式获得所述安全功能。另外，可以在所有温 度水平下实现绝对压力限制，也就是说能够实现MOP (最大运行压 力)功能。当从内部热交换器经过的高压侧制冷剂以压力作用于第一致动元件并且该第一致动元件吸收所述制冷剂的温度时，该热可激励 致动元件的工作特性与制冷剂的压力无关。根据本专利技术另一有利的实施例，提出了在第一致动元件和热可激 励致动元件之间提供可分离的机械耦合，并且所述热可激励致动元件 啮合在第一致动元件的第一工作面上或啮合在与该第一致动元件连 接的阀元件上。在预定温度值之上出现的所述机械耦合使得第一致动 元件可以在常规温度阈值范围下的正常运行中独立于所述热可激励 致动元件工作，而仅当发生进一步的温度上升时，所述第一控制元件 才在运动上与阀元件耦合，这需要使用所述安全功能。优选在腔室中提供第一控制元件的控制装料，该腔室实现为隔膜或风箱(bellow)的形式并且吸收高压侧制冷剂的温度。该致动元件 的腔室中的控制装料的温度相关压力以及所述高压作用于第一致动 元件的工作面。由此产生的压力差生成了调节力，该调节力将阀元件 置于运动状态，并且作为相关阀座的节流特性的功能，打开一定的过 流截面。优选的是还可以提供附加的、特别是预载的弹簧元件，该弹簧元件增强了对抗高压的作用。具有的结果是当制冷系统的高压在工作 面上产生的温度无关的过剩力足以克服所述特别预载的弹簧元件的 预负载及所述腔室的作用力时，发生所述阀元件的打开运动，其结果 是阀座和阀元件之间的通道打开或者该通道开口的截面扩大。第一致动元件的腔室的控制装料优选具有低于其临界密度的装 料密度。另外优选的是提出了为控制装料选择物质混合物，使其临界 温度高于要调节的制冷剂的临界温度。利用这种方式，控制装料在大 多数温度阈值范围内具有高蒸汽比例的两相状态。仅当由控制装料所 吸收的能量足以完全使液相蒸发时，控制装料才进入过热蒸汽状态， 其中所述液相作为主要填充密度的功能而存在。在所述环境下，如果 出现进一步的温度上升，则产生控制压力，该控制压力仅具有比控制 装料的先前两相状态的梯度小的梯度，其中所述控制压力的梯度不等于零。将在其之上出现所述物理效应的温度值称为MOT (最大运行 温度)。将控制装料的相关压力值称为MOP (最大运行压力)。另外优选的是，热可激励致动元件的温度无关力与第一致动元件的过热状 态下的控制装料的增加相对应。如果在过热蒸汽状态下出现进一步的 温度上升，则压力仅以远小于先前两相状态下的梯度的梯度上升。由 于热可激励致动元件与所述梯度相适应，因此实现了所述安全功能， 这是因为所述热可激励和高压无关致动元件以相同梯度在相反方向上起作用，从而能够设置最大运行压力，其以期望的方式与MOP水 平上的水平压力分布相对应。所述温度值或温度阈值优选由热可激励致动元件的结构设计来 确定。根据热可激励致动元件的第一有利实施例，提供了双金属元件， 尤其是双金属板，其中一个叠放在另一个的顶部。所述双金属板例如 布置成风箱的形状。所述双金属元件仅在高于一定温度时才执行致动 运动，作为它们预先设置的功能。热可激励致动元件的设计的第二备选实施例提出利用形状记忆 合金生产隔膜、风箱或弹簧元件，尤其是螺旋弹簧或弹簧风箱。利用 这种方式，接下来能够使温度相关激励变得可形。所述致动元件的另一备选实施例由填充的、风箱状的弹簧元件提 供，该弹簧元件优选填充有下列介质，即在高于其蒸发压力或低于其 饱和温度时以液态聚集体形式存在的介质。合适的装料介质例如是油或通常具有高沸点的碳氢化合物。所述温度位移变换器元件优选是密封结合隔膜、波纹管、风箱元件或其它 圆筒活塞单元，其借助于它们的液体填充物的热膨胀来施加高的致动力。可以将所述元件设计成使得它们的冲程温度特征曲线仅仅在高于 一定温度时开始。优选的是，热可激励致动元件具有压力无关装本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对可跨临界及亚临界运行的制冷或热泵回路（１１）的高压进行调节的恒温膨胀阀，所述恒温膨胀阀具有阀壳体（２６），在该阀壳体（２６）中，在输入侧，高压在供应开口（２７）中占优，而在输出侧，低压在排放开口（３１）中占优，所述恒温膨胀阀还具有阀元件（３３），该阀元件（３３）沿开口方向关闭和移动通道开口（２９）的阀座（３２）以使制冷剂流通，该通道开口（２９）布置在所述供应开口（２７）和所述排放开口（３１）之间，并且所述阀元件（３３）被分配给第一致动元件（３６），该第一致动元件（３６）包括腔室（３８），该腔室（３８）由第一工作面（３７）划界并且包含有控制装料（４１），其特征在于，提供了致动元件（４６），所述致动元件（４６）被进行与高压无关的热激励，当所述热可激励致动元件（４６）的温度相关致动运动与所述第一致动元件（３６）的所述第一工作面（３７）的致动运动相反时，所述致动元件（４６）的所述致动运动在运动上与所述第一致动元件（３６）的所述第一工作面（３７）耦合，其中所述热可激励致动元件（４６）对于致动运动的温度阈值被设置成是与所述第一致动元件（３６）的控制装料（４１）的ＭＯＴ（最大运行温度）相同的值，所述控制装料（４１）具有低于其临界密度的流体密度。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J阿吉拉尔，R毛雷尔，
申请(专利权)人：奥托埃格尔霍夫两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]