一種新型單向節流閥的設計與研究

2015-12-31 12:11:26肖庭庭

機械工程與自動化 2015年3期

朱建，肖庭庭

（1.上海理工大學機械工程學院，上海 200093；2.上海理工大學能源與動力工程學院，上海 200093）

0 引言

伴隨著社會的發展和人們生活水平的不斷提高，空調器已成為廣大家庭的日常用品。單向節流閥起著一種有效的調節作用，是熱泵型房間空調器［1］的重要零部件，與主毛細管配合起到制冷導通、制熱代替輔助毛細管進行節流的作用，可以滿足空調器在制冷和制熱不同工況下的節流需求，提高熱泵機的制熱效果。

現有單向閥具有如下缺點：①參與制熱時必須采用輔助毛細管節流，增加耗材和成本；②必須焊接輔助毛細管和第一端口、第二端口之間的兩個焊點，增加了工序，其工藝繁瑣；③僅僅起到了單向導通的作用，缺乏既可單向導通又能自身進行輔助節流的作用。目前國內學者對提高單向閥性能進行了多方面的研究，如李新力等［2］就如何改善單向閥的焊接質量進行了分析探討；韋漢儒等［3］就單向閥如何降低空調成本方面進行了研究；葉奇昉等［4］對單向閥動力學模型進行了研究，為單向閥動力學分析提供了依據；譚周芳［5］對空調器用單向閥閥芯材料進行了對比實驗。本文提供了一種能控制制冷劑單向導通、參與制熱時自身能進行輔助節流且焊點少、結構簡單的新型單向節流閥，該單向節流閥將輔助毛細管節流功能集成到閥內，可降低管材用量，簡化焊接工藝，降低空調整機成本，有效提高生產效率。

1 單向節流閥基本結構特征

單向節流閥主要包括閥體、閥座和錐柱形閥芯。其特征如下：閥體設有節流端口和導通端口；閥座安裝在閥體內部，具有閥座腔體，閥座與閥體之間采用縮頸密封連接，閥座的腰部設有復數個通孔；閥芯安裝在閥座腔體內，用于沿著閥座腔體來回滑動以堵塞或者遠離通孔，具有閥芯頭和貫穿閥芯的節流孔。在閥座端部設有節流開口，閥體和閥座之間具有流道，當制冷劑參與制冷由導通端口輸入時，閥芯被推離通孔，制冷劑從閥座腔體中經由通孔流出，通過流道后，從節流端口輸出；當制冷劑參與制熱由節流端口輸入時，從節流開口進入閥座腔體，閥芯堵塞通孔，制冷劑經由節流孔進行輔助節流，并從導通端口輸出。單向節流閥的主要特點是制冷單向導通，制熱進行輔助節流。

圖1、圖2分別為現有單向閥和改進后單向閥的剖面結構示意圖。圖3、圖4分別為現有單向閥和改進后單向閥與主毛細管、輔助毛細管以及連接管的連接示意圖。圖3和圖4中，實線箭頭為制冷時制冷劑流向，虛線箭頭為制熱時制熱劑流向。