CN106938224A

CN106938224A - 一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器

Info

Publication number: CN106938224A
Application number: CN201710127427.1A
Authority: CN
Inventors: 严嘉; 温娜
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2017-07-11

Abstract

一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器包括：电动调节装置、入口段、喷嘴、吸入室、混合室和扩压段，电动调节装置包括阀座、螺纹传动机构、转子、线圈和针阀。针阀穿过入口段延伸至喷嘴；喷嘴、吸入室和混合室依次连接；入口段内设有针阀，阀杆连接转子，转子外设有线圈；针阀延伸至喷嘴入口端，以调节喷嘴喉口横截面积，改变喷射器面积比。在制冷系统中的具体运行工艺为：当调节装置全闭时，针阀与喷嘴完全贴合，一次流流量为零；当调节装置全开时，针阀完全离开喷嘴，一次流流量最大。利用电子膨胀阀的调节装置来实现变工况下流量的调节，可以充分回收制冷系统中的节流损失，减少了能源浪费；利用电子膨胀阀小体积特性，易于实施且便于安装。

Description

一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器

技术领域

本发明涉及一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，其应用于制冷技术领域。

背景技术

以喷射器在制冷领域中的应用为例，其工作原理就是利用高压过热制冷剂蒸汽（一次流流体）经过主喷嘴后流速增加、压力降低，在吸入室内产生真空效应，吸入自蒸发器的过热蒸汽（二次流流体），二次流流体经引射喷嘴提速后与一次流流体等截面混合室内混合，然后通过扩散段，速度降低，压力回升。将喷射器技术应用于制冷领域中，可以利用低品位热能达到制冷目的，既节约能源又有利于环保，具有一定的现实意义。

在目前，常将喷射器用于蒸汽压缩系统中代替节流阀来部分回收制冷循环过程中的节流损失。传统喷射器的几何尺寸是固定不变的，无法适应变工况的需要。当系统工况改变时，喷射器的面积比若能改变，喷射器将能适应变工况的需要。因此，面积比可控可调的喷射器对其在变工况制冷系统中的应用具有重要的价值。另外，将变面积比喷射器应用到制冷系统中时，其需要增加电动驱动机构，体积必然增加，因此这种喷射器的小型化对于其在变工况制冷系统中的应用具有非常重要的意义。

中国专利201610665116.6公开了一种多功能喷射器。该喷射器是利用蒸汽入口管带动喷嘴水平移动，因此可调整喷嘴在主体内的位置，从而改变高压蒸汽于低压蒸汽的初始接触位置，实现变工况时喷射器的可调性，但该喷射器对蒸汽入口段的工艺要求高，喷嘴移动存在一定的延迟。中国专利201610833047.5公开了一种模块化喷射器，该喷射器相比于传统的喷射器增加了一个针阀，针阀的主体部分外周设有外螺纹，针阀穿过入口段延伸至喷嘴，通过转动外螺纹改变针阀的位置来调节喷嘴喉部的尺寸，从而达到调节喷射器的尺寸以适应系统工况改变的目的。但对于制冷系统而言，要实现更好的自控型和体积小型化，还需对现有的喷射器进行优化和改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器。其一，利用电子膨胀阀的可控驱动装置和阀体部分的技术，实现系统工况改变时喷射器面积比可变和流量可控的目的；其二，在上述电子膨胀阀技术的基础上，结合喷射器中引入二次流回收制冷循环系统中能量损失的特性，能够实现喷射器用制冷循环系统中配件小型化的目的，易于实施且便于安装。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种基于电子膨胀阀的可变面积喷射器包括：电动调节装置、入口段、喷嘴、吸入室、混合室和扩压段，电动调节装置包括阀座、螺纹传动机构、转子、线圈和针阀，针阀穿过入口段延伸至喷嘴；喷嘴、吸入室和混合室依次连接；喷嘴的入口端在入口段上，出口段靠近混合室的入口端；入口段内设有针阀，阀杆连接步进电机的转子，转子外设有线圈；针阀延伸至喷嘴入口端位置，用于调节喷嘴喉口的横截面积，以此来改变喷射器的面积比。

进一步的，该喷射器的入口段、吸入室、混合室以及扩压段一体成型；

进一步的，电动调节装置中，由阀座、螺纹传动机构、转子、针阀和线圈组成，将阀座与螺纹传动装置固定部分组装，将转子与螺纹传动装置的可动部分组装，这两部分组装后对其安装衬管，衬管与阀座相固定。进一步将定子线圈装到衬管外，即完成了电动调节装置。

进一步的，步进电机工作，通过调节线圈来使转子运作，从而驱动针阀运动，其中阀杆和针阀可沿喷射器轴线方向运动。

进一步的，针阀为圆锥形，针阀沿其轴线方向移动以改变所述针阀与喷嘴流通口的配合间隙，从而改变喷射器的开度。

进一步的，喷射器的调节范围取决于电动调节装置的开关程度，当电动调节装置全闭时，针阀刚好与喷嘴完全贴合，此时一次流流体的流量为零；当电动调节装置全开时，针阀刚好完全离开喷嘴，此时一次流流体的流量为最大流量。

进一步的，入口段的侧壁上开设有气体入口；吸入室上位于喷嘴出口旁侧设有吸气腔。

本发明的有益效果是：在电子膨胀阀技术的基础上，通过驱动电动机来移动针阀，可调节喷嘴的横截面积，改变喷射器的面积比，从而达到通过调节一次流流体流量来调节喷射器流量的目的，实现喷射器可控可调，提高了系统回收能量利用率，更有效的节约了能量，减少能源浪费；利用电子膨胀阀的体积小的特性，在喷嘴出口处设置吸气腔，不仅能够实现制冷循环中引入二次流回收节流损失的要求，而且能够实现喷射器小型化的目的，加工方便，易于实施且便于安装。

附图说明

图1是典型喷射器结构示意图

图2是一种变面积比喷射器结构示意图

图3是一种基于电子膨胀阀的变面积比喷射器结构示意图

其中：1、转子；2、线圈；3、阀杆；4、针阀；5、一次流入口；6、喷嘴；7、二次流入口；8、吸入室；9、混合室；10、扩压段；11、混合流出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明（所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围）。

请参阅图1，典型的喷射器主要包含喷嘴6、二次流入口7、吸入室8、混合室9和扩压段10五个部分。喷射器入口处的高温高压的一次流流体经过喷嘴后，流速升高、压力降低，在吸入室内产生真空效应，吸入二次流流体，二次流流体被引射提速后在等截面混合室与一次流充分混合，最终混合后的流体经过扩压段，速度降低，压力升高。

请参考图2，喷射器入口段5的高压过热制冷剂蒸汽（一次流流体）经过主喷嘴6后流速增加、压力降低，在吸入室8内产生真空效应，吸入自蒸发器的过热蒸汽（二次流流体），二次流流体经引射喷嘴提速后与一次流流体等截面混合室9内混合，然后通过扩散段10，速度降低，压力回升；在制冷系统中，利用电子膨胀阀中的电动调节装置来实现变工况下流量的调节和高压蒸汽的利用，这样提高了喷射器的工作效率，降低了成本，也保证了系统的稳定性，更充分的回收制冷系统中的节流损失，减少了能源的浪费。

请参阅图3，本发明为一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，包括电动调节装置（1-4）、入口段5、喷嘴6、吸入室8、混合室9和扩压段10；该喷射器的入口段5、吸入室8、混合室9以及扩压段10一体成型；电动调节装置中，由阀座、螺纹传动机构、转子1、针阀（3-4）、线圈2组成，将阀座与螺纹传动装置固定部分组装，将转子1与螺纹传动装置的可动部分组装，这两部分组装后对其安装衬管，衬管与阀座相固定；进一步将定子线圈2装到衬管外，即完成了电动调节装置；入口段5为空心管状，针阀（3-4）穿过入口段5延伸至喷嘴6入口端位置，用于调节喷嘴喉口的横截面积，以此来改变喷射器的面积比，具体方式为：阀杆3和针阀4沿喷射器轴线方向运动，通过改变针阀4与喷嘴6流通口的配合间隙，从而改变喷射器的开度，当电动调节装置全闭时，针阀4刚好与喷嘴6完全贴合，此时一次流流体的流量为零；当电动调节装置全开时，针阀4刚好完全离开喷嘴6，此时一次流流体的流量为最大流量。喷嘴6、吸入室8和混合室9依次连接，入口段的侧壁上开设有一次流入口5；吸入室上位于喷嘴出口旁侧设有吸入室8；喷嘴6的入口端在入口段5上，出口段靠近混合室9的入口端。

利用所设计的电动调节装置，可在制冷循环系统运行中改变喷射器的尺寸。开启步进电机，通过调节线圈来使转子运作，从而驱动针阀沿喷射器轴线方向运动，改变针阀与喷嘴流通口的配合间隙，即改变喷嘴喉部的横截面积。

Claims

1.一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，其特征在于：所述喷射器包括电动调节装置（1-4）、入口段（5）、喷嘴（6）、吸入室（8）、混合室（9）和扩压段（10），所述电动调节装置包括阀座、螺纹传动机构、转子（1）、线圈（2）和针阀（3-4），所述针阀穿过入口段延伸至喷嘴（6）；喷嘴（6）、吸入室（8）、混合室（9）和扩压段（10）依次连接；所述喷嘴（6）的入口端在入口段上，出口段靠近混合室（9）的入口端；入口段（5）内设有针阀（3-4），阀杆（3）连接步进电机的转子，转子（1）外设有线圈（2）；所述针阀（3-4）延伸至喷嘴（6）入口端位置，用于调节喷嘴喉口的横截面积，以此来改变喷射器的面积比。

2.根据权利要求1所述的一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，其入口段（5）、吸入室（8）、混合室（9）以及扩压段（10）一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，所述电动调节装置（1-4）中，由阀座、螺纹传动机构、转子（1）、针阀（3-4）和线圈（2）组成，将阀座与螺纹传动装置固定部分组装，将转子（1）与螺纹传动装置的可动部分组装，这两部分组装后对其安装衬管，衬管与阀座相固定；进一步将定子线圈（2）装到衬管外，即所述的电动调节装置。

4.根据权利要求1和3所述的一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，所述电动调节装置的工作流程为；启动步进电机，然后通过调节线圈（2）来使转子（1）运作，从而驱动针阀（3-4）运动，其中阀杆（3）和针阀（4）可沿喷射器轴线方向运动。

5.根据权利要求1所述的一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，所述针阀（4）为圆锥形，针阀（4）沿其轴线方向移动以改变所述针阀与喷嘴（6）流通口的配合间隙，从而改变喷嘴的开度。

6.根据权利要求1和5所述的一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，所述喷射器的调节范围取决于电动调节装置的开关程度，当所述电动调节装置全闭时，针阀（4）刚好与喷嘴（6）完全贴合，此时一次流流体的流量为零；当所述电动调节装置全开时，针阀（4）刚好完全离开喷嘴（6），此时一次流流体的流量为最大流量。

7.根据权利要求1和2所述的一种基于电子膨胀阀的可变面积比喷射器，所述入口段（5）的侧壁上开设有气体入口；所述入口段（5）上位于喷嘴（6）出口旁侧设有吸气腔（8）。