CN101818826B - 一种膨胀阀 - Google Patents
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Abstract
一种膨胀阀，包括有阀体1，所述的阀体1内部中腔设有组合密封圈2和用于控制介质流量的柱塞3，组合密封圈2上部设有对其定位的阀盖6，阀盖6固定安装在阀体1上，阀杆组件5安装在柱塞3上，阀杆组件5下部设有凝汽挡板4，阀体1的下部介质入口A处设有锥形截流筛9，锥形截流筛9上端安装有半球蒸汽筛8；其通过简化膨胀阀内部结构以及控制元件，降低介质流动能量损失，对制冷介质的处理量较大，简化驱动控制装置，便于维护和操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种带柱塞阀元件的膨胀阀。
背景技术
现有技术中，在蒸汽制冷循环系统中，主要利用截流原理设计膨胀阀产生制冷蒸汽，但是传统的膨胀阀需要加设控制系统，并需要附加蒸发器，随着介质处理量的增大，膨胀阀以及配套设施价格也相应升高。此外，传统膨胀阀的截流导致介质流动能量的损耗较大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷，从而设计出一种膨胀阀，其通过简化膨胀阀内部结构以及控制元件，降低介质流动能量损失，对制冷介质的处理量较大，简化驱动控制装置，便于维护和操作。有效克服了背景技术所述的一系列问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的膨胀阀，包括有阀体1，其特点是还包括有：所述的阀体1内部中腔设有组合密封圈2和用于控制介质流量的柱塞3，组合密封圈2上部设有对其定位的阀盖6，阀盖6固定安装在阀体1上，阀杆组件5安装在柱塞3上，阀杆组件5下部设有凝汽挡板4，阀体1的下部介质入口A处设有锥形截流筛9，锥形截流筛9上端安装有半球蒸汽筛8。
所述的膨胀阀，介质入口通道轴线VV′与阀杆装配体5运动轴线重合，介质入口A至增速降压点B为制冷介质液相段，增速降压点B至半球蒸汽筛入口C为排液段；出口通道轴线OO′为介质流出通道的轴线，降速点E与介质出口D之间为汽液沉降段。出口通道轴线OO′与介质入口通道轴线VV′的交点为阀体中心点F，阀体中心为一圆形内腔。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：所述的膨胀阀，阀杆装配体5带动长端柱塞3处于全开状态下时，液态制冷介质流过介质入口A至锥形截流筛9增速降压点B后，制冷介质保持为液态。自增速降压点B开始制冷介质增速降压，部分通过锥形截流筛9锥面上所开的流通孔流出。由于流通孔的截流效应，制冷介质产生蒸汽和液态混合物，其中液态介质为主要成分。锥形截流筛9锥面上所开的流通孔总流通面积大于增速降压点B处的流通面积，通过锥形截流筛9锥面流通孔流出的介质能量损耗小。锥形截流筛9靠介质出口一侧的流通孔被堵死，其目的是在锥形截流筛9内的流体产生不平衡推动力，增大进入半球蒸汽筛8流体的湍动效果，增强蒸汽生成率。流经半球蒸汽筛入口C处的介质受到锥形截流筛锥面边界压缩，速度提高压力降低，经过半球蒸汽筛8上分布的蒸发小孔开始截流降压蒸发，由于半球蒸汽筛8内的压力由下方锥形截流筛9进行平衡，因此在半球蒸汽筛8内的介质流动能量损失小。阀体中心的圆形内腔作用是减缓介质流速，通过重力作用对制冷介质中的蒸汽与液体进行初次分离。初步分离的介质经过降速点E与介质出口D之间的汽液沉降段，介质中的蒸汽中不夹杂液体，可直接连接接管将蒸汽引出进行制冷。固定在阀杆装配体5下端凝汽挡板4起凝结液滴以及保护阀杆的作用，凝汽挡板4与介质接触的表面上布满球面凹坑，液态介质在这些位置由于毛细作用被吸附，形成一层液膜，液膜对蒸汽中的液滴进一步吸附，析出的液体沿凝汽挡板4边缘流下；液膜对蒸汽和液滴起阻隔作用，延长凝汽挡板4的使用寿命。凝汽挡板4、螺钉7、半球蒸汽筛8、锥形截流筛9均便于更换和维护。阀门关闭时，随着阀杆装配体5的移动，介质流量减小，蒸汽量相应减少，起到调节蒸汽流量的作用，可以手动控制，简单易行。
附图说明
图1是本发明处于完全开启状态时的结构示意图；
图2是本发明处于完全闭合状态时的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，所述的膨胀阀，包括有阀体1，其特点是还包括有：所述的阀体1内部中腔设有组合密封圈2和用于控制介质流量的柱塞3，组合密封圈2上部设有对其定位的阀盖6，阀盖6固定安装在阀体1上，阀杆组件5安装在柱塞3上，阀杆组件5下部设有凝汽挡板4，阀体1的下部介质入口A处设有锥形截流筛9，锥形截流筛9上端安装有半球蒸汽筛8。
所述的凝汽挡板4通过螺钉7固定在阀杆组件5下端；锥形截流筛9下端通过螺钉与阀体1相连，锥形截流筛9与半球蒸汽筛8通过螺纹相连。所述的阀体1中心为圆形内腔，介质入口通道轴线VV′与阀杆装配体5运动轴线重合。
所述的锥形截流筛9的斜面上垂直设有流通孔，流通孔的直径DZ取值范围为0.01DB≤DZ≤0.1DB，其中DB为增速降压点B处的流道内径；流通孔的总流通面积AZ与增速降压点B处的流通面积AB间的关系为1.2AB≤AZ≤2AB。所述的半球蒸汽筛8上设有流通孔，流通孔的内径DQ取值范围为0.02DC≤DQ≤0.07DC，其中DC为半球蒸汽筛入口C处的内径；流通孔的总流通面积AQ与半球蒸汽筛入口C处的流通面积AC间的关系为0.5AC≤AQ≤0.9AC。所述的阀体1的介质出口(D)处的直径DD与降速点E处的直径DE满足关系：0.5DD≤DE≤0.8DD。
所述的凝汽挡板4为一弧面板，其弧度X的取值范围为0.6～0.8弧度，凝汽挡板4上分布球面凹坑，球面凹坑的深度h与制冷介质的密度r运动粘度u、质量流量Q有如下关系：h＝5.37×10-8Q/(ru)；球面凹坑的深度h与球面凹坑的直径d有如下关系：d＝1.5～3.7h。
所述的膨胀阀，如图1所示，此时阀门中介质流量达到最大，蒸汽流量也是最大，阀杆装配体5带动长端柱塞3处于全开状态下时，锥形截流筛9的母线与介质入口通道轴线VV′的夹角为10°，液态制冷介质通过半球蒸汽筛入口C时的流速VC可达2.2～3.5VA。以质量系数为衡量标准，液态制冷介质通过锥形截流筛9有23～33％的蒸汽产生。液态制冷介质进入半球蒸汽筛8后，由于锥形截流筛9靠介质出口一侧的流通孔被堵死，在锥形截流筛9内的流体产生不平衡推动力，半球蒸汽筛8流体的湍动效果被增强，同时增强蒸汽生成率。介质在半球蒸汽筛入口C的流速变大，在半球蒸汽筛8的流通孔处产生湍动与截流的双重作用，导致该位置的蒸汽生成量质量系数达74～85％。蒸汽与液态混合的介质在阀体中心圆形内腔、长端柱塞3以及凝汽挡板4喷淋，液态介质沿壁面流下并随阀体内液面以0.6～0.8VA的速度溢出介质出口D；形成的蒸汽在体积膨胀与介质压力的作用下以1.3～1.7VA的速度流出介质出口D；介质经过降速点E与介质出口D之间的汽液沉降段，介质中的蒸汽中不夹杂液体，介质出口D截面上部分为流动的蒸汽，下部分为流动的液态介质，可直接连接接管将蒸汽引出进行制冷。降速点E的直径DE与介质出口D的直径DD满足下列关系：0.5DD≤DE≤0.8DD。通过上述分析与计算，阀门在全开状态下产生蒸汽的质量系数为53～67％。阀门开启过程中，介质的流量与阀门提升量的关系符合快开式流动特性。
所述的膨胀阀，如图2所示，是阀门处于完全闭合状态的结构图。在闭合过程中，长端柱塞3随着阀杆装配体5向下移动，与组合密封圈2摩擦接触形成密封。长端柱塞3向下推动的过程中，逐渐减小介质出口的流通面积，从而达到调节流量的目的，阀门产生的蒸汽以及液态介质的流量相应减小。阀杆装配体5下方的凝汽挡板4在下降过程中，半球蒸汽筛8流通孔中流出的介质对其的冲击力逐渐增强。凝汽挡板4为一弧面板，其弧度X的取值范围为0.6～0.8弧度。凝汽挡板4上分布球面凹坑，球面凹坑的深度h与制冷介质的密度r运动粘度u、质量流量Q有如下关系：h＝5.37×10-8Q/(ru)。球面凹坑的深度h与球面凹坑的直径d有如下关系：d＝1.5～3.7h。在凝汽挡板4向半球蒸汽筛8移动过程中，凝汽挡板4与介质接触的表面上布满球面凹坑，液态介质在这些位置由于毛细作用被吸附，形成一层液膜，液膜对蒸汽中的液滴进一步吸附，析出的液体沿凝汽挡板4边缘流下；液膜对蒸汽和液滴起阻隔作用，延长凝汽挡板4的使用寿命。当长端柱塞3与组合密封圈2完全闭合后，阀门的介质传递停止。
Claims (7)
1.一种膨胀阀，包括有阀体(1)，其特征是还包括有：所述的阀体(1)内部中腔设有组合密封圈(2)和用于控制介质流量的柱塞(3)，组合密封圈(2)上部设有对其定位的阀盖(6)，阀盖(6)固定安装在阀体(1)上，阀杆组件(5)安装在柱塞(3)上，阀杆组件(5)下部设有凝汽挡板(4)，阀体(1)的下部介质入口(A)处设有锥形截流筛(9)，锥形截流筛(9)上端安装有半球蒸汽筛(8)。
2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于：所述的凝汽挡板(4)通过螺钉(7)固定在阀杆组件(5)下端；锥形截流筛(9)下端通过螺钉与阀体(1)相连，锥形截流筛(9)与半球蒸汽筛(8)通过螺纹相连。
3.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于：所述的阀体(1)中心为圆形内腔，介质入口通道轴线(VV’)与阀杆装配体(5)运动轴线重合。
4.根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于：所述的锥形截流筛(9)的斜面上垂直设有流通孔，流通孔的直径DZ取值范围为0.01DB≤DZ≤0.1DB，其中DB为增速降压点(B)处的流道内径；流通孔的总流通面积AZ与增速降压点(B)处的流通面积AB间的关系为1.2AB≤AZ≤2AB。
5.根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于：所述的半球蒸汽筛(8)上设有流通孔，流通孔的内径DQ取值范围为0.02DC≤DQ≤0.07DC，其中DC为半球蒸汽筛入口(C)的内径；流通孔的总流通面积AQ与半球蒸汽筛入口(C)的流通面积AC间的关系为0.5AC≤AQ≤0.9AC。
6.根据权利要求3所述的膨胀阀，其特征在于：所述的阀体(1)的介质出口(D)处的直径DD与降速点(E)处的直径DE满足关系：0.5DD≤DE≤0.8DD。
7.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于：所述的凝汽挡板(4)为一弧面板，其弧度X的取值范围为0.6～0.8弧度，凝汽挡板(4)上分布球面凹坑，球面凹坑的深度h与制冷介质的密度r运动粘度u、质量流量Q有如下关系：h＝5.37×10-8Q/(ru)；球面凹坑的深度h与球面凹坑的直径d有如下关系：d＝1.5～3.7h。
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