基本介紹
- 中文名：熱力膨脹閥
- 外文名：thermostatic expansion valve
- 分類：內平衡式和外平衡式
- 充注方式：充液式、充氣式等
- 組成：閥芯、閥座、彈簧、感溫包等
- 安裝位置：靠近蒸發器
內平衡式,外平衡式,安裝,問題與改進,
內平衡式
如圖1所示是內平衡式熱力膨脹閥的工作原理圖，從圖中可以看出，它由閥芯、閥座、彈性金屬膜片、彈簧、感溫包和調整螺釘等組成。其中，1—閥芯；2—彈性金屬膜片；3—彈簧；4—調整螺釘；5—感溫包。以常用的同工質充液式熱力膨脹閥分析，彈性金屬膜片受三種力的作用：
P1—閥後製冷劑的壓力，作用在膜片下部，使閥門向關閉方向移動；
P2—彈簧作用力，也施加於膜片下方，使閥門向關閉方向移動，其作用力大小可通過調整螺絲予以調整；
p3—感溫包內製冷劑的壓力，作用在膜片上部，使閥門向開啟方向移動，其大小取決於感溫包內製冷劑的性質和感溫包感受的溫度。
對於任一運行工況，此三種作用力均會達到平衡，即p1+p2=p3，此時，膜片不動，閥芯位置不動，閥門開度一定。
圖1 內平衡式熱力膨脹閥的工作原理外平衡式
當蒸發盤管較細或相對較長，或者多根盤管共用一個熱力膨脹閥，通過分液器並聯時，因製冷劑流動阻力較大，若仍使用內平衡式熱力膨脹閥，將導致蒸發器出口製冷劑的過熱度很大，蒸發器面積不能有效利用。這時，就不應使用內平衡式熱力膨脹閥。
如圖2所示為外平衡式熱力膨脹閥工作原理圖。其中，1—閥芯；2—彈性金屬膜片；3—彈簧；4—調整螺釘；5—感溫包；6—平衡管。從圖中可以看出，外平衡式熱力膨脹閥的構造與內平衡式熱力膨脹閥基本相同，只是彈性金屬膜片下部空間與膨脹出口互不相通，而是通過一根小口徑平衡與蒸發器出口相連，這樣，膜片下部承受蒸發器出口製冷劑的壓力，從而消除了蒸發器內製冷劑流動阻力的影響。
圖2 外平衡式熱力膨脹閥安裝
熱力膨脹閥的安裝位置應靠近蒸發器，閥體應垂直放置，不可傾斜，更不可顛倒安裝。由於熱力膨脹閥依靠感溫包感受到的溫度進行工作，且溫度感測系統的靈敏度比較低，傳遞信號的時間滯後較大，易造成膨脹閥頻繁啟閉和供液量波動，因此感溫包的安裝非常重要。
（1）感溫包的安裝方法 正確的安裝方法旨在改善感溫包與吸氣管中製冷劑的傳熱效果，以減小時間滯後，提高熱力膨脹閥的工作穩定性。
通常將感溫包纏在吸氣管上，感溫包緊貼管壁，包紮緊密；接觸處應將氧化皮消除乾淨，必要時可塗一層防鏽層。當吸氣管外徑小於22mm時，管周圍溫度的影響可以忽略，安裝位置可以任意，一般包紮在吸氣管上部；當吸氣管外徑大於22mm時，感溫包安裝處若有液態製冷劑或潤滑油流動，水平管上、下側溫差可能較大，因此將感溫包安裝在吸氣管水平軸線以下45°之間（一般為30°），如圖3所示。為了防止感溫包受外界溫度影響，故在紮好後，務必用不吸水絕熱材料纏包。
圖3 感溫包的安裝方法（2）感溫包的安裝位置 感溫包安裝在蒸發器出口、壓縮機吸氣管段上，並儘可能裝在水平管段部分。但必須注意不得置於有積液、積油之處。如圖4所示，為了防止因水平管積液、膨脹閥操作錯誤，蒸發器出口處吸氣管需要抬高時，抬高處應設存液彎，否則，只得將感溫包安裝在立管上。當採用外平衡式熱力膨脹閥時，外平衡管一般連線在蒸發器出口、感溫包後的壓縮機吸氣管上，連線口應位於吸氣管頂部，以防被潤滑油堵塞。當然，為了抑制製冷系統運行的波動，也可將外平衡管連線在蒸發管壓力降較大的部位。
圖4 感溫包的安裝位置問題與改進
現有各種熱力膨脹閥，均是通過感溫包感受蒸發器出口製冷劑溫度的變化來調節製冷劑流量的。當感溫包發生泄漏故障時，膨脹閥將會關閉，供給蒸發器的製冷劑流量為零，導致系統無法工作。針對這一問題，一種帶保險結構的雙向熱力膨脹閥被提出，如圖5所示。當感溫包未發生泄漏時，其原理和外平衡式熱力膨脹閥一樣；當發生泄漏時，閥芯5與閥座孔2-1之間的節流通道關閉，限位塊1-6及膜片1-4在通過壓力傳遞管3傳遞的蒸發器出口製冷劑壓力的作用下向上移動，並帶動閥針4向上移，使閥芯5內的軸向通孔開啟，成為節流通道，繼續向蒸發器供液，保證系統繼續工作。
圖5 帶保險結構的雙向熱力膨脹閥