以脈沖狀態(tài)工作的控制閥制造技術(shù)

一種閥組件（１０），包括一個制冷劑入口（１８）和一個具有節(jié)流口（１５）的制冷劑出口（１９），入口的開度至少比出口的開度大２倍。該閥具有位于入口和出口之間并響應(yīng)閥腔壓力開關(guān)入口（１８）的部件。比節(jié)流出口（１９）大的入口（１８）在入口開啟時迅速將閥腔（２４）內(nèi)的壓力升高，從而使入口迅速關(guān)閉。閥（１０）能有較高的循環(huán)量，對于小型制冷劑或冷卻設(shè)備十分有效，該閥還可在其它需要壓力調(diào)節(jié)的應(yīng)用中控制壓力。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
多數(shù)制冷系統(tǒng)的一個主要部件是膨脹裝置，它對流入蒸發(fā)器的液態(tài)制冷劑的流動進(jìn)行控制，并使制冷劑的壓力從冷凝器壓力降低到蒸發(fā)器壓力。通常使用的膨脹裝置包括恒溫膨脹閥、脈寬調(diào)制電磁閥和如毛細(xì)管或節(jié)流孔之類的無源裝置。小容量的制冷系統(tǒng)，如家用電冰箱，通常使用毛細(xì)管，而在給毛細(xì)管定徑后，只在一種工作條件下才能使制冷劑處于最佳流動狀態(tài)。因而，在不是設(shè)計點的其它工作條件下，在高負(fù)荷條件下會在蒸發(fā)器內(nèi)造成制冷劑缺乏，而在低負(fù)荷條件下會造成制冷劑滿流，蒸發(fā)器的制冷劑缺乏和滿流都會降低制冷系統(tǒng)的效率。正如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，當(dāng)在蒸發(fā)器內(nèi)維持適當(dāng)?shù)闹评鋭┝繒r，有源膨脹裝置使效率提高。然而，對于小制冷系統(tǒng)來說，有源膨脹裝置(如恒溫膨脹閥)不能有效工作，這是由于這些膨脹裝置不能制造出足夠小的孔，以調(diào)節(jié)較小的流量。這種小孔難以制造和極易造成堵塞。因此，這就需要有一種不需要小孔就能控制低制冷劑流量的恒溫膨脹閥。本專利技術(shù)的控制閥不需要小孔就能在很低的每小時幾克的流量下對制冷劑進(jìn)行精確的流動控制。這種閥除了用于制冷劑的膨脹外，還可應(yīng)用于小流量的壓力或流動控制。本專利技術(shù)的這種控制閥特別適用于小的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，以及制冷劑吸收冷卻設(shè)備，如可用在容量低于200瓦特，尤其是容量在大約10-100瓦特的小冷卻容量的制冷機(jī)/冷凍機(jī)設(shè)備中。按照本專利技術(shù)，適用于小制冷系統(tǒng)的恒溫膨脹閥(TXV)包括一個液態(tài)制冷劑入口和一個位于該閥與蒸發(fā)器之間的具有節(jié)流作用的出口。有節(jié)流作用的出口的流通面積小于入口的流通面積。該閥包括位于閥入口與出口之間的具有有限容積的空腔，其容積小于系統(tǒng)蒸發(fā)器的容積。該閥還包括根據(jù)閥腔內(nèi)的壓力來打開和關(guān)閉入口的裝置。比節(jié)流的出口尺寸要大的入口在開啟時可使閥腔內(nèi)的壓力迅速增高。出口節(jié)流可使閥腔內(nèi)壓力始終保持在高于蒸發(fā)器壓力上，該壓力足以使處于開啟狀態(tài)的入口迅速關(guān)閉。在一個優(yōu)選實施例中，感溫包或其它裝置用于檢測蒸發(fā)器的過熱，并給閥提供壓力，以開啟和關(guān)閉入口。受到感溫包壓力作用的膜片根據(jù)膜片相對兩側(cè)的壓力平衡來控制入口的開啟和關(guān)閉。在另一個實施例中，感溫包充注劑為具有丙二醇、乙二醇或水的氨特別適用于氨制冷系統(tǒng)，而含有丙二醇或乙二醇的二甲醚適用于碳氟化合物制冷劑系統(tǒng)，它們用于操縱本專利技術(shù)的膜片控制的恒溫膨脹閥。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的蒸發(fā)器控制閥的剖面圖；圖2是控制蒸發(fā)器過熱的本專利技術(shù)的蒸發(fā)器和閥的示意圖。本專利技術(shù)的恒溫膨脹閥(TXV)特別適用于容量較小的制冷系統(tǒng)、熱泵、電冰箱和/或冷凍機(jī)。該閥具有一個液態(tài)制冷劑的入口、一個出口和一個位于入口與出口之間的閥腔。由于出口處節(jié)流而造成壓力下降。該閥包括響應(yīng)閥腔內(nèi)的壓力而開關(guān)入口的裝置，高壓時關(guān)閉入口，低壓時開啟入口。在附圖中示出并在下文中討論了一些具有用于響應(yīng)閥腔內(nèi)的壓力而開關(guān)閥的某些部件和特性的特定裝置。該閥的一個重要特性和功能是具有在迅速關(guān)閉入口后迅速增高閥腔內(nèi)壓力的能力。這種功能是通過如下方式來實現(xiàn)的與出口流通面積相比，入口流通面積應(yīng)足夠大，以迅速增高腔內(nèi)壓力，并響應(yīng)該高壓使入口在每次開啟后迅速關(guān)閉。下面介紹有效的和優(yōu)選的入口和出口流通面積。該閥進(jìn)一步的特征在于其內(nèi)腔容積小于提供制冷劑的蒸發(fā)器的容積。圖1示出了一種恒溫膨脹閥，它特別適用于小容量的吸收式或蒸汽壓縮式電冰箱或制冷設(shè)備。圖中所示的閥包括一個具有內(nèi)腔24的閥體10。閥座20限定了閥口28，該閥口可由密封件16來開啟和關(guān)閉，該密封件16座落并緊靠在閥塞17上，閥塞17響應(yīng)膜片12朝向由彈簧14推向膜片的桿22和柱塞13的運動而上下移動。閥組件包括感溫包連接口或壓力口11、入口管18和出口管19。膜片利用來自感溫包(圖中未示出)的壓力并通過感溫包連接口11推動桿22的上表面。入口管18與冷凝器或液態(tài)制冷劑貯罐(圖中未示出)連通，而出口管19與制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器連通。節(jié)流口15位于閥內(nèi)腔24與出口管19之間。閥桿23將柱塞連接在閥塞17上，彈簧14向上朝膜片方向推動柱塞13，以關(guān)閉入口。來自感溫包的壓力通過壓力口11作用在膜片朝向感溫包的一側(cè)上，該壓力推動膜片，膜片再推動桿22和柱塞13，以壓縮彈簧14并迫使密封件16向下運動，從而開啟閥的入口28。閥腔內(nèi)的壓力也推動閥塞17，以開啟閥口28。趨向于關(guān)閉閥的力有壓向膜片12的蒸發(fā)器(底面)側(cè)的壓力，即閥腔內(nèi)的壓力、彈簧14的力和通過入口管18施加到閥塞17的冷凝器壓力。當(dāng)趨向于開啟閥的合力超過趨向于關(guān)閉閥的合力時，閥便開啟。相反則閥保持關(guān)閉。另外，設(shè)計閥時可使冷凝器壓力趨向于開啟該閥。但是，在圖中所示實例中，該閥是利用冷凝器的壓力來關(guān)閉閥，這是由于在使用氨制冷劑的系統(tǒng)冷凝器壓力較高。閥通過反復(fù)地開啟和關(guān)閉來控制制冷劑向蒸發(fā)器的流動，而不是連續(xù)地調(diào)節(jié)制冷劑流量。根據(jù)本專利技術(shù)，為了使閥能正確地動作，入口孔20必須足夠大，以使閥腔內(nèi)的壓力迅速超過到感溫包壓力，并使閥關(guān)閉。在起動時，感溫包大致處于環(huán)境溫度下，感溫包內(nèi)的壓力接近于冷凝器壓力。入口孔必須足夠大，以使閥腔的壓力增加到冷凝器壓力，同時制冷劑流過出口。因此，入口孔造成的壓力降必須盡可能小于出口的壓力降。本專利技術(shù)的恒溫膨脹閥的一個重要且顯著的特征是閥與系統(tǒng)蒸發(fā)器之間的節(jié)流，以及入口閥座和節(jié)流口之間的閥內(nèi)小容量。參見圖1，節(jié)流口15位于閥腔24和蒸發(fā)器之間，出口管19與蒸發(fā)器連通，以引導(dǎo)冷凝后的制冷劑。節(jié)流口15不一定非設(shè)置在某特定位置上，只要將其設(shè)置在閥腔24的下游即可。節(jié)流口15及其位置處于閥腔或閥內(nèi)部與蒸發(fā)器之間可確保膜片12的蒸發(fā)器側(cè)受到的壓力等于或大于蒸發(fā)器入口壓力。因此，當(dāng)施加到膜片12的感溫包側(cè)壓力升高，或蒸發(fā)器壓力降低到平衡點時，閥開啟并且壓力低于膜片壓力，即閥內(nèi)壓力，使閥迅速地重新關(guān)閉。當(dāng)流體經(jīng)節(jié)流口15流向蒸發(fā)器時，壓力減小，直到閥體和閥腔內(nèi)和膜片12的蒸發(fā)器側(cè)的壓力降到足以使閥重新開啟為止。閥開啟時，少量的液態(tài)制冷劑經(jīng)開啟的入口流入閥腔，然后閥又重新迅速關(guān)閉，并且其余的液態(tài)制冷劑不能流入，直到已有預(yù)定“量”的制冷劑流到蒸發(fā)器為止。閥的工作方式最好是脈沖工作方式，而不是調(diào)節(jié)，這樣可改進(jìn)對具有小制冷劑流量的制冷系統(tǒng)的控制。由于入口和出口的相對孔徑不同，在閥腔內(nèi)的壓力將迅速提高，并使入口在從入口開啟時算起至約1/2秒或少于1/2秒時關(guān)閉。壓力的提高和入口的關(guān)閉可在更快的速度進(jìn)行，并且該閥的循環(huán)比率可達(dá)每秒60次。但是在必要時，循環(huán)比率可按要求低到例如每小時循環(huán)一次。可計算出在制冷劑蒸汽的流量處于最大設(shè)計流量時出口節(jié)流的最小孔徑，同時最大流量在可接受的范圍內(nèi)并且不至小到不能實現(xiàn)時，壓力降等于感溫包內(nèi)可接受的最大壓力。閥入口處的流通面積必須大于出口節(jié)流的面積。不管出口節(jié)流的尺寸或面積如何，閥座流阻應(yīng)當(dāng)小于蒸發(fā)器的流阻，該流阻是液體流動的阻力。在使用中流過閥的流體通常為液體，蒸發(fā)器內(nèi)為兩相流體。因此，當(dāng)閥開啟時，流入閥的質(zhì)量流量要大大超過離開閥的質(zhì)量流量，閥腔內(nèi)的壓力將增高并將迅速關(guān)閉。位于入口和出口節(jié)流區(qū)之間的閥腔的有效容積小于蒸發(fā)器容積。位于閥座20和節(jié)流口15之間的閥腔24的容積應(yīng)當(dāng)足夠大，以使閥的動作周期不會比在制冷能力下的自然頻率更快，并且要足夠小，以便不使液體太多，以至充滿蒸發(fā)器。閥腔內(nèi)的閥部件將其有效容積減小。節(jié)流口15本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種閥，它包括： 一個具有入口流通面積的入口； 一個具有出口流通面積的出口； 位于所述入口和所述出口之間并與它們連通的閥腔； 響應(yīng)所述閥腔內(nèi)的壓力而開啟和關(guān)閉所述入口的裝置，其中所述裝置響應(yīng)較高壓力而關(guān)閉所述入口，響應(yīng)較低壓力而開啟所述入口； 所述入口流通面積至少為出口流通面積的二倍，因而開啟所述入口時，將迅速提高所述閥腔內(nèi)的壓力，所述裝置在入口每次開啟后都將它迅速關(guān)閉。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：LD基羅爾，JW蘭格利爾斯，T錢德勒，
申請(專利權(quán))人：羅基研究公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]