熱力膨脹閥相關知識

熱力膨脹閥相關知識第1頁/共31頁目錄什么是熱力膨脹閥膨脹閥在制冷系統(tǒng)中的作用典型汽車空調膨脹閥的結構與膨脹閥有關的幾個概念膨脹閥的過熱度控制原理膨脹閥的零件及作用膨脹閥氣箱頭的充注膨脹閥的測試幾點說明第2頁/共31頁什么是熱力膨脹閥熱力膨脹閥是制冷系統(tǒng)的重要自控元件，利用氣箱頭（感溫包）的溫度變化作為信號，調節(jié)閥開度，改變制冷劑流量。第3頁/共31頁汽車空調系統(tǒng)示意圖1壓縮機2高壓氣管3冷凝器4儲液器5視液鏡

6高壓液管7膨脹閥8蒸發(fā)器9蒸發(fā)器風扇

第4頁/共31頁膨脹閥在制冷系統(tǒng)中的作用①節(jié)流降壓將冷凝器冷凝后的高溫高壓液態(tài)制冷劑節(jié)流降壓，成為容易蒸發(fā)的低溫低壓的汽液混合物，進入蒸發(fā)器蒸發(fā)，吸收外界熱量；②調節(jié)流量根據感溫包或氣箱頭得到的溫度信號，膨脹閥能自動調節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量，以適應制冷負荷不斷變化的需要。③保持一定過熱度、防止液擊和異常過熱膨脹閥通過流量的調節(jié)使蒸發(fā)器具有一定的過熱度，保證蒸發(fā)器總容積的有效利用，避免液態(tài)制冷劑進入壓縮機引起液擊；同時又能控制過熱度在一定范圍，防止異常過熱現象的發(fā)生。第5頁/共31頁

不同類型的熱力膨脹閥帶分液器和單向閥帶分液器和單向閥的近景氣箱頭焊連接，焊接管接口的內調式第6頁/共31頁銅閥類ENAEWBENBENC第7頁/共31頁與膨脹閥有關的幾個概念過熱度：在系統(tǒng)中是指蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)器出口溫度的溫度差，對膨脹閥是指感溫包溫度和膜片下方壓力對應的溫度差，總過熱度也稱過熱度范圍，靜裝配過熱度也稱靜止過熱度，是指剛剛使閥開啟的過熱度，梯度過熱度也稱過熱度變化，是指閥從開啟到達到額定容量的開度所需的過熱度，總過熱度＝靜裝配過熱度+梯度過熱度，系統(tǒng)工作時閥處于某一開度所對應的過熱度，稱工作過熱度。靜裝配過熱度調節(jié)范圍：靜裝配過熱度在一定范圍內是可調節(jié)的，對一般膨脹閥為2－8℃，對汽車空調膨脹閥約為1－10℃；可變過熱度為5℃，故汽車空調膨脹閥工作過熱度范圍為1-13℃。蒸發(fā)器與膨脹閥容量匹配得當時，可以調整螺栓取得最小穩(wěn)定過熱度即合適的靜過熱度，此時蒸發(fā)器出口溫度由不斷波動趨于穩(wěn)定。蒸發(fā)器的面積不是100％被利用的，總是有一部分處于過熱狀態(tài)；正常情況下，離開蒸發(fā)器的氣體是過熱氣體；蒸發(fā)器的入口端和出口端存在阻力損失，有一定的壓差；進入膨脹閥的制冷劑液體溫度與冷凝溫度不一樣，有一定的溫度降，稱之為過冷度。閥容量隨閥前過冷度增大而增大。第8頁/共31頁膨脹閥的控制原理

三力平衡原理

P1＝P2+FP1:氣箱頭內充注介質對應于溫度產生的壓力，作用在膜片上方；P2：蒸發(fā)壓力（對內平衡為閥出口壓力，對外平衡為蒸發(fā)器出口壓力），作用在膜片下方；F：彈簧力，作用在膜片下方。氣箱頭溫度降低時P1＜P2+F，閥口開度減?。粴庀漕^溫度升高時P1＞P2+F，閥口開度增大；其它力：如膜片剛度、傳動部件摩擦阻力、流體對閥芯的作用力等，在分析時暫不考慮。P2P1F

第9頁/共31頁內平衡膨脹閥膜片下方的壓力取自閥出口；當蒸發(fā)器壓力降過大時，會使氣箱頭感受的過熱度減小，使閥開度不足。第10頁/共31頁外平衡膨脹閥（銅）膜片下方的壓力取自蒸發(fā)器出口；避免了蒸發(fā)器壓力降對閥開度的影響，克服了內平衡閥的缺點；由于閥出口與膜片下方的平衡腔間需密封處理，增加了制造難度。第11頁/共31頁外平衡膨脹閥（鋁）外平衡閥的另一種形式，蒸發(fā)器至壓縮機的回氣直接通入閥內，氣箱頭的溫度和壓力信號都從閥內部的回氣通道取得；方塊式的結構使安裝更方便、可靠；無毛細管的結構使閥的抗振性更好；鋁材料的采用使重量減輕。

蒸

發(fā)器壓縮機冷凝器

第12頁/共31頁膨脹閥的零件及作用（1）

鋁閥序號名稱材料1閥體Al2調節(jié)座Al3“0”型圈HNBR4調節(jié)彈簧SUS5閥芯架SUS6鋼球SUS7下傳動桿SUS8“0”型圈HNBR9上傳動桿Al10傳動片HPb11“0”型圈HNBR12氣箱座SUS13膜片K10014氣箱蓋SUS15充注管TP2第13頁/共31頁膨脹閥的零件及作用（2）

銅閥（內平衡）序號名稱材料1閥體C37712調節(jié)螺絲HPb3調節(jié)彈簧SUS4閥芯架SUS5氣箱座SUS6膜片K1007氣箱蓋SUS8傳動片HPb9傳動桿SUS10鋼球SUS11毛細管TP2第14頁/共31頁膨脹閥的零件及作用（3）

銅閥（外平衡）序號名稱材料1閥體C37712調節(jié)螺絲HPb3調節(jié)彈簧SUS4閥芯架SUS5鋼球SUS6傳動桿SUS7“O”型圈HNBR8壓片TP29壓緊彈簧SUS10氣箱座SUS11膜片K10012氣箱蓋SUS13傳動片HPb14固定圈HPb15外平衡管TP216接管TP217接管螺母HPb18“O”型圈HNBR19塞網SUS20吸附材料/21感溫包TP222塞網SUS23毛細管TP2第15頁/共31頁膨脹閥的零件及作用（4）閥體：提供制冷劑流通通道、與系統(tǒng)的連接接口、閥內零件的安裝位置，材質為鋁或黃銅；膜片：隔膜的作用。以最小的阻力，將氣箱頭的力傳遞給傳動片，其特性由材質、狀態(tài)、厚度、波紋形狀等決定，一般由不銹鋼或銅合金制作；氣箱蓋：與氣箱座、膜片、感溫包、毛細管共同組成氣箱頭（有的產品沒有感溫包和毛細管），材質為不銹鋼或黃銅；感溫包：感受外界溫度，把溫度轉換的壓力傳遞給氣箱頭，材料為紫銅；毛細管：傳遞感溫包的壓力，或提供充注的通道，材料為紫銅；傳動片：把膜片的力傳遞給傳動桿，并起到軸向和徑向的限位作用，材料為鋁或黃銅；氣箱座：連接閥體，容納傳動片，與氣箱蓋、膜片、感溫包、毛細管共同組成氣箱頭，材質為不銹鋼；第16頁/共31頁膨脹閥的零件及作用（5）O形圈：使氣箱頭與閥體間密封；傳動桿：把膜片的力傳遞給閥芯。分上傳動桿和下傳動桿，有的產品在下傳動桿上點焊有鋼球；O型圈：使傳動桿和閥體間密封，但又不產生過大的摩擦阻力；閥芯：在氣箱頭和彈簧力的作用下，控制閥口流通面積的大小，材料為不銹鋼或黃銅；調節(jié)彈簧：根據靜裝配過熱度要求提供一定的預緊力，并提供與氣箱頭平衡的力，注意彈簧的剛度、節(jié)距、兩端面平行度都對產品有很大影響，材料為不銹鋼或彈簧鋼；調節(jié)螺絲：調節(jié)彈簧的預緊力；O形圈：使調節(jié)螺絲與閥體間密封，但又不影響調節(jié)性能。第17頁/共31頁感溫包氣箱蓋膜片傳動片傳動桿閥芯調節(jié)彈簧調節(jié)螺絲閥體第18頁/共31頁

氣箱蓋膜片傳動片固定圈壓緊彈簧壓片O形圈傳動桿閥芯調節(jié)彈簧調節(jié)螺絲毛細管感溫包外平衡接管接管螺母O形圈閥體閥芯架第19頁/共31頁氣箱頭閥體調節(jié)彈簧調節(jié)螺絲矩形圈上傳動桿O形圈下傳動桿閥芯O形圈第20頁/共31頁膨脹閥氣箱頭的充注充注——向氣箱頭密封腔內充入隨溫度變化而產生一定壓力變化的介質；由于向氣箱頭中充入的介質的量非常少，通常為幾十毫克（mg），而產品的正常使用期限須在十年以上，保證不使充注介質泄漏的問題變得非常重要；充注方式的多樣化：液體充注、氣體充注、交叉充注、吸附充注、惰性充注等；不同的充注可以得到不同的控制特性。第21頁/共31頁氣體充注向氣箱頭中充入與系統(tǒng)使用相同的制冷劑；充入的制冷劑的量是被限定的（MOP);安裝場所的限制——值得注意的逆轉現象。PT第22頁/共31頁交叉充注氣箱頭中充入與系統(tǒng)使用不同的制冷劑和惰性氣體；充入的制冷劑和惰性氣體的量是被限定的（MOP）；調整制冷劑的種類和充入量，可以得到不同的控制特性。PT第23頁/共31頁吸附充注吸附原理：吸附劑的多孔結構和很大的表面積，在溫度變化時使氣體的吸附量發(fā)生變化；在感溫包或氣箱頭中充填有吸附劑（一般是活性炭）向氣箱頭中充入的是易被吸附劑吸附的氣體；控制吸附劑的量和充入氣體的量，可以得到不同的控制特性。PT第24頁/共31頁膨脹閥的測試（1）0℃作動：是一個可調整的調定值，保證產品出廠的狀態(tài)一致；10℃作動：測試充注特性的參數；MOP（32℃或50℃）：測試最大工作壓力，監(jiān)控充注量，同時可發(fā)現充注介質是否泄漏；內泄漏：檢測閥口關閉的緊密程度；外平衡泄漏：檢測閥出口端和外平衡管端的泄漏量；耐久：檢測運動部件的耐磨損、抗疲勞能力，易出現的問題是膜片開裂失效、閥口磨損使泄漏超差、傳動片和傳動桿磨損；阻滯：檢測相同過熱度增加或減少時閥出口的壓力差（即閥開度差）；第25頁/共31頁膨脹閥的測試（2）氣密性：檢測閥內向外部泄漏的量；最大耐壓：閥能承受的可正常工作的最大壓力；壓力－位移：氣箱頭溫度不變，改變膜片下方壓力得到的2條變化曲線(閥開啟和關閉）；溫度－位移：膜片下方的壓力不變，改變氣箱頭溫度得到的2條變化的曲線（閥開啟和關閉）；開度－流量：改變閥開度，測得的制冷劑流量變化的曲線；溫度－容量：將溫度－位移和開度－流量曲線合并后得到的表明過熱度和制冷量關系的曲線，描述閥的制冷能力；時間常數：測定氣箱頭接到動作信號后，閥到達最終變化量的63.2％所需的時間。測試方法有多種，目前我們采用空氣測試法；第26頁/共31頁膨脹閥的測試（3）●耐高溫●耐低溫●冷熱沖擊●振動●噪音●爆破壓力●清潔度●濕熱●耐介質●鹽霧●壓力循環(huán)●耐真空度●跌落●與系統(tǒng)匹配有關的其它試驗水流量試驗臺架試驗焓差試驗實車試驗等

第27頁/共31頁膨脹閥性能測試的4象限圖第28頁/共31頁膨脹閥性能測試曲線

EBH－15M040溫度－位移曲線第29頁/共31頁幾點說明膨脹閥的在線檢測中，閥門基本沒有開度上的變化，是處