一种新型单向节流阀的设计与研究

2015-12-31 12:11肖庭庭

机械工程与自动化 2015年3期

朱建，肖庭庭

（1.上海理工大学机械工程学院，上海 200093；2.上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093）

0 引言

伴随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，空调器已成为广大家庭的日常用品。单向节流阀起着一种有效的调节作用，是热泵型房间空调器［1］的重要零部件，与主毛细管配合起到制冷导通、制热代替辅助毛细管进行节流的作用，可以满足空调器在制冷和制热不同工况下的节流需求，提高热泵机的制热效果。

现有单向阀具有如下缺点：①参与制热时必须采用辅助毛细管节流，增加耗材和成本；②必须焊接辅助毛细管和第一端口、第二端口之间的两个焊点，增加了工序，其工艺繁琐；③仅仅起到了单向导通的作用，缺乏既可单向导通又能自身进行辅助节流的作用。目前国内学者对提高单向阀性能进行了多方面的研究，如李新力等［2］就如何改善单向阀的焊接质量进行了分析探讨；韦汉儒等［3］就单向阀如何降低空调成本方面进行了研究；叶奇昉等［4］对单向阀动力学模型进行了研究，为单向阀动力学分析提供了依据；谭周芳［5］对空调器用单向阀阀芯材料进行了对比实验。本文提供了一种能控制制冷剂单向导通、参与制热时自身能进行辅助节流且焊点少、结构简单的新型单向节流阀，该单向节流阀将辅助毛细管节流功能集成到阀内，可降低管材用量，简化焊接工艺，降低空调整机成本，有效提高生产效率。

1 单向节流阀基本结构特征

单向节流阀主要包括阀体、阀座和锥柱形阀芯。其特征如下：阀体设有节流端口和导通端口；阀座安装在阀体内部，具有阀座腔体，阀座与阀体之间采用缩颈密封连接，阀座的腰部设有复数个通孔；阀芯安装在阀座腔体内，用于沿着阀座腔体来回滑动以堵塞或者远离通孔，具有阀芯头和贯穿阀芯的节流孔。在阀座端部设有节流开口，阀体和阀座之间具有流道，当制冷剂参与制冷由导通端口输入时，阀芯被推离通孔，制冷剂从阀座腔体中经由通孔流出，通过流道后，从节流端口输出；当制冷剂参与制热由节流端口输入时，从节流开口进入阀座腔体，阀芯堵塞通孔，制冷剂经由节流孔进行辅助节流，并从导通端口输出。单向节流阀的主要特点是制冷单向导通，制热进行辅助节流。

图1、图2分别为现有单向阀和改进后单向阀的剖面结构示意图。图3、图4分别为现有单向阀和改进后单向阀与主毛细管、辅助毛细管以及连接管的连接示意图。图3和图4中，实线箭头为制冷时制冷剂流向，虚线箭头为制热时制热剂流向。