[科普中国]-热力膨胀阀

内平衡式热力膨胀阀

如图1所示是内平衡式热力膨胀阀的工作原理图，从图中可以看出，它由阀芯、阀座、弹性金属膜片、弹簧、感温包和调整螺钉等组成。其中，1—阀芯；2—弹性金属膜片；3—弹簧；4—调整螺钉；5—感温包。以常用的同工质充液式热力膨胀阀分析，弹性金属膜片受三种力的作用1：

P1—阀后制冷剂的压力，作用在膜片下部，使阀门向关闭方向移动；

P2—弹簧作用力，也施加于膜片下方，使阀门向关闭方向移动，其作用力大小可通过调整螺丝予以调整；

p3—感温包内制冷剂的压力，作用在膜片上部，使阀门向开启方向移动，其大小取决于感温包内制冷剂的性质和感温包感受的温度。

对于任一运行工况，此三种作用力均会达到平衡，即p1+p2=p3，此时，膜片不动，阀芯位置不动，阀门开度一定。1

外平衡式热力膨胀阀当蒸发盘管较细或相对较长，或者多根盘管共用一个热力膨胀阀，通过分液器并联时，因制冷剂流动阻力较大，若仍使用内平衡式热力膨胀阀，将导致蒸发器出口制冷剂的过热度很大，蒸发器面积不能有效利用。这时，就不应使用内平衡式热力膨胀阀。1

如图2所示为外平衡式热力膨胀阀工作原理图。其中，1—阀芯；2—弹性金属膜片；3—弹簧；4—调整螺钉；5—感温包；6—平衡管。从图中可以看出，外平衡式热力膨胀阀的构造与内平衡式热力膨胀阀基本相同，只是弹性金属膜片下部空间与膨胀出口互不相通，而是通过一根小口径平衡与蒸发器出口相连，这样，膜片下部承受蒸发器出口制冷剂的压力，从而消除了蒸发器内制冷剂流动阻力的影响。1

安装热力膨胀阀的安装位置应靠近蒸发器，阀体应垂直放置，不可倾斜，更不可颠倒安装。由于热力膨胀阀依靠感温包感受到的温度进行工作，且温度传感系统的灵敏度比较低，传递信号的时间滞后较大，易造成膨胀阀频繁启闭和供液量波动，因此感温包的安装非常重要。1

（1）感温包的安装方法 正确的安装方法旨在改善感温包与吸气管中制冷剂的传热效果，以减小时间滞后，提高热力膨胀阀的工作稳定性。

通常将感温包缠在吸气管上，感温包紧贴管壁，包扎紧密；接触处应将氧化皮消除干净，必要时可涂一层防锈层。当吸气管外径小于22mm时，管周围温度的影响可以忽略，安装位置可以任意，一般包扎在吸气管上部；当吸气管外径大于22mm时，感温包安装处若有液态制冷剂或润滑油流动，水平管上、下侧温差可能较大，因此将感温包安装在吸气管水平轴线以下45°之间（一般为30°），如图3所示。为了防止感温包受外界温度影响，故在扎好后，务必用不吸水绝热材料缠包。1

（2）感温包的安装位置 感温包安装在蒸发器出口、压缩机吸气管段上，并尽可能装在水平管段部分。但必须注意不得置于有积液、积油之处。如图4所示，为了防止因水平管积液、膨胀阀操作错误，蒸发器出口处吸气管需要抬高时，抬高处应设存液弯，否则，只得将感温包安装在立管上。当采用外平衡式热力膨胀阀时，外平衡管一般连接在蒸发器出口、感温包后的压缩机吸气管上，连接口应位于吸气管顶部，以防被润滑油堵塞。当然，为了抑制制冷系统运行的波动，也可将外平衡管连接在蒸发管压力降较大的部位。1

问题与改进现有各种热力膨胀阀，均是通过感温包感受蒸发器出口制冷剂温度的变化来调节制冷剂流量的。当感温包发生泄漏故障时，膨胀阀将会关闭，供给蒸发器的制冷剂流量为零，导致系统无法工作。针对这一问题，一种带保险结构的双向热力膨胀阀被提出，如图5所示。当感温包未发生泄漏时，其原理和外平衡式热力膨胀阀一样；当发生泄漏时，阀芯5与阀座孔2-1之间的节流通道关闭，限位块1-6及膜片1-4在通过压力传递管3传递的蒸发器出口制冷剂压力的作用下向上移动，并带动阀针4向上移，使阀芯5内的轴向通孔开启，成为节流通道，继续向蒸发器供液，保证系统继续工作。1