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CN1039848C - 用于制冷系统或空调系统的阻塞阀 - Google Patents

用于制冷系统或空调系统的阻塞阀 Download PDF

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Abstract

本系统包括：一个由电动机驱动的压缩机30，一个冷凝器31，一个蒸发器33，一个在冷凝器与蒸发器之间的毛细管32，以及一个在冷凝器和毛细管之间的阻塞阀40。该阻塞阀具有：一个壳体，其内腔具有分别与冷凝器和毛细管交流液态制冷剂的入口和出口；一个装在内腔内的磁性滑块，组装在壳体内的电磁元件，根据系统的工作状态，它们可在滑块足以从一个工作位置移动到另一工作位置的时间内被选择和自动供电，依靠非电磁力保持在其工作位置上。

Description

用于制冷系统或空调系统的阻塞阀
本发明涉及使用毛细管作为控制元件的制冷系统或空调系统，具体涉及这类系统中使用的阻塞阀。
制冷系统或空调系统主要包括一个压缩机、一个冷凝器、一个毛细管和一个蒸发器。
这类系统中，当蒸发器温度达到一预定值而压缩机断电时，在那里发生受热的液态制冷剂从冷凝器(高压侧)向蒸发器(低压侧)的流动。制冷剂除了使蒸发器发热外，当系统的正常工作循环再稳定时，亦即当系统的每个单元中压力和温度值再稳定时，压缩机每次重新起动时制冷剂必定被再一次压缩，所以压缩机每次停止时制冷剂向蒸发器的流动会造成系统中冷却能力的损失(在使用活塞式压缩机的系统中约为6％，在使用旋转式压缩机的系统中约为12％)。
解决这个问题的第一个已知的办法是使用一个安装在冷凝器与毛细管之间的电磁阀。在这种冷却循环中，电磁阀在压缩机(旋转式压缩机)停止的同时得到供电，防止制冷剂从冷凝器向蒸发器流动。
这种解决办法的一个问题在于，制冷系统停止期间，亦即在压缩机停止期间，电磁阀依然有电，这会使在此期间消耗大量能量。
在专利文献GB2121942A中叙述了另一种已知的解决办法。该系统包括：一个单向阀(26)，它安装在压缩机(21)的吸气侧(21a)与蒸发器(25)之间，以防止制冷剂从吸气侧流向蒸发器；一个压力响应型阀(37)安装在冷凝器(22)与蒸发器(25)之间，以便在压缩机(21)停止期间防止液态制冷剂从冷凝器(22)向蒸发器(25)流动；一个连接在阀(37)与压缩机(21)的吸气侧(21a)之间的连接管(34)，它将压力从吸气侧传送到阀(37)。阀(37)的关闭受压缩机(21)吸气压力的控制。当压缩机(21)的吸气压力变得高于所给的预定值时，它对阀(37)起作用，防止液态制冷剂从冷凝器流向蒸发器。
这种解决办法的缺点在于，它只适合于应用旋转式压缩机的制冷系统；这是因为，其阀(37)是受压缩机(21)停止期间经由吸气管返回的气态制冷剂的压力控制的。
由于旋转式压缩机的结构特点，在压缩机停止之后，气态制冷剂经由吸气管返回。在这种类型的压缩机中，以高压排放到气缸的气态制冷剂通过机械部件泄漏到吸气侧，其作用是用来驱动阀(37)。
在活塞式压缩机中，气态制冷剂通过机械部件泄漏到吸气侧的这种效应不会发生。因此，在应用活塞式压缩机的系统中，不可能采用这种类型的阀。
这种解决办法的另一个缺点在于，在制冷环路中至少需要一根附加管(34)，用以测量吸气管(21a)的压力，因而在该管道中要进行多次焊接。
本发明的目的是提出一种供制冷系统和空调系统用的阻塞阀，它既适合于旋转式压缩机系统，也适合于活塞式压缩机系统。
本发明的另一目的是提出一种供制冷系统和空调系统用的功耗低的阻塞阀。
本发明的再一个目的是提出一种用于制冷系统和空调系统的阻塞阀，它不要求在上述系统中安装附加管，因而可把焊接工作量减至最低程度。
为了实现上述目的，采用了一个安装在制冷系统或空调系统中的阻塞阀，这种类型的系统主要包括：一个由电动机驱动的密封压缩机；一个冷凝器和一个蒸发器，它们分别连接在压缩机的排气侧和吸气侧；一个毛细管型控制元件，它安装在冷凝器和蒸发器之间；一个阻塞阀，它安装在冷凝器和毛细管之间。
根据本发明，该阻塞阀包括：一个确定出内腔的壳体，壳体上有一个与冷凝器连接的液态制冷剂入口，以及一个与蒸发器连接的液态制冷剂出口；一个组装在腔体内的磁性堵塞滑块，它可在阀打开位置与阀闭合位置之间移动，在阀打开位置时保持入口和出口开着，阀闭合位置时堵塞出口；组装在壳体内的电磁元件，它们来由电动机电路有选择性地和自动地供电，供电时间足以使磁性滑块根据压缩机电动机的被激励而从一个工作位置移动到另一个工作位置。磁性滑块处在阀打开位置或阀闭合位置期间内时，依靠非电磁力对它的作用，磁性滑块至少可保持在其阀打开位置或阀闭合位置上。在本发明的最佳形式中，内装有磁性滑块的壳体是由同心组装的两个管状部件构成的，内侧的管状部件由非磁性材料制成，其外面设置有打开线圈和闭合线圈；外侧的管状部件由铁磁性材料制成，它装套在上述壳体的内侧管状部件外面固定着的打开线圈和闭合线圈上。
在本发明的优选形式中，打开线圈与电动机的起动绕组串联连接。因此，阀的打开与电动机的起动是同时发生的，此时，打开线圈被激励，磁性滑块移动到阀打开位置。依靠其自身重量的作用，磁性滑块保持在该位置上。
据此，该阀必须垂直安装。在电动机断电时，闭合线圈与电动机端子(主绕组)并联连接。因此，阀的闭合与电动机断电同时发生；由于电动机在减速期间起发电机的作用，使电流经由闭合线圈形成回路，它使磁性滑块移动到闭合位置上。依靠系统的高压侧和低压侧之间的压力差，该滑块保持在这一位置上。
与通常的解决办法(电磁阀)相比较，如此构造的阻塞阀其功耗降低很多。它在系统停歇期间不受激励，只在压缩机停止和起动的瞬间才受激励，而这种瞬间仅为几分之一秒。
此外，在上述的结构中，电源系统只在阀打开的瞬间供给电流，阀闭合所耗费的功率是由断电瞬间的电动机提供的，因而不消耗电源电流。
阻塞阀的另一个优点是不需要在系统中安装附加的管道，因而不必有额外的焊接操作，而这类额外的焊接操作会导致测试和控制方面较多的花费。
还应该提到的另一个优点在于，该阀是电驱动的，因而与系统的压力无关。这就是它既适合于旋转式压缩机系统，也适合于活塞式压缩机系统的原因。
下面，结合附图来说明本发明。附图中：
图1是根据本发明使用阻塞阀的制冷系统的简图；
图2是本发明的阻塞阀的纵剖面图；
图3是沿图2中III-III线的剖面图；
图4和5是阻塞阀与压缩机起动装置在一起的两个电路图；
图6是图5所示电路的一种结构上的变型。
如图1所示，制冷系统主要包括：一个密封的压缩机30、一个冷凝器31、一个毛细管32和一个蒸发器33。在采用旋转式压缩机的系统中，压缩机30与蒸发器33之间通常安装有一个单向阀34(检验阀)。该阀的作用是防止受热的气态制冷剂在系统停机的瞬间从压缩机30的气缸流向蒸发器33。
为了防止气态制冷剂在压缩器停止期间从冷凝器31经由毛细管32流向蒸发器33，如图中所示，系统在冷凝器31和毛细管32之间安装了一个阻塞阀40。
如图2和3所示，阻塞阀40主要由一个可在壳体42内移动的磁性滑块41组成。壳体42由同心组装的内圆柱管状部件42a和外圆柱管状部件42b组成。如图所示，内侧管状部件42a的外面设置有打开线圈46和闭合线圈47。外侧管状部件42b套装在打开线圈46和闭合线圈47的外面，它借助于中间环48和一对端部圆板49a和49b同心地安装在内侧管状部件42a上。这两个圆板与内侧管状部件42a一起确定了一个腔体，该磁性滑块41可在其内部移动。
壳体42的结构方面有一点需要说明，即内侧管状部件42a必须是非磁性材料的，而外侧管状部件42b、中间环48和圆板49、49b必须是磁性材料的，以使磁力线可作用到阻塞阀40的磁性滑块41上(参见图2中所示的磁力线)。壳体42依靠圆板49b上形成的孔43连接到冷凝器31(系统的高压侧)，依靠毛细管32的端部44连接到蒸发器33(系统的低压侧)。
磁性滑块41具有堵塞面45，在闭合位置上时堵塞面45位于毛细管32的端部44处，关闭制冷剂流向蒸发器33的通路。如图3所示，磁性滑块41具有方形截面，四角是削去的，所以心柱41可以在两个位置之间自由地移动，不会压缩腔内的液态制冷剂。其它的多边形截面也适合于滑块41的结构。
此阀是借助于图4、5、6中所示的电路工作的。
如图4所示，使阻塞阀40工作的电路的推荐形式主要包括：一个闭合线圈47、一个打开线圈46和一个双掷开关50；双掷开关50与电动机电路连接；电动机电路由起动绕组51、起动装置52、主绕组53和电源54组成；电动机电路通常包括一个与起动绕组51串联的起动电容器55；双掷开关50通常受系统中温度调节器的控制。
阻塞阀的打开发生在电动机起动的瞬间，这时起动开关52允许电流经由与电动机起动绕组51串联的打开线圈46形成暂时回路。由于打开线圈46被暂时激励，滑块41移动到图2中所示的位置，亦即它的堵塞面45移离开液态制冷剂的出口端或即移离开通向蒸发器33的毛细管32的端部44。当电动机的起动绕组断电，因而打开线圈46断电时，由于阻塞阀组装得其内腔安排几乎是垂直的，所以滑块41在其自身重量的作用下保持于非工作位置或即阀打开的位置上。然而，应该知道，正是腔体入口和出口处的压力平衡，使滑块41保持于其非工作位置；压力平衡可由能对滑块施加一微小弹力的任一机械装置来提供，以迫使滑块轻轻地和持续地保持于非工作位置上。阻塞阀40的闭合发生在电动机断电的瞬间，这时双掷开关50从位置A移到位置B，使阀40的闭合线圈47与电动机的主绕组53并联，而那时电动机仍处于减速运动中。在这减速期间，电动机起发电机的作用，由主绕组53产生的电流经由闭合线圈47形成暂时回路，这使得滑块41受磁力吸引而移动到闭合位置上。阻塞阀40工作所需的另外形式的电路之一如图5所示，在该电路中，闭合线圈与pTC型的暂时装置56串联。
阻塞阀40的打开以同样的方式发生，就象基于图4电路的、前面叙述过的那一种。
这另一种电路形式中，阻塞阀40的闭合发生在电动机断开之后，这时双掷开关57从位置A移到位置B，使电源54与闭合电路连接。
当闭合线圈47与电源54连接时，它受到激励，使滑块41移动到闭合位置。这种情况下，具有pTC元件的暂时装置56使经由闭合线圈47的电流回路是暂时的。在一定时间之后，它将电流强度限制到比起始值更低的值上。这种暂时装置56的一种变型示于图6，该电路包括一个二极管60和与之串联的电容器61及放电电阻62，而电容器61和放电电阻62是并联的。
图4电路中电动机完全停止以后，或者图5或图6中由暂时装置56确立的时期之后，随着闭合线圈47的断电，滑块41依靠系统中高压侧和低压侧之间存在的压力差本身的作用，使阻塞阀保持在闭合的工作位置上。阀的腔体上液态制冷剂出口44的截面尺寸，要保证在滑块41上施加这样的闭合力，即对于打开线圈46断电状态下趋使滑块离开闭合位置的作用力来说，该闭合力应远超过所有作用力的总和。
还应该进一步知道，加在滑块上起打开和闭合作用的电磁力的大小，要保证滑块能可靠地移动到相应的工作位置上；此外，这些力的作用期的长短应使得系统中的压力条件能达到。这是称为“压缩机工作”和“压缩机停止”的两种工作状态中的每一种所特有的。

Claims (16)

1.一种用于制冷系统或空调系统的阻塞阈，该类系统包括：一个由电动机驱动的密封压缩机；一个冷凝器和一个蒸发器，分别接到压缩机的排气侧和吸气侧；一个毛细管，位于冷凝器和蒸发器之间；以及一个阻塞阀，位于冷凝器和毛细管之间，所述的阻塞阀包括：一个限定其内腔的壳体(42)，其上有一个入口(43)，与该冷凝器液流连通，和一个出口(44)，借助于毛细管(32)与蒸发器(33)液流连通，其特征在于，该阻塞阀包括：一个磁性堵塞滑块(41)，安装在腔体内侧，它可在阀打开位置与阀闭合位置之间移动，在阀闭合位置时它堵塞住出口(44)；电磁元件(46、47)，组装在壳体(42)内，根据系统的工作状态在足以使该磁性滑块(41)从一个工作位置移动到另一个工作位置的时间内，有选择性地和自动地通电；在该磁性滑块(41)处于相应的阀打开位置或阀闭合位置的时段期间，磁性滑块(41)保持在其相应的阀打开位置和阀闭合位置是借助于至少是作用在该磁性滑块上的非电磁力的作用下实现的，该滑块基本上只是由磁性材料构成的单一性元件。
2.根据权利要求1所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的磁性滑块(41)保持在阀打开位置是借助于其自身重量的作用实现的。
3.根据权利要求1所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的磁性滑块(41)保持在阀闭合位置是借助于在该系统的高压力侧和低压力侧之间的压力差实现的。
4.根据权利要求1所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的壳体(42)包括：一个确定上述内腔界限的内侧管状部件(42a)、一个与内侧管状部件(42a)同心并与之相隔一定距离的外侧管状部件(42b)、一对用以封闭所述的两个管状部件(42a、42b)的端部圆板(49a、49b)、以及一个中间环(48)；上述的端部圆板和中间环使所述的两个管状部件(42a、42b)同心地连接；所述的电磁元件(46、47)组装在两个管状部件之间，在中间环的两侧各设置一个。
5.根据权利要求4所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的内侧管状部件(42a)是用非磁性材料制作的，而外侧管状部件(42b)、端部圆板(49a、49b)和中间环(48)是用铁磁性材料制作的。
6.根据权利要求1或4所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的液态制冷剂的所述的入口(43)和所述的出口(44)均设置在腔体端部的圆板之一上。
7.根据权利要求6所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的出口(44)是由朝向该阻塞阀腔体内侧的所述的毛细管(32)的伸出部分限定的。
8.根据权利要求4所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的与该出口(44)相接触的磁性滑块的面上装有一个堵塞元件(45)。
9.根据权利要求1所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的电磁元件(46、47)是由压缩机的电动机的电路供电的。
10.根据权利要求9所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，特征在于，所述的电动机包括：一个主绕组、一个起起绕组和一个起动装置；而电磁元件包括一个阀打开线圈(46)，它与电动机辅助绕组(51)和起动装置(52)串联，因而可在电动机起动的同时被激励；以及一个阀闭合线圈(47)，它在电动机断电的同时自动地被激励。
11.根据权利要求10所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的阀合线圈(47)在电动机断电的瞬间自动地与电动机的主绕组(53)并联，因而它在转子减速期间是由电动机产生的电流供电的。
12.根据权利要求10所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的闭合线圈(47)与暂时装置(56)串联，在电动机断电一段时间之后，暂时装置(56)使闭合线圈(47)断电。
13.根据权利要求12所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的暂时装置(56)由一个pTC型元件构成。
14.根据权利要求12所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的暂时装置(56)包括一个二极管(60)组成的电路，该二极管与电容器(61)和放电电阻(62)相串联，而电容器(61)与放电电阻(62)是并联的。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的闭合线圈(47)的供电由一个开关(50)控制，该开关设置在压缩机电动机的电源电路中，并根据系统的一种工作状态自动地被驱动。
16.根据权利要求15所述的用于制冷系统或空调系统的阻塞阀，其特征在于，所述的系统的工作状态就是该系统的温度状态。
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