浅析热力膨胀阀及其膜盒预压技术

浅析热力膨胀阀及其膜盒预压技术

孙苗 ,王浩洋

浙江春晖智能控制股份有限公司  浙江绍兴  312300

摘要：热力膨胀阀是制冷装置的重要部件，是制冷系统的四大组件之一，主要用来调节和控制制冷剂流量和压力进入蒸发器，其关系到整个制冷系统的运行性能。本文主要阐述了热力膨胀阀的结构，可防止压缩机“液击”、避免“脏堵”，提高热力膨胀阀调节的可靠性，并介绍了其核心部件膜盒生产时的预压技术，解决了膜盒内部充注制冷 剂的慢泄漏问题。

关键词：热力膨胀阀、调节、膜盒、预压

1、概述

热力膨胀阀是制冷装置的重要组成部件，是制冷系统中四个基本设备之一，其通过控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度，从而控制进入蒸发器的制冷剂流量，热力膨胀阀性能的优劣直接影响压缩机的寿命及制冷系统的可靠性、稳定性。

2、热力膨胀阀的作用

①实现冷凝压力至蒸发压力的节流。将冷凝器冷凝后的高温高压液态制冷剂进行节流降压，使之成为易蒸发的低温低压汽液混合物，然后进入蒸发器蒸发，吸收外界热量。

②控制制冷剂的流量。根据感温包或气箱头得到的温度信号，热力膨胀阀自动调节进入蒸发器的制冷剂流量，从而适应制冷负荷不断变化的需要。

3、热力膨胀阀存在的问题

目前的热力膨胀阀由于加工精度及装配误差，很难保证阀芯与阀座孔处于良好的密封状态，即存在很大的阀口泄漏。当系统刚开启时，如果阀口泄漏值很大，大量的制冷剂液体通过蒸发器未经完全蒸发而流入压缩机，造成压缩机产生“液击”，不仅容易损坏压缩机，而且降低了系统的可靠性。其次，由于阀芯 与阀座孔节流通道面积小，系统垃圾极易在此产生堵塞，产生“脏堵”而使制冷系统失效。

4、热力膨胀阀的结构

热力膨胀阀主要包括热力头、阀体、阀杆、阀芯、调节弹簧等，阀体包含阀座孔，阀座孔由阀座圆锥形孔、阀座圆柱形孔组合而成，阀芯由阀芯下圆锥形、阀芯上圆锥形组合而成。阀芯下圆锥形锥角大于阀芯上圆锥形锥角，阀芯上圆锥形锥角与阀座圆锥形孔锥角相等，阀芯上圆锥形与阀座圆锥形孔具有最小固定间隙。

当空调系统不工作时，热力膨胀阀处于关闭状态，阀芯下圆锥形与阀座圆柱形孔处于线密封状态，密封性能良好，热力膨胀阀阀口泄漏值小。当空调系统刚开启时，制冷剂液体经蒸发器完全蒸发而流入压缩机，避免压缩机“液击”现象产生，保护压缩机。阀芯下圆锥形锥角大于阀芯上圆锥形锥角，热力膨胀阀处于工作状态时，在相同开度情况下，阀芯下圆锥形与阀座圆柱形孔节流通道面积增大，不易造成系统垃圾在此产生堵塞，避免热力膨胀阀产生“脏堵”而使空调系统失效。阀芯上圆锥形锥角与阀座圆锥形孔锥角相等，为圆锥环形管节流，属管状节流，调节过程流量变化平稳，制冷剂通过阀芯下圆锥形与阀座圆柱形孔孔板节流，再通过阀芯上圆锥形与阀座圆锥形孔管状节流后，不会产生系统波动或振荡。阀芯上圆锥形与阀座圆锥形孔具有最小固定间隙，使热力膨胀阀从关闭状态到开启的过程中，不会存在卡死现象，提高了热力膨胀阀调节的可靠性。

图1

（1-热力头、2-阀体、21-阀座孔、3-阀杆、4-阀芯、5-调节弹簧）

5、膜盒预压技术

膜盒作为热力膨胀阀的核心部件，是热力膨胀阀工作的直接动力来源，其性能的优劣直接影响热力膨胀阀的性能及汽车空调系统的性能。膜盒内充注的制冷剂是膜盒动力的来源，由于膜盒是由多种焊接方式焊接而成，如果焊接存在缺陷，制冷剂充注后存在微小的慢泄漏，在后续的热力膨胀阀装配测试过程中无法检出，后续在汽车空调系统的长期使用过程中，热力膨胀阀膜盒内的制冷剂最终全部泄漏完，导致系统堵塞，空调系统不制冷。目前解决膜盒慢泄漏一般方式是膜盒预压后再进行恒温保存，而目前采用的机械式预压装置，其行程及膜盒尺寸存误差，导致膜片行程的不确定性，行程过大，会损伤膜片，行程过小，焊接缺陷不能充分暴露出来，预压效果不明显，从而无法彻底解决膜盒内部充注制冷剂慢泄漏问题。

膜盒预压技术采用气体预压方式，其使用的膜盒预压装置包括气缸、底板、定位螺钉、膜盒固定座、膜盒、 密封“O”形圈、压紧块、压力传感器等。膜盒与膜盒固定座通过螺纹固定，膜盒固定座通过压紧块由气缸压紧固定。膜盒与膜盒固定座、膜盒固定座与底板均用密封“O”形圈进行密封，保证密封性。膜盒固定座包含膜盒密封“O”形圈专用槽、底板密封“O”形圈专用槽、膜盒固定螺纹、定位孔、膜盒固定座进气孔、膜盒固定座压紧面、膜盒固定座本体，定位孔为半圆异形孔。底板包含两个定位螺钉、底板进气孔，定位螺钉为圆柱头螺钉，两侧对称布置。压紧块包含容纳腔、压紧块压紧面、气缸固定孔。膜盒内通过底板进气孔、膜盒固定座进气孔 充入高压气体，压力传感器与膜盒固定座相连。

开启设备，把膜盒通过螺纹拧入膜盒固定座，将膜盒固定座通过定位螺钉进行导正定位与底板进行底面贴合。气缸下行带动压紧块压紧膜盒固定座，膜盒固定座通过压紧块压紧面由气缸压紧固定，容纳腔容纳膜盒。高压气体从底板进气孔通过膜盒固定座进气孔进气，通过膜盒固定座与压力传感器相连接，使压力传感器显示膜盒固定座内的压力，保压一定时间，再通过压差检测膜盒氩弧焊泄漏。高压气体通过膜盒固定座作用于膜盒内的限位块进行预压，使膜片向上移动一段距离。关闭高压气体，膜片在膜盒内部制冷剂的作用下回复到原有位置，完成一次预压过程。由于气体预压装置不受膜盒尺寸误差影响，膜盒受压稳定也不会损伤膜片，预压一致性好，预压效果明显。

6、总结  
热力膨胀阀是一种节流装置，它是制冷系统中自动调节制冷剂流量的元件，广泛地用于

各种中小型制冷系统中，热力膨胀阀的工作特性好坏会直接影响整个制冷系统能否正常工

作。本文通过改进热力膨胀阀，提高了热力膨胀阀调节的可靠性，并介绍了膜盒气体预压技

术，提高了预压效果，解决了膜盒内部充注制冷剂慢泄漏问题。

参考文献

[1] 何法明. 电子膨胀阀与热力膨胀阀的比较[J]. 世界海运, 2004.

[2] 陈思磊. 热力膨胀阀在商用空调的应用分析[J]. 科技传播, 2014.

[3] 金太洙, 刘众. 机房专用空Z调热力膨胀阀的应用技术[J]. 通信电源技术, 2004.