关于热力膨胀阀

热力膨胀阀是制冷系统的重要自控元件，利用气箱头（感温包）的温度变化作为信号，调节阀开度，改变制冷剂流量。

膨胀阀在制冷系统中的作用：

① 节流降压

将冷凝器冷凝后的高温高压液态制冷剂节流降压，成为容易蒸发的低温低压的汽液混合物，进入蒸发器蒸发，吸收外界热量；

② 调节流量

根据感温包或气箱头得到的温度信号，膨胀阀能自动调节进入蒸发器的制冷剂流量，以适应制冷负荷不断变化的需要。

③ 保持一定过热度、防止液击和异常过热

膨胀阀通过流量的调节使蒸发器具有一定的过热度，保证蒸发器总容积的有效利用，避免液态制冷剂进入压缩机引起液击；同时又能控制过热度在一定范围，防止异常过热现象的发生。

不同类型的热力膨胀阀：

铜阀类：

与膨胀阀有关的几个概念：

过热度：在系统中是指蒸发温度和蒸发器出口温度的温度差，对膨胀阀是指感温包温度和膜片下方压力对应的温度差，总过热度也称过热度范围，静装配过热度也称静止过热度，是指刚刚使阀开启的过热度，梯度过热度也称过热度变化，是指阀从开启到达到额定容量的开度所需的过热度，总过热度＝静装配过热度 梯度过热度，系统工作时阀处于某一开度所对应的过热度，称工作过热度。

静装配过热度调节范围：静装配过热度在一定范围内是可调节的，对一般膨胀阀为2-8℃，对汽车空调膨胀阀约为1-10℃；可变过热度为5℃，故汽车空调膨胀阀工作过热度范围为1-13℃。蒸发器与膨胀阀容量匹配得当时，可以调整螺栓取得最小稳定过热度即合适的静过热度，此时蒸发器出口温度由不断波动趋于稳定。

蒸发器的面积不是100％被利用的，总是有一部分处于过热状态；

正常情况下，离开蒸发器的气体是过热气体；

蒸发器的入口端和出口端存在阻力损失，有一定的压差；

进入膨胀阀的制冷剂液体温度与冷凝温度不一样，有一定的温度降，称之为过冷度。阀容量随阀前过冷度增大而增大。

膨胀阀的控制原理：

三力平衡原理：P1＝ P2 F

P1 ：气箱头内充注介质对应于温度产生的压力，作用在膜片上方；

P2 ：蒸发压力（对内平衡为阀出口压力，对外平衡为蒸发器出口压力），作用在膜片下方；

F ：弹簧力，作用在膜片下方。

气箱头温度降低时P1＜P2 F，阀口开度减小；

气箱头温度升高时P1＞P2 F，阀口开度增大；

其它力：如膜片刚度、传动部件摩擦阻力、流体对阀芯的作用力等，在分析时暂不考虑。

内平衡膨胀阀：

膜片下方的压力取自阀出口；

当蒸发器压力降过大时，会使气箱头感受的过热度减小，使阀开度不足。

外平衡膨胀阀（铜）：

膜片下方的压力取自蒸发器出口；

避免了蒸发器压力降对阀开度的影响，克服了内平衡阀的缺点；

由于阀出口与膜片下方的平衡腔间需密封处理，增加了制造难度。

外平衡膨胀阀（铝）：

外平衡阀的另一种形式，蒸发器至压缩机的回气直接通入阀内，气箱头的温度和压力信号都从阀内部的回气通道取得；方块式的结构使安装更方便、可靠；

无毛细管的结构使阀的抗振性更好；铝材料的采用使重量减轻。

膨胀阀的零件及作用（1）铝阀：

膨胀阀的零件及作用（2）铜阀（内平衡）：

膨胀阀的零件及作用（3）铜阀（外平衡）：

膨胀阀的零件及作用：

阀体：提供制冷剂流通通道、与系统的连接接口、阀内零件的安装位置，材质为铝或黄铜；

膜片：隔膜的作用。以最小的阻力，将气箱头的力传递给传动片，其特性由材质、状态、厚度、波纹形状等决定，一般由不锈钢或铜合金制作；

气箱盖：与气箱座、膜片、感温包、毛细管共同组成气箱头（有的产品没有感温包和毛细管），材质为不锈钢或黄铜；

感温包：感受外界温度，把温度转换的压力传递给气箱头，材料为紫铜；

毛细管：传递感温包的压力，或提供充注的通道，材料为紫铜；

传动片：把膜片的力传递给传动杆，并起到轴向和径向的限位作用，材料为铝或黄铜；

气箱座：连接阀体，容纳传动片，与气箱盖、膜片、感温包、毛细管共同组成气箱头，材质为不锈钢；

O 形圈：使气箱头与阀体间密封；

传动杆：把膜片的力传递给阀芯。分上传动杆和下传动杆，有的产品在下传动杆上点焊有钢球；

O 型圈：使传动杆和阀体间密封，但又不产生过大的摩擦阻力；

阀芯：在气箱头和弹簧力的作用下，控制阀口流通面积的大小，材料为不锈钢或黄铜；

调节弹簧：根据静装配过热度要求提供一定的预紧力，并提供与气箱头平衡的力，注意弹簧的刚度、节距、两端面平行度都对产品有很大影响，材料为不锈钢或弹簧钢；

调节螺丝：调节弹簧的预紧力；

O 形圈：使调节螺丝与阀体间密封，但又不影响调节性能。

膨胀阀气箱头的充注：

充注：向气箱头密封腔内充入随温度变化而产生一定压力变化的介质；

由于向气箱头中充入的介质的量非常少，通常为几十毫克（mg），而产品的正常使用期限须在十年以上，保证不使充注介质泄漏的问题变得非常重要；

充注方式的多样化：液体充注、气体充注、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。

气体充注：向气箱头中充入与系统使用相同的制冷剂；充入的制冷剂的量是被限定的（MOP)；安装场所的限制—值得注意的逆转现象。

交叉充注：

气箱头中充入与系统使用不同的制冷剂和惰性气体；

充入的制冷剂和惰性气体的量是被限定的（MOP）；

调整制冷剂的种类和充入量，可以得到不同的控制特性。

吸附充注：

吸附原理：吸附剂的多孔结构和很大的表面积，在温度变化时使气体的吸附量发生变化；

在感温包或气箱头中充填有吸附剂（一般是活性炭）；

向气箱头中充入的是易被吸附剂吸附的气体；

控制吸附剂的量和充入气体的量，可以得到不同的控制特性。

膨胀阀的测试：

0℃ 作动：是一个可调整的调定值，保证产品出厂的状态一致；

10 ℃ 作动：测试充注特性的参数；

MOP （32℃ 或50℃ ）：测试最大工作压力，监控充注量，同时可发现充注介质是否泄漏；

内泄漏：检测阀口关闭的紧密程度；

外平衡泄漏：检测阀出口端和外平衡管端的泄漏量；

耐久：检测运动部件的耐磨损、抗疲劳能力，易出现的问题是膜片开裂失效、阀口磨损使泄漏超差、传动片和传动杆磨损；

阻滞：检测相同过热度增加或减少时阀出口的压力差（即阀开度差）；

气密性：检测阀内向外部泄漏的量；

最大耐压：阀能承受的可正常工作的最大压力；

压力－位移：气箱头温度不变，改变膜片下方压力得到的2条变化曲线 (阀开启和关闭）；

温度－位移：膜片下方的压力不变，改变气箱头温度得到的2条变化的曲线（阀开启和关闭）；

开度－流量：改变阀开度，测得的制冷剂流量变化的曲线；

温度－容量：将温度－位移和开度－流量曲线合并后得到的表明过热度和制冷量关系的曲线，描述阀的制冷能力；

时间常数：测定气箱头接到动作信号后，阀到达最终变化量的63.2％所需的时间。测试方法有多种，目前我们采用空气测试法；

耐高温；耐低温；冷热冲击；振动；噪音；爆破压力；清洁度；湿热；耐介质；盐雾；压力循环；耐真空度；跌落。

与系统匹配有关的其它试验：水流量试验，台架试验，焓差试验，实车试验等。

来源：暖通南社