目 录
· 什么是热力膨胀阀
· 制冷系统不一定用热力膨胀阀作节流元件
· 与膨胀阀有关的几个概念
· 膨胀阀的分类
· 膨胀阀在制冷系统中的作用
· 典型汽车空调膨胀阀的结构
· 膨胀阀的控制原理
· 膨胀阀的零件及作用
· 膨胀阀气箱头的充注
· 膨胀阀 的 测 试
· 几 点说明
什么是热力膨胀阀
· 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。
制冷系统不一定用热力膨胀阀作节流元件
· 可以采用毛细管、节流短管（CCOT)作为节流元件，成本低，可靠性好；
· 可以采用电子膨胀阀，使控制更精确，但由于要采用传感器、控制线路板、带步进电机的执行机构，使制造复杂，成本提高；
· 新的CO2系统也有采用喷射管作节流元件。
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；
· 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 ℃；
· 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。
膨胀阀 的 分 类
空调系统用 房间空调系统汽车空调系统
冷藏及低温用 冷库 冷藏箱 陈列柜 低温装置
世界著名的膨胀阀制造商
商用：DANFOSS SPOLAN ALCO PARKESAGINOMIYA
汽车空调：FUJIKOKI TGK EGLHOF EADON
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。
汽车空 调系统 示意图
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。
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）
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；
膨胀阀的零件及作用（2）
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（1）
· 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）；
膨胀阀 的 测 试（2）
· 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；
膨胀阀 的 测 试（3）
●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
几点说明
· 膨胀阀的在线检测中，阀门基本没有开度上的变化，是处在一种似开非开的状态（阀芯离开阀口的轴向距离约为0.02mm）。
· 轴向尺寸对于膨胀阀相当重要，它决定了膨胀阀的最大开度和阀关闭时膜片的初始位置，理论上是控制得越严越好，但轴向尺寸加工较难，膨胀阀的轴向尺寸又是由若干零件组成的，累积误差较大，控制亦较难，所以在实际生产中给了一定范围的公差；
· 气箱头泄漏始终是必须高度关注的问题，目前与泄漏相关的产品合格率还远没有达到预定的目标；
· 产品的一致性还不够好，如调节螺丝状态的一致性、温度—位移性能的一致性等，从目前的测试结果看，产品的离散度还比较大；
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