膨胀阀和蒸气压缩系统技术方案

披露了一种用于蒸气压缩系统(1)的膨胀阀(2)、和蒸气压缩系统(1)。该电子膨胀阀(1)包括阀元件(9)、阀座(13)、以及偏置构件(12)。该阀元件(9)和该阀座(13)被安排在该膨胀阀(2)的第一流体通路(6)中。该膨胀阀(2)进一步包括形状记忆合金致动器(17)，当该形状记忆合金致动器被电流加热时，该形状记忆合金致动器在该阀元件上施加朝向打开的阀位置的力。本发明专利技术的目的是提供一种用于上述类型的蒸气压缩系统的膨胀阀，该膨胀阀可以进行外部控制也可以自行调节。为此目的，该形状记忆合金致动器(17)被安排在该膨胀阀(2)的第二流体通路(7)中，其中该形状记忆合金致动器(17)被安排成与该第二流体通路(7)中的流体热接触，使得当该形状记忆致动器(17)被该第二流体通路(7)中的流体冷却时，该形状记忆合金致动器也朝向关闭的阀位置致动该阀元件(9)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膨胀阀和蒸气压缩系统
本专利技术涉及一种膨胀阀，该膨胀阀包括：阀元件、阀座、以及偏置构件，该偏置构件在该阀元件上施加朝向关闭的阀位置的力，其中该阀元件和该阀座被安排在该膨胀阀的第一流体通路中，并且其中该膨胀阀进一步包括形状记忆合金致动器，当该形状记忆合金致动器被电流加热时，该形状记忆合金致动器在该阀元件上施加朝向打开的阀位置的力。本专利技术还涉及一种蒸气压缩系统，该蒸气压缩系统包括上述类型的膨胀阀。
技术介绍
蒸气压缩系统(例如，制冷系统、空调系统、或者热泵)通常包括安排在循环中的压缩机、冷凝器、以及膨胀装置(例如，膨胀阀)和蒸发器。制冷剂在该循环内循环并且以交替方式进行压缩和膨胀。热交换发生在该蒸气压缩系统的冷凝器和蒸发器部分中，由此可以取决于该蒸气压缩系统的用途来提供冷却或加热。在下文中，参照制冷系统对蒸气压缩系统的操作进行解释。压缩机将制冷剂流体压缩成导入该冷凝器中的高压热气体，在该冷凝器中，气体冷凝成高压液体并且将热量传递给环境。之后，高压液体被引入该膨胀阀，该膨胀阀限制制冷剂流向随后的蒸发器，由此减小制冷剂的压力。所得到的低压液体然后在该蒸发器中蒸发，由此吸收来自环境的热量。为了优化制冷系统的效率，因此需要准确地控制进入蒸发器的流体流。通常优选的是，液态制冷剂没有残留并离开该蒸发器，即，所有的制冷剂已经蒸发或者液态制冷剂可能进入随后的压缩机，这可能严重损坏压缩机。如果蒸发器以全部冷却能力运转，则离开蒸发器的流体将具有几乎相同的温度，无论液体量为零或较小(在膨胀阀的正确开度处)或者液体量较大(膨胀阀打开太大)。这是因为制冷剂在从液相变为气相时不会改变温度。这意味着无法通过被动温度测量来区分膨胀阀的开度是正确还是完全打开。另一方面，如果制冷剂量下降过多，则蒸发器中的所有制冷剂迅速蒸发，并且所提供的冷却量受到限制。因此，控制穿过膨胀阀的制冷剂的量是很重要的。因此，所使用的膨胀阀通常是比例阀而不是简单的开关阀。上述类型的膨胀阀例如是从WO2014/111397A1中已知的。其中，膨胀阀包括形状记忆合金致动器以致动膨胀阀。形状记忆合金致动器被安排在与制冷剂通路分离的封装体中。SMA致动器可以被提供电流，由此致动器被加热并且在长度上缩短。致动器由此抵抗偏置构件的力而打开阀。从JP2007024486已知使用形状记忆合金致动器的另一种膨胀阀。该膨胀阀包括两个流体通路，这些流体通路中的一个流体通路容纳阀元件和阀座。第一形状记忆合金弹簧以及常规弹簧使该阀元件朝向该阀的关闭方向偏置。如果该阀座后面的膨胀流体的温度升高，则该第一形状记忆合金弹簧伸长并使进入该蒸发器的制冷剂的流动节流。第二形状记忆合金弹簧被安排在连接到蒸发器出口的第二流体通路中。如果来自蒸发器的制冷剂的出口温度升高，则第二形状记忆合金弹簧伸长，并且由此在该阀元件上施加朝向该阀的更打开位置的力。因此，所得到的膨胀阀在有限的操作范围内自行调节。从US4973024A以及WO95/02143中已知开篇处提及类型的另一种阀。上述膨胀阀有许多缺点。在WO2014/111397A1的情况下，需要例如由控制单元根据离开蒸发器的制冷剂的状态不断地重新调整阀。为了重新调整膨胀阀的开度，控制单元需要被提供例如离开蒸发器出口的制冷剂的温度测量值。根据JP2007024486的阀另一方面可以在一些情况下允许膨胀阀的自行调节，由此可以降低蒸气压缩系统的成本。但是，这种膨胀阀除了将制冷剂的流动控制在期望的水平之外不允许对其进行控制。例如，不可能增加或减少流入蒸发器的制冷剂的量，以通过重新调整膨胀阀来增加或减少由制冷系统提供的冷却量。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供最初提及类型的膨胀阀和蒸气压缩系统，其可以进行外部控制也可以自行调节。这个任务是由上述类型的膨胀阀解决的，其中形状记忆合金致动器被安排在膨胀阀的第二流体通路中，其中该形状记忆合金致动器被安排成与该第二流体通路中的流体热接触，使得当该形状记忆合金致动器被该第二流体通路中的流体冷却时，该形状记忆合金致动器也朝向关闭的阀位置致动该阀元件。通过这种方案，膨胀阀将一方面是部分自行调节的，即，膨胀阀根据形状记忆合金致动器被第二流体通路中的流体冷却的多少来重新调整其开度。为此目的，该形状记忆合金致动器被安排在优选地不与第一通路热接触或液体接触的第二流体通路中。然后，这个第二流体通路可以连接到蒸发器的出口，使得形状记忆合金致动器与离开蒸发器的制冷剂热接触、并且因此可以通过缩短(当制冷剂温度升高时)或伸长(当制冷剂温度下降或液态制冷剂的量增加时)对温度变化作出反应。当形状记忆合金致动器缩短时，在阀元件上施加朝向更打开的阀位置的力，并且允许更多的制冷剂穿过阀座。这样，第二流体通路中的温度将下降，因为更多的制冷剂被提供到蒸发器中。膨胀阀因此在一定程度上自行调节。此外，当液态制冷剂进入第二通路时，过多的制冷剂被提供至蒸发器，并且形状记忆合金致动器将主要通过形状记忆合金致动器上的液滴蒸发而被冷却。因此，形状记忆合金致动器将伸长并且在阀元件上施加朝向更关闭的阀位置的力，由此使穿过阀座的制冷剂的量节流。因此，膨胀阀还可以防止在蒸发器出口上出现可能进入压缩机的过量液态制冷剂。膨胀阀因此允许蒸发器非常靠近最佳冷却地运转，而没有损坏压缩机的风险。同时，提供给形状记忆合金致动器的电流也可以增加/减少以主动地打开/关闭膨胀阀以增加/减少所提供的冷却量。加热形状记忆合金致动器所需的功率量是相当低的，因为形状记忆合金致动器理想地将仅与气态制冷剂接触。控制单元(优选地，微型计算机)可以被提供用来控制提供给形状记忆合金致动器的电流。在优选实施例中，该阀元件、该阀座、以及该形状记忆合金致动器被安排在共用的阀壳体中，该阀壳体包括至少两个入口和至少两个出口。这个方案允许膨胀阀的紧凑构造。在另一个优选实施例中，该阀壳体主要在垂直于这两个流体通路的方向上延伸。该阀壳体因此可以具有垂直于这两个流体通路的比平行于这些流体通路的更大的延伸范围。这种构造允许为形状记忆合金致动器提供足够大的空间。在这种情况下，该形状记忆合金致动器可以优选地具有细长形式、并且可以优选地包括至少一个线形记忆合金线。还优选的是，该形状记忆合金致动器包括至少一个U形线。这可以减少用于加热形状记忆合金致动器所需的功率量。此外，使用至少一个U形线还将改善形状记忆合金致动器的机械稳定性。在另一个优选实施例中，该形状记忆合金致动器与该第二流体通路中的流体直接接触。在这种情况下，在形状记忆合金致动器周围不提供绝缘或涂层。这允许形状记忆合金致动器对第二通路中的任何温度变化或液态制冷剂的出现做出更快的反应。由于形状记忆合金致动器多数情况下将与气态制冷剂接触，因此可以省去电绝缘或腐蚀保护。然而，形状记忆合金致动器的材料可能需要适配于所使用的制冷剂。如果壳体是导电的(例如，包括金属部分)，那么形状记忆合金致动器优选地通过电绝缘密封件(例如，玻璃密封件)附接到壳体。优选的是，该阀元件包括具有圆锥形节流尖端的节流元件。由此实现了对穿过膨胀阀的流动的更好的比例控制。上述任务也通过一种蒸气压缩系统得以解决，该蒸气压缩系统包括根据上述实施例中任一项所述的膨胀阀以及蒸发器，其中第一流体通路连接到蒸发器入口，并且蒸发器出口连接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀阀，包括：阀元件(9)、阀座(13)、以及偏置构件(12)，该偏置构件在该阀元件(9)上施加朝向关闭的阀位置的力，其中该阀元件(9)和该阀座(13)被安排在该膨胀阀(2)的第一流体通路(6)中，并且其中该膨胀阀(2)进一步包括形状记忆合金致动器(17)，当该形状记忆合金致动器(17)被电流加热时，该形状记忆合金致动器在该阀元件(9)上施加朝向打开的阀位置的力，其特征在于，该形状记忆合金致动器(17)被安排在该膨胀阀(2)的第二流体通路(7)中，其中该形状记忆合金致动器(17)被安排成与该第二流体通路(7)中的流体热接触，使得当该形状记忆合金致动器(17)被该第二流体通路(7)中的流体冷却时，该形状记忆合金致动器也朝向关闭的阀位置致动该阀元件(9)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.14 EP 15189681.81.一种膨胀阀，包括：阀元件(9)、阀座(13)、以及偏置构件(12)，该偏置构件在该阀元件(9)上施加朝向关闭的阀位置的力，其中该阀元件(9)和该阀座(13)被安排在该膨胀阀(2)的第一流体通路(6)中，并且其中该膨胀阀(2)进一步包括形状记忆合金致动器(17)，当该形状记忆合金致动器(17)被电流加热时，该形状记忆合金致动器在该阀元件(9)上施加朝向打开的阀位置的力，其特征在于，该形状记忆合金致动器(17)被安排在该膨胀阀(2)的第二流体通路(7)中，其中该形状记忆合金致动器(17)被安排成与该第二流体通路(7)中的流体热接触，使得当该形状记忆合金致动器(17)被该第二流体通路(7)中的流体冷却时，该形状记忆合金致动器也朝向关闭的阀位置致动该阀元件(9)。2.根据权利要求1所述的膨胀阀，其特征在于，该阀元件(9)、该阀座(13)、以及该形状记忆合金致动器(17)被安排在共用的阀壳体(8)中，该阀壳体包括至少两个入口(21，23)和至少两个出口(22，24)。3.根据权利要求2所述的膨胀阀，其特征在于，该阀壳体(8)主要在垂直于这两个流体通路(6，7)的方向上延伸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的膨胀阀，其特征在于，该形状记忆合金致动器(17)包括至少一个U形线(18)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的膨胀阀，其特征在于，该形状记忆合金致动器(17)与该第二流体通路(7)中的流体直接接触。6.根据权利要求1至6中任一项所述的膨胀阀，其特征在于，该阀元件(9)包括具有圆锥形节流尖端(14)的节流元件(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞尔吉奥·乌里韦，约翰·万贝克，
申请(专利权)人：丹佛斯有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK