电子膨胀阀作为一种新型节流元件是高效变频空调器中普通采用的节流元件。系统配置压力传感器、温度传感器及高精度控制器,在控制模式下反应速度快,不会产生流量波动或振荡,制冷量可以连续调节。其显著特点如下:
1)电子膨胀阀从全闭到全开状态用时仅需几秒钟,反应和动作速度快,不存在静态过热度现象,且开闭特性和速度均可认为设定,可以极小的调节量进行调节,制冷剂流量波动小,尤其适合家用变频空调使用。
2)电子膨胀阀的使用温度低。其感温部件为热电偶或热电阻,在低温下能准确反映出过热度的变化。过热度连续可调,最小过热度为1℃以下。在变工况条件下可维持基本恒定过热度。
3)电子膨胀阀的过热度设定值可调。电子膨胀阀的调节作用可以彻底实现远距离控制,根据不同需要灵活调整过热度,以减小蒸发器表面和被冷却空间内环境之间的温差。与仿真逻辑控制技术相结合,可以实现前馈调节。
4)电子膨胀阀可起到节能的作用。采用电子膨胀阀控制压缩机排气温度,可以防止因排气温度的升高对系统性能产生的不利影响,同时又可省去专设的安全保护器,节约成本节省电耗约6%。
5)阀与制冷剂种类无关,有较大的使用范围。
6)在压缩机起动和冷负荷剧烈变化时,可限制制冷剂流量,从而可防止压缩机过截和防止液击。
7)电子膨胀阀具有很好的双向流通性能,两个流量的流量系数很小,偏差小于4%。电子膨胀阀应用数字信号进行控制。由于目前微计算机和数字控制技术发展很快,电磁式电子膨胀阀基本已被淘汰,所以本节讨论的电子膨胀阀指电动式电子膨胀阀。
电子膨胀阀是一种由微计算机直接控制的节流机构,它的出现实现了微计算机完全直接跳空制冷系统。在以前,尽管在各种制冷剂上已采用微计算机控制,但由于只能实现数据检测以及控制压缩机、风机、水泵等的转速和开停,不能控制蒸发器出口处制冷剂的过热度,对制冷系统的控制不是完全直接控制。因此,制冷系统效率的提高有限。如采用电子膨胀阀节流,制冷系统的四个基本部件均由微计算机直接控制。电子膨胀阀节流与变频调速技术相结合,不仅温度、压力、时间等数据可由微计算机进行处理,压缩机、风机、水泵等可根据需要控制转速和开停,电加热器等可根据需要控制功率,而且可根据蒸发器制冷剂的过热度来控制节流机构的开度,从容调控制冷剂流量、蒸发温度、压缩机转速和开停与冷负荷的变化相适应,制冷系统效率有较大提高。
电磁式电子膨胀阀依靠电磁线圈的磁力驱动针阀。电磁线圈通电前,针阀处于全开位置,通电后受磁力的影响,针阀开度减小,其减小的程度取决于施加在线圈上的控制电压。电压越高,开度越小,经过膨胀阀的制冷剂流量的减小。
电动式电子膨胀阀根据传动装置种类的不同,有直动型和减速型两种。直动型电子膨胀阀的电动机直接带动阀芯,其结构较简单,调节较迅速;减速型电子膨胀阀的电动机通过减速齿轮副带动阀芯,电动机旋转力矩较小,调节较精密,适用于制冷量较大的场合。
电动机直接带动阀针做上下运动。当控制电路产生的脉冲电压作用到电动机定子上时,在线圈中产生磁力,使电动机转子转动,通过导向螺纹的作用,使转子的旋转运动转变为针阀的上下运动,从容调节针阀的开度,进而调节制冷剂的流量。
减速型电动式电子膨胀阀与直动型电动式电子膨胀阀的区别在于,其内装有减速齿轮。它的工作原理是当电动机通电后,高速旋转的转子通过齿轮组减速,再带动阀针做直线移动。由于齿轮的减速作用大大增加了输出转矩,使得较小的电磁力可以获得足够大的输出力距,所以减速型电子膨胀阀的容量范围大。减速型电子膨胀阀的另一个特点是电动机组合部分与阀体部分可以分离,这样,只要更换不同口径的阀体,就可以改变阀的容量。
减速型电动式电子膨胀阀,它由阀体、脉冲步进电动机、波纹管、传动机构和阀芯等组成。脉冲步进电动机通过传动机构带动阀芯上下移动,进行制冷剂流量的调节。
脉冲步进电动机为驱动机构,由微计算机控制,一般是四相电动机,电动机转子采用永久磁铁形成磁极。微处理器发出指令,由转换电路在各相绕组上按时序施加脉冲驱动电压,使电动机旋转。由于脉冲序列可以正反变化,脉冲步进电动机可以正反换向。
波纹管起密封作用,它将制冷剂流道与运动部分隔开,以防制冷剂泄露。
传动机构包括齿轮副和螺纹副,小齿轮为主动齿轮,由脉冲步进电动机带动,小齿轮带动大齿轮将转速降低。传动螺杆与大齿轮制成一体,随大齿轮旋转。由于螺套与阀体上防自转机构的作用,螺套无旋转运动。随着螺杆的旋转,螺套上升或下降,将圆周愚弄变换成直线运动,并带动阀芯上下移动。
温度传感器为两个热敏电阻,一个贴在蒸发器两相段管外壁上,另一个贴在蒸发器出口管外壁上,分别检测饱和温度的过热温度,以得到过热度信号。
制冷剂在电子膨胀阀中的流向是可逆的,其流量特性基本上是线性的。