论文部分内容阅读
【摘要】针对制冷设备（比如热泵式空调器）中改变制冷剂流向，实现制冷和制热切换功能的传统电磁四通换向阀存在的不足，研究可替代的，节能型的电机驱动四通换向阀。
【关键词】制冷设备；电磁四通换向阀；节能型；电机驱动四通换向阀
行业背景
目前，各种环保节能的政策、措施都已成为我们耳熟能详的文明生活发展趋势，“节能、环保、低碳”的理念也已深入人心，然而随着人民生活水平的不断提高，我国的制冷设备所消耗的电能也不断的攀升，约占全国总耗电量的20%。四通阀在制冷设备（热泵式空调器）中起着至关重要的作用：四通换向阀是热泵型空调装置上用来改变制冷剂气体流向的阀，用它能改变室外热交换器和室内热交换器各自的功能，以达到人们所需的夏天制冷、冬天采暖的要求，它也可用来作除霜用，当室外热交换器上结霜时，用它来切换制冷剂流向，使室外热交换器上的温度升高，完成短时间内除霜。热泵式空调器的产量特别是近十几年来在全世界迅速发展，与此同时，节能研究课题也被提上了日程，传统的电磁四通换向阀在制冷状态下不通电，但在制热状态下，电磁线圈始终通电不节能。因而，我们开始了节能型四通换向阀的研究，它只是在换向的很短时间内通电（15秒），换向完成后，换向电机停转，不通电；待再次进行制冷和制热切换的过程中电机才又通电，切换完成后电机再次断电。空调在正常使用的情况下，一年只需为数不多的几次冷暖切换（冬天制冷，夏天制热，才需要切换），使用节能型四通换向阀节能效果明显。
传统电磁四通换向阀工作原理
当电磁阀线圈处于断电状态，先导滑阀在右侧压缩弹簧驱动下左移，高压气体进入毛细管①后进入右端活塞腔③，另一方面，左端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀左移，使排气管（S管）与室内機接管（E管）相通，另两根接管（D管和C管）相通，形成制冷循环（如图1）。反之，当电磁阀线圈处于通电状态，先导滑阀在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧的张力而右移，高压气体进入毛细管①后进入左端活塞腔③，另一方面，右端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀右移，使排气管（S管）与室外机（C管）接管相通，另两根接管（D管和E管）相通，形成制热循环（如图2）。
节能型电机驱动四通换向阀工作原理
电机驱动节能型四通换向阀（图3）包括驱动部件（1）、阀体部件（2）和连接螺钉（3）。
驱动部件包括：盒盖（1.1）；盒座（1.6）和起固定作用的螺钉（1.4）；安装在盒体内的微型电机（1.2）；套装在微型电机轴上的成90度分布的双凸轮（1.5）；安装在双凸轮一侧由电路板（1.31）和双微动开关（1.32）构成的电路板组件（1.3），双微动开关的制冷触点（1.3.2.2）和制热触点（1.3.2.1）分别与电路板上的制冷供电线（1.3.3）和制热供电线（1.3.5）接通。
阀体部件（2）包括：阀体外壳（2.6）；换向转子（2.5）；固定在换向转子（2.5）上的金属片（2.4）；其上套装有密封圈（2.2）的阀旋钮（2.1），阀旋钮的一端卡在金属片（2.4）的槽内，另一头与驱动部分的双凸轮轴向凸凹对接；压盖（2.3），在阀体外壳（2.6）上旋紧后与换向转子有一定的接触压力，以保证换向转子（2.5）与阀体外壳（2.6）的接触密封；压力平衡管（2.7）；4根接管（2.8），与阀体采用焊接方式连接。
制冷循环中，制冷供电线通电，制热供电线断电，由于凸轮的位置使双微动开关的制冷触点断开、制热触点接通，同步电机不工作，压缩机出来的高压气体进入D管后，通过换向转子的U型槽与室外机接管（C管）相通，如图3所示，室内机接管（E管）与排气管（S管）相通。
制冷循环向制热循环转换时，制冷供电线断电，制热供电线通电，由于双微动开关的制冷触点断开、制热触点接通，同步电机通电工作，带动阀旋钮和转动转子旋转，当旋转900时，双凸轮的位置使双微动开关的制冷触点接通，制热触点断开，同步电机断电停止工作，从压缩机出来的高压气体进入D管后，通过换向转子的U型槽与室内机接管（E管）相通，室外机接管（C管）与排气管（S管）相通，形成制热循环。
制热循环向制冷循环转换时，制冷供电线通电，制热供电线断电，由于双微动开关的制冷触点接通、制热触点断开，同步电机通电工作，带动阀旋钮和转动转子旋转，当旋转900时，双凸轮的位置使双微动开关的制冷触点断开，制热触点接通，同步电机断电停止工作，从压缩机出来的高压气体进入D管后，通过换向转子的U型槽与室外机接管（C管）相通，室内机接管（E管）与排气管（S管）相通。
优势对比
1、驱动方式：传统的电磁四通换向阀是电磁线圈驱动铁芯动作，带动先导阀动作，从而由制冷剂气体压力驱动换向元件滑动实现换向；电机驱动节能型四通换向阀由电机直接驱动换向元件转动实现换向。2、通电时间：传统的电磁四通换向阀制冷状态下不通电，但在制热状态下线圈始终通电；电机驱动节能型四通换向阀只是在换向的很短过程通电，换向完成后不通电，达到了节能的效果。3、换向元件动作原理：传统的电磁四通换向阀换向元件由制冷剂气体压力驱动换向滑块直线滑动实现换向；电机驱动节能型四通换向阀换向元件在电机的直接驱动下旋转实现换向，动作可靠性得到了提高。4、零件数量：传统的电磁四通换向阀零件数量达到35个以上；电机驱动节能型四通换向阀零件数量只有20个左右，结构简单。5、装配工艺：传统的电磁四通换向阀焊接部位多达16处以上；电机驱动节能型四通换向阀焊接部位只有6处，产品质量容易保证。6、成本：传统的电磁四通换向阀成本比电机驱动节能型四通换向阀高。
参考文献
[1]暖通空调制冷系统建模与控制现状及发展趋势，第29卷，第3期
【关键词】制冷设备；电磁四通换向阀；节能型；电机驱动四通换向阀
行业背景
目前，各种环保节能的政策、措施都已成为我们耳熟能详的文明生活发展趋势，“节能、环保、低碳”的理念也已深入人心，然而随着人民生活水平的不断提高，我国的制冷设备所消耗的电能也不断的攀升，约占全国总耗电量的20%。四通阀在制冷设备（热泵式空调器）中起着至关重要的作用：四通换向阀是热泵型空调装置上用来改变制冷剂气体流向的阀，用它能改变室外热交换器和室内热交换器各自的功能，以达到人们所需的夏天制冷、冬天采暖的要求，它也可用来作除霜用，当室外热交换器上结霜时，用它来切换制冷剂流向，使室外热交换器上的温度升高，完成短时间内除霜。热泵式空调器的产量特别是近十几年来在全世界迅速发展，与此同时，节能研究课题也被提上了日程，传统的电磁四通换向阀在制冷状态下不通电，但在制热状态下，电磁线圈始终通电不节能。因而，我们开始了节能型四通换向阀的研究，它只是在换向的很短时间内通电（15秒），换向完成后，换向电机停转，不通电；待再次进行制冷和制热切换的过程中电机才又通电，切换完成后电机再次断电。空调在正常使用的情况下，一年只需为数不多的几次冷暖切换（冬天制冷，夏天制热，才需要切换），使用节能型四通换向阀节能效果明显。
传统电磁四通换向阀工作原理
当电磁阀线圈处于断电状态，先导滑阀在右侧压缩弹簧驱动下左移，高压气体进入毛细管①后进入右端活塞腔③，另一方面，左端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀左移，使排气管（S管）与室内機接管（E管）相通，另两根接管（D管和C管）相通，形成制冷循环（如图1）。反之，当电磁阀线圈处于通电状态，先导滑阀在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧的张力而右移，高压气体进入毛细管①后进入左端活塞腔③，另一方面，右端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀右移，使排气管（S管）与室外机（C管）接管相通，另两根接管（D管和E管）相通，形成制热循环（如图2）。
节能型电机驱动四通换向阀工作原理
电机驱动节能型四通换向阀（图3）包括驱动部件（1）、阀体部件（2）和连接螺钉（3）。
驱动部件包括：盒盖（1.1）；盒座（1.6）和起固定作用的螺钉（1.4）；安装在盒体内的微型电机（1.2）；套装在微型电机轴上的成90度分布的双凸轮（1.5）；安装在双凸轮一侧由电路板（1.31）和双微动开关（1.32）构成的电路板组件（1.3），双微动开关的制冷触点（1.3.2.2）和制热触点（1.3.2.1）分别与电路板上的制冷供电线（1.3.3）和制热供电线（1.3.5）接通。
阀体部件（2）包括：阀体外壳（2.6）；换向转子（2.5）；固定在换向转子（2.5）上的金属片（2.4）；其上套装有密封圈（2.2）的阀旋钮（2.1），阀旋钮的一端卡在金属片（2.4）的槽内，另一头与驱动部分的双凸轮轴向凸凹对接；压盖（2.3），在阀体外壳（2.6）上旋紧后与换向转子有一定的接触压力，以保证换向转子（2.5）与阀体外壳（2.6）的接触密封；压力平衡管（2.7）；4根接管（2.8），与阀体采用焊接方式连接。
制冷循环中，制冷供电线通电，制热供电线断电，由于凸轮的位置使双微动开关的制冷触点断开、制热触点接通，同步电机不工作，压缩机出来的高压气体进入D管后，通过换向转子的U型槽与室外机接管（C管）相通，如图3所示，室内机接管（E管）与排气管（S管）相通。
制冷循环向制热循环转换时，制冷供电线断电，制热供电线通电，由于双微动开关的制冷触点断开、制热触点接通，同步电机通电工作，带动阀旋钮和转动转子旋转，当旋转900时，双凸轮的位置使双微动开关的制冷触点接通，制热触点断开，同步电机断电停止工作，从压缩机出来的高压气体进入D管后，通过换向转子的U型槽与室内机接管（E管）相通，室外机接管（C管）与排气管（S管）相通，形成制热循环。
制热循环向制冷循环转换时，制冷供电线通电，制热供电线断电，由于双微动开关的制冷触点接通、制热触点断开，同步电机通电工作，带动阀旋钮和转动转子旋转，当旋转900时，双凸轮的位置使双微动开关的制冷触点断开，制热触点接通，同步电机断电停止工作，从压缩机出来的高压气体进入D管后，通过换向转子的U型槽与室外机接管（C管）相通，室内机接管（E管）与排气管（S管）相通。
优势对比
1、驱动方式：传统的电磁四通换向阀是电磁线圈驱动铁芯动作，带动先导阀动作，从而由制冷剂气体压力驱动换向元件滑动实现换向；电机驱动节能型四通换向阀由电机直接驱动换向元件转动实现换向。2、通电时间：传统的电磁四通换向阀制冷状态下不通电，但在制热状态下线圈始终通电；电机驱动节能型四通换向阀只是在换向的很短过程通电，换向完成后不通电，达到了节能的效果。3、换向元件动作原理：传统的电磁四通换向阀换向元件由制冷剂气体压力驱动换向滑块直线滑动实现换向；电机驱动节能型四通换向阀换向元件在电机的直接驱动下旋转实现换向，动作可靠性得到了提高。4、零件数量：传统的电磁四通换向阀零件数量达到35个以上；电机驱动节能型四通换向阀零件数量只有20个左右，结构简单。5、装配工艺：传统的电磁四通换向阀焊接部位多达16处以上；电机驱动节能型四通换向阀焊接部位只有6处，产品质量容易保证。6、成本：传统的电磁四通换向阀成本比电机驱动节能型四通换向阀高。
参考文献
[1]暖通空调制冷系统建模与控制现状及发展趋势，第29卷，第3期