一种新型单向节流阀的设计与研究

第３期（总第１　９０期）　

２０１５年Ｏ６月　机械工程与自动化　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＩ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴ（）ＭＡＴ１０Ｎ　Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．　

文章编号：１６７２—６４１３（２０１５）０３—０１１６－０２　

一种新型单向节流阀的设计与研究　

朱　建　，肖庭庭　

（１．上海理＿Ｔ－大学机械２－＿程学院，上海　２０００９３；２．上海理工大学能源－９动力工程学院，上海　２０００９３）　

摘要：提供了一种安装在家用空调的连接管和主毛细管之间的新型单向节流阀，用于控制制冷剂的单向导　

通。详细介绍了这种新型单向节流阀的结构特征、工作原理以及注意事项。分析了单向节流阀的用途特点，　

并对单向节流阀的结构进行了初步的设计，以指导用户及专业制冷技术人员正确使用。　

关键词：节流阀；单向阀；结构特征；设计　

中图分类号：ＴＨ１３４　文献标识码：Ａ　

０　引言　

伴随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，　

空调器已成为广大家庭的日常用品。单向节流阀起着　

一种有效的调节作用，是热泵型房间空调器口　的重要　

零部件，与主毛细管配合起到制冷导通、制热代替辅助　

毛细管进行节流的作用，可以满足空调器在制冷和制　

热不同工况下的节流需求，提高热泵机的制热效果。　

现有单向阀具有如下缺点：①参与制热时必须采　

用辅助毛细管节流，增加耗材和成本；②必须焊接辅助　

毛细管和第一端口、第二端口之间的两个焊点，增加了　

工序，其工艺繁琐；③仅仅起到了单向导通的作用，缺　

乏既可单向导通又能自身进行辅助节流的作用。目前　

国内学者对提高单向阀性能进行了多方面的研究，如　

李新力等　就如何改善单向阀的焊接质量进行了分析　

探讨；韦汉儒等　就单向阀如何降低空调成本方面进　

行了研究；叶奇防等　对单向阀动力学模型进行了研　

究，为单向阀动力学分析提供了依据；谭周芳　对空调　

器用单向阀阀芯材料进行了对比实验。本文提供了一　

种能控制制冷剂单向导通、参与制热时自身能进行辅　

助节流且焊点少、结构简单的新型单向节流阀，该单向　

节流阀将辅助毛细管节流功能集成到阀内，可降低管　

材用量，简化焊接工艺，降低空调整机成本，有效提高　

生产效率。　

１　单向节流阀基本结构特征　

单向节流阀主要包括阀体、阀座和锥柱形阀芯。　

其特征如下：阀体设有节流端口和导通端口；阀座安装　

在阀体内部，具有阀座腔体，阀座与阀体之间采用缩颈　

密封连接，阀座的腰部设有复数个通孔；阀芯安装在阀　

座腔体内，用于沿着阀座腔体来回滑动以堵塞或者远　

离通孔，具有阀芯头和贯穿阀芯的节流孑Ｌ。在阀座端　

部设有节流开口，阀体和阀座之间具有流道，当制冷剂　

参与制冷由导通端口输入时，阀芯被推离通孔，制冷剂　从阀座腔体中经由通孔流出，通过流道后，从节流端口　

输出；当制冷剂参与制热由节流端口输入时，从节流开　

口进入阀座腔体，阀芯堵塞通孔，制冷剂经由节流孔进　

行辅助节流，并从导通端口输出。单向节流阀的主要　

特点是制冷单向导通，制热进行辅助节流。　

图１、图２分别为现有单向阀和改进后单向阀的　

剖面结构示意图。图３、图４分别为现有单向阀和改　

进后单向阀与主毛细管、辅助毛细管以及连接管的连　

接示意图。图３和图４中，实线箭头为制冷时制冷剂　

流向，虚线箭头为制热时制热剂流向。　

２单向节流阀的工作原理　

２．１　工作原理　

制冷时，制冷剂由单向节流阀底部端口流入，阀芯　

被向上推开，制冷剂可顺利从阀座腔体中经由两个通　

孑Ｌ，再通过单向节流阀流出。制热时，制冷剂由单向节　

流阀顶部端口流人，从阀座顶部节流开口进入阀座腔　

体，阀芯由于制冷剂的推力和自身重力原因堵塞住了　

两个通孔，制冷剂被迫流经节流孑Ｌ进行辅助节流，再流　

出单向节流阀。　

２．２　改进前、后单向节流阀对比　

表１为改进后单向节流阀与原单向阀的优势、劣　

势对比及创新点。　

单向节流阀３Ｄ效果图如图５所示。　

２．３　单向节流阀使用注意事项　

（１）单向节流阀与配管、配管与配管之间的焊接　

应注意决不能让焊药、灰尘等杂质进入制冷系统。　

（２）主机厂装配焊接配管时，确保阀体温度不超　

过１２０℃。　

（３）在装配系统时应保证系统洁净，为防止毛细　

管等堵住，必须在制冷回路中安装过滤器。　

（４）单向节流阀必须竖直安装。　

３　结束语　

收稿日期：２Ｏ１４—０６一Ｉ８；修订日期：２ｏ１５一Ｏｌ一１８　

作者简介：朱建（１９８４一），男，江苏徐州人，在读硕士研究生，研究方向：机械设计。

　２０１５年第３期　机械工程与自动化　

（１）本文设计的单向节流阀节约了辅助毛细管材　口相比于现有单向阀的４个端口焊点减少。　

料，减少了毛细管组件的制作工序，节流端口和导通端　

１一阀体；２一缩颈；３一阀座；　

４一通孔；５一球形阀芯；　

６，７，８，９一孔　

图１现有单向阀的　

剖面结构示意图　５　

１　

１一阀体；２一缩颈；３一阀座；　１一主毛细管；２～辅助毛细管；　

４一通孔；５一流道；６一锥柱形阀芯；　３一单向阀；４一连接管　

７一节流孔；８一锥形壁　

图２　改进后单向阀的　图３　现有单向阀与主毛细管、辅助　

剖面结构示意图　毛细管以及连接管的连接示意图　

表１　改进后单向节流阀与现有单向阀对比分析　

结构　现有单向阀　改进后单向节流阀　

端口　４个端口　２个端口　

阀体　耗材　紫铜管消耗量大　紫铜管消耗量减少　

制作工艺　复杂　简化　

形状　球形　锥柱形　阀芯　

节流孔　无　有　

辅助毛细管　有　无　

成本评估　辅助毛细管增加成本　取消辅助毛细节约成本　空调　工艺评估　４个焊点　２个焊点　整机　结构评估　管路结构复杂　管路结构简单　

图５节流单向阀３Ｄ效果图　１～主毛细管；２一单向节流阀；　３一连接管（实线箭头表示制冷时制冷剂　

流向，虚线箭头表示制热时制冷剂流向）　

图４改进后单向阀与主毛细管、　

毛细管以及连接管的连接示意图　

（２）该单向节流阀阀座内部设置通孔，并设置成　

具有锥形内壁的阀座腔体，锥体形状的阀芯头与锥形　

内壁相匹配，实现了阀芯卡塞在阀座腔体内并且可沿　

着阀座腔体来回滑动，能在自身重力下堵塞通孔或者　

在制冷剂推力下远离通孔，锥形面密封效果明显。　

（３）该单向节流阀焊点少，结构简单，降低了管材　

用量，简化了焊接工艺，降低空调整机成本，有效地提　

高生产效率，更有利于提升空调器的整机性能。　

参考文献：　

１－１］　中国家用电器研究所，广州日用电器检测院，珠海格力电　

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Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ａ　Ｎｅｗ　Ｔｙｐｅ　器股份有限公司，等．ＧＢ／Ｔ　７７２５—２００４房间空气调节器　

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李新力，沈督．关于改善单向阀焊接质量的分析探讨［刀．　

家电科技，２Ｏ１３（８）：７８—７９．　

韦汉儒，聂金良，吴加生．单向阀在空调降成本机型中的　

灵活应用［Ｊ］．家电科技，２０１０（１２）：６９—７１．　

叶奇防，刘杰，陈江平．制冷系统用单向阀动力学模型研　

究［Ｊ］．制冷技术，２０１３，３３（４）：１－４．　

谭周芳．空调器用单向阀阀芯材料的对比试验［Ｊ］．制冷，　

２０００，１９（２）：４８—５１．　

０ｆ　Ｃｈｅｃｋｅｄ　Ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ　Ｖａｌｖｅ　

ＺＨＵ　Ｊｉａｎ　，ＸＩＡＯ　Ｔｉｎｇ－ｔｉｎｇｚ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｆｏｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９３。Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｆｏｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｃｈｅｃｋｅｄ　ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ　ｖａｌｖｅ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　ｐｉｐｅ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｃａｐｉｌｌａｒｙ　ｏｆ　ｈｏｕｓｅ—　

ｈｏｌｄ　ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ，ａｎｄ　ｉｔ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔＯ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕｎｉｌａｔｅｒａｌ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　ｏｆ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ．Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ，ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃ—　

ｔｕｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｎｏｔｉｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｃｈｅｃｋ　ｖａｌｖｅ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｏｆｆｅｒ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ　ａｎｄ　ｐｒｏ—　

ｆｅｓｓｉｏｎａｌ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓ，ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈｅｃｋ　ｖａｌｖｅ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ。ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｏｆ　

ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｃｈｅｃｋｅｄ　ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ　ｖａｌｖｅ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｏｔｔｌｉｎｇ　ｖａｌｖｅ；ｃｈｅｃｋ　ｖａｌｖｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａ１　ｆｅａｔｕｒｅｓ；ｄｅｓｉｇｎ　

（上接第１１５页）　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　０ｆ　Ｔ９－１　９一Ｎ０６．３Ｄ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ｆａｎ　ｗｉｔｈ　Ａ　Ｎｅｗ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｅａｌ　

ＨＡＮ　Ｆｅｎｇ　

（Ｎａｖｙ　Ｍｉｓｓｉｌｅ　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｉｎ　Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１００２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｆａｎ　ｓｅａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　

ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｅａｌ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｆａｎ　ｔｙｐｅｄ　Ｔ９—１９一Ｎｏ．６．３Ｄ，ａ　ｎｅｗ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｆｌｏｗ　ｐａｓｓａｇｅ　ｃｏｍｐｏ—　

ｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｅａｌｉｎｇ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｅａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ｎｏｖｅｌ，ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　

ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ　ｇａｓ　ｍｅｄｉｕｍ．Ｔｈｅ　ｆｉｎａｌｌｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｆａｎ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｕｓｅｒｓ　

ａｎｄ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔＯ　ｆｉｌｌ　ｔｈｅ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｂｌａｎｋ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｆａｎ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｅａｌ；ｄｅｖｅｌ