一種減振降噪熱力膨脹閥的設(shè)計(jì)

嚴(yán)雅燈

（寧波松鷹汽車部件有限公司 315600）

車用空調(diào)系統(tǒng)的異常振動(dòng)噪聲，是目前用戶投訴較多的問題之一。由于汽車空調(diào)系統(tǒng)工作在復(fù)雜的振動(dòng)場(chǎng)中（如發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)或空調(diào)系統(tǒng)熱力膨脹閥的流量調(diào)節(jié)響應(yīng)振動(dòng)形成了諧振，即所謂產(chǎn)生共振），導(dǎo)致了整個(gè)汽車空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)生劇烈的共振和噪聲。

現(xiàn)有的技術(shù)是采用多種技術(shù)方案，通過對(duì)熱力膨脹閥的改進(jìn)，解決系統(tǒng)共振噪聲問題。如采取在熱力膨脹閥中增大彈簧預(yù)緊力、增加密封圈的截面直徑、增加頂板質(zhì)量或減小閥芯球的直徑等措施。但由于上述方案的措施都過于單一，所以減振消噪效果并不明顯。以增加頂板質(zhì)量的方案為例，僅僅依靠增加頂板質(zhì)量來使膨脹閥在工作時(shí)傳動(dòng)桿的軸向運(yùn)動(dòng)稍稍滯后，以避開汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的固有振動(dòng)頻率，達(dá)到錯(cuò)峰減振的效果。但由于汽車的振場(chǎng)是變化的，并非是固定頻率，加之傳動(dòng)桿的徑向振動(dòng)并未得以解決，故而起不到完全消噪的作用。

1 減振消噪的熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)

如圖1所示，一種減振消噪的熱力膨脹閥，包括閥體、動(dòng)力頭、頂桿套、頂桿、鋼珠閥芯、閥芯托座、阻尼夾、彈簧、調(diào)節(jié)螺帽及O 形圈，閥體內(nèi)設(shè)有由進(jìn)氣口、出氣口、氣道、進(jìn)液口、出液口、閥芯孔、閥桿孔和動(dòng)力頭接口構(gòu)成的流體通道與機(jī)構(gòu)連接通道。動(dòng)力頭由不銹鋼材質(zhì)的膨脹膜盒、彈性膜片和頂板構(gòu)成，將溫度變化轉(zhuǎn)換為體積伸縮變化的傳感轉(zhuǎn)換元件，動(dòng)力頭的膨脹膜盒封閉的內(nèi)部充有溫敏壓力轉(zhuǎn)換流體工質(zhì)。

如圖2所示，頂桿套為上部設(shè)有四棱凸緣的圓柱臺(tái)階形中空管狀尼龍材質(zhì)構(gòu)件。頂桿套的頂端中心設(shè)有與動(dòng)力頭所述頂板滑動(dòng)配合的臺(tái)階沉孔構(gòu)成的定位孔，頂桿套的下部柱面上均布設(shè)有6 條與柱面平行的凸筋，6 條所述凸筋的假想外徑與頂桿套的中部柱面的直徑相等。頂桿為不銹鋼材質(zhì)的圓柱臺(tái)階形桿狀構(gòu)件，頂桿的下部為直徑小于中上部的小圓柱臺(tái)階，稱為頂針部。鋼珠閥芯為不銹鋼材質(zhì)的鋼珠。閥芯托座為上部設(shè)有凸緣臺(tái)階的圓柱臺(tái)階形不銹鋼材質(zhì)構(gòu)件，鋼珠閥芯固定焊接在閥芯托座的上面中心[1]。

如圖3所示，阻尼夾為下方由8 只均布的柱腳支撐著上方的圓形頂面，所構(gòu)成的呈空心圓錐臺(tái)形的薄壁不銹鋼材質(zhì)構(gòu)件。阻尼夾柱腳下部的外側(cè)面設(shè)有向外凸出的球面形柱腳凸包，阻尼夾的圓形頂面中心設(shè)有中心圓孔。彈簧為不銹鋼材質(zhì)圓柱螺旋壓縮彈簧，調(diào)節(jié)螺帽為“上小下大”的圓柱臺(tái)階形的鋁合金質(zhì)構(gòu)件，調(diào)節(jié)螺帽的上部小圓柱臺(tái)階柱面設(shè)有用于裝置第三O 形圈的環(huán)柱面圓周環(huán)形槽；調(diào)節(jié)螺帽的下部大圓柱臺(tái)階柱面上設(shè)有與閥體的閥芯孔內(nèi)螺紋連接配合的外螺紋；調(diào)節(jié)螺帽的下面中心設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺帽的內(nèi)六角盲孔。

動(dòng)力頭與閥體的動(dòng)力頭接口經(jīng)O 形圈密封固定連接。頂桿套固定位于閥體的閥桿孔內(nèi)的上部，動(dòng)力頭的下部所述頂板的下部滑動(dòng)位于頂桿套的定位孔中，動(dòng)力頭膨脹膜盒的外壁通過閥桿孔的氣體測(cè)溫通道，與頂桿套上部的四棱凸緣的埡口氣道相通。頂桿套的底端墊有O 形圈，用于將氣道與液道隔離開來。頂桿滑動(dòng)位于頂桿套內(nèi)，頂桿的頂端與動(dòng)力頭的頂板下面接觸。鋼珠閥芯位于閥體的閥口處，頂針部的底端面與鋼珠閥芯的上面接觸。

調(diào)節(jié)螺帽的環(huán)形槽套有O 形圈密閉旋接在閥芯孔的下部臺(tái)階孔中，由下向上，調(diào)節(jié)螺帽托舉彈簧，彈簧托舉阻尼夾和閥芯托座，將鋼珠閥芯壓迫封堵在閥芯孔上面的閥口處。阻尼夾的中心圓孔套在閥芯托座的凸緣臺(tái)階下面，彈簧的上端套入閥芯托座的下部柱面臺(tái)階，將阻尼夾與閥芯托座壓緊連接在一起。阻尼夾的柱腳凸包與閥芯孔的上部臺(tái)階孔壁彈性滑動(dòng)接觸。

2 工作原理

工作時(shí)，氣態(tài)制冷劑以高速由進(jìn)氣口經(jīng)氣道從出氣口通過，動(dòng)力頭將汽車空調(diào)系統(tǒng)流經(jīng)氣道的制冷劑氣流的溫度變化，轉(zhuǎn)換成膨脹膜盒體積的伸縮變化，經(jīng)頂板和頂桿來推動(dòng)鋼珠閥芯作相應(yīng)的升降運(yùn)動(dòng)，通過開啟和關(guān)閉調(diào)節(jié)閥口的開度，來調(diào)節(jié)流過液道的液態(tài)制冷劑流量。

本裝置的頂桿套隔離了通過氣道的氣態(tài)制冷劑氣流對(duì)頂桿的影響，消除了頂桿的徑向振動(dòng)，避免了頂桿徑向振動(dòng)對(duì)鋼珠閥芯升降運(yùn)動(dòng)的干擾。阻尼夾與閥芯孔孔壁的摩擦阻尼，遲滯了鋼珠閥芯的開閉調(diào)節(jié)閥口開度的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)，避開調(diào)節(jié)響應(yīng)頻率與汽車振場(chǎng)頻率的峰值相位，避免了熱力膨脹閥的流量調(diào)節(jié)響應(yīng)頻率與汽車振場(chǎng)頻率耦合形成共振，使汽車空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行共振和噪聲得以消除。

3 閥門特點(diǎn)

3.1 消除徑向振動(dòng)經(jīng)頂桿對(duì)鋼珠閥芯的影響

本產(chǎn)品采用在頂桿垂直穿過閥體氣道的位置，設(shè)置一個(gè)尼龍材質(zhì)的頂桿套，使頂桿經(jīng)頂桿套穿過氣道，隔離通過氣道的制冷劑氣流對(duì)頂桿產(chǎn)生徑向振動(dòng)，消除徑向振動(dòng)經(jīng)頂桿對(duì)鋼珠閥芯的影響。

3.2 避免發(fā)生共振的技術(shù)方案與不足

本產(chǎn)品在閥體的閥芯孔中設(shè)置一個(gè)托舉閥芯托座和鋼珠閥芯，且與閥芯孔的孔壁彈性接觸的阻尼夾。利用阻尼夾與閥芯孔孔壁的摩擦阻尼來遲滯鋼珠閥芯的開度響應(yīng)運(yùn)動(dòng)，錯(cuò)開熱力膨脹閥的流量調(diào)節(jié)響應(yīng)頻率與汽車的振場(chǎng)頻率的峰值相位，避免發(fā)生共振的技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在因共振引起的系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲的問題與不足。

3.3 消除振動(dòng)和噪聲

本產(chǎn)品通過頂桿套的隔離和阻尼夾的阻尼作用，減少制冷劑氣流和汽車振場(chǎng)對(duì)鋼珠閥芯的干擾，使汽車空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到了消除振動(dòng)和噪聲的目的。

4 結(jié)束語

本產(chǎn)品設(shè)計(jì)通過設(shè)置尼龍質(zhì)的頂桿套和阻尼夾，利用阻尼夾與閥芯孔的摩擦阻尼來遲滯鋼珠閥芯的開度響應(yīng)運(yùn)動(dòng)，避開熱力膨脹閥的流量調(diào)節(jié)響應(yīng)頻率與汽車振場(chǎng)頻率的峰值相位，避免發(fā)生共振的技術(shù)方案，使汽車空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到了消除共振和噪聲的目的。本產(chǎn)品設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，方法有效，對(duì)同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。