尼龙阀芯单向阀替代不锈钢锥阀芯单向阀可行性分析
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摘要:本文从市场应用、成本、可靠性等多方面分析了尼龙阀芯PA66单向阀替代不锈钢锥单向阀的可能性,通过和市场上常见的几种阀芯在不同冷媒中的浸泡试验以及长期运行试验等得出结论,尼龙阀芯单向阀在在R410a新冷媒中性能稳定,存在较大成本优势,可以替代加工工艺复杂且成本较高的不锈钢锥单向阀。
Abstract: From the market levels,cost estimation,reliability and etc.,this paper analyzes the feasibility on the PA66 spool instead of broach spool in the retaining valve using in air-conditioner. As the broach retaining valve is hard to process and costly,it is feasible that using the PA66 retaining valve in the new refrigerant R410a instead of broach.
关键词:尼龙66;单向阀;长期运行试验;新冷媒;成本
Key words: PA66;retaining valve;long running experiment;new refrigerant;cost
中图分类号:TB65 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0189-01
0引言
单向阀是热泵型房间空调器的重要部件。它正向导通,逆向截止,与辅助毛细管并联,两者再与主毛细管串联,可满足空调器在制冷和制热工况下不同的节流需求。
市场上可以见到的阀芯材料有尼龙、聚四氟乙烯(简称F4)和不锈钢,其中尼龙和聚四氟乙烯常见的是锥形,不锈钢有不锈钢锥和钢球两种[1]。考虑到不锈钢单向阀的噪音问题,新冷媒的广泛使用,特对新冷媒中的阀芯材料的选择进行了研究,检验尼龙阀芯单向阀能否替代不锈钢单向阀。
1单向阀阀芯材料的比较及适用性
1.1 单向阀评判要求单向阀能否应用于一种冷媒中,主要有以下几点考虑因素:①流量和反向泄露量应符合目前企标和国标要求,单向阀的正向导通,逆向截止的功能应该保证。②单向阀的运行噪音应该符合噪音相关国标要求。③单向阀的阀芯在冷媒中是否反应,是否变形。④单向阀的长期性能和可靠性实验。
因此下面就尼龙阀芯单向阀是否可以替代钢锥阀芯单向阀做性能比较和试验分析。
1.2 尼龙66性能简介尼龙66为聚己二酸己二胺,尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂,具有很高的机械强度,耐热,耐磨损,自性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,有自熄性,无毒,无臭,耐候性好。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好,可降低其吸水率,适应高温高湿环境。
1.3 单向阀主体定位结构比较单向阀主要由阀体、阀座、阀芯、阀芯定位机构目前F4阀芯和尼龙阀芯普遍采用挡销定位的方式,不锈钢锥阀芯采用了通气塞和挡销两种定位方式。单向阀的选用除考虑性能外还应综合考虑阀芯材料的特性和定位方式。定位应可靠,无偏心、蹿动、异音,阀芯材料与冷媒无不良反应。
1.4 阀芯浸泡实验对比结果本文就尼龙阀芯材料在新冷媒R410a和R407C中做了浸泡试验,以验证尼龙阀芯在冷媒中的稳定性。
试验条件:取2个各容积为2kg储液罐,灌注1kg冷媒,其中:
罐1:R407c冷媒和PVE油(醚类油)的比例1:100。
罐2:R410a冷媒和PVE油(醚类油)的比例1:100。
样件厂家:S厂的F4阀芯和PA66阀芯样件和D厂的PA66阀芯样件各个罐中各放10件。
试验时间:常温放置20天,后转50℃恒温箱放置20天。
测量仪器:三坐标投影仪,精度0.001mm、微生物试验室专用天平(精度0.01g)。
阀芯的相关尺寸,为阀芯锥面的底部大圆外径和顶部小圆外径尺寸,长度为阀芯的总长度。变化率为实验前的测量数值/浸泡实验后的测量数值,得到其膨胀或收缩比。
阀芯数据统计表明:
R407C冷媒中,S厂F4阀芯大圆外径出现4%左右的膨胀,最大膨胀0.4mm,目前阀芯和阀体的间隙在0.2~0.3mm之间,很可能会出现卡死现象。PA66阀芯在R407c中出现不同程度的收缩现象,其收缩率在2%以内,其中最大收缩尺寸为0.14mm,在间隙允差范围内。
R410a冷媒中,S厂F4阀芯大圆外径出现约3%的膨胀,最大膨胀0.28mm。长度和高度方面的膨胀变形在1%以内。而PA66阀芯单向阀在R410a中的变形率都控制在1%以内,最大变形不超过0.12mm,性能稳定。
综合以上两种冷媒,三种阀芯的浸泡数据结果,F4阀芯用于新冷媒,特别是R407c不具备优势,膨胀率大。PA66阀芯在三种冷媒中,均出现不同程度的轻微收缩现象,收缩率较小。PA66阀芯用于R410a和R407c冷媒系统中较稳定,相对变形率小。
2加工工艺和成本优势
尼龙66广泛应用于机械工业中,易加工,具有很高的机械强度,制作工艺比不锈钢锥简单,而且材料成本低廉。因此PA66阀芯具备加工工艺和成本的双重优势。
3性能和噪音
性能:PA66单向阀在0.04MPa压差下正向导通流量为5.0~5.3L/min之间,满足国标要求。反向泄露量为10ml/min,满足国标要求。噪音:钢锥单向阀的噪音一直是影响空调品质的问题之一,换用PA66阀芯后,在噪音实验测试,单向阀外接,压缩机不包隔音棉,其总值符合噪音要求。
因此,PA66性能和噪音均能满足空调国家标准。
4可靠性
长期可靠性:将单向阀置于寿命试验台上,流向标志箭头朝上,出口侧通入2.5MPa的压缩空气,以8次/min的频率在工作20万次后反向泄漏量不大于0.02m3/h长期运转频繁换向实验已实现22万次换向,因此单向阀的可靠运行可以保证。
5结论推广建议
从市场应用前景,成本,性能,噪音等多方面综合考虑,尼龙66阀芯单向阀可以用于R410a和R407C的新冷媒系统中替代现有钢锥阀芯单向阀。但由于尼龙66的熔点比现有的F4单向阀和不锈钢单向阀都要低,使用时必须做好冷却保护工作。
参考文献:
[1]谭周芳.空调器用单向阀阀芯材料的对比实验[J].制冷技术,2000(2):48-51.