一種帶旁通功能的四通換向閥及其工作模式的製作方法

2023-06-12 07:00:31 1

本發明屬於空調器用閥門技術領域，特別涉及一種帶旁通功能的四通換向閥及其工作模式。

背景技術：

以往，氫氟烴(hfc)類的製冷劑廣泛應用於家用空調、中小型商用空調中。但是，由於這些製冷劑溫室效應指數(gwp)較高，對環境的影響較大，從控制全球變暖的角度出發，各國相關企業相繼開始使用低gwp值的製冷劑。因而，提出了使用氫氟烯烴類(hfo)的r1234yf、碳氫類(hc)的r290、r600a、r1270等對全球變暖影響較小的製冷劑。但是與以往的hfc類製冷劑不同，這些製冷劑都或多或少存在可燃性(或微可燃)的問題。

在使用上述可燃性製冷劑的空調系統中，如果發生製冷劑在房間內洩露，且濃度較高時，很容易造成火災等事故的發生。因此，為了解決製冷劑可燃性問題，杜絕潛在的安全隱患，各企業紛紛減少製冷劑在系統中充灌量。隨著系統中製冷劑充灌量的減少，系列穩定及可靠性問題相繼出現。

其中一個最為突出的問題就是壓縮機在冷啟動及除霜過程中，吸氣壓力極低，有時甚至出現負壓(低於大氣壓)現象。負壓的發生可能使空氣製冷系統，一方面進入系統的空氣容易引起爆炸的發生，另一方面影響壓縮機及製冷系統的可靠性。

避免負壓發生的方法之一就是將吸排氣管連通，如果增加連通管會造成製造及安裝成本的增加。而現有的四通換向閥在用於製冷系統中的作用是改變製冷劑的流動方向，實現製冷模式與制熱模式的轉換，並沒有此使吸排氣連通的功能。因此，有必要對現有的四通換向閥進行改造，使其具有旁通功能，從而避免吸氣壓力過低。

技術實現要素：

本發明是為了解決上述問題，其目的在於，提供一種帶旁通功能的四通換向閥及其工作模式，使得低充灌量熱泵系統在冷啟動及除霜過程中避免出現吸氣壓力過低。

為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種帶旁通功能的四通換向閥，包括主閥10、引導閥20以及連接主閥10和控制閥20的毛細管；所述主閥10包括主閥殼體，設置在主閥殼體內的滑塊11，設置在滑塊11兩端與滑塊11連接的左活塞12a和右活塞12b，左活塞12a與主閥殼體圍成左腔體15，右活塞12b與主閥殼體圍成右腔體16，左腔體15和右腔體16內分別設置左彈簧13a和右彈簧13b，主閥殼體頂部設置有與壓縮機01的排氣口相連的主閥高壓進氣管口d，主閥殼體底部設置有與氣液分離器02相連的主閥低壓出氣管口s，主閥低壓出氣管口s的左端設置有與室內換熱器03出口相連的主閥左換向管口e，右端設置有與室外換熱器05進口相連的主閥右換向管口c；主閥10的兩端有通孔，使兩端的毛細管與主閥體10內空間相連通；

所述引導閥20包括引導閥殼體，設置在引導閥殼體內的滑碗21，與滑碗21連接的鐵芯22，與鐵芯22和引導閥殼體連接的彈簧23，繞制在引導閥殼體外的電磁線圈24；引導閥殼體頂部設置有引導閥高壓進氣管口d，引導閥殼體底部設置有引導閥低壓出氣管口s，引導閥低壓出氣管口s左端設置有引導閥左換向管口e，右端設置有引導閥右換向管口c；第一毛細管①連接引導閥高壓進氣管口d和主閥高壓進氣管口d，第二毛細管②連接引導閥低壓出氣管口s和主閥低壓出氣管口s，第三毛細管③連接引導閥左換向管口e和主閥(10)的左腔體16，第四毛細管④連接引導閥右換向管口c和主閥10的右腔體16。

所述帶旁通功能的四通換向閥的工作模式如下：

製冷模式：當四通換向閥的引導閥20的電磁線圈24通電時，鐵芯22受到排斥作用，克服引導閥20中的彈簧23的阻力，移動到最左端，這時引導閥20的引導閥左換向管口e與引導閥低壓出氣管口s連通，引導閥右換向管口c和引導閥高壓進氣管口d連通；由於引導閥低壓出氣管口s與主閥低壓出氣管口s經第二毛細管②連通，且主閥低壓出氣管口s連接氣液分離器2後與壓縮機1的吸氣口相連為低壓，所以引導閥左換向管口e為低壓，因此，與引導閥左換向管口e相連的主閥10的左腔體15為低壓腔；類似的，由於引導閥高壓進氣管口d與主閥高壓進氣管口d經第一毛細管①連通，且主閥高壓進氣管口d與壓縮機1的排氣口相連為高壓，所以引導閥高壓進氣管口d為高壓，因此，與引導閥右換向管口c相連的主閥10的右腔體16為高壓腔；高低壓腔的壓力分別作用在主閥10的左活塞12a和右活塞12b上，使滑塊11在壓力差的作用下，克服左腔體15中的左彈簧13a和右腔體16中的右彈簧13b的作用而向左移動；滑塊11將主閥左換向管口e和主閥低壓出氣管口s連通，則主閥高壓進氣管口d通過主閥10內空間和主閥右換向管口c連通；因此，該模式下系統製冷劑循環為，室內換熱器03中吸熱蒸發後的製冷劑氣體經連接管與主閥左換向管口e相連，在主閥10內轉向後經主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1，壓縮機1排出的氣態製冷劑流入主閥高壓進氣管口d，在主閥10內換向後從主閥右換向管口c流出，接著進入室外換熱器05中冷凝為液態，再經節流閥04節流後流入室內換熱器03吸熱製冷，完成製冷循環；

制熱模式：當四通換向閥的引導閥20的電磁線圈24不通電時，鐵芯22在彈簧23的作用下，移動到中間位置，這時引導閥左換向管口e與引導閥高壓進氣管口d連通，引導閥右換向管口c和引導閥低壓出氣管口s連通；由於引導閥低壓出氣管口s與主閥低壓出氣管口s經第二毛細管②連通，且主閥低壓出氣管口s連接氣液分離器2後與壓縮機1的吸氣口相連為低壓，所以引導閥右換向管口c為低壓，因此，與引導閥右換向管口c相連的主閥10的右腔體16為低壓腔；類似的，由於引導閥高壓進氣管口d與主閥高壓進氣管口d經第一毛細管①連通，且主閥高壓進氣管口d與壓縮機1的排氣口相連為高壓，所以引導閥高壓進氣管口d為高壓，因此，與引導閥左換向管口e相連的主閥10的左腔體15為高壓腔；高低壓腔的壓力分別作用在主閥10的左活塞12a和右活塞12b上，使滑塊11在壓力差的作用下，克服左腔體15中的彈簧13a和右腔體16中的彈簧13b的作用而向右移動；滑塊11將主閥右換向管口c和主閥低壓出氣管口s連通，則主閥高壓進氣管口d通過主閥10內空間和主閥左換向管口e連通；因此，該模式下系統製冷劑循環為，室外換熱器05中吸熱蒸發後的製冷劑氣體經連接管與主閥右換向管口c相連，在主閥10內轉向後經主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1，壓縮機1排出的氣態製冷劑流入主閥高壓進氣管口d，在主閥10內換向後從主閥左換向管口e流出，接著進入室內換熱器03中放熱冷凝為液態，再經節流閥04節流後流入室外換熱器05吸熱，完成制熱循環；

旁通模式：當四通換向閥的引導閥20的電磁線圈24反向通電時，鐵芯22在彈簧23的作用下，移動到最右端，這時引導閥左換向管口e、引導閥高壓進氣管口d、引導閥低壓出氣口s三者連通；由於引導閥低壓出氣管口s與主閥低壓出氣管口s經第二毛細管②連通，且主閥低壓出氣管口s連接氣液分離器2後與壓縮機1的吸氣口相連為低壓；由於引導閥高壓進氣管口d與主閥高壓進氣管口d經第一毛細管①連通，且主閥高壓進氣管口d與壓縮機1的排氣口相連為高壓，所以引導閥高壓進氣管口d為高壓，因此，與引導閥左換向管口e相連的主閥10的左腔體15為高壓腔；左腔體15的高壓力分別作用在主閥10的左活塞12a上，使滑塊11在壓力差的作用下，克服左腔體15中的左彈簧13a和右腔體16中的右彈簧13b的作用而向右移動；滑塊11將主閥右換向管口c和主閥低壓出氣管口s連通，則主閥高壓進氣管口d通過主閥10內空間和主閥左換向管口e連通；因此，該模式下系統製冷劑循環為，壓縮機1排出的氣態製冷劑流入主閥高壓進氣管口d，在主閥10內換向後一小部分從主閥左換向管口e流向室內換熱器03中放熱氣化，後經節流閥04節流後流入室外換熱器05放熱蒸發，從室外換熱器05流出的製冷劑氣體進入主閥右換向管口c，在主閥10內轉向後經主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1；另一大部分流入主閥高壓進氣管口d的製冷劑經第一毛細管①流入引導閥高壓進氣管口d，在引導閥20內換向後從引導閥低壓出氣管口s流出，隨後從主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1，完成製冷劑旁通過程；

其中一小部分從主閥左換向管口e流出製冷劑質量流量可以通過節流閥04的截止作用使其減少為0。

和現有技術相比較，本發明具備如下優點：

1.相比傳統四通換向閥只有正、反聯通兩個功能，本發明所提新型四通換向閥原有基礎上增加了旁通功能。

2.使用本發明所提出的新型四通換向閥將有效解決壓縮機啟動過程吸氣壓力過低的問題，且不需要增加其他結構上的成本。

附圖說明

圖1是空調器為製冷模式時，本發明四通換向閥的工作原理。

圖2是空調器為制熱模式時，本發明四通換向閥的工作原理。

圖3是空調器為吸排氣連通模式時，本發明四通換向閥的工作原理。

具體實施方案

下面根據附圖對本發明實施形式進行進一步詳細說明。

本發明的具體結構如圖1所示。該空調器系統由壓縮機01，儲液器02，室內換熱器03，節流閥04、室外換熱器05和四通換向閥06組成。本發明中的四通換向閥06結構，主要由主閥10、引導閥20和四根毛細管(①、②、③、④)組成；所示主閥10的高壓進氣管d與壓縮機01的排氣口相連，左換向管e與室內換熱器03的出口相連，右換向管口c與室外換熱器05的進口相連，低壓出氣管口s與氣液分離器02相連；主閥10內有滑塊11、左活塞12a、右活塞12b、左彈簧13a、右彈簧13b；主閥10的兩端有通孔，可以使兩端的第三毛細管③和第四毛細管④與主閥體10內空間相連通。所述引導閥20由滑碗21、鐵芯22、彈簧23、繞制在引導閥20外的電磁線圈24組成。第一毛細管①連接引導閥高壓進氣管口d和主閥高壓進氣管口d；第二毛細管②連接引導閥20低壓出氣管口s和主閥出壓吸氣管口s；第三毛細管③連接引導閥左換向管口e和主閥10的左腔體14；第四毛細管④連接引導閥右換向管口c和主閥10的右腔體16.

本發明的主要工作模式：

如圖1所示，製冷模式：當四通換向閥的引導閥20的電磁線圈24通電時，鐵芯22受到排斥作用，克服引導閥20中的彈簧23的阻力，移動到最左端。這時引導閥20的引導閥左換向管口e與引導閥低壓出氣管口s連通，引導閥右換向管口c和引導閥高壓進氣管口d連通；由於引導閥低壓出氣管口s與主閥低壓出氣管口s經第二毛細管②連通，且主閥低壓出氣管口s連接氣液分離器2後與壓縮機1的吸氣口相連為低壓，所以引導閥左換向管口e為低壓，因此，與引導閥左換向管口e相連的主閥10的左腔體15為低壓腔。類似的，由於引導閥高壓進氣管口d與主閥高壓進氣管口d經第一毛細管①連通，且主閥高壓進氣管口d與壓縮機1的排氣口相連為高壓，所以引導閥高壓進氣管口d為高壓，因此，與引導閥右換向管口c相連的主閥10的右腔體16為高壓腔。高低壓腔的壓力分別作用在主閥10的左活塞12a和右活塞12b上，使滑塊11在壓力差的作用下，克服左腔體15中的左彈簧13a和右腔體16中的右彈簧13b的作用而向左移動。滑塊11將主閥左換向管口e和主閥低壓出氣管口s連通，則主閥高壓進氣管口d通過主閥10內空間和主閥右換向管口c連通；因此，該模式下系統製冷劑循環為，室內換熱器03中吸熱蒸發後的製冷劑氣體經連接管與主閥左換向管口e相連，在主閥10內轉向後經主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1，壓縮機1排出的氣態製冷劑流入主閥高壓進氣管口d，在主閥10內換向後從主閥右換向管口c流出，接著進入室外換熱器05中冷凝為液態，再經節流閥04節流後流入室內換熱器03吸熱製冷，完成製冷循環。

如圖2所示，制熱模式：當四通換向閥的引導閥20的電磁線圈24不通電時，鐵芯22在彈簧23的作用下，移動到中間位置。這時引導閥左換向管口e與引導閥高壓進氣管口d連通，引導閥右換向管口c和引導閥低壓出氣管口s連通；由於引導閥低壓出氣管口s與主閥低壓出氣管口s經第二毛細管②連通，且主閥低壓出氣管口s連接氣液分離器2後與壓縮機1的吸氣口相連為低壓，所以引導閥右換向管口c為低壓，因此，與引導閥右換向管口c相連的主閥10的右腔體16為低壓腔。類似的，由於引導閥高壓進氣管口d與主閥高壓進氣管口d經第一毛細管①連通，且主閥高壓進氣管口d與壓縮機1的排氣口相連為高壓，所以引導閥高壓進氣管口d為高壓，因此，與引導閥左換向管口e相連的主閥10的左腔體15為高壓腔。高低壓腔的壓力分別作用在主閥10的左活塞12a和右活塞12b上，使滑塊11在壓力差的作用下，克服左腔體15中的彈簧13a和右腔體16中的彈簧13b的作用而向右移動。滑塊11將主閥右換向管口c和主閥低壓出氣管口s連通，則主閥高壓進氣管口d通過主閥10內空間和主閥左換向管口e連通；因此，該模式下系統製冷劑循環為，室外換熱器05中吸熱蒸發後的製冷劑氣體經連接管與主閥右換向管口c相連，在主閥10內轉向後經主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1，壓縮機1排出的氣態製冷劑流入主閥高壓進氣管口d，在主閥10內換向後從主閥左換向管口e流出，接著進入室內換熱器03中放熱冷凝為液態，再經節流閥04節流後流入室外換熱器05吸熱，完成制熱循環。

如圖3所示，旁通模式：當四通換向閥的引導閥20的電磁線圈24反向通電時，鐵芯22在彈簧23的作用下，移動到最右端。這時引導閥左換向管口e、引導閥高壓進氣管口d、引導閥低壓出氣口s三者連通；由於引導閥低壓出氣管口s與主閥低壓出氣管口s經第二毛細管②連通，且主閥低壓出氣管口s連接氣液分離器2後與壓縮機1的吸氣口相連為低壓。由於引導閥高壓進氣管口d與主閥高壓進氣管口d經第一毛細管①連通，且主閥高壓進氣管口d與壓縮機1的排氣口相連為高壓，所以引導閥高壓進氣管口d為高壓，因此，與引導閥左換向管口e相連的主閥10的左腔體15為高壓腔。左腔體15的高壓力分別作用在主閥10的左活塞12a上，使滑塊11在壓力差的作用下，克服左腔體15中的左彈簧13a和右腔體16中的右彈簧13b的作用而向右移動。滑塊11將主閥右換向管口c和主閥低壓出氣管口s連通，則主閥高壓進氣管口d通過主閥10內空間和主閥左換向管口e連通；因此，該模式下系統製冷劑循環為，壓縮機1排出的氣態製冷劑流入主閥高壓進氣管口d，在主閥10內換向後一小部分從主閥左換向管口e流向室內換熱器03中放熱氣化，後經節流閥04節流後流入室外換熱器05放熱蒸發，從室外換熱器05流出的製冷劑氣體進入主閥右換向管口c，在主閥10內轉向後經主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1；另一大部分流入主閥高壓進氣管口d的製冷劑經第一毛細管①流入引導閥高壓進氣管口d，在引導閥20內換向後從引導閥低壓出氣管口s流出，隨後從主閥低壓出氣管口s流出，而後經氣液分離器2進入壓縮機1，完成製冷劑旁通過程。

其中一小部分從主閥左換向管口e流出製冷劑質量流量可以通過節流閥04的截止作用使其減少為0。