適應管徑誤差的分流裝置及空調的製作方法

2023-04-28 04:31:22

本發明涉及空調分流領域，特別是涉及適應管徑誤差的分流裝置及空調。

背景技術：

隨著空調在生活、工作中使用量加大，對空調的換熱效果越來越重視。空調器基本由室外換熱器、室內換熱器、系統管路、壓縮機、控制結構等組成。圖1給出了現有空調的換熱結構，冷媒(製冷劑)從冷媒輸入管路105流入，經過分流裝置104，分配至若干條分流管路103之中。每條分流管路103對應著一條換熱流路102，換熱流路102經過熱交換器101，與外界環境(一般是空氣或水)發生熱交換，通過相變吸收外界熱量，實現製冷的目的。完成熱交換相變後的冷媒(製冷劑)由冷媒收集管路106收集集中，並經由冷媒輸出管路107輸出，從而完成一次熱交換過程。

在空調換熱結構中，分流器是關鍵部件，其分流均勻性決定了整個換熱系統的換熱效率，如果出現分流不均的現象，那麼將會導致部分流路中冷媒(製冷劑)偏多，換熱面積相對不足，而部分流路中冷媒(製冷劑)偏少，換熱面積過大，從而導致了整個換熱系統換熱效率降低。此外，製冷系統往往工作在不同的溫度下，此時冷媒(製冷劑)的輸入氣液比也會存在較大的不同，如果分流裝置104不能在不同的冷媒(製冷劑)輸入氣液比下保持分流均勻，不僅會導致換熱效率下降，而且會使得在某些低溫製冷工況下，部分流路的輸出溫度偏低，產生不均勻結霜甚至結冰的情況，嚴重影響換熱系統的正常工作。

圖2給出了一種現有分流裝置結構，冷媒首先由流體輸入段201進入分流裝置，為使冷媒加速以減小重力對分流均勻性的影響，在通過流體輸入段201後進入中間段，中間段包括冷媒加速段202、混合腔203和冷媒分流錐204。自流體輸入段201出來的冷媒將流經冷媒加速段202，其截面積較流體輸入段201有明顯減小。冷媒經加速後流入混合腔203，促進氣液兩相冷媒混合，然後經冷媒分流錐204分流後，由流體輸出段205輸出至接下來的換熱流路之中。

在上述流動中管徑誤差是導致分流不均的重要原因之一，如圖3所示。在分流裝置和分流管路的連接部位，在分流管路一端一般都存在著由於管路切割餘料導致的管路末端直徑偏差，該偏差可能表現為關於管路中心軸不對稱分布。管路內冷媒流向分別為A或者B時：

(1)當管路內冷媒流向為A時，意味著冷媒由分流裝置流向分流管路，對應著圖2中的冷媒由流體輸出段205流出分流裝置。此時，由於圖3中的管路末端直徑偏差2(又稱管徑偏差)是隨機偏差，導致不同分流支路的沿程損失也出現不同，從而使得沿程損失小的支路分得的冷媒流量高，沿程損失大的支路分得的冷媒流量低，從而產生分流不均，並由此導致換熱效率降低和不均勻結霜等問題。

(2)當管路內冷媒流向為B時，意味著冷媒由分流管路流向分流裝置，對應著圖2中的冷媒由流體輸入段201流入分流裝置。此時，由於圖3中的管路末端直徑偏差2關於管路軸心不對稱，因此使得冷媒流量也關於管路軸心不對稱。由於這種不對稱是不可預見的，並且分流裝置是按照軸心對稱設計，因此會導致不同支路分得的冷媒流量不一致。從而也會造成分流不均的問題。

總而言之，當分流裝置與分流管路連接時，不論是處於輸入段，還是輸出段，均會由於管徑誤差產生分流不均問題。這對於換熱系統而言，是一個亟待解決的問題。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供適應管徑誤差的分流裝置及空調，以解決管徑誤差產生分流不均的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種適應管徑誤差的分流裝置，其包括：依次相連的流體輸入段、中間段和流體輸出段；所述流體輸入段內設套接流體輸入管路的第一通孔；所述第一通孔的內口端的端面設置第一環形擋面，所述第一環形擋面部分覆蓋第一通孔；所述第一環形擋面的內環直徑小於所有可套接的所述流體輸入管路的最小直徑；

所述流體輸出段內設套接流體分流管路的第二通孔，所述第二通孔的內口端的端面設置第二環形擋面，所述第二環形擋面部分覆蓋第二通孔；所述第二環形擋面的內環直徑小於所有可套接的所述流體分流管路的最小直徑。

在一些實施例中，優選為，第一環形擋面的垂直中心軸與所述第一通孔的中心軸同軸。

在一些實施例中，優選為，所述第二環形擋面的垂直中心軸與所述第二通孔的中心軸同軸。

在一些實施例中，優選為，所述第一環形擋面的內外環之間的寬度大於所述第一通孔的孔內壁和所述第一環形擋面的內表面之間的直徑偏差。

在一些實施例中，優選為，所述第二環形擋面的內外環之間的寬度大於所述第二通孔的孔內壁和所述第二環形擋面的內表面之間的直徑偏差。

在一些實施例中，優選為，所述中間段包括第一平衡段、第二平衡段，所述第一平衡段、所述第二平衡段各處於所述中間段的一端；

所述第一平衡段連接所述流體輸入段的一端的口徑等於所述第一環形擋面的內環直徑，且小於所述第一平衡段另一端的口徑；

所述第二平衡段連接所述流體輸出段的一端的口徑等於所述第二環形擋面的內環直徑，且小於所述第二平衡段另一端的口徑。

在一些實施例中，優選為，所述第一平衡段和/或所述第二平衡段的側表面為流線型過渡面。

在一些實施例中，優選為，所述第一平衡段和/或所述第二平衡段的側表面為折線形過渡面。

在一些實施例中，優選為，所述第一平衡段和/或所述第二平衡段的側表面為文丘裡形過渡面。

本發明還提供了一種空調器，其包括所述的適應管徑誤差的分流裝置。

(三)有益效果

本發明提供的技術方案，在第一通孔、第二通孔的內口端分別設置環形擋面，即縮小的內口端的口徑，且該口徑比所有可容納的流體輸入管的最小管徑都小，則該縮小後的口徑是最終的輸出口徑，該口徑的大小決定了輸出口徑的大小，則不再受限於第一通孔、第二通孔的孔徑偏差，減小了因為管徑誤差造成的分流不均問題。

附圖說明

圖1為現有技術中空調換熱結構的結構示意圖；

圖2為圖1中分流裝置的結構示意圖；

圖3為圖1中分流裝置的流體狀態示意圖；

圖4為本發明一個實施例中分流裝置的結構示意圖；

圖5為本發明另一個實施例中分流裝置的結構示意圖。

圖中，101熱交換器；102換熱流路；103分流管路；104分流裝置；105冷媒輸入管路；106冷媒收集管路；107冷媒輸出管路；201冷媒輸入段；202冷媒加速段；203混合腔；204冷媒分流錐；205冷媒輸出段；301直徑偏差；1流體輸入段；2直徑偏差；3分流裝置支撐結構；4第一環形擋面；5第一平衡段。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

考慮到現有空調換熱結構中分流不均勻的問題，本技術提供了適應管徑誤差的分流裝置及空調。

下面將通過基礎設計、擴展設計及替換設計對產品、方法等進行詳細描述。

一種適應管徑誤差的分流裝置，如圖4、5所示，其包括：依次相連的流體輸入段1、中間段和流體輸出段；流體輸入管路與流體輸入段1連接，將流體輸送到中間段，中間段進行流體的混合後自流體輸出段排到分流管路，流體輸出管路(也稱分流管)連接流體輸出段。其中連接方式通常採用套接。其中，流體輸入段1內設套接流體輸入管路的第一通孔；第一通孔的內口端的端面設置第一環形擋面4，第一環形擋面4部分覆蓋第一通孔；第一環形擋面4的內環直徑小於所有可套接的流體輸入管路的最小直徑；流體輸出段內設套接流體分流管路的第二通孔，第二通孔的內口端的端面設置第二環形擋面，第二環形擋面部分覆蓋第二通孔；第二環形擋面的內環直徑小於所有可套接的流體分流管路的最小直徑。流體輸入段、流體輸出段外可用分流裝置支撐結構3進行支撐。

此處提到的第一環形擋面4、第二環形擋面都是為了縮小第一通孔或第二通孔的內口埠徑，主要原因在於第一通孔、第二通孔的內口端存在管徑誤差，環形擋面一旦小於任何一個可容納的管路的最小直徑，則環形擋面的內環直徑即為內口埠徑，為流體經過的口徑，即環形擋面的內環口徑決定的流體的口徑，脫離了管徑誤差對流體口徑的影響。需要說明的是，此處環形擋面、通孔等均未進行編號為第一、第二，原因在於，兩種情況下採用的原理相同，因此，此段主要說明原理，請本領域技術人員自行匹配即可。

由於第一環形擋面4、第二環形擋面由高精度車削加工而成，其加工誤差遠小於管路切割餘料導致的管路末端直徑偏差2，因此，對於分流裝置的流體輸出段而言，採用第二環形擋面來控制局部管路的最小直徑，可以保證每條分流支路內的最小直徑都是一致的，因而可以保證每條分流支路內的沿程損失大致相等，從而避免出現各條分流支路之間的分流不均；對於分流裝置的流體輸入段1管路而言，由於第一環形擋面4由車削加工而成，其具有很高的軸對稱性，可以保證冷媒流場也沿輸入管軸線均勻分布，從而避免了管路切割餘料導致的冷媒流場偏斜，避免了因此而發生的分流不均情況。

此處提到內口端，是相對中間段來說的，流體輸入管路自外口端向內口端套入流體輸入段1內，頂在第一環形擋面4的內側面；流體輸出管路自外口端向內口端套入流體輸出段內，頂在第二環形擋面的內側面。

因為不同的機型，流體輸入管路、流體輸出管路的管徑不同，所以，第一環形擋面4以可容納的所有流體輸入管路中最小管徑的相比，小於該最小管徑。第二環形擋面的內環口徑雷同，此處不再贅述。

為了進一步增加分流的均勻對稱性，第一環形擋面4的垂直中心軸與第一通孔的中心軸同軸。流體自流體輸入管路排出後，依然同軸穿過第一環形擋面4，具有很高的軸對稱性，可以保證冷媒流場也沿輸入管軸線均勻分布，從而避免了管路切割餘料導致的冷媒流場偏斜，避免了因此而發生的分流不均情況。

第二環形擋面的垂直中心軸與第二通孔的中心軸同軸。原理同上。

下面通過一些實施例直接對管徑偏差(又稱直徑偏差)進行比較，第一環形擋面4的內外環之間的寬度大於第一通孔的孔內壁和第一環形擋面4的內表面之間的直徑偏差2。減少直徑偏差2對流體流入口徑的影響。

第二環形擋面類同，第二環形擋面的內外環之間的寬度大於第二通孔的孔內壁和第二環形擋面的內表面之間的直徑偏差2。減少直徑偏差2對流體流出口徑的影響。

基於上述各種方案，由於管徑控制臺階控制著各分流支路內的最小內徑，因此各支路沿程損失有所上升，如果不加以補償，會對製冷系統的效率產生影響。因此必須加以補償和平衡。所以，中間段包括第一平衡段5、第二平衡段，第一平衡段5、第二平衡段各處於中間段的一端；第一平衡段5與流體輸入段1的第一環形擋面4並聯，第二平衡段與流體輸出段的第二環形擋面並聯。第一平衡段5、第二平衡段實現沿程損失。

其中，第一平衡段5連接流體輸入段1的一端的口徑等於第一環形擋面4的內環直徑，且小於第一平衡段5另一端的口徑；第二平衡段連接流體輸出段的一端的口徑等於第二環形擋面的內環直徑，且小於第二平衡段另一端的口徑。降低第一環形擋面4後或第二環形擋面後一段管路的冷媒流動沿程損失，從而補償環形擋面引起的冷媒流動沿程損失上升，使得總的冷媒流動沿程損失與增加環形擋面前的狀態相比，基本保持不變。這樣，在實現可適應管徑誤差均勻分流的同時，也能避免該方法對製冷系統的效率產生影響。

下面給出幾種第一平衡段5、第二平衡段的呈現形式，在這些形式中，第一平衡段5、第二平衡段可採用同一種，也可以採用不同種類，下面以平衡段來簡寫。

形式一：平衡段側表面為流線型過渡面。如圖4所示。

形式二：平衡段的側表面為折線形過渡面。如圖5所示。

形式三：第一平衡段5和/或第二平衡段的側表面為文丘裡形過渡面。

將該分流裝置加載到現有空調中，可以對空調的換熱、降溫均勻性有明顯的改進，形成一種新型的空調。

本發明涉及一種可適應管徑誤差的均勻分流，分流是換熱器中的常見環節，在分流過程中，各分流管管徑誤差將導致出現分流不均，造成換熱效率的下降，甚至可能引起不均勻結霜、凍結保護誤動作等嚴重的製冷系統問題。本發明旨在提供一種能夠適應管徑誤差的均勻分流裝置，即在存在管徑誤差的情況下，依然能夠保證各流路分流均勻，從而提升換熱器的換熱效率，避免出現不均勻結霜、凍結保護誤動作等問題。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。