可調節式制冷劑分配器的制作方法

專利名稱：可調節式制冷劑分配器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體分配裝置，更確切地說，涉及一種應用在制冷系統中的可調節式制冷劑分配器。
背景技術：
為了提高制冷系統的換熱效率，在現有制冷系統中廣泛使用制冷劑的分配裝置。 圖1所示的為一常用的熱泵空調系統，該系統主要包含下列部件壓縮機7、管路6、四通換 向閥13、多片(大于2)換熱器5、風扇4、小分流頭2、毛細管3、主分流頭1、熱力膨脹閥11、 感溫包12、干燥過濾器10、換熱器9以及氣液分離器8。當機組運行在熱泵工況時，由壓縮機7排出的高溫高壓制冷劑氣體，經過管路6和 四通換向閥13后進入換熱器9，在換熱器9中制冷劑與冷卻水進行熱交換后變成高溫高壓 制冷劑液體，經管路6與過濾干燥器10，在熱力膨脹閥11中節流，成為低溫低壓的氣液兩 相狀態進入主分流頭1，由主分流頭1將制冷劑分配到各換熱器小分流頭2，再經過小分流 頭2的毛細管3進入各換熱器5中。通過風扇4的轉動，換熱器5中的制冷劑與空氣進行 強制換熱，制冷劑通過管路6，四通換向閥13和氣液分離器8后，進入壓縮機7的吸氣口，在 壓縮機中進行壓縮，成為高溫高壓的氣體。由此，形成了一個完整的制冷循環。熱力膨脹閥 11的感溫包12用于通過測試低溫低壓氣體的過熱度來調節閥的開度。一般地，進入主分流頭1的制冷劑狀態為氣液兩相，由于氣體制冷劑和液體制冷 劑具有不同的密度，并分布不同，因此難以在主分流頭1中實現充分均勻的混合。制冷劑能 否在主分流頭1中進行均勻的分配，進而進入各換熱器5中，成為決定并制約換熱器5及機 組性能的關鍵因素。鑒于上述問題，為了提高制冷系統的換熱效率，需要一種可調節的制冷劑分配裝 置用來調節制冷劑，從而解決制冷劑在換熱器中分配不均勻的問題。

發明內容
在發明內容部分引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式
部分中進一 步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關 鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。為解決上述現有技術中制冷劑在換熱器中分配不均勻的問題，本發明提供一種可 以提高換熱效率的可調節的制冷劑分配的制冷劑分配器，其包括進管、分流筒體和多支路 管，制冷劑進入所述進管，經所述分流筒體分流后進入到所述多支路管中，所述分流筒體包 括一中空的筒體，該筒體包含一用于調節所述制冷劑的流通量的調節裝置和一用于控制所 述的調節裝置的控制裝置。根據本發明的一個方面，所述的調節裝置包含一動態芯體和一靜態芯體，所述的 動態芯體和靜態芯體上分別分布有供制冷劑流通的開孔，并且所述的開孔在所述的分流筒 體內形成了制冷劑的流通通道，當所述的動態芯體相對于所述的靜態芯體發生轉動時，所述的流通通道的流通面積在一預先設置的最小值和一預先設定的最大值之間變化。根據本發明的另一個方面，所述的調節裝置包含若干可以調節偏轉方向的葉片， 所述的葉片上設有供制冷劑流通的孔。根據本發明的可調節制冷劑分配的制冷劑分配器，使得制冷劑可以在換熱器中得 以均勻分配，從而提高了換熱效率。


本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發 明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。在附圖中，圖1為現有技術常見的制冷系統示意圖；圖2為根據本發明的制冷劑分配器的第一種實施方式的結構示意圖；圖3為圖2中的制冷劑分配器的靜態芯體的結構示意圖；圖4為圖2中的制冷劑分配器的動態芯體的結構示意圖；圖5為圖2中的上蓋板、靜態芯體和動態芯體組合的結構示意圖；圖6A和6B為圖3和圖4所示的靜態芯體和動態芯體組合的結構示意圖，此時制 冷劑的流通通道的流通面積最小；圖7A和7B為圖3和圖4所示的靜態芯體和動態芯體組合的結構示意圖，此時制 冷劑的流通通道的流通面積最大；圖8為圖2中的圖6中形成的流通通道的流通面積與制冷劑分配器性能的關系曲 線.
一入 ，圖9為根據本發明的制冷劑分配器的第二種實施方式的結構示意圖；圖10為圖9中的制冷劑分配器的動態芯體的結構示意圖；圖11為圖9中的靜態芯體、動態芯體和筒體組合的結構示意圖；圖12為本發明的制冷劑分配器的第三種實施方式的結構示意圖；圖13為圖12中的分配器的芯體的結構示意圖，此時制冷劑的流通通道的流通面 積最大；圖14為圖12中的分配器的芯體的結構示意圖，此時制冷劑的流通通道的流通面 積最小。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然 而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以 實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進 行描述。本發明的核心構思在于，提供一種應用在所述制冷劑分配器上可以由使用者調節 制冷劑流通量的設在中空筒體內的芯體，該芯體上分布多個孔徑可調節的開孔。圖2為根據本發明用于制冷系統的主分流頭中的制冷劑分配器的第一種實施方 式的結構示意圖。如圖2所示，該分配器包含制冷劑進管1_1、下蓋板1_2、筒體1_3、靜態芯 體1_4、動態芯體1_5、上蓋板1_6以及多支路管1_7，其中，進管1_1是上下均勻的中空圓柱體結構。制冷劑通過進管1_1進入制冷劑分配器，經過下蓋板1_2的開孔1_21，經由靜態芯 體1_4和動態芯體1_5進行均勻混合并分流后，再通過上蓋板1_6流入多支路管1_7中。圖3為圖2中的制冷劑分配器的靜態芯體的結構示意圖。如圖3所示，該靜態芯體 1_4為一圓形平板，該圓形平板的中間具有向制冷劑的流動方向上凸起的呈橢球狀的球冠 1_43。該圓形平板沿周向等角度均勻分布若干供制冷劑流通的開孔1_42。這些開孔1_42 的形狀可不局限與圖3所示的形狀，還可以是圓形、花瓣形、方形或葉形等，或者是這些形 狀的組合。該圓形平板的邊緣還周向等角度均勻分布若干凸緣1_45，相鄰的凸緣1_45之間 形成了用于制冷劑流通的的缺口 1_41。缺口 1_41的應用可在較小影響分配效率的前提下 有效地降低制冷劑流經主分配器所造成的壓力損失。圖4為圖2中的制冷劑分配器的動態芯體的結構示意圖。如圖4所示，該動態芯 體1_5具有圓形平板的結構，平板的中間向制冷劑的流動方向上凸起呈橢球狀球冠1_52， 在圓形平板上沿周向等角度均勻分布多個徑向輻條1_53，相鄰的輻條1_53之間構成供制 冷劑流通的開孔1_55。動態芯體1_5沿圓周外側等角度還分布有多個凸緣1_54，相鄰的凸 緣1_54之間形成了供制冷劑流通的缺口 1_56。此外，動態芯體1_5的中心橢球球冠處安裝 了用于旋轉動態芯體1_5的連桿1_51。顯然，動態芯體1_5的輻條1_53所構成的開孔1_55與靜態芯體1_4的開孔1_42 互相配合形成了制冷劑的流通通道。所以，可以把開孔1_55和開孔1_42設置成相同的形 狀，比如，都是環形孔或狹長的孔，也可以設置成不同的形狀。制冷劑經膨脹閥節流后形成氣液兩相狀態的制冷劑，經分配器1的進管1_1進入 分配器1中，與靜態芯體1_4的球冠1_43進行撞擊，通過靜態芯體1_4與動態芯體1_5之 間形成的流通面進行節流后，其氣液兩相在分配器1內混合的均勻性得到改善，經多支路 管1_7流入換熱器5，在該實施例中，可以通過調節靜態芯體1_4和動態芯體1_5組合形成 的流通面的面積調節制冷劑混合的均勻性，實現兩相制冷劑的均勻混合并分流到各支路管 1_7。圖5為圖2中的上蓋板1_6、靜態芯體1_4和動態芯體1_5組合的結構示意圖。如 圖5所示，通過調節伸出在上蓋板1_6之上安裝的動態芯體的連桿1_51，可實現動態芯體 1_5的旋轉。調節桿的調節方式可以為手動調節，可以為電動調節。圖6A、圖6B、圖7A和圖7B分別為圖3和圖4所示的靜態芯體和動態芯體組合的 結構示意圖；其中，圖6A為圖2中的動態芯體與靜態芯體配合使用時制冷劑流通面積最小 時的示意立體圖，圖6B為圖2中的動態芯體與靜態芯體配合使用時制冷劑流通面積最小時 的正視圖；圖7A為圖3和圖4所示的靜態芯體和動態芯體組合的流通面積最大時的示意立 體圖；圖7B為圖3和圖4所示的靜態芯體和動態芯體組合的流通面積最大時的正視圖。在 圖6B和圖7B中分別示出了流通通道的流通面積A。流通通道的流通面積A的定義如下流通面積A =靜態芯體1_4的開孔1_42面積之和Al+靜態芯體的通道1_41面積 之和A2-(動態芯體1_5占去的開孔1_42面積之和A3+動態芯體1_5占去的通道1_41面 積之和A4)如圖6A和6B所示，通過調節動態芯體1_5上的調節桿1_51，使得制冷劑流通面 積A最小。由分配器1進口管1_1進入的制冷劑撞擊到球冠1_43時，制冷劑中含有的液體顆粒破碎成小顆粒，氣液同時轉變方向，氣液混合物通過靜態芯體1_4上的開孔1_42、靜態 芯體1_4的缺口 1_41、動態芯體1_5上的開孔1_55和動態芯體1_5的缺口 1_56所形成的 流通通道后，形成均勻細化顆粒的制冷劑混合物，進入分配器1的上部空間，通過多支路管 1_7均勻地分配到各換熱器5中。如圖7A和7B所示，通過調節動態芯體1_5上的調節桿1_51，使得制冷劑流通面積 A最大。同樣地，由分配器1進口管1_1進入的制冷劑形成均勻細化顆粒的制冷劑混合物，通過多支路管1_7均勻地分配到各換熱器5中。圖8為流通通道的流通面積A與最大流通面積Amax之比率與制冷劑分配器的性能 的關系曲線。如圖8所示，流通面積小時制冷劑在多支管1_7之間的分配偏差越小，其分配 性能越好，然而制冷劑流過分配器1所產生的壓力損失越大。如A/A-為0. 3時，制冷劑分 配到各換熱器5的偏差為左右，流進分配器1的壓力損失卻相對較大約為130kPa，當A/ Afflax為0. 7時，流進分配器1的壓力損失卻相對較小約為50kPa，但此時制冷劑分配到各換 熱器5的偏差相對較高約為3%。由此，可通過調節動態芯體1_5的調節桿1_51確定壓力 損失與分配偏差之間平衡的最佳開度，實現分配器1與機組各部件之間的最佳匹配。此外， 通過將制冷劑流通面積調至最大，即A/A- = 1，可解決機組制冷工況運行時，使用固定/不 可調節方式的制冷劑分配器產生過大的、對機組不利的壓力損失的難題。圖9為根據本發明的制冷劑分配器的第二種實施方式的結構示意圖，如圖9所示， 該分配器包含制冷劑進管2_1，下蓋板2_2，筒體2_3，靜態芯體2_4，動態芯體2_5，上蓋板 2_6，多支路管2_7，以及用于調整動態芯體2_5的傳動齒輪2_8。圖10為圖9中的制冷劑分配器的動態芯片2_5的結構示意圖。如圖10所示，該 動態芯體2_5具有一圓形平板結構，該圓形平板中間凸起成橢球狀球冠2_51，周向等角度 均勻分布若干輻條2_52。該圓形平板的外側等角度分布若干凸緣2_53，其中可在任一凸緣 上設置有用于與齒輪傳動裝置2_8配合的齒條2_54。圖11為圖9中的靜態芯體2_4，動態芯體2_5及與分配器筒體2_3之間的配合圖。 如圖11所示，通過調節伸出在筒體2_3之外的齒輪裝置2_8，可實現動態芯體2_5的旋轉。 調節桿的調節方式可以為手動調節，可以為電動調節。當然，調節動態芯體的方式并不限于利用外置的調節裝置來調節動態芯體與靜態 芯體的相對位置，其他方式也是可行的，只要能調節制冷劑在分配器中的流通量。比如，利 用類似與相機快門的結構，利用三片可以控制通道大小的快門閥片來實現調節功能?；蛘?， 利用類似離心壓縮機上的導葉結構，也可以實現調節功能。上述實施例中，對于所述的開孔，本發明不限制孔徑大小、孔的數目、以及孔的形 狀，在實際操作中，依據靜態芯體和動態芯體的形狀進行設定；另外，所述進管沿軸線方向 的中心線、所述下蓋板的對稱中心、所述芯體的對稱中心、所述筒體沿軸線方向的中心線與 所述上蓋板的對稱中心均落在一條線上。圖12為根據本發明的制冷劑分配器的第三種實施方式的結構示意圖。如圖12所 示，該分配器包含制冷劑進管3_1、容器下蓋板3_2、芯體3_3、筒體3_4、上蓋板3_5和多支 路管3_6。圖13和圖14分別示出了圖12中的分配器的芯體的結構示意圖。圖13中制冷 劑的流通通道的流通面積最大；圖14中制冷劑的流通通道的流通面積最小。如圖13和圖14所示，芯體3_3由多片形狀相同的葉片3_31組成，在每片葉片3_31上還分布若干節流 孔3_32。葉片3_31的形狀可以為扇形，所有葉片3_31在扇形頂角處匯集在一起，每個葉片 3_31均可以芯體3_3的徑向方向為軸線進行旋轉。通過調節葉片的旋轉角度(葉片的調節 裝置圖中未示)，實現制冷劑流通的面積的變化。當葉片3_31處于如圖13的位置上時，此 時制冷劑流通的面積最大。當葉片3_31處于如圖14的位置上時，此時制冷劑流通的面積 最小。 需要注意的是，文中所述的“包含”、“包括”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他 性的包含。本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于 舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內，此外，本領域技術人 員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的 變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍內。本發明的保護范圍由附 屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
權利要求
一種用于制冷系統中的可調節式制冷劑分配器(1)，所述制冷劑分配器(1)包括進管(1_1；2_1；3_1)、分流筒體和多支路管(1_7；2_7；3_7)，制冷劑進入所述進管(1_1；2_1；3_1)，經所述分流筒體分流后進入到所述多支路管(1_7；2_7；3_7)中，其特征在于，所述分流筒體包括一中空的筒體(1_3；2_3；3_3)，該筒體(1_3；2_3；3_3)包含一用于調節所述制冷劑的流通量的調節裝置和一用于控制所述的調節裝置的控制裝置。
2.如權利要求1所述的制冷劑分配器，其特征在于，所述的調節裝置包含一動態芯體 (1_5 ；2_5)和一靜態芯體(1_4 ;2_4)，所述的動態芯體(1_5 ；2_5)和靜態芯體(1_4 ；2_4) 上分別分布有供制冷劑流通的開孔(1_42 ；1_55)，并且所述的開孔(1_42 ； 1_55)在所述的 分流筒體內形成了制冷劑的流通通道，當所述的動態芯體(1_5 ；2_5)相對于所述的靜態芯 體(1_4;2_4)發生轉動時，所述的流通通道的流通面積在一預先設置的最小值和一預先設 定的最大值之間變化。
3.如權利要求2所述的制冷劑分配器，其特征在于，所述的動態芯體(1_5;2_5)和靜 態芯體(1_4 ；2_4)均為外邊緣間隔分布有凸緣(1_45 ； 1_54 ；2_53)的圓形平板。
4.如權利要求3所述的制冷劑分配器，其特征在于，所述的圓形平板的中心設有向制 冷劑的流動方向上凸起的球冠(1_43)。
5.如權利要求2所述的制冷劑分配器，其特征在于，所述的控制裝置為一連桿(1_51)， 所述的連桿(1_51)固定連接所述的動態芯體(1_5 ；2_5)并驅動所述的動態芯體(1_5 ； 2_5)發生轉動。
6.如權利要求2所述的制冷劑分配器，其特征在于，所述的控制裝置為一傳動齒輪 (2_8)，所述的傳動齒輪(2_8)嚙合所述的動態芯體(1_5 ；2_5)上的一齒條(2_54)并驅動 所述的動態芯體(1_5 ；2_5)發生轉動。
7.如權利要求2至6中任意一項所述的制冷劑分配器，其特征在于，所述進管(1_1; 2_1 ；3_1)沿軸線方向的中心線、所述靜態芯體(1_4;2_4)的對稱中心、所述動態芯體 (1_5 ；2_5)的對稱中心和所述筒體(1_3 ；2_3 ；3_3)沿軸線方向的中心線重合。
8.如權利要求1所述的制冷劑分配器，其特征在于，所述的調節裝置包含若干可以調 節偏轉方向的葉片(3_31)，所述的葉片(3_31)上設有供制冷劑流通的孔(3_32)。
全文摘要
本發明公開了一種用于制冷系統中的可調節式制冷劑分配器。根據本發明的制冷劑分配器包括進管、分流筒體和多支路管，制冷劑進入所述進管，經所述分流筒體分流后進入到所述多支路管中，所述分流筒體包括一中空的筒體，該筒體包含一用于調節所述制冷劑的流通量的調節裝置和一用于控制所述的調節裝置的控制裝置。根據本發明的可調節制冷劑分配的制冷劑分配器，使得制冷劑可以在換熱器中得以均勻分配，從而提高了換熱效率。
文檔編號F16K11/076GK101988778SQ20091016107
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月7日 優先權日2009年8月7日
發明者任能 申請人:約克廣州空調冷凍設備有限公司;江森自控科技公司