节流结构以及空调机组的制作方法

1.本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及能适应多种工况的节流结构以及空调机组。


背景技术：

2.现有空调机组常见采用节流孔板作为节流元件，其具有成本低、加工简单且稳定可靠等显著优势，但由于节流孔板都是固定孔径，一旦机组生产制造完成，其孔径就不能再根据机组工况进行调整，无法适应机组工况切换。
3.如图1所示，以离心式热泵机组为例，冷凝器4与蒸发器2之间设有闪发器3，冷凝器4的出口连接有一级主节流孔板5，闪发器3的出口连接有二级主节流孔板6，闪发器3的出气口通过补气管7连接压缩机1。夏季时机组需要运行制冷工况，冬季时机组需要运行制热工况，由于制热工况和制冷工况差距较大，冷媒循环所需节流孔板的孔径存在较大差异，这种两级节流孔板的节流方案难以兼顾机组制冷、制热两种运行工况，无法根据工况切换调整节流孔径大小，导致机组不能充分发挥运行性能，影响机组运行效率。
4.因此，如何设计能适应多种工况的节流结构以及空调机组是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有节流方案不能适应机组不同工况、导致机组运行效率低的缺陷，本实用新型提出节流结构以及空调机组，根据主腔体的液位高度自动切换不同的节流孔板组合，达到匹配机组不同运行工况的节流需求，使机组连续运行在最优性能下，提高机组运行效率。
6.本实用新型采用的技术方案是，设计节流结构，包括：主腔体和独立设于主腔体内部的至少一个辅助节流腔体，主腔体的出口连接有主节流孔板，辅助节流腔体设有连通主腔体的进液口，辅助节流腔体的出液口连接有辅助节流孔板。
7.进一步的，进液口的通流面积大于辅助节流孔板的通流面积。
8.进一步的，主节流孔板和辅助节流孔板并联接在出液管路上。
9.进一步的，辅助节流腔体至少被使用在一种运行工况中，主腔体在所述运行工况下的液位高度高于其对应辅助节流腔体的进液口。
10.进一步的，每种运行工况中被使用的辅助节流孔板的通流面积为运行工况的设定通流面积减去主节流孔板的通流面积。
11.在一些实施例中，辅助节流腔体的出液口连接有并联设置的多个辅助节流孔板，每个辅助节流孔板均配置有切换其通断状态的控制阀。
12.在一些实施例中，主腔体的内部分布有多个辅助节流腔体，每个辅助节流腔体的进液口高度不同。
13.在一些实施例中，节流结构设于换热器和/或闪发器中。
14.本实用新型还提出了空调机组，包括：压缩机、冷凝器以及蒸发器，冷凝器设有上述的节流结构。
15.在一些实施例中，空调机组还包括：设有上述节流结构的闪发器，冷凝器的节流结构通过第一出液管路连接闪发器，闪发器的节流结构通过第二出液管路连接蒸发器。
16.进一步的，冷凝器和所述蒸发器均连接用户侧设备，压缩机、冷凝器以及蒸发器之间的冷媒循环方向在不同运行工况下均相同。
17.进一步的，空调机组具有制冷工况和制热工况，辅助节流腔体被使用在制冷工况中，主腔体在所述制冷工况下的液位高度高于辅助节流腔体的进液口，主腔体在制热工况下的液位高度低于辅助节流腔体的进液口。
18.在一些实施例中，空调机组为热泵机组。
19.与现有技术相比，本实用新型通过在主腔体的内部设置辅助节流腔体，主腔体和辅助节流腔体分别连接有节流孔板，根据主腔体在不同运行工况下的液位高度不同，冷媒能从进液口进入对应辅助节流腔体，以实现自动切换不同的节流孔板孔径组合，达到不同的节流效果，进而匹配机组不同工况下的节流需求，充分发挥机组运行性能，提高机组运行效率。
附图说明
20.下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：
21.图1是现有技术空调机组的连接示意图；
22.图2是本实用新型节流结构的连接示意图；
23.图3是本实用新型空调机组在制热工况下的液位示意图；
24.图4是本实用新型空调机组在制冷工况下的液位示意图。
具体实施方式
25.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利，并不用于限定本专利。
26.如图2至4所示，本实用新型提出的节流结构适用于参与冷媒循环的器件中，包括但不限于换热器或者闪发器，具有该节流结构的换热器安装在空调机组中时作为冷凝器使用，原因是冷凝器流出的液态冷媒需要经过节流之后再送往蒸发器。
27.实用新型人经过研究发现，在不同运行工况下，冷凝器4内的液位高度存在明显差异，例如当冷凝器4所在冷媒循环回路的流量大、压比小时，冷凝器4内的液位较高，所需节流孔径较大，当冷凝器4所在冷媒循环回路的流量小、压比大时，冷凝器4内的液位较低，所需节流孔径较小。在一些应用场景中，冷凝器4连接有闪发器3，冷凝器4流出的液态冷媒经一级节流送到闪发器3中，闪发器3流出的液态冷媒经二级节流送到蒸发器2中，闪发器3与冷凝器4处于同一冷媒循环回路，闪发器3的液位变化趋势与冷凝器4相同，所需节流孔径也需要适应性调整才能匹配不同运行工况。基于上述发现，实用新型人设计并提出根据液位高度自动切换节流孔板孔径组合的节流结构，以下对节流结构进行详细说明。
28.如图2所示，节流结构包括：主腔体100和至少一个辅助节流腔体110，主腔体100设
有进口和出口，冷媒从主腔体100的进口进入主腔体100中，主腔体100的出口连接有主节流孔板200，辅助节流腔体110独立设于主腔体100中，辅助节流腔体110设有进液口111和出液口，辅助节流腔体110与主腔体100之间仅通过辅助节流腔体的进液口111连通，辅助节流腔体110的出液口连接有辅助节流孔板300，辅助节流腔体的进液口111高度处于主腔体100的进口和出口之间。
29.主腔体100的液位高度在不同工况下可能高于辅助节流腔体的进液口111或者低于辅助节流腔体的进液口111。当主腔体100的液位高度低于辅助节流腔体的进液口111时，辅助节流腔体110未被使用，仅有主腔体100参与节流工作；当主腔体100的液位高度高于辅助节流腔体的进液口111时，辅助节流腔体110被使用，液态冷媒从进液口111进入辅助节流腔体110，主节流孔板200和辅助节流孔板300均参与节流工作，相当于将主节流孔板200和辅助节流孔板300并联设置。
30.为了保证主腔体100内的液态冷媒能够顺畅进入辅助节流腔体110，辅助节流腔体的进液口111的通流面积大于辅助节流孔板300的通流面积，避免液态冷媒进入辅助节流腔体110时出现节流现象，优化辅助节流腔体110的节流效果。
31.在一些实施例中，主节流孔板200和辅助节流孔板300并联接在出液管路上，主节流孔板200和辅助节流孔板300流出的冷媒在出液管路中汇合再向运送，出液管路送出的冷媒混合均匀且状态稳定。当然，在实际应用中，主节流孔板200和辅助节流孔板300也可以各自连接出液管路，本实用新型对此不作特殊限制。
32.需要说明的是，辅助节流腔体110的出液口可以连接一个辅助节流孔板300，也可以根据实际使用需要连接多个辅助节流孔板300，当辅助节流腔体110的出液口连接有并联设置的多个辅助节流孔板300时，每个辅助节流孔板300均配置有切换其通断状态的控制阀，通过控制阀调整接通的辅助节流孔板300的数量，进而实现不同的节流孔径组合，提高节流调节的灵活性。
33.另外，主腔体100的内部可以设计一个辅助节流腔体110，也可以根据实际使用需要设计多个辅助节流腔体110，当主腔体100的内部分布有多个辅助节流腔体110时，每个辅助节流腔体的进液口111高度不同，主腔体100的液位高度在不同运行工况下发生变化，对比辅助节流腔体的进液口111高度，自行切换参与节流工作的辅助节流腔体110，达到不同的节流效果，以匹配运行工况，提高运行效率。
34.为了实现辅助节流腔体110的准确切换，每个辅助节流腔体110至少被使用在一种运行工况中，主腔体100在运行工况下的液位高度高于该运行工况对应辅助节流腔体的进液口111，保证辅助节流腔体110能在其对应运行工况下被使用。为了实现节流孔径的准确切换，预先获取每种运行工况的设定通流面积，设定通流面积可以通过实验等手段统计得到，每种运行工况中被使用的辅助节流孔板300的通流面积为该运行工况的设定通流面积减去主节流孔板200的通流面积。应当理解的是，此处的设定通流面积、辅助节流孔板300的通流面积和主节流孔板200的通流面积是针对同一器件，当机组存在冷凝器4和闪发器3，且冷凝器4和闪发器3均设有节流结构时，分别针对冷凝器4和闪发器3计算各自在不同运行工况中被使用的辅助节流孔板300的通流面积。
35.本实用新型还提出了空调机组，包括：压缩机、冷凝器以及蒸发器，冷凝器设有上述的节流结构，空调机组可以是热泵机组，例如离心式热泵机组等。
36.在一些实施例中，冷凝器和所述蒸发器均连接用户侧设备，压缩机、冷凝器以及蒸发器之间的冷媒循环方向在不同运行工况下均相同，以保证在不同运行工况下均能使用该节流结构调整节流能力，使机组充分发挥运行性能。更具体的，空调机组具有制冷工况和制热工况，辅助节流腔体被使用在制冷工况中，主腔体在制冷工况下的液位高度高于辅助节流腔体的进液口，主腔体在制热工况下的液位高度低于辅助节流腔体的进液口。
37.如图3至4所示，在又一些实施例中，冷凝器4和蒸发器2之间连接有闪发器3，闪发器3设有上述的节流结构，冷凝器4的节流结构为一级节流结构，闪发器3的节流结构为二级节流结构，一级节流结构通过第一出液管路连接闪发器3，二级节流结构通过第二出液管路连接蒸发器2，闪发器3的出气口通过补气管7连接压缩机1的补气口。
38.实用新型人经过深入研究发现，冷凝器4、闪发器3在制冷工况和制热工况下的液位高度存在明显差异，机组运行制冷工况时，冷媒流量大、压比小，冷凝器4和闪发器3内的液位较高，所需节流孔径大，机组运行制热工况时，冷媒的流量小、压比大，冷凝器4和闪发器3内的液位较低。即在制热工况下不使用冷凝器4和闪发器3的辅助节流腔体，在制冷工况下使用冷凝器4和闪发器3的辅助节流腔体。基于上述实用新型，实用新型人设计辅助节流腔体的进液口设计方案，以下对此进行详细说明。
39.图3至图4示出了本实用新型的具体应用实例，冷凝器4的主腔体内部设有一级辅助节流腔体8，一级辅助节流腔体8的侧壁设有一级辅助进液口9，冷凝器4的主腔体底部连接有一级主节流孔板5，一级辅助节流腔体8底部连接有一级辅助节流孔板12，闪发器3的主腔体内部设有二级辅助节流腔体10，二级辅助节流腔体10的侧壁设有二级辅助进液口11，闪发器3的主腔体底部连接有二级主节流孔板6，二级辅助节流腔体10底部连接有二级辅助节流孔板13。
40.如图3所示，空调机组运行制热工况时，冷凝器4内的液位高度低于一级辅助进液口9，冷凝器4中的液态冷媒不进入一级辅助节流腔体8中，冷凝器4中的液态冷媒通过一级主节流孔板5节流进入闪发器3，闪发器3中部分冷媒闪发为气态，经补气管7进去到压缩机1中，闪发器3内的液位高度低于二级辅助进液口11，闪发器3内的液态冷媒不进入到二级辅助节流腔体10中，闪发器3内的液态冷媒通过二级主节流孔板6节流后进入到蒸发器2中。一级主节流孔板5、二级主节流孔板6的孔径按照机组在制热工况下的最佳运行状态设计，无需考虑制冷工况。
41.如图4所示，空调机组运行制冷工况时，冷凝器4内的液位高度高于一级辅助进液口9，冷凝器4中的液态冷媒经一级辅助进液口9进入到一级辅助节流腔体8中。此时，冷凝器4中的液态冷媒通过一级主节流孔板5节流、一级辅助节流孔板12并联节流后进入闪发器3，闪发器3中部分冷媒闪发为气态，经补气管7送到压缩机1中，闪发器3内的液位高度高于二级辅助进液口11，闪发器3内的液态冷媒经二级辅助进液口11进入到二级辅助节流腔体10中，闪发器3内的液态冷媒通过二级主节流孔板6、二级辅助节流孔板13并联节流后进入到蒸发器2中。一级主节流孔板5、二级主节流孔板6的孔径按照机组在制热工况下的最佳运行状态设计，一级辅助节流孔板12的通流面积为制冷工况下冷凝器所需节流孔板的设定通流面积减去一级主节流孔板5的通流面积，二级辅助节流孔板13的通流面积为制冷工况下闪发器所需节流孔板的设定通流面积减去二级主节流孔板6的通流面积。
42.应当理解的是，一级辅助进液口9的通流面积大于一级辅助节流孔板12的通流面
积，二级辅助进液口11的通流面积大于二级辅助节流孔板13的通流面积，以避免进入辅助节流腔时出现节流现象。一级辅助进液口9、二级辅助进液口11的高度与冷凝器4的规格、闪发器3的规格以及机组的制热(冷)量、水温有关，热泵机组中换热器通常采用壳管式换热器，上文提到的规格是指壳体的直径、长度等参数。进液口的高度设计要求为一级辅助进液口9高于机组运行制热工况时冷凝器4的主腔体液位高度，一级辅助进液口9的高度低于机组运行制冷工况时冷凝器4的主腔体液位高度，二级辅助进液口11高于机组运行制热工况时闪发器3的主腔体液位高度，二级辅助进液口11的高度低于机组运行制冷工况时闪发器3的主腔体液位高度。
43.本实用新型通过在在冷凝器4、闪发器3中设置辅助节流腔体，根据制冷工况、制热工况下的冷媒流量差异，利用冷凝器4、闪发器3中液位高度与辅助节流腔体的进液口高度的对应关系，自动切换不同的节流孔板孔径组合，达到不同的节流效果，进而匹配制热工况、制冷工况切换的节流需求，充分发挥机组运行性能，使机组连续可靠运行在最优性能下，提高机组运行效率。
44.需要注意的是，上述所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
45.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
46.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，“多个”是指两个或者两个以上。此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
47.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。