CN115435518A - 一种汽车空调热泵系统的气液分离器及制作方法 - Google Patents

一种汽车空调热泵系统的气液分离器及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车空调热泵系统的气液分离器及制作方法，该气液分离器包括上端盖、器体、导气部件、散液杯和干燥包。所述器体为顶部开口的容器，上端盖固定在器体顶部的开口处，与器体形成密闭容器。所述上端盖上开设有进气孔和出气孔。所述导气部件包括进气管、出气管、固定支架和过滤器。进气管与出气管通过固定支架固定，形成同轴管。进气管的顶端贯穿散液杯后与上端盖的出气孔固定。干燥包固定在进气管外部。过滤器固定在进气管底端。进气管底端设置有吸油孔，用于回收存积在器体底部的油介质。本发明使用一体成型的加工方式，形成同轴管形式的气液分离器，可以简化加工程序，降低成本。

Description

一种汽车空调热泵系统的气液分离器及制作方法
技术领域
本发明属于汽车空调配件技术领域，具体涉及一种汽车空调热泵系统的气液分离器及制作方法。
背景技术
在新能源汽车热管理系统中，气液分离器是一个重要零部件，设置在蒸发器和压缩机之间。气液分离器的工作原理是带液制冷剂进入到气液分器时由于膨胀速度下降使液体分离或打在一块挡板上，从而分离出液体，其作用除了有防止液态冷媒进入压缩机，在压缩机内形成液击现象，从而造成压缩机的损坏以外，还负责把凝结在气液分离器中的液态冷冻油重新吸入压缩机中，实现冷冻油的循环回收，防止压缩机在缺润滑条件下运行而造成压缩机的损坏。
传统的汽车空调系统中，为了实现冷冻油的循环回收，通常采用U型管结构的气液分离器。随着工业技术的发展，同轴管结构的气液分离器逐渐成为主流。同轴管结构实现的加工方式有多种，现有技术中通常采用一体挤压成型的方式来制作。虽然可以保证结构的稳定性，但是加工的模具复杂，挤压后还需要多次加工，去除废料，导致材料利用率低、加工难度大、流程复杂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种汽车空调热泵系统的气液分离器及制作方法，通过拉伸、冲压、注塑等一次成型的加工方式，使用两根直管配合固定支架，形成同轴管结构，解决现有气液分离器加工复杂的问题。
一种汽车空调热泵系统的气液分离器，包括上端盖、器体、导气部件、散液杯和干燥包。
所述器体为顶部开口的容器，上端盖固定在器体顶部的开口处，与器体形成密闭容器。所述上端盖上开设有进气孔和出气孔。
所述导气部件包括进气管、出气管、固定支架和过滤器。所述出气管呈圆柱形，一端固定在上端盖的出气孔中，靠近上端盖的外壁依次设置有第一限位环和第二限位环。所述散液杯设置在上端盖与第一限位环之间，并且与上端盖的进气孔之间存在间隙。所述进气管由上至下包括进气部和导气部，进气部的直径大于导气部，导气部的外壁设置有第三限位环。所述干燥包通过扎带固定在进气管外围，扎带位于第三限位环上方。进气管的底端呈半圆球形，中心处设有吸油孔，吸油孔的直径为0.5～3.0mm。所述过滤器设置在进气管的底端与器体的底部之间，过滤器的进口与器体连通，出口与进气管底端的吸油孔连通。
所述固定支架的中心设有通孔，外边缘均匀设置有多个支撑点，固定支架的最大直径大于进气管导气部的内径。固定支架中心的通孔固定在出气管外壁的第二限位环下方，外边缘的支撑点固定在进气管的进气部内，使出气管与进气管形成同轴管，进气管的管口与散液杯表面不接触，出气管的外壁与进气管的内壁形成气体流道。出气管靠近吸油孔的一端与吸油孔之间的距离为1～60mm，吸油孔与过滤器底部的距离为1～40mm。
作为优选，所述散液杯靠近上端盖一侧的表面设置有多个条状凸起。
作为优选，所述固定支架的外边缘均匀设置有有2个或2个以上支撑点。
作为优选，所述过滤器的一端与进气管的底端贴合，另一端固定在器体底部，侧面设置有过滤网。
作为优选，所述散液杯的杯壁边缘低于进气管管口。
一种汽车空调热泵系统的气液分离器的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤一、导气部件加工
准备两个直径不同的圆管。选择其中直径较小的圆管，在其一端使用模具进行局部镦粗，依次加工出第一限位环与第二限位环，然后再通过钻孔或者冲孔的方式加工出平衡孔，得到出气管。对于直径较大的圆管，首先在中部使用模具进行局部镦粗，加工出第三限位环，然后在一端通过扩口的加工方式得到导气部，在另一端通过旋压的方式制作半圆球形结构，最后通过钻孔或者冲孔的方式在半圆球的中心加工出吸油孔，得到进气管。最后通过下料的方式加工得到固定支架。
步骤二、其他部件加工
通过对圆柱体的材料进行冷挤压，得到顶部开口的器体。通过金属板进行冲压的方式，得到散液杯。再分别通过热锻模具和注塑模具得到上端盖和过滤器。
步骤三、组装
使用步骤一、二加工得到的零件，通过焊接的方式固定得到所述气液分离器。
作为优选，通过对圆柱体的材料进行挤压，得到一个内径大于出气管外径、底部为半圆球形的直管，通过钻孔或者冲孔的方式在半圆球的中心加工出吸油孔，在管口通过扩口的加工方式得到导气部，然后在非导气部的位置通过墩头的方式加工出第三限位环，得到出气管。
本发明具有以下有益效果：
1、本申请的导气部件为同轴管结构，基于两根直管，进行简单的加工后与固定支架装配而成，既可以保证结构的稳定性，又简化了加工程序与制作成本，得到了高回油率的气液分离器。
2、在进气管的进气口设置了直径较大的进气部，可以加大进气量，避免节流效应。在进气管的外壁上还设置了限位环，可以使干燥包更稳定得固定在进气管上，避免下滑。
3、本申请通过各种一次成型的方式加工得到各零部件，再进行组装，可以降低加工难度，避免材料浪费。
附图说明
图1为实施例中气液分离器结构的剖视图；
图2为实施例中上端盖的剖视图；
图3为实施例中导气部件的剖视图；
图4为实施例中导气部件的局部放大图；
图5为实施例中固定支架的俯视图；
图6为实施例中散液杯的俯视图；
图7为实施例中过滤器的剖视图；
图8为实施例中散液杯的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的解释说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“表面”、“四周”、“顶端”、“底部”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种汽车空调热泵系统的气液分离器，包括上端盖1、器体3、导气部件2、散液杯4和干燥包5。所述器体3为顶部开口的容器。如图2所示，所述上端盖1上开设有进气孔101和出气孔102，为了减小进气孔101和出气孔102之间的压损，设置进气孔101的横截面大于出气孔102的横截面。如图3所示，所述导气部件包括进气管201、出气管202、固定支架203和过滤器204。
所述出气管202呈圆柱形，靠近上端盖1的外壁依次设置有第一限位环206和第二限位环207。出气管202的管口附近还设有一个平衡孔。所述进气管201由上至下包括进气部205和导气部，进气部205的内壁直径大于导气部的内壁直径，导气部的内壁直径大于出气管202的外壁直径，直径较大的进气部可以增大进气量，避免节流效果。导气部的外壁设置有第三限位环211。如图4所示，进气管201的底端呈半圆球形，中心处设有吸油孔208。如图5所示，所述固定支架203的中心设有通孔，外边缘均匀设置有3个支撑点203-1。
其中导气部件的加工方法为：
准备两个直径不同的圆管。选择其中直径较小的圆管，在其一端使用模具进行局部镦粗，依次加工出第一限位环206与第二限位环207，然后再通过钻孔的方式加工出平衡孔，得到出气管202。对于直径较大的圆管，首先在中部使用模具进行局部镦粗，加工出第三限位环211，然后在一端通过扩口的加工方式得到导气部，在另一端通过旋压的方式制作半圆球形结构，最后通过钻孔的方式在半圆球的中心加工出吸油孔208，得到进气管201。最后通过下料的方式加工得到固定支架203。
上端盖1、器体3、散液杯4和过滤器204的制作方法为：
通过对圆柱体的材料进行冷挤压，得到顶部开口的器体3。通过金属板进行冲压的方式，得到散液杯4。通过热锻模具加工得到的热锻件毛坯，然后通过车加工的方式加工进气孔101和出气孔102，得到上端盖1。将过滤网204-2焊接成圆筒的形状，然后固定在注塑模具的芯棒上，通过注塑成型的方式得到过滤器204。
上端盖1通过焊接固定在器体3顶部的开口处，与器体3形成密闭容器。所述出气管202的一端通过铆压的方式与上端盖1的出气孔101固定。所述散液杯4设置在上端盖1与第一限位环206之间，并且与上端盖1的进气孔101之间存在间隙。如图6所示，散液杯4靠近上端盖1一侧的表面设置有条状凸起401。条状凸起401可以使从进气孔101进入器体3的介质出现大范围的反射运动，从而更有效地分离介质中的油介质和气介质，同时可以促使油介质发生多角度的反射和分散，保证油介质的均匀性。
所述干燥包5通过扎带固定在进气管201外围，扎带位于第三限位环211上方，可以避免扎带与干燥包下滑。干燥包5的作用是吸收介质中的水分，保证压缩机的顺畅运行。如图7所示，所述过滤器204的一端与进气管201的底端贴合，另一端固定在器体3底部，侧面设置有4个过滤网204-2。
固定支架203中心的通孔固定在出气管202外壁的第二限位环207下方，外边缘的支撑点203-1固定在进气管201的进气部205内，使出气管202与进气管201形成同轴管，出气管202的外壁与进气管201的内壁形成气体流道，进气管201和出气管202底部的同心度越小越好，用以保证流体从进入管201流至出气管202的间距的稳定性。如图8所示，进气管201的管口与散液杯4的表面不接触，且低于散液杯4杯壁403的边缘，当介质从进气口101进入后撞击到散液杯4表面，气体介质需要先上升一段距离后才会进入进气管201，而液体介质则会顺着散液杯4的杯壁403下落。
出气管202靠近吸油孔208的一端与吸油孔208之间的距离为1～60mm，该距离会影响到吸油孔208附近的压差，进而影响回油率。吸油孔208与过滤器204底部的距离为1～40mm，该距离与气液分离器底部的储油量息息相关。
该气液分离器的工作原理是：当气体和液体混合状态的介质从进气孔101进入器体3中，会撞击到散液杯4的表面，由于液体和气体的密度、流动速度等物理特性不同，会使得两者分离——液体顺着散液杯4的杯壁403慢慢往下流，存积在器体3的底部，并可以通过过滤器204底部的过滤网204-2进入吸油孔208与过滤器204底部之间的空间210。过滤网204-2可以过滤掉比滤网大的杂质，确保油介质不会造成管路的堵塞。而和液体分离的气体会绕过散液杯4往上流动，从进气管201的进气部205进入由进气管201与出气管202形成的气体流道，到达进气管201底部的吸油孔208附近，再向上进入出气管202，最后由出口孔102排出。当气体到达吸油孔208附近时，会在吸油孔208与出气管202底部之间形成低压区209，使得空间209、210之间存在压差，令空间210中的油介质通过吸油孔208出气管202内，与气体介质一起循环，实现油介质的循环回收。
以上实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种汽车空调热泵系统的气液分离器，包括上端盖(1)、器体(3)、导气部件(2)、散液杯(4)和干燥包(5)，所述器体(3)为顶部开口的容器，上端盖(1)固定在器体(3)顶部的开口处，与器体(3)形成密闭容器；所述上端盖(1)上开设有进气孔(101)和出气孔(102)，其特征在于：所述导气部件(2)包括进气管(201)、出气管(202)、固定支架(203)和过滤器(204)；
所述出气管(202)呈圆柱形，一端固定在上端盖(1)的出气孔(102)中，靠近上端盖(1)的外壁依次设置有第一限位环(206)和第二限位环(207)；所述散液杯(4)设置在上端盖(1)与第一限位环(206)之间，并且与上端盖(1)的进气孔(101)之间存在间隙；所述进气管(201)由上至下包括进气部(205)和导气部，进气部(205)的直径大于导气部，导气部的外壁设置有第三限位环(211)；所述干燥包(5)通过扎带固定在进气管(201)外围，扎带位于第三限位环(211)上方；进气管(201)的底端呈半圆球形，中心处设有吸油孔(208)；所述过滤器(204)设置在进气管(201)的底端与器体(3)的底部之间，过滤器(204)的进口与器体(3)连通，出口与进气管(201)底端的吸油孔(208)连通；
所述固定支架(203)的中心设有通孔，外边缘均匀设置有多个支撑点，固定支架(203)的最大直径大于进气管(201)导气部的内径；固定支架(203)中心的通孔固定在出气管(202)外壁的第二限位环(207)下方，外边缘的支撑点固定在进气管(201)的进气部(205)内，使出气管(202)与进气管(201)形成同轴管，进气管(201)的管口与散液杯(4)表面不接触，出气管(202)的外壁与进气管(201)的内壁形成气体流道。
2.如权利要求1所述一种汽车空调热泵系统的气液分离器，其特征在于：所述散液杯(4)靠近上端盖(1)一侧的表面设置有多个条状凸起。
3.如权利要求1或2所述一种汽车空调热泵系统的气液分离器，其特征在于：所述散液杯(4)的杯壁边缘低于进气管(201)的管口。
4.如权利要求1所述一种汽车空调热泵系统的气液分离器，其特征在于：所述固定支架(203)的外边缘均匀设置有有2个或2个以上支撑点。
5.如权利要求1所述一种汽车空调热泵系统的气液分离器，其特征在于：吸油孔(208)的直径为0.5～3.0mm。
6.如权利要求1所述一种汽车空调热泵系统的气液分离器，其特征在于：所述过滤器(204)的一端与进气管(201)的底端贴合，另一端固定在器体(3)底部，侧面设置有过滤网。
7.如权利要求1或6所述一种汽车空调热泵系统的气液分离器，其特征在于：出气管(202)靠近吸油孔(208)的一端与吸油孔(208)之间的距离为1～60mm，吸油孔(208)与过滤器(204)底部的距离为1～40mm。
8.一种汽车空调热泵系统的气液分离器的制作方法，该方法用于制作如权利要求1、2、4、5、6任一所述的气液分离器，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、导气部件加工
准备两个直径不同的圆管；选择其中直径较小的圆管，在其一端使用模具进行局部镦粗，依次加工出第一限位环(206)与第二限位环(207)，然后再通过钻孔或者冲孔的方式加工出平衡孔，得到出气管(202)；对于直径较大的圆管，首先在中部使用模具进行局部镦粗，加工出第三限位环(211)，然后在一端通过扩口的加工方式得到导气部(205)，在另一端通过旋压的方式制作半圆球形结构，再通过钻孔或者冲孔的方式在半圆球的中心加工出吸油孔(208)，得到进气管(201)；最后通过下料的方式加工得到固定支架(203)；
步骤二、其他部件加工
通过对圆柱体的材料进行冷挤压，得到顶部开口的器体(3)；通过金属板进行冲压的方式，得到散液杯(4)；再分别通过热锻模具和注塑模具得到上端盖(1)和过滤器(204)；
步骤三、组装
使用步骤一、二加工得到的零件，通过焊接的方式固定得到所述气液分离器。
9.如权利要求8所述一种汽车空调热泵系统的气液分离器，其特征在于：通过对圆柱体的材料进行挤压，得到一个内径大于出气管外径、底部为半圆球形的直管，通过钻孔或者冲孔的方式在半圆球的中心加工出吸油孔，在管口通过扩口的加工方式得到导气部，然后在非导气部的位置通过墩头的方式加工出第三限位环，得到出气管。
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