探讨关于冰箱制冷行业设备加工的技术应用

2018-02-07张松

中小企业管理与科技 2018年25期

张松

（410721198002083018，河南新乡 453000）

1 引言

人类自很早以前就已经懂得低温环境下保存食物不容易腐败。自1910年世界上第一台压缩式制冷家用冰箱问世以来，冰箱就逐渐步入了人们的生活中。冰箱作为家庭必备的家电之一，在社会发展与科技进步的同时，人们对冰箱的需求也已经不再局限于制冷与食物保鲜等基础功能。随着“互联网+”思想的不断深入，智能家电的发展趋势逐渐凸显。针对冰箱的生产与加工，如何在现阶段的基础上进行优化与改进，以适应当前制冷设备行业的发展需求，成为了相关从业者的一大机遇与挑战。鉴于此，本文对冰箱的生产工艺与加工技术进行分析，以期为相关工艺与技术的改进提供参考。

2 冰箱制冷原理

当前家用电冰箱主要由制冷系统、箱体及其附件部分、电气及供电部分组成。其中，制冷系统为核心组成。根据《2013-2017年中国冰箱行业市场前瞻与投资机会分析报告》，冰箱种类可分为压缩式电冰箱、吸收式电冰箱、半导体电冰箱、化学冰箱、电磁振动式冰箱、太阳能电冰箱、绝热去磁制冷电冰箱、绝热去磁制冷电冰箱、绝热去磁制冷电冰箱。其中，压缩式电冰箱具有使用方便、寿命较长等优点，因而使用较为普遍。据统计，全球有90%以上的冰箱为压缩式电冰箱。压缩式电冰箱通过压缩机对制冷系统做功，由电动机提供机械能。吸收式电冰箱主要利用热源作为动力，如煤油、煤气等，但因降温速度较慢，效率偏低，已被逐渐淘汰。

以常见的压缩式电冰箱为例，分析冰箱的制冷原理。其制冷系统一般包括压缩机、制冷管路、冷凝器、风机、蒸发器、干燥过滤器、毛细管等。冰箱在运行时，压缩机启动，从蒸发器吸入制冷剂蒸汽，从而使新的制冷剂蒸发，同时吸收热量。压缩机通过压缩气态制冷剂，使之变为高压高温的制冷剂蒸汽。蒸汽进入冷凝器，并向周围释放热量，在同样的压力下完成液化冷却。液态制冷剂经由干燥过滤器流入毛细管，毛细管末端湿蒸汽压力降低，从而使制冷剂再次进入蒸发器吸热蒸发。如此循环进行，即达到制冷的目的。在冰箱设计阶段，可通过调节毛细管的直径和长度，来实现制冷剂蒸发温度与压力的调节。

3 冰箱制冷系统及其加工

制冷系统是冰箱的基本组成，与控制系统、箱体共同构成一个整体。就冰箱的制冷功能来看，其目的是将箱内的部分热量转移到箱外的空气中去，这一过程中所产生的能量差，必须由额外的作功进行补偿。以常见的压缩式冰箱为例，即通过压缩机获得能量补偿，压缩机质量的好坏可直接影响到冰箱的性能。目前的家用电冰箱主要使用全封闭的压缩机，即将压缩装置与电动机组成整体并密封于金属壳体中。毛细管是冰箱中的节流降压装置，用于维持两大换热部件（蒸发器与冷凝器）之间的压力差，控制工质的流量，保持合理的蒸发温度。在冷凝器的出口与毛细管的入口之间安装有干燥过滤器，其目的在于滤除制冷系统中的杂质与残留的水分，以避免杂质对压缩机、毛细管的正常工作造成影响，或者水分对制冷系统形成腐蚀。

要完成整个制冷循环的热力过程，必须要将该过程所涉及的机械设备通过管路以及管路附件等进行连接。因此，在整个制冷系统中，不同内径的导管是使用最多的材料。目前冰箱制冷系统中使用最多的管材为铜管、铝管或邦迪管。以铜管为例，其热传导率较高，且具有耐腐蚀性，在空调与制冷行业中得到广泛的应用。生产铜管的主要加工工艺有焊接法、挤压法、连铸连轧法等。在冰箱的生产中，管材还需要进一步的加工，主要有切管、弯曲、压扁以及扩口等。根据相关设计与工艺的要求，用管子割刀切割所需长度的管子，并清除管子内缘的毛刺与管内的碎屑；在冰箱制冷系统中，管道需弯曲为特定形状，同时弯曲部位要保持管道内腔不变形；管子焊接以及接头连接时还需要进行扩口。此外，管板蒸发器通常需要先将管道制成盘管，然后进行压扁，贴附或黏附于换热板上，以增强换热的效果[1]。

4 冰箱制冷设备加工技术

4.1 压缩机

压缩机为冰箱的核心部件，同时也是技术含量最高的部件，其工作过程大致可以概括为吸气、压缩、排气以及膨胀的循环过程。一般情况下，压缩机的质量对冰箱的制冷效率以及噪音等影响较大。就压缩机的结构来看，有螺杆式压缩机、滑片式压缩机、液环式压缩机、滚动活塞式压缩机、涡旋式压缩机以及偏心滚动转子式压缩机等。以螺杆压缩机为例，属回转运动的容积式压缩机，由带螺旋槽的螺杆在气缸中旋转，进而使工作流体发生压缩。因此，其工作工程主要依靠星轮与螺杆的精确啮合活动来实现。针对压缩机的工作过程，其冷却技术起着至关重要的作用。常见的螺杆压缩机的冷却方式有喷射、风扇、通道、夹套、冷却器、热交换等。

在螺杆压缩机加工制造中，螺杆转子作为其核心部件，在加工制作时存在一定难度。针对精密螺杆转子齿廓的加工，用磨削代替精铣、提供成套转子加工设备与技术逐渐成为一种发展趋势。针对螺杆的生产工艺，采用粗铣一精磨的工艺能够在一定程度上提高螺杆的加工质量。

4.2 蒸发器

蒸发器是制冷系统中一个重要的热交换部件，一般可以分为冷藏蒸发器与冷冻蒸发器。冷藏蒸发器多使用铝、铜等材质，冷冻蒸发器则多为铂镍钢合金或铝制。分析制冷系统的制冷速度与制冷量，蒸发器的面积与分布可直接对其产生影响。在加工蒸发器时，首先应当根据冰箱的尺寸要求与换热量的要求设计铝管管径、铝板结构与铝管在铝板上的分布，再将铝管进行弯曲，形成若干个直管与圆弧管组成的蛇形铝管，同时将蛇形铝管压制，涂覆钎剂，以夹具将铝板与扁铝管夹紧，进行钎焊。在焊接完成后即解除夹具，同时焊接固定扁铝管的出口端与进口端，最后进行喷粉。以该技术对蒸发器进行加工，能够有效提高蒸发器的生产效率与产品质量[2]。

4.3 冷凝器

冷凝器与蒸发器统称为换热器，是冰箱、空调等制冷设备的重要部件。近年来，冷凝器与蒸发器被广泛地应用于不同领域。从制冷系统来说，冷凝器主要承担向外界空气散热的任务。目前家用冰箱的冷凝器主要有箱壁式、百叶窗式与丝管式，内部的高温制冷剂可通过冷凝器与周围环境进行辐射和对流，进而达到散热的目的。丝管式冷凝器具有重量较轻，体积较小，散热效果好等优点；百叶窗式冷凝管的加工工艺虽然相对简单，但其散热效果与结构均弱于丝管式冷凝器，因而逐渐被替代；箱壁式冷凝器的结构较为紧凑，不易损伤，且不用占外部空间。就冷凝器的加工来看，增强其散热效果是研究的一个重点。在加工的过程中，加大管径并合理布局，能够有效减少流体的流阻；加长冷凝管能够加大对流换热面积。此外，在冷凝过程中起重要作用的防露管，以液相制冷剂作为其热媒能够有效避免箱内散热过多的情况。通过在传统的冷凝器上加装“蓄冷液”等关键技术手段，能够达到制冷节能的效果。