空调内外机连接管增大时内机管路件的更改方案

刘志丽，秦蕊

（1. 广西电力职业技术学院能源动力与环境工程学院，邮编：530000 2. 珠海格力电器股份有限公司，邮编：519000）

由于目前市场上的空调竞争较为激烈，如何降低成本成为了各个商家的重中之重［1］。经过研究表明，通过更换其室内外机的电动机、电子膨胀阀、毛细管与冷凝器均能降低成本［2］，但目前有一种有效降低成本的方位为打破传统的内外机搭配。目前家用空调的开发与市场已经非常成熟，只要空调机组运行时能满足制冷/热能力、舒适性与可靠性，市场价格降低就可在市场上占有销售优势。因此，在产品开发阶段会存在采用大内机搭配小外机的情况，如2P机组采用2P内机搭配1P外机（提高内机出风量从而可以提高制冷量了），以及小内机搭配大外机，如2P机组采用2P内机搭配3P外机（大外机可采用单排冷凝器从而降低两器的成本）。

本文案例来源于2P内机与3P外机搭配进行2P空调机组的开发。根据目前市场上的普遍情况，制冷量与连接管的大小具体搭配情况为：（1）1匹机：φ 10、φ 6 mm；（2）1.5～2匹机：φ 12、φ 6 mm；（3）3匹机：φ16、φ9.52 mm；（4）5匹机：φ 19、φ9.52 mm。

2P内机的集气管管径与进液管管径分为 φ 12与φ6的铜管，3P外机的气与液连接管管径分别为φ16与φ9.52 mm，即内外机的搭配时内机集气管与进液管的管径与内外机连接管的管径不一致。而连接管在空调器降成本机型中也有及其重要的影响［3］，因此本文采用3P外机的大连接管 φ16与φ9.52 mm，更改内机的管路件。

1 设计方案

集气管部件由集气管组件与管接头焊接组成，进液管部件由进液管组件与管接头组成。由于内外机的气/液连接管是通过喇叭口+螺母的连接方式将内外机连接起来，因此实现气/液连接管变管径的方法必须更改管接头。本分采用两种方案，方案一是仅更改管接头而不更改内机的管路，方案二是更改管路与管接头，下文将对具体方案的设计与可行性进行描述与分析。

1.1 方案一：更改更改集气管与进液管的管接头

1.1.1 设计方案

管接头是将内机的集气管/进液管与内外机气/液连接管连接起来的衔接零件，由于之前没有出现过集气管φ12与进液管φ6的内机搭配气管φ16与液管φ 9.52 mm的连接管的案例，因此需要设计两款新管接头，一款管接头用于气管ф12→φ16 mm的连接，一款用于液管φ6→φ9.52 mm的连接，分别替换原φ12→φ12与φ6→φ6的管接头。

管接头的设计图见图1，其中，A端是集气管/进液管的与管接头的焊接端，B端是与内外机连接管的喇叭口+螺母连接端，因此，为了达到变管径的方法，更改的参数是B端的参数d1与d2。

图1 管接头设计结构图

由于A端与B端之间的的凸台是用于集气管/进液管的焊接定位，管接头B端的内径d1不能更改，因此只能通过增大外径螺纹的直径d2，管接头的B端壁厚随之增加，具体的参数见表1。更改后管接头的壁厚变大，集气管、进液管的管接头壁厚分别由3、2.5 mm增加到4.75与4.5 mm，可实现 φ 12的集气管部件、φ6的进液管部件分别与内外机连接管φ16与φ9.52 mm通过喇叭口+螺母的连接方式进行连接。

表1 管接头的参数对比表

1.1.2 验证结果

采用自动送丝焊将设计的两款新管接头分别焊接在集气管组件与进液管组件上，由于两款新管接头的壁厚增大，管接头壁厚与管路件壁厚相差较大（φ6的壁厚0.75 mm，管接头3的壁厚为4.75 mm，φ12的壁厚为0.8 mm，管接头4的壁厚为4.5 mm），在焊接过程中管接头尚未烧红，管路存在发生过热与过烧现象的可能性，焊点过烧是影响铜管强度和空调寿命的重大隐患之一［4］。为此对焊接的管路件进行了外观检查与内部分析。得到下列结果：

①样件的焊点处焊缝饱满，无气孔、未熔合、焊瘤等缺陷，但是表面粗糙，铜管过热氧化严重，见图2；

图2 焊接处表面粗糙

②管接头与管路的焊接内部熔深合格，气孔比例小于40 %，见图3。

图3 焊接内部熔深分析图

③金相分析结果显示管路件轻微过烧，见图4。

图4 管路件轻微过烧

通过对管接头的焊接分析得知，管路件的焊接基本处于临界状态，由于火焰大小受气源压力波动、人为因素等影响而不好控制，只要焊接火焰稍微过大，则管路件存在过热或者过烧的安全隐患，而焊接火焰稍微调小，火焰温度不足而导致管路件与管接头处的焊料不饱满，密封性不够的安全隐患，因此方案一的推广性不强。

1.2 方案二：更改集气管与进液管的管径与管接头

1.2.1 设计方案

由于方案一不能确保产品的生产的可靠性，因此对其提出了更改方案二。由于3P内机普遍采用的是φ16与φ9.52 mm的管路与其相对应的管接头，分别与φ16、φ9.52 mm的连接管连接，因此方案二将采用如下的设计方案：

在φ6的集气管上截短，在φ6的管道焊接一根φ 9.52的I型管，而I型管需要做内径为φ6.2 mm的杯型口，通过焊接将φ6于φ9.52连接，而φ9.52的I型管的另一端采用成熟的管接头5。

在φ12的集气管部件上截短，在φ12的管道焊接一根φ16的I型管，I型管需要做内径为φ12.3 mm的杯型口，通过焊接将φ12于φ16连接，而φ16的I型管的另一端采用成熟的管接头6。

由于φ6与φ12的铜管需要截短，分别增加 φ 9.52与φ16的管路，φ9.52与φ16的管路不能太短，否则不利于管路的焊接与管接头的焊接。同时要保证集气管部件与进液管部件的整体长度均不变，即：

①更改前的φ6铜管+管接头的总长度等于更改后的φ6铜管+φ9.52铜管+管接头的总长度。

①更改前的φ12铜管+管接头的总长度等于更改后的φ12铜管+φ9.52铜管+管接头的总长度。

1.2.2 验证结果

经焊接验证，方案二简单快捷，且不存在焊接过热/过烧问题。但是可能存在下列问题：

保温棉磨损问题：原蒸发器部件的保温棉适用于φ6与φ12的铜管，目前管路的管径增大，需要更换大的保温管（为节省空间，不宜选用偏厚的保温棉），避免保温管在安装时内壁发生磨损；

内机底壳空间不够问题：该内机为2P内机，底壳部件适合安放φ6与φ12的铜管，现增加一段φ 9.52与φ16的铜管，铜管与其保温棉所占的体积变大，底壳部件的空间或许不满足方案二。

将更改后的蒸发器部件安装在原底壳部件之后，发现新集气管部件与进液管部件能放置在底壳部件。为了更好的模拟装机效果，将φ9.52与φ 16的连接管连接到内机上，连接管放置在内机的背面，用绑带固定好内外机连接管，完全根据内机的安装方法进行操作，将内机安装在壁挂板之后，内机与墙壁之间没有明显的空隙。

装机证明，2P的内机的底壳部件可放置 φ 9.52与φ16的铜管及其管接头。

（3）安装泄漏问题：将集气管与进液管放置在内机底壳的背面，铜管不存在放生折弯的情况，但内机在安装时，铜管的走向会多元化，为了避免管路折弯从而引起管路在焊接处发生泄漏的安全隐患，需要在集气管、进液管的焊接位置放置弹簧，避免管路被折皱。

2 结语

综上所述，通过增加管接头壁厚更换管接头的方案一存在焊接时管道过热/过烧的安全隐患，方案二能较好的解决2P的内机与3P的外机搭配时连接管变管径的问题：气管管径由φ12变为φ16 mm 的连接，液管管径由φ6变为φ9.52 mm的连接。尽管本文的案例采取的是2P内机搭配3P外机，但是整改方案依然使用与其他内机和外机的搭配。